TWI257414B - Aqueous dispersion composition for chemical mechanical polishing for use in manufacture of semiconductor devices - Google Patents

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1257414 A7 五、發明說明（1·) 1·發明範嘴 本發明係關於一種使用於製造半導體裝置之化學機械 研磨之水落性分散液組成。（自此處後謂之“用於化學機械 研磨的水溶性分散液組成，，，或簡稱為“水溶性分=液組 成”）。更加特殊地，本發明係關於一種用於化學機械研磨 之水溶性分散液組成，其可用於半導體載體上之不同型態的 工作薄膜及阻障金屬層的研磨，對於特殊之阻障金屬層可有 =_|’並且可提供足夠的平坦度以絲 2·先前技藝之描述 &來使·製造半導體裝置馳㈣造程序，其 卜導騎料如鎢、域_者先域人於晶ϋ之絕緣層i 所成形的孔洞裏’之後以研磨方式移除絕緣層上方之導線材 料喊絲線賴作。〃此製魅稍軸的導線稱之為I β料。喊硬度之金屬如縫其触者為阻障金屬 層’無法獲得有效率的研磨效果。另一方面，相對較軟之導 __蝴金制容練研磨，但是會在料區域如見淺 碟化現象，使得平坦表面的生成非常困難。在高阳值的情 f 钉，特別是使用低介電常數多孔性絕緣薄膜，絕緣細過 I 度的被研磨使得形成令人滿意的嵌入式導線幾乎不可能。 jI 發明之概述 J [發明解決之問題] | 本發明經由提供一有效的用於製造半導體裝置之化學 | 機械研磨之水溶性分散液組成來解決上述的問題，其可以足 11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規k (210 X 297公着）—-------—

^ ^---------. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1257414 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 —"— ----------Β7____ 五、發明說明（2·) 夠的速率研磨鈕及其類似者之阻障金屬層，可提供足夠平坦 的研磨表面而不會過度研料雜料诚或其_者，或者 過度研磨輯_ ’並且刊齡人絲的獻式導線。 [發明之要點] 、依據本㈣，驗製造半物裝置之化學顧研磨的水 /合性分散液組成，其特徵為，含有一研磨劑、水以及一研磨 速率调卽劑。 更特別地，依據本發明，當在相同情形下進行一銅薄 膜、鈕薄膜及/或氮化鉦薄膜及絕緣薄膜的研磨時，銅薄膜 的研磨速率D與鈕薄膜及/或氮化艇薄研磨速率(RTa)之間 的比值(Rcu/RTa)不超過副，並且銅雜的研磨速率d) 與絕緣薄膜的研磨速率(Rln)之間的比值(Rcu/Rin)為5至1/5 之間。 [發明之效應] 、依據本發明，經由製備一含有研磨速率調整劑之水溶性 为散液組成，可能獲致一有效的化學機械研磨水溶性分散液 組成。 經由指定之銅薄膜的研磨速率與钽薄膜及/或氮化鈕薄 膜研磨速率之嶋比值，以及轉麟研磨鱗與絕緣薄膜 的研磨速率之間的比值，可能獲致足夠速率研磨阻障金屬 層’獲致適當速率研磨工作薄膜，並且獲致一有效用於製造 半導體裝置之化賴械研磨水雜錄液城，料不會過 度的研磨絕緣薄膜，亦無淺碟化現象。 此外，經由指定研磨速率調節劑的功能或者研磨速率調 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

