TW200300168A

TW200300168A - Polishing fluid and polishing method

Info

Publication number: TW200300168A
Application number: TW091132305A
Authority: TW
Inventors: Takafumi Sakurada; Jin Amanokura; Sou Aniai; Masato Fukasawa; Shouichi Sasaki
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Priority date: 2001-10-31
Filing date: 2002-10-31
Publication date: 2003-05-16
Also published as: US20120064721A1; CN101058713A; US8084363B2; US20070232197A1; TW200831656A; US8084362B2; US20090156007A1; US20050050803A1; TWI308926B; JPWO2003038883A1; CN101058713B; CN100386850C; US8481428B2; KR20050042038A; KR100704690B1; JP5447437B2; TWI314950B; JP2011205113A; CN1610963A; WO2003038883A1

Description

200300168 A7 _______B7_ _ 五、發明説明（1 ) 本發明係有關半導體裝置之配線形成步驟中用於硏磨之硏磨液及硏磨方法者。先行技術中，近年來被開發一種伴隨半導體集成電路（以下稱LSI。）之高集成化，高性能之新穎微細加工技術者。化學機械硏磨（以下稱CMP。）法亦爲其一者。被頻繁利用於 LSI製造步驟，特別是多層配線形成步驟中層間絕緣膜之平坦化、金屬管塞形成、埋入配線形成之技術者。此技術被揭示於如：美國專利第4944836號公報。又，最近爲爲提昇LSI之高性能化，嘗試做爲配線材料所成導電性物質之銅及銅合金的利用。惟，銅、銅合金藉由頻繁用於先行鋁合金配線形成之乾蝕刻法後其微細加工極爲不易。因此，主要採用預先形成溝後，於某絕緣膜上堆積銅或銅合金薄膜後埋入，藉由CMP去除溝部以外之該薄膜，形成埋入配線之波形花紋法。此技術被揭示於特開平2-278822號。一般硏磨銅或銅合金等配線部用金屬之金屬CMP方法係於圓形硏磨定盤（壓板）上貼附硏磨布（凸緣），以金屬用硏磨液浸漬硏磨布表面之同時，將形成基板金屬膜之面壓附於硏磨布表面後，將由硏磨布內面所定壓力（以下稱爲硏磨壓力。）於加於金屬膜狀態下旋轉硏磨定盤後，藉由硏磨液與金屬膜凸部之相對機械性摩擦後，去除凸部之金屬膜者。 CMP所使用之金屬用硏磨液通常被認爲由氧化劑及硏磨粒所成者，必要時更添加氧化金屬溶解劑，保護膜形成劑。首先藉由氧化劑使金屬膜表面進行氧化後，其氧化層藉本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐〉 (請先閲讀背面之注意事項v •裝-- ~寫本頁) 訂經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 200300168 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ____B7_五、發明説明（2 ) 由硏磨粒削取者爲其基本機序者。凹部之金屬表面氧化層不太觸及研磨凸緣，而不影響硏磨粒之削取效果，因此， CMP進行之同時去除凸部金屬層後基板表面被平坦化。針對此詳細內容被揭示於J e u r n a 1 〇 f e 1 e c t r 〇 c h e m i c a 1 s 〇 c i e t y誌之第138卷11號（1991年發明）之3460〜3464頁者。做爲藉由CMP提高硏磨速度之方法者以添加氧化金屬溶解劑爲有效者。將硏磨粒削取之金屬氧化物粒溶於硏磨液（以下稱蝕刻。）後，被解釋爲可增加硏磨粒削取之效果者。添加氧化金屬溶解劑後藉由CMP可提昇硏磨速度，惟，凹部金屬膜表面氧化層亦被鈾刻後露出金屬膜表面，藉由氧化劑金屬膜表面更被氧化，此重覆進行後，愈促進凹部金屬’ 膜之蝕刻。因此，硏磨後埋入金屬配線之表面中央部份出現如盤狀之凹陷現象（以下稱dishing),損及平坦化效果。爲防此現象，更進行添加保護膜形成劑。保護膜形成劑係於金屬膜表面氧化層上形成保護膜後，防止對於氧化層硏磨液中之溶解者。此保護膜藉由硏磨粒可輕易削取之，以不降低CMP之硏磨速度者宜。抑制銅或銅合金之凹陷，硏磨中之腐鈾後，爲形成高信賴性LSI配線，提倡使用含甘胺酸等胺基醋酸或醯胺硫酸所成之氧化金屬溶解劑及做爲保護膜形成劑之BTA的CMP用硏磨液之方法。此技術如：特開平8-83780號所載。銅或銅合金等波形花紋配線形成，鎢等管塞配線形成等金屬埋入形成中，埋入部份以外所形成之層間絕緣膜二氧化矽膜之硏磨速度亦大時，則每層間絕緣膜配線厚度變本紙張尺度適财關家辟（CNS )八4規格（21GX297公釐）一 · (請先閲讀背面之注意事項Η -裝-- f-本頁〕 -訂線 200300168 A7 B7 五、發明説明（3 ) (請先閱讀背面之注意事項本頁) 薄產生凹陷。其結果，出現配線抵抗之增加，因此，被要求對於硏磨金屬膜之二氧化矽膜硏磨速度爲極小之特性者。因此，酸解離產生陰離子後，抑制二氧化矽之硏磨速度，被提倡使硏磨液pH比pKa-0.5更大之方法。此技術如：專利公報第28 191 96號所載。另外，銅或銅合金等配線部用金屬下層中，做爲對於層間絕緣膜中之銅擴散防止，密合性提昇之阻隔導體層（以下稱阻隔層。）者如：形成鉬合金，氮化鉅等之鉅化合物等導體層。因此，埋入銅或銅合金配線部以外，務必藉由CMP去除露出之阻隔層。惟，此等阻隔層導體比起銅或銅合金其硬度較高，因此，即使組合銅或銅合金用之硏磨材料仍無· 法取得充份硏磨速度，且，多半平坦性不良。因此，被討論硏磨配線部用金屬之第1步驟與硏磨阻隔層之第2步驟所成之2段硏磨方法。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製該2段硏磨方法之硏磨阻隔層第2步驟中，爲呈平坦化而被要求以層間絕緣膜，如：二氧化矽，又，Low-k(低誘電率 )膜之二甲基矽烷做爲啓始原料有機矽酸酯玻璃，全芳香環系Low-k膜之硏磨者。此時，層間絕緣膜全部露出時，被硏磨面呈平坦者，阻隔層，配線部用金屬之硏磨速度與層間絕緣膜之硏磨速度幾乎相同下，維持阻隔層，配線部用金屬及層間絕緣膜之表面平坦性進行硏磨之方法例者。爲使層間絕.緣膜之硏磨速度提昇至與阻隔層，配線部用金屬相同，可考量加大阻隔層導體用硏磨液中硏磨粒之粒徑，惟，將於銅或銅合金、氧化膜中產生硏磨損傷，造本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) ~' 200300168 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（4 ) 成電氣特性不良之原因產生問題點。又，此電氣特性不良亦藉由CMP硏磨後之洗淨不足所造成者。另外，CMP步驟中出現高密度配線部上無法去除銅殘渣短路引起不良問題點。本發明鑑於該問題點，提供一種被硏磨面平坦性高之硏磨液。且，提供一種層間絕緣膜之硏磨速度與阻隔層，配線部用金屬相同快速之硏磨液者。又，藉由此硏磨液不致降低阻隔層之硏磨速度，可調節配線部之硏磨速度者。更可抑制硏磨後金屬殘渣、硏磨損傷者。又，本發明提供一種良好的微細化、薄膜化、尺寸精度、電氣特性、高度信賴性、於低成本半導體裝置等製造中進行硏磨之方法者’ 〇〔發明開示〕本發明係有關（1)含界面活性劑、氧化金屬溶解劑及水之硏磨液。本發明又有關（2)含有機溶媒、氧化金屬溶解劑及水之硏磨液者。本發明更有關如以下之硏磨液者。 (3) 含硏磨粒之該（1)或（2)所載之硏磨液。 (4) 該硏磨粒爲至少1種選自二氧化矽、氧化鋁、二氧化鈽、二氧化鈦、氧化銷、二氧化鍺之該（3)所載之硏磨液。 (5) 硏磨粒表面以烷基改性之該（3)或（4)所載之硏磨液。本發明又有關（6)含有硏磨粒與水之硏磨液者，硏磨粒本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) ' (請先閲讀背面之注意事項ν -裝-- ^本頁) 、1Τ 線 200300168 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _ _B7五、發明説明（5 ) 表面以烷基改性之硏磨液者。本發明更有關以下之硏磨液者。 (7) 硏磨粒爲表面以烷基改性之至少1種選自二氧化矽、氧化鋁、二氧化鈽、二氧化鈦、氧化鉻、二氧化鍺中之該 (6)所載硏磨液。 (8) 含氧化金屬溶解劑之該（6)或（7)所載硏磨液者。 (9) 界面活性劑及有機溶媒中至少含1種之該（6)〜（8)之任一所載硏磨液者。 (10) 氧化金屬溶解劑爲至少1種選自有機酸，有機酸酯有機酸之銨鹽及硫酸中之該（1)〜（5)，（8)，（9)中任一所載硏磨液者。 (11) 含0.1〜95重量％有機溶媒之該（2)〜（5)，（9)，（10)中任一所載硏磨液者。 (12) 有機溶媒爲至少1種選自二醇類及其衍生物，醇類，碳酸酯類之該（2)〜（5)，（9)〜（11)中任一所載硏磨液者。 (1 3)界面活性劑爲至少1種選自非離子性界面活性劑，陰離子性界面活性劑中之該（1)，（3)〜（5)，（9)〜（12)中任一所載硏磨液者。 (14) 界面活性劑爲至少1種選自全氟鏈烷磺酸及其衍生物之該（1)，（3)〜（5)，（9)〜（13)中任一硏磨液者。 (15) 含0.00001〜20重量％界面活性劑之該（1)，（3)〜（5)， (9)〜（14)任一硏磨液者。 (16) 含金屬氧化劑之該（1)〜（15)中任一硏磨液者。 (17) 金屬氧化劑爲至少1種選自過氧化氫，硝酸，過碘 (請先閲讀背面之注意事項寫本頁) -裝· 訂線本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -9- 200300168 A7 __ B7_ 五、發明説明（6 ) 酸鉀，次亞氯酸及臭氧水之該（16)所載硏磨液者。 (1 8)重量平均分子量爲500以上之含水溶性聚合物之該 (1)〜（17)任一硏磨液者。 (19)該水溶性聚合物爲至少1種選自多糖類，聚羧酸，聚竣酸酯及其鹽，以及乙烯系聚合物之該（18)所載硏磨液者〇本發明更有關（20)含有表面由凹部及凸部所成層間絕緣膜與該層間絕緣膜沿著表面進行被覆之阻隔導體層以及塡充該凹部後被覆阻隔導體層之導電性物質層之基體，使導電性物質層進行硏磨後露出該凸部之阻隔導體層之第1硏磨步驟與至少使阻隔導體層及凹部導電性物質層供與該（1)〜 (i 9)任一硏磨液之同時進行化學機械硏磨後露出凸部之層間絕緣膜之第2硏磨步驟的硏磨方法者。又，本發明係有關以下硏磨方法者。 (21) 層間絕緣膜爲聚矽氧系被膜或有機聚合物膜之該 (20)所載硏磨方法者。 (22) 導電性物質以銅做爲主成物之該（20)或（21)之硏磨方法。 (23) 該阻隔導體層係防止該導電性物質往該層間絕緣膜進行擴散之阻隔層者，至少1種含選自鉅、氮化組、鉅合金、其他鉅化合物、鈦、氮化鈦、鈦合金、其他鈦化合物，鎢、氮化鎢、鎢合金、其他鎢化合物之該（20)〜（22)任一硏磨方法。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項v 裝-- ^本頁) 訂經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -10- 200300168 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _B7五、發明説明（7 ) 〔發明實施之實佳形態〕本發明硏磨液之第1特徵爲含有界面活性劑及有機溶媒中至少1種者，及氧化金屬溶解劑與水者。較佳者更含有硏磨粒、金屬之氧化劑。必要時亦可含有水溶性聚合物、金屬防蝕劑等。界面活性劑通常被分爲非離子性界面活性劑，陰離子性界面活性劑，陽離子性界面活性劑及兩性界面活性劑之四種者。又，本發明界面活性劑亦可使用具有做爲疏水性基之碳-氟鏈氟系界面活性劑者。如，全氟鏈烷磺酸及其衍生物例。較佳者爲全氟辛烷磺酸及其衍生物者。氟系界面活性劑亦與上述相同被分爲四種。做爲非離子性界面活性劑例者如：聚環氧乙烷烷醚，聚環氧乙烷烷基苯醚，聚環氧乙烷丙基全氟辛磺醯胺，聚環氧乙烷-聚環氧丙烷嵌段聚合物，聚環氧乙烷甘油脂肪酸酯，聚環氧乙烷硬化箆麻子油，聚乙二醇脂肪酸酯，丙基-2-羥基乙基全氟辛磺醯胺，山梨糖醇酐脂肪酸酯，甘油脂肪酸酯，蔗糖脂肪酸酯，脂肪酸烷醇醯胺，聚環氧乙烷烷胺等及其衍生物例，又，乙醯二醇及其環氧乙烷附加物等之二醇類亦爲其例者。另外，該「聚環氧乙烷」係其所附加之環氧乙烷數（η)不僅爲2個以上，亦含附加1個者。做爲陰離子性界面活性劑者如：院基苯磺酸鹽，全氟辛磺酸，磷酸雙〔2-(N-丙基全氟辛磺醯胺基）乙基〕酯，烷基磺基琥珀酸酯鹽，烷基磺酸鹽，烷醚羧酸鹽，醇硫酸酯鹽，

