TW559931B - Rare earth salt/oxidizer-based CMP method - Google Patents

Rare earth salt/oxidizer-based CMP method Download PDF

Info

Publication number
TW559931B
TW559931B TW091120152A TW91120152A TW559931B TW 559931 B TW559931 B TW 559931B TW 091120152 A TW091120152 A TW 091120152A TW 91120152 A TW91120152 A TW 91120152A TW 559931 B TW559931 B TW 559931B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
polishing
rare earth
patent application
chemical
earth salt
Prior art date
Application number
TW091120152A
Other languages
English (en)
Inventor
Kevin J Moeggenborg
Vlasta Brusic
Isaac K Cherian
Original Assignee
Cabot Microelectronics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cabot Microelectronics Corp filed Critical Cabot Microelectronics Corp
Application granted granted Critical
Publication of TW559931B publication Critical patent/TW559931B/zh

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321After treatment
    • H01L21/32115Planarisation
    • H01L21/3212Planarisation by chemical mechanical polishing [CMP]
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09GPOLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
    • C09G1/00Polishing compositions
    • C09G1/02Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1454Abrasive powders, suspensions and pastes for polishing
    • C09K3/1463Aqueous liquid suspensions

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Description

559931
發明領域 本發明係關於-種使用化學.機械拋光(CMp)系統搬光基 板之金屬層的方法。 土 先前技藝 、業界已經廣為知悉平坦化或拋光基板表面的組合物及方 法。典型上,拋光組合物(即拋光劑)包含存在水溶液中之 研磨材料,其應用係藉由使待研磨之表面與以組合物飽合 之拋光墊接觸。典型之研磨材料包含二氧化矽、氧化鈽、 氧化鋁、氧化鍅及氧化錫。例如,美國專利第5,527,423號 描述一種化學-機械拋光金屬層之方法,其藉由待研磨: 表面與研磨劑接觸,其中研磨劑係包含在水溶液介質中之 尚純度微細氧化金屬顆粒。或者,研磨材料可併入拋光墊 。美國專利第5,489,23 3號揭示具有表面刻紋或圖案之拋光 墊的使用,而美國專利第5,958,794號則揭示一種固定之研 磨抛光墊。 傳統拋光系統及拋光方法係典型地無法完全達到半導體 晶圓在平坦化上的要求。特別是拋光劑及拋光墊所具有之 拋光速率無法達到期望,而且它們在化學-機械拋光半導 體表面上的應用導致較差的品質。由於半導體晶圓之效能 與其表面平坦度有直接關聯,因此使用具有高拋光率、均 勻性、移除速率並在最小表面缺陷下有高拋光品質之拋光 方法是相當關鍵的。 創造有效之半導體晶圓之拋光系統的困難係起因於半導 體晶圓的複雜度。一般而言,半導體晶圓係由基板以及複 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公董) 559931 A7 ______B7 五、發明説明(2~" ~ 數個形成於基板上的電晶體所構成。