專(zhuān)利名稱(chēng)：：用于化學(xué)機(jī)械拋光的摩擦減小輔助物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明關(guān)于用于化學(xué)機(jī)械拋光的摩擦減小輔助物(frictionreducingaid)。
背景技術(shù)：
：集成電路由數(shù)百萬(wàn)形成于例如硅晶片的基板之中或之上的有源器件組成。這些有源器件以化學(xué)及物理方式連接到基板中且通過(guò)使用多層互連互相連接以形成功能電路。在一種制造方法中，通過(guò)傳統(tǒng)的干式蝕刻方法將介電基板圖案化以形成用于垂直及水平互連的洞及溝槽。然后經(jīng)圖案化的表面任選地以擴(kuò)散阻擋層和/或助粘層進(jìn)行覆蓋，接著沉積金屬層以填充這些溝槽及洞。然后使用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)以減小金屬層的厚度以及擴(kuò)散阻擋層和/或助粘層的厚度，直至暴露下面的介電層，由此形成電路器件。在化學(xué)機(jī)械拋光中，使基板表面與拋光組合物及例如拋光墊的拋光組分(polishingcomponent)接觸。拋光組合物(也稱(chēng)為拋光漿料)通常含有在水溶液中的研磨材料，且通過(guò)使表面與用拋光組合物飽和的拋光墊接觸而將拋光組合物施用于表面。拋光組合物的化學(xué)成分被認(rèn)為與正在拋光的基板的表面材料反應(yīng)，通過(guò)將表面材料轉(zhuǎn)化為所述材料的更柔軟、更容易磨損的衍生物，接著通過(guò)研磨材料和/或拋光墊的機(jī)械作用而移除所述衍生物，或者通過(guò)溶解單獨(dú)經(jīng)由機(jī)械作用移除的表面材料。在某些應(yīng)用中，可將研磨劑固定在拋光塾的表面。在拋光加工過(guò)程中，由其間有拋光組合物的基板表面與拋光墊表面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)所導(dǎo)致的摩擦力可經(jīng)由通過(guò)研磨顆粒和/或拋光墊擦傷基板而破壞線路，及經(jīng)由表面層從基板的分層，從而導(dǎo)致正在基板上形成的器件的缺陷。另外，拋光墊在墊/漿料界面處的摩擦生熱可導(dǎo)致墊過(guò)早失效。減小摩擦力的策略，例如將表面活性劑加入到拋光組合物中、使用由較軟的材料構(gòu)成的拋光墊、或減小施加到基板/拋光墊界面上的力通常導(dǎo)致正在拋光的材料的移除速率降低，這可導(dǎo)致加工時(shí)間增加，因此降低產(chǎn)量且增加總的單位成本。此外，為降低微電子器件上的導(dǎo)電層之間的電容且因此增加器件可運(yùn)作的頻率或速度，正在使用具有介電常數(shù)比通常使用的基于二氧化硅的介電材料低的材料以提供電路線路之間的電絕緣。低介電常數(shù)材料的實(shí)例通常包括有機(jī)聚合物材料、無(wú)機(jī)及有機(jī)多孔介電材料、及共混或復(fù)合有機(jī)及無(wú)機(jī)材料(其可為多孔或非多孔的)。這些材料在機(jī)械上比基于二氧化硅的介電材料柔軟且在器件的制造過(guò)程中更容易受損壞。非常合意的是將低介電常數(shù)材料并入到半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，同時(shí)仍可在半導(dǎo)體晶片加工過(guò)程中利用常規(guī)的化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)系統(tǒng)拋光所得器件的表面。因此，存在對(duì)這樣的化學(xué)機(jī)械拋光組合物及系統(tǒng)的需要，其顯示出基板與拋光組分之間的減小的摩^"。本發(fā)明的這些及其它優(yōu)勢(shì)，以及其它發(fā)明特征將從本文所提供的本發(fā)明實(shí)施方式中變得明晰。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種用于拋光基板的化學(xué)機(jī)械拋光系統(tǒng)，其包含(a)選自拋光墊、研磨劑、及其組合的拋光組分，(b)水溶性硅酸鹽化合物，其量足以提供0.1重量％或更多Si02，(c)氧化基板的至少一部分的氧化劑，及(d)水，其中拋光系統(tǒng)的pH值為8至12。本發(fā)明進(jìn)一步提供一種化學(xué)-機(jī)械拋光基板的方法，該方法包括(i)使基板與化學(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、及其組合的拋光組分，(b)水溶性硅酸鹽化合物，其量足以提供O.l重量％或更多Si02,(c)氧化基板的至少一部分的氧化劑，及(d)水；及(ii)磨損基板的至少一部分以拋光基板，其中拋光系統(tǒng)的pH值為8至12。