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TWI233856B - Polishing composition containing conducting polymer - Google Patents

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TWI233856B
TWI233856B TW092119139A TW92119139A TWI233856B TW I233856 B TWI233856 B TW I233856B TW 092119139 A TW092119139 A TW 092119139A TW 92119139 A TW92119139 A TW 92119139A TW I233856 B TWI233856 B TW I233856B
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TW
Taiwan
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abrasive
grinding
substrate
conductive polymer
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TW092119139A
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TW200408495A (en
Inventor
Isaac K Cherian
Jian Zhang
Fred F Sun
Shumin Wang
Eric H Klingenberg
Original Assignee
Cabot Microelectronics Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Cabot Microelectronics Corp filed Critical Cabot Microelectronics Corp
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Description

1233856 玫、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於包含一導電聚合物之研磨系統。 【先前技術】 用於研磨（例如，平面化）基材表面之組合物及方法在此 項技藝中已為吾人所熟知。研磨組合（亦稱之為研磨漿）通常 係於水溶液中包含研磨材料，且藉由使飽含研磨組合物之 研磨蟄與一表面接觸而施加至該表面。典型研磨材料包括 二氧化矽.、氧化鈽、氧化鋁、氧化錘及氧化錫。舉例而言， 美國專利’第5,527,423號闡釋了藉由用於含水介質中包含高 純度細金屬氧化物粒子之研磨組合物接觸表面，而化學機 械研磨（CMP)—金屬層之方法。研磨組合物一般與研磨塾 (例如，研磨織物或研磨盤）聯合使用。適宜之研磨墊揭示於 美國專利第6,062,968號、第6，1 17,000號及第6，126,532號 中’其揭示具有一敞口式多孔網絡之燒結聚胺基甲酸酯研 磨塾之用途，及美國專利第5,489,233號中，其揭示具有一 表面紋理或圖案之固體研磨塾之用途。或者，該研磨材料 亦可摻至研磨墊中。美國專利第5,958,794號揭示了 一固定 磨料研磨墊。 研磨組合物中之化學添加劑在基材之研磨中扮演重要角 色。雖然化學添加劑可在研磨一基材表面時增加基材材料 之移除速度但化學添加劑亦會對表面之平面性及基材之 腐蚀產生負面影響。因此，吾人期望調配出該可快速研磨 基材表面且對表面之平面性或基材之耐腐蝕性無顯著負面 86088 1233856 影響之研磨組合物。 聚合物係一類已用作研磨組合物之一成份之化學添加 劑。聚合物可在研磨組合物中扮演多個角色，例如，表面 活性劑或聚合電解質（舉例而言，參照美國專利第5,264,〇ι〇 號、第 5,860,848號、第 5,958,794號、第 6,303,049號、及第 6,348,076號及歐洲專利第09196〇2號）。舉例而言，美國專 利第5,35 2,277號揭π —用於研磨積體電路中之矽晶圓之研 磨組合物，其包含水、矽、一水溶性鹽、及一水溶性聚合 物。