TWI462981B - 金屬鈍化之化學機械拋光組合物及方法 - Google Patents

金屬鈍化之化學機械拋光組合物及方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI462981B
TWI462981B TW101101131A TW101101131A TWI462981B TW I462981 B TWI462981 B TW I462981B TW 101101131 A TW101101131 A TW 101101131A TW 101101131 A TW101101131 A TW 101101131A TW I462981 B TWI462981 B TW I462981B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
composition
cmp
forming metal
polishing
group
Prior art date
Application number
TW101101131A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201235428A (en
Inventor
Jason Keleher
Pankaj Singh
Vlasta Brusic
Original Assignee
Cabot Microelectronics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US13/004,113 external-priority patent/US8435421B2/en
Application filed by Cabot Microelectronics Corp filed Critical Cabot Microelectronics Corp
Publication of TW201235428A publication Critical patent/TW201235428A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI462981B publication Critical patent/TWI462981B/zh

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/52—Compositions for preventing, limiting or eliminating depositions, e.g. for cleaning
    • C09K8/528—Compositions for preventing, limiting or eliminating depositions, e.g. for cleaning inorganic depositions, e.g. sulfates or carbonates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
    • C09G1/00—Polishing compositions
    • C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1409—Abrasive particles per se
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1454—Abrasive powders, suspensions and pastes for polishing
    • C09K3/1463—Aqueous liquid suspensions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F3/00—Brightening metals by chemical means
    • C23F3/04—Heavy metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F3/00—Brightening metals by chemical means
    • C23F3/04—Heavy metals
    • C23F3/06—Heavy metals with acidic solutions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30625—With simultaneous mechanical treatment, e.g. mechanico-chemical polishing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/32115—Planarisation
    • H01L21/3212—Planarisation by chemical mechanical polishing [CMP]

Description

金屬鈍化之化學機械拋光組合物及方法
本發明係關於用於拋光包含銅及/或銀之基板之拋光組合物及方法。更特定言之，本發明係關於採用成膜金屬錯合劑與金屬鈍化劑之組合來拋光含銅及/或含銀基板之化學機械拋光組合物及方法。
本技藝已知許多用於化學機械拋光(CMP)基板表面之組合物及方法。用於拋光半導體基板(例如，積體電路)之含金屬表面之拋光組合物(亦稱為拋光漿料、CMP漿料及CMP組合物)一般含有研磨材料、各種添加劑化合物及類似物質，且常與氧化劑組合使用。此等CMP組合物常經設計以移除諸如金屬(例如，鎢或銅)、絕緣體(例如，二氧化矽，如電漿增強四乙基原矽酸鹽(PETEOS)衍生之二氧化矽)及半導體材料(例如，矽或砷化鎵)之既定基板材料。
於習知CMP技術中，將一基板載體(拋光頭)安裝於一載體組合件上並使其與一CMP裝置中之拋光墊接觸。該載體組合件提供可控制壓力(下向力)以壓迫該基板靠向該拋光墊。墊及載體以及所接合之基板彼此相對移動。墊與基板之相對移動將研磨該基板之表面以將一部份材料自基板表面移除，藉此拋光該基板。拋光基板表面一般係藉由拋光組合物之化學活性(例如，藉由CMP組合物中存在之氧化劑)及/或懸浮於拋光組合物中之研磨材料之機械活性進一步輔助。常見研磨材料包括，例如，二氧化矽(矽石)、氧化鈰(二氧化鈰)、氧化鋁(礬土)、氧化鋯、氧化鈦及氧化錫。
