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KR102681976B1 - 반도체 공정용 연마 조성물, 연마 조성물의 제조 방법 및 연마 조성물을 적용한 반도체 소자의 제조 방법 - Google Patents

반도체 공정용 연마 조성물, 연마 조성물의 제조 방법 및 연마 조성물을 적용한 반도체 소자의 제조 방법 Download PDF

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KR102681976B1
KR102681976B1 KR1020210138183A KR20210138183A KR102681976B1 KR 102681976 B1 KR102681976 B1 KR 102681976B1 KR 1020210138183 A KR1020210138183 A KR 1020210138183A KR 20210138183 A KR20210138183 A KR 20210138183A KR 102681976 B1 KR102681976 B1 KR 102681976B1
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polishing
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한덕수
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홍승철
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에스케이엔펄스 주식회사
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Abstract

본 발명은 반도체 공정용 연마 조성물, 연마 조성물의 제조 방법 및 연마 조성물을 적용한 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, ACL(Amorphous carbon layer) 막의 연마 공정에 적용되는 연마 조성물에 관한 것으로, 비정질탄소막에 대해 높은 연마율을 나타낼 수 있고, 45℃ 이상에서 연마율 저하 문제가 발생하지 않고, 장기간 보관 안정성이 증가하며, 연마 공정 중 발생되는 탄소 잔여물(Carbon residue)의 반도체 기판 상의 흡착을 방지하고, 연마 패드의 오염을 방지할 수 있는 연마 조성물로 제공될 수 있다.
또한, 반도체 공정용 연마 조성물을 적용한 반도체 소자의 제조 방법을 제공할 수 있다.

Description

반도체 공정용 연마 조성물, 연마 조성물의 제조 방법 및 연마 조성물을 적용한 반도체 소자의 제조 방법{POLISHING COMPOSTION FOR SEMICONDUCTOR PROCESS, MANUFACTURING METHOD OF POLISHING COMPOSITION AND METHOD FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE BY USING THE SAME}
본 발명은 반도체 공정용 연마 조성물, 연마 조성물의 제조 방법 및 연마 조성물을 적용한 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 소자는 더욱 미세화, 고밀도화됨에 따라 더욱 미세한 패턴 형성 기술이 사용되고 있으며, 그에 따라 반도체 소자의 표면 구조가 더욱 복잡해지고 층간 막들의 단차도 더욱 커지고 있다. 반도체 소자를 제조하는 데 있어서 기판 상에 형성된 특정한 막에서의 단차를 제거하기 위한 평탄화 기술로서 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing: 이하 "연마"라 칭함) 공정이 이용된다.
연마 공정은 연마패드에 슬러리가 제공되면서 기판이 가압, 회전하며 표면이 연마된다. 공정의 단계에 따라 평탄화하고자 하는 대상이 달라지고, 이 때에 적용되는 슬러리의 물성에도 차이가 있다.
구체적으로 연마 공정은 실리콘산화막(SiO2), 실리콘질화막(SiN) 등 유전체의 평탄화에 적용되어 왔을 뿐만 아니라 텅스텐(W), 구리(Cu) 등의 금속 배선에 대한 평탄화 공정에도 필수적으로 사용된다.
반도체 장치가 고집적화됨에 따라, 보다 미세한 패턴의 형성과 다층 구조의 회로 등이 요구되고 있다.
이를 위하여 식각 선택비 특성이 서로 다른 다양한 물질의 막들을 필요로 한다. 이러한 다양한 물질의 막들 중에 탄소 계열의 유기막은 다른 실리콘 함유막에 대하여 식각 선택비 특성이 좋아 마스크막이나 희생막으로 사용될 수 있다.
반도체 제조 공정에서 유기막에 대하여 화학적 기계적 연마(Chemical mechanical polishing) 공정을 진행하여 제거하는 것이 요구되고 있다. 그러나 반도체 제조 공정에서 적용되는 유기막에 대해, 연마 공정을 적용하여 효율적으로 연마할 수 있는 연마 조성물이 개발되지 못하고 있다.
상기의 문제를 해결할 수 있는 반도체 공정용 연마 조성물의 개발이 필요하다.
본 발명의 목적은 반도체 공정용 연마 조성물, 연마 조성물의 제조 방법 및 연마 조성물을 적용한 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 안정화제를 포함하는 연마 조성물로, 상기 연마 조성물 내 가속화제의 안정화를 통해, 높은 연마율 및 연마 공정 상에서의 결함 발생을 방지할 수 있는 반도체 공정용 연마 조성물의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 비정질탄소막((Amorphous carbon layer)의 연마 공정에 적용되는 연마 조성물로, 높은 연마율을 나타낼 수 있고, 연마 공정 중 발생되는 탄소 잔여물(Carbon residue)의 반도체 기판 상의 흡착을 방지하고, 연마 패드의 오염을 방지할 수 있는 반도체 공정용 연마 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 반도체 공정용 연마 조성물을 적용한 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 공정용 연마 조성물은 연마 입자, 가속화제 및 안정화제를 포함하며, 상기 안정화제는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다:
[화학식 1]
여기서,
R1 내지 R3는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 10의 시클로 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되며,
상기 R1 내지 R3는 각각 독립적으로 인접한 치환기와 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 반도체 공정용 연마 조성물의 제조 방법은 a) 용매에 안정화제 및 가속화제를 넣고 혼합하여 연마 용액을 제조하는 단계; b) 상기 연마 용액에 pH 조절제를 넣어 연마 용액의 pH를 2 내지 5로 조정하는 단계; 및 c) 상기 pH가 2 내지 5인 연마 용액에 계면활성제 및 연마 입자를 혼합하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법은 1) 연마층을 포함하는 연마패드를 제공하는 단계; 2) 상기 연마패드로 반도체 공정용 연마 조성물을 공급하는 단계; 및 3) 상기 연마층의 연마면에 연마 대상의 피연마면이 맞닿도록 상대 회전시키면서 상기 연마 대상을 연마시키는 단계;를 포함하며, 상기 연마 조성물은 연마 입자, 가속화제 및 안정화제를 포함할 수 있다.