(請先閲讀背面之注意事項V -裝-- 'r本頁) 訂線—— 本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） -11- 200300168 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 A7 B7五、發明説明（8 ) 烷醚硫酸酯鹽，烷基磷酸酯鹽等及其衍生物例者。做爲陽離子性界面活性劑之例者如：脂肪族烷胺鹽，脂肪族季銨鹽等，又做爲兩性界面活性劑例者如：胺基羧酸鹽等例。此等界面活性劑可單獨使用1種，或組合2種以上使用之。做爲本發明硏磨液之界面活性劑者以非離子性界面活性劑，陰離子性界面活性劑者宜，特別以未含鹼金屬者爲更佳。更理想者以至少1種選自聚乙二醇型非離子性界面活性劑，聚環氧乙烷烷醚，聚環氧乙烷烷基苯醚，聚環氧乙烷丙基全氟辛磺醯胺，二醇類，甘油脂肪酸酯，山梨糖醇酐脂肪酸酯，脂肪酸烷醇醯胺，醇硫酸酯鹽，烷醚硫酸酯鹽，烷基苯磺酸鹽，烷基磷酸酯鹽者。做爲聚乙二醇型非離子性界面活性劑者如：聚乙二醇單月桂酸酯，聚乙二醇單硬脂酸酯，聚乙二醇二硬脂酸酯，聚乙二醇單油酸酯等聚乙二醇脂肪酸酯等例。做爲含於本發明硏磨液之有機溶媒者並未特別限定，通常可與水任意混合者。如，乙烯碳酸酯，丙烯碳酸酯，二甲基碳酸酯，二乙基碳酸酯，甲基乙基碳酸酯等碳酸酯類；丁內酯，丙內酯等內酯類；乙二醇，丙二醇，二乙二醇，二丙二醇，三乙二醇，三丙二醇等二醇類；做爲二醇類衍生物者如：乙二醇單甲醚，丙二醇單甲醚，二乙醇單甲醚，二丙二醇單.甲醚，三乙二本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -12- (請先閲讀背面之注意事項本頁) -裝- 訂 200300168 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明説明（9 ) 醇單甲醚，三丙二醇單甲醚，乙二醇單乙醚、丙二醇單乙醚，二乙二醇單乙醚，二丙二醇單乙醚，三乙二醇單乙酸，三丙二醇單乙醚，乙二醇單丙醚，丙二醇單丙醚，二乙二醇單丙醚，二丙二醇單丙醚，三乙二醇單丙醚，二丙一醇單丙醚，乙二醇單丁醚，丙二醇單丁醚，二乙二醇單丁酸，二丙二醇單丁醚，三乙二醇單丁醚，三丙二醇單丁醚等二醇單醚類，乙二醇二甲醚，丙二醇二甲醚，二乙二醇二甲醚，二丙二醇二甲醚，二丙二醇二甲醚，三乙二醇二甲醚，三丙二醇二甲醚，乙二醇二乙醚，丙二醇二乙醚，二乙二醇二乙醚，二丙二醇二乙醚，三乙二醇二乙醚，三丙二醇二乙醚，乙二醇二丙醚，丙二醇二丙醚，二乙二醇二丙醚，二丙二醇二丙醚，三乙二醇二丙醚，三丙二醇二丙醚，乙二醇二丁醚，丙二醇二丁醚，二乙二醇二丁醚，二丙二醇二丁醚，三乙二醇二丁醚，三丙二醇二丁醚，等二醇二醚類等；四氫呋喃，二氧陸圜，二甲氧基乙烷，聚環氧乙烷，乙二醇單甲基乙酸酯，二乙二醇單乙醚乙酸酯，丙二醇單甲醚乙酸酯等醚類；甲醇，乙醇，丙醇，正-丁醇，正-戊醇，正·己醇，異-丙醇等醇類；丙酮，丁酮等酮類；其他苯酚，二甲基甲醯胺，正-甲基吡咯烷酮，醋酸乙酯，乳酸乙酯，環丁碼等例。理想之有機溶媒爲至少1種選自二醇類及其衍生物，醇類，碳酸酯類者。本發明硏磨液之第2特徵係含有水與其表面被烷基改性之硏磨粒者。必要時更可含有氧化金屬溶解劑，金屬氧化 (請先閲讀背面之注意事項寫本頁) -裝. 訂線本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -13- 200300168 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Μ Β7五、發明説明（10) 劑，有機溶媒，界面活性劑者。更於必要時亦可含有聚合物，金屬防鈾劑等。本發明之硏磨粒亦可使用二氧化矽，氧化鋁，氧化鍩，二氧化姉，二氧化鈦，二氧化鍺，碳化矽等無機物硏磨粒粒子聚苯乙烯，聚丙烯，聚氯化乙烯等有機物硏磨粒粒子中任意者。其中以二氧化矽，氧化鋁，氧化鉻，二氧化鈽，二氧化鈦，二氧化鍺爲宜，特別是，於硏磨液中分散安定性良好，藉由CMP產生硏磨損傷（刮傷）發生數少，平均粒徑爲70nm以下之膠質二氧化矽，膠質氧化鋁爲較佳者，更佳者爲平均粒徑40nm以下之膠質二氧化矽，膠質氧化鋁者。粒徑可以光折射散射式粒度分佈計（如，coulter electronics 公司製之商品名coulter N4 SD)進行測定之。又，一次粒子的平均不足2粒子所凝聚之粒子者宜，一次粒子以平均1.2粒以下凝聚之粒子者爲更佳。更且，平均粒度分佈之標準偏差爲10nm以下者宜。平均粒度分佈之標準偏差爲5nm以下者爲更佳。此等可單獨使用，亦可合倂2種以上使用之。做爲本發明第2特徵之表面被烷基改性之硏磨粒者如：使該無機物硏磨粒粒子或該有機物硏磨粒粒子表面被烷基改性者。可任意使用無機物硏磨粒粒子，或有機物硏磨粒粒子，其中理想粒子亦與上述相同者。改性硏磨粒可單獨使用，亦可混合2種以上使用之。使硏磨粒粒子表面以烷基改性之方法並未特別限定，一般使存在於硏磨粒粒子表面之氫氧基與具有烷基之烷氧基矽烷進行反應之方法例者。做爲具烷基之烷氧基矽烷例 (請先閲讀背面之注意事項\|||寫本頁) 裝. 訂線本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS〉A4規格（210 X 297公釐） -14- 200300168 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明説明（11) 者如：單甲基二甲氧基矽烷，二甲基二甲氧基矽烷，三甲基單甲氧基矽烷，單乙基三甲氧基矽烷，二乙基二甲氧基矽烷，三乙基單甲氧基矽烷，單甲基三乙氧基矽烷，二甲基二乙氧基矽烷，三甲基單乙氧基矽烷例者。做爲反應方法者並未特別限定，如：使硏磨粒粒子與烷氧基矽烷於硏磨液中，室溫下雖可進行反應，而爲加速反應亦可進行加熱。膠質二氧化矽公知者係藉由矽烷氧基金屬之水解或矽酸鈉之離子交換所製造之方法，膠質氧化鋁其公知者爲藉由硝酸鋁之水解的製造方法。膠質二氧化矽由其粒徑控制性，鹼金屬不純物之觀點下，以藉由矽烷氧基金屬之水解後製造者爲最常被利用者。做爲矽烷氧基屬例者一般可使’ 用TEMS(四曱氧基矽烷），或TE〇S(四乙氧基矽烷）。以醇溶媒進行水解之方法中，做爲影響粒徑之參數者有做爲矽烷氧基金屬濃度，觸媒所使用之銨濃度與pH,反應溫度，醇溶媒之種類（分子量）及反應時間等。調整此等參數後可取得所期待之粒徑及凝聚度之膠質二氧化矽分散液。本發明氧化金屬溶解劑並未特別限定，一般如：甲酸，醋酸，丙酸，酪酸，吉草酸，2-甲基酪酸，正-己酸，3, 3-二甲基酪，2-乙基酪酸，4-甲基戊酸，正-庚酸，2-甲基己酸，正-辛酸，2-乙基己酸，苯甲酸，二醇酸，水楊酸，甘油酸，草酸，丙二醇，琥珀酸，戊二酸，己二酸，庚二酸，馬來酸，延胡索酸，蘋果酸，酒石酸，檸檬酸，對-甲苯磺酸等有機酸，此等有機酸酯及此等有機酸之銨鹽等例。另外有鹽酸，硫酸，硝酸等無機酸，此等無機酸之銨鹽類，如：過硫 (請先閲讀背面之注意事項寫本頁) 裝| 訂線本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） -15- 200300168 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _B7______五、發明説明（12) 酸銨，硝酸銨，氯化銨，鉻酸等例。