研磨材料宜懸浮於CMP組合物中形成膠狀分散液，該分散液較佳呈膠狀穩定。術語「膠體」係指研磨粒子於液體載體中之懸浮液。「膠狀穩定性」係指在所選擇之時間內維持彼懸浮且出現最小沉降。就本發明而言，若當將該懸浮液置於一100 ml帶刻度圓柱體中及靜置無攪拌地持續2小時之後，帶刻度圓柱體底部50 ml之粒子濃度([B]，g/ml)與懸浮於帶刻度圓柱體頂部50 ml中之粒子之濃度([T]，g/ml)之間之差除以懸浮於研磨組合物中之原始粒子濃度([C]，g/ml)小於或等於0.5(即，([B]-[T])/[C]0.5)，則將研磨懸浮液視為膠狀穩定。([B]-[T])/[C]之值宜小於或等於0.3，及較佳小於或等於0.1。
例如，Neville等人之美國專利案5,527,423描述一種化學機械拋光金屬層之方法，該方法係藉由使金屬層之表面與包含懸浮於水性介質中之高純度精細金屬氧化物粒子之拋光漿料接觸。或者，可將研磨材料合併至拋光墊中。Cook等人之美國專利案5,489,233揭示具有表面紋理或圖案之拋光墊之用途，及Bruxvoort等人之美國專利案5,958,794揭示一種固定研磨拋光墊。
就銅CMP應用而言，常需使用相對低固體分散液(即，具有在1重量%或更小之總懸浮固體(TSS)濃度下之研磨材料濃度)，其對銅具有化學反應性。可藉由使用氧化劑、螯合劑、腐蝕抑制劑、pH、離子強度及類似物來調節化學反應性。平衡CMP漿料之化學反應性與機械研磨性質甚為複雜。許多市售銅CMP漿料具有高化學反應性，且展現遠超過100埃/分鐘(/分鐘)之高銅靜態蝕刻速率(SER)，此可至少部份地由諸如苯并三唑(BTA)、三唑及咪唑之有機腐蝕抑制劑控制。然而，此等組合物常在拋光後不具有良好腐蝕控制性。常見市售銅CMP漿料亦頻繁地苦於凹陷侵蝕、缺陷及表面形態問題。
在半導體應用中另一受關注金屬係銀，其享有銅vis--vis CMP中所常見之許多性質及特性，如腐蝕性質及鈍化性質。例如，銀及銅均有效地形成膜及由苯并三唑鈍化。此外，Cu及Ag均易地溶於酸性pH，形成金屬離子(就Cu而言，形成Cu+1 及Cu+2 ，及就銀而言，形成Ag+1 )及在較高pH下會鈍化，形成氧化物。
不斷需求發明採用相對低固體CMP漿料之新穎CMP組合物及方法，且相較於習知CMP漿料，凹陷侵蝕及缺陷程度降低、相對高之銅及/或銀移除速率，及優異腐蝕保護及表面抑制。本發明之此等及其他優點，及其他本發明特徵將由本文中提供之關於本發明之論述而變得明瞭。
本發明提供用於拋光包含銅及/或銀之基板之化學機械拋光(CMP)組合物及方法。本發明之方法涉及利用本發明之CMP組合物，較佳在氧化劑(例如，過氧化氫)存在下研磨基板表面。本發明之組合物及方法相較於習知CMP漿料可提供相對高之銅及/或銀移除速率及良好鈍化。
本發明之CMP組合物包含粒狀研磨材料、主要成膜金屬錯合劑、次要成膜金屬鈍化劑及水性載體。較佳主要成膜金屬錯合劑包括如通式(I)之化合物：A-X-Y-OH，其鹽，及其等部份中和形式(例如，酸形式與鹽形式之組合)，其中A係-N(R1 )-C(=O)-R2 或-C(=O)-NH-OH；及X係-C(R3 )(R4 )-及Y係-C(=O)-，或X與Y一起形成其中式(I)中之A及OH基係位於1、2位置或彼此為「鄰位」關係之芳基。於式(I)中，R1 係H，經取代之C1 至C4 烷基或未經取代之C1 至C4 烷基；R2 係經取代之C8 至C20 烷基或未經取代之C8 至C20 烷基；及R3 與R4 各自獨立地係H、經取代之C1 至C4 烷基或未經取代之C1 至C4 烷基。如式(I)之化合物包括N-醯基甘胺酸化合物(例如，N-月桂醯基甘胺酸及N-月桂醯基肌胺酸)、鄰羥基芳基氧肟酸化合物(例如，水楊基氧肟酸)、鄰羥基-N-醯基苯胺化合物及丙二單氧肟酸。如式(I)之較佳化合物係鄰-羥基芳基氧肟酸，如水楊基氧肟酸(SHA)及N-醯基肌胺酸化合物，如N-月桂醯基肌胺酸，及其等鹽及部份中和形式。金屬錯合劑之較佳鹽形式係鹼金屬鹽(例如，鋰、鈉及鉀鹽)。本發明之較佳組合物包含溶解及/或懸浮於水性載體中之0.01至10重量百分比(重量%)之粒狀研磨材料、0.001至1重量%之主要成膜金屬錯合劑，及0.005至0.5重量%之次要成膜金屬鈍化劑。
據信該主要成膜金屬錯合劑用作錨固分子以直接於銅表面上產生薄膜。次要成膜鈍化劑具有黏結至藉由錯合劑所形成之膜之強親和性(例如，藉由離子及/或共價鍵結)。原始錨固膜及在其上形成之鈍化膜一起提供一鈍化膜，該鈍化膜相較於單獨使用錯合劑或次要成膜鈍化劑提供合適之較低靜態蝕刻速率(SER)及較低經時摩擦發展。因此，該兩組分出乎意料地以協同方式工作。
較佳次要成膜金屬鈍化劑係具有通式(II)之化合物：Z-X2 (Y2 R5 )(Y3 R6 )，及其等鹽，及其等部份中和形式。於式(II)中，Z係NH2 或OH；X2 係P=O或C；Y2 及Y3 各自獨立地係H、NH或O；及R5 與R6 可各自獨立地包含R7 -(OCH2 CH2 )n -，其中R7 可係H、C1 至C20 烷基、苯基、經C1 至C20 烷基取代之苯基；及其中「n」具有2至1000範圍內之平均值，或當Y2 及Y3 各自獨立地係N或NH時，R5 及R6 可各自獨立地係N、NH或CH，及與X2 、Y2 及Y3 一起形成五員雜環。因此，於一些實施例中，R5 及Y6 各自獨立地係選自烷基或聚乙二醇(PEG)基，如聚(氧伸乙基)、以芳基封端之聚(氧伸乙基)、以烷基封端之聚(氧伸乙基)及以烷芳基封端之聚(氧伸乙基)。如式(II)之化合物之非限制性實例包括經胺基取代之雜環，如5-胺基四唑，及磷酸酯，如雙聚乙二醇化磷酸酯，特定言之，在磷酸酯基之兩個氧處經PEG鏈酯化之磷酸酯，其中PEG鏈係以芳基醚基(例如，苯基醚)、烷基苯基醚基(例如，經C1 至C20 烷基取代之苯基，如壬基苯基)、或C1 至C20 烷基醚基(例如，雙-(壬基苯基聚(氧伸乙基)磷酸二酯))封端。金屬鈍化劑之較佳鹽形式係(於酸性材料之情況中)鹼金屬鹽(例如，鈉及鉀鹽)，及於鹼性材料之情況中，係礦物酸加成鹽。
視需要，本發明之組合物可包括一或多種輔助金屬(例如，銅及/或銀)-螯合劑(例如，0.01至20重量%之輔助金屬-螯合劑)，如具有酸性OH基及額外含氧或含氮取代基之化合物。此等輔助金屬-螯合劑之非限制性實例包括草酸、經胺基取代之羧酸(例如，α胺基酸，如甘胺酸，或胺基聚羧酸，如亞胺基二乙酸及類似者)，及經羥基取代之羧酸(例如，檸檬酸及類似者)，及螯合劑之鹽(例如，鹼金屬鹽)。
本發明之CMP組合物包含粒狀研磨材料、主要成膜金屬錯合劑、次要成膜金屬鈍化劑及水性載劑，及當用於拋光包含銅及/或銀之基板時，提供相對高之銅移除速率、相對低缺陷及良好表面鈍化。特定言之，本發明之組合物提供相對於不包括主要及次要成膜材料之習知組合物較低之SER及較低之經時摩擦。
