CN111745532B - 以高钴移除速率和减少的钴腐蚀的钴化学机械抛光方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于化学机械抛光钴以使表面平坦化并且将所述钴的至少一些从衬底上移除的方法。所述方法包括提供抛光组合物，所述抛光组合物含有以下项作为初始组分：水；氧化剂；胶体二氧化硅磨料颗粒；天冬氨酸或其盐；具有大于十个碳原子的烷基的膦酸，其中所述具有大于十个碳原子的烷基的膦酸以足以使

Description

以高钴移除速率和减少的钴腐蚀的钴化学机械抛光方法
技术领域
本发明涉及一种以高钴移除速率和减少的钴腐蚀用于化学机械抛光钴的方法。更具体地，本发明涉及一种以高钴移除速率和减少的钴腐蚀用于化学机械抛光钴的方法，所述方法使用含有天冬氨酸和膦酸的化学机械抛光组合物，其中所述膦酸具有大于十个碳原子的烷基并且所述膦酸是以使高钴移除速率和减少的钴腐蚀成为可能的浓度；并且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产生动态接触；并且在所述抛光垫与所述衬底之间的界面处或界面附近将所述化学机械抛光组合物分配到所述抛光表面上，其中将所述钴的一些从所述衬底上抛光掉。
背景技术
在集成电路以及其他电子装置的制造中，将多层导电材料、半导电材料以及介电材料沉积在半导体晶片的表面上或从半导体晶片的表面上移除。可以通过多种沉积技术来沉积导电材料、半导电材料以及介电材料的薄层。在现代加工中常见的沉积技术包括物理气相沉积(PVD)(也称为溅射)、化学气相沉积(CVD)、等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)、以及电化学电镀(ECP)。
随着材料层被依次地沉积和移除，晶片的最上表面变成非平面的。因为后续的半导体加工(例如金属化)要求晶片具有平坦的表面，所以需要对晶片进行平坦化。平坦化可用于移除不希望的表面形貌和表面缺陷，诸如粗糙表面、附聚的材料、晶格损伤、划痕、以及被污染的层或材料。
化学机械平坦化、或化学机械抛光(CMP)是用于将衬底(诸如半导体晶片)平坦化的常见技术。在常规的CMP中，晶片被安装在托架组件上并且被定位成与CMP设备中的抛光垫接触。托架组件向晶片提供可控的压力，从而将晶片压靠在抛光垫上。所述垫通过外部驱动力相对于晶片移动(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”)或其他抛光液。因此，通过垫表面和浆料的化学和机械作用将晶片表面抛光并且使其成为平面。然而，在CMP中包括极大的困难。每种类型的材料要求独特的抛光组合物、适当设计的抛光垫、对于抛光和CMP后清洁两者的经优化的工艺设置以及必须为抛光特定材料的应用单独定制的其他因素。
对于先进的技术节点、10nm及以下，实施钴以在后段制程(BEOL)中替代将晶体管栅极与金属互连体连接的钨插塞并且在BEOL中替代用于前几个金属层的在金属线和通孔中的铜。所有这些新工艺需要CMP以对于所希望的材料的目标厚度和选择性实现平面化。然而，钴在水溶液中容易发生严重腐蚀并且其较低的氧化还原电势使其当与其他贵金属接触时成为易受电偶腐蚀的目标。商业钴本体和阻挡CMP浆料非常经常示出严重的腐蚀缺陷，诸如点蚀、粗糙表面和缺失的钴线。因此，钴CMP浆料需要含有有效的钴腐蚀抑制剂，所述腐蚀抑制剂可以消除腐蚀缺陷，同时仍然递送可接受的
Figure BDA0002426056400000021
或更大的移除速率。
因此，需要一种用于钴的CMP抛光方法和组合物，其使
Figure BDA0002426056400000022
或更大的高钴移除速率和显著的钴腐蚀抑制两者成为可能。
发明内容
本发明涉及一种化学机械抛光钴的方法，其包括：
提供包含钴的衬底；
提供化学机械抛光组合物，其包含以下项作为初始组分：水；
氧化剂；
天冬氨酸或其盐；
胶体二氧化硅磨料颗粒；以及
具有大于十个碳原子的烷基的膦酸，其中所述膦酸是以小于0.002wt％但大于0的量；以及
任选地杀生物剂；
任选地，pH调节剂；
任选地，表面活性剂；以及