其中由可維持實用CMP 速度，有效抑制鈾刻速度之觀點下，甲酸，丙二酸，蘋果酸，酒石酸，檸檬酸爲較佳使用者，又，由高CMP速度之觀點下又以硫酸爲針對以金屬做爲主成份之導電性物質爲較理想者。此等可單獨使用1種，或混合2種以上使用之。本發明硏磨液中亦可添加金屬氧化劑。做爲金屬氧化劑者如：過氧化氫，硝酸，過碘酸鉀，次亞氯酸，臭氧水等例，其中又以過氧化氫爲特別理想者。此等可單獨使甩1種，亦可混合2種以上使用之。基體爲含集成電路用元素之矽基板時，不期待出現藉由鹼金屬，鹼土類金屬，鹵化物等之污染，因此，以未含不揮發成份之氧化劑者宜。惟，臭氧水其組成時間變化極爲激烈，因此，以過氧化氫爲最適者。另外，適用對象之基體爲未含半導體元素之玻璃基板時，含有不揮發成份之氧化劑亦無妨。本發明硏磨液中亦可添加水溶性聚合物。水溶性聚合物之重量平均分子量以500以上者宜，1500以上爲較佳者，更佳者爲5000以上。重量平均分子量之上限未特別限定，一般由溶解性之觀點視之，以500萬以下者宜。重量平均分子量爲500以下則無法出現高度硏磨速度者。重量平均分子量可藉由凝膠滲透色譜法利用標準聚苯乙烯之檢量線進行測定之。重量平均分子量爲500以上之水溶性聚合物者並未特別限定，一般如：褐藻酸，果膠酸，羧甲基纖維素，瓊脂，1，3-葡聚糖（curdlau)及支鏈澱粉等多糖類；聚天冬胺酸，聚谷胺 (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) -裝. 訂線本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉八4規格（210X297公釐） -16- 200300168 A7 B7 五、發明説明（13) 酸，聚賴胺酸，聚蘋果酸，聚甲基丙烯酸，聚甲基丙烯酸銨鹽，聚甲基丙烯酸鈉鹽，聚醯胺酸，聚馬來酸，聚衣康酸，聚延胡索酸，聚（對-苯乙烯羧酸），聚丙烯酸，聚丙烯醯胺，胺基聚丙烯醯胺，聚丙烯酸銨鹽，聚丙烯酸鈉鹽，聚醯胺酸，聚醯胺酸銨鹽，聚醯胺酸鈉鹽及聚乙醛酸等聚羧酸，聚羧酸酯及其鹽；聚乙烯醇，聚乙烯吡咯烷酮及聚丙烯醛等乙烯系聚合物；聚乙二醇等例。此等可以單獨使用1種，亦可混合2種以上使用之。惟，適用基體爲半導體集成電路用矽基板等時因不期待藉由鹼金屬，鹼土類金屬，鹵化物等之污染，故以酸或其銨鹽者宜。基體爲玻璃基板時其並未受限。其中又以果膠酸，瓊脂，聚蘋果酸，聚甲基丙烯酸，聚丙烯酸銨鹽，聚丙烯醯胺，聚乙烯醇及聚乙烯吡咯烷酮，此等酯及銨鹽者爲較佳。又，本發明硏磨液中亦可添加金屬防蝕劑。做爲金屬防蝕劑之例者如：2-氫硫基苯並噻唑，1，2, 3-三唑，1，2, 4-三唑，3-胺-1H-1，2, 4-三唑，苯並三唑，1-羥基苯並三唑，1-二羥基丙基苯並三唑，2, 3-二羧丙基苯並三唑，4-羥基苯並三唑，4-羧基（-1H-)苯並三唑，4-羧基（-1H-)苯並三唑甲酯，4-羧基（-1H-)苯並三唑丁酯，4-羧基（-1H-)苯並三唑辛酯，5-己基苯並三唑，〔1，2, 3-苯並三唑基-1-甲基〕〔1，2, 4-三唑基-1-甲基〕〔2-乙基己基〕胺，甲苯基三唑，萘三唑，雙〔（1-苯並三唑基）甲基〕磺酸等例。又具有嘧Π定骨架之嘧卩定，1，2，4 -三嗤〔1，.5 - a〕嘧卩定，1， 3, 4, 6, 7, 8-六氫-2H-嘧啶並[1，2-a]嘧啶，1，3-二苯基-嘧啶- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項本頁) -- 寫本經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 200300168 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明説明（14) 2, 4, 6-三酮，1，4, 5, 6-四氫嘧啶，2, 4, 5, 6-四胺基嘧啶硫酸鹽，2, 4, 5-三羥基嘧啶，2, 4, 6-三胺基嘧啶，2, 4, 6-三氯嘧啶，2, 4, 6-三甲氧基嘧啶，2, 4, 6-三苯基嘧啶，2, 4·二胺基- 6- 羥嘧啶，2, 4-二胺基嘧啶，2-乙醯酸胺嘧啶，2-胺基嘧啶， 2-甲基-5, 7-二苯基-U，2, 4)三唑（1.5-a)嘧啶，2-甲基磺醯-5, 7- 二苯基（1，2, 4)三唑（1，5-a)嘧啶，2-甲基磺醯-5, 7-二苯基-4, 7-二氫-(1，2, 4)三唑（1，5-a)嘧啶，4-胺基吡唑〔3,心d〕嘧啶等例。此等可單獨使用1種，亦可使用2種以上混合者〇配合界面活性劑於本發明硏磨液時之配合量由分散性與沈降防止，甚至與硏磨損傷之相互關係視之，於硏磨液中以含有0.00001〜20重量％者宜。亦即，對於100g總硏磨液量時，以0.00001〜20g者宜，更佳者爲0:0001〜10g，特別以 0.0001〜5g爲最佳。當配合量小於0.00001時，則硏磨液之基體被硏磨面之濕潤性降低，反之，超出20g時，則將降低硏磨速度。配合有機溶媒於本發明硏磨液時之配合量以含於硏磨液中爲0.1〜95重量％者宜。亦即，當100g總硏磨液量時爲〇·1〜95g者宜，較佳者爲0·2〜50g，特別以0.5〜10g爲最佳。配合量若低於0 · 1 g時，則硏磨液基板之濕潤性降低，而無法取得充份之硏磨速度，反之，大於95g則硏磨液成份之溶解性變差而不理想。配合氧化金屬溶解劑於本發明硏磨液時之配合量爲 100g硏磨劑中之界面活性劑，有機溶媒，氧化金屬溶解劑，， (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) .裝- 訂線- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29?公釐） -18- 200300168 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明説明（15) 水，硏磨粒，金屬氧化劑及水溶性聚合物（以下稱7成份。）總量之0·001〜20g者宜，較佳者爲0.002〜l〇g，更以0.005〜 5g爲特別理想者。當配合量低於O.OOlg時，則硏磨速度將降低，反之，大於20g則蝕刻之抑制不易，硏磨面出現粗糙不良。又，該7成份中水之配合量爲殘餘部份即可，只要含有即可無特別限定。本發明硏磨液中配合硏磨粒時，爲100g總7成份量之 0.01〜50g者宜，較佳者爲0.02〜40g，更佳者爲〇.〇5〜30g。當配合量低於O.Olg時，硏磨速度將降低，反之，大於50g則將產生多處硏磨損傷。本發明硏磨液中配合金屬氧化劑時之配合量爲100g總7 成份量之0〜50g者宜，較佳者爲0〜20g，特別以0〜l〇g爲最佳。當配合量大於50g則硏磨面出現粗糙不良。本發明硏磨液中配合水溶性聚合物時之配合量爲100g 總7成份量之0〜l〇g者宜，較佳者爲0〜5g，更佳者爲0〜2g 。當此配合量大於10g則將降低硏磨速度不理想。本發明硏磨液中配合金屬防蝕劑時之配合量爲100g總7 成份量之0〜10g者宜，較佳者爲0〜5g，更佳者爲0〜2g。當此配合量大於10g時，則硏磨速度將降低。