TW536451B - Polishing composition and polishing method employing it - Google Patents

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Kenji Sakai
Katsuyoshi Ina
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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 536451 A7 B7 五、發明説明（彳） 本發明係關於供半導體裝置（其具有鎢膜及絕緣膜， 並且係作爲半導體、光罩及多種記憶硬碟之基材）磨光用 的磨光組成物，特別是關於可用在諸如半導體業中裝置晶 圓之表面平面化的磨光組成物，以及使用此組成物之磨光 方法。 更特定言之，本發明係關於具有以下特性的磨光組成 物，即，在製造半導體裝置（其具有至少一*層鶴膜及—*層 絕緣膜）.之裝置晶圓的加工中，當以所謂的化學機械磨光 (在下文中稱爲"CMPM )技術實施半導體裝置的磨光時，可 以生成平坦度極佳且無磨光引起之光害且不沾染雜質（例 如，鐵離子）之極佳表面的組成物，以及使用此組成物之 磨光方法。 近年來，電腦產品有長足的進展，並且用於該等產品 的零件（例如，ULSI裝置）亦年復一年地朝向高整合及高 速度邁進。半導體裝置的設計規則亦隨著此進展而年復一 年地逐漸精緻化，在製造裝置的作業中，聚焦深度有淺化 的傾向，並且圖樣生成表面所需的平面化有益趨嚴苛的傾 向。 此外，隨著裝置的精細化及高度整合，裝置的配線益 趨複雜，因此，有必要在矽表面上堆疊多層配線。在各層 的堆疊過程中，保持各層的平坦度以準確地在其上層形成 配線是一件重要的事。CMP是達成此平面化作用最有效的 方法。CMP可以槪分爲兩類，即，供二氧化矽、氮化矽、 一氟氧化矽或類似物等絕緣膜之平面化用的磨光法，以及 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 裝 訂 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -4- 536451 A7 B7 五、發明説明（2) 供鎢、銅、鋁、其合金或者其他金屬等金屬膜之平面化用 的磨光法。 在該等金屬膜中，鎢膜係用於相當低層的接觸配線， 因爲鎢具有極佳的抗熱性及安定性。當CMP針對鎢實施時 ，有一種方法常被使用，其中鎢膜以包含磨鈾顆粒（例如 氧化矽或氧化鋁）、氧化劑（例如過氧化氫）及觸媒（例 如鐵離子）的磨光組成物實施磨光並去除，並且當絕緣層 出現時，磨光即停止。 但是，當磨光係以習知的磨光組成物實施時，因爲有 雜質（例如鐵離子）的存在，所以磨光後裝置表面會產生 光害，或者磨光後鐵離子可能會附著在晶圓上並使半導體 裝置的特性劣化。此外，因爲磨光組成物對鎢膜及絕緣層 有不同的切削率，所以磨光後其可能會在表面造成不規則 性，因而使得裝置的產率更形惡化。 本發明可以有效地解決以上問題。即，本發明之目的 係提供磨光組成物，其在具有至少一層鎢膜及一層絕緣膜 之半導體裝置的磨光中，能夠生成平坦度極佳並且無磨光 引起之光害且不沾染雜質（例如鐵離子）的極佳表面。 本發明之另一目的係提供磨光方法，其包含在具有至 少一層鎢膜及一層絕緣膜之半導體裝置的磨光中，在大部 份的鎢膜被磨光及去除之後，以本發明之磨光組成物實施 精磨光，由是平坦度極佳且無磨光引起之光害的極佳表面 得以生成且雜質（例如鐵離子）的沾染得以防止。 本發明之磨光組成物係用於具有至少一層鎢膜及一層 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） ---变—-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、τ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 - 5- 536451 A7 B7_ 五、發明説明（3 ) 絕緣膜之半導體裝置的磨光，其包含以下組份（a)至（d) ·· (a) 二氧化石夕， (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) (b) 高碘酸， (c) 至少一個選自包含氨、氫氧化鉀、氫氧化鈉、高碘 酸鏡、高碘酸紳及尚硕酸納的pH控制劑，及 (d) 水。 本發明之磨光方法係如下，即，在具有至少一層鎢膜 及一層絕緣膜之半導體裝置的磨光過程中，其包含以包含 以下組份（a)至（d)的磨光組成物對鎢膜及絕緣膜同時實施磨 光·· (a) 二氧化砂， (b) 高碘酸， (c) 至少一個選自包含氨、氫氧化鉀、氫氧化鈉、高碘 酸銨、高碘酸鉀及高碘酸鈉的PH控制劑，及 ⑷水。