TWI601198B - 化學機械研磨基板之方法 - Google Patents

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化學機械研磨基板之方法
本發明相關於化學機械研磨領域。特別是，本發明相關於一種化學機械研磨含鎢與鈦之基板之方法，包含：提供該基板；提供化學機械研磨組成物，包含，作為初始成分：水；氧化劑；烯丙胺添加物；羧酸；鐵(III)離子來源；帶正表面電荷之膠體二氧化矽研磨料；以及選擇性地，pH調整劑；提供具研磨表面之化學機械研磨墊；於該化學機械研磨墊與該基板間之界面產生動態接觸；以及散佈該化學機械研磨組成物於該化學機械研磨墊之研磨表面上，其位於或鄰近於該化學機械研磨墊與該基板間之界面；其中一部分鎢(W)與一部分鈦(Ti)，係以鎢(W)相對於鈦(Ti)具移除選擇性之方式，自該基板上研磨除去。
在製造積體電路與其他電子裝置時，多層導體、半導體與介電材料係沉積於或移除自半導體晶圓表面。導體、半導體與介電材料薄層可藉由數種沉積技術沉積。在現代製程中常見的沉積技術包括物理蒸氣沉積法(PVD)，亦稱之為濺鍍法、化學蒸氣沉積法(CVD)、電漿增 強化學蒸氣沉積法(PECVD)，以及電化學電鍍法(ECP)。
當各層材料依序沉積與移除，晶圓之最上層表面會變得不平坦。由於後續的半導體製程(如金屬化)需要晶圓具有平坦表面，因此該晶圓便需要平坦化。平坦化可用於移除不希望之表面幾何空間與表面缺陷，如粗糙表面、堆積材料、晶格受損、刮傷，以及受汙染層或材料。
化學機械平坦化，或化學機械研磨(CMP)，為基板如半導體晶圓平坦化之常用技術。在傳統CMP中，晶圓置於載體組合件上，並定位與CMP裝置內之研磨墊接觸。該載體組合件係提供一股可控制之壓力，使該晶圓抵靠該研磨墊。該墊藉由外在驅動力而相對於該晶圓移動(如轉動)。在此同時，於該晶圓與該研磨墊間提供了一種研磨組成物(漿體)或其它研磨液。因此，經由該墊表面及漿體之化學與機械作用使該晶圓表面被研磨且變得平坦。
化學機械研磨已成為在積體電路設計中，鎢連接線與接觸栓形成時，研磨鎢之較佳方法。鎢經常使用於積體電路設計中，作為接觸/通孔栓。一般而言，接觸或通孔是穿透基板上的介電層而形成，以曝光下層成分區域(例如，第一層金屬化或連接線)。鈦(Ti)通常施加作為黏膠層，其位於接觸或通孔側面與底部，在鎢沉積之前。鎢覆蓋層和鈦黏膠層隨後向下研磨至可提供與介電質共平面之表面。
鎢在積體電路設計中之另一應用為作為局部連接線，在同一裝置層之各特徵間形成導線。形成局部 連接線之一方法有賴於金屬鑲嵌製程(Damascene processing)。第一金屬層鑲嵌至最低介電層(ILDO)。此涉及第一沉積ILDO，之後進行圖案化，並於介電層蝕刻出凹溝。一般而言，在凹溝中形成層狀結構之後，該凹溝上沉積有鈦與鎢，並位於介電表面上，其中鈦位於鎢與介電層之間。之後使用化學機械研磨向下移除鈦與鎢至介電表面，留下溝槽中之鎢導線，作為局部連接線。就應用於此之化學機械研磨而言，所有鎢和鈦導電性殘餘物必須由介電質表面上除去，以防止設備短路。化學機械研磨的下一步驟是沉積下一層介電質。因此，若無法自較低介電層移除鎢與鈦，其會在所製造之裝置中遺留而成為短路的原因。
所有傳統化學機械研磨策略一直無法形成希望之鎢特徵。所有化學機械研磨方法都具有各種缺陷問題。例如，各種材料要求之理想研磨速率相當難達成。
