TWI241937B - CMP method for noble metals - Google Patents

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1241937 九、發明說明： 聲 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種拋光包含貴重金屬之基材的方法。 【先前技術】 用於平坦化或抛光基材表面的組合物及方法為此藝中已 熟知的。拋光組合物（也已知為拋光淤漿）一般包含一種在水· 溶液中的研磨物質，並且藉著將表面與以淤漿組合物飽和 -的拋光墊接觸，而被加到該表面上。一般的研磨物質包括 二氧化矽、氧化鈽、氧化鋁、氧化锆及氧化錫。例如：美 國專利5,527,423敘述一種用於化學·機械拋光金屬層的方 法’是藉著將表面與在水性介質中之包含高純度之細金屬 氧化物的淤漿組合物接觸。另外，該研磨物質可被加入拋 光墊中。美國專利5,489,233揭示具有表面紋理或型式之拋 光墊的用途，並且美國專利5，95 8，794揭示一種經固定的研 磨拋光墊。 一般在平坦化半導體晶圓上，習用的拋光系統及拋光方 法是不完全令人滿足的。特別地，拋光組合物及拋光墊會 具有低於理想的拋光速率，並且其在化學-機械拋光半導體 的用途會造成不良的表面品質。因為半導體晶圓的表現直 -接與其表面的平坦性相關，重要的是使用造成高拋光效 率、均勻性及移除速率的拋光組合物及拋光塾，並且留下 有最小表面缺點的高品質拋光。 創造對半導體晶圓之有效拋光系統的困難源於半導體晶 圓的複雜性。半導體晶圓一般由一個基材所組成，在其上 形成許多電晶體。積體電路藉著在基材中的區域及在基材 91260-940513.doc . 1241937 上的各層上成型，而被化學及物理地連接到基材上。為了 產生可操作的半^體晶圓，並且將晶圓的產率、表現及可 靠性最大化，理想的是拋光晶圓的所選表面，而不負面地 影響到下面結構或形貌(topography)。事實上，若製程步驟 不在適當被平坦化的晶圓表面上進行，會在半導體製造上 發生不同的問題。 不同的金屬及金屬合金被用來在互相連接層及裝置之間 形成电連接，包含鈦、氮化鈦、鋁_銅、鋁_矽、銅、鎢、鉑、 鉑-鎢、鉑-錫、釕及其組合。貴重金屬呈現一個特別的挑戰 疋其機械硬度及化學抵抗性，使其難以經由化學·機械拋光 有效地移除。 下列的專利揭示用於貴重金屬之拋光組合物。美國專利 5,691，219揭示一種半導體記憶裝置，包含貴重金屬導電層 及一種用於拋光貴重金屬之含有_基化合物的拋光組合 物。美國專利6,274,063揭示一種用於鎳基材的拋光組合 物，包含化學蝕刻劑（例如：硝酸鋁）、研磨顆粒及氧化劑。 美國專利6,290,736揭示一種用於貴重金屬的化學活性拋光 組合物，包含在鹼性水溶液中的研磨劑及鹵素。日本專利 JP 63096599 A2揭示一種溶解金屬釕的方法。日本專利jp 11121411 A2揭示一種用於鉑族金屬（例如：Ru，Pt)的拋光 組合物，包含鉑族金屬之氧化物的微細顆粒。日本專利 JP 1270512 A2揭示一種貴重金屬的溶解溶液，包含過氧化 氫、鹼性氰化物、及磷酸鹽離子及/或硼酸鹽離子。世界專 利WO 00/77107 A1揭示一種用於貴重金屬（例如：Ru , Rh， 91260-940513.doc 1241937

Pd，〇s，ir，Pt)的拋光組合物，包含研磨劑、液態載體、， 氧化劑及一種拋光添加物，包括EDTA、含氮化合物（例如： 四疊氮環十四烷類）、冠狀醚、鹵化物' 氰化物、檸檬酸、 膦類及膦酸鹽類。世界專利W〇 01/44396 A1揭示一種用於 貝重金屬的抛光組合物，包含含硫化合物、研磨顆粒、及 水溶性有機添加物，其意在改進研磨顆粒的分散性，並且 增進金屬移除速率及選擇性。 然而’在基材之拋光並平坦化期間，對拋光系統及拋光 方法維持一個需求是顯示想要之平坦化效率、均勻性及移 除速率，同時將缺陷減至最小，該缺陷如：在拋光並平坦 化基材期間表面不完美及對下面結構及形貌的損壞。經改 進的拋光系統特別被拋光化學穩定及機械硬度之含貴重金 屬的基材所需要。 本發明尋求提出此一化學-機械拋光系統及方法。本發明 的這些及其他優點會從此中提供之本發明敘述而明白。 【發明内容】 本發明提供一種拋光基材的方法，包含⑴將包含貴重金 屬之基材與化學-機械拋光系統接觸，該系統包含（a)研磨劑 及/或拋光墊、（b)液態載體、及（c)磺酸化合物或其鹽類，其 中該化學-機械拋光系統具有pH 2至12,及（ii)研磨至少一部 份的基材，以拋光該基材。 本發明指出一種拋光包含貴重金屬之基材的方法。該基 材與化學-機械拋光（，，CMPn系統接觸，該系統包含（a)研磨 劑及/或拋光墊、（b)液態載體、及視情況之（c)至少一個拋光 91260-940513 .doc 1241937 添加物（即：或多個拋光添加物）。該拋光添加物可為任何適 當的化合物，其理想地增加該系統拋光基材之至少一個貴 重金屬層的速率。至少一部份的基材被研磨，以拋光該基 材的表面。該研磨劑（當存在並且懸浮於液態載體中時）、液 態載體、及視情況之拋光添加物、和任何其他懸浮於液態 載體中的組份，形成該CMP系統的拋光組合物。 在此敘述的CMP系統包含研磨劑、拋光墊或兩者。較佳 地’該CMP糸統包含研磨劑及抛光塾兩者。該研磨劑可被 固定在拋光墊上，及/或可為微粒狀形式且懸浮在液態載體 中。該拋光墊可為任何適當的拋光墊。 該研磨劑可為任何適當的研磨劑，其許多為此藝中已知 的。例如：該研磨劑可為天然或合成的，並且可包含鑽石（例 如··多結晶鑽石）、石榴石、玻璃、碳化矽、金屬氧化物、 氮化物、碳化物、聚合物、複合物（例如：聚合物複合物、 或聚合物/金屬氧化物複合物）及類似物。研磨劑的選擇取決 於所要拋光之基材的特別天性。該研磨劑較佳地包含金屬 氧化物、鑽石、碳化矽、氮化矽、氮化硼或其組合。該金 屬氧化物理想地選自由氧化鋁、氧化矽、氧化鈦、氧化鈽、 氧化鍅、氧化鍺、氧化鎂、其共同形成之產物及其組合。 更佳地，該研磨劑包含氧化矽、氧化鋁（例如：心氧化鋁、 咼溫燒結氧化鋁（fumedalumina))、氮化矽、及/或碳化矽。 在一些具體實施例中，該研磨劑較佳地包含具有平均顆粒 尺寸1 50耄祕米或更大的α_氧化銘（例如：200毫微米或更 大、或250毫微米或更大）。一般而言，心氧化鋁與較軟的 91260-940513.doc 1241937 研磨劑(例如：高溫燒結氧化鋁)組合使用。該研磨劑可具有 任何適當的顆粒尺寸。在一些具體實施例中，具有平均顆 寿尺寸150毫微米或更大的α_氧化鋁（例如：200毫微米或更 大或250笔微米或更大）為較佳。平均顆粒尺寸是藉著光 政射測里而被報告，例如··使用哈里巴（如㈣la_9i〇儀 器。 當研磨劑存在於CMP系統中並且懸浮在液態載體中 (即·研磨劑是拋光組合物的一個組份）時，任何適當份量的 研磨劑可存在於拋光組合物中。一般而言，〇〇1重量％或更 多（例如：0·03重量％或更多、或〇·05重量％或更多）的研磨 劑會存在於拋光組合物中。