TWI506097B - 聚吡咯啶酮拋光組合物及其使用方法 - Google Patents

聚吡咯啶酮拋光組合物及其使用方法 Download PDF

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Description

聚吡咯啶酮拋光組合物及其使用方法
用於積體電路中之晶圓的拋光方法通常包括一兩步驟製程(two step process)，其包括第一初級拋光步驟及第二最終拋光步驟。初級拋光係一種移除例如因金屬沉積於矽基板表面上所導致之表面缺陷之拋光製程。初級拋光製程通常涉及於化學-機械拋光(CMP)製程中使用拋光組合物，於該製程中拋光組合物氧化基板或晶圓之膜表面及藉助固體研磨顆粒移除所得氧化物層。
然而，在初級拋光溶液中使用研磨劑及/或氧化劑與各種缺點相關聯，諸如，在基板表面產生劃痕，研磨劑於拋光之後及於整個拋光基板期間仍附著至基板表面。通常，於初級拋光之後，晶圓具有約10至50μm之表面缺陷，該等表面缺陷就令人滿意之性能而言過於重大。因此，需要第二最終拋光。
該最終拋光藉由降低表面粗糙度來拋光基板之表面。然而，該最終拋光製程通常使用一種與初級拋光製程不同的拋光組合物。此外，該最終拋光組合物通常不會產生基板上之材料之高移除速率，此因最終拋光組合物通常比初級拋光組合物更溫和之故。因此，該最終拋光組合物通常需要更長的拋光時間及更長的沖洗時間。
需求一種拋光組合物，其在基板經歷拋光時產生低表面缺陷及達成高移除速率。
本發明提供一種拋光組合物，其包含(a)0.01重量%至0.1重量%吡咯啶酮聚合物，(b)0.05重量%至2重量%胺基膦酸，(c)0.01重量%至5重量%四烷基銨鹽，及(d)水，其中該組合物具有7至11.7之pH。
本發明提供一種基本上由以下組成之拋光組合物：(a)0.01重量%至0.1重量%吡咯啶酮聚合物，(b)0.05重量%至2重量%胺基膦酸，(c)0.01重量%至5重量%四烷基銨鹽，(d)視需要選用之0.05重量%至2重量%速率促進劑，(e)視需要選用之pH調節劑，(f)視需要選用之碳酸氫鹽，及(g)水，其中該組合物具有7至11.7之pH。
本發明提供一種拋光基板之方法，該方法包括(i)使基板與拋光墊及本發明之拋光組合物接觸，(ii)使該拋光墊相對該基板移動，其間具有該拋光組合物，及(iii)磨除該基板之至少一部分以拋光該基板。
本發明提供一種拋光組合物，其包括(基本上由或由)以下(組成)：(a)0.01重量%至0.1重量%吡咯啶酮聚合物，(b)0.05重量%至2重量%胺基膦酸，(c)0.01重量%至5重量%四烷基銨鹽，及(d)水，其中該組合物具有7至11.7之pH。
本發明之拋光組合物包括吡咯啶酮聚合物(即，包含吡咯啶酮單體之任何聚合物)。吡咯啶酮單體可為任何適宜之吡咯啶酮單體或吡咯啶酮單體之組合。尤其有用之吡咯啶酮聚合物為聚乙烯吡咯啶酮及聚(1-乙烯吡咯啶酮-共聚-甲基丙烯酸2-二甲胺基乙酯)。吡咯啶酮聚合物之重量平均分子量為1,000或更大、10,000或更大、50,000或更大、100,000或更大、500,000或更大、或1,000,000或更大。或者或另 外，吡咯啶酮聚合物之重量平均分子量為5,000,000或更小、3,000,000或更小、或2,000,000或更小。因此，吡咯啶酮聚合物之重量平均分子量可由任何兩個上述端值限制。例如，吡咯啶酮聚合物可具有1,000至5,000,000、50,000至5,000,000、500,000至3,000,000、或1,000,000至2,000,000之重量平均分子量。
