TWI354697B - Tunable selectivity slurries in cmp applications - Google Patents

Description

丄/ 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種製備化學·機械抛光組合物之方法及 一種使用其拋光基板之方法。 【先前技術】 積體電路係由數百萬個在基板（例如，石夕晶圓）中或其上 形成之主動器件構成。主動器件係以化學及物理方式連接

至基板’並藉助使用多'級互連、線互連以形成功能電路。典 型之多級互連線包括第一金屬層、層間介電層及第二層且 有時包括後續金屬層。 當材料層相繼沉積於基板上並自其移除時，可能需要移 除該基板最上表面的一些部分。平坦化一表面或，，拋光”表 面係其中自基板表面移除材料以形成通常平滑、平坦表面 之製程。平坦化有助於移除不期望之表面構形及表面缺 陷，例如粗糙表面、燒結材料、晶格損壞、割痕及受污染

層或材料。平坦化亦用於藉由移除過量經沉積用以填充形 貌且為後續各層金屬化及處理提供平坦表面之材料在基板 上形成形貌。 Α 化學-機械平坦化或化學機械抛光CMp)係用以平坦化基 板之常用技術。CMP使用一化學組合物（通常為漿液或其 他流體介質）以自基板移除材料。在習用CMp技術中，一 基板承載架或抛光頭係安裝在—承載架總成上且經定位接 觸CMP設備内抛光墊。該承載架總成給基板提供一可控制 塵力，將該基板壓靠在該抛光塾上。該塾藉由外部驅動力 121651.doc 1354697

相對於基板移動。該墊與基板之相對運動用以磨擦該基板 表面以從基板表面移除一部分材料，藉此拋光該基板。藉 由墊與基板之相對移動拋光基板通常進一步借助於拋光Ζ 合物之化學活性及/或懸浮於拋光組合物中之研磨劑的機 械活性。 該拋光組合物可對拋光製程所移除之具體層&㈣Μ 展示或高或低之選擇性。當用具有高選擇性之拋光組合物 實施CMP時，該所選材料之移除速率明顯較正抛光基板表 面處暴露的其他材料為高。相反，#以具有低選擇性之抛 =合物實施⑽時，正抛光基板表面上存在之各種材料 皆貫質上以相同速率予以移除。與選擇性衆液相比，非選 擇性漿液可在更寬範圍表面形貌或圖案内有利地改良構形 (即’减少碟形凹陷及磨蝕），。 除該拋光組合物外，CMP設備及基板上之表面圖案景“ 拋光步驟期間之選擇性。然而，上述因素對最終使則 (亦即器件製造者）而言係獨特的。因此，—種固定選胸 之拋光組合物由—個器件製造者支配與另—個相比將不售 =相舉例而言…種經設計對含金屬層及介 石!之基板無選擇性之拋光組合物在拋光實際基板期間將 :二示1謂擇性，此導致不期望之磨钱。因此，業内 铁/用/㈣擇性之拋光組合物，此拋光組合物允許最 能。且^针對特^基板及/或設備容易地最優化抛光性 選'擇：之ΓΓ業内需要一種能夠由最終使用者調節成無 九先組合4勿，該組合物在單— CMp抛光步驟中可 I2l65I.doc 丄 移除具有幾乎相等伽本.4 寻抛先速率之金屬層及介電層。 文==備可調拋光組合物之此-方法。閱讀於本 ’、 &方式’可更加清楚地了解本發明之％ $ $ 其他優點以及其他發明特徵。 月之㈣及 【發明内容】 ::明提供—種製備化學·機械抛光組 組合物用於抛光具有至少第一層及 =该 包括⑷提供第一化學機竹m人 基板’该方法 予-機械抛光組合物，盆白 第-層相較於對該第二層之第一選㈣…包3-種對該 研磨劑；（b自 機械拋光組合物，其包含一錄料兮哲 於對該第二層之第_ ㈣第—層相較 i弟—選擇性之研磨劑，立 機械拋光組合物在該 ’…第-化子-