可用於本發明CMP組合物及方法中之粒狀研磨材料包括適用於半導體材料之CMP中之任何研磨材料。適宜研磨材料之非限制性實例包括矽石(例如，發煙矽石及/或膠狀矽石)、氧化鋁、氧化鈦、二氧化鈰、氧化鋯或以上研磨材料中兩或更多者之組合，該等材料為CMP技藝中所熟知。較佳研磨材料包括矽石、特定言之，膠狀矽石，及氧化鈦。研磨材料較佳係以不超過10重量%，較佳不超過5重量%之濃度存在於CMP漿料中。於一些較佳實施例中，研磨材料係以0.1至1重量%範圍內之濃度存在於CMP組合物中。當藉由本技藝熟知之雷射光散射技術確定時，較佳研磨材料具有100 nm或更小之平均粒徑。
如本文及所附專利申請範圍中所使用，術語「羧酸鹽」、「羧酸」及任何類似相關術語涵蓋含有羧酸基(即，-C(=O)OH基)之化合物之酸形式、鹽形式及部份中和形式。術語「氧肟酸」係指含有氧肟酸基(即，-C(=O)NH-OH)之化合物之酸形、鹽形式及部份中和形式。因此，就本發明而言，所有關於金屬錯合劑之表述均視為意指該劑之任何及所有形式，即，酸形式、鹽形式及部份中和形式，其等在既定pH下在功能上可彼此交換。實際上存在於既定組合物中之金屬錯合劑之形式將視任何酸官能基之pKa及組合物pH而定。
可用於本發明組合物及方法中之主要成膜金屬錯合劑係包括至少一酸性OH基(例如，芳環上之OH取代基、氧肟酸取代基或羧酸取代基)及具有與酸性OH基之氧原子成1、6關係配置之一氧原子之至少一其他含氧取代基之化合物。
可用於本發明組合物中之主要成膜金屬錯合劑之實例係具有如通式(I)之化合物：A-X-Y-OH，及式(I)之鹽，及式(I)之酸形式與鹽形式之組合，其中A係-N(R1 )-C(=O)-R2 或-C(=O)-NH-OH；及X係-C(R3 )(R4 )-及Y係-C(=O)-，或X與Y一起形成其中式(I)中之A及OH基彼此以1、2或「鄰位」關係配置之芳基。於式(I)中，R1 係H、經取代之C1 至C4 烷基或未經取代之C1 至C4 烷基；R2 係經取代之C8 至C20 烷基或未經取代之C8 至C20 烷基；及R3 與R4 各自獨立地係H、經取代之C1 至C4 烷基或未經取代之C1 至C4 烷基。如式(I)之化合物包括N-醯基甘胺酸化合物(例如，N-月桂醯基甘胺酸及N-月桂醯基肌胺酸)、鄰羥基芳基氧肟酸化合物(例如，水楊基氧肟酸)、鄰羥基-N-醯基苯胺化合物及丙二單氧肟酸。如式(I)之較佳化合物係鄰羥基芳基氧肟酸，如水楊基氧肟酸，及N-醯基肌胺酸化合物，如N-月桂醯基肌胺酸，及其等鹽及部份中和形式。較佳鹽形式係鹼金屬鹽(例如，鋰、鈉及鉀鹽)。較佳，主要成膜金屬錯合劑係以0.001至1重量%，更佳0.005至0.5重量%或0.05至0.3重量%範圍內之濃度存在於組合物中。
式(I)中之可替換「A」部分係N-醯基胺基及氧肟酸基，其等以作為極性取代基為共有特性，且包括氮原子及靠近該氮原子之至少一氧原子(即，N-醯基之氧及氮係藉由單個碳原子分開，而於氧肟酸中，存在兩個氧原子，一者鄰接氮且另一者藉由一碳原子與氮分開)。類似地，式(I)中之X及Y部分共有以下共同特性：(1)其等各自對OH基賦予酸性特徵(例如，藉由鍵結至OH之不飽和碳原子)，及(2)其等共同提供OH基之氧與「A」基團之氧原子之間之1,6間隔。如式(I)之化合物中之A、X、Y及OH官能基係依促進對銅及/或銀之鍵結之方式排佈。於使用期間，化合物吸附於基板表面上及於金屬表面上提供鈍化膜。
圖1提供可用於本發明組合物及方法中之所選擇之主要成膜金屬錯合劑之結構式，例如，式(I)，其包括N-醯基甘胺酸及肌胺酸化合物、水楊基氧肟酸、丙二單氧肟酸、N-醯基-鄰羥基苯胺化合物及類似者。圖1亦顯示鈍化劑中酸性OH與另一含氧取代基之間之1,6關係。
較佳次要成膜金屬鈍化劑係具有通式(II)之化合物：Z-X2 (Y2 R5 )(Y3 R6 )，及式(II)之鹽，及式(II)之部份中和形式。於式(II)中，Z係NH2 或OH；X2 係P=O或C；Y2 及Y3 各自獨立地係N、NH或O；及R5 及R6 可各自獨立地包含R7 -(OCH2 CH2 )n -，其中R7 可係H、C1 至C20 烷基、苯基或經C1 至C20 烷基取代之苯基，及其中「n」具有2至1000範圍內之平均值，或當Y2 及Y3 各自獨立地係N或NH時，R5 及R6 可各自獨立地係N、NH或CH，及與X2 、Y2 及Y3 一起形成五員雜環。較佳，R7 係C1 至C20 烷基、苯基或經C1 至C20 烷基取代之苯基。於一些較佳實施例中，R7 係經C1 至C20 烷基取代之苯基，特定言之，壬基苯基。如式(II)之化合物之非限制性實例包括雜環(例如，5-胺基四唑、5-胺基-1,2,4-三唑及類似者)，及磷酸酯，如雙-聚乙二醇化磷酸酯，特定言之，包括連接至磷酸酯基之兩氧原子之聚(氧伸乙基)鏈之磷酸酯，其中聚(氧伸乙基)鏈係以芳基醚基(例如，苯基)、烷基醚基(例如，C1 至C20 烷基，如月桂基或硬脂基)或烷基芳基醚基(例如，C1 至C20 烷基苯基，如壬基苯基)封端。如本文中所使用，術語「聚(氧伸乙基)」與「聚乙二醇」係指包含平均2至1000個氧伸乙基(-OCH2 CH2 -)單體單元，較佳2至100(例如，5、10、20、30、40、50、60、70、80或90)個氧伸乙基單元/聚(氧伸乙基)鏈之聚合物或寡聚物。較佳磷酸酯型鈍化劑係雙-(壬基苯基聚(氧伸乙基))磷酸酯(NPPOP)，其係以商品名SURFONICPE 1198自Huntsman購置。就本發明而言，關於次要成膜金屬鈍化劑之所有表述均視為意指該劑之任何及所有形式，即，酸形式、鹼形式、鹽形式及部份中和形式，其等在既定pH下在功能上可彼此交換。
金屬鈍化劑之較佳鹽形式係(於酸性材料之情況中)鹼金屬鹽(例如，鈉及鉀鹽)及於鹼性材料之情況中，係礦物酸加成鹽。於本文中關於金屬鈍化劑之所有表述係指該劑之酸或鹼形式，亦可係其等鹽形式及部份中和形式。存在於既定組合物中之金屬鈍化劑之形式將視任何酸官能基之pKa及組合物pH而定。較佳，次要成膜金屬鈍化劑係以0.005至0.5重量%，更佳0.01至0.1重量%範圍內之量存在於組合物中。期望不受理論約束，據信該次要成膜劑在金屬錯合劑形成之主要膜上形成另一鈍化膜。
若需要，則本發明之組合物可包括一或多種輔助金屬螯合劑。用於本發明之輔助金屬螯合劑之非限制性實例包括草酸、經胺基取代之羧酸(例如，胺基聚羧酸，如亞胺基二乙酸(IDA)、乙二胺二琥珀酸(EDDS)、亞胺基二琥珀酸(IDS)、乙二胺四乙酸(EDTA)、氮基三乙酸(NTA)及α-胺基酸，如甘胺酸；β-胺基酸及類似者)；經羥基取代之羧酸(例如，乙醇酸及乳酸，及羥基聚羧酸，如蘋果酸、檸檬酸、酒石酸及類似者)；膦羧酸；胺基膦酸；以上物質中任一者之鹽；以上物質中兩或更多者之組合；及類似者。金屬螯合劑之較佳鹽包括水可溶性鹽，如鹼金屬鹽(例如，鋰、鈉及鉀鹽)。