該水溶性聚合物可為聚氧化乙烯、聚丙烯醯胺、聚乙 烯吡咯烷铜、聚（甲基）丙缔酸酯或聚順丁埽二酸。另外，美 國專利第4,983,650號揭示了用於研磨晶圓之研磨組合物， 其包含水、二氧化矽、及一與丙稀醯胺單獨或與丙埽醯胺 及至少-種乙晞基單體（例如，（甲基）丙稀酸、苯乙缔確酸) 一起接枝聚合之多糖。歐洲專利第0840664號揭示了 一用於 研磨晶圓之研磨組合物，其包含水、二氧化矽、鹽、一胺 基化合物及一聚合電解質分散劑（例如，聚乙埽醇、聚氧化 乙烯）。 然而，吾人仍需具有下列特點之研磨系統及研磨方法： 其可在基材（特定言之，一金屬基材）研磨及平面化時展示所 希望之平面化效率、選擇性'均勻性及移除速度，同時將 缺陷最小化，諸如表面不完美及在研磨與平面化期間對底 層結構及外形之破壞。 一 本發明力圖提供此一研磨系統及方法。本菸 知月又此等及 其他優點可自本文所提供之發明内容中明顯看出。 86088 1233856 【發明内容】 本發明曰在提供一研磨系統，其包含··（a)一磨料、一研 磨墊、一將基材氧化之機構或其任一組合，（b)一導電聚合 物，及（C)一液體載體，其中該導電聚合物之電導係數為i〇q〇 S/cm至106S/cm。本發明進一步提供一化學機械研磨組合 物，其包含：（a)—磨料、一研磨墊、或磨料與研磨墊兩者， (b)—導電聚合物，及（c)一液體載體，其中該導電聚合物之 電導係數係為⑺〜⑽至的/⑽。本發明進—步提供一電 化學研磨系統’其包含：⑷-將基材氧化之機構，(b) 一導 私聚a物，及（c) 一液體載體，其中該導電聚合物之電導係 數係為 l(T1GS/cm至 l〇6s/cm。 【實施方式】 本發月提供一研磨系統，其包含··（a) 一磨料、一研磨墊 一將基材氧化之機構或其任-組合，㈨一導電聚合物二 ⑷-液體載體’其中該導電聚合物之電導係數係為… s/cm^1Q6 s/em。該研磨系統可為-化學機械研磨（CMP)系 統或一電化學研磨系統。頃發現，研磨（例如，CMP或電化 子开磨）組合物中 < 導電聚合物可藉由在研磨期間減少基 材之碟形凹陷、凹槽及磨姓而增加基材表面之平面性並防 止基材m此相反，研磨系統中存有—非導電聚合物 :非導電聚合物可導致經研磨系統研磨之基材表面上產生 不均勻(即’無規)表面電位分伟。該不均勻表面電位分佈 可因此在基材研磨期間導致基材表面上之碟形凹陷、凹 槽及磨蚀增加及/或局部腐|虫。 86088 -8- 1233856 將基材氧化之機構可為將基材氧化之任何適當機構，其 包括任一物理或化學機構。在電化學研磨系統中，將基材 氧化之機構較佳包含一施加一隨時間改變之陽極電位至基 材之裝置（例如，電子穩壓器）。在CMP系統中，將基材氧化 之機構較佳係一化學氧化劑。 施加隨時間改變之陽極電位至基材之裝置可係任一適宜 之該類裝置。將基材氧化之機構較佳包含一在研磨初始階 段施加第一高陽極電位及在研磨後期施加第二低陽極電位 之裝置，·或包含一在研磨中間階段將第一高陽極電位降低_ 至第二低陽極電位之裝置，例如，在中間階段連續降低陽 極電位或在一預定之第一高陽極電位間隔後將第一高陽極 電位迅速降低至第二低陽極電位。舉例而言，在研磨初始 階段，施加相對高之陽極電位至基材，藉以促進基材相對 高之氧化/溶解/移除速度。當研磨處於後期，例如，當接近 一下方障壁層時，所施加之陽極電位降至使基材之氧化/溶 解/移除速度相當低或至可忽略之水平，從而消除或顯著降 低碟形凹陷、腐蝕及磨蝕。隨時間變化之陽極電位較佳係® 使用一可控之可變直流電源施加，例如，一電子穩壓器。 美國專利第6,379,223號進一步闡述了藉由施加一電位氧化 基材之方法。 該化學氧化劑可係任一適宜之氧化劑。適宜之氧化劑包 括無機過氧化物及有機過氧化合物、溴酸鹽、硝酸鹽、氯 酸鹽、鉻酸鹽、碘酸鹽、鐵鹽及銅鹽（例如，硝酸鹽、硫酸 鹽、EDTA及擰檬酸鹽）、稀土金屬氧化物及過渡金屬氧化 86088 -10- 1233856 、重鉻酸鉀、碘酸及其類似 物（例如，四氧化鉞）、鐵氰化鉀 過虱化合物（如Hawley之簡明化學詞典（c〇ndensed 物0 — 一包含至少一過氧基團
