CN117987014A - 化学机械抛光浆料组合物以及使用其对钨进行抛光的方法 - Google Patents

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Abstract

在本文中公开一种用于对钨进行抛光的化学机械抛光浆料组合物以及使用其对钨进行抛光的方法。所述用于对钨进行抛光的化学机械抛光浆料组合物包括：选自极性溶剂和非极性溶剂的至少一种溶剂；磨料剂；以及由式3表示的化合物或其络合物。本发明可提高抛光表面的平整度。

Description

化学机械抛光浆料组合物以及使用其对钨进行抛光的方法
相关申请的交叉参考
本申请主张在2022年11月3日在韩国知识产权局提出申请的韩国专利申请第10-2022-0145499号的优先权和权益，所述韩国专利申请的全部公开内容并入本文供参考。
技术领域
本发明涉及一种用于对钨进行抛光的化学机械抛光浆料组合物以及使用所述化学机械抛光浆料组合物对钨进行抛光的方法。
背景技术
用于对衬底的表面进行抛光(或平面化)的方法和化学机械抛光(chemicalmechanical polishing，CMP)组合物在所属领域中是众所周知的。
使用CMP组合物对金属层进行抛光的工艺包括以下步骤：对初始金属层进行抛光、对金属层和阻挡层进行抛光、以及对金属层、阻挡层和氧化物膜进行抛光。在对金属层、阻挡层和氧化物膜进行抛光的步骤中，使用用于对经图案化的钨晶片进行抛光的抛光组合物。此处，为了实现经图案化的钨晶片的良好平面化，需要以适当的抛光速率对金属层和氧化物膜进行抛光。
用于对半导体衬底上的金属层(例如，钨)进行抛光的抛光组合物可包括悬浮在水溶液中的磨粒颗粒、以及化学加速剂(例如，氧化剂和催化剂)。所述催化剂用于提高相对于钨的抛光速率。已知有几种类型的催化剂可用于CMP应用中。然而，一些催化剂尽管能够提高抛光速率，但其可导致抛光表面的平整度差。
发明内容
本发明的一个方面是提供一种用于对钨进行抛光的CMP浆料组合物，所述CMP浆料组合物能够以高的抛光速率对钨进行抛光，并且能够通过减少例如侵蚀(erosion)等表面缺陷来提高抛光表面的平整度。
1、根据本发明的一个方面，一种用于对钨进行抛光的CMP浆料组合物包括：至少一种溶剂，选自极性溶剂和非极性溶剂；磨料剂；以及由式3表示的化合物或其络合物：
[式3]
其中R1、R2和R3各自独立地是单键或经取代或未经取代C1到C3亚烷基，R4、R5和R6各自独立地是经取代或未经取代C1到C3亚烷基，且M1、M2和M3各自独立地是OH或O-M+(M+是单价阳离子)。
2、在实施例1中，所述由式3表示的化合物可为由式3-1表示的化合物或由式3-1表示的化合物与碱金属阳离子的盐。
[式3-1]
3、在实施例1到2中，所述络合物可通过所述由式3表示的化合物与金属离子的配位键结而形成。
4、在实施例1到3中，所述金属离子可为二价铁阳离子(Fe2+)或三价铁阳离子(Fe3+)。
5、在实施例1到4中，所述络合物可为由式4表示的络合物：
6、在实施例1到5中，所述由式3表示的化合物或其络合物可以0.001wt％到10wt％的量存在于所述CMP浆料组合物中。
7、在实施例1到6中，所述磨料剂可包括选自未改性磨料剂和改性磨料剂中的至少一者。
8、在实施例7中，所述改性磨料剂可包括利用具有1到5个氮原子的氨基硅烷进行改性的二氧化硅。
9、在实施例1到8中，所述CMP浆料组合物进一步可包括：选自氧化剂、氨基酸和有机酸中的至少一者。
10、在实施例9中，所述CMP浆料组合物可包括：0.001wt％到20wt％的所述磨料剂、0.001wt％到10wt％的所述由式3表示的化合物或其络合物、0.001wt％到10wt％的所述有机酸、0.001wt％到10wt％的所述氨基酸和30wt％到99wt％的所述至少一种溶剂。
11、在实施例1到10中，所述CMP浆料组合物可具有为2到7的酸碱值(pH)。
