專利名稱：用于使表面平坦化的組合物及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化學(xué)-機械拋光組合物及使用其拋光基板的方法。
背景技術(shù)：
用于平坦化或拋光基板表面的組合物及方法在本領(lǐng)域中已為人所熟知。拋光漿料通常含有在水溶液中的研磨材料，且通過使表面與經(jīng)漿料組合物飽和的拋光墊接觸而施用至該表面上。在使半導(dǎo)體晶片中的銅層平坦化方面，常規(guī)的拋光組合物通常不完全令人滿意。為滿足工業(yè)需求，使用具有高的拋光效率及移除速率且得到具有最小表面缺陷的高質(zhì)量拋光的拋光組合物是重要的。然而，用于銅的現(xiàn)有技術(shù)拋光漿料可具有小于合意的拋光速率的拋光速率，不能滿足生產(chǎn)量需求。一種增加銅層的拋光速率的方法是使用更具腐蝕性的研磨劑，諸如氧化鋁顆粒。已有若干類型的氧化鋁，包括α-氧化鋁、Y-氧化鋁及Θ-氧化鋁。Y-氧化鋁及Θ-氧化鋁用于拋光銅在本領(lǐng)域中已為人所熟知。參見，例如，美國專利6，521，574及美國專利6，436，811。然而，α-氧化鋁顆粒(氧化鋁顆粒的最具侵蝕性的類型)通常用于拋光諸如貴金屬的較不易受刮擦的較堅硬基板。參見美國專利申請公布2002/0111027Α1。已使用多種策略以通過利用α-氧化鋁以獲得高的移除速率并同時使刮擦及侵蝕(erosion)最小化。例如，如在美國專利申請公布2003/0006396A1中所說明的，α-氧化鋁顆粒可用表面活 性劑涂覆以使拋光過程中的刮痕最小化。更普遍地，拋光漿料會含有由α-氧化鋁顆粒及研磨性較小的固體組成的固體混合物。參見，例如，美國專利5，693，239、美國專利6，444，139、美國專利申請公布2004/0115944Α1、美國專利申請公布2004/0157535Α1 及美國專利申請公布 2003/0181142Α1。仍需要用于拋光含銅基板的其它組合物及方法。本發(fā)明提供這樣的組合物及方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于拋光在表面上具有含銅膜的基板的化學(xué)-機械拋光組合物，其包含0.01重量％至20重量％的α -氧化鋁顆粒，其中所述α -氧化鋁顆粒具有200nm或更小的平均直徑，且80%的所述α -氧化鋁顆粒具有500nm或更小的直徑；(b)有機酸；(c)腐蝕抑制劑 '及(d)水。本發(fā)明進一步提供一種對表面上具有含銅膜的基板進行化學(xué)-機械拋光的方法，其包括(i)使基板與拋光墊及化學(xué)-機械拋光組合物接觸，該化學(xué)-機械拋光組合物包含(a) 0.01重量％至20重量％的α -氧化鋁顆粒，其中所述α -氧化鋁顆粒具有200nm或更小的平均直徑，且80%的所述α -氧化鋁顆粒具有500nm或更小的直徑；(b)有機酸；(C)腐蝕抑制劑；及(d)水；(ii)相對于該基板移動該拋光墊，其間有該化學(xué)-機械拋光組合物 '及(iii)磨除該基板的至少一部分以拋光該基板。另外，本發(fā)明提供一種用于拋光在表面上具有含銅膜的基板的化學(xué)-機械拋光組合物，其包含(a) 0.01重量％至20重量％的α -氧化鋁顆粒；(b)有機酸；(C)三唑和苯并三唑的雙重腐蝕抑制劑，其中三唑與苯并三唑的重量百分比之比為0.1至4.8 ;及(d)水。本發(fā)明進一步提供一種化學(xué)-機械拋光在表面上具有含銅膜的基板的方法，包括(i)使基板與拋光墊及化學(xué)-機械拋光組合物接觸，該化學(xué)-機械拋光組合物包含(a) 0.01重量％至20重量％的α -氧化鋁顆粒；(b)有機酸；(C)三唑和苯并三唑的雙重腐蝕抑制劑，其中三唑與苯并三唑的重量百分比之比為0.1至4.8 ;及(d)水；(ii)相對于該基板移動該拋光墊，其間有該化學(xué)-機械拋光組合物 '及(iii)磨除該基板的至少一部分以拋光該基板。