藉由在基板中及基板 之膜層中的圖案化,積體電路以化學或物理的方式與基板 連接。為了製造可操作之半導體晶圓及最大化晶圓之產率 、效能及可靠度,期望拋光晶圓之選擇表面,而不負面影 響其下方之結構。事實上,如果製程係於沒有適當平坦化 的晶圓表面上進行,在半導體製程中會發生各式各樣的問 題。 已經有許多的嚐試改善傳統拋光劑之拋光效率及均勻性 ,以及最小化拋光表面之缺陷及對表面下方之結構的破壞 。美國專利第5,264,010號敛述一種包含氧化錦、溶融二氧 化矽及沈澱二氧化矽之拋光劑組合物,其據稱產生改善移 除率及拋光效率的效果。美國專利第5,1 14,437號敘述一種 包含載體、氧化鋁及拋光加速劑的拋光劑組合物,其中拋 光加速劑係選自由硝酸鉻(III)、硝酸鑭、硝酸鈽胺及硝酸 鈥組成之群。美國專利第6,1 10,396號敘述一種包含拋光顆 粒及雙重價(dual-valent)稀土離子之拋光劑組合物,其中 雙重價稀土離子在酸中處係於它們之最高價態。美國專利 第6,143,192號敘述一種使用包含水、硝酸鈽胺及醋酸之溶 液移除釕或二氧化釕的方法。日本特許公開申請案第 2000 167764號敘述使用包含硝酸鈽胺之漿體增進釕金屬層 之移除率。 然而,使用者仍然持續需要一種在拋光及平坦化基板過 程中,具有期望之平坦化效率、均勾性及移除率之拋光系 統及拋光方法,以及最小化缺陷(例如在拋光及平坦化表 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 裝 訂 線 559931 A7 B7 五、發明説明(3 ) 面過程中’表面下層之缺陷及破壞)。眾所皆知,由於責 金屬具有相當安定的化學特性及堅硬的機械特性,因此對 含有貴金屬之基板的改善拋光系統之需求是更加特別的。 本發明試著提供這樣的化學-機械拋光系統及方法,而 本發明之優點將於本發明之詳細說明中明顯地揭示。 發明概要 本發明提供一種拋光基板的方法,該方法包含⑴使至少 包含一金屬層的基板與一化學-機械拋光系統接觸以及(Η) 藉由研磨至少一部分基板之金屬層,拋光金屬層,其中化 一稀土鹽 裝 學-機械拋光系統包括一研磨物及/或一拋光墊 、一比稀土鹽更強之氧化劑以及一液態載體。 發明詳細說明 本發明係關於使用化學-機械拋光系統拋光具有金屬層 之基板的方法。其中化學-機械拋光系統包括一研磨物及/ 或一拋光墊、一稀土鹽、一比稀土鹽更強之氧化劑以及一 液態載體。研磨物(存在或懸浮在液態載體中)、稀土鹽、 氧化劑及液態載體,以及任何其它懸浮於液態載體的物質 ,構成了 CMP系統的研磨組合物。 化學-機械拋光系統包含一研磨物、一拋光墊或二者。 更好地,CMP系統包含研磨物及拋光墊。研磨物可以是任 何適合的研磨物。研磨物可固定於拋光墊上及/或可為一 特定型式及懸浮於液態載體中。拋光墊可以是任何適合的 拋光塾。 研磨物可以是任何產業上熟知的研磨物。例如,研磨顆 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 559931 A7
粒係天然的或合物的,包含鑽石(即多晶鑽石)、石榴石、 玻璃、碳化硅、金屬氧化物(即矽化物、熔融氧化鋁、鋁 化鈽、鉻化物及氧化鐵)及其類似物。研磨顆粒可塗佈顆 粒研磨物。研磨物較好是金屬氧化物研磨物,更好是選自 由氧化鋁、矽化物、氧化鈦、氧化鍺、氧化鎂、其共生物 及其組合物組成之群。最佳之研磨物是氧化鋁。 备研磨物存在於CMP系統中及懸浮於液態載體(即研磨 物係拋光劑成份之一)之中時,任何適量之研磨物可存在 於拋光劑組合物之中。典型上,約〇.丨重量%或更多(即約 0.5重量%或更多)之研磨物會存在於拋光劑組合物中。更 典型地,約1重量%或更多之研磨物會存在於拋光劑組合 物之中。研磨物在拋光劑組合物之中的含量典型上不會超 過約30重量%,更典型地不會超過約2〇重量% (即不會超 過約10重量%)。 稀土鹽可以是任何包含稀土陽離子(即鑭系元素或輻射 線元素離子)及適合對應陰離子之鹽類。較佳者,稀土鹽 包含處於RE2+、RE:+或RE4+氧化態之稀土陽離子及對應陰 離子。稀土陽離子可選自由鋼、錦、镨、鈦、矩、彭、銪 、釓、铽、鏑、鈥、铒、铥、鏡、镏等離子及其組合物組 成之群。而對應陰離子可選自由硫酸根、硝酸根、碳酸根 、氫氧化物、氟化物、氣化物、漠化物、硬化物、醋酸根 、過乳酸根、草酸根、乙醯基丙酮酸根、三敗甲烧確酸根 組成之群。 幸父佳地,稀土鹽是錦鹽或镨鹽。更佳地,稀土鹽是錦
559931 A7
過氧化類氧化劑較佳地是過氧化氫。其它適合的氧化劑包 含溴酸根、氣酸根、鉻酸根及碘酸根及任何適當之對應陽 離子,以及鐵鹽(即硝酸根、硫酸根、EDTA及檸檬酸根) 、鐵氰化鉀、重鉻酸鉀、碘酸及其相似物。 任何適當數量的氧化劑可存在於拋光劑組合物之中。典 -8 - 本紙張尺度通财® ®家標準(CNS) A4規格(21G X 297公爱) 559931