根据本发明的另一方面，一种对钨进行抛光的方法包括使用上述用于对钨进行抛光的CMP浆料组合物对钨进行抛光。
本发明提供一种用于对钨进行抛光的CMP浆料组合物，所述CMP浆料组合物能够以高的抛光速率对钨进行抛光，并且能够通过减少例如侵蚀等表面缺陷来提高抛光表面的平整度。
具体实施方式
在本文中所使用的术语是用于对示例性实施例进行阐述的目的，而并非旨在限制本发明。除非上下文清楚地另外指明，否则在本文中所使用的单数形式“一(a和an)”及“所述(the)”旨在也包括复数形式。
在本文中所使用的表述“经取代或未经取代的”中的用语“经取代”意指对应官能团中的至少一个氢原子被选自羟基、C1到C20烷基或卤代烷基、C2到C20烯基或卤代烯基、C2到C20炔基或卤代炔基、C3到C20环烷基、C3到C20环烯基、C6到C20芳基、C7到C20芳基烷基、C1到C20烷氧基、C6到C20芳氧基、氨基、卤素基(halo group)、氰基或硫醇基中的一者取代。
在本文中所述的“单价脂族烃基”可为经取代或未经取代的C1到C20直链或支链烷基，优选地为C1到C10烷基，更优选地为C1到C5烷基。
在本文中所述的“单价脂环族烃基”可为经取代或未经取代的C3到C20环烷基，优选地为C3到C10环烷基，更优选地为C3到C5环烷基。
在本文中所述的“单价芳族烃基”可包括经取代或未经取代的C6到C20芳基或经取代或未经取代的C7到C20芳基烷基，优选地为C6到C10芳基或C7到C10芳基烷基。
在本文中所述的“二价脂族烃基”、“二价脂环族烃基”或“二价芳族烃基”可通过将“单价脂族烃基”、“单价脂环族烃基”或“单价芳族烃基”转变为二价形式而获得。
举例来说，“二价脂族烃基”可为经取代或未经取代的C1到C20直链或支链亚烷基，优选地为C1到C10亚烷基，更优选地为C1到C5亚烷基；“二价脂环族烃基”可为经取代或未经取代的C3到C20亚环烷基，优选地为C3到C10亚环烷基，更优选地为C3到C5亚环烷基；且“二价芳族烃基”可为经取代或未经取代的C6到C20亚芳基或经取代或未经取代的C7到C20亚芳基烷基，优选地为C6到C20亚芳基、或C6到C10亚芳基烷基。
在本文中用来表示特定数值范围的表述“X到Y”意指“大于或等于X且小于或等于Y”。
本发明涉及一种用于对钨进行抛光的CMP浆料组合物。根据本发明的CMP浆料组合物可以高的抛光速率对钨进行抛光，并且可通过减少例如侵蚀等表面缺陷来提高抛光表面的平整度。尤其是，当用于对经图案化的钨晶片进行抛光时，根据本发明的用于对钨进行抛光的CMP浆料组合物可以高的抛光速率对晶片上的氧化物膜进行抛光，并且可通过减少例如侵蚀等表面缺陷来确保抛光表面的平整度提高。
根据本发明的用于对钨进行抛光的CMP浆料组合物(以下称为“CMP浆料组合物”)包括：至少一种溶剂，选自极性溶剂和非极性溶剂；磨料剂；以及由式3表示的化合物或其络合物。
溶剂
选自极性溶剂和非极性溶剂中的所述至少一种溶剂用于在利用磨料剂对钨或经图案化的钨晶片进行抛光时减少摩擦。选自极性溶剂和非极性溶剂中的所述至少一种溶剂可包括水(例如，超纯水(ultrapure water)或去离子水(deionized water))、有机胺、有机醇、有机醇胺、有机醚、有机酮和类似溶剂。优选地，所述至少一种溶剂可包括超纯水或去离子水。选自极性溶剂和非极性溶剂中的所述至少一种溶剂可以余量(例如，以30wt％到99wt％的量)存在于CMP浆料组合物中。
磨料剂
磨料剂用于以高的抛光速率对绝缘膜(例如，氧化硅膜)和经图案化的钨晶片进行抛光。
磨料剂可包括选自二氧化硅(例如，胶体二氧化硅和煅制(fumed silica)二氧化硅)、二氧化铈、氧化铝等的至少一种金属氧化物磨料。优选地，磨料剂可包括胶体二氧化硅或煅制二氧化硅，更优选地包括胶体二氧化硅。
磨料剂由球形或非球形颗粒构成，并且可具有为10纳米到200纳米、具体来说20纳米到180纳米、更具体来说30纳米到150纳米的平均粒径(D50)。在此范围内，磨料剂可以高的抛光速率对绝缘膜和经图案化的钨晶片(其为本文中的抛光对象)进行抛光。在本文中所述的“平均粒径(D50)”是所属领域中已知的典型粒径量度，且指代在磨料剂颗粒的体积累积分布(volume cumulative distribution)中对应于50体积％的粒径。
