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Hintergrund der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Familie von Bearbeitungsflüssigkeiten,
die zur Modifizierung exponierter Zwischenoberflächen von strukturierten Wafern
zur Herstellung von Halbleitern verwendbar sind, Verfahren zur Modifizierung
exponierter Zwischenoberflächen
von strukturierten Wafern zur Herstellung von Halbleitern, die eine
solche Familie von Bearbeitungsflüssigkeiten verwenden, und Halbleiterwafer,
die gemäß dem vorstehenden
Verfahren hergestellt wurden.
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Während
der Herstellung von integrierten Schaltkreisen durchlaufen zur Herstellung
von Halbleitern verwendete Halbleiterwafer typischerweise eine Vielzahl
von Verarbeitungsschritten, einschließlich Abscheide-, Mustererzeugungs-
und Ätzschritte.
Einzelheiten dieser Verarbeitungsschritte für Halbleiterwafer werden von
Tonshoff et al., „Abrasive
Machining of Silicon", veröffentlicht
in den Annals of the International Institution for Production Engineering
Research, (Band 39/2/1990), S. 621–635, berichtet. In jedem Verarbeitungsschritt ist
es oft erforderlich oder wünschenswert,
eine exponierte Oberfläche
des Wafers zu modifizieren oder zu veredeln, um den Wafer für anschließende Herstellungs-
oder Verarbeitungsschritte vorzubereiten.
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EP-A-846 742 bezieht sich auf eine
chemisch mechanische Polieraufschlämmung, die für Kupferträger verwendbar
sein soll. Die chemisch mechanische Polieraufschlämmung umfasst
ein Schleifmaterial, mindestens ein oxidierendes Mittel, wie Harnstoff-Wasserstoffperoxid,
ein komplexbildendes Mittel und ein eine Beschichtung erzeugendes
Mittel.
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US-A-5,709,5,88 bezieht sich auch
auf eine Polieraufschlämmung.
Diese Aufschlämmung
umfasst Polierpartikel, die mit einem Oberflächenbehandlungsmittel mit mindestens
einem Carboxylgruppen enthaltenden Material, einem Aminogruppen
enthaltenden Material und einem Sulfonsäuregruppen enthaltenden Material
behandelt sind.
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Zusammensetzungen zur Verhinderung
von Korrosion in wässrigen
Wärmeübernagungssystemen werden
in US-A-4,642,221 beschrieben. Die Korrosion von Metalloberflächen in
Kühlwassersystemen
aus Kupfer- oder Kupferlegierung soll durch die Zugabe geringer
Mengen aromatischer Triazole und Iminodicarbonsäuren oder Derivaten davon zum
Kühlwassersystem
verhindert werden.
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In herkömmlichen Systemen zur Herstellung
von Halbleitervorrichtungen wird ein flacher Siliziumgrundwafer
einer Reihe von Verarbeitungsschritten unterworfen, in denen gleichmäßige Schichten
aus zwei oder mehr getrennten Materialien abgeschiedenen werden,
die zusammen eine einzelne Schicht dessen erzeugen, was eine Mehrschichtstruktur
wird. In diesem Verfahren ist es üblich, eine gleichmäßige Schicht
eines ersten Materials auf den Wafer selbst oder auf eine bestehende
Schicht einer Zwischenkonstruktion mittels eines der auf dem Fachgebiet üblicherweise
verwendeten Verfahren aufzubringen, in oder durch diese Schicht Löcher zu ätzen und
die Löcher
dann mit einem zweiten Material zu füllen. Alternativ können Merkmale
von etwa gleichmäßiger Dicke,
umfassend ein erstes Material, üblicherweise
durch eine Maske auf den Wafer oder auf eine vorher hergestellte
Schicht des Wafers aufgebracht werden, und dann können die
diesen Merkmalen benachbarten Bereiche mit einem zweiten Material
gefüllt
werden, um die Schicht zu vervollständigen. Nach dem Abscheideschritt
erfordert das abgeschiedene Material oder die abgeschiedene Schicht
auf einer Waferoberfläche
im allgemeinen eine weitere Verarbeitung, bevor zusätzlich eine
Abscheidung oder anschließende Verarbeitung
erfolgt. Wenn sie vollständig
ist, ist die äußere Oberfläche im wesentlichen
durchgehend planar und zur Oberfläche des Siliziumgrundwafers
parallel. Ein spezielles Beispiel eines solchen Verfahrens ist das Metall-Damascene-Verfahren.
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Im Damascene-Verfahren wird ein Muster
in eine dielektrische Oxidschicht (z. B. Siliziumdioxidschicht) geätzt. Nach
dem Ätzen
werden gegebenenfalls Adhäsions/Barriere-Schichten
auf der gesamten Oberfläche abgeschieden.
Typische Barriereschichten können
zum Beispiel Tantal, Tantalnitrid, Titannitrid oder Titan umfassen.
Als nächstes
wird ein Metall (z. B. Kupfer) über
oder auf den Adhäsions/Barriere-Schichten
abgeschieden. Die abgeschiedene Metallschicht wird dann durch Entfernen
des abgeschiedenen Metalls und von Bereichen der Adhäsions/Barriere-Schicht auf der Oberfläche des
Dielektrikums modifiziert, veredelt oder endbehandelt. Typischerweise
wird genügend
Oberflächenmetall
entfernt, so dass die äußere exponierte
Oberfläche des
Wafers sowohl Metall als auch ein dielektrisches Oxidmaterial umfasst.
Eine Draufsicht auf die exponierte Waferoberfläche würde eine planate Oberfläche mit
dem zum geätzten
Muster entsprechenden Metall und zum Metall benachbarten dielektrischen
Material zeigen. Das (die) auf der modifizierten Oberfläche des
Wafers befindliche(n) Metalle) und dielektrische(n) Oxidmaterial(ien)
besitzen von Natur aus verschiedene physikalische Eigenschaften,
wie verschiedene Härtewerte.
Die zur Modifizierung eines mit dem Damascene-Verfahren hergestellten
Wafer verwendete Schleifbehandlung muss so gestaltet sein, dass
sie das Metall und die dielektrischen Materialien gleichzeitig modifiziert,
ohne die Oberfläche
eines der Materialien zu verkratzen. Die Schleifbehandlung muss
eine planare äussere
exponierte Oberfläche
auf einem Wafer mit einem exponierten Bereich aus einem Metall und
einem exponierten Bereich aus einem dielektrischen Material erzeugen.
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Ein solches Verfahren zur Modifizierung
der abgeschiedenen Metallschicht bis zur Exponierung des dielektrischen
Oxidmaterials auf der äusseren
Waferoberfläche
lässt aufgrund
der Submikron-Abmessungen der auf der Waferoberfläche befindlichen
Metallmerkmale wenig Raum für
Fehler. Die Abtragsgeschwindigkeit für das abgeschiedene Metall
sollte vergleichsweise groß sein,
um Herstellungskosten zu minimieren, und das Metall muss von den
nicht geätzten
Bereichen vollständig
entfernt werden. Das in den geätzten
Bereichen verbleibende Metall muss auf abgegrenzte Bereiche oder
Zonen begrenzt sein, während
es innerhalb dieser Bereiche oder Zonen kontinuierlich sein muss,
um eine einwandfreie Leitfähigkeit
zu gewährleisten.
Kurz gesagt, muss das Metallmodifikationsverfahren im Submikronmaßstab gleichmäßig, geregelt
und reproduzierbar sein.
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Ein herkömmliches Verfahren zur Modifizierung
oder Veredelung exponierter Oberflächen von strukturierten Wafern
verwendet Verfahren, die eine Waferoberfläche mit einer Aufschlämmung behandeln,
die eine Mehrzahl, in einer Flüssigkeit
dispergierter, loser Schleifpartikel enthält. Typischerweise wird diese
Aufschlämmung
auf eine Polierunterlage aufgebracht, und die Waferoberfläche wird
dann gegen die Unterlage geschliffen oder bewegt, um Material von
der Waferoberfläche
zu entfernen. Im allgemeinen kann die Aufschlämmung auch Chemikalien enthalten,
die mit der Waferoberfläche
reagieren. Diese Art des Verfahrens wird üblicherweise als chemisch-mechanisches Planarisierungsverfahren
(CMP) bezeichnet.
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Eine neuere Alternative zu CMP-Aufschlämmungsverfahren
verwendet einen Schleifgegenstand zur Modifizierung oder Veredelung
einer Halbleiteroberfläche
und vermeidet dadurch die Notwendigkeit der vorstehenden Aufschlämmungen. Über dieses
alternative CMP-Verfahren wird in der internationalen Veröffentlichung
Nr. WO 97/11484, veröffentlicht
am 27. März
1997, berichtet. Der Schleifgegenstand, über den berichtet wird, besitzt
eine strukturierte Schleifoberfläche,
die in einem Bindemittel dispergierte Schleifpartikel einschließt. Bei
der Verwendung wird der Schleifgegenstand mit einer Halbleiterwaferoberfläche in Kontakt
gebracht, oft in Gegenwart einer Bearbeitungsflüssigkeit, mit einer Bewegung
die zur Modifizierung einer einzelnen Materialschicht auf dem Wafer
und zur Bereitstellung einer planaren, gleichmäßigen Waferoberfläche angepasst
ist. Die Bearbeitungsflüssigkeit
wird auf die Oberfläche
des Wafers aufgebracht, um die Oberfläche des Wafers unter der Wirkung
des Schleifgegenstandes chemisch zu modifizieren oder die Entfernung
eines Materials von der Oberfläche
des Wafers anderweitig zu erleichtern.
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Im vorstehend beschriebenen Verfahren
verwendbare Bearbeitungsflüssigkeiten
sind, entweder in Verbindung mit den vorstehend angeführten Aufschlämmungen
oder Schleifgegenständen,
typischerweise wässrige
Lösungen
einer Vielfalt von Zusatzstoffen, einschließlich komplexbildender Mittel,
oxidierender Mittel, passivierender Mittel, oberflächenaktiver
Mittel, Benetzungsmitteln, Puffern, Rostschutzmitteln, Gleitmitteln, Seifen
oder Kombinationen dieser Zusatzstoffe. Zusatzstoffe können auch
Mittel einschließen,
die mit dem zweiten Material, z. B. Metall oder Metalllegierungsleiter
auf der Waferoberfläche,
reagieren, wie oxidierende, reduzierende, passivierende oder komplexbildende
Mittel. Beispiele für
solche Bearbeitungsflüssigkeiten
finden sich zum Beispiel in der US Patentschrift Nr. 6,194,317.
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In den vorstehend angeführten CMP-Verfahren
sind Konkavwölbungsverhalten
und Abtragsgeschwindigkeit Maße
der Polierleistung. Diese Leistungsmaße können von der Verwendung der
vorstehenden Bearbeitungsflüssigkeiten
abhängig
sein. Konkavwölbung
ist ein Maß dafür, wieviel
Metall, wie Kupfer, von Verbindungsfeldern oder Leitungsbahnen unterhalb
der Ebene der Waferzwischenoberfläche entfernt wird, bestimmt durch
die Höhendifferenz
zwischen dem Kupfer und den höchsten
Punkten der Barriere- oder dielektrischen Schichten nach dem Entfernen
der Kupferdeckschicht oder der Kupfer-Plus-Barriereschicht. Die
Abtragsgeschwindigkeit bezieht sich auf die pro Zeiteinheit entfernte
Materialmenge. Abtragsgeschwindigkeiten von über mindestens 1000 Å pro Minute
(100 nm/min) werden bevorzugt. Niedrigere Abtragsgeschwindigkeiten,
wie einige hundert Ångström pro Minute
(Å/min;
nm/min) oder weniger sind weniger wünschenswert, da sie dazu neigen,
die mit der Waferherstellung verbundenen Gesamtherstellungskosten
zu erhöhen.
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Es ist wünschenswert, Verbesserungen
der chemisch-mechanischen Planarisierung zur Verfügung zu stellen,
durch Bereitstellen von Bearbeitungsflüssigkeiten, die zur Modifizierung
exponierter Zwischenoberflächen
strukturierter Wafer zur Herstellung von Halbleitern verwendbar
sind, und von Verfahren zur Modifizierung der exponierten Zwischenoberflächen solcher
Wafer zur Herstellung von Halbleitern, vorzugsweise mit verbesserten,
nachhaltigen Metallabtragsgeschwindigkeiten und unter Verwendung
der vorstehenden Familie von Bearbeitungsflüssigkeiten. Es ist besonders
wünschenswert,
Bearbeitungsflüssigkeiten
zur Verfügung
zu stellen, die in den vorstehenden Verfahren verwendbar sind und
zur Herstellung von metallhaltigen strukturierten Wafern mit verbesserten
Konkavwölbungseigenschaften
führen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die Erfindung stellt eine Familie
von Bearbeitungsflüssigkeiten,
verwendbar zur Modifizierung oder Veredelung von Zwischenoberflächen strukturierter
Wafer, die zur Halbleiterherstellung geeignet sind, zur Verfügung. Die
Erfindung stellt auch Verfahren zur Verwendung solcher Bearbeitungsflüssigkeiten
zur Modifizierung der Zwischenoberflächen solcher Wafer zur Verfügung. Eine
Zwischenoberfläche
eines strukturierten Wafers schließt in der vorliegenden Erfindung
typischerweise ein erstes Material mit einer Oberfläche, die
geätzt wurde,
um ein Muster oder ein Design zu erzeugen, und ein zweites Material,
das über
der Oberfläche
des ersten Materials aufgebracht ist, ein.
