專利名稱：：銅/釕基板的化學(xué)機(jī)械拋光的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：明沙.
背景技術(shù)：
：光(CMP)的組合物及方法)是本領(lǐng)域公知的。用于CMP方法中的拋光組合物(也稱為拋光漿料)通常含有在水溶液中的研磨材料，且通過使表面與充滿該拋光組合物的拋光墊相接觸來將該拋光組合物施加至該表面上。一4i的研磨材料包括氧化鋁、氧化鈰、二氧化硅及氧化鋯。拋光組合物通常與拋光塾(例如，拋光布或拋光盤)結(jié)合使用。該拋光墊可含有除拋光組合物中的研磨材料以外的研磨材料，或可含有代替拋光組合物中的研磨材料的研磨材料。用于基于二氧化硅的金屬間介電層的拋光組合物在半導(dǎo)體工業(yè)中尤其發(fā)展地良好，且已相當(dāng)透徹地理解拋光的化學(xué)和機(jī)械性質(zhì)及基于二氣化硅的介電物質(zhì)的磨耗。然而，基于二氧化硅的介電材料的問題在于其介電常數(shù)相對(duì)高，為約3.9或更高，其視諸如剩余水分含量的因素而定。因此，導(dǎo)電層間的電容也相對(duì)高，其限制電路可操作時(shí)所需的速度(頻率)。為增加電路可操作時(shí)所需的頻率，開發(fā)如下策略包括(l)結(jié)合入具有更低電阻率值的金屬(例如，銅)及(2)以相對(duì)于二氧化硅而言具有更低介電常數(shù)的絕緣材料來提供電絕緣。在介電基板上制造平面銅電路跡線的一種方法稱為金屬鑲嵌法。按照該方法，通過常規(guī)的干式蝕刻方法使二氧化硅介電表面圖案化，以在銅沉積至該表面上之前形成用于垂直和水平互聯(lián)的洞(即，通道)及溝槽。銅具有作為快速擴(kuò)散體的特性且可穿過下方的介質(zhì)層迅速移動(dòng)以使設(shè)備"中毒"。因此，在沉積銅之前，通常將擴(kuò)散阻擋層施加至基板上。向該擴(kuò)散阻擋層提供銅晶種層，且接著由銅鍍?cè)≡谄渖贤坎笺~層。利用化學(xué)機(jī)械拋光以減小該銅表層的厚度且減小擴(kuò)散阻擋層的厚度，直至獲得暴露介電表面的升高部分的平坦表面。這些通道及溝槽保持填充有形成電路互聯(lián)的導(dǎo)電性銅。已發(fā)現(xiàn)工業(yè)上廣泛接受鉭及氮化鉭作為阻擋層材料且通常通過物理氣相沉積(PVD)將鉭及氮化鉭施加至基板上。然而，因?yàn)榻缍娐返木€的尺寸被減小至65nm與45nm的等級(jí)，所以一個(gè)感興趣之處在于避免降低銅線的載流容量。因?yàn)殂~線的尺寸減小，所以從該線散射的電子變得顯著且引起電阻率增加。一個(gè)解決方案為減小阻擋層的厚度且從而通過使用原子層沉積的PVD方法來施加銅晶種層。然而，因需要提供精確厚度的銅晶種層以避免過厚層懸在溝槽的頂部且避免過薄層由大氣氧導(dǎo)致的銅氧化，所以銅晶種層的形成是復(fù)雜的。所提出的一種解決方案為將銅直接鍍?cè)跀U(kuò)散阻擋物上。釕已尤其展示其在此應(yīng)用中的前景。銅于釕中的不可溶性使得釕適合用作擴(kuò)散阻擋物，且釕的導(dǎo)電性允許將銅直接鍍至釕上，此免除對(duì)銅晶種層的需要。雖然用釕代替鉭/氮化鉭阻擋層的可能性仍為具有吸引力的可能性，但可能的發(fā)展過程似乎在于銅-釕-鉭/氮化鉭體系。已發(fā)展的用于釕及其他貴金屬的拋光組合物通常含有強(qiáng)氧化劑，具有低pH值或兩者。在這些拋光組合物中，銅趨向于極快速地氧化。另外，由于釕與銅的標(biāo)準(zhǔn)還原電位之差，因此，在常規(guī)的釕拋光組合物存在下，銅遭受釕的伽伐尼侵蝕(galvanicattack)。該伽伐尼侵蝕導(dǎo)致銅線的蝕刻且由此所得差異導(dǎo)致含兩種金屬的基板的化學(xué)機(jī)械拋光中移除速率相去甚遠(yuǎn)，此可導(dǎo)致銅過度拋光。最后，除釕及銅以外還包含鉭或氮化鉭的基板引起另外的問題適合于釕或銅(它們自身為高度相異的材料)的拋光組合物通常不適合用于鉭或氮化鉭層的拋光。釕-銅-鉭微電子技術(shù)的成功實(shí)施將需要適用于拋光所有三種材牙牛的新拋光方法。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，仍存在對(duì)用于包含釕及銅且視情況包含鉭或氮化
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種化學(xué)機(jī)械拋光基板的方法，該方法包含(i)使包含至少一個(gè)釕層和至少一個(gè)銅層的基板與化學(xué)機(jī)械拋光系統(tǒng)接觸，該化學(xué)機(jī)械拋光系5統(tǒng)包含(a)選自拋光墊、研磨劑及其組合的拋光組件，(b)過氧化氫，(c)有機(jī)酸，(d)至少一種雜環(huán)化合物，其中該至少一種雜環(huán)化合物包含至少一個(gè)氮原子，以及(e)水；(ii)相對(duì)于該基板移動(dòng)該拋光組件；及(iii)研磨該基板的至少一部分以拋光該基板。水與溶解或懸浮于其中的任何組分的pH值為6至12。