用來化學機械拋光銅的方法

專利名稱：用來化學機械拋光銅的方法
技術領域：
本發明涉及用來對基片進行化學機械拋光的方法。更具體地，本發明涉及用來對包含銅互連的半導體基片進行化學機械拋光的方法。
背景技術：
銅因其相對低的電阻率及提高的抗電子遷移能力，目前是用于半導體晶片集成方案的互連材料的選擇。考慮到采用等離子體對銅進行蝕刻相關的困難，通常用嵌入技術(damascene)來制造銅互連。在常規的嵌入結構中，在介電層中蝕刻凹槽或穿孔；再將阻擋材料(通常Ta、TaN)和種子銅材料沉積在該凹槽或穿孔中；再通過電鍍沉積銅本體。沉積的銅填充需要的區域(如，凹槽或穿孔)，并鋪開到周圍的晶片區域。再用化學機械拋光(CMP)除去不要的(過載的)的銅材料，并使晶片表面平面化。
常規的銅CMP通常是多步工藝。通常第一步是使用對銅具有高去除速率選擇性(相對于阻擋材料)的拋光組合物，以促進從晶片表面快速除去大塊不要的(過載的)銅。所述高選擇性的拋光組合物被設計成能在阻擋層上停止拋光。然而，所述高銅選擇性的第一步拋光步驟會導致位于凹槽或穿孔內的銅層被拋光，造成稱作凹陷的效果。通常第二步是使用另一種拋光組合物(阻擋制劑)用來從晶片表面除去阻擋材料。在通常的低選擇性漿液(LSS)集成方案中，選定的阻擋制劑被設計為對銅顯示非選擇性(相對于阻擋材料)以改進加工余地并減少凹陷。周期性地，實施第三步(例如，磨光步驟)以改善拋光表面的缺陷度。在對銅進行化學機械拋光中，鑒于銅的相對柔軟性，改進缺陷性能是一種艱難的挑戰。銅CMP相關的缺陷主要是各種劃痕和震動痕。由于涉及到相關的產率損失和可靠性，改善銅CMP中的缺陷性具有特別的興趣。Siddiqui等的美國專利第2008/0148652號中揭示了一種據稱用于改進銅CMP中的缺陷度的方案。Siddiqui等揭示了一種組合物及用來對含銅基片進行化學機械拋光的相關方法，其聲稱在銅CMP過程中對銅獲得了低缺陷水平，其中，所述組合物包括基本不含水溶性聚合物硅酸鹽的膠態二氧化硅。然而，本領域持續需要發展新型化學機械拋光組合物以及可以獲得改善的銅缺陷性能的方法。

發明內容
本發明提供了一種用來對基片進行化學機械拋光的方法，該方法包括提供基片，其中，所述基片包含銅；提供一種化學機械拋光漿液組合物，其包含以下組分作為初始組分水；0. 1-20重量％的磨料；0. 01-15重量％的絡合劑；0. 02-5重量％的抑制劑；0. 01-5重量％的含磷化合物；0. 001-3重量％的聚乙烯基吡咯烷酮；>0. 1-1重量％的組氨酸；>0. 1-1重量％的胍類物，其中，所述胍類物選自胍、胍衍生物、胍鹽及它們的混合物；0-25重量％的任選的氧化劑；0-0. I重量％的任選的流平劑；o-o. 01重量％的任選的殺生物劑；任選的PH調節劑，其中，所述化學機械拋光漿液組合物的pH值為9-11 ;提供具有拋光表面的化學機械拋光墊；在所述化學機械拋光墊和基片之間的界面處或界面附近，將所述化學機械拋光漿液組合物分配到所述化學機械拋光墊上；并且以O. 69-34. 5千帕的向下作用力在化學機械拋光墊的拋光表面和基片之間的界面處建立動態接觸；所述基片被拋光；且從基片上除去一部分銅。本發明還提供了一種用來對基片進行化學機械拋光的方法，該方法包括提供基片，所述基片包含銅；提供一種化學機械拋光漿液組合物，其包含以下組分作為初始組分水；0. 5-15重量％的磨料，所述磨料是平均粒度為25-75納米的膠態二氧化硅磨料；0. 1-1重量％的絡合劑，所述絡合劑是檸檬酸；0. 05-2重量％的抑制劑，所述抑制劑是苯并三唑；O. 05-3重量％的含磷化合物，所述含磷化合物是磷酸；0. 05-1. 5重量％的聚乙烯基吡咯烷酮，所述聚乙烯基吡咯烷酮的重均分子量為2500-50000 ；0. 