更一般地，〇1重量％或更多的 研磨劑會存在於拋光組合物中。研磨劑在拋光組合物中的 份$ —般不超過50重量❶/❶，更一般不超過2〇重量％。較佳 地’研磨劑在拋光組合物中的份量為0.5重量％至1〇重量 %。在一些具體實施例中，研磨劑在拋光組合物中的份量 理想地為0·1重量％至5重量％。 液態載體被用來加速研磨劑（當存在時）、一或多個拋光 添加物、及任何視情況之添加物被加到要被拋光或平坦化 之適當基材的表面。該液態載體一般為水性載體，並且可 單獨為水、可包含水及與水互溶的適當溶劑、或可為乳化 物。與水互溶的適當溶劑包括醇類，如··甲醇、乙醇等。 較佳地，該水性載體由水所組成，更佳為去離子水。 在本發明的第一具體實施例中，拋光添加物存在於化學_ 機械拋光系統中。該拋光添加物與貴重金屬表面互相作， 91260-940513.doc -10- 1241937 並且促進其在化學-機械拋光期間的溶解。適當的拋光添加 物包括二酮類、二酮酯類、尿素化合物、含氮雜環化合物、 含氧雜環化合物、含磷雜環化合物、可為兩性離子化合物 之含氮化合物、磺酸化合物、其鹽類及其組合。 適當的二酮類及二酮酯類包括例如··環戊烷二酮類、環 己烷二酮類、環丁烷二酮類、環庚烷二酮類、直線狀二酮 類及烷銨基_2,4_戊烷二酮鹽類。適當的含氮雜環化合物包 括例如：峨啶類、聯吡啶類、喹啉類、菲羅啉(phenanthr〇Hnes)、 ϋ密唆類、羥基嘧啶類、吡嗪類、吡唑類、咪唑類、咪唑琳 類、咪唑烷類、哌嗪類、三嗪類、嘌呤類、噁唑類、噁嗪 類、吡喃類、吡咯啉（pyrrolines)、四氫吡咯（pyrr〇iidines)、 Θ丨σ朵類、4丨°朵淋類、異4丨嘴類、叶嗤類、及其組合^適當 的含氧雜環化合物包括例如：二氧戊環（dioxolanes)、三氧 戊環（trioxolanes)、呋喃類、吡喃類（pyrones)、嗎啉類、香 豆素類（coumarins)、苯°比喃酮（benzopyrones)、二氧六圜、 三噁烷類（trioxanes)及臭氧化物。適當的含磷雜環化合物包 括例如：鱗嗤(phospholes)、填咮(phospholanes)、填琳(phospholenes) 及碟咬（phospholidines)。適當的含氮、氧及鱗雜環化合物 可進一步包含一或多種醇、SS胺、酮、竣酸或續酸基團。 例如：適當的含氮雜環拋光添加物可為吡啶甲酸、2^比咬 緩酸酐、3 -外1:咬竣酸if、4 - 口比淀綾酸酐、2 -外1:σ定甲醇、2，3 -峨咬二叛酸、2,6-批咬二魏酸、2-被淀基錯酸11(：1、34比咬 基醋酸HC1、2-吡啶乙烷磺酸、4-吡啶乙烷磺酸、1-(3-石黃丙 基）氫氧化ρ比唆、腺17票呤、鳥嗓呤、胞11密唆及胸腺續咬。 91260-940513.doc -11- 1241937 可為兩性離子化合物之含氮化合物是在特別ρΗΤ為兩性 離子化a物的含氮化合物。兩性離子化合物為在非相鄰原 子上具有正式相反電荷的天然化合物。兩性離子化合物一 般包含酸分子團及鹼分子團兩者，而酸分子團的pKa是不同 於鹼分子團的pKa，使得當pH在酸分子團的pKa及鹼分子團 的pKa之間時，該化合物為兩性離子。兩性離子化合物也意 指為内部鹽類。例如··氨基酸是可為兩性離子化合物之含 氮化合物，雖然可為兩性離子之含氮化合物不需要是氨基 酸。在該方面，至於上面鑑別之拋光添加物，吡啶乙烷磺 酸類、吡啶磺酸類、吡啶基醋酸類、3-(3_吡啶基）丙酸、吡 嗪羧酸、1 -(3-磺丙基）氫氧化吡啶及吡啶甲酸是可為兩性離 子化合物的含氮化合物。被用於本發明之抛光組合物中、 可為兩性離子化合物的另外含氮化合物包括磺胺酸 (sulfanilic acid)、十二烷基二甲基（3-磺丙基）氫氧化銨（十二 烷基磺基甜菜鹼）、（羧基曱基）三甲基氫氧化銨（甜菜鹼）、 嗎啉基）乙烷磺酸、沁2-乙醯基醯胺基亞胺基二醋酸、 1，3-雙[參（羥甲基）甲基胺基]丙烷、沁2-乙醯基醯胺基胺 基乙烷磺酸、嗎啉基）丙烷磺酸、，參（羥甲基）甲基_2_ 胺基乙烧磺酸、’2-羥乙基哌嗪W-2-乙烷磺酸、，2-羥乙 基哌嗪-W-3-丙烷磺酸、^^參（羥甲基）甲基氨基甲酸、環己 基胺基乙烷磺酸、3-(環己基胺基）丙烷磺酸、2_丙烯基醯胺 基-2-甲基丙烷磺酸 '其鹽類及其組合。 磺酸化合物為單-、二_、三-或多-磺酸化合物或其鹽類。 較佳地，該磺酸化合物為單-、二-或三-磺酸化合物或其鹽 91260-940513.doc -12- 1241937 類。一般而言，該磺酸化合物是選自由芳基磺酸、烷基磺， 酸、雜環磺酸或其鹽類所組成的族群。適當的磺酸化合物 包括任何上述的磺酸化合物，例如：吡啶乙烷磺酸類、吡 淀石κ酸類、1-(3-績丙基比錠氫氧化物、續胺酸、十二烧基 一甲基（3-石頁丙基）氣氧化銨、2-(#-嗎琳基）乙烧石黃酸、#_2_ 乙醯基醯胺基-2-胺基乙烷磺酸、3-(#_嗎琳基）丙烷磺酸、 ^參（私甲基）曱基-2-胺基乙烧績酸、W-2-經乙基喊唤W-2-乙烧磺酸、iV-2-羥乙基哌嗪丙烷磺酸、環己基胺基乙 烧磺酸、3-(環己基胺基）丙烷磺酸及2-丙烯基醯胺基—2-甲基 丙烷磺酸。另外，該磺酸化合物可選自由苯磺酸、對苯二 齡石黃酸、經基乙續酸（isethionic acid)、4,7-二苯基-l，l〇-菲 羅琳(phenanthroline)二續酸、1，2-莕基醌·4·續酸、胺基蒽醌 磺酸、2-甲醯基苯磺酸、3-胺基-4-羥基苯磺酸、4-羥基苯 石黃酸、6-胺基曱苯-3-石黃酸、聯苯胺（benzidine)-3-石黃酸、二 苯基胺-4-確酸、經基胺續酸、喊唆續酸、對-胺基甲氧 基苯胺（anisidine)-3-磺酸、對-二曱苯-2-磺酸、甲烷磺酸、 3-環己基胺基-1-丙烷磺酸、5-甲醯基-2-呋喃磺酸、其鹽類 及其組合所組成的族群。 較佳地，該拋光添加物是選自由说淀甲酸、2 -说咬緩酸 酐、2-吡咬曱醇、2,3-吡唆二羧酸、比咬二緩酸、2-吡 咬基醋酸H C1、2 - ρ比。定乙炫石黃酸、4 -叶b唆乙烧績酸、1，10 -菲羅淋、1，2-戊二酮、績胺酸、说°定確酸、1-(3-石黃丙基）外匕 錠氫氧化物、對苯二酚磺酸、沁參（羥甲基）甲基-2-胺基乙 烷磺酸、笨磺酸、羥基乙磺酸、其鹽類及其組合所組成的 91260_940513.doc • 13 - 1241937 族群。 虽拋光添加物為磺酸化合物時，理想的是該研磨劑包含 氧化鋁，特別是α_氧化鋁。較佳地，該研磨劑包含α-氧化 鋁及高溫燒結氧化鋁的混合物（例如：6〇% α-氧化鋁及4〇0/〇 南溫燒結氧化紹）。更佳地，該研磨劑包含平均顆粒尺寸丨5〇 宅微米或更大的α-氧化鋁（例如：2〇〇毫微米或更大、或250 毫微米或更大）。 該CMP系統可包含任何適當份量之第一具體實施例的拋 光添加物’並且一般包含〇.〇1重量％或更多的此類拋光添加 物。較佳地，該CMP系統包含0.01重量％至10重量％(例如·· 〇.1重量％至10重量❶/❶）的此類拋光添加物。更佳地，該CMp 系統包含0.1重量％至5重量％(例如：〇·ι重量％至2重量％)的 此類拋光添加物。 在本發明的弟二具體實施例中，拋光添加物及過氧基類 的氧化劑存在於化學-機械拋光系統中。