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此外，依據本發明之半導體裝置的磨光方法係如下， 即，在製造具有至少一層鎢膜及一層絕緣膜之半導體裝置 的磨光過程中，其包含在大部份的鎢膜被去除之後以上述 磨光組成物實施精磨光。 依據本發明，在製造具有至少一層鎢膜及一層絕緣膜 之半導體裝置的磨光過程中，鎢膜及絕緣膜可被磨光，同 時在過量的鎢藉磨光去除之後，精磨光步驟中實質上仍維 持相同的切削率，因此可以得到良好的平坦度，並且亦可 以得到無磨光引起之光害且不沾染雜質（例如鐵離子）的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) -6 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 536451 A7 B7 五、發明説明（4) 表面。 以下將參考較佳的實施例對本發明作詳細的說明。 (a)二氧化石夕 本發明之磨光組成物含有二氧化矽。二氧化矽係作爲 供機械磨光用的磨蝕劑。習知二氧化矽具有多種晶體形態 ，並且亦習知其有多種製法。任一種均可用於本發明之磨 光組成物，不論其晶體形態或製法爲何。其中，最好使用 易製成細粒者，由是可以製得安定化的二氧化矽水性懸浮 液。 具體而言，欲用於本發明中的二氧化矽最好是以溶膠 法製得者。溶膠法製得二氧化矽通常是以如下方式實施。 即，逐滴將矽酸甲酯加至包含甲醇、氨及水的溶劑中，並 經水解以生成二氧化矽。當使用此方法時，含有極少雜質 的二氧化矽之懸浮液得以製成。 除了溶膠法之外，其他製造二氧化矽的方法尙包括將 四氯化矽施以加熱的製法，或者將矽酸鈉施以離子交換以 成長二氧化矽的方法。但是，當使用以四氯化矽作爲起始 物的方法時，極少量的氯可能會以雜質的形態存在於生成 的二氧化矽中。此外，在以矽酸鈉作爲起始物的方法中， 起始物含有諸如鹼土金屬、銅、鐵及鉻之類的金屬雜質是 常見的事。因此，當使用此方法製得二氧化矽時，最好實 施純化處理以去除該等雜質。 二氧化矽在本發明之磨光組成物中的含量通常爲1 〇至 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 批衣 訂 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -7- 經濟部智慧財產局R工消費合作社印製 536451 A7 B7 五、發明説明（5 ) 200克/升，並以30至150克/升爲較佳，以提供磨光組成物 足夠的機械磨光力，使其均勻且安定地分散在磨光組成物 中並維持適當的黏度。當二氧化矽的含量在以上範圍內時 ，鎢膜及絕緣膜可在足夠的機械磨光力下保有適當的切削 率，且磨光時間得以縮短。此外，當二氧化矽的含量在以 上範圍內時，二氧化矽在磨光組成物中的分散安定性得以 適當地維持，並且二氧化矽的沉澱作用或者磨光組成物的 黏度亦不至於過度。 本發明中之二氧化矽的尺寸通常在40至120 nm的範 圍內，並以60至100 nm爲較佳，此處，尺寸係指自BET 法（氮吸附法）測得之表面積及自顆粒密度算得之表面積 計算而得的平均粒徑（在下文中稱爲基於表面積之粒徑） 。此外，利用光學粒徑量測裝置以光散射法量測所得的平 均粒徑（在下文中稱爲光學粒徑）通常在80至300 nm的 範圍內，並以150至250 nm爲較佳。當二氧化矽的粒徑在 此範圍內時，其可以得到適當的機械磨光力及高切削率（ 特別是對絕緣膜而言），且磨光組成物的黏度亦不致過度 增加。此外，當二氧化矽的粒徑在以上範圍內時，二氧化 矽可被均勻地分散，且顆粒的沉澱作用得以防止。因此， 磨光後表面上的光害亦得以防止。 (b)高碘酸 本發明之磨光組成物含有高碘酸。熟知高碘酸係具有 氧化效果的物質。內含於本發明之磨光組成物中的高碘酸 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 裝 訂 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -8 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 536451 A7 B7 五、發明説明（6 ) 係賦予磨光組成物氧化效果者。此氧化效果主要對鎢膜產 生作用並將表面上的鎢轉變爲三氧化鎢（WOO。此經過氧化 的三氧化鎢是一種易碎物質並且容易被上述二氧化矽的機 械磨光效應所去除。 高碘酸在本發明之磨光組成物中的含量通常在2至9 克/升的範圍內，並以3.5至6克/升爲較佳。當高碘酸在本 發明之磨光組成物中的含量在以上範圍內時，其對鎢膜可 有適當的氧化效果，並且切削率亦可以維持在適當的水準 。