TWI733755B - 鎢之化學機械研磨方法 - Google Patents

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Abstract

本案揭露一種用於化學機械研磨含鎢之基板的製程，以降低靜態腐蝕速率且抑制該鎢之凹陷及下方介電質之侵蝕。該製程係包括提供基板；提供研磨組成物，該組成物係含有以下各者作為初始組分：水；氧化劑；瓜爾膠；二羧酸，鐵離子之源；膠狀氧化矽研磨劑；以及，視需要地，pH調節劑；提供具有研磨表面之化學機械研磨墊；於該研磨墊與該基板之間的界面處產生動態接觸；將該研磨組成物於該研磨墊與該基板之間的界面處或鄰近該界面分配於該研磨表面上；其中，一些鎢(W)係自該基板研磨移除，靜態腐蝕速率得以降低，鎢(W)之凹陷及鎢(W)下方之介電質的侵蝕得以抑制。

Description

鎢之化學機械研磨方法
本發明係有關化學機械研磨鎢以抑制鎢之凹陷，同時抑制下方介電質之侵蝕，並降低靜態腐蝕速率的領域。更詳而言，本發明係有關化學機械研磨鎢以抑制鎢之凹陷，同時抑制下方介電質之侵蝕，並降低靜態腐蝕速率的方法，該方法係包含提供含鎢之基板；提供研磨組成物，該組成物係含有以下各者作為初始組分：水；氧化劑；瓜爾膠；二羧酸、鐵離子之源；膠狀氧化矽研磨劑；以及，視需要地，pH調節劑；提供具有研磨表面之化學機械研磨墊；於該研磨墊與該基板之間的界面處產生動態接觸；以及，將該研磨組成物分配於該研磨表面之該研磨墊與該基板之間的界面處或鄰近該界面處，其中，一些鎢係自該基板研磨移除。
於積體電路及其他電子裝置之製造中，多層之導電、半導電及介電材料係沉積於半導體晶圓之表面上或自半導體晶圓之表面移除。薄層之導電、半導電及介電材料可藉由一些沉積技術沉積。現代加工中之常用沉積 技術係包括物理氣相沉積(PVD)，亦認知為濺鍍；化學氣相沉積(CVD)；電漿增強化學氣相沉積(PECVD)；以及電化學鍍覆(ECP)。
隨著材料層被依序沉積及移除，該晶圓之最外層表面變為非平面。因為後續之半導體加工(如，金屬化)需要該晶圓具有平坦之表面，該晶圓係需要經平面化。平面化係有用於移除非所欲之表面形貌(topography)及表面缺陷，如粗糙表面、聚結之材料、晶格之損壞、刮擦、及經污染之層或材料。
化學機械平面化，或化學機械研磨(CMP)，係用以平面化基板如半導體晶圓之常用技術。於傳統CMP中，晶圓係安裝於載體組件上並置於與CMP設備中接觸研磨墊。該載體組件係對該晶圓提供可控制壓力，將該晶圓壓向該研磨墊。該墊係藉由外加驅動力而相對於該晶圓移動(如，轉動)。與此同時，研磨組成物(「漿料」)或其它研磨溶液係提供於該晶圓與該研磨墊之間。因此，該晶圓表面藉由該墊表面與漿料之化學及機械作動而得以研磨並作成平面。
電子工業中之基板係擁有高度之整體性，其中，半導體基質係包括多層之互連結構。該等層及結構係包括廣泛多種之材料，如單晶矽、多晶矽、原矽酸四乙酯、二氧化矽、氮化矽、鎢、鈦、氮化鈦、及多種其它導電、半導電、及介電材料。因為此等基板需要多個加工步驟，包括CMP，以形成最終之多層互連結構，一般非常希 望取決於所欲之應用而使用對於具體材料具有選擇率之研磨組成物及製程。很遺憾，此等研磨組成物可造成該導電材料之過量凹陷，而該過量凹陷可導致介電材料之侵蝕。可造成此凹陷及侵蝕之形貌缺陷可進一步導致額外之材料自該基板表面的不均勻移除並產生品質低於所欲者之基板表面，該材料係諸如置於該導電材料或介電材料下方的阻擋層材料，而低品質可對積體電路之效能發生負面衝擊。