圖1說(shuō)明用于測(cè)定化學(xué)機(jī)械拋光過(guò)程的摩擦系數(shù)的方法。具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供一種化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)系統(tǒng)，其包含拋光組分、足以提供0.1重量％或更多Si02的量的水溶性硅酸鹽化合物、氧化基板的至少一部分的氧化劑、及水，其中該拋光系統(tǒng)的pH值為8至12。水及任何溶解或懸浮于其中的組分形成化學(xué)機(jī)械拋光系統(tǒng)的拋光組合物。除非另外指出，否則本文所描述的組分的量均基于拋光組合物的總重量(即，水及任何溶解或懸浮于其中的組分的重量)。拋光組分選自拋光墊、研磨劑、及拋光墊與研磨劑的組合。若存在研磨劑，則研磨劑可為任何合適的形式(例如研磨顆粒)?？蓪⒀心┕潭ㄓ趻伖鈮|上和/或其可為微粒形式且懸浮于水中。拋光墊可為任何合適的拋光墊，其中的許多是本領(lǐng)域中已知的。研磨劑可為任何合適的研磨劑，例如研磨劑可為天然的或合成的，且可包括金屬氧化物、碳化物、氮化物、金剛砂等。研磨劑也可為聚合物顆?；蚪?jīng)涂覆的顆粒。研磨劑合意地包括金屬氧化物。優(yōu)選地，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(coformedproduct)、及其組合。研磨顆粒通常具有20nm至500nm的平均粒度(例如平均粒徑)。優(yōu)選地，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)將研磨劑懸浮于水中時(shí)(即，當(dāng)研磨劑為拋光組合物的組分時(shí))，任何合適的量的研磨劑可存在于拋光組合物中。通常，0.01重量％或更多(例如0.05重量％或更多)的研磨劑會(huì)存在于拋光組合物中。更具體而言，0.1重量%或更多的研磨劑會(huì)存在于拋光組合物中。拋光組合物中研磨劑的量通常不會(huì)超過(guò)20重量％，更通常不會(huì)超過(guò)10重量％(例如不會(huì)超過(guò)5重量％)。優(yōu)選地，拋光組合物中研磨劑的量為0.05重量％至2重量％,且更優(yōu)選為0.1重量％至1重量％。拋光系統(tǒng)可包含任何合適的拋光墊(例如拋光表面)。合適的拋光墊包括，例如，編織的及非編織的拋光墊。此外，合適的拋光墊可包含不同密度、硬度、厚度、可壓縮性、壓縮時(shí)的回彈能力及壓縮模量的任何合適的聚合物。合適的聚合物包括，例如，聚氯乙稀、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、聚氨酯、聚苯乙烯、聚丙烯、其共形成產(chǎn)物、及其混合物。拋光系統(tǒng)包含水溶性硅酸鹽化合物。該水溶性硅酸鹽化合物可為任何合適的水溶性硅酸鹽化合物。合意地，該水溶性硅酸鹽化合物為堿金屬硅酸鹽。優(yōu)選地，該水溶性硅酸鹽化合物選自硅酸鉀、硅酸鈉、偏硅酸鉀及偏硅酸鈉。更優(yōu)選地，該水溶性珪酸鹽化合物為硅酸鉀。適合用在本發(fā)明中的水溶性硅酸鹽化合物可為硅酸鹽玻璃。硅酸鹽玻璃通常通過(guò)硅砂與合適的堿金屬化合物(例如碳酸鈉或碳酸鉀)的高溫融合而制備。水溶性硅酸鹽具有通式M20mSi02.nH20,其中M為選自鈉、鉀及鋰的堿金屬，且稱(chēng)為系數(shù)的m及n分別為每摩爾M20的Si02及H20的摩爾數(shù)。系數(shù)m為Si02與M20的摩爾比。Si02與M20的重量比也通常用于描述水溶性堿金屬硅酸鹽的組成。系數(shù)m可為任何合適的非零正數(shù)(例如1或更大)，通常為1至4，更通常為2至4(例如，2.8至3.9，或3至3.6)。在優(yōu)選實(shí)施方式中，該水溶性硅酸鹽化合物為具有通式K2OmSi02的硅酸鉀，其中系數(shù)m(例如，Si02與K2(D的摩爾比)為非零正數(shù)。硅酸鉀可具有任何合適的系數(shù)。合意地，該系數(shù)為1或更大。優(yōu)選地，該系數(shù)為2.8至3.9。更優(yōu)選地，該系數(shù)為3至3.6。水溶性硅酸鹽化合物存在于拋光組合物中的水溶液中。一種提供水溶性硅酸鹽化合物的方法是將固體形式的水溶性硅酸鹽化合物溶解于水中以提供溶液。或者，可稀釋水溶性硅酸鹽化合物的濃縮溶液以獲得溶液中水溶性硅酸鹽化合物的所需濃度。各等級(jí)的硅酸鉀及硅酸鈉水溶液可商購(gòu)獲得，其中所述溶液由在其制備中所使用的硅酸鹽的具體系數(shù)以及溶液的Si02重量百分比及K20或Na20重量百分比表征。Zaclon，Inc.(Cleveland,OH)及PQCorporation(ValleyForge,PA)為硅酸鉀及硅酸鈉的固體形式及溶液的兩個(gè)主要供貨商。