25-1重量％的組氨酸；0. 25-1重量％的胍類物，所述胍類物選自胍、胍衍生物、胍鹽及它們的混合物；0. 1-10重量％的氧化劑，所述氧化劑是H2O2 ；0. 01-0. I重量％的流平劑，所述流平劑是氯化銨；0. 001-0. 01重量％的殺生物劑；和O. 1-1重量％的pH調節劑，所述pH調節劑是氫氧化鉀；提供具有拋光表面的化學機械拋光墊；在所述化學機械拋光墊和基片之間的界面處或界面附近，將所述化學機械拋光漿液組合物分配到所述化學機械拋光墊上；并且以O. 69-34. 5千帕的向下作·用力在化學機械拋光墊的拋光表面和基片之間的界面處建立動態接觸；所述基片被拋光；且從基片上除去一部分銅；并且，在200毫米的拋光機上在以下操作條件下，所述化學機械拋光組合物的銅去除速率100 A/分鐘，且拋光后尺寸>0. I微米的SPl缺陷計數<200 臺板轉速93轉/分鐘，支架轉速87轉/分鐘，化學機械拋光組合物的流量300毫升/分鐘，施加11. 7千帕的標稱向下作用力，所述拋光機使用化學機械拋光墊，其包括含有聚合物空心芯微粒的聚氨酯拋光層以及聚氨酯浸潰的非織造子墊。本發明還提供了一種用來對基片進行化學機械拋光的方法，該方法包括提供基片，所述基片包含銅；提供一種化學機械拋光漿液組合物，其包含以下組分作為初始組分水；10-15重量％的磨料，所述磨料是平均粒度為25-75納米的膠態二氧化硅磨料；
O.01-0. 5重量％的絡合劑，所述絡合劑是檸檬酸；0. 05-1重量％的抑制劑，所述抑制劑是苯并三唑；0. 05-0. 2重量％的含磷化合物，所述含磷化合物是磷酸；0. 1-1重量％的聚乙烯基吡咯烷酮，所述聚乙烯基吡咯烷酮的重均分子量為12000-20000 ；0. 25-0. 6重量％的組氨酸；0. 25-0. 6重量％的鹽酸胍；0. 1-5重量％的氧化劑，所述氧化劑是H2O2 ；0. 01-0. 05重量％的流平劑，所述流平劑是氯化銨；0. 001-0. 01重量％的殺生物劑；和O. 1-1重量％的PH調節劑，所述pH調節劑是氫氧化鉀；包括在化學機械拋光組合物中作為初始組分的組氨酸和鹽酸胍的質量有< 10%的差異；提供具有拋光表面的化學機械拋光墊；在所述化學機械拋光墊和基片之間的界面處或界面附近，將所述化學機械拋光漿液組合物分配到所述化學機械拋光墊上；并且以O. 69-34. 5千帕的向下作用力在化學機械拋光墊的拋光表面和基片之間的界面處建立動態接觸；所述基片被拋光；且從基片上除去一部分銅；并且，在200毫米的拋光機上在以下操作條件下，所述化學機械拋光組合物的銅去除速率匕I 100 A /分鐘，且拋光后尺寸>0. I微米的SPl缺陷計數< 200 :臺板轉速93轉/分鐘，支架轉速87轉/分鐘，化學機械拋光組合物的流量300毫升/分鐘，施加11. 7千帕的標稱向下作用力，所述拋光機使用化學機械拋光墊，其包括含有聚合物空心芯微粒的聚氨酯拋光層以及聚氨酯浸潰的非織造子墊。
具體實施例方式本發明化學機械拋光方法適用于含銅基片的拋光，特別是包含銅互連的半導體晶片的拋光。用于本發明方法的化學機械拋光組合物如需地在非選擇性制劑中提供高的銅去除速率(> I I OOA )和改進的缺陷性能(尺寸>0. Ium的缺陷計數彡200)。本發明用于對基片進行化學機械拋光的方法適用于對含銅基片進行化學機械拋光。本發明用于對基片進行化學機械拋光的方法特別適用于對具有銅互連的半導體晶片進行化學機械拋光。使用本發明方法進行拋光的基片還可任選地包含選自下組的附加的材料磷硅酸鹽玻璃(PSG)、硼-磷硅酸鹽玻璃(BPSG)、未摻雜的硅酸鹽玻璃(USG)、旋涂玻璃(spin-on-glass, S0G)、原硅酸四乙酯(TEOS)、等離子體增強的TEOS(PETEOS)、可流動氧化物(FOx)、高密度等離子體化學氣相沉積(HDP CVD)氧化物、以及氮化鉭(TaN)。