化學機械研磨業經變為在積體電路設計中之鎢互連及接觸插塞之形成過程中研磨鎢的較佳方法。鎢係頻繁於積體電路設計中用作接觸/導通插塞。典型地，接觸孔或導通孔係透過介電層形成於基板上，以曝露下方組分之區域，舉例而言，第一級金屬化或互連。很遺憾，眾多用以研磨鎢之CMP漿料造成凹陷之問題。該凹陷之嚴重性可變，但其典型嚴重至足以造成下方介電材料如TEOS之侵蝕。
另一個與研磨金屬如鎢相關聯之問題係腐蝕。金屬之該腐蝕係CMP之常見負效應。於CMP製程過程中，保留於基板表面上之金屬研磨漿料繼續腐蝕基板，從而超越該CMP之應有效應。有時，腐蝕係所欲者；惟，於大部分半導體製程中，腐蝕應予以減輕或抑制。腐蝕亦可促成表面缺陷如點狀及鑰匙孔狀腐蝕。此等表面缺陷顯著影響該半導體裝置之最終特性並危害其可用性。因此，對於抑制鎢之凹陷及下方介電材料如TEOS之侵蝕且亦減小靜態腐蝕速率之鎢之CMP研磨方法及組成物存在需求。
本發明係提供化學機械研磨鎢之方法，係包含：提供包含鎢及介電質之基板；提供化學機械研磨組成物，其係包含以下各者作為初始組分：水；氧化劑；瓜爾膠；膠狀氧化矽研磨劑；二羧酸或其鹽；鐵(III)離子源；以及，視需要地，pH調節劑；提供具有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之間的界面處產生動態接觸；以及，將該化學機械研磨組成物於該化學機械研磨墊與該基板的界面處或鄰近該界面分配於該化學機械研磨墊之研磨表面上；其中，一些鎢係自該基板移除。
本發明提供化學機械研磨鎢之方法，係包含：提供該包含鎢及介電質之基板；提供化學機械研磨組成物，其係包含以下各者作為初始組分：水；氧化劑；瓜爾膠；具有負動電位(zeta potential)之膠狀氧化矽研磨劑；二羧酸或其鹽；鐵(III)離子源；以及，視需要地，pH調節劑；提供具有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之界面處產生動態接觸；以及，將該化學機械研磨組成物於該化學機械研磨墊與該基板之間的界面處或鄰近該界面分配於該化學機械研磨墊之研磨表面上；其中，一些鎢係自該基板研磨去除；其中，所提供之化學機械研磨組成物於200mm研磨機上，於每分鐘80轉之平台速率、每分鐘81轉之載體速度、125mL/min之化學機械研磨組成物流速、21.4kPa之公稱下壓力，係具有
Figure 106104733-A0202-12-0004-6
1,000Å/min的鎢移除速率；以及，其中，該化學機械研磨墊係 包含聚胺甲酸酯研磨層，該研磨層係含有聚合物中空芯微粒及經聚胺甲酸酯浸漬之不織物子墊。
本發明係提供化學機械研磨鎢之方法，係包含：提供包含鎢及介電質之基板；提供化學機械研磨組成物，其係包含以下各者作為初始組分：水；氧化劑；瓜爾膠，其量為至少50ppm；具有負動電位之膠狀氧化矽研磨劑；丙二酸或其鹽；鐵(III)離子源；以及，視需要地，pH調節劑；提供具有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之界面處產生動態接觸；以及，將該化學機械研磨組成物於該化學機械研磨墊與該基板之間的界面處或鄰近該界面分配於該化學機械研磨墊之研磨表面上；其中，一些鎢係自該基板研磨去除；其中，所提供之化學機械研磨組成物於200mm研磨機上，於每分鐘80轉之平台速率、每分鐘81轉之載體速度、125mL/min之化學機械研磨組成物流速、21.4kPa之公稱下壓力，係具有
Figure 106104733-A0202-12-0005-7
1,000Å/min的鎢移除速率；以及，其中，該化學機械研磨墊係包含聚胺甲酸酯研磨層，該研磨層係含有聚合物中空芯微粒及經聚胺甲酸酯浸漬之不織物子墊。