該拋光添加物是一 種具有兩或多種氧化態的金屬化合物。該拋光添加物可為 種金屬鹽或金屬配位錯合物。例如：該抛光添加物可為 式MX、MX2、MX3或M2X3的鐵、銅或猛化合物，其中μ為 Fe、Cu或Μη，並且X是選自由硝酸鹽、氟化物、氣化物、 /臭化物、碟化物、氧化物、氫氧化物、硫酸鹽、醋酸鹽、 草酸鹽、乙醯基丙酮酸鹽、檸檬酸鹽、酒石酸鹽、丙二酸 鹽、葡糖酸鹽、鄰苯二甲酸鹽、丁二酸鹽、過氣酸鹽、過 >臭酸鹽、過碘酸鹽及其組合所組成的族群。該拋光添加物 也可為式CeX2的鈽化合物，其中X是選自由氧化物、氫氧 91260-940513.doc -14- 1241937 化物及其組合所組成的族群。較佳地，該拋光添加物為硫 酸鐵、硝酸鐵、硝酸銅或過氣酸錳。該CMP系統可包含一 或多個拋光添加物’並且可包含上述之拋光添加物的混合 物。 該CMP系統可包含任何適當份量之第二具體實施例的拋 光添加物，並且一般包含〇·〇〇〇1重量％或更多的此類拋光添 加物。較佳地’該CMP系統包含〇 〇〇1重量。至5重量％。更 佳地，該CMP系統包含〇·001重量％至2重量％的此類拋光添 加物。 在第三具體實施例中，研磨劑存在於化學_機械拋光系統 中，並且懸浮於液態載體中。該研磨劑混合物包含…氧化 鋁及而溫燒結氧化鋁。一般而言，氧化鋁對高溫燒結氧 化紹的重量比率是〇·6··1至9:1。較佳地，α-氧化鋁對高溫燒 結氧化銘的重量比率是至4:1 (例如：ι·5:1至3:1)。 第三具體實施例中的CMp系統視情況地再包含一個拋光 添加物。該拋光添加物可為任何適當的拋光添加物。例如： 該拋光添加物可為上述與第一及第二具體實施例相關之任 何拋光添加物。適當的拋光添加物再包括羧酸酯類及其酸 類、羥基酸酯類及其酸類、羰酸酯類及其酸類、焦磷酸酯 類、縮合磷酸鹽類、膦酸類及其鹽類、胺類、胺基醇類、 醯胺類、亞胺基酸類及其鹽類、腈類、硝基類、硫醇類、 硫基S旨類、硫基醚類、碳基硫醇類及其鹽類、碳基硫酸類 及其鹽類、硫基羧酸類及其鹽類、確酸類及其鹽類、硫基 水楊酸類及其鹽類、及其混合物。 91260-940513.doc -15- 1241937 該CMP系統視情況地再包含一個過_種類的氧化劑。第二 具體實施例的CMP系統包含一種過氧基類的氧化劑。該過_ 種類的氧化劑可為任何適當的過-種類氧化劑。適當的過-種類氧化劑包含無機及有機過_化合物。過-化合物（如

Hawley s 合化學字典（Hawiey’s c〇ndensed Chemical

Dictionary)所定義的）是一種包含至少一個過氧基基團 ( — 0 — 0 — )的化合物、或包含在其最高氧化態之元素的化合 物。包含至少一個過氧基基團之化合物的實例包括、但不 限於··過氧化氫及其加成物，如：尿素過氧化氫及過破酸 酉曰涵，有機過氧化物，如：苯醯基過氧化物、過醋酸及二_ 第三:丁基過氧化物；|過硫酸鹽⑽，)、二過硫酸鹽 (s20’)及過氧化鈉。含在其最高氧化態之元素的化合物實 例包括、但不限於：過碘酸、過碘酸鹽類、過溴酸、過溴 酸鹽類、過氣酸、過氣酸鹽類、過爛酸、過删酸鹽類及過 錳酸鹽類。該過-種類氧化劑較佳是選自由過氧化氫、過炉 酸鹽類（例如：過硫酸銨）、過㈣鹽類及過㈣鹽類所^ 的族群。更㈣，該過種類氧化劑是過硫酸銨或過氧化 該過氧基類的氧化劑為包含至少一個過氧基基團的 物，並且是選自由有機過氧化物、無機過氧化物及其 物所組成的族群。包含至少一個過氧基基團之化合物：二 例包括、但不限於··過氧化氫及其加成物，如··的只 化氯及過碳酸醋類，·有機過氧化物，如··笨酸：錢 過醋酸及二·第三.丁基過氧化物；單過硫酸鹽⑽化物、 硫酸鹽⑻(V.)及過氧化納。較佳地，該過氧 —過 *、乳化劑為 91260-940513.doc -16- 1241937 過氧化氫。 該CMP系統可包含任何適當份量的過-種類或過氧基類 氧化劑。該CMP系統較佳地包含〇·5至20重量％之過-種類氧 化劑和第一具體實施例的拋光添加物。該CMP系統較佳地 包含〇·1重量％至20重量％(例如：1重量％至10重量。/。）之過氧 基類氧化劑和第二具體實施例的拋光添加物。該CMP系統 較佳地包含0.5至20重量％之過-種類氧化劑和第三具體實 施例的研磨劑。 上面任何具體實施例之CMP系統理想地具有pH 2至12。 真正的pH範圍至少取決於要被拋光之基材的種類。當cmp 系統被用來拋光含#自的基材時，pH理想的是2至7。當CMP 系統被用來拋光含釕的基材時，pH理想的是5或更高，較佳 為7至11。當CMP系統被用來拋光含銀的基材時，pH理想的 是5至12。較佳為7至9。當使用較高的PH趨向於增加貴重金 屬的移除速率時，二氧化矽層移除速率的類似增加造成拋 光選擇性的整體性減少。 任何上述具體實施例之CMP系統視情況地再包含一個含 胺的單體、寡聚、或聚合化合物，其幫助減少二氧化矽層 的移除速率。適當的含胺化合物包括聚乙烯亞胺、二甲基 胺基丙基胺、1，4-雙（3-胺丙基）哌嗪及類似物。 任何上述具體實施例之CMP系統理想地用於拋光包含至 少一個貝重金屬層及視情況絕緣層之基材的方法中，其中 δ亥基材與化學-機械拋光系統接觸，並且基材的至少一部份 金屬層或絕緣層（若存在）被研磨，使得該金屬層或絕緣層變 91260-940513.doc -17- 1241937 得被拋光。該基材任何適當的基材（例如：積體電路、記憶 或硬碟、金屬、ILD層、半導體、微電機械系統、鐵電、磁 頭、聚合薄膜及低或高介電常數薄膜)，並且可包含任何適 當的貴重金屬或貴重金屬合金層（例如：金屬導電層）。該絕 緣層可包含任何適當的絕緣物質，如：金屬氧化物、多孔 金屬氧化物、玻璃、有機聚合物、氟化有機聚合物、或任 何適當的⑤或低·Λ：絕緣物質。該絕緣層較佳地包含以石夕為 基礎之金屬氧化物。該貴重金屬、貴重金屬合金、或貴重 金屬氧化物層較佳地包含鉑（Pt)、銥（Ir)、銖（Re)、釕（Ru)、 鍺（Rh)、鈀（Pd)、銀（Ag)、餓（0s)或金（Au)。較佳地，該貴 重金屬或貴重金屬合金層包含翻、釕（例如：Ru〇2)、或銥（例 如：Ir02) 0 下列的實例進一步說明本發明，當時不以任何方式被解 釋為限制其範疇。 【實施方式】 實例1 本實例說明拋光添加物在I自溶解速率上的效果。 I白之溶解及腐餘速率是使用鉑轉動碟電極（RDE)、在不同 拋光組合物（拋光組合物1A-1L及1A，-1L，）的存在下，被電化 學地評估。該始電極在每分鐘500轉下被轉動，並且維持有 90千巴斯卡（kPa，每平方吋13磅）下壓力地與研磨塾接觸。 金屬溶解速率在電極表面被研磨時（溶解速率）及研磨後（腐 蝕速率）被評估。始的活性是以電流密度測量，並且然後使 用法拉第定律（Faraday’s law)重新計算到溶解速率或腐敍 91260-940513.doc •18- 1241937 速率（以埃/分鐘計）中。當過氧化氫被用做氧化劑時，溶解 及腐蚀的經計算速率包括由過氧化氫在電極上之電化學活 性所引起的另外電流密度。因此，在過氧化氫存在下所報 告之始的溶解及腐#速率是大於真實的㈣解及腐银速 率。 