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产生动态接触；以及
在所述化学机械抛光垫与所述衬底之间的界面处或界面附近将所述化学机械抛光组合物分配到所述化学机械抛光垫的抛光表面上，以移除所述钴的至少一些。
本发明还涉及一种化学机械抛光钴的方法，其包括；
提供包含钴的衬底；
提供化学机械抛光组合物，其包含以下项作为初始组分：水；
过氧化氢；
0.1wt％或更大的天冬氨酸或其盐；
胶体二氧化硅磨料颗粒，其中所述胶体二氧化硅磨料颗粒具有负ζ电势；以及
具有大于十个碳原子的烷基的膦酸，其中所述膦酸是以0.0001wt％至0.001wt％的量；
任选地，杀生物剂；
任选地，表面活性剂；
任选地，pH调节剂；并且，
其中所述化学机械抛光组合物具有7或更大的pH；以及
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产生动态接触；以及
在所述化学机械抛光垫与所述衬底之间的界面处或界面附近将所述化学机械抛光组合物分配到所述化学机械抛光垫的抛光表面上，以移除所述钴的至少一些。
本发明进一步涉及一种化学机械抛光钴的方法，其包括：
提供包含钴的衬底；
提供化学机械抛光组合物，其包含以下项作为初始组分：水；
0.1wt％至2wt％的过氧化氢；
0.1wt％至5wt％的天冬氨酸或其盐；
0.01wt％至5wt％的具有负ζ电势的胶体二氧化硅磨料颗粒；以及
具有十二个至二十个碳原子的烷基的膦酸，其中所述膦酸是以0.00025wt％至0.001wt％的量；
杀生物剂；
任选地，pH调节剂；
任选地，表面活性剂；并且，
其中所述化学机械抛光组合物具有7至11的pH；以及
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产生动态接触；以及
在所述化学机械抛光垫与所述衬底之间的界面处或界面附近将所述化学机械抛光组合物分配到所述化学机械抛光垫的抛光表面上，以移除所述钴的至少一些。
本发明涉及一种化学机械抛光钴的方法，其包括：
提供包含钴的衬底；
提供化学机械抛光组合物，其包含以下项作为初始组分：水；
0.1wt％至1wt％的过氧化氢；
0.1wt％至3wt％的天冬氨酸或其盐；
0.01wt％至3wt％的具有负ζ电势的胶体二氧化硅磨料颗粒；以及，
选自由十一烷基膦酸、十二烷基膦酸、十四烷基膦酸、十六烷基膦酸和十八烷基膦酸组成的组的膦酸，其中所述膦酸是以0.0005wt％至0.001wt％的量；
0.001wt％至0.1wt％的杀生物剂；
任选地，表面活性剂；
任选地，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具有7.5至8.5的pH；以及
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产生动态接触；以及
在所述化学机械抛光垫与所述衬底之间的界面处或界面附近将所述化学机械抛光组合物分配到所述化学机械抛光垫的抛光表面上，以移除所述钴的至少一些。
本发明的方法使
Figure BDA0002426056400000041
的钴移除速率和显著减少的钴腐蚀成为可能。
使用200mm的抛光机上的93转/分钟的压板速度、87转/分钟的托架速度、200mL/min的化学机械抛光组合物流速、13.8kPa的标称下压力，本发明的方法还使
Figure BDA0002426056400000042
的钴移除速率成为可能；并且其中，所述化学机械抛光垫包括含有聚合物中空芯微粒的聚氯酯抛光层以及聚氯酯浸渍的非织造子垫。
具体实施方式
如本说明书通篇所使用的，除非上下文另外指示，否则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；
Figure BDA0002426056400000051
mV＝毫伏；DI＝去离子的；mm＝毫米；cm＝厘米；min＝分钟；sec＝秒；rpm＝每分钟转数；lbs＝磅；kg＝千克；Co＝钴；H2O2＝过氧化氢；KOH＝氢氧化钾；P＝磷；wt％＝重量百分比；PVD＝物理气相沉积；RR＝移除速率；SER＝静态蚀刻速率；PS＝本发明的抛光浆料；并且CS＝对比浆料。