本發明係提供化學機械研磨鎢之方法，係包含：提供包含鎢及介電質之基板；提供化學機械研磨組成物，其係包含以下各者作為初始組分：水；0.01至10重量(wt)%之氧化劑，其中，該氧化劑係過氧化氫；50ppm至1000ppm之瓜爾膠；0.01至10wt%之具有負動電位之膠狀氧化矽研磨劑；100至1,400ppm之丙二酸或其鹽；100 至1,000ppm之鐵(III)離子源，其中，該鐵(III)離子源係硝酸鐵九水合物；以及，視需要地，pH調節劑；其中，該化學機械研磨組成物之pH係1至7；提供化學機械研磨墊，係具有研磨表面；於該化學機械研磨墊與該基板之界面處產生動態接觸；以及，將該化學機械研磨組成物於該化學機械研磨墊與該基板之間的界面處或鄰近該界面分配於該化學機械研磨墊之研磨表面上；其中，一些鎢係自該基板研磨去除。
本發明係提供化學機械研磨鎢之方法，係包含：提供包含鎢及介電質之基板；提供化學機械研磨組成物，其係包含以下各者作為初始組分：水；1至3wt%之氧化劑，其中，該氧化劑係過氧化氫；50ppm至500ppm之瓜爾膠；0.2至2wt%之具有負表面電荷之膠狀氧化矽研磨劑；120至1,350ppm之丙二酸；250至400ppm之鐵(III)離子源，其中，該鐵(III)離子源係硝酸鐵九水合物；以及，視需要地，pH調節劑；其中，該化學機械研磨組成物之pH係2至2.5；提供具有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之界面處產生動態接觸；以及，將該化學機械研磨組成物於該化學機械研磨墊與該基板之間的界面處或鄰近該界面分配於該化學機械研磨墊之研磨表面上；其中，一些鎢係自該基板研磨去除。
前述之本發明之方法係使用包含瓜爾膠的化學機械研磨組成物，該組成物研磨鎢且抑制鎢之凹陷，同時抑制下方介電質之侵蝕。該方法亦降低靜態腐蝕速率。
本說明書中，除非語境中明確排除，下述縮寫係具有下述意義：℃=攝氏度；g=公克；L=公升；mL=毫升；μ=μm=微米；kPa=千帕斯卡；Å=埃；mV=毫伏；DI=去離子；ppm=每百萬之份數=mg/L；mm=毫米；cm=公分；min=分鐘；rpm=轉每分鐘；lbs=磅；kg=公斤；W=鎢；PO=環氧丙烷；EO=環氧乙烷；ICP-OES=電感耦合電漿光發射光譜；wt%=重量百分比；以及，RR=移除速率。
術語「化學機械研磨」或「CMP」係意指基板係藉由單獨使用之化學及機械力的手段而研磨的製程，且與電化學-機械研磨(ECMP)截然不同，而於後者中，電偏壓係施用至該基板。術語「瓜爾膠」係意指一種由糖類半乳糖及甘露糖構成的多醣，其中，骨架係β 1,4-鏈結之甘露糖殘基，且於每兩個甘露糖處，半乳糖殘基係1,6-鏈結至該甘露糖殘基而形成短側分支。術語「澱粉」係意指由大量藉由糖苷鍵結合之葡萄糖單元構成的多醣。術語「TEOS」係意指自原矽酸四乙酯(Si(OC2H5)4)而形成的二氧化矽。術語「一(a)」與「一(an)」係意指單數及複數兩者。除非另外標註，全部百分比係重量百分比。全部數字範圍係包括邊值且可以任何次序組合，但邏輯上此等數字範圍係加和至100%。
本發明之研磨基板的方法係使用化學機械研磨組成物，該組成物係含有氧化劑；瓜爾膠；膠狀氧化矽研磨劑；二羧酸或其鹽；鐵(III)離子源；以及，視需要地，pH調節劑，以提供鎢自該基板表面的移除且同時抑制鎢之凹陷、下方介電材料之侵蝕、並降低靜態腐蝕速率。