各拋光組合物包含6重量％ α_氧化鋁、及i重量％的過硫 酸銨（拋光組合物1A-1L)或1重量％的過氧化氫和〇1當量濃 度的κα〇4支撐電解質（拋光組合物1A，_1L，）。拋光組合物lA 及1A (控制組）不包含拋光添加物。拋光組合物^丨了及 lBf-lT(比較組）各分別包含1重量％的胺基乙酸、蛋胺酸、 組胺酸、脯胺酸、硫醇基丁二酸、亞胺基-4-thi〇buret、 2-胺基-2-甲基丙醇及KBr。拋光組合物1K-1L及1K，-1L’（本 發明）各分別包含1重量％的吡啶甲酸、2,5-環戊烷二酮、及 。比唑（pyrazole)。對各化學-機械拋光系統測量鉑的溶解及腐 蝕速率。在過硫酸銨及過氧化氫存在下，鉑的溶解及腐蝕 速率分別被摘要於表1及2中。 表1 :有，硫酸銨之鉑的溶解及腐蝕速率 拋光組β勿 拋綠加物 氧化劑 pH 酿解速率 Pt腐贿率 1Α 4.6 16.8 <0.1 (控制組） 益 72 34.6 12 9.0 42 02 1Β 5.1 17.4 (tb#交組） 胺基乙酸 7.1 37.7 — 8.5 34.8 1C 2.1 14.5 0.1 (峨組） 蛋胺酸 (NH^SA 6.1 14.5 0.1 8.0 1.74 0.1 1D 4.1 29 0.1 (嫌組） _酸 (NH4)2S2〇8 7.0 29 0.1 9 34.9 0.1 91260-940513.doc •19- 1241937 1E ⑽交組） 脯胺酸 (NHt^Qs 4.9 7.4 8.9 34.8 34.8 58 0.1 03 0.1 1F 交組） 硫醇基丁讀 22 62 8.3 29 29 29 一 1G ⑽交組） 2-亞胺基 斗thioburet 3.9 6.1 8.5 31.9 29 232 0.1 0.1 0.1 1H (tb#交組） 2-胺基-2-甲基丙i (ΝΗ^)2δ2〇8 3.9 6.8 9.6 31.9 34.8 46.4 0.6 2.9 2.9 11 (tb|交組） KBr (NH^SA 4 7 9 34.8 37.7 58 0.1 0.3 0.9 1J (本發明） 叶匕咬甲酸 (ΝΗι^Οδ 4.0 6.9 9.8 202 522 55.1 02 0.9 02 1K (本發明） (NHi^Qs 3.9 62 82 22.6 203 24.8 1.5 2 1.5 1L (本發明） 口比嗤 (ΝΗ^δζΟδ 5.1 7.0 8.9 21 26.1 29 0.1 0.5 0.9 表2:有過氧化氫之鉑的溶解及腐蝕速率 抛光組勿 拋:力口物 氧化劑 pH Pti容解速率 Pt腐#率 lAf (控制組） 無 H2〇2 3.6 6.0 8.9 34.8 5.8 20.3 34.8 0.93 9.3 lBf (比較組） 胺基乙酸 H2〇2 4 6 8.5 63.8 20.3 130.5 一 1C (比較組） 蛋胺酸 H2〇2 3.8 5.9 82 69.6 66.7 101.5 — IU (峨組） _酸 HA 3.6 7.9 9.1 174 116 261 一 1E (比車交組） 脯胺酸 H2〇2 4.1 6.1 9.1 43.5 14.5 29 一 1F (tb|交組） 硫醇基丁讀 H2〇2 22 62 8.3 174 377 290 一 91260-940513.doc -20- 1241937 ισ ㈣交組） 2-亞胺基 -4-thiobmiet HA 3.8 6.1 82 26.1 29 34.8 52 5.8 102 ΙΗ ⑽交組） 2-胺基-2-甲基丙醇 HA 4.0 7.5 112 29 31 232 34.8 31.9 290 1Γ (峨組） KBr HA 4.0 6.1 9.5 26.1 6.1 37.7 02 0.3 02 lJf (本發明） p比唆曱酸 HA 3.8 12 9.8 319 63.8 34.8 290 58 lKf (本發明） HA 5.4 6.8 8.7 203 18.3 29 1.7 2.9 17.4 1U (本發明） σ比唾 HA 4.1 62 8.9 34.8 26.1 26.1 一 這些結果說明貴重金屬高溶解速率可使用本發明之化學 -機械抛光系統獲得。 實例2 本實例說明拋光添加物在釕溶解速率上的效果。 釕之溶解及腐蝕速率是使用釕轉動碟電極（〇_32平方公 分）、在不同拋光組合物（拋光組合物2A-2G及2A^2G')的存 在下，被電化學地評估。該釕電極在每分鐘500轉下被轉 動，並且維持有90千巴斯卡（每平方吋13磅）下壓力地與研磨 墊接觸。金屬溶解速率在電極表面被研磨時（溶解速率）及研 磨後（腐蝕速率）被評估。釕的活性是以電流密度測量，並且 然後使用法拉第定律重新計算到溶解速率或腐蝕速率（以 埃/分鐘計）中。當過氧化氫被用做氧化劑時，溶解及腐#的 經計算速率包括由過氧化氫在電極上之電化學活性所引起 的另外電流密度。因此，在過氧化氫存在下所報告之釕的 91260-9405l3.doc -21- 1241937 溶解及腐蝕速率是大於真實的釕溶解及腐蝕速率。 各拋光組合物包含6重量％ α -氧化銘、及1重量％的過硫 酸銨（拋光組合物2A-2G)或1重量％的過氧化氫和0.1當量濃 度的K2S04支撐電解質（拋光組合物2Af-2Gf)。拋光組合物 2A及2Af(控制組）不包含拋光添加物。拋光組合物2B-2E及 2Bf-2Ef(比較組）各分別包含1重量％的胺基乙酸、硫醇基丁 二酸、草酸鉀及1-羥基乙叉基_1，1_二膦酸（即：Dequest® 2010產物）。拋光組合物2^20及2厂-20彳本發明）各分別包 含1重量％的吡啶甲酸及2,5_環戊烷二酮。對各化學-機械拋 光系統測量釕的溶解及腐蝕速率。在過硫酸銨氧化劑及過 氧化氫存在下，釕的溶解及腐蝕速率分別被摘要於表3及4 中〇 表3 :有過硫酸銨之釕的溶解及腐蝕速率 拋光組操 拋力口物 氧化劑 PH Rui容解 速率 Ru腐蚀 速率 2A (控制組） 無 (ΝΗ〇2δ2〇8 5.0 82 100 63 2.75 2.5 2B (峨組） 胺基乙酸 (NHOzSA 5.1 82 145 250 1·1 4.5 2C (tb#交組） 硫醇基丁讀 (NH^SA 5 8.4 40 80 2.38 0.45 2D (峨組） 草酸鉀 (NH^SA 5.4 82 95 145 5 1.75 2E (嫌組） 1-經基乙叉基 -l，l-二膦酸 (Dequest® 2010) (ΝΗφ^Οδ 5.0 8.3 85-125 250 0.3 0.83 2F (本發明） 叶匕淀甲酸 (NHOzSA 4.9 82 110 250 0.75 12 2G (本發明） (NH4)2S2〇8 52 8.1 195 250 2.5 2.5 91260-940513.doc -22- 1241937 表4:有過氧化氫之釕的溶解及腐蝕速率 拋光組糾勿 拋加物 氧化劑 pH Rui容解 速率 Ru腐蝕 速率 2N (控制組） 無 H2〇z 5.0 8.0 75 145 9.5 10 2Bf (tb|交組） 胺基乙酸 HA 6.1 8.6 250 1250 0.5 200 2C (峨組） 硫醇基丁遠 HA 5.0 8.5 3000 825 127 237 2D， (峨組） 草酸鉀 HA 53 8.1 250 3004250 250 24 2E ⑽交組） 1-羥基乙叉基 -l，l-二膦酸 (Dequest® 2010) HA 5.4 8.5 800 2500 212 250 2F (本發明） 叶匕唆甲酸 HA 5.0 8.6 2500 2250 400 25 2Gf (本發明） HA 52 8.1 1000 950-2000 3.25 25 這些結果說明貴重金屬高溶解速率可使用本發明之化學 -機械拋光系統獲得。 