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In einem Gesichtspunkt stellt die
Erfindung ein Bearbeitungsflüssigkeit
zur Verfügung,
verwendbar zur Modifizierung einer Oberfläche eines Wafers, der zur Herstellung
einer Halbleitervorrichtung geeignet ist, wobei die Flüssigkeit
eine Lösung
von Ausgangskomponenten ist, wobei die Komponenten umfassen:
ein
oxidierendes Mittel;
einen ionischen Puffer;
ein passivierendes
Mittel;
ein chelatbildendes Mittel, ausgewählt aus Iminodiessigsäure und
Salze davon; und Wasser.
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Das passivierende Mittel der Bearbeitungsflüssigkeit
kann ein Azolderivat, vorzugsweise ausgewählt aus Benzotriazol, Tolyltriazol
oder Kombinationen davon, sein. Vorzugsweise schließt die Bearbeitungsflüssigkeit
Wasserstoffperoxid als oxidierendes Mittel, Ammoniumhydrogenphosphat
als ionischen Puffer und Tolyltriazol als passivierendes Mittel
ein.
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In Bezug auf die Gesichtspunkte der
Erfindung soll als vereinbart gelten, dass bestimmte Begriffe die folgenden
Bedeutungen haben:
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„Konkavwölbung" ist die Abweichung des
Zentrums eines Merkmals von der durch die Kanten des Merkmals definierten
Ebene. Für
Testzwecke werden üblicherweise
entweder 100 oder 120 μm
quadratische Verbindungsflächen
zur Messung der Konkavwölbung
verwendet, nachdem darüberliegendes
zweites Material (z. B. Kupfer) während des CMP-Verfahrens vom
ersten Material (z. B. dielektrisches Material) entfernt wurde,
wobei Bereiche des zweiten Materials nur in bestimmten, abgegrenzten
Bereichen, wie geätzten
Bereichen innerhalb des dielektrischen ersten Materials, verbleiben.
Wenn hier nicht anders angegeben, beziehen sich Konkavwölbungsmessungen
auf die Konkavwölbung
von Bereichen aus zweitem Material, typischerweise auf aus Kupfer
bestehenden Bereichen. Hier wird die Konkavwölbung als „TIR" oder „Total
Indicated Runout" (Gesamte angezeigte Abweichung) bezeichnet, was
ein Maß für die Ebenheit
eines strukturierten Wafers in einem bestimmten Bereich des Wafers
ist. Der TIR-Wert wird typischerweise entlang einer Linie in einem
bestimmten Bereich des Halbleiterwafers unter Verwendung eines Instruments,
wie eines TENCOR P-22 Long Scan Profilometers, erhältlich von
TENCOR aus Mountain View, Calif., gemessen. Das Maß bedeutet
die Entfernung zwischen zwei imaginären parallelen Ebenen, wobei
eine den höchsten
Punkt der Oberfläche
eines Halbleiterwafers schneidet oder berührt und die andere den niedrigsten
Punkt der Oberfläche
des Halbleiterwafers im betrachteten Bereich schneidet oder berührt.
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„Gleichmäßigkeit" ist ein Maß für die Gleichmäßigkeit
der Abtragsgeschwindigkeit von Kupfer entlang der Oberfläche des
Wafers.
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„Abtragsgeschwindigkeit" ist
die Geschwindigkeit, mit der ein Metallfilm von einem Wafer entfernt
wird, d. h. die pro Zeiteinheit entfernte Dicke. Die Abtragsgeschwindigkeit
wird durch Subtrahieren der Enddicke des Kupfers von der Anfangsdicke
des Kupfers an den verschiedenen Punkten auf dem Wafer gemessen.
Die Standardabweichung der Differenzen dividiert durch das Mittel
der Differenzen wird als % Gleichmäßigkeit angegeben. Eine niedrige
Zahl für
die Gleichmäßigkeit
(z. B. 2 bis 3%) wird bevorzugt.
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Ein „dreidimensionaler" Schleifgegenstand
ist ein Schleifgegenstand mit zahlreichen Schleifpartikeln, die
sich über
mindestens einen Teil seiner Dicke erstrecken, so dass das Entfernen
einiger der Partikel während
der Planarisierung zusätzliche
Schleifpartikel exponiert, die in der Lage sind, die Planarisierungsfunktion wahrzunehmen.
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In einem anderen Gesichtspunkt stellt
die Endung ein Verfahren zur Modifizierung einer Oberfläche eines
Wafers, der zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung geeignet
ist, zur Verfügung,
umfassend die Schritte:
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- (a) Bereitstellen eines Wafers, umfassend ein
erstes Material, das eine Oberfläche
aufweist, die geätzt
wurde, um ein Muster zu bilden, und ein zweites Material, das über der
Oberfläche
des ersten Materials aufgebracht ist;
- (b) In Kontaktbringen des zweiten Materials des Wafers mit Schleifmaterial
in Gegenwart der vorstehend angeführten Bearbeitungsflüssigkeit;
und
- (c) relatives Bewegen des Wafers, während das zweite Material mit
dem Schleifmaterial in Kontakt ist, bis eine exponierte Oberfläche des
Wafers planar ist und sie mindestens einen Bereich des exponierten
ersten Materials und einen Bereich des exponierten zweiten Materials
umfasst.
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In diesem Gesichtspunkt wird die
vorstehend beschriebene Bearbeitungsflüssigkeit verwendet. Das Schleifmaterial
umfasst einen Gegenstand, und die Bewegung zwischen dem Wafer und
dem Schleifgegenstand erfolgt unter Druck im allgemeinen Bereich
von 0,1 bis 25 Psi (689 bis 172369 Pa), vorzugsweise in einem Bereich
von 0,2 bis 15 Psi (1379 bis 103421 Pa) und am stärksten bevorzugt
in einem Bereich von 1 bis 6 Psi (6895 bis 41369 Pa). Der Wafer
und der Schleifgegenstand können
gegeneinander kreisförmig,
spiralförmig,
nicht gleichmäßig, elliptisch
als Ziffer acht oder zufällig
rotiert und/oder bewegt werden. Der Waferhalter oder der Träger kann
ebenfalls oszillieren oder vibrieren, wie durch Übertragung von Ultraschallvibrationen durch
den Halter oder Träger.
Zum Beispiel wird entweder der Schleifgegenstand oder der Wafer
oder sowohl der Schleifgegenstand als auch der Wafer relativ zum
anderen sowohl rotiert als auch linear entlang relativer Zentren
des Wafers und des Schleifgegenstandes bewegt. Die Rotationsbewegung
oder die Rotationsgeschwindigkeit zwischen dem Wafer und dem Schleifgegenstand
kann zwischen 1 Upm und 10.000 Upm liegen. Bevorzugt werden Rotationsgeschwindigkeiten
für den
Schleifgegenstand, bei denen der Schleifgegenstand mit einer Geschwindigkeit
zwischen 10 Upm und 1.000 Upm, stärker bevorzugt zwischen 10
Upm und 250 Upm und am stärksten
bevorzugt zwischen 10 Upm und 60 Upm rotiert. Bevorzugt werden Rotationsgeschwindigkeiten
für den
Wafer, bei denen der Wafer mit einer Geschwindigkeit zwischen 2
Upm und 1.000 Upm, stärker
bevorzugt zwischen 5 Upm und 500 Upm und noch stärker bevorzugt zwischen 10
Upm und 100 Upm rotiert.
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Ein bevorzugtes Schleifmaterial zur
Verwendung im vorstehenden Verfahren umfasst dreidimensionale Schleifmaterialkomposite,
die an einem Schleifgegenstand fixiert sind, wobei die Komposite
eine Mehrzahl von Schleifpartikeln umfassen, die in einem Bindemittel
fixiert und dispergiert sind. Vorzugsweise umfasst der Schleifgegenstand
ferner einen Träger,
und stärker
bevorzugt ist dieser Träger
ein Polymerfilm. Dieser Träger besitzt
eine vordere Oberfläche
und eine rückseitige
Oberfläche.
Der Träger
kann ausgewählt
sein aus einer Gruppe von Materialien, die für Schleifgegenstände verwendet
werden, wie Papier, Vlieswaren, Stoff, behandelter Stoff, Polymerfilm
und grundierter Polymerfilm. In einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Träger
ein grundierter Polyesterfilm. Ausserdem kann ein solches Schleifmaterial
an einer Subunterlage, umfassend ein Laminat aus einem Polycarbonatfolie
und Polyurethanschaum, befestigt oder von dieser anderweitig unterstützt werden.
Die Subunterlage besitzt typischerweise eine vordere Oberfläche und
eine rückseitige
Oberfläche,
und das Schleifmaterial kann auf der vorderen Oberfläche der
Subunterlage vorhanden sein. Ein Haftklebstoff kann auf die rückseitige
Oberfläche
des Trägers
des Schleifmaterials aufgebracht werden, um den Schleifgegenstand
an der Subunterlage zu fixieren.
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Alternativ kann das Schleifmaterial
eine Schleif- oder Polieraufschlämmung
umfassen, die in Verbindung mit einer Polierunterlage verwendet
wird, wobei die Aufschlämmung
eine Mehrzahl von losen Schleifpartikeln, dispergiert in einer Flüssigkeit
(z. B. Wasser), umfasst und die Aufschlämmung durch die Anwendung der
Polierunterlage mit dem zweiten Material des Wafers in Kontakt kommt.
Wenn eine Aufschlämmung
und eine Polierunterlage als Schleifmaterial verwendet werden, schließt die Aufschlämmung die
vorstehend angeführte
Bearbeitungsflüssigkeit
als Teil davon ein.
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Das Verfahren ist vorzugsweise auf
die Modifizierung von Zwischenoberflächen eines strukturierten Wafers
ausgerichtet. Das erste Material ist typischerweise ein dielektrisches
Material über
dem ein Zwischenmaterial oder eine Adhäsions/Barriere-Schicht aufgebracht
ist. Einige geeignete Zwischenmaterialien oder Adhäsions/Barriere-Schichten schließen Tantal,
Titan, Tantalnitrid, Titannitrid ein. Andere geeignete Zwischenmaterialien
oder Adhäsions/Barriere-Schichten
schließen
Metalle, Nitride und Silicide ein. Das dem ersten Material zugeordnete
Design schließt
gemusterte Bereiche, geriffelte Bereiche und Kontaktlöcher sowie
andere Strukturen, die eine vollständige Halbleitervorrichtung
ausmachen, ein. Das zweite Material ist typischerweise ein leitfähiges Material,
ausgewählt
aus Titan, Silber, Aluminium, Wolfram, Kupfer oder Legierungen davon. Das
vorliegende Verfahren ist insbesondere zur Modifizierung leitfähiger Oberflächen von
Materialien mit Widerstandswerten von typischerweise unter etwa
0,1 Ohm·cm
angepasst. Im allgemeinen besitzen bevorzugte dielektrische Materialien
Dielektrizitätskonstanten
von unter etwa 5.
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Im Verfahren wird der Kontakt und
die Bewegung zwischen dem Schleifmaterial und dem leitfähigen Material
aufrechterhalten, bis eine exponierte Oberfläche des Wafers planar ist und
mindestens einen Bereich von exponiertem zweiten oder leitfähigen Material
und mindestens einen Bereich von exponiertem ersten oder dielektrischen
Material umfasst und der exponierte Bereich des leitfähigen Materials
und der exponierte Bereich des dielektrischen Materials in einer
einzigen Ebene liegen. Das dielektrische Material kann mit einem oder
mehreren Zwischenmaterialien, wie einer Adhäsions/Barriere-Schicht, bedeckt
sein. Typischerweise ist die exponierte Oberfläche des dielektrischen Materials
nach dem Entfernen des überschüssigen leitfähigen Materials
im wesentlichen frei von Zwischenmaterial. Alternativ kann das Entfernen
des leitfähigen
Materials nur die Oberflächen
des Zwischenmaterials und des leitfähigen Materials exponieren.
Fortgesetzte Modifizierung kann dann auf der Oberfläche des
Wafers das dielektrische Material und das leitfähige Material exponieren.