也可通過(guò)熱液方法獲得硅酸鉀水溶液，其中使二氧化硅(例如Si02)源與氫氧化鉀水溶液在升高的溫度和/或壓力條件下反應(yīng)。用于生產(chǎn)硅酸鉀水溶液的合適的熱液方法的實(shí)例公開(kāi)于美國(guó)專(zhuān)利5,084,262及5,238,668中。拋光系統(tǒng)的拋光組合物可包含任何合適的量的水溶性硅酸鹽化合物。通常，存在于拋光組合物中的水溶性硅酸鹽化合物的含量表示為以水及溶解于其中的任何組分的總重量計(jì)的由該水溶性硅酸鹽化合物所提供的Si02的重量百分比。應(yīng)理解式"Si02"為一種形式表示，其允許計(jì)算在拋光組合物中所使用的水溶性硅酸鹽化合物的量，而不管其來(lái)源(例如，如本文所述的各種組合物的水溶性硅酸鹽化合物的水溶液或固體形式)。通常，該拋光組合物包含充足的水溶性硅酸鹽化合物以提供O.l重量％或更多(例如，0.25重量%或更多、0.5重量％或更多、1重量°/?；蚋唷?.5重量％或更多、或2重量%或2更多)Si02。拋光組合物優(yōu)選包含充足的水溶性硅酸鹽化合物以提供8重量％或更少(例如，6重量％或更少、或4重量％或更少、或甚至3重量％或更少)Si02。拋光組合物最優(yōu)選包含0.25重量％至5重量％(例如，0.5重量%至4重量％,或1重量％至3重量。/。)Si02。拋光系統(tǒng)的拋光組合物包含氧化基板的至少一部分的氧化劑。任何合適的氧化劑均可用于本發(fā)明。合適的氧化劑包括無(wú)機(jī)及有機(jī)過(guò)化合物(per-compound)、溴酸鹽、硝酸鹽、氯酸鹽、鉻酸鹽、碘酸鹽、鐵鹽及銅鹽(例如，硝酸鹽、硫酸鹽、EDTA鹽及檸檬酸鹽)、稀土金屬氧化物及過(guò)渡金屬氧化物(例如四氧化鋨)、鐵氰化鉀、重鉻酸鉀、碘酸、醌等。過(guò)化合物(如由Hawley'sCondensedChemicalDictionary所定義的)為含有至少一個(gè)過(guò)氧基(-O-O-)的化合物或含有處于其最高氧化態(tài)的元素的化合物。含有至少一個(gè)過(guò)氧基的化合物的實(shí)例包括(但不限于)過(guò)氧化氳及其加合物，例如，脲過(guò)氧化氫及過(guò)碳酸鹽(酯)；有機(jī)過(guò)氧化物，例如，過(guò)氧化苯曱酰、過(guò)氧乙酸及過(guò)氧化二叔丁基；單過(guò)硫酸鹽(monopersulfate,S052，、二過(guò)硫酸鹽(dipersulfate)(S2(V-)及過(guò)氧化鈉。含有處于其最高氧化態(tài)的元素的化合物的實(shí)例包括(但不限于)過(guò)碘酸、過(guò)碘酸鹽、過(guò)溴酸、過(guò)溴酸鹽、過(guò)氯酸、過(guò)氯酸鹽、過(guò)硼酸、過(guò)硼酸鹽及高錳酸鹽。優(yōu)選地，該氧化劑選自過(guò)氧化氬、碘酸鹽、高錳酸鹽、過(guò)硫酸鹽(persulfate)、過(guò)氧化單硫酸鹽與硫酸鹽的復(fù)合鹽(hydrogenperoxymonosulfatesulfate)、#1酉臾鹽、^肖酉臾4失、^肖酸鹽、酉昆、及其組合。更優(yōu)選地，該氧化劑為石典酸鉀或過(guò)氧化氬。當(dāng)氧化劑為鹽時(shí)，該氧化劑可具有任何合適的陽(yáng)離子。合適的陽(yáng)離子的非限制性實(shí)例包括鉀、銨等。當(dāng)氧化劑為醌時(shí)，該氧化劑可為任何合適的醌。合適的醌的非限制性實(shí)例包括苯醌、萘醌及蒽醌。醌可在任何可用的位置被任何合適的取代基或取代基的組合取代。優(yōu)選的取代基包括在拋光組合物的水中賦予醌溶解性或乳化性的基團(tuán)。合適的取代基包括(但不限于)羥基、氨基、單烷基氨基、二烷基氨基、磺酸、羧基、膦酸、其鹽、及其組合。在實(shí)施方式中，醌被至少一個(gè)羥基取代。在其它實(shí)施方式中，醌被至少一個(gè)酸性取代基或其鹽取代。優(yōu)選地，該至少一個(gè)酸性取代基選自磺酸、羧基及膦酸。更優(yōu)選地，該至少一個(gè)酸性取代基為磺酸(-S03H)。應(yīng)理解酸性取代基能夠形成鹽，且在這點(diǎn)上具有酸性取代基的醌可作為酸、鹽存在，或者當(dāng)二取代或多取代時(shí)可作為部分鹽(例如二磺酸的單鹽)存在。具有酸性取代基的醌可以酸形式或鹽形式提供以用于本發(fā)明的拋光組合物中。優(yōu)選的蒽醌選自蒽醌-2,6-二磺酸、蒽醌-2-磺酸、蒽醌-l,8-二磺酸、蒽醌-l,5-二磺酸、酸性藍(lán)45、其鹽、及其組合。優(yōu)選的苯醌包括1，4-苯醌及2,5-二羥基-1，4-苯醌。優(yōu)選的萘醌包括1,2-萘醌-4-磺酸及其鹽。拋光系統(tǒng)的拋光組合物中的氧化劑的濃度合意地為1mM或更大(例如，2mM或更大，或3mM或更大，或5mM或更大)。拋光組合物中氧化劑的濃度優(yōu)選為1M或更小(例如，0.5M或更小，或0,25M或更小，或0.1M或更小)。