磨料剂可包括选自未改性磨料剂(unmodified abrasive agent)和改性磨料剂(modified abrasive agent)中的至少一者。优选地，磨料剂是改性磨料剂，与使用未改性磨料剂相比，CMP浆料组合物可提高相对于绝缘膜的抛光速率并减少划痕(scratch)，并且即使在处于高于典型的强酸性CMP浆料组合物的微酸性范围内的酸碱值下也可相对于经图案化的钨晶片实现高的抛光速率。
在一个实施例中，改性磨料剂是利用仅含有至少一个氮原子的硅烷进行改性的磨料剂，且因此在其表面上带正电荷。具体来说，改性磨料剂可具有为+10mV到+100mV、具体来说+20mV到+60mV的表面ζ电势(surface zeta potential)。在此范围内，改性磨料剂可有助于提高相对于绝缘膜的抛光速率。
在一个实施例中，改性磨料剂可通过下述来制备，在酸性条件下，将含有至少一个氮原子的氨基硅烷以相对于未改性磨料剂为0.02:1到1:1的摩尔比加入到未改性磨料剂中，随后在50℃到80℃下搅拌10到30小时。此处，酸性条件可通过加入酸(例如，盐酸、氢氟酸、乙酸、硝酸和硫酸)来实现。未改性磨料剂可包括胶体二氧化硅或煅制二氧化硅，优选地包括胶体二氧化硅，但不限于此。
在一个实施例中，磨料剂可为利用含有至少一个氮原子(例如，1到5个氮原子)的氨基硅烷进行改性的磨料剂。优选地，磨料剂可为利用选自下述含有两个氮原子的氨基硅烷和含有三个氮原子的氨基硅烷中的至少一者进行改性的磨料剂。
含有两个氮原子的硅烷
含有两个氮原子的硅烷可包括由式1表示的化合物、衍生自由式1表示的化合物的阳离子、或由式1表示的化合物的盐。
[式1]
其中X1、X2和X3各自独立地是氢、羟基、经取代或未经取代的C1到C20烷基、经取代或未经取代的C6到C20芳基、经取代或未经取代的C3到C20环烷基、经取代或未经取代的C7到C20芳基烷基、经取代或未经取代的C1到C20烷氧基、或经取代或未经取代的C6到C20芳氧基，
X1、X2和X3中的至少一者是羟基、经取代或未经取代的C1到C20烷氧基、或经取代或未经取代的C6到C20芳氧基，
Y1和Y2各自独立地是单键、二价脂族烃基、二价脂环族烃基或二价芳族烃基，并且
R1、R2和R3各自独立地是氢、羟基、经取代或未经取代的C1到C20单价脂族烃基、经取代或未经取代的C3到C20单价脂环族烃基、或经取代或未经取代的C6到C30单价芳族烃基。
在一个实施例中，磨料剂可包括利用由式1表示的化合物进行改性的磨料剂。
优选地，在式1中，X1、X2和X3各自独立地是羟基、经取代或未经取代的C1到C20烷基、或经取代或未经取代的C1到C20烷氧基，且X1、X2和X3中的至少一者是羟基或经取代或未经取代的C1到C20烷氧基。更优选地，在式1中，X1、X2和X3是羟基或经取代或未经取代的C1到C20烷氧基。如此一来，由式1表示的化合物可更稳定地键结到磨料剂，从而增加磨料剂的寿命。
优选地，Y1和Y2各自独立地是二价脂族烃基，更优选地为C1到C5亚烷基。
优选地，在式1中，R1、R2和R3各自独立地是氢，使得由式1表示的化合物为含氨基(-NH2)的硅烷。
举例来说，由式1表示的化合物可包括选自氨基乙基氨基丙基三甲氧基硅烷、氨基乙基氨基丙基三乙氧基硅烷、氨基乙基氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、氨基乙基氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、氨基乙基氨基甲基三乙氧基硅烷和氨基乙基氨基甲基甲基二乙氧基硅烷中的至少一者。
在另一实施例中，磨料剂可包括利用衍生自由式1表示的化合物的阳离子进行改性的磨料剂。