結果，設計出各種替代策略，用於在半導體基板上形成其內層級(intra-level)與其間層級(inter-level)之鎢連接線。例如，在Gabriel等人提申之美國專利號6,211,087中，提供二步驟策略。尤其是，Gabriel等人揭示一種基板平坦化之方法，其中於基板上之洞或溝槽中，將鎢層沉積於鈦黏膠層上。首先，使用相對於鈦黏膠層可選擇性移除鎢之研磨漿液進行化學機械研磨步驟，以移除其上覆蓋之鎢。之後，使用對鈦膠層具選擇性之化學濕式蝕刻劑進行化學蝕刻步驟，以促進回蝕到介電質。
儘管如此，仍然持續需要使用新的化學機 械研磨組成物，於半導體基板上形成其內層級與其間層級之鎢連接線，使用其他方法策略，如美國專利號6,211,087所揭示，其中該化學機械研磨組成物用於選擇性移除鎢，相對於鈦。
本發明提供一種研磨基板之方法，包含：提供基板，其中該基板包含鎢(W)與鈦(Ti)；提供化學機械研磨組成物，包含，作為初始成分：水；氧化劑；烯丙胺添加物，選自於由聚(烯丙胺氯化氫)與聚(烯丙胺)組成之群組；帶恆正表面電荷之膠體二氧化矽研磨料；羧酸；鐵(III)離子來源；以及選擇性地，pH調整劑；提供具研磨表面之化學機械研磨墊；於該化學機械研磨墊與該基板間之界面產生動態接觸；以及散佈該化學機械研磨組成物於該化學機械研磨墊之研磨表面上，其位於或鄰近於該化學機械研磨墊與該基板間之界面；其中該至少一部分鎢(W)以鎢(W)移除速率自基板上移除，以及至少一部分鈦(Ti)以鈦(Ti)移除速率自基板上移除；其中所提供之化學機械研磨組成物具鎢(W)對鈦(Ti)移除速率選擇性；以及其中該鎢(W)移除速率35倍鈦(Ti)移除速率。
本發明提供一種研磨基板之方法，包含：提供基板，其中該基板包含鎢(W)與鈦(Ti)；提供化學機械研磨組成物，包含，作為初始成分：水；0.01至10wt%氧化劑，其中該氧化劑為過氧化氫；烯丙胺添加物，其中該烯丙胺添加物為聚(烯丙胺氯化氫)，以及其中該膠體二氧化矽研磨料比烯丙胺添加物之質量比100；0.01至10wt% 之帶恆正表面電荷之膠體二氧化矽研磨料；500至5,000質量ppm之羧酸，其中該羧酸為丙二酸；100至1,000質量ppm之鐵(III)離子來源，其中該鐵(III)離子來源為硝酸鐵九水合物；以及選擇性地，pH調整劑；以及其中該化學機械研磨組成物具pH值1至6；提供具研磨表面之化學機械研磨墊；於該化學機械研磨墊與該基板間之界面產生動態接觸；以及散佈該化學機械研磨組成物於該化學機械研磨墊之研磨表面上，其位於或鄰近於該化學機械研磨墊與該基板間之界面；其中該至少一部分鎢(W)以鎢(W)移除速率自基板上移除；其中至少一部分鈦(Ti)以鈦(Ti)移除速率自基板上移除；其中所提供之化學機械研磨組成物具鎢(W)對鈦(Ti)移除速率選擇性；以及其中該鎢(W)移除速率35倍鈦(Ti)移除速率。
本發明提供一種研磨基板之方法，包含：提供基板，其中該基板包含鎢(W)與鈦(Ti)；提供化學機械研磨組成物，包含，作為初始成分：水；0.01至10wt%氧化劑，其中該氧化劑為過氧化氫；烯丙胺添加物，其中該烯丙胺添加物為聚(烯丙胺)，以及其中該膠體二氧化矽研磨料比烯丙胺添加物之質量比150；0.01至10wt%之帶恆正表面電荷之膠體二氧化矽研磨料；500至5,000質量ppm之羧酸，其中該羧酸為丙二酸；100至1,000質量ppm之鐵(III)離子來源，其中該鐵(III)離子來源為硝酸鐵九水合物；以及選擇性地，pH調整劑；以及其中該化學機械研磨組成物具pH值1至4；提供具研磨表面之化學機械研磨 墊；於該化學機械研磨墊與該基板間之界面產生動態接觸；以及散佈該化學機械研磨組成物於該化學機械研磨墊之研磨表面上，其位於或鄰近於該化學機械研磨墊與該基板間之界面；其中該至少一部分鎢(W)以鎢(W)移除速率自基板上移除；其中該至少一部分鈦(Ti)以鈦(Ti)移除速率自基板上移除；其中所提供之化學機械研磨組成物具鎢(W)對鈦(Ti)移除速率選擇性；以及其中該鎢(W)移除速率35倍鈦(Ti)移除速率。
