專利名稱：一種化學(xué)機(jī)械拋光清洗液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種清洗液，具體的涉及一種化學(xué)機(jī)械拋光清洗液。
背景技術(shù)：
IC制造工藝中平坦化技術(shù)已成為與光刻和刻蝕同等重要且相互依賴的不可缺少 的關(guān)鍵技術(shù)之一。而化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝便是目前最有效、最成熟的平坦化技術(shù)?；瘜W(xué) 機(jī)械拋光系統(tǒng)是集清洗、干燥、在線檢測、終點(diǎn)檢測等技術(shù)與一體的化學(xué)機(jī)械平坦化技術(shù)。 CMP在IC制造領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，拋光對(duì)象包括襯底、介質(zhì)及互連材料等。其中金屬CMP是90 納米以下芯片制造中器件和互連制造的關(guān)鍵工藝之一，是亞90納米時(shí)代的研究熱點(diǎn)。金屬 銅，鋁，鎢正在越來越多地應(yīng)用于集成電路器件上的互連，必須通過化學(xué)機(jī)械拋光實(shí)現(xiàn)多層 互連，因而開發(fā)出新一代的金屬化學(xué)機(jī)械拋光和清洗液一直讓業(yè)界關(guān)注。高錳酸，錳酸，錳酸及其可溶鹽做為一種常見的強(qiáng)氧化劑有著高效，價(jià)廉等優(yōu)勢。 US3429080公開了一種包括高錳酸，錳酸鉀在內(nèi)的含氧化劑的組合物用于硅拋光。但是由于 高錳酸，錳酸及其可溶鹽在使用中會(huì)產(chǎn)生特殊的黑褐色和可能會(huì)存在的殘留而影響了它在 半導(dǎo)體行業(yè)的廣泛使用。目前常用化學(xué)機(jī)械拋光清洗液已公開的有，例如美國第US2002169088號(hào)專利中 的清洗液包括羧酸，含氮化合物和磷酸(carboxylic acid,phosphoricacid,amine acid)。 世界專利第WO 2005093031號(hào)專利中的酸性清洗液包括有機(jī)酸和含氮抑制劑。世界專利第 WO 2005085408號(hào)專利中的堿性清洗液包括有機(jī)酸和含氮抑制劑。中國專利CN01104317. 2 中的清洗液包括有機(jī)酸，腐蝕抑制劑，醇胺，多醇類化合物，這些都是關(guān)于清洗液或清洗液 的使用方法。美國專利US6147002中的清洗液是關(guān)于一種酸性水溶液的清洗液，其還包括 0. 5 5重量％的含氟物質(zhì)，該清洗液適合于清洗銅金屬半導(dǎo)體晶片的集成電路元器件。但 上述專利中的清洗液，或是含有毒性物質(zhì)，對(duì)環(huán)境不友善；或是清洗效率不夠高，或是有殘 留對(duì)后續(xù)工藝產(chǎn)生不良影響等缺陷；或是清洗使用范圍窄，例如US6443814專利的清洗液 只能夠清洗含銅金屬層的晶片。目前未見有針對(duì)高錳酸根拋光液的清洗劑。因此需要開發(fā) 針對(duì)高錳酸根拋光液的化學(xué)清洗液。不僅能夠有效清除各個(gè)表面的污染和各種殘留，大大 降低對(duì)后續(xù)工藝的干擾，同時(shí)控制拋光材料表面的局部和整體腐蝕，減少襯底表面污染物， 提高良率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是為了克服在化學(xué)機(jī)械拋光中使用高錳酸及其可溶 鹽的拋光液會(huì)產(chǎn)生對(duì)晶圓、拋光頭和拋光墊的污染，而現(xiàn)有的化學(xué)機(jī)械拋光清洗液不能對(duì) 該類化學(xué)機(jī)械拋光液拋光后的晶圓、拋光頭和拋光墊進(jìn)行有效清洗，因此提供了一種化學(xué) 機(jī)械拋光清洗液。本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光清洗液可以清洗拋光過程引起的晶圓拋光頭和拋 光墊污染，同時(shí)控制金屬材料的局部和整體腐蝕，減少襯底表面污染物，提高良率。本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)清洗液含有載體和化學(xué)添加劑，這種化學(xué)添加劑能