優選地，使用本發明方法進行拋光的基片還包含選自TaN和TEOS的附加的材料。 優選地，在本發明的化學機械拋光法中使用的化學機械拋光組合物中用作初始組分的水是去離子水和蒸餾水中的至少一種，以限制附帶的雜質。適合用于本發明化學機械拋光法的化學機械拋光組合物的磨料包括例如無機氧化物、無機氫氧化物、無機氫氧化氧化物(hydroxide oxides)、金屬硼化物、金屬碳化物、金屬氮化物、聚合物顆粒、以及包含上述至少一種的混合物。合適的無機氧化物包括例如二氧化娃(SiO2)、氧化招(Al2O3)、氧化錯(ZrO2)、二氧化鋪(CeO2)、氧化猛(MnO2)、氧化鈦(TiO2),或者包含至少一種上述氧化物的組合。如果需要，也可使用這些無機氧化物的改良形式，例如有機聚合物涂覆的無機氧化物顆粒和無機物涂覆的顆粒。合適的金屬碳化物、硼化物和氮化物包括例如碳化硅、氮化硅、碳氮化硅(SiCN)、碳化硼、碳化鎢、碳化鋯、硼化鋁、碳化鉭、碳化鈦、或包含上述金屬碳化物、金屬硼化物和金屬氮化物中的至少一種的組合。優選地，所用的磨料是膠態二氧化硅磨料。更優選地，所用的磨料是平均粒徑為1-200納米(更優選為1-100納米，最優選為25-75納米)的膠態二氧化硅，所述平均粒徑通過眾所周知的光散射技術測定。用于本發明的化學機械拋光法的化學機械拋光組合物較好包含0. 1-20重量％的磨料，更好包括0. 5-15重量％的磨料,最好包括10-15%的磨料作為初始組分。優選地,所述磨料是膠態氧化硅磨料。最優選地，本發明的化學機械拋光組合物包含10-15重量％的平均粒度為25-75納米的膠態二氧化硅磨料作為初始組分。用于本發明的化學機械拋光法的化學機械拋光組合物包含用于銅的絡合劑作為初始組分。認為絡合劑可以促進銅從基片上去除。優選地，使用的化學機械拋光組合物包含0. 01至15重量％ (更好0. I至I重量％，最好0. I至0. 5重量％)的絡合劑作為初始組分。絡合劑包括例如乙酸、檸檬酸、乙酰乙酸乙酯、羥基乙酸、乳酸、蘋果酸、草酸、水楊酸、二乙基二硫代氨基甲酸鈉、琥珀酸、酒石酸、巰基乙酸、甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、乙二胺、三甲基二胺、丙二酸、戊二酸、3-羥基丁酸、丙酸、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、3-羥基水楊酸、3. 5- 二羥基水楊酸、五倍子酸、葡糖酸、鄰苯二酚、鄰苯三酚、丹寧酸、包括它們的鹽和混合物。優選地，所用絡合劑選自乙酸、檸檬酸、乙酰乙酸乙酯、羥基乙酸、乳酸、蘋果酸、草酸以及它們的組合。最優選地，所用絡合劑是檸檬酸。
用于本發明的化學機械拋光法的化學機械拋光組合物包含抑制劑作為初始組分認為抑制劑在操作中可以保護在基片表面的銅免于靜態蝕刻。優選地，使用的化學機械拋光組合物包含O. 02至5重量％ (更好為O. 05至2重量％，最好為O. 05至I重量％)的抑制劑作為初始組分。所用抑制劑任選地包含抑制劑的混合物。所用抑制劑優選為唑(azole)抑制劑。更優選地，所用抑制劑是選自下組的唑類抑制劑苯并三唑(BTA)，巰基苯并噻唑(MBT)，甲苯基三唑和咪唑。最優選地，所述抑制劑是BTA。用于本發明的化學機械拋光法的化學機械拋光組合物包含含磷化合物作為初始組分認為含磷化合物可以促進銅去除速率的加快。優選地，所用化學機械拋光組合物包含O. 01-5重量％ (較好O. 05-3重量％ ;更好O. 05-0. 5重量％ ;最好O. 05-0. 2重量％ )的含磷化合物。本文和所附權利要求書中所用的術語“含磷化合物”是指含磷原子的任何化合物。