本發明研磨基板之方法使用化學機械研磨組成物，其含有烯丙胺添加物，選自於由聚(烯丙胺氯化氫)與聚(烯丙胺)組成群組之氧化劑；羧酸；以及帶恆正表面電荷之膠體二氧化矽研磨料；以及鐵(III)離子來源之增效作用組合物。令人驚訝地發現該增效組合物在研磨過程中可自表面上快速移除鎢(W)，同時明顯延遲鈦(Ti)之移除。
較佳地，本發明研磨基板之方法包含：提供基板，其中該基板包含鎢(W)與鈦(Ti)；提供化學機械研磨組成物，包含(較佳由下列組成)，作為初始成分：水；(較佳0.01至10wt%；更佳0.1至5wt%；最佳1至3wt%之)氧化劑；烯丙胺添加物，選自於由聚(烯丙胺氯化氫)與聚(烯丙胺)組成之群組(較佳其中該烯丙胺添加物具分子量5,000至100,000道耳頓；更佳7,500至25,000道耳頓；最佳10,000至20,000道耳頓)；(較佳0.01至10wt%；更佳0.05至7.5wt%；尤佳0.1至5wt%；最佳0.2至2wt%之) 帶恆正表面電荷之膠體二氧化矽研磨料；(較佳100至10,000質量ppm；更佳500至5,000質量ppm；尤佳750至2,500質量ppm；最佳1,000至2,000質量ppm之)羧酸(較佳其中該羧酸為二羧酸；更佳，其中該羧酸為二羧酸，選自於由丙二酸與2-羥基丙二酸組成之群組；最佳該羧酸為丙二酸)；(較佳100至1,000質量ppm；更佳150至750質量ppm；尤佳200至500質量ppm；最佳250至400質量ppm之)鐵(III)離子來源(較佳其中該鐵(III)離子來源為硝酸鐵九水合物)；以及選擇性地，pH調整劑；(較佳其中該化學機械研磨組成物具pH值1至6；更佳1至4；尤佳1.5至3.5；最佳2至2.5)；提供具研磨表面之化學機械研磨墊；於該化學機械研磨墊與該基板間之界面產生動態接觸；以及散佈該化學機械研磨組成物於該化學機械研磨墊之研磨表面上，其位於或鄰近於該化學機械研磨墊與該基板間之界面；其中該至少一部分鎢(W)以鎢(W)移除速率自基板上移除，以及至少一部分鈦(Ti)以鈦(Ti)移除速率自基板上移除；其中所提供之化學機械研磨組成物具鎢(W)對鈦(Ti)移除速率選擇性；以及其中該鎢(W)移除速率35(較佳500；更佳800；最佳1,000)倍鈦(Ti)移除速率。
較佳地，在本發明研磨基板之方法中，該基板包含鎢與鈦。更佳地，所提供之基板為包含鎢與鈦之半導體基板。最佳地，所提供之基板為半導體基板，包含沉積於介電質(如TEOS)內至少一孔洞與溝槽內之鎢，其中鈦沉積於鎢與該介電質之間。
較佳地，在本發明研磨基板之方法中，該化學機械研磨組成物中所包含之水，作為初始成分，為去離子水與蒸餾水之至少一者，以限制附帶之不純物。
較佳地，在本發明研磨基板之方法中，所提供之化學機械研磨組成物，作為初始成分，包含氧化劑，其中該氧化劑由過氧化氫(H2O2)、單過硫酸鹽、碘酸鹽、過鄰苯二甲酸鎂、過乙酸和其它過氧化酸、過硫酸鹽、溴酸鹽、過溴酸鹽、過硫酸鹽、過乙酸、過碘酸鹽、硝酸鹽、鐵鹽、鈰鹽、Mn(III)、Mn(IV)與Mn(VI)鹽、銀鹽、銅鹽、鉻鹽、鈷鹽、鹵素、次氯酸鹽，及其混合物組成之群組。更佳地，該氧化劑選自於過氧化氫、過氯酸鹽、過溴酸鹽；過碘酸鹽、過硫酸鹽與過乙酸。最佳該氧化劑為過氧化氫。
較佳地，在本發明研磨基板之方法中，所提供之化學機械研磨組成物，作為初始成分，包含0.01至10wt%(更佳0.1至5wt%；最佳1至3wt%)之氧化劑。