接6 化子-機械拋光组合物之在力T 穩疋，且其中該第— 子在下 第二化學姻Ή 同；及⑷將該第一及 第一層相較於a ^ j扣。，以達成對該 於對5亥第二層之最終選擇性。 么月進步提供一種以化學- 法’該方法白虹/々乃八抛先基板之方 匕括（a)美供具有至少第— 〇>)製備最终化聲嫵艸似丄 s久弟一層之基板； 提供第—二光組合物，其包括以下步驟：⑴

’、 化于~機械抛光組合物，发勹A 較於對第二層之第"匕3 —種對第一層相 機械拋光組合物，其包含 ，01)_二化學· 第二選擇性之研谅卞，甘層相較於對該第二層之 、釋性之研磨劑，其中該第二 在該第一化風媸p 1 , 化子-機械拋光組合物 第一及第登担以 社下穩疋’且其中該 及第一選擇性不相同；及（出 。亥第—及第二化學-機 Ϊ2 J65l.doc (S) 1354697 械抛光組合物以一定比例相混合，以達成對該 .. μ乐—層相較 於對該第二層之最終選擇性；（c)使該基板接觸該最终化 學-機械抛光組合物；（d)於其間具有該最終化 、 《 嗎械拋光 組合物使拋光墊相對於該基板移動；及（e)磨擦至少―力八 基板以抛光該基板。 °刀

本發明係關於一種製備化學_機械抛光組合物之方 該組合物係用於拋光具有至少第一層及第二層之基才' 許製備一種在第一層與第二層材料間具有二 、擇性（即，相對移除速率）之化學-機械拋光組合物 該第-層及第二層不同且包括不同材料 ：。 層可包括任何適宜材料，尤其任何適:⑽及第， 電路之齡較佳地，該第一層 屬声,造積彳 ^ ^ ^ 匕枯孟屬層，且該筮一】

U層。該等金屬層可包_、銅H 叙、銀、給、鈦、釕、翻、金、银甘豸鐵、鎢 物、苴入金刀盆…a '銀、其氧化物、其氮4 層可：括佳地，該金屬層包括鶴。介, 化心=二介電材科(例如二氧”、經穆雜- —氧切、經摻雜二氧切、或 電層包共 與該第二層相比對該第—声 。 將第-化學，械拋光組合物：第—最終期望選擇性係藉由 以特定比例相混合以形成”：化學铺抛光組合物 成.。該第-化學-機械拋光組合物：：械拋光組合物而達 層相比具有第-選擇性，且 “第—層與對該第二 一化學·機械抛光組合 165 J.doc 1354697 對該第一層座對兮结 達成具有二㈣具有第二選擇性。因此，為 戶“第-拋光組合物與第二抛光組 ： 確定。值得注意的是，#由調節第_ 易地 終選擇性以滿足i 化學·機械抛光組合物之最 需。，足最終使用者(亦即器件製造者)之各種要

該第-抛光組合物對第一詹與對 適宜選擇性。㈣，該第一選相比:具有任何 20:1^1：!. 1〇.151 1 、雜係自如至 1:1(例如， 】v …. 至 1:1、2:1 至 1:1、至 η、 一及丨·2.1至1:1)。該第二抛光組合物對第一層 與對第二層相比可具有任何適宜選擇性。㈣，該第二^ 擇性係…至 1:1(例如，〇.1:1 至 1:1、〇2:Ui:i、、