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Diese und andere Gesichtspunkte der
Erfindung sind für
den Fachmann nach Betrachtung der restlichen Offenbarung, einschließlich der
ausführlichen
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform und der Ansprüche im Anhang,
offensichtlich.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Querschnittsansicht eines Teils eines strukturierten
Wafers vor der Oberflächenmodifizierung;
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2 ist
eine schematische Querschnittsansicht eines Teils eines strukturierten
Wafers nach der Oberflächenmodifizierung;
und
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3 ist
eine schematische Seitenteilansicht einer Vorrichtung zur Modifizierung
der Oberfläche
eines Wafers zur Verwendung in der Halbleiterherstellung.
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Ausführliche Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform
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Die Erfindung wird unter Bezugnahme
auf ihre bevorzugte Ausführungsform
beschrieben. In dieser ausführlichen
Beschreibung wird auf die verschiedenen Figuren Bezug genommen,
in denen bestimmte Merkmale durch Referenzziffern identifiziert
werden und wobei gleiche Ziffern gleiche Merkmale bezeichnen.
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1 ist
eine typische Ansicht eines gemusterten Wafers 10, der
zur Verwendung im Verfahren der Erfindung geeignet ist. Zur besseren
Klarheit wurden bekannte Merkmale, wie dotierte Bereiche, aktive
Vorrichtungen, Epitaxieschichten, Träger und Feldoxidschichten weggelassen.
Der Wafer 10 besitzt eine Grundlage 11 und eine
Mehrzahl von topographischen Merkmalen, typischerweise hergestellt
aus irgendeinem geeigneten Material, wie einkristallinem Silizium,
Galliumarsenid und anderen auf dem Fachgebiet bekannten Materialien.
Eine Barriere- oder Adhäsionsschicht 13,
typischerweise Titannitrid, Titan, Tantal, Tantalnitrid oder Siliziumnitrid,
bedeckt die Grundlage 11 und die Grundmerkmale.
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Eine leitende Metallschicht 14 bedeckt
die vordere Oberfläche
der Barriereschicht 13 und Grundmerkmale. Eine Vielfalt
von Metallen oder Metalllegierungen kann verwendet werden, wie Titan,
Aluminium, Kupfer, Aluminiumkupferlegierung, Wolfram oder Silber.
Die Metallschicht wird typischerweise durch Abscheiden einer kontinuierlichen
Schicht des Metalls auf die Barriereschicht 13 aufgebracht. Überschüssiges Metall
wird dann entfernt, um das gewünschte
Muster der in 2 veranschaulichten
Metallverbindungen 15 zu erzeugen. Die Metallentfernung
stellt einzelne Metallverbindungsoberflächen 15 und einzelne
Oberflächenmerkmale 16 zur Verfügung, die
vorzugsweise eine planare Oberfläche
frei von Kratzern oder anderen Fehlern, die die Betriebsfähigkeit
der fertigen Halbleitervorrichtung beeinträchtigen könnten, zur Verfügung stellt.
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3 veranschaulicht
schematisch eine Vorrichtung zur Modifizierung von Wafern, die im
Verfahren der Erfindung verwendbar ist. Variationen dieser Maschine
und/oder eine Vielzahl anderer Maschinen können in dieser Erfindung verwendbar
sein. Diese Art von Vorrichtung und eine Vielzahl von Variationen
und andere Arten von Vorrichtungen sind auf dem Fachgebiet zur Verwendung
mit Polierunterlagen und losen Schleifmaterialaufschlämmungen
bekannt. Ein Beispiel für
eine geeignete, im Handel erhältliche
Vorrichtung ist eine CMP (chemisch mechanische Planarisierungs)-Maschine,
erhältlich
von IPEC/WESTECH aus Phoenix, AZ: Alternative CMP-Maschinen sind
von STRASBAUGH oder SPEEDFAM erhältlich.
Die Vorrichtung 30 umfasst die mit einem Motor (nicht gezeigt)
verbundene Kopfeinheit 31. Die Spannvorrichtung 32 erstreckt
sich aus der Kopfeinheit 31; ein Beispiel für eine solche
Spannvorrichtung ist eine Gimbal-Spannvorrichtung.
Die Konstruktion der Spannvorrichtung 32 nimmt vorzugsweise
verschiedene Kräfte
und Drehbewegungen auf, so dass der Schleifgegenstand die gewünschte Oberflächenbeschaffenheit
und Ebenheit auf dem Wafer zur Verfügung stellt. Die Spannvorrichtung
kann es dem Wafer erlauben, sich während der Planarisierung zu
drehen oder nicht zu drehen.
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Am Ende der Spannvorrichtung 31 befindet
sich der Waferhalter 33, der den Wafer 34 an der
Kopfeinheit 31 festhält
und ein Ablösen
des Wafers während
der Verarbeitung verhindert. Der Waferhalter ist so gestaltet, dass
er den Wafer aufnimmt und kann zum Beispiel kreisförmig, oval,
rechteckig, quadratisch, oktagonal, hexagonal oder pentagonal sein.
In einigen Fällen
schließt
der Waferhalter zwei Teile ein, einen optionalen Rückhaltering
und eine Waferträgerunterlage.
Der Rückhaltering
kann eine im allgemeinen runde Vorrichtung sein, die um den Umfang
des Halbleiterwafers passt. Die Waferträgerunterlage kann aus einem
oder mehreren Elementen, z. B. Polyurethanschaum, hergestellt sein.
Der Waferhalter 33 erstreckt sich entlang des Halbleiterwafers 34 am
Ringteil 35. Der optionale Ringteil kann ein gesondertes
Stück oder
in den Halter 33 integriert sein. In einigen Fällen wird
sich der Waferhalter 33 nicht über den Wafer 34 hinaus
erstrecken, so dass der Waferhalter 33 den Schleifgegenstand 41 nicht
berührt
oder mit ihm in Kontakt kommt. In anderen Fällen erstreckt sich der Waferhalter 33 über den
Wafer 34 hinaus, so dass der Waferhalter den Schleifmaterialkomposit berührt oder
mit ihm in Kontakt kommt, wobei der Waferhalter in diesem Fall die
Eigenschaften des Schleifmaterialkomposits beeinflussen kann. Zum
Beispiel kann der Waferhalter 33 den Schleifgegenstand „konditionieren"
und den äussersten
Teil der Oberfläche
des Schleifgegenstandes während
der Verarbeitung entfernen. Der Waferhalter oder der Rückhaltering
können
jede Konstruktion aufweisen oder aus jedem Material sein, das es
dem Schleifgegenstand erlaubt, dem Wafer den gewünschten Modifizierungsgrad
zu verleihen. Beispiele für
geeignete Materialien schließen
polymere Materialien ein.
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Die Geschwindigkeit, mit der der
Waferhalter 33 rotiert, wird von der speziellen Vorrichtung,
den speziellen Verarbeitungsbedingungen, dem speziellen Schleifgegenstand
und den gewünschten
Wafermodifizierungskriterien abhängen.
Im allgemeinen rotiert jedoch der Waferhalter 33 mit zwischen
2 und 1.000 Upm, typischerweise zwischen 5 und 500 Upm, vorzugsweise
zwischen 10 und 300 Upm und stärker
bevorzugt zwischen 20 und 100 Upm. Wenn der Waferhalter zu langsam
oder zu schnell rotiert, könnte
die gewünschte
Abtragsgeschwindigkeit nicht erreicht werden.
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Der Waferhalter 33 und/oder
der Träger 42 können kreisförmig, spiralförmig, ungleichmäßig, elliptisch als
Ziffer acht oder zufällig
rotieren. Der Waferhalter oder der Träger können auch oszillieren oder
vibrieren, wie durch Übertragung
von Ultraschallvibrationen durch den Halter oder den Träger.
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Wie angeführt, wird das in der vorliegenden
Erfindung verwendete Schleifmaterial typischerweise eine Unterlage,
die in Verbindung mit einer Schleifaufschlämmung verwendet wird, oder
ein dreidimensionaler Schleifgegenstand vom Typ, der allgemein in
der US-Patenturkunde Nr. 5,692,950, erteilt für Bruxvoort et al. am 2. Dezember
1997 mit dem Titel „Abrasive
Construction for Semiconductor Wafer Modification" beschrieben wird,
sein.
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Es gilt als vereinbart, dass sich
der hier verwendete Begriff „Gegenstand"
oder „Schleifgegenstand" entweder
auf eine Polierunterlage zur Verwendung in Verbindung mit einer
Schleifaufschlämmung
oder auf einen dreidimensional geformten Schleifgegenstand bezieht.
Vorzugsweise wird das Schleifmaterial ein dreidimensional geformter
Schleifgegenstand sein. Der Gegenstand wird einen Durchmesser zwischen
10 und 1000 mm, vorzugsweise zwischen 25 und 850 mm besitzen. Der
Gegenstand kann mit zwischen 5 und 10.000 Upm, typischerweise mit
zwischen 10 und 1.000 Upm, zwischen 10 und 250 Upm, und vorzugsweise
mit zwischen 10 und 60 Upm rotieren. Vorzugsweise rotieren sowohl
der Wafer als auch der Gegenstand in der gleichen Richtung. Der
Wafer und der Gegenstand können
jedoch auch in entgegengesetzte Richtungen rotieren.
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Die Grenzfläche zwischen der Waferoberfläche 34 und
dem Waferhalter 33 sollte vorzugsweise relativ flach und
gleichmäßig sein,
um zu gewährleisten,
dass der gewünschte
Planarisierungsgrad erreicht wird. Die Bearbeitungsflüssigkeit 39 wird
in einem Lagerbehälter 37 gehalten
und durch die Leitung 38 zur Grenzfläche zwischen der Waferoberfläche und
dem Gegenstand 41 gepumpt. Vorzugsweise besteht während der
Planarisierung ein konstanter Fluss der Bearbeitungsflüssigkeit
zur Grenzfläche
zwischen dem Gegenstand und der Waferoberfläche. Typischerweise wird die
Bearbeitungsflüssigkeit
zuerst auf die äussere
oder exponierte Waferoberfläche 34 aufgebracht
und kann mit mindestens einem der Materialien auf dieser Oberfläche reagieren. Anschließend wird
das Schleifmaterial auf die Oberfläche des Wafers aufgebracht,
um das Reaktionsprodukt des Wafermaterials und der Bearbeitungsflüssigkeit
zu entfernen. Alternativ kann das Metall zuerst mechanisch entfernt
und dann mit Bestandteilen in der Bearbeitungsflüssigkeit umgesetzt werden.
Die Fließgeschwindigkeit
der Bearbeitungsflüssigkeit
kann teilweise von den gewünschten
Planarisierungskriterien (Abtragsgeschwindigkeit, Oberflächenbeschaffenheit
und Planarität),
der speziellen Waferkonstruktion, der Chemie des exponierten Metalls
und der Oberflächenkonfiguration
des Schleifgegenstandes abhängen.
Die Fließgeschwindigkeit
zur Verteilung der Bearbeitungsflüssigkeit liegt typischerweise
im Bereich von etwa 10 bis 1.000 Milliliter/Minute, vorzugsweise
10 bis 500 Milliliter/Minute und stärker bevorzugt zwischen etwa
25 und 250 Milliliter/Minute.
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Die Bearbeitungsflüssigkeit
der vorliegenden Erfindung ist bei der CMP-Verarbeitung von Metall enthaltenden
Zwischenoberflächen
von strukturierten Wafern und insbesondere im CMP-Verfahren für Kupfer enthaltende
Oberflächen
verwendbar. Die Bearbeitungsflüssigkeit
ist eine wässrige
Flüssigkeit,
die ein chemisches Ätzmittel,
wie ein oxidierendes Mittel, einschließt, das mit dem Kupfer zu einer
Oberflächenschicht
aus Kupferoxiden reagiert. Die Oxidschicht kann dann von der Oberfläche des
Wafers einfach durch die Anwendung des Schleifmaterials entfernt
werden. Zusätzlich
zu oxidierenden Mitteln schließen
verwendbare chemische Ätzmittel
komplexbildende Mittel ein, die auf ähnliche Weise wie die vorstehend
angeführten
oxidierenden Mittel wirken und eine Schicht erzeugen, die durch
die mechanische Wirkung des Schleifmaterials einfacher entfernt
werden kann. Geeignete chemische Ätzmittel schließen Schwefelsäure, Wasserstoffperoxid,
Kupferchlorid, Ammonium-, Natrium- und Kaliumpersulfate, Eisenchlorid,
Chromschwefelsäuren,
Kaliumeisen(III)cyanid, Salpetersäure und Kombinationen davon
ein. Beispiele für
geeignete komplexbildende Mittel schließen alkalisches Ammoniak, wie
Ammoniumhydroxid mit Ammoniumchlorid und anderen Ammoniumsalzen
und Zusatzstoffen, Ammoniumcarbonat, Eisen(III)nitrat und Kombinationen
davon ein. Eine Vielzahl von Zusatzstoffen können zwecks Stabilität, Oberflächenbehandlung
oder Ätzgeschwindigkeitsmodifizierung
zugegeben werden. Ätzmittel
stellen typischerweise eine isotropische Ätze, d. h. die gleiche Ätzgeschwindigkeit
oder Abtragsgeschwindigkeit in allen Richtungen, zur Verfügung.