本發明硏磨液中除上述各種成份之外，亦可含有維多利亞純藍算染料，酞青綠等顏料等著色劑者。以上之本發明硏磨液可用於半導體裝置之導電性物質層與阻隔層，及層間絕緣膜之化學機械硏磨(CMP)者。同條 (請先閲讀背面之注意事項寫本頁) 裝· 、1Τ 線本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（21〇Χ297公釐） -19- 200300168 A 7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明説明（16) 件之CMP中導電性物質層/阻隔層/層間絕緣膜以硏磨速度比 1/0.01〜20/0.01〜20被硏磨者宜。更佳者以1/0.05〜10/0.05 〜10者，最佳者爲1/0.1〜10/0.01〜10者。做爲導電性物質者如：銅，銅合金，銅之氧化物，銅合金之氧化物，鎢，鎢合金，銀，金等而金屬爲主成份之物質例者，銅，銅合金，銅氧化物，銅合金氧化物等銅爲主成份之導電性物質者宜。做爲導電性物質者可使用公知之濺射法，藉由電鍍法使該物質進行成膜之膜者可使用之。做爲層間絕緣膜者例如：聚矽氧系被膜，有機聚合物膜例者。做爲聚矽氧系被膜者例如：二氧化矽，氧矽酸酯玻璃，有機矽酸酯玻璃，聚矽氧羥基氮化物，氫化矽烷倍半噁烷等二氧化矽被膜，聚矽氧碳化物，及聚矽氧氮化物例者。又，做爲有機聚合物膜者如：全芳香族系低誘電率層間絕緣膜例者。特別以有機矽酸酯玻璃者佳。此膜係藉由CVD法，旋轉塗層法，斜角塗層法，或噴霧法後進行成膜者。阻隔層係爲防止對往絕緣膜中導電性物質之擴散，以及爲提昇絕緣膜與導電性物質相互之密合性所形成者。用於阻隔層之導體以含1種以上選自鎢，氮化鎢，鎢合金，其他鎢化合物，鈦，氮化鈦，鈦合金，其他鈦化合物者宜。阻隔層可由1種所成之單層，亦可爲2種以上之層合膜者。本發明硏磨方法係含有表面由凹部及凸部所成之層間絕緣膜及使該層間絕緣膜沿著表面進行被覆之阻隔層，以及塡充該凹部後被覆阻隔層之導電性物質層之基體，硏磨導電性物質層後露出該凸部阻隔層之第1硏磨步驟，以及至 (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) .裝訂線- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇Χ；297公釐） -20- 200300168 A7 B7 五、發明説明（17) 少使該阻隔層及凹部導電性物質層供給本發明硏磨液之同時進行化學機械硏磨後露出凸部之層間絕緣膜之第2硏磨步驟者。其中，化學機械硏磨如：將具有被硏磨面之基體擠壓於硏磨定盤之硏磨布（凸緣）之狀態下，供給硏磨液之同時硏磨定盤與基體相對轉動後進行硏磨被硏磨面之方法例者。露出層間絕緣膜者，其他如：接觸金屬製或樹脂製之刷子的方法，以所定壓力吹入硏磨液之方法例者。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製做爲用於硏磨之裝置者可使用如：藉由硏磨布進行硏磨時，具有可保持被硏磨基體之支架，與可變換旋轉數之馬達等相連接後，以及貼附硏磨布定盤之一般硏磨裝置者。做爲硏磨布者一般可使用不織布，發泡聚胺酯，多孔質氟樹脂等，並未特別限定，硏磨條件不限，通常，其定盤旋轉速度在不使基體飛出下以200rpm以下之低旋轉者宜。擠壓附著於具被硏磨面基體之硏磨布壓力以1〜lOOkPa者宜，爲滿足CMP速度之晶圓面內均一性及模型之平坦性又以5〜50kPa 爲更佳。硏磨時，以泵等將硏磨液連續供於硏磨布。此供給量未限，一般於硏磨布表面隨時以硏磨液被覆者宜。硏磨結束後之基體於流水中充份洗淨後，利用旋轉乾燥器將附著於基體之水滴去除後進行乾燥者宜。爲使硏磨布表面狀態維持相同常態進行化學機械硏磨，故，於硏磨前先行硏磨布之調濕步驟者宜。如：利用附金鋼石粒子之示踪物至少以含水液進行硏磨布之調濕。再藉由本發明進行化學機械硏磨步驟後，更進行基體之洗淨步驟 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210>< 297公釐） 200300168 A7 ______B7 五、發明説明（18) 者宜。本發明硏磨方法可適用於半導體裝置中配線層之形成。以下，沿著半導體裝置之配線層形成進行說明本發明硏磨方法之實施形態。首先，於聚矽氧基板上使二氧化矽等層間絕緣膜進行層合形成。再藉由抗蝕層形成，蝕刻等公知方法於層間絕緣膜表面形成所定模型之凹部（基板露出部）後，做成具有凸部與凹部之層間絕緣膜。此層間絕緣膜上沿著表面凹凸被覆層間絕緣膜之钽等阻隔層藉由蒸鍍或CVD等進行成膜。更使被覆塡充該凹部之阻隔層的銅等金屬導電性物質層藉由蒸鍍，電鍍或CVD等進行形成之。層間絕緣膜，阻隔層及導電性物質之形成厚度分別爲0.01〜2·0μιη，1〜lOOnm, 0.01〜 2.5 μm者宜。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製接著，利用如該導電性物質/阻隔層之硏磨速度比爲極大之該導電性物質用硏磨液使該半導體基板表面之導電性 .物質層藉由CMP進行硏磨（第1硏磨步驟）。藉此，基板上凸部之阻隔層露出表面後，於凹部可取得該導電性物質膜殘留所期待之導體模型。此取得模型面做爲使用本發明硏磨液之本發明硏磨方法中第2硏磨步驟用之被硏磨面，可進行硏磨之。第2硏磨步驟係使用可硏磨導電性物質，阻隔層及層間絕緣膜之本發明硏磨液後，藉由化學機械磨後，至少硏磨該露出之阻隔層及凹部之導電性物質。凸部阻隔層下之層間絕緣膜完全露出後，殘留於凹部呈配線層之該導電性物本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐Ί -22- 200300168 A7 __B7_ 五、發明説明（19) 質層，於凸部與凹部之界境露出阻隔層之截面取得所期待模型時完成硏磨。硏磨結束時爲確保更理想之平坦性，更追加硏磨（如：於第2硏磨步驟取得所期待之模型爲止時間爲 100秒時，再追加硏磨50秒則稱追加硏磨50%。）後，硏磨至含部份凸部之層間絕緣膜的深部亦可。於此所形成之金屬配線上更形成層間絕緣膜及第2層之金屬配線後，再度於其配線間及配線上形成層間絕緣膜後，硏磨後至半導體基板全面呈平滑面者。此步驟藉由重覆所定數後，可製造出具有所期待配線層數之半導體裝置。本發明硏磨液不僅用於該半導體基板所形成之矽化合物膜之硏磨，亦可用於具所定配線之配線板上所形成之氧化矽膜，玻璃，氮化矽等無機絕緣膜，光罩，透鏡，稜鏡等光學玻璃，ITO等無機導電膜，玻璃及結晶質材料所構成之光集成電路，光轉換元素，光導波路，光纖之端面，閃爍器等光學用單結晶，固體激光單結晶，青色激光用led藍寶石基板，SiC，GaP，GaAs等半導體單結晶，磁氣光碟用玻璃基板，磁頭等基板之硏磨者。〔實施例〕以下，藉由實施例進行本發明更詳細之說明，惟，不超出本發明技術構思範圍下，本發明並不限定於此等實施例者。如：硏磨液材料之種類，其配合比率亦可爲本實施例所載種類，比率以外者，硏磨對象之組成，結構亦可爲本發明實施例以外之組成，結構者。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）請先閲讀背面之注意事項