優選地，所用含磷化合物選自磷酸類、焦磷酸類、多磷酸類、膦酸類、氧化膦、硫化膦、正膦(phosphorinane)、膦酸類、亞磷酸類和亞膦酸類，包括它們的酸、鹽、混酸鹽、酯、偏酯、混合酯、以及它們的混合物，例如磷酸。更優選地，所用含磷化合物選自磷酸鋅、焦磷酸鋅、多磷酸鋅、膦酸鋅、磷酸銨、焦磷酸銨、多磷酸銨、膦酸銨、磷酸氫二銨、焦磷酸氫二銨、多磷酸氫二銨、膦酸氫二銨、磷酸鉀、磷酸氫二鉀、磷酸胍、焦磷酸胍、多磷酸胍、膦酸胍、磷酸 鐵、焦磷酸鐵、多磷酸鐵、膦酸鐵、磷酸鈰、焦磷酸鈰、多磷酸鈰、膦酸鈰、磷酸乙二胺、磷酸哌嗪、焦磷酸哌嗪、膦酸哌嗪、磷酸三聚氰胺、磷酸氫二(三聚氰胺)、焦磷酸三聚氰胺、多磷酸三聚氰胺、膦酸三聚氰胺、磷酸蜜白胺、焦磷酸蜜白胺、多磷酸蜜白胺、膦酸蜜白胺、磷酸蜜勒胺、焦磷酸蜜勒胺、多磷酸蜜勒胺、膦酸蜜勒胺、磷酸二氰基二酰胺、磷酸脲，包括它們的酸、鹽、混酸鹽、酯、偏酯、混合酯、以及它們的混合物。最優選地，所用含磷化合物選自下組中的至少一種磷酸鉀(例如，磷酸三鉀、磷酸氫二鉀、磷酸二氫鉀以及它們的混合物)、磷酸銨(例如，磷酸三銨、磷酸氫二銨、磷酸二氫銨以及它們的混合物)和磷酸。過量的磷酸銨會在溶液中引入不希望量的游離銨。過量的游離銨會攻擊銅，造成粗糙的銅表面。加入的磷酸與游離堿金屬(例如鉀)原位反應以形成特別有效的磷酸鉀鹽和磷酸氫二鉀鹽。用于本發明化學機械拋光法的化學機械拋光組合物包含聚乙烯基吡咯烷酮作為初始組分。優選地，所用的化學機械拋光組合物包含O. 001至3重量％ (更優選為O. 05至
I.5重量％，最優選為O. I至I重量％)的聚乙烯基吡咯烷酮作為初始組分。所用聚乙烯基吡咯烷酮的重均分子量優選為1000-1000000。出于本說明書的目的，重均分子量表示通過凝膠滲透色譜法測量的分子量。所述漿液的重均分子量更優選為1000-500000，最優選的重均分子量為2500-50000。例如，重均分子量為12000-20000的聚乙烯基吡咯烷酮已被證明是特別有效的。優選地，用于本發明化學機械拋光法的化學機械拋光組合物包含胍類物作為初始組分，所述胍類物選自胍、胍衍生物、胍鹽以及它們的混合物。更優選地，所用胍類物選自碳酸胍和鹽酸胍。最優選地，所用胍類物是鹽酸胍。優選地，用于本發明化學機械拋光法的化學機械拋光組合物包含>0. 1-1重量％(更優選為O. 25-1重量％ ;最優選為O. 3-0. 5重量％ )的組氨酸和>0. 1-1重量％ (更優選為O. 25-1重量％ ;最優選為O. 3-0. 5重量％)的胍類物作為初始組分，其中，所述胍類物選自胍、胍衍生物、胍鹽以及它們的混合物(更優選地，所述胍類物是鹽酸胍)。更優選地，用于本發明化學機械拋光法的化學機械拋光組合物包含>0. 1-1重量％ (更優選為O. 25-1重量％ ;最優選為o. 3-0. 5重量％ )的組氨酸和>0. 1-1重量％ (更優選為0. 25-1重量％ ;最優選為0. 3-0. 5重量％)的胍類物作為初始組分，其中，所述胍類物選自胍、胍衍生物、胍鹽以及它們的混合物(更優選地，所述胍類物是鹽酸胍)；并且包括在化學機械拋光組合物中作為初始組分的組氨酸和胍類物的質量有< 10% (更優選為< 5%;最優選為< 1%)的差