氧化劑的所需濃度可通過(guò)任何合適的方法獲得，例如通過(guò)在拋光組合物的制備中使用以水及溶解或懸浮于其中的任何組分的重量計(jì)的0.05重量％至20重量％的氧化劑。拋光系統(tǒng)的具有8至12的pH值。優(yōu)選地，拋光系統(tǒng)的pH值為8至11、更優(yōu)選為9至11。拋光系統(tǒng)的pH值可通過(guò)任何合適的方法獲得和/或維持。更具體而言，拋光系統(tǒng)可進(jìn)一步包含pH值調(diào)節(jié)劑、pH值緩沖劑、或其組合。通過(guò)溶解硅酸鹽玻璃(例如堿金屬硅酸鹽)獲得的或通過(guò)熱液方法制備的水溶性硅酸鹽化合物的水溶液具有11或更大的強(qiáng)堿性pH值，其由強(qiáng)堿與弱酸的鹽組成。若需要，則可通過(guò)添加足量的酸來(lái)酸化水溶性硅酸鹽化合物的強(qiáng)堿性溶液以中和所存在的充足的M20以獲得所需的pH值，從而調(diào)節(jié)拋光系統(tǒng)的pH值。pH值調(diào)節(jié)劑可為任何合適的pH值調(diào)節(jié)化合物。例如，pH值調(diào)節(jié)劑可為足夠強(qiáng)以產(chǎn)生所需的最終pH值的任何合適的酸。合適的酸的實(shí)施例包括硝酸、乙酸、磷酸等。若需要，則可通過(guò)添加強(qiáng)堿來(lái)增加pH值。強(qiáng)堿的實(shí)例包括氫氧化鉀、氫氧化銨及氬氧化四烷基銨(例如氫氧化四甲基銨)。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、銨鹽等。當(dāng)使用緩沖劑調(diào)節(jié)拋光系統(tǒng)的pH值時(shí)，應(yīng)理解將充足的緩沖劑添加到拋光系統(tǒng)中以中和充足的M20,從而提供所需的pH值。拋光系統(tǒng)可包含任何合適的量的pH值調(diào)節(jié)劑和/或pH值緩沖劑，只要這樣的量足以獲得和/或維持在本文所列出的范圍內(nèi)的拋光系統(tǒng)的pH值。可在任何合適的時(shí)間調(diào)節(jié)拋光系統(tǒng)的pH值。例如，可在將水溶性硅酸鹽化合物添加到如本文所述的拋光系統(tǒng)的拋光組合物中后調(diào)節(jié)pH值。也可將所需量的水溶性硅酸鹽化合物添加到拋光組合物中，其中該拋光組合物包含足量的pH值調(diào)節(jié)劑和/或pH值緩沖劑，使得在將水溶性硅酸鹽化合物與拋光組合物完全混合后獲得所需的pH值。在其它實(shí)施方式中，在使用點(diǎn)(point-of-use)(例如，在基板的表面)調(diào)節(jié)拋光系統(tǒng)的pH值。10拋光系統(tǒng)任選地包含腐蝕抑制劑(即成膜劑)。腐蝕抑制劑可為用于基板的任何部件的任何合適的腐蝕抑制劑。優(yōu)選地，腐蝕抑制劑為銅腐蝕抑制劑。出于本發(fā)明的目的，腐蝕抑制劑為在正在拋光的表面的至少一部分上促進(jìn)鈍化層(即，溶解抑制層)的形成的任何化合物或化合物的混合物。有用的腐蝕抑制劑包括，例如，含氮雜環(huán)化合物。腐蝕抑制劑合意地包含一個(gè)或多個(gè)5元或6元雜環(huán)含氮環(huán)。優(yōu)選的腐蝕抑制劑包括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，例如，其經(jīng)羥基、氨基、亞氨基、羧基、琉基、硝基、脲、硫脲或垸基取代的衍生物。最優(yōu)選地，該腐蝕抑制劑選自苯并三唑、1,2,3-三唑、1，2,4-三唑、及其混合物。本發(fā)明的拋光系統(tǒng)可包含任何合適的量的腐蝕抑制劑。通常，拋光系統(tǒng)的拋光組合物包含0.005重量％至1重量％(例如，0.01重量％至0.5重量％,或0.02重量％至0.2重量%)的腐蝕抑制劑。拋光系統(tǒng)任選地進(jìn)一步包含一種或多種其它的添加劑。這樣的添加劑包括任何合適的表面活性劑和/或流變控制劑。合適的表面活性劑包括，例如，陽(yáng)離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、陰離子聚電解質(zhì)、非離子型表面活性劑、兩性表面活性劑、氟化表面活性劑、其混合物等。拋光系統(tǒng)任選地進(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)基于硅及基于炔二醇的消泡劑。拋光系統(tǒng)的拋光組合物中存在的消泡劑的量通常為40ppm至140ppm。拋光系統(tǒng)任選地進(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?。用在拋光系統(tǒng)中的殺生物劑的量通常為1ppm至500ppm，且優(yōu)選為10ppm至200ppm。