較佳地，本發明之研磨基板的方法係包含：提供基板，其中，該基板係包含鎢及介電質；提供化學機械研磨組成物，其係較佳包含以下各者所組成者作為初始成分：水；氧化劑，其量較佳為至少0.01wt%至10wt%，其量更佳為0.1wt%至5wt%，再更佳自1wt%至3wt%；瓜爾膠，其量較佳為至少50ppm，更佳50ppm至1000ppm，甚至更佳自50ppm至500ppm，再更佳自100ppm至250ppm；膠狀氧化矽研磨劑，其量較佳為0.01wt%至10wt%，更佳自0.05wt%至7.5wt%，甚至更佳自0.1wt%至5wt%，再更佳自0.2wt%至2wt%；二羧酸、其鹽或混合物，其量較佳為100ppm至1400ppm，更佳自120ppm至1350ppm；鐵(III)離子源，較佳地，該鐵(III)離子源係硝酸鐵九水合物；以及，視需要地，pH調節劑；較佳地，其中，該化學機械研磨組成物之pH為1至7，更佳1.5至4.5，再更佳1.5至3.5，最佳2至2.5；提供具有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之間的界面處產生動態接觸；以及，將該化學機械研磨組成物於該化學機械研磨墊與該基板之間的界面處或鄰近該界面分配於該化學機械研磨墊之研磨表面上；其中，至少一些鎢係自該基板研 磨去除。
較佳地，於本發明之研磨基板的方法中，該基板係包含鎢及介電質。更佳地，所提供之基板係包含鎢及介電質之半導體基板。最佳地，所提供之基板係包含鎢之半導體基板，該鎢係沉積於形成於介電質(如TEOS)中的多個孔及溝槽之至少一者內。
較佳地，於本發明之研磨基板的方法中，所提供之化學機械研磨組成物含有作為初始組分的水係經去離子化及蒸餾之至少一者，以限制容易出現之雜質。
較佳地，於本發明之研磨基板的方法中，所提供之化學機械研磨組成物係含有氧化劑作為初始組分，其中，該氧化劑係選自由過氧化氫(H2O2)、單過硫酸鹽、碘酸鹽、過氧鄰苯二甲酸鎂、過氧乙酸及其他過氧酸、過硫酸鹽、溴酸鹽、過溴酸鹽、過硫酸鹽、過氧乙酸、過碘酸鹽、硝酸鹽、鐵鹽、鈰鹽、Mn(III)、Mn(IV)及Mn(VI)鹽、銀鹽、銅鹽、鉻鹽、鈷鹽、鹵素、次氯酸鹽、及其混合物所組成之群組。更佳地，該氧化劑係選自過氧化氫、過氯酸鹽、過溴酸鹽、過碘酸鹽、過硫酸鹽及過氧乙酸。最佳地，該氧化劑係過氧化氫。
較佳地，於本發明之研磨基板的方法中，所提供之化學機械研磨組成物係含有0.01至10wt%，更佳0.1至5wt%，最佳1至3wt%的氧化劑作為初始組分。
較佳地，於本發明之研磨基板的方法中，所提供之化學機械研磨組成物係含有鐵(III)離子源作為初 始組分。更佳地，於本發明之方法中，所提供之化學機械研磨組成物係含有鐵(III)離子源作為初始組分，其中，該鐵(III)離子源係選自由鐵(III)鹽類所組成之群組。最佳地，於本發明之方法中，所提供之化學機械研磨組成物係含有鐵(III)離子源作為初始組分，其中，該鐵(III)離子源係硝酸鐵九水合物(Fe(NO3)3．9H2O)。
較佳地，於本發明之研磨基板的方法中，所提供之化學機械研磨組成物係含有鐵(III)離子源作為初始組分，其係足以引入1至200ppm，較佳5至150ppm，更佳7.5至125ppm，最佳10至100ppm之鐵(III)離子至該化學機械研磨組成物中。
較佳地，於本發明之研磨基板的方法中，所提供之化學機械研磨組成物係含有鐵(III)離子源作為初始組分。更佳地，於本發明之研磨基板的方法中，所提供之化學機械研磨組成物係含有100至1,000ppm，較佳150至750ppm，更佳200至500ppm，且最佳250至400ppm之鐵(III)離子源作為初始組分。最佳地，於本發明之研磨基板的方法中，所提供之化學機械研磨組成物係含有100至1,000ppm，更佳150至750ppm，更佳200至500ppm，最佳250至400ppm之鐵(III)離子源作為初始組分，其中，該鐵(III)離子源係硝酸鐵九水合物(Fe(NO3)3‧9H2O)。