型上,約0.01重量%或更多(即約0·1重量%或更多)之氧化 7會存在拋光劑組合物之中。更典型地,約〇 2重量%或更 夕(即、力0 · 5重1 %或更多)的氧化劑會存在拋光劑組合物之 中。氧化劑存在於拋光劑組合物之中的數量典型上不會超 過10約重量% ,更典型地不會超過約5重量% (即不會超過 約2重量%)。 一氧化劑之存在與稀土鹽之組合在本發明之化學_機械拋 光系統中顯示具有協同效果,其改進基板的拋光率。當不 欲受限於理論,一般相信稀土離子在氧化劑與金屬表面之 反應中係扮演一個催化劑的角色。例如,基板之表面可被 鈽(IV)之化合物氧化,而鈽(IV)則被還原為鈽(111)。氧化 劑(如過氧化氫)隨後將鈽(111)再氧化為鈽(IV),導致在拋 光製程中總體上較高比例的鈽(IV)。這個提議的反應機構 係由下列之事實所支撐,例如雖然醋酸鈽(III)本身並不是 =化劑,當與氧化劑一同使用時,其在移除基板上之金屬 時係等效於鈽(IV)鹽。在稀土鹽及氧化劑的選擇上,氧化 d應選擇比稀土鹽具有較強之氧化能力的氧化劑,即氧化 劑在化學-機械拋光系統中可自動地氧化稀土鹽。相較於 稀土鹽之氧化電位,這樣的氧化劑將在強度具有較大之氧 化電位。 液態載體係用以促進研磨物(當存在時)、稀土鹽及氧化 劑在適當基板表面(欲進行拋光或平坦化之基板)上的應用 。液態載體可為任何適當之液態載體。較佳地,液態載體 包含、大體上包含或由水所構成,更佳地是去離子水。 -9-
559931 A7 ______B7 ___ 五、發明説明(7 ) 化學-機械抛光系統選擇性地更包含一個或多個溶質, 例如醋酸或其它液體或固體溶質。這樣的溶質可作用緩衝 或知:升稀土鹽在液態載體之中的溶解度。這樣的溶質可以 任何適當的數量(即〇· 1至5重量%)存在於拋光劑組合物之 中。 化學-機械拋光系統選擇性地更包含一個含有胺基的聚 合物或共聚合物。例如,這樣的聚合物或共聚合物可任何 適當的數量(即〇·1至5重量%)存在於拋光劑組合物之中。 化學-機械拋光系統較佳地包含約1至i 0重量%的懸浮於 載體中的研磨顆粒、約lx ίο·7 Μ至0.05 Μ的稀土鹽、約0.1 至5重量0/〇的氧化劑及水。在較佳實施例中’ CMP系統包 含氧化鋁顆粒、醋酸鈽、過氧化氫及水。 化學-機械拋光系統可使用在至少含有一金屬層之基板 的拋光方法中❶藉由使基板與化學-機械拋光系統的接觸 ,以及至少部分基板的金屬層係被磨擦,進而使金屬層被 拋光。基板可以是任何適當的基板(即積體電路、硬式磁 碟或磁頭)及含有任何適當的金屬層或金屬合金(即金屬導 電層)。CMP系統特別適合拋光含有貴金屬的基板,特別 是使用於電子工業中含有責金屬的基板。基板較佳地含有 選自由銶、釕、姥、把、銀、餓、銀、始及金所組成之群 的貴金屬。在較佳實施例中,貴金屬是釕。 下列之實例更進一步地列出本發明,但當然不應以任何 方式被解釋其範圍。 實例1 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4规格(210 χ 297公釐) 裝 訂
線 559931 A7 B7 五、發明説明(8 這個實例例示化學-機械拋光系統中之氧化劑與氧化之稀 土鹽的組合在拋光含有金屬層之基板所顯現之相乘效果。 包含釕金屬層之相似基板係以二種不同化學-機械拋光 系統進行拋光製程。每個化學-機械拋光系統包含相同的 拋光墊,但分別與不同的拋光劑組合物(拋光劑組合物1A 及1B)組合。拋光劑組合物1A (對照物)包含8重量%氧化鋁 、〇·01 82 Μ确酸鈽(IV)胺、1重量%醋酸及水(pH=5),但是 不含有氧化劑。拋光劑組合物1B (本發明)除了另包含1重 量%之過氧化氫外,其餘之組成與拋光劑組合物1A (對照 物)相同。採用這二個化學-機械拋光系統之拋光製程的實 施係藉由拋光墊在基板上施加20.7 kPa (3 psi)之下壓力。 基板之釕金屬層的移除率係對每一個化學-機械拋光系統 個別量測。 使用拋光劑組合物1A (對照物)之化學-機械拋光系統對 釕金屬層之移除率,經量測為98.54 nm/min,及5.8%之晶 圓内不均均度(WIWNU)。WIWNU係經由將移除率之標準 差除以基板上之平均移除率,再乘以100計算而得。而使 用拋光劑組合物1B (本發明)之化學-機械拋光系統之釕金
屬層移除率’經量測為2 1 0.98 nm/min,及5.1 °/〇之WIWNU 。因此,相較於僅有稀土鹽存在之拋光劑,稀土鹽和氧化 劑二者皆存在時之移除率大於二倍。 這個實施證明藉由使用本發明之化學_機械拋光系統可 以明顯地改善含有金屬層之基板的拋光效果,特別是改善 含有貴金屬層之基板的拋光效果。明顯地,相較於對照物 -11- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公 裝 訂