實例3 本實例說明不同拋光添加物在鉑及釕之溶解速率上的效 鉑及釕之溶解及腐蝕速率是使用鉑或釕轉動碟電極、在 不同拋光組合物（拋光組合物3A-3AA)的存在下，被電化學 地評估。該鉑及釕金屬電極在每分鐘500轉下被轉動，並且 維持有90千巴斯卡（每平方吋13磅）下壓力地與研磨墊接 觸。鉑及釕的溶解速率在電極表面被研磨時（溶解速率）及研 磨後（腐蝕速率）被評估。鉑及釕的活性是以電流密度測量， 並且然後使用法拉第定律重新計算到溶解速率或腐蝕速率 (以埃/分鐘計）中。當過氧化氫被用做氧化劑時，溶解及腐 蝕的經計算速率包括由過氧化氫在電極上之電化學活性所 91260-940513.doc -23- 1241937 引起的另外電流密度。因此，在過氧化氫存在下所報告之 鉑或釕的溶解及腐蝕速率是大於真實的鉑或針溶解及腐# 速率。 對拋光組合物的溶解及腐餘速率分兩組被評估。第一組 資料由拋光組合物3A-3Q所組成。第二組資料由拋光組合物 3R-3AA所組成。 拋光組合物3A-3Q各包含6重量％ α-氧化銘、1重量％的過 氧化氫及0.1當量濃度的ΚΑ〇4支撐電解質。拋光組合物 3Α(控制組）不包含拋光添加物。拋光組合物3b_3G(比較組） 各分別包含1重量％的環丁烷二羧酸、乳酸、基乙叉基 -1，1-二膦酸（即：Dequest⑧2010產物）、胺基乙酸、嚴糖及 乙醇。拋光組合物3H-3Q(本發明）各分別包含}重量％的 3-(3-峨咬基）丙酸、2-p比唆甲醇、2^比咬叛酸野、2-峨咬緩 基醯胺、2,3-吡啶二羧酸、2-吡啶基醋酸HC1、4-吡啶乙院 續酸' 2,5-環戊烷二酮、FeS04及Fe(N03)。 各抛光組合物3R-3AA包含6重量％ α-氧化銘、1重量％的 過氧化氫及0.1當量濃度的K2S04支撐電解質，除了不包含 任何過氧化氫的拋光組合物3S及3 W之外。拋光組合物 3R-3AA(本發明）各分別包含i重量％的磺胺酸、2-吡啶乙烷 石黃酸（無HPO)、2-峨。定乙烧石黃酸、2-p比咬石黃酸、3-外I：啶基醋 酸HC1、4-吡啶基醋酸HC1(無ΗΡΟ)、4-吡啶基醋酸HC1、2_ 17辰嗪緩酸、1-(3-確丙基）峨旋氫氧化物及4-Ρ比唆乙烧石黃酸。 對各化學-機械拋光系統測量鉑及釕的溶解及腐蝕速 率。用於各化學-機械拋光系統之鉑及釕的溶解及腐蝕速率 91260-940513.doc -24- 1241937 被摘要於表5及6中。 表5 :鉑及釕的溶解及腐蝕速率 抛光 組操 拋朽泰力口物 pH Pti容解速 率 Pt腐破 率 Rui容解 速率 Ru腐率 3A (控制組） 無 5 9.5 29 150 2.9 35 55 130 10 30 3B 交組） 環丁 酸 5 9.5 10150 64 3480 377 1550 3000 375 25 3C (陳组） 乳酸 5 9.5 1160 29 290 9 700 1450 400 625 3D ⑽交組） 1-羥基乙叉基 -l，l-二膦酸 〔Dequest® 2010) 5 9.5 377 348 116 174 1000 2500 140 105 3E (tb|交組） 胺基乙酸 5 9.5 46 93 116 129 50 125 5 125 3F ⑽交組） 蔗糖 5 9.5 29 116 2.9 61 33 138 7.5 40 3G (峨組） 乙醇 5 9.5 93 23 26 20 125 145 35 40 3H (本發明） 3-(3-吡啶基） 丙酸 5 9.5 2175 377 841 46 1250 700 178 73 31 (本發明） 2-峨σ定甲醇 5 9.5 2900 116 2030 580 1735 750 250 200 3J (本發明） 2-吡啶羧酸酐 5 9.5 1421 81 667 24 800 200 120 8 3K (本發明） 2-吡啶羧基酉盤 胺 5 9.5 32 87 14 35 25 123 5 33 3L (本發明） 2,3-吡啶二羧 酸 5 9.5 3770 174 1769 67 1500 2025 325 113 3M (本發明） 2-吡啶醋酸 HC1 5 9.5 1740 101 580 90 1500 2750 200 55 3N (本發明） 4-吡啶乙烷磺 酸 5 9.5 2900 116 667 87 1675 1625 250 175 30 (本發明） 2,5-環戊烷二 酮 5 9.5 46 197 4 102 105 1800 15 800 3P (本發明） FeS04 5 9.5 232 87 63 35 88 130 50 33 3Q (本發明） Fe(N03)3 5 9.5 52 116 20 58 150 145 15 100 91260-940513.doc -25- 1241937 表6:鉑及釕的溶解及腐蝕速率 拋光 組糾勿 拋^^力口物 pH 聯解速 率 Pt腐健 率 Rui容解 速率 Ru腐蝕 速率 3R (本發明） 石黃胺酸 5 9.5 37 348 22 116 450 450 95 50 3S (本發明） 2-叶1：淀乙焼績醆(無 HPO) 5 9.5 12 29 4 5 25 7.5 1 2 3T (本發明） 2-叶匕唆乙游黃酸 5 9.5 1740 551 1247 203 300 250 150 145 3U (本發明） 2-口比咬石黃酸 5 9.5 58 667 35 174 250 550 33 40 3V (本發明） 3—比咬基醋酸 HC1 5 9.5 899 319 580 290 950 1025 88 100 3W (本發明） 4-ρ比咬基醋酸 HC1(無 HPO) 5 9.5 13 19 4 6 30 23 4.5 0.8 3X (本發明） 4-峨唆基醋酸 HC1 5 9.5 928 1450 158 116 750 525 158 175 3Y (本發明） 2-哌嗪羧酸 5 9.5 29 348 8 87 150 500 8 90 3Z (本發明） 1-(3-磺丙基)叶匕 錠氫氧化物 5 9.5 29 377 13 87 300 375 2.5 75 3AA (本發明） 4-叶b咬乙烧磺酸 5 9.5 957 928 377 116 925 400 170 78 這些結果說明貴重金屬高溶解速率可使用本發明之化學 -機械拋光系統獲得。 實例4 本實例說明拋光添加物在鉑之溶解速率上的效果。 鉑之溶解及腐蝕速率是使用鉑轉動碟電極、在兩種不同 拋光組合物（拋光組合物4 A及4B)的存在下，被電化學地評 估。