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 23- 200300168 A7 B7 五、發明説明（20) (硏磨液製作方法）分別如表1〜表5所示材料之配合下混合後進行調製闬於實施例1〜27及比較例1〜4之硏磨液。表3，4中以乙炔二醇做爲二醇類，以月桂苯磺酸鈉做爲烷基苯磺酸鹽使用之請先 m 讀背之注意事項

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線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 ) Α4規格（210X297公釐） _ 24 200300168

A 五、發明説明（21) 表1 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製材料(質量份）實施例1 實施例2 實施例3 實施例4 實施例5 實施例6 實施例7 有機溶媒乙醇 10 - 一 - - - - 異丙醇 - 10 - - - - - 丙二醇單甲醚 - - 10 - - - - 丙二醇 • • -. 10 - - - 二丙二醇單甲醚 - - - - 10 - - 乙二醇單甲醚 - - - - - 10 - 丙烯碳酸酯 - - - - - - 10 酸化金屬溶解劑丙二酸 0.5 - 0.5 - 0.5 0.5 - 蘋果酸 0.5 - 0.5 - - 0.5 硏磨粒平均粒徑爲 20nm之膠質二氧化石夕 2 平均粒徑爲 50nm之膠質二氧化石夕 6 5 3 3 3 3 氧化劑過氧化氫 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 金屬防蝕劑苯並三唑 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 聚合物聚丙烯酸（重量平均分子量:25000) 水 90 90 90 90 90 90 90 (請先閱讀背面之注意事項^^寫本頁) -裝·

、1T 線本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -25- 200300168

A B 五、發明説明（22) 表2 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製材料(質量份）實施例8 實施例9 實施例10 實施例11 實施例12 比較例1 比較例2 有機溶媒乙醇 - - - - - - 異丙醇 10 - - - - - 丙二醇單甲醚 - 10 - - - - - 丙二醇單丙醚 - - 10 - - - - 二丙二醇單甲醚 - - - 10 - - - 乙二醇單甲醚 - - - - 10 - - 丙烯碳酸酯 - - - - - - - 酸化金屬溶解劑丙二酸 0.5 0.5 - - 0.5 0.5 - 蘋果酸 • • 0.5 0.5 - - 0.5 硏磨粒平均粒徑爲 20nm之膠質二氧化矽 4 3 • 平均粒徑爲 50nm之膠質二氧化石夕 5 4 5 5 5 氧化劑過氧化氫 - - 1 1 1 1 1 金屬防蝕劑苯並三唑 - - - 0.1 0.1 0.1 0.1 聚合物聚丙烯酸（重量平均分子量:25000) 0.1 水 90 90 90 90 90 100 100 (請先閲讀背面之注意事項寫本頁) -裝· 訂線本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -26- 200300168 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明説明（2尹表3 材料(質量份）實施例13 實施例14 實施例15 實施例16 實施例17 界面活性二醇 0.1 0.2 劑烷基苯磺酸鹽 0.1 1 聚(n=3)環氧乙烷丙基全氟辛磺醯胺 - - - - - 對-壬苯酚單乙醇鹽 0.1 酸化金屬丙二酸 0.5 0.5 0.5 溶解劑蘋果酸 0.5 0.5 硏磨粒平均粒徑爲20nm之膠質二氧化矽 7 7 平均粒徑爲50nm之膠質二氧化矽 5 5 3 氧化劑過氧化氫 1 1 1 1 1 防蝕劑苯並三唑 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 聚合物聚丙烯酸(重量平均分子量:25000) 水 93.3 93.2 91.3 90.4 95.3 (請先閲讀背面之注意事項寫本頁) -髮· -— 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -27 200300168