此外，爲了克服因高碘酸之加入而使得pH改變之問題， pH調整（其將在下文中說明）亦容易施行。 (c)pH搾制劑 本發明之磨光組成物含有至少一種選自包含氨、氫氧 化鉀、氫氧化鈉、高碘酸銨、高碘酸鉀及高碘酸鈉的pH控 制劑。加入此p Η控制劑之目的係調整磨光組成物的p Η。 本發明之磨光組成物的pH通常是藉以上pH控制劑的加入 而被調整到4· 5至7的範圍內，並以5至6爲較佳，以5.3 至5 · 8爲更佳。如果pH在此範圍內，則高碘酸的氧化效果 可以充分地顯現，並且磨光組成物對鎢膜可以維持充分且 適當的切削率，並且就規範、安全及衛生的觀點而言，其 不會產生問題。 ⑷水 本發明之磨光組成物含有水作爲介質。欲用於本發明 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 11 II批衣 . 訂 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -9- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 536451 A7 B7 __ 五、發明説明（7 ) 之磨光組成物的水可以是工業用水、自來水、去離子水及 蒸餾水中的任何一種，但是以實質上不含金屬離子者爲較 佳。以使用以下者爲最佳，即，將實質上不含金屬離子的 去離子水施以過濾以去除外來物者。 磨光組成物 本發明之磨光組成物係用於半導體裝置的製造。眾所 周知，半導體裝置的效能會因金屬雜質的存在而劣化。此 外，某些種類的元素易澱積在磨光組成物中之二氧化矽的 表面上，當磨光時其會在晶圓表面造成光害。在本發明之 磨光組成物中，該等元素（在下文中稱爲雜質元素）的含 量最好盡可能的低以改善半導體製程的產率。該等雜質元 素包括2八、3八、4八、5人、6八、7八、8人、13及23族元素 、鑭、鋼、鋁、鎵、銦、鉈、錫、鉛、鉍、氟及氯。其濃 度最好各不超過100 ppb，並以不超過50 ppb爲更佳。 該等雜質的濃度可以習用的分析裝置實施量測，例如 感應耦合電漿質譜儀（ICP-MS)，感應耦合電漿光譜儀（ICP 光譜儀）或者原子吸收光譜儀。此外，離子層析儀或類似裝 置可以用於氟及氯的量測。 此外，上述雜質元素亦對磨光組成物的儲存安定性造 成不利的影響。即，如果雜質大量存在於磨光組成物中， 則該等雜質可能會使作爲本發明之磨光組成物的組份之一 的高碘酸產生分解。因此，當該等雜質元素的含量低時， 本發明之磨光組成物可以具有極佳的儲存安定性。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 裝 訂 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -10- 536451 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（8) 對本發明之磨光組成物而言，其製備後經至少一個月 之鎢及絕緣層的切削率仍維持製備後立即量測之切削率的 至少90%。 本發明之磨光組成物亦可用於精磨光，其中鎢膜及絕 緣膜被同時施以磨光。因此，鎢膜及絕緣膜最好能夠以實 質上相同水準的切削率實施磨光。因此，絕緣膜之切削率 對鎢膜之切削率的比率（在下文中稱爲選擇率）最好在 0.75至1.5的範圍內，並以0.9至1.2爲更佳。當選擇率被 調整在此範圍內時，鎢膜及絕緣膜可被均勻地磨光，且精 磨光所得精修表面的平坦度將得到改善。 在半導體裝置的領域中，存有多種所謂的絕緣膜。具 體而言，可提及者如，利用CVD法生成的氧化矽膜（通稱 爲TEOS膜），一氟氧化矽膜（通稱爲SiOF膜），摻雜硼 的BSG膜，摻雜磷的PSG膜與摻雜硼及磷的BPSG膜。該 等膜會因種類的不同而有相異的機械強度，因此，磨光組 成物的切削率係視種類而異。因此，磨光組成物中的多種 組份應加以調整以得到最適的選擇率。此外，鎢膜的切削 率亦可能隨鎢膜生成條件的不同而異，因此，磨光組成物 的組成應隨欲磨光之物件的結構加以最適化。 本發明之磨光組成物通常係藉以下方式製得，即，將 二氧化矽、高碘酸及pH控制劑在水中混合、溶解或分散， 並且視需要，再溶入其他添加劑。將該等組份分散或溶解 在水中的方法係視情況選用。例如，其可以利用葉輪式攪 拌機或者超音波分散實施攪拌而分散。此外，該等組份的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ規格（210X297公釐） — -11 - ----------批衣------1T------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)_ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 536451 A7 _____B7_ 五、發明説明（9 ) 加入順序亦視情況選用，即，任一組份可以先行分散及溶 解，或者其可以同時加入。 