專利名稱：含有阻化化合物的拋光系統(tǒng)及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種拋光系統(tǒng)、組合物以及拋光一種基板的方法，特別拋光是一種包括第一金屬層與第二層的多層基板的方法。
背景技術(shù)：
集成電路是由在一塊基板(諸如硅晶片)中或其上所形成的數(shù)百萬(wàn)個(gè)活性裝置所制得。將該活性裝置化學(xué)且物理性連接于一個(gè)基板上，并通過(guò)使用多層連接層互連，從而形成功能電路。有代表性的多層互連包括第一金屬層、中間介電層以及有時(shí)存在第三與后續(xù)的金屬層。采用中間層介電體，諸如摻雜的與未摻雜的二氧化硅(SiO2)和/或低k介電體來(lái)電隔絕不同金屬層。
使用金屬通路獲得不同互連層之間的電連接。例如，美國(guó)專利5,741,626描述一種制備介電TaN層的方法。此外，美國(guó)專利4,789,648描述一種在絕緣薄膜上制備多層金屬化層與金屬化通路的方法。以相同方式，使用金屬接點(diǎn)形成互連層與在阱中形成的裝置間的電連接。這些金屬通路與接點(diǎn)可充各種金屬與合金，例如鈦(Ti)、氮化鈦(TiN)、鋁銅(Al-Cu)、鋁硅(Al-Si)、銅(Cu)、鎢(W)與其組合物(下文稱為＂通路金屬＂)。
該通路金屬通常使用一種粘結(jié)層(即一種障膜)，諸如鈦(Ti)、氮化鈦(TiN)、鉭(Ta)、氮化鉭(TaN)、鎢(W)或氮化鎢(WN)障膜，將該通路金屬粘接于該SiO2基板上。該接點(diǎn)層處，該障膜作為擴(kuò)散障壁，避免該通路金屬與SiO2反應(yīng)。
在一種半導(dǎo)體制造方法中，金屬通路和/或接點(diǎn)通過(guò)由敷層金屬淀積作用，然后進(jìn)行化學(xué)-機(jī)械拋光(CMP)步驟所形成。在其有代表性的方法中，蝕刻通路孔，穿過(guò)中間層介電體(ILD)至互聯(lián)線路或是半導(dǎo)體基板。接著，在該ILD上形成障膜，并通入該經(jīng)蝕刻通路孔內(nèi)。然后，將一種通路金屬敷層淀積在該障膜上以及該通路孔內(nèi)。繼續(xù)淀積作用，直到該通路孔填滿該敷層淀積金屬為止。最后，以化學(xué)機(jī)械拋光作用(CMP)去除過(guò)量金屬，形成金屬通路。用于制造和/或CMP通路的方法揭示于美國(guó)專利4671851、4910155與4944836。
有代表性的金屬CMP系統(tǒng)包含一種磨料，諸如懸浮于一種氧化水性介質(zhì)中的氧化硅或氧化鋁。例如，美國(guó)專利5244534揭示了一種系統(tǒng)，包含氧化鋁、過(guò)氧化氫與氫氧化鉀或氫氧化銨，其適于去除鎢以及去除少許下層絕緣層。美國(guó)專利5209816揭示了一種適于拋光鋁的系統(tǒng)，其包括過(guò)氯酸、過(guò)氧化氫與一種于水性介質(zhì)中的固態(tài)磨料。美國(guó)專利5340370揭示了一種鎢拋光系統(tǒng)，其包括鐵氰化鉀、醋酸鉀、醋酸與氧化硅。美國(guó)專利5391258與美國(guó)專利5476606揭示了用于拋光一種金屬與氧化硅復(fù)合物的系統(tǒng)，其包括一種水性介質(zhì)、磨料粒子與一種控制氧化硅去除速率的陰離子。美國(guó)專利5,770,095揭示拋光系統(tǒng)，其包括一種氧化劑、一種化學(xué)試劑與一種選自胺基醋酸與酰胺基硫酸的蝕刻劑。用于CMP中的其它拋光系統(tǒng)描述于美國(guó)專利4956313、5137544、5157876、5354490與5527423。
鈦、氮化鈦以及類似金屬(諸如鎢)的障膜通常具有化學(xué)活性。因此，此種障膜與通路金屬化學(xué)性質(zhì)相似。所以，可以使用單一系統(tǒng)，以相同速率有效地拋光Ti/TiN障膜二者。然而，Ta與TaN障膜和Ti、TiN等障膜大大不同。與Ti與TiN相比，Ta與TaN化學(xué)性質(zhì)較為惰性。因此，前述系統(tǒng)拋光鉭層時(shí)的效果明顯低于拋光鈦層(例如，鉭去除速率明顯低于該鈦去除速率)。雖然由于金屬與障膜金屬去除速率較高而慣常以一種單一系統(tǒng)去除這些金屬，但是使用常規(guī)拋光系統(tǒng)聯(lián)合拋光通路金屬與鉭以及類似材料會(huì)造成不良效果，諸如氧化物腐蝕與通路金屬凹洼。
因此，仍然需要一種系統(tǒng)、組合物和/或拋光包括第一金屬層與第二層的基板的方法，其拋光方式能使平坦化效率、均勻度與第一金屬層去除速率達(dá)到最大，而且使第二層的平坦化作用達(dá)到最小，如此使不良效果最小化，諸如第一金屬層凹洼、表面瑕疵與下層形態(tài)的損壞。本發(fā)明提出此種系統(tǒng)、組合物與方法。由本發(fā)明在本文中所作出的描述將會(huì)明白本發(fā)明的此等與其它特征以及優(yōu)點(diǎn)。
發(fā)明概述本發(fā)明提供一種用以拋光多層基板的一層或多層的系統(tǒng)，該多層基板包括第一金屬層與第二層，該系統(tǒng)包括(i)一種液態(tài)載體、(ii)至少一種氧化劑、(iii)至少一種拋光添加劑，其提高該系統(tǒng)拋光該基板至少一層的速率、(iv)至少一種阻化化合物，其對(duì)于第一金屬層的拋光選擇性相比于第二層至少約30∶1，其中該阻化化合物為一種具有陽(yáng)離子電荷的含氮化合物，選自胺類、亞胺類、酰胺類、酰亞胺類與其混合物，以及(v)一種拋光墊和/或磨料。
本發(fā)明也提供一種拋光基板的方法，包括把基板的表面與前述系統(tǒng)接觸并用其拋光基板的至少一部分。本發(fā)明亦提出一種拋光多層基板的一層或多層的方法，該基板包括第一金屬層與第二層，包括(a)使該第一金屬層與該系統(tǒng)接觸，以及(b)以該系統(tǒng)拋光該第一金屬層，直到自該基板去除至少一部分第一金屬層為止。
此外，本發(fā)明提供一種用于拋光多層基板的一層或多層的組合物，該多層基板包括第一金屬層與第二層，該組合物包括(i)一種液態(tài)載體、(ii)至少一種氧化劑、(iii)至少一種拋光添加劑，其會(huì)提高該系統(tǒng)拋光該基板至少一層的速率、(iv)至少一種阻化化合物，其對(duì)于第一金屬層的拋光選擇性相比于第二層至少約30∶1，其中該阻化化合物為一種具有陽(yáng)離子電荷的含氮化合物，選自胺類、亞胺類、酰胺類、酰亞胺類與其混合物，該組合物與(v)一種拋光墊和/或磨料并用。