본 발명은 비정질탄소막(ACL, Amorphous carbon layer)의 연마 공정에 적용되는 연마 조성물에 관한 것으로, 비정질탄소막에 대해 높은 연마율을 나타낼 수 있고, 45℃ 이상에서 연마율 저하 문제가 발생하지 않고, 장기간 보관 안정성이 증가하며, 연마 공정 중 발생되는 탄소 잔여물(Carbon residue)의 반도체 기판 상의 흡착을 방지하고, 연마 패드의 오염을 방지할 수 있는 연마 조성물로 제공될 수 있다.
또한, 반도체 공정용 연마 조성물을 적용한 반도체 소자의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조 공정의 개략적인 공정도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 명세서에서, 어떤 구성이 다른 구성을 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 그 외 다른 구성을 제외하는 것이 아니라 다른 구성들을 더 포함할 수도 있음을 의미한다.
본 명세서에서, 어떤 구성이 다른 구성과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우만이 아니라, '그 중간에 다른 구성을 사이에 두고 연결'되어 있는 경우도 포함한다.
본 명세서에서, A 상에 B가 위치한다는 의미는 A 상에 직접 맞닿게 B가 위치하거나 그 사이에 다른 층이 위치하면서 A 상에 B가 위치하는 것을 의미하며 A의 표면에 맞닿게 B가 위치하는 것으로 한정되어 해석되지 않는다.
본 명세서에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
본 명세서에서, "A 및/또는 B"의 기재는, "A, B, 또는, A 및 B" 를 의미한다.
본 명세서에서, “제1”, “제2” 또는 “A”, “B”와 같은 용어는 특별한 설명이 없는 한 동일한 용어를 서로 구별하기 위하여 사용된다.
본 명세서에서 단수 표현은 특별한 설명이 없으면 문맥상 해석되는 단수 또는 복수를 포함하는 의미로 해석된다.
본 명세서에서, “수소”는 수소, 경수소, 중수소 또는 삼중수소이다.
본 명세서에서 “알킬”은 탄소수 1 내지 40개의 직쇄 또는 측쇄의 포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기를 의미한다. 이의 예로는 메틸, 에틸, 프로필, 이소부틸, sec-부틸, 펜틸, iso-아밀, 헥실 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 명세서에서 “알케닐(alkenyl)”은 탄소-탄소 이중 결합을 1개 이상 가진 탄소수 2 내지 40개의 직쇄 또는 측쇄의 불포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기를 의미한다. 이의 예로는 비닐(vinyl), 알릴(allyl), 이소프로펜일(isopropenyl), 2-부텐일(2-butenyl) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 명세서에서 “알키닐(alkynyl)”은 탄소-탄소 삼중 결합을 1개 이상 가진 탄소수 2 내지 40개의 직쇄 또는 측쇄의 불포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기를 의미한다. 이의 예로는 에티닐(ethynyl), 2-프로파닐(2-propynyl) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 명세서에서 “시클로알킬”은 탄소수 3 내지 40개의 모노사이클릭 또는 폴리사이클릭 비-방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미한다. 이러한 사이클로알킬의 예로는 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 노르보닐(norbornyl), 아다만틴(adamantine) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 명세서에서 “아릴”은 단독 고리 또는 2이상의 고리가 조합된 탄소수 6 내지 60개의 방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미한다. 또한, 2 이상의 고리가 서로 단순 부착(pendant)되거나 축합된 형태도 포함될 수 있다. 이러한 아릴의 예로는 페닐, 나프틸, 페난트릴, 안트릴, 플루오닐, 다이메틸플루오레닐 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 명세서에서 “헤테로아릴”은 탄소수 6 내지 30개의 모노헤테로사이클릭 또는 폴리헤테로사이클릭 방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미한다. 이때, 고리 중 하나 이상의 탄소, 바람직하게는 1 내지 3개의 탄소가 N, O, S 또는 Se와 같은 헤테로원자로 치환된다. 또한, 2 이상의 고리가 서로 단순 부착(pendant)되거나 축합된 형태도 포함될 수 있고, 나아가 아릴기와의 축합된 형태도 포함될 수 있다. 이러한 헤테로아릴의 예로는 피리딜, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 트리아지닐과 같은 6-원 모노사이클릭 고리, 페녹사티에닐(phenoxathienyl), 인돌리지닐(indolizinyl), 인돌릴(indolyl), 퓨리닐(purinyl), 퀴놀릴(quinolyl), 벤조티아졸(benzothiazole), 카바졸릴(carbazolyl)과 같은 폴리사이클릭 고리 및 2-퓨라닐, N-이미다졸릴, 2-이속사졸릴, 2-피리디닐, 2-피리미디닐 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에서　“인접하는　기와 서로 결합하여 고리를 형성한다”는 것은　인접하는　기와 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 지방족 탄화수소고리; 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소고리; 치환 또는 비치환된 지방족 헤테로고리; 치환 또는 비치환된 방향족 헤테로고리; 또는 이들의 축합고리를 형성하는 것을 의미한다.
본 발명에서 “방향족 탄화수소고리”의 예로는 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기 등이 있으나 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서 “지방족 헤테로고리”란 헤테로원자 중 1개 이상을 포함하는 지방족고리를 의미한다.
본 발명에서 “방향족 헤테로고리”란 헤테로원자 중 1개 이상을 포함하는 방향족고리를 의미한다.