Chemical Dictionary)所定義）係一 (-0-0-)之化合物或一包含一處於其 化合物。包含至少一過氣某 園 含一處於其最高氧化價態之元素之化合物之實例包括（但 不限於）高碘酸、高碘酸鹽、高溴酸、高溴酸鹽、高氯酸、 咼氣酸鹽、過硼酸、過硼酸鹽、及高錳酸鹽。該氧化劑較 佳係過氧化氫。該研磨系統，尤其係CMp系統（特定言之， 研磨組合物）通常包含以液體載體及任何溶解或懸浮於其 中之化合物之重量計〇. 1 wt%至1 5 wt% (例如，0 2 wt%至1 〇 wt%，0.5 wt%至 8 wt%，或1 wt°/〇至 5 wt%)之氧化劑。 孩導電聚合物係任一適宜之導電聚合物，較佳係一添加 至研磨系統後可提供待研磨基材表面之有效移除速度同時 不降低基材表面平面性質量之導電聚合物。舉例而言，與 未添加此一導電聚合物之研磨系統相比，在該研磨系統中 添加該導電聚合物後，若要使其他性質例如碟形凹陷、磨 餘、凹槽或侵蚀最小化，則可造成移除速度略有降低。較 佳地，與傳統研磨系統相比在該研磨系統中添加導電聚合 物對移除速度無明顯影響。更佳地，與不含導電聚合物之 傳統研磨系統相比添加導電聚合物至該研磨系統可使基材 4 K 86088 -11 - 1233856 之移除速度增加。 一般而言，導電聚合物由有機單體组成並沿聚合物主鏈 具有一 7Γ共軛系統，該7Γ共軛系統係由碳Pz軌道之重疊及變 化碳-碳键長度而形成。在某些導電聚合物中，例如，聚苯 胺，氮Pz軌道及C6環亦係7Γ共軛軌道之一部分。 適宜添加至研磨（例如，CMP或電化學研磨）系統中之導電 聚合物之電導係數（σ )介於i〇-1G S/cm至1〇6 S/cm之間（例 如，10_9S/cm至 105S/cm、l(T8S/cm至 l〇3S/cm、l(T5S/cm至 101 S/cm、1(T3S/Cm至lO^S/cm)。該導電聚合物較佳係選自由下 列組成之群··聚吡咯、聚苯胺、聚苯胺磺酸、聚嘍吩、聚 苯（鄰位、間位或對位，較佳為對位）、聚乙烯基苯（鄰位、 間位或對位，較佳為對位）、聚對吡啶、聚對吡啶基乙烯、 聚1，6-庚二炔、聚乙炔（順式、反式及其混合物）、聚異硫茚、 木3 ’4伸乙基一氧碟吩、聚N-乙晞基叶哇、其共聚物及其組 合物。該導電聚合物更佳為聚吡咯或聚苯胺。該導電聚合 物最佳為聚p比略。 4導電聚合物可係未經摻雜或經摻雜，但該導電聚合」 較佳用n型摻雜劑（即，一還原劑）或一 P型摻雜劑（即，. :化劑）予以接雜。可接受之摻雜劑係彼等可將移動電荷 引入该導電聚合物鏈之主鏈中者。摻雜過程允許聚合」 鏈< 王鏈心多餘電洞（由於氧化作用）或多餘電子（由於還 作用）移出該鏈，由此增加電導係數。η型摻雜劑之適宜. 例包括：Na、Κ、τ . ρ ^ 、 1、Ca、一包括（但不限於）經取代或未: 、尹、酸（例如，2_丙烯醯胺-1-丙磺酸、十二烷基苯磺酸 547 86088 -12 - 1233856 及樟腦磺酸)之有機酸及四烷基銨(其中烷基較佳為以線 型或分支鏈烷基）。P型摻雜劑之適宜實例包括：l2、PF6、 BF6、Cl、及 Asf6。 該研磨系統通常包含以液體載體及任何溶解或懸浮於其 中之化合物之重量計0·01 wt%或以上（例如，〇」wt%或以 上、〇·2 Wt%或以上、〇·5 wt%或以上、或i wt%或以上）之導 電聚合物。該研磨系統亦通常包含以液體載體及任何溶解 或懸浮於其中之化合物之重量計5 wt%或以下（例如，4^% 或以下、3 wt❶/〇或以丁或2 wt%或以下）之導電聚合物。 液m載目豆用於方便磨料（當存在且懸浮於該液體載體中 時）導電聚合物及任一可選擇添加劑施於待研磨（例如，平 面化）之基材之表面。該液體載體通常為一含水載體，其可 僅為水’可包含水及一適宜之易與水混容之溶劑，或可為 一乳液。適宜之易與水混容之溶劑包括醇，例如，甲醇、 乙鮮等。該含水載體較佳由水組成，更佳為去離子水。 4研磨組合物可具有任一適宜之pH值。一般而言，該研 磨組合物之PH值為9或更低（例如，8或更低、7或更低、6 或更低、5或更低或4或更低）。該研磨組合物之pH值較佳介 於1至9之間，更佳介於1至7之間。該研磨組合物之實際pH 值將邵分取決於待研磨基材之類型。 孩研磨系統（尤其是該研磨組合物）視情況進一步包含一 麵合劑或錯合劑。該錯合劑係任一適宜之可提高待移除基 材之移除速度之化學添加劑。適宜之鉗合劑或錯合劑可包 括’舉例而言，羰基化合物（例如，乙醯丙酮類及其類似物）、 54g 86088 -13 - 1233856 單純羧酸鹽（例如，醋酸鹽、幾 、 ^ 歿敫万鹽及其類似物）、包含一 或更多羥基之羧酸鹽（例如，乙醇 ^ 蛘馱血'、礼鮫鹽、匍糖酸鹽、 鞣阪及其鹽、及並類似物）_ ，、頒似物）一羧酸鹽、三羧酸鹽或多羧酸 鹽（例如，草酸躏、都艾— ， 一 故風、檸檬酸鹽、琥靖酸醆、 酒石酸鹽、順丁缔二酸鹽、乙二胺四乙酸鹽(例如，乙：胺 四乙酸二鉀鹽)、聚丙烯酸鹽、其混合物及其類似物)、包含 -或更多磺酸基及/或磷酸基之羧酸鹽，及其類似物。