聚吡咯烷酮拋光組合物和方法
【專利說明】聚吡咯烷酮拋光組合物和方法
【背景技術(shù)】
[0001] 用于拋光在集成電路中使用的晶片的方法典型地包括如下的兩步驟工藝：第一， 初級(jí)拋光步驟，和第二，最終拋光步驟。初級(jí)拋光是用于移除作為例如金屬沉積到硅基材表 面上的結(jié)果的表面缺陷的拋光工藝。初級(jí)拋光工藝典型地涉及在化學(xué)-機(jī)械拋光（CMP)工 藝中使用拋光組合物，在所述化學(xué)-機(jī)械拋光工藝中，拋光組合物將基材或晶片的膜表面 氧化并借助于固體研磨顆粒移除所得的氧化物層。
[0002] 然而，在初級(jí)拋光溶液中使用研磨劑和/或氧化劑與各種缺點(diǎn)相關(guān)聯(lián)，例如，在基 材表面上產(chǎn)生劃痕，在基材的拋光之后和在基材的整個(gè)拋光期間研磨劑保持附著至基材表 面。典型地，在初級(jí)拋光之后，晶片具有約10至50 ym的表面缺陷，對(duì)于令人滿意的性能， 所述表面缺陷太大。因此，需要第二步的最終拋光。
[0003] 最終拋光通過降低表面粗糙度來精修（finish)基材的表面。然而，最終拋光工藝 典型地使用與初級(jí)拋光工藝不同的拋光組合物。此外，最終拋光組合物典型地不產(chǎn)生基材 上的材料的高的移除速率，因?yàn)樽罱K拋光組合物典型地比初級(jí)拋光組合物更溫和。結(jié)果，最 終拋光組合物典型地需要更長(zhǎng)的拋光時(shí)間和更長(zhǎng)的清洗時(shí)間。
[0004] 存在對(duì)于這樣的拋光組合物的需求：其導(dǎo)致經(jīng)歷拋光的基材的低的表面缺陷并實(shí) 現(xiàn)高的移除速率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供拋光組合物，其包含：（a) 0.01重量％至0. 1重量％的吡咯烷酮聚合 物，（b) 0.05重量％至2重量％的氨基膦酸，（c) 0.01重量％至5重量％的四烷基銨鹽，和 (d)水，其中所述組合物具有7至11. 7的pH。
[0006] 本發(fā)明提供基本上由以下物質(zhì)組成的拋光組合物：(a) 0. 01重量％至0. 1重量％ 的吡咯烷酮聚合物，（b) 0.05重量％至2重量％的氨基膦酸，（c) 0.01重量％至5重量％的 四烷基銨鹽，（d)任選的0. 05重量％至2重量％的速率促進(jìn)劑，（e)任選的pH調(diào)節(jié)劑，（f) 任選的碳酸氫鹽，和（g)水，其中所述組合物具有7至11. 7的pH。
[0007] 本發(fā)明提供拋光基材的方法，所述方法包括：（i)使基材與拋光墊和本發(fā)明的拋 光組合物接觸，（ii)使所述拋光墊相對(duì)于所述基材移動(dòng)，其間具有所述拋光組合物，和 (iii)磨除所述基材的至少一部分以拋光所述基材。
【具體實(shí)施方式】
[0008] 本發(fā)明提供拋光組合物，其包含以下物質(zhì)、基本上由以下物質(zhì)組成、或由以下物質(zhì) 組成：（a)0.01重量％至0. 1重量％的吡咯烷酮聚合物，（b)0.05重量％至2重量％的氨基 膦酸，（c)0. 01重量％至5重量％的四烷基銨鹽，和（d)水，其中所述組合物具有7至11. 7 的pH。