該拋光組合物可包含任何適量的吡咯啶酮聚合物。該拋光組合物可包含0.001重量%或更多、0.005重量%或更多、或0.01重量%或更多之吡咯啶酮聚合物。或者或另外，該拋光組合物可包含5重量%或更小、1重量%或更小、0.5重量%或更小、或0.1重量%或更小之吡咯啶酮聚合物。因此，該拋光組合物可包含一定量之吡咯啶酮聚合物，其含量由任何兩個上述端值限制。例如，吡咯啶酮聚合物可以0.001至5重量%、0.005至1重量%、或0.01至0.1重量%之含量存在於拋光組合物中。
本發明之拋光組合物包含胺基膦酸。胺基膦酸可為任何適宜的胺基膦酸或胺基膦酸之組合。較佳地，胺基膦酸係選自由以下組成之群：乙二胺四(亞甲基膦酸)、胺基三(亞甲基膦酸)、二伸乙三胺五(亞甲基膦酸)、其鹽、及其組合。更佳地，胺基膦酸為胺基三(亞甲基膦酸)。
該拋光組合物可包含任何適量的胺基膦酸。該拋光組合物可包含0.001重量%或更多、0.05重量%或更多、0.1重量%或更多、0.2重量%或更多、或0.5重量%或更多之胺基膦酸。或者或另外，該拋光組合物可包含2重量%或更少、1.5重量%或更少、1重量%或更少、或3重量%或更少之胺基膦酸。因此，該拋光組合物可包含一定量之胺基膦酸，其含量由針對胺基膦酸所例舉之任何兩個上述端值限制。例如，胺基膦酸可以0.2至3重量%、0.5至1重量%、或0.1至1.5重量%之含量存在於拋光組合物中。
該拋光組合物包含四烷基銨鹽。四烷基銨鹽可為任何適宜之四烷基銨鹽或四烷基銨鹽之組合。四烷基銨鹽較佳包含選自由四甲基銨、四乙基銨、四丙基銨、及四丁基銨組成之群之陽離子。四烷基銨鹽可具有任何適宜之陰離子，包括(但不限於)氫氧根、氯離子、溴離子、硫酸根、或硫酸氫根。四烷基銨鹽可為氫氧化四烷基銨(例如，氫氧化四甲基銨)。
該拋光組合物可包含任何適宜量的四烷基銨鹽。該拋光組合物可包含0.01重量%或更多、0.1重量%或更多、0.2重量%或更多、或0.5重量%或更多之四烷基銨鹽。或者或另外，該拋光組合物可包含5重量%或更少、4重量%或更少、3重量%或更少、或2重量%或更少之四烷基銨鹽。因此，該拋光組合物可包含一定量之四烷基銨鹽，其含量由針對四烷基銨鹽所例舉之任何兩個上述端值限制。例如，四烷基銨鹽可以0.2至3重量%、0.5至2重量%、或0.1至5重量%之含量存在於拋光組合物中。
本發明之拋光組合物可進一步包含速率促進劑。速率促進劑可為任何適宜之速率促進劑或速率促進劑之組合。例如，速率促進劑可為異羥肟酸(例如，乙醯異羥肟酸)或適宜之含氮雜環化合物。
本文所用之術語含氮雜環化合物係指包含一或多個氮原子作為環系統之一部分之5-、6-、或7-員環化合物。含氮雜環化合物可為三唑。含氮雜環化合物可為胺基三唑。適宜胺基三唑之非限制性實例包括3-胺基-1,2,4-三唑、3-胺基-1,2,4-三唑-5-羧酸、3-胺基-5-巰基-1,2,4-三唑、及4-胺基-5-肼基-1,2,4-三唑-3-硫醇。含氮雜環化合物可為噻唑。適宜噻唑之非限制性實例包括2-胺基-5-甲基噻唑及2-胺基-4-噻唑乙酸。含氮雜環化合物可為雜環N-氧化物。適宜雜環N-氧化物之非限制性實例包括2-羥基吡啶-N-氧化物、4-甲基嗎啉-N-氧化物、及吡啶甲酸N-氧化物。
該拋光組合物可包含任何適量的速率促進劑。該拋光組合物可包含0.02重量%或更多、0.05重量%或更多、0.1重量%或更多、或0.3重量%或更多之速率促進劑。或者或另外，該拋光組合物可包含5重量%或更少、4重量%或更少、3重量%或更少、2重量%或更少、或1重量%或更少之速率促進劑。因此，該拋光組合物可包含一定量之速率促進劑，其量由任何兩個上述端值限制。例如，速率促進劑可以0.02至5重量%、0.05至3重量%、或0.1至2重量%之含量存在於拋光組合物中。
該拋光組合物可進一步包含一或多種碳酸氫鹽。碳酸氫鹽可為任何適宜之碳酸氫鹽及可為(例如)碳酸氫鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫銨、或其組合。