較佳地，於本發明之研磨基板的方法中，所提供之化學機械研磨組成物係含有瓜爾膠作為初始組分。較佳地，於本發明之研磨基板的方法中，所提供之化學機械研磨組成物係含有至少50ppm，更佳50ppm至1000ppm，甚至更佳自50ppm至500ppm，再更佳100ppm至250ppm之瓜爾膠作為初始組分。最佳地，於本發明之研磨基板的方法中，所提供之化學機械研磨組成物係含有100ppm至200ppm之瓜爾膠。
較佳地，於本發明之研磨基板的方法中，所提供之化學機械研磨組成物係含有具有負動電位之膠狀氧化矽研磨劑。更佳地，於本發明之研磨基板的方法中，所提供之化學機械研磨組成物係含有具有永久負動電位的膠狀氧化矽研磨劑，其中，該化學機械研磨組成物之pH係1至7，較佳1.5至4.5，更佳1.5至3.5，再更佳2至2.5。再更佳地，於本發明之研磨基板的方法中，所提供之化學機械研磨組成物係含有具有永久負動電位的膠狀氧化矽研磨劑，其中，該化學機械研磨組成物之pH係1至7，較佳1.5至4.5，更佳1.5至3.5，再更佳2至2.5，此係藉由自-0.1mV至-20mV之動電位而顯示。
較佳地，於本發明之研磨基板的方法中，所提供之化學機械研磨組成物係含有膠狀氧化矽研磨劑作為初始組分，其中，該膠狀氧化矽研磨劑之平均粒徑為
Figure 106104733-A0305-02-0014-1
100nm，較佳5至100nm，更佳10至60nm，最佳20至60nm，此係藉由動態光散射技術而量測。
較佳地，於本發明之研磨基板的方法中，所提供之化學機械研磨組成物係含有0.01至10wt%，更佳0.05至7.5wt%，更佳0.1至5wt%，最佳0.2至2wt%之膠狀氧化矽研磨劑。較佳地，該膠狀氧化矽研磨劑係具有負動電位。
較佳地，於本發明之研磨基板的方法中，所提供之化學機械研磨組成物係含有二羧酸作為初始組分，其中，該二羧酸係包括，但不限於，丙二酸、草酸、琥珀酸、己二酸、馬來酸、蘋果酸、戊二酸、酒石酸、其鹽或混合物。更佳地，於本發明之研磨基板的方法中，所提供之化學機械研磨組成物係含有二羧酸作為初始組分，其中，該二羧酸係選自丙二酸、草酸、琥珀酸、酒石酸、其鹽及其混合物所組成之群組。再更佳地，所提供之化學機械研磨組成物係含有二羧酸作為初始組分，其中，該二羧酸係選自由丙二酸、草酸、琥珀酸、其鹽及其混合物所組成之群組。最佳地，於本發明之研磨基板的方法中，所提供之化學機械研磨組成物係含有二羧酸(即，丙二酸或其鹽)作為初始組分。
較佳地，於本發明之研磨基板的方法中，所提供之化學機械研磨組成物係含有1至2,600ppm，更佳100至1,400ppm，更佳120至1,350ppm，再更佳130至1,100ppm之二羧酸作為初始組分，其中，該二羧酸係包括，但不限於，丙二酸、草酸、琥珀酸、己二酸、馬來酸、蘋果酸、戊二酸、酒石酸、其鹽或其混合物。更佳地，於本發明之研磨基板的方法中，所提供之化學機械研磨組成物係含有1至2,600ppm之丙二酸、其鹽或其混合物作為初始組分。最佳地，於本發明之研磨基板的方法中，所提 供之化學機械研磨組成物係含有100至1,400ppm，更佳120至1,350ppm，再更佳130至1,350ppm之二羧酸(即，丙二酸或其鹽)作為初始組分。
較佳地，於本發明之研磨基板的方法中，所提供之化學機械研磨組成物的pH為1至7。更佳地，於本發明之研磨基板的方法中，所提供之化學機械研磨組成物的pH為1.5至4.5。再更佳地，於本發明之研磨基板的方法中，所提供之化學機械研磨組成物的pH為1.5至3.5。最佳地，於本發明之研磨基板的方法中，所提供之化學機械研磨組成物的pH為2至2.5。
較佳地，於本發明之研磨基板的方法中，所提供之化學機械研磨組成物係視需要含有pH調節劑。較佳地，該pH調節劑係選自由無機及有機pH調節劑所組成之群組。較佳地，該pH調節劑係選自由無機酸及無機鹼所組成之群組。更佳地，該pH調節劑係選自由硝酸及氫氧化鉀所組成之群組。最佳地，該pH調節劑係氫氧化鉀。