本發(fā)明的目的通過以下實現(xiàn):1.一種用于拋光在表面上具有含銅膜的基板的化學(xué)-機械拋光組合物，其包含:(a) 0.01重量％至20重量％的α -氧化鋁顆粒，其中所述α -氧化鋁顆粒具有200nm或更小的平均直徑，且80%的所述α -氧化鋁顆粒具有500nm或更小的直徑；(b)有機酸；(c)腐蝕抑制劑；及(d)水。2.條目I的拋光組合物，其中所述α -氧化鋁顆粒具有200nm或更小的平均直徑，且90%的所述α -氧化鋁顆粒具有500nm或更小的直徑。3.條目2的拋光組合物，其中所述α -氧化鋁顆粒具有IOOnm或更小的平均直徑，且95%的所述α -氧化鋁顆粒具有500nm或更小的直徑。4.條目3的拋光組合物，其中所述α -氧化鋁顆粒具有IOOnm或更小的平均直徑，且90%的所述α -氧化鋁顆粒具有200nm或更小的直徑。5.條目I的拋光組合物，其中所述α-氧化鋁顆粒以0.1重量％至5重量％的量存在。 6.條目5的拋光組合物，其中所述α-氧化鋁顆粒以0.3重量％至1重量％的量存在。7.條目I的拋光組合物，其中該拋光組合物具有3至10的pH。8.條目I的拋光組合物，其中該腐蝕抑制劑選自1，2，3-三唑、1，2，4-三唑、苯并三唑、苯并咪唑、苯并噻唑及其混合物。9.條目I的拋光組合物，其中該有機酸選自丙二酸、丁二酸、己二酸、乳酸、蘋果酸、檸檬酸、甘氨酸、天冬氨酸、酒石酸、葡萄糖酸、亞氨基二乙酸及反丁烯二酸。10.條目9的拋光組合物，其中該有機酸為酒石酸。11.條目I的拋光組合物，其進一步包含氧化劑，該氧化劑選自溴酸鹽、亞溴酸鹽、氯酸鹽、亞氯酸鹽、過氧化氫、次氯酸鹽、碘酸鹽、單過氧硫酸鹽、單過氧亞硫酸鹽、單過氧磷酸鹽、單過氧連二磷酸鹽、單過氧焦磷酸鹽、有機-齒-氧基化合物、高碘酸鹽、高錳酸鹽、過氧乙酸及其混合物。12.一種用于拋光在表面上具有含銅膜的基板的化學(xué)-機械拋光組合物，其包含:(a) 0.01重量％至20重量％的α -氧化鋁顆粒；
(b)有機酸；(c)三唑和苯并三唑的雙重腐蝕抑制劑，其中該三唑與苯并三唑的重量百分比之比為0.1至4.8 ;及(d)水。13.條目12的拋光組合物，其中所述α -氧化鋁顆粒具有200nm或更小的平均直徑，且80%的所述α -氧化鋁顆粒具有500nm或更小的直徑。14.條目13的拋光組合物，其中所述α -氧化鋁顆粒具有200nm或更小的平均直徑，且90%的所述α -氧化鋁顆粒具有500nm或更小的直徑。15.條目14的拋光組合物，其中所述α-氧化鋁顆粒具有IOOnm或更小的平均直徑，且95%的所述α -氧化鋁顆粒具有500nm或更小的直徑。16.條目15的拋光組合物，其中所述α-氧化鋁顆粒具有IOOnm或更小的平均直徑，且90%的所述α -氧化鋁顆粒具有200nm或更小的直徑。17.條目12的拋光組合物，其中所述α -氧化鋁顆粒以0.1重量％至5重量％的
量存在。18.條目17的拋光組合物，其中所述α -氧化鋁顆粒以0.3重量％至I重量％的
量存在。19.條目12的拋光組合物，其中該拋光組合物具有3至10的pH。

20.條目12的拋光組合物，其中該有機酸選自丙二酸、丁二酸、己二酸、乳酸、蘋果酸、檸檬酸、甘氨酸、天冬氨酸、酒石酸、葡萄糖酸、亞氨基二乙酸及反丁烯二酸。21.條目20的拋光組合物，其中該有機酸為酒石酸。22.條目12的拋光組合物，其進一步包含氧化劑，該氧化劑選自溴酸鹽、亞溴酸鹽、氯酸鹽、亞氯酸鹽、過氧化氫、次氯酸鹽、碘酸鹽、單過氧硫酸鹽、單過氧亞硫酸鹽、單過氧磷酸鹽、單過氧連二磷酸鹽、單過氧焦磷酸鹽、有機-齒-氧基化合物、高碘酸鹽、高錳酸鹽、過氧乙酸及其混合物。23.條目12的拋光組合物，其中該三唑與苯并三唑的重量百分比之比為0.1至