Z至1:1、G.6:1至1:1、G.8:1至1:1)。該第-選擇性不同 於弟-選擇性。該第一選擇性及第二選擇性不可二者 (即，1:1) 〇 ' 該第二抛光組合物在第一抛光組合物之存在下穩定。本 文所用術语"穩定”係指抛光組合物之化學及物理穩定性二 者因此，該第一拋光組合物與第二抛光組合物之組份在 犯合時不會因分解或彼此化學反應而消耗。而且，該第— 及第一組合物之可溶組份在混合時保留於溶液中，且該第 一及第二組合物之不溶組份在混合時保持懸浮。 第 及第一抛光組合物包含一種研磨劑。通常，該研 磨劑以該抛光組合物之總重量計以0.1重量Q/。或以上（例 12I651.doc -10- 1354697 如，0.5重量％或以上 '或1 及n 土 或 之量存在於第一 抛光組合物中。通常，該研磨劑以該第-及第1 光組合物之總重量計以2。重量%或以下(例如，心 以下、5重請以下、或2.5重量%或以 里子在於第一及第二拋光組合物中。 •.抑該研磨劑可係任何適宜研磨劑，其中許多為業内所熟 r該研磨劑合意地包含一種金屬氧化物。適宜金屬氧化 •》包括選自由以下組成之群之金屬氧化物··氧化銘、二氧 化矽氧化鈦、產二氧化鈽、氧化锆、氧化 :共同形成之産物及其組合。較佳地，該金屬氧化物:二 氧化石夕。該二氧化石夕可為任何適宜形式之二氧化石夕。可用 .t二氧切形式包括（但不限於）烟霧狀二氧切、沉殿二 =化石夕、及縮聚二氧切。較佳地，該二氧切為縮聚\ 氧化石夕。縮聚二氧化石夕粒子通常藉由縮合叫〇H)4以形成 膠狀粒子來製備。前體si(0H)4可藉由（例如）高純度烧氧基 _ 石夕烧之水解、或藉由石夕酸鹽水溶液之酸化來獲得。該等研 磨劑粒子可根據美國專利第5,230,833號製備或可作為各種 市售產品之任-種得到，例如Fus〇 PL1、2 H3 產品，及Nalco 1050、助、及助產品以及講自

DuPont Bayer、Apphed Research、Nissan Chemicai、及

Clariant之其他類似產品。 ,、2等研磨劑粒子可具有任何適宜尺寸。該等研磨劑粒子 k吊"有5不米至250奈米之平均初始粒徑（例如，平均初 始粒子直徑）。較佳地，該等研磨劑粒子具有U)奈米至100 121651.doc 1354697 奈米之平均初始粒徑。最佳地 取仏地这專研磨劑粒子具有25太 米至8 0奈米之平均初始粒徑。 75 該第一及第二拋光組合物包含— 3 種液體載劑。液體載劑 用以促使研磨劑及溶解或懸浮於其中之任何組份施用於欲 抛光（例如，平坦化）之基板表面。該液體載劑通常係水性 載劑且可以為水（即，可由水組成），可主要由水組成可 包括水及-種適宜的水混溶溶劑，或可係乳液。適宜的水 混溶溶劑包括醇（例如甲醇、 一 τ咚乙知專）及醚（例如二氧雜環己 院及四氫。夫喃）。較佳地，該太柯截卞丨& , 系水性载劑包括水（更佳去離子 水），實質上由或完全由水（更佳去離子水）組成。 δ亥第一及第二抛光組合物可推一牛七> 〇 ^ j進步包括一種金屬蝕刻抑 制劑。可用作金屬蝕刻抑 丨利剐之化合物種類包括具有含氮 官能團之化合物’例如含氮雜環、烧基㈣子、胺基烧 基、及胺基酸。包括含氮雜環官能團之有用金屬钱刻抑^ 劑之實例包括2,3,5-三甲基吼嘻、2_乙基_3,5_二甲基吼 °秦、十惡琳、乙酿基°比°各、噠嗓、組胺酸…比嘻、苯並蛛 唑及其混合物。 本文所用術語"烷基銨離子，，指 卞知具有可在水溶液中產生烷 基敍離子之官能團的含氮化合物。於包括具有含氮官能團 化合物之水溶液中所產生燒基敍離子之水平隨溶液邱值及 所選化合物而變化。於pH值小於9的水溶液中羞生抑制量 炫基錄離子官能團之含氮官能團金屬姓刻抑制劑之實例包 括m〇n〇qUat isies(異硬脂基乙基咪唑啉氮鑌）、十六烷基三 甲基氫氧化敍、alkaterge e(2_+七烯基乙基_2令坐琳_ 121651.doc 12· 1354697 4_曱醇）' aliquat 33 6(三辛基曱基氣化銨）、nuospet ι〇1 (4,4-二甲基噁唑啶）' 四丁基氫氧化銨、十二烷基胺、四 甲基氫氧化銨及其混合物種較佳金屬蝕刻抑制劑係四 丁基氫氧化敍。 可用之胺基烷金屬蝕刻抑制劑包括（例如）胺基丙基矽烷 醇、胺基丙基矽氧烷、十二烷基胺及其混合物。此外，可 用之金屬蝕刻抑制劑包含合成及天然存在之胺基酸，例如