至於本發明之磨光組成物的供應形態，可將（a)二氧化 矽、（b)高碘酸、（c)pH控制劑及（d)水事先混合，並且此混 合物可以原狀態用於磨光。但是，含有高濃度以上組份（a) 、（b)及（c)的濃縮磨光組成物亦可以製得，當使用時，其可 以經過稀釋以得到所欲的組成。或者組成物可以分爲兩或 多種液體的型態製得。例如，其可以兩種液體的型態製得 ，即第一種液體包含（a)二氧化矽及（d)水，且第二種液體包 含（b)高碘酸、（c)PH控制劑及（d)水，當使用時，該兩種液 體組成物可以混合以供使用。如此一來，當依循絕緣膜及 鎢膜之種類、磨光機之狀態、磨光時的環境等因素精細調 整該兩種液體組成物的比例時，選擇率亦可以得到精細的 調整。此外，就儲存安定性的觀點而言，將組成物分爲兩 種液體亦是具有優勢的作法。 磨光方法 本發明之磨光方法包含將具有至少一層鎢膜及一層絕 緣膜的半導體裝置以上述磨光組成物實施磨光。 本發明之磨光方法可以和任一種習知的磨光方法或者 磨光條件倂用，只要具有至少一層鎢膜及一層絕緣膜的半 導體裝置係以上述磨光組成物實施磨光即可。 舉例而言，單面磨光機、雙面磨光機或其他磨光機均 可作爲磨光機。至於磨光襯墊，可以使用類羊皮型、不織 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 裝 訂 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -12- 536451 A7 B7 五、發明説明（10) 纖維型、短纖維型或者長纖維型。 裝-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在半導體裝置的磨光中，爲了使表面更加平坦，磨光 可以分爲兩個或多個步驟實施。當使用此多步驟磨光時， 在最初磨光中，磨光係於高速下實施，即使生成的磨光表 面上有些微缺陷存在，在稍後的磨光中，平坦的磨光表面 係藉缺陷的修補而生成。在本發明中，上述磨光組成物的 選擇率約爲1，當有兩或多個磨光步驟時，最好使用最終磨 光步驟（即，精磨光）。在最終磨光之前的磨光步驟中， 最好大部份的鎢膜已被去除。此處，"大部份的鎢膜已被去 除"係指磨光已被實施至殘留鎢膜的厚度不超過2,000埃之 程度，厚度並以不超過！，〇〇〇埃爲較佳。獲得大部份鎢膜已 被去除之半導體裝置的方法係視需要實施，但是上述的磨 光組成物或者常用的其他磨光組成物均可使用。 以下將參考實例對本發明做更爲詳細的說明。但是， 此處應該暸解，本發明絕非被該等特定的實例所限定。 線 測試1 經濟部智慧財產局®工消費合作社印製 磨光組成物的內容物及製備 將個別組份，即二氧化砂、高碘酸及氨，溶解或分散 於水中，即製得實例1至24及比較例1至3的磨光組成物 。個別組份的濃度或加入量係如表1中所示。在各實例與 比較例中，所用的二氧化矽係藉溶膠法純化而得的膠態氧 化矽且其基於表面積的粒徑爲90 nm且光學粒徑爲230 nm 。雜質兀素的含量至多各爲50 ppb。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -13- 536451 A7 B7 五、發明説明（彳彳） 在實例1至7及比較例3中，二氧化矽的濃度改變， 而其他組份的量保持不變。在實例8至13與比較例2中， 高碘酸的量改變，而其他組份的量保持不變。此外，在實 例14至19與比較例1中，氨的量改變，而其他組份的量 保持不變。比較例1係其中未加入氨之實例，即未實施pH 的調整。此外，在實例22至24中，氫氧化鉀、高碘酸銨 及高碘酸鉀係分別作爲調整pH的化合物，而其他組份保持 不變〇 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、τ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐） -14- 536451 A7 B7 五、發明説明（12
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e.I 0.6 lisJ$tJHd % % 碱 % % « « % % « 碱 % « ΗΟΉ kv :¾ 碱 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 *;/职 un.e 01 oi oe