术语“化学机械抛光”或“CMP”是指单独地凭借化学和机械力来抛光衬底的工艺，并且其区别于其中向衬底施加电偏压的电化学-机械抛光(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。在本发明的范围内，术语“烷基”意指具有在其结构中仅存在的碳原子和氢原子的有机官能团，其中所述烷基的通式是CnH2n+1，其中n是整数。在通篇说明书中，术语“组合物”和“浆料”可互换使用。术语“一个/种(a/an)”是指单数和复数二者。除非另外指出，否则所有百分比均为按重量计的。所有数值范围都是包含端值的，并且可按任何顺序组合，除了此数值范围被限制为加起来最高达100％是合乎逻辑的情况之外。
本发明的抛光衬底上的钴的方法使用化学机械抛光组合物用于使钴和衬底平坦化并且以高移除速率、优选
Figure BDA0002426056400000052
将钴的至少一些从衬底表面上移除并且同时抑制显著的钴腐蚀，所述组合物包含以下项作为初始组分：水；氧化剂；天冬氨酸或其盐；胶体二氧化硅磨料颗粒；以及具有大于十个碳原子的烷基的膦酸，其中所述膦酸是以小于0.002wt％但大于0的量；任选地，表面活性剂；任选地，杀生物剂；以及任选地，pH调节剂。
优选地，本发明的抛光钴的方法包括：提供衬底，其中所述衬底包含钴；提供化学机械抛光组合物，其包含以下项(优选地由以下项组成)作为初始组分：水；氧化剂，优选地其量为0.01wt％至2wt％、更优选地其量为0.1wt％至1wt％、甚至更优选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0.1wt％至5wt％、更优选0.1wt％至3wt％、甚至更优选0.3wt％至1wt％、甚至还更优选0.3wt％至0.9wt％；并且最优选0.5wt％至0.9wt％；胶体二氧化硅磨料颗粒，优选地其量为0.01wt％至5wt％、更优选0.01wt％至3wt％；甚至更优选地，其量为0.3wt％至3wt％；以及具有大于十个碳原子的烷基的膦酸，其中所述膦酸的量为小于0.002wt％但大于0、优选0.0001wt％至0.001wt％、更优选0.00025wt％至0.001wt％、甚至更优选0.0005wt％至0.001wt％、最优选0.00075wt％至0.001wt％；任选地杀生物剂；任选地，表面活性剂；以及任选地，pH调节剂；其中所述化学机械抛光组合物具有7或更大；优选7至11；更优选7.5至10；甚至更优选7.5至9；并且最优选7.5至8.5(诸如7.5至8，或8至8.5)的pH；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产生动态接触；以及在所述化学机械抛光垫与所述衬底之间的界面处或界面附近将所述化学机械抛光组合物分配到所述化学机械抛光垫的抛光表面上；其中将钴的至少一些以优选
Figure BDA0002426056400000061
的移除速率从所述衬底上抛光掉并且使钴的腐蚀显著减少或抑制，如通过低静态蚀刻速率证明的。
优选地，在本发明的抛光钴的方法中，作为初始组分包含于所提供的化学机械抛光组合物中的水是去离子水和蒸馏水中的至少一种，以限制附带的杂质。
优选地，在本发明的抛光钴的方法中，所提供的化学机械抛光组合物含有氧化剂作为初始组分，其中所述氧化剂选自由以下各项组成的组：过氧化氢(H2O2)、单过硫酸盐、碘酸盐、过邻苯二甲酸镁、过乙酸和其他过酸、过硫酸盐、溴酸盐、过溴酸盐、过硫酸盐、过乙酸、过碘酸盐、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、次氯酸盐以及其混合物。更优选地，氧化剂选自由以下各项组成的组：过氧化氢、高氯酸盐、过溴酸盐；过碘酸盐、过硫酸盐以及过乙酸。最优选地，氧化剂是过氧化氢。
优选地，在本发明的抛光钴的方法中，所提供的化学机械抛光组合物含有0.01wt％至2wt％、更优选0.1wt％至1wt％、甚至更优选0.1wt％至0.5wt％、最优选0.2wt％至0.4wt％的氧化剂作为初始组分。