線 559931 A7 _B7_ _ 五、發明説明(9 ) 之化學-機械拋光系統,本發明之化學-機械拋光系統大體 上具有較高的移除率,而且不會伴隨著基板表面之拋光均 勻度的降低。 實例2 這個實例例示化學-機械拋光系統中之氧化劑與非氧化 之稀土鹽的組合,在拋光含有金屬之基板顯現在拋光率上 的相乘效果。 包含釕金屬層之相似基板係以六種不同化學-機械拋光 系統進行拋光製程。每個化學-機械拋光系統包含相同的 拋光塾,但分別與不同的拋光劑組合物(拋光劑組合物2 A 至2F)組合。拋光劑組合物2A (對照物)包含8重量%氧化|呂 、0·03 1 5 Μ硝酸鈽(III)及水(pH = 5),但是不含有氧化劑。 拋光劑組合物2B (對照物)包含8重量%氧化鋁、1重量%過 氧化氫及水(pH=5),但是不含有氧化劑。拋光劑組合物2C (本發明)除了另包含〇·〇31 5 Μ硝酸鈽(III)及1重量%之過氧 化氫,其它之組成與拋光劑組合物2Α及2Β相同。拋光劑 組合物2D、2Ε及2F (本發明)與拋光劑組合物2C有相似的 組成’除了包含不同濃度之稀土鹽,分別為3.1 5 X 1 (Γ4 Μ、 3·15χ10-5 Μ及3·15χ1(Γ6 Μ之硝酸鈽(III)及1重量%之過氧 化氫。採用這六個化學-機械拋光系統之拋光製程的實施 係藉由拋光墊在基板上施加20.7 kPa (3 psi)之下壓力。基 板之釕金屬層的移除率係對每一個化學-機械拋光系統個 別量測。 使用拋光劑組合物2A及2B (對照物)之化學-機械拋光系 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 559931 A7 B7 五、發明説明(10 ) 統之釕金屬層移除率,經量測分別為7.0 nm/min及小於 5 nm/min。而使用拋光劑組合物2C、2D、2E及2F (本發 明)的化學-機械拋光系統,其釕金屬層之移除率經量測分 別為 224.6 nm/min 及 4·4% WIWNU > 325.1 nm/min > 230.4 nm/min及177.3 nm/min。因此相較僅有稀土鹽存在 之情況,稀土鹽和氧化劑二者皆存在時,其移除率大於十 倍(在某些例子中’甚至大於三十倍)。此外,移除率仍然 保持相對咼於對照物,即使稀土鹽的濃度相當的低(比較 使用抛光劑組合物2C、2D、2E及2F (本發明)與使用拋光 劑組合物2A及2B的移除率)。 這個實施更進一步地證明藉由使用本發明之化學_機械 拋光系統,可以明顯地改善含有金屬層之基板的拋光效果 ’特別是改善含有貴金屬層之基板的拋光效果。一併考量 實例1,實例2支持了氧化劑在稀土鹽由非氧化型式轉換為 氧化型式過程中所扮演的角色,而這對影響基板表面之化 學-機械拋光。再者,實例2指出即使僅使用非常少量的稀 土鹽與氧化劑組合,仍可獲得相當好的基板膜層移除率。 這項發現對具有相對較高成本的稀土鹽是相當重要的。 實例3 這個實例例示氧化劑與稀土鹽之組合,應用在拋光含有 金屬之基板之化學-機械拋光系統中,其拋光率上的相乘 效果大體上並不依賴於稀土鹽之相對陰離子之特性。 包含釕金屬層之相似基板係以四種不同化學·機械拋光 系統進行拋光製程。每個化學-機械拋光系統包含相同的 -13-
559931 A7 ______Β7 _ 五、發明説明(1 ) ^ 拋光墊,而與不同的拋光劑組合物(拋光劑組合物3 Α至3D) 組合。拋光劑組合物3 A (本發明)包含8重量%氧化鋁、 3.15x10 6 Μ (1 ppm)醋酸筛(III)、1重量%過氧化氫及水 (pH = 5)。拋光劑組合物3B、3C及3D (本發明)除了含有不 同之稀土鹽陰離子外,與拋光劑組合物3 A (本發明)具有相 似之組成,其分別含有5·03χ10-6 Μ (1.67 ppm)硫酸鈽(III) 、2·97χ1(Τ6 Μ (1·29 ppm)硝酸鈽(III)及 2·93χ10·6 Μ (1·35 ppm) 碳酸筛(111)(及1重量%過氧化氫)^在拋光劑組合物3 Α至 3D中,筛離子(in)之濃度約為〇·4 ppm。採用這四個化學-機械拋光系統之拋光製程的實施係藉由拋光墊在基板上施 加34.5 kPa (5 psi)之下壓力。基板之釕金屬層的移除率係 對每一個化學-機械拋光系統個別量測。 使用拋光劑組合物3A、3B、3C及3D之化學-機械拋光系 統之釕金屬層移除率’經量測分別為48.9 nm/min、 46.0 nm/min、36.0 nm/min 及 28.2 nm/min。因此無論使用 之相對陰離子’化學-機械抛光糸統仍保有高(>25 nm/min) 的釕金屬移除率。 此實例證實本發明可採用各類型的相對陰離子組合氧化 劑實施。 實例4 這個實例例示氧化劑與氧化之稀土鹽的組合,在拋光含 有金屬之基板之化學-機械拋光系統中所顯現之相乘效果。 包含釕金屬層之基板係以實例3中之化學_機械拋光系統 之進行條件及方式拋光,但是使用不同的拋光劑組合物(拋 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 559931