發(fā)明詳述本發(fā)明提供拋光一種包括第一金屬層與二層的基板的系統(tǒng)、組合物以及方法。該系統(tǒng)包括(i)一種液態(tài)載體、(ii)至少一種氧化劑、(iii)至少一種拋光添加劑，其會(huì)提高該系統(tǒng)拋光該基板至少一層的速率、(iv)至少一種阻化化合物，其對(duì)于第一金屬層的拋光選擇性相比于第二層至少約30∶1，其中該阻化化合物為一種具有陽(yáng)離子電荷的含氮化合物，選自胺類、亞胺類、酰胺類、酰亞胺類與其混合物，以及(v)一種拋光墊和/或磨料。下文將本發(fā)明系統(tǒng)的組份(i)、(ii)、(iii)與(iv)統(tǒng)稱為＂該系統(tǒng)液態(tài)部分＂，其可與組份(v)并用形成一種組合物。當(dāng)該系統(tǒng)存在磨料，并懸浮于該液態(tài)載體中時(shí)，該磨料形成該系統(tǒng)液態(tài)部分的一部分。
本發(fā)明的系統(tǒng)可用于拋光任何適用基板，尤其是一種多層基板的一層或多層。優(yōu)選地，本發(fā)明系統(tǒng)用于拋光包括第一金屬層、第二層以及任選的一層或多層附加層的多層基板。適用的第一金屬層包括例如銅(Cu)、鋁(Al)、鋁銅(Al-Cu)、鋁硅(Al-Si)、鈦(Ti)、氮化鈦(TiN)、鎢(W)、氮化鎢(WN)、貴金屬(例如銥(Ir)、釕(Ru)、金(Au)、銀(Ag)與鉑(Pt))以及其組合。適用的第二層包括例如鈦(Ti)、氮化鈦(TiN)、鉭(Ta)、氮化鉭(TaN)、鎢(W)、氮化鎢(WN)、氧化物(例如二氧化硅)、低k材料與介電體(例如多孔氧化硅、摻氟玻璃、摻碳玻璃與有機(jī)聚合物)及其組合。本發(fā)明系統(tǒng)特別適用于拋光一種包括銅或銅合金(即銅與一或多種金屬的組合物)的第一金屬層、Ta或TaN的粘結(jié)層與一層或多層氧化物層的基板。
該液態(tài)載體可為任何適用載體(例如溶劑)。適用的液態(tài)載體包括例如水性載體(例如水)與非水性載體。優(yōu)選地，該液態(tài)載體為水。
該氧化劑可為任何適用氧化劑。適用的氧化劑包括例如一或多種過(guò)化合物，其包括至少一種過(guò)氧基團(tuán)(-O-O-)。適用的過(guò)化合物包括例如過(guò)氧化物、過(guò)硫酸鹽(例如一過(guò)硫酸鹽與二過(guò)硫酸鹽)、過(guò)碳酸鹽與其酸類，以及其鹽類與其混合物。其它適用的氧化劑包括例如氧化鹵化物(例如氯酸鹽、溴酸鹽、碘酸鹽、過(guò)氯酸鹽、過(guò)溴酸鹽、過(guò)碘酸鹽與其酸類及其混合物等)、過(guò)硼酸、過(guò)硼酸鹽、過(guò)碳酸鹽、過(guò)氧酸類(例如過(guò)醋酸、過(guò)苯甲酸、間氯過(guò)苯甲酸、其鹽類及其混合物等)、過(guò)錳酸鹽、鉻酸鹽、鈰化合物、鐵氰化物(例如鐵氰化鉀)、其混合物等。較佳的氧化劑包括例如過(guò)氧化氫、過(guò)氧化脲氫、過(guò)氧化鈉、過(guò)氧化芐基、二叔丁過(guò)氧化物、過(guò)醋酸、一過(guò)硫酸、二過(guò)硫酸、碘酸與其鹽類，以及其混合物。
本發(fā)明系統(tǒng)中可以存在適量的氧化劑。存在于該系統(tǒng)液態(tài)部分的氧化劑數(shù)量約為0.1-30重量％為佳。優(yōu)選地，存在于該系統(tǒng)液態(tài)部分中的氧化劑數(shù)量約為0.3-17重量％。最優(yōu)選地，存在于該系統(tǒng)液態(tài)部分中的氧化劑數(shù)量約為0.5-10重量％。
該拋光添加劑可以是任何能夠提高該系統(tǒng)拋光至少一層基板拋光速率的適用化合物。適用的拋光添加劑包括例如與銅結(jié)合的化合物。優(yōu)選地，至少一種拋光添加劑為一種有機(jī)拋光添加劑。優(yōu)選地，該拋光添加劑為至少一種選自含磷化合物、含氮化合物、含硫化合物與含氧化合物及其混合物中的化合物。
該拋光添加劑可為任何適用的含磷化合物。適用的含磷化合物包括例如磷酸鹽(例如焦磷酸鹽、三磷酸鹽、縮合磷酸鹽)、膦酰酸類(例如單膦酸、二膦酸、三膦酸、多膦酸)以及膦酸的鹽類。較佳的含磷化合物例如包括焦磷酸鹽、膦醋酸、亞乙基二膦酸、1-羥基亞乙基-1，1-二膦酸與其混合物。較佳的含磷化合物還包括例如Mn+1H3-nPO4與Mm+1H4-mP2O7，其中M+1系一種陽(yáng)離子物質(zhì)(例如Na、K、Cs、Rb、NH4+)，n＝0-3，而m＝0-4。此外，較佳的含磷化合物為R-O-PO3，其中R為一種有機(jī)部分，其選自具有1-18個(gè)碳原子的烷基、芳基、環(huán)基與芳香族基團(tuán)。
該拋光添加劑亦可為任何含氮化合物。適用的含氮化合物例如包括胺類、酰胺類、氨基酸類、亞胺、酰亞胺類、亞胺基酸、腈類、硝基類(R-NO2)與其混合物中的一種或多種。因此，適用的含氮化合物例如可包括伯胺類、仲胺類、叔胺類、氨基醇類、羥基化胺類與其混合物中的一種或多種。
優(yōu)選地，至少一種拋光添加劑包括XY-NCR1R2CR3R4N-X′Y′的結(jié)構(gòu)，其中X、Y、X′、Y′、R1、R2、R3與R4選自氫(H)原子、含雜原子的官能團(tuán)、烷基、含雜原子的烷基、環(huán)狀基團(tuán)、含雜原子的環(huán)狀基團(tuán)、芳基、含雜原子的芳基及其組合。優(yōu)選地，至少一種拋光添加劑包括XY-NCR1R2CR3R4N-X′Y′結(jié)構(gòu)更佳，其中X與X′系H原子，而且其中Y、Y′、R1、R2、R3與R4選自氫(H)原子、含雜原子的官能團(tuán)、烷基、含雜原子的烷基、環(huán)狀基團(tuán)、含雜原子的環(huán)狀基團(tuán)、芳基、含雜原子芳基及其組合。更優(yōu)選地，至少一種拋光添加劑包括XY-NCR1R2CR3R4N-X′Y′結(jié)構(gòu)，其中X、Y、X′與Y′為H原子，而且其中R1、R2、R3與R4選自氫(H)原子、含雜原子的官能團(tuán)、烷基、含雜原子的烷基、環(huán)狀基團(tuán)、含雜原子的環(huán)狀基團(tuán)、芳基、含雜原子的芳基及其組合。在此情況下，由伯胺基組成的含氮化合物比由單獨(dú)或與伯胺基并用的仲胺基和/或叔胺基所組成的含氮化合物優(yōu)選。此外，較為合適的是，至少一種拋光添加劑包括上述結(jié)構(gòu)，其中該結(jié)構(gòu)呈聚合物形式，包括約四個(gè)或四個(gè)以上(例如約10個(gè)或10個(gè)以上、約15個(gè)或15個(gè)以上、約20個(gè)或20個(gè)以上、約30個(gè)或30個(gè)以上、約40個(gè)或40個(gè)以上，或約50個(gè)或50個(gè)以上)的相異、相似或甚至相同的鄰接結(jié)構(gòu)。最優(yōu)選地，該含氮化合物選自聚亞乙基亞胺、1，3-二氨基-2-丙醇、亞胺基-二-醋酸、2-氨基-1-丁醇、乙二胺、氨基乙醇胺、2，2′-氨基乙氧基乙醇與其混合物。