適宜 之鉗合劑或錯合劑亦可包括，舉例而言，二元醇、三元醇 ,多元醇(例如，己二酸乙二醇、焦兒茶酚、焦掊酸、丹寧 酸及其類似物）及含胺化合物（例如，氨、胺基酸、胺基醇、 二元胺、三元胺及多元胺及其類似物）。該錯合物較佳係一 羧酸鹽，更佳為一草酸鹽。該鉗合劑或錯合劑之選擇將端 視等移除基材層之類型而定。該研磨系統（尤其為研磨組合 物）通常包含以液體載體及任何溶解或懸浮於其中之化合 物之重量计〇. 1 wt%至2〇 wt% (例如，〇 5 wt%至2〇 wt%、0.5 Wt%至15 Wt%或1 Wt%至10 Wt%)之錯合劑。 本發明亦提供一種用本文中所闡述之研磨系統研磨基材 之方法。該研磨基材之方法包含：（i)用上述研磨系統接觸 一基材，及（ii)磨去或移除至少一部分基材以研磨基材。 特足1*之’本發明提供一種以化學機械方法研磨基材之 方法’其包含⑴用一研磨系統接觸基材，該研磨系統包含 (a)—磨料、一研磨墊、或磨料與研磨墊兩者，（b)一導電聚 合物，及（c)一液體載體，其中該導電聚合物之電導係數係 為10 10 S/cm至106 S/cm，及（ii)磨去至少一部分基材以研磨 549 86088 -14 - 1233856 基材。本發明進一步提供一種用電化學方法研磨基材之方 法，其包含⑴用一研磨系統接觸一基材，該研磨系統包含 (a)—將基材氧化之機構，（b)一導電聚合物，及（c)一液體載 體，其中該導電聚合物之電導係數介於1(Γ1〇 3/()111至1〇6 s/cm 之間，及（ii)移除至少一部分基材以研磨基材。 4基材可為任一適宜之基材（例如，一積體電路、記憶體 或硬磁碟、金屬、ILD層、半導體、微電子機械系統、鐵電 體、磁頭、聚合物薄膜、及低介電常數薄膜與高介電常數 薄膜）。該基材較佳包含一金屬；該基材更佳包含一可氧化 之金屬。該基材可含任一適宜之絕緣層及/或電導層。該絕 緣層可係一金屬氧化物、多孔金屬氧化物、破璃、有機聚 合物、經氣化之有機聚合物或任何其他適宜之具有高或低 介電常數之絕緣層。該絕緣層較佳包含二氧化矽、氮化碎、 氮氧化矽、碳化矽、氧化鋁或介電常數為35或更低之材 料。該電導層可為一金屬層或金屬合金層（例如，金屬電導 層）。該金屬層可包含任何適宜之金屬。舉例而言，該金屬 層可包含銅、短、鈦、鋁、鎳、鉑、釕、銥或铑。該金屬 層較佳包含銅、鎢、及/或銘。 在不希望受任何特定理論之限制之狀況下，吾人相信— 用p型摻雜劑掺雜之導電聚合物可鈍化基材之金屬表面（例 如，Cu、W、A1等）。該p型經摻雜之導電聚合物可使基材 表面形成一金屬氧化物層，並隨後以整體上增加之移除速 度移除該金屬氧化層。此外，該導電聚合物可能促進陽極 溶解與陰極上氧化劑還原之間之電荷轉移。或者，接雜n型 550 86088 -15- 1233856 摻雜劑之導電聚合物可A其奸ρ μ + 2 α l j為基材^疋供電子並精由陰極保護作 用抑制金屬（例如，Cu)之溶解。 吾人進-步相信，包含一導電聚合物(具體而言，一經摻 雜之導電聚合物）之研磨系統（尤其係研磨組合物）因共軛聚 口物王鏈中電子〈離域作用而在形成於基材表面上之整個 導弘薄膜上形成-均勾電位分佈。該跨越整個基材表面之 均勻電位使基材表面之局部賴面積減少。另夕卜可減小 或消除直接由表面薄膜之任一不均勻性（例如，由於使用非 導電聚合物）引起之碟形凹陷、磨蝕、及凹槽。 藉由在磨料（尤其當磨料為顆粒形式時）之外部（即，暴露 <表面）形成一塗層，該導電聚合物亦可或或者可與研磨系 統中存在&磨料相互作用。然後，該經塗覆之磨料可藉由 作為吸電子源（例％，p型經摻雜之導電聚合物）或供電子源 (例如，η型經摻雜之導電聚合物）及/或藉由形成一跨越基材 表面之導電性薄膜與基材之表面相互作用。 實施例 本實施例進一步對本發明予以闡釋，但當然不應認為其 以任何方式對本發明之範圍加以限制。詳言之，本實施例 間釋了使用包含一導電聚合物之CMP系統研磨一銅基材上 之效果。 含鋼之類似基材係於相同研磨條件下，同時使用不同的 研磨組合物與一研磨墊，向放置於習用研磨工具上之研磨 墊施以一 14或28 kPa (2或4 psi)之向下壓力來研磨。每一研 磨組合物之pH值均為4 (藉由NH4〇H調節）且包含3.22 Wt% 86088 -16 - 1233856 銘（平均直徑為 100奈米，H〇riba LA 910/920)、3.58 wt%尿 素、1.36 wt%酒石酸及5〇 ppm之Trit〇n DF-16表面活性劑。 