1257414 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 •化學機械石J)

tr.--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 五、發明說明（3·) 即劑的型態’且指定阳值，可能很容易獲致· 磨水溶性分散液組成 發明之詳細說明 [解決問題之方法] 在以獲得-化學機械研磨水溶性分散液組成，其可似 2導體紐上工作薄麟研磨，並可_研縣面足夠平井 =標下’研究結果發現經由以異環化合物與氨基及無 =所組成之研磨速率調節劑的加入，可能會加速阻障金屬 :、研磨’抑制導線材料如銅金屬的研磨，同時達到足夠的 2度Γ及高精確度的研磨表面而且不會過度地研磨絕綠 。在此發現結果的基礎上完成本發明。 此目標_成魏要在水雜分健喊巾加入一研 碉目，的達成第二要件需於化學機械研磨水溶 :月I且成中指補馳的研磨速率触薄膜及/或氮化 二Ϊ研料較間馳值’以補薄膜的補速率與絕緣 =的=速率之__。目標輯成第三要件為水雜 n、+含有具特殊功麟贿鱗調鋪。目標的達 =四要件為水溶性分散赦成中制含特殊異環化合物 率破劑。目標的達成第五要件為水溶性分散液組 成具有特定之pH值。 祕化學機齡磨的树齡散倾成，其特 徵為含有-研_，水以及—研磨速率調節劑。 ，據本發明，當在_條件下進行—麟膜、起薄膜及 $虱㈣膜及絕緣薄膜的研磨時，銅薄膜的研磨速率如)

本紙張尺度剌 297公釐） 1257414 A7 五、發明說明（V) 與钽薄威鐵塵iH(RTa)之間的比值(Rcu/Rcu)不超過1/20，並 且銅薄膜的研磨速率(Rcu)與絕緣薄膜的研磨速率(&)之間 的比值(Rcu/Rin)為5至1/5之間。 銅金屬所形成之“銅薄膜”不僅包含純銅金屬，也包括 含有至少95%重量百分比銅的合金1譬如銅-碎，銅_鋁及其 類似者。钽金屬所形成之“钽薄膜，，也不侷限於純妲金屬， 也包括含纽之合金如麵-銳。亂化輕所形成之”备化赵薄 膜也不侷限於純產物。 上述所謂在相同條件下”代表使用相同的研磨設備 及型號、研磨盤及轉頭之轉速、研磨下壓力、研磨時間、研 磨墊型態以及水溶性分散液組成單位時間供給的速率皆為 —致。 上述研磨速率的“比值”可在相同條件下分別研磨銅 薄膜、钽薄膜及/或氮化麵薄膜及絕緣薄膜，經由各別之研 磨速率加以計算而得。研磨時可使用具有銅薄膜、鈕薄膜及 /或氮化妲薄膜或絕緣薄膜的晶圓。 銅薄膜的研磨速率(Rcu)與鈕薄膜及/或氮化輕薄膜研磨 速率(RTa)之間的比值(Hh)較佳為不超過1/3〇，特佳者為 不超過1/40,最佳者為不超過1/5〇。如果心爪大於1/2〇， 則钽薄膜無法獲致足夠的研磨速率，且當此種水溶性分散液 組成被用於半導體載體上之工作薄膜或阻障金屬層的研磨 時’對於二階段式研磨程序中第二階段的轉金屬層所需的 研磨時間將更為加長。 銅薄膜的研磨速率(Rcu)與絕緣薄膜的研磨速率㈣之 本紐尺度剌t g賴轉（CNS)A4規格⑽-x 297^y -9- 1257414 1257414 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（5·) 間的比值(Rcu/R。較佳為4至1/4，特佳者為3至1/3，最佳 者為2至1/2。如果Rcu/^大於5，則將發生銅薄膜之過度 研磨’且當此種水溶性分散液組成被用於半導體載體上之工 作薄膜的研磨時，在導線區域可能產生淺碟化現象，如此將 使ί于足夠平坦度以及南精確度的研磨表面難以達成。另一方 面’如果Rcu/RIn小於1/5，則可能發生絕緣薄膜之過度研磨， 此將無法形成滿意的嵌入式導線。 上述之“研磨劑，，可使用無機粒子，如二氧化矽、氧化 鋁、氧，铯、氧化結、二氧化鈇或其類财。最佳之無機粒 子乃以氣相程序合成。以氣相程序合成的無機粒子最佳者為 燒結合成法（南溫火燄水解）或以Nan〇phgSe ^ 的製造程序（金屬氣相沉積氧化> 产較佳之無機粒子可使用膠體二氧化矽、膠體氧化鋁、膠 體氧化鈦或其類似者，此可以（1)溶膠法，係使用金屬氧 垸如^氧基狩賊齡聽__似輕水解與縮 合反應而成，或⑵無機膠體法及其類似者，係以純化方 式除去雜質。 育卜研磨劑可使用有機粒子含有熱塑性樹脂，如聚氯乙烯、 永苯乙烯，及苯乙晞基之共聚合物；聚縮醛；飽和聚酯；聚 酿胺；聚碳酸酿；聚晞烴及埽烴基之共聚合物如聚乙缔、聚 丙埽、聚-1-丁晞、聚冰甲基小戊烯及其類似者；苯氧基樹 脂，（甲基）丙烯酸樹脂如聚甲基丙埽酸甲 ，跡有機粒子亦可由一熱固性樹脂如環氧= 甲故乙酿樹脂及其類似者所組成。 張尺度適財標準（CNS)A4規格（210 : 297公釐） -10-