較佳地，在本發明研磨基板之方法中，所提供之化學機械研磨組成物，作為初始成分，包含鐵(III)離子來源。更佳地，在本發明研磨基板之方法中，所提供之化學機械研磨組成物，作為初始成分，包含鐵(III)離子來源，其中該鐵(III)離子來源係選自於由鐵(III)鹽類組成之群組。最佳地，在本發明研磨基板之方法中，所提供之化學機械研磨組成物，作為初始成分，包含鐵(III)離子來源，其中該鐵(III)離子來源為硝酸鐵九水合物(Fe(NO3)3‧9H2O)。
較佳地，在本發明研磨基板之方法中，所提供之化學機械研磨組成物，作為初始成分，包含鐵(III)離子來源，其足以引入1至200質量ppm(較佳5至150質量ppm；更佳7.5至125質量ppm；最佳10至100質量ppm)之鐵(III)離子於該化學機械研磨組成物中。
較佳地，在本發明研磨基板之方法中，所提供之化學機械研磨組成物，作為初始成分，包含鐵(III)離子來源。更佳地，在本發明研磨基板之方法中，所提供之化學機械研磨組成物，作為初始成分，包含100至1,000質量ppm(較佳150至750質量ppm；更佳200至500質量ppm；最佳250至400質量ppm)之鐵(III)離子來源。最佳地，在本發明研磨基板之方法中，所提供之化學機械研磨組成物，作為初始成分，包含100至1,000質量ppm(較佳150至750質量ppm；更佳200至500質量ppm；最佳250至400質量ppm)之鐵(III)離子來源，其中該鐵(III)離子來源為硝酸鐵九水合物(Fe(NO3)3‧9H2O)。
較佳地，在本發明研磨基板之方法中，所提供之化學機械研磨組成物，作為初始成分，包含烯丙胺添加物，選自於由聚(烯丙胺氯化氫)與聚(烯丙胺)組成之群組。更佳為，在本發明研磨基板之方法中，所提供之化學機械研磨組成物，作為初始成分，包含烯丙胺添加物，其具重量平均分子量5,000至100,000道耳頓(更佳為7,500至25,000道耳頓；最佳為10,000至20,000道耳頓)。最佳為，在本發明研磨基板之方法中，所提供之化學機械研磨 組成物，作為初始成分，包含烯丙胺添加物，選自於由聚(烯丙胺氯化氫)與聚(烯丙胺)組成之群組；其中該烯丙胺添加物具重量平均分子量5,000至100,000道耳頓(更佳為7,500至25,000道耳頓；最佳為10,000至20,000道耳頓)。
較佳地，在本發明研磨基板之方法中，所提供之化學機械研磨組成物，作為初始成分，包含烯丙胺添加物，其中該烯丙胺添加物為聚(烯丙胺氯化氫)。更佳為，在本發明研磨基板之方法中，所提供之化學機械研磨組成物，作為初始成分，包含烯丙胺添加物，其中該烯丙胺添加物為聚(烯丙胺氯化氫)；以及其中該膠體二氧化矽研磨料比烯丙胺添加物之質量比100。最佳為，在本發明研磨基板之方法中，所提供之化學機械研磨組成物，作為初始成分，包含烯丙胺添加物，其中該烯丙胺添加物為聚(烯丙胺氯化氫)；以及其中該膠體二氧化矽研磨料比烯丙胺添加物之質量比為100至500(較佳為100至300；更佳為100至250；最佳為100至200)。
較佳地，在本發明研磨基板之方法中，所提供之化學機械研磨組成物，作為初始成分，包含烯丙胺添加物，其中該烯丙胺添加物為聚(烯丙胺)。更佳地，在本發明研磨基板之方法中，所提供之化學機械研磨組成物，作為初始成分，包含烯丙胺添加物，其中該烯丙胺添加物為聚(烯丙胺)；以及其中該膠體二氧化矽研磨料比烯丙胺添加物之質量比150。最佳地，在本發明研磨基板之方法中，所提供之化學機械研磨組成物，作為初始成分， 包含烯丙胺添加物，其中該烯丙胺添加物為聚(烯丙胺)；以及其中該膠體二氧化矽研磨料比烯丙胺添加物之質量比150至600(較佳150至500；更佳175至400；最佳200至350)。