衍生自由式1表示的化合物的阳离子指代通过将氢或取代基另外键结到式1中的两个氮原子中的至少一者而形成的阳离子。所述阳离子可为单价阳离子或二价阳离子。举例来说，所述阳离子可由式1-1到式1-3中的一者表示：
[式1-1]
[式1-2]
[式1-3]
(在式1-1到式1-3中，X1、X2、X3、Y1、Y2、R1、R2和R3各自如在式1中所定义，且
R4和R5各自独立地是氢、羟基、经取代或未经取代的C1到C20单价脂族烃基、经取代或未经取代的C3到C20单价脂环族烃基、或经取代或未经取代的C6到C20单价芳族烃基)。
在又一实施例中，磨料剂可包括利用由式1表示的化合物的盐进行改性的磨料剂。由式1表示的化合物的盐指代由衍生自由式1表示的化合物的阳离子和阴离子构成的中性盐。
阳离子可由式1-1到式1-3中的一者表示。阴离子可包括：卤素阴离子(例如，F-、Cl-、Br-、I-)；有机酸阴离子，例如碳酸阴离子(例如，CO3 2-、HCO3 -)、乙酸阴离子(CH3COO-)和柠檬酸阴离子(HOC(COO-)(CH2COO-)2)；含氮阴离子(例如，NO3 -、NO2 -)；含磷阴离子(例如，PO4 3-、HPO4 2-、H2PO4 -)；含硫阴离子(例如，SO4 2-、HSO4 -)；以及氰化物阴离子(CN-)。
含有三个氮原子的硅烷
含有三个氮原子的硅烷可包括由式2表示的化合物、衍生自由式2表示的化合物的阳离子、或由式2表示的化合物的盐：
其中X1、X2和X3如在式1中所定义，
Y3、Y4和Y5各自独立地是单键、二价脂族烃基、二价脂环族烃基或二价芳族烃基，且
R6、R7、R8和R9各自独立地是氢、羟基、经取代或未经取代的C1到C20单价脂族烃基、经取代或未经取代的C3到C20单价脂环族烃基、或经取代或未经取代的C6到C20单价芳族烃基。
在一个实施例中，磨料剂可包括利用由式2表示的化合物进行改性的磨料剂。
优选地，在式2中，X1、X2和X3各自独立地是羟基、经取代或未经取代的C1到C20烷基、或经取代或未经取代的C1到C20烷氧基，且X1、X2和X3中的至少一者是羟基或经取代或未经取代的C1到C20烷氧基。更优选地，在式2中，X1、X2和X3是羟基或经取代或未经取代的C1到C20烷氧基。如此一来，由式2表示的化合物可更稳定地键结到二氧化硅，从而增加磨料剂的寿命。
优选地，在式2中，Y3、Y4和Y5各自独立地是二价脂族烃基，更优选地为C1到C5亚烷基。
优选地，在式2中，R6、R7、R8和R9各自独立地是氢，使得由式2表示的化合物为含氨基(-NH2)的硅烷。
举例来说，由式2表示的化合物可包括选自二乙烯三氨基丙基三甲氧基硅烷、二乙烯三氨基丙基三乙氧基硅烷、二乙烯三氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、二乙烯三氨基丙基甲基二乙氧基硅烷和二乙烯三氨基甲基甲基二乙氧基硅烷中的至少一者。
在另一实施例中，磨料剂可包括利用衍生自由式2表示的化合物的阳离子进行改性的磨料剂。
衍生自由式2表示的化合物的阳离子指代通过将氢或取代基键结到式2中的氮原子而形成的阳离子。所述阳离子可为单价到三价阳离子。举例来说，所述阳离子可由式2-1到式2-7中的一者表示：
[式2-1]
[式2-2]
[式2-3]
[式2-4]
[式2-5]
[式2-6]
[式2-7]
(在式2-1到式2-7中，X1、X2、X3、Y3、Y4、Y5、R6、R7、R8和R9各自如在式2中所定义，并且
R10、R11和R12各自独立地是氢、羟基、经取代或未经取代的C1到C20单价脂族烃基、经取代或未经取代的C3到C20单价脂环族烃基、或经取代或未经取代的C6到C20单价芳族烃基)。
在又一实施例中，磨料剂可包括利用由式2表示的化合物的盐进行改性的磨料剂。由式2表示的化合物的盐指代由衍生自由式2表示的化合物的阳离子和阴离子构成的中性盐。
阳离子可由式2-1到式2-7中的一者表示。阴离子可与以上关于由式1表示的化合物的盐所述者相同。