裝 i — — l — l^i!--I--· (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 1257414 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（ 這些無機粒子及有機粒子的使用可為單一型態或二種 或一種型態以上的結合，且無機粒子亦可結合有機粒子使 用。 研磨劑也可使用有機/無機複合物粒子。有機/無機複合 物粒子只需芫整地結合至某種程度使得有機粒子及無機粒 子在研磨過程中不輕易相互分離，此外其粒子的型態或結構 亦無特殊限制。 複合物粒子的製備可使用烷氧基矽甲烷、鋁金屬氧烷、 鈦金屬氧烷或其類似者與聚苯乙稀、聚曱基丙缔酸甲酯或其 類似者的聚合物粒子行聚縮合反應而得，另外至少於聚合物 粒子的表面再加以鍵結聚矽氧烷或其類似者。所形成之聚縮 合物可直接鍵結至聚合物粒子之官能基，或經由一矽甲烷耦 合劑形成鍵結。 聚縮合物並不一定需要化學键結至聚合物粒子上，實際 上所形成之三維聚縮合物可物理性地固定於聚合物粒子的 表面。一氧化矽粒子或氧化鋁粒子或其類似者也可用來取代 k氧基碎甲燒及其類似者。其可被聚矽氧烷及其類似者交織 一起而固定，亦可經由其官能基如羥基及其類似者化學键結 至聚合物粒子上。 於；有列塔電位符號相反之有機粒子與無機粒子的水 落性分散液組成中，複合物粒子是以靜電吸引力键結其粒 〇 聚合物粒子的列塔電位在整個pH值範圍内，或者除了 低pH值範圍之外的大部分pH值範圍通常為負值；然而， -----------------*—訂*--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

1257414 A7 五、發明說明（ 透過使用羧酸基群、苯磺酸基群或其類似者之聚合物粒子， 可得到一具有更明確為負列塔電位值的聚合物粒子。具有氨 基及其類似者之聚合物粒子於特定的pH值範圍内呈現正列 塔電位值。 然而無機粒子的列塔電位受pH值的影響極大，且具有 一等電位點，在此處其電位為零；列塔電位於等電位點時符 號會轉換。

因此，藉由特殊有機粒子與無機粒子的結合並且於彼此 列塔電位符號相反的pH值範圍内加以混合，可得到一經由 靜電吸引力所形成之有機粒子與無機粒子的完整性複合材 料。在混合期間，其列塔電位符號可能相同，之後調整pH 值使得彼此列塔電位符號相反，因而完成有機粒子與無機粒 子的整合。 複合物粒子的製備可使用烷氧基矽甲烷、鋁金屬氧烷、 数金屬氧:fe或其類似者與藉由靜電吸引力組成之完整性粒 子行聚縮合反應而得，另外至少於粒子的表面再加以键結聚 碎氧烷或其類似者而形成複合物。 複合物粒子的使用可為單一型態或二種或二種型態以 上的結合。複合物粒子的使用可為單一之有機粒子與無機粒 子或兩者結合。 無機粒子與有機粒子之平均粒徑大小較佳者為0.01-3 μΐη。如果平均粒徑小於〇·〇1 μπι，則研磨速率會下降，另一 方面’平均粒徑若超過3 μιη，則會產生沉澱及研磨劑的分 離’此將阻礙化學機械研磨水溶性分散液組成的穩定性。 本紐尺㈣財關家標準格⑽公复·Γ (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) ------：II 訂-------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 平 -12 1257414

