CN109545736A - 用于钴的化学机械抛光方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于化学机械抛光含有钴和TiN的衬底以使表面平坦化并且至少改善所述衬底的表面形貌的方法。所述方法包括提供含有钴和TiN的衬底；提供抛光组合物，其含有以下各物作为初始组分：水、氧化剂、天冬氨酸或其盐，和直径≤25nm的胶态二氧化硅研磨剂；并提供具有抛光表面的化学机械抛光垫；在所述抛光垫与所述衬底之间的界面处建立动态接触；并将所述抛光组合物分配到在所述抛光垫与所述衬底之间界面处或附近的所述抛光表面上；其中一些钴被抛光去除以使衬底平坦化，由此提供改善的钴:TiN去除速率选择性。

Description

用于钴的化学机械抛光方法
技术领域
本发明涉及化学机械抛光钴以至少改善钴相对于TiN的去除速率选择性的领域。更具体地说，本发明涉及一种化学机械抛光钴以至少改善钴相对于TiN的去除速率选择性的方法，所述方法是通过以下方式进行：提供含有钴和TiN的衬底；提供抛光组合物，其含有以下各物作为初始组分：水；氧化剂；天冬氨酸或其盐；平均粒径小于或等于25nm的胶态二氧化硅研磨剂；提供具有抛光表面的化学机械抛光垫；在抛光垫与衬底之间的界面处建立动态接触；并将抛光组合物分配到在抛光垫与衬底之间的界面处或附近的抛光表面上，其中一些钴自衬底抛光去除。
背景技术
在制造集成电路和其它电子器件时，可以在半导体晶片的表面上沉积或从其去除多层导电、半导电和电介质材料。薄层导电、半导电和电介质材料可以通过多种沉积技术沉积。现代加工中的常见沉积技术包括物理气相沉积(physical vapor deposition，PVD)，又称作溅射；化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)；等离子体增强化学气相沉积(plasma-enhanced chemical vapor deposition，PECVD)；和电化学电镀(electrochemical plating，ECP)。
随着材料层依次沉积和去除，晶片的最上层表面变得不平坦。因为后续的半导体加工(例如金属化)需要晶片具有平坦的表面，所以需要使晶片平坦化。平坦化可用于去除不需要的表面形貌和表面缺陷，如粗糙表面、聚结材料、晶格损伤、划痕和被污染的层或材料。
化学机械平坦化或化学机械抛光(chemical mechanical polishin，CMP)是用于使衬底如半导体晶片平坦化的常用技术。在常规CMP中，晶片安装在载体组件上并定位成与CMP设备中的抛光垫接触。载体组件向晶片提供可控压力，将其压靠在抛光垫上。抛光垫在外部驱动力下相对于晶片移动(例如旋转)。与此同时，在晶片与抛光垫之间提供抛光组合物(“浆料”)或其它抛光溶液。因此，通过垫表面和浆料的化学和机械作用，晶片表面被抛光并变得平坦。但是，CMP中涉及很多复杂问题。每种类型的材料都需要独特的抛光组合物、合理设计的抛光垫、针对抛光和CMP后清洁两者的最佳化工艺设置、以及必须针对抛光特定材料的应用而单独定制的其它因素。
对于10纳米及以下的先进技术节点，正在实施使钴取代钨插塞将晶体管栅极连接到后端工艺(Back End of Line，BEOL)中的金属互连件，并取代BEOL中前几个金属层的金属线和通孔中的铜。在这些方案中，钴将被沉积在Ti/TiN阻挡层的顶部。所有这些新工艺都需要CMP以实现针对所需的目标材料厚度和选择性的平面度。