拋光系統(tǒng)的拋光組合物可通過(guò)任何合適的技術(shù)制備，其中的許多是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。拋光組合物可以間歇或連續(xù)方法制備。通常，該拋光組合物可通過(guò)將其組分以任何順序組合而制備。本文所使用的術(shù)語(yǔ)"組分"包括單獨(dú)的成分(例如，研磨劑、水溶性硅酸鹽化合物等)以及成分(例如，研磨劑、水溶性硅酸鹽化合物、氧化劑等)的任何組合。拋光系統(tǒng)的拋光組合物也可作為濃縮物提供，該濃縮物意名炎在使用前以適量的水稀釋。在這樣的實(shí)施方式中，拋光組合物濃縮物可包含研磨劑、水溶性硅酸鹽化合物、氧化劑及水，其量使得在以適量的水稀釋濃縮物后，拋光組合物的各組分將以以上對(duì)各組分所描述的在適當(dāng)范圍內(nèi)的量存在于拋光組合物中。例如，研磨劑、水溶性硅酸鹽化合物及氧化劑可各以為以上對(duì)各組分所描述的濃度的2倍(例如，3倍、4倍或5倍)的量存在于濃縮物中，使得當(dāng)以等體積的水(例如，分別用2倍等體積的水、3倍等體積的水、或4倍等體積的水)稀釋濃縮物時(shí)，各組分會(huì)以在以上對(duì)各組分所列出的范圍內(nèi)的量存在于拋光組合物中。此外，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所應(yīng)理解的，該濃縮物可含有存在于最終拋光組合物中的合適分?jǐn)?shù)的水，以確保水溶性硅酸鹽化合物、氧化劑及其它合適的添加劑至少部分地或完全溶解于該濃縮物中。用于本發(fā)明的任何組分可以在水中的混合物或溶液的形式提供。然后兩種或更多種組分合意地單獨(dú)儲(chǔ)存且隨后進(jìn)行混合以形成拋光系統(tǒng)的拋光組合物。在這點(diǎn)上，制備拋光組合物(例如，將所有組分混合在一起)，然后將其傳送至基板表面是合適的。在基板表面制備拋光組合物，通過(guò)傳送來(lái)自兩個(gè)或更多個(gè)不同來(lái)源的拋光組合物的組分，由此拋光組合物的這些組分在基板表面(例如在使用點(diǎn))上匯合也是合適的。在任一情況下，在拋光加工前或在拋光加工過(guò)程中均可改變拋光組合物的組分傳送至基板表面的流速(即，拋光組合物的特定組分的傳送量)，使得拋光系統(tǒng)的拋光特性例如拋光速率改變。拋光組合物可作為包含水溶性硅酸鹽化合物、氧化劑及水的單包裝系統(tǒng)而提供?；蛘?，水溶性硅酸鹽化合物及水可提供在第一容器中，且氧化劑可以干燥形式或作為在水中的溶液或分散體提供在第二容器中?？蓪⑷芜x的組分，例如研磨劑、表面活性劑和/或腐蝕抑制劑置于第一和/或第二容器中，或第三容器中。此外，第一或第二容器中的組分可為干燥形式，同時(shí)相應(yīng)容器中的組分可為水性分散體或溶液形式。此外，第一或第二容器中的組分具有不同的pH值，或者具有類(lèi)似或甚至相等的pH值是合適的。若任選的組分例如研磨劑為固體，則其可以干燥形式或作為在水中的混合物而提供。合意地，氧化劑與拋光組合物的其它組分分別提供，且由例如最終的使用者將其與拋光組合物的其它組分在使用前不久(例如，在使用前1周或更短時(shí)間、在使用前1天或更短時(shí)間、在使用前1小時(shí)或更短時(shí)間、在使用前10分鐘或更短時(shí)間、或在使用前1分鐘或更短時(shí)間)合并。其它的兩個(gè)容器、或三圍內(nèi)。雖然拋光系統(tǒng)的拋光組合物的組分可在使用前或甚至在使用前不久良好地組合，但可在使用點(diǎn)或在使用點(diǎn)附近合并拋光組合物的組分。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)"使用點(diǎn)，，是指拋光組合物與基板表面相接觸的點(diǎn)。當(dāng)用使用點(diǎn)混合來(lái)合并拋光組合物的組分時(shí)，將拋光組合物的組分分別儲(chǔ)存在兩個(gè)或更多個(gè)儲(chǔ)存設(shè)備中。為了在使用點(diǎn)或在使用點(diǎn)附近混合儲(chǔ)存設(shè)備中所含有的拋光組合物的組分，儲(chǔ)存設(shè)備通常提供有一條或多條從各儲(chǔ)存設(shè)備通向拋光組合物的使用點(diǎn)(例如，工作臺(tái)(platen)或基板表面)的流體線路(flowline)。術(shù)語(yǔ)"流體線路"是指從單獨(dú)的儲(chǔ)存容器到其中儲(chǔ)存的組分的使用點(diǎn)的流體的路徑。所述一條或多條流體線路可各自直接通向使用點(diǎn)，或者，在使用多于一條流體線路的情況下，兩條或更多條流體線路可在任何點(diǎn)合并為單一的通向使用點(diǎn)的流體線路。此外，任何所述一條或多條流體線路(例如，單獨(dú)的流體線路或合并的流體線路)均可在到達(dá)組分的使用點(diǎn)之前首先通到一個(gè)或多個(gè)其它設(shè)備(例如，抽吸設(shè)備、測(cè)量設(shè)備、混合設(shè)備等)。