離胺酸、酪胺酸、&胺醯胺、麩胺酸、甘胺酸、胱胺酸、 及絲胺酸。 在一較佳實施例中，該金屬 敍、甘胺酸或其組合 該金屬蝕刻抑制劑可以任何適宜量存在。通常，該抑 劑以0 · 0 01重量％或以卜γj上 Λ 里置/。：¾以上（例如，0 005重量％或以上， 〇.〇〗重量％或以上）之吾在尤於梦 上）之里存在於第一及第二抛光組合物中 通常’該抑制劑以2重量％或以下(例如，

或〇.1重量％或以下）之量存在B ^ 4 乂下 Μ之里存在於第一及第二拋光組合 中。 口 w饥，/瓦 ^ 匕枯—種或名 其他添加劑。該第—芬楚- …Α 第及第-拋光組合物可包括表面活也 及/或流變控制劑’ i包括 /、G括黏度增強劑及凝結 合物流變控制劑，屮备p w w 則（例如， 比如胺基甲酸酯聚合物）。適宜矣A 性劑可包括（例如）陽離 且表面 劑、陰離子聚合電解f、 表面活 性劑、氟化表面活性劑、 兩性表面 Γ玍Μ、其混合物及諸如 I21651.doc 該第一及第二拋光組合物可具有任何適宜pH值。通常， U 一及第二抛光組合物之阳值為9或以下(例如，7或以 I物6或以下、5或以下、或4或以下)。第-及第二拋光植 合物之pH值可相同或不相同。 尤 第-及第二抛光組合物之pH值可藉由任何適宜方法達成 及/:保：。更具體而言’該第一及第二拋光组合物可進 I步包括PH調節劑、pH緩衝劑或其組合。該pH調節劑可 適：之PH調節化合物。舉例而言，。H調節劑可為 h輿虱氧化鉀或其組合。阳緩衝劑可為任—適宜緩衝 劑’ +例而言，碟酸鹽、硫酸鹽、乙酸鹽、蝴酸鹽、敍越 及諸如此類。該第一及第二抛光組合物可包含任何適宜： 及/或PH緩衝劑，只要一適宜量用以 值犯圍内獲得及/或維持抛光组合物之pH值即可。 了 光組合物可進—步包括至少—種觸媒。該觸媒 :係孟屬、非金屬或其組合1佳地，該觸媒為鐵觸媒。 適宜之觸媒包括鐵的無機鹽，例如華或m)的石肖酸鹽、 鐵（II或m)的硫酸鹽、鐵（11或m)的齒化物（包括氣化物、 虱化物、溴化物、碘化物、高氯酸鹽、高溴酸鹽、及高雄 酸鹽）’或有機鐵⑴或m)化合物，例如乙酸鹽、乙醯丙酮 ，物^事檬酸鹽、葡萄糖酸鹽、丙二酸鹽、草酸鹽、鄰苯 一甲酸鹽、及琥ίέ酸鹽。更佳地’該觸媒係鐵⑴或III)的 硕酸鹽。 /亥觸媒可以任何適宜量存在於該第一抛光組合物中。通 吊’遠觸媒以〇.〇〇〇1重量％或以上（例如，〇〇〇1重量％或以 121651.doc -14.

< S 1354697 上、0.005重量％或以上、或0.01重量％或以 J <董存在。 通常，該觸媒以2重量％或以下（例如，〇·5重量％或上、 或0_05重量％或以下）之量存在。 1下 該第一抛光組合物可進一步包括一種穩定 . 穩劑 抑制觸媒與氧化劑發生反應。可用之穩定劑包括磷酸有 機酸（例如己二酸、檸檬酸、丙二酸、鄰夂 ™ 个—甲酸、及

EDTA)、膦酸酯化合物、腈類化合物（例如，苄腈）及其β 合物。較佳地，該穩定劑為丙二酸。 ^扣 :穩定劑.可以任何適宜量存在於該第_拋光組合物中。 通常，該穩定劑以介於1當量/觸媒至15當量/觸媒間之量存 在。更佳地，該穩定劑以介於i當量/觸媒至5當量/觸^ 之量存在。 .k —及第二抛光組合物混合後，將氧化劑添加至所 得混合(亦即最終)化學-機械抛光組合物中。該氧化…