光劑組合物4)。特別是,拋光劑組合物4係與實例2拋光劑 組合物3 A至3D相似,除了拋光劑組合物中之稀土鹽為 3.14χ1(Τ6 Μ (1 ppm)之醋酸镨(111)(約 〇4 ppm 之镨(111)離 子)。使用拋光劑組合物4之化學-機械拋光系統對基板上 之釕金屬層的移除率經量測為26 7 nm/min。 一併考量實例3,實例4證明在化學-機械拋光系統應用 於含有金屬層之基板之拋光製程上所顯現之相乘效果,特 別疋應用於貴金屬層上,延伸至各類型的稀土鹽之稀土陽 離子。 實例5 這個實例例示氧化劑與氧化之稀土鹽的組合,在拋光含 有金屬之基板之化學-機械拋光系統中所顯現之相乘效果。 包含銀金屬層之相似基板係以五種不同化學-機械拋光 系統進行拋光製程。每個化學-機械抛光系統包含相同的 拋光墊,而與不同的拋光劑(拋光劑組合物5a至5E)組合。 拋光劑組合物5A (對照物)包含8重量❶/〇氧化鋁、〇.〇3 15 Μ (1 ppm)醋酸鈽(ΙΙΙΙ)及水(ρΗ=5),不含氧化劑。拋光劑組 合物5 Β及5 C (本發明)係彼此相同,而拋光劑組合物5 d及 5 Ε (本發明)則彼此相同。特別地,拋光劑組合物$ β及5 C (本發明)除了另含有1重量%之過氧化氫外,與拋光劑組合 物5Α (對照物)相同。拋光劑組合物5D及5Ε (本發明)與拋 光劑組合物5Α相似,除了另包含不同數量之稀土鹽,特 別是3 · 1 5 X 1 (Γ6 Μ醋酸錦(111)(及1重量%過氧化氩)。採用這 五個化學-機械拋光系統之拋光製程的實施係藉由拋光塾 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 559931 A7 ___B7____ 五、發明説明(13 ) 在基板上施加不同之下壓力,其分別對樾光劑組合物5 A 、5B及5D施加20·7 kPa (3 psi)及對拋光劑組合物5C及5E施 加34.5 kPa (5 psi)。基板之銥金屬層的移除率係對每一個 化學-機械抛光系統個別量測。 使用拋光劑組合物5A (對照物)之化學-機械拋光系統之 銀金屬層之移除率,經量測為小於2.0 nm/min。而使用拋 光劑組合物5B、5C、5D及5E (本發明)之化學·機械拋光系 統之銥金屬層的移除率,經量測分別為16.7 nm/min、 29· 1 nm/min、23 ·2 nm/min及 3 3 ·0 nm/min。因此相較於僅 存在稀土鹽之拋光劑,存在氧化劑及稀土鹽二者之拋光劑 組合物具有大體上較大之移除率。此外,即使使用了明顯 車父低仏準之稀土鹽(比較於抛光劑組合物5 b及5 D之移除率 ,以及拋光劑組合物5C及5E之移除率)。 這個實施例證明在拋光相對較硬的貴金屬層(例如銥金 屬層),可以觀察到化學·機械拋光系統中,稀土鹽及氧化 劑組合的相乘效果。再者,實例5指出即使僅使用非常少 量的稀土鹽與氧化劑組合,對拋光基板上之金屬層而言, 仍可獲得相當好的移除率。這項發現對具有較高成本的稀 土鹽而言是相當重要的。 所有的參考資料包含公開案、專利申請案及專利案係以 引用的方式全部併入本文中,該引用的程度就如同已特定 地及個別地將各個公開案、專利案或專利申請案之整體揭 不内谷以引用的方式併入一般。 在本發明敘述之本文中(特別是以下之申請專利範圍中) -16-
559931
’除非在此或本文中明白地指出,否則‘‘一,,及“該,,等修飾 詞及相似的參考係用以解釋包含單數或複數二者。除非在 此或本文中明白地指出,數值範圍之敘述僅係一速記方法 ,用以個別地參考落於數值範圍内之單一數值。除非在此 或本文中明白地指出,所有敘述於此的方法可以任何層次 執行。任何實施例(或實例語句“例如,,)的使用僅係用以較 佳例出本發明,而不限制本發明之範圍,除非另外聲明。 發明說明中沒有任何語句可將任何非屬申請專利範圍内之 元件解釋為實施本發明之必要元件。 本發明之較佳實施例已經揭示如上,包含本發明之最佳 模式。當然,對熟悉本項技術之人士在參閱本發明前面之 敛述後,這些實施例的變化將變成相當的明顯。發明人期 望熟悉本項技術之人士適當地使用這些實施例的變化,以 及發明人希望本發明可以不同如上揭示之方式實施。因此 ’本發明之保護範圍應不限於實施例所揭示者,而應包括 各種不背離本發明之替換及修飾,並為以下之申請專利範 圍所涵蓋。此外,任何上述元件之組合的可能替換及修飾 係包含於本發明之中,除非在此或本文中明白地限縮。 線 -17- 本紙張·尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公爱)