拋光組合物的組分可獨(dú)立地傳送至使用點(diǎn)(例如，在拋光加工過(guò)程中，將這些組分傳送至基板表面，這些組分在基板表面混合)，或者這些組分可在傳送至使用點(diǎn)前不久合并。若這些組分在到達(dá)使用點(diǎn)前IO秒鐘內(nèi)合并、優(yōu)選在到達(dá)使用點(diǎn)前5秒鐘內(nèi)合并、更優(yōu)選在到達(dá)使用點(diǎn)前1秒鐘內(nèi)合并、或甚至在組分傳送至使用點(diǎn)的同時(shí)合并(例如，這些組分在分配器中合并)，則這些組分"在傳送至使用點(diǎn)前不久"合并。若這些組分在使用點(diǎn)的5m之內(nèi)，例如，在使用點(diǎn)的1m之內(nèi)或甚至在使用點(diǎn)的10cm之內(nèi)(例如，在使用點(diǎn)的lcm之內(nèi))合并，則這些組分也是"在傳送至使用點(diǎn)前不久"合并。當(dāng)拋光系統(tǒng)的拋光組合物的兩種或更多種組分在到達(dá)使用點(diǎn)前合并時(shí)，這些組分可在流體線路中合并而且傳送至使用點(diǎn)而不使用混合設(shè)備。或者，一條或多條流體線路可通到混合設(shè)備中以促進(jìn)兩種或更多種組分的合并?？墒褂萌魏魏线m的混合設(shè)備。例如，該混合設(shè)備可為兩種或更多種組分經(jīng)其流過(guò)的噴嘴或噴口(例如高壓噴嘴或噴口)?；蛘撸摶旌显O(shè)備可為包含一個(gè)或多個(gè)入口及至少一個(gè)出口的容器型混合設(shè)備，其中拋光組合物的兩種或更多種組分經(jīng)由所述入口引入混合器，且經(jīng)混合的組分通過(guò)該至少一個(gè)出口離開(kāi)混合器直接或經(jīng)由裝置的其它元件(例如，經(jīng)由一條或多條流體線路)傳送至使用點(diǎn)。此外，混合設(shè)備可包含多于一個(gè)的腔室，各腔室具有至少一個(gè)入口及至少一個(gè)出口，其中兩種或更多種組分在各腔室中合并。若使用容器型混合設(shè)備，則該混合設(shè)備優(yōu)選包含混合機(jī)械裝置(mixingmechanism)以進(jìn)一步促進(jìn)組分的合并?；旌蠙C(jī)械裝置在本領(lǐng)域中已廣為人知，且包括攪拌器、摻合機(jī)、攪動(dòng)器、葉片式折流板(paddledbaffle)、氣體分布器(gassparger)系統(tǒng)、振動(dòng)器等。本發(fā)明進(jìn)一步提供一種使用本文所述的拋光系統(tǒng)拋光基板的方法。所述拋光基板的方法包括(i)使基板與前述拋光系統(tǒng)接觸，及(ii)磨損或移除基板的至少一部分以拋光基板。具體而言，本發(fā)明方法包括以下步驟(i)使基板與包含拋光組分、足以提供0.1重量％或更多Si02的量的水溶性硅酸鹽化合物、氧化基板的至少一部分的氧化劑、及水的化學(xué)機(jī)械拋光系統(tǒng)接觸，其中該拋光系統(tǒng)的pH值為8至12,及(ii)磨損基板的至少一部分以拋光基板。根據(jù)本發(fā)明，基板可通過(guò)任何合適的技術(shù)以本文所述的拋光系統(tǒng)進(jìn)行拋光。本發(fā)明的方法尤其適合與化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)裝置一起使用。通常，該裝置包含當(dāng)使用時(shí)處于運(yùn)動(dòng)中且具有由軌道、線性或圓周運(yùn)動(dòng)所導(dǎo)致的速度的工作臺(tái)、與工作臺(tái)接觸并且當(dāng)處于運(yùn)動(dòng)中時(shí)隨工作臺(tái)一起移動(dòng)的拋光墊、及固定待通過(guò)與拋光墊的表面接觸并相對(duì)于拋光墊的表面移動(dòng)而進(jìn)行拋光的基板的夾持器(carrier)?；宓膾伖馔ㄟ^(guò)以下方法進(jìn)行將基板放置成與本發(fā)明的拋光系統(tǒng)接觸，且使拋光墊相對(duì)于基板移動(dòng)，其間有拋光系統(tǒng)的其它組分，以磨損及移除基板的一部分，以拋光基板的至少一部分。該基板可為能通過(guò)本發(fā)明的方法進(jìn)行拋光的任何合適的基板。該基板可包括金屬(例如，銅、鉭、鋁、鈦、鉬等)、金屬合金(例如，不銹鋼、.鈷-鉻等)、半導(dǎo)體(例如，氮化鎵、砷化鎵等)、陶瓷(例如，碳化硅)、聚合物(例如，聚碳酸酯)、光學(xué)材料(例如，藍(lán)寶石、硫化鋅、硒化鋅等)、金剛石及絕緣材料。該基板可包括任何合適的微電子基板(例如，集成電路、金屬、ILD層、半導(dǎo)體、薄膜、MEMS、磁頭)，且可進(jìn)一步包括任何合適的絕緣、金屬或金屬合金層(例如，金屬導(dǎo)電層)。