研磨組合物A及B(控制組合物）不含其他成分，而研磨組合 物C及D(對照組合物）進一步包含一非導電聚合物，較佳為 0.1 wt%之1，2,4-三唑（其係一習知銅抑制劑或成膜劑），研磨 組合物E及F(本發明之組合物）進一步包含一導電聚合物， 較佳為0.02 wt%聚吡咯（p型，經摻雜；σ = ι〇·3 s/cm)。 研磨組合物A及B係於研磨組合物c-F研磨位於研磨工具 上之基材之前及之後研磨位於研磨工具上之該基材。在研鲁 磨基材期間觀察基材移除速度、碟形凹陷（12〇微米結合塾 碟形凹陷）、凹槽及磨餘並記錄組合物之研磨效果。磨 蚀度係為下列之量測之結果：（a)以埃表示之9〇%密度陣列 (4.5微米線/0.5微米間隔及5微米深陣列）之]e3_氧化磨蚀，及 (b)以埃表示之50%密度陣列（2.5微米線/2.5微米間隔及5微 米深陣列）之E4-氧化磨蝕。移除速度、碟形凹陷、清除時 間、平均凹槽（0.3微米）及磨蝕結果均列於表中。 17- S52 86088 1233856 表 研磨組知为 下動 (千帕） ⑽細 稍 碟形凹陷 (埃） 間 (秒） 平均㈣曹 (埃） 90%密度 雜 (埃） 50%密度 雜 (埃） A (控制組合物） 14 7974 2276 123 825 1451 419 B (控制組合物） 14 11177* 3019 110 未測定 1451 419 C (控制組合物） 14 4225 1537 190 195 1167 276 D (對照組合物） 28 8042 1834 151 未測定 1357 342 E (本發明之組合物） 14 7156 2148 120 345 1232 372 F (本發明之組合物） 28 10762 1942 118 未測定 1033 312 A (重複控制組合物） 14 7058 2848 120 未測定 1721 592 B (重複控制組合物） 28 10362 2757 130 未測定 1621 521 *於28 kPa下量測 表中概述之結果表明，與習用研磨系統（如研磨系統C及D 所例示）相比，在研磨系統中加入導電聚合物（如研磨系統E 及F所例示）一般可增加移除速度，而與未包含導電聚合物 之類似研磨系統（如研磨系統A及B所例示）相比可降低碟形 凹陷、凹槽及磨蝕。包含一導電聚合物之研磨系統具有更 佳之碟形凹陷及磨蝕速度，同時無損於較好之移除速度。 雖然加入一非導電聚合物（舉例而言，1，2，4 -三吐）至研磨系 統（如研磨系統C及D所例示）中亦可降低碟形凹陷及凹槽， 但使用此一研磨組合物所達到之移除速度比未包含任何聚 合物之類似研磨系統要小得多（參照研磨系統A及B)。 -18 - 86088

Claims (1)

1233856 拾、申請專利範圍： 1. 一種研磨系統，其包含： (a) —磨料、一研磨墊、一將基材氧化之機構、或其任 一組合； (b) —導電聚合物；及 (c) 一液體載體； 其中該導電聚合物之電導係數係為丨s/cm至1 〇6 S/cm 〇 2 ·如申請專利範圍第1項之研磨系統，其中該研磨系統係一 化學機械研磨系統，其包含一磨料、一研磨墊、或磨料 及研磨塾兩者。 3·如申請專利範圍第2項之研磨系統，其中該導電聚合物係 選自由下列組成之群：聚吡咯、聚苯胺、聚苯胺磺酸、 聚嘧吩、聚苯、聚乙烯基苯、聚對吡啶、聚對吡啶基乙烯、 聚1，6-庚二炔、聚乙炔、聚異硫茚、聚3,扣伸乙基二氧嘍 吩、聚N-乙烯基吡唑、其共聚物及其組合物。 4·如申請專利範圍第3項之研磨系統，其中該導電聚合物係 為聚吡咯或聚苯胺。 5·如申請專利範圍第2項之研磨系統，其中該導電聚合物未 經摻雜。 6.如申凊專利範圍第2項之研磨系統，其中該導電聚合物經 摻雜。 7如申請專利範圍第6項之研磨系統，其中該導電聚合物係 摻雜有一 η型或p型摻雜劑。 SS4 86088 1233856 8. 如_請專利範圍第7項之研磨系統，其中該導電聚合物係 接雜以-選自由Na、K、U、Ca、-有機酸及四燒基銨组 成之群的η型摻雜劑。 9. 如申請專利範圍第7項之研磨系統，其中導電聚合物係摻 雜有選自由12、？？6、；6?6、01及八5匕組成之群的1)型摻雜劑。 10. 如申凊專利範圍第2項之研磨系統，其中該液體載體包含 水。 U.如申請專利範圍第2項之研磨系統，其中該系統包含一磨 料’且該磨料懸浮於該液體載體中。 