(請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明說明（8·) 均粒&大小更佳者為0 05」0μιη，而特佳為〇卜〇 7哗，因 為研軸在此平均粒雜圍可制穩定的化學機械研磨水 雜分散液域，如此可提供轉錢層足夠的贿速率， 同時不致造成沉澱及粒子的分離。平均粒徑的測量可使用穿 透式電子顯微鏡觀察。 研細的含量可為__!5份，但較佳者為 0.1-8 份， ^佳者4 G.5_6份，相對於⑽份之化學機械研磨水溶性分 散液組成。如果研磨劑的含量低於〇·3份，則可能無法得到 足夠简磨鱗，細含量杯宜超過15份，目為如此成 磨水雜分散液組触穩定性會 降低。 錄本發明，研磨鱗柳綱:抑伽雜的研磨以及 加速叙薄膜及/或氮化叙薄膜的研磨。 經由添加一具有功能之研磨速率調節劑，可依據本發明 輕易地獲致一具有特別研磨比率的化學機械研磨水溶性分 散液組成。 贿速糊_的使用可為具氨基、補基、—至三個 < 碳的短鏈烷基群或其類似者之異環化合物的衍生物。 $ 忒衍生物可為具異五環化合物的衍生物如苯并塞唑 | (benz〇thiazole)，苯并塞呲唑(benzothiadiazole)，苯基疊氮 | (benzotriazole)，三唑引朵井（triazaindolazine)及其類似 1 者，還有異六環化合物如二氮三烯陸環(diazine)，triazine， 聋 及其類似者。 | 異五環化合物的衍生物除了上述的化合物之外，尚有 1 _ 本紙張尺度適用中關家標準（CNS)A4規格（21G X 297公釐)---'~ -13- 钚---------AW. 1257414 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（u·) 時’可在工作薄膜及阻障金屬層之間的研磨速率獲致一較佳 的平衡。此水溶性分散液組成對於二階段式研磨程序中第二 階段的研磨特別有效。另一方面，當1311值接近中性時，銅 薄膜的研磨速率會加快，而此時妲薄膜及/或氮化鈕薄膜之 研磨速率則會減慢。因此阻障金屬層有足夠功能當作一阻斷 層。該中性水溶性分散液組成可用於二階段式研磨程序中第 一階段的研磨。 本發明之化學機械研磨水溶性分散液組成在正常情形 下不含氧化劑，此乃因為氧化劑雖會加速工作薄膜如銅薄膜 的研磨，但也造成阻障金屬層研磨速率的降低。然而，也可 添加氧化劑於其中’只要氣化劑及其含量的加入可確保銅薄 膜與钽薄膜及/或氮化钽薄膜之研磨速率的比值是在本發明 限疋的範圍之内。特殊之氧化劑例子可為雙氧水；有機過氧 化物如過醋酸、過苯甲酸、及第三丁基過氧化氫及其類似 者；及硝酸化合物如硝酸、硝酸鐵及其類似者。除了這些氧 化Μ之外’各式添加物若有需要亦可加入，如此可進一步地 增進分散液組成的穩定性，增加研磨速率，並且當進行不同 硬度薄膜的研磨時，可調節研磨速率的差異，例如在一些研 磨二種或二種以上型態工作薄膜的情況。 依據本發明，銅薄膜與鈕薄膜及/或氮化鈕薄膜之研磨 速率的比值是在一限定的範圍之内，但本發明之化學機械研 磨水溶性分散液組成可適用於半導體裝置之製造程序中半 導體載體上之不同型態的工作薄膜及阻障金屬層的研磨嬖 如超大型積體電路及其類似者。該工作薄膜包括純銅薄膜^ 國家標準（CNS)A4規格咖X 297公釐) -16 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ------^—tr---------- 1257414