優(yōu)選地，該金屬層包含鉭。更優(yōu)選地，該基板進(jìn)一步包含含銅的金屬層。該絕緣層可為金屬氧化物、多孔金屬氧化物、玻璃、有機(jī)聚合物、氟化有機(jī)聚合物、或任何其它合適的高或低k絕緣層。該絕緣層優(yōu)選包含介電常數(shù)為3.5或更低的介電材料。低介電常數(shù)(即低k介電)材料的實(shí)例包括(但不限于)氟摻雜二氧化硅、例如碳摻雜二氧化硅(CDO)的經(jīng)有機(jī)改性的硅玻璃、氟化碳、及例如氟化或未經(jīng)氟化的聚對(duì)二曱苯及聚酰亞胺的有機(jī)材料。低k介電材料可為多孔的或非多孑L的。多孔低介電材料的實(shí)例為多孔氫倍半氧硅烷(hydrosilsequioxane)或多孔甲基倍半氧硅烷、例如氣凝膠的多孔二氧化硅結(jié)構(gòu)、低溫沉積硅碳膜、低溫沉積Si-O-C膜及摻雜有曱基的多孔二氧化硅。優(yōu)選地，該絕緣層為經(jīng)有機(jī)改性的硅玻璃或碳摻雜二氧化硅。有利的是，本發(fā)明的拋光系統(tǒng)允許降低與基板的化學(xué)機(jī)械拋光相關(guān)的摩擦系數(shù)，同時(shí)維持可接受的拋光速率。合意地，CMP裝置進(jìn)一步包含原位拋光終點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)，其中的許多在本領(lǐng)域中是已知的。通過(guò)分析從基板的表面反射的光或其它輻射來(lái)檢測(cè)及監(jiān)控拋光過(guò)程的技術(shù)在本領(lǐng)域中是已知的。合意地，對(duì)正在拋光的基板的拋光過(guò)程的進(jìn)程的檢測(cè)或監(jiān)控使得能夠確定拋光終點(diǎn)，即確定何時(shí)對(duì)特定基板終止拋光過(guò)程。更小實(shí)施例進(jìn)步說(shuō)明本發(fā)明，但當(dāng)然不應(yīng)理解為以任何方式限制本發(fā)明的范疇。實(shí)施例此實(shí)施例證明在使用本發(fā)明方法拋光包含鉭的基板中觀察到的摩擦系數(shù)的減小。以不同的拋光組合物(拋光組合物A及B)拋光包含250nm鉭層的類(lèi)似基板。各拋光組合物A及B均含有pH值為11的在水中的0.5重量％的二氧化鈰及0.20重量°/。的碘酸鉀。拋光組合物B進(jìn)一步含有3重量％的硅酸鉀。該基板使用聚氨酯拋光墊在LogitechModelCDP拋光機(jī)上使用以下拋光參數(shù)拋光60秒基板相對(duì)于拋光墊的下壓力為13.8kPa(2psi)，工作臺(tái)轉(zhuǎn)速為66rpm,夾持器轉(zhuǎn)速為70rpm，拋光組合物流速為160mL/min,及使用聚氨酯拋光墊。拋光后，使用電阻率測(cè)量法測(cè)定移除速率。通過(guò)拋光操作過(guò)程中夾持器軸的位移與由拋光墊與基板之間的摩擦而產(chǎn)生的力之間的關(guān)系來(lái)確定摩擦系數(shù)。參考圖1,將電性連接至記錄設(shè)備(20)的非接觸電容位移傳感器(10)鄰近拋光機(jī)(40)的夾持器軸(30)放置，其間具有間隙(50)。由在基板的拋光過(guò)程中產(chǎn)生的摩擦力導(dǎo)致的力F(60)所引起的夾持器軸的位移導(dǎo)致傳感器的輸出電壓的改變。通過(guò)測(cè)量傳感器輸出電壓作為在垂直于夾持器軸的中心軸的方向施加到夾持器軸的已知力的函數(shù)而獲得校正曲線。使用60秒拋光時(shí)間內(nèi)的平均輸出電壓從校正曲線確定在拋光實(shí)驗(yàn)過(guò)程中施加到夾持器軸的平均力Fa。從等式|i=Fa/P由力Fa及基板(80)相對(duì)于拋光墊P(90)的下壓力(70)計(jì)算摩擦系數(shù)n。這些結(jié)果列于下表中。表硅酸鉀對(duì)摩擦系數(shù)及鉭移除速率的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>如從列于該表中的結(jié)果可看出的，在本發(fā)明的拋光組合物中存在3重量%的硅酸鉀導(dǎo)致在包含鉭層的基板的拋光中觀測(cè)到摩擦系數(shù)減小約20%,同時(shí)鉭移除速率僅降低約12%。因此，此實(shí)施例的結(jié)果證明可由本發(fā)明的拋光組合物及方法而實(shí)現(xiàn)摩擦減小。權(quán)利要求1.一種用于拋光基板的化學(xué)機(jī)械拋光系統(tǒng)，其包含(a)選自拋光墊、研磨劑、及其組合的拋光組分，(b)水溶性硅酸鹽化合物，其量足以提供O.l重量％或更多Si02，(c)氧化基板的至少一部分的氧化劑，及(d)水，其中該拋光系統(tǒng)的pH值為8至12。2.權(quán)利要求1的拋光系統(tǒng)，其中該水溶性硅酸鹽化合物選自硅酸鉀、石圭酸鈉、偏,圭酸4f及偏A圭酸鈉。3.