較佳地，於本發明之研磨基板的方法中，所提供之化學機械研磨墊可係發明所屬技術領域中習知之任何適宜之研磨墊。具有發明所屬技術領域中具有通常知識者知道如何選擇適當之化學機械研磨墊用於本發明之方法中。更佳地，於本發明之研磨基板的方法中，所提供之化學機械研磨墊係選自織物研磨墊及非織物研磨墊。再更佳地，於本發明之研磨基板的方法中，所提供之化學機械 研磨墊係包含聚胺甲酸酯研磨層。最佳地，於本發明之研磨基板的方法中，所提供之化學機械研磨墊係包含聚胺甲酸酯研磨層，該研磨層係含有聚合物中空芯微粒及經聚胺甲酸酯浸漬之不織物子墊。較佳地，所提供之化學機械研磨墊係於研磨表面上具有至少一個溝槽。
較佳地，於本發明之研磨基板的方法中，係將所提供之化學機械研磨組成物於該化學機械研磨墊與該基板之間的界面處或鄰近該界面分配於所提供之化學機械研磨墊之研磨表面上。
較佳地，於本發明之研磨基板的方法中，於垂直至所研磨之基板表面之0.69至34.5kPa之下壓力，於所提供之化學機械研磨墊與該基板之間的界面處產生動態接觸。
較佳地，於本發明之研磨基板的方法中，其中，所提供之化學機械研磨組成物之鎢移除速率為
Figure 106104733-A0202-12-0014-9
1,000Å/min；更佳
Figure 106104733-A0202-12-0014-10
1,500Å/min；更佳
Figure 106104733-A0202-12-0014-11
2,000Å/min。更佳地，於本發明之研磨基板的方法中，其中，所提供之化學機械研磨組成物的鎢移除速率為
Figure 106104733-A0202-12-0014-12
1,000Å/min，較佳
Figure 106104733-A0202-12-0014-13
1,500Å/min，更佳
Figure 106104733-A0202-12-0014-14
2,000Å/min；W/TEOS選擇率為
Figure 106104733-A0202-12-0014-15
5。再更佳地，於本發明之研磨基板的方法中，其中，鎢係自該基板移除，移除速率為
Figure 106104733-A0202-12-0014-16
1,000Å/min，較佳
Figure 106104733-A0202-12-0014-17
1,500Å/min，更佳
Figure 106104733-A0202-12-0014-18
2,000Å/min；且W/TEOS選擇率為5至15。最佳地，於本發明之研磨基板的方法中，其中，該鎢係自該基板移除，移除速率為
Figure 106104733-A0202-12-0014-19
1,000Å/min，較佳
Figure 106104733-A0202-12-0014-20
1,500 Å/min，更佳
Figure 106104733-A0202-12-0015-21
2,000Å/min；且W/TEOS選擇率及於200mm研磨機上之壓盤速度為每分鐘80轉，載體速度為每分鐘81轉，化學機械研磨組成物流速為125mL/min，公稱下壓力為21.4kPa；以及，其中，該化學機械研磨墊係包含聚胺甲酸酯研磨層，該研磨層係含有聚合物中空芯微粒及經聚胺甲酸酯浸漬之不織物子墊。
如下述實施例中例示性說明者，本發明之瓜爾膠CMP方法係抑制鎢凹陷，同時抑制下方TEOS之侵蝕，且進一步抑制靜電腐蝕速率。
實施例1
漿料調配物
本實施例之化學機械研磨組成物係藉由下述製備：將表1中列述之量的組分與餘量之DI水合併，並使用45wt%氫氧化鉀將該組成物之pH調節至表1中列述之最終pH。
實施例2
多醣CMP漿料之靜態腐蝕速率效能