在本发明的抛光钴的方法中，所提供的化学机械抛光组合物含有以至少0.1wt％的量的天冬氨酸、天冬氨酸的盐或其混合物作为初始组分。天冬氨酸的盐包括但不限于L-天冬氨酸钠盐一水合物、L-天冬氨酸钾盐和DL-天冬氨酸钾盐。优选地，在本发明的抛光钴的方法中，L-天冬氨酸包含在本发明的化学机械抛光组合物中。在本发明的抛光钴的方法中，所提供的化学机械抛光组合物含有优选0.1wt％至5wt％、更优选0.1wt％至3wt％、甚至更优选0.3wt％至1wt％、甚至还更优选0.3wt％至0.9wt％、并且最优选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。
在本发明的抛光钴的方法中，所提供的化学机械抛光组合物含有具有大于十(10)个碳原子的烷基的膦酸作为初始组分，其中所述膦酸的量为小于0.002wt％但大于0。优选地，在本发明的抛光钴的方法中，膦酸具有以下通式：
Figure BDA0002426056400000071
其中R是具有大于十(10)个碳原子的直链或支链烷基，优选地，R是具有十二(12)个至二十(20)个碳原子的直链或支链烷基，更优选地，R是具有十二(12)个至十八(18)个碳原子的直链烷基，进一步优选地，R是具有十二(12)个至十六(16)个碳原子的直链烷基，最优选地，R是具有十二(12)个或十四(14)个碳原子的直链烷基。本发明的示例性膦酸是十一烷基膦酸、十二烷基膦酸、十四烷基膦酸、十六烷基膦酸和十八烷基膦酸，其中最优选的是十二烷基膦酸和十四烷基膦酸。
优选地，在本发明的抛光钴的方法中，具有大于十(10)个碳原子的烷基的膦酸或其盐是以0.0001wt％至0.001wt％、更优选0.00025wt％至0.001wt％、甚至更优选0.0005wt％至0.001wt％、最优选0.00075wt％至0.001wt％的量包含在化学机械抛光组合物中。
在本发明的抛光钴的方法中，所提供的化学机械抛光组合物含有胶体二氧化硅磨料颗粒。优选地，在本发明的抛光钴的方法中，所提供的化学机械抛光组合物含有具有25nm或更小的平均粒径和永久负ζ电势的胶体二氧化硅磨料颗粒，其中所述化学机械抛光组合物具有7或更大；优选7至11；更优选7.5至10；甚至更优选7.5至9；并且最优选7.5至8.5(诸如7.5至8，或8至8.5)的pH。更优选地，在本发明的抛光钴的方法中，所提供的化学机械抛光组合物含有具有30nm或更小的平均粒径和永久负ζ电势的胶体二氧化硅磨料颗粒，其中所述化学机械抛光组合物具有7或更大；优选7至11；更优选7.5至10；甚至更优选7.5至9；并且最优选7.5至8.5(诸如7.5至8，或8至8.5)的pH；其中ζ电势是-0.1mV至-35mV。
在本发明的抛光钴的方法中，所提供的化学机械抛光组合物含有具有如通过动态光散射技术测量的30nm或更小、优选5nm至30nm、更优选10nm至小于30nm、甚至更优选10nm至28nm、还更优选15nm至25nm、最优选15nm至23nm的平均粒径的胶体二氧化硅磨料颗粒作为初始组分。合适的粒度测量仪器是例如从CPS仪器公司(CPS Instruments Inc)(普雷里维尔，洛杉矶，美国)或马尔文仪器公司(Malvern Instrument)(马尔文，英国)可获得的。
优选地，与为连结或组合的球体的茧型胶体二氧化硅磨料相比，所述胶体二氧化硅磨料是球形的。球形胶体二氧化硅颗粒不是连结的球体。球形胶体二氧化硅颗粒的尺寸是通过所述颗粒的直径测量的。相比之下，为连结的球体的茧颗粒的尺寸是包含所述颗粒的最小球体的直径和所述颗粒的长度。可商购的具有负ζ电势的球形胶体二氧化硅颗粒的实例是从扶桑化学工业株式会社(Fuso Chemical Co.，LTD)可获得的FusoTM PL-2L颗粒(23nm的平均粒径)和从默克集团的EMD性能材料公司(EMD Performance Materials，MerckKGaA)可获得的K1598-B-12(20nm的平均粒径)。