磨料剂可以0.001wt％到20wt％、优选地0.01wt％到15wt％、更优选地0.05wt％到10wt％、再优选地0.1wt％到5wt％或0.5wt％到3wt％的量存在于CMP浆料组合物中。在此范围内，磨料剂可以高的抛光速率对绝缘膜和经图案化的钨晶片进行抛光。
由式3表示的化合物或其络合物
由式3表示的化合物用于在CMP浆料组合物中形成催化剂。此处，催化剂可为由式3表示的化合物与金属离子之间的络合物：
其中R1、R2和R3各自独立地是单键或经取代或未经取代C1到C3亚烷基，R4、R5和R6各自独立地是经取代或未经取代C1到C3亚烷基，且
M1、M2和M3各自独立地是OH或O-M+(M+是单价阳离子)。
由式3表示的化合物具有含三个氮原子的闭环结构。此外，由式3表示的化合物总共具有三个-C(＝O)Mn部分(Mn是M1、M2或M3)，所述三个-C(＝O)Mn部分中的每一者附接到所述三个氮原子中的相应一者。因此，当由式3表示的化合物与金属离子形成络合物时，所述由式3表示的化合物的所有所述三个-C(＝O)Mn部分(Mn是M1、M2或M3)均键结到金属离子，而不会存留未键结到金属离子的-C(＝O)Mn部分(Mn是M1、M2或M3)，并且式3中的所述三个氮原子也键结到金属离子，从而显著提高催化剂的稳定性。如此一来，根据本发明的CMP浆料组合物可以高的抛光速率对经图案化的钨晶片进行抛光，同时提高抛光表面的平整度。
在一个实施例中，在式3中，R1、R2和R3可各自独立地是经取代或未经取代C2到C3亚烷基，R4、R5和R6可各自独立地是经取代或未经取代C1到C2亚烷基，且M1、M2和M3可各自独立地是OH。
在一个实施例中，在式3中，单价阳离子可为碱金属阳离子，例如Li+、Na+和K+。
举例来说，由式3表示的化合物可为由式3-1表示的化合物或其与碱金属阳离子的盐。
[式3-1]
由式3表示的化合物的络合物可为通过由式3表示的化合物与金属离子的配位键结(coordination bonding)而形成的络合物。此处，金属离子可为铁离子，例如二价铁阳离子(Fe2+)或三价铁阳离子(Fe3+)。当由式3表示的化合物形成络合物时，由式3表示的化合物可键结到金属离子，其中H或M+从其M1、M2和M3脱离。
在一个实施例中，由式3表示的化合物的络合物可为例如由式4表示的络合物。参照式4，所述三个氮原子和所述三个-C(＝O)Mn部分(Mn是M1、M2或M3)键结到Fe。
[式4]
金属离子可衍生自含二价铁阳离子的化合物、含三价铁阳离子的化合物或其水合物。此种化合物可包括选自氯化铁(FeCl3)、硝酸铁(Fe(NO3)3)、硫酸铁(Fe2(SO4)3)或其水合物中的至少一者，但不限于此。
由式3表示的化合物的络合物可通过由式3表示的化合物与含三价铁阳离子的化合物或其水合物的螯合键结(chelation bonding)而形成。
由式3表示的化合物或其络合物可以0.001wt％到10wt％、优选地0.001wt％到1wt％、更优选地0.001wt％到0.5wt％、例如0.001wt％到0.1wt％或0.001wt％到0.01wt％的量存在于CMP浆料组合物中。在此范围内，由式3表示的化合物或络合物可提高相对于钨膜的抛光速率，同时提高抛光表面的平整度。
CMP浆料组合物进一步可包括选自氧化剂、氨基酸和有机酸中的至少一者。
氧化剂用于通过对经图案化的钨晶片进行氧化来促进对经图案化的钨晶片的抛光。
氧化剂可包括选自无机过化合物(per-compound)、有机过化合物、溴酸或其盐、硝酸或其盐、氯酸或其盐、铬酸或其盐、碘酸或其盐、铁或其盐、铜或其盐、稀土金属氧化物、过渡金属氧化物和重铬酸钾中的至少一者。在本文中，“过化合物”指代含有至少一个过氧化基(-O-O-)或含有最高氧化态元素的化合物。优选地，氧化剂为过化合物。举例来说，过化合物可包括选自过氧化氢、高碘酸钾(potassium periodate)、过硫酸钙和铁***中的至少一者。优选地，所述过化合物为过氧化氢。
