钨抛光浆料和抛光衬底的方法技术

本发明专利技术涉及一种钨抛光浆料和抛光衬底的方法，并且更具体来说，涉及一种可以用以在半导体制造工艺中通过化学机械抛光工艺来平面化钨的浆料和一种使用其的衬底抛光方法。根据本发明专利技术的一个实施例的浆料是钨抛光浆料，并且包含：用于抛光的磨料，用于调节钨与不同于钨的材料之间的抛光选择性的第一选择性调节剂，以及用于改变所述抛光选择性的第二选择性调节剂。此外，所述浆料可以包含用于分散所述磨料的分散剂，用于形成氧化物的氧化剂，以及用于催化氧化物形成的催化剂。因此，本发明专利技术能够通过调节钨的抛光速率将所述钨与不为所述钨的材料之间的抛光选择性维持在最优范围内。

Tungsten polishing slurry and method for polishing substrate

The invention relates to a method for tungsten polishing slurry and polishing the substrate, and more specifically, relates to a slurry used by chemical mechanical polishing process in a semiconductor manufacturing process to planar tungsten and a substrate polishing method thereof. According to one embodiment of the present invention is tungsten slurry polishing slurry, and includes: polishing abrasives are used, for the first selective modulators of polishing selectivity between tungsten and tungsten in the regulation of different materials, and for the second selective regulating agent that selectively changes the polishing of the. In addition, the slurry may comprise a dispersant for dispersing said abrasives, an oxidant for forming oxides, and a catalyst for catalyzing oxide formation. Therefore, the invention can maintain the optimum selectivity between the tungsten and the material without the tungsten by adjusting the polishing rate of tungsten.