为了获得高效的性能，CMP工业需要钴浆料提供或更高的高钴去除速率，并且同时展示出低阻挡物(例如TiN)去除速率以实现可接受的形貌控制。阻挡层将导电材料与非导电绝缘体电介质材料如TEOS分开，并抑制从一层到下一层的不希望的电迁移(electro-migration)。过量去除阻挡层会引起电迁移，由此导致半导体器件功能失常。由于器件的进一步小型化不断地驱动半导体工业改善芯片性能，各种材料的尺寸变得更小和更薄，并且半导体上的特征变得更密集，使得CMP更难提供所需的金属如钴的去除速率且同时防止阻挡层和绝缘体材料的过量去除以防止半导体器件的功能失常。
因此，需要一种至少改善钴:TiN阻挡层去除速率选择性的用于钴的CMP抛光方法和组合物。
发明内容
本发明提供了一种化学机械抛光钴的方法，其包括：提供包括钴和TiN的衬底；提供化学机械抛光组合物，其包含以下各物作为初始组分：水；氧化剂；至少0.1wt％的量的天冬氨酸或其盐；平均粒径为25nm或更小的胶态二氧化硅研磨剂；以及任选地，腐蚀抑制剂；任选地，表面活性剂；任选地，杀生物剂；任选地，pH调节剂；提供具有抛光表面的化学机械抛光垫；在化学机械抛光垫与衬底之间的界面处建立动态接触；并且将化学机械抛光组合物分配到在化学机械抛光垫与衬底之间的界面处或附近的化学机械抛光垫的抛光表面上；其中一些钴自衬底抛光去除。
本发明提供了一种化学机械抛光钴的方法，其包括：提供包括钴和TiN的衬底；提供化学机械抛光组合物，其包含以下各物作为初始组分：水；氧化剂；0.1wt％至5wt％量的天冬氨酸或其盐；粒径为5nm至25nm且具有负ζ电位的胶态二氧化硅研磨剂；pH值大于6；任选地，腐蚀抑制剂；任选地，表面活性剂；任选地，杀生物剂；以及任选地，pH调节剂；提供具有抛光表面的化学机械抛光垫；在化学机械抛光垫与衬底之间的界面处建立动态接触；并且将化学机械抛光组合物分配到在化学机械抛光垫与衬底之间的界面处或附近的化学机械抛光垫的抛光表面上；其中一些钴自衬底抛光去除；其中在200mm抛光机上，在压板转速为93转/分钟，抛光头转速为87转/分钟，化学机械抛光组合物流动速率为200mL/min，标称下压力为13.8kPa下， 并且其中所述化学机械抛光垫包括含有聚合物空心微粒和聚氨酯浸渍的非编织衬垫(subpad)的聚氨酯抛光层。
本发明提供了一种化学机械抛光钴的方法，其包括：提供包括钴和TiN的衬底；提供化学机械抛光组合物，其包含以下各物作为初始组分：水；0.01wt％至2wt％的氧化剂，其中氧化剂是过氧化氢；0.1wt％至3wt％的量的天冬氨酸或其盐；粒径为10nm至24nm且具有负ζ电位的胶态二氧化硅研磨剂；pH值是7至9；任选地，腐蚀抑制剂，其选自由杂环氮化合物、多羧酸及其混合物组成的组；任选地，表面活性剂；任选地，杀生物剂；以及任选地，pH调节剂；提供具有抛光表面的化学机械抛光垫；在化学机械抛光垫与衬底之间的界面处建立动态接触；并且将化学机械抛光组合物分配到在化学机械抛光垫与衬底之间的界面处或附近的化学机械抛光垫的抛光表面上；其中一些钴自衬底抛光去除；其中在200mm抛光机上，在压板转速为93转/分钟，抛光头转速为87转/分钟，化学机械抛光组合物流动速率为200mL/min，标称下压力为13.8kPa下， 其中所述化学机械抛光垫包括含有聚合物空心微粒和聚氨酯浸渍的非编织衬垫的聚氨酯抛光层。
本发明提供一种化学机械抛光钴的方法，其包括：提供包括钴和TiN的衬底；提供化学机械抛光组合物，其包括以下各物作为初始组分：水；0.1wt％至1wt％的氧化剂，其中氧化剂是过氧化氢；0.3wt％至1wt％的天冬氨酸或其盐；0.3至2wt％的平均粒径为20nm至23nm且具有负ζ电位的胶态二氧化硅研磨剂；pH值为7.5至9；任选地，0.001wt％至1wt％的腐蚀抑制剂，其选自由杂环氮化合物、多羧酸及其混合物组成的组；任选地，表面活性剂；任选地，pH调节剂；任选地，杀生物剂；提供具有抛光表面的化学机械抛光垫；在化学机械抛光垫与衬底之间的界面处建立动态接触；并且将化学机械抛光组合物分配到在化学机械抛光垫与衬底之间的界面处或附近的化学机械抛光垫的抛光表面上；其中一些钴自衬底抛光去除。
