TWI299747B - Chemical-mechanical polishing composition and method for using the same - Google Patents

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1299747 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本i明係關於一種化學機械拋光組合物及使用彼拋光基 :材之方法。 【先前技術】 在積體電路及其他電子裝置之製造中，多層之導體、半 ^體及介電質材料沉積在基材表面上或自基材表面移除。 Μ之導體、+導體及介電質材料可藉各種沉積技術沉積 在基材表面上。現代微電子加工共用之沉積技術包括物理 乳相沉積法（PVD)，亦知為噴濺法、化學氣相沉積法 (CVD)黾聚增強化學氣相沉積法（PECVD)及電化學電鐘 法（ECP)〇 當材料層按序沉積在基材上及自基材移除時，基材之最 上表面會變成非平面並需要平面化。將表面平面化或"撤 光”表面為一種方法，其中材料係自基材表面移除以形成 通常為均勻平面。平面化可用於移除不宜表面狀態及表面 缺陷，如粗糙表面、聚集材料、晶格損失、刮痕及污染層 或材料。平面化亦可用於藉移除過量用以填充部件之沉積 材料在基材上形成部件並提供均勻表面供後續金屬化與加 工之準位。 化學機械平面化或化學機械拋光（CMp)為一種用以平面 化基材之共用技椒。CMP使用化學組合物，通常為淤漿或 其他流體介質供選擇性自基材移除材料。在傳統CMp技術 中，基材載體或拋光頭部安裝在載體組合件上並與拋光墊 99595.doc 1299747 接觸定位於CMP裝置内。載體組合件對基材提供可控制壓 力，迫使基材抵住拋光墊。此墊係藉外部驅動力相對基材 移_。辱:與基材之相對移動用以磨蝕基材表面以自基材表 面移除一部份材料，藉此拋光基材。基材藉墊與基材之相 對私動之抛光通常進一步猎撤光組合物之化學活性及/或 懸浮於拋光組合物内之研磨劑之機械活性輔助。 由於對可儲存大量資訊之小型儲存裝置之需求增加，電 子廠商開始增加製造使用外來材料之複雜積體電路。例 如，使用貴金屬於DRAMs(動態隨機接達記憶體）及

FeRAMs(鐵電隨機接達記憶體）内變成日益普遍。雖然貴 - 金屬之使用可在該裝置内提供增加的性能，惟貴金屬之使 •用通常存在獨特製造挑戰性。明確而言，貴金屬在機械上 剛硬及在化學上有抗性。的確，採用術語貴金屬以說明金 屬對腐蝕及氧化之優異抗性。此機械剛硬性及相對化學抗 性使貴金屬很難使用傳統化學機械拋光組合物及技術有效 地抛光。 儘官由貴金屬之化學機械拋光呈現之困難性，其潛在益 處導致其用於積體電路之製造，曾嘗試發展針對辅助其整 5成積體包路製造之化學機械拋光組合物及技術以及實現 可备致其用途之完全潛力。例如，美國專利5,691，219號揭 示種包3可用於貴金屬拋光之鹵素化合物之拋光組合 物同樣，美國專利6,290,736號揭示一種包含研磨劑及鹵 素於鹼性水溶液内之貴金屬用之化學活性拋光組合物。 W0 01/44396 A1揭示一種貴金屬用之拋光組合物，其包含 99595.doc 1299747 含硫化合物、研磨齡及可改良研磨顆㈣分散性並辦強 金屬移除速率及選擇率之水溶性有機添加劑。 雖然上述各化學機械拋光組合物可較傳統化學機械抛光 組合物更有效地拋光貴金屬，惟組合物亦可在基材表面上 產生缺陷’其可負面衝擊任何自基材較後製造之積體電路 之性能。此外，用於上述拋光組合物之含自素及硫之化合 物具有南度毒性（因需要特殊操作設備及/或程序其可使撤 光過程更複雜）、製造昂貴、及/或根據環保規定適當處理 之昂貴。 因此’仍需要-種化學機械拋光組合物，其可較傳統化 學機械拋光組合物更有效地拋光含貴金屬之基材而不需要 使用特殊氧化物或化學银刻物。本發明提供該化學機:抛 光組合物及使用彼以拋光基材之相關方法。本發明之此等 及其他優點以及附加本發明特性由本文提供之本發明說明 當可更加明白。 【發明内容】 至50毫莫耳/公斤之至少一種選自鈣、鎇、鋇及其混合物 所組成之群之金屬離子，及（c)包含水之液態載體。 本發明提供一種化學機械拋光組合物，其包含：（a)包含 α-氧化鋁之研磨劑，（b)以拋光組合物之全部重量計，‘Μ 本發明亦提供一種化學機械拋光組合物，其包含：（勾一 種選自(X-氧化鋁、γ·氧化鋁、δ_氧化鋁、θ·氧化鋁、鑽 石、碳化硼、石炭化石夕、碳化嫣、氮化欽及其混合物所組成 之群之研磨劑，（b)以拋光組合物之全部重量計，0 05至 99595.doc 1299747 3.5¾莫耳/公斤之至少一種選自鈣、勰、鋇、鎂、鋅及其 混合物所組成之群之金屬離子，及（c)包含水之液態載體。 