[0009] 本發(fā)明的拋光組合物包含吡咯烷酮聚合物，即，包含吡咯烷酮單體的任何聚合物。 吡咯烷酮單體可為任何合適的吡咯烷酮單體或吡咯烷酮單體的組合。特別有用的吡咯烷酮 聚合物為聚乙烯基吡咯烷酮和聚（1-乙烯基吡咯烷酮-共-甲基丙烯酸2-二甲氨基乙酯）。 吡咯烷酮聚合物的重均分子量為1，〇〇〇或更大、10, 〇〇〇或更大、50, 000或更大、100, 000或 更大、500, 000或更大、或1，000, 000或更大。替代地或另外，吡咯烷酮聚合物的重均分子 量為5, 000, 000或更小、3, 000, 000或更小、或2, 000, 000或更小。因此，吡咯烷酮聚合物 的重均分子量可由以上端點(diǎn)中的任意兩個(gè)劃界。例如，吡咯烷酮聚合物可具有1，〇〇〇至 5, 000, 000、50, 000 至 5, 000, 000、500, 000 至 3, 000, 000、或 1，000, 000 至 2, 000, 000 的重 均分子量。
[0010] 所述拋光組合物可包含任何合適的量的吡咯烷酮聚合物。所述拋光組合物可包含 〇. 〇〇1重量％或更多、〇. 005重量％或更多、或0. 01重量％或更多的吡咯烷酮聚合物。替代 地或另外，所述拋光組合物可包含5重量％或更小、1重量％或更小、0. 5重量％或更小、或 0. 1重量％或更小的吡咯烷酮聚合物。因此，所述拋光組合物可以由以上端點(diǎn)中的任意兩 個(gè)劃界的量包含一定量的吡咯烷酮聚合物。例如，吡咯烷酮聚合物可以〇. 001至5重量％、 0.005至1重量％、或0.01至0. 1重量％的量存在于拋光組合物中。
[0011] 本發(fā)明的拋光組合物包含氨基膦酸。氨基膦酸可為任何合適的氨基膦酸或氨基膦 酸的組合。優(yōu)選地，氨基膦酸選自：亞乙基二胺四（亞甲基膦酸）、氨基三（亞甲基膦酸）、 二亞乙基三胺五（亞甲基膦酸）、其鹽、及其組合。更優(yōu)選地，氨基膦酸為氨基三（亞甲基膦 酸）。
[0012] 所述拋光組合物可包含任何合適的量的氨基膦酸。所述拋光組合物可包含0.001 重量％或更多、0. 05重量％或更多、0. 1重量％或更多、0. 2重量％或更多、或0. 5重量％或 更多的氨基膦酸。替代地或另外，所述拋光組合物可包含2重量％或更少、1. 5重量％或更 少、1重量％或更少、或3重量％或更少的氨基膦酸。因此，所述拋光組合物可以由對(duì)于氨基 膦酸所列舉的以上端點(diǎn)中的任意兩個(gè)劃界的量包含氨基膦酸。例如，氨基膦酸可以〇. 2至 3重量％、0. 5至1重量％、或0. 1至1. 5重量％的量存在于拋光組合物中。
[0013]所述拋光組合物包含四烷基銨鹽。四烷基銨鹽可為任何合適的四烷基銨鹽或四烷 基銨鹽的組合。四烷基銨鹽優(yōu)選包含選自四甲基銨、四乙基銨、四丙基銨、和四丁基銨的陽 離子。四烷基銨鹽可具有任何合適的陽離子，包括但不限于氫氧根、氯離子、溴離子、硫酸 根、或硫酸氫根。四烷基銨鹽可為氫氧化四烷基銨（例如，氫氧化四甲基銨）。
[0014]所述拋光組合物可包含任何合適的量的四烷基銨鹽。所述拋光組合物可包含0. 01 重量％或更多、0. 1重量％或更多、0. 2重量％或更多、或0. 5重量％或更多的四烷基銨鹽。 替代地或另外，所述拋光組合物可包含5重量％或更少、4重量％或更少、3重量％或更少、 或2重量％或更少的四烷基銨鹽。因此，所述拋光組合物可以由對(duì)于四烷基銨鹽所列舉的 以上端點(diǎn)中的任意兩個(gè)劃界的量包含四烷基銨鹽。例如，四烷基銨鹽可以〇. 2至3重量％、 0. 5至2重量％、或0. 1至5重量％的量存在于拋光組合物中。