較佳，輔助金屬螯合劑係選自由草酸、經胺基取代之羧酸、經羥基取代之羧酸、其等鹽及以上物質中兩或更多者之組合組成之群，所有此等物質共有以下共同特性：至少一羧酸基及第二極性官能基(例如，羥基、胺基或另一羧酸基)，其等可一起以協作方式與銅及/或銀離子進行相互作用及鍵結至該等離子，視情況而定。本文中關於輔助金屬螯合劑之所有表述均係指該劑之酸或鹼形式，視情況而定，亦係指其等鹽形式及部份中和形式。於既定組合物中存在之輔助金屬螯合劑之形式將視任何酸性或鹼性官能基之pKa及組合物之pH而定。該金屬螯合劑較佳係以0.01至20重量%範圍內之濃度存在於組合物中。
本發明之CMP組合物較佳具有5至10(例如，5至7)範圍內之pH。該等CMP組合物可視需要包含一或多種pH緩衝材料，例如，乙酸銨、檸檬酸二鈉及類似者。許多此等pH緩衝材料為本技藝所熟知。
用於本發明組合物之水性載體較佳係水(例如，去離子水)，且可視需要含有一或多種水可混溶有機溶劑，如醇。
本發明之CMP組合物亦可視需要包含一或多種添加劑，如表面活性劑、流變控制劑(例如，黏度增強劑或促凝劑)、殺生物劑、腐蝕抑制劑、氧化劑及類似者，其中一些為CMP技藝所熟知。
本發明之CMP組合物可藉由任何適宜技術製備，其中一些為熟習本項技術者已知。CMP組合物可以分批或連續方法製備。一般而言，可藉由依任何次序組合其等組分來製備CMP組合物。如本文中所使用之術語「組分」包括各個成份(例如，研磨材料、錯合劑、鈍化劑、酸、鹼、水性載劑及類似者)及成份之任何組合。例如，可將研磨材料分散於水中，及可添加金屬鈍化劑及金屬錯合劑，及藉由可將組分合併至CMP組合物中之任何方法混合。一般而言，可在拋光起始前才添加氧化劑。可在任何適宜時間調節pH。
本發明之CMP組合物亦可以濃縮物之形式提供，該濃縮物將在使用前藉由適宜量之水或其他水性載體稀釋。於此實施例中，CMP組合物濃縮物可包括以一定量分散或溶解於水性載體中之各種組分，以使當藉由適宜量之水性載體稀釋濃縮物時，拋光組合物中之各組分係以適宜使用範圍內之量存在於該CMP組合物中。
本發明之CMP組合物可用於拋光任何適宜基板，及尤其可用於拋光包含銅及/或銀之基板。於另一態樣中，本發明提供一種拋光包含銅及/或銀之基板之方法，該方法藉由本發明之CMP組合物研磨該基板之表面。較佳，該CMP組合物係於氧化劑存在下，例如，於0.1至5重量百分比氧化劑存在下拋光基板。可用之氧化劑之非限制性實例包括過氧化氫、無機及有機過氧化物、硼酸鹽、硝酸鹽、氯酸鹽、鉻酸鹽、碘酸鹽、鐵氰化鉀、二鉻酸鉀、碘酸及類似者。含有至少一過氧基團之化合物之非限制性實例包括過氧化氫、過氧化氫脲、過碳酸鹽、過氧化苯甲醯、過乙酸、過氧化二第三丁基、單過硫酸鹽(SO5 2- )及二過硫酸鹽(S2 O8 2- )。含有呈最高氧化態之元素之其他氧化劑之非限制性實例包括高碘酸、高碘酸鹽、高溴酸、高溴酸鹽、高氯酸、高氯酸鹽、過硼酸、過硼酸鹽及高錳酸鹽。視需要，可在藉由CMP組合物研磨基板表面之後，將基板浸沒於苯并三唑(BTA)溶液中。較佳，BTA溶液包含0.01重量%至0.5重量% BTA(例如，0.1重量%)。
本發明之CMP方法尤其適宜與化學機械拋光裝置連用。一般而言，CMP裝置包含一壓盤，當使用時，該壓盤移動且具有由軌道、直線及/或圓周運動所產生之速度。將一拋光墊安裝於該壓盤上且與壓盤一起移動。一拋光頭使待拋光之基板與墊接觸及相對拋光墊之表面移動，同時以所選擇之壓力(向下力)使基板靠向該墊以輔助研磨基板表面。將CMP漿液泵向抛光墊以輔助抛光製程。基板拋光係藉由移動拋光墊及於拋光墊上存在之本發明CMP組合物所進行之組合研磨行為來完成，其將研磨該基板之至少一部分表面。拋光亦藉由CMP組合物之化學活性(即，氧化、錯合、鈍化及類似者)輔助。
本發明之方法可採用任何適宜拋光墊(例如，拋光表面)。適宜拋光墊之非限制性實例包括織布及非織布拋光墊，若需要，其等可包括固定之研磨材料。此外，拋光墊可包含具有適宜密度、硬度、厚度、可壓縮性、壓縮時再黏結之能力、壓縮模量、化學相容性及類似者之任何聚合物。適宜聚合物包括，例如，聚氯乙烯、聚氟乙烯、耐綸、氟碳化合物、聚碳酸酯、聚酯、聚丙烯酸酯、聚醚、聚乙烯、聚醯胺、聚胺基甲酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯、其等共形成產物及其等混合物。
適宜地，CMP裝置進一步包含原位拋光端點檢測系統，其中一些為本技藝所已知。藉由分析自工件表面所反射之光或其他輻射來檢查及監控拋光製程之技術為本技藝已知。此等方法描述於，例如，Sandhu等人之美國專利案5,196,353、Lustig等人之美國專利案5,433,651、Tang等人之美國專利案5,949,927及Birang等人之美國專利案5,964,643中。適宜地，針對工件進行之拋光方法進程之檢查或監控可確定拋光端點，即，確定何時終止針對具體工件之拋光製程。
圖2提供本發明組合物形成金屬鈍化膜及減小拋光曳力之可行機理之兩示意圖。平面A表示包括雜環次要成膜金屬鈍化劑之組合物工作之可行機理。於平面A中，主要鈍化膜係藉由金屬錯合錨固分子(例如，SHA)直接於金屬(例如，銅及/或銀)表面上形成。次要膜隨後係藉由雜環金屬鈍化劑(例如，ATA)於主要膜上形成。組合之膜會抑制氧化劑遷移至銅表面及提供潤滑性，進而減小拋光期間之曳力。
圖2之平面B顯示包括聚(氧伸乙基)型次要成膜劑(例如，NPPOP)之組合物之可行機理。如平面A中所示，主要成膜錨固分子直接在金屬表面上形成膜，同時次要成膜金屬鈍化劑(例如，NPPOP)之離子部分與主要膜發生相互作用，及金屬鈍化劑之疏水頭部基團彼此發生相互作用。PEG鏈可撓且對壓力具有反應，及因此有助於減小拋光期間之曳力，同時組合之複合膜提供物理屏障以抑制金屬表面之氧化。
以下非限制性實例進一步說明本發明之各態樣。
實例1：包含水楊基氧肟酸(SHA)及金屬螯合劑之CMP組合物之評價
於0.8重量%過氧化氫存在下，將具有5至7範圍內之pH、含有50至500 ppm水楊基氧肟酸(SHA；主要成膜金屬錯合劑)、1重量百分比亞胺基二乙酸(IDA；輔助金屬螯合劑)及0.1至1重量百分比膠狀矽石(平均粒徑80 nm)之CMP組合物用於拋光4-英寸直徑銅毯覆式晶圓。SHA、研磨材料之量及各組合物之pH提供於表1中。晶圓係於一Logitech Model II CDP拋光機(Logitech Ltd.,Glasgow,UK)上依照以下操作條件進行拋光：D100拋光墊、85轉/分鐘(rpm)壓盤速度、93 rpm載體速度、1磅/平方英寸(psi)或3 psi之向下力，及120毫升/分鐘(ml/min)之漿料流速。