본 발명에서 "치환"은 화합물의 탄소 원자에 결합된 수소 원자가 다른 치환기로 바뀌는 것을 의미하며, 치환되는 위치는 수소 원자가 치환되는 위치 즉, 치환기가 치환 가능한 위치라면 한정하지 않으며, 2 이상 치환되는 경우, 2 이상의 치환기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 상기 치환기는 수소, 시아노기, 니트로기, 할로겐기, 히드록시기, 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 탄소수 2 내지 30의 헤테로알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아르알킬기, 탄소수 5 내지 30의 아릴기, 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기, 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴알킬기, 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 탄소수 1 내지 30의 알킬아미노기, 탄소수 6 내지 30의 아릴아미노기, 탄소수 6 내지 30의 아르알킬아미노기 및 탄소수 2 내지 24의 헤테로 아릴아미노기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 치환기로 치환될 수 있으나, 상기 예시에 국한되지 않는다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
반도체 소자는 더욱 미세화되고, 고밀도화됨에 따라, 표면 구조가 더욱 복잡해지고 있다. 상기 표면 구조의 복잡화는 반도체의 선폭이 좁아짐을 의미하는 것으로, Aspect ratio(가로 대 세로 비율)도 점점 증가되고 있고, 증가되는 Aspect ratio를 맞추기 위해, 포토레지스트(Photoresist)가 점점 얇아지고 있다.
다만, 얇고 길어진 포토레지스트는 에칭(Etching) 공정에서 견디지 못하고 무너지는 현상이 나타나며, 이를 방지하기 위해, 하드 마스크(Hardmask) 공정이 도입되었다.
상기 하드 마스크 재료로, 비정질탄소(Amorphous carbon) 및 SiON이 사용되었다.
상기 비정질탄소는 하드마스크로 사용 시 우수한 에칭 내성을 갖고 있음에도 불구하고, 종래 연마 조성물을 이용하여 화학 기계적 연마 공정을 적용하면, 낮은 연마율 및 탄소 잔여물(Carbon residue)의 발생으로, 탄소 잔여물이 막질 표면에 흡착하여, 반도체 기판의 결함을 발생시키는 문제를 발생한다.
이에 본 발명의 반도체 공정용 연마 조성물은 비정질탄소막에 대한 높은 연마율을 나타낼 뿐 아니라, 탄소 잔여물에 대한 재흡착을 방지하여, 반도체 기판의 결함 발생을 방지할 수 있다.
구체적으로 본 발명의 연마 조성물은 연마 입자, 가속화제 및 안정화제를 포함하며, 상기 안정화제는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다:
[화학식 1]
여기서,
R1 내지 R3는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 10의 시클로 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되며,
상기 R1 내지 R3는 각각 독립적으로 인접한 치환기와 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
상기 안정화제는 연마 조성물의 구성 성분으로, 연마 입자 및 가속화제와 함께 포함되어, 연마 입자의 응집을 방지하고, 안정성을 높여 연마 조성물을 장시간 보관 후, 연마 공정에 사용하더라도 우수한 연마 성능을 유지할 수 있다.
상기 본 발명의 연마 조성물은 비정질탄소막(ACL, Amorphous carbon layer)의 연마를 위해 이용될 수 있다.
종래 비정질탄소막을 연마하기 위해 사용된 연마 조성물은 연마율이 낮아 연마 효율이 떨어지는 문제가 있다. 반도체 제조 공정 상에서 연마 조성물을 이용하여 비정질탄소막을 연마하는 경우, 비정질탄소막에 대한 연마율이 150 Å/min 내지 250Å/min이며, 바람직하게는 150Å/min 내지 220Å/min이며, 보다 바람직하게는 150Å/min 내지 210Å/min일 수 있다. 즉, 연마 조성물을 이용하여, 비정탄소막을 연마하는 경우, 상기 범위 내의 연마율을 나타내는 경우, 연마 효율이 우수하여, 연마 공정에의 적용이 가능하다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 연마 조성물의 1 성분으로 가속화제를 포함하였다. 상기와 같이 가속화제를 포함한 연마 조성물은 비정질탄소막에 대한 연마 공정에 이용 시, 연마율이 150 Å/min 내지 250Å/min일 수 있다.
다만, 45℃ 이상에서 연마 공정 시, 연마율이 급격하게 낮아지는 문제가 발생하거나, 장시간 보관 시 연마율이 저하되는 문제가 발생하였다.
이러한 문제를 방지하고자, 본 발명의 연마 조성물은 상기 화학식 1로 표시되는 안정화제를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기와 같이 가속화제 및 안정화제를 포함하는 경우, 비정질탄소막에 대해 높은 연마율을 나타낼 수 있고, 45℃ 이상에서 연마 공정 시에도 연마율 저하 문제가 나타나지 않으며, 장시간 보관 안정성을 유지할 수 있다.
구체적으로, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 화합물일 수 있다:
[화학식 2]
[화학식 3]
여기서,
n은 0 내지 4의 정수이며,
R4 및 R5는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 10의 시클로 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알키닐기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
보다 구체적으로, R4는 메틸기이며, n은 0이지만, 상기 예시에 국한되지 않고, 연마 조성물 내 포함되어, 가속화제를 안정화하여, 응집 현상을 방지할 수 있고, 45℃ 이상에서도 연마율의 저하 문제가 발생하지 않으며, 장시간 보관 안정성이 우수하게 할 수 있는 안정화제는 제한 없이 모두 사용이 가능하다.
상기 연마 입자는 반도체 공정용 연마 조성물에 적용될 수 있는 연마 입자로, 예를 들어, 금속 산화물, 유기 입자, 유기-무기 복합 입자 및 이들의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 금속 산화물은 콜로이달 실리카, 흄드 실리카, 세리아, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 제올라이트 및 이들의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으나, 상기 예시에 국한되지 않고 통상의 기술자에 의해 선택 가능한 연마 입자는 제한 없이 모두 사용 가능하다.