該拋光組合物可包含任何適量之碳酸氫鹽。該拋光組合物可包含0.05重量%或更多、0.1重量%或更多、0.5重量%或更多、或1重量%或更多之碳酸氫鹽。或者或另外，該拋光組合物可包含5重量%或更少、4重量%或更少、3重量%或更少、或2重量%或更少之碳酸氫鹽。因此，該拋光組合物可包含一定量之碳酸氫鹽，其含量由針對碳酸氫鹽所例舉之任何兩個上述端值限制。例如，碳酸氫鹽可以0.05至3重量%、0.1至4重量%、或0.1至2重量%之含量存在於拋光組合物中。
該拋光組合物可包含氧化劑。氧化劑為可氧化基板之金屬及/或二氧化矽基層之物質。氧化劑可為任何適宜之氧化劑或氧化劑之組合。較佳地，氧化劑為氫氧化鉀、過氧化氫、過硫酸銨、羥胺、及碘酸氨中之至少一者。
該拋光組合物可包含任何適量的氧化劑。該拋光組合物可包含0.05重量%或更多、0.1重量%或更多、或0.25重量%或更多之氧化劑。或者或另外，該拋光組合物可包含2重量%或更少、1.5重量%或更少、1重量%或更少、0.8重量%或更少、或0.6重量%或更少之氧化 劑。因此，該拋光組合物可包含一定量之氧化劑，其含量由針對氧化劑所例舉之任何兩個上述端值限制。例如，氧化劑可以0.05至2重量%、0.1至1.5重量%、或0.25至1重量%之含量存在於拋光組合物中。
或者，該拋光組合物可不含氧化劑；亦即，本發明提供一種不含任何氧化劑之拋光組合物。
該拋光組合物可包含研磨劑。研磨劑可為任何適宜之研磨劑或研磨劑之組合，其包括(但不限於)鋁、二氧化矽、鋯、鈦之金屬及固體元素顆粒、聚合物顆粒、氧化物、氟化物、碳酸鹽、硼化物、氮化物及氫氧化物、及其混合物。
研磨劑可包含二氧化矽顆粒。二氧化矽可為任何適宜形式之二氧化矽，諸如濕加工型二氧化矽、發煙二氧化矽、或其組合。例如，二氧化矽可包括濕加工型二氧化矽顆粒(例如，縮合-聚合或沉澱之二氧化矽顆粒)。縮合-聚合二氧化矽顆粒通常係藉由使Si(OH)4 縮合形成膠態顆粒來製備，其中膠態顆粒定義為具有介於1nm與1000nm之間之平均粒度。該等研磨劑顆粒可依照美國專利案5,230,833製備或可以任何多種不同市售產品購得，諸如Akzo-Nobel Bindzil 50/80產品、Nalco DVSTS006產品、及Fuso PL-2產品、以及購自DuPont、Bayer、Applied Research、Nissan Chemical、及Clariant之其他類似產品。
二氧化矽可具有任何適宜之平均粒度(亦即，平均粒徑)。二氧化矽可具有4nm或更大、10nm或更大、15nm或更大、20nm或更大、或25nm或更大之平均粒度。或者或另外，二氧化矽可具有180nm或更小、160nm或更小、120nm或更小、110nm或更小、100nm或更小、90nm或更小、80nm或更小、70nm或更小、60nm或更小、50nm或更小、或40nm或更小之平均粒度。因此，二氧化矽可具有由任何兩個上述端值限制之平均粒度。例如，二氧化矽可具有10至100nm、20至160nm、20至80nm、20至60nm、或20至40nm之平均粒 度。就非球形顆粒而言，顆粒之尺寸為包圍該顆粒之最小球體之直徑。
研磨劑顆粒較佳係膠態穩定的。術語膠態係指含研磨顆粒之液體載劑懸浮液。膠態穩定性係指隨時間維持該懸浮液。於本發明情況中，假若在將研磨劑置於100ml量筒中及讓其靜置未攪動2小時之情況下，該量筒之底部50ml之顆粒濃度([B]，以g/ml計)與該量筒之頂部50ml之顆粒濃度([T]，以g/ml計)之差除以研磨劑組合物之初始顆粒濃度([C]，以g/ml計)係小於或等於0.5(即，{[B]-[T]}/[C]0.5)，則研磨劑被認為係膠態穩定的。更佳地，[B]-[T]/[C]之值小於或等於0.3，及最佳為小於或等於0.1。