在1及3 psi向下力下使用各組合物所獲得之觀察到之銅移除速率(Cu RR，/min)亦出示於表1中。表1中之數據說明，在相對高之SHA濃度及中性pH(即，500 ppm，pH 7)下，鈍化將使所觀察到之銅移除速率相較於在較低SHA濃度下獲得之移除速率極大地減小，而不論研磨材料濃度或向下力如何。相對地，在pH 5，500 ppm之SHA濃度下，仍提供1000至4000/min範圍內之銅移除速率。出乎意料地，0.1重量%之研磨材料提供較包含1重量%研磨材料之組合物(在1 psi下，1082,；在3 psi下，1847)高之移除速率(即，在1 psi下2825，及在3 psi下3974)。包含1重量%矽石及50 ppm SHA之組合物所獲得之銅移除速率稍高於包含0.1重量%矽石及50 ppm SHA之組合物，而且不論pH如何(即，比較例1C與1E，及比較例1D與1H)。出乎意料地，包含50 ppm SHA之組合物在pH 7下展現較在pH 5下稍高之銅移除速率，而不論研磨材料濃度如何(比較例1D與1E，及比較例1H與1C)。具有較高SHA濃度(500 ppm)之組合物與此相反，其在pH 5下展現較在pH 7下高之移除速率，如上所示。於各實例中，移除速率隨著向下力增大而增大。SHA所產生之鈍化亦在電化學上(即，藉由Tafel圖)得以確認。
於另一實驗中，確定包含0.5重量%膠狀矽石、1重量%甘胺酸及250 ppm(0.025%)SHA之組合物之含有0.8重量%過氧化氫之pH 6水溶液之銅靜態蝕刻速率(SER)。藉由將1-平方英寸銅晶圓浸入200克CMP組合物中10至30分鐘來測量SER。在浸漬前及後測量銅層之厚度。藉由以下方程計算SER(/min)：SER=(銅厚度變化，)/(測試持續時間，分鐘)。所觀察到之SER係17/min，說明良好鈍化。不含SHA之對照組合物具有1342/min之SER。
實例2：包含N-月桂醯基肌胺酸(NLS)及亞胺基二乙酸(IDA)之CMP組合物之評價
將CMP組合物用於拋光4-英寸直徑銅毯覆式晶圓。該等組合物包含0.1重量百分比膠狀矽石研磨材料(平均粒徑80 nm)、100 ppm或1000 ppm之N-月桂醯基肌胺酸(NLS)，及1重量百分比之IDA。晶圓係於0.8重量百分比過氧化氫存在下，於pH 7下在一Logitech Model II CDP拋光機(Logitech Ltd.,Glasgow,UK)上依照以下操作條件進行拋光：D100拋光墊，85 rpm之壓盤速度，93 rpm之載體速度，1或3 psi之向下力，及120 ml/min之漿料流速。亦確定各組合物之SER。
含有100 ppm NLS之組合物展現34/min之銅靜態蝕刻速率(SER)，而含有1000 ppm NLS之組合物具有5/min之SER。含有100 ppm NLS之組合物亦展現相較於含有1000 ppm NLS之組合物相對高之銅移除速率(在1 psi及3 psi向下力下各自係3220及4400/min)，後者在此兩向下力下提供極低銅移除速率(<50/min)。此等結果說明NLS在較高NLS濃度(1000 ppm)下提供相對高之鈍化程度。
實例3：向下力對移除速率之作用
將包含0.5重量%膠狀矽石、1重量%甘胺酸及250 ppm(0.025%)SHA之組合物(實例3A)之pH 6水溶液用於在Logitech拋光機上，於0.8重量%過氧化氫存在下依照以下條件拋光4-英寸直徑銅毯覆式晶圓：D100拋光墊、85 rpm之壓盤速度、93 rpm之載體速度、0或3 psi之向下力及120 ml/min之漿料流速。為對比，亦採用包含0.5重量%膠狀矽石及1重量%甘胺酸之模型CMP漿料(實例3B)之pH 6水溶液，在0.8重量%過氧化氫存在下依照相同抛光條件拋光晶圓。關於各組合物之Cu移除速率相對向下力之圖提供於圖3中。於圖3中清楚顯示，本發明之組合物(實例3A)相較於不包含SHA之模型組合物(實例3B)出乎意料地提供對向下力變化更為線性(Prestonian)之反應。對向下力變化之非線性反應可在拋光製程期間導致非所需之產物可變性。
實例4：包含SHA及ATA之組合物之評價
如實例1般評價包含不同量之SHA及5-胺基四唑(ATA)之一系列組合物之去離子水溶液之靜態蝕刻速率(SER)。將包含0.12重量% SHA、0.08重量% 5-胺基-四唑、10重量%甘胺酸及5重量%矽石研磨材料之一組合物(實例4A)用於在Logitech Model II CDP拋光機(Logitech Ltd.,Glasgow,UK)上依照以下操作條件拋光銅毯覆式晶圓：D100拋光墊、80 rpm之壓盤速度、75 rpm之載體速度、2 psi之向下力，及150 ml/min之漿料流速。藉由將1平方英寸銅晶圓蘸入漿料中，浸漬於維持在50℃下之攪動水浴中(如本技藝所已知)來測量銅損失量，進而確定SER。
圖4顯示作為SHA(錨固分子)及ATA(次要成膜劑)之濃度之函數之SER之二維輪廓圖。自圖4中之數據可知，在50℃之溫度下，所觀察到之SHA及ATA濃度之最佳範圍為0至250(SHA)及0至125(ATA)。
圖5顯示實例4A(標記為4A)相較於不含ATA之類似對照組合物(標記為4B)之作為拋光時間之函數之拋光曳力之圖。利用壓力傳感器確定曳力，該壓力傳感器基於接合至其上安裝有晶圓之拋光頭之旋轉軸之橫向偏轉度來計算曳力，如本技藝中所已知。圖5之圖清楚顯示，添加ATA將使曳力相較於對照組合物顯著減小。
亦藉由測量在一介電基板上包含銅線之圖案化晶圓之凹陷來對實例4A進行過度拋光評價。藉由確定銅線相對周圍介電材料之階梯高度來評定凹陷，如本技藝中所已知。圖6對比不含ATA之類似組合物(標記為4B)提供關於含有SHA及ATA之CMP組合物(標記為4A)之作為過度拋光時間之函數之100 μm線凹陷之圖。如本文中所使用，術語「過度拋光」(OP)及其文法變體係指在端點算法已確定銅移除應完成之後，移除潛在銅污染物所需之額外拋光時間。例如，若端點算法確定端點係60秒拋光，則50% OP可視為30秒額外拋光時間。端點時間至過度拋光時間之凹陷變化速率(由此兩點之間之凹陷對時間之圖之斜率確定，凹陷/% OP)係OP「加工窗」之一測量手段，於OP「加工窗」中，可獲得可接受結果而不明顯損及凹陷性能。圖6中之數據清楚顯示，本發明含有SHA及ATA之組合物(標記為4A)出乎意料地在50% OP下僅具有3/% OP之OP斜率，相較而言，不含ATA之對照實例(標記為4B)在僅30% OP下具有11/% OP之OP斜率。因此，本發明之組合物相對於對照組合物具有顯著改良之加工窗(即，過度拋光但不顯著降低凹陷性能之可行時間)。