【技术实现步骤摘要】
钨抛光浆料和抛光衬底的方法
本专利技术涉及一种钨抛光浆料和一种抛光衬底的方法，并且更具体地说，涉及一种可以用以在半导体制造工艺中借助于化学机械抛光工艺来平面化钨的浆料，和一种使用其的衬底抛光方法。
技术介绍
随着半导体装置尺寸缩小和金属布线层的数目增加，每一层的表面不规则性转移到下一层，并且因此，底部层的粗糙度变得重要。此粗糙度可能对下一步骤具有重大影响，使得难以进行光刻工艺。因此，为了改进半导体装置的产率，基本上使用平面化工艺以降低在许多工艺步骤中产生的不规则表面的粗糙度。平面化通过各种方法实现，如在形成薄膜之后进行的回焊方法、在形成薄膜之后进行的回蚀方法以及化学机械抛光(chemicalmechanicalpolishing，CMP)方法。CMP工艺是通过当表面在旋转运动中接触抛光垫时供应含有磨料和各种化合物的浆料来抛光半导体晶片的表面。换句话说，CMP工艺意指衬底或其上部层的表面使用浆料和抛光垫化学和机械地抛光并且平面化的工艺。众所周知在金属的抛光工艺中，通常重复形成金属氧化物(MOx)的工艺和使用磨料去除形成的金属氧化物的工艺。通常用于在半导体装置中布线的钨层的抛光工艺还经由重复通过氧化剂和电位调节剂形成氧化钨(WO3)的工艺和通过磨料去除氧化钨的工艺的机制进行。此外，在钨层下方，可能形成绝缘膜或可能形成图案，如槽等。此处，在钨层下方形成的绝缘膜中，可以根据半导体装置制造工艺在形成多个图案的工艺期间在由氧化物等形成的氧化物膜中局部形成氮化物等。根据半导体装置制造工艺，有必要去除非均质层，如包含氮化物等的氧化物膜。此外，为了在此类非均质材料层中形成槽和在槽中形成钨层，需要具有较高钨层抛光速率以及具有适用于均匀抛光非均质材料层的抛光选择性的浆料。然而，迄今为止，仅已经进行用于改进关于钨层的抛光选择性的各种研究，并且尚未研发抛光选择性经调节以均匀抛光非均质层的钨抛光浆料。另一方面，韩国专利公开案第10-2008-0028790号公开一种钨浆料，其中抛光在两个步骤中进行，但在此情况下，存在工艺复杂并且因此降低生产力的问题。[现有技术文献][专利文献]韩国专利公开案第10-2008-0028790号
技术实现思路
本专利技术提供一种钨抛光浆料和一种使用其的衬底抛光方法。本专利技术提供一种浆料和一种衬底抛光方法，其能够通过调节钨的抛光速率将所述钨与不为所述钨的材料之间的抛光选择性维持在最优范围内。根据本专利技术的一个实施例的浆料是钨抛光浆料，并且包含：用于抛光的磨料；用于分散磨料的分散剂；用于氧化钨表面的氧化剂；用于催化钨氧化的催化剂；用于调节钨与不同于钨的材料之间的抛光选择性的第一选择性调节剂；以及用于改变抛光选择性的第二选择性调节剂。磨料可以包含具有正ζ电位的磨料粒子。磨料可以包含氧化锆粒子并且相对于浆料的总重量，含有0.1重量％到10重量％的量。可以还包含用于调节磨料的ζ电位的电位调节剂，其中电位调节剂将磨料的ζ电位调节为负。不同于钨的材料可以包含具有不同组分的多种非均质材料。钨与多种非均质材料中的第一材料之间的抛光选择性可以在4∶1到10∶1范围内，并且钨与多种非均质材料中的第二材料之间的抛光选择性可以在5∶1到7∶1范围内。钨与第一材料之间的抛光选择性可以与钨与第二材料之间的抛光选择性相同。第二选择性调节剂的含量可以小于第一选择性调节剂的含量。第一选择性调节剂相对于浆料的总重量，可含有0.1重量％到5重量％的量。第二选择性调节剂相对于浆料的总重量，可含有0.0025重量％到0.05重量％的量。第一选择性调节剂可以包含具有羧基的有机酸并且第二选择性调节剂可以包含具有胺基的有机酸。第一选择性调节剂可以包含柠檬酸、乙酸、顺丁烯二酸、丁二酸、苹果酸、草酸、乙二胺四乙酸或丙二酸中的至少一个。第二选择性调节剂可以包含聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酰胺、聚亚烷基亚胺、氨基醇、乙二胺(ethylenediamine；EDA)、二亚乙基三胺(diethylenetriamine；DETA)或聚乙烯亚胺中的至少一个。可以还包含pH调节剂，其中将pH调节在2到4范围内。根据本专利技术的一个实施例的抛光衬底的方法包含以下步骤：制备具有钨层和由不是钨的多种非均质材料构成的非均质材料层的衬底；制备磨料、用于分散磨料的分散剂、用于调节钨与多种非均质材料之间的抛光选择性的第一选择性调节剂以及用于改变抛光选择性的第二选择性调节剂；以及抛光钨层同时将浆料供应到衬底上。衬底的制备可以包含以下步骤：在所述衬底上形成由第一材料构成的第一材料层；在第二材料分布在第一材料层中的非均质材料层中形成槽；以及在非均质层的包含槽的整个表面上形成钨层。第一材料和第二材料可以包含具有彼此不同的组分的绝缘材料。在钨层的抛光中，钨层的抛光速率可以比第一材料的抛光速率快并且第一材料的抛光速率可以比第二材料的抛光速率快。在钨层的抛光中，钨层与第一材料之间的抛光选择性可以维持在4∶1到10∶1范围内并且钨层与第二材料之间的抛光选择性可以维持在5∶1到10∶1范围内。在钨层的抛光中，钨层与第一材料之间的抛光选择性可以与钨层与第二材料之间的抛光选择性相同。浆料可以制备为还包含用于氧化钨层表面的氧化剂或在浆料供应到衬底上之前可以添加氧化剂并且混合。附图说明通过结合附图进行的以下描述可以更详细地理解示例性实施例，在附图中：图1是钨的波尔贝克斯图(Pourbaixdiagram)。图2是绘示钨和氧化硅以及氮化硅的ξ电位的图。图3是概念图，其说明本专利技术的一个实施例的第一选择性调节剂在预定酸性区域中的作用。图4(a)及图4(b)是概念图，其说明本专利技术的一个实施例的第二选择性调节剂在预定酸性区域中的作用。图5示出根据本专利技术的实施例的抛光结果，其中向浆料中添加各种量的第一选择性调节剂。图6是示出钨抛光速率相对于第一选择性调节剂的浓度的图。图7是示出氧化硅和氮化硅抛光速率相对于第一选择性调节剂的浓度的图。图8是示出氧化硅和氮化硅抛光速率差相对于第一选择性调节剂的浓度的图。图9示出根据本专利技术的实施例的抛光结果，其中向浆料中添加各种量的第二选择性调节剂。图10(a)至图10(d)是用于说明根据本专利技术的一个实施例的半导体装置制造方法的截面视图。具体实施方式根据本专利技术，浆料和使用其的衬底抛光方法提供一种技术特征，其中通过使用借助于第一选择性调节剂和第二选择性调节剂调节官能团的浆料，可以实现关于钨的较高抛光速率，并且可以将不是钨的材料(如绝缘膜)的抛光速率调节为在最优范围内。在下文中，将参看附图更详细地描述特定实施例。然而，本专利技术可以用不同形式体现，并且不应被解释为限于本文中所陈述的实施例。实际上，提供这些实施例是为了使得本专利技术将是透彻并且完整的，并且这些实施例将把本专利技术的范围完整地传达给所属领域的技术人员。在描述中，相同元件用相同附图标记指示。在图中，出于说明清楚起见而夸大了层和区域的尺寸。相同的附图标记通篇指代相同的元件。根据本专利技术的一个实施例的浆料是钨抛光浆料，并且包含：用于抛光的磨料；用于调节钨与不同于钨的材料之间的抛光选择性的第一选择性调节剂；以及用于改变所述抛光选择性的第二选择性调节剂。此外，浆料可以包含用于分散磨料的分散剂；用于形成氧化物的氧化剂；以及用于催化氧化物形成的催化剂，并且可以还包含用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钨抛光浆料，其特征在于，所述浆料包括：用于抛光的磨料；用于分散所述磨料的分散剂；用于氧化钨表面的氧化剂；用于催化钨氧化的催化剂；用于调节钨以及不同于钨的材料之间的抛光选择性的第一选择性调节剂；以及用于改变所述抛光选择性的第二选择性调节剂。