較佳地，在本發明研磨基板之方法中，所提供之化學機械研磨組成物，作為初始成分，包含帶恆正表面電荷之膠體二氧化矽研磨料。更佳地，在本發明研磨基板之方法中，所提供之化學機械研磨組成物，作為初始成分，包含帶恆正表面電荷之膠體二氧化矽研磨料，其中該化學機械研磨組成物具pH 1至6(較佳1至4；更佳1.5至3.5；尤佳1.75至3；最佳2至2.5)。尤佳地，在本發明研磨基板之方法中，所提供之化學機械研磨組成物，作為初始成分，包含帶正表面電荷之膠體二氧化矽研磨料，其中該該化學機械研磨組成物具pH 1至6(較佳1至4；更佳1.5至3.5；尤佳1.75至3；最佳2至2.5)，以zeta電位>1mV作為指標。
較佳地，在本發明研磨基板之方法中，所提供之化學機械研磨組成物，作為初始成分，包含帶恆正表面電荷之膠體二氧化矽研磨料，其中該膠體二氧化矽研磨料具平均粒徑100nm(較佳5至100nm；更佳10至60nm；最佳20至60nm)，以動態光散射技術測量。
較佳地，在本發明研磨基板之方法中，所提供之化學機械研磨組成物，作為初始成分，包含0.01至10wt%(較佳0.05至7.5wt%；更佳0.1至5wt%；最佳0.2 至2wt%)之帶恆正表面電荷之膠體二氧化矽研磨料。
術語“恆正表面電荷”使用於此係指該二氧化矽顆粒上之正電荷並不會輕易被逆轉。亦即，該二氧化矽顆粒上之正電荷不會因為沖洗、稀釋或過濾而逆轉。恆正電荷可為，例如，陽離子物種共價性鍵結至膠體二氧化矽顆粒上之結果。帶恆正表面電荷之膠體二氧化矽乃相對於帶可輕易逆轉正表面電荷之膠體二氧化矽，其為陽離子物種與膠體二氧化矽顆粒間靜電作用之結果。
較佳地，在本發明研磨基板之方法中，所提供之化學機械研磨組成物，作為初始成分，包含羧酸。更佳地，在本發明研磨基板之方法中，所提供之化學機械研磨組成物，作為初始成分，包含羧酸，其中羧酸為二羧酸。尤佳地，在本發明研磨基板之方法中，所提供之化學機械研磨組成物，作為初始成分，包含包含羧酸，其中該羧酸為二羧酸，選自於由丙二酸(又名縮蘋果酸(malonic acid))與2-羥基丙二酸(又名亞酒石酸(tartronic acid))組成之群組。最佳地，在本發明研磨基板之方法中，所提供之化學機械研磨組成物，作為初始成分，包含二羧酸，其中該二羧酸為丙二酸。
較佳地，在本發明研磨基板之方法中，所提供之化學機械研磨組成物，作為初始成分，包含100至10,000ppm(更佳500至5,000ppm；尤佳750至2,500ppm；最佳1,000至2,000ppm)質量之羧酸。更佳為，在本發明研磨基板之方法中，所提供之化學機械研磨組成物，作為初 始成分，包含100至10,000ppm(更佳500至5,000ppm；尤佳750至2,500ppm；最佳1,000至2,000ppm)質量之羧酸；其中該羧酸為二羧酸，選自於由丙二酸與2-羥基丙二酸組成之群組。最佳為，在本發明研磨基板之方法中，所提供之化學機械研磨組成物，作為初始成分，包含100至10,000ppm(更佳為500至5,000ppm；尤佳為750至2,500ppm；最佳為1,000至2,000ppm)質量之羧酸；其中該羧酸為二羧酸，其中該二羧酸為丙二酸。
較佳地，在本發明研磨基板之方法中，所提供之化學機械研磨組成物具pH值1至6。更佳地，在本發明研磨基板之方法中，所提供之化學機械研磨組成物具pH值1至4。尤佳地，在本發明研磨基板之方法中，所提供之化學機械研磨組成物具pH值1.5至3.5。最佳地，在本發明研磨基板之方法中，所提供之化學機械研磨組成物具pH值2.0至2.5。