3夠與拋光頭、拋光墊或拋光材料表面殘留物發(fā)生氧化還原反應(yīng)、溶解反應(yīng)和絡(luò)合反應(yīng)中的 一種或多種反應(yīng)，從而生成可溶性化合物。所述的能夠與拋光頭、拋光墊或拋光材料的表面殘留物發(fā)生氧化還原反應(yīng)的化學(xué) 添加劑的分子結(jié)構(gòu)中含有可被氧化的氮?dú)浠鶊F(tuán)NH和/或NH2,這種化學(xué)添加劑較佳的為殼 聚糖、1，2，4三氮唑和5-氨基-四氮唑中的一種或多種。所述的化學(xué)添加劑還可以為含有過氧根的化合物、可溶性碘化物、乙二胺四乙酸 (EDTA)、乙二胺四乙酸(EDTA)的可溶鹽、四草酸、四草酸的可溶鹽、氨三乙酸、氨三乙酸的 可溶鹽、草酸和草酸的可溶鹽中的一種或多種；所述的含有過氧根的化合物較佳的為過氧 化氫；所述的可溶性碘化物較佳的為碘化鉀。所述的化學(xué)添加劑的濃度較佳的為質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.01 10%，更佳的為質(zhì)量分?jǐn)?shù) 0. 05 5%。所述的載體為本領(lǐng)域所用的常規(guī)載體，較佳的為水、水與乙醇的混合物或水與異 丙醇的混合物，更佳的為水；所述的載體的含量較佳的為補(bǔ)足本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光清洗 液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)100%。本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光清洗液的pH值較佳的為1 12，更佳的為1 4。PH調(diào)節(jié) 劑可為各種酸和/或堿，以將PH調(diào)節(jié)至所需值即可，較佳的選自硫酸、硝酸、磷酸、氨水、氫 氧化鉀、乙醇胺和三乙醇胺中的一種或多種。本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光清洗液還含有其他本領(lǐng)域的常規(guī)添加劑，如表面活性劑、 穩(wěn)定劑、抑制劑和殺菌劑中的一種或多種。本發(fā)明的拋光液可由下述方法制得將上述成分均勻混合，然后采用PH調(diào)節(jié)劑調(diào) 整PH值到所需值。本發(fā)明所用試劑及原料均市售可得。本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于1)本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光清洗液能夠有效清除高錳酸及其可溶鹽產(chǎn)生對(duì)拋光墊、 拋光頭的污染。2)本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光清洗液在清洗上述污染的同時(shí)，能夠有效防止對(duì)金屬材 料表面的局部和整體腐蝕，減少襯底表面污染物。因此本發(fā)明的清洗液不僅能夠有效清除拋光墊和金屬表面各種殘留，大大降低對(duì) 后續(xù)工藝的干擾，而且能夠大大降低金屬材料的表面點(diǎn)蝕，降低表面腐蝕程度，防止金屬平 坦化過程產(chǎn)生的介電質(zhì)侵蝕，從而減少缺陷，提高清洗效率和產(chǎn)品良率，增加產(chǎn)品收益率。


圖1是使用高錳酸根拋光漿料的拋光墊用純?nèi)ルx子水清洗后的照片。圖2是使用高錳酸根拋光漿料的拋光墊用本發(fā)明的實(shí)施例1清洗液清洗后的照 片。圖3是使用高錳酸根拋光漿料的拋光頭用純?nèi)ルx子水清洗后的照片。圖4是使用高錳酸根拋光漿料的拋光頭用本發(fā)明的實(shí)施例2清洗液清洗后的照 片。圖5是使用高錳酸根拋光漿料拋光后的晶圓(金屬鎢片)用純?nèi)ルx子水清洗后的 照片。
圖6是使用高錳酸根拋光漿料拋光后的晶圓(金屬鎢片)用本發(fā)明的實(shí)施例3清洗液清洗后的照片。
具體實(shí)施例方式下面用實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不受其限制。表1為實(shí)施例1 實(shí)施例22。將本發(fā)明的化學(xué)添加劑和載體依次加入反應(yīng)器中并攪拌均勻，加入去離子水稀釋至所需體積，最后用PH調(diào)節(jié)劑(20% KOH或稀HNO3,根據(jù)pH 值的需要進(jìn)行選擇)調(diào)節(jié)到所需PH值繼續(xù)攪拌至均勻流體，靜置30分鐘即可得到各實(shí)施 例中的化學(xué)機(jī)械拋光清洗液。表1實(shí)施例1 22的清洗液配方 效果實(shí)施例1分別用純?nèi)ルx子水和實(shí)施例1的清洗液對(duì)使用高錳酸根拋光漿料的拋光墊進(jìn)行 清洗，結(jié)果見圖1和圖2。其中，各清洗條件及參數(shù)均相同，如下所述PPG拋光墊，向下壓力4psi，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速 /拋光頭轉(zhuǎn)速=60/80rpm，清洗時(shí)間10s，化學(xué)機(jī)械拋光清洗液流速200mL/min。對(duì)比圖1和圖2可以看出，使用高錳酸根拋光漿料的拋光墊用本發(fā)明的清洗液清 洗后，表面黑褐色殘留已經(jīng)有效清除。效果實(shí)施例2分別用純?nèi)ルx子水和實(shí)施例2的清洗液對(duì)使用高錳酸根拋光漿料的拋光頭進(jìn)行 清洗，結(jié)果見圖3和圖4。其中，各清洗條件及參數(shù)均相同，如下所述PPG拋光墊，向下壓力4psi，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速 /拋光頭轉(zhuǎn)速=60/80rpm，清洗時(shí)間10s，化學(xué)機(jī)械拋光清洗液流速200mL/min。