五、發明說明（U·) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

、、、銘薄膜及純n膜及其類似者，還有n嫣及其他金 屬合成的合金_。在這些獨型態的工作雜之中，本發 明之化學機械研磨水溶性分散液喊對於低硬度之工作薄 膜如銅薄膜及其類似者特別有效。阻障金屬層包括纽、鈥金 屬及其類似者以及其氧化物與氮化物。 阻障金屬層通常以單一金屬成膜如鈕或鈦或其類似 者’但有時也於載體上同時使用钽及氮化麵。 一半導to:裝置之工作薄膜或阻障金屬層的研磨可以配合商 業化的化學機械磨光設備（如Lapmaster SFT之型號 ‘‘LGP510’’或 “LGp552，，）來完成。 在研磨<後較佳者為去除留在研磨表面的殘餘研磨 研磨劑去除可以常見的清洗方法完成，但在有機粒子之 清形下也可在氧氣環境下高溫加熱將研磨表面的粒子燃燒 後去除。燃燒的方法可為氧電漿暴露法或以電漿作灰燼處 理其中在電漿下流方向供給氧之自由基，如此可輕易將殘 餘有機粒子從研磨表面去除。 上述半導體裝置”為廣義的解釋，其包括研磨後之晶 圓或承載晶圓的各種不同裝置，及由該種晶圓製造附有托 盤之各式裝置（架設托盤用之裝置）。 [發明之較佳實體] 本發明現將以實例更詳細解釋。 (1)含研磨劑之研磨液的製備 將1〇〇克煙霧狀二氧化矽粒子（商品名稱“Aerosii #50” ’ Nihon Α_Π Co. Ltd.的產品）或煙霧狀氧化鋁粒