A B 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明説明（24) 表4 材料(質量份）實施例18 實施例19 比較例3 比較例4 界面活性劑二醇轉 — _ 烷基苯磺酸鹽轉 • • 聚(n=3)環氧乙烷丙基全氟辛磺醯胺鱗 0.005 對-壬苯酚單乙醇鹽 1 • • 酸化金屬溶解劑丙二醇 0.5 0.5 0.5 編蘋果酸 • • 0.5 硏磨粒平均粒徑爲20nm之膠質二氧化矽 _ 平均粒徑爲50nm之膠質二氧化矽 3 5 5 5 氧化劑過氧化氫 1 1 1 1 防蝕劑苯並三唑 0.1 0.1 0.1 0.1 聚合物聚丙烯酸(質量平均分子量:25000) • 晒 _ • 水 94.4 93.35 93.4 93.4 (請先閲讀背面之注意事項\^^寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -28- 200300168

7 7 A B 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明説明（2S) 表5 材料(質量 [份）實施例20 實施例21 實施例22 實施例23 實施例24 實施例25 實施例26 實施例27 有機溶媒異丙醇 10 - - - 10 10 - - 丙二醇單甲醚 - 10 - - - - - - 丙二醇單丙醚 - - 10 - - - - - 酸化金屬溶解劑丙二醇 0.5 - 0.5 - 0.5 0.5 - 蘋果酸 - 0.5 - 0.5 - - 0.5 0.5 硏磨粒平均粒徑爲20ππι之膠質二氧化矽 2 平均粒徑爲50nm之膠質二氧化矽 6 5 3 3 3 3 4 具烷基之烷氧基5外完三甲基單甲氧基矽院 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 二甲基二甲氧基矽院 0.1 0.1 0.1 氧化劑過氧化氫 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 金屬防蝕劑苯並三唑 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 - - - 聚合物聚丙烯酸（重量平均 7 曰- 0.1 刀寸里 :25000) 水 90 90 90 100 90 90 100 95 ---------裝-- (請先閱·^背面之注意事項本頁) 訂線本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X：297公釐） -29- 200300168 Α7 Β7 五、發明説明（26) (基板）準備以下基板。被覆層基板（a):以CVD法形成有機矽酸酯玻璃（厚度：1000nm)之聚砂氧基板。閱讀背 & 5 I 事項

被覆層基板（b):以CVD法形成厚度1〇〇〇nm之二氧化矽的聚矽氧基板。被覆層基板（c):以濺射法形成厚度200nm之鉅膜的聚矽氧基板。被覆層基板（d):以濺射法形成厚度160nm之銅膜的聚矽氧基板。訂模型基板（a)之製作：於聚矽氧基板上以CVD法進.行做爲層間絕緣膜之該有機矽酸酯玻璃（厚度：1〇〇〇nm)之成膜。於此有機矽酸酯玻璃藉由影印石版法溝深度爲800nm下形成配線金屬部份寬4.5μιη，層間絕緣膜部份寬〇.5μιη相互並排後，作成凹部（溝部份）與凸部（非溝部份）之帶狀模型部份 (磨損評定用）。另外，同樣使溝深度爲800nm下形成配線金屬部份寬爲1〇〇μιη，層間絕緣膜部份寬爲1〇〇μιη相互並排後於表面製作帶狀模型部份（凹陷評定用）。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製更沿此表面藉由濺射法形成做爲阻隔層之厚度200n m 之組膜。於該組膜上藉由濺射法形成做爲完全埋入該溝之導電性物質層的1.6μιη銅膜。以突出之該銅膜做爲第1硏磨步驟，藉由僅硏磨銅之高選擇性CMP進行硏磨至被硏磨面之凸部阻隔層完全露出後取得平坦化模型基板（a)(硏磨時間18秒，最大硏磨厚度爲1.6μιη。）本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） -30- 200300168 A7 B7 五、發明説明（27) 模型基板（b):使用做爲層間絕緣膜之二氧化矽之外，與模型基板（a)同法進行製作之。 (實施例1〜27及比較例1〜4) 使用上記所調製之各硏磨液，於下記硏磨條件使上記所準備之各基板進行化學機械硏磨。又，將銅之蝕刻速度於下記條件下浸漬於各硏磨液做成整理。表6〜表1 0代表藉由化學機械硏磨之硏磨速度，硏磨速度面內均一性，銅蝕刻速度，凹陷量，磨損量，及配線抵抗値，硏磨殘渣量，研磨損傷之評定結果。 (硏磨條件）〔該模型基板前處理之第1硏磨步驟及各基板共通於下記硏磨〕硏磨凸緣：發泡聚胺酯樹脂（IC1 000(Roder公司製））硏磨壓力：20.6kPa(210g/cm2)。基板與硏磨定盤之相對速度：36m/min。 (各基板之硏磨步驟）使被覆基板（a), (b)，（c), (d)供給該調製之各硏磨液 150cc/分鐘之同時，進行60秒鐘化學機械硏磨後，硏磨結束後，以蒸餾水進行洗淨處理之。使模型基板（a), (b)供給該調製之各硏磨液150CC/分鐘之同時，進行90秒鐘化學機械硏磨後，硏磨結束後，以蒸餾水進行洗淨處理之。又，模型基板（a)及（b)之硏磨相當於第2硏磨步驟，約30秒凸部之層間絕緣膜完全露出被硏磨本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）請先閲讀背之注意事項頁經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -31 - 200300168 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A 7 __ B7五、發明説明（28) 面，硏磨結束時進行追加硏磨。 (評定項目） (1) 硏磨速度：該條件下進行硏磨及洗淨之（a)〜（d)之被覆基板中，利用大日本濾網製造股份公司製膜厚測定裝置 (製品名Lamda S VL-M8000LS)進行測定有機矽酸酯玻璃（a) 及二氧化矽（b)之硏磨速度，求取研磨前後之膜厚差。又，由電氣抵抗値換算鉬膜（c)及銅（d)之硏磨速度求取硏磨前後之膜厚差。 (2) 硏磨速度面內均一性：該（1)硏磨速度之標準偏差針對平均値以百分率（％)示之。 (3) 銅蝕刻速度：由電氣抵抗値換算求出攪拌被覆基板（d) 硏磨液（25°C，攪拌lOOrpm)浸漬60秒之前後銅膜厚差。 (4) 平坦性（凹陷量）：由上述條件下硏磨及洗淨之模型基板⑴及（b)之配線金屬（銅）部寬度ΙΟΟμιη，層間絕緣膜部寬度ΙΟΟμιη相互並排之帶狀模型部（以下稱凹陷評定部。）之表面形狀以觸針式段差計針對絕緣膜部求取配線金屬部之膜減少量。 (5) 平坦性（磨損量）：藉由觸針式段差計測定模型基板（a) 及（b)所形成之配線金屬部寬度4.5μιη，層間絕緣膜部寬度 0.5 μιη相互並排之總寬度2.5mm帶狀模型部（以下稱磨損評定部。）之表面形狀後，針對帶狀模型週邊之層間絕緣膜部求取同模型部中央附近之層間絕緣膜部膜的減少量。 (6) 配線抵抗値：測定該（4)凹陷評定部中配線長度1mm 請先閲讀背 ιέ 之注意事項

訂 m 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 32· 200300168 A7 B7_五、發明説明（29) 之配線抵抗値。及，該（5)磨損評定部中配線長度lmm之配線抵抗値。 (7) 洗淨性（硏磨殘渣量）：利用SEM進行觀察模型基板（a) 及（b)表面所殘留之硏磨殘渣量，評定lcm2之個數。 (8) 硏磨損傷：利用KLATencor公司製模型晶圓缺陷檢出裝置21 38由模型基板（a)及（b)測定硏磨損傷量，評定 1 cm2之個數。