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Geeignete oxidierende oder bleichende
Mittel, die in eine Bearbeitungsflüssigkeit eingeschlossen werden
können,
schließen Übergangsmetallkomplexe,
wie Eisen(III)cyanid, Ammoniumeisen-EDTA, Ammoniumeisen(III)citrat,
Eisen(III)citrat, Ammoniumeisen(III)oxalat, Kupfercitrat, Kupferoxalat,
Kupfergluconat, Kupferglycinat, Kupfertartrat und ähnliche
ein, wobei das komplexbildende Mittel typischerweise ein mehrzähniges Amin,
eine mehrzähnige
Carbonsäure
oder eine Kombination aus den beiden ist. Eine Vielzahl von koordinierenden
Verbindungen werden in Cotton & Wilkinson,
Advanced Inorganic Chemistry, 5. Auflage, beschrieben. Diejenigen
mit oxidierenden Potenzialen, die zur Oxidation von Kupfermetall
und/oder Kupferoxid geeignet sind, können verwendet werden, wie
koordinierende Verbindungen, einschließlich Vanadium, Chrom, Mangan, Kobalt,
Molybdän
und Wolfram. Andere geeignete oxidierende Mittel schließen Sauerstoffsäuren der
Halogene und deren Salze, wie die Alkalimetallsalze, ein. Diese
Säuren
werden in Cotton & Wilkinson,
Advanced Inorganic Chemistry, 5. Auflage, beschrieben. Die Anionen
dieser Säuren
enthalten typischerweise Halogenatome, wie Chlor-, Brom- oder Iodatome.
Diese Halogene sind an ein, zwei, drei oder vier Sauerstoffatome
gebunden. Beispiele schließen
ein: Chlorsäure
(HOClO2), chlorige Säure (HOClO), hypochlorige Säure (HOCl)
und die entsprechenden Natriumsalze davon. Zum Beispiel Natriumchlorat,
Natriumchlorit und Natriumhypochlorit. Ähnliche Brom- und Iodanaloge
sind bekannt.
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Zur Verarbeitung einer Kupfer enthaltenden
Zwischenoberfläche
eines strukturierten Wafers schließen die bevorzugten oxidierenden
Mittel Salpetersäure,
Kaliumeisen(III)cyanid, und am stärksten bevorzugt Wasserstoffperoxid
ein. Andere geeignete oxidierende Mittel sind in West et al., Copper
and Its Alloys, (1982), und in Leidheiser, The Conosion of Copper,
Tin and their Alloys, (1971) aufgeführt. Die Konzentration des
oxidierenden Mittels in entionisiertem Wasser kann im Bereich von
etwa 0,01 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise von 0,02 bis 40 Gew.-% liegen.
Wenn Wasserstoffperoxid als oxidierendes Mittel verwendet wird,
ist es typischerweise in einer wässrigen
Lösung
in einer Konzentration (Gew.-%) im Bereich von etwa 0,5% bis etwa
12,5%, vorzugsweise von etwa 1,0% bis etwa 7,5% und am stärksten bevorzugt
von etwa 1,0% bis etwa 5,0% vorhanden.
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Die Oxidation und das Lösen von
Kupfer wird durch die Zugabe von komplexbildenden Mitteln, die an Kupfer
binden, um die Löslichkeit
von Kupfermetall oder Kupferoxiden in Wasser zu erhöhen, verstärkt, wie allgemein
in Cotton & Wilkinson;
und Hathaway in Comprehensive Coordination Chemistry, Band 5; Wilkinson, Gillard,
McCleverty, Hrsg., beschrieben wird. In den Bearbeitungsflüssigkeiten
der vorliegenden Erfindung ist ein komplexbildendes Mittel immer
in einer Konzentration von etwa 0,01 bis 50 Gew.-% in entionisiertem
Wasser vorhanden. Bei der Verarbeitung der Kupfer enthaltenden Zwischenoberflächen von
strukturierten Wafern ist das komplexbildende Mittel Iminodiessigsäure (IDA)
und Salze davon, IDA ist typischerweise in der Bearbeitungsflüssigkeit
in einer Konzentration (Gew.-%) im Bereich zwischen etwa 0,5% und
etwa 5,0%, vorzugsweise zwischen etwa 0,5% und etwa 2,0% und am
stärksten
bevorzugt zwischen etwa 0,75% und etwa 1,5% vorhanden.
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Korrosionsinhibitoren oder passivierende
Mittel für
Metalle sind gut bekannt, insbesondere für Stahl und galvanisierten
Stahl. Die bekanntesten und am meisten verwendeten Inhibitoren für Kupfer
sind Benzotriazol und seine als Azolderivate bekannten Derivate.
Es ist bekannt, dass Kupfer durch Kupferoxid in gewissem Maße passiviert
wird, insbesondere bei neutralem oder schwach alkalischem pH-Wert.
Die Zugabe von passivierendem Mittel zur Bearbeitungsflüssigkeit
kann Bereiche einer Metalloberfläche,
die noch nicht in Kontakt mit dem Schleifgegenstand sind, vor vorzeitigem, übermäßigem Abtrag
durch ein Ätzmittel
schützen
oder steuern, wieviel oxidierendes Mittel mit der exponierten Metalloberfläche reagiert.
Andere passivierende Mittel sind in Leidheiser, The Conosion of
Copper, Tin and their Allloys, (1971), S. 119- 123, aufgelistet. Die Menge und Art
des passivierenden Mittels wird teilweise von den gewünschten
Planarisierungskriterien (Abtragsgeschwindigkeit, Oberflächenbeschaffenheit
und Planarität)
abhängen.
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Bei der Verarbeitung von Kupfer enthaltenden
Wafern gemäß der vorliegenden
Erfindung schließen geeignete
passivierende Mittel bestimmte Azolderivate, vorzugsweise Tolyltriazol,
Benzotriazol und Kombinationen von Tolyltriazol und Benzotriazol,
in einer Konzentration (Gew.-%) im Bereich zwischen 0,025% und 0,20%,
vorzugsweise zwischen 0,050% und 0,15%, und stärker bevorzugt zwischen 0,050%
und 0,10% in der Bearbeitungsflüssigkeit,
ein.
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Puffer können zur pH-Steuerung zur Bearbeitungsflüssigkeit
zugegeben werden und so pH-Änderungen,
bedingt durch geringfügige
Verdünnung
durch Spülwasser,
und/oder die pH-Unterschiede des entionisierten Wassers in Abhängigkeit
von der Quelle, abschwächen.
Wie vorstehend angeführt
kann der pH-Wert eine wesentliche Auswirkung auf die Art der Kupferoberfläche und
auf die Kupferabtragsgeschwindigkeit haben. Die am stärksten bevorzugten
Puffer sind mit Halbleiter-Post-CMP Reinigungsanforderungen verträglich und weisen
auch weniger potentielle Verunreinigungen, wie Alkalimetalle, auf.
Ausserdem können
die am stärksten bevorzugten
Puffer so eingestellt werden, dass sie den pH-Bereich von sauer über nahezu
neutral bis basisch abdecken. Polyprotische Säuren wirken als Puffer, und
wenn sie vollständig
oder teilweise mit Ammoniumhydroxid zu Ammoniumsalzen neutralisiert
sind, werden sie bevorzugt. Repräsentative
Beispiele schließen
Systeme aus Phosphorsäure-Ammoniumphosphat,
Ammoniumhydrogenphosphat, Polyphosphorsäure-Ammoniumpolyphosphat, Borsäure-Ammoniumtetraborat,
Borsäure-Ammoniumpentaborat
ein. Andere drei- und polyprotische Protolyte und deren Salze, insbesondere
Ammoniumsalze, werden bevorzugt. Diese können Ammoniumionen-Puffersysteme auf
der Basis der folgenden Protolyte einschließen, die alle mindestens einen pKa-Wert über 7 aufweisen:
Asparaginsäure,
Glutaminsäure,
Histidin, Lysin, Arginin, Ornithin, Cystein, Tyrosin und Carnosin.
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Die Bearbeitungsflüssigkeit
kann auch Zusatzstoffe, wie oberflächenaktive Mittel, Viskositätsmodifizierer,
Benetzungsmittel, Puffer, Rostinhibitoren, Gleitmittel, Seifen und ähnliche
enthalten. Diese Zusatzstoffe werden ausgewählt, um den gewünschten
Vorteil zur Verfügung
zu stellen, ohne die darunterliegende Halbleiterwaferoberfläche zu beschädigen. Ein
Gleitmittel kann zum Beispiel in der Bearbeitungsflüssigkeit
mit der Absicht enthalten sein, die Reibung zwischen dem Schleifgegenstand
und der Halbleiterwaferoberfläche
während
der Planarisierung zu verringern.
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Anorganische suspendierte Partikel
können
ebenfalls in der Bearbeitungsflüssigkeit
enthalten sein. Diese anorganischen suspendierten Partikel können verwendet
werden, um die Abtragsgeschwindigkeit des Metalls und/oder des Dielektrikums
zu erhöhen.
Beispiele für
solche anorganischen suspendierten Partikel schließen Siliziumdioxid,
Zirkoniumdioxid, Calciumcarbonat, Chrom(III)oxid, Cer(IV)oxid, Cersalze
(z. B. Cernitrat), Granat, Silikate und Titandioxid ein. Die mittlere
Partikelgröße dieser
anorganischen suspendierten Partikel sollte geringer sein als 1.000 Ångström (100 nm),
vorzugsweise geringer als 500 Ångström (50 nm)
und stärker
bevorzugt geringer als 250 Ångström (25 nm).
Obwohl suspendierte Partikel zur Bearbeitungsflüssigkeit zugegeben werden können, werden
in CMP-Verfahren, in denen die vorstehenden, an einem Schleifgegenstand
fixierten dreidimensionalen Schleifkomposite verwendet werden, vorzugsweise
Bearbeitungsflüssigkeiten
verwendet, die im wesentlichen frei sind von anorganischen suspendierten
Partikeln, z. B. losen Schleifpartikeln, die nicht mit dem Schleifgegenstand
verbunden sind. Vorzugsweise enthält die Bearbeitungsflüssigkeit
weniger als 1 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 0,1 Gew.-% und stärker bevorzugt
0 Gew.-% anorganische suspendierte Partikel. Die zur Entfernung
von Kupfer von Zwischenoberflächen
strukturierter Wafer wirksame Bearbeitungsflüssigkeit umfasst ein chelatbildendes
Mittel, ausgewählt
aus Iminodiessigsäure
und Salzen davon, ein oxidierendes Mittel, einen ionischen Puffer,
ein passivierendes Mittel und Wasser. Die bevorzugte Bearbeitungsflüssigkeit
kann (in Gew.-%) umfassen: Wasserstoffperoxid in einer Konzentration
zwischen 0,5% und 12,5%, vorzugsweise zwischen 1,0% und 7,5 %, stärker bevorzugt
zwischen 1,0% und 5,0% und am stärksten
bevorzugt 3,3%; Ammoniumhydrogenphosphat in einer Konzentration
zwischen 1,0% und 8,0%, vorzugsweise zwischen 2,0% und 6,0%, stärker bevorzugt
zwischen 2,0% und 4,0% und am stärksten bevorzugt
3,0%; Iminodiessigsäure
in einer Konzentration zwischen 0,5% und 5,0%, vorzugsweise zwischen 0,5%
und 2,0%, stärker
bevorzugt zwischen 0,75% und 1,5% und am stärksten bevorzugt 1,0%; Tolyltriazol
in einer Konzentration typischerweise zwischen 0,025% und 0,2%,
vorzugsweise zwischen 0,05% und 0,15% und am stärksten bevorzugt 0,05%; und
als Rest (92,65%) Wasser. Der Fachmann wird erkennen, dass oberflächenaktive
Mittel, Viskositätsmodifizierer
und andere bekannte Zusatzstoffe zur Bearbeitungsflüssigkeit nach
Bedarf in einer speziellen Anwendung zugegeben werden können.