本發明亦提供一種拋光基材之方法，其包括步驟為：（a) 提供一種基材，（b)提供一種化學機械拋光組合物，其包 含： (i)包含α-氧化鋁之研磨劑，（ii)以拋光組合物之全部重 罝计’ 0.05至50毫莫耳/公斤之至少一種選自鈣、勰、鋇及 其混合物所組成之群之金屬離子，及（iii)包含水之液態載 體，（c)塗覆化學機械拋光組合物至至少一部分基材，及 (d)用拋光組合物研磨至少一部分基材以拋光基材。 本發明附加提供一種拋光基材之方法，其包括步驟為： ⑷提供一種基材，（b)提供一種化學機械拋光組合物，其 包含·（1) 一種選自α-氧化鋁、γ-氧化鋁、δ-氧化鋁、氧 化鋁、鑽石、碳化硼、碳化矽、碳化鎢、氮化鈦及其混合 物所組成之群之研磨劑，（Η)以拋光組合物之全部重量 計，〇·〇5至3.5毫莫耳/公斤之至少一種選自鈣、勰、鋇、 鎂、鋅及其混合物所組成之群之金屬離子，及（iii)包含水 之液態載體’（c)塗覆化學機械拋光組合物至至少一部分基 材’及（d)用拋光組合物研磨至少一部分基材以拋光基材。 本發明提供一種化學機械拋光組合物，其包含：（a)一種 研磨劑，（b)至少一種選自鈣、勰、鋇、鎂、鋅及其混合物 所組成之群之金屬離子，及（c)包含水之液態載體。在一具 體例中’化學機械拋光組合物包含（a)包含氧化銘之研磨 劑，（b)以拋光組合物之全部重量計，〇〇5至5〇毫莫耳/公 99595.doc 1299747 斤之至少-種選自鈣、鏡、、鋇及其混合物所組成之群之金 屬離子，及⑷包含水之液態载體。在另一具體例中，化學 機械拋光組合物包含⑷包含心氧化銘之研磨劑，⑻以抛 光組合物之全部重量計，0.05至3·5毫莫耳/公斤之至少一 種選自鎂、鋅及其混合物所組成之群之金屬離子，及（^包 含水之液態載體。在另-具體例中，化學機械拋光組合物 包含（a)包含一種選自α-氧化链、γ_氧化鋁、卜氧化鋁、θ_ 氧化紹、鑽石、碳化棚、碳化石夕、碳化鶴、氮化欽及其混 合物所組成之群之研磨劑，（b)以拋光組合物之全部重量 計，0.05至3.5毫莫耳/公斤之至少一種選自鈣、鳃、鋇、 鎂、鋅及其混合物所組成之群之金屬離子，及（^包含水之 液悲載體。除了研磨劑及相同物及呈現於本發明之化學機 械拋光組合物之具體例之金屬離子的濃度以外，其他本發 明之化學機械拋光組合物之特徵（例如，研磨劑之量、液 態載體、p Η及其他適當添加劑）可相同。 拋光組合物包含研磨劑，在特定具體例中，研磨劑包含 α-氧化鋁。如熟悉此技藝者已知，氧化鋁呈若干不同結晶 相存在，其包括a-氧化鋁、γ_氧化鋁、氧化鋁、θ_氧化 鋁、/c_氧化鋁、η-氧化鋁、χ_氧化鋁及…氧化鋁。…氧化 鋁，當呈現於研磨劑内時，可以任何適當形式呈現。明確 而s，OC-氧化鋁可以主要由α_氧化鋁所組成之相異研磨顆 粒之形式呈現，或α-氧化鋁可以包含α_氧化鋁及其他適當 研磨劑成分（例如，金屬氧化物如發煙氧化鋁 alumina))之研磨顆粒呈現。當研磨劑包含…氧化鋁時，研 99595.doc 1299747 磨劑較佳以研磨劑之全部重量計，包含1〇重量％或以上， 更佳為20重量％或以上，仍更佳為3〇重量％或以上，又更 佳為40重量％或以上，最佳為5〇重量％或以上（例如，兄重 量％或以上或60重量％或以上）心氧化鋁。 如上所述，本發明亦提供一種包含選自…氧化鋁、卜氧 化紹、^氧化紹、θ·氧化銘、鑽石、m m ,, 化鶴、乳化鈦及其混合物所組成之群之研磨劑之化學機械 拋光組合物。在該具體例中，研磨劑較佳選自α_氧化銘、 r氧化鋁、δ_氧化鋁、θ_氧化鋁、鑽石、碳化硼、氮化鈦 及其混广物所組成之群。更佳的是，研磨劑選自…氧化 紹、y-氧化紹、δ-氧化紹、θ-氧化紹、讚石、碳化石夕及直 混合物所組成之群。最佳的是，研磨劑選自…氧化紹、;、 氧化銘、δ_氧化is、&_氧化減其混合物所組成之群。 除了上述研磨劑成分以外，拋光組合物之研磨劑可進一 步包含其他適當研磨劑成分。適#附加研磨劑成分包括但 不限於金屬氧.化物研磨劑如其他形式之氧化銘（例如，發 煙氧化鋁）、氧化矽（例如，膠態分散的縮聚氧化矽、發煙 或煅製氧化矽及沉澱氧化矽)、氧化鈽、氧化鈦、‘化 錯、氧化鉻、氧化鐵、氧化鍺、氧化鎂、其共同形 及其結合物。 研磨劑可以任何適當量呈現於拋光組合物内。