巳用于本發明化學機械拋光法的化學機械拋光組合物包含氧化劑作為初始組分。優選地，所用的化學機械拋光組合物包含0-25重量％ (更優選為0. 1-10重量％，最優選為0. 1-5重量％)的氧化劑作為初始組分。優選地，所用氧化劑選自過氧化氫(H2O2)、單過硫酸鹽、碘酸鹽、過鄰苯二甲酸鎂、過乙酸和其它過酸、過硫酸鹽、溴酸鹽、高碘酸鹽、硝酸鹽、鐵鹽、鈰鹽、Mn(III)鹽、Mn(IV)鹽和Mn(VI)鹽、銀鹽、銅鹽、鉻鹽、鈷鹽、鹵素、次氯酸鹽以及它們的混合物。最優選地，所用氧化劑是過氧化氫。當化學機械拋光組合物包含不穩定的 氧化劑(例如過氧化氫)的時候，優選在使用的時候將氧化劑混入所述化學機械拋光組合物中。用于本發明化學機械拋光法的化學機械拋光組合物包含流平劑作為初始組分。所用流平劑可以包括氯化物。優選的流平劑是氯化銨。優選地，本發明化學機械拋光組合物包含0-0. I重量％ (更優選為0. 01-0. I重量％，最優選為0. 01-0. 05重量％)的氯化銨作為初始組分。認為引入氯化銨作為所用化學機械拋光組合物的初始組分可以改善拋光基片的表面外觀，并且可以通過增加銅去除速率促進銅從基片上除去。用于本發明化學機械拋光法的化學機械拋光組合物任選地包含殺生物劑作為初始組分。優選地，本發明化學機械拋光組合物包含0-0. 01重量％ (更優選為0. 001-0. 01重量％)的殺生物劑作為初始組分。優選地，所用化學機械拋光組合物包含殺生物劑(例如異噻唑啉酮衍生物)作為初始組分。優選的異噻唑啉酮衍生物包括例如，甲基-4-異噻唑啉-3-酮和5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮(例如，包含9. 5-9. 9重量％甲基-4-異噻唑啉-3-酮的考德克斯(Kordex) MLX，和包含甲基-4-異噻唑啉_3_酮和5-氯-2-甲基_4_異噻唑啉-3-酮的混合物的卡森(Kathon) ICP III,均可購自羅門哈斯公司(Rohmand Haas Company))。用于本發明化學機械拋光法的化學機械拋光組合物的pH值優選為8-12 (更優選為9-11，最優選為10-11)。適用于調節化學機械拋光組合物的pH的酸包括例如硝酸、硫酸和鹽酸。適用于調節化學機械拋光組合物的pH的堿包括例如,氫氧化銨、氫氧化鉀、氫氧化四甲基銨以及碳酸氫鹽，優選為氫氧化四甲基銨。優選地，本發明的化學機械拋光組合物包含0. 1-1重量％的氫氧化鉀作為初始組分。用于本發明化學機械拋光法的化學機械拋光組合物還可任選地包含選自消泡劑、分散劑、表面活性劑以及緩沖劑的附加的添加劑。優選地，本發明化學機械拋光的方法包括提供基片，所述基片包含銅(優選地，所述基片是包含銅互連的半導體基片)；提供一種化學機械拋光漿液組合物，其包含以下組分作為初始組分水；0. 1-20重量％ (優選為0. 5-15重量％，更優選為10-15重量％)的磨料(優選地，所述磨料是平均粒度為25-75納米的膠態二氧化硅磨料)；0. 01-15重量％ (優選為0. 1-1重量％，更優選為0. 01-0. 5重量％)的絡合劑(優選地，所述絡合劑是檸檬酸)；0. 02-5重量％ (優選為0. 05-2重量％，更優選為0. 05-1重量％)的抑制劑(優選地，所述抑制劑是苯并三唑);0. 01-5重量％ (優選為O. 05-3重量％，更優選為O. 05-0. 5重量％，最優選為O. 05-0. 2重量％ )的含磷化合物(優選地,所述含磷 化合物是磷酸);0. 001-3重量％(優選為O. 05-1. 5重量％ ,更優選為O. 1-1重量％)的聚乙烯基批咯燒酮(優選地，，所述聚乙烯基吡咯烷酮的重均分子量為2500-50000 (更優選為12000-20000));>0. 1-1重量％ (優選為O. 25-1重量％，更優選為O. 25-0. 6重量％)的組氨酸；>0. 1-1重量％ (優選為O. 25-1重量％，更優選為O. 25-0. 6重量％)的胍類物，其中，所述胍類物選自胍、胍衍生物、胍鹽及它們的混合物(優選地，所述胍類物是鹽酸胍)(優選地，包括在化學機械拋光組合物中作為初始組分的組氨酸和鹽酸胍的質量有< 10% (更優選為< 5% ;最優選為< 1%)的差異)；0-25重量％ (優選為O. 1-10重量％ ,更優選為O. 