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雎趦*«:?〇& 雛趦IgHtfHV s 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -15- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 536451 A7 B7 五、發明説明（13) feiL測試 使用實例1至24及比較例1至3的磨光組成物實施磨 光測試。磨光條件如下。 廬條件 磨光機：單面 CMP 磨光機（Mirra, Applied Materials Inc.製造） 欲磨光之物件：鋪鎢晶圓（具有以PVD法生成之鎢膜 的8吋矽晶圓） 鋪TEOS晶圓（具有以CVD法生成之TEOS膜的8吋矽 晶圓） 磨光襯墊：聚胺基甲酸酯製成的層合磨光襯墊（1(：-1000/Suba 400，Rodel Inc·製造） 磨光壓力·· 4 psi (約28 kPa ) 磨光時間：60秒 工作台轉速：70 rpm 磨光組成物供料速率：250 cc/分鐘 載具轉速：70 rpm 以鋪鎢及鋪TEOS晶圓實施切削率的評估。量測鎢膜及 TEOS膜在磨光前及磨光後的厚度，並由磨光前及磨光後的 厚度差異計算切削率。鎢膜的厚度量測係以薄層電阻計（ VR-120，Kokusai Denki System Service Κ·Κ·製造）實施，而 TEOS膜的厚度量測係以光學腹壓計（VM-2030，Dai Nippon Screen Mfg Co.，Ltd.製造）實施。此外，TEOS之切削率除 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格{ 210X297公釐） 裝 訂 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -16- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 536451 A7 B7 五、發明説明（14) 以鎢膜之切削率所得到的數値即表示爲選擇率。 磨光後，以光學顯微鏡目視評估鎢表面的狀態。 此外，磨光後表面上的金屬雜質係以元素分析儀（全 反射X-射線螢光型，TRE-610T，Technos K.K.製造）實施量 測。評估結果示於表1中。 關於測試1的評估結果，由實例1至21之結果可以淸 楚地看出鎢膜及TEOS膜的切削率可以藉改變二氧化矽、高 碘酸及氨的量而得到調整。此外，由實例22至24之結果 ，可以淸楚地看出，當以氫氧化鉀、高碘酸銨或高碘酸鉀 替代氨時，可以得到相同水準的良好結果。比較例1係其 中pH未加以調整之實例，因此選擇率相當大，因爲和 TEOS膜的切削率相較，鎢膜的切削率小。比較例2係其中 未摻入高碘酸之實例，由比較例2和各實例相較的結果， 可以淸楚地看出當摻入高碘酸時，鎢的切削率得到顯著地 改善，並且選擇率亦得到實質的改善。 表面上元素離子的分析係於磨光後實施，並且對各元 素而言，量測値顯示在各實例與比較例中無效能上的問題 。此外，在各實例與比較例中，磨光後的表面狀態良好。 測試2 爲了評估金屬雜質對本發明之磨光組成物的影響，製 得以下三種磨光組成物。即，實例4之磨光組成物，有硝 酸鐵加至實例4之磨光組成物而使得鐵離子濃度爲1 5〇 PPb 的組成物，及其中不使用實例4中之膠態氧化矽，而使用 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 裝 訂 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -17- 536451 A7 B7 五、發明説明（15 ) 以離子父換法（自矽酸鈉純化的方法）製得且具有相同粒 徑之膠態氧化矽的組成物（實例26 )。當使用以上三種磨 光組成物時，磨光及評估係在等同於測試1中的條件下針 對製備後之組成物及製備後在室溫下以密封狀態儲存一個 月後的組成物實施。評估結果示於表2中。如實例26中使 用的以離子交換法製得之膠態矽石中的金屬雜質之含量係 利用感應耦合電漿質譜儀（ICP_MS)測得，結果示於表3中。 I ---裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
、1T 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） -18- 536451