(請先閲讀背面之注意事項V -- ^寫本頁) b

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〉Α4規格（210x297公釐） -33- 200300168

B 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明説明（30) 表6 評定結果實施例1 實施例2 實施例3 實施例4 實施例5 實施例6 實施例7 硏磨速度有機矽酸酯玻璃 720 600 780 610 590 750 580 A/分）二氧化矽 560 670 620 550 540 670 490 鉅膜 600 520 420 520 600 570 610 銅 310 300 310 300 290 280 310 硏磨速度有機矽酸酯玻璃 4.5 5.8 4.5 3.8 5.2 5.6 5.2 之內面均二氧化矽 3.2 4.4 3.1 4.5 5.4 4,5 3.1 一性(％) 鉅膜 5.8 5.5 3.3 5.2 5.3 5.3 5.4 銅 7.5 6.9 7.2 6.5 6.9 6.9 7.1 銅蝕刻速度(A/分） 30 20 50 15 20 30 10 模型基板凹陷量(A) 370 650 700 700 700 650 480 ⑼:有機磨損量(A) 300 630 560 700 640 540 450 砂酸酯玻配線抵抗凹陷評定 0352 0.368 0.361 0.372 0.362 0.368 0.365 璃使用之値⑼ 部磨損評定 7.01 7.08 7.10 7.09 7.05 7.10 7.05 部硏磨殘渣量(個 1.1 0.8 0.2 0.7 1.2 2.0 0.4 /cm2) 硏磨損傷量(個 0.1 0.3 0.2 0.2 0.1 0.2 0.7 /cm2) 模型基板凹陷量(A) 360 450 440 420 520 410 520 ⑼:二氧磨損量(A) 450 400 440 510 430 530 570 化矽使用配線抵抗凹陷評定 0.364 0.357 0.364 0.355 0.361 0.354 0.363 之値(Ω) 部磨損評定 7.10 7.06 7.11 7.05 7.10 7.10 7.07 部硏磨殘渣量(個 1.2 2.0 0.4 0.8 1.2 0.2 0.8 /cm2) 硏磨損傷量(個 1.4 0.2 2.0 0.2 1.3 0.7 0.7 /cm2) (請先閱讀背面之注意事項本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇X297公釐） -34- 200300168 A7 B7 五、發明説明（31)表7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製評定結果實施例8 實施例9 實施例10 實施例11 實施例12 比較例1 比較例2 硏磨速度 A/分）有機砂酸酯玻璃 320 770 650 625 650 120 150 二氧化矽 290 450 580 520 570 220 210 鉅膜 550 540 550 560 560 450 510 銅 120 130 310 310 290 320 300 硏磨速度之內面均一性(％) 有機矽酸酯玻璃 4.5 3.1 5.3 3.4 3.3 8.2 10.1 二氧化矽 5.2 4.1 4.5 5.3 4.5 8.4 8.3 鉬膜 3.7 4.2 5.3 4.5 4.1 6.4 6.5 銅 7.8 8.2 7.7 6.9 7.3 11.7 10.8 銅蝕刻速度(A/分） 45 40 50 20 20 20 30 模型基板 ⑻:有機矽酸酯玻璃使用之凹陷量(A) 550 610 500 650 650 2050 3200 磨損量(A) 520 390 540 560 670 2700 2590 配線抵抗値⑼ 凹陷評定部 0.363 0.362 0.368 0.359 0.363 0.398 0.450 磨損評定部 7.06 7.07 7.06 7.01 7.03 7.25 8.02 硏磨殘渣量(個 /cm2) 0.3 1.9 1.0 0.3 0.2 5.6 5.8 硏磨損傷量(個 /cm2) 0.7 1.1 0.3 1.1 0.3 6.9 10.8 模型基板 ⑼二氧化矽使用之凹陷量（A) 510 450 530 600 510 1850 2850 磨損量（A) 480 400 610 450 450 2010 2350 配線抵抗値⑼ 凹陷評定部 0.354 0.363 0.364 0.352 0.368 0.418 0.460 磨損評定部 7.05 7.08 7.07 7.10 7.05 7.35 7.95 硏磨殘渣量(個 /cm2) 0.6 0.6 1.1 1.2 1.1 5.4 5.3 硏磨損傷量(個 /cm2) 2.0 0.8 1.2 0.2 0.2 6.3 10.1 (請先閲讀背面之注意事項寫本頁) •裝· 訂線_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -35- 200300168

A 五、發明説明（32)表8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製評定結果實施例13 實施例14 實施例15 竇施例16 實施例17 硏磨速度(A/分）有機矽酸酯玻璃 740 760 620 600 510 二氧化矽 570 620 640 570 450 鉅膜 610 440 530 500 420 銅 300 310 320 290 280 硏磨速度內面均一性 (%) 有機矽酸酯玻璃 3.7 4.1 4.9 4.2 5.3 二氧化石夕 3.1 4.3 3.6 3.9 5.1 鉅膜 6.1 4.8 6.5 6.1 5.5 銅 8.4 6.5 7.1 6.3 7.3 銅蝕刻速度(A/分） 20 10 50 50 30 模型基扳 ⑻有機矽酸酯玻璃使用之凹陷量(A) 390 380 750 700 600 磨損量(A) 330 310 700 700 540 配線抵抗値⑼ 凹陷評定部 0.353 0.353 0.374 0.369 0.365 磨損評定部 7.02 7.01 7.11 7.10 7.05 硏磨殘渣量(個/cm2) 1.2 0.9 2.1 1.8 0.9 硏磨損傷量(個/cm2) 0.3 0.2 0.7 0.9 0.5 模型基板 (b):二氧化矽使用之凹陷量(A). 370 340 720 700 520 磨損量(A) 320 310 680 650 500 配線抵抗値⑼ 凹陷評定部 0.354 0.350 0.372 0.371 0.363 磨損評定部 7.01 7.02 7.09 7.10 7.04 硏磨殘渣量(個/cm2) 1.1 1.3 2.4 2.1 1.5 硏磨損傷量(個/cm2) 0.1 0.2 0.3 0.5 0.2 -裝-- (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 訂線本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -36- 200300168