Claims (1)

  1. 559931 A B c D 申請專利範圍 ι·一種拋光基板的方法,包括: ⑴使至;包含一金屬層的基板與一化學-機械拋光系 統接觸,其中該化學·機械拋光系統包括: (a) —研磨物及/或一拋光墊; (b) —稀土鹽; (c) 一比稀土鹽更強之氧化劑;及 (d) —液態載體;以及 (11)研磨至少一部分基板之金屬層以拋光金屬層。 2·如申明專利範圍第丨項之方法,其中該化學-機械拋光系 統包括研磨物,且該研磨物是金屬氧化物。 3·如申凊專利範圍第2項之方法,其中該研磨物是選自由 氧化鋁、氧化矽、氧化鈽、氧化鍅、氧化鍺、氧化鎂、 其共成物及其組合物組成之群。 4·如申凊專利範圍第3項之方法,其中該研磨物是氧化鋁。 5·如申凊專利範圍第旧之方法,其中該化學·機械拋光系 統包括研磨物,且該研磨物係固定於該拋光墊上。 6·如申清專利範圍第旧之方法,其中該化學-機械抛光系 統包括研磨物,且該研磨物係處於特定形態且懸浮於該 載體内。 7·如申請專利範圍第1項之方法,其中該稀土鹽包括鈽、 镨及其組合物。 8·如申請專利範圍第7項之方法,其中該稀土鹽包括處於 RE2+、RE3 +及RE4+氧化態之稀土(RE)陽離子及一選自由 硫酸根、硝酸根、碳酸根、氫氫化物、氟化物、氣化物 • 18 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) " ---- 559931 A8 B8
    、溴化物、碘化物、 、二氣甲烧續酸根 anion)。 醋酸根、草酸根、乙醯基丙酮酸根 組成之群的相對陰離子(counter- 其中該稀土鹽包括鈽(II) 9·如申請專利範圍第8項之方法 、鈽(III)或鈽(IV)離子。 10·如申請專利範圍第8項 只<万去,其中該稀土鹽是醋酸鈽。 11 ·如申請專利範圍第i頊夕t 广 員之方法,其中該氧化劑是一種過 軋化類(per-type)氧化劑。 12·如申請專利範圍第i 項之方法,其中該過氧化類氧化劑 是過氧化氫。 13·如申請專利範圍第!項之方法,其中該液態載體是水。 14·如申#專利圍第旧之方法,其中該系統更包括醋酸。 15.如申請專利範圍第巧之方法,其中該系統更包括含胺 之聚合物或共聚合物。 16 ·如申印專利範圍第i項之方法,其中該系統包括約1至^ 〇 重里0/〇懸浮於載體中的研磨粒、約1χ1〇-7至〇 〇5 M之稀 土鹽、約0 · 1至5重量%之氧化劑及水。 17·如申請專利範圍第16項之方法,其中該研磨粒是氧化鋁 ’該稀土鹽是醋酸鈽及該氧化劑是過氧化氫。 18·如申請專利範圍第1項之方法,其中該金屬層是貴金屬 層0 19·如申請專利範圍第丨8項之方法,其φ該貴金屬是選自由 銖、釕、铑、鈀、銀、鐵、銥、鉑及金所組成的群組。 20·如申請專利範圍第19項之方法,其中該責金屬是釕。 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)
TW091120152A 2001-09-24 2002-09-04 Rare earth salt/oxidizer-based CMP method TW559931B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/961,934 US6589100B2 (en) 2001-09-24 2001-09-24 Rare earth salt/oxidizer-based CMP method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW559931B true TW559931B (en) 2003-11-01