較佳地，在本發明研磨基板之方法中，所提供之化學機械研磨組成物選擇性地包含pH調整劑。較佳地，該pH調整劑選自於由無機與有機pH調整劑組成之群組。較佳地，該pH調整劑選自於由無機酸與無機鹼組成之群組。更佳地，該pH調整劑選自於由硝酸與氫氧化鉀組成之群組。最佳地，該pH調整劑為氫氧化鉀。
較佳地，在本發明研磨基板之方法中，所提供之化學機械研磨墊可為技術上已知之任一適當研磨墊。熟習此技術領域者應可選出適用於本發明方法之化學 機械研磨墊。更佳地，在本發明研磨基板之方法中，所提供之化學機械研磨墊可選自織物與非織物研磨墊。尤佳地，在本發明研磨基板之方法中，所提供之化學機械研墊包含聚胺甲酸酯研磨層。最佳地，在本發明研磨基板之方法中，所提供之化學機械研磨墊包含聚胺甲酸酯研磨層，其含有聚合性空心微粒，以及浸漬聚胺甲酸酯之非織物副墊。較佳地，所提供之化學機械研磨墊在研磨表面上具至少一溝槽。
較佳地，在本發明研磨基板之方法中，所提供之化學機械研磨組成物散佈於化學機械研磨墊之研磨表面上，其位於或鄰近於化學機械研磨墊與基板間之界面。
較佳地，在本發明研磨基板之方法中，所提供之動態接觸係於化學機械研磨墊與基板間之界面產生，以正交於待研磨之基板表面之下壓力0.69至34.5kPa進行。
較佳地，在本發明研磨基板之方法中，其中所提供之化學機械研磨組成物具鎢(W)對鈦(Ti)移除速率選擇性；以及其中該鎢(W)移除速率35(較佳500；更佳800；最佳1,000)倍鈦(Ti)移除速率。更佳地，在本發明研磨基板之方法中，其中所提供之化學機械研磨組成物具鎢(W)對鈦(Ti)移除速率選擇性；其中鎢移除速率500Å/分鐘(更佳1,000Å/分鐘；尤佳1,500Å/分鐘；最佳2,000Å/分鐘)；其中該鈦(Ti)移除速率100Å/分鐘；以及其中鎢(W)移除速率35(較佳500；更佳800；最佳1,000) 倍鈦(Ti)移除速率。最佳地，在本發明研磨基板之方法中，其中所提供之化學機械研磨組成物具鎢(W)對鈦(Ti)移除速率選擇性；其中鎢移除速率1,000Å/分鐘(更佳1,500Å/分鐘；最佳2,000Å/分鐘)；其中該鈦(Ti)移除速率100Å/分鐘(更佳50Å/分鐘；最佳25Å/分鐘)；以及其中鎢(W)移除速率35(較佳500；更佳800；最佳1,000)倍鈦(Ti)移除速率，其中壓盤轉速為每分鐘80轉、載體轉速為每分鐘81轉、化學機械研磨組成物之流速為125mL/分鐘，下壓力為21.4kPa於200mm研磨機器上；以及，其中該化學機械研磨墊包含聚胺甲酸酯研磨層，其含有聚合性空心微粒，以及浸漬聚胺甲酸酯之非織物副墊。
較佳地，在本發明研磨基板之方法中，該鎢移除速率500Å/分鐘(更佳1,000Å/分鐘；尤佳1,500Å/分鐘；最佳2,000Å/分鐘)。更佳地，在本發明研磨基板之方法中，該鎢移除速率1,000Å/分鐘(更佳1,500Å/分鐘；最佳2,000Å/分鐘)。尤佳地，在本發明研磨基板之方法中，該鎢移除速率1,000Å/分鐘(更佳1,500Å/分鐘；最佳2,000Å/分鐘)。最佳地，在本發明研磨基板之方法中，該鎢移除速率1,000Å/分鐘(更佳1,500Å/分鐘；最佳2,000Å/分鐘)，其中壓盤轉速為每分鐘80轉、載體轉速為每分鐘81轉、化學機械研磨組成物之流速為125mL/分鐘，下壓力為21.4kPa於200mm研磨機器上；以及，其中該化學機械研磨墊包含聚胺甲酸酯研磨層，其含有聚合性空心微粒，以及浸漬聚胺甲酸酯之非織物副墊。