此處的＂雜原子＂界定為除碳與氫以外的任何原子。適用的含雜原子的官能團(tuán)包括例如羥基、羧酸基團(tuán)、酯基、酮基、氨基(例如伯、仲與叔胺基)、酰胺基、酰亞胺基、硫羥酸酯基、硫羥醚基、腈類、硝基類、鹵素類與其組合。此處的＂烷基＂界定為任何適用的烷基(例如C1-C30烷基、C1-C24烷基、C1-C18烷基、C1-C12烷基或C1-C6烷基)，諸如例如直鏈、支鏈、環(huán)形、飽和或不飽和、芳族或雜芳族烷基。此處的＂環(huán)形基團(tuán)＂界定為任何適用的環(huán)形基團(tuán)(例如具有4-20元的環(huán)形基團(tuán)，諸如C4-C20環(huán)形基團(tuán))。
該拋光添加劑可為任何適用的含硫化合物。適用的含硫化合物例如包括硫醇、硫代酯、硫醚、(R′C)(O)(SR″)硫代羥酸、(RC)(O)(SH)硫代羰酸、(RCS)(OH)硫代羧酸、磺酸、硫代水楊酸、其鹽類與其混合物，其中R、R′、R＂選自具有1-18個(gè)碳原子的烷基、芳基、環(huán)形基團(tuán)與芳族基團(tuán)。較佳的含硫化合物例如包括硫代二醋酸、硫代水楊酸與其混合物。
該拋光添加劑可為任何適用的含氧化合物。適用的含氧化合物例如包括羥基化物、羰基化物、羧酸化物與其酸類。適用的羧酸類例如包括二羧酸類、三羧酸類與多羧酸類。較佳的含氧化合物例如包括丙二酸、草酸、檸檬酸、酒石酸、琥珀酸、蘋果酸、己二酸、其鹽類，以及其混合物。
適宜的拋光添加劑亦包括選自(i)同為含磷化合物與含氮化合物的化合物、(ii)同為含磷化合物與含硫化合物的化合物、(iii)同為含氮化合物與含硫化合物的化合物)以及(iv)是為含磷化合物、含氮化合物與含硫化合物中的一或多種化合物。較佳的拋光添加劑例如包括選自2-氨基乙基膦酸、氨基(三亞甲基膦酸)、二亞乙基三胺五(亞甲基膦酸)、六亞甲基二胺-四(亞甲基膦酸)、與其混合物的化合物。此外，較佳的拋光添加劑例如包括膦酸化合物，其包含伯、仲和/或叔胺類，例如N-(磷酰基甲基)亞胺二醋酸、二氫磷酸2-氨基乙酯、膦酸2-氨基乙酯、膦酸2-氨基乙酯、氨基三(亞甲基膦酸)(即，Dequest2000產(chǎn)品)、1-羥基亞乙基-1、1-二-膦酸(即，Dequest2010產(chǎn)品)，以及二亞乙基三胺五(亞甲基膦酸)(即，Dequest2060產(chǎn)品)。
本發(fā)明系統(tǒng)中可存在適當(dāng)濃度的拋光添加劑。優(yōu)選地。該系統(tǒng)液態(tài)部分中所存在的拋光添加劑數(shù)量為約0.05-10重量％。此外，更優(yōu)選地，存在該系統(tǒng)液態(tài)部分中所存在的拋光添加劑數(shù)量為約0.3-5重量％。
該阻化化合物可為抑制該系統(tǒng)拋光多層基板一層或多層至少一部分能力的任何適用化合物。適用的阻化化合物與上述多層基板的第一金屬層、第二層和/或一或多種附加層交互反應(yīng)(例如粘結(jié)于其上)，而且至少部分抑制本發(fā)明系統(tǒng)拋光去除層的作用。優(yōu)選地，該阻化化合物與上述多層基板的第二層交互反應(yīng)(例如粘結(jié)于其上)，并至少部分抑制該系統(tǒng)去除第二層的作用。此處的＂至少部分抑制＂術(shù)語(yǔ)意指該系統(tǒng)的第一金屬層∶第二層(例如Cu∶Ta/TaN)拋光選擇性至少約10∶1，優(yōu)選地，至少約30∶1，更優(yōu)選地，至少約50∶1，最好至少約100∶1。
該阻化化合物可為具有陽(yáng)離子電荷的任何適用含氮化合物，其選自胺類、亞胺類、酰胺類、酰亞胺類、其聚合物與其混合物中的化合物。此處所使用的＂具有陽(yáng)離子電荷＂術(shù)語(yǔ)意指在本發(fā)明系統(tǒng)操作pH值下，該系統(tǒng)液態(tài)部分中的一部分阻化化合物(例如約5％或5％以上，約10％或10％以上，約15％或15％以上，或約20％或20％以上)呈陽(yáng)離子形式。優(yōu)選地，該阻化化合物的pKa值比該系統(tǒng)液態(tài)部分操作pH值大1個(gè)或1個(gè)單位以上。例如，在pH值為6.5的系統(tǒng)中，較佳的阻化化合物的pKa值約7.5以上。較佳的阻化化合物亦具有與該基板層第二層的表面電荷相反的電荷。適用的阻化化合物例如包括伯胺類、仲胺類、叔胺類、季胺類(即四元銨鹽)、醚胺類、寡聚胺類、寡聚亞胺類、寡聚酰胺類、寡聚酰亞胺類、聚合胺類、聚合亞胺類、聚合酰胺類、聚合酰亞胺類或其混合物的化合物。此外，適用的阻化化合物包括例如氨基酸類、氨基醇類、氨基醚醇類或其混合物。較佳的阻化化合物亦包括例如聚醚胺類、聚亞乙基亞胺類、N4-胺(N，N′-雙-[3-氨基丙基]乙二胺)、4，7，10-三噁十三烷-1，13-二胺、3，3-二甲基-4，4-二氨基二環(huán)己基甲烷、2-苯基乙胺、N，N-二甲基二-丙三胺、3-[2-甲氧基乙氧基]丙胺、二甲基氨基丙胺、1，4-雙(3-氨基丙基)哌嗪與其混合物。此外，較佳的阻化化合物例如包括異佛爾酮二胺、六甲二胺、環(huán)己基-1，3-丙烷二胺、硫云母胺(thiomicamine)、(氨基丙基)-1，3-丙烷二胺、四亞乙基五胺、四甲基丁烷二胺、丙胺、二氨基丙醇、氨基丁醇、(2-氨基乙氧基)乙醇或其混合物。
本發(fā)明系統(tǒng)可包括至少一種拋光添加劑與至少一種阻化化合物的任何適用組合物。例如，該系統(tǒng)可包括聚亞乙基亞胺與至少一種拋光添加劑，其選自一種羧酸(以二-、三-或多羧酸為佳)、磷酸鹽(以焦磷酸鹽、三磷酸鹽或縮合磷酸鹽為佳)、其酸類、及膦酸(以二-、三-或多膦酸為佳)。該系統(tǒng)亦可包括至少一種拋光添加劑，其選自包括一種羧酸(以二-、三-或多羧酸為佳)、磷酸鹽(以焦磷酸鹽、三磷酸鹽或縮合磷酸鹽為佳)、其酸類、與膦酸(以二-、三-或多膦酸為佳)，以及至少一種阻化化合物，其包括兩個(gè)或兩個(gè)以上、三個(gè)或三個(gè)以上、四個(gè)或四個(gè)以上、五個(gè)或五個(gè)以上、或六個(gè)或六個(gè)以上氮原子(例如至少一種包括兩種以上伯胺基團(tuán)的阻化化合物、至少一種包括兩個(gè)或兩個(gè)以上胺基與4個(gè)或4個(gè)以上碳原子的阻化化合物，或至少一種包括兩個(gè)或兩個(gè)以上伯胺基團(tuán)的阻化化合物，該伯胺基團(tuán)包含3個(gè)或3個(gè)以上碳原子)。此外，該系統(tǒng)可包括至少一種拋光添加劑，其選自一種羧酸(以二-、三-或多羧酸為佳)、磷酸鹽(以焦磷酸鹽、三磷酸鹽或縮合磷酸鹽為佳)、其酸類、及膦酸(以二-、三-或多膦酸為佳)，以及一種包括NR1R2R3R4結(jié)構(gòu)的四級(jí)銨鹽，其中R1與R2為甲基，而R3與R4選自氫(H)原子、含雜原子的官能團(tuán)、烷基、含雜原子的烷基、環(huán)狀基團(tuán)、含雜原子的環(huán)狀基團(tuán)、芳基、含雜原子的芳基及其組合。此外，該系統(tǒng)可包括至少一種拋光添加劑，其選自一種羧酸(以二-、三-或多羧酸為佳)、磷酸鹽(以焦磷酸鹽、三磷酸鹽或縮合磷酸鹽為佳)、其酸類、與膦酸(以二-、三-或多膦酸為佳)，以及至少一種包括一個(gè)氨基丙基的阻化化合物和/或一種分子量(MW)約為80或80以上(例如MW約為100或100以上、MW約為250或250以上)的阻化化合物。此外，該系統(tǒng)可包括一種過(guò)氧化物、氨基三(亞甲基膦酸)與1，4-雙(3-氨基丙基)哌嗪，以及任選地包括至少一種鈍化薄膜形成劑，其包括一或多個(gè)5-6元雜環(huán)含氮環(huán)。該系統(tǒng)亦可包括一種過(guò)氧化物、酒石酸，以及聚亞乙基亞胺，以及任選地包括至少一種鈍化薄膜形成劑，其包括一個(gè)或多個(gè)5-6元雜環(huán)含氮環(huán)。