1-5重量％)的任選的氧化劑(優選地,所述氧化劑是H202);0-0. I重量％ (優選為O. 01-0. I重量％，更優選為O. 01-0. 05重量％)的任選的流平劑(優選地，所述流平劑是氯化銨);0-0. 01重量％ (優選為O. 001-0. 01重量％)的任選的殺生物劑；任選的PH調節劑(優選為O. 1-1重量％的pH調節劑，所述pH調節劑是氫氧化鉀)；所述化學機械拋光漿液組合物的PH值為9-11 (優選為10-11);提供具有拋光表面的化學機械拋光墊；在所述化學機械拋光墊和基片之間的界面處或界面附近，將所述化學機械拋光漿液組合物分配到所述化學機械拋光墊上；以O. 69-34. 5千帕的向下作用力在化學機械拋光墊的拋光表面和基片之間的界面處建立動態接觸；所述基片被拋光；且從基片上除去一部分銅(優選地，所述化學機械拋光組合物的銅去除速率(在實施例所示的拋光條件下測得)21100 A/分鐘(更優選為公1500 A/分鐘)，并且所述化學機械拋光組合物產生的拋光后尺寸>0. I微米(在實施例所示的拋光條件下測得)的SPl缺陷計數< 200(更優選為< 100))。優選地，所述基片還包含TE0S，至少一部分TEOS被從基片去除，所述化學機械拋光組合物的銅去除速率/TEOS去除速率的選擇性(在實施例所示的拋光條件下測定)為I: I至5:1 (更優選為1:1至3:1)。優選地，所述基片還包含TaN，至少一部分TaN被從基片去除，所述化學機械拋光組合物的銅去除速率/TaN去除速率的選擇性(在實施例所示的拋光條件下測定)為I: I至5:1 (更優選為2:1至4:1)。優選地，本發明化學機械拋光的方法包括提供基片，所述基片包含銅(優選地，所述基片是包含銅互連的半導體基片)；提供一種化學機械拋光漿液組合物，其包含以下組分作為初始組分水；10_15重量％的磨料，所述磨料是平均粒度為25-75納米的膠態二氧化硅磨料；0. 01-0. 5重量％的絡合劑，所述絡合劑是檸檬酸；0. 05-1重量％的抑制劑，所述抑制劑是苯并三唑；0. 05-0. 2重量％的含磷化合物，所述含磷化合物是磷酸；0. 1-1重量％的聚乙烯基吡咯烷酮，所述聚乙烯基吡咯烷酮的重均分子量為12000-20000 ；0. 25-0. 6重量％的組氨酸；0. 25-0. 6重量％的鹽酸胍；0. 1-5重量％的氧化劑，所述氧化劑是H2O2 ；O. 01-0. 05重量％的流平劑，所述流平劑是氯化銨；0. 001-0. 01重量％的殺生物劑；和O. 1-1重量％的pH調節劑，所述pH調節劑是氫氧化鉀；包括在化學機械拋光組合物中作為初始組分的組氨酸和鹽酸胍的質量有< 10%的差異；提供具有拋光表面的化學機械拋光墊；在所述化學機械拋光墊和基片之間的界面處或界面附近，將所述化學機械拋光漿液組合物分配到所述化學機械拋光墊上；并且以O. 69-34. 5千帕的向下作用力在化學機械拋光墊的拋光表面和基片之間的界面處建立動態接觸；所述基片被拋光；且從基片上除去一部分銅。優選地，在200毫米的拋光機上在以下操作條件下，所述化學機械拋光組合物的銅去除速率2 IlOO A/分鐘(更優選為> 1500 A /分鐘)，且拋光后尺寸>0. I微米的SPl缺陷計數< 200 (更優選為< 100):臺板轉速93轉/分鐘，支架轉速87轉/分鐘，化學機械拋光組合物的流量300毫升/分鐘，施加11. 7千帕的標稱向下作用力，所述拋光機使用化學機械拋光墊，其包括含有聚合物空心芯微粒的聚氨酯拋光層以及聚氨酯浸潰的非織造子墊。現在將在以下實施例中詳細描述本發明的一些實施方式。
實施例
