抛光浆料以及使用所述抛光浆料的衬底抛光方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及抛光浆料，且更明确地说，涉及用于在半导体制造工艺中通过化学机 械抛光工艺对钨进行平坦化的抛光浆料且涉及使用所述抛光浆料的衬底抛光方法。
【背景技术】
[0002] 由于每一层的表面不平整性会转移给下一层，因此随着半导体装置的尺寸逐渐减 小，且金属布线的层的数目逐渐增大，最底层的波状起伏程度变得很重要。波状起伏的影响 程度可能会严重到使下一步中的光刻工艺变得难以进行。因此，为了提高半导体装置的良 率，例如，为了在半导体制造工艺中容易地进行光刻工艺以及为了减小布线的电阻的偏差， 用于移除在进行各种工艺期间产生的不平整表面的波状起伏的平坦化工艺是必需的。平坦 化方法包含在形成薄膜之后使用回流法（reflow)、回蚀法、化学机械抛光（CMP)法等等。
[0003] CMP工艺是通过将半导体晶片的表面与抛光垫接触、进行旋转运动以及提供包含 磨料和各种化合物的浆料来进行均匀抛光的工艺。就是说，通过浆料和抛光垫用化学和机 械方式对衬底或其上的层的表面进行抛光并进行平坦化。一般来说，金属的抛光工艺已知 是通过重复以下两个过程来进行：通过氧化剂形成金属氧化物（MOx)的形成过程和通过磨 料移除如此获得的金属氧化物的移除过程。
[0004] 广泛用作半导体装置的布线的钨的抛光工艺也是通过以下两个过程的重复机制 来进行：通过氧化剂和电位调节剂形成氧化钨（wo3)的形成过程和通过磨料移除氧化钨的 移除过程。因此，为了提高抛光效率，需要有效地通过添加氧化剂和电位调节剂来进行形成 氧化钨和通过磨料移除氧化钨这两个过程。然而，因为氧化钨的移除很大程度上取决于氧 化剂的浓度，所以常用的磨料，即，胶质氧化硅（colloidal silica)，不是有效的。另外，在 对包含例如沟槽等图案的衬底进行抛光的情况下，常常会产生例如碟形坑（dishing)或腐 蚀（erosion)等缺陷。当产生碟形坑或腐蚀时，装置的操作性质可能会受到负面影响，包含 如此制造的装置的故障。因此，需要减少例如碟形坑或腐蚀等缺陷，并且因此，对化学因素 和机械因素的控制是必要的。
[0005] 对化学因素的控制可以包含通过控制氧化剂和电位调节剂的浓度来控制浆料性 质，且对机械因素的控制可以包含控制常用磨料颗粒的改变。同时，第10-0948814号韩国 专利公开揭露用以减少碟形坑和腐蚀的两步抛光方法。然而，在这种情况下，要制备多种浆 料，且要进行多个工艺。因此，所述方法变得复杂，且使生产力降低。
【发明内容】
[0006] 本发明提供一种用于钨的抛光浆料和一种使用所述抛光浆料的衬底抛光方法。
[0007] 本发明还提供一种用于减少在抛光工艺期间产生的碟形坑和腐蚀的用于钨的抛 光楽料和一种使用所述抛光楽料的衬底抛光方法。
[0008] 本发明还提供一种用于钨的抛光浆料和一种使用所述抛光浆料的衬底抛光方法， 在所述抛光浆料中，可以通过控制磨料颗粒的动电位（（电位）来控制钨和绝缘层的抛光 速率从而控制抛光选择性。
[0009] 本发明还提供一种用于钨的抛光浆料和一种使用所述抛光浆料的衬底抛光方法， 所述抛光浆料可以具有钨对绝缘层的高抛光选择性、低抛光选择性和反抛光选择性。
[0010] 根据示范性实施例，一种用于钨的抛光浆料包含用于进行抛光且具有正（电位 的磨料以及用于控制所述磨料的（电位的电位调节剂，所述电位调节剂包括三种或三种 以上含铁的组份的化合物。
[0011] 所述磨料可以包含二氧化锫颗粒（zirconia particle)，且以所述楽料的总量计， 所述磨料所占的量可以是大于约〇. 2重量％到小于或等于约10重量％。
[0012] 所述电位调节剂可以通过产生阴离子来控制所述磨料的（电位且可以包含至少 三种含铁的组份。
[0013] 所述电位调节剂可以包含选自由以下各者组成的群组中的至少一 者：硫酸铁铵（ferric ammonium sulfate)、草酸铁钾、乙二胺四乙酸铁钠 (ethylenediaminetetraacetic acid ferric sodium)、铁氰化钾、乙醜丙酮铁（III)、朽1 樣 酸铁铵（ammonium ferric citrate)和草酸铁铵（ammonium ferric oxalate) 〇