本發(fā)明系統(tǒng)中可存在任何適當(dāng)濃度的阻化化合物。優(yōu)選地，存在于該系統(tǒng)液態(tài)部分中的阻化化合物的濃度例如約為5.0重量％或以下(例如約0.001-5.0重量％)。更優(yōu)選地，存在于該系統(tǒng)液態(tài)部分中的阻化化合物的濃度約為3.0重量％或以下(例如約0.05至約3.0重量％)。
本發(fā)明系統(tǒng)可包括任何適用的拋光墊和/或磨料。本發(fā)明系統(tǒng)包括一種拋光墊(例如一種磨蝕墊或非磨蝕墊)和/或一種懸浮于該系統(tǒng)液態(tài)載體(例如水)中的磨料為宜，因而成為該系統(tǒng)液態(tài)部分的一部分。此外，本發(fā)明系統(tǒng)包括一種拋光墊(例如一種磨蝕墊或非磨蝕墊)為宜，其中沒(méi)有磨料懸浮于該系統(tǒng)的液態(tài)載體中。
該拋光墊可為任何適用磨蝕墊或非磨蝕墊。適用的拋光墊描述于例如美國(guó)專利5849051與5849052。適用的拋光墊例如還包括紡織拋光墊與無(wú)紡拋光墊。此外，適用的拋光墊可包括不同密度、硬度、厚度、壓縮度、壓縮反彈能力與壓縮模數(shù)的任何聚合物。適用的聚合物例如包括聚氯乙烯、聚氟乙烯、尼龍、氟碳化合物、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、聚丙烯與其共形成產(chǎn)品，以及其混合物。在將一種磨料全部或部分固定(例如埋入)于該系統(tǒng)拋光墊內(nèi)或其上時(shí)，可以任何適用方式完成拋光墊上的此種固定作用。
適用的磨料包括例如金屬氧化物磨料，例如氧化鋁、氧化硅、氧化鐵、氧化鋯、氧化鍺、氧化鈰與其共形成的產(chǎn)品，以及其混合物。該磨料可為沉積產(chǎn)品。優(yōu)選地，該系統(tǒng)的磨料為氧化鋁(例如沉積氧化鋁)和/或氧化硅(例如沉積氧化硅)。
如上所述，該磨料可以全部或部分固定于該系統(tǒng)的拋光墊內(nèi)或其上。此外，存在于該系統(tǒng)液態(tài)部分內(nèi)的磨料可為任何適用數(shù)量。優(yōu)選地，存在于該系統(tǒng)液態(tài)部分內(nèi)的磨料數(shù)量約為0.1-30.0重量％。更優(yōu)選地，存在于該系統(tǒng)液態(tài)部分內(nèi)的磨料數(shù)量約為0.5-6.0重量％。
本發(fā)明系統(tǒng)另外可包括一或多種改善或增強(qiáng)該系統(tǒng)性能的額外添加劑。適用的額外添加劑例如包括鈍化薄膜形成添加劑、降低該基板至少一層拋光速率的聚合化合物、分散劑、表面活性劑、穩(wěn)定劑、pH值調(diào)節(jié)劑、調(diào)節(jié)劑、緩沖劑和/或促進(jìn)和/或控制金屬與氧化物拋光作用的其它添加劑。熟悉本領(lǐng)域的人員已習(xí)知這些額外添加劑。
適用的鈍化薄膜形成劑例如包括促使在一種金屬層和/或金屬氧化物層上形成一鈍化層(即一種抑制溶解層)的任何化合物或化合物混合物。適用的鈍化薄膜形成劑例如包括含氮雜環(huán)化合物。優(yōu)選地，該鈍化薄膜形成劑包括一個(gè)或多個(gè)5-6元雜環(huán)含氮環(huán)。更優(yōu)選地，該鈍化薄膜形成劑選自1，2，3-三唑、1，2，4-三唑、苯并三唑、苯并咪唑、苯并噻唑與其衍生物，例如其羥基-、胺基-、亞胺基-、羧基-、巰基-、硝基-、脲基-、硫脲或烷基取代衍生物。最優(yōu)選地，該鈍化薄膜形成劑選自苯并三唑(BTA)、1，2，3-三唑、1，2，4-三唑與其混合物。
本發(fā)明系統(tǒng)可存在任何適當(dāng)濃度的鈍化薄膜形成劑。優(yōu)選地，存在于本發(fā)明系統(tǒng)液態(tài)部分中的鈍化薄膜形成劑數(shù)量約為0.005-1重量％。更優(yōu)選地，存在于本發(fā)明系統(tǒng)液態(tài)部分中的鈍化薄膜形成劑數(shù)量約為0.01-0.2重量％。
本發(fā)明系統(tǒng)可另外包括一種氨源(例如氨或一種銨鹽)。氨和/或銨鹽與該系統(tǒng)一或多種組份(例如該拋光添加劑)交互反應(yīng)，可加強(qiáng)該系統(tǒng)的去除速率和/或去除選擇性(例如Cu∶Ta去除選擇性)。優(yōu)選地，本發(fā)明系統(tǒng)包括氨和/或銨鹽與一或多種拋光添加劑。更優(yōu)選地，該系統(tǒng)包括一種氨源與至少一種系統(tǒng)液態(tài)部分，該拋光添加劑選自一種羧酸(以二-、三-或多羧酸為佳)、磷酸鹽(以焦磷酸鹽、三磷酸鹽或縮合磷酸鹽為佳)、其酸類、與膦酸(以二-、三-或多膦酸為佳)為佳。例如，該系統(tǒng)可包括氨基三(亞甲基-膦酸)與一種氨源(例如氨和/或一種銨鹽)。
適用的聚合化合物例如包括任何可降低與該基板結(jié)合的至少一層的拋光速率的適用聚合化合物。優(yōu)選地，該系統(tǒng)包括至少一種聚合化合物，該聚合化合物包括一種聚乙烯醇、聚氧乙烯、聚氧丙烯、磺酸聚合物、磺酸酯聚合物或其混合物。
適用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、非離子表面活性劑、兩性表面活性劑、氟化表面活性劑、其混合物等。適用的pH值調(diào)節(jié)劑、調(diào)節(jié)劑或緩沖劑例如包括氫氧化鈉、碳酸鈉、硫酸、氫氯酸、硝酸、磷酸、檸檬酸、磷酸鉀、其混合物等。
本發(fā)明亦提供一種以本文所述系統(tǒng)拋光一種基板的方法。此外，本發(fā)明提出一種以該系統(tǒng)拋光上述多層基板的方法，本發(fā)明系統(tǒng)可以較高速率拋光一種基板(例如多層基板)，例如以一較高速率去除該第一金屬層、第二層和/或該基板一層或多層額外層。