氧化剂可以0.01wt％到20wt％、优选地0.05wt％到10wt％、更优选地0.1wt％到5wt％的量存在于CMP浆料组合物中。在此范围内，氧化剂可提高相对于经图案化的钨晶片的抛光速率。
在包括上述磨料剂的CMP浆料组合物中可包括氨基酸，以进一步提高相对于钨的抛光速率。
氨基酸可包括甘氨酸、赖氨酸、丙氨酸、组氨酸、丝氨酸、谷氨酰胺、缬氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、精氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、苏氨酸、天冬酰胺、半胱氨酸、脯氨酸和类似氨基酸。优选地，氨基酸可包括选自甘氨酸、赖氨酸、丙氨酸和组氨酸中的至少一者，更优选地为甘氨酸。
氨基酸可以0.001wt％到10wt％、优选地0.005wt％到5wt％、更优选地0.01wt％到1wt％、再优选地0.02wt％到0.5wt％的量存在于CMP浆料组合物中。在此范围内，氨基酸可提高相对于钨膜的抛光速率。
有机酸用于提高相对于经图案化的钨晶片的抛光速率。
有机酸可包括具有至少一个羧基的有机酸，优选地包括具有一个羧基的有机酸。举例来说，有机酸可包括选自乙酸、丙酸、丁酸和戊酸中的至少一者。
有机酸可以0.001wt％到10wt％、优选地0.002wt％到5wt％、更优选地0.005wt％到3wt％、再优选地0.01wt％到1wt％的量存在于CMP浆料组合物中。在此范围内，有机酸可提高磨料剂的分散稳定性，从而确保即使从制备CMP浆料组合物起经过一段长时间后磨料剂，也不会出现结块(clumping)和/或附聚(agglomeration)。
CMP浆料组合物可具有为2到7的酸碱值。通过使用上述改性二氧化硅作为磨料剂，根据本发明的CMP浆料组合物即使在处于高于典型的强酸性CMP浆料组合物的微酸性范围内的酸碱值下也可相对于经图案化的钨晶片实现高的抛光速率。在一个实施例中，CMP浆料组合物可具有为2到6、3到6、4到6、或5到6的酸碱值。
CMP浆料组合物进一步可包括含三价铁阳离子的化合物或其水合物。具体来说，CMP浆料组合物进一步可包括选自氯化铁(FeCl3)、硝酸铁(Fe(NO3)3)、硫酸铁(Fe2(SO4)3)或其水合物中的至少一者，但不限于此。
含三价铁阳离子的化合物或其水合物可以0.001wt％到10wt％、优选地0.01wt％到1wt％、更优选地0.1wt％到0.5wt％的量存在于CMP浆料组合物中。在此范围内，含三价铁阳离子的化合物或其水合物可确保改善的催化活性和稳定性，从而使CMP浆料组合物的抛光性能最大化。
CMP浆料组合物进一步可包括酸碱值调节剂，以在上述范围内调节CMP浆料组合物的酸碱值。
酸碱值调节剂可包括无机酸，例如选自硝酸、磷酸、盐酸和硫酸中的至少一者。作为另外一种选择，酸碱值调节剂可包括碱，例如选自液态水(aqueous water)、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵、碳酸钠和碳酸钾中的至少一者。
CMP浆料组合物进一步可包括典型的添加剂，例如杀生物剂、表面活性剂、分散剂和改性剂。添加剂可以0.001wt％到5wt％、优选地0.002wt％到1wt％、更优选地0.005wt％到0.5wt％的量存在于CMP浆料组合物中。在此范围内，添加剂可在不影响相对于抛光对象的抛光速率的情况下提供所需的效果。
根据本发明的对钨进行抛光的方法包括使用根据本发明的用于对钨进行抛光的CMP浆料组合物对钨进行抛光。在一个实施例中，所述方法可用作对经图案化的钨晶片进行抛光的方法，并且包括使用根据本发明的CMP浆料组合物对经图案化的钨晶片进行抛光。
接下来，将参照一些实施例来更详细地阐述本发明。应理解，提供这些实施例仅为进行例示，而不应以任何方式将其解释为限制本发明。
制备例1