該拋光組合物可包含任何適量的研磨劑。該拋光組合物可包含0.5重量%或更多、1重量%或更多、2重量%或更多、或5重量%或更多之研磨劑。或者或另外，該拋光組合物可包含20重量%或更少、15重量%或更少、10重量%或更少、8重量%或更少、或6重量%或更少之研磨劑。因此，該拋光組合物可包含一定量之研磨劑，其含量由針對研磨劑所例舉之任何兩個上述端值限制。例如，該拋光組合物可包含0.5至6重量%、1至20重量%、2至10重量%、或5至20重量%之研磨劑。
或者，該拋光組合物可不含研磨劑，亦即，本發明提供一種不含任何研磨劑之拋光組合物。
該拋光組合物包含水。水係用於促使拋光組合物施覆於待拋光之基板上。較佳地，水為去離子水。除非另作指明，否則本文中所例舉之所有組分含量(重量%)係基於拋光組合物(即，水及拋光組合物之所有其他組分)之總量。
該拋光組合物可包含一或多種其他添加劑。該等添加劑包括分散劑。分散劑可為任何適宜之分散劑或分散劑之組合，諸如(例如)包 含一或多個丙烯酸單體(例如，聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、丙烯酸乙烯酯及苯乙烯丙烯酸酯)之均聚物或無規、嵌段、或梯度丙烯酸酯共聚物、其組合、及其鹽。其他適宜之添加劑包括殺生物劑。殺生物劑可為任何適宜之殺生物劑或殺生物劑之組合，例如，異噻唑啉酮殺生物劑。
本發明之拋光組合物可藉由任何適宜技術製備，其中許多技術為熟習相關技藝者所熟知。該拋光組合物可以分批或連續方法製得。一般而言，該拋光組合物可藉以任何順序將其之組分組合製得。本文所用術語「組分」包括個別成分(例如，吡咯啶酮聚合物、速率促進劑、四烷基銨鹽等等)以及成分之任何組合。
該拋光組合物具有11.7或更小(例如，10或更小)之pH。較佳地，該拋光組合物具有7或更大(例如，8或更大)之pH。甚至更佳地，該拋光組合物具有7至11.7(例如，8至10)之pH。
該拋光組合物可包含pH調節劑、pH緩衝劑、或其組合。pH調節劑可為任何適宜之調節pH之化合物或調節pH之化合物之組合。例如，pH調節劑可為強到足以獲得所期望最終pH之任何適宜酸或鹼。適宜酸之實例包括硝酸、乙酸、磷酸、及類似。適宜鹼之實例包括氫氧化鉀、氫氧化銨、及氫氧化四烷基銨。pH緩衝劑可為任何適宜之pH緩衝劑或pH緩衝劑之組合，例如，磷酸鹽、乙酸鹽、硼酸鹽、銨鹽、及類似。許多該等pH緩衝系統為相關技藝熟知。適宜pH緩衝劑之實例為碳酸氫鹽-碳酸鹽緩衝系統、胺基烷基磺酸、及類似。該拋光組合物可包含任何適宜量之pH調節劑及/或pH緩衝劑，期望其量可獲致及/或維持拋光組合物之pH於適宜範圍內。
該拋光組合物亦可呈意欲在使用前以適量水稀釋之濃縮物形式提供。於該實施例中，該拋光組合物濃縮物可包含(例如)吡咯啶酮聚合物、速率促進劑、胺基膦酸、四烷基銨鹽、及水，其含量致使在利 用適量水及可能之氧化劑稀釋濃縮物時，拋光組合物之各組分將以在針對於各組分之以上所列舉適宜範圍內之量存在於拋光組合物中。另外，如熟習此項技藝者所可明瞭，該濃縮物可包含適宜部分之最終拋光組合物中所存在之水以確保其他組分中之一或多者至少部分或完全溶解於該濃縮物中。
該拋光組合物可呈包含含於水性介質中之吡咯啶酮聚合物、速率促進劑、胺基膦酸、及四烷基銨鹽之單包裝系統(one-package system)形式提供。或者，就包含氧化劑之拋光組合物而言，吡咯啶酮聚合物、速率促進劑、胺基膦酸、及四烷基銨鹽可提供於第一容器中，及氧化劑可自身或呈含於水中之溶液形式提供於第二容器中。例如，氫氧化鉀宜與拋光組合物之其他組分分開提供及在使用前即刻(例如，使用前1週或更少、使用前1天、使用前1小時、使用前10分鐘、或使用前1分鐘)或直接在使用點(point-of-use)由例如最終使用者與拋光組合物之其他組分組合。其他兩容器系統或三個或更多個容器系統屬於熟習此項技藝者之知識範圍。