优选地，在本发明的抛光钴的方法中，所提供的化学机械抛光组合物含有优选以0.01wt％至5wt％、更优选0.01wt％至3wt％的量、甚至更优选以0.3wt％至3wt％的量的具有如通过动态光散射技术测量的小于或等于30nm、优选5nm至30nm、更优选10nm至小于30nm、甚至更优选10nm至28nm、还更优选15nm至25nm、最优选15nm至23nm的粒径的胶体二氧化硅磨料颗粒作为初始组分。优选地，胶体二氧化硅磨料颗粒具有永久负ζ电势。
任选地，化学机械抛光组合物含有pH调节剂。优选地，pH调节剂选自由由无机pH调节剂以及有机pH调节剂组成的组。更优选地，pH调节剂选自由无机酸以及无机碱组成的组。进一步优选地，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。将足够量的pH调节剂添加到化学机械抛光组合物中以维持所希望的pH或pH范围。
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，诸如KORDEKTMMLX(9.5％-9.9％的甲基-4-异噻唑啉-3-酮、89.1％-89.5％的水以及≤1.0％的相关反应产物)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 ICP III，每个均由陶氏化学公司(Dow Chemical Company)(KATHON和KORDEK是陶氏化学公司的商标)制造。
在本发明的抛光钴的方法中，任选地，所提供的化学机械抛光组合物可以含有0.001wt％至0.1wt％、优选0.001wt％至0.05wt％、更优选0.001wt％至0.01wt％、还更优选0.001wt％至0.005wt％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可以进一步包含消泡剂，诸如非离子表面活性剂，包括酯、环氧乙烷、醇、乙氧基化物、硅化合物、氟化合物、醚、糖苷以及它们的衍生物。阴离子醚硫酸盐，诸如月桂基醚硫酸钠(SLES)以及钾盐和铵盐。表面活性剂还可以是两性表面活性剂。
在本发明的抛光钴的方法中，任选地，所提供的化学机械抛光组合物可以含有0.001wt％至0.1wt％、优选0.001wt％至0.05wt％、更优选0.01wt％至0.05wt％、还更优选0.01wt％至0.025wt％的表面活性剂作为初始组分。
优选地，在本发明的抛光钴的方法中，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。本领域普通技术人员知道选择用在本发明方法中适当的化学机械抛光垫。更优选地，在本发明的抛光钴的方法中，所提供的化学机械抛光垫选自织造抛光垫和非织造抛光垫。还更优选地，在本发明的抛光钴的方法中，所提供的化学机械抛光垫包括聚氯酯抛光层。最优选地，在本发明的抛光钴的方法中，所提供的化学机械抛光垫包括含有聚合物中空芯微粒的聚氯酯抛光层以及聚氯酯浸渍的非织造子垫。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凹槽。
优选地，在本发明的抛光钴的方法中，在化学机械抛光垫与含有钴的衬底之间的界面处或界面附近将所提供的化学机械抛光组合物分配到所提供的化学机械抛光垫的抛光表面上。
优选地，在本发明的抛光钴的方法中，使用0.69至34.5kPa的垂直于被抛光衬底的表面的下压力，在所提供的化学机械抛光垫与含有钴的衬底之间的界面处产生动态接触。
在本发明的抛光钴的方法中，所提供的化学机械抛光组合物具有优选
Figure BDA0002426056400000103
更优选
Figure BDA0002426056400000102
甚至更优选
Figure BDA0002426056400000104
还更优选
Figure BDA0002426056400000106
进一步优选
Figure BDA0002426056400000105
最优选
Figure BDA0002426056400000107
的钴移除速率；并且其中在200mm的抛光机上，压板速度为93转/分钟、托架速度为87转/分钟、化学机械抛光组合物流速为200mL/min、标称下压力为13.8kPa；并且其中，所述化学机械抛光垫包括含有聚合物中空芯微粒的聚氯酯抛光层以及聚氯酯浸渍的非织造子垫；并且其中，使钴的腐蚀显著减少或抑制，如通过静态蚀刻速率(SER)证明的。