本发明提供一种化学机械抛光钴的方法，其包括：提供包括钴和TiN的衬底；提供化学机械抛光组合物，其包括以下各物作为初始组分：水；0.1wt％至0.5wt％的氧化剂，其中氧化剂是过氧化氢；0.3wt％至1wt％的天冬氨酸或其盐；0.3wt％至1.5wt％的平均直径为20nm至23nm且具有负表面电荷的胶态二氧化硅研磨剂；任选地，0.005wt％至0.1wt％的腐蚀抑制剂，其选自由杂环氮化合物、多羧酸及其混合物组成的组，其中杂环氮化合物选自由腺嘌呤、1,2,4-三唑、咪唑、聚咪唑及其混合物组成的组，其中多羧酸选自由己二酸、马来酸、苹果酸、其盐及其混合物组成的组；pH值为8至9；以及pH调节剂，其中pH调节剂是KOH；和任选地，表面活性剂；任选地，杀生物剂；提供具有抛光表面的化学机械抛光垫；在化学机械抛光垫与衬底之间的界面处建立动态接触；并且将化学机械抛光组合物分配到在化学机械抛光垫与衬底之间的界面处或附近的化学机械抛光垫的抛光表面上；其中一些钴自衬底抛光去除。
上述本发明的方法使用了化学机械抛光组合物以高抛光速率抛光钴以除去至少一些钴，由此提供高钴:TiN去除速率选择性，所述组合物包括以下各物作为初始组分：水；至少0.1wt％的量的天冬氨酸或其盐；氧化剂；平均粒径为25nm或更小的胶态二氧化硅研磨剂；以及任选地，腐蚀抑制剂；任选地，表面活性剂；和任选地，pH调节剂；及任选地，杀生物剂。
具体实施方式
除非上下文另有说明，否则如本说明书通篇所用，以下缩写具有以下含义：℃＝摄氏度；g＝克；L＝升；mL＝毫升；μ＝μm＝微米；kPa＝千帕；mV＝毫伏；DI＝去离子；mm＝毫米；cm＝厘米；min＝分钟；sec＝秒；rpm＝转/分钟；lbs＝磅；kg＝千克；Co＝钴；Ti＝钛；TiN＝氮化钛；H2O2＝过氧化氢；KOH＝氢氧化钾；wt％＝重量百分比；PVD＝物理气相沉积；RR＝去除速率；PS＝抛光浆料；和CS＝对照浆料。
术语“化学机械抛光”或“CMP”是指仅仅借助于化学和机械力抛光衬底的工序并且不同于对衬底施加电偏压的电化学机械抛光(electrochemical-mechanical polishing，ECMP)。术语“天冬氨酸”意指α-氨基酸并且可以包括L-天冬氨酸、D-天冬氨酸或其外消旋混合物。术语“TEOS”意指由原硅酸四乙酯(Si(OC2H5)4)分解形成的二氧化硅。术语“一(a/an)”是指单数和复数两种。除非另有说明，否则所有百分比都是以重量计。所有数值范围都包括端点在内并且可以按任何顺序组合，但在逻辑上，这类数值范围被限制于总计100％。
本发明的抛光衬底的方法(其中衬底包括钴和TiN)使用了化学机械抛光组合物从衬底表面除去至少一些钴并抑制TiN去除速率以提供至少较高的钴:TiN去除速率选择性，所述组合物含有以下各物作为初始组分：水；氧化剂；至少0.1wt％量的天冬氨酸或其盐；平均粒径小于或等于25nm的胶态二氧化硅研磨剂；以及任选地腐蚀抑制剂；任选地，表面活性剂；任选地，杀生物剂；和任选地，pH调节剂。