4.4。24.一種化學(xué)-機械拋光在表面上具有含銅膜的基板的方法，其包括:(i)使基板與拋光墊及化學(xué)-機械拋光組合物接觸，該化學(xué)-機械拋光組合物包含:(a) 0.01重量％至20重量％的α -氧化鋁顆粒，其中所述α -氧化鋁顆粒具有200nm或更小的平均直徑，且80%的所述α -氧化鋁顆粒具有500nm或更小的直徑；(b)有機酸；(c)腐蝕抑制劑；(d)氧化劑；及(e)水；(ii)相對于該基板移動該拋光墊，其間有化學(xué)-機械拋光組合物；及(iii)磨除該基板的至少一部分以拋光該基板。25.條目24的方法，其中所述α-氧化鋁顆粒具有200nm或更小的平均直徑，且90%的所述α -氧化鋁顆粒具有500nm或更小的直徑。
26.條目25的方法，其中所述α -氧化鋁顆粒具有IOOnm或更小的平均直徑，且95%的所述α -氧化鋁顆粒具有500nm或更小的直徑。27.條目26的方法，其中所述α -氧化鋁顆粒具有IOOnm或更小的平均直徑，且90%的所述α -氧化鋁顆粒具有200nm或更小的直徑。28.條目24的方法，其中該拋光墊相對于該基板移動，向下壓力為3kPa至21kPa。29.條目24的方法，其中所述α -氧化鋁顆粒以0.1重量％至5重量％的量存在。30.條目29的方法，其中所述α -氧化鋁顆粒以0.3重量％至I重量％的量存在。31.條目24的方法，其中該拋光組合物具有3至10的pH。32.條目24的方法，其中該腐蝕抑制劑選自1，2，3_三唑、1，2，4_三唑、苯并三唑、苯并咪唑、苯并噻唑及其混合物。33.條目24的方法，其中該有機酸選自丙二酸、丁二酸、己二酸、乳酸、蘋果酸、檸檬酸、甘氨酸、天冬氨酸、酒石酸、葡萄糖酸、亞氨基二乙酸及反丁烯二酸。34.條目33的方法，其中該有機酸為酒石酸。35.條目24的方法，其中該氧化劑選自溴酸鹽、亞溴酸鹽、氯酸鹽、亞氯酸鹽、過氧化氫、次氯酸鹽、碘酸鹽、單過氧硫酸鹽、單過氧亞硫酸鹽、單過氧磷酸鹽、單過氧連二磷酸鹽、單過氧焦磷酸鹽、有機-鹵-氧基化合物、高碘酸鹽、高錳酸鹽、過氧乙酸及其混合物。36.一種化學(xué)-機械拋光在表面上具有含銅膜的基板的方法，其包括:(i)使基板與拋 光墊及化學(xué)-機械拋光組合物接觸，該化學(xué)-機械拋光組合物包含:(a) 0.01重量％至20重量％的α -氧化鋁顆粒；(b)有機酸；(c)三唑和苯并三唑的雙重腐蝕抑制劑，其中該三唑與苯并三唑的重量百分比之比為0.1至4.8。(d)氧化劑；及(e)水；(ii)相對于該基板移動該拋光墊，其間有化學(xué)-機械拋光組合物；及(iii)磨除該基板的至少一部分以拋光該基板。37.條目36的方法，其中所述α-氧化鋁顆粒具有200nm或更小的平均直徑，且80%的所述α -氧化鋁顆粒具有500nm或更小的直徑。38.條目37的方法，其中所述α -氧化鋁顆粒具有200nm或更小的平均直徑，且90%的所述α -氧化鋁顆粒具有500nm或更小的直徑。39.條目38的方法，其中所述α -氧化鋁顆粒具有IOOnm或更小的平均直徑，且95%的所述α -氧化鋁顆粒具有500nm或更小的直徑。40.條目39的方法，其中所述α -氧化鋁顆粒具有IOOnm或更小的平均直徑，且90%的所述α -氧化鋁顆粒具有200nm或更小的直徑。41.條目36的方法，其中該拋光墊相對于該基板移動，向下壓力為3kPa至21kPa。42.條目36的方法，其中所述α -氧化鋁顆粒以0.1重量％至5重量％的量存在。43.條目42的方法，其中所述α -氧化鋁顆粒以0.3重量％至I重量％的量存在。44.條目36的方法，其中該拋光組合物具有3至10的pH。
45.條目36的方法，其中該有機酸選自丙二酸、丁二酸、己二酸、乳酸、蘋果酸、檸檬酸、甘氨酸、天冬氨酸、酒石酸、葡萄糖酸、亞氨基二乙酸及反丁烯二酸。46.條目45的方法，其中該有機酸為酒石酸。47.條目36的方法，其中該氧化劑選自溴酸鹽、亞溴酸鹽、氯酸鹽、亞氯酸鹽、過氧化氫、次氯酸鹽、碘酸鹽、單過氧硫酸鹽、單過氧亞硫酸鹽、單過氧磷酸鹽、單過氧連二磷酸鹽、單過氧焦磷酸鹽、有機-鹵-氧基化合物、高碘酸鹽、高錳酸鹽、過氧乙酸及其混合物。48.條目36的方法，其中該三唑與苯并三唑的重量百分比之比為0.1至4.4。