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Die Menge der auf die Waferoberfläche aufgebrachten
Bearbeitungsflüssigkeit
ist vorzugsweise ausreichend, um bei der Entfernung von Metall-
oder Metalloxidablagerungen von der Oberfläche zu helfen. In vielen Fällen liegt
ausreichend Flüssigkeit
aus der Grundbearbeitungsflüssigkeit
und/oder dem chemischen Ätzmittel
vor. Der Fachmann wird auch erkennen, dass es einige Polieranwendungen
erforderlich machen können,
dass eine zweite Flüssigkeit
an der Planarisierungsgrenzfläche
zusätzlich
zur ersten Bearbeitungsflüssigkeit
vorhanden ist. Diese zweite Flüssigkeit
kann die gleiche sein wie die erste Flüssigkeit oder sie kann von dieser
verschieden sein.
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Die Bearbeitungsflüssigkeiten
der Erfindung können
auch in herkömmlichen
Polieraufschlämmungen verwendet
werden. Wie dem Fachmann bekannt ist, umfassen solche Aufschlämmungen
typischerweise eine oder mehrere Arten von suspendierten Polierpartikeln
in einem flüssigen
Medium, typischerweise Wasser. Die suspendierten Partikel können eines
oder mehrere, ausgewählt
aus Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Zirkoniumdioxid und Cer(IV)oxid,
in einer Konzentration des Schleifmittels in der Aufschlämmung zwischen
2 Gew.-% und 10 Gew.-% der Gesamtpartikel in der Flüssigkeit,
umfassen. Wenn die Bearbeitungsflüssigkeiten der Endung in einer
Aufschlämmung
enthalten sind, sind die vorstehenden einzelnen Bestandteile vorzugsweise
im flüssigen
Anteil der Aufschlämmung
in den vorstehend bezeichneten Gewichtsprozenten vorhanden. Eine
geringe Menge eines dispergierenden Mittels oder oberflächenaktiven
Mittels ist vorzugsweise in der Aufschlämmung enthalten, um beim Dispergieren
der suspendierten Schleifpartikel innerhalb der Bearbeitungsflüssigkeit zu
helfen, wobei eine stabile Aufschlämmung erzeugt wird. Dispergierende
Mittel und oberflächenaktive
Mittel sind auf dem Fachgebiet gut bekannt und die Wahl eines speziellen
dispergierenden Mittels oder oberflächenaktiven Mittels wird von
der Wahl des suspendierten Schleifpartikels und dessen Eigenschaften
abhängen. Dispergierende
Mittel werden allgemein zum Beispiel in Kirk-Othmer, Encyclopedia
of Chemical Technology, 4. Auflage, Bd. 8 (John Wiley and Sons)
(1993) offenbart. Oberflächenaktive
Mittel, die zur Verwendung in der Erfindung geeignet sein können, werden
in Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 4. Auflage,
Bd. 23 (John Wiley and Sons) (1997) offenbart. Die restliche Aufschlämmung umfasst
typischerweise Wasser.
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Die Bearbeitungsflüssigkeiten
der Erfindung stellen verbessert Poliereigenschaften zur Verfügung, indem
sie eine verminderte Konkavwölbung
für Kupferoberflächen und
möglicherweise
auch für
andere Metalle zur Verfügung
stellen. Speziell zeigen mit den Bearbeitungsflüssigkeiten der vorliegenden
Erfindung behandelte Kupfer enthaltende Waferzwischenoberflächen eine
Konkavwölbung
in den Kupferbereichen von weniger als 1000 Å (100 nm). Ausserdem sind
CMP-Verfahren, in denen die Bearbeitungsflüssigkeiten der Endung verwendet
werden, zum Teil durch hohe Abtragsgeschwindigkeiten, typischerweise
von über
etwa 1000 Å (100 nm)
pro Minute, gekennzeichnet. Diese hohen Abtragsgeschwindigkeiten
treten im allgemeinen auf, wenn die Bearbeitungsflüssigkeit
IDA als chelatbildendes Mittel in Kombination mit Tolyltriazol als
passivierendes Mittel einschließt.
In einer besonders bevorzugten Auführungsform enthält die Bearbeitungsflüssigkeit
IDA und Tolyltriazol, welche auf synergistische Weise zu wirken
scheinen, wobei eine Bearbeitungsflüssigkeit zur Verfügung gestellt
wird, die Kupfer von Oberflächen
des strukturierten Wafers sowohl mit geringer Konkavwölbung als
auch mit hohen Abtragsgeschwindigkeiten entfernt.
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Wenn der Schleifgegenstand 41 ein
dreidimensional geformter Schleifgegenstand ist, wird der Gegenstand 41 typischerweise
von einer Subunterlage 43 zur Unterstützung des Schleifgegenstandes
gehalten. Die Subunterlage stellt zum Teil Stabilität zur Verfügung, was
dem Schleifgegenstand sowohl erlaubt, die exponierte Waferoberfläche wirkungsvoll
abzuschleifen als auch die exponierte Waferoberfläche anzugleichen.
Die Wahl der speziellen Subunterlage (d. h. der physikalischen Eigenschaften
der Subunterlage) obliegt der Fachkenntnis des Fachmanns. Subunterlagenkonstruktionen
werden ferner zum Beispiel in der US-Patentschrift Nr. 6,194,317
beschrieben. Weitere Einzelheiten zur Konstruktion des vorstehend
angeführten
dreidimensionalen geformten Schleifgegenstandes finden sich auch
in der '932 Anmeldung sowie in US-Patenturkunde Nr. 5,692,950, erteilt
für Bruxvoort
et al. am 2. Dezember 1997 mit dem Titel „Abrasive Construction for
Semiconductor Wafer Modification".
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Auf die Erzeugung gleichmäßiger Abnutzungsgeschwindigkeiten
entlang der Oberfläche
des polierten Objekts und/oder entlang der Oberfläche der
Polierunterlage ausgerichtete Verfahren werden in den US-Patentanmeldungen
Nrn. 5,020,283; 5,177,908; 5,234,867; 5,297,364; 5,486,129; 5,230,184;
5,245,790 und 5,562,530 diskutiert. Diese Verfahren können zur
Verwendung in der vorliegenden Erfindung angepasst werden. Variationen
des Waferplanarisierungsverfahrens, in denen entweder ein kontinuierliches
Band oder eine Zuführrolle
von Bahnunterlagenmaterial in Verbindung mit einer Aufschlämmung verwendet
wird, können
auch verwendet werden, wobei ein Band oder eine Rolle aus strukturiertem,
dreidimensionalem Schleifmaterialkomposit und Bearbeitungsflüssigkeit
ersetzt wird. Mit dem Polieren verwandte Fachgebiete, wie die Struktur
des Waferträgers
und die Mittel zur Waferunterstützung/befestigung,
die an sich nicht von einer Wechselwirkung mit einer speziellen
Schleifoberfläche
abhängig
sind, können
mit dem Schleifgegenstand, umfassend strukturierte, dreidimensionale
Schleifmaterialkomposite der vorliegenden Erfindung, verwendet werden.
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Variablen, welche die Waferverarbeitung
beeinflussen können,
schließen
die Wahl des geeigneten Kontaktdruckes zwischen der Waferoberfläche und
dem Schleifgegenstand, der Art des flüssigen Mediums, der Relativgeschwindigkeit
und Relativbewegung zwischen der Waferoberfläche und dem Schleifgegenstand und
der Fließgeschwindigkeit
des flüssigen
Mediums ein. Diese Variablen sind voneinander abhängig und
werden auf der Basis der einzelnen zu verarbeitenden Waferoberfläche gewählt.
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Da es eine Vielzahl von Verarbeitungsschritten
für einen
einzelnen Halbleiterwafer geben kann, ist im allgemeinen eine relativ
hohe Abtragsgeschwindigkeit von Material wünschenswert. Mit den hier beschriebenen
Bearbeitungsflüssigkeiten
beträgt
die Abtragsgeschwindigkeit typischerweise mindestens 1000 Ångström (100 nm)
pro Minute, vorzugsweise mindestens 2000 Ångström (200 nm) pro Minute, stärker bevorzugt
mindestens 3000 Ångström (300 nm)
pro Minute und am stärksten
bevorzugt mindestens 4000 Ångström (400 nm) pro
Minute. Die Abtragsgeschwindigkeit des Schleifgegenstandes kann
abhängig
vom Maschinenzustand und der Art der verarbeiteten Waferoberfläche variieren.
Obwohl eine hohe Abtragsgeschwindigkeit im allgemeinen wünschenswert
ist, wird die Abtragsgeschwindigkeit vorzugsweise nicht so hoch
sein, dass sie die gewünschte Oberflächenbeschaffenheit
und/oder die Topographie der Waferoberfläche beeinträchtigt oder die Steuerung des
Planarisierungsverfahrens erschwert.
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Die Oberflächenbeschaffenheit des Wafers
kann mit bekannten Verfahren beurteilt werden. Ein bevorzugtes Verfahren
ist die Messung des Rt-Wertes der Waferoberfläche, welcher ein Maß für die „Rauhigkeit"
zur Verfügung
stellt und Kratzer oder andere Oberflächenfehler anzeigen kann. Siehe
zum Beispiel, Kapitel 2, RST PLUS Technical Reference Manual, Wyko
Corp., Tucson, AZ. Die Waferoberfläche wird vorzugsweise modifiziert,
um einen Rt-Wert von nicht über
1000 Ångström (100 nm),
stärker
bevorzugt von nicht über
100 Ångström (10 nm)
und noch stärker
bevorzugt von nicht über
50 Ångström (5 nm)
zu erhalten.
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Rt wird typischerweise unter Verwendung
eines Interferometers, wie eines Wyko RST PLUS Interferometers,
erhältlich
von Wyko Corp., oder eines TENCOR Profilometers gemessen. Die Kratzerdetektion
kann auch durch Dunkelfeldmikroskopie erfolgen. Kratzertiefen können durch
Rasterkraftmikroskopie, zum Beispiel unter Verwendung eines „Dimension
5000" Rastersondenmikroskops, erhältlich von Digital Instruments
aus Santa Barbara, Kalifornien, gemessen werden. Kratzer- und fehlerfreie
Oberflächen
sind höchst
wünschenswert.
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Der Grenzflächendruck zwischen dem Schleifgegenstand
und der Waferoberfläche
(d. h. der Kontaktdruck) beträgt
typischerweise weniger als 30 Psi (206843 Pa), vorzugsweise weniger
als 15 Psi (103421 Pa), stärker
bevorzugt weniger als 6, Psi (41369 Pa). Es wurde festgestellt,
dass der hier beschriebene strukturierte Schleifgegenstand bei Verwendung
im Verfahren der Erfindung eine gute Abtragsgeschwindigkeit bei
einem beispielhaften Grenzflächendruck
zur Verfügung
stellt. Es können
auch zwei oder mehr Verarbeitungsbedingungen innerhalb eines Planarisierungsverfahrens
verwendet werden. Zum Beispiel kann ein erstes Verarbeitungssegment
einen höheren
Grenzflächendruck
umfassen als ein zweites Verarbeitungssegment. Rotations- und Translationsgeschwindigkeiten
des Wafers und/oder des Schleifgegenstands können während des Planarisierungsverfahrens
auch variiert werden.
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Ausgesparte Bereiche des Schleifgegenstands
können
als Kanäle
wirken, um bei der Verteilung der Bearbeitungsflüssigkeit über die gesamte Waferoberfläche zu helfen.
Die ausgesparten Bereiche können
auch als Kanäle
wirken, um bei der Entfernung der abgenutzten Schleifpartikel und
anderer Rückstände von
der Grenzfläche
zwischen Wafer und Schleifgegenstand zu helfen. Die ausgesparten
Bereiche können
auch die auf dem Fachgebiet als „Haftreibung" bekannte Erscheinung
verhindern, bei der der Schleifgegenstand zum Ankleben oder Anlagern
an der Waferoberfläche
neigt.
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Der Schleifgegenstand der Erfindung
kann kreisförmig
sein, z. B. in Form einer Schleifscheibe. Die äußeren Kanten der kreisförmigen Schleifscheibe
sind vorzugsweise glatt oder können
alternativ Wellenschliff aufweisen. Der Schleifgegenstand kann auch
eine ovale Form oder jede polygonale Form, wie ein Dreieck, Quadrat,
Rechteck und dergleichen, aufweisen. Alternativ kann der Schleifgegenstand
die Form eines Bandes oder einer Rolle aufweisen, typischerweise
auf dem Schleiffachgebiet als Schleifbandrolle bezeichnet. Schleifbandrollen
können
während
des Modifizierungsverfahrens markiert werden. Der Schleifgegenstand
kann perforiert werden, um Öffnungen
durch die Schleifbeschichtung und/oder den Träger zur Verfügung zu
stellen, um das Hindurchtreten von flüssigem Medium vor, während und
nach der Verwendung zu erlauben.