通常， 磨劑係以拋光組合物之全部重量計，以0.01重量％或 上’較佳為0.05重量％或以上，更佳為〇1重量％或以上 仍更佳為G.5重量％或以上，最佳為1重量％或以上之量 99595.doc 1299747 現於拋光組合物内。研磨劑通常以拋光組合物之全部重量 計，以25重量％或以下，較佳為2〇重量％或以下，更佳為 15重量％或以下，仍更佳A ] π舌曰。/ + 里里 土马10重夏％或以下，最佳為5重量 %或以下之1呈現於拋光組合物内。 在-具體例中，抛光組合物包含至少—種選自n 鋇及其混合物所組成之群之金屬離子。在第二且體例中， 搬光組合物包含至少-種選自鎮、辞及其混合物所植成之 群之金屬離子。在第三具體例中，拋光組合物包含至少一 種選自釣、銷、鋇、鎮、鋅及其混合物所組成之群之金屬 離子。包含於拋光組合物内之金屬離子可自任何適當源衍 生。較佳的是’包含於拋光組合物内之金屬離子係自至少 一種水溶性金屬鹽衍生。 金屬離子可以任何適當量呈現於拋光組合物内。通常， 金屬離子係以拋光組合物之全部重量計，以ON毫莫耳/公 斤或以上，較佳為0·06毫莫耳 耳么斤或以上，更佳為請毫 莫耳/公斤或以上，最佳為1毫莫耳/公斤或以上之量呈現於 拋先組合物内。金屬離子通常以拋光組合物之全部重量 ㈣毫莫耳/公斤或以下，較佳為40毫莫耳/公斤或以 下。更佳為3 0毫莫耳/八^斗、、， 兵耳7公斤或以下，最佳為20毫莫耳/公斤 或以下之量(例如，10毫莫耳/公斤或以下，5 :以下或3.5毫莫耳/公斤或以下)呈現於拋光組合物内。在 寺定具體例中’例如’當拋光組合物包含至少—種選自 銘、錢Μ合物勒叙敎金屬離 屬 子較佳以抛光組合物之全部重量計，莫屬 99595.doc -12- 1299747 斤，更佳為0.05至40毫莫耳/公斤（例如，〇〇5至3〇毫莫耳/ 公斤，〇.〇5至25毫莫耳7公斤，0.05至2〇毫莫耳/公斤或〇〇5 至15毫莫耳/公斤），更佳為〇.〇5至10毫莫耳/公彳，最佳為 〇·〇5至5毫莫耳/公斤之量呈現於拋光組合物内。當抱光組 合物包含至少一種選自_、鋅及其混合物所組成之群之金 屬離子，或當拋光組合物包含選自α_氧化銘’氧化铭、 &氧化鋁、θ•氧化鋁、鑽石、碳化硼、碳化矽、碳化鎢、 氮化鈦及其混合物所組成之群之研磨劑時，金屬離子較佳 以拋光組合物之全部重量計，以〇〇5至35毫莫耳/公斤， 更佳為0.05至3.4¾莫耳/公斤（例如，〇〇5至3.3毫莫耳/公 斤’ 至3.25毫莫耳/公斤，〇.〇5至32毫莫耳/公斤或 至3.1毫莫耳/公斤）’最佳為〇〇5至3毫莫耳/公斤之量呈現 於抛光組合物内。 使用液態載體以利研磨劑、金屬離子、及任何其他添加 劑對欲拋光或平面化之適#基材表面之塗覆1態載體可 為任何適當液態載體。如上所述，液態載體包含水。水最 好是去離子水。液態载體可進—步包含適#水可混溶溶 劑,。然而，在特定較佳具體例中，液態載體主要由水，更 佳為去離子水所組成。 β拋光組合物可具有任何適當pH(例如1至13卜較佳的 是:抛光级合物具有pH為⑴’更佳為2至5。化學機械抛 光系統可藉任何適當構件達成及/或保持。明確而言，拋 光組合物可進一步包含阳調整劑、pH緩衝劑或其結合 物。PH可為任何適當pH調整化合物。例如，pH㈣劑可 99595.doc -13- 1299747 為氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化銨或其結合物。pH緩衝劑 可為任何適當緩衝劑，例如，磷酸鹽、醋酸鹽、硼酸鹽、 銨鹽等。化學機械拋光系統可包含任何適當量之pH調整劑 及/或pH緩衝劑，但該量必須充分以達成及/或保持拋光系 統之pH在本文所述範圍内。 拋光組合物可進一步包含酸。酸可為任何適當酸如無機 西文或有機酸或其結合物《例如，拋光組合物可包含選自硝 酸、鱗酸、硫酸、其鹽及其結合物所組成之群之無機酸。 拋光組合物可包含（或者，或除了無機酸以外）選自草酸、 蘋果酸、丙二酸、酒石酸、醋酸、乳酸、丙酸、酞酸、苯 甲酸、檸檬酸、琥㈣、其鹽及其結合物所組成之群之有 機酸。當存在時’酸可以任何適當量呈現於拋光組合物 力 '组合物亦可包含腐蝕抑制劑(即，薄膜形成劑）。 钕抑制μ可為任何適#腐勉抑制劑n腐餘抑制劑 含有雜原子官能|夕古德儿人，， 有機化5物。例如，腐蝕抑制劑 雜環有機化合物，直且古$ , 、 ，、具有至少一個5-或6-員雜環狀環作 活性官能基’盆中雜提爿 ^雜％狀每含有至少一個氮原子 唑化合物。較佳的是，腐蝕抑制劑含有至少一個唑美。 佳的是’腐蝕抑制劑係選自1，2,3-三峻、以心三二 :嗤、苯并味唾、苯并喧唾及其混合 腐蝕抑制劑之量通當 ι尤糸統: 重量％至3重量％(較佳為〇〇〇1.