[0015]本發(fā)明的拋光組合物可進(jìn)一步包含速率促進(jìn)劑。速率促進(jìn)劑可為任何合適的速率 促進(jìn)劑或速率促進(jìn)劑的組合。例如，速率促進(jìn)劑可為氧肟酸（例如，乙酰氧肟酸）或合適的 含氮雜環(huán)化合物。
[0016] 如本文中所用的術(shù)語含氮雜環(huán)化合物是指具有被包含作為環(huán)體系的一部分的 一個(gè)或多個(gè)氮原子的5-、6_、或7-元環(huán)化合物。含氮雜環(huán)化合物可為三唑。含氮雜環(huán)化 合物可為氨基三唑。合適的氨基三唑的非限制性實(shí)例包括3-氨基-1，2, 4-三唑、3-氨 基-1，2, 4-三唑-5-羧酸、3-氨基-5-巰基-1，2, 4-三唑、和4-氨基-5-肼基-1，2, 4-三 唑-3-硫醇。含氮雜環(huán)化合物可為噻唑。合適的噻唑的非限制性實(shí)例包括2-氨基-5-甲基 噻唑和2-氨基-4-噻唑乙酸。含氮雜環(huán)化合物可為雜環(huán)N-氧化物。合適的雜環(huán)N-氧化 物的非限制性實(shí)例包括2-羥基吡啶-N-氧化物、4-甲基嗎啉-N-氧化物、和吡啶甲酸N-氧 化物。
[0017] 所述拋光組合物可包含任何合適的量的速率促進(jìn)劑。所述拋光組合物可包含0. 02 重量％或更多、〇. 05重量％或更多、0. 1重量％或更多、或0. 3重量％或更多的速率促進(jìn)劑。 替代地或另外，所述拋光組合物可包含5重量％或更少、4重量％或更少、3重量％或更少、 2重量％或更少、或1重量％或更少的速率促進(jìn)劑。因此，所述拋光組合物可以由以上端點(diǎn) 中的任意兩個(gè)劃界的量包含速率促進(jìn)劑。例如，速率促進(jìn)劑可以0. 02至5重量％、0. 05至 3重量％、或0. 1至2重量％的量存在于拋光組合物中。
[0018] 所述拋光組合物可進(jìn)一步包含一種或多種碳酸氫鹽。碳酸氫鹽可為任何合適的碳 酸氫鹽且可為例如碳酸氫鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫銨、或其組合。
[0019] 所述拋光組合物可包含任何合適的量的碳酸氫鹽。所述拋光組合物可包含0.05 重量％或更多、〇. 1重量％或更多、〇. 5重量％或更多、或1重量％或更多的碳酸氫鹽。替代 地或另外，所述拋光組合物可包含5重量％或更少、4重量％或更少、3重量％或更少、或2 重量％或更少的碳酸氫鹽。因此，所述拋光組合物可以由對(duì)于碳酸氫鹽所列舉的以上端點(diǎn) 中的任意兩個(gè)劃界的量包含碳酸氫鹽。例如，碳酸氫鹽可以0. 05至3重量％、0. 1至4重 量％、或0. 1至2重量％的量存在于拋光組合物中。
[0020] 所述拋光組合物可包含氧化劑。氧化劑為將基材的基于金屬和/或二氧化硅的層 氧化的物質(zhì)。氧化劑可為任何合適的氧化劑或氧化劑的組合。優(yōu)選地，氧化劑為氫氧化鉀、 過氧化氫、過硫酸按、輕胺、和碘酸氨（ammonia iodate)中的至少一種。
[0021] 所述拋光組合物可包含任何合適的量的氧化劑。所述拋光組合物可包含0.05重 量％或更多、〇. 1重量％或更多、或〇. 25重量％或更多的氧化劑。替代地或另外，所述