藉由將W空白晶圓(1cm×4cm)浸沒於15g漿料樣本中而實施靜態腐蝕測試。10分鐘後，將該等W晶圓自測試漿料移除。該等溶液隨後以9,000rpm離心20min，以移除漿料粒子。上清液藉由ICP-OES分析，以測定以重量計之鎢的量。靜態腐蝕速率(Å/min)係從假定刻蝕晶圓表面積為4cm2的W質量換算而得。靜態腐蝕測試之結果係顯示於表2中。
靜態腐蝕速率測試之結果係顯示，與對照漿料(CS-1)以及包括多醣澱粉之漿料(PS-1)相比，含有瓜爾膠之化學機械研磨漿料係更為有效地降低了含W晶圓之靜態腐蝕。
實施例3
瓜爾膠CMP漿料之化學機械研磨-凹陷及侵蝕效能
研磨實驗係於安裝在應用材料公司(Applied Materials)之200mm MIRRA®研磨機上之200mm空白晶圓上施行。研磨移除速率實驗係於自矽谷微電子(Silicon Valley Microelectronics)購得之200mm空白15kÅ厚TEOS片晶圓加上W、Ti、及TiN空白晶圓上施行。全部研磨實驗係使 用配備SP2310子墊之IC1010TM聚胺甲酸酯研磨墊(可自羅門哈斯電子材料公司(Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc.)商購)，除非具體排除者，典型下壓力為21.4kPa(3.1psi)，化學機械研磨組成物流速為125mL/min，平台轉速為80rpm，且載體轉速為81rpm。Kinik PDA33A-3金剛石墊調製器(自中國砂輪企業有限公司(Kinik Company)商購)係用以裝飾該研磨墊。以該調製器破碎該研磨墊，條件為在80rpm(平台)/36rpm(調製器)使用下壓力9.0lbs(4.1kg)運轉15分鐘及7.0lbs(3.2kg)運轉15分鐘。於使用下壓力7lbs(3.2kg)研磨24秒之前，該研磨墊係進一步經非原位狀態調整。TEOS侵蝕深度係藉由在研磨之前及之後，使用KLA-Tencor FX200度量工具量測膜厚而測得。W移除及凹陷速率係使用KLA-Tencor RS100C度量工具測得。該等晶圓係具有可變之標準線寬特徵，如表3A及3B中所示。於這一實施例之表格中，分子係意指W，而分母係意指TEOS。
整體而言，包括瓜爾膠之漿料係顯示比包括澱粉之漿料更為改善的效能。該瓜爾膠漿料係顯示整體降低的W之凹陷及降低之TEOS侵蝕。
實施例4
W、TEOS移除速率及W、TEOS最大研磨溫度
W移除速率及TEOS移除速率之研磨實驗係實質上如實施例3中揭示者且使用相同之儀器及參數而施行。該等晶圓係來自WaferNet Inc.或矽谷微電子公司(Silicon Valley Microelectronics)。結果係顯示於表4中。
本發明之瓜爾膠化學機械研磨組成物顯示大於2000Å/min之良好W RR及良好之W/TEOS選擇率。

Claims (8)

  1. 一種化學機械研磨鎢的方法，係包含：提供包含鎢及介電質之基板；提供化學機械研磨組成物，該化學機械研磨組成物包含以下各者作為初始組分：水；0.01至10wt%之氧化劑，其中，該氧化劑係過氧化氫；50至1000ppm之瓜爾膠；0.01至10wt%之膠狀氧化矽研磨劑；1至2,600ppm之二羧酸；100至1,000ppm之鐵(III)離子源；以及視需要地，pH調節劑；提供化學機械研磨墊，該化學機械研磨墊具有研磨表面；於該化學機械研磨墊與該基板之間的界面處產生動態接觸；以及將該化學機械研磨組成物於該化學機械研磨墊與該基板之間的該界面處或鄰近該界面分配於該化學機械研磨墊之該研磨表面上，以移除至少一些鎢。
  2. 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於200mm研磨機上，於每分鐘80轉之平台速率、每分鐘81轉之載體速度、125mL/min之化學機械研磨組成物流速、21.4kPa之公稱下壓力， 係具有
