含有草酸铵的抛光系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种用于基材抛光或平整化的抛光系统及方法。该抛光系统包括（ｉ）液态载剂，（ｉｉ）草酸铵，（ｉｉｉ）羟基偶合剂，及（ｉｖ）抛光垫及／或磨料。该抛光方法包括使至少部分基材与抛光系统接触，并同时抛光部分基材。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提供一种用于抛光或平整化基材，尤其是含有导电金属表面的系统及方法。
技术介绍
化学-机械抛光(CMP)为微电子装置(如半导体晶片)的基材表面平整化所熟知的方法。CMP一般包含将化学反应剂及机械研磨抛光组合物或“浆料”加到基材表面。抛光组合物一般通过使表面与饱和有抛光组合物的抛光垫接触，而施加到基材的表面。当抛光组合物与基材化学反应时，磨料会从基材表面移除物质，从而抛光基材。化学机械抛光更详细的说明列于美国专利第4,671,851、4,910,155及4,944,836中。因为平面的表面可使半导体晶片的效能最优化，因此选用的半导体晶片表面必需在不会对底下结构或布局产生副作用下，在高速并以高选择性进行抛光。因此，使移除速率及选择性最大化的组合物对于有效的制造微电子装置相当重要。虽然已知有许多CMP组合物及方法可改善移除速率及选择性，但该CMP组合物通常使用昂贵且在环境上并不期望的氧化剂。例如铜的化学一机械抛光过程中使用的氧化剂叙述于美国专利第6,096,652号中。因此，目前需要可改善移除速率及抛光选择性，同时使表面缺陷及下层结构及布局的损害为最小，且不使用氧化剂的其它抛光系统及方法。本专利技术是针对提供这种抛光系统及方法。本专利技术的优点及另外的专利技术特性由本文中提供的本专利技术说明书将更为清楚。专利技术概要本专利技术提供一种用于在相对高速及选择性下抛光或平整化基材的抛光系统及方法。该抛光系统包括(i)液态载剂，(ii)草酸铵，(iii)羟基偶合剂，及(iv)抛光垫及/或磨料。该抛光方法包括使至少部分基材与抛光系统接触，并同时抛光部分基材。专利技术的详细叙述本专利技术是针对使用于抛光或平整化基材的抛光系统及方法。该抛光系统包括(a)液态载剂，(b)草酸铵，(c)羟基偶合剂，及(d)抛光垫及/或磨料。该抛光系统要求基本上包括或由以下构成(a)液态载剂，(b)草酸铵，(c)羟基偶合剂，及(d)抛光垫及/或磨料，以及选用的(e)成膜剂。液态载剂可以是任一适用的载剂(例如溶剂)。适用的液态载剂包含例如水性载剂(例如水)及非水性载剂(例如有机液体)。液态载剂有助于抛光系统的其它成分(例如草酸铵、羟基耦合剂，及若存在且悬浮在液态载剂中的磨料)加在基材的表面上。优选的液态载剂为水。抛光添加剂，具体地是草酸铵，它以任一适当的量存在于抛光系统中。优选的，草酸铵是以约0.1-5wt％的量存在于抛光系统的液态部分中。更好的，草酸铵是以约0.5-1.5wt％的量存在于抛光系统的液态部分中。最好，草酸铵是以约0.5-2wt％(例如约1wt％)的量存在于抛光系统的液态部分中。羟基耦合剂可以是任一种适用的羟基(-OH)耦合剂。适用的羟基耦合剂包含，例如，可用于降低金属氧化物磨料的表面羟基密度的耦合剂。可降低金属氧化物磨料的表面羟基密度的适用的羟基耦合剂包含，例如，硅烷耦合剂、铝耦合剂、有机钛耦合剂、及有机磷耦合剂。羟基耦合剂优选为含硅烷的化合物，如式Y-Si-(X1X2R)的含硅烷化合物，其中Y、R、X1及X2各可以是非水解性取代基或水解性取代基，例如羟基取代基，只要Y、R、X1及X2中的至少一个为含羟基的取代基，使得含硅烷的化合物为羟基耦合剂即可。含硅烷的化合物可以是含有约4至15个硅氧烷单元的二聚物、三聚物或寡聚物。含硅烷的化合物更优选的具有式Y-Si-(X1X2R)，其中Y为羟基或烷氧基(例如C1-C10烷氧基)，R为非水解性取代基，且X1及X2各为水解性取代基或最好为非水解性取代基。水解性取代基一般为在水性介质中可形成Si(OH)的取代基。该水解性取代基包含例如羟基、烷氧基(例如C1-C10烷氧基)、卤素如氯化物，羧酸盐及酰胺。非水解性取代基一般为在水性介质中不会形成Si(OH)基的。这种非水解性取代基包括例如烷基(C1-C25烷基)、烯基(例如C2-C25烯基)、及芳基(例如C6-C25芳基)，其中任一种都可呈任何结构、官能基化且以任一适当的原子取代，如氧、氮、硫、磷、卤素、硅、及其组合物。优选的，非水解性取代基为选自烷基腈、烷基酰胺、烷基羧酸或烷基脲基的官能基化烷基(例如C1-C25烷基)。含硅烷的化合物最好具有式Y-Si(X1X2R)，其中Y、X1及X2各为羟基或C1-C10烷氧基，且R为脲基(C1-C10)烷基。