本紙張尺度適时國國家標準（CNS)A4規格⑵心挪公爱) -17- 1257414 A7 五、發明說明（I3·) 子（商 PU名稱 Alumina C”，Nihon Aerosil Co. Ltd·的產品） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 置於體積2公升之聚乙婦瓶中，加入離子交換水使總重量為 1000克，之後以一超音波分散器加以分散。 含膠體二氧化碎的水溶性分散液組成以下述方法製 備。特別地，將70克25 wt%濃度之氨水，40克離子交換水， Π5克乙醇以及21克四乙氧基矽甲烷置於體積2公升之錐 形瓶中，此混合物以180 rpm加以攪拌並加熱至60。。，持 續於60°C下擾拌2小時後，將該混合物冷卻，此時可得一 膠體一氧化梦/乙醇之溶性分散液，其平均粒徑為97 nm。之 後使用蒸發器在溫度80。(：下將乙醇除去同時加入離子交換 水，重覆此步驟數次，如此可製備一水溶性分散液，其固含 量為8 wt%。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 含膠體二氧化矽複合物粒子的水溶性分散液組成以下 述方法製備。特別地，將90份之甲基丙烯酸甲酯，5份甲 氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯（商品名稱“NK Ester M-90G”，#400，Shinnakamura Chemical Industries Co. Ltd· 的產品），5份乙烯基吼啶，2份偶氮基聚合反應起始劑（商 品名稱 “V50”，Wako Junyaku Co· Ltd·)及 400 份離子交 換水置於體積2公升之錐形瓶中，加熱該混合物至70°C同 時以氮氣通入於反應系統中，進行聚合反應6小時。如此可 獲得一含有聚甲基丙稀酸甲酯為底的粒子的水溶性分散液 組成，其平均粒徑為〇·15 μπι，同時具有氨基陽離子與聚乙 二醇鏈的官能基群。聚合反應產率為95%。將1〇〇份含10 wt%聚甲基丙烯酸甲酯為底的粒子之該水溶性分散液組成 ‘纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -18_ 1257414 A7 B7 五、發明說明（14·) 置於體積2公升之錐形瓶中，再加入1份甲基三甲氧基矽甲 烷，將該混合物在40°C攪拌2小時。之後以硝酸調整pH 值至2而獲致一水溶性分散液組成⑷。此外，將含1〇加％ 膠目豆一氧化碎（商品名稱Snowtex 〇，，，Nissan Chemical Industries Co· Ltd·的產品）之水溶性分散液組成以氫氧化鉀 凋整pH值至8而獲致一水溶性分散液組成(b)。聚甲基丙埽 酸甲酯為底粒子之水溶性分散液組成(a)其列塔電位為+17 mv ’而二氧化珍水溶性分散液組成作)為_4〇 mv。之後在2 小時的時間内慢慢地將50份之水溶性分散液組成(b)加入 100份水溶性分散液組成⑻中，混合並攪拌2小時，如此可 得一含二氧化矽粒子附著於聚甲基丙烯酸甲酯為底粒子的 特殊粒子的水溶性分散液組成。接著加入2份乙婦基三乙氧 基矽甲烷於此水溶性分散液組成，攪拌丨小時，再添加ι 份四乙氧基矽甲烷，將此混合物在6〇〇c連續擅摔3小時之 後加以冷卻，如此可得-含複合物粒子的水溶性分散液組 成。該複合物粒子的平均粒徑為180 ^，同時8〇%聚甲基 丙缔敗甲酿為底粒子的表面有二氧化硬粒子的黏附。 (2) 含研磨速率調節劑之水溶液的製備 將5克之5-氨基-1H-四唑，鳥嘌呤，3_硫醇基j 2冬三 錢7_絲-5-甲基引呆井_τ)置於^積i，公^； 之聚乙缔瓶中，加入離子交換水使其溶解，用以製備總重量 為500克的水溶液。 (3) 實例1-9與比較實例1 將上述(1)含研磨劑之漿液(實例1及3_6及比較實例工 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2W X 297公釐 -19- I丨丨——P (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) ^ 丨丨 1· 1257414 A7 五、發明說明（I5·) 使用500克，實例2使用300克)與上述(2)含研磨速率調節 劑之水溶液(實例1-3，5-6及8-9使用200克，實例4使用5 克，實例7使用100克)混合置於置於體積2公升之聚乙缔 瓶中，以硝酸調整pH值，再加入離子交換水使總重量為1〇〇〇 克，作為製備實例1-9所需之化學機械研磨的水溶性分散液 組成。以相同於實例1但疋不添加水落液(2)的方法，製備 比較實例1所需的水溶性分散液組成。每一種水溶性分散液 的組成(以固含量表示之)呈列於表1中。 實例1-9及比較實例1之化學機械研磨水溶性分散液組 成被使用來研磨8-吋銅薄膜晶圓、8_吋钽薄膜晶圓、8_叶氮 化鈕薄膜晶圓、8-吋電漿TEOS薄膜晶圓以及8_吋低介電常 數多孔性絕緣薄膜晶圓。 電漿 TEOS 薄膜為一使用 TE〇s(trtraethoxysilane)及其 類似者作為起始物，經由電漿化學氣相沉積法(CVD)所形成 之電漿氧化薄膜。 低介電常數多孔性絕緣薄膜則以下列方法形成。特殊 地，將含有101.5克甲基三甲氧基矽甲烷，276.8克甲氧基 丙酸甲酯及9·7克四異丙氧基鈦/乙醯乙酸乙酯 (tetraisopropoxytitanium/ethyl acetoacetate )螯合物之混合溶 液加熱至60°C，之後於1小時的時間内逐滴加入112.3克 γ-1，4 丁内酯(γ-butyrolactone)與水的混合液（重量比：4.58)， 完成逐滴加入後，使反應繼續於溫度60°C下進行1小時， 而得到一聚矽氧烷膠體。將該聚矽氧烷膠體15克與1克聚 苯乙烯粒子混合，以旋轉塗佈法將此混合物塗佈於IT0 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -20 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·1111111 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 1257414 ___B7___ 五、發明説明（16·) (indium tin oxide)晶圓表面，塗佈厚度為1·39· μπι。之後於 8〇。(^加熱5分鐘，再於200°C加熱5分鐘，接著分別在真 空下於340°C，360。(：，380°C加熱30分鐘，最後於45〇〇c 加熱1小時，形成無色透明的塗佈薄膜。微細孔洞成形的確 認可利用掃瞄式電子顯微鏡觀察塗佈薄膜的橫截面。塗伟薄 膜的介電常數為1.98，彈性係數為3 GPa，孔洞之體積為 15%。 以上的研磨結果顯示於表1中。 使用LapmasterSFT之型號“LGP-510”為研磨設備， ------------.丨丨—·—tl.---------^^9, C請先閱讀背面之>i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