較佳地，在本發明研磨基板之方法中，該鈦(Ti)移除速率100Å/分鐘(更佳50Å/分鐘；最佳25Å/分鐘)。更佳地，在本發明研磨基板之方法中，該鈦(Ti)移除速率100Å/分鐘(更佳50Å/分鐘；最佳25Å/分鐘)。最佳地，在本發明研磨基板之方法中，鈦(Ti)移除速率100Å/分鐘(更佳50Å/分鐘；最佳25Å/分鐘)，其中壓盤轉速為每分鐘80轉、載體轉速為每分鐘81轉、化學機械研磨組成物之流速為125mL/分鐘，下壓力為21.4kPa於200mm研磨機器上；以及，其中該化學機械研磨墊包含聚胺甲酸酯研磨層，其含有聚合性空心微粒，以及浸漬聚胺甲酸酯之非織物副墊。
本發明之某些實施例將於下列範例中詳細描述。
比較例C1-C8與範例1-3 化學機械研磨組成物之製備
比較例C1-C8與範例1-3之化學機械研磨組成物係以組合表1所列之各成分與量，具有362ppm Fe(NO3)3；1,320ppm丙二酸；2.0wt%過氧化氫，並以去離子水平衡，並以氫氧化鉀或硝酸將組成物之pH值調整至2.3而製備。
比較例PC1-PC8與範例P1-P3 化學機械研磨移除速率實驗
移除速率研磨測試係於比較例PC1-PC8與範例P1-P3中進行，分別使用比較例C1-C8與範例1-3製 備之化學機械研磨組成物。研磨移除速率實驗係於安裝在Applied Materials 200mm Mirra®研磨機器之200mm氈覆晶圓(blanket wafers)上進行。研磨移除速率實驗係於200mm氈覆15kÅ厚之正矽酸四乙酯(TEOS)薄片晶圓，其得自Novellus；鎢(W)及鈦(Ti)氈覆晶圓，其得自Wafernet，上進行。所有研磨實驗係使用IC1010TM聚胺甲酸酯研磨墊，搭配有SP2310副墊(購自Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc.)進行，下壓力為21.4kPa(3.1psi)、化學機械研磨組成物之流速為125mL/分鐘、工作臺轉速為80rpm以及載體轉速為81rpm。鑽石研磨墊修整器PDA33A-D(購自Kinik Company)係用於修整研磨墊。研磨墊係於修整器中破裂，使用修整下壓力9lbs(4.1kg)15分鐘，之後修整下壓力為7lbs(3.18kg)繼續修整15分鐘，工作臺轉速為80rpm以及修整器轉速為36rpm。在各研磨實驗之間，研磨墊在研磨前進行進一步易位修整，使用下壓力7lbs(3.18kg)進行24秒。TEOS移除速率係以測量研磨前與後之薄膜厚度而定，使用KLA-Tencor FX200計量學工具。鎢(W)與鈦(Ti)之移除速率係使用KLA-Tencor RS100C計量學工具測定。移除速率實驗之結果提供於表2。

Claims (10)

  1. 一種研磨基板之方法，包含：提供該基板，其中該基板包含鎢(W)與鈦(Ti)；提供化學機械研磨組成物，包含作為初始成分之：水；氧化劑；烯丙胺添加物，係選自於由聚(烯丙胺氯化氫)與聚(烯丙胺)組成之群組；帶恆正表面電荷之膠體二氧化矽研磨料；羧酸；鐵(III)離子來源；以及選擇性地，pH調整劑；提供具研磨表面之化學機械研磨墊；於該化學機械研磨墊與該基板間之界面產生動態接觸；以及散佈該化學機械研磨組成物於該化學機械研磨墊之該研磨表面上，其位於或鄰近於該化學機械研磨墊與該基板間之界面；其中至少一部分該鎢(W)以鎢(W)移除速率自該基板上移除；其中至少一部分該鈦(Ti)以鈦(Ti)移除速率自該基板上移除；其中所提供之該化學機械研磨組成物具鎢(W)對鈦(Ti)移除速率選擇性；以及其中該鎢(W)移除速率35倍該鈦(Ti)移除速率。