在酸性条件下，将由式5表示的化合物(EDPS，迈图科技公司(MomentiveTechnologies))以相对于平均粒径为70nm的胶体二氧化硅(PL3，扶桑化学公司(FusoChemical))为0.04:1的摩尔比滴加到所述胶体二氧化硅中，随后在为3.8的酸碱值和为65℃的温度下进行反应达8小时，从而制备了利用由式5表示的化合物进行改性的二氧化硅(ζ电势：+25mV，平均粒径：70nm)。使用塞特赛泽(Zetasizer)ZS(马尔文仪器公司(MalvernInstruments,Inc.))对ζ电势进行了测量。
[式5]
实施例1
将0.5毫摩尔由式3-1表示的化合物与0.5毫摩尔氯化铁(FeCl3)进行了混合，随后使混合物回流并进行反应达24小时，从而形成了由式4表示的络合物。此后，以CMP浆料组合物的总重量计，通过将1.2wt％的制备例1中所制备的作为磨料剂的改性二氧化硅、0.001wt％的由式4表示的络合物、300ppm的作为有机酸的乙酸、0.16wt％的甘氨酸和余量的去离子水进行混合，来制备CMP浆料组合物。此处，使用硝酸或氨水(aqueous ammonia)作为酸碱值调节剂将CMP浆料组合物的酸碱值调节到5.6。
实施例2到实施例3
除了如表1所示改变由式4表示的化合物的含量之外，以与实施例1中相同的方式制备了CMP浆料组合物。在表1中，“-”意指未使用对应的组分。
比较例1
除了使用0.002wt％的Fe-乙二胺四乙酸(ethylenediaminetetraacetic acid，EDTA)络合物来代替由式4表示的络合物之外，以与实施例1中相同的方式制备了CMP浆料组合物。
比较例2
除了使用0.006wt％的Fe-EDTA络合物来代替由式4表示的络合物之外，以与实施例1中相同的方式制备了CMP浆料组合物。
比较例3
除了使用0.002wt％的Fe-二乙烯三胺五乙酸(diethylenetriamine pentaaceticacid，DTPA)络合物来代替由式4表示的络合物之外，以与实施例1中相同的方式制备了CMP浆料组合物。
比较例4
除了使用0.006wt％的Fe-DTPA络合物来代替由式4表示的络合物之外，以与实施例1中相同的方式制备了CMP浆料组合物。
在以下抛光评估条件下对在实施例1到实施例3和比较例1到比较例4中制备的CMP浆料组合物中的每一者的抛光特性进行了评估。结果示出于表1中。
[抛光评估条件]
1.抛光机：瑞弗莱新(Reflexion)LK 300mm(应用材料有限公司(AMATCo.,Ltd.))
2.抛光条件
-抛光垫：VP3100(罗姆哈斯电子材料公司(Rohm and Haas ElectronicMaterials))
-机头速度：35rpm
-压板速度：33rpm
-抛光压力：1.5psi
-扣环压力(retainer ring pressure)：8psi
-浆料流率：250ml/分钟
-抛光时间：60秒
3.抛光对象
-经图案化的钨晶片(MIT 854，300mm)
将用于对钨进行抛光的CMP浆料(斯达普兰那(STARPLANAR)-7000，三星SDI有限公司(Samsung SDI Co.,Ltd.))与去离子水以1:2的重量比进行了混合，随后以混合物的总重量计加入2wt％的过氧化氢，且然后使用所得混合物在101rpm的机头速度、100rpm的压板速度、2.0psi的抛光压力、8psi的扣环压力和240ml/分钟的混合物流率的条件下，在具有抛光垫(IC1010/SubaIV堆叠，罗德尔公司(Rodel Inc.))的抛光机(瑞弗莱新(Reflexion)LK300mm)上对经图案化的钨晶片进行了初步抛光达60秒。通过此种工艺，钨金属膜被移除使得氧化物膜/金属图案被暴露出。
4.氧化物膜抛光速率(单位：)：在上述抛光条件下对经图案化的钨晶片进行抛光之后，通过使用反射计(reflectometer)对抛光前后的膜厚度差进行转换而计算出了氧化物膜抛光速率。