12·如申請專利範圍第u項之研磨系統，其中該磨料係選自 由氧化鋁、二氧化矽、氧化鈽、氧化鍺、氧化鈦、氧化 锆、氧化鎂、氮化々、碳化矽、金剛石及其組合物組成 之群。 13. 如申請專利範圍第2項之研磨系统，其中該系統包含_磨 料及研磨塾，且其中該磨料固定於研磨塾上。 14. 如申凊專利範圍第2項之研磨系統，其中該導電聚合物含 量以液體載體及任何懸浮於其中之化合物之重量計係為 0.01 wt%至 5 Wt% 〇 如申μ專利範圍第2項之研磨系統，其中該磨料含量以液 體載體及任何懸浮於其中之化合物之重量計係為〇1爾 至 20 wt% 〇 16. 如申請專利範圍第2項之研磨系統，其中該系統之阳值係 為9或更低。 “ 17. 如申請專利範圍第2項之研磨系统，其中該系統尚包含— 86088 1233856 將基材氧化之機構。 18.如令請專利範圍第】、之研磨系統，其中該將基材氧化 之機構係一氧化劑。 如申μ專利旋圍第2項之研麻玄 、汗磨系、，无，其中該系統尚包含一 錯合劑。 2〇.如申請專利範圍第丨項之研磨 W糸、，死，其中該研磨系統係_ 匕含將基材氧化之機構的電化學研磨系統。 .如申請專·圍第則之研磨系統，其中該將基材氧化 《機構包含—施加一隨時間改變之陽極電位至基材的裳
86〇灿
書替 9139號專利申請案 換頁(94年2月） 該研磨系統包含一磨料、一研磨塾、一將基材氧化之機 構或其任一組合。一 CMP系統通常包含一磨料、一研磨塾、 或磨料與研磨墊兩者，但亦可包含一將基材氧化之機構。 一電化學研磨系統通常包含一將基材氧化之機構，但亦可 包含一磨料、一研磨塾、或磨料與研磨塾兩者（儘管在較佳 實例中並不需要磨料及研磨墊）。較佳地，尤其在一 CMP系 統中，該系統包含一磨料及一研磨墊。該磨料（當存在並懸 浮於液體載體中）和該導電聚合物及任一其他懸浮於液體 載體中之組份組成該研磨系統之研磨組合物。 該磨料可為任一合適之形式（例如，磨料顆粒）。該磨料 可固定於研磨墊中及/或為微粒形式且懸浮於液體載體 中。該磨料可係任一合適材料（例如，金屬氧化物）。舉例而 言，該磨料可為選自由氧化鋁、二氧化矽、氧化鈦、二氧 化鈽、氧化錘、氧化鍺、氧化鎂、其共同形成之產物及其 組合物組成之群之金屬氧化物磨料。該磨料亦可為氮化 矽、碳化矽、金剛石及其組合物。該磨料亦可為聚合物顆 粒或包覆顆粒。一般而言，該磨料係選自由氧化鋁、二氧 化矽、其共同形成之產物、包覆金屬氧化物顆粒、聚合物 顆粒及其組合物組成之群。該磨料較佳為氧化鋁或二氧化 矽。該研磨系統通常包含以液體載體及任何溶解或懸浮於 其中之化合物之重量計0· 1 wt%至20 wt% (例如，0·5 wt%至 20 wt%，0·5 wt%至 15 wt%，或 1 wt%至 10 wt%)之磨料。 該研磨塾可為任一適宜之研磨墊。適宜之研磨塾揭示於 美國專利第5,489,233號、第6,062,968號、第6，1 17,000號及 第 6，126,532號中。 86088-940221.doc -9 -
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6884144B2 (en) * 2002-08-16 2005-04-26 Micron Technology, Inc. Methods and systems for planarizing microelectronic devices with Ge-Se-Ag layers
WO2004068570A1 (ja) * 2003-01-31 2004-08-12 Hitachi Chemical Co., Ltd. Cmp研磨剤及び研磨方法
US6916742B2 (en) * 2003-02-27 2005-07-12 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Modular barrier removal polishing slurry
IL154783A0 (en) * 2003-03-06 2003-10-31 J G Systems Inc Chemical-mechanical polishing composition based on cupric oxidizing compounds
JP4801326B2 (ja) * 2004-05-06 2011-10-26 三井化学株式会社 研磨用スラリー