A B 五、發明説明（16) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 CN1 術 切削率 比率 〇 T—Η τ—Η L34 2.15 f If 1 _輕 fi ^ TEOS 埃/分鐘 Ο οο ο οο g οο 埃/分鐘 1_ 卜 ο VO οο S 切削率 比率 1.09 1.07 1.07 製備後立即測 得的切削率 TEOS 埃/分鐘 ο οο ο οο 8 οο 驪 埃汾鐘 ο οο ο τ—Η οο ο CO οο UO ιη 屮 米 鎧 圃 m ^ ^ i ^ Kl· 叫 ί IS <1χ1010 4χ1010 2χ1010 是否加入 硝酸鐵 ΚΠ Κπ 二氧化矽 溶膠法 溶膠法 離子交換法 實例24 實例25 實例26 I 裝 —訂 „ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -19- 536451 A7 B7 五、發明説明（17) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 表3 元素 雜質金屬的含量（ppb) A1 1 5000 Ba 100 Ca 10000 Cd <100 Co <100 Cr 1000 Cu <100 Fe 1 3000 Mg <3000 Mn 100 Mo <200 Ni <500 Pb <500 Sn <2000 Sr <100 Ti 6000 V <100 Zn <1000 Zr <3000 當比較製備後及儲存一個月後的切削率時，可以看出 實例4之組成物的切削率實質上未降低。此外，在實例25 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -20- 536451 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（18) 及實例2 6中，儲存後的切削率有降低的傾向。因此，很明 顯的，其中金屬雜質較少的組成物有較佳的儲存安定性。 檢視磨光後的鎢表面，當使用實例4的磨光組成物時 ，磨光後未發現光害，但是，在實例25及26中，卻發現 光害。因此，當金屬雜質增加時，光害亦會增加。此外， 磨光後表面上的金屬雜質亦經過量測，當使用實例4的磨 光組成物時，各元素均低於可檢下限，但是，在實例25中 ，測得有4^101°原子/平方厘米的鐵離子存在。此外，在實 例26中，因爲內含於矽石中之金屬雜質對磨光後之表面的 影響，所以測得有2x10"原子/平方厘米之濃度的鐵離子及 3x10"原子/平方厘米之濃度的鈦離子存在。 由測試2之結果可以發現當使用含有金屬雜質的磨光 組成物時，磨光後的裝置表面可能會有金屬雜質的沾染。 此外，有人提出以下機制，即高碘酸會因金屬雜質的存在 而發生分解作用，且磨光組成物會因長時間的儲存而發生 變化，由是切削率降低。 測試3 預先製得組成物（A)，其包含100克/升之二氧化矽及6 克/升之高碘酸且其pH已利用氨調整至4.5，及組成物（B)， 其僅含有200克/升之二氧化矽。此處，如測試1中使用的 以溶膠法製得的膠態矽石係作爲二氧化矽。然後，製得兩 種磨光組成物，即，其中組成物A及B以A : B = 2 : 1之 體積比混合者（實例27 )，與其中組成物A及B以A : B = 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 裝—-------訂------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -21 - 536451 A7 __ B7 五、發明説明（19) 1 : 1之體積比混合者（實例28 )。使用實例27及28之磨 光組成物，以等同於測試1中的方式實施磨光測試，由是 求得各磨光效能。結果發現，在實例25中，鎢的切削率爲 820 ί矢/分_里，且TEOS膜的切削率爲900埃/分鐘。但是， 在實例26中，鎢的切削率爲750埃/分鐘，且TEOS膜的切 削率爲700埃/分鐘。此外，在實例27及28中，磨光後的 表面狀態良好（◎)，且磨光後表面上的鐵離子濃度不超 過1^101°原子/平方厘米，即，實際上不會產生問題的水準 〇 測試4 以具有如表4中所示的基於表面積之粒徑及光學粒徑 的膠態矽石作爲二氧化矽，製得等同於實例4中之組成的 磨光組成物，並在等同於測試1的條件下實施磨光測試及 評估。所用的膠態矽石均由溶膠法製得，且各雜質元素的 含量均不超過50 ppb。評估結果示於表4中。 I----------—— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