可以通過(guò)有關(guān)使用拋光墊的任何適用技術(shù)，以本發(fā)明系統(tǒng)處理一種基板。較佳情況是將該系統(tǒng)涂覆于一種基板表面并拋光的，如此至少部分去除該基板一層或多層。更佳的情況是將該系統(tǒng)涂覆于一種包括第一金屬層與第二層的多層基板的第一金屬層上，并以該系統(tǒng)拋光此第一金屬層，直到自該基板去除至少一部分第一金屬層為止。在后續(xù)拋光步驟中可使用第二種拋光系統(tǒng)、組合物和/或漿料，以去除多層基板上的至少部分第二層、介電層和/或一層或多層額外層。優(yōu)選地，該第二種拋光系統(tǒng)對(duì)于該多層基板第二層(例如Ta或TaN)的拋光選擇性大于該基板的第一金屬層(例如Cu)。此外，在某些或所有連續(xù)拋光步驟之后使用清潔組合物，以去除拋光基板的殘屑和/或該拋光系統(tǒng)、組合物和/或漿料的殘屑。
可以采用例如分批或連續(xù)方法在輸送至該拋光墊或該基板表面之前配制該系統(tǒng)液態(tài)部分。亦可在該拋光墊或該基板表面上配制(例如混合)該系統(tǒng)液態(tài)部分，自二個(gè)或多個(gè)不同來(lái)源輸送該系統(tǒng)液態(tài)部分組份，如此該組份在拋光墊表面或是該基板表面上相遇。在這種情況下，可以在該拋光處理之前或拋光處理期間改變?cè)撓到y(tǒng)液態(tài)部分組份輸送至拋光墊或或該基板表面的流速(即該系統(tǒng)特定組份的輸送數(shù)量)，由此改變?cè)撓到y(tǒng)的拋光選擇性和/或粘度。此外，可以從兩個(gè)或兩個(gè)以上不同來(lái)源輸送的該系統(tǒng)液態(tài)部分的特定組份具有不同的pH值，或者在將其輸送至該拋光墊表面或該基板表之前使其具有大體相同甚至相等的pH值。亦可于輸送至拋光墊表面或是該基板表面之前，分別過(guò)濾或是聯(lián)合(例如一起)過(guò)濾來(lái)自兩個(gè)或兩個(gè)以上不同來(lái)源輸送的特定組份。
實(shí)施例下列實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但很顯然它們不會(huì)對(duì)本發(fā)明的范圍產(chǎn)生任何限定。
在所有下列實(shí)施例中所說(shuō)的鉭晶片與下列實(shí)施例中除了一個(gè)實(shí)施例(即實(shí)施例4)以外的實(shí)施例中所說(shuō)的銅晶片分別為鉭敷層薄膜與銅敷層薄膜。所有下列實(shí)施例中所說(shuō)的二氧化硅晶片為厚度約9000埃的敷層薄膜。所有敷層薄膜均淀積于硅基板上。
各以IPEC472拋光機(jī)拋光下列實(shí)施例中的銅、鉭與二氧化硅晶片(下文統(tǒng)稱為＂試驗(yàn)晶片＂)。用于所有下列實(shí)施例中除了一個(gè)實(shí)施例(即實(shí)施例4)以外的例子中的拋光墊為堆放在Rodel SUBA IV墊上的RodelIC1000拋光墊。實(shí)施例4所使用的拋光墊為RodelIC1000拋光墊，但是其未堆放于Rodel SUBA IV墊上。使用下壓力約20kPa(3psi)、反壓0kPa(0psi)、臺(tái)面速度每分鐘50轉(zhuǎn)、晶片座速度每分鐘30轉(zhuǎn)拋光所有下列實(shí)施例中除了一個(gè)實(shí)施例(即實(shí)施例4)以外的所有試驗(yàn)晶片。使用下壓力約20kPa(3psi)、反壓14kPa(2psi)、臺(tái)面速度每分鐘55轉(zhuǎn)、晶片座速度每分鐘30轉(zhuǎn)拋光實(shí)施例4的晶片。
使用TencorSurfscanUV 1050機(jī)器與Tencor RS-75直接測(cè)量拋光前后各試驗(yàn)晶片的厚度，由此測(cè)定試驗(yàn)晶片去除速率。
除非另有指定，否則以氫氧化銨(NH4OH)將下列實(shí)施例除了其中一個(gè)實(shí)施例(即實(shí)施例3)以外的所有實(shí)施例調(diào)整至目標(biāo)pH值。
實(shí)施例1此實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明系統(tǒng)可達(dá)到的多層基板拋光選擇性系視該系統(tǒng)內(nèi)拋光添加劑與阻化化合物的存在與特性有關(guān)。
分別以八種不同拋光系統(tǒng)(稱為1A-1G)拋光銅晶片、鉭晶片與二氧化硅(SiO2)晶片，該系統(tǒng)具有3重量％氧化鋁(具體是Cabot′s Semi-SperseW-A355產(chǎn)品)、2.5重量％氧化劑(具體是H2O2)、各種濃度的拋光添加劑(具體是1.25重量％的酒石酸、0.5重量％的1-二-膦酸(即Dequest2010產(chǎn)品)、0.75重量％的氨基三(亞甲基膦酸)(即Dequest2000)、0.8重量％Dequest2010產(chǎn)品或2.5重量％Dequest2000產(chǎn)品)，以及各種濃度的阻化化合物(具體是0.25重量％LupasolSKA，其包含25％亞乙基亞胺聚合物(即0.06重量％聚亞乙基亞胺)、0.1重量％二氰基咪唑、0.5重量％LupasolSKA(即0.12重量％聚亞乙基亞胺)、0.5重量％聚?；０坊?.5重量％1，4-雙(3-氨基丙基)哌嗪或0.5重量％Varisoft300，其包含氯化十六烷基三甲銨)，其中各系統(tǒng)的pH值為5(系統(tǒng)1E)或pH值為7.7(1A-1D、1F-1G)。此外，系統(tǒng)1C包含0.005重量％表面活性劑(具體是Triton DF-16)。
為了作對(duì)照，亦以一種對(duì)照系統(tǒng)(＂對(duì)照組＂)拋光該試驗(yàn)晶片，該對(duì)照系統(tǒng)具有3重量％氧化硅(具體是Cabot′s Semi-Sperse W-A355產(chǎn)品)與2.5重量％氧化劑(具體是H2O2)，其pH值為7.7。此外，亦為作對(duì)照，以(i)具有3重量％氧化鋁(具體是Cabot′s Semi-SperseW-A355產(chǎn)品)、2.5重量％氧化劑(具體是H2O2)與1.25重量％拋光添加劑(具體是酒石酸)的對(duì)照系統(tǒng)(＂對(duì)照組1＂)以及(ii)具有3重量％氧化鋁(具體是Cabot′s Semi-SperseW-A355產(chǎn)品)、2.5重量％氧化劑(具體是H2O2)與1重量％拋光添加劑(具體是Dequest2010產(chǎn)品)的對(duì)照系統(tǒng)(＂對(duì)照組2＂)拋光試驗(yàn)晶片，各對(duì)照系統(tǒng)pH值為7.7。
使用這些系統(tǒng)之后，測(cè)定使用各種系統(tǒng)的銅、鉭與SiO2去除速率(RR)，以及銅對(duì)鉭的相對(duì)去除速率(＂Cu∶Ta＂)。所將獲得的結(jié)果示于表1中。