權(quán)利要求2的拋光系統(tǒng)，其中該水溶性硅酸鹽化合物為硅酸鉀。4.權(quán)利要求3的拋光系統(tǒng)，其中該硅酸鉀以足以提供0.25重量％或更多Si02的量存在。5.權(quán)利要求3的拋光系統(tǒng)，其中該硅酸鉀的Si02:K20摩爾比為2.8至3.9。6.權(quán)利要求5的拋光系統(tǒng)，其中該硅酸鉀的Si02:K20摩爾比為3至3,6。7.權(quán)利要求1的拋光系統(tǒng)，其中該氧化劑選自過(guò)氧化氫、碘酸鹽、高錳酸鹽、過(guò)硫酸鹽、過(guò)氧化單硫酸鹽與硫酸鹽的復(fù)合鹽(hydrogenperoxymonosulfatesulfate)、鉬酸鹽、硝酸鐵、硝酸鹽、醌、及其組合。8.權(quán)利要求1的拋光系統(tǒng)，其中該拋光系統(tǒng)進(jìn)一步包含研磨劑，其中該研磨劑懸浮于水中。9.權(quán)利要求8的拋光系統(tǒng)，其中該研磨劑選自氧化鋁、二氧化鈰、二氧化硅、氧化鋯、及其組合。10.權(quán)利要求l的拋光系統(tǒng)，其中該拋光系統(tǒng)包含拋光墊及研磨劑，其中該研磨劑固定在該拋光墊上。11.權(quán)利要求1的拋光系統(tǒng)，其中該水溶性硅酸鹽化合物以0.5重量%或更大的量存在。12.權(quán)利要求1的拋光系統(tǒng)，其中該pH值為9至11。13.—種對(duì)基板進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光的方法，該方法包括(i)使基板與化學(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、及其組合的拋光組分，(b)水溶性硅酸鹽化合物，其量足以提供O.l重量％或更多Si02,(c)氧化基板的至少一部分的氧化劑，及(d)水，及(ii)磨損該基板的至少一部分以拋光該基板，其中該拋光系統(tǒng)的pH值為8至12。14.權(quán)利要求13的方法，其中該水溶性硅酸鹽化合物選自硅酸鉀、硅酸鈉、偏珪酸鐘及偏硅酸鈉。15.權(quán)利要求14的方法，其中該水溶性硅酸鹽化合物為石圭酸鉀。16.權(quán)利要求15的方法，其中該硅酸鉀以足以提供0.25重量％或更多Si02的量存在。17.權(quán)利要求15的方法，其中該>眭酸鉀的Si02:K20摩爾比為2.8至3.9。18.權(quán)利要求17的方法，其中該硅酸鉀的Si02:K20摩爾比為3至3.6。19.權(quán)利要求13的方法，其中該氧化劑選自過(guò)氧化氫、碘酸鹽、高錳酸鹽、過(guò)硫酸鹽、過(guò)氧化單硫酸鹽與硫酸鹽的復(fù)合鹽、鉬酸鹽、硝酸鐵、硝酸鹽、醌、及其組合。20.權(quán)利要求13的方法，其中該拋光系統(tǒng)進(jìn)一步包含研磨劑，其中該研磨劑懸浮于水中。21.權(quán)利要求20的方法，其中該研磨劑選自氧化鋁、二氧化鈰、二氧化硅、氧化鋯、及其組合。22.權(quán)利要求13的方法，其中該拋光系統(tǒng)包含拋光墊及研磨劑，其中該研磨劑固定在該拋光塾上。23.權(quán)利要求13的方法，其中該水溶性硅酸鹽化合物以0.5重量％或更大的量存在。24.權(quán)利要求13的方法，其中該pH值為9至11。25.權(quán)利要求13的方法，其中該基板包含金屬層。26.權(quán)利要求25的方法，其中該金屬層包含鉭。27.權(quán)利要求26的方法，其中該金屬層進(jìn)一步包含銅。28.權(quán)利要求13的方法，其中該基板包含介電常數(shù)為3.5或更低的介電層。29.權(quán)利要求28的方法，其中該介電層為經(jīng)有機(jī)改性的硅玻璃。30.權(quán)利要求28的方法，其中該介電層為碳摻雜二氧化硅。31.權(quán)利要求28的方法，其中該基板進(jìn)一步包含金屬層。32.權(quán)利要求31的方法，其中該金屬層包含鉭。33.權(quán)利要求32的方法，其中該金屬層進(jìn)一步包含銅。全文摘要本發(fā)明提供一種用于拋光基板的化學(xué)機(jī)械拋光系統(tǒng)，其包含拋光組分、水溶性硅酸鹽化合物、氧化劑及水，其中該拋光系統(tǒng)的pH為8至12。本發(fā)明進(jìn)一步提供一種用前述拋光系統(tǒng)對(duì)基板進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光的方法。該拋光系統(tǒng)在基板的拋光過(guò)程中提供減小的摩擦。文檔編號(hào)B24B37/04GK101313388SQ200680043796公開(kāi)日2008年11月26日申請(qǐng)日期2006年10月24日優(yōu)先權(quán)日2005年11月22日發(fā)明者凱文·J·莫根伯格,菲利普·W·卡特申請(qǐng)人:卡伯特微電子公司