优选地，本发明的抛光衬底的方法包括：提供衬底，其中衬底包括钴和TiN；提供化学机械抛光组合物，其包含以下各物作为初始组分，优选由以下各物作为初始组分组成：水；氧化剂，优选其量为0.01wt％至2wt％，更优选其量为0.1wt％至1wt％，甚至更优选为0.1wt％至0.5wt％；天冬氨酸或其盐或其混合物，其量等于或大于0.1wt％，优选为0.1wt％至5wt％，更优选为0.1wt％至3wt％，甚至更优选为0.3wt％至1wt％，又甚至更优选为0.3wt％至0.9wt％，且最优选地为0.5wt％至0.9wt％；平均粒径为25nm或更小的胶态二氧化硅研磨剂，优选其量为0.01wt％至5wt％，更优选为0.01wt％至3wt％，甚至更优选地，其量为0.3wt％至3wt％，又更优选为0.3wt％至2wt％，最优选为0.3wt％至1.5wt％；以及任选地杀生物剂；任选地，腐蚀抑制剂，优选其量为0.001wt％至1wt％，更优选为0.001wt％至0.5wt％，甚至更优选为0.005wt％至0.1wt％；任选地，表面活性剂；和任选地，pH调节剂；其中化学机械抛光组合物的pH值大于6，优选地为7至9，更优选为7.5至9，甚至更优选地为8至9，最优选为8至8.5；提供具有抛光表面的化学机械抛光垫；在化学机械抛光垫与衬底之间的界面处建立动态接触；并将化学机械抛光组合物分配到在化学机械抛光垫与衬底之间的界面处或附近的化学机械抛光垫的抛光表面上；其中至少一些钴自衬底抛光去除。
优选地，在本发明的抛光衬底的方法中，所提供的化学机械抛光组合物中包含作为初始组分的水是去离子水和蒸馏水中的至少一种，用以限制附带杂质。
优选地，在本发明的抛光衬底的方法中，所提供的化学机械抛光组合物含有氧化剂作为初始组分、其中氧化剂选自由以下组成的组：过氧化氢(H2O2)、单过硫酸盐、碘酸盐、过邻苯二甲酸镁、过乙酸和其它过酸、过硫酸盐、溴酸盐、过溴酸盐、过硫酸盐、过乙酸、高碘酸盐、硝酸盐、铁盐、铈盐、Mn(III)盐、Mn(IV)盐和Mn(VI)盐、银盐、铜盐、铬盐、钴盐、卤素、次氯酸盐及其混合物。更优选地，氧化剂选自由以下组成的组：过氧化氢、高氯酸盐、过溴酸盐、高碘酸盐、过硫酸盐和过乙酸。最优选地，氧化剂是过氧化氢。
优选地，在本发明的抛光衬底的方法中，所提供的化学机械抛光组合物含有0.01wt％至2wt％，更优选地0.1wt％至1wt％，甚至更优选地0.1wt％至0.5wt％，最优选地0.2wt％至0.4wt％的氧化剂作为初始组分。
优选地，在本发明的抛光衬底的方法中，所提供的化学机械抛光组合物含有至少0.1wt％量的天冬氨酸、天冬氨酸盐或其混合物作为初始组分。天冬氨酸盐包括但不限于L-天冬氨酸钠盐单水合物、L-天冬氨酸钾盐和DL-天冬氨酸钾盐。优选地，在本发明的抛光衬底的方法中，本发明的化学机械抛光组合物中包含L-天冬氨酸。在本发明的抛光衬底的方法中，所提供的化学机械抛光组合物含有优选地0.1wt％至5wt％，更优选0.1wt％至3wt％，甚至更优选0.3wt％至1wt％，又甚至更优选0.3wt％至0.9wt％，且最优选0.5wt％至0.9wt％的L-天冬氨酸、D-天冬氨酸、外消旋混合物、其盐或其混合物作为初始组分。
优选地，在本发明的抛光衬底的方法中，所提供的化学机械抛光组合物含有粒径为25nm或更小且具有负ζ电位的胶态二氧化硅研磨剂。更优选地，在本发明的抛光衬底的方法中，所提供的化学机械抛光组合物含有平均粒径为25nm或更小且具有永久负ζ电位的胶态二氧化硅研磨剂，其中化学机械抛光组合物的pH值大于6，优选地为7至9，更优选地为7.5至9，且又更优选地为8至9，最优选地为8至8.5。又更优选地，在本发明的抛光衬底的方法中，所提供的化学机械抛光组合物含有平均粒径为25nm或更小且具有永久负ζ电位的胶态二氧化硅研磨剂，其中化学机械抛光组合物的pH值大于6，优选为7至9，更优选地为7.5至9，又更优选地为8至9，最优选为8至8.5，其中ζ电位为-0.1mV至-35mV。