表1
由表1明顯看出，使用包含拋光添加劑與阻化化合物的系統(tǒng)(系統(tǒng)1A-1G)所顯示的銅去除速率對(duì)鉭去除速率比(即Cu∶Ta去除選擇性)大于對(duì)照拋光系統(tǒng)與對(duì)照組2拋光系統(tǒng)二者的Cu∶Ta去除選擇性，而且與對(duì)照組1拋光系統(tǒng)的Cu∶Ta去除選擇性相近或略大。此外，由包含拋光添加劑與阻化化合物的系統(tǒng)(系統(tǒng)1A-1G)所顯示的SiO2去除速率與對(duì)照組1拋光系統(tǒng)所顯示的SiO2去除速率相近或略小。
這些結(jié)果證實(shí)本發(fā)明系統(tǒng)中拋光添加劑與阻化化合物組合物的重大意義，以及特定拋光添加劑與特定阻化化合物并用時(shí)對(duì)于以本發(fā)明系統(tǒng)與方法可達(dá)到的拋光速率與選擇性的影響。
實(shí)施例2此實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明系統(tǒng)可達(dá)到的多層基板拋光選擇性與該系統(tǒng)內(nèi)拋光添加劑與阻化化合物的存在與特性有關(guān)。
以三種不同拋光系統(tǒng)(稱為2A-2C)拋光銅晶片、鉭晶片與二氧化硅(SiO2)晶片，該系統(tǒng)具有5重量％氧化硅(具體是Cabot′s Cab-O-SperseSC-E嚴(yán)品)、2.5重量％氧化劑(具體是H2O2)、不同濃度的拋光添加劑(具體是0.8重量％的1-二-膦酸(即，Dequest2010產(chǎn)品)、0.75重量％胺基三(亞甲基膦酸)(即，Dequest2000產(chǎn)品)或0.75重量％二亞乙基三胺五(亞甲基膦酸)(即，Dequest2060產(chǎn)品)，以及0.5重量％阻化化合物(具體是0.5重量％LupasolSKA，其包含25重量％亞乙基亞胺聚合物(即0.12重量％聚亞乙基亞胺))，其中各系統(tǒng)的pH值為7.7。為作對(duì)照，亦以一種對(duì)照系統(tǒng)(＂對(duì)照組＂)拋光該試驗(yàn)晶片，該系統(tǒng)具有5重量％氧化硅(具體是Cabot′s Cab-O-SperseSC-E產(chǎn)品)與2.5重量％氧化劑(具體是H2O2)，其中該對(duì)照系統(tǒng)的pH值為8。使用這些系統(tǒng)之后，測(cè)定使用各種系統(tǒng)的銅、鉭與SiO2去除速率(RR)，以及銅對(duì)鉭的相對(duì)去除速率(＂Cu∶Ta＂)，所將獲得的結(jié)果示于表2中。
表2
由表2所示資料明顯看出，使用包含拋光添加劑與阻化化合物的系統(tǒng)(系統(tǒng)2A-2C)所顯示的銅去除速率對(duì)鉭去除速率比(即Cu∶Ta去除選擇性)大于不包含拋光添加劑或阻化化合物的對(duì)照拋光系統(tǒng)的Cu∶Ta去除選擇性。此外，包含一種阻化化合物與Dequest2060產(chǎn)品系統(tǒng)(系統(tǒng)2C)的銅去除速率與Cu∶Ta去除選擇性大于包含一種阻化化合物與Dequest2000產(chǎn)品系統(tǒng)(系統(tǒng)2B)的銅去除速率與Cu∶Ta去除選擇性，后者又大于包含一種阻化化合物與Dequest2010產(chǎn)品系統(tǒng)(系統(tǒng)2A)的銅去除速率與Cu∶Ta去除選擇性。此外，使用包含拋光添加劑與阻化化合物系統(tǒng)(系統(tǒng)2A-2C)所顯示的SiO2去除速率大于不包含拋光添加劑或阻化化合物的對(duì)照系統(tǒng)的SiO2去除速率。
這些結(jié)果證實(shí)本發(fā)明系統(tǒng)中的拋光添加劑與阻化化合物組合物的重大意義，以及特定拋光添加劑與該阻化化合物并用時(shí)對(duì)于以本發(fā)明系統(tǒng)與方法可達(dá)到的拋光速率與選擇性的影響。
實(shí)施例3此實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明系統(tǒng)可達(dá)到的多層基板拋光選擇性與該系統(tǒng)內(nèi)阻化化合物的特性有關(guān)。
分別以十四種不同拋光組合物拋光銅晶片、鉭晶片與二氧化硅(SiO2)晶片，該組合物具有3重量％氧化鋁(具體是Cabot′s Semi-SperseW-A355產(chǎn)品)、2.5重量％氧化劑(具體是H2O2)、1重量％拋光添加劑(具體是草酸銨(NH4)2O4))，以及不同濃度的阻化化合物(具體是0.2重量％的異佛爾酮二胺、0.2重量％的六亞甲基二胺、0.2重量％的N-環(huán)己基-1，3-丙二胺、0.2重量％的N-(3-氨基丙基)-1，3-丙二胺、0.2重量％的四乙五胺、0.2重量％的N，N，N′，N′-四甲基-1，4-丁二胺、0.5重量％的丙胺、0.2重量％的2-(2-氨基乙氧基)乙醇、2.0重量％的1，3-二胺基-2-丙醇、1.0重量％硫云母胺(thiomicamine)、3.0重量％的2-氨基-1-丁醇、0.2重量％的4，7，10-三惡十三烷-1，13-二胺、0.2重量％的賴胺酸、0.2重量％的聚[雙(2-氯醚)-alt-1，3-雙(3-二甲基氨基)丙基])，其中各系統(tǒng)的pH值為7.6。為作對(duì)照，亦以一種對(duì)照系統(tǒng)(＂對(duì)照組＂)拋光該試驗(yàn)晶片，該系統(tǒng)具有3重量％氧化鋁(具體是Cabot′sSemi-SperseW-A355產(chǎn)品)、2.5重量％氧化劑(具體是H2O2)、1重量％拋光添加劑(具體是草酸銨((NH4)2O4))，其中該對(duì)照系統(tǒng)的pH值為7.6。使用這些拋光組合物之后，與該對(duì)照系統(tǒng)比較，測(cè)定各種系統(tǒng)的相對(duì)鉭(Ta)去除速率與相對(duì)SiO2去除速率，所將獲得的結(jié)果示于表3中。
表3
由表3所示資料明顯看出，以包含一種拋光添加劑與阻化化合物的評(píng)估拋光系統(tǒng)所顯示的相對(duì)鉭去除速率低于不包含拋光添加劑與阻化化合物二者的對(duì)照拋光組合物的相對(duì)鉭去除速率。此外，除了其中的一個(gè)以外，所有包含拋光添加劑與阻化化合物的評(píng)估拋光系統(tǒng)所顯示的相對(duì)SiO2去除速率都按要求地低于不包含拋光添加劑與阻化化合物二者的對(duì)照拋光系統(tǒng)的相對(duì)SiO2去除速率。
這些結(jié)果證實(shí)本發(fā)明系統(tǒng)內(nèi)容中存在阻化化合物的重大意義，以及特定阻化化合物對(duì)于本發(fā)明方法可達(dá)到的去除速率與選擇性的影響。