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Die vorstehende Diskussion veranschaulicht
geeignete Schleifgegenstände
zur Verwendung in Verbindung mit den Bearbeitungsflüssigkeiten
der vorliegenden Erfindung. In Verbindung mit den Bearbeitungsflüssigkeiten
der Erfindung verwendete Schleifgegenstände werden im allgemeinen eine
längere
Nutzungsdauer zeigen, da der Schleifgegenstand im allgemeinen in
der Lage sein wird, mindestens zwei, vorzugsweise mindestens 5,
stärker
bevorzugt mindestens 20 und am stärksten bevorzugt mindestens
30 Kupfer enthaltende Wafer vollständig zu bearbeiten, ohne gewartet
werden zu müssen.
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Die Erfindung wird ferner durch die
nachstehenden nicht einschränkenden
Beispiele veranschaulicht. Wenn nicht anders angegeben sind Konzentrationen
als Gewichtsprozent angegeben.
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Beispiele
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Die folgenden Verfahren wurden in
den Tests verwendet, auf die hier Bezug genommen wird.
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Verfahren I
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Die Fähigkeit einer Anzahl von Polierlösungen,
unter Verwendung eines fixierten mikrostrukturierten Schleifmaterialkomposits
Metall von einer Waferoberfläche
zu entfernen, wurde gemäß dieses
Verfahrens I, das die Verarbeitung einer Oberfläche eines Wafers simuliert,
bestimmt. Die Waferoberfläche
für dieses
Testverfahren war ein mit Siliziumdioxid beschichteter Siliziumgrundwafer
mit einer Kupferoberfläche.
Wafer mit Deckschicht sind flach und besitzen flache und glatte
Metallbeschichtungen, während Wafer
mit Muster Merkmale in der Oberflächentopographie aufweisen,
die entsprechend mit Kupfer beschichtet sind.
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Mit Kupfer beschichtete Wafer mit
Deckschicht wurden aus einer Siliziumeinkristallgrundeinheit mit
einem Durchmesser von 100 mm und einer Dicke von etwa 0,5 mm, bezogen
entweder von WaferNet oder Silicon Valley Microelectronics, beide
aus San Jose, CA, hergestellt. Vor dem Abscheiden der Metallschicht
ließ man
eine etwa 5.000 Å (500
nm) dicke Siliziumdioxidschicht auf dem Siliziumwafer wachsen. Eine
Titanadhäsions/barriere-Schicht
wurde vor der Metallabscheidung auf der Siliziumdioxidschicht abgeschieden.
Die Dicke von Ti betrug typischerweise 200 Å (20 nm), kann aber im Bereich
zwischen 100 und 300 Å (10
und 30 nm) liegen. Eine gleichmäßige Cu-Schicht
wurde dann unter Verwendung von physikalischer Gasabscheidung (PVD)
auf dem Siliziumträger
abgeschieden. Die Dicke der Metallschicht betrug typischerweise
zwischen 11.000 und 12.000 Å (1.100
und 1.200 nm) und wurde mittels eines Omnimap NC110 Non-contact
Metals Monitoring System, TENCOR Instruments, Prometrix Division,
Santa Clara, CA, gemessen.
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Wafer mit Kupfermuster wurden hergestellt,
indem anfangs 10.000 Å (1000
nm) thermisches Siliziumdioxid unter Verwendung eines thermischen
Abscheideverfahrens auf der Oberfläche eines 100 mm Siliziumwafers
erzeugt wurde. Auf den Wafern wurde durch Ätzen einer Reihe von quadratischen
100 μm Merkmalen mittels
eines Trockenätzverfahrens
auf eine Tiefe von etwa 7.000 Å (700
nm) ein Muster erzeugt. Die Wafer wurden dann zu WaferNet, San Jose,
CA, zur Beschichtung mit 400 Å (40
nm) TiN über
dem Dioxid und mit einer 12.000 Å (1200 nm) Beschichtung aus
PVD-Kupfer auf der TiN-Barriereschicht geschickt.
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Als Testmaschine wurde eine modifizierte
Strasbaugh Läppmaschine,
Model 6Y-1, ähnlich
der in 3 beschriebenen
Vorrichtung, verwendet. Das Waferwerkstück ruhte auf einem Schaumträger, erhältlich von
Rodel of Newark, DE, unter der Handelsbezeichnung „DF200",
und die Gesamtheit wurde in einen unter Federdruck stehenden Kunststoffrückhaltering
gelegt. Der Schleifgegenstand des Beispiels wurde an eine Trägerunterlage,
umfassend eine 20 mil (508 μm) „PCF20"
Polycarbonatschicht, erhältlich
von General Electric Structured Plastics, General Electric Corp.,
Schenectady, NY, laminiert mit einem 3M-Kleber 442 DL oder 9671LE,
erhältlich
von 3M, St. Paul, MN, auf einen 90 mit (2286 μm) geschlossenzelligen Ethylenvinylacetat-Schaumstoff
von Voltek, Division of Sekisui America Corp., Lawrence, Massachusetts,
geklebt; die Unterlage wurde an der Platte des Strasbaugh befestigt.
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Der den Wafer haltende Trägerkopf
wurde mit einem gemäß dem hier
beschriebenen Verfahren III hergestellten Schleifgegenstand in Kontakt
gebracht. Der Wafer rotierte entweder mit etwa 40 oder 60 Upm, und die
Platte rotierte mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Trägerkopf.
Sowohl der Wafer als auch der Schleifgegenstand rotierte im Uhrzeigersinn.
Zusätzlich
zur Rotation beschrieb der Wafer einen Bogen (31 mm mit einer Periode
von 9 Sekunden), beginnend etwa 13 mm von der Kante des Schleifgegenstandes.
Der Durchmesser der Platte betrug 12 inch (30 cm). Der Schleifgegenstand
und der Trägerkopf
wurden, wenn nicht anders angegeben, mit einer nach unten wirkenden
Kraft von etwa 350 kPa (50 pound) miteinander in Kontakt gebracht.
Die Bearbeitungsflüssigkeit
wurde vor Kontaktieren des Wafers auf den Schleifgegenstand gepumpt. Während des
Polierens wurden die Bearbeitungsflüssigkeiten mit einer Fließgeschwindigkeit
von etwa 40 ml/Minute auf die Grenzfläche des Wafers und des Schleifmittels
gepumpt. Der Schleifgegenstand wurde verwendet, um die Wafer mit
Deckschicht für
einen Zyklus von 1 Minute (60 Sekunden) zu polieren. Nach dem Polierzyklus
wurde der Wafer vom Halter entfernt und mit entionisiertem Wasser
gespült.
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Die Metallabtragsgeschwindigkeit
wurde mittels Bestimmung der Metallfilmdickenänderung berechnet. Die Ausgangsmessungen
(d. h. vor dem Polieren) und Endmessungen (d. h. nach dem Polieren)
erfolgten an den gleichen Orten auf dem NC110. Fünf Messungen wurden gemittelt,
um die Abtragsgeschwindigkeit in Ångström pro Minute (Å/min) oder
mm/min zu bestimmen. Wafer mit Metalldeckschicht werden zur Bestimmung
der Abtragsgeschwindigkeiten der Metallfilmdicke verwendet.
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Wafer mit Muster wurden zur Bestimmung
des Ausmaßes
der Konkavwölbung
verwendet. Wenn quadratische 100 μm
Merkmale während
des Polierens exponiert wurden, wurden die Merkmale auf dem Wafer gemessen,
um das Ausmaß der
Konkavwölbung
in Bereichen auf der Oberfläche,
von denen Kupfer entfernt wurde, um die Siliziumdioxid-Stopschicht
oder die Barriere-Metall-Stopschicht zu exponieren, zu bestimmen. Zur
Messung der Konkavwölbung
wurde ein TENCOR P-22 Automated Surface Profilometer, TENCOR Instruments,
Santa Clara, CA, verwendet.
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Verfahren II
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Die Fähigkeit einer Anzahl von Polierlösungen zur
Entfernung von Metall von einer Waferoberfläche unter Verwendung eines
mikrostrukturierten, fixierten Schleifmaterialkomposits wurde gemäß dieses
Verfahrens II bestimmt. Die Waferoberfläche für dieses Testverfahren war
ein mit Siliziumdioxid beschichteter Siliziumgrundwafer mit Deckschicht
mit einer Kupferoberfläche.
Wafer mit Deckschicht sind flach und besitzen flache und glatte
Metallbeschichtungen, während
Wafer mit Muster Merkmale in der Oberflächentopographie aufweisen,
die entsprechend mit Kupfer beschichtet sind.
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Die mit Kupfer beschichteten Wafer
mit Deckschicht wurden aus einer Siliziumeinkristallgrundeinheit mit
einem Durchmesser von 200 mm und einer Dicke von etwa 0,5 mm hergestellt;
bezogen von WaferNet aus San Jose, CA. Die Abscheidung von Schichten
auf den Siliziumwafern wurde von WaferNet durchgeführt. Vor dem
Abscheiden der Metallschicht ließ man eine Siliziumdioxidschicht
auf den Siliziumwafer wachsen. Diese Schicht war etwa 5.000 Å (500 nm)
dick. Vor der Barriereschichtmetallabscheidung wurde eine Titanadhäsionsschicht
auf der Siliziumdioxidschicht abgeschieden. Die Dicke des Ti wurde
mit 200 Å (20
nm) spezifiziert. Vor der Metallabscheidung wurde eine Titannitrid
(TiN) Barriereschicht auf der Ti-Schicht abgeschieden. Die Dicke
von TiN wurde ebenfalls mit 200 Å (20 nm) spezifiziert. Eine
gleichmäßige Schicht
aus Cu wurde dann unter Verwendung physikalischer Gasabscheidung
(PVD) auf der Siliziumgrundlage abgeschieden. Die Dicke der Metallschicht
betrug typischerweise zwischen 11.000 und 12.000 Å (zwischen
1100 und 1200 nm) und wurde mit einem Omnimap NC110 Non-contact
Metals Monitoring System, TENCOR Instruments, Prometrix Division,
Santa Clara, CA, gemessen.
-
Die Wafer mit Kupfermuster und 200
mm Durchmesser wurden von SKW Associates, Los Altos, CA bezogen.
Die Wafer mit Muster sind als Kupfer Damascene CMP Characterization
Wafer: SKW 6–1
spezifiziert. Die Wafer bestehen aus Siliziumeinkristall, beschichtet
mit den folgenden Schichten in der angegebenen Reihenfolge: 8000 Å (800 nm)
Siliziumdioxid, abgeschieden aus plasmaaktiviertem Tetraethylorthosilikat
(PETEOS), 500 Å (50
nm) Tantal (Ta)-Barriereschicht, 500 Å (50 nm) Kupferimpfschicht
und 15.000 Å (1500
nm) galvanisiertes Kupfer. Das bis zu einer Tiefe von 8.000 Å (800 nm)
in das Siliziumdioxid geätzte
Muster schließt Anordnungen
von quadratischen 120 μm
Verbindungsflächen
ein, die für
Konkavwölbungsmessungen
verwendet wurden.
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Die Testmaschine war ein Westech
Systems, Inc. Model 372-01001 Automatic Wafer Polisher, Phoenix,
AZ, ähnlich
der in 3 beschriebenen
Vorrichtung. Das Waferwerkstück
ruhte auf einem Schaumträger, erhältlich von
Rodel of Newark, DE unter der Handelsbezeichnung „DE200",
im Trägerkopf.
Der Schleifgegenstand des Beispiels wurde an eine Trägerunterlage,
umfassend eine 20 mit (508 μm) „PCF20"
Polycarbonatschicht, erhältlich
von General Electric Structured Plastics, General Electric Corp.,
Schenectady, NY, laminiert mit einem 3M Kleber 442 DL oder 9671LE,
erhältlich
von 3M, St. Paul, MN auf einen 90 mit (2286 μm) geschlossenzelligen Ethylenvinylacetat-Schaumstoff von Voltek,
Division of Sekisui America Corp., Lawrence, Massachusetts, geklebt;
die Unterlage wurde an der Platte der Westech 372 befestigt.