、1T 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（21〇X 297公釐） -22- 536451 A7 B7 五、發明説明（2〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 寸M 切削率比率 0.80 0.92 0.97 1.08 1.08 1.09 0.83 0.92 1.04 1.06 1.06 1.06 條 TEOS 埃/分鐘 〇 寸 〇 〇〇 〇〇 g oo O 〇 MD 卜 〇〇 〇 〇〇 § 〇〇 φπ 骠 埃/分鐘 〇 〇 〇 〇 On ο oo 〇 r—H oo o § 〇 VD 〇 〇〇 〇〇 〇 τ—Η oo 光學徑粒 〇 \ < Η 异 Csl ο CO O CO o g \ < 〇 C0 〇 CO ο Ο 基於表面積之粒徑 (nm) 〇 § Ο r-H 宕 0 1 i o s 〇 〇 r—Η τ—Η 實例27 實例28 實例29 實例30 實例31 實例32 實例33 實例34 實例35 實例36 實例37 實例38 批衣 訂 I線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -23- 536451 A7 B7 __ 五、發明説明（21 ) 由測試3的結果可以發現，即使磨光組成物被分成兩 個組成物且於磨光時混合，無光害且具有低的鐵離子濃度 的良好表面亦得以製成。此外，磨光時改變兩種組成物的 摻合比率，可以調整鎢膜及絕緣膜的切削率。此外，由測 試4之結果可以發現，當二氧化矽的基於表面積之粒徑或 者光學粒徑改變時，鎢膜及絕緣膜的切削率將隨之改變， 但是，在磨光後的表面及金屬雜質方面，均有良好的結果 〇 2001 年 8 月 9 日提出申請的 Japanese Patent Application No. 2001 -242235，其整個揭示，包括規格、申 請專利範圍、附圖及槪述，係以整體倂於本文中以爲參考 I 裝 訂 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本、、、氏張尺度適用中_家縣（CNS ) A4規格（21Gx297公羡） 24-

Claims (1)

  1. 536451 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 1. 一種供具有至少一層鎢膜及一層絕緣膜之半導體裝置 磨光用的磨光組成物，其特徵爲該組成物包含以下組份U) 至（d): (a) 二氧化矽， (b) 高碘酸， (c) 至少一個選自包含氨、氫氧化鉀、氫氧化鈉、高碘 酸銨、高碘酸鉀及高碘酸鈉的pH控制劑，及 (d) 水。 2. 如申請專利範圍第1項之磨光組成物，其中，第2A 、3A、4A、5A、6A、7A、8A、1B 及 2B 族元素、鑭、銅、 鋁、鎵、銦、鉈、錫、鉛、鉍、氟及氯在磨光組成物中的 濃度各不超過100 PPb。 3. 如申請專利範圍第1項之磨光組成物，其中，二氧化 矽係藉溶膠法製得的二氧化矽。 4. 如申請專利範圍第1項之磨光組成物，其中，組成物 的pH爲4.5至7。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5. —種磨光方法，其特徵爲在具有至少一層鎢膜及一層 絕緣膜之半導體裝置的磨光過程中，該方法包含以包含以 下組份（a)至（d)的磨光組成物： (a) 二氧化砂， (b) 高碘酸， (c) 至少一個選自包含氨、氫氧化鉀、氫氧化鈉、高碘 酸銨、高碘酸鉀及高碘酸鈉的PH控制劑，及 (d) 水 本紙張尺度逋用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐) " -25- 536451 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍2 將鎢膜及絕緣膜同時實施磨光。 6. 如申請專利範圍第5項之磨光方法，其中，第2A、 3A、4A、5A、6A、7A、8A、1B 及 2B 族元素 '鑭 '鋼、銘 、鎵、銦、鉈、錫、鉛、鉍、氟及氯在磨光組成物中的濃 度各不超過1 〇〇 ppb。 7. 如申請專利範圍第5項之磨光方法，其中，二氧化砂 係藉溶膠法製得的二氧化矽。 8. 如申請專利範圍第5項之磨光方法，其中，組成物的 pH 爲 4.5 至 7。 - 9. 一種供半導體裝置用的磨光方法，其特徵爲在製造具 有至少一層鎢膜及一層絕緣膜之半導體裝置的磨光過程中 ，該方法包含在大部份的鎢膜去除之後以如申請專利範® 第1項界定之磨光組成物實施精磨光。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 綉 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度逋用中國國家揉準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 26-
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