상기 유기 입자는 폴리스티렌, 스티렌계 공중합체, 폴리(메타)아크릴레이트, (메타)아크릴레이트계 공중 합체, 폴리염화비닐, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리이미드 고분자; 또는 상기 고분자가 코어, 쉘, 또는 둘 다를 구성하는 코어/쉘 구조의 입자가 있으며, 이들은 단독 또는 혼합 사용될 수 있으며, 상기 유기 입자는 유화 중합법, 현탁 중합법 등에 의해 제조될 수 있다.
상기 본 발명의 연마 입자는 구체적으로 콜로이달 실리카, 흄드 실리카, 세리아 및 이들의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
상기 연마 입자는 직경(D50)이 10 내지 120 nm이며, 바람직하게는 직경(D50)이 20 내지 100 nm이며, 보다 바람직하게는 직경(D50)이 40 내지 80 nm일 수 있다. 상기 범위 내의 직경 크기를 갖는 연마 입자는 연마 조성물에 포함되어 연마 공정에 사용 시, 연마 대상인 기판에 스크레치 등 결함 발생을 방지할 수 있고, 우수한 분산성을 갖는다.
상기 가속화제는 음이온계 저분자, 음이온계 고분자, 하이드록실산, 아미노산 및 세륨염으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 구체적으로 상기 세륨염은 3가 세륨염 또는 4가 세륨염일 수 있고, 보다 구체적으로 상기 4가 세륨염은 황산세륨(Ⅳ)(Ce(SO4)2), 암모늄세륨설페이트디하이드레이트 및 세륨암모늄나이트라이트(Cerium Ammonium Nitrate)로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으나 상기 예시에 국한되지 않는다.
상기 가속화제는 연마 조성물에 포함되어 비정질탄소막의 표면층을 산화물 또는 이온으로 산화시켜 비정질탄소막의 표면층의 제거를 용이하게 하게 할 수 있다.
또한, 연마 정지막층에 존재하는 유기막 물질의 잔류물(Residue)이 쉽게 제거될 수 있게 함으로써 보다 균일한 연마를 가능하게 하는 장점이 있다.
상기 세륨암모늄나이트라이트는 이온 화합물 또는 킬레이트 화합물 형태로 슬러리 조성물 내 존재할 수 있으며, 상기와 같이 이온 화합물 또는 킬레이트 화합물 형태로 포함하는 경우 비정질탄소막에 대하여 높은 연마율을 나타낼 수 있다.
다만, 앞서 설명한 바와 같이, 비정질탄소막에 대한 연마율을 높이기 위해, 가속화제만 포함하는 경우, 연마 조성물의 안정성이 떨어져 입자간 응집 현상의 발생하거나, 장시간 보관 후, 연마 공정에 이용하거나, 45℃ 이상에서 연마 공정 시, 연마율이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.
이에 본 발명의 경우, 상기 연마 조성물은 가속화제 및 상기 화학식 1로 표시되는 안정화제를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 가속화제는 비정질탄소막에 대한 연마율을 높일 수 있고, 안정화제는 연마 조성물의 안정성을 높여, 입자간의 응집 현상을 방지할 수 있고, 장시간 보관이 가능하며, 45℃ 이상에서 연마 시에도 연마율의 저하가 나타나지 않는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명은 하기 식 1에 따른 값이 38% 미만이며, 바람직하게는 -10% 내지 15%이며, 보다 바람직하게는 -5% 내지 5%인 연마 조성물에 관한 것이다:
[식 1]
여기서,
상기 RR0는 상기 연마 조성물을 이용하여 하기와 같은 연마 조건 하에서 측정된 연마율이며,
상기 RRf는 상기 연마 조성물을 45℃에서 10시간 동안 보관하고, 15 내지 25℃로 냉각시킨 후, 하기와 같은 연마 조건 하에서 측정된 연마율이며,
상기 연마 조건은 온도 조건이 15 내지 25℃이며, 연마 헤드의 회전 속도는 87rpm이며, 정반 회전 속도는 93rpm이며, 상기 연마 조성물의 주입 속도는 90ml/min이며, 연마 시간은 60초이며, 웨이퍼는 비정질탄소막 웨이퍼로 두께가 2000Å이고, 가로 및 세로의 크기가 4cm×4cm이며, Mini polisher를 이용하여 연마하며,
상기 RR0 및 RRf는 상기 연마 조건하에서 연마 전후의 비정질탄소막의 두께를 측정하여 환산된 연마율이다.
상기 본 발명의 연마 조성물은 안정성이 우수하고, 이는 장기간 보관에 의해 연마 성능에 영향을 미치지 않는 것을 의미한다. 특히, 연마 조성물의 1 구성 성분으로 안정화제를 포함하는지 여부에 따라, 보관 안정성에 큰 차이를 나타낸다.
보관 안정성에 차이가 나타남을 확인하기 위해, 장시간 보관 후, 연마 공정에 적용하여 연마율의 변화를 확인할 수 있으나, 보다 간략하게 연마 조성물을 가혹 조건 하에서 보관하고, 이를 연마 공정에 이용하는 경우 연마율에 변화가 나타나는지를 통해 확인이 가능하다.
상기 식 1은 이러한 보관 안정성에 대한 것을 확인할 수 있다. RR0는 연마 조성물을 제조하고, 연마 공정을 진행한 후 측정된 연마율이며, RRf는 연마 조성물을 45℃인 오븐에 넣고 10시간 동안 보관한 후, 냉각시켜 연마 공정을 진행한 후에 측정된 연마율이다.