Family

ID=25505198

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW091120152A TW559931B (en) 2001-09-24 2002-09-04 Rare earth salt/oxidizer-based CMP method

Country Status (7)

Country Link
US (1) US6589100B2 (zh)
EP (1) EP1432773B1 (zh)
JP (1) JP4708701B2 (zh)
CN (1) CN100372902C (zh)
MY (1) MY126250A (zh)
TW (1) TW559931B (zh)
WO (1) WO2003027201A1 (zh)

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW591089B (en) * 2001-08-09 2004-06-11 Cheil Ind Inc Slurry composition for use in chemical mechanical polishing of metal wiring
US6953389B2 (en) * 2001-08-09 2005-10-11 Cheil Industries, Inc. Metal CMP slurry compositions that favor mechanical removal of oxides with reduced susceptibility to micro-scratching
US6884723B2 (en) * 2001-12-21 2005-04-26 Micron Technology, Inc. Methods for planarization of group VIII metal-containing surfaces using complexing agents
US7049237B2 (en) * 2001-12-21 2006-05-23 Micron Technology, Inc. Methods for planarization of Group VIII metal-containing surfaces using oxidizing gases
US20030119316A1 (en) * 2001-12-21 2003-06-26 Micron Technology, Inc. Methods for planarization of group VIII metal-containing surfaces using oxidizing agents
US6730592B2 (en) * 2001-12-21 2004-05-04 Micron Technology, Inc. Methods for planarization of metal-containing surfaces using halogens and halide salts
US7121926B2 (en) 2001-12-21 2006-10-17 Micron Technology, Inc. Methods for planarization of group VIII metal-containing surfaces using a fixed abrasive article
US7097541B2 (en) * 2002-01-22 2006-08-29 Cabot Microelectronics Corporation CMP method for noble metals
US7524346B2 (en) * 2002-01-25 2009-04-28 Dupont Air Products Nanomaterials Llc Compositions of chemical mechanical planarization slurries contacting noble-metal-featured substrates
US20030162398A1 (en) 2002-02-11 2003-08-28 Small Robert J. Catalytic composition for chemical-mechanical polishing, method of using same, and substrate treated with same
US7160807B2 (en) * 2003-06-30 2007-01-09 Cabot Microelectronics Corporation CMP of noble metals
US7968465B2 (en) * 2003-08-14 2011-06-28 Dupont Air Products Nanomaterials Llc Periodic acid compositions for polishing ruthenium/low K substrates
US7255810B2 (en) * 2004-01-09 2007-08-14 Cabot Microelectronics Corporation Polishing system comprising a highly branched polymer
DE102004016600A1 (de) * 2004-04-03 2005-10-27 Degussa Ag Dispersion zum chemisch-mechanischen Polieren von Metalloberflächen enthaltend Metalloxidpartikel und ein kationisches Polymer
US7161247B2 (en) * 2004-07-28 2007-01-09 Cabot Microelectronics Corporation Polishing composition for noble metals
US8038752B2 (en) * 2004-10-27 2011-10-18 Cabot Microelectronics Corporation Metal ion-containing CMP composition and method for using the same
US20060096179A1 (en) * 2004-11-05 2006-05-11 Cabot Microelectronics Corporation CMP composition containing surface-modified abrasive particles
CN101180379B (zh) 2005-03-25 2013-07-24 气体产品与化学公司 用于含有金属离子氧化剂的化学机械抛光组合物中的二羟基烯醇化合物
US7265055B2 (en) * 2005-10-26 2007-09-04 Cabot Microelectronics Corporation CMP of copper/ruthenium substrates
US8551202B2 (en) * 2006-03-23 2013-10-08 Cabot Microelectronics Corporation Iodate-containing chemical-mechanical polishing compositions and methods
US8529791B2 (en) * 2006-10-20 2013-09-10 Intematix Corporation Green-emitting, garnet-based phosphors in general and backlighting applications
US8541310B2 (en) * 2007-05-04 2013-09-24 Cabot Microelectronics Corporation CMP compositions containing a soluble peroxometalate complex and methods of use thereof
US7803711B2 (en) * 2007-09-18 2010-09-28 Cabot Microelectronics Corporation Low pH barrier slurry based on titanium dioxide
US20090090696A1 (en) * 2007-10-08 2009-04-09 Cabot Microelectronics Corporation Slurries for polishing oxide and nitride with high removal rates
CN102604542A (zh) * 2012-02-21 2012-07-25 复旦大学 基于铜互连中以金属钌作为粘附阻挡层的抛光工艺的抛光液
US8916061B2 (en) * 2012-03-14 2014-12-23 Cabot Microelectronics Corporation CMP compositions selective for oxide and nitride with high removal rate and low defectivity
CN102627916B (zh) * 2012-03-23 2014-09-03 江苏中晶科技有限公司 具有强化功能的玻璃抛光液
KR101900540B1 (ko) * 2015-08-21 2018-09-20 삼성에스디아이 주식회사 유기막용 cmp 슬러리 조성물, 그 제조방법, 및 이를 이용한 유기막 연마 방법
KR101882561B1 (ko) * 2015-10-02 2018-07-26 삼성에스디아이 주식회사 유기막 연마용 cmp 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마방법
KR101900543B1 (ko) * 2015-10-02 2018-09-20 삼성에스디아이 주식회사 유기막 cmp 슬러리 조성물 및 이를 이용한 연마방법
KR20170076191A (ko) 2015-12-24 2017-07-04 주식회사 케이씨텍 연마입자-분산층 복합체 및 그를 포함하는 연마 슬러리 조성물
WO2017138308A1 (ja) * 2016-02-09 2017-08-17 三井金属鉱業株式会社 研摩スラリー及び研摩材
JP6753518B2 (ja) * 2017-03-27 2020-09-09 日立化成株式会社 研磨液、研磨液セット、添加液及び研磨方法
CN110892093B (zh) * 2017-05-25 2021-12-28 圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司 用于陶瓷材料的化学机械抛光的氧化流体
CN113122139B (zh) * 2019-12-30 2024-04-05 安集微电子科技(上海)股份有限公司 一种化学机械抛光液及其使用方法
JPWO2023080014A1 (zh) * 2021-11-04 2023-05-11