為了將含於貯存裝置中之組分混合以在或接近使用點製備拋光組合物，該等貯存裝置通常設有一或多條自各貯存裝置通向拋光組合物之使用點(例如，盤、拋光墊、或基板表面)之流程線。如本文所用，術語「使用點」係指將拋光組合物施覆至基板表面(例如，拋光墊或基板表面自身)之點。假若欲利用使用點混合來製備拋光組合物，則視需要將該拋光組合物之組分分開貯存於兩個或更多個貯存裝置中。術語「流程線」意指自個別貯存容器至其中所貯存組分之使用點之流動路徑。該等一或多條流程線可各自地直接導向使用點，或在使用多於一條流程線之情況中，兩條或更多條該等流程線可在任何點經組合成導向使用點之單一流程線。另外，一或多條流程線中之任意者(例如，個別流程線或經組合之流程線)可先導向其他裝置(例如，泵 送裝置、測量裝置、混合裝置等等)中之一或多者，再到達該(等)組分之使用點。
該拋光組合物之組分可獨立地遞送至使用點(例如，該等組分遞送至於拋光製程期間該等組分在其上混合之基板表面)，或該等組分中之一或多種組分可在遞送至使用點之前(例如，在遞送至使用點前短時內或緊接遞送至使用點之前)組合。假若該等組分係在呈混合形式被添加至使用點(例如，用於拋光基板中之拋光墊或盤)前5分鐘或更少，例如，4分鐘或更少、3分鐘或更少、2分鐘或更少、1分鐘或更少、45秒或更少、30秒或更少、10秒或更少期間或甚至與在使用點處遞送組分同時(例如，該等組分在分配器處組合)進行組合，則其等為「在緊接遞送至使用點之前」組合。假若該等組分係在距離使用點5m以內(諸如，在距離使用點1m以內或甚至在距離使用點10cm以內(例如，在距離使用點1cm以內))進行組合，則其等亦「在緊接遞送至使用點之前」組合。
當該拋光組合物之組分中之兩者或更多者係在到達使用點之前組合時，該等組分可在流程線中組合及遞送至使用點，而無需使用混合裝置。或者，該等流程線中之一或多者可導入混合裝置中以利於兩種或更多種該等組分之組合。可使用任何適宜之混合裝置。例如，該混合裝置可為兩種或更多種該等組分流動通過之噴嘴或噴口(例如，高壓噴嘴或噴口)。或者，該混合裝置可為容器型混合裝置，其包括拋光漿液之兩種或更多種組分通過其引入至混合器之一或多個入口、及經混合之組分通過其離開該混合器而欲直接或經由該設備之其他元件(例如，經由一或多條流程線)遞送至使用點之至少一個出口。另外，該混合裝置可包括多於一個的腔室，各腔室具有至少一個入口及至少一個出口，其中兩種或更多種組分在各腔室中組合。假若使用容器型混合裝置，則混合裝置較佳包括可進一步促進組分之組合之混合 機構。混合機構一般為相關技藝已知及包括攪拌器、摻合器、攪動器、槳葉式擋板、噴氣系統、振盪器等等。
本發明提供一種拋光基板之方法。該方法包括(i)使基板與拋光墊及本發明之拋光組合物接觸，(ii)使該拋光墊與該基板相對移動，其間具有拋光組合物，及(iii)磨除該基板之至少一部分以拋光該基板。
雖然本發明之拋光組合物可用於拋光任何基板，但該拋光組合物特別適用於拋光含矽基板(例如，用於電子工業中之矽晶圓)。半導體工業之晶圓通常包括(或由)例如金屬、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬複合物、金屬合金、低介電材料、或其組合(組成)。本發明拋光組合物及其使用方法適用於預先拋光或最終拋光藉由金剛石鋸切及粗磨自矽單晶所製得之矽晶圓，以及適用於邊緣拋光矽晶圓及適用於藉由拋光回收再利用矽晶圓。
本發明之拋光組合物及方法特別適用於拋光包括可衍生自任何適宜前驅物之二氧化矽基介電層之矽晶圓。較佳地，二氧化矽基介電層係衍生自矽烷前驅物，更佳地，係衍生自經氧化之矽烷前驅物(諸如正矽酸四乙酯(TEOS))。二氧化矽基介電層可包括(但不限於)硼磷矽酸鹽玻璃(BPSG)、PETEOS、熱氧化物、未經摻雜的矽酸鹽玻璃、及HDP氧化物。