상기와 같이 45℃ 오븐에 연마 조성물을 넣은 것은, 가혹 조건을 산정한 것으로, 통상적인 보관 온도와 상이한 온도 조건 하에서 연마 조성물이 안정성을 유지하는지 여부를 확인하여, 장시간 보관이 가능한지 여부를 간접적으로 확인할 수 있다. 즉 45℃에서 1시간 동안 보관하는 것을 15 내지 25℃ 조건에서 하루 보관하는 것과 동등한 상태라 할 때, 45℃에서 10시간 보관하는 것은 10일 정도 보관 후의 연마 조성물이라 할 것이다.
상기 식 1에 따른 값이 본 발명의 범위 내에 포함되는 것은, 연마 조성물을 제조하고, 장시간 보관에도, 연마 공정에 이용하는 경우 연마율이 크게 감소하지 않음을 의미한다. 구체적으로, 10일 이상 보관 후에도 연마율이 변화되지 않음을 의미한다고 할 것이다.
또한, 상기 식 1에 따른 값이 본 발명의 범위 내에 포함되는 경우에는, 45℃의 고온 공정에서 연마 공정을 진행 시에도 연마율의 저하가 나타나지 않음을 의미한다. 즉, 상기 RRf는 45℃에서 10시간 동안 보관 후, 15 내지 25℃로 냉각하여 연마 공정에 이용한 것이기는 하나, 45℃에서 10시간 동안 보관 상태에서 연마 조성물의 안정성이 유지된 점을 고려할 때, 연마 공정이 고온 조건에서 진행 시에도 연마 조성물이 변화되지 않고, 안정성을 유지하여 높은 수준의 연마율을 나타낼 수 있다고 할 것이다.
본 발명의 연마 조성물은, 10일이 경과된 이후에도 연마율의 저하가 발생하지 않아, 장기 보관 안정성에 우수한 효과를 나타낼 수 있다. 반면, 본 발명과 달리, 안정화제를 포함하지 않는 경우, 연마 공정의 진행 시, 제조 초기에는 연마율에서 안정화제를 포함하는 연마 조성물과 비교하여 큰 차이가 나타나지 않지만, 10일이 경과된 이후, 안정화제를 포함하지 않은 연마 조성물은 연마율이 크게 저하되는 것을 확인할 수 있다.
본 발명의 연마용 조성물은 계면활성제를 포함하는 것으로, 계면활성제에 의해, 표면 장력을 감소시켜, 반도체 기판에 대한 탄소 잔여물의 재흡착을 방지할 수 있다.
비정질탄소막에 대한 연마율을 높이기 위해, 연마 조성물에 가속화제를 포함하는 경우, 연마율은 상승하게 되지만, 연마 공정 상에서 발생되는 탄소 잔여물(Carbon residue)이 반도체 기판에 흡착하여, 결함이 증가하는 문제가 있다.
상기 문제를 해결하기 위해서는, 연마 조성물에 계면활성제를 포함시켜, 연마 조성물의 표면 장력을 감소시키고, 상기 표면 장력의 감소에 따라, 탄소잔여물의 기판 표면에 대한 재흡착을 방지할 수 있다.
구체적으로, 상기 계면활성제는 비이온성 불소계 고분자 화합물을 포함할 수 있다. 상기 계면활성제는 불소계 고분자 화합물을 포함하며, 비정질탄소막에 대한 연마 공정에 이용 시, 발생되는 탄소 잔여물이 반도체 기판의 표면에 재흡착되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 계면활성제는, 불소를 포함하고 있어, 세균 및 곰팡이와 같은 미생물의 번식을 억제할 수 있다. 연마 조성물은 장시간 보관 시, 세균 및 곰팡이가 발생할 수 있고, 상기 세균 및 곰팡이가 발생한 연마 조성물은 연마 공정에 이용이 불가하여 폐기해야 한다.
본 발명의 연마 조성물은 상기 계면활성제가 비이온성 불소계 고분자 화합물을 포함하는 것으로, 연마 조성물을 장시간 보관 시, 세균 및 곰팡이 발생을 방지하여, 장시간 보관 안정성을 높일 수 있다.
상기 본 발명의 계면활성제는 구체적으로, Chemourstm 사의 FS-30, FS-31, FS-34, ET-3015, ET-3150, ET-3050 및 이들의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으나, 연마 공정에서 탄소 잔여물이 반도체 기판의 표면에 재흡착되는 것을 방지하는 역할을 하는 물질이면 특별히 제한되지 않는다.
상기 본 발명의 계면활성제는 비이온성 계면활성제로, 비이온성 불소계 고분자 화합물을 포함하는 계면활성제를 단독으로 사용할 수도 있으며, 다른 비이온성 계면활성제와 혼합하여 사용도 가능하다.
상기 비이온성 계면활성제는 폴리에틸렌글리콜(polyethylen glycol), 폴리프로필렌글리콜(polypropylene glycol), 폴리에틸렌-프로필렌 공중 합체(polyethylene-propylene copolymer), 폴리알킬 옥사이드(polyalkyl oxide), 폴리옥시에틸렌 옥사이드 (polyoxyethylene oxide; PEO), 폴리에틸렌 옥사이드(polyethylene oxide), 폴리프로필렌 옥사이드(polypropylene oxide), 불소계 계면활성제는 술폰산 나트륨 불소계 계면활성제(sodium sulfonate fluorosurfactant), 인산 에스테르 불소계 계면활성제(phosphate ester fluorosurfactant), 산화 아민 불소계 계면활성제(amine oxide fluorosurfactant), 베타인 불소계 계면활성제(betaine fluorosurfactant), 카르복시산 암모늄 불소계 계면활성제(ammonium carboxylate fluorosurfactant), 스테아르산 에스테르 불소계 계면활성제(stearate ester fluorosurfactant), 4급 암모늄 불소계 계면활성제(quaternary ammonium fluorosurfactant), 에틸렌옥사이드/프로필렌옥사이드 불소계 계면활성제(ethylene oxide/propylene oxide fluorosurfactant) 및 폴리옥시에틸렌 불소계 계면활성제(polyoxyethylene fluorosurfactant)로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
본 발명의 연마 조성물은 pH 조절제를 포함할 수 있고, 상기 pH 조절제는 염산, 인산, 황산, 불산, 질산, 브롬산, 요오드산, 포름산, 말론산, 말레인산, 옥살산, 초산, 아디프산, 구연산, 아디프산, 아세트산, 프로피온산, 푸마르산, 유산, 살리실산, 피멜린, 벤조산, 숙신산, 프탈산, 부티르산, 글루타르산, 글루타민산, 글리콜산, 락트산, 아스파라긴산, 타르타르산 및 수산화칼륨으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나일 수 있다.