圖1為銅從用本發(fā)明的組合物拋光的基板的移除速率作為相對拋光墊在基板上施加的向下壓力(down force pressure)的函數(shù)的曲線圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供一種用于拋光在表面上具有含銅膜的基板的化學(xué)-機械拋光組合物，其包含(a) α -氧化鋁顆粒；(b)有機酸；(C)腐蝕抑制劑；及(d)水。在拋光表面上具有含銅膜的基板時，該拋光組合物合意地容許減少刮擦及侵蝕，同時容許提高移除速率。該拋光組合物包含包括α -氧化鋁顆粒的研磨劑。所述α -氧化鋁顆?？梢匀魏芜m當(dāng)?shù)牧看嬖谟趻伖饨M合物中。通常，α-氧化鋁在拋光組合物中的存在量為0.01重量％或更多、優(yōu)選0.1重量％或更多、更優(yōu)選0.3重量％或更多、且最優(yōu)選0.5重量％或更多，基于拋光組合物的總重量。通常，α-氧化鋁在拋光組合物中的存在量為20重量％或更少、優(yōu)選5重量％或更少、更優(yōu)選I重量％或更少、且最優(yōu)選0.7重量％或更少，基于拋光組合物的總重量。該組合物的α -氧化鋁顆粒具有200nm或更小的平均直徑(通常為包括所述顆粒的最小球的平均顆粒直徑)，且80%的α-氧化鋁顆粒具有500nm或更小的直徑。優(yōu)選地，α -氧化鋁顆粒具有200nm或更小的平均直徑，且90%的α -氧化鋁顆粒具有500nm或更小的直徑。更優(yōu)選地，α -氧化鋁顆粒具有IOOnm或更小的平均直徑，且95%的α -氧化鋁顆粒具有500nm或更小的直徑。最優(yōu)選地，α -氧化鋁顆粒具有IOOnm或更小的平均直徑，且90%的α-氧化鋁顆粒具有200nm或更小的直徑。除非另外指明，否則本文中用于在顆粒直徑方面描述α -氧化鋁顆粒性質(zhì)的百分?jǐn)?shù)數(shù)值為“以數(shù)量計”的百分?jǐn)?shù)，而非“以重量計”的百分?jǐn)?shù)。除非另外指明，否則本文中用于在顆粒直徑方面描述α -氧化鋁顆粒性質(zhì)的百分?jǐn)?shù)數(shù)值為“以數(shù)量計”的百分?jǐn)?shù)，而非“以重量計”的百分?jǐn)?shù)。顆粒直徑可通過包括，例如，沉降場流分離、動態(tài)及靜態(tài)光散射及盤式離心的任何適當(dāng)?shù)募夹g(shù)進行測量。拋光組合物進一步包含有機酸。優(yōu)選的有機酸選自丙二酸、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、葡萄糖酸、亞氨基二乙酸及反丁烯二酸、或任何羧酸、或氨基羧酸。優(yōu)選該有機酸為酒石酸。拋光組合物可包含任何適當(dāng)量的有機酸，且通常包含0.01重量％或更多這樣的酸。優(yōu)選拋光組合物包含0.05重量％或更多的有機酸，且更優(yōu)選包含0.08重量％或更多的有機酸。通常，拋光組合 物包含5重量％或更少的有機酸。優(yōu)選拋光組合物包含3重量％或更少的有機酸，且更優(yōu)選包含I重量％或更少的有機酸。應(yīng)理解，上述羧酸可以鹽(例如金屬鹽、銨鹽等)、酸或作為其部分鹽(partialsalt)的形式存在。例如，酒石酸鹽包括酒石酸以及其單鹽及二鹽。此外，包括堿性官能團的羧酸可以堿性官能團的酸式鹽形式存在。例如，甘氨酸包括甘氨酸及其酸式鹽。此外，一些化合物可起到酸及螯合劑兩者的作用(例如，某些氨基酸)。該腐蝕抑制劑(即，成膜劑)可為任何適當(dāng)?shù)母g抑制劑。通常，腐蝕抑制劑為含有含雜原子的官能團的有機化合物。例如，腐蝕抑制劑為具有至少一個5元或6元雜環(huán)作為活性官能團的雜環(huán)有機化合物，其中該雜環(huán)含有至少一個氮原子。優(yōu)選地，腐蝕抑制劑選自1，2，3-三唑、1，2，4-三唑、苯并三唑、苯并咪唑、苯并噻唑及其混合物。最優(yōu)選地，該組合物包含三唑和苯并三唑的雙重腐蝕抑制劑。通常，三唑與苯并三唑的重量百分比之比為