    Figure 106104733-A0305-02-0023-2
    1,000Å/min的鎢移除速率；以及，其中，該化學機械研磨墊係包含聚胺甲酸酯研磨層，該聚胺甲酸酯研磨層係含有聚合物中空芯微粒及經聚胺甲酸酯浸漬之不織物子墊。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該鐵(III)離子源係硝酸鐵九水合物；以及其中，該化學機械研磨組成物之pH為1至7。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中，所提供之該化學機械研磨組成物於200mm研磨機上，於每分鐘80轉之平台速率、每分鐘81轉之載體速度、125mL/min之化學機械研磨組成物流速、21.4kPa之公稱下壓力，具有
    Figure 106104733-A0305-02-0023-3
    1,000Å/min的鎢移除速率；以及，其中，該化學機械研磨墊係包含聚胺甲酸酯研磨層，該聚胺甲酸酯研磨層係含有聚合物中空芯微粒及經聚胺甲酸酯浸漬之不織物子墊。
  5. 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係包含以下各者作為初始組分：該水；0.1至5wt%之該氧化劑，其中，該氧化劑係過氧化氫；50至500ppm之該瓜爾膠；0.05至7.5wt%之該膠狀氧化矽研磨劑；100至1,400ppm之該二羧酸； 150至750ppm之該鐵(III)離子源，其中，該鐵(III)離子源係硝酸鐵；以及視需要地，該pH調節劑；其中，該化學機械研磨組成物之pH係1.5至4.5。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中，所提供之該化學機械研磨組成物於200mm研磨機上，於每分鐘80轉之平台速率、每分鐘81轉之載體速度、125mL/min之化學機械研磨組成物流速、21.4kPa之公稱下壓力，具有
    Figure 106104733-A0305-02-0024-4
    1,000Å/min的鎢移除速率；以及，其中，該化學機械研磨墊係包含聚胺甲酸酯研磨層，且該聚胺甲酸酯研磨層係含有聚合物中空芯微粒及經聚胺甲酸酯浸漬之不織物墊。
  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係包含以下各者作為初始組分：該水；0.1至3wt%之該氧化劑，其中，該氧化劑係過氧化氫；100至250ppm之該瓜爾膠；0.1至5wt%之該膠狀氧化矽研磨劑；120至1,350ppm之該二羧酸，其中，該二羧酸係丙二酸；200至500ppm之該鐵(III)離子源，其中，該鐵(III)離子源係硝酸鐵；以及 視需要地，該pH調節劑；其中，該化學機械研磨組成物之pH係1.5至3.5。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中，所提供之該化學機械研磨組成物於200mm研磨機上，於每分鐘80轉之平台速率、每分鐘81轉之載體速度、125mL/min之化學機械研磨組成物流速、21.4kPa之公稱下壓力，具有
    Figure 106104733-A0305-02-0025-6
    1,000Å/min的鎢移除速率；以及，其中，該化學機械研磨墊係包含聚胺甲酸酯研磨層，且該聚胺甲酸酯研磨層係含有聚合物中空芯微粒及經聚胺甲酸酯浸漬之不織物子墊。
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