상기 pH 조절제는 반도체공정용 연마 조성물의 pH를 2 내지 5이거나, 바람직하게는 2 내지 4로 나타낼 수 있다. 이러한 범위로 산성 환경을 유지하는 경우, 금속성분이나 연마장치의 지나친 부식은 방지하면서 연마속도와 품질을 일정 수준 이상으로 유지할 수 있다.
상기 반도체 공정용 연마 조성물은 상기 반도체 공정용 연마 조성물은 연마입자 0.1 중량% 내지 0.5 중량%, 가속화제 1 중량% 내지 2 중량%, 안정화제 1 중량% 내지 2 중량%, 계면활성제 0.001 중량% 내지 0.01 중량% 및 나머지 용매로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서 연마 조성물에 포함되는 경우, 안정화제에 의해 가속화제가 안정화되어, 연마 조성물 내에서 가속화제에 의한 연마율이 높아질 수 있고, 안정화제 및 계면활성제에 의해 연마 공정 상에서의 결함 발생을 방지할 수 있다.
상기 용매는 초순수이지만, 상기 예시에 국한되지 않고, 연마 조성물의 용매로 사용될 수 있는 것은 제한없이 모두 사용 가능하다.
본 발명의 연마 조성물에 대한 제조 방법은, a) 용매에 안정화제 및 가속화제를 넣고 혼합하여 연마 용액을 제조하는 단계; b) 상기 연마 용액에 pH 조절제를 넣어 연마 용액의 pH를 2 내지 5로 조정하는 단계; 및 d) 상기 pH가 2 내지 5인 연마 용액에 계면활성제 및 연마 입자를 혼합하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 a) 단계는 가속화제의 안정화를 위해, 용매에 안정화제를 혼합하여 혼합 용액으로 제조하고, 상기 혼합 용액에 가속화제를 혼합하여 연마 용액으로 제조할 수 있다.
상기 가속화제는 용매인 초순수에 안정화제, pH 조절제, 계면활성제 및 연마 입자와 혼합하여 제조하게 되면, 연마 조성물 내에서 가속화제가 안정화되지 않아 연마 조성물로 제조 시 장시간 보관이 어렵거나, 연마 조성물 내에서 가속화제에 의한 연마율 상승 효과가 나타나지 않을 수 있다.
이러한 문제를 방지하기 위해, 본 발명은 용매에 안정화제를 혼합하여 혼합 용액을 제조하고, 상기 혼합 용액에 가속화제를 혼합하여 연마 용액으로 제조한다. 이후 pH를 적정 범위내로 조정하고, 계면활성제 및 연마 입자를 혼합하여 연마 조성물을 제조한다. 상기와 같은 방법으로, 연마 조성물을 제조하는 경우, 연마 조성물 내에서 가속화제의 안정성이 유지되어, 장시간 보관이 가능하고, 고온에서의 연마 공정 시, 연마율 저하 문제를 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법은, 1) 연마층을 포함하는 연마패드를 제공하는 단계; 2) 상기 연마패드로 반도체 공정용 연마 조성물을 공급하는 단계; 및 3) 상기 연마층의 연마면에 연마 대상의 피연마면이 맞닿도록 상대 회전시키면서 상기 연마 대상을 연마시키는 단계;를 포함하며, 상기 연마 조성물은 연마 입자, 가속화제 및 안정화제를 포함하며, 상기 안정화제는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다:
[화학식 1]
여기서,
R1 내지 R3는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 10의 시클로 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되며,
상기 R1 내지 R3는 각각 독립적으로 인접한 치환기와 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다. 상기 안정화제에 대한 구체적인 설명은 생략하고자 한다.
도 1는 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조 공정의 개략적인 공정도를 도시한 것이다. 도 1을 참조할 때, 상기 일 실시예에 따른 연마패드(110)를 정반(120) 상에 장착한 후, 연마 대상인 반도체 기판(130)을 상기 연마패드(110) 상에 배치한다. 연마를 위해 상기 연마패드(110) 상에 노즐(140)을 통해, 연마 슬러리(150)이 분사된다.
상기 상기 노즐(140)을 통하여 공급되는 연마 슬러리(150)의 유량은 약 10 ㎤/분 내지 약 1,000 ㎤/분 범위 내에서 목적에 따라 선택될 수 있으며, 예를 들어, 약 50 ㎤/분 내지 약 500 ㎤/분일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 반도체 기판(130)의 피연마면은 상기 연마패드(110)의 연마면에 직접 접촉된다.
이후, 상기 반도체 기판(130)과 상기 연마패드(110)는 서로 상대 회전하여, 상기 반도체 기판(130)의 표면이 연마될 수 있다. 이때, 상기 반도체 기판(130)의 회전 방향 및 상기 연마패드(110)의 회전 방향은 동일한 방향일 수도 있고, 반대 방향일 수도 있다. 상기 반도체 기판(130)과 상기 연마패드(110)의 회전 속도는 각각 약 10 rpm 내지 약 500 rpm 범위에서 목적에 따라 선택될 수 있으며, 예를 들어, 약 30 rpm 내지 약 200 rpm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 기판 연마 공정에 대한 일 예시로, 기판을 연마하는 것은 유기막으로, 탄소 계열의 유기막에 대한 연마 공정에 적용될 수 있다.