該鉑電極在每分鐘500轉下被轉動，並且維持有90千巴 斯卡（每平方吋13磅）下壓力地與研磨墊接觸。鉑的溶解速率 在電極表面被研磨時（溶解速率）及研磨後（腐蝕速率）被評 估。鉑的活性是以電流密度測量，並且然後使用法拉第定 91260-940513.doc -26- 1241937 律重新計算到溶解速率或腐蝕速率（以埃/分鐘計）中。 各拋光組合物包含6重量％ α-氧化鋁、1重量％的過硫酸 銨及1重量％的拋光添加物。拋光組合物4 Α(比較組）包含1 重量％的三乙基胺做為拋光添加物。拋光組合物4B(本發明） 包含1重量％的1，10-菲羅啉做為拋光添加物。對各化學-機械 拋光系統在pH值範圍從5至10下測量鉑的溶解及腐蝕速 率。用於各化學-機械拋光系統之鉑的溶解及腐蝕速率被摘 要於表7中。 表7:鉑的溶解及腐蝕速率 拋光組讀 氧化劑 拋加物 pH 贿解 速率 Pt腐蝕 速率 4Α ⑽交組） (NH4^〇8 NEt3 8.5 146 45 5.8 33.6 0.01 4Β (本發明） 72 532 0.5 (ΝΗ4)2&〇8 1，10«菲羅淋 8.0 8.7 168 128 1.4 1.54 9.5 203 1.78 這些結果說明貴重金屬高溶解速率可使用本發明之化學 -機械抛光系統獲得。 實例5 本實例比較包括含氮雜環化合物之拋光組合物在鉑或釕 之移除速率上的效果。 含鉑或釕層之類似基材在桌面拋光器上，以不同拋光組 合物（拋光組合物5A-5G)拋光。各拋光組合物5A(比較組）及 5B-5G(本發明）分別包含8重量％氧化鋁（60% α-氧化鋁/40% 高溫燒結氧化鋁）、1重量％的過氧化氫及1重量％的環丁烷 二緩酸、2 -批咬魏酸酐、2 -峨咬甲醇、2，3 -峨咬二魏酸、2，6 - 91260-940513.doc -27- 1241937 吡啶二羧酸、2-吡啶基醋酸HC1或2-吡啶乙烷磺酸。對各化 學-機械拋光系統在兩個不同pH值（在4.9-5.5及9-9.8的範圍 内）下測量鉑或釕的移除速率。用於化學-機械拋光系統之鉑 及釕的移除速率被摘要於表8中。 表8 :鉑及釕對不同拋光添加物的移除速率 拋光 組執勿 抛力口物 pH Pt#喊率 (W練） 邮多_率 (W爛 5Α (tb|交組） 環丁 酸 4.9 9.4 454 632 424 576 5B (本發明） 5.1 9.5 749 601 293 378 5C (本發明） 比唆甲醇 5.5 9.5 546 489 247 496 5D (本發明） 2}口歧讀酸 5 9.5 566 530 335 414 5E (本發明） 2，心比唆酸 5 92 663 324 413 594 5F (本發明） 2-外 Ι^ίΜΗΟ 5.1 9.8 1043 511 216 531 5G (本發明） 2崢比咬乙酸 5.0 9.7 1077 463 200 270 這些結果說明貴重金屬高移除速率可使用包括含氮雜環 化合物做為拋光添加物的化學-機械拋光系統獲得。 實例6 本實例比較包括含氮雜環化合物之拋光組合物、與不含 拋光添加物之拋光組合物在鉑或釕之移除速率上的效果。 含翻或釕、氧化石夕及鈦層之類似基材在桌面拋光器上， 以不同抛光組合物（抛光組合物6 A - 6 F)抛光。各抛光組合物 包含4重量％氧化鋁（60% α-氧化鋁、40%高溫燒結氧化鋁） 及1重量％的過氧化氫。拋光組合物6Α及6F(控制組）不包含 拋光添加物及氧化劑。拋光組合物6Β及6G(控制組）不包含 91260-940513.doc -28- 1241937 拋光添加物，並含1重量％的過氧化氫。拋光組合物6C、6D 及6E(本發明）各分別包含1重量％的2-吡啶基醋酸HC1(無及 有氧化劑）或吡啶甲酸。拋光組合物6H、61及6J(本發明）各 分別包含6重量％的氧化鋁（60% α-氧化鋁、40%高溫燒結氧 化鋁）及1重量％的4-吡啶乙烷磺酸（無及有氧化劑）或2-吡啶 醋酸HC1。對各化學-機械拋光系統在pH-9.5下測量釕的移 除速率。對各化學-機械拋光系統在pH-2下測量鉑的移除速 率。用於化學-機械拋光系統之鉑及釕的移除速率被摘要於 表9及10中。 表9:不同拋光添加物的釕的移除速率 抛光 組糾勿 拋力口物 研磨劑 氧化劑 pH Ru 移1^4 率 (W分 鐘） Si〇2 移 _率 勝分 鐘） Ή 移麟 率 (W分 鐘） 6A (控制組） 無 4重量％氧 德 無 9.5 87 1423 1327 6B (控制組） 無 4重量％氧 德 1重量％ H2〇2 9.5 960 1172 1988 6C (本發明） 1重量％ 2-叶皆酸 HC1 4重量％氧 德 無 9.5 38 1054 1309 6D (本發明） 1重量0/〇 2-口比皆酸 HC1 4重量％氧 德 1重量％ HA 9.5 1119 809 1896 6E (本發明） 1重量％ 2-外b定甲酸 4重量％氧 似呂 1重量％ HA 9.5 1028 567 1263 91260-940513.doc -29- 1241937 表ίο:不同拋光添加物之鉑的移除速率 抛光 組糾勿 拋力口物 研磨劑 氧化劑 PH Pt 移_ 率 (揿分 鐘） Si〇2 移 率 (W分 鐘） Ή 移_ 率 (揿分 鐘） 6F (控制組） 無 6重量％氧 似呂 無 2 2098 89 442 6G (控制組） 無 6重量％氧 1重量％ HA 2 1961 94 2163 6H (本發明） 1重量％ 4»口比咬乙游黃 酸 6重量％氧 4b£S 無 2 >5000 79 597 61 (本發明） 1重量0/〇 ‘口比淀乙你黃 酸 6重量％氧 侃呂 1重量％ H2〇2 2 >5000 92 1392 6J (本發明） 1重量％ 2-口比酱酸 HC1 6重量％氧 呂 1重量％ H2〇2 2 3000 104 966 這些結果說明貴重金屬之高移除速率可使用包括含氮雜 環化合物做為拋光添加物的化學-機械拋光組合物獲得。 實例7 本實例比較包含金屬化合物及鹽類之拋光組合物、與不 含拋光添加物之拋光組合物在始及釕之移除速率上的效果。 含鉑或釕之類似基材在桌面拋光器上，以不同拋光組合 物（拋光組合物7A-7F)拋光。各拋光組合物包含5重量％氧化 鋁（60% α-氧化鋁、40%高溫燒結氧化鋁）及1重量％的過氧 化氫。拋光組合物7Α(控制組）不包含鐵鹽或拋光添加物。 拋光組合物7Β、7C、7D、7Ε及7F(本發明）各包含0.01重量 %的硝酸Fe(III)、0.01重量％的硫酸Fe(II)、100百萬分之一 份數的過氯酸Mn(II)、100百萬分之一份數的硝酸Cu(II)及 91260-940513.doc -30- 1241937 100百萬分之一份數的氧化Ce(IV)。對各化學-機械拋光系統 在pH 2、5及/或9.5下測量鉑或釕的移除速率。用於化學-機械拋光系統之鉑及釕的移除速率被摘要於表11中。 