0.1至4.8，更優(yōu)選為0.1至4.4。液體載體(liquid carrier)用于促進研磨劑(當(dāng)存在于及懸浮于液體載體中時)及溶解于或懸浮于其中的任何組分施用于待拋光(例如，平坦化)的適當(dāng)基板的表面上。液體載體通常為含水載體且可單獨 為水，可包含水及適當(dāng)?shù)目膳c水混溶的溶劑，或可為乳液。適當(dāng)?shù)目膳c水混溶的溶劑包括醇類，例如甲醇、乙醇等。含水載體優(yōu)選由水組成，更優(yōu)選由去離子水組成。拋光組合物可具有任何適當(dāng)?shù)膒H。例如，拋光組合物可具有2至14的pH。通常，拋光組合物具有3或更大、或更優(yōu)選為4或更大的pH。拋光組合物的pH通常為10或更小，或更優(yōu)選為9或更小。拋光組合物的pH可由任何適當(dāng)?shù)姆椒ǐ@得和/或保持。更具體而言，拋光組合物可進一步包含pH調(diào)節(jié)劑、pH緩沖劑或其組合。該pH調(diào)節(jié)劑可為任何適當(dāng)?shù)膒H調(diào)節(jié)化合物。例如，pH調(diào)節(jié)劑可為硝酸、氫氧化鉀或其組合。該pH緩沖劑可為任何適當(dāng)?shù)木彌_劑，例如磷酸鹽、硫酸鹽、乙酸鹽、硼酸鹽、銨鹽等。拋光組合物可包含任何適當(dāng)量的pH調(diào)節(jié)劑和/或PH緩沖劑，限制條件為使用適當(dāng)?shù)牧恳垣@得和/或保持拋光組合物的PH在所列出的范圍內(nèi)。拋光組合物可進一步包含氧化劑。該氧化劑氧化待通過以拋光組合物拋光基板而移除的基板的一部分(合意地為銅)。適當(dāng)?shù)难趸瘎┌o機及有機過化合物、溴酸鹽、亞溴酸鹽、硝酸鹽、氯酸鹽、亞氯酸鹽、次氯酸鹽、鉻酸鹽、碘酸鹽、鐵鹽及銅鹽(例如，硝酸鹽、硫酸鹽、乙二胺四乙酸(EDTA)及檸檬酸鹽)、稀土及過渡金屬氧化物(例如，四氧化鋨)、鐵氰化鉀、重鉻酸鉀、碘酸等。過化合物(如由Hawley’s Condensed ChemicalDictionary所定義的)為含有至少一個過氧基(-0-0-)的化合物或含有呈其最高氧化態(tài)的元素的化合物。含有至少一個過氧基的化合物的實例包括(但不限于)過氧化氫及其加合物，例如脲過氧化氫和過碳酸酯(鹽)；有機過氧化物，例如過氧化苯甲酰、過氧乙酸及二叔丁基過氧化物；單過硫酸鹽(monopersulfate) (SO廣)、過二硫酸鹽(S2O82O及過氧化鈉。含有呈其最高氧化態(tài)的元素的化合物的實例包括(但不限于)高碘酸、高碘酸鹽、高溴酸、高溴酸鹽、高氯酸、高氯酸鹽、過硼酸、過硼酸鹽及高錳酸鹽。氧化劑優(yōu)選選自溴酸鹽、亞溴酸鹽、氯酸鹽、亞氯酸鹽、過氧化氫、次氯酸鹽、碘酸鹽、單過氧硫酸鹽(monopeiOxysulfate)、單過氧亞硫酸鹽(monoperoxy sulfite)、單過氧磷酸鹽、單過氧連二磷酸鹽(monoperoxyhypophosphate)、單過氧焦磷酸鹽、有機_齒_氧基化合物(organo-halo-oxycompoud)、高碘酸鹽、高錳酸鹽、過氧乙酸及其混合物。優(yōu)選地，氧化劑優(yōu)選為過氧化氫。當(dāng)氧化劑存在于拋光組合物中時，該氧化劑優(yōu)選占該組合物的10重量％或更少(例如，8重量％或更少、或6重量％或更少)。