且重t物之全部重量計為〇._ 住馮0·001重S %至2重量％)。 拋光組合物視 而要進一步包含鉗合劑或錯合劑。錯合養 99595.doc -14- 1299747 為任何適當化學 率。適當鉗合布、、背其可增強欲移除基材層之移除速 如，乙醯丙酉同^ 口 Μ Ύ包括，例如，幾基化合物（例 芳酯等）、含有—曰純幾酸酯（例如，醋酸_、幾酸 酯、乳酸酯、葡=或夕個經基之幾酸醋（例如，經基醋酸 及多羧酸酯（例如钱心 、孤寺j 二- ，草酉夂酯、酞酸醋、斧禮酿 酯、酒石酸酯、# 谷彳豕、琥珀酸 蘋果酸酯、依地酸酯（例，_ 其混合物等）、人 J 一鉀EDTA)、 等。適-甜人： 多個續酸及/或膦酸基之賴醋 等適，鉗合劑或錯合劑亦可包括，例如，二 兀醇（例如，乙-龄 ^ x —-或夕 — 一知、“、、兒茶酚、焦掊酚、單寧酸犛彳人 化合物（例如备 -荨）及έ ，虱、氨基酸、胺基醇、二…一 等）。甜人式扭人+ 一-及聚胺 口次錯合劑之選擇端視欲 定。 砂丨示丞材層之類型而 可知上述許多化合物可以鹽（例如，金屬鹽 酸之形式，或作為邱八_亡+ | 、女風等）、 ]$作為^分鹽存在。例如，擰檬酸鹽包括宜 敲及其早-、二-及三_鹽；酞酸鹽包括酞酸以及單：： 如，酞酸虱鉀）及其二-鹽；過氯酸鹽包括對應酸（即，^ 酸）及其鹽。此外，特定化合物或試劑亦可超過 進行。例如，若干化合物可作為钳合劑與氧化劑^能 特定硝酸鐵等）。 如’ 拋光組合物可進一步包含界面活性劑。適♦

田 1 丨 Xh^ #ΚαΪ* I 可包括，例如，陽離子界面活性劑、陰離 ^ ^ 介面 >舌性齋|、 非離子界面活性劑、兩性界面活性劑、其混人 、 八/比〇物專。 的是，拋光組合物包含非離子界面活性判。$ 適當非離子界 99595.doc -15- 1299747 面活性劑之例為聚乙二胺氧乙烯界面活性劑。界面活性劑 之里’以拋光組合物之全部重量計，通常為〇 〇〇〇1重量％ 至1重量❶/〇(較佳為0·001重量％至〇·丨重量％，更佳為〇 〇〇5重 量％至0.05重量％)。 拋光組合物可進一步包含抗泡沫劑。抗泡沫劑可為任何 適當抗泡沫劑。適當抗泡沫劑包括但不限於以矽為主及以 乙炔二醇為主抗泡沫劑。呈現於拋光組合物内之抗泡沫劑 之S：通常為10 ppm至140 ppm。 拋光組合物亦可包含抗微生物劑。抗微生物劑可為任何 適當抗微生物劑，例如，異喹唑酮抗微生物劑。用於拋光 組合物内之抗微生物劑之量通常為1至5 0 ppm，較佳為1 〇 至 20 ppm 〇 拋光組合物較佳為膠態。術語膠態意指研磨劑（例如， 研磨劑顆粒）於液態載體内之懸浮液。膠態穩定性意指該 懸浮液經過時間之保持性。若拋光組合物放入1 Q 〇毫升帶 刻度圓筒内並且不攪拌靜置2小時，在帶刻度圓筒之底部 5〇毫升（根據克/毫升[B])之研磨劑（例如，研磨劑顆粒）之濃 度與在帶刻度圓筒之頂部50毫升（根據克/毫升[τ])之研磨 劑（例如，研磨劑顆粒）之濃度間之差異除以在拋光組合物 (根據克/宅升[C])之研磨劑（例如，研磨劑顆粒）之最初濃度 低於或等於0·5(即，{[B；KT]}/[C]g0.5)時，拋光組合物被 視為膠態。較佳的是，之值低於或等於〇 3，更 佳的是，低於或等於0.1，仍更佳的是，低於或等於〇 〇5， 最佳的是，低於或等於0.01。 99595.doc -16- 1299747 拋光組合物之平均顆粒大小遍及拋光組合物之使用期限 較佳基本上保持不變。明確而言，拋光組合物之平均顆粒 大小遍及拋光組合物之使用期限（例如，9〇日或以上，18〇 日或以上，或365日或以上）以低於4〇%(例如，低於35%， 低於3 0❶/〇，低於25%，低於2〇%，低於15%，或低於1〇%)增 加。 本發明進一步提供用本文所述拋光組合物拋光基材之方 法。此等方法通常包括步驟為⑴提供基材，（ii)提供本文 所述之拋光組合物，（出）將拋光組合物塗覆至一部份基材 及（iv)研磨一部份基材以拋光基材。 在該方法之一具體例中，拋光基材之方法包括步驟為： (a)提供一種基材，（b)提供化學機械拋光組合物，其包 含··（i)包含α-氧化鋁之研磨劑，（ii)以拋光組合物之全部 重量計，0.05至50毫莫耳/公斤之至少一種選自鈣、鳃、鋇 及其混合物所組成之群之金屬離子，及（iii)包含水之液態 載體’（c)塗覆化學機械拋光組合物至至少一部分基材，及 (d)用抛光組合物研磨至少一部分基材以拋光基材。 