구체적으로 상기 탄소 계열의 유기막은 C-SOH(spin on hardmask)막, 비정질탄소막(amorphous carbon layer) 또는 NCP막을 예시할 수 있으며,　바람직하게는 선택적인 연마 효과가 우수하며, 높은 연마율을 나타낼 수 있는 비정질탄소막이다.
반도체공정용 연마 조성물에 대한 구체적인 설명은 위에서 한 설명과 중복되므로 그 기재를 생략한다.
일 구현예에서, 상기 반도체 소자의 제조 방법은, 상기 연마패드(110)의 연마면을 연마에 적합한 상태로 유지시키기 위하여, 상기 반도체 기판(130)의 연마와 동시에 컨디셔너(170)를 통해 상기 연마패드(110)의 연마면을 가공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
반도체 연마용 조성물의 제조
실시예 1
연마 입자로 콜로이달 실라카를 사용하였다. 초순수에 하기 화학식 4로 표시되는 안정화제를 혼합하여 혼합 용액을 제조하고, 세륨암모늄나이트라이트를 혼합하여 연마 용액을 제조하였다.
상기 연마 용액에 질산을 혼합하여 pH가 2.1이 되도록 조정하고, 계면활성제인 Chemourstm 사의 FS-30 및 직경이 75nm인 콜로이달 실리카를 혼합하여 연마 조성물을 제조하였다.
[화학식 4]
실시예 2
상기 안정화제를 하기 화학식 5로 표시되는 화합물을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 연마 조성물을 제조하였다:
[화학식 5]
비교예 1 내지 11
안정화제의 종류를 하기 표 1과 같이 달리 한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 연마 조성물을 제조하였다.
안정화제 종류
비교예 1 Ammonium chloride
비교예 2 Hydrochloric acid
비교예 3 Histidine
비교예 4 Phosphoric acid
비교예 5 Formic acid
비교예 6 Ammonium phosphate
비교예 7 Citric acid
비교예 8 Tartaric acid
비교예 9 Malonic acid
비교예 10 Maleic acid
비교예 11 Oxalic acid
비교예 12
안정화제를 포함하지 않은 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 연마 조성물을 제조하였다.
구체적으로 상기 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1 내지 12의 구성성분의 함량은 하기 표 2와 같다.
(단위 중량%)
실험예 1
연마율 측정
하기와 같은 연마 조건 하에서 실시예 및 비교예의 연마 조성물을 이용하여 연마공정을 진행하였다. 상기 연마 공정에 대한, 연마율을 각각 측정하고, 그 결과를 확인하였다.
연마 장비: G&P POLI-400
연마 패드: SKC PAD HD-319B
연마 시간: 60s
연마 헤드 회전 속도: 87rpm
연마 헤드 압력: 210 g/cm2
컨디셔너 포스: 16.5 kgf
컨디셔너 RPM: 93 rpm
정반 회전 속도: 93rpm
연마 조성물 주입 속도: 90ml/min
웨이퍼: ACL 웨이퍼(2000Å) 4cm×4cm
상기 연마 조건의 경우, Mini polisher를 이용하여 연마한 것으로, 연마 전후의 웨이퍼 무게를두께 측정 장비인 J.A. Woollam 사 M-2000 ellipsometer(J.A. Woollam 사 )로로 비정질탄소막의 두께를 측정하여 연마율(Removal rate)로 환산하였다. 측정 결과는 하기 표 3과 같다.
Mini polisher(POLI-400)
상온 RR* 고온 RR** 감소율(%) 비고
실시예 1 80 81 -1%
실시예 2 82 79 4%
비교예 1 78 43 45%
비교예 2 82 51 38%
비교예 3 77 29 62%
비교예 4 76 46 39%
비교예 5 85 35 59%
비교예 6 - - - 응집
비교예 7 - - - 응집
비교예 8 - - - 응집
비교예 9 - - - 응집
비교예 10 - - - 응집
비교예 11 - - - 응집
(연마율 단위 Å/min)
*: 15 내지 25℃에서 연마 공정을 진행함.
**: 45℃ 조건 하에서 10시간 유지 후, 15 내지 25℃에서 냉각시킨 후, 연마 공정을 진행함.
상기 표 3에 의하면, 비교예 6 내지 11의 연마 조성물은 응집이 발생하여 연마율 측정이 불가하였다.
실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1 내지 5는 15 내지 25℃에서 연마 공정을 진행 시(상온 RR*), 연마율이 76 Å/min 내지 85 Å/min으로 큰 차이를 나타내지 않음을 확인하였다.
반면, 45℃에서 10시간 유지하고, 15 내지 25℃에서 냉각시킨 후, 연마 공정을 진행한 경우(고온 RR**)에는 실시예 1 및 실시예 2는 81 Å/min 및 79 Å/min으로 상온 RR*과 비교하여 연마율의 차이가 없음을 확인하였다.
반면, 비교예 1 내지 5는 상온 RR*과 비교하여 고온 RR**의 연마율 값이 최소 38%에서 최대 62% 감소하였다. 이는 비교예 1 내지 5의 연마 조성물이 보관 안성성이 떨어짐을 의미한다고 할 것이다.
실험예 2
보관 안정성 평가
연마 조성물의 장기 보관에 따른 연마율의 변화를 측정한 것으로, 실시예 1 및 비교예 12에 대해, 1일, 9일, 15일, 22일 및 29일 동안 경과 후, 하기 조건 하에서 연마율을 측정하였다.