該至少一個(gè)釕層和該至少一個(gè)銅層處于電接觸狀態(tài)，且在水及溶解或懸浮于其中的任何組分中的銅的開路電位與釕的開路電位之差為50mV或更低。具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供一種化學(xué)機(jī)械拋光基板的方法。該拋光方法包括使包含至少一個(gè)釕層及至少一個(gè)銅層的基板與拋光系統(tǒng)相接觸。該拋光系統(tǒng)包含(a)選自拋光墊、研磨劑及其組合的拋光組件，(b)過氧化氬，(c)有機(jī)酸，(d)至少一種雜環(huán)化合物，其中該至少一種雜環(huán)化合物包含至少一個(gè)氮原子，以及(e)水。使該拋光組件相對(duì)于該基板移動(dòng)，且研磨該基板的至少一部分以拋光該基板。水及溶解或懸浮于其中的任何組分形成該拋光系統(tǒng)的拋光組合物。拋光組合物的pH值為6至12。該至少一個(gè)釕層和該至少一個(gè)銅層處于電接觸狀態(tài)，且在該拋光組合物中，銅的開路電位與釕的開路電位之差為50mV或更低。除非另有說明，否則本文所迷的組分的量以拋光組合物的總重量(即，水及溶解或懸浮于其中的任何組分的重量)計(jì)。該基板包含至少一個(gè)釕層和至少一個(gè)銅層，其中該釕和該銅處于電接觸狀態(tài)。視情況，該基板還可進(jìn)一步包含至少一個(gè)鉭層。若該任選的至少一個(gè)鉭層存在，則雖然其可位于該基板上的任何位置，但優(yōu)選該至少一個(gè)釕層位于該至少一個(gè)鉭層與該至少一個(gè)銅層之間。該鉭層可包含鉭金屬，或可包含合適的含鉭化合物(諸如氮化鉭)或鉭金屬與含鉭化合物的混合物。當(dāng)該鉭層包含氮化鉭時(shí)，該氮化鉭可包含化學(xué)計(jì)量的氮化鉭(即TaN)或非化學(xué)計(jì)量的氮化鉭(例如TaNQ.5)。該鉭層還可包含由式TaNxCy表示的鉭與氮及碳的含鉭化合物，其中x+y^1?；逋ǔ＿M(jìn)一步包含絕緣層。該至少一個(gè)釕層優(yōu)選位于該至少一個(gè)銅層與該絕緣層之間。當(dāng)該至少一個(gè)鉭層存在時(shí)，其位于該至少一個(gè)釕層與該絕緣層之間。該絕緣層可包含任何合適的介電材料。該絕緣層可為金屬氧化物(例如，氧化硅)、多孔金屬氧化物、玻璃、有機(jī)聚合物、氟化有機(jī)聚合物或任何其他具有高或低介電常數(shù)的合適的絕緣層。當(dāng)該絕緣層包含氧化硅時(shí)，氧化硅可來源于任何合適的前體。氧化硅優(yōu)選源自硅烷前體，更優(yōu)選源自經(jīng)氧化的硅烷前體，諸如原硅酸四乙S旨(TEOS)。拋光組件選自拋光墊、研磨劑及拋光墊與研磨劑的組合。若存在研磨劑，則研磨劑可以任何合適的形式(例如，研磨顆粒)存在。該研磨劑可固定于拋光墊上，及/或可以微粒形式存在及懸浮于水中。拋光墊可為任何合適的拋光墊，其中許多是本領(lǐng)域已知的。研磨劑可為任何合適的研磨劑，例如，該研磨劑可為天然的或合成的且可包含金屬氧化物、碳化物、氮化物、金剛砂及其類似物。該研磨劑還可為聚合物顆?；蚪?jīng)涂覆的顆粒。理想地，該研磨劑包含金屬氧化物。優(yōu)選，該金屬氧化物選自氧化鋁、二氧化鈰、二氧化硅、氧化鋯、其共形成產(chǎn)物、及其組合。更優(yōu)選，該研磨劑為氧化鋁或二氧化硅。最優(yōu)選，該金屬氧化物包含a-氧化鋁。當(dāng)該研磨劑包含a-氧化鋁時(shí)，該研磨劑還可包含其他形式的氧化鋁，諸如熱解氧化鋁。研磨顆粒通常具有20nm至500nm的平均粒度(例如平均粒徑)。優(yōu)選，研磨顆粒具有30nm至400nm(例如，40nm至300nm、或50nm至250nm、或75nm至200nm)的平均粒度。當(dāng)研磨劑包含a-氧化鋁時(shí)，則a-氧化鋁的至少一部分可用帶負(fù)電的聚合物或共聚物處理。例如，5重量％或更多(例如，10重量％或更多，或50重量％或更多，或基本上全部，或全部)a-氧化鋁可用帶負(fù)電的聚合物或共聚物處理。該帶負(fù)電的聚合物或共聚物可為任何合適的聚合物或共聚物。優(yōu)選，帶負(fù)電的聚合物或共聚物包含選自羧酸、磺酸及膦酸官能基團(tuán)的重復(fù)單元。更優(yōu)選，陰離子聚合物包含選自以下物質(zhì)的重復(fù)單元丙烯酸、曱基丙烯酸、衣康酸、順丁烯二酸、順丁烯二酸酐、乙烯基磺酸、2-(曱基丙烯酰氧基)乙烷磺酸、苯乙烯磺酸、2-丙烯酰氨基-2-曱基丙烷磺酸、乙烯基膦酸、2-(曱基丙烯酰氧基)乙基磷酸鹽及其組合。最優(yōu)選，帶負(fù)電的聚合物或共聚物選自聚(2-丙烯酰氨基-2-甲基丙烷磺酸)及聚苯乙烯磺酸。言，a-氧化鋁可用帶負(fù)電的聚合物或共聚物在獨(dú)立步驟中處理，以在向拋光系統(tǒng)中添加經(jīng)預(yù)處理的a-氧化鋁之前，制得經(jīng)預(yù)處理的a-氧化鋁。在另一實(shí)施方案中，可在向拋光系統(tǒng)中添加a-氧化鋁之前、過程中或之后，將帶負(fù)電的聚合物或共聚物單獨(dú)添加至拋光系統(tǒng)中。當(dāng)研磨劑懸浮于水中(即，當(dāng)研磨劑為拋光系統(tǒng)的組件)時(shí)，則拋光系統(tǒng)中可存在任何合適量的研磨劑。通常，拋光系統(tǒng)的拋光組合物中將存在0.001重量％或更多(例如，0.01重量°/?；蚋?的研磨劑。更通常，拋光組合物中將存在0.1重量％或更多的研磨劑。拋光組合物中研磨劑的量通常將不超過20重量％,更通常將不超過10重量％(例如，將不超過5重量％)。優(yōu)選，拋光組合物中研磨劑的量為0.05重量％至5重量％,且更優(yōu)選為0.1重量°/。至2重量％。拋光系統(tǒng)可包含任何合適的拋光墊(例如，拋光表面)。此外，合適的拋光墊可包含任何合適的聚合物。合適的聚合物包括，例如聚氯乙烯、聚氟乙烯、尼龍、碳氟化合物、聚碳酸酯、聚酯、聚丙烯酸酯、聚醚、聚乙烯、聚酰胺、聚氨基曱酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯、彈性體類、聚氨基曱酸酯類、聚烯烴類、聚碳酸酯類、聚乙烯醇類、尼龍類、天然及合成橡膠類、苯乙烯類聚合物、聚芳族類、含氟聚合物類、聚酰亞胺類、交聯(lián)的聚氨基曱酸酯類、熱固性聚氨基曱酸酯類、交聯(lián)的聚烯烴類、聚醚類、聚酯類、聚丙烯酸酯類、彈性體聚乙烯類、其共聚物及嵌段共聚物，及其混合物及共混物、其共形成產(chǎn)物，及其混合物。拋光墊可具有任何合適的密度、硬度、厚度、壓縮性、壓縮回彈能力及壓縮模量。該拋光墊可進(jìn)一步由任何合適的方法生產(chǎn)。合適的方法包括將所選定的材料澆鑄、切割、反應(yīng)注射成型、注射吹塑、壓縮成型、燒結(jié)、熱成型或擠壓成所需的形狀。拋光墊可包含固體獨(dú)石或可包含^f鼓孔。這些^f鼓孔可為開孔式的、閉孔式的或開孔與閉孔的混合物。拋光組合物包含過氧化氫。過氧化氫的功能在于氧化該基板的至少一部分。過氧化氫可由任何合適來源提供。過氧化氫可以包括35%(w/w)、50%(w/w)及70。/。(w/w)的各種濃度作為于水中的水溶液購得。過氧化氫的固體形式包括過碳酸鈉、過氧化鈣及過氧化鎂，當(dāng)其溶解于水中時(shí)釋放游離的過氧化氬。優(yōu)選地，以水溶液的形式提供過氧化氫。拋光組合物可包含任何合適量的過氧化氳。拋光組合物通常包含0.01重量％或更多(例如，0.1重量％或更多、或1重量％或更多)的過氧化氫。拋光組合物優(yōu)選包含20重量％或更<氏(例如，10重量％或更#^、或5重量％或更j氐)的過氧化氫。拋光組合物更優(yōu)選包含0.5重量％至5重量％(例如，1重量％至5重量％)的過氧化氫。拋光組合物包含有機(jī)酸。適用于拋光組合物的有機(jī)酸包括象酸類及-黃酸類。拋光組合物優(yōu)選包含羧酸。合適的羧酸類的非限定性實(shí)例包括丙二酸、丁二酸、己二酸、乳酸、順丁烯二酸、蘋果酸、檸檬酸、甘氨酸、天冬氨酸、酒石酸、葡糖酸、亞氨基二乙酸及反丁烯二酸或任何羧基或氨基羧酸。有機(jī)酸優(yōu)選為酒石酸。應(yīng)了解上述羧酸類可以鹽(例如，金屬鹽、銨鹽或其類似物)、酸或其部分鹽的形式存在。舉例而言，酒石酸鹽類包括酒石酸以及其單鹽及二鹽。此外，包括堿性官能基的羧酸類可以堿性官能基的酸式鹽的形式存在。舉例而言，甘氨酸類包括甘氨酸以及其酸式鹽。此外，一些化合物可同時(shí)充當(dāng)酸和螯合劑(例如，某些氨基酸及其類似物)。拋光組合物可包含任何合適量的有機(jī)酸。拋光組合物通常包含0.001重量％或更多(例如，0.01重量％或更多、或0.05重量％或更多、或0.1重量％)的有機(jī)酸。拋光組合物優(yōu)選包含5重量％或更低(例如，4重量％或更低、或3重量％或更低、或甚至2重量％或更低)的有機(jī)酸。拋光組合物包含至少一種雜環(huán)化合物，其中該至少一種雜環(huán)化合物包含至少一個(gè)氮原子。該至少一種雜環(huán)化合物擔(dān)當(dāng)腐蝕抑制劑，優(yōu)選銅腐蝕抑制劑。出于本發(fā)明的目的，腐蝕抑制劑為任何促進(jìn)在正拋光的基板的表面的至少一部分上形成鈍化層(即，溶解抑制層)的化合物或化合物的混合物。銅腐蝕抑制劑為任何促進(jìn)在銅上形成鈍化層的化合物。理想地，包含至少一個(gè)氮原子的雜環(huán)化合物包含一個(gè)或多個(gè)5或6元雜環(huán)含氮環(huán)。優(yōu)選的腐蝕抑制劑包括，但不限于，1,2,3-三唑、1，2，4-三唑、苯并三唑、苯并咪唑、苯并噻唑及其衍生物，諸如其經(jīng)羥基、氨基、亞氨基、羧基、巰基、硝基、脲、硫脲或烷基取代的衍生物。最優(yōu)選，該至少一種雜環(huán)化合物選自苯并三唑、1,2,3-三唑、1，2,4-三唑及其混合物。本發(fā)明的拋光組合物可包含任何合適量的該至少一種雜環(huán)化合物。拋光組合物通常包含0.005重量％或更多(例如，0.01重量％或更多、或0.025重量％或更多、或0.05重量％或更多)的該至少一種雜環(huán)化合物。拋光組合物優(yōu)選包含1重量％或更低(例如，0.5重量％或更低、或0.25重量％或更低、或甚至0.1重量％或更低)的該至少一種雜環(huán)化合物。在第一實(shí)施方案中，拋光系統(tǒng)包含苯并三唑或其衍生物作為單一雜環(huán)化合物。拋光系統(tǒng)優(yōu)選包含苯并三唑作為單一雜環(huán)化合物。在該第一實(shí)施方案中，拋光系統(tǒng)的拋光組合物優(yōu)選包含0.001重量％至0.5重量％的苯并三唑且更優(yōu)選0.005重量°/。至0.1重量％的苯并三唑。在第二實(shí)施方案中，拋光系統(tǒng)包含至少第一和至少第二雜環(huán)化合物。在該第二實(shí)施方案中，第一雜環(huán)化合物優(yōu)選包含苯并三唑或其衍生物，且該至少一種第二雜環(huán)化合物優(yōu)選包含三唑或其衍生物且更優(yōu)選包含1,2，4-三唑。最優(yōu)選，該第一雜環(huán)化合物包含苯并三唑且該第二雜環(huán)化合物包含1，2，4-三唑。該第二實(shí)施方案的拋光系統(tǒng)的拋光組合物通常包含0.005重量％或更多(例如，0.01重量％或更多、或0.025重量％或更多、或0.05重量％或更多)的該第一雜環(huán)化合物和該至少第二雜環(huán)化合物的每一種。該第二實(shí)施方案的拋光系統(tǒng)的拋光組合物優(yōu)選包含1重量％或更低(例如，0.5重量％或更低、或0.25重量％或更低、或甚至0.1重量％或更低)的該第一雜環(huán)化合物和該至少第二雜環(huán)化合物的每一種。換言之，該第二實(shí)施方案的拋光組合物包含0.01重量％至2重量％(例如，0.02重量％至1重量％、或0.05重量％至0.5重量％)的該第一雜環(huán)化合物與該至少第二雜環(huán)化合物的混合物。拋光組合物視情況包含膦酸。膦酸的功能在于至少部分地增加至少一個(gè)任選的鉭或氮化鉭層的拋光速率。在本發(fā)明的上下文中，適用的膦酸包括，但不限于，l-羥基亞乙基-l，l-二膦酸、氨基三(亞曱基膦酸)、N-羧基曱基氨基曱烷膦酸、l-羥基乙烷-l，l-二膦酸、膦酸二烷基酯、烷基膦酸二烷基酯及其混合物。若膦酸存在，則其可以任何合適的濃度存在于本發(fā)明的拋光組合物中，但拋光系統(tǒng)的拋光組合物通常將包含0.01重量％至5重量%(例如，0.1重量％至2.5重量％、或0.2重量°/。至1重量°/。)的膦酸。拋光組合物視情況包含含有醚基的二胺化合物。含有醚基的二胺化合物的功能在于至少部分地抑制至少一個(gè)任選的鉭或氮化鉭層的拋光速率。包含醚基的任何合適的二胺化合物可與本發(fā)明結(jié)合使用。如本文所使用的二胺化合物為提供兩個(gè)胺基的任何包含兩個(gè)氮原子的化合物。這些氮原子在該二胺化合物內(nèi)可具有任何合適的空間排列。舉例而言，這些氮原子可直接彼此鍵結(jié)或這些氮原子可由原子插入基分開。此外，這些氮原子可獨(dú)立地為或一起成為非循環(huán)鏈的一部分或形成環(huán)結(jié)構(gòu)的一部分。形成胺基的各氮原子可獨(dú)立地未經(jīng)耳又代(例如，-NH2或-NH?；蚪?jīng)取代(例如，具有一個(gè)或多個(gè)含碳或含雜原子基團(tuán))。視各氮原子所鍵結(jié)的原子的數(shù)目而定，這些氮原子可為帶電或不帶電的。當(dāng)然，若氮原子呈四元構(gòu)型(例如，鍵結(jié)至4個(gè)原子)，則氮原子帶正電。因此，二胺化合物可以游離堿(例如，其中兩個(gè)氮原子均未質(zhì)子化)、酸的單加成鹽(例如，其中僅一個(gè)氮原子經(jīng)質(zhì)子化)或酸的雙加成鹽(例如，其中兩個(gè)氮原子均經(jīng)質(zhì)子化)的形式存在。因此，該二胺化合物可在適當(dāng)時(shí)進(jìn)一步包含一個(gè)或多個(gè)抗tf離子。該二胺化合物包含至少一個(gè)醚基，且可包含多于一個(gè)的醚基(例如，聚醚二胺)。而且，包含至少一個(gè)醚基(例如，兩個(gè)或兩個(gè)以上醚基)的二胺化合物可源自兩個(gè)、三個(gè)或更多諸如氧化乙烯或氧化丙烯的單體單元的組合，以提供線性二胺聚醚。含有醚基的二胺化合物優(yōu)選為聚醚二胺。含有醚基的二胺化合物更優(yōu)選為三嚅-十三烷二胺。三-惡-十三烷二胺為包含13-原子直鏈的化合物，其中將3個(gè)氧原子及2個(gè)氮原子結(jié)合入該直鏈中。三喁-十三烷二胺可進(jìn)一步在任何可用位置經(jīng)一個(gè)或多個(gè)合適的取代基取代。適合與本發(fā)明結(jié)合使用的三哺-十三烷二胺的實(shí)例為4,7，10-三p惡-l,13-十三烷二胺。拋光組合物可包含任何合適量的含有醚基的二胺化合物。若二胺化合物存在，則拋光組合物優(yōu)選將包含O.Ol重量％至1重量°/。(例如，0.05重量％至0.5重量％)的含有醚基的二胺化合物。拋光組合物可包含分散劑。合適分散劑的實(shí)例包括磷酸、有機(jī)酸、氧化錫及膦酸鹽化合物。分散劑優(yōu)選為聚丙烯酸或聚曱基丙烯酸且更優(yōu)選為聚丙烯酸。若分散劑存在，則拋光系統(tǒng)的拋光組合物包含0.001重量％至0.5重量％(例如，0.01至0.1重量％)的分散劑。拋光組合物可具有任何合適的pH值。拋光組合物優(yōu)選具有6至12、更維持。更具體地說，拋光組合物可進(jìn)一步包含pH值調(diào)節(jié)劑、pH值緩沖劑或其組合。pH值調(diào)節(jié)劑可為任何合適的pH值調(diào)節(jié)化合物。舉例而言，pH值調(diào)節(jié)劑可為任何合適的足夠強(qiáng)以產(chǎn)生所需最終pH值的酸或4i。合適酸的實(shí)例包括硝酸、乙酸、磷酸及其類似物。合適堿的實(shí)例包括氫氧化鉀、氫氧化銨及四烷基氫氧化銨。pH值緩沖劑可為任何合適的緩沖劑，例如磷酸鹽、乙酸鹽、硼酸鹽、銨鹽及其類似物。拋光組合物可包含任何合適量的pH值調(diào)節(jié)劑及/或pH值緩沖劑，只要該量足以將拋光組合物的pH值達(dá)成及/或維持在本文前述范圍內(nèi)。拋光組合物^L情況進(jìn)一步包含一種或多種其他添加劑。這類添加劑包括任何合適的表面活性劑及/或流變控制劑。合適的表面活性劑包括，例如，陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、陰離子聚電解質(zhì)、非離子表面活性劑、兩性表面活性劑、氟化表面活性劑、其混合物及其類似物。拋光組合物視情況進(jìn)一步包含消泡劑。該消泡劑可為任何合適的消泡劑。合適的消泡劑包括，但不限于，基于硅的消泡劑和基于炔屬二醇的消泡劑。存在于拋光組合物中的消泡劑的量通常為40ppm至140ppm。拋光組合物視情況進(jìn)一步包含殺生物劑。該殺生物劑可為任何合適的殺生物劑，例如異p塞唑啉酮?dú)⑸飫?。用于拋光組合物中的殺生物劑的量通常為lppm至500ppm,且優(yōu)選為10ppm至200ppm。拋光組合物可通過任何合適技術(shù)來制備，其中許多是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。拋光組合物可以分批法或連續(xù)法來制備。拋光組合物通?？赏ㄟ^將其組分按任何順序組合來制備。如本文所使用的術(shù)語"組分"包括單獨(dú)的成份(例如，研磨劑、過氧化氫、有機(jī)酸等)以及各成份(例如，研磨劑、過氧化氫、有機(jī)酸、至少一種雜環(huán)化合物等)的任何組合。與本發(fā)明結(jié)合使用的任一組分均可以混合物或水溶液的形式提供。理想地，然后將兩種或兩種以上組分單獨(dú)儲(chǔ)存且隨后混合以形成拋光系統(tǒng)的拋光組合物。就此而論，拋光組合物適合于先制備(例如，將所有組分混合在一起)且接著傳送至基板的表面。拋光組合物還適合在基板的表面上通過自兩分在基板的表面(例如，在使用點(diǎn)處)相遇來制備。在兩種情況的任一種下，拋光組合物的各組分傳送至基板的表面的流率(即，拋光組合物的各具體組分的傳送量)在拋光處理之前及/或在拋光處理期間可改變，以便拋光系統(tǒng)的拋光特性(例如拋光速率)改變。拋光組合物可作為一個(gè)包含過氧化氫、有機(jī)酸、至少一種雜環(huán)化合物及水的成套體系來提供?？蛇x擇地，有機(jī)酸、至少一種雜環(huán)化合物及水可在第一容器中提供，且過氧化氫可在第二容器中以在水中的溶液或以固體形式(例如，過碳酸鈉)提供。雖然諸如研磨劑、膦酸及含有醚基的二胺化合物的任選組分通常不與過氧化氫及任何其他氧化劑處于同一容器中，但其可置放于該第一及/或該第二容器或第三容器中。此外，在第一容器中的組分可以干燥形式存在，而在第二容器中的組分可以含水分散液或溶液的形式存在。此外，在第一或第二容器中的組分可具有不同的pH值，或者可選擇地具有基本上相似或甚至相等的pH值。若諸如研磨劑的任選組分為固體，則其可以干燥形式或以在水中的混合物形式提供。理想地，過氧化氫與拋光組合物的其他組分分開提供，且在使用前不久(例如，使用前1周或更短、使用前1天或更短、使用前1小時(shí)或更短、使用前10分鐘或更短、使用前1分鐘或更短)或直接在使用時(shí)，例如，由最終使用者將其與拋光組合物的其他組分組合。拋光組合物的各組分的其他兩個(gè)容器、或三個(gè)或三個(gè)以上容器、組合均在本領(lǐng)域技術(shù)人員的知識(shí)范圍內(nèi)。拋光系統(tǒng)的拋光組合物還可作為在使用前用適當(dāng)量的水稀釋的濃縮物提供。過氧化氫優(yōu)選單獨(dú)提供且不作為濃縮物的組分提供。在這樣的實(shí)施方案中，拋光組合物濃縮物可包含適當(dāng)量的任選的研磨劑、有機(jī)酸、至少一種雜環(huán)化合物及水，以便用適當(dāng)量的水稀釋該濃縮物之后，拋光組合物的各組分將以在各組分的前述適當(dāng)范圍內(nèi)的量存在于拋光組合物中。舉例而言，任選的研磨劑、有機(jī)酸及至少一種雜環(huán)化合物可各自以是各組分的上述濃度的2倍(例如，3倍、4倍或5倍)的量存在于該濃縮物中，以便當(dāng)用等體積的水(例如，分別以2倍等體積的水、3倍等體積的水或4倍等體積的水)稀釋該濃縮物時(shí)，各組分將以各組分的前述范圍內(nèi)的量存在于該拋光組合物中。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，濃縮物可含有適當(dāng)比例的存在于最終拋光組合物中的水，以確保有機(jī)酸、至少一種雜環(huán)化合物及其他合適的添加劑至少部分地或完全溶解于該濃縮物中。理想地，拋光組合物中銅的開路電位與釕的開路電位之差為50mV或更低(例如，40mV或更低)。眾所周知，當(dāng)兩種處于電接觸狀態(tài)的異種金屬浸沒于電解質(zhì)中或與電解質(zhì)相接觸時(shí)，形成伽伐尼電池(galvaniccell)。在伽伐尼電池中，第一金屬(陽極)將以比不存在第二金屬的情況下更快的速率腐蝕(例如，氧化)。因此，該第二金屬(陰極)將以比在不存在該第一金屬的情況下更慢的速率腐蝕。腐蝕過程的驅(qū)動(dòng)力為該兩種金屬之間的電位差，該電位差為該兩種金屬在特定電解質(zhì)中的開路電位之差。電解質(zhì)中金屬的開路電位為電解質(zhì)的特性的函數(shù)，其至少部分地視電解質(zhì)的各組分的濃度、pH值、及包含金屬及電解質(zhì)的系統(tǒng)的溫度而定。因此，當(dāng)這兩種金屬與電解質(zhì)相接觸時(shí)，包含伽伐尼電池的兩種金屬的電位差將導(dǎo)致產(chǎn)生伽伐尼電流。伽伐尼電流的數(shù)值直接與由伽伐尼電池的陽極組分導(dǎo)致的腐蝕速率相關(guān)，在此情況下陽極組分為銅。有利地，若銅與釕的開路電位差小于50mV,則由銅與釕的伽伐尼耦合引起的銅的腐蝕速率充分減小以允許對(duì)銅的拋光速率進(jìn)行有效控制且減少拋光組合物對(duì)銅的蝕刻?？墒褂萌魏魏线m的方法量測(cè)拋光組合物中銅的開路電位與釕的開路電位。尤其適用于測(cè)定金屬的電化學(xué)特性的方法為動(dòng)電位極化。根據(jù)本發(fā)明，可以本文所述的拋光系統(tǒng)通過任何適合的技術(shù)來拋光基板。本發(fā)明的方法尤其適合與化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)裝置結(jié)合使用。該裝置通常包含壓板，其在使用時(shí)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)且其具有由回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、線性運(yùn)動(dòng)或圓周運(yùn)動(dòng)引起的速度；與該壓板相接觸的拋光墊，且其運(yùn)動(dòng)時(shí)與該壓板一起移動(dòng)；及固持基板的載體，通過使該基板與該拋光墊的表面接觸且相對(duì)于該拋光墊的表面移動(dòng)該基板來拋光該基板?；宓膾伖馔ㄟ^將與本發(fā)明的拋光系統(tǒng)接觸置放的基板及通過拋光組件(通常為相對(duì)于基板移動(dòng)的拋光墊)與位于其間的拋光系統(tǒng)的其他組分來進(jìn)行，以便研磨和移除基板的一部分且從而拋光基板的至少一部分。有利地，本發(fā)明方法允許控制包含至少一個(gè)釕層、至少一個(gè)銅層及任選的至少一個(gè)鉭層的基板的拋光的選擇率。本文將選擇率定義為一層的拋光速率與第二不同層的拋光速率的比。在包含釕層及銅層的基板中，該釕層及該銅層將以不同速率拋光。通常，銅層將涂布在釕層上，以便拋光過程將首先移除大部分上覆銅層，且接著在拋光系統(tǒng)仍可獲得銅的情況下將開始移除下方的釕層。當(dāng)拋光系統(tǒng)可獲得銅與釕時(shí)，若銅拋光的速率顯著大于釕拋光的速率，則銅層可能被過度拋光，這導(dǎo)致銅層的凹陷及/或腐蝕。類似地，在包含至少一個(gè)釕層、至少一個(gè)銅層及至少一個(gè)鉭或氮化鉭層的基板中，該釕層、該銅層及該鉭或氮化鉭層將以不同速率拋光。通常，該釕層位于該銅層與該鉭或氮化鉭層之間，且因此該鉭或氮化鉭層將為暴露于拋光系統(tǒng)的最后層。在一個(gè)實(shí)施方案中，鉭或氮化鉭的拋光速率與銅及釕的拋光速率相似，以致鉭或氮化鉭可在銅層及/或釕層不經(jīng)受過度拋光的情況下移除。在另一實(shí)施方案中，鉭或氮化鉭的拋光速率比銅及釕的拋光速率小得多，以致鉭或氮化鉭層可擔(dān)當(dāng)停止層。在銅及釕層拋光后，可改變拋光系統(tǒng)，以提供鉭或氮化鉭的合適的移除速率。不希望受任何特定理論的限制，在其中拋光系統(tǒng)包含至少一種雜環(huán)化合物(包含苯并三唑)且基本上不包含三唑的實(shí)施方案中，相信苯并三唑有助于在銅上形成高度鈍化的薄膜，從而減小銅的拋光速率。在這些實(shí)施方案中，與該至少一個(gè)釕層相比，銅的拋光選擇率減小且優(yōu)選為4或更小(例如，3或更小、或2或更小)。在其他實(shí)施方案中，其中拋光系統(tǒng)包含至少兩種包含苯并三唑及三唑(優(yōu)選1,2,4-三唑)的雜環(huán)化合物，該至少兩種雜環(huán)化合物之間對(duì)銅的表面位點(diǎn)的竟?fàn)帉?dǎo)致銅上形成鈍化度較小的薄膜。在這些其他實(shí)施方案中，拋光系統(tǒng)展示增加的銅拋光速率，從而，相對(duì)于無三唑的實(shí)施方案，銅相對(duì)于釕的拋光選擇率增加。因此，通過選擇存在于拋光系統(tǒng)的拋光組合物中的雜環(huán)化合物的類型及濃度，可控制本發(fā)明的拋光系統(tǒng)中相比于釕的拋光的銅的拋光的選擇率。如上所述，拋光組合物視情況包含膦酸及/或含有醚基的二胺化合物。若拋光組合物包含膦酸且基本上無含有醚基的二胺化合物，則與不包含該兩種化合物的相似的拋光系統(tǒng)相比，該拋光系統(tǒng)展示增加的鉭的移除速率。若拋光組合物包含含有醚基的二胺化合物且基本上無膦酸，則與不包含該兩種化合物的相似的拋光系統(tǒng)相比，該拋光系統(tǒng)展示減小的鉭的移除速率。因此，在拋光組合物中包含膦酸或含有醚基的二胺化合物允許調(diào)整拋光系統(tǒng)所展示的鉭相對(duì)于銅及釕的選擇率。下列實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明，但當(dāng)然，無論如何不應(yīng)理解為限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中顯示的拋光實(shí)驗(yàn)通常包括在基板對(duì)拋光墊的13.8kPa(2psi)的向下壓力、90rpm的壓板速度及93rpm的載體速度的條件下使用市售的拋光裝置。實(shí)施例1該實(shí)施例證明可由本發(fā)明的方法達(dá)成的包含銅、釕、鉭及由原硅酸四乙酯產(chǎn)生的氧化硅介電材料的獨(dú)立基板的拋光的移除速率。本文將氧化硅介電材料稱為"TEOS"。5個(gè)4塊基板的相似組，用5種不同拋光組合物(拋光組合物A、B、C、D及E)拋光分別包含銅、釕、鉭及TEOS的基板中的每一個(gè)。組合物中的每個(gè)包含在水中的0.7重量％的用帶負(fù)電的聚合物處理的a-氧化鋁、0.8重量％的酒石酸、3重量％的過氧化氫及0.05重量°/。的Alcosperse630聚丙烯酸分散劑，pH值為8.4。拋光組合物A另外含有0.0278重量。/。的苯并三唑(BTA)、0.048重量％的1,2,4-三唑(TAZ)及0.08重量％的4,7,10-三嚅-1,13-十三烷二胺(TTD)。拋光組合物B另外含有0.0278重量％的苯并三唑及0.048重量％的1，2,4-三唑。拋光組合物C另外含有0.5重量％的氨基三(亞曱基膦酸)(ATMPA)、0.0303重量％的苯并三唑及0.048重量％的1,2,4-三唑。拋光組合物D另外含有0.6重量％的氨基三(亞曱基膦酸)、0.0303重量％的苯并三唑及0.048重量％的1，2,4-三唑。拋光組合物E另外含有0.6重量％的氨基三(亞甲基膦酸)及0.0303重量％的苯并三唑。所使用的拋光墊為閉孔式熱固性聚氨基曱酸酯墊。拋光之后，測(cè)定各拋光組合物的銅、釕、鉭及TEOS的移除速率(RR),且結(jié)果概述于表l中。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>由表l中所述的結(jié)果易見，在所觀察到的適用的釕移除速率下，拋光組合物A-E展示銅相對(duì)于釕的拋光選擇率為1.4:1至3.0:1。同時(shí)含有苯并三唑及1，2，4-三唑的拋光組合物A、B、C及D展示銅相對(duì)于釕的拋光選擇率為大約2.6:1至3:1，而包含苯并三唑但無1，2，4-三唑的拋光組合物E展示銅相對(duì)于釕的拋光選"^率為1.4:1。包含0.08重量％的4,7，10-三^-1，13-十三烷二率分別為約15.4:與5.2:1。拋光組合物A所展示的鉭拋光速率大約為不包含TTD的拋光組合物B所展示的鉭拋光速率的0.37倍。含有氨基三(亞甲基膦酸)的拋光組合物C、D及E展示比不包含氨基三(亞曱基膦酸)的拋光組合物B高大約1.3至1.6倍的鉭的移除速率。最后，包含TTD或氨基三(亞曱基膦酸)的拋光組合物A及拋光組合物C-E分別展示為不包含TTD及氨基三(亞甲基膦酸)的拋光組合物B中所觀察到的TEOS移除速率的31%至78%的TEOS移除速率。因此，該實(shí)施例的結(jié)果證明本發(fā)明的拋光系統(tǒng)具有下列能力(a)在可控制的選擇率下，以基本上相似的速率拋光包含銅的基板及包含釕的基板，和(b)以可變的鉭拋光速率拋光另外包含鉭的基板。實(shí)施例2用包含pH值為8.4的在水中的0.7重量％的用帶負(fù)電的聚合物處理的a-氧化鋁、0.8重量％的酒石酸、3重量％的過氧化氫、0.05重量％的Alcosperse630聚丙烯酸分散劑、0.6重量％的氨基三(亞曱基膦酸)及0.0303重量％的苯并三唑的拋光組合物拋光4塊獨(dú)立的包含銅、釕、鉭及TEOS的基板。所使用的拋光墊為包含閉孔與開孔的混合物的熱塑性聚氨基甲酸酯墊。拋光之后，測(cè)定銅、釕、鉭及TEOS的移除速率且結(jié)果陳述于表2中。表2<formula>formulaseeoriginaldocumentpage17</formula>由表2中所述的結(jié)果易見，就本發(fā)明的拋光系統(tǒng)所展示的拋光選擇率而言，銅相對(duì)于釕為1.23:1,銅相對(duì)于鉭為2.05:1且釕相對(duì)于鉭為1.67:1。權(quán)利要求1.一種化學(xué)機(jī)械拋光基板的方法，該方法包括(i)使包含至少一個(gè)釕層和至少一個(gè)銅層的基板與化學(xué)機(jī)械拋光系統(tǒng)接觸，該化學(xué)機(jī)械拋光系統(tǒng)包含(a)選自拋光墊、研磨劑及其組合的拋光組件，(b)過氧化氫，(c)有機(jī)酸，(d)至少一種雜環(huán)化合物，其中該至少一種雜環(huán)化合物包含至少一個(gè)氮原子，及(e)水；(ii)使該拋光組件相對(duì)于該基板移動(dòng)；及(ii)研磨該基板的至少一部分以拋光該基板；其中該水與溶解或懸浮于其中的任何組分的pH值為6至12，其中該至少一個(gè)釕層與至少一個(gè)銅層電接觸，且其中在該水及溶解或懸浮于其中的任何組分中，銅的開路電位與釕的開路電位之差為50mV或更低。2.權(quán)利要求1的方法，其中該拋光系統(tǒng)包含研磨劑，其中該研磨劑懸浮于該水中。3.權(quán)利要求2的方法，其中該拋光組合物包含O.Ol重量％至5重量％的研磨劑。4.權(quán)利要求2的方法，其中該研磨劑選自氧化鋁及二氧化硅。5.權(quán)利要求4的方法，其中該研磨劑為ct-氧化鋁。6.權(quán)利要求5的方法，其中該a-氧化鋁用帶負(fù)電的聚合物或共聚物處理。7.權(quán)利要求6的方法，其中該帶負(fù)電的聚合物或共聚物選自聚(2-丙烯酰氨基-2-曱基丙烷磺酸)及聚苯乙烯磺酸。8.權(quán)利要求1的方法，其中該拋光系統(tǒng)包含拋光墊及研磨劑，其中該研磨劑固定于該拋光墊上。9.權(quán)利要求5的方法，其中該拋光組合物包含0.1重量％至5重量％的過氧化氫。10.權(quán)利要求l的方法，其中該有機(jī)酸選自丙二酸、丁二酸、己二酸、乳酸、蘋果酸、檸檬酸、甘氨酸、天冬氨酸、酒石酸、葡糖酸、亞氨基二乙酸及反丁烯二酸。11.權(quán)利要求10的方法，其中該有機(jī)酸為酒石酸。12.權(quán)利要求1的方法，其中該拋光組合物包含至少一種選自1，2,3-三唑、1，2，4-三唑、苯并三唑、苯并咪唑、苯并p塞唑及其組合的雜環(huán)化合物。13.權(quán)利要求12的方法，其中該拋光組合物包含苯并三唑。14.權(quán)利要求13的方法，其中該拋光組合物包含0.005重量％至0.1重量％的苯并三唑。15.權(quán)利要求13的方法，其中該拋光組合物進(jìn)一步包含1，2，4-三唑。16.權(quán)利要求1的方法，其中該拋光組合物進(jìn)一步包含分散劑。17.權(quán)利要求16的方法，其中該分散劑為聚丙烯酸。18.權(quán)利要求1的方法，其中該拋光組合物進(jìn)一步包含膦酸。19.權(quán)利要求18的方法，其中該膦酸選自l-羥基亞乙基-l，l-二膦酸、氨基三(亞曱基膦酸)、N-羧基曱基氨基曱烷膦酸、l-羥基乙烷-l，l-二膦酸、膦酸二烷基酯、烷基膦酸二烷基酯及其混合物。20.權(quán)利要求1的方法，其中該拋光組合物進(jìn)一步包含含有醚基的二胺化合物。21.權(quán)利要求20的方法，其中該含有醚基的二胺化合物為聚醚二胺。22.權(quán)利要求l的方法，其中該基板進(jìn)一步包含至少一個(gè)鉭層。23.權(quán)利要求22的方法，其中該基板包含至少一個(gè)釕層，該釕層位于該至少一個(gè)鉭層與該至少一個(gè)銅層之間。24.權(quán)利要求1的方法，其中銅相對(duì)于釕的拋光選擇率為2或更低。25.權(quán)利要求22的方法，其中該基板進(jìn)一步包含非銅或釕的材料，且相對(duì)于該不包含銅或釕的材料，銅或釕的拋光選擇率為2或更低。26.權(quán)利要求1的方法，其中該pH值為7至9。全文摘要本發(fā)明提供一種化學(xué)機(jī)械拋光基板的方法。使包含釕及銅的基板與包含拋光組件、過氧化氫、有機(jī)酸、至少一種包含至少一個(gè)氮原子的雜環(huán)化合物及水的化學(xué)機(jī)械拋光系統(tǒng)接觸。使該拋光組件相對(duì)于該基板移動(dòng)，且研磨該基板的至少一部分以拋光該基板。該拋光系統(tǒng)的pH值為6至12，釕與銅電接觸，且在該拋光系統(tǒng)中，銅的開路電位與釕的開路電位之差為50mV或更低。文檔編號(hào)B24B3/06GK101296780SQ200680039784公開日2008年10月29日申請(qǐng)日期2006年10月12日優(yōu)先權(quán)日2005年10月26日發(fā)明者克里斯托弗·湯普森,周仁杰,弗拉斯塔·布魯西克申請(qǐng)人:卡伯特微電子公司