用於此方法之本發明具體例之拋光組合物包含：（心包含 α -乳化銘之研磨劑，（b)以拋光組合物之全部重量計，〇 〇5 至50毫莫耳/公斤之至少一種選自鈣、勰、鋇及其混合物 所組成之群之金屬離子，及（c)包含水之液態載體。用於此 方法之本發明具體例之化學機械拋光組合物之其他特徵 (例如，研磨劑、液態載體、pH及其他適當添加劑之量）可 與上述對本發明化學機械拋光組合物相同。 99595.doc -17- 1299747 在另具體例中，拋光基材之方法包括步驟為：（a)提供 一種基材，（b)提供一種化學機械拋光組合物，其包含·· ⑴包含α-氧化銘之研磨劑，（ii)以拋光組合物之全部重量 計，0.05至50毫莫耳/公斤之至少一種選自鎂、鋅及其混合 塗覆化學機械拋光組合物至至少一部分基材，及（d)用拋光 組合物研磨至少一部分基材以拋光基材。 用於此方法之本發明具體例之拋光組合物包含：（a)包含 α-氧化鋁之研磨劑，（b)以拋光組合物之全部重量計，〇〇5 至3.5毫莫耳/公斤之至少一種選自鎂、鋅及其混合物所組 成之群之金屬離子，及（c)包含水之液態載體。用於此方法 之本發明具體例之化學機械拋光組合物之其他特徵（例 如，研磨劑、液態載體、pH及其他適當添加劑之量）可與 上述對本發明化學機械拋光組合物相同。 在第三具體例中，拋光基材之方法包括步驟為：（a)提供 一種基材，（b)提供一種化學機械拋光組合物，其包含： ⑴-種選自α-氧化鋁、γ_氧化鋁、δ_氧化鋁、θ_氧化鋁、 鑽石、碳化硼、碳化矽、碳化鎢、氮化鈦及其混合物所組 成之群之研磨劑，（ii)以拋光組合物之全部重量計，至 3.5毫莫耳/公斤之至少一種選自鈣、鈮、鋇、鎂、鋅及其 混合物所組成之群之金屬離子，及（iH)包含水之液態載 體（c)塗覆化學機械拋光組合物至至少一部分基材，及 (d)用拋光組合物研磨至少一部分基材以拋光基材。 用於此方法之本發明具體例之拋光組合物包含：（勾包含 99595.doc -18- 1299747 種選自α-氧化鋁、γ-氧化鋁、氧化鋁、θ_氧化鋁、鑽 石、碳化硼、碳化矽、碳化鎢、氮化鈦及其混合物所組成 之群之研磨劑，（b)以拋光組合物之全部重量計，0 05至 3.5¾莫耳/公斤之至少一種選自鈣、锶、鋇、鎂、鋅及其 混合物所組成勺群之金屬離子，及（c)包含水之液態載體。 用於此方法之本發明具體例之化學機械拋光組合物之其他 特徵（例如，研磨劑、液態載體、PH及其他適當添加劑之 夏）可與上述對本發明化學機械拋光組合物相同。 使用本發明方法拋光之基材可為任何適當基材。適當基 材包括但不限於積體電路、記憶或硬磁碟、金屬、層間介 電質（ILD)裝置、半導體、微電子機械系統、鐵電體及磁 頭。金屬層可包含任何適當金屬。例如，金屬層可包含 銅、组（例如，氮化組）、鈦、鋁、鎳、鉑、釕、銥或铑。 基材可進一步包含至少一曾絕緣層。絕緣層可為金屬氧化 物、多孔金屬氧化物、玻璃、有機聚合物、氟化有機聚合 物、或任何適當高或低絕緣層。較佳的是，基材包含貴 金屬，而至少一部分貴金屬用拋光組合物研磨以拋光基 材。適當貴金屬包括但不限於鉑、銥、釕、鍺、鈀、銀、 鐵、金及其結合物。較佳的是，基材包含勤而至少一部份 翻係用拋光組合物研磨以拋光基材。 本發明之拋光法特別適合與化學機械拋光（CMp)裝置結 合使用。通常’該裝置包含n當使用時，其呈現溶 融狀態’並具有由於軌道、直線或圓形移動造成之速度、 與歷盤接觸且當移動時與愿盤一起移動之拋光墊以及保持 99595.doc -19- 1299747 欲拋光之基材相對拋光墊之表面接觸並移動之載體。基材 之拋光係藉基材接觸拋光塾與本發明之拋光組合物，然後 相對基材拋光並移動進行，俾可研磨至少一部份基材以拋 光基材。 適當的是，CMP裝置進一步包含原位拋光端點檢測系 統，其許多為此技藝者已知。藉由分析光或其他自基材表 面反射之輻射檢查及監視拋光過程之技術為此技藝者已 知。適當的是，拋光過程對欲拋光基材之進展之檢查或監 視能夠測定拋光端點，gp，當終止對特定基材之掘光過程 時之測定。 CMP裝置可進—步包含—種氧化基材之構件。在電化導 拋光系統中，氧化基材之構件較佳包含一種施加時間改變 “（例如，％極電位）至基材（例如，電子丨亙電位器）之 裝，。此施加時間改變的電位至基材之裝置可為任何適當 該裝置。