-21 - 1257414 A7 B7 五、發明說明（17·) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 £ 比較實例10 燒結法 二氧化矽 1 1 m oo jn 04 IT) On f-H o wn m 0.31 0.44 2.13 2.43 實例9 二氧化矽 複合粒子 HMT (N Ο m jn 1515 I 1550 Ό 宕 0.05 0.05 1—< 3.75 實例8 | 膠體 二氧化矽 Τ—Η 5-amino-1 H-tetrazole <Ν C； 卜 tn 1155 1215 iTi r—t 0.05 0.05 1.10 3.67 i實例7 | 膠體 二氧化矽 m HMT Ο m 1570 1055 m 〇 0.03 0.04 1.29 4.50 |實例6 | 燒結法 二氧化矽 的 3-mercapto- 1,2,4- triazole <Ν Ο Η cn 1790 1270 <N 0.03 0.04 1.04 2.28 :實例5 | 燒結法 |氧化鋁 in guanine Ο <N cn jn 1820 1570 泛 m 0.04 1 0.05 〇 in 2.14 ! 實例4 | 燒結法 二氧化矽 in 0.005 m rn 1700 890 o 0.03 0.05 1.08 2.15 i實例3 燒結法 二氧化矽 (Ν Ο in 1770 930 0.03 0.05 0.82 τ-^Η 實例2 | 燒結法 氧化鋁 m CN Ο 〇 m 1550 710 «η (N 0.02 0.04 1.20 1 1.20 i 實例1 燒結法 二氧化矽 5-amino-1H-tetrazole (Ν Ο m m 1280 550 in <N P 0.02 | 0.05 0.56 1.00 i 型態 含量 型態 含量 研磨劑 研磨速率調節劑 a a 研磨速率（埃/分） 塚 氮化鈕 TEOS絕緣薄膜 低介電常數 絕緣薄膜 研磨速率比值 銅/輕 銅/氮化钽 銅/TEOS絕緣薄膜 銅/低介電常數 絕緣薄膜 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) - tr··-------- p 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） -22- 1257414 A7 ---—--- B7___ 五、發明說明（18·) —' :二歹J條，進仃不同晶圓上之薄膜的研磨，研磨速率則依下 列公式计鼻而得。 轉盤轉速·· 50卬瓜，·研磨頭轉速·· 50 rpm ;研磨下壓力： g/cm2 ’水;4性分散液組成供給速率··励分鐘；研 磨時間·1分鐘;研磨整:商品名稱“IC1_” / “_A伽，， 雙層結構，Rodel-NittaCo.ltd) 研磨速率(埃/分鐘研磨前每一薄膜的厚度_研磨後 每一薄膜的厚度)/研磨時間。 每一薄膜的厚度可經由直流電4_探針方法量測片電阻 而決定，此係使用一電阻測量儀（型號“Σ-5”，MS c〇rp· 製造）’再根據下列公式由片電阻值與銅、钽、氮化鈕的電 阻值計算其厚度。 薄膜厚度（埃）=[片電阻值（Ω/αη2) X銅，鈕或氮化 叙電阻值（Ω/cm) ]xl〇8 電漿TE0S薄膜之電阻值則以SENTECH corporation製 造之型號“FTP500”光學干擾薄膜厚度探測儀測量。 依據表1所列之結果，實例1-9之含有研磨速率調節劑 的化學機械研磨水溶性分散液組成，其提供之銅薄膜與鈕薄 膜研磨速率之間的比值(Rcu/RTa)以及銅薄膜與TE0S絕緣薄 膜或低介電常數絕緣薄膜研磨速率之間的比值(Rcu/Rm)分 別為0·02_0.05，0·56-1·50，及1.00-4.50，此皆落於本發明之 範圍内，包括含有極低量研磨速率調節劑的實例4在内。對 於氮化輕薄膜，其研磨速率低於Ja薄膜，然而銅薄膜與氮化 钽薄膜研磨速率之間的比值(Rcu/RTaN)為0.04-0.05，也落於 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） " -23- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