5.侵蚀(单位：)：在上述抛光条件下对经图案化的钨晶片进行抛光之后，使用原子力轮廓仪(atomic force profiler)(因赛特(InSight)CAP，布鲁克有限公司(BrukerCo.,Ltd.))对晶片图案的轮廓进行了测量。基于在抛光晶片的0.18μm×0.18μm的图案化区域中的周围氧化物膜(peri oxide film)与单元氧化物膜(cell oxide film)之间的高度差而计算出了侵蚀。此处，扫描速率被设置为100μm/秒，且扫描长度被设置为2mm。
6.△侵蚀(单位：)：在上述抛光条件下对经图案化的钨晶片进行抛光之后，以接触模式对抛光晶片的0.18μm×0.18μm的图案化区域中的线间距区(line-space region)进行了一次扫描，扫描跨越的总长度为2mm，向其中心的每一侧扫描1mm，然后基于氧化钨膜与单元氧化物膜之间的高度差计算△侵蚀。
7.突起(单位：)：在上述抛光条件下对经图案化的钨晶片进行抛光之后，对2μm×2μm的图案化区域进行扫描以获得其3D图像，随后基于图像上的高度差而计算突起。
表1
如表1所示，与包括含开环配体的铁络合物的典型CMP浆料组合物相比，本发明的包括由式3表示的含闭环配体的铁络合物的CMP浆料组合物可减少侵蚀，同时在抛光速率和突起方面表现出相当的性能。
如表1所示，当与相同量的含开环配体的铁络合物(例如，Fe-EDTA或Fe-DTPA)相比时，含闭环配体的铁络合物可将△侵蚀减少约20nm到50nm，从而提供减少侵蚀的效果。此外，对不同含量的含闭环配体的铁络合物的评估结果表明：即使低含量的含闭环配体的铁络合物也可减少侵蚀，而不会导致相对于氧化物膜的抛光速率降低。
应理解，在不背离本发明的精神和范围的情况下，所属领域中的技术人员可做出各种修改、改变、变更和等效实施例。

Claims (12)

1.一种用于对钨进行抛光的化学机械抛光浆料组合物，包括：
至少一种溶剂，选自极性溶剂和非极性溶剂；
磨料剂；以及
由式3表示的化合物或其络合物：
[式3]
其中R1、R2和R3各自独立地是单键或经取代或未经取代C1到C3亚烷基，
R4、R5和R6各自独立地是经取代或未经取代C1到C3亚烷基，且
M1、M2和M3各自独立地是OH或O-M+，其中M+是单价阳离子。
2.根据权利要求1所述的化学机械抛光浆料组合物，其中由所述式3表示的化合物是由式3-1表示的化合物或由所述式3-1表示的化合物与碱金属阳离子的盐：
[式3-1]
3.根据权利要求1所述的化学机械抛光浆料组合物，其中所述络合物是通过由所述式3表示的化合物与金属离子的配位键结而形成。
4.根据权利要求3所述的化学机械抛光浆料组合物，其中所述金属离子是二价铁阳离子或三价铁阳离子。
5.根据权利要求1所述的化学机械抛光浆料组合物，其中所述络合物是由式4表示的络合物：
6.根据权利要求1所述的化学机械抛光浆料组合物，其中由所述式3表示的化合物或其所述络合物以0.001wt％到10wt％的量存在于所述化学机械抛光浆料组合物中。
7.根据权利要求1所述的化学机械抛光浆料组合物，其中所述磨料剂包括选自未改性磨料剂和改性磨料剂中的至少一者。
8.根据权利要求7所述的化学机械抛光浆料组合物，其中所述改性磨料剂包括利用含有1到5个氮原子的氨基硅烷进行改性的二氧化硅。
9.根据权利要求1所述的化学机械抛光浆料组合物，进一步包括：
选自氧化剂、氨基酸和有机酸中的至少一者。
10.根据权利要求9所述的化学机械抛光浆料组合物，包括：0.001wt％到20wt％的所述磨料剂、0.001wt％到10wt％的由所述式3表示的化合物或其所述络合物、0.001wt％到10wt％的所述有机酸、0.001wt％到10wt％的所述氨基酸和30wt％到99wt％的所述至少一种溶剂。
11.根据权利要求1所述的化学机械抛光浆料组合物，其中所述化学机械抛光浆料组合物具有为2到7的酸碱值。
12.一种对钨进行抛光的方法，包括：使用如权利要求1到11中的任一项所述的用于对钨进行抛光的化学机械抛光浆料组合物对钨进行抛光。
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