實(shí)施例4此實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明系統(tǒng)可達(dá)到的多層基板拋光選擇性以及以該系統(tǒng)使表面瑕疵最小化作用與該系統(tǒng)內(nèi)阻化化合物的特性有關(guān)。
分別以兩種不同拋光系統(tǒng)(稱為系統(tǒng)4A與4B)拋光銅晶片、鉭晶片與二氧化硅(SiO2)晶片，該系統(tǒng)具有3重量％氧化鋁(具體是Cabot′s Semi-SperseW-A355產(chǎn)品)、2.5重量％氧化劑(具體是H2O2)、1.25重量％拋光添加劑(具體是酒石酸)，以及0重量％或0.06重量％阻化化合物(具體是亞乙基亞胺聚合物(即LupasolSKA))，其中各系統(tǒng)的pH值為7.7。使用這些系之后，測(cè)量銅對(duì)鉭的相對(duì)去除速率(＂Cu∶Ta＂)、銅凹洼現(xiàn)象與SiO2腐蝕現(xiàn)象，所將獲得的結(jié)果示于表4中。使用Tencor P-20 Long Scan Profiler測(cè)定銅線的晶片凹洼(即銅凹洼)與SiO2腐蝕現(xiàn)象。以10微米特征尺寸與50微米特征尺寸(＂10微米/50微米＂)測(cè)量銅凹洼現(xiàn)象。對(duì)于具有2微米線與4微米間距(＂2微米/4微米陣列＂)的陣列測(cè)量SiO2腐蝕現(xiàn)象。
表4
由表4所示資料明顯看出，包含一種拋光添加劑與阻化化合物的系統(tǒng)(4B)所顯示的銅去除速率對(duì)鉭去除速率比(即Cu∶Ta去除選擇性)大于僅包含拋光添加劑的系統(tǒng)(系統(tǒng)4A)所顯示的Cu∶Ta去除選擇性。此外，包含一種拋光添加劑與阻化化合物的(系統(tǒng)4B)所顯示的銅凹洼現(xiàn)象與SiO2腐蝕現(xiàn)象低于僅包含一種拋光添加劑的系統(tǒng)(系統(tǒng)4A)所顯示的銅凹洼現(xiàn)象與SiO2腐蝕現(xiàn)象。
這些結(jié)果證實(shí)本發(fā)明系統(tǒng)內(nèi)容中存在阻化化合物對(duì)于該系統(tǒng)可達(dá)到的拋光選擇性，以及以本發(fā)明系統(tǒng)最小化該拋光基板表面瑕疵度的重大意義。
本文引用的所有參考文獻(xiàn)，包括專利、專利申請(qǐng)案以及公告均作為參考而將其全文引入本文中。
雖然已經(jīng)強(qiáng)調(diào)較佳具體實(shí)例來(lái)描述本發(fā)明，但是對(duì)于熟悉本領(lǐng)域內(nèi)的人員而言，很明顯地可使用這些較佳具體實(shí)例的變化，而且除了本文特別描述的方式以外的方式實(shí)施本發(fā)明。因此，本發(fā)明包括所有在下列權(quán)利要求中所界定的本發(fā)明精神與范圍內(nèi)的所有變體。
權(quán)利要求
1.一種用于拋光多層基板的一層或多層的系統(tǒng)，該多層基板包括第一金屬層與第二層，該系統(tǒng)包括(i)一種液態(tài)載體、(ii)至少一種氧化劑、(iii)至少一種拋光添加劑，其提高該系統(tǒng)拋光該基板至少一層的速率、(iv)至少一種阻化化合物，其對(duì)于第一金屬層的拋光選擇性相比于第二層至少約30∶1，其中該阻化化合物為一種具有陽(yáng)離子電荷的含氮化合物，選自胺類、亞胺類、酰胺類、酰亞胺類與其混合物，以及(v)一種拋光墊和/或磨料。
2.一種用于拋光多層基板的一層或多層的組合物，該多層基板包括第一金屬層與第二層，該組合物包括(i)一種液態(tài)載體、(ii)至少一種氧化劑、(iii)至少一種拋光添加劑，其提高該系統(tǒng)拋光該基板至少一層的速率、(iv)至少一種阻化化合物，其對(duì)于第一金屬層的拋光選擇性相比于第二層至少約30∶1，其中該阻化化合物為一種具有陽(yáng)離子電荷的含氮化合物，選自胺類、亞胺類、酰胺類、酰亞胺類與其混合物，該組合物與(v)一種拋光墊和/或磨料并用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的系統(tǒng)，其中該液態(tài)載體為一種非水性溶劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的系統(tǒng)，其中該液態(tài)載體為水。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)包括一種懸浮于該液態(tài)載體中的磨料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一的系統(tǒng)，其中該磨料固定于該拋光墊上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)內(nèi)不存在磨料，而且該拋光墊為一種非磨蝕墊。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一的系統(tǒng)，其中至少一種阻化化合物選自伯胺類、仲胺類、叔胺類、季胺類、醚胺類、寡聚胺類、寡聚亞胺類、寡聚酰胺類、寡聚酰亞胺類、聚合胺類、聚合亞胺類、聚合酰胺類、聚合酰亞胺類或其混合物的化合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一的系統(tǒng)，其中至少一種阻化化合物選自氨基酸類、氨基醇類、氨基醚醇類或其混合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一的系統(tǒng)，其中至少一種阻化化合物選自聚醚胺、聚亞乙基亞胺、N4-胺(N，N′-雙-[3-氨基丙基]乙二胺)、4，7，10-三噁十三烷-1，13-二胺、3，3-二甲基-4，4-二氨基二環(huán)己基甲烷、2-苯基乙胺、N，N-二甲基二-丙三胺、3-[2-甲氧基乙氧基]丙胺、二甲基氨基丙胺、1，4-雙(3-氨基丙基)哌嗪與其混合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一的系統(tǒng)，其中阻化化合物選自異佛爾酮二胺、六亞甲基二胺、環(huán)己基-1，3-丙烷二胺、硫云母胺(thiomicamine)、(氨基丙基)-1，3-丙二胺、四亞乙基-五胺、四甲基丁二胺、丙胺、二氨基丙醇、胺基丁醇、(2-氨基乙氧基)乙醇或其混合物。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一的系統(tǒng)，其中至少一種阻化化合物在該液態(tài)載體中的濃度約為5重量％以下。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中至少一種阻化化合物在該液態(tài)載體中的濃度約為3重量％以下。