适用的含硅烷的羟基耦合剂包括例如氨基硅烷、脲基硅烷、烷氧基硅烷、烷基硅烷、巯基硅烷、乙烯基硅烷、氰基硅烷、硫代氰基硅烷、官能基化的硅烷、二硅烷、三硅烷及其组合物。具有单一水解性取代基的硅烷包括例如氰基丙基二甲基烷氧基硅烷，N，N′-(烷氧基甲基亚硅烷基)双[N-甲基-苯甲酰胺]、氯甲基二甲基烷氧基硅烷及其混合物。具有二个水解性取代基的硅烷包括例如氯丙基甲基二烷氧基硅烷、1，2-乙烷二基双[烷氧基二甲基]硅烷、二烷氧基甲基苯基硅烷及其混合物。适用的具有三个水解性取代基的硅烷包括例如甘油基氧基丙基三烷氧基硅烷、异氰酸酯基丙基三烷氧基硅烷、脲基丙基三烷氧基硅烷、巯基丙基三烷氧基硅烷、氰基乙基三烷氧基硅烷、4，5-二氢-1-(3-三烷氧基硅烷基丙基)咪唑、丙酸3-(三烷氧基硅烷基)-甲基酯、三烷氧基[3-(环氧乙烷基烷氧基)丙基]-硅烷、2-甲基、2-丙酸3-(三烷氧基硅烷基)丙酯、[3-(三烷氧基硅烷基)丙基]脲及其混合物。最好的，羟基耦合剂为脲基丙基三甲氧基硅烷，尤其是γ-脲基丙基三甲氧基硅烷。羟基耦合基是以任何适当量存在于抛光系统中。优选的，羟基耦合剂以约0.01-1wt的量存在于抛光系统的液体部分中。更好的，羟基耦合剂以约0.01-0.1wt的量存在于抛光系统的液体部分中。抛光系统中可使用任何适当的抛光垫。抛光垫可以是任何适用的研磨垫或非研磨垫。再者，抛光系统可包括抛光垫(研磨垫或非研磨垫)，其中或者有磨料悬浮在抛光系统的液体部分，或没有磨料悬浮在抛光系统的液体部分中。适用的研磨垫叙述于例如美国专利第5,849,051及5,849,052号中。适用的抛光垫包含例如织布及无纺布抛光垫。再者，适用的抛光垫可包括任何不同密度、硬度、厚度、压缩性、压缩时的回弹能力及压缩模数的适用聚合物。适用的聚合物包括例如聚氯乙烯、聚氟乙烯、尼龙、碳氟化合物、聚碳酸酯、聚酯、聚丙烯酸酯、聚醚、聚乙烯、聚氨基甲酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚蜜胺、聚酰胺、聚乙酸乙烯酯、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚枫、其共形成的产物及其混合物。当磨料全部或部分固定(例如埋置)在抛光系统的抛光垫中或其上时，在抛光垫上的这种固定可以以任一适当的方式完成。抛光系统可包括任一适用的磨料。磨料可以悬浮在抛光系统的液态载剂(例如水)中，因此成为抛光系统的液体部分的一部分。抛光系统的磨料可全部或部分固定(例如埋置)在抛光垫之中或之上(例如抛光表面)。抛光系统的磨料可以是任一适用的磨料。磨料可经热处理及/或化学处理(例如具有化学键结的有机官能基的磨料)。适用的磨料包含例如金属氧化物。适用的金属氧化物包含例如氧化铝、二氧化硅、氧化钛、氧化铈、氧化锆、氧化锗、氧化镁、及其共形成的产物及其混合物。金属氧化物可经发烟(即热解)、沉淀、缩合聚合的或特性为胶体。例如，金属氧化物可如美国专利第5,230,833号中所述，或市售的Akzo-Nobel Bindzil 50/80或Nalco 105本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于抛光基材的系统，包括（ｉ）液态载剂，（ｉｉ）草酸铵，（ｉｉｉ）羟基偶合剂，及（ｉｖ）抛光垫及／或磨料。

【技术特征摘要】
US 2001-1-16 60/261,9281.一种用于抛光基材的系统，包括(i)液态载剂，(ii)草酸铵，(iii)羟基偶合剂，及(iv)抛光垫及/或磨料。2.如权利要求1所述的抛光系统，其中，液态载剂为非水性溶剂。3.如权利要求1所述的抛光系统，其中，液态载剂为水。4.如权利要求3所述的抛光系统，其中，不含磨料，且抛光垫非为研磨垫。5.如权利要求3所述的抛光系统，其中，磨料是固定在抛光垫之上。6.如权利要求3所述的抛光系统，其中，抛光系统含有悬浮在水中的磨料。7.如权利要求6所述的抛光系统，其中，磨料为金属氧化物。8.如权利要求7所述的抛光系统，其中，磨料为二氧化硅。9.如权利要求8所述的抛光系统，其中，羟基耦合剂为脲基丙基三甲氧基硅烷。10.如权利要求9所述的抛光系统，还包含成膜剂。11.如权利要求10所述的抛光系统，其中，成膜剂为含有至少一个5-6员杂环的含氮环的有机杂环。12.如权利要求11所述的抛光系统，其中，成膜剂为苯并三唑。13.如权利要求3所述的抛光系统，其中，羟基耦合剂为含硅烷...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍默乔，约瑟夫D霍金斯，周仁杰，
申请(专利权)人：卡伯特微电子公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]