[发明专利]含有金属的基板的化学机械抛光方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学机械抛光组合物以及使用该组合物来抛光基板的方法。 具体地说，本发明涉及含有经改性的研磨剂颗粒的化学机械抛光组合物。

背景技术

化学机械平坦化是能够用于集成电路制造的技术。通常，通过在一个半 导体晶片上制造数千个相同的电路图案，随后将这些电路图案分成相同的芯 片，从而大量生产集成电路。半导体晶片通常由硅制成。为了生产集成电路， 使用许多本领域公知的工艺步骤在半导体晶片上修饰、移除和沉积材料。在 这些沉积或移除步骤之后，经常进行化学机械平坦化(CMP)。CMP是通过化 学和机械力的组合来平坦化或抛光表面的工艺。CMP工艺能够通过使对于 多层形成和金属化的阻碍最小化来制造集成电路，并能够使表面平滑、变平 坦和清洁表面。

CMP工艺的一个实例包括：在受控的向下压力下，使半导体基板(例如， 晶片)保持抵靠在旋转的抛光垫上。然后，将抛光浆料沉积到抛光垫上并使 抛光浆料与基板接触。通常，抛光浆料含有至少两种组分：化学反应物和研 磨剂颗粒。化学反应物通常为简单络合剂或氧化剂(取决于待抛光的材料)、 以及用于控制pH值的酸或碱。研磨剂颗粒通常为金属氧化物，并且一般用 于对表面进行机械研磨，而且还可以有助于基板表面上的化学作用。

现有技术已经认识到需要经改进的研磨剂颗粒。已经报导，使用有机硅 烷的表面改性研磨剂获得了较高的抛光速率并减少了浆料中的团聚(参见， 例如，US 6592776和US 6582623)。研磨剂颗粒的另一个问题在于其可以粘 在经抛光的基板表面上，从而导致污染。该颗粒污染物可难以从晶片上洗掉， 且导致更高的缺陷率并从而降低集成电路制造中的成品率。因而，在本领域 中需要具有优异的抛光性能并导致制品的低缺陷率的经改进的研磨剂颗粒。

发明内容

本发明提供一种用于抛光基板的化学机械抛光组合物。该组合物包含经 表面改性的研磨剂颗粒，在pH 2.3下测得的该研磨剂颗粒的ζ电位为至少 -10mV。本发明进一步提供一种组合物，其包含：至少一种氧化剂；至少一 种具有多个氧化态的催化剂；和研磨剂颗粒，该研磨剂颗粒包含以硅铝酸盐 (aluminosilicate)层改性的初级颗粒；其中，在pH 2.3下测得的该研磨剂颗粒 的ζ电位为至少-10mV。

本发明还提供一种使用本发明化学机械抛光组合物来抛光基板的方法。 本发明进一步提供用于化学机械抛光的研磨剂颗粒，其包含以硅铝酸盐层改 性的初级颗粒；其中，在pH 2.3下测得的该研磨剂颗粒的ζ电位为至少 -10mV。

本发明的抛光组合物以及本发明的方法提供了低的缺陷率结果，同时表 现出对正在抛光的基板的优异抛光性能。

附图说明

图1说明了硅铝酸盐层在初级颗粒上的形成导致了ζ电位的变化。

具体实施方式

本发明提供了一种化学机械抛光(CMP)组合物，其具有低的缺陷率(定义 为浆料中的研磨剂颗粒对基板的粘合)，同时仍然提供优异的抛光特性。本 发明的组合物含有研磨剂颗粒，该研磨剂颗粒包含具有经改性的表面的初级 颗粒，从而使得浆料中研磨剂颗粒的净电荷与正在抛光的基板的电荷为同种 电荷。

本发明组合物的初级颗粒以硅铝酸盐层进行表面改性，从而使得在浆料 中的研磨剂颗粒上存在净的负电荷。初级颗粒可以为任何适于以硅铝酸盐层 进行改性的颗粒。非限制性地，一些示例性的初级颗粒为二氧化硅、氧化铝、 二氧化铈和粘土。

在pH 2.3下测得的本发明的经改性的研磨剂颗粒的ζ电位为至少 -10mV。本文中使用的ζ电位为研磨剂颗粒表面上的静电电荷的量度。ζ电 位的数值表现出研磨剂颗粒排斥具有同种电荷的其它颗粒或表面的倾向。可 选择地，两种材料之间的ζ电位的数值越高，斥力越强。例如，具有大的负 ζ电位的颗粒将排斥其它带负电的颗粒或表面。用于测量颗粒的ζ电位的方 法是本领域公知的。本发明研磨剂颗粒的ζ电位可以通过任何适宜的方法测 量。非限制性地，本发明组合物的研磨剂颗粒的ζ电位可以通过激光多普勒 速度法和相分析光散射的组合来测量。具体地说，本发明研磨剂颗粒的ζ电 位值优选通过以Malvem Zeta Master 3000(Malvern Instruments，Ltd.， Worchestershire，UK)进行的测量而确定。