實例5：包含SHA及NPPOP之組合物之評價
如實例1般評價包含不同量之SHA(錨固分子)及雙-(壬基苯基聚(氧伸乙基))磷酸酯(NPPOP，次要分子)之一系列組合物之去離子水溶液之靜態蝕刻速率。圖7中顯示相較於僅包含錨固分子或次要分子之類似對照組合物而言作為NPPOP濃度之函數之SER之圖。圖7中之數據清楚顯示，添加NPPOP將使SER相較於對照組合物極大減小。
亦如實例4般評價包含0.15重量% SHA、0.0125重量% NPPOP、12.5重量%甘胺酸及10重量%矽石研磨材料之組合物之凹陷。圖8對比不含磷酸二酯之類似對照組合物(標記為5B)顯示關於含有NPPOP之本發明組合物(標記為5A)之100 μm線凹陷相對過度拋光時間之圖。圖8中數據顯示，本發明組合物於30% OP下相較於不包含NPPOP之對照組合物而言，存在出乎意料低之凹陷程度及出乎意料小之凹陷變化。
實例6：包含SHA及NPPOP之組合物對Ag之評價
將包含0.025重量% SHA、1.5重量%甘胺酸及1重量%過氧化氫之組合物用於評價在SHA存在下，於靜態條件及實施研磨下之銀金屬之腐蝕性質。亦評價除SHA、甘胺酸及過氧化氫外亦包含0.0013重量%NPPOP之另一組合物，及不包含SHA及NPPOP之對照組合物。發現，相對於僅包含甘胺酸及過氧化氫的溶液，添加SHA會減小陽極電流及增大腐蝕電勢，其表明SHA在銀上形成膜，及膜擴散為腐蝕速率確定步驟(參見表2，如下述)。添加NPPOP進一步增加腐蝕電勢並進一步減小陽極電流。
如以下描述之表2中之結果顯示，存在對銀之後CMP保護，類似於在Cu CMP之後所使用。在靜態條件下於0.05 N NaNO3 中測量之銀腐蝕係1/min。然而，若在研磨之後將Ag蘸入0.1重量%苯并三唑(BTA)溶液中持續10分鐘，則當再次導入不包含BTA之腐蝕性環境中時，其於0.05 N NaNO3 中之腐蝕速率會顯著減小。因此，於BTA溶液中所形成之膜穩定及提供相對長期之保護。一般而言，藉由BTA進行後CMP處理會降低陽極及陰極速率及增大電勢，說明在銀表面上形成之BTA膜使陽極速率減小較氧化劑(於此情況中，係氧氣)還原速率快得多，即該膜用作陽極保護層。
表2提供在此實例中上述組合物在含有0.5 N硝酸鈉、1百分比過氧化氫及銀錯合劑之溶液中之電化學銀活性數據，即，進行研磨下之溶解電勢(V溶解)及溶解電流(I溶解)，及不進行研磨下之腐蝕電勢(V腐蝕)及腐蝕電流(I腐蝕)。於表2中，記入項目「A」提供關於僅含有甘胺酸之對照實例之結果；記入項目「B」提供關於含有甘胺酸+SHA之組合物之結果；記入項目「C」提供關於含有甘胺酸+SHA+NPPOP之組合物之結果；記入項目「D」提供關於實例5中所描述之C8800漿料之結果；記入項目「E」提供在研磨銀及再浸漬於0.5 N硝酸鈉之後之結果；記入項目「F」提供在研磨銀及再浸漬於含有0.1重量% BTA之0.5 N硝酸鈉之後之結果；記入項目「G」提供在漂洗及乾燥記入項目E之樣品(未經BTA處理)及再浸漬於硝酸鈉溶液中之後之數據；記入項目「H」提供在漂洗及乾燥記入項目F之樣品(經BTA處理)及再浸漬於硝酸鈉溶液之後之數據。
圖1顯示可用於本發明組合物及方法中之所選擇之主要成膜金屬錯合劑之化學結構。
圖2提供主要及次要成膜劑鈍化金屬表面及減小拋光曳力之可行機理之兩示意圖。
圖3對比藉由對照組合物所獲得之結果顯示藉由使用包含主要成膜金屬錯合劑及輔助螯合劑之組合物拋光銅晶圓所獲得之銅移除速率(Cu RR)相對下向力(DF)之圖。
圖4提供就含有水楊基氧肟酸(SHA)及5-胺基四唑(ATA)之CMP組合物而言作為主要成膜金屬錯合劑(錨固分子)及次要成膜金屬鈍化劑之量之函數之靜態蝕刻速率(SER)之輪廓圖。
圖5對比不含ATA之類似組合物(C8200 POR)顯示關於含有SHA及ATA之CMP組合物(C8200 Cl)之作為拋光時間之函數之曳力之圖。
圖6對比不含ATA之類似組合物(C8200 POR)顯示關於含有SHA及ATA之CMP組合物(C8200 Cl)之作為ATA濃度之函數之100 μm線凹陷之圖。
圖7對比僅包括錨固分子或次要分子之類似組合物顯示作為含有SHA(錨固分子)及NPPOP(次要分子)之CMP組合物中雙-(壬基苯基聚(氧伸乙基))磷酸二酯(NPPOP)濃度之函數之SER之圖。
圖8對比不含磷酸二酯之類似組合物(C8200 POR)顯示含有SHA及NPPOP之CMP組合物(C8800)之作為NPPOP濃度之函數之100 μm線凹陷之圖。
(無元件符號說明)

Claims (19)

  1. 一種適宜拋光包含銅及/或銀之基板之化學機機拋光(CMP)組合物，該組合物包含：(a)0.01至10重量百分比之粒狀研磨材料；(b)0.001至1重量百分比之主要成膜金屬錯合劑，該錯合劑包含鄰羥基芳基氧肟酸、其鹽或其部份中和形式；(c)0.005至0.5重量百分比之次要成膜金屬鈍化劑，該鈍化劑包含如式(II)之化合物：Z-X2 (Y2 R5 )(Y3 R6 )、其鹽或其部份中和形式；其中Z係NH2 或OH；X2 係P=O或C；Y2 及Y3 各自獨立地係N、NH或O；及R5 與R6 可各自獨立地係R7 -(OCH2 CH2 )n -，或當Y2 及Y3 各自獨立地係N或NH時，R5 與R6 可各自獨立地係N、NH或CH，及與X2 、Y2 及Y3 一起形成五員雜環；各R7 獨立地係H、C1 至C20 烷基、苯基或經C1 至C20 烷基取代之苯基；及「n」具有2至1000範圍內之平均值；及(d)其水性載體。
  2. 如請求項1之組合物，其中該次要成膜金屬鈍化劑包含經胺取代之氮雜芳族化合物、雙-(聚(氧伸乙基))磷酸酯及其等組合。
  3. 如請求項1之組合物，其中該次要成膜金屬鈍化劑包含經胺取代之氮雜芳族化合物。
  4. 如請求項3之組合物，其中該經胺取代之氮雜芳族化合物包含5-胺基四唑。
  5. 如請求項1之組合物，其中該次要成膜金屬鈍化劑包含 雙-(聚(氧伸乙基))磷酸酯。
  6. 如請求項5之組合物，其中該雙-(聚(氧伸乙基))磷酸酯包含雙-(壬基苯基聚(氧伸乙基))磷酸酯。
  7. 如請求項1之組合物，其進一步包含0.01至20重量百分比之輔助金屬螯合劑，該螯合劑係選自由草酸、經胺基取代之羧酸、經羥基取代之羧酸、其等鹽、其等部份中和形式，及以上物質中兩或更多者之組合組成之群。