氧化基材之構件較佳包括—種在最初拋光階段時 :加第-電位(例如，更多氧化電位)及在較後拋光階段時 :加第二電位（例如’較低氧化電位）之裝置，或-種在拋 中間階段時改變第一電位至第二電位，例如，在中間 階段時連續減少電位或在第一’ 一斤 在甲間 —在第較尚氧化電位之預定間隔 位\,高氧化電位迅速減少電位至第二較低氧化電 基材二’在拋光之最初階段時，相當高氧化電位施加至 進相當高基材之氧化/分解/移除之 在較後階段，例如，•接折το 疋手田拋光 低至—準… 田接近下方障壁層時’施加的電位降 生貫質上較低或可忽略的基材之氧化/分 99595.doc •20- 1299747 解/移除之速率’藉此消除或實質上降低凹陷、侵#及磨 蝕。時間改變的電化學電位較佳使用可控制可變则 源，例如，電子恆電位器。盖圃蜜^ / 吴國專利6,379,223號進一步說 明一種施加電位氧化基材之構件。 以下實例進-步例示本發明但不應視為限制其範圍。 【實施方式】 實例1 此實例證實由本發明之拋光組合物顯示之增強的抛光速 率。使用四種不同拋光組合物（拋光組合物1A、1B、1€及 ID)拋光含翻之類似基材。拋光組合物1A(比較性）不包含 明顯量之金屬離子。拋光組合物1B(本發明）包含038毫莫 耳/ A斤（、力1 5 ppm)鈣（作為氯化鈣）。拋光組合物丨c(本發 月）c έ 0.38毫莫耳/公斤（約33 ppm)鳃（作為氯化锶）。拋光 組合物1D(本發明）包含〇,37毫莫耳/公斤（約5 i啊)鎖（作為 氯化鋇）上述拋光組合物亦各包含3重量％研磨劑，以研 磨劑之全部重量計，其包含約6〇重量％ α•氧化鋁及約40重 量％發煙氧化IS並具#ρΗ為3。對各拋光組合物測定翻移 除速率之值（埃/分鐘）。其結果概述於表1。 表1 :麵移除速率

99595.doc -21 - 1299747 此等結果證實本發明之拋光組合物比較於不包含顯著量 金屬離子之類似拋光組合物顯示高鉑移除速率。明確而 言’拋光組合物1B-1D(本發明），其包含約〇·37至〇.38毫莫 耳/公斤選自鈣、勰及鋇所組成之群之金屬離子，各顯示 鉑移除速率，其較不含顯著量鈣、勰或鋇之離子之拋光組 合物1Α(比較性）之鉑移除速率約高於2〇〇%或以上。 實例2 此κ例δ且實由本發明之拋光組合物顯示之增強的拋光速 率。使甩三種不同拋光組合物（拋光組合物2A、2B&2c)拋 光含鉑之類似基材。拋光組合物2A(比較性）不包含明顯量 之金屬離子。拋光組合物2B(本發明）包含〇·4毫莫耳/公斤 (約9 PPm)鎂（作為氯化鎂）。拋光組合物2c(本發明含 0.74毫莫耳/公斤（約18 ppm)鎮（作為氯化鎮）。上述抛光組 合物亦各包含3重量％研磨劑，以研磨劑之全部重量叶， 其包含約6G重量％ α_氧化織約4Q重量％發煙氧化紹並具 有pH為3。對各拋光組合物測定鉑移除速率之值（埃/分 鐘）。其結果概述於表2。 、 表2 ··鉑移除速率

99595.doc -22- 1299747 此等結果證實本發明之拋光組合物比較於不包含顯著量 金屬離子之類似拋光組合物顯示高鉑移除逮率。明確而 言，拋光組合物2B-2C(本發明），其包含約〇4至〇74毫莫 耳/公斤鎂之離子，各顯示鉑移除速率，其較不含顯著量 鎂離子之拋光組合物2A(比較性）之鉑移除速率分別高於 30〇/〇及 75%〇 實例3 此實例證實由本發明之搬光組合物顯示之增強的抛光速 率。使用六種不同拋光組合物（拋光組合物3A、3b、3c、 3E及3F)拋光含鉑之類似基材。拋光組合物(比較 性）不包含明顯量之金屬離子。拋光組合物3B(比較性）包含 〇·74毫莫耳’公斤鋁(作為硝酸鋁)。抛光組合物3C(比較性) 包含3·0毫莫耳/公斤鋁（作為硝酸鋁）。拋光組合物3D(本發 明）包含0·74毫莫耳/公斤（約18 ppm)鎮（作為氯化鎮拋光 組合物3E(本發明）包含〇·75毫莫耳/公斤（約49卩㈣辞（作為 氯化鋅）。拋光組合物3F(本發明）包含丨5毫莫耳/公斤（約％ PPm)辞（作為氯化鋅）。上述拋光組合物亦各包含3重量％研 磨劑，以研磨劑之全部重量計，其包含約6()重量％心氧化 鋁及约40重里/。發煙氧化鋁並具有^^為3。對各拋光組合 物測定齡移除速率之值（埃/分鐘）。其結果概述於表3。 表3 :鉑移除速率 抛光組合物 -~~— 金屬 濃度 (毫莫耳/公斤） 鉑移除速率 (埃/分鐘） 3Α(比較性） --~~一 -- 455 99595.doc -23· 1299747