表11 :不同鐵化合物的鉑及釕移除速率 抛光 組射勿 拋絲加物 氧化劑 pH Pt#騎率 (w糊 Ru#_ 率 (W練） 7Α (控制組） 無 H2〇2 5 9.5 1186 1036 150 262 7Β (本發明） 硝酸 Fe(III) H2〇2 5 9.5 1614 677 258 331 7C (本發明） 硫酸Fe(II) H2〇2 5 9.5 1451 656 221 546 7D (本發明） 過氣酸 Mn(II) H2〇2 2 5 9.5 938 598 1101 353 544 7Ε (本發明） 硝酸Cu(II) H2〇2 2 5 9.5 881 266 898 469 508 7F (本發明） 氧化Ce(IV) H2〇2 5 428 這些結果說明貴重金屬之高移除速率可使用包含金屬化 合物或鹽與過氧基類氧化劑結合的化學-機械拋光組合物 獲得。 實例8 本實例比較包含兩性離子化合物之含氮化合物的拋光組 合物在顧或釕之移除速率上的效果。 含翻、釕、或氧化物層之類似基材在桌面拋光器上，以 不同抛光組合物（抛光組合物8 A - 8 C)抛光。抛光組合物 8A-8C(本發明）各包含8重量％氧化鋁（60% α-氧化鋁、40% 高溫燒結氧化鋁）、1重量％的過氧化氫及分別有1重量％的 3 - ?比唆績酸、1 - (3 -績丙基）ρ比旋氫氧化物、或續胺酸。對各 91260-940513.doc -31 - 1241937 化學-機械拋光系統測定鉑、釕及氧化物的移除速率，並且 結果被摘要於表12中。 表12 :不同拋光添加物的鉑及釕移除速率 抛光 組糾勿 抛^^加物 PH Pt 移_率 (玢練） Ru 移率 (W細 氧化物 移除速率 8Α (本發明） 3-口比口定石黃酸 5.1 584 485 274 8Β (本發明） 績丙基㈣:錠 氫氧錄 5 950 282 187 8C (本發明） 石黃胺酸 5 636 395 160 這些結果說明貴重金屬之高移除速率可使用包含可為兩 性離子化合物之含氮化合物做為拋光添加物的化學-機械 拋光組合物獲得。 實例9 本實例比較包含不同比率之α-氧化鋁對高溫燒結氧化鋁 之拋光組合物在鉑或釕之移除速率上的效果。 含顧、鈦、或氧化物層之類似基材在桌面拋光器上，以 不同抛光組合物（抛光組合物9A-9F)抛光。抛光組合物8Α及 9F(比較組）和9Β-9Ε(本發明）各包含8重量％氧化鋁，分別為 20%、40%、5 0%、60%、80%及 100%的 α-氧化鋁、和 80%、 60%、50%、40%、20°/。及0%的高溫燒結氧化鋁。對各化學 -機械拋光系統測量鉑、鈦及二氧化矽的移除速率，並且結 果被摘要於表13中。 91260-940513.doc -32- 1241937 表13 :不同研磨混合物的鉑、鈦及氧化物移除速率 拋光組料勿 α_氧德％ 南溫燒 結氧IfciS % Pt 移除速率 (W雜） Ή 移_率 氧似勿 移_率 (W細 9A 交組） 20 80 884 — 一 9B (本發明） 40 60 1262 1155 55 9C (本發明） 50 50 1550 一 — 9D (本發明） 60 40 1649 1097 50 9E (本發明） 80 20 1640 1174 58 9F ⑽交組） 100 0 354 一 一 這些結果說明貴重金屬之高移除速率可使用包含40%至 90% α-氧化鋁及60%至10%高溫燒結氧化鋁的化學-機械拋 光組合物獲得，反應α-氧化鋁對高溫燒結氧化鋁的重量比 率為0.6:1至4:1。 實例10 本實例比較包含磺胺酸化合物之拋光組合物在鉑之移除 速率上的效果。 含鉑之類似基材在IPEC 472拋光器上，以不同拋光組合 物（拋光組合物10A-10L)拋光。各拋光組合物包含3重量％氧 化鋁（60% α-氧化鋁、40%高溫燒結氧化鋁），並且具有 pH-3。拋光組合物10 Α(控制組）不包含抛光添加物。抛光組 合物10B-10I(本發明）分別包含4.4毫莫耳濃度的對苯二酚 石黃酸、1 - (3 -績丙基）p比錠氫氧化物、苯磺酸、4 -吹淀乙烧績 酸、磺胺酸、沁參（羥曱基）甲基-2-胺基乙烷磺酸、羥基乙 91260-940513.doc -33- 1241937 磺酸及三氟甲烷磺酸鉀。拋光組合物10J-10L(比較組）分別 包含硫酸鉀、2,5-二羥基苯甲酸及對苯二酚。 對各化學-機械拋光系統測量鉑的移除速率（RR)及在晶 圓内的不均勻性（WIWNU)，並且結果被摘要於表14中。 表14 :磺酸化合物的鉑移除速率 拋光組射勿 拋力口物 RR (玢爛 WIWNU(%) 10A (控制組） 無 631 34.8 10B (本發明） 對^^石緻 2879 23.4 10C (本發明） H3-續丙基>比錠氫氧 3634 10.8 10D (本發明） 苯績酸 3600 122 10E (本發明） 4«口比咬乙游黃酸 2968 263 10F (本發明） 石黃胺酸 2342 25.3 10G (本發明） 界參(羥曱基)曱基·2-胺基乙游黃 酸 950 223 10H (本發明） 減乙石黃酸 896 26.6 101 (本發明） 三氟甲烧績s_ 539 422 10J (峨組） 硫_ 498 15.9 10K (比車交組） 2,5-二甲酸 118 64.5 10L (峨組） 對苯二 605 23.7 這些結果說明貴重金屬之高移除速率可使用包含磺酸 化合物的化學-機械拋光組合物獲得。 實例11 本實例比較包含磺酸化合物與不同研磨劑之拋光組合 91260-9405i3.doc -34- 1241937 物在鉑之移除速率上的效果。 含鉑之類似基材在IPEC 472拋光器上，以不同拋光組 合物（拋光組合物11A-11G)拋光。拋光組合物11A及11B各 包含1重量％對苯二酚磺酸（HQSA)，並且具有pH-3。拋光 組合物11A包含8重量％高溫燒結氧化鋁。拋光組合物11B 包含8重量％高溫燒結氧化矽。拋光添加物11 C-11G各包含 3重量％氧化鋁（60% α-氧化鋁、40%高溫燒結氧化鋁），並 且具有pH-3。拋光添加物11C及11D包含具有平均顆粒尺 寸100毫微米的α-氧化鋁，並且分別包含0及1重量°/。對苯 二酚磺酸（HQSA)。拋光添加物11E-11G包含具有平均顆粒 尺寸250毫微米的α-氧化鋁，並包含0、0.5及1重量％的對 苯二酚磺酸（HQSA)。 對各化學-機械拋光系統測量鉑的移除速率（RR)及在晶 圓内的不均勻性（WIWNU)，並且結果被摘要於表1 5中。 表15 :始的移除速率 抛光 組射勿 研磨劑 OC-氧Jbi呂的 平均驗尺 寸 拋力口 物 RR WIWNU (%) 11Α (本發明） 8重量0/〇 而溫燒結氧 似呂 不可得 1重量％ HQSA 0 不可得 11Β (本發明） 8重量％ 南溫燒結氧 似夕 不可得 1重量％ HQSA 0 不可得 11C (控制組) 1.8重量％ aKfcJ 呂 12重量％ 南溫燒結氧 似呂 100毫微米 0重量％ HQSA 269 18.5 91260-940513.doc -35- 1241937 11D (本發明） 1.8重量0/〇 呂 12重量％ 南溫燒結乳 脑 100毫微米 1重量％ HQSA 9 363 11E (控制組） 1.8重量0/〇 α-氧似呂 U重量％ 南溫燒結氧 似呂 250毫微米 0重量％ HQSA 631 34.8 11F (本發明） 1.8重量0/〇 OC-氧呂 U重量％ 南溫燒結氧 似呂 250毫微米 0.5重量％ HQSA 1808 22.5 11G (本發明） 1.8重量％ α-氧41^呂 U重量％ 南溫燒結氧 250毫微米 1重量％ HQSA 2984 21.6 這些結果說明貴重金屬之高移除速率可使用包含α-氧化 鋁與磺酸化合物組合的化學-機械拋光組合物獲得。 