【技术特征摘要】
2015.10.02 KR 10-2015-01392341.一种钨抛光浆料，其特征在于，所述浆料包括：用于抛光的磨料；用于分散所述磨料的分散剂；用于氧化钨表面的氧化剂；用于催化钨氧化的催化剂；用于调节钨以及不同于钨的材料之间的抛光选择性的第一选择性调节剂；以及用于改变所述抛光选择性的第二选择性调节剂。2.根据权利要求1所述的钨抛光浆料，其特征在于，所述磨料包含具有正ζ电位的磨料粒子。3.根据权利要求1或2所述的钨抛光浆料，其特征在于，所述磨料包含氧化锆粒子以及相对于所述浆料的总重量，含有0.1重量％到10重量％的量。4.根据权利要求2所述的钨抛光浆料，其特征在于，还包括用于调节所述磨料的所述ζ电位的电位调节剂，其中所述电位调节剂将所述磨料的所述ζ电位调节为负。5.根据权利要求1所述的钨抛光浆料，其特征在于，所述不同于钨的材料包含具有不同组分的多种非均质材料。6.根据权利要求5所述的钨抛光浆料，其特征在于，钨以及所述多种非均质材料中的第一材料之间的抛光选择性在4∶1到10∶1范围内，以及钨以及所述多种非均质材料中的第二材料之间的抛光选择性在5∶1到7∶1范围内。7.根据权利要求6所述的钨抛光浆料，其特征在于，钨以及所述第一材料之间的所述抛光选择性与钨以及所述第二材料之间的所述抛光选择性相同。8.根据权利要求1所述的钨抛光浆料，其特征在于，所述第二选择性调节剂的含量小于所述第一选择性调节剂的含量。9.根据权利要求1或8所述的钨抛光浆料，其特征在于，所述第一选择性调节剂相对于所述浆料的总重量，含有0.1重量％到5重量％的量。10.根据权利要求1或8所述的钨抛光浆料，其特征在于，所述第二选择性调节剂相对于所述浆料的总重量，含有0.0025重量％到0.05重量％的量。11.根据权利要求1所述的钨抛光浆料，其特征在于，所述第一选择性调节剂包含具有羧基的有机酸以及所述第二选择性调节剂包含具有胺基的有机酸。12.根据权利要求1、2、4到8以及11中任一所述的钨抛光浆料，其特征在于，所述第一选择性调节剂包含柠檬酸、乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴珍亨，
申请(专利权)人：优备材料有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国,KR