US20070037491A1 (en) * 2005-08-12 2007-02-15 Yuzhuo Li Chemically modified chemical mechanical polishing pad, process of making a modified chemical mechanical polishing pad and method of chemical mechanical polishing
US7678700B2 (en) * 2006-09-05 2010-03-16 Cabot Microelectronics Corporation Silicon carbide polishing method utilizing water-soluble oxidizers
US7998866B2 (en) * 2006-09-05 2011-08-16 Cabot Microelectronics Corporation Silicon carbide polishing method utilizing water-soluble oxidizers
ES2621084T3 (es) 2007-07-27 2017-06-30 R Tree Innovations, Llc Sistema de implantación intercorporal
JP5436770B2 (ja) * 2007-11-30 2014-03-05 三菱レイヨン株式会社 導電性研磨パッドおよびその製造方法
KR101428052B1 (ko) * 2007-12-13 2014-08-08 엘지이노텍 주식회사 반도체 발광소자 및 그 제조방법
KR20100004181A (ko) * 2008-07-03 2010-01-13 삼성전자주식회사 화학 기계적 연마용 슬러리 조성물, 이의 제조 방법 및화학 기계적 연마방법
ES2593092T3 (es) 2009-07-09 2016-12-05 R Tree Innovations, Llc Sistema para inserción de un dispositivo de implante intersomático
CN102967632B (zh) * 2012-11-30 2016-01-20 淄博包钢灵芝稀土高科技股份有限公司 用电导率指导抛光粉生产和产品质量控制的方法
CN105448817B (zh) * 2014-09-29 2020-05-19 盛美半导体设备(上海)股份有限公司 一种电化学抛光金属互连晶圆结构的方法
CN104278061A (zh) * 2014-10-01 2015-01-14 青岛科技大学 一种生产氟苯基甲基丙酸甲酯的产朊酵母还原法
CN104650740B (zh) * 2014-12-10 2017-07-14 深圳市力合材料有限公司 一种可实现快速稳定抛光的抛光液
US10294399B2 (en) * 2017-01-05 2019-05-21 Cabot Microelectronics Corporation Composition and method for polishing silicon carbide

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0322721B1 (en) 1987-12-29 1993-10-06 E.I. Du Pont De Nemours And Company Fine polishing composition for wafers
US5352277A (en) 1988-12-12 1994-10-04 E. I. Du Pont De Nemours & Company Final polishing composition
US5264010A (en) 1992-04-27 1993-11-23 Rodel, Inc. Compositions and methods for polishing and planarizing surfaces
US5489233A (en) 1994-04-08 1996-02-06 Rodel, Inc. Polishing pads and methods for their use