_ 磷 ^1 ^1 1 ϋ 1 ml ^eJ· n n If I n *ϋ I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1257414 A7 發明說明（l9·) 本發明之細内。·，可下-結論，抑卩實例丨·9之水溶 性分散液組成用於半導體載體上的工作薄膜及阻障 的研磨時，可獲致足夠的平坦度以及高精確度 心 然而若以比較實例1之水溶性分散液組成，雖磨表兩。 緣薄膜研磨速率之間的比值沒有問題，但是鋼薄=薄膦與铯 化奴薄膜間研磨速率的比值太大(分別為031A 0與起或氣 著研磨後表面平坦度不足。 44)，惫_ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

* -I ton mmmf n 1« n ^ _ «1« n ϋ n k-i_— I I 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（210 X 297公釐） -24- %

Claims (1)

12^7424

六、申請專利範圍 π 第89118177财猶t請專_酸正本 3· 經濟邹智慧財產局員工消費合作?£ept 4. 1· -種用於製造半導體裝置之化學機械研磨之方法，料 徵為’使用—含有—研磨劑、切及—研磨速率調節齊 《水雜分舰域來赌料物裝置上之銅薄膜及 t薄膜及/或氮化Jg薄膜，該研磨速率調節劑為5_氨基 -1H-四峻，烏料’ 3_硫醇基.以三嗅，4基领醇 基-ΙΗ-料或7邊基_5_τm4_»躲啤，該研磨 速率調節劑的含量為0.001_3份，相對於觸份之化學 機械研磨轉齡散敝成，及_朗哺速率㈣ 與备薄膜及/或氮化轉膜研磨速率㈣之間的比值 OWRTa)不超過1/2〇’並且銅薄膜的研磨速率(^)與絕 緣薄膜的研磨速率(Rln)之間的比值(IWRin)為5至1/5之 間。 2’根據申請專利範圍第1項所述之用於製造半導體裝置之 化學機械研磨之方法，其中，水溶性分散液組成不含有 氧化劑。 根據申叩專利範圍第1項或第2項所述之用於製造半導 把农置<化學機械研磨之方法，其中，該研磨劑係由二 氧化矽粒子、氧化鋁粒子或有機/無機複合物粒子中選 擇。 根據申請專利範圍第1項或第2項所述之用於製造半導 體裝置之化學機械研磨之方法，其中，該研磨劑係為有 機/無機複合物粒子。 '

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、申凊專利範圍 5·根據申凊專利範圍第4項所十 化取細加、、、所奴用補造轉體裝置之 二氧化雜子。〃冑機^機複合物粒子係為 1项或第2項所述之用於製造半導 學機械研磨之核，其中，該研磨速率調節 =艺為娜3份，相對於陶分之化學機械研磨水 / 谷性分散液組成。 7.根射料纖目第1項衫2爾述之麟製造半導 體裝置之辦顧研磨之科，其中，水雜分散液組 成之pH值為1至10。 ， 根據U利細第7項所逑之用於製造半導體裝置之 化子機械研磨之方法，其中，水溶性分散液組成之阳 值為1至5。 6.

本紙張尺顯財關家標準（cns)A4規 (210 X 297 公釐） -26- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

裝