拋光組合物可通過任何適當(dāng)?shù)募夹g(shù)(其中的許多是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的)制備。該拋光組合物可以間歇工藝或連續(xù)工藝制備。一般而言，拋光組合物可通過以任何次序組合其組分而制備。本文所使用的術(shù)語“組分”包括單獨的成分(例如酸、堿等)以及各成分(例如酸、堿、抑制劑等)的任何組合。例如，研磨劑可分散于適當(dāng)?shù)囊后w載體中。隨后可添加腐蝕抑制劑及有機酸，且由可通過任何能將各組分并入到拋光組合物中的方法混合。若需要氧化劑，則可在制備拋光組合物的過程中的任何時間添加該氧化劑。拋光組合物可在使用前制備，在使用之前不久(例如，在使用前I分鐘內(nèi)，或在使用前I內(nèi)，或在使用前7天內(nèi))將一種或多種組分(例如任選的氧化劑)添加至該拋光組合物中。拋光組合物還可通過在拋光操作期間在基板表面上混合各組分而制備。該拋光組合物可作為包含α - 氧化鋁、腐蝕抑制劑、有機酸及液體載體的單包裝系統(tǒng)提供?；蛘撸?氧化鋁可作為在液體載體中的分散體而提供在第一容器中，且腐蝕抑制劑及有機酸可以干燥形式或作為在液體載體中的溶液或分散體而提供在第二容器中。任選的各組分，例如氧化劑可放置于第一和/或第二容器中、或第三容器中。此外，在第一或第二容器中的組分可為干燥形式，同時在相應(yīng)容器中的組分可為含水分散體形式。此外，在第一或第二容器中的組分適于具有不同的PH值，或者具有基本上相似或甚至相等的pH值。若任選的組分例如氧化劑為固體，則其可以干燥形式或作為在液體載體中的混合物而提供。氧化劑合意地與拋光組合物的其它組分分別提供，且(例如)由最終使用者在使用前不久(例如，在使用前I周或更少，使用前I天或更少，使用前I小時或更少，使用前10分鐘或更少，或使用前I分鐘或更少的時間內(nèi))將其與拋光組合物的其它組分組合。其它兩個容器、或三個或更多個容器、拋光組合物各組分的組合在本領(lǐng)域技術(shù)人員的知識范圍內(nèi)。本發(fā)明的拋光組合物還可作為濃縮物而提供，其意欲在使用前以適量液體載體稀釋。在這種實施方式中，該拋光組合物濃縮物可包含氧化鋁、有機酸、腐蝕抑制劑及液體載體，各組分的量使得在以適量的水稀釋該濃縮物后，拋光組合物的各組分在拋光組合物中的存在量在以上對于各組分所列舉的適當(dāng)范圍內(nèi)。例如，α-氧化鋁、腐蝕抑制劑及有機酸可各自以為以上對于各組分所列舉的濃度的2倍(例如，3倍、4倍、或5倍)的濃度存在，使得當(dāng)以等體積的液體載體(例如，分別為2份等體積的液體載體、3份等體積的液體載體、或4份等體積的液體載體)稀釋該濃縮物時，各組分將以在以上對于各組分所列舉的范圍內(nèi)的量存在于拋光組合物中。此外，如本領(lǐng)域技術(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適當(dāng)分?jǐn)?shù)的液體載體以確保有機酸、腐蝕抑制劑及其它適當(dāng)?shù)奶砑觿┲辽俨糠值鼗蛉康厝芙庥谠摑饪s物中。雖然拋光組合物可在使用前很早就制備或甚至在使用前不久制備，但是拋光組合物還可通過在使用點處或在使用點附近混合拋光組合物的各組分而產(chǎn)生。如本文所使用的，術(shù)語“使用點”是指將拋光組合物施加至基板表面的點(例如，拋光墊或基板表面本身)。當(dāng)拋光組合物將利用使用點混合而產(chǎn)生時，拋光組合物的各組分分別儲存于兩個或更多個儲存設(shè)備中。