优选地，在本发明的抛光衬底的方法中，所提供的化学机械抛光组合物含有胶态二氧化硅研磨剂作为初始组分，如通过动态光散射技术所测量，其平均粒径为25nm或更小，优选为5nm至25nm，更优选地为5nm至小于25nm，甚至更优选为10nm至24nm，又更优选为10nm至23nm，最优选为20nm至23nm。适合的粒度测量仪器可以从例如Malvern Instruments(英国马尔文(Malvern，UK))获得。
优选地，与呈结合或组合球体形式的茧状胶态二氧化硅研磨剂相比，胶态二氧化硅研磨剂是球形的。球形胶态二氧化硅颗粒不是结合的球体。球形胶态二氧化硅颗粒的尺寸是通过颗粒的直径度量。相比之下，呈结合球体形式的茧状颗粒的尺寸是包围颗粒的最小球体的直径和颗粒的长度。可商购的球形胶态二氧化硅颗粒的实例是购自FusoChemical Co.，LTD的Fuso PL-2L(平均粒径为23nm)和购自Merck KGaA的EMD PerformanceMaterials的K1598-B-12(平均粒径为20nm)。可商购的茧状胶态二氧化硅颗粒的实例是Fuso SH-3(53nm平均粒径的胶态二氧化硅颗粒形成平均长度为70nm的结合球体)和FusoPL-2(37nm平均粒径的胶态二氧化硅颗粒形成平均长度为70nm的结合球体)，这两种也可从Fuso Chemical Co.,LTD购得。
优选地，在本发明的抛光衬底的方法中，所提供的化学机械抛光组合物含有优选地0.01wt％至5wt％，更优选0.01wt％至3wt％的量，甚至更优选地0.3wt％至3wt％，又更优选地0.3wt％至2wt％，最优选0.3wt％至1.5wt％量的胶态二氧化硅研磨剂作为初始组分，如通过动态光散射技术所测量，其粒径小于或等于25nm，优选地为5nm至25nm，更优选地为5nm至小于25nm，甚至更优选为10nm至24nm，又更优选为10nm至23nm，最优选为20nm至23nm。优选地，胶态二氧化硅研磨剂具有永久负ζ电位。
任选地，在本发明的抛光衬底的方法中，所提供的化学机械抛光组合物含有腐蚀抑制剂作为初始组分，其中所述腐蚀抑制剂选自由杂环氮化合物、非芳香族多羧酸及其混合物组成的组，其中杂环氮化合物选自由腺嘌呤、1,2,4-三唑、咪唑、聚咪唑及其混合物组成的组；并且其中非芳香族多羧酸包含但不限于草酸、琥珀酸、己二酸、马来酸、苹果酸、戊二酸、柠檬酸、其盐或其混合物。优选地，前述非芳香族多羧酸的盐选自钠、钾和铵盐中的一种或多种。当在本发明的化学机械抛光衬底的方法中化学机械抛光组合物包含杂环氮化合物时，优选地，作为初始组分，杂环氮化合物是腺嘌呤。当在本发明的抛光衬底的方法中化学机械抛光组合物包含非芳香族多羧酸时，所提供的化学机械抛光组合物优选地含有选自由苹果酸、草酸、己二酸、柠檬酸、其盐及其混合物组成的组的非芳香族多羧酸作为初始组分。更优选地，当所提供的化学机械抛光组合物含有非芳香族多羧酸作为初始组分时，非芳香族多羧酸选自由苹果酸、柠檬酸、己二酸、其盐及其混合物组成的组。最优选地，在本发明的抛光衬底的方法中，当所提供的化学机械抛光组合物含有非芳香族多羧酸作为初始组分时，非芳香族多羧酸是非芳香族二羧酸己二酸或其盐，其中优选地，所述盐选自由己二酸钠、己二酸钾和己二酸铵组成的组。
当在本发明的抛光衬底的方法中包含腐蚀抑制剂时，所提供的化学机械抛光组合物含有0.001wt％至1wt％，更优选0.001wt％至0.5wt％，甚至更优选0.005wt％至0.1wt％的选自由杂环氮化合物、非芳香族多羧酸及其混合物组成的组的腐蚀抑制剂作为初始组分，其中杂环氮化合物选自由腺嘌呤、1,2,4-三唑、咪唑、聚咪唑及其混合物组成的组；并且其中非芳香族多羧酸选自由草酸、琥珀酸、己二酸、马来酸、苹果酸、戊二酸、柠檬酸、其盐及其混合物组成的组。优选地，在本发明的抛光衬底的方法中，所提供的化学机械抛光组合物含有0.001至1wt％，更优选0.001至0.5wt％，甚至更优选0.005wt％至0.1wt％，最优选0.01至0.1wt％的杂环氮化合物腺嘌呤；和二羧酸己二酸、己二酸盐或其混合物作为初始组分，其中所述盐优选地选自己二酸钠、己二酸钾和己二酸铵。