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6396599A (ja) 1986-10-14 1988-04-27 三菱重工業株式会社 金属ルテニウムの溶解法
US5114437A (en) 1990-08-28 1992-05-19 Sumitomo Chemical Co., Ltd. Polishing composition for metallic material
BE1007281A3 (nl) 1993-07-12 1995-05-09 Philips Electronics Nv Werkwijze voor het polijsten van een oppervlak van koper of een in hoofdzaak koper bevattende legering, magneetkop vervaardigbaar met gebruikmaking van de werkwijze, röntgenstralingcollimerend element en röntgenstralingreflecterend element, beide voorzien van een volgens de werkwijze gepolijst oppervlak en polijstmiddel geschikt voor toepassing in de werkwijze.
KR19980019046A (ko) 1996-08-29 1998-06-05 고사이 아키오 연마용 조성물 및 이의 용도(Abrasive composition and use of the same)
US6068787A (en) 1996-11-26 2000-05-30 Cabot Corporation Composition and slurry useful for metal CMP
US5958288A (en) 1996-11-26 1999-09-28 Cabot Corporation Composition and slurry useful for metal CMP
US6110396A (en) 1996-11-27 2000-08-29 International Business Machines Corporation Dual-valent rare earth additives to polishing slurries
US5876490A (en) 1996-12-09 1999-03-02 International Business Machines Corporatin Polish process and slurry for planarization
US5759917A (en) 1996-12-30 1998-06-02 Cabot Corporation Composition for oxide CMP
US6133194A (en) 1997-04-21 2000-10-17 Rhodia Rare Earths Inc. Cerium oxides, zirconium oxides, Ce/Zr mixed oxides and Ce/Zr solid solutions having improved thermal stability and oxygen storage capacity
US6083419A (en) 1997-07-28 2000-07-04 Cabot Corporation Polishing composition including an inhibitor of tungsten etching
US6136693A (en) 1997-10-27 2000-10-24 Chartered Semiconductor Manufacturing Ltd. Method for planarized interconnect vias using electroless plating and CMP
US6217416B1 (en) 1998-06-26 2001-04-17 Cabot Microelectronics Corporation Chemical mechanical polishing slurry useful for copper/tantalum substrates
US6143192A (en) 1998-09-03 2000-11-07 Micron Technology, Inc. Ruthenium and ruthenium dioxide removal method and material
JP3660511B2 (ja) 1998-12-03 2005-06-15 株式会社東芝 研磨方法及び半導体装置の製造方法
US6740590B1 (en) 1999-03-18 2004-05-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Aqueous dispersion, aqueous dispersion for chemical mechanical polishing used for manufacture of semiconductor devices, method for manufacture of semiconductor devices, and method for formation of embedded writing
US6251150B1 (en) * 1999-05-27 2001-06-26 Ekc Technology, Inc. Slurry composition and method of chemical mechanical polishing using same
US6348076B1 (en) * 1999-10-08 2002-02-19 International Business Machines Corporation Slurry for mechanical polishing (CMP) of metals and use thereof
EP1243611B1 (en) 1999-11-22 2006-02-08 JSR Corporation Composited particles and aqueous dispersions for chemical mechanical polishing
JP3645144B2 (ja) 2000-02-24 2005-05-11 Necエレクトロニクス株式会社 半導体装置の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
MY126250A (en) 2006-09-29
JP2005503678A (ja) 2005-02-03
CN100372902C (zh) 2008-03-05
US6589100B2 (en) 2003-07-08
EP1432773A1 (en) 2004-06-30
US20030060135A1 (en) 2003-03-27
EP1432773B1 (en) 2012-02-29
WO2003027201A1 (en) 2003-04-03
JP4708701B2 (ja) 2011-06-22
CN1556840A (zh) 2004-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW559931B (en) Rare earth salt/oxidizer-based CMP method
TWI299747B (en) Chemical-mechanical polishing composition and method for using the same
TWI542650B (zh) 拋光液及化學機械拋光(cmp)方法
EP0844290B1 (en) A composition and slurry useful for metal CMP
JP5449248B2 (ja) 化学的機械的研磨組成物
JP4237439B2 (ja) 基体の研磨又は平坦化方法
JP6530303B2 (ja) 腐食を低減するための化学機械研磨スラリー及びその使用方法
KR101117439B1 (ko) 귀금속의 화학적-기계적 연마(cmp)
TWI293909B (en) Method for polishing of metals in an oxidized form
TWI357619B (en) Cmp system utilizing halogen adduct
CN113122141A (zh) 一种化学机械抛光液
CN114686106A (zh) 一种用于钨抛光的化学机械抛光液
JPH1174237A (ja) 銅系金属用研磨液
KR20230026183A (ko) 금속 연마용 슬러리 조성물
CN117947422A (zh) 一种长时间高速率的钨化学机械抛光液及其应用
CN118256154A (zh) 一种化学机械抛光液
WO2012055153A1 (zh) 一种钨化学机械抛光方法
KR20100080095A (ko) 금속 배선 연마용 cmp 슬러리 조성물

Legal Events

Date Code Title Description
GD4A Issue of patent certificate for granted invention patent
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees