用于化學(xué)機(jī)械拋光含有釕和銅的襯底的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種用于化學(xué)機(jī)械拋光包含釘和銅的襯底的方法。更確切地說(shuō)，本發(fā) 明設(shè)及一種用于化學(xué)機(jī)械拋光包含釘和銅的半導(dǎo)體襯底的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著半導(dǎo)體襯底中的線(xiàn)寬和層厚度持續(xù)減小，釘在各種集成方案中逐漸替代銅晶 種層的使用。此外，對(duì)于高密度集成電路日益增加的需求使得裝置設(shè)計(jì)合并金屬互連結(jié)構(gòu) 的多個(gè)上覆層。為了促進(jìn)所述多層裝置設(shè)計(jì)，使每一裝置層平面化至關(guān)重要。半導(dǎo)體制造 商依賴(lài)于化學(xué)機(jī)械拋光作為用W提供平坦襯底表面的經(jīng)濟(jì)方法。
[0003] 因?yàn)椴煌雽?dǎo)體制造商所用的集成方案不同，所W在化學(xué)機(jī)械拋光步驟中經(jīng)拋光 的各種裝置層所需的速率選擇性也不同。另外，在用于給定裝置配置的給定拋光操作期間 出現(xiàn)的化學(xué)機(jī)械拋光副產(chǎn)物可能不同。舉例來(lái)說(shuō)，針對(duì)釘拋光設(shè)計(jì)的常規(guī)拋光組合物典型 地含有強(qiáng)氧化劑、具有低抑或具有低抑與強(qiáng)氧化劑兩者。所述配制品可W提供適用的釘 去除速率；然而，其還提供形成四氧化釘?shù)臐撃?。四氧化釘是高毒性氣體，其在化學(xué)機(jī)械拋 光操作期間需要特殊的預(yù)防措施。
[0004] 另外，銅在暴露于含有強(qiáng)氧化劑的拋光組合物時(shí)極其快速地氧化。鑒于釘和銅的 還原潛能差異，在使用常規(guī)釘拋光組合物拋光某些裝置配置時(shí)，銅可能經(jīng)受由釘造成的電 流侵蝕。運(yùn)可能在拋光時(shí)導(dǎo)致不同的銅和釘去除速率，從而導(dǎo)致不當(dāng)?shù)牟痪鶆蛐浴?br>[0005] 一種用于拋光含有釘和銅的襯底層的所聲明的解決方案由李化i)等人在美國(guó)專(zhuān) 利申請(qǐng)公開(kāi)案第2009/0124173號(hào)中公開(kāi)。李等人公開(kāi)一種化學(xué)機(jī)械拋光組合物，其包含： (a)研磨劑，化）水性載劑，（C)氧化劑，其具有相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)氨電極大于0.7V并且低于1.3V 的標(biāo)準(zhǔn)還原潛能，W及（d)任選的棚酸根陰離子源，其條件是當(dāng)氧化劑包含除過(guò)棚酸鹽、過(guò) 碳酸鹽或過(guò)憐酸鹽W外的過(guò)氧化物時(shí)，化學(xué)機(jī)械拋光組合物進(jìn)一步包含棚酸根陰離子源， 其中化學(xué)機(jī)械拋光組合物的抑在約7與約12之間。
[0006] 盡管如此，仍然存在對(duì)新的化學(xué)機(jī)械拋光漿料組合物和用于具有釘和銅表面特征 的拋光襯底的方法的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明提供一種用于化學(xué)機(jī)械拋光襯底的方法，其包含：提供拋光機(jī)；提供襯底， 其中所述襯底包含釘和銅；提供化學(xué)機(jī)械拋光漿料組合物，其包含W下各者作為初始組分： 水、0.Iwt%到25wt%研磨劑、0. 05wt%到Iwt%次氯酸鋼或次氯酸鐘、0.OOlwt%到Iwt% 丙締酸與甲基丙締酸的共聚物、0. 〇〇5wt%到Iwt%銅腐蝕抑制劑（優(yōu)選是BTA)、0wt%到 0. 0Iwt%聚甲基乙締基酸（PMVE)、Owt%到0.Iwt%非離子表面活性劑，其中化學(xué)機(jī)械拋光 漿料組合物具有8到12的pH;提供化學(xué)機(jī)械拋光墊；將化學(xué)機(jī)械拋光墊和襯底安設(shè)在化學(xué) 機(jī)械拋光機(jī)中；W0. 69kPa到34. 5kPa的下壓力產(chǎn)生在化學(xué)機(jī)械拋光墊與襯底之間的動(dòng)態(tài) 接觸；接近于化學(xué)機(jī)械拋光墊與襯底之間的界面分配化學(xué)機(jī)械拋光漿料組合物；其中化學(xué) 機(jī)械拋光漿料組合物與襯底的釘和銅接觸；其中襯底被拋光；并且其中一部分釘被從襯底 去除。
[0008]本發(fā)明提供一種用于化學(xué)機(jī)械拋光襯底的方法，其包含：提供拋光機(jī)；提供襯底， 其中所述襯底包含釘和銅；提供化學(xué)機(jī)械拋光漿料組合物，其包含W下各者作為初始組分： 水；5wt%到15wt%研磨劑，其中所述研磨劑是平均粒徑為Inm到lOOnm的膠態(tài)二氧化娃研 磨劑；0. 05wt%到Iwt%次氯酸鋼；0.0 Olwt%到Iwt%丙締酸與甲基丙締酸的共聚物，其中 所述丙締酸與甲基丙締酸的共聚物的丙締酸與甲基丙締酸比率為1 : 5到5 : 1并且重量 平均分子量為10, OOOg/mol到50, OOOg/mol ;0. 005wt%到Iwt%銅腐蝕抑制劑，其中所述銅 腐蝕抑制劑是苯并Ξ挫；0.0005wt%到0.005wt%聚（甲基乙締基酸），其中所述聚（甲基 乙締基酸）的重量平均分子量為10, OOOg/mol到50, OOOg/mol ;0. 005wt%到0. 05wt%非 離子表面活性劑，其中所述非離子表面活性劑是聚乙二醇脫水山梨糖醇單月桂酸醋；其中 化學(xué)機(jī)械拋光漿料組合物具有9到11的pH;提供化學(xué)機(jī)械拋光墊；將化學(xué)機(jī)械拋光墊和襯 底安設(shè)在化學(xué)機(jī)械拋光機(jī)中；W 0. 69kPa到34. 5kPa的下壓力產(chǎn)生在化學(xué)機(jī)械拋光墊與襯 底之間的動(dòng)態(tài)接觸；接近于化學(xué)機(jī)械拋光墊與襯底之間的界面分配化學(xué)機(jī)械拋光漿料組合 物；其中化學(xué)機(jī)械拋光漿料組合物與襯底的釘和銅接觸；其中襯底被拋光；并且其中一部 分釘被從襯底去除。
[0009]本發(fā)明提供一種用于化學(xué)機(jī)械拋光襯底的方法，其包含：提供拋光機(jī)；提供襯底， 其中所述襯底包含釘和銅；提供化學(xué)機(jī)械拋光漿料組合物，其包含W下各者作為初始組分： 水；5wt%到15wt%研磨劑，其中所述研磨劑是平均粒徑為25nm到85nm的膠態(tài)二氧化娃研 磨劑；0. 05wt%到Iwt%次氯酸鋼；0.0 Olwt%到Iwt%丙締酸與甲基丙締酸的共聚物，其中 所述丙締酸與甲基丙締酸的共聚物的丙締酸與甲基丙締酸比率為1 : 5到5 : 1并且重量 平均分子量為20, OOOg/mol到25, OOOg/mol ;0. 005wt%到Iwt%銅腐蝕抑制劑，其中所述銅 腐蝕抑制劑是苯并Ξ挫；0.0005wt%到0.005wt%聚（甲基乙締基酸），其中所述聚（甲基 乙締基酸）的重量平均分子量為25, OOOg/mol到40, OOOg/mol ;0. 005wt%到0. 05wt%非 離子表面活性劑，其中所述非離子表面活性劑是聚乙二醇脫水山梨糖醇單月桂酸醋；其中 化學(xué)機(jī)械拋光漿料組合物具有9到11的pH;提供化學(xué)機(jī)械拋光墊；將化學(xué)機(jī)械拋光墊和襯 底安設(shè)在化學(xué)機(jī)械拋光機(jī)中；W 0. 69kPa到34. 5kPa的下壓力產(chǎn)生在化學(xué)機(jī)械拋光墊與襯 底之間的動(dòng)態(tài)接觸；接近于化學(xué)機(jī)械拋光墊與襯底之間的界面分配化學(xué)機(jī)械拋光漿料組合 物；其中化學(xué)機(jī)械拋光漿料組合物與襯底的釘和銅接觸；其中襯底被拋光；并且其中一部 分釘被從襯底去除。
[0010] 本發(fā)明提供一種用于化學(xué)機(jī)械拋光襯底的方法，其包含：提供拋光機(jī)；提供襯底， 其中所述襯底包含釘和銅；提供化學(xué)機(jī)械拋光漿料組合物，其包含W下各者作為初始組分： 水；7wt%到12wt%膠態(tài)二氧化娃研磨劑，其中所述膠態(tài)二氧化娃研磨劑具有25皿到85皿 的平均粒徑；0. 07wt%到Iwt%次氯酸鋼；0.0 lwt%到0.1 wt%丙締酸與甲基丙締酸的共聚 物，其中所述丙締酸與甲基丙締酸的共聚物的丙締酸與甲基丙締酸比率為1 : 5到5 : 1 并且重量平均分子量為15,000g/mol至IJ 30,000g/mol ;0. 03wt%到0. 05wt%苯并Ξ挫； O.OOlwt%到0.0025wt%聚（甲基乙締基酸），其中所述聚（甲基乙締基酸）的重量平均分 子量為25, OOOg/mol到40, OOOg/mol ;0. 0075wt%到0. 015wt%非離子表面活性劑，其中所 述非離子表面活性劑是聚乙二醇脫水山梨糖醇單月桂酸醋；其中化學(xué)機(jī)械拋光漿料組合物 具有10到11的抑；提供化學(xué)機(jī)械拋光墊；將化學(xué)機(jī)械拋光墊和襯底安設(shè)在化學(xué)機(jī)械拋光 機(jī)中；W0. 69kPa到34. 5kPa的下壓力產(chǎn)生在化學(xué)機(jī)械拋光墊與襯底之間的動(dòng)態(tài)接觸；接 近于化學(xué)機(jī)械拋光墊與襯底之間的界面分配化學(xué)機(jī)械拋光漿料組合物；其中化學(xué)機(jī)械拋光 漿料組合物與襯底的釘和銅接觸；其中襯底被拋光；并且其中一部分釘被從襯底去除。
[0011] 本發(fā)明提供一種用于化學(xué)機(jī)械拋光襯底的方法，其包含：提供拋光機(jī)；提供襯底， 其中所述襯底包含釘和銅；提供化學(xué)機(jī)械拋光漿料組合物，其包含W下各者作為初始組分： 水；7wt%到12wt%膠態(tài)二氧化娃研磨劑，其中所述膠態(tài)二氧化娃研磨劑具有25皿到85皿 的平均粒徑；0. 075wt%到0. 5wt%次氯酸鋼；0. 05wt%到0. 075wt%丙締酸與甲基丙締酸 的共聚物，其中所述共聚物的丙締酸與甲基丙締酸比率為2 : 3并且重量平均分子量為 20,OOOg/mol到 25,OOOg/mol;0. 03wt% 到 0. 05wt% 苯并Ξ挫；0.OOlwt% 到 0. 0025wt% 聚（甲基乙締基酸），其中所述聚（甲基乙締基酸）的重量平均分子量為25,000g/mol到 40,OOOg/mol;0. 0075wt%到0. 015wt%非離子表面活性劑，其中所述非離子表面活性劑是 聚乙二醇脫水山梨糖醇單月桂酸醋；其中化學(xué)機(jī)械拋光漿料組合物具有10到11的抑； 提供化學(xué)機(jī)械拋光墊；將化學(xué)機(jī)械拋光墊和襯底安設(shè)在化學(xué)機(jī)械拋光機(jī)中；W0. 69kPa到 34. 5kPa的下壓力產(chǎn)生在化學(xué)機(jī)械拋光墊與襯底之間的動(dòng)態(tài)接觸；接近于化學(xué)機(jī)械拋光墊 與襯底之間的界面分配化學(xué)機(jī)械拋光漿料組合物；其中化學(xué)機(jī)械拋光漿料組合物與襯底的 釘和銅接觸；其中襯底被拋光；并且其中一部分釘被從襯底去除。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 許多如由覆蓋層拋光實(shí)驗(yàn)所證明的展現(xiàn)所需釘去除速率和釘對(duì)銅選擇性的有希 望的化學(xué)機(jī)械拋光組合物未能對(duì)于由各種圖案化襯底（即，具有釘與銅表面特征兩者的襯 底）所展現(xiàn)的不同裝置配置展現(xiàn)穩(wěn)固的拋光性能。據(jù)相信，在化學(xué)機(jī)械拋光包含釘和銅的 襯底期間所產(chǎn)生的副產(chǎn)物包括銅離子。進(jìn)一步相信，運(yùn)些銅離子導(dǎo)致次氯酸鋼氧化劑分解。 已經(jīng)出人意料地發(fā)現(xiàn)，用于本發(fā)明方法的含有次氯酸鋼氧化劑的化學(xué)機(jī)械拋光漿料組合物 在多種具有釘與銅表面特征兩者的不同裝置配置上展現(xiàn)穩(wěn)固的拋光性質(zhì)。
[0013] 本發(fā)明的用于化學(xué)機(jī)械拋光襯底的方法適用于化學(xué)機(jī)械拋光包含釘和銅的襯底 的表面。本發(fā)明的用于化學(xué)機(jī)械拋光襯底表面的方法尤其適用于化學(xué)機(jī)械拋光具有釘和銅 表面特征的半導(dǎo)體晶片的表面，其中化學(xué)機(jī)械拋光漿料組合物與表面特征的釘和銅接觸； 并且一部分釘被從襯底去除。
[0014]