本發明之拋光組合物及方法特別適於與化學機械拋光設備結合使用。通常，該設備包括在使用時呈運動狀態且具有由軌道、線性、或圓周運動所導致之速度之盤、與該盤接觸且在呈運動狀態時與該盤一起移動之拋光墊、及藉由接觸及相對該拋光墊之表面移動待拋光基板而固定該基板之托架。基板之拋光藉由將基板放置成與拋光墊及本發明之拋光組合物接觸，且接著使該拋光墊相對該基板移動，以磨除該基板之至少一部分以拋光該基板而發生。特定言之，在拋光基板之 過程中，自基板之表面磨除(亦即，移除)該基板表面上之材料(例如，一或多種前述材料)，以拋光該基板及提供更光滑更平坦之基板表面。
可使用任何適宜之拋光墊(例如，拋光表面)以拋光組合物來拋光基板。適宜之拋光墊包括(例如)編織及非編織拋光墊。此外，適宜之拋光墊可包括具不同密度、硬度、厚度、可壓縮性、在壓縮時可回彈之能力、及壓縮模量之任何適宜聚合物。適宜之聚合物包括(例如)聚氯乙烯、聚氟乙烯、尼龍、氟碳化物、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、其共同形成產物、及其混合物。軟質聚胺基甲酸酯拋光墊特別適於與本發明拋光方法結合使用。典型拋光墊包括(但不限於)SURFINTM 000、SURFINTM SSW1、SPM3100(可購自Eminess Technologies)、POLITEXTM 、及Fujibo POLYPASTM 27拋光墊。一尤佳拋光墊為EPICTM D100拋光墊(購自Cabot Microelectronics)。
理想地，化學-機械拋光設備進一步包括原位拋光終點偵測系統。藉由分析自所拋光之基板表面反射之光或其他輻射檢測及監測拋光製程之技術為相關技藝已知。該等方法述於(例如)美國專利案5,196,353、美國專利案5,433,651、美國專利案5,609,511、美國專利案5,643,046、美國專利案5,658,183、美國專利案5,730,642、美國專利案5,838,447、美國專利案5,872,633、美國專利案5,893,796、美國專利案5,949,927、及美國專利案5,964,643中。理想地，針對所拋光基板檢測或監測拋光製程之進展可測定拋光終點，亦即，決定何時終止針對於特定基板之拋光製程。
有利地，本發明之拋光組合物及方法在用於拋光某些基板(特別是矽晶圓)時可提供改良之移除速率(亦即，自基板之表面磨除材料)。此外，本發明拋光組合物及方法在用於拋光某些基板(特別是矽晶圓) 時可提供改良之表面粗糙度(亦即，更光滑或更平坦之基板表面)。
實例
實例中所使用之聚乙烯吡咯啶酮為PVPK90(購自BASF)，藉由氣相層析法測得，其具有1,200至2,000kD之分子量。所使用之胺基三(亞甲基)膦酸(ATMP)為Dequest 2000EG(購自Dequest)。利用Suba 500拋光墊於包括矽表面之基板上進行拋光。藉由功率頻譜密度(PSD)測定基板之表面粗糙度。
實例1
拋光組合物1A、1B、及1C係藉由表1中所指定量之聚乙烯吡咯啶酮(PVP)、胺基三(亞甲基)膦酸(ATMP)、氫氧化四甲基銨(TMAH)、氫氧化鉀(KOH)、1,2,4-三唑、乳酸、碳酸鉀(K2 CO3 )、及具有平均粒度為55nm之縮合-聚合之二氧化矽及其餘之水製得，其中pH為10.5至11。拋光組合物1A及1B係依照本發明製得，而拋光組合物1C不含吡咯啶酮聚合物，及因此不是本發明拋光組合物而是對照拋光組合物。該等拋光組合物接著用於在類似拋光條件下拋光矽基板。測定各拋光組合物之藉由功率頻譜密度(PSD)所指示之移除速率(RR)及表面粗糙度並記述於表1中。
