CN102453637B - 一种清洗液 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种清洗液，用于清洗铜的化学机械抛光垫。其至少含有一种氨羧络合物。使用本发明的清洗液可以在铜抛光过程中用于清洗抛光垫和抛光后的晶圆表面。

Description

一种清洗液

技术领域

本发明涉及一种清洗液，尤其涉及一种用于清洗铜的化学机械抛光垫的清洗液。

背景技术

随着微电子技术的发展，甚大规模集成电路芯片集成度已达几十亿个元器件，特征尺寸已经进入纳米级，这就要求微电子工艺中的几百道工序，尤其是多层布线、衬底、介质必须要经过化学机械平坦化。甚大规模集成布线正由传统的Al向Cu转化。与Al相比，Cu布线具有电阻率低，抗电迁移能率高，RC延迟时间短，Cu布线的优势已使其替代Al成为半导体制作中的互联金属。但是目前还没有对铜材进行有效地等离子蚀刻或湿法蚀刻，以使铜互连在集成电路中充分形成的公知技术，因此铜的化学机械抛光方法被认为是最有效的工艺方法。

铜的化学机械抛光方法的工作原理一般是先用快且高效的去除速率除去衬底表面上大量的铜，当快要接近阻挡层时即软着陆，降低去除速率抛光剩余的金属铜并停在阻挡层，然后再用阻挡层抛光液去除阻挡层及部分介电层和金属铜，实现平坦化。在铜抛光过程中，大量的铜需要被去除，在抛光垫上的抛光残留物较多，如果每次抛光后不能很好的清洗去除，随着抛光时间的增加，残留物聚集在抛光垫上，抛光垫上出现铜绿，铜去除速率的不稳定，抛光后的铜表面容易产生划伤、腐蚀等缺陷，缩短了抛光垫的使用寿命。为了清除抛光残留物，工业上常用一些酸性的清洗液如柠檬酸溶液来清洗抛光垫，这种清洗液能有效清除抛光垫上的残余物，但往往使清洗后的抛光垫表面呈现酸性。随着技术节点的发展，铜制程从0.18um发展到45nm及以后，铜线越来越窄，对CMP的要求特别是对抛光后的表面形貌、缺陷等也越来越高。为了适应这些要求，铜抛光液也从易发生铜腐蚀的酸性体系向不易发生铜腐蚀的中性体系发展。在这种情况下使用常规的柠檬酸清洗液虽然能去除抛光垫上的残留物，但清洗后抛光垫上的酸残留易导致铜去除速率的降低和不稳定。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种新的用于铜的化学机械抛光中的清洗液。

本发明的技术方案如下：

本发明揭示了一种清洗液，其至少含有一种氨羧络合物。具体地说，本发明中使用了一种或几种氨羧化合物，具体为甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸、赖氨酸、精氨酸、组氨酸、丝氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、氨三乙酸、乙二胺四乙酸、环己烷四乙酸、乙二胺二琥珀酸、二乙烯三胺五乙酸和三乙烯四胺六乙酸中的一种或多种。所述的氨羧络合物的含量为重量百分比0.05～5wt％，较佳为0.1～2wt％。

本发明的pH为4～11。

本发明的抛光液中，还可以含有本领域其他常规添加剂，如pH调节剂、消泡剂和杀菌剂等。

本发明的抛光液可制备浓缩样品，在使用前用去离子水稀释。

使用本发明的清洗液可以清除铜化学机械抛光中产生的铜离子残留，避免因铜离子的残留或使用常规的酸性清洗液残留造成的铜的去除速率的不稳定。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步阐述本发明的优点。

实施例

表1给出了本发明的清洗液的实施例1～22，按表中所给配方配制清洗液，用水补足质量百分比至100％。用KOH或HNO₃调节到所需要的pH值。混合均匀即可。

表1清洗液实施例1～22

实施例	含量wt％	氨羧络合物	pH
				1	5	甘氨酸	4
2	0.1	丙氨酸	4
				3	0.5	缬氨酸	4
4	0.5	亮氨酸	5
				5	0.5	脯氨酸	5
6	1	苯丙氨酸	5
				7	1	酪氨酸	6
8	1	色氨酸	6
				9	1	赖氨酸	6
10	2	精氨酸	6
				11	2	组氨酸	6
12	2	丝氨酸	7
				13	2	天冬氨酸	7
14	1.5	谷氨酸	7
				15	1.5	天冬酰胺	7
16	1.5	谷氨酰胺	7
				17	1.5	氨三乙酸	7
18	3	乙二胺四乙酸	8
				19	0.05	环己烷四乙酸	8
20	0.2	乙二胺二琥珀酸	8
				21	0.5	二乙烯三胺五乙酸	8
22	0.5	三乙烯四胺六乙酸	10

效果实施例

表2给出了本发明的清洗液的实施例23～34及对比实施例1～4，按表中所给配方配制清洗液，用水补足质量百分比至100％。用KOH或HNO₃调节到所需要的pH值。混合均匀即可。

采用对比清洗液1～4和本发明的清洗液23～34清洗抛光垫，清洗后用铜抛光液对空片铜(Cu)进行抛光。去除速率见表2。

本发明中所使用的铜抛光液抛光为pH＝5的铜抛光液。抛光条件为：铜晶片，下压力3Psi；抛光盘及抛光头转速70/80rpm，抛光垫14”PPGMX710，抛光液流速100ml/min，抛光机台为LogitechPM5Polisher。抛光前用清洗液和/或去离子水清洗抛光垫。

抛光垫清洗条件为：铜抛光结束后，先用清洗液清洗抛光垫5秒，流速为300ml/min；然后用去离子水清洗抛光垫5秒，流速为1000ml/min。

表2清洗液效果实施例23～34

由表可见，当抛光垫上有铜残留时，铜去除速率下降，使用常规的有机酸清洗液后，铜去除速率仍然不能恢复。而使用本发明的清洗液清洗抛光垫后，铜的去除速率能基本保持不变。保证了工艺的稳定性。

Claims (3)

1.一种清洗液，由至少一种氨羧络合物、pH调节剂和水组成，所述氨羧络合物选自甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、脯氨酸、苏氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、赖氨酸、精氨酸、组氨酸、丝氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、氨三乙酸、乙二胺四乙酸、环己烷四乙酸、乙二胺二琥珀酸、二乙烯三胺五乙酸和三乙烯四胺六乙酸中的一种或多种，所述氨羧络合物的含量为重量百分比0.05～5wt％，所述清洗液的pH为4～11。

2.如权利要求1所述清洗液，其特征在于，所述氨羧络合物的含量为重量百分比0.1～2wt％。

3.一种清洗液由水、至少一种氨羧络合物、pH调节剂以及消泡剂和杀菌剂中的至少一种组成，所述氨羧络合物选自甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、脯氨酸、苏氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、赖氨酸、精氨酸、组氨酸、丝氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、氨三乙酸、乙二胺四乙酸、环己烷四乙酸、乙二胺二琥珀酸、二乙烯三胺五乙酸和三乙烯四胺六乙酸中的一种或多种，所述氨羧络合物的含量为重量百分比0.05～5wt％，所述清洗液的pH为4～11。