實例12 本實例比較包含磺酸化合物之拋光組合物、與包含膦酸 化合物之拋光組合物在鉑之移除速率上的效果。 含鉑之類似基材在IPEC 472拋光器上，以不同拋光組合 物（拋光組合物12Α-12Ε)拋光。拋光組合物12Α-12Ε各包含3 重量％氧化鋁（60% α-氧化鋁、40%高溫燒結氧化鋁），並且 具有pH-3。拋光組合物12Α(控制組）不包含任何拋光添加 物。拋光組合物12B及12C(本發明）分別包含1重量％ 5-甲醯 基-2-呋喃磺酸及1-(3-磺丙基）吡錠氫氧化物。拋光組合物 12D及12E分別包含苯基膦酸及2-羧乙基膦酸。 91260-940513.doc -36- 1241937 對各化學-機械拋光系統測量鉑的移除速率（RR)及在晶 圓内的不均勻性（WIWNU)，並且結果被摘要於表16中。 表16 :鉑的移除速率 拋光組細勿 拋;加物 RR(W 蝴 WIWNU(%) 12A (控制組） 無 1101.4 14.8 12B (本發明） 5-甲酸基《2-咬喃石黃酸 2141.7 26.0 12C (控制組） 1《3-磺丙基^比鍵鼠氧>[(1^勿 2638.1 13.8 12D 交組） 苯細酸 102.0 21.9 12E ⑽交組） 2-羧乙細酸 139.8 372 這些結果說明貴重金屬之高移除速率可使用包含磺酸化 合物的化學-機械拋光組合物獲得。 91260-940513.doc 37-

Claims (1)

1241937 十、申請專利範圍： 1。 一種抛光基材的方法’包含： (i) 將包含貴重金屬之基材與化學_機械拋光系統接 觸，該系統包含： (a) 研磨劑及/或拋光墊， (b) 液態載體，及 (c) 磺酸化合物，其係選自由芳基磺酸、烷基磺酸、 雜環磺酸、其鹽類及其組合所組成之群， 其中該化學-機械拋光系統具有2至12之{)11值，及 (ii) 研磨至少一部份的基材，以拋光該基材。 2. 如申請專利範圍第1項的方法，其中該磺酸化合物是芳 基磺酸或其鹽類。 3 ·如申請專利範圍第1項的方法，其中該磺酸化合物是燒 基磺酸或其鹽類。 4·如申請專利範圍第1項的方法，其中該磺酸化合物是雜 環磺酸或其鹽類。 5 ·如申請專利範圍第1項的方法，其中該磺酸化合物是選 自由吡啶乙烷磺酸、吡啶磺酸、1-(3-磺丙基）吡錠氫氧 化物、磺胺酸、十二烷基二甲基（3-磺丙基）氫氧化銨、 2-(，嗎啉基）乙烧石黃酸、7V-2-乙醯基醯胺基-2-胺基乙烷 磺酸、3-(，嗎啉基）丙烷磺酸、沁參（羥甲基）甲基-2-胺 基乙烷磺酸、羥乙基哌嗪-Λ^-2-乙烷磺酸、7V-2-羥 乙基哌嗪W-3-丙烷磺酸、環己基胺基乙烷磺酸、3-(環 己基胺基）丙烷磺酸、2-丙烯基醯胺基-2-甲基丙烷磺 91260-940513.doc 1241937 酸、苯磺酸、對苯二酚磺酸、羥基喹啉磺酸、羥基乙磺 酸（isethionic acid) 、 4,7-二苯基-1，ι〇_ 菲羅 琳(phenanthroline)二石黃酸、1，2-秦基酿_4_石黃酸、胺基蒽 醌磺酸、2-甲醯基苯磺酸、3-胺基-4-羥基苯磺酸、4_ 經基苯石黃酸、6-胺基甲苯-3-磺酸、聯苯胺（benzidine)-3-磺酸、二苯基胺-4-磺酸、羥基胺磺酸、哌啶磺酸、 對-甲氧基苯胺-3-磺酸、對-二甲苯_2-磺酸、甲烷磺酸、 3-環己基胺基-1-丙烷磺酸、5-甲醯基-2-呋喃磺酸、其 鹽類及其組合所組成之族群。 6.如申請專利範圍第5項的方法，其中該磺酸化合物是選 自由2-吡啶乙烷磺酸、4-吡啶乙烷磺酸、1-(3-磺丙基） 吡錠氫氧化物、磺胺酸、吡啶磺酸、十二烷基二曱基 磺丙基）氫氧化銨、2-(ΛΓ-嗎啉基）乙烷磺酸、#-2-乙醯基 醯胺基-2-胺基乙烷磺酸、嗎啉基）丙烷磺酸、i 參（經甲基）甲基-2-胺基乙烷磺酸、羥乙基哌嗪 乙烧石黃酸、W2-羥乙基哌嗪丙烷磺酸、環己 基胺基乙烷磺酸、3-(環己基胺基）丙烷磺酸、2-丙烯基 酿胺基·2-甲基丙烧續酸、其鹽類及其組合所組成之族 群。 如申明專利圍第5項的方法，其中該續酸化合物是選 自由對、I參（經甲基）甲基冬胺基乙烧石黃 酸、本續酸、經基乙碑缺 只6文、5-曱醯基-2-呋喃磺酸、其鹽 類及其組合所組成之族群。 8 如申清專利範圍第1項沾 嗅的方法，其中該化學-機械拋光系 91260-940513.doc 1241937 9· 統包含研磨劑。 如申請專利範圍第8項的方 氧化鋁、氧化矽、氧化鈦、 氧化鎂、其共同形成之產物 屬氧化物。 法’其中該研磨劑為選自由 氧化鈽、氧化鍅、氧化鍺、 、及其組合所組成族群的金 其中該研磨劑包含α -氧 10·如申請專利範圍第9項的方法 化鋁。 Π·如申請專利範圍第1〇項的方法，Α π〜乃沄，其中該α-氧化鋁具有平 均顆粒尺寸200毫微米或更大。 12.如1請專利範圍第10項的方法，其中該研磨劑進一步包 含南溫燒結氧化鋁（fumed aiuminy。 13·^申請專利範圍第8項的方法，其中該系統包含0.05重 量％或更多的研磨劑，其被懸浮於載體中；及〇〇1重量 °/〇至1 0重量％的續酸化合物。 14.如申請專利範圍第8項的方法，其中該研磨劑被固定在 拋光墊上。 1 5 ·如申請專利範圍第8項的方法，其中該研磨劑是微粒狀 形式並且被懸浮於載體中。 16.如申請專利範圍第丨項的方法，其中該液態載體包含水。 17·如申請專利範圍第1項的方法，其中該貴重金屬是選自 由鉑、銥、銖、釕、铑、鈀、銀、锇及金所組成的族群。 1 8·如申請專利範圍第丨7項的方法，其中該貴重金屬是鉑、 銥、二氧化銥、釕或二氧化釕。 19·如申請專利範圍第18項的方法，其中該貴重金屬是鉑。 20·如申請專利範圍第19項的方法，其中該系統具有2至7 之pH值。 91260-940513.doc

1241937 發明專利說明書 中文說明書替換本(94年5月） (本說明書格式、順序及粗體字，請勿任意更動，※記號部分請勿填寫） ※申請案號·· 093104092 ※申請日期U·丨9 糸1?<：分類：β> 一、發明名稱：（中文/英文） 用於貴重金屬之化學機械抛光方法 CMP METHOD FOR NOBLE METALS 二、申請人：（共1人) 姓名或名稱：（中文/英文） 美商卡博特微電子公司 CABOT MICROELECTRONICS CORPORATION 代表人：（中文/英文） 菲里斯T杜納-布萊姆 TURNER-BRIM, PHYLLIS T. 住居所或營業所地址：（中文/英文） 美國伊利諾州歐洛拉市康蒙斯路870號 870 NORTH COMMONS DRIVE，AURORA，ILLINOIS，60504, U.S.A. 國籍：（中文/英文） 美國 U.S.A. 91260-940513.doc