  8. 如請求項7之組合物，其中該輔助金屬螯合劑包含甘胺酸。
  9. 如請求項1之組合物，其中該粒狀研磨材料包含矽石。
  10. 一種適宜拋光包含銅及/或銀之基板之化學機械拋光(CMP)組合物，該組合物包含：(a)0.01至10重量百分比之粒狀研磨材料；(b)0.001至1重量百分比之水楊基氧肟酸、其鹽或其部份中和形式；(c)0.005至0.5重量百分比之至少一次要成膜金屬鈍化劑，該鈍化劑係選自由經胺取代之氮雜芳族化合物、雙-(聚(氧伸乙基))磷酸酯及其等組合組成之群；及(d)其水性載體。
  11. 如請求項10之組合物，其中該至少一次要成膜金屬鈍化劑包含5-胺基四唑。
  12. 如請求項10之組合物，其中該至少一次要成膜金屬鈍化劑包含雙-(壬基苯基聚(氧伸乙基))磷酸酯。
  13. 一種用於化學機械拋光(CMP)包含銅及/或銀之基板之方 法，該方法包含藉由CMP組合物研磨該基板之表面，其中該CMP組合物包含：(a)0.01至10重量百分比之粒狀研磨材料；(b)0.001至1重量百分比之主要成膜金屬錯合劑，該錯合劑包含鄰羥基芳基氧肟酸、其鹽或其部份中和形式；(c)0.005至0.5重量百分比之次要成膜金屬鈍化劑，該鈍化劑包含如式(II)之化合物：Z-X2 (Y2 R5 )(Y3 R6 )、其鹽或其部份中和形式；其中Z係NH2 或OH；X2 係P=O或C；Y2 及Y3 各自獨立地係N、NH或O；及R5 與R6 可各自獨立地係R7-(OCH2 CH2 )n -，或當Y2 及Y3 各自獨立地係N或NH時，R5 與R6 可各自獨立地係N、NH或CH，或與X2 、Y2 及Y3 一起形成五員雜環；各R7 獨立地係H、C1 至C20 烷基、苯基或經C1 至C20 烷基取代之苯基；及「n」具有2至1000範圍內之平均值；及(d)其水性載體。
  14. 如請求項13之方法，其中該次要成膜金屬鈍化劑係選自由經胺基取代之氮雜芳族化合物、雙-(聚(氧伸乙基))磷酸酯及其等組合組成之群。
  15. 如請求項13之方法，其中該次要成膜金屬鈍化劑係選自由雙-(壬基苯基聚(氧伸乙基))磷酸酯、5-胺基四唑及其等組合組成之群。
  16. 如請求項13之方法，其中該CMP組合物進一步包含輔助金屬螯合劑，該螯合劑係選自由草酸、經胺基取代之羧酸、經羥基取代之羧酸、其等鹽、其等部份中和形式及 以上物質中兩或更多者之組合組成之群。
  17. 如請求項13之方法，其中該粒狀研磨材料包含矽石。
  18. 如請求項13之方法，其中該基板之表面係於0.1至5重量百分比氧化劑存在下研磨。
  19. 如請求項13之方法，其包括在藉由該CMP組合物研磨該基板表面之後將該基板浸漬於苯并三唑(BTA)溶液中之額外步驟。
TW101101131A 2011-01-11 2012-01-11 金屬鈍化之化學機械拋光組合物及方法 TWI462981B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/004,113 US8435421B2 (en) 2007-11-27 2011-01-11 Metal-passivating CMP compositions and methods

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201235428A TW201235428A (en) 2012-09-01
TWI462981B true TWI462981B (zh) 2014-12-01

Family

ID=46507631

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101101131A TWI462981B (zh) 2011-01-11 2012-01-11 金屬鈍化之化學機械拋光組合物及方法

Country Status (9)

Country Link
EP (1) EP2663604B1 (zh)
JP (1) JP5992925B2 (zh)
KR (2) KR102017133B1 (zh)
CN (1) CN103298903B (zh)
IL (1) IL227384A (zh)
MY (1) MY163010A (zh)
SG (1) SG191909A1 (zh)
TW (1) TWI462981B (zh)
WO (1) WO2012096931A2 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10029345B2 (en) * 2015-07-13 2018-07-24 Cabot Microelectronics Corporation Methods and compositions for processing dielectric substrate
CN108026412B (zh) * 2015-09-03 2021-08-31 嘉柏微电子材料股份公司 用于加工介电基板的方法及组合物
JP6901297B2 (ja) 2017-03-22 2021-07-14 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090134122A1 (en) * 2007-11-27 2009-05-28 Daniela White Copper-passivating CMP compositions and methods
CN101928520A (zh) * 2009-06-19 2010-12-29 盟智科技股份有限公司 用于平坦化金属层的研磨组成物

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6623355B2 (en) * 2000-11-07 2003-09-23 Micell Technologies, Inc. Methods, apparatus and slurries for chemical mechanical planarization
US6866792B2 (en) * 2001-12-12 2005-03-15 Ekc Technology, Inc. Compositions for chemical mechanical planarization of copper
GB2393447B (en) * 2002-08-07 2006-04-19 Kao Corp Polishing composition