以下实例旨在说明本发明的一个或多个实施例的高钴移除速率和钴腐蚀抑制，但不旨在限制其范围。
实例1
浆料配制品
以下化学机械抛光浆料是在室温下在DI水中制备的。将每种浆料的pH用45wt％水性KOH调节至8。
表1
Figure BDA0002426056400000101
1从西格玛-奥德里奇公司(Sigma-Aldrich Corporation)可获得的。
2从日本扶桑化学工业株式会社(Fuso Chemical Company LTD，Japan)可获得的。
实例2
对比浆料配制品
以下对比化学机械抛光浆料是在室温下在DI水中制备的。将每种浆料的pH用45wt％水性KOH调节至8。
表2
Figure BDA0002426056400000111
实例3
钴的化学机械抛光和钴的SER
以下立刻描述用于抛光钴并确定表1-表2中的浆料的静态蚀刻速率(SER)的程序和设备。
表3
CMP抛光和清洁条件
Figure BDA0002426056400000121
使经抛光的晶片通过运行ATMI PlanarClean化学品的DSS-200SynergyTM(OnTrak公司)双面晶片洗涤器，钴移除效率是用由科磊公司(KLA Tencor)的RS200金属膜厚度测量工具测量的。钴RR结果在表4中。
静态蚀刻(腐蚀)分析：
将来自Novati技术公司(Novati Technologies)的毯式Co晶片(200mm，约
Figure BDA0002426056400000122
厚，PVD，Co沉积到硅衬底上)按原样使用。使用Gamry PTC1TM油漆测试单元用于分析，将整个200mm Co晶片夹紧在具有O形环密封件的玻璃管与定制的TEFLONTM基底之间。将3M-470(具有3.0cm2的开放面积的电镀器胶带用在晶片与O形环之间以避免任何裂缝或应力型局部腐蚀。对于高温分析，将30mL的静态蚀刻浆料保持在55℃下的烘箱中以模拟在抛光期间在垫凹凸/晶片接触处的较高的局部温度并且预热60min，并且然后立即将浆料添加到静态蚀刻单元上并且与晶片保持接触3min。在所希望的保持时间之后，收集静态蚀刻溶液并在离心并分离胶体二氧化硅磨料(当存在于配制品中时)之后通过电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)分析对Co离子进行分析。在静态蚀刻实验中将胶体二氧化硅磨料从一些配制品中排除以便于ICP-OES分析。对于所有的测试浆料收集至少两个数据点以检查再现性。
使用以下式由ICP分析的钴浓度计算钴静态蚀刻速率(SER)：
Figure BDA0002426056400000132
C＝来自ICP分析的Co浓度(g/l)
V＝添加在静态蚀刻装备中的所使用的测试溶液的体积(l)
A＝暴露于所述测试溶液的钴金属的面积(cm2)
D＝钴的密度(8.9g/cm3)
T＝暴露时间(min)
10^8＝cm到
Figure BDA0002426056400000133
单位转换
表4
钴RR
Figure BDA0002426056400000131
表5
钴SER
Figure BDA0002426056400000141
除了CS-6和CS-7之外，其中浆料配制品分别包含0.002wt％的十二烷基膦酸和0.002wt％的十四烷基膦酸，表4中的浆料配制品具有
Figure BDA0002426056400000142
Figure BDA0002426056400000143
的Co RR。然而，如在表5中所示，PS-3(0.001wt％的十二烷基膦酸)和PS-4(0.001wt％的十四烷基膦酸)的Co SER分别是仅8.5和6.6。相比之下，对比浆料CS-8至CS-12具有从高的14.7至低的12.9的CoSER。PS-3和PS-4的Co的腐蚀抑制优于对比浆料CS-8和CS-12的Co的腐蚀抑制。尽管CS-13(0.002wt％的十二烷基膦酸)和CS-14(0.002wt％的十四烷基膦酸)具有＜1.5的Co SER，但包含0.002wt％的十二烷基膦酸和0.002wt％的十四烷基膦酸的浆料分别示出较差的仅