為了混合容納在儲存設(shè)備中的各組分以在使用點處或在使用點附近產(chǎn)生拋光組合物，儲存設(shè)備通常提供有從各儲存設(shè)備通向拋光組合物的使用點(例如，壓板(platen)、拋光墊、或基板表面)的一條或多條流體線路(flow line)。術(shù)語“流體線路”是指從單獨的儲存容器至其中所儲存的組分的使用點的流體路徑。一條或多條流體線路可各自直接通向使用點，或者在使用多于一條流體線路的情況下，可使流體線路中的兩條或更多條在任何點處組合成通向使用點的單條流體線路。此外，在到達組分的使用點前，任何一條或多條流體線路(例如，單獨的流體線路或經(jīng)組合的流體線路)可首先通向一個或多個其它設(shè)備(例如，泵設(shè)備、測量設(shè)備、混合設(shè)備等)?？蓪伖饨M合物的各組分獨立地輸送至使用點(例如，可將各組分輸送至基板表面，使各組分在拋光處理期間在基板表面上混合)，或者可在輸送至使用點前不久將各組分組合。若各組分在到達使用點前小于10秒鐘內(nèi)、優(yōu)選在到達使用點前小于5秒鐘內(nèi)、更優(yōu)選在到達使用點前小于I秒鐘內(nèi)，或甚至在組分輸送至使用點處的同時組合(例如，各組分在分配器處組合)，則組分“在輸送至使用點前不久”組合。若各組分在使用點的5m之內(nèi)，例如在使用點的Im之內(nèi)或甚至在使用點的IOcm之內(nèi)(例如，在使用點的Icm之內(nèi))組合，則各組分也“在輸送至使用點前不久”組合。當(dāng)拋光組合物的兩種或更多種組分在到達使用點前組合時，各組分可在流體線路中組合并輸送至使用點而不使用混合設(shè)備?；蛘?，一條或多條流體線路可通入到混合設(shè)備中以促進兩種或更多種組分的組合?？墒褂萌魏芜m當(dāng)?shù)幕旌显O(shè)備。例如，該混合設(shè)備可為兩種或更多種組分經(jīng)其流過的噴嘴(nozzle)或噴管(jet)(例如高壓噴嘴或噴管)?；蛘?，混合設(shè)備可為容器型混合設(shè)備，其包含一個或多個通過其將拋光漿料的兩種或更多種組分引入到混合器中的入口，以及至少一個通過其使經(jīng)混合的各組分排出混合器以直接或經(jīng)由裝置的其它元件(例如，經(jīng)由一條或多條流體線路)輸送至使用點的出口。此外，混合設(shè)備可包含多于一個的腔室，各腔室具有至少一個入口及至少一個出口，其中兩種或更多種組分在各腔室中組合。若使用容器型混合設(shè)備，則該混合設(shè)備優(yōu)選包括混合機械裝置(mixingmechanism)以進一步促進各組分的組合?；旌蠙C械裝置在現(xiàn)有技術(shù)中已廣為人知，且包括攪拌器、摻合機、攪動器、葉片式折流板、氣體分布器(gas sparger)系統(tǒng)、振動器等。

本發(fā)明進一步提供一種化學(xué)-機械拋光基板的方法，其包括(i)使基板與拋光墊及本文所述的拋光組合物接觸；(ii)相對于該基板移動該拋光墊，其間有所述化學(xué)-機械拋光組合物；及(iii)磨除該基板的至少一部分以拋光該基板。該基板可為任何適當(dāng)?shù)幕?。本發(fā)明的方法尤其適用于拋光(例如，平坦化)包含至少一個含銅的金屬層的基板。該基板優(yōu)選為微電子(例如，半導(dǎo)體)基板。本發(fā)明的拋光方法尤其適于連同化學(xué)-機械拋光(CMP)裝置一起使用。通常，該裝置包括壓板，其在使用時處于運動中且具有由軌道、線性或圓周運動而產(chǎn)生的速度；拋光墊，其與該壓板接觸且在運動時隨該壓板一起移動；及載片器(carrier)，其固定待通過與該拋光墊的表面接觸且相對于該拋光墊的表面移動而進行拋光的基板?；宓膾伖馔ㄟ^如下發(fā)生:將基板放置成與拋光墊及本發(fā)明的拋光組合物接觸，然后拋光墊相對于基板移動，從而磨除基板的至少一部分以拋光基板。通常，向下壓力為3kPa或更大，優(yōu)選為6kPa或更大。通常，向下壓力為21kPa或更小，優(yōu)選為14kPa或更小，且更優(yōu)選為IlkPa或更小?；蹇捎盟龌瘜W(xué)-機械拋光組合物和任何適當(dāng)?shù)膾伖鈮|(例如，拋光表面)一起平坦化或拋光。