US7071105B2 (en) * 2003-02-03 2006-07-04 Cabot Microelectronics Corporation Method of polishing a silicon-containing dielectric
US7485162B2 (en) * 2003-09-30 2009-02-03 Fujimi Incorporated Polishing composition
JP4667013B2 (ja) * 2003-11-14 2011-04-06 昭和電工株式会社 研磨組成物および研磨方法
US20060063687A1 (en) * 2004-09-17 2006-03-23 Minsek David W Composition and process for ashless removal of post-etch photoresist and/or bottom anti-reflective material on a substrate
JP2009503910A (ja) * 2005-08-05 2009-01-29 アドバンスド テクノロジー マテリアルズ，インコーポレイテッド 金属フィルム平坦化用高スループット化学機械研磨組成物
US20070037491A1 (en) * 2005-08-12 2007-02-15 Yuzhuo Li Chemically modified chemical mechanical polishing pad, process of making a modified chemical mechanical polishing pad and method of chemical mechanical polishing
JP2008192930A (ja) * 2007-02-06 2008-08-21 Fujifilm Corp 金属研磨用組成物及びそれを用いた化学的機械的研磨方法
US7931714B2 (en) * 2007-10-08 2011-04-26 Uwiz Technology Co., Ltd. Composition useful to chemical mechanical planarization of metal
JP5277640B2 (ja) * 2007-10-17 2013-08-28 日立化成株式会社 Ｃｍｐ用研磨液及び研磨方法
US8337716B2 (en) * 2008-01-23 2012-12-25 Uwiz Technology Co., Ltd. Sarcosine compound used as corrosion inhibitor
US8247327B2 (en) * 2008-07-30 2012-08-21 Cabot Microelectronics Corporation Methods and compositions for polishing silicon-containing substrates
CN101747841A (zh) * 2008-12-05 2010-06-23 安集微电子（上海）有限公司 一种化学机械抛光液
TWI454561B (zh) * 2008-12-30 2014-10-01 Uwiz Technology Co Ltd A polishing composition for planarizing the metal layer
JP2012069785A (ja) * 2010-09-24 2012-04-05 Fujimi Inc 研磨用組成物および研磨方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090134122A1 (en) * 2007-11-27 2009-05-28 Daniela White Copper-passivating CMP compositions and methods
CN101928520A (zh) * 2009-06-19 2010-12-29 盟智科技股份有限公司 用于平坦化金属层的研磨组成物

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180123167A (ko) 2018-11-14
KR20140047015A (ko) 2014-04-21
WO2012096931A3 (en) 2012-11-01
IL227384A0 (en) 2013-09-30
KR102077618B1 (ko) 2020-02-14
KR102017133B1 (ko) 2019-09-02
TW201235428A (en) 2012-09-01
CN103298903A (zh) 2013-09-11
WO2012096931A2 (en) 2012-07-19
JP2014507799A (ja) 2014-03-27
CN103298903B (zh) 2015-11-25
EP2663604A4 (en) 2016-04-27
IL227384A (en) 2017-05-29
EP2663604A2 (en) 2013-11-20
EP2663604B1 (en) 2020-07-01
JP5992925B2 (ja) 2016-09-14
MY163010A (en) 2017-07-31
SG191909A1 (en) 2013-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8435421B2 (en) Metal-passivating CMP compositions and methods
TWI384061B (zh) 銅鈍化ｃｍｐ組合物及方法
US7435162B2 (en) Polishing fluids and methods for CMP
KR101195289B1 (ko) Ｃｍｐ용 코팅된 금속 산화물 입자
KR101305840B1 (ko) 이온성 고분자전해질을 함유하는 구리 ｃｍｐ 조성물 및 방법
KR101325455B1 (ko) 상 변화 물질의 화학적 기계적 연마를 위한 조성물 및 방법
JP5313866B2 (ja) 金属の除去速度を制御するためのハロゲン化物アニオン
TWI462981B (zh) 金屬鈍化之化學機械拋光組合物及方法
JPWO2007074734A1 (ja) 砥粒フリー研磨液及びｃｍｐ研磨方法