Figure BDA0002426056400000144
和
Figure BDA0002426056400000145
Figure BDA0002426056400000146
的Co RR。仅包含0.001wt％的十二烷基膦酸或0.001wt％的十四烷基膦酸的浆料具有
Figure BDA0002426056400000147
的Co RR并且同时具有优异的Co腐蚀抑制。
实例4
对比膦酸浆料组合物
以下对比膦酸化学机械抛光浆料是在室温下在DI水中制备的。将每种浆料的pH用45wt％水性KOH调节至8。
表6
Figure BDA0002426056400000151
实例5
用含有膦酸的化学机械抛光浆料来化学机械抛光钴和钴腐蚀抑制
根据程序并使用如以上实例3的表3中描述的材料、设备和条件进行化学机械抛光钴。钴抛光结果在下表7中公开。
表7
钴RR
Figure BDA0002426056400000161
表8
钴SER
Figure BDA0002426056400000162
尽管对比浆料CS-19像PS-1(0.001wt％的十二烷基膦酸)和PS-2(0.001wt％的十四烷基膦酸)一样具有
Figure BDA0002426056400000171
的Co RR，但对比浆料CS-22、CS-25和CS-27具有显著低于PS-3(0.001wt％的十二烷基膦酸)和PS-4(0.001wt％的十四烷基膦酸)的Co RR值。
尽管对比浆料CS-21、CS-23、CS-24和CS-26具有比PS-1至PS-4低的Co SER值，但表8中的剩余对比浆料具有显著高于PS-1至PS-4的Co SER值。与对比浆料相比，本发明的化学机械抛光浆料全部具有
Figure BDA0002426056400000172
Figure BDA0002426056400000173
的Co RR和显著的钴腐蚀抑制两者。
实例6
对比脂肪酸浆料组合物
以下对比脂肪酸化学机械抛光浆料是在室温下在DI水中制备的。将每种浆料的pH用45wt％水性KOH调节至8。
表9
Figure BDA0002426056400000174
实例7
钴SER
根据如以上实例3中公开的程序和参数确定Co SER。结果在下表10中公开。
表10
Figure BDA0002426056400000181
与对比浆料组合物相比，PS-3和PS-4示出显著的钴腐蚀抑制。

Claims (3)

1.一种化学机械抛光钴的方法，其包括：
提供包含钴的衬底；
提供化学机械抛光组合物，其由以下项作为初始组分组成：
水；
氧化剂；
0.3-1wt％的天冬氨酸或其盐；
胶体二氧化硅磨料颗粒；以及
具有以下通式的膦酸或其盐：
Figure FDA0003344313690000011
其中R是具有12-18个碳原子的直链烷基，其中所述膦酸或其盐的量是0.0001-0.001wt％；以及
任选地杀生物剂；
任选地，选自氢氧化钾和硝酸的pH调节剂；
任选地，表面活性剂；以及
所述化学机械抛光组合物的pH值为7-11；
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产生动态接触；以及
在所述化学机械抛光垫与所述衬底之间的界面处或界面附近将所述化学机械抛光组合物分配到所述化学机械抛光垫的抛光表面上，以移除所述钴的至少一些。
2.如权利要求1所述的方法，其中，使用200mm的抛光机上的93转/分钟的压板速度、87转/分钟的托架速度、200mL/min的化学机械抛光组合物流速、13.8kPa的标称下压力，所提供的所述
Figure FDA0003344313690000012
Figure FDA0003344313690000013
并且其中，所述化学机械抛光垫包括含有聚合物中空芯微粒的聚氨酯抛光层以及聚氨酯浸渍的非织造子垫。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所提供的化学机械抛光组合物的膦酸选自十二烷基膦酸、十四烷基膦酸及其盐。
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