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Der den Wafer haltende Trägerkopf
wurde mit einem gemäß dem hier
beschriebenen Verfahren III hergestellten Schleifgegenstand in Kontakt
gebracht. Der Wafer rotierte mit entweder etwa 20 oder 30 oder 40 Upm,
und die Platte rotierte mit der gleichen Geschwindigkeit wie der
Trägerkopf
plus 1, entweder 21 oder 31 oder 41 Upm. Sowohl der Wafer als auch
der Schleifgegenstand rotierten im Uhrzeigersinn. Der Durchmesser der
Platte betrug 22,5 Inch (57 cm). Zusätzlich zur Rotation oszillierte
der Waferträger
in einem Bogen (etwa 48 mm lang mit einer Geschwindigkeit von 10
mm/s), der etwa 13 mm von der Kante des Schleifgegenstandes entfernt
begann. Der Schleifgegenstand und der Trägerkopf wurden mit einer nach
unten wirkenden Kraft von 0,7 Psi (4826 Pa) 10 s miteinander in
Kontakt gebracht, und dann stieg der Druck schnell über etwa
10 Sekunden auf 3 oder 4 Psi (20684 oder 27579 Pa), wie in den Beispielen
festgelegt. Die Bearbeitungsflüssigkeiten wurden
vor dem in Kontaktbringen mit dem Wafer auf den Schleifgegenstand
gepumpt. Während
des Polierens wurden Bearbeitungsflüssigkeiten mit einer Fließgeschwindigkeit
von etwa 225 ml/min auf die Grenzfläche des Wafers und des Schleifmittels
gepumpt. Der Schleifgegenstand wurde verwendet, um die Wafer mit Deckschicht
für einen
Zyklus von einer Minute (60 Sekunden) zu polieren. Nach dem 60-sekündigen Polierzyklus
wurde der Druck für
5 s verringert und dann der Wafer vom Halter genommen und mit entionisiertem
Wasser gespült.
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Die Metallabtragsgeschwindigkeit
wurde durch Bestimmung der Änderung
der Metallfilmdicke berechnet. Die Anfangsmessungen (d. h. vor dem
Polieren) und die Endmessungen (d. h. nach dem Polieren) wurden unter
Verwendung eines NC110 an den gleichen Orten durchgeführt. Neunundvierzig
Messungen wurden gemittelt, um die Abtragsgeschwindigkeit in Ångström pro Minute
(Å/min)
oder nm/min zu bestimmen. Wafer mit Metalldeckschicht wurden zur
Bestimmung der Abtragsgeschwindigkeiten der Metallfilmschicht verwendet.
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Wafer mit Muster wurden zur Bestimmung
des Ausmaßes
der Konkavwölbung
verwendet. Wenn die quadratischen 120 μm Merkmale während des Polierens exponiert
wurden, wurden die Merkmale auf dem Wafer gemessen, um das Ausmaß der Konkavwölbung in
Bereichen auf der Oberfläche,
von denen Kupfer entfernt wurde, um die Siliziumdioxid-Stopschicht
oder die Barriere-Metall-Stopschicht zu exponieren, zu bestimmen.
Zur Messung der Konkavwölbung
wurde das TENCOR P-22 Automated Surface Profilometer, TENCOR Instruments,
Santa Clara, Ca, verwendet.
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Verfahren III (Allgemeines
Verfahren zur Herstellung von Schleifgegenständen)
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Die nachstehenden Materialbezeichnungen
werden zur Beschreibung der Herstellung der Schleifgegenstände verwendet.
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Materialbezeichnungen
Bezeichnung | Material |
SR339 | 2-Phenoxyethylacrylat,
im Handel erhältlich
von Sartomer Co., Inc., unter der Handelsbezeichung „Sartoiner
SR339" |
SR9003 | Propoxyliertes
Neopentylglykoldiacrylat von Sartomer |
LR8893 | 2,4,6-Trimethylbenzoyl-diphenyl-phosphinoxid,
flüssiger
Fotoinitiator, im Handel erhältlich
von BASF, Charlotte, NC, unter der Handelsbezeichnung „LUCIRIN
LR8893" |
DISPERBYK
111 | Ein
dispergierendes Mittel, im Handel erhältlich von Byk Chemie, Wallingford,
CT, unter der Handelsbezeichnung „DISPERBYK 111" |
TRS2039 | Größtenteils
alpha-Aluminiumoxidpartikel mit einer mittleren Partikelgröße von etwa
0,2 μm,
erhältlich
von Ferro Corporation, Penn Yan, NY |
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In den Beispielen verwendete Schleifgegenstände wurden
wie folgt hergestellt:
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Ein Polypropylenfertigungswerkzeug
wurde durch Formen von Polypropylenmaterial auf einer Metallmatrize
des Werkzeuges mit einer Abgussoberfläche, umfassend eine Reihe von
benachbarten zylindrischen Säulen,
hergestellt. Das zylindrische Muster war dergestalt, dass benachbarte
Säulen
in Dreiecksanordnung verteilt waren, wobei der Abstand zwischen
den Säulen
so gewählt
war, dass der gewünschte
sichtbare Auflagerbereich zur Verfügung gestellt wurde. Das erhaltene
Fertigungswerkzeug enthielt zylindrische Hohlräume.
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Das 200-18 μm Säulenmuster ist eine Dreiecksanordnung
von zylindrischen Säulen,
wobei die Säulen einen
Durchmesser von 200 μm,
eine Höhe
von 40 μm
und einen Abstand von Zentrum zu Zentrum von 486 μm aufweisen.
Das 200-25 μm
Säulenmuster
ist eine Dreiecksanordnung von zylindrischen Säulen, wobei die Säulen einen
Durchmesser von 200 μm,
eine Höhe
von 56 μm
und einen Abstand von Zentrum zu Zentrum von 373 μm aufweisen.
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Das Fertigungswerkzeug wurde unter
Verwendung eines Selbstklebebands zum Oberflächenabdecken an einer Metallträgerplatte
befestigt. Eine Schleifaufschlämmung,
bestehend aus 9,99% SR9003, 14,99% SR339, 2,51% DISPERBYK 111, 0,80%
LR8893 und 71,71% TRS2093, wurde unter Verwendung eines Gatterrührers bis
zur Homogenität
vermischt. Die Schleifaufschlämmung
wurde dann hintereinander durch einen 80 μm Filter und einen 60 μm Filter
filtriert. Diese Schleifaufschlämmung
wurde dann unter Verwendung einer Rakel in die Hohlräume des
Fertigungswerkzeuges aufgetragen, wonach ein 5 mil (127 μm) Polyesterfilm von
DuPont, Melinex 61, mit der in den Hohlräumen des Fertigungswerkzeuges
enthaltenen Schleifaufschlämmung
in Kontakt gebracht wurde. Der Gegenstand durchlief dann einen Labortisch-Laminator,
im Handel erhältlich
von Chem Instruments, Model #001998. Der Gegenstand wurde kontinuierlich
zwischen zwei Kautschukwalzen bei einem Druck zwischen etwa 280
und 560 kPa (40–80
Psi) und einer Geschwindigkeitseinstellung von etwa 2 bis 7 zugeführt. Eine
Quarzplatte wurde über
den Gegenstand gelegt. Der Gegenstand wurde gehärtet, indem das Werkzeug zusammen
mit dem Träger
und der Schleifaufschlämmung
entweder unter zwei eisendotierten Lampen, im Handel erhältlich von
American Ultraviolet Company, oder zwei Ultraviolettlampen („V"-Lampen),
im Handel erhältlich
von Fusion Systems, Inc., die beide bei etwa 157,5 Watt/cm (400
Watdinch) betrieben wurden, hindurchging. Die Strahlung durchdrang
den Filmträger.
Die Geschwindigkeit betrug zwischen etwa 10,2 und 13,7 Meter/Minute
(15–45
feet/minute), und die Probe passierte die Anordnung bis zu zweimal.
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Verfahren IV (Bearbeitungsflüssigkeiten)
-
Bearbeitungsflüssigkeiten wurden unter Verwendung
von Wasserstoffperoxid mit Reinheitsgrad für die Halbleiterfertigung,
erhältlich
von Olin Corp. (Norwalk, CT) als 30%ige Lösungen hergestellt und nach
Erfordernis verdünnt.
Ammoniumhydrogenphosphat (ACS zur Analyse), Iminodiessigsäure, Ammoniumcitrat,
Tolyltriazol (5-Methyl-1-H-benzotriazol) und 1-H-Benzotriazol wurden
von Aldrich Chemical Company, Milwaukee, WI, erhalten.
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In allen Lösungen wurde entionisiertes
Wasser verwendet. Feststoffe wurden gesondert gewogen und in Wasser
gelöst,
wobei 30%iges Wasserstoffperoxid zuletzt zugegeben wurde, um die
richtige Verdünnung
zu ergeben. Für
die folgenden Beispiele enthalten alle Lösungen 3,0% Ammoniumhydrogenphosphat
und 3,3% Wasserstoffperoxid. Das chelatbildende Mittel, Iminodiessigsäure oder
Ammoniumcitrat, und das passivierende Mittel, Tolyltriazol oder
Benzotriazol, unterscheiden sich für die verschiedenen Beispiele.
Der Rest in jeder Lösung
war entionisiertes Wasser.
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Reagenzien und Mengen waren folgende
für Präparationen
im Labormaßstab
mit 3,3% Wasserstoffperoxid, 3,0% Ammoniumhydrogenphosphat, 1,0%
Iminodiessigsäure
und 0,05% Tolyltriazol:
Gesamtlösung 1000
g | 1000
g (~ 1 l) |
Reagenzien
(ACS zur Analyse) | |
(1)
Ammoniumhydrogenphosphat (f) | 30
g |
(2)
Iminodiessigsäure
(f) | 10,0
g |
(3)
Tolyltriazol (f) | 0,50
g |
(4)
Wasser (fl) | 849,5
g |
(5)
30%iges Wasserstoffperoxid (d = 1,1), (fl) | 110
g (100 ml) |
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Vergleichsbeispiel A
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Verfahren I wurde zum Testen der
Schleifgegenstände
wie hier beschrieben verwendet, mit der Ausnahme, dass für den Wafer
mit Muster die Adhäsions/Barriereschicht
200 Å (20nm)
Ti, die Kupferbeschichtung etwa 10.000 Å (1000 nm) und die Ätztiefe
für die
Verbindungsflächen
etwa 5.000 Å (500
nm) betrug. Die Plattengeschwindigkeit betrug 67 Upm, die Trägergeschwindigkeit
betrug 100 Upm und die Fließgeschwindigkeit 80
ml/min. Ein gemäß hier beschriebenem
Verfahren III hergestellter Schleifgegenstand mit einem Säulenmuster
von 200-25 wurde verwendet.
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Eine Bearbeitungsflüssigkeit
mit 0,50% Ammoniumcitrat als chelatbildendes Mittel und 0,10% Benzotriazol
als passivierendes Mittel wurde gemäß dem hier beschriebenen Verfahren
IV hergestellt. Die Lösung wurde
gemäß Verfahren
I getestet. Von wesentlichen Bereichen des Wafers waren Kupfer und
Titan von der Waferoberfläche
entfernt, wobei die Siliziumdioxid-Stopschicht, ausgenommen in den
geätzten
quadratischen 100 μm
Merkmalen und anderen geätzten
Merkmalen, exponiert war. Das Profil der quadratischen 100 μm Merkmale
auf dem Wafer wurde gemessen, um das Ausmaß der Konkavwölbung in
Bereichen, von denen Kupfer entfernt war, um die Siliziumdioxid-Stopschicht
zu exponieren, zu messen. Ein TENCOR P-22 Profilometer wurde zur
Messung der Konkavwölbung
verwendet. Vier verschiedene Stellen auf dem Wafer wurden gemessen.
Die Messungen sind in Tabelle 1 angegeben.
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Vergleichsbeispiel B
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Verfahren II wurde verwendet, mit
der Ausnahme, dass die Adhäsions/Barriereschicht
aus TiN mit einer Dicke von etwa 300 bis 600 Å (etwa 30 bis 60 nm) bestand,
die Verbindungsflächen
quadratisch mit 100 μm,
die Einschnitte auf etwa 5.000 Å (500
nm) geätzt
waren, und das Kupfer etwa 12.000 Å (1200 nm) dick war. Die Wafer
wurden ähnlich,
aber nicht notwendigerweise genauso wie die Wafer von SKW Associates
hergestellt. Die Wafer mit Muster wurden zur Beurteilung des Kupfer-Damascene-CMP-Verfahrens
vorbereitet.
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Ein gemäß dem hier beschriebenen Verfahren
III hergestellter Schleifgegenstand mit einem Säulenmuster von 200-25 wurde
verwendet. Eine Bearbeitungsflüssigkeit
mit 0,50 % Ammoniumcitrat als chelatbildendes Mittel und 0,10% Benzotriazol
als passivierendes Mittel wurde gemäß dem hier beschriebenen Verfahren
IV hergestellt. Die Bearbeitungsflüssigkeit wurde gemäß Verfahren
II getestet, wobei der Druck auf dem Wafer 4 Psi (27579 Pa) mit
1 Psi (6895 Pa) Rückseitendruck
betrug. Die Platten- und Trägergeschwindigkeiten betrugen
30 beziehungsweise 31 Upm. Die Abtragsgeschwindigkeiten für eine 1-minütige Politur
auf den ersten beiden Wafern mit Deckschicht betrugen 3928 und 4159 Å/min (393
und 416 nm/min), wobei die Gleichmäßigkeit 35–40% betrug. Die Abtragsgeschwindigkeiten
für eine
1-minütige
Politur auf einem vor dem Wafer mit Muster gefahrenen Wafer mit
Deckschicht betrug 3658 Å/min
(366 nm/min). Der Wafer mit Muster wurde 2,0 Minuten unter den gleichen
Bedingungen gefahren, und die ungefähre Abtragsgeschwindigkeit
wurde überprüft; das
Gleichmäßigkeitsprofil
war in der Mitte schlecht, so dass die letzten 2 Minuten des Polierens
mit 3 Psi (20684 Pa) Rückseitendruck
durchgeführt
wurden. Der Wafer war zur Aussenseite des Wafers hin im wesentlichen
gereinigt, aber Kupfer verblieb im Zentrum mit einem Durchmesser
von etwa 4 Inch (10 cm). Ein TENCOR P-22 Profilometer wurde zur
Messung der Konkavwölbung
verwendet. Vier verschiedene Stellen auf dem Wafer wurden gemessen.