該觸媒氧化第-層，亦即金屬層。戶㈣之氧化劑較佳係一 或多種無機或有機過_化合物。過_化合物(如Η吻之 C— Chemical Dicti_ry所定義)係含有至少一個過 氧基團(妨)的化合物或含有一個呈其最高氧化價態之元 素的化合物。含有至少一個過氧基團之化合物之實例包括 (但不限於)過氧化氫及其加成物(例如過氧化氫脲)及過碳 酸鹽、有機過氧化物(例如過氧化苯甲醯、過乙酸及過氧 化二第三丁基）、單過硫酸根卿2·)、：過硫酸根（s^ 及過氧化鋼。 含有-個呈其最高氧化態之元素的化合物的實例包括 121651.doc -15· 1354697 (但不限於）過碘酸、過碘酸鹽、過溴酸、過溴酸鹽、過氯 酸、過氯酸鹽、過硼酸' 過硼酸鹽及過錳酸鹽。非過化合 物之實例包括（但不限於）溴酸鹽、氯酸鹽、鉻酸鹽、碘酸 鹽、礙酸、及鈽（iv)化合物（例如硝酸飾敍）。 較佳地’該氧化劑係過氧化氫。

該最終抛光組合物可具有任一適宜之阳值。通常，該最 終抛光組合物具有9或以下（例如，7或以下、6或以下、5 或以下、或4或以下）之pH值。 可藉由任何適宜技術（宜φ却 议打（具中诸多已為熟習此項技術者已 知）製備該最終拋光組合物。 J以为批或連續製程製備該 最終拋光組合物。

一般而言，該最終抛光組合物可藉由將第-抛光組合物 與第二抛光組合物以任何順序組合倂藉由任何能夠將該等 1 且份納人抛光組合物中之方法來混合。亦可藉由在抛光作 光基板表面混合第—及第二抛光組合物來製備該抛 该截;終拋光組合物可作五4 k & 7作為包括第-拋光組合物及第-组 合物之雙組份系統提供。而且第…且 之组柃且古適且地第一或第二容器中 之..且伤具有不同的ρΗ值， 有/、有貫質上相同戋其 之阳值。氧化劑(例如過氧化氫)可八… 相4 组人物搓供 刀別自第一及第二抛光 、·且σ物徒供，且可在即將使& 短、使用前1夭i 别（例如，使用前1周或更 姐便用則1天或更短、使用前 鐘戋更輛、·^ m 乂 夺或更在丑、使用前1 0分 知4吏紐、或使用前〗分鐘 刀 第一及第-舳 一且）由（例如）最終使用者將 弟反第—拋先組合物相结 域終拋光組合物各組份 I21651.doc

•16- < S UM697 瞭解雙十刀 < 二或更多組份之組合為業内一般技術者所 ::二：第二抛光組合物亦可作為漠縮物提供，該濃縮 ::在：使用前以合適量之液體载劑予以稀釋。在該實施 麼劍’列如，該第一抛光组合物濃縮物可包括-定量之研 媒、穩定劑、金相刻抑制劑、及液體載劑， =用。適量之液體載劑稀釋時，該拋光纪合 組份將以在上诚久锸έΗ a々_ m "例而言，研磨劑::Γ之量存在於拋光組合物 劑各自可… 媒、穩定劑、金屬㈣抑制 供 文所列述各組份之濃度2倍以上(例如3 :液mz)之f存在於該濃縮物中，以使#用等體積

、、W列如分別為2倍等體積之液體载劑、3倍等體 積之液體載劑或4彳立裳辦接七―A 各組份將以上文所清釋該濃縮物時， 光植入物Φ 份之範圍内之量存在於該拋 先，、且5物中。同樣，在第二抛光組合物中 屬蝕刻抑制劑可以A q研磨悧及金 ^ 文所列述各組份m倍以上（例 °。、倍或5倍）之量存在於該濃縮物中 積之液體載劑(例如分 使田用荨體 體積之液_、二二之:體載劑、3倍等 時，各組份將以上文所1中積之液肢載劑）稀釋該漠縮物 該抛光組合物中二!Γ組份之範圍内之量存在於 物可含有適宜份數的悉該項技術者將瞭解，該濃縮 劑終抛光組合物中之液體載 劑、及盆… 鐵觸媒、穩定劑、金屬姓刻抑制 -、且添加劑至少部分或全部溶解於該濃縮物 12J651.doc 1354697 中。