最优选的是，当在本发明的化学机械抛光衬底的方法中包含腐蚀抑制剂时，化学机械抛光组合物包含非芳香族多羧酸或其盐作为初始组分，其中非芳香族多羧酸或其盐是选自由己二酸、己二酸盐、苹果酸、苹果酸盐、马来酸、马来酸盐及其混合物组成的组的非芳香族二羧酸或其盐；且最优选地，除腺嘌呤外，其中化学机械抛光组合物不含唑类腐蚀抑制剂和唑类腐蚀抑制剂的衍生物，以及杂环氮化合物类腐蚀抑制剂。
在本发明的抛光衬底的方法中，所提供的化学机械抛光组合物的pH值大于6。优选地，在本发明的抛光衬底的方法中，所提供的化学机械抛光组合物的pH值是7至9；更优选地，在本发明的抛光衬底的方法中，所提供的化学机械抛光组合物的pH值是7.5至9。甚至更优选地，在本发明的抛光衬底的方法中，所提供的化学机械抛光组合物的pH值是8至9，最优选地，所提供的化学机械抛光组合物的pH值是8至8.5。
优选地，在本发明的抛光衬底的方法中，所提供的化学机械抛光组合物任选地含有pH调节剂。优选地，pH调节剂选自由无机和有机pH调节剂组成的组。优选地，pH调节剂选自由无机酸和无机碱组成的组。更优选地，pH调节剂选自由硝酸和氢氧化钾组成的组。最优选地，pH调节剂是氢氧化钾。
任选地，在本发明的方法中，化学机械抛光组合物含有杀生物剂，如KORDEXTM MLX(9.5-9.9％甲基-4-异噻唑啉-3-酮、89.1-89.5％水和≤1.0％相关反应产物)或含有活性成分2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮和5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的KATHONTM ICPIII，各自都由The Dow Chemical Company生产(KATHON和KORDEX是The Dow Chemical Company的商标)。
在本发明的抛光衬底的方法中，任选地，所提供的化学机械抛光组合物含有0.001wt％至0.1wt％，优选地0.001wt％至0.05wt％，更优选0.01wt％至0.05wt％，又更优选0.01wt％至0.025wt％的杀生物剂作为初始组分。
任选地，在本发明的方法中，化学机械抛光组合物还可包含消泡剂，如非离子表面活性剂，包含酯、环氧乙烷、醇、乙氧基化物、硅化合物、氟化合物、醚、糖苷及其衍生物。阴离子醚硫酸盐如十二烷基醚硫酸钠(SLES)以及钾盐和铵盐。表面活性剂也可以是两性表面活性剂。
在本发明的抛光衬底的方法中，任选地，所提供的化学机械抛光组合物可含有0.001wt％至0.1wt％，优选地0.001wt％至0.05wt％，更优选0.01wt％至0.05wt％，又更优选0.01wt％至0.025wt％的表面活性剂作为初始组分。
优选地，在本发明的抛光衬底的方法中，所提供的化学机械抛光垫可以是本领域已知的任何合适的抛光垫。本领域的普通技术人员知道选择用于本发明的方法中的合适的化学机械抛光垫。更优选地，在本发明的抛光衬底的方法中，所提供的化学机械抛光垫选自编织和非编织抛光垫。又更优选地，在本发明的抛光衬底的方法中，所提供的化学机械抛光垫包括聚氨酯抛光层。最优选地，在本发明的抛光衬底的方法中，所提供的化学机械抛光垫包括含聚合物空芯微粒和聚氨酯浸渍的非编织衬垫的聚氨酯抛光层。优选地，所提供的化学机械抛光垫在抛光表面上具有至少一个槽。