Die Messungen sind in Tabelle 2 angegeben.
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Beispiel 1
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Ein Schleifgegenstand mit einem Säulenmuster
von 200-18 wurde gemäß dem hier
beschriebenen Verfahren III hergestellt. Eine Bearbeitungsflüssigkeit
wurde gemäß dem hier
beschriebenen Verfahren IV mit 1,0% Iminodiessigsäure als
chelatbildendem Mittel und 0,10% Benzotriazol als passivierendem
Mittel hergestellt. Die Chemie der Bearbeitungsflüssigkeit
wurde gemäß Verfahren
I getestet, mit der Ausnahme, dass die Platten- und Trägergeschwindigkeiten
40 Upm betrugen. Ein Wafer mit Deckschicht, der für 1 Minute
poliert wurde und dem Wafer mit Muster voranging, wies eine Abtragsgeschwindigkeit
von 388 Å/min
(39 nm/min) auf, was typischerweise zu niedrig ist, um als verwendbar
betrachtet zu werden. Der Wafer mit Muster begann nach 12 Minuten
an der äußersten
Kante gereinigt zu werden und wurde anschließend alle 2 Minuten kontrolliert. Die
Merkmale mit Muster begannen nach 18 Minuten um die Aussenseite
des Wafers gereinigt zu werden. Nach 23 Minuten verblieb im Zentrum
ein kleiner Kupferkreis, und die Barriereschicht war von der Aussenseite entfernt.
Die Politur war nach 25 Minuten hinunter auf den Barriereschichtstop
nahe des Zentrumsbereiches des Wafers und hinunter auf den Oxidstop
nahe der Aussenseite des Wafers vollständig. Ein TENCOR P-22 Profilometer
wurde zur Messung der Konkavwölbung
verwendet. Neun verschiedene Stellen auf dem Wafer wurden gemessen.
Die Messungen sind in Tabelle 3 angegeben.
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Beispiel 2
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Ein Schleifgegenstand mit einem Säulenmuster
von 200-25 wurde gemäß dem hier
beschriebenen Verfahren III hergestellt. Eine Bearbeitungsflüssigkeit
wurde gemäß dem hier
beschriebenen Verfahren IV mit 1,0% Iminodiessigsäure als
chelatbildendem Mittel und 0,05% Tolyltriazol als passivierendem
Mittel hergestellt. Die Chemie der Bearbeitungsflüssigkeit
wurde gemäß Verfahren
I getestet, wobei die Platten- und Trägergeschwindigkeiten 60 Upm
betrugen. Die an einem, dem Wafer mit Muster vorangehenden, Wafer
mit Deckschicht bestimmte Abtragsgeschwindigkeit betrug 1700 Å/min (170
nm/min). Der Wafer mit Muster wurde 5,0 Minuten poliert und schien
eine Deckschicht aufzuweisen. Der Wafer mit Muster wurde wieder
auf die Poliermaschine aufgegeben und 2,0 Minuten poliert. Nach
insgesamt 7 Minuten war der Wafer bis zur TiN Barriereschicht vollständig gereinigt.
Die Barriereschicht besaß keine
gleichmäßige Farbe,
was darauf hinweist, daß sie
teilweise entfernt wurde. Ein TENCOR P-22 Profilometer wurde zur
Messung der Konkavwölbung
verwendet. Neun verschiedene Stellen auf dem Wafer wurden gemessen.
Die Messungen sind in Tabelle 4 angegeben.
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Beispiel 3
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Ein Schleifgegenstand mit einem Säulenmuster
von 200-18 wurde gemäß dem hier
beschriebenen Verfahren III hergestellt. Eine Bearbeitungsflüssigkeit
wurde gemäß dem hier
beschriebenen Verfahren IV mit 1,0% Iminodiessigsäure als
chelatbildendem Mittel und 0,05% Tolyltriazol als passivierendem
Mittel hergestellt. Die Leistung der Bearbeitungsflüssigkeit
wurde gemäß Verfahren
I getestet. Die Platten- und Trägergeschwindigkeiten
betrugen 40 Upm. Die an einem dem Wafer mit Muster vorangehenden
Wafer mit Deckschicht bestimmte Abtragsgeschwindigkeit betrug 1755 Å/min (176
nm/min). Der Wafer mit Muster wurde 6,0 Minuten poliert und war
im Zentrum des Wafers zu etwa 60 bis 70% gereinigt. Der Wafer wurde
auf die Poliermaschine zurückgegeben
und noch 30 Sekunden poliert, um den gesamten Wafer, ausgenommen
einen kleinen Bereich, im wesentlichen bis zur TiN-Barriereschicht
zu reinigen. Der Wafer wurde dann hinsichtlich Konkavwölbung auf
dem TENCOR P-22 gemessen. Die neun untersuchten Stellen befinden
sich auf zwei senkrecht zueinander befindlichen Durchmessern über den
Wafer. Die vier Kantenstellen wären
als gerade gereinigt zu betrachten, während die fünf inneren Stellen als 30 Sekunden überpoliert
zu betrachten wären.
Die Werte für
die Konkavwölbung
sind in Spalte 3 der nachstehenden Tabelle 5 aufgeführt. Der
Wafer mit Muster wurde in einem optischen Hellfeldmikroskop hinsichtlich
der Entfernung der Barriereschicht betrachtet. Die Barriereschicht
war in den Bereichen des Wafers, in denen die Dichte der mit Kupfer
gefüllten
Spalten hoch war, teilweise entfernt, aber nicht in den Bereichen,
in denen sich kein Muster befand.
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In einem gesonderten Versuch an einem
anderen Tag mit einem neuen Schleifgegenstand und einem neuen Chemikalienansatz
aber unter den gleichen Bedingungen wurde der gleiche Wafer mit
Muster nochmals poliert, um zu beobachten, ob die TiN-Schicht entfernt
werden könnte.
Der Wafer mit Muster wurde 1,0 Minuten und dann noch 30 sec poliert.
Nach der ersten zusätzlichen
Minute war die Barriereschicht bis zum Siliziumdioxid-Stop entfernt,
was durch die gleichmäßige Farbe
des Wafers angezeigt wurde, ausgenommen ein kleiner Bereich, der
gerade von Kupfer gereinigt war. Die Entfernung der Barriereschicht
wurde im optischen Mikroskop bestätigt. In den letzten 30 sec
wurde das meiste der verbliebenen Barriereschicht an der letzten
Kupferstelle entfernt. Die Konkavwölbung wurde wieder auf einem
TENCOR P-22 an den entsprechenden Stellen aber nicht exakt den gleichen
Satz Verbindungsflächen
an der Stelle gemessen. Die Werte der Konkavwölbung sind in der letzten Spalte
in Tabelle 5 aufgeführt.
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Beispiel 4
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Ein Schleifgegenstand mit einem Säulenmuster
von 200-18 wurde gemäß dem hier
beschriebenen Verfahren III hergestellt. Eine Bearbeitungsflüssigkeit
wurde gemäß dem hier
beschriebenen Verfahren IV mit 1,0% Iminodiessigsäure als
chelatbildendem Mittel und 0,05% Tolyltriazol als passivierendem
Mittel hergestellt. Die Chemie der Bearbeitungsflüssigkeit
wurde gemäß Verfahren
II ohne Rückseitendruck
auf die Wafer getestet. Der erste Wafer mit Deckschicht lief bei
3 Psi (20684 Pa) mit Platten- und Trägergeschwindigkeiten von 40
beziehungsweise 41 Upm.; die Abtragsgeschwindigkeit betrug 2679 Å/min (268
nm/min) mit einer Gleichmäßigkeit
von 5,84%. Der zweite Wafer mit Deckschicht lief bei 4 Psi (27579
Pa) mit Platten- und Trägergeschwindigkeiten
von 40 beziehungsweise 41 Upm; die Abtragsgeschwindigkeit betrug
2638 Å/min
(264 nm/min) mit einer Gleichmäßigkeit
von 4,46%. Der dritte Wafer mit Deckschicht lief bei 3 Psi (20684
Pa) mit Platten- und Trägergeschwindigkeiten
von 60 beziehungsweise 61 Upm; die Abtragsgeschwindigkeit betrug 2547 Å/min (255
nm/min) mit einer Gleichmäßigkeit
von 3,42%. Der Wafer mit Muster lief bei 3 Psi (20684 Pa) mit Platten- und Trägergeschwindigkeiten
von 40 und 41 Upm 4 Minuten (noch nicht gereinigt) plus 2,5 Minuten,
wobei er im wesentlichen bis zum Tantalstop hinunter gereinigt war.
Das TENCOR P-22 Profilometer wurde zur Messung der Konkavwölbung verwendet.
Drei verschiedene Stellen auf dem Wafer wurden gemessen und sind
in Tabelle 6 angegeben.
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Der Wafer mit Muster wurde dann wieder
auf die Poliermaschine aufgegeben und weitere 30 Sekunden unter
den gleichen Bedingungen poliert. Das Polieren entfernte die letzten
Spuren von Kupfer auf dem Tantalstop und wird als überpoliert
betrachtet. Tabelle 7 enthält
die gleichen Daten plus zusätzliche,
von einem TENCOR P-22 erhaltene Daten. Die nach dem Überpolieren
untersuchten Stellen waren nicht die gleichen, wie die vorstehend
gemessenen. Die Stellen in der Mitte zwischen Zentrum und Kante
lagen auf 3 verschiedenen Radien vom Zentrum des Wafers aus, mit
90° zueinander.
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Die vorstehenden Beispiele zeigen
einen engen Bereich von Werten für
die Konkavwölbung.
Die in den vorstehenden Beispielen verwendeten Bearbeitungsflüssigkeiten
der vorliegenden Erfindung stellen Werte für die Konkavwölbung für Kupfer
zur Verfügung,
die wesentlich niedriger sind als die Werte für die Konkavwölbung, die
mit den in den Vergleichsbeispielen A und B verwendeten Bearbeitungsflüssigkeiten
erhalten wurden. Ferner ist das Niveau der zusätzlichen Konkavwölbung für die strukturierten
Wafer in den Beispielen niedriger, wenn die Wafer eine zusätzliche
Zeit, nachdem der Wafer im wesentlichen von Kupfer befreit wurde (Überpolieren),
poliert werden. Das Niveau der zusätzlichen Konkavwölbung bei Überpolieren
kann wesentlich sein, wenn die Gleichmäßigkeit nicht sehr gut ist
und einige Teile des Wafers gereinigt sind, während andere Teile noch zu
entfernendes Kupfer aufweisen, was weiteres Polieren des gesamten
Wafers erfordert. In den Vergleichsbeispielen wird angenommen, dass
die Kupferverbindungsflächen
mit den höchsten
Werten für Konkavwölbung (am
tiefsten) zuerst gereinigt wurden und dann mit dem Überpolieren
vertieft wurden, während die
verbliebenen Verbindungsflächen
gereinigt wurden. Obwohl die Werte für die Konkavwölbung in
den Beispielen, abhängig
vom Beispiel, im Bereich von 400 bis 1000 Å (40 bis 100 nm) liegen, kann
der Fachmann die Werte für
die Konkavwölbung
durch Verfahrensoptimierung auf Polierausrüstung nach dem Stand der Technik
wesentlich verbessern.
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Ausserdem zeigen die Ergebnisse für die Beispiele
2–4 der
vorliegenden Erfindung eine Verbesserung der Materialabtragsgeschwindigkeit
im Vergleich zu Beispiel 1. Es wird angenommen, dass diese festgestellte Leistungsverbesserung
durch eine Synergie zwischen den Iminodiessigsäure- und Tolyltriazolbestandteilen
in der Bearbeitungsflüssigkeit
bedingt ist. In der Bearbeitungsflüssigkeit von Beispiel 1 war
das passivierende Mittel Benzotriazol, wobei eine Verringerung der
Abtragsgeschwindigkeit für
diese Bearbeitungsflüssigkeit
festgestellt wurde.