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一的系統(tǒng)，其中至少一種拋光添加劑選自含磷化合物、含氮化合物、含硫化合物、羧酸與其混合物。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-14中任一的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)包括至少一種阻化化合物，該阻化化合物包括聚亞乙基亞胺，以及至少一種拋光添加劑，該拋光添加劑選自二羧酸類、三羧酸類、多羧酸類、焦磷酸鹽類、三磷酸鹽類、凝縮磷酸鹽類、二膦酸類、三膦酸類、多磷酸類與其混合物。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-15中任一的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)包括至少一種阻化化合物，該阻化化合物包括兩種或以上胺類，以及至少一種拋光添加劑，該拋光添加劑選自二羧酸類、三羧酸類、多羧酸類、焦磷酸鹽類、三磷酸鹽類、縮合磷酸鹽類、二膦酸類、三膦酸類、多膦酸類與其混合物。
17.根據(jù)權(quán)利要求1-16中任一的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)包括至少一種阻化化合物，該阻化化合物包括兩種或以上伯胺類，以及至少一種拋光添加劑，該拋光添加劑選自二羧酸類、三羧酸類、多羧酸類、焦磷酸鹽類、三磷酸鹽類、凝縮磷酸鹽類、二膦酸類、三膦酸類、多膦酸類與其混合物。
18.根據(jù)權(quán)利要求1-17中任一的系統(tǒng)，其中至少一種阻化化合物包括兩種或以上伯胺類，以及至少一種拋光添加劑，該拋光添加劑選自二羧酸類、三羧酸類、多羧酸類與其混合物。
19.根據(jù)權(quán)利要求1-18中任一的系統(tǒng)，其中至少一種阻化化合物包括兩種或以上伯胺類，以及至少一種拋光添加劑，該拋光添加劑選自二膦酸類、三膦酸類、多膦酸類與其混合物。
20.根據(jù)權(quán)利要求1-19中任一的系統(tǒng)，其中至少一種阻化化合物的分子量大于約100。
21.根據(jù)權(quán)利要求1-20中任一的系統(tǒng)，其中至少一種阻化化合物包括一個(gè)氨基丙基。
22.根據(jù)權(quán)利要求1-21中任一的系統(tǒng)，其中至少一種阻化化合物三個(gè)或以上碳原子。
23.根據(jù)權(quán)利要求1-22中任一的系統(tǒng)，其中至少一種氧化劑為一種過(guò)氧化物。
24.根據(jù)權(quán)利要求1-23中任一的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)包括一種過(guò)氧化物、氨基三(亞甲基膦酸)以及1，4-雙(3-氨基丙基)哌嗪。
25.根據(jù)權(quán)利要求1-23中任一的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)包括一種過(guò)氧化物、酒石酸與一種聚亞乙基亞胺。
26.根據(jù)權(quán)利要求1-25中任一的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)另外包括至少一種聚合化合物，其降低與該基板結(jié)合的至少一層的拋光速率。
27.根據(jù)權(quán)利要求1-26中任一的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)另外包括至少一種鈍化薄膜形成劑。
28.根據(jù)權(quán)利要求1-27中任一的系統(tǒng)，其中該磨料為一種金屬氧化物磨料。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的系統(tǒng)，其中該磨料選自氧化鋁、氧化鈰、氧化鍺、氧化硅、氧化鈦、氧化鋯、與其共形成的產(chǎn)物，以及其混合物。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的系統(tǒng)，其中該磨料為氧化鋁。
31.一種拋光基板的方法，包括使一基板表面與權(quán)利要求1-30中任一的系統(tǒng)接觸，并以其拋光至少一部分基板。
32.一種拋光多層基板的一層或多層的方法，該多層基板包括第一金屬層與第二層，該方法包括以下步驟(a)使第一金屬層與權(quán)利要求1-30中任一的系統(tǒng)接觸，以及(b)以該系統(tǒng)拋光該第一金屬層，直到自該基板去除至少一部分第一金屬層為止。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于拋光多層基板的一層或多層的系統(tǒng),該多層基板包括第一金屬層與第二層,該系統(tǒng)包括(i)一種液態(tài)載體、(ii)至少一種氧化劑、(iii)至少一種拋光添加劑,其會(huì)提高該系統(tǒng)拋光該基板至少一層的速率、(iv)至少一種阻化化合物,其對(duì)于第一金屬層的拋光選擇性相比于第二層至少約30∶1,其中該阻化化合物為一種具有陽(yáng)離子電荷的含氮化合物,選自胺類、亞胺類、酰胺類、酰亞胺類與其混合物,以及(v)一種拋光墊和/或磨料。本發(fā)明亦提出一種拋光多層基板的一層或多層的方法,該基板包括第一金屬層與第二層,包括(a)使該第一金屬層與該系統(tǒng)接觸,以及(b)以該系統(tǒng)拋光該第一金屬層,直到自該基板去除至少一部分第一金屬層為止。此外,本發(fā)明提供一種用于拋光一多層基板的一層或多層的組合物,該多層基板包括第一金屬層與第二層,該組合物包括(i)一種液態(tài)載體、(ii)至少一種氧化劑、(iii)至少一種拋光添加劑,其提高該系統(tǒng)拋光該基板至少一層的速率、(iv)至少一種阻化化合物,其對(duì)于第一金屬層的拋光選擇性相比于第二層至少約30∶1,其中該阻化化合物為一種具有陽(yáng)離子電荷的含氮化合物,選自胺類、亞胺類、酰胺類、酰亞胺類與其混合物,該組合物與(v)一種拋光墊和/或磨料并用。
文檔編號(hào)H01L21/304GK1370209SQ00811639
公開日2002年9月18日 申請(qǐng)日期2000年8月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月13日
發(fā)明者王淑敏, 弗拉斯塔·布魯西克考夫曼, 史蒂文·K·格魯姆賓, 艾薩克·K·徹里安 申請(qǐng)人:卡伯特微電子公司