A B7 五、發明説明（33)表9 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製評定結果實施例18 實施例19 比較例3 比較例4 硏磨速度(A /分）有機矽酸酯玻璃 590 700 110 140 二氧化矽 480 610 410 520 鉬膜 530 590 480 530 銅 280 330 320 300 硏磨速度內面均一性(％) 有機 <砂酸酯玻璃 5.3 3.4 8.1 9.4 二氧化石夕 5.7 4.6 8.5 8.0 钽膜 3.9 5.7 6.8 6.9 銅 9.2 9.0 13.4 11.7 銅蝕刻速度(A /分） 20 20 10 30 模型基板⑻:有機矽酸酯玻璃使用之凹陷量(A ) 580 420 1100 1800 磨損量(A ) 620 350 1000 1500 配線抵抗値(Ω) 凹陷評定部 0.363 0.363 0.383 0.389 磨損評定部 7.07 7.03 7.13 7.18 硏磨殘渣量(個/cm2) 0.8 0.9 5.6 5.8 硏磨損傷量(個/cm2) 0.3 0.2 4.1 4.8 模型基板(b):二氧化矽使用之凹陷量(A ) 570 330 1000 1900 磨損量(A ) 560 330 1200 1500 配線抵抗値(Ω) 凹陷評定部 0.363 0.357 0.381 0.390 磨損評定部 7.07 7.03 7.15 7.18 硏磨殘渣量(個/cm2) 1.7 1.1 4.7 5.1 硏磨損傷量(個/cm2) 0.4 0.1 3.8 3.2 (請先閲讀背面之注意事項寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 37 200300168 7 Β 五、發明説明（，表10 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製評定結果實施例 20 實施例 21 實施例 22 實施例 23 實施例 24 實施例 25 實施例 26 實施例 27 硏磨速度A / 分）有機砂酸酯玻璃 420 560 700 640 590 650 560 520 二氧化矽 660 760 670 650 590 610 480 540 鉬膜 480 500 520 510 570 590 560 310 銅 290 270 310 330 280 290 290 190 硏磨速度內面均一性 (%) 有機矽酸酯玻璃 4.9 5.1 5.3 4.2 5.1 5.2 5.4 5.1 二氧化矽 4.4 5.8 3.9 5.4 5.6 5.1 4.7 7.1 鉅膜 4.5 4.5 4.3 5.1 5.0 5.4 5.7 4.9 銅 6.3 6.6 5.8 5.8 6.4 6.1 7.5 5.9 銅蝕刻速度(A /分） 25 23 25 35 25 35 30 35 模型基板⑻:有機矽酸酯玻璃使用之凹陷量(A ) 450 450 650 550 700 570 580 480 磨損量(A ) 450 600 740 710 660 640 480 450 配線抵抗値(Ω) 凹陷評定部 0.35 0.37 0.36 0.36 0.37 0.37 0.37 0.37 磨損評定部 7.02 7.03 7.11 7.06 7.09 7.12 7.08 7.10 硏磨殘渣量(個 /cm2) 0.1 0.3 0.3 0.9 1.1 2.1 0.2 0.3 硏磨損傷量(個 /cm2) 1.3 1.0 0.4 0.5 0.6 0.2 0.9 0.9 模型基板⑼二氧化矽使用之凹陷量(A ) 390 550 480 500 580 460 500 600 磨損量(A ) 600 540 410 480 500 510 530 430 配線抵抗値(Ω) 凹陷評定部 0.36 0.36 0.36 0.36 0.37 0.36 0.36 0.37 磨損評定部 7.11 7.16 7.13 7.04 7.11 7.05 7.09 7.10 硏磨殘渣量(個 /cm2) 2.2 2.1 0.8 0.9 2.2 0.4 0.5 1,1 硏磨損傷量(個 /cm2) 0.4 0.6 2.1 0.3 1.1 0.8 0.5 0.9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210>< 297公釐） -38- 200300168 A 7 __B7_ 五、發明説明（3S) 比較例1〜4中，有機矽酸酯玻璃之硏磨速度變小，硏磨速度內面均一性變大，其凹陷及磨損大配線抵抗値增加。又，比較例1〜4中，硏磨殘渣量及硏磨損傷量均多。相對的實施例1〜27中，其有機矽酸酯玻璃或二氧化矽之硏磨速度大，硏磨速度內面均一性良好，藉由良好的凹陷及磨損特性而降低配線抵抗之增加。且，硏磨殘渣量及硏磨損傷寬少爲理想者。〔產業上可利用性〕藉由本發明硏磨液其被硏磨面即使由複數之物質所成仍可取得高度平坦性之被硏磨面者。且，可抑制硏磨後金 .屬殘渣，硏磨損傷。更且，不降低阻隔層之硏磨速度，可增大層間絕緣膜之硏磨速度，調整配線用金屬之理想硏磨速度。利用此硏磨液進行化學機械硏磨之本發明硏磨方法其生產性高，微細化，薄膜化，尺寸精度，電氣特性均良好，信賴性高之半導體裝置及其他電子機器之製造爲極理想者。請先閱讀背面之注意項

訂線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（210X 297公釐） -39-

Claims

200300168 ABCD 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製六、申請專利範圍 1 1 . 一種硏磨液，其特徵係含有界面活性劑，氧化金屬溶解劑及水者。 2. —種硏磨液，其特徵係含有有機溶媒，氧化金屬溶解劑及水者。 3. 如申請專利範圍第1項或第2項之硏磨液，其中該硏磨液更含有硏磨粒者。 4·如申請專利範圍第3項之硏磨液，其中該硏磨粒係至少1種選自二氧化矽，氧化鋁，二氧化鈽，二氧化鈦，氧化銷，二氧化鍺者。 5. 如申請專利範圍第3項或第4項之硏磨液，其中該硏磨粒表面以烷基進行改性者。 6. —種硏磨液，其特徵係含有硏磨粒與水之硏磨液者，該硏磨粒表面被烷基改性者。 7. 如申請專利範圍第6項之硏磨液，其中該硏磨粒爲至少1種選自二氧化矽，氧化鋁，二氧化鈽，二氧化鈦，氧化锆，二氧化鍺。 8. 如申請專利範圍第6項或第7項之硏磨液，其中該液爲含有氧化金屬溶解劑者。 9. 如申請專利範圍第6項至第8項中任一項之硏磨液，其中該液爲含有界面活性劑及有機溶媒之至少1種者。 10. 如申請專利範圍第1項至第5項，第8項，第9項中任一項之硏磨液，其中該氧化金屬溶解劑爲至少1種選自有機酸，有機酸酯，有機酸之銨鹽及硫酸者。 1 1 .如申請專利範圍第2項至第5項，第9項，第1 0 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2i0X297公羡) " ' (請先閲讀背面之注意事項再 |裝— 本訂 •^丨 -40- 200300168 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 2 項中任一項之硏磨液，其中該液爲含有0.1〜95重量％有機溶媒者。 12. 如申請專利範圍第2項至第5項，第9項至.11項中任一項之硏磨液，其中該有機溶媒爲至少1種選自乙二醇類及其衍生物，醇類，碳酸酯類者。 13. 如申請專利範圍第1項，第3項至第5項，第9項至第1 2項中任一項之硏磨液，其中該界面活性劑爲至少1 種選自非離子性界面活性劑，陰離子性界面活性劑者。 1 4.如申請專利範圍第1項，第3項至第5項，第9項至第1 3項中任一項之硏磨液，其中該界面活性劑爲至少1 種選自全氟鏈烷磺酸及其衍生物者。 15.如申請專利範圍第1項，第3項至第5項，第9項至第14項中任一項之硏磨液，其中含有0.00001〜20重量 %界面活性劑者。 1 6.如申請專利範圍第1項至第1 5項中任一項之硏磨液，其中含有金屬氧化劑者。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 7 .如申請專利範圍第1 6項之硏磨液，其中該金屬氧化劑爲至少1種選自過氧化氫，硝酸，過碘酸鉀，次亞氯酸及臭氧水者。 1 8.如申請專利範圍第1項至第1 7項中任一項之硏磨液，其中該重量平均分子量爲含有500以上水溶性聚合物者。 1 9 ·如申請專利範圍第1 8項之硏磨液，其中該水溶性聚合物爲至少1種選自多糖類，聚羧酸，聚羧酸酯及其鹽，本紙張尺度適用中國國家襟準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -41 - 200300168 A8 B8 C8 D8六、申請專利範圍 3 ' 以及乙烯系聚合物者。 20·—種硏磨方法，其特徵包含具有表面由凹部及凸部所成之層間絕緣膜，與沿表面被覆該層間絕緣膜之阻隔層，以及被覆塡充該凹部之阻隔導體層的導電性物質層之基體，硏磨基體的導電性物質層後露出該凸部阻隔導體層之第1 硏磨步驟，以及至少於阻隔層及凹部之導電性物質層中供給如申請專利範圍第1項至第1 9項中任一項之硏磨液同時進行化學機械硏磨後露出凸部之層間絕緣膜的第2硏磨步驟者。 · 2 1 ·如申請專利範圍第20項之硏磨方法，其中該層間絕緣膜爲聚砂氧系被膜，或有機聚合物膜者。 2 2 .如申請專利範圍第2 0項，或第2 1項之硏磨方法，其中該導電性物質係以銅爲主成份者。 23.如申請專利範圍第20項至第22項中任一項之硏磨方· 法，其中該阻隔導體層係防止該導電性物質往該層間絕緣膜進行擴散之阻隔層者，至少含有1種選自鉅，氮化鉅，鉅合金，其他組化合物，鈦，氮化鈦，鈦合金，其他鈦化合物，鶴，氮化鶴，鶴合金，其他鶴化合物者。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -填寫本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） -42- 200300168 陸、（一）、本案指定代表圖爲：無 (二）、本代表圖之元件代表符號簡單說明：無柒、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：無 20030Q1j68 第91132305號專利申請案中文說明書修正頁民國92年1月15日修正 (由本局填寫) 承辦人代碼：〜大類： 1 PC分類：

本案已向：國（地區）申請專利，申請日期案號 □有□無主張優先權本本本曰曰曰年年年 12 2 ο ο ο ο ο ο 2 2 2

18 1 3 13 月月月 B曰曰 2001- 334376 2002- 010280 2002-160181 權權權先先先優優優艮主主主有有有 000 有關微生物已寄存於. 寄存曰期： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁各欄) -裝· 、1T 經濟部智慧財產局Ρ'工消費合作社印製線丨一釐公