化學機械拋光組合物所有測試的化學機械拋光組合物(CMPC’ s)包含以下組分作為初始組分0. 04重量％的氯化銨、0. 06重量％的苯并三唑、0. 4重量％的重均分子量為15000的聚乙烯基吡咯烷酮、0. 3重量％的檸檬酸、0. I重量％的磷酸、0. 005重量％的殺生物劑(考德克斯·(Kordex) MLX,購自羅門哈斯公司，包含9. 5-9. 9重量％甲基_4_異噻唑啉-3-酮)、0. 4重量％的氫氧化鉀、14重量％的磨料(IClebosolw H1501-50膠態二氧化硅，平均粒度為50納米，AZ電子材料公司(AZ Electronic Materials)生產、購自羅門哈斯電子材料CMP有限公司)、以及0. 4重量％的過氧化氫。所述CMPCs所包含的附加的初始組分(如果有的話)如表I中所示。化學機械拋光組合物A-C是比較制劑，不包括在要求保護的本發明的范圍之內。
表I
權利要求
1.一種用來對基片進行化學機械拋光的方法，該方法包括 提供基片，所述基片包含銅； 提供一種化學機械拋光漿液組合物，其包含以下物質作為初始組分 水； O. 1-20重量%的磨料; O. 01-15重量％的絡合劑； O. 02-5重量%的抑制劑; O. 01-5重量％的含磷化合物； O.001-3重量％的聚乙烯基吡咯烷酮； >0. 1-1重量％的組氨酸； >0. 1-1重量％的胍類物，所述胍類物選自胍、胍衍生物、胍鹽及它們的混合物； 0-25重量％的任選的氧化劑； 0-0. I重量％的任選的流平劑； 0-0. 01重量％的任選的殺生物劑；和 任選的pH調節劑； 所述化學機械拋光漿液組合物的PH值為9-11; 提供具有拋光表面的化學機械拋光墊； 在所述化學機械拋光墊和基片之間的界面處或界面附近，將所述化學機械拋光漿液組合物分配到所述化學機械拋光墊上；并且 以O. 69-34. 5kPa的向下作用力在化學機械拋光墊的拋光表面和基片之間的界面處建立動態接觸； 所述基片被拋光；且從基片上除去一部分銅。
2.如權利要求I所述的方法，其特征在于，所述化學機械拋光組合物的銅去除速率> I丨00 A/min，并且所述化學機械拋光組合物的拋光后尺寸>0. I微米的SPl缺陷計數(200。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述基片進一步包括原硅酸四乙酯，至少一部分原硅酸四乙酯被從所述基片上除去；所述化學機械拋光組合物的銅去除速率/原硅酸四乙酯去除速率的選擇性為1:1-5: I。
4.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述基片進一步包括TaN，至少一部分TaN被從所述基片上除去；所述化學機械拋光組合物的銅去除速率/TaN去除速率的選擇性為I:1-5:I。
5.如權利要求I所述的方法，其特征在于，所述化學機械拋光組合物包括以下物質作為初始組分 水； O.5-15重量％的磨料，所述磨料是平均粒度為25-75納米的膠態二氧化硅磨料； O.1-1重量％的絡合劑，所述絡合劑是檸檬酸； O.05-2重量％的抑制劑，所述抑制劑是苯并三唑； O.05-3重量％的含磷化合物，所述含磷化合物是磷酸； O.05-1. 5重量％的聚乙烯基吡咯烷酮，所述聚乙烯基吡咯烷酮的重均分子量為·2500-50000 ； · O.25-1重量％的組氨酸； ·O.25-1重量％的胍類物，所述胍類物選自胍、胍衍生物、胍鹽及它們的混合物； ·O.1-10重量％的氧化劑，所述氧化劑是H2O2 ； ·O.01-0. I重量％的流平劑，所述流平劑是氯化銨； · O.001-0. 01重量%的殺生物劑;和 ·O.1-1重量％的？11調節劑，所述pH調節劑是氫氧化鉀。