[0014] 以所述浆料的总量计，所述电位调节剂所占的量可以是约0.001重量％到1重 量％。可以将所述磨料的（电位控制在约+5毫伏到约-5毫伏之内，且可以根据所述电位 调节剂的浓度来控制钨对绝缘层的抛光选择性。
[0015] 所述磨料的4电位可以是约5毫伏到3. 5毫伏，且钨对绝缘层的抛光选择性可以 是约1 : 1到1 : 8。另外，所述磨料的（电位可以是约-2毫伏到约2毫伏，且钨对绝缘 层的抛光选择性可以大于或等于约6 : 1。另外，所述磨料的（电位可以是约2毫伏到3. 5 毫伏且小于或等于约-2毫伏，且钨对绝缘层的抛光选择性可以是约1 : 1到2 : 1。
[0016] 可以还包含用于使所述磨料分散且用于将所述磨料的（电位控制到比所述电位 调节剂的（电位小的量的分散剂，且所述分散剂可以包含阴离子聚合材料、阳离子聚合材 料和非离子聚合材料。
[0017] 阴离子聚合物分散剂可以包含选自由以下各者组成的群组中的至少一者：聚丙烯 酸、多羧酸、十二烷基苯磺酸钠（sodium dodecyl benzenesulfonate)、十二烷基硫酸钠和 聚苯乙烯横酸钠（sodium polystyrene sulfonate)。
[0018] 阳离子聚合物分散剂可以包含选自由以下各者组成的群组中的至少 一者：聚赖氨酸（polylysine)、聚乙烯亚胺（polyethyleneimine)、氯化本索 宁（benzethonium chloride)、5_ 溴-5-硝基 _1，3_ 二恶烧（bronidox)、西曲溴 铵（cetrimonium bromide)、西曲氯铵（cetrimonium chloride)、双十八烷基二甲 基氯化铵（dimethyldioctadecylammonium chloride)、四甲基氢氧化铵、二硬脂基 二甲基氯化铵（distearyl dimethyl ammonium chloride)、聚轻丙基二甲基氯化 铵（poly dimethylamine-co-epichlorohydrin)、1，2_ 二油醜基-3-三甲胺丙烷（1, 2-dioleoyl-3-trimethylammonium propane)和聚丙烯胺（poly allyl amine) 〇 [0019] 非离子分散剂可以包含选自由以下各者组成的群组中的至少一者：聚乙烯吡咯 烧酮（polyvinyl pyrrolidone)、聚环氧乙烧、聚乙烯醇、轻乙基纤维素、2-氨基-2-甲 基-1-丙醇、环糊精、果糖、葡萄糖和半乳糖。
[0020] 以所述浆料的总量计，所述分散剂所占的量可以是大于约0. 001重量％到小于或 等于1重量％。
[0021] 可以还包含用于使所述钨的表面氧化的氧化剂，且以所述浆料的总量计，所述氧 化剂所占的量可以是约0. 5重量％到5重量％。
[0022] 所述氧化剂可以包含选自由以下各者组成的群组中的至少一者：过氧化氢、过氧 化脲（carbamide peroxide)、过硫酸铵、硫代硫酸铵、次氯酸钠、过碘酸钠、过硫酸钠、碘酸 钾、过氯酸钾和过硫酸钾。
[0023] 可以还包含用于控制所述浆料的pH值的pH控制剂，且所述浆料的pH值可以小于 或等于4。
[0024] 根据另一示范性实施例，一种用于钨的抛光浆料包含用于进行抛光且具有结晶性 的磨料、用于促进所述钨的氧化的电位调节剂、以及用于使具有约5毫伏到约-5毫伏的4 电位的磨料分散的分散剂。
[0025] 所述磨料可以包含具有约10纳米到100纳米的初级颗粒的平均粒径（average particle size)的二氧化锫颗粒。
[0026] 以所述浆料的总量计，所述电位调节剂所占的量可以是约0.001重量％到1重 量％。
[0027] 所述鹤对绝缘层的抛光选择性（polishing selectivity)可以是约1 : 8到 10 : 1〇
[0028] 根据又一不范性实施例，