自記述於表1中之數據可明瞭，拋光組合物1A相較於不含PVP之拋光組合物1C顯示其移除速率高出15%以上。拋光組合物1A相較於拋光組合物1C亦降低基板之表面粗糙度17%。不含任何研磨劑之拋光組合物1B顯示其移除速率僅比含10重量%研磨劑之拋光組合物1C低6%，然其表面粗糙度亦比拋光組合物1C降低近12%。
實例2
拋光組合物2A至2F係以0.39重量%胺基三(亞甲基)膦酸(ATMP)、2.63重量%氫氧化四甲基銨(TMAH)、0.79重量% KOH、1.31重量%K2 CO3 、及13.125重量%具有平均粒度為55nm之縮合-聚合之二氧化矽製得。拋光組合物2A至2F進一步包含0.04重量%之聚乙烯吡咯啶酮(PVP)或聚(1-乙烯吡咯啶酮-共聚-甲基丙烯酸2-二甲胺基乙酯)(PVP-2)中之任一者、及0.44重量%之如表2中所指示之1,2,4-三唑、羥胺、乙醯異羥肟酸、反-1,2-環己二醇、或2-胺基-4-噻唑乙酸中之任一者、及其餘之水製得，其中pH為10.5至11。拋光組合物2A至2F係依照本發明製得。拋光組合物2G不含吡咯啶酮聚合物及速率促進劑，及因此不是本發明拋光組合物而是對照拋光組合物。該等拋光組合物接著用於在類似拋光條件下拋光矽基板。測定各拋光組合物之移除速率(RR)並記述於表2中。
如自記述於表2中之數據可明瞭，吡咯啶酮聚合物及速率促進劑之類型會影響移除速率。以拋光組合物2C(PVP組合乙醯異羥肟酸作為速率促進劑)及2D(PVP-2組合1,2,4-三唑作為速率促進劑)獲致最高移除速率。

Claims (16)

  1. 一種拋光組合物，其包含：(a)0.01重量%至0.1重量%吡咯啶酮聚合物；(b)0.05重量%至2重量%胺基膦酸；(c)0.01重量%至5重量%四烷基銨鹽；及(d)水，其中該組合物具有7至11.7之pH。
  2. 如請求項1之拋光組合物，其進一步包含0.05重量%至2重量%之速率促進劑。
  3. 如請求項1之拋光組合物，其進一步包含0.01重量%至40重量%之二氧化矽顆粒。
  4. 如請求項1之拋光組合物，其中該組合物不含研磨劑。
  5. 如請求項1之拋光組合物，其中該組合物不含矽氧化劑。
  6. 一種拋光組合物，其基本上由以下組分組成：(a)0.01重量%至0.1重量%之吡咯啶酮聚合物；(b)0.05重量%至2重量%之胺基膦酸；(c)0.01重量%至5重量%之四烷基銨鹽；(d)視需要選用之0.05重量%至2重量%之速率促進劑；(e)視需要選用之pH調節劑；(f)視需要選用之碳酸氫鹽；及(g)水，其中該組合物具有7至11.7之pH。
  7. 如請求項6之拋光組合物，其中該速率促進劑包括異羥肟酸。
  8. 如請求項7之拋光組合物，其中該速率促進劑包括乙醯異羥肟酸。
  9. 如請求項6之拋光組合物，其中該速率促進劑包括含氮雜環化合物。
  10. 如請求項9之拋光組合物，其中該含氮雜環化合物包括三唑。
  11. 如請求項6之拋光組合物，其中該吡咯啶酮聚合物包括聚乙烯吡咯啶酮。
  12. 如請求項6之拋光組合物，其中該吡咯啶酮聚合物包括聚(1-乙烯吡咯啶酮-共聚-甲基丙烯酸2-二甲胺基乙酯)。
  13. 如請求項6之拋光組合物，其中該胺基膦酸包括胺基三亞甲基膦酸。
  14. 如請求項6之拋光組合物，其中該四烷基銨鹽包括氫氧化四甲基銨。
  15. 一種拋光基板之方法，該方法包括：(i)使基板與拋光墊及如請求項6之拋光組合物接觸；(ii)使該拋光墊相對該基板移動，其間具有該拋光組合物；及(iii)磨除該基板之至少一部分以拋光該基板。
  16. 如請求項15之方法，其中該基板為矽晶圓。
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