优选地，在本发明的抛光衬底的方法中，将所提供的化学机械抛光组合物分配到在化学机械抛光垫与衬底之间的界面处或附近的化学机械抛光垫的抛光表面上。
优选地，在本发明的抛光衬底的方法中，在所提供的化学机械抛光垫与衬底之间的界面处建立动态接触，其中垂直于被抛光衬底的表面的下压力为0.69至34.5kPa。
在本发明的抛光衬底的方法中， 并且Co:TiN选择性>30:1，优选地，Co:TiN选择性>31:1，更优选地，Co:TiN选择性>34:1，又更优选地，Co:TiN选择性>40:1；最优选地，Co:TiN选择性≥50:1；并且其中Co:TiN选择性的更优选范围为31:1至55:1；并且在200mm抛光机上，压板转速为93转/分钟，抛光头转速为87转/分钟，化学机械抛光组合物流动速率为200mL/min，标称下压力为13.8kPa；并且其中化学机械抛光垫包括含有聚合物中空芯微粒和聚氨酯浸渍的非编织衬垫的聚氨酯抛光层。
以下实例旨在说明本发明的一个或多个实施例的Co:TiN的去除速率选择性，但不旨在限制其范围。
实例1
浆料配制物
表1和2用于抛光研究的所有浆料是如以下程序中所述制备。将L-天冬氨酸、己二酸、腺嘌呤和KORDEKTMMLX加入去离子水中并使用顶置式搅拌器(300-450RPM)混合直至完全溶解，得到最终L-天冬氨酸浓度为0.9wt％或0.5wt％，最终己二酸浓度为0.1wt％，最终腺嘌呤浓度为0.05wt％，最终KORDEKTMMLX浓度为0.005wt％，然后用稀KOH溶液(5％或45％)将pH值调至pH值大于7。从Fuso chemical Co.，LTD获得以下胶态二氧化硅颗粒：Fuso PL-2L(23nm平均直径的球形胶态二氧化硅颗粒，20wt％固体，以原样使用)和Fuso PL-2(37nm平均直径的茧状胶态二氧化硅颗粒形成平均长度为70nm的结合球体，20wt％固体，以原样使用)。搅拌下，将每种类型的胶态二氧化硅颗粒以指定的wt％加入单独的浆料中，并使用KOH将最终pH值调至8。在搅拌下加入洁净室级H2O2(30％溶液)以达到在最终浆液中0.4wt％或0.2wt％的H2O2浓度。在抛光实验中，这些浆料是在将H2O2加入浆料中的当天使用。
表1
本发明的浆料
表2
比较浆料
实例2
与Co:TiN选择性有关的钴抛光实验
用以上实例1中的表1和2中公开的浆料进行以下钴和TiN抛光实验。
表3
CMP抛光和清洁条件
使抛光的晶片通过流动ATMI PlanarClean化学品的DSS-200SynergyTM(OnTrak)双面晶片洗涤器，用来自KLA Tencor的RS200金属膜厚度测量工具测量钴和TiN的去除速率。抛光结果在表4中。
表4
CMP抛光结果
除PS-2和PS-5外，结果表明，平均粒径为23nm的本发明CMP浆料的Co:TiN去除速率选择性值为31或更高。相比之下，平均粒径为37nm的比较浆料具有非常低的Co:TiN去除速率选择性值，为2至4。总的说来，相对于平均粒径较大并且呈茧状颗粒形式，而不是如本发明CMP浆料一般呈球体的比较浆料，本发明的CMP浆料显示出的Co:TiN选择性明显增加。

Claims (8)

1.一种化学机械抛光钴的方法，其包括：
提供包括钴和TiN的衬底；
提供化学机械抛光组合物，所述组合物包括以下各物作为初始组分：
水；
氧化剂；
至少0.1wt％量的天冬氨酸或其盐；
平均粒径小于或等于25nm的胶态二氧化硅研磨剂；和
任选地，腐蚀抑制剂；
任选地，杀生物剂；
任选地，pH调节剂；
任选地，表面活性剂；
提供具有抛光表面的化学机械抛光垫；
在所述化学机械抛光垫与所述衬底之间的界面处建立动态接触；并且