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，在200毫米的拋光機上在以下操作條件下，所述化學機械拋光組合物的銅去除速率2丨100A /分鐘，且拋光后尺寸>0.1微米的SPi缺陷計數< 200 :臺板轉速93轉/分鐘，支架轉速87轉/分鐘，化學機械拋光組合物的流量300毫升/分鐘，施加11. 7千帕的標稱向下作用力，所述拋光機使用化學機械拋光墊，其包括含有聚合物空心芯微粒的聚氨酯拋光層以及聚氨酯浸潰的非織造子墊。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述基片進一步包括原硅酸四乙酯，至少一部分原硅酸四乙酯被從所述基片上除去；并且，在200毫米的拋光機上在以下操作條件下，所述化學機械拋光組合物的銅去除速率/原硅酸四乙酯去除速率的選擇性為1:1至5:1 :臺板轉速93轉/分鐘，支架轉速87轉/分鐘，化學機械拋光組合物的流量300毫升/分鐘，施加11. 7千帕的標稱向下作用力，所述拋光機使用化學機械拋光墊，其包括含有聚合物空心芯微粒的聚氨酯拋光層以及聚氨酯浸潰的非織造子墊。
8.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述基片進一步包括TaN，至少一部分TaN被從所述基片上除去；并且，在200毫米的拋光機上在以下操作條件下，所述化學機械拋光組合物的銅去除速率/TaN去除速率的選擇性為I: I至5:1 :臺板轉速93轉/分鐘，支架轉速87轉/分鐘，化學機械拋光組合物的流量300毫升/分鐘，施加11. 7千帕的標稱向下作用力，所述拋光機使用化學機械拋光墊，其包括含有聚合物空心芯微粒的聚氨酯拋光層以及聚氨酯浸潰的非織造子墊。
9.如權利要求I所述的方法，其特征在于，所述化學機械拋光組合物包括以下物質作為初始組分 水； 10-15重量％的磨料，所述磨料是平均粒度為25-75納米的膠態二氧化硅磨料； · O.01-0. 5重量％的絡合劑，所述絡合劑是檸檬酸； ·O.05-1重量％的抑制劑，所述抑制劑是苯并三唑； · O.05-0. 2重量％的含磷化合物，所述含磷化合物是磷酸； ·O.1-1重量％的聚乙烯基吡咯烷酮，所述聚乙烯基吡咯烷酮的重均分子量為12000-20000 ； · O.25-0. 6重量％的組氨酸； ·O.25-0. 6重量％的胍類物，所述胍類物是鹽酸胍； · O.1-5重量％的氧化劑，所述氧化劑是H2O2 ； · O.01-0. 05重量％的流平劑，其中，所述流平劑是氯化銨； · O.001-0. 01重量%的殺生物劑;和 · O.1-1重量％的pH調節劑，其中，所述pH調節劑是氫氧化鉀；包括在化學機械拋光組合物中作為初始組分的組氨酸和鹽酸胍的質量有< 10 %的差巳
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，在200毫米的拋光機上在以下操作條件下，所述化學機械拋光組合物的銅去除速率匕IiooA/分鐘，且拋光后尺寸>o. I微米的sPl缺陷計數< 200 :臺板轉速93轉/分鐘，支架轉速87轉/分鐘，化學機械拋光組合物的流量300毫升/分鐘，施加11. 7千帕的標稱向下作用力，所述拋光機使用化學機械拋光墊，其包括含有聚合物空心芯微粒的聚氨酯拋光層以及聚氨酯浸潰的非織造子墊。
全文摘要
公開了一種用來化學機械拋光銅的方法。具體涉及一種使用非選擇性、低缺陷度的化學機械拋光組合物對包含銅的基片進行化學機械拋光的方法。
文檔編號B24B37/04GK102950537SQ201210289359
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月14日 優先權日2011年8月15日
發明者葉倩萩 申請人:羅門哈斯電子材料Cmp控股股份有限公司