適當(dāng)?shù)膾伖鈮|包括，例如，編織及非編織拋光墊。此外，適當(dāng)?shù)膾伖鈮|可包括不同密度、硬度、厚度、可壓縮性、壓縮回彈能力及壓縮模量的任何適當(dāng)?shù)木酆衔?。適當(dāng)?shù)木酆衔锇?，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、聚氨酯、聚苯乙烯、聚丙烯、其共形成產(chǎn)物(coformed product)、及其混合物。以下實施例進一步說明本發(fā)明，但當(dāng)然不應(yīng)理解為其以任何方式限制本發(fā)明的范圍。實施例1本實施例示范在各種相對基板所施加的向下壓力下，本發(fā)明的組合物的移除速率及平坦化效率。將包括鍍有Cu的300mm晶片的相似基板用包含在水中的0.7重量％的α -氧化鋁、0.8重量％的酒石酸、及苯并三唑和三唑的雙重抑制劑的拋光組合物進行拋光。α -氧化鋁顆粒具有IOOnm的平均直徑。拋光實驗一般包括使用商購可得的配備有拋光墊的拋光裝置，且除向下壓力及拋光組合物的流動速率外的拋光參數(shù)對于所有拋光實驗皆相同。拋光后，確定銅的移除速率 Λ/mm.)。較低數(shù)值反映較低的拋光速率，例如，從基板表面移除較低量的銅。結(jié)果總結(jié)于表I中。表1:向下壓力對銅移除的影響
權(quán)利要求
1.一種用于拋光在表面上具有含銅膜的基板的化學(xué)-機械拋光組合物，其包含: (a)0.0l重量％至20重量％的α -氧化鋁顆粒，其中所述α -氧化鋁顆粒具有IOOnm或更小的平均直徑，且90%的所述α -氧化鋁顆粒具有200nm或更小的直徑； (b)有機酸，其中所述有機酸選自丙二酸、丁二酸、己二酸、乳酸、蘋果酸、檸檬酸、甘氨酸、天冬氨酸、酒石酸、葡萄糖酸、亞氨基二乙酸及反丁烯二酸； (C)腐蝕抑制劑，其中該腐蝕抑制劑為三唑和苯并三唑的混合物，且具有三唑與苯并三唑的重量百分比之比為0.1至4.4 ;及 (d)水， 其中所述拋光組合物具有4-14的pH。
2.一種化學(xué)-機械拋光在表面上具有含銅膜的基板的方法，其包括:(i)使基板與拋光墊及化學(xué)-機械拋光組合物接觸，該化學(xué)-機械拋光組合物包含: (a)0.01重量％至20重量％的α -氧化鋁顆粒，其中所述α -氧化鋁顆粒具有IOOnm或更小的平均直徑，且90%的所述α -氧化鋁顆粒具有200nm或更小的直徑； (b)有機酸，其中所述有機酸選自丙二酸、丁二酸、己二酸、乳酸、蘋果酸、檸檬酸、甘氨酸、天冬氨酸、酒石酸、葡萄糖酸、亞氨基二乙酸及反丁烯二酸； (C)腐蝕抑制劑，其中該腐蝕抑制劑為三唑和苯并三唑的混合物，且具有三唑與苯并三唑的重量百分比之比為0.1至4.4 ; (d)氧化劑；及(e)水， 其中該拋光組合物具有約4-14的pH ； ( )相對于該基板移動該拋光墊，其間有化學(xué)-機械拋光組合物；及 (iii)磨除該基板的至少一部分以拋光該基板。
全文摘要
本發(fā)明提供用于平坦化或拋光表面的組合物及方法。一種組合物包含0.01重量%至20重量%的α-氧化鋁顆粒，其中所述α-氧化鋁顆粒具有200nm或更小的平均直徑，且80%的所述α-氧化鋁顆粒具有500nm或更小的直徑；有機酸；腐蝕抑制劑；及水。另一組合物包含α-氧化鋁顆粒；有機酸；三唑和苯并三唑的雙重腐蝕抑制劑，其中三唑與苯并三唑的重量百分比之比為0.1至4.8；及水。
文檔編號H01L21/321GK103214972SQ20131009993
公開日2013年7月24日 申請日期2006年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月30日
發(fā)明者王育群, 賈森.阿吉奧, 陸斌, 約翰.帕克, 周仁杰 申請人:卡伯特微電子公司