本發明亦提供—種抛光具有至少H 之方法。抛光一層之基板 I板之方法包括U)提供具有至少笛a 第二層之基板；(b)製備最 ’第-層及 括以下步驟：_勺：械拋光組合物，其包 ()棱供包括一研磨劑之第— 組合物，該研磨劑對第— 化子機械抛光 性· (in接… 弟二層相比具有第-選擇

物 括一種研磨劑之第二化學-機械抛光" ;二研磨劑對第-層與對第二層相比具有第二選擇性： …亥弟一化學’械拋光組合物在該第-化學·機械拋光 組合物之存在下稃定m❹ 干機槭拋先 π .. 疋且其中该第一與第二選擇性不相 :’及㈣將第一及第二化學_機械抛光組合物以一比例相 混合以達成對第-層與對第二層相比具有最終選擇性之最 、化:機械抛光組合物；（c)使該基板接觸該最終化學-機 光”且。物，（d)相對於該基板移動抛光塾，同時其間有

該最終化學-機械抛光組合物；及（e)磨擦至少—部^基板 以拋光該基板。 根據本發明，一基板可藉由任何適宜技術用本文所述最 終拋光組合物平坦化或拋光。本發明之抛光方法尤其適於 結合化學-機械拋光（CMP)設備使用。通常，該cMP設備包 個平宜使用時該平臺運動且具有一因軌道、直線 或圓周運動產生的速度；與此平臺接觸且隨平臺運動而運 動的抛光塾；及一承載架，其藉由接觸並相對於該拋光墊 I®運動以保持欲拋光基板。藉由放置基板使之接觸抛光 塾及本發明之拋光組合物且隨後使抛光墊相對於基板運動 (S ) 12l65I.doc -18- 以貫施基板拋光’以此磨擦至少一部分基板來拋光此基 板。 可以該最終拋光組合物連同任何適宜之抛光墊（例如抛 光表面）來平坦化或抛光基板。適宜之拋光墊包括（例如）織 物及非織物抛光塾。而且，適宜之抛光墊可包括具有不同 密度、硬度、厚度、壓縮性、壓縮後反彈能力及壓縮模量 之任何適宜聚合物。適宜聚合物包括（例如）聚氯乙烯 '聚 氟乙烯、耐綸、氟碳化合物、聚碳酸酯、聚酯、聚丙烯酸 酯、聚醚、聚乙烯、聚醯胺、聚胺基甲酸酯、聚苯乙烯、 聚丙烯、其共成形產物及其混合物。 合意的是’ CMP設備進一步包含一原位抛光終點檢測系 統’許多該等系統已為業内所知。業内已習知藉由分析自 工件表面反射之光線或其他輻射用以檢查及監視抛光製程 之技術。該等方法闡述於（例如）美國專利第5,196,353號、 美國專利第5,433,651號、美國專利第5,609,51 1號、美國專 利第5,643，(M6號、美國專利第5,658，183號、美國專利第 5,730,642號、美國專利第5,838,447號、美國專利第 5,872,633號、美國專利第5,893,796號、美國專利第 5,949,927號及美國專利第5,964,643號中。合意的是，對正 抛光工件之抛光製程進度所實施之檢查或監視能夠決定抛 光終點’亦即決定何時終止具體工件之抛光製程。 以下貫例進一步說明本發明，但當然無論如何不能理解 為限制本發明之範圍。 實例1 121651.doc 1354697 該實例展示藉由本發明方法所達成之可調選擇性。 ::化學-機械抛光组合物含有5重量%平均初始粒徑為 25不米之縮聚二氧化矽（Naico 5)、〇.0837 重量％硝 • PApm丙-酸、及1250 _四丁基氫氧化銨 .挛介 第―化學·機械拋光組合物對鶴展示高移除速 ,::亦即27_分鐘。第二化學-機械抛光組合物含有5舌 子直徑為25奈米之縮聚二氧―二 • 物心 〇PPmTBAH。該第二化學-機械抛光組合 —勿對氧化物展示高移除速率，亦即19⑽埃/分鐘。將該第 :第二抛光組合物以各種比例相混合，且添加4重量％ k虱化氫以產生7種抛光組合物（1Α、ιβ、π、⑴、⑶、 1F、及 1G)。 、 鈣及童種拋光且。物抛光包括鎢圖案化晶圓之相似基板。 踢及氧化物移除速率列示於表1中。 材料移除速率及選擇性

