自化学机械平坦化基板移除残留物的组合物及方法技术

本文阐述CMP后清洗溶液，及可用于自CMP基板移除残留物或防止残留物在CMP基板表面上形成的方法。

Composition and method for removing residues from a self-CMP substrate

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】自化学机械平坦化基板移除残留物的组合物及方法
本专利技术涉及化学机械平坦化(CMP)技术及相关组合物，尤其涉及在CMP制程步骤期间可用于防止残留物在CMP基板表面上形成或自CMP基板移除残留物的CMP组合物及方法。
技术介绍
在微电子装置的领域中，包括集成电路、光学装置、记忆体装置、磁电组件及在电子、记忆体、光学及类似应用中所用的其他微装置或微装置组件的领域中，微电子装置通过在基板上沉积及移除材料组合的多个步骤来制备。在处理期间所施加的层的材料可为导电材料(例如，金属)、半导体材料(例如，基于硅的材料(例如，氧化硅))或聚合材料。微电子装置以将微电子结构层构建至基板上的方式，通过选择性施加及选择性移除基板表面上的这些材料来制备。在这些步骤之间，许多所施加的材料层通过平坦化或抛光基板最上部(表面)层的步骤来处理。在制造期间需要平面表面的微电子装置基板的实例包括用于产生集成电路的基板、记忆体磁碟、磁电微装置及诸如此类。置于微电子装置基板的表面上并自其移除的金属及半导体材料的实例尤其包括钨、钴、镍、铜、金属合金(例如，Al2O3、NiC、TiC)、氧化物(例如，二氧化硅)。在多种情况下，将导电材料(例如，金属，例如钨、铜或钴)置于基板上，以覆盖或填充先前在基板表面上制备的下伏结构(underlyingstructure)。放置导电材料层后，必须将该材料的过量部分(例如，“过载”)移除，以留下形成微电子装置的导电特征的剩余量的导电材料。处理微电子装置基板表面的常用技术系通过化学机械平坦化(CMP)。尽管术语“平坦化”及“抛光”以及这些词语的其他形式具有不同内涵，但其经常互换使用，其中意指的含义通过使用术语的上下文来表达。为便于说明，在本文中将遵循此常见用法，且将使用术语“化学机械平坦化”及其缩写“CMP”来表达“化学机械处理”及“化学机械抛光”的更明确术语中的任一者。在化学机械平坦化中，基板通过承载头或“载体”来保持(支持)，且基板的表面通常在磨料材料(例如，磨料浆液)的存在下经压靠在CMP垫的表面上。将垫安装在与基板表面相对的平台上，并通过使载体和基板、平台、或二者处于运动中，使通过载体保持的基板表面相对于垫表面移动。如有效且高效地自基板移除材料所期望的，浆液可含有化学材料及磨料颗粒的组合，使得基板表面与垫之间的运动在磨料颗粒、化学材料或二者的存在下引起期望量及类型的材料自基板表面移除，以理想地产生平面表面或抛光表面。用于自基板表面移除金属的典型浆液可包括大量液体载剂，化学材料及磨料颗粒溶解或分散于其中。磨料颗粒可具有用于自基板移除特定材料的大小及组成特征；实例颗粒可由氧化铝、氧化铈、二氧化硅(多种形式)或其他金属或金属氧化物材料构成或包含其。选择浆液的化学材料以达成期望的移除率及制成基板表面的最终形貌(例如，光滑度)，且浆液中化学材料的类型及量可取决于存在于基板表面上的材料的类型而定。化学材料的实例包括有机化学材料，其用作表面活性剂、氧化剂、有机抑制剂(控制移除率)、螯合试剂及含有有机基团的其他化学材料中的一种或多种。其他可能的化学材料包括pH调节剂(碱、酸)及杀生物剂(作为防腐剂)。自基板表面移除导电金属的许多CMP制程使用两个步骤制程。第一步骤用于侵袭性移除金属“过载”层，且经实施以实现相对高的移除率；此步骤通常称为“大量移除”步骤。在大量移除步骤后实施后续步骤以精制或“抛光”表面，此步骤通常称为“抛光”步骤。大量移除步骤利用浆液来实施，该浆液包括磨料颗粒及经选择以产生高移除率的化学品。可不需要或强调在大量移除步骤期间相对于其他材料(例如，氧化硅)移除金属的高选择性。与大量移除步骤中所用的浆液相比，后续抛光步骤通常利用包括不同(例如，较小侵袭性)磨料颗粒及不同化学材料的浆液实施。在抛光步骤期间，相对于不同材料(例如，氧化硅)更具选择性地移除一类材料(例如，金属)可为重要，而材料的高移除率重要性较低。而且，两个不同类型的步骤可使用不同处理参数，例如基板与垫之间相对运动的不同速度、基板与垫之间的不同压力及不同处理时间。期望地且通过当前常规实践，大量移除步骤在不自载体移除基板的情形下实施；即，将基板置于载体中以通过大量移除步骤进行处理，并将基板保持在同一载体中以在抛光步骤中进行处理。抛光步骤之后通常为“CMP后”清洗步骤，在此期间以物理方式自载体移除基板，并将其转移至通过可包括刷洗台的构件进一步清洗基板表面的清洗设备中，基板在该刷洗台上亦在CMP清洗溶液的存在下以机械方式经洗涤及冲洗。在许多CMP制程中，残留物在基板表面累积且可在处理步骤期间及之后存在于基板表面上。做出重大努力以防止残留物的形成或一旦存在残留物就将其移除，因为将基板高效地处理为无缺陷的制成装置依赖于在后续沉积及移除步骤期间高度精制且清洁的处理用基板表面的存在。尤其必须移除含有磨料颗粒的残留物材料，因为这些可产生表面缺陷(例如，划痕)以及呈包埋颗粒形式的装置缺陷。在平坦化或抛光步骤之后，基板表面上可存在多种可能的残留物类型。残留物可单独或以组合形式包括构成浆液的材料中的一者，例如化学材料或磨料颗粒。残留物亦可包括在CMP制程步骤期间纳入浆液中的材料，例如在处理期间自基板表面移除的材料(例如，金属离子)或在通过使浆液的化学材料反应或化学改性(例如