[연마 조건]
연마 장비: AP-300
연마 패드: HD-319B
연마 시간: 60s
연마 헤드 회전 속도: 87rpm
정반 회전 속도: 93rpm
연마 조성물 주입 속도: 200ml/min
웨이퍼: ACL 웨이퍼(2000Å) 300mm
온도 조건: 15 내지 25℃
두께 측정 장비인 J.A. Woollam 사 M-2000 ellipsometer로 연마 공정 전후 웨이퍼의 비정질 탄소막에 대한 두께 변화를 측정하여 연마율을 계산하였다.
300mm 연마
1일 9일 15일 22일 29일
실시예 1 189 199 190 181 202
비교예 12 139 110 38 34 32
(연마율 단위 Å/min)
상기 표 4에 의하면, 본 발명과 달리 안정화제를 불포함한 경우에는, 9일 경과 후 급격하게 연마율이 저하되는 것을 확인할 수 있다. 구체적으로, 9일 이후, 15일 보관 시점에서 측정된 연마율은 9일 경과 대비, 약 65%의 연마율 감소가 나타났다. 반면, 본 발명의 실시예 1의 경우에는 9일이 경과한 15일 및 22일에서 약간 연마율이 감소한 것으로 나타났으나, 29일이 경과한 시점에서는 가장 높은 수준의 연마율을 나타낸 것으로 확인되어, 장시간 보관에 의해 연마율의 감소가 나타나지 않음을 의미한다고 할 것이다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
110: 연마패드
120: 정반
130: 반도체 기판
140: 노즐
150: 연마 슬러리
160: 연마 헤드
170: 컨디셔너

Claims (10)

  1. 연마 입자, 가속화제 및 안정화제를 포함하며,
    상기 가속화제는 세륨염을 포함하고,
    상기 안정화제는 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 화합물인
    반도체 공정용 연마 조성물:
    [화학식 2]

    [화학식 3]

    상기 화학식 2 및 상기 화학식 3에서,
    n은 0 내지 4의 정수이며,
    R4는 수소, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소부틸기, sec-부틸기, 펜틸기, iso-아밀기, 헥실기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 10의 시클로 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알키닐기로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    R5는 수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 10의 시클로 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알키닐기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연마 입자는 금속 산화물, 유기 입자, 유기-무기 복합 입자 및 이들의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는
    반도체 공정용 연마 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가속화제는 음이온계 저분자, 음이온계 고분자, 하이드록실산 및 아미노산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 더 포함하는
    반도체 공정용 연마 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 연마 조성물은 계면활성제를 포함하는
    반도체 공정용 연마 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 연마 조성물은 pH 조절제를 포함하는
    반도체 공정용 연마 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 연마 조성물은 하기 식 1에 따른 값이 38% 미만인
    반도체 공정용 연마 조성물:
    [식 1]

    여기서,
    상기 RR0는 상기 연마 조성물을 이용하여 하기와 같은 연마 조건 하에서 측정된 연마율이며,
    상기 RRf는 상기 연마 조성물을 45℃에서 10시간 동안 보관하고, 15 내지 25℃로 냉각시킨 후, 하기와 같은 연마 조건 하에서 측정된 연마율이며,
    상기 연마 조건은 온도 조건이 15 내지 25℃이며, 연마 헤드의 회전 속도는 87rpm이며, 정반 회전 속도는 93rpm이며, 상기 연마 조성물의 주입 속도는 90ml/min이며, 연마 시간은 60초이며, 웨이퍼는 비정질탄소막 웨이퍼로 두께가 2000Å이고, 가로 및 세로의 크기가 4cm×4cm이며, Mini polisher를 이용하여 연마하며,
    상기 RR0 및 RRf는 상기 연마 조건하에서 연마 전후의 비정질탄소막의 두께를 측정하여 환산된 연마율이다.
  8. a) 용매에 안정화제 및 가속화제를 넣고 혼합하여 연마 용액을 제조하는 단계;
    b) 상기 연마 용액에 pH 조절제를 넣어 연마 용액의 pH를 2 내지 5로 조정하는 단계; 및
    c) 상기 pH가 2 내지 5인 연마 용액에 계면활성제 및 연마 입자를 혼합하는 단계를 포함하며,
    상기 가속화제를 세륨염을 포함하고,
    상기 안정화제는 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 화합물인
    반도체 공정용 연마 조성물의 제조 방법:
    [화학식 2]

    [화학식 3]

    상기 화학식 2 및 상기 화학식 3에서,
    n은 0 내지 4의 정수이며,
    R4는 수소, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소부틸기, sec-부틸기, 펜틸기, iso-아밀기, 헥실기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 10의 시클로 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알키닐기로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    R5는 수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 10의 시클로 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알키닐기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 a) 단계는 용매에 안정화제를 혼합하여 혼합 용액으로 제조하고,
    상기 혼합 용액에 가속화제를 혼합하여 연마 용액으로 제조하는 것인
    반도체 공정용 연마 조성물의 제조 방법.
  10. 1) 연마층을 포함하는 연마패드를 제공하는 단계;
    2) 상기 연마패드로 반도체 공정용 연마 조성물을 공급하는 단계; 및
    3) 상기 연마층의 연마면에 연마 대상의 피연마면이 맞닿도록 상대 회전시키면서 상기 연마 대상을 연마시키는 단계;를 포함하며,
    상기 연마 조성물은 연마 입자, 가속화제 및 안정화제를 포함하고,
    상기 가속화제를 세륨염을 포함하고,
    상기 안정화제는 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 화합물인
    반도체 소자의 제조 방법:
    [화학식 2]

    [화학식 3]

    상기 화학식 2 및 상기 화학식 3에서,
    n은 0 내지 4의 정수이며,
    R4는 수소, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소부틸기, sec-부틸기, 펜틸기, iso-아밀기, 헥실기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 10의 시클로 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알케닐기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 알키닐기로 이루어진 군으로부터 선택되고,
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