将所述化学机械抛光组合物分配到在所述化学机械抛光垫与所述衬底之间的界面处或附近的所述化学机械抛光垫的抛光表面以去除所述钴的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在200mm抛光机上，在压板转速为93转/分钟，抛光头转速为87转/分钟，化学机械抛光组合物流动速率为200mL/min，标称下压力为13.8kPa下，所提供的所述并且其中所述化学机械抛光垫包括含有聚合物空心微粒和聚氨酯浸渍的非编织衬垫的聚氨酯抛光层。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所提供的所述化学机械抛光组合物包括以下各物作为初始组分：
所述水；
所述氧化剂，其中所述氧化剂是过氧化氢；
0.1wt％至5wt％的所述天冬氨酸或其盐；
所述胶态二氧化硅研磨剂，其中所述胶态二氧化硅研磨剂的平均粒径为5nm至25nm并具有负ζ电位；和
任选地，所述腐蚀抑制剂；
任选地，所述杀生物剂；
任选地，所述表面活性剂；
任选地，所述pH调节剂；并且
其中所述化学机械抛光组合物的pH值是6或更大。
4.根据权利要求3所述的方法，其中在200mm抛光机上，在压板转速为93转/分钟，抛光头转速为87转/分钟，化学机械抛光组合物流动速率为200mL/min，标称下压力为13.8kPa下，所提供的所述并且其中所述化学机械抛光垫包括含有聚合物空心微粒和聚氨酯浸渍的非编织衬垫的聚氨酯抛光层。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所提供的所述化学机械抛光组合物包括以下各物作为初始组分：
所述水；
0.1wt％至2wt％的所述氧化剂，其中所述氧化剂是过氧化氢；
0.1wt％至3wt％的所述天冬氨酸或其盐；
0.01wt％至3wt％的所述胶态二氧化硅研磨剂，其平均粒径为10nm至24nm；
和
任选地，所述腐蚀抑制剂；
任选地，所述杀生物剂；
任选地，所述pH调节剂；
任选地，所述表面活性剂；并且
其中所述化学机械抛光组合物的pH值为7至9。
6.根据权利要求5所述的方法，其中在200mm抛光机上，在压板转速为93转/分钟，抛光头转速为87转/分钟，化学机械抛光组合物流动速率为200mL/min，标称下压力为13.8kPa下，所提供的所述并且其中所述化学机械抛光垫包括含有聚合物空心微粒和聚氨酯浸渍的非编织衬垫的聚氨酯抛光层。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所提供的所述化学机械抛光组合物包括以下各物作为初始组分：
所述水；
0.1wt％至1wt％的所述氧化剂，其中所述氧化剂是过氧化氢；
0.5wt％至1wt％的所述天冬氨酸或其盐；
0.3wt％至2wt％的所述胶态二氧化硅研磨剂，其粒径为20nm至23nm；和
任选地，所述腐蚀抑制剂，其中所述腐蚀抑制剂选自由杂环氮化合物、非芳香族多羧酸、其盐以及其混合物组成的组；
任选地，所述杀生物剂；
任选地，所述表面活性剂；
任选地，所述pH调节剂，其中所述pH调节剂是KOH；并且
其中所述化学机械抛光组合物的pH值是7.5至9。
8.根据权利要求7所述的方法，其中在200mm抛光机上，在压板转速为93转/分钟，抛光头转速为87转/分钟，化学机械抛光组合物流动速率为200mL/min，标称下压力为13.8kPa下，所提供的所述并且其中所述化学机械抛光垫包括含有聚合物空心微粒和聚氨酯浸渍的非编织衬垫的聚氨酯抛光层。
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