此等結果證實轉明之減組合物比較於不包含顯著量 金屬離子或類似量之不同金屬離子之類似拋光組合物顯示 高鉑移除速率。明確而言，拋光組合物3D_3f(本發明）， 其包含約0.74Μ·5毫莫耳/公斤選自鎮及辞所組成之群之 金屬離子，各顯示鉑移除速率，其較不含顯著量之鎂及鋅 離子之拋光組合物3 A-3C(比較性)之鉑移除速率約高於8〇% 或以上。 實例4 …匕貝例《丘貝由本發明之拋光組合物顯示之增強的拋光速 率。使用七種不同拋光組合物（拋光組合物4A、4b、4C、 4D、4E、4F及4G)拋光含鉑之類似基材（不同於實例i，2， 3及5所用之批）。拋光組合物4A(比較性）不包含明顯量之 金屬離子。拋光組合物4B(比較性）包含〇·74毫莫耳/公斤 (约29 ppm)_ (作為氯化鉀）。拋光組合物4c(比較性）包含 0·74毫莫耳/公斤（約29 ppm)鉀（作為硫酸鉀）。拋光組合物 4D(本發明）包含〇·74毫莫耳/公斤（約18啊）鎂（作為氯化 鎂）拋光組合物4Ε(本發明）包含15毫莫耳/公斤（約％ PPm)鎂（作為氣化鎂）。拋光組合物4F(本發明）包含3.0毫莫 耳/公斤（約72 ppm)鎂（作為氯化鎂）。拋光組合物4G(本發 99595.doc -24- 1299747 明）包含5.9毫莫耳/公斤（約144 ppm)鎮（作為氯化鎮）。上述 拋光組合物亦各包含3重量％研磨劑，以研磨劑之全部重 量計，其包含約60重量％ α氧化銘及約4〇重量％發煙氧化 鋁並具有pH為3。對各拋光組合物測定鉑移除逮率之值（埃 /分鐘）。其結果概述於表4。 、 表4 ··鉑移除速率 濃度 (毫莫耳/公斤） 鉑移除速率 (埃/分鐘） 2540 抛光組合物 4A(比較性） 4B(比較性） 4C(比較性） 4D(本發明） 4E(本發明） ----—_ 4F(本發明） 4G(本發明）

~ ~ "------JL_____W U 此等結果證實本發明之拋光組合物比較於不包含顯著量 ，屬離子或類似量之不同金屬離子之類似拋光組合物顯： 南始移除速率。明確而t，拋光組合物4D-4G(本發明）， 其包含約0.74至5.9毫莫耳/公斤頜，各顯示大㈣等於 40?埃/分鐘之鉑移除速率。該移除速率顯然大於對不含 ^著里之鎂的拋光組合物4A_4C(比較性）所觀察之移除速 率。對各拋光組合物4D-4G(本發明）之移除速率僅可作為 最低值紀錄，因為鉑層在各基材上之整個⑻埃厚度在\ 99595.doc •25- 1299747 分鐘掘光運行内移除。 實例5 此實例證實由本發明之拋光組合物顯示之增強的拋光速 率。使用四種不同拋光組合物（拋光組合物5A、5b、5匸及 5D)拋光含鉑之類似基材，拋光組合物5A(比較性）不包含 明顯量之金屬離子《拋光組合物5B(本發明）包含0.19毫莫 耳/公斤（約26 ppm)鋇（作為氯化鋇）。拋光組合物5c(本發 明）包含0.37¾莫耳/公斤（約51卯⑷鋇（作為氯化鋇卜拋光 組合物5D(本發明）包含0.743毫莫耳/公斤（約丨〇2卯^^鋇（作 為氯化鋇）。上述各拋光組合物亦各包含3重量％研磨劑， 以研磨劑之全部重量計，其包含約6G重量％ α_氧化紹及約 40重量。/。發煙氧化銘並具有ρΗ為3。料拋光組合物測定 鉑移除速率之值（埃/分鐘）。其結果概述於表5。 表5 ··鉑移徐速率

此等結果證實本發明之拋光組合物比較於不包含顯著量 金屬離子之類似拋光組合物顯示高鉑移除速率。明確而 言，拋光組合物5B-5D(本發明），其包含約〇19至〇 743毫 99595.doc -26 - 1299747 莫耳/公斤鋇離子，各顯示鉑移除速率，其較不含顯著量 鋇離子之拋光組合物5A(比較性）之鉑移除速率約高於240% 或以上。 99595.doc 27·

Claims (1)

1. Ι299ί?_〇5987號專利申請案 、 中文申請專利範圍替換本(97年1月） 十、申請專利範圍： 1 · 一種化學機械抛光組合物，其包含 (a)包含α·氧化鋁之研磨劑，其中該研磨劑以拋光組合 物之全部重量計，以約01至約1〇重量〇/。之量存在於 抛光組合物内， (b)以拋光組合物之全部重量計，〇 〇5至5〇毫莫耳/公斤 之至少一種選自鈣、勰、鋇及其混合物所組成之群 之金屬離子，及 (c)包含水之液態載體。 2.如請求項1之化學機械拋光組合物，其中該金屬離子係 以0.〇5至10毫莫耳/公斤之量存在。 3·如請求項2之化學機械拋光組合物，其中該金屬離子係 以〇·〇5至5毫莫耳/公斤之量存在。 4 ·如睛求項1之化學機械拋光組合物，其中該研磨劑進一 步包含發煙氧化鋁（fumed alumina)。 5·如請求項4之化學機械拋光組合物，其中該研磨劑包含 10重1 %或以上之α-氧化鋁，其係以研磨劑之全部重量 計。 6·如請求項1之化學機械拋光組合物，其中該研磨劑以拋 光組合物之全部重量計，以1至5重量％之量存在於拋光 組合物内。 7.如請求項1之化學機械拋光組合物，其中該拋光組合物 具有PH為1至7。 