121651 .doc = :、：隨第-及第二化學-機械抛光組合物之比例而變化的 -20· 1354697 表1之數據繪示於圖丨之曲線中，盆 化物移除速率、及鶴：氧化物之選擇除速率、氧 持氧化物及鶴二者之可接受移除速率的同時;= =:在該調節選擇性之實例中，當改變該制 拋先組合物之比例時，鎢移除速 〃弟一 調節，而氧化物移除速率不變。而且：支鐵觸媒濃度來 擇性所需的第一抛光組合物與第二 ^期望的最終選 從對應於鎢：氧化物之選擇性 ^ 5物之比例易於 躺w 择r生直線之斜率計算出。在該且 體情形下’該直線之斜率由式^以定義： 選擇性=】.4723 _0·0⑶以氧化物組份⑴。 實例2 該實例證明由本發明方法達成之可調選擇性。 進行—系列其中系統地改變研磨劑濃度及觸媒濃 先试驗，旨在闡明研磨劑及觸媒濃度與鶴及氧化物移除速 的關系。研磨劑為平均初始粒徑為25奈米之縮聚二 氧化石夕(FUS0)’且觸物酸鐵。研磨劑及觸 二 材料移除速率及鶴：氧化物之選擇性結果列於表2中。％ =隨觸媒及研磨劑之濃度而變化的材料移除速率與選 [^磨劑濃度 (重量％) 觸媒濃度 (ppm) 鹤移除速率 (埃/分鐘） 氧化物移除速率 (埃/分鐘） W :氧化物 2.707 34.9 4326 1------- 1785 <遇擇性 2.4 3.000 22.5 4309 —----- 1910 2 3 2.000 22.5 4430 1450 ^- Ο 1 2.707 10.1 2974 -------- 1767 —---- 】.7 12l651.doc 1354697 研磨劑濃度 (重量％) 觸媒濃度 (PPm) 鎢移除速率 (埃/分鐘） 氧化物移除速率 (埃/分鐘） W :氧化物 之選擇性 2.000 40.0 4320__ 1519___ 2.8 1.293 10.1 3381 1112 3 0 1.293 34.9 4123 1160 3.6 2.000 22.5 4365 1437 3 0 2.000 5.0 1872 15Π 1.2—_ 3 1 2.000 22.5 4438 1437 1.000 22.5 4054 964 4.2 “ π 4 τ ·<_，.·〇衣，竭移除速率之數學模型（式π) 及氧化物移除速率之數學模型（式ΠΙ)如下： 鶴移除速率（埃/分鐘卜1〇29 + 236[觸媒濃度（卩㈣卜⑴刀 [觸媒濃度（ppm)]2 氧化物移除速率(埃/分鐘)=534+463 [研磨劑濃度(重量刈即）。 該結果證明鶏移除速率仅隨觸媒濃度而變化，且氧化物 移除速率與研磨劑滚度線性相關…，製備具有可調選 擇性之化學-機械拋光組合物之方法可根據式n及式^ 計。舉例而「當第_化學-機械拋光組合物包括22 觸媒及:。66重量%研磨劑’且第二化學-機械抛光組合物包 括3重量％研磨劑時，可白畀 了自最終化學-機械拋光組合物中第 一化學-機械抛光組合物與第二化學韻抛光組合物之各 種比例計算出鎢移除祙、玄 ^ , 44、氧化物移除料、及鎢：氧化 物之選擇性。計算結果列示於表3中。 表3:隨第「化學-機械拋光組合物及第二化學-機械拋純 合物例而變化的經計算材料移除速率及選擇性 121651.doc -22 - (S ) 1354697