對(duì)比圖3和圖4可以看出，使用高錳酸根拋光漿料的拋光頭用本發(fā)明的清洗液清 洗后，表面黑褐色殘留已經(jīng)有效清除。效果實(shí)施例3分別用純?nèi)ルx子水和實(shí)施例3的清洗液對(duì)用高錳酸根拋光漿料拋光后的金屬鎢 片晶圓進(jìn)行清洗，結(jié)果見圖5和圖6。其中，各清洗條件及參數(shù)均相同，如下所述PPG拋光墊，向下壓力4psi，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速 /拋光頭轉(zhuǎn)速=60/80rpm，清洗時(shí)間10s，化學(xué)機(jī)械拋光清洗液流速200mL/min。對(duì)比圖5和圖6可以看出，用高錳酸根拋光漿料拋光后的晶圓(金屬鎢片)在用 本發(fā)明的清洗液清洗后，表面黑褐色殘留已經(jīng)有效清除。
權(quán)利要求
一種化學(xué)機(jī)械拋光清洗液，其含有載體和化學(xué)添加劑，這種化學(xué)添加劑能夠與拋光頭、拋光墊或拋光材料的表面殘留物發(fā)生氧化還原反應(yīng)、溶解反應(yīng)和絡(luò)合反應(yīng)中的一種或多種反應(yīng)，從而生成可溶性化合物。
2.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光清洗液，其特征在于所述的能夠與拋光頭、拋光 墊或拋光材料的表面殘留物發(fā)生氧化還原反應(yīng)的化學(xué)添加劑的分子結(jié)構(gòu)中含有可被氧化 的氮?dú)浠鶊F(tuán)NH和/或NH2。
3.如權(quán)利要求2所述的化學(xué)機(jī)械拋光清洗液，其特征在于所述的化學(xué)添加劑為殼聚 糖、1，2，4三氮唑和5-氨基-四氮唑中的一種或多種。
4.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光清洗液，其特征在于所述的化學(xué)添加劑為含有 過氧根的化合物、可溶性碘化物、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸的可溶鹽、四草酸、四草酸的 可溶鹽、氨三乙酸、氨三乙酸的可溶鹽、草酸和草酸的可溶鹽中的一種或多種。
5.如權(quán)利要求4所述的化學(xué)機(jī)械拋光清洗液，其特征在于所述的含有過氧根的化合 物為過氧化氫；所述的可溶性碘化物為碘化鉀。
6.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光清洗液，其特征在于所述的化學(xué)添加劑的濃度 為質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.01 10%。
7.如權(quán)利要求6所述的化學(xué)機(jī)械拋光清洗液，其特征在于所述的化學(xué)添加劑的濃度 為質(zhì)量分?jǐn)?shù)0. 05 5%。
8.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光清洗液，其特征在于所述的載體為水、水與乙醇 的混合物或水與異丙醇的混合物。
9.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光清洗液，其特征在于所述的化學(xué)機(jī)械拋光清洗 液的PH值為1 12。
10.如權(quán)利要求9所述的化學(xué)機(jī)械拋光清洗液，其特征在于所述的化學(xué)機(jī)械拋光清洗 液的PH值為1 4。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)清洗液，本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)清洗液包括載體和化學(xué)添加劑，這種化學(xué)添加劑能夠與拋光頭、拋光墊或拋光材料的表面殘留物發(fā)生氧化還原反應(yīng)、溶解反應(yīng)和絡(luò)合反應(yīng)中的一種或幾種反應(yīng)，從而生成可溶性化合物。本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光清洗液可以清洗拋光過程引起的晶圓拋光頭和拋光墊污染，同時(shí)控制金屬材料的局部和整體腐蝕，減少襯底表面污染物，提高良率。
文檔編號(hào)C11D7/38GK101906359SQ200910052659
公開日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2009年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月8日
發(fā)明者徐春 申請(qǐng)人:安集微電子科技(上海)有限公司