8 ·如請求項7之化學機械拋光組合物，其中該拋光組合物 99595-970114.doc 1299747 具有pH為2至5。 9· 一種化學機械拋光組合物，其包含： 0) —種選自α-氧化鋁、γ-氧化鋁、δ_氧化鋁、θ_氧化 鋁、鑽石、碳化硼、碳化矽、碳化鎢、氮化鈦及其 混合物所組成之群之研磨劑，其中該研磨劑以拋光 組合物之全部重量計，以約〇 ·丨至約丨〇重量％之量存 在於抛光組合物内， (b) 以拋光組合物之全部重量計，〇〇5至35毫莫耳/公斤 之至少一種選自鈣、鏍、鋇、鎂、辞及其混合物所 組成之群之金屬離子，及 (c) 包含水之液態載體。 10 ·如明求項9之化學機械抛光組合物，其中該研磨劑進一 步包含發煙氧化銘。 11 ·如請求項1 〇之化學機械拋光組合物，其中該研磨劑包含 10重量％或以上之α-氧化鋁，其係以研磨劑之全部重量 計。 12.如請求項9之化學.機械拋光組合物，其中該研磨劑以拋光 組合物之全部重量計，以丨至5重量％之量存在於拋光組 合物内。 13 ·如明求項9之化學機械拋光組合物，其中該拋光組合物 具有pH為1至7。 14 ·如明求項13之化學機械撤光組合物，其中該拋光組合物 具有pH為2至5。 15· —種拋光基材之方法，其包括步驟為·· 99595-970114.doc 1299747 (a) 提供一種基材， (b) 提供一種化學機械拋光組合物，其包含： (i)包含α-氧化鋁之研磨劑，其中該研磨劑以拋光 組合物之全部重量計，以約0.1至約10重量％之 量存在於抛光組合物内， (11)以拋光組合物之全部重量計，〇 〇5至5〇毫莫耳/公 斤至少一種選自鈣、勰、鋇及其混合物所組成之 群之金屬離子，及 (iii)包含水之液態載體， 0)施加該化學機械拋光組合物至至少一部分基材，及 (d)用該拋光組合物研磨至少一部分基材以拋光該基 材， 其中該基材包含一種選自鉑、銥、釕、铑、鈀、銀、 餓、金及其結合所組成之群之貴金屬，而至少一部份貴 金屬係用該拋光組合物研磨以拋光該基材。 Μ·如凊求項15之方法，其中該金屬離子係以〇〇5至1〇毫莫 '耳/公斤之量存在於化學機械拋光組合物内。 ’ I7·如睛求項16之方法，其中該金屬離子係以〇 〇5至5毫莫耳 /公斤之量存在於化學機械拋光組合物内。 18·如凊求項15之方法，其中該基材包含鉑，而至少一部份 鉑係用該拋光組合物研磨以拋光該基材。 19·如凊求項15之方法，其中該研磨劑進一步包含發煙氧化 鋁。 月求項19之方法’其中該研磨劑包含1 〇重量％或以上 99595-970H4.doc 1299747 之…氧化鋁，其係以研磨劑之全部重量計。 21 ·如凊求項1 5之方法，其中該研磨劑以拋光組合物之全部 重量計，以1至5重量％之量存在於拋光組合物内。 22·如請求項15之方法，其中該拋光組合物具有pH為1至7。 23·如請求項22之方法，其中該拋光組合物具有阳為2至$。 24· —種拋光基材之方法，其包括步驟為： (a) 提供一種基材， (b) 提供一種化學機械拋光組合物，其包含： (i) 一種選自α-氧化銘、γ-氧化铭、δ-氧化銘、Θ-氧 化鋁 '鑽石、碳化硼、碳化矽、碳化鎢、氮化鈦 及其混合物所組成之群之研磨劑，其中該研磨劑 以拋光組合物之全部重量計，以約〇」至約1〇重 量％之量存在於拋光組合物内， (ii) 以抛光組合物之全部重量計，〇·〇5至3.5毫莫耳/ 公斤至少一種選自鈣、锶、鋇、鎂、辞及其混合 物所組成之群之金屬離子，及 (iii) 包含水之液態載體， (c) 施加該化學機械拋光組合物至至少一部分基材，及 (d) 用該拋光組合物研磨至少一部分基材以抛光該基 材， 其中該基材包含一種選自鉑、銥、釕、姥、纪、銀、 鐵、金及其結合物所組成之群之貴金屬，而至少一部份 貴金屬係用該拋光組合物研磨以拋光該基材。 2 5.如清求項2 4之方法’其中该基材包含始，而至少一部份 99595-970114.doc 1299747 鉑係用該拋光紐人1 ^ 、、且合物研磨以拋光該基材。 包含發煙氧化 26·如請求項24之方、、土 甘丄 、 决’其中該研磨劑進一步 鋁。 27·如4求項26之方法，其中該研磨劑包含1〇重量％或以上 之α-氧化鋁，其係以研磨劑之全部重量計。 28. 如請求項24之方法，其中該研磨劑以拋光組合物之全部 重量計，以1至5重量％之量存在於拋光組合物内。 29. 如請求項24之方法，其中該拋光組合物具有pH為1至7。 3 0.如請求項29之方法，其中該拋光組合物具有pH為2至5。 99595-970114.doc