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該鎢移除速 率1,000Å/分鐘，其中壓盤轉速為每分鐘80轉、載體轉速為每分鐘81轉、化學機械研磨組成物之流速為125mL/分鐘，以及下壓力為21.4kPa於200mm研磨機器上；以及，其中該化學機械研磨墊包含聚胺甲酸酯研磨層，係含有聚合性空心微粒，以及浸漬聚胺甲酸酯之非織物副墊。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中該鈦移除速率50Å/分鐘，以及其中該鎢(W)移除速率35倍該鈦(Ti)移除速率。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中所提供之該化學機械研磨組成物包含作為初始成分之：該水；0.01至10wt%之該氧化劑，其中該氧化劑為過氧化氫；0.01至10wt%之該膠體二氧化矽研磨料；該烯丙胺添加物，其中該烯丙胺添加物為聚(烯丙胺氯化氫)，以及其中該膠體二氧化矽研磨料比該烯丙胺添加物之質量比100；500至5,000質量ppm之該羧酸，其中該羧酸為丙二酸；100至1,000質量ppm之該鐵(III)離子來源，其中該鐵(III)離子來源為硝酸鐵九水合物；以及選擇性地，該pH調整劑；以及其中該化學機械研磨組成物具pH值1至4。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該鎢移除速率1,000Å/分鐘，其中壓盤轉速為每分鐘80轉、載體轉速為每分鐘81轉、化學機械研磨組成物之流速為125mL/分鐘，以及下壓力為21.4kPa於200mm研磨機器上；以及，其中該化學機械研磨墊包含聚胺甲酸酯研磨層，係含有聚合性空心微粒，以及浸漬聚胺甲酸酯之非織物副墊。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中該鈦移除速率25Å/分鐘，以及其中該鎢(W)移除速率500倍該鈦(Ti)移除速率。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中所提供之該化學機械研磨組成物包含作為初始成分之：該水；0.01至10wt%之該氧化劑，其中該氧化劑為過氧化氫；0.01至10wt%之該膠體二氧化矽研磨料；該烯丙胺添加物，其中該烯丙胺添加物為聚(烯丙胺)，以及其中該膠體二氧化矽研磨料比該烯丙胺添加物之質量比150；500至5,000質量ppm之該羧酸，其中該羧酸為丙二酸；100至1,000質量ppm之該鐵(III)離子來源，其中該鐵(III)離子來源為硝酸鐵；以及，選擇性地，該pH調整劑；以及， 其中該化學機械研磨組成物具pH值1至4。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中該鎢移除速率1,000Å/分鐘，其中壓盤轉速為每分鐘80轉、載體轉速為每分鐘81轉、化學機械研磨組成物之流速為125mL/分鐘，以及下壓力為21.4kPa於200mm研磨機器上；以及，其中該化學機械研磨墊包含聚胺甲酸酯研磨層，係含有聚合性空心微粒，以及浸漬聚胺甲酸酯之非織物副墊。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該鈦移除速率50Å/分鐘，以及其中該鎢(W)移除速率35倍該鈦(Ti)移除速率。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該鈦移除速率5Å/分鐘，以及其中該鎢(W)移除速率500倍該鈦(Ti)移除速率。
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