US5527423A (en) 1994-10-06 1996-06-18 Cabot Corporation Chemical mechanical polishing slurry for metal layers
WO1996038262A1 (en) * 1995-06-01 1996-12-05 Rodel, Inc. Compositions for polishing silicon wafers and methods
MY113454A (en) 1995-06-01 2002-02-28 Rodel Inc Compositions for polishing silicon wafers and methods
US5860848A (en) 1995-06-01 1999-01-19 Rodel, Inc. Polishing silicon wafers with improved polishing slurries
US5958794A (en) 1995-09-22 1999-09-28 Minnesota Mining And Manufacturing Company Method of modifying an exposed surface of a semiconductor wafer
US6126532A (en) 1997-04-18 2000-10-03 Cabot Corporation Polishing pads for a semiconductor substrate
US6062968A (en) 1997-04-18 2000-05-16 Cabot Corporation Polishing pad for a semiconductor substrate
JPH11162910A (ja) 1997-11-25 1999-06-18 Sumitomo Chem Co Ltd 半導体装置製造用研磨剤及び研磨方法
US6117000A (en) 1998-07-10 2000-09-12 Cabot Corporation Polishing pad for a semiconductor substrate
KR100447551B1 (ko) * 1999-01-18 2004-09-08 가부시끼가이샤 도시바 복합 입자 및 그의 제조 방법, 수계 분산체, 화학 기계연마용 수계 분산체 조성물 및 반도체 장치의 제조 방법
US6468785B1 (en) * 1999-02-19 2002-10-22 New Mexico State University Technology Transfer Corporation Doped conducting polymers applications and methods
EP1691401B1 (en) * 1999-06-18 2012-06-13 Hitachi Chemical Co., Ltd. Method for polishing a substrate using CMP abrasive
TW499471B (en) 1999-09-01 2002-08-21 Eternal Chemical Co Ltd Chemical mechanical/abrasive composition for semiconductor processing
US6348076B1 (en) 1999-10-08 2002-02-19 International Business Machines Corporation Slurry for mechanical polishing (CMP) of metals and use thereof
US6379223B1 (en) 1999-11-29 2002-04-30 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for electrochemical-mechanical planarization
JP3910785B2 (ja) * 2000-06-30 2007-04-25 株式会社東芝 化学機械研磨用スラリーおよび半導体装置の製造方法
JP4972829B2 (ja) * 2001-06-28 2012-07-11 日立化成工業株式会社 Ｃｍｐ研磨剤及び基板の研磨方法

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