第一拋光組合物與第 二拋光組合物之比例 鎢移除速率 (埃/分鐘） 氧化物移除速率 (埃/分鐘） W :氧化物 之選擇性 100:0 4319 765 5.6 95:5 4333 823 5.3 90:10 4323 881 4.9 85:15 4290 939 4.6 80:20 4233 997 4.2 75:25 4152 1055 3.9 70:30 4049 1112 3.6 65:35 3921 1170 3.4 60:40 3770 1228 3.1 55:45 3596 1286 2.8 50:50 3398 1344 2.5 45:55 3177 1402 2.3 40:60 2832 1459 2.0 35:65 2664 1517 1.8 30:70 2373 1575 1.5 25:75 2057 1633 1.3 20:80 1719 691 1.0 15:85 1657 1749 0.8 10:90 971 1807 0.5 5:95 562 1864 0.3 0:100 129 1922 0.1 該等結果證明該最終選擇性由最終使用者藉由選擇最終 化學-機械拋光組合物中第一化學-機械抛光組合物與第二 化學-機械抛光組合物之適合比例而容易地控制 【圖式簡單說明】 圖1為隨最終化學-機械拋光組合物中第一與第二化學· (S ) 121651.doc •23- 1354697 機械拋光組合物之比例而變化的鎢（w)移除速率、氧化 移除速率及w:氧化物之選擇性的曲線。

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Claims (1)

1354697 第096121498號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(1〇〇年 十、申請專利範圍· 7月） 1. 一種以化學-機械方式拋光一基板之 7広’ έ亥方法句紅. (a) 提供一具有至少第一層及第二声 ‘ 卷板，其中贫 第-層及該第二層尚未與化學·機械拋光組合物接觸，“ (b) 製備最終化學_機械拋光組合 驟： 初其包括以下步 ⑴提供包括一研磨劑之第—化學，械拋光組合 ::該研磨劑對第一層相較於對第二層具有第一選擇 (H)知·供包括一研磨劑之繁一 / ^ _ 据削〈弟—化學-機械拋光組合 ’。研磨劑對第一層相較於對第二層具有第二選擇 性，其中該第二化學-機械拋光組合物在該第一化學-機 械抛先組合物之存在下穩定’且其中該第一及第二選擇 性不相同，及 ㈣將該第-及第二化學·機械抛光組合物以一比例 相混合，以達成對該第一層相較於對該第二層之最終選 擇性之最終化學-機械拋光組合物， =)使該基板接觸該最終化學_機械抛光組合物， (d) 以其間具有該最終化學_機械拋光組合物使該拋光 相對於該基板移動，及 第二層以拋光 (e) 磨擦至少—部分該基板之第一層及 該基板。 2.如請求項1 $ ，^、中該第一層係一金屬層，且該第 —層係一介電層。 121651-10007H.doc 1354697 3·如：求項2之方法，其中該第-層包括鎢。 4. 如明求項2之方法’其令該第_ c 弟〜層包括氧化矽。 第二層 5. 如清求項1之方法，其中對談 弟一層相較於斜 之該第一選擇性係25:1至1:1。 段於對 6. 如請求項1之方法，其中對 之該第二選擇性係。糊至二第一層相較於對該第二層 7·如請求項1之方法，其中 一步包括： 人 化學-機械拋光組合物進 (a)—種鐵觸媒，其選自 滅/卜人a Φ具'有多種氧化價態之盔她 鐵化合物及有機鐵化合物組成之群， ^之無機 =至少一種穩定劑’其選 檸檬酸、己二酸、草酸、 =鄰本-甲酸、 成之群， 一酸、苄腈、及其混合物組 () 種金屬餘刻抑制劍，直.gf ώ 1 及胺基酸組成之群，及選自由四燒基氫氧化録 (d)—種液體載劑。 8.如請求項7之方、、表 係丙二酸，^其中該鐵觸媒係石肖酸鐵，該穩定劑 二氧切。劑係四丁基氫氧化録，且該研磨劑係 9· 其中該第二化學-機械抛光組合物進 1〇_如請求項9之方：乳化録及液體載劑。 氧化銨。 ，其中該四烷基氫氧化銨係四丁基氫 11.如請求項9之 其中該研磨劑係二氧化矽。 121651-1000711.doc 1354697 *； 12. 如請求項1之方法，其進一步包括（b)(iv)將氧化劑添加至 該第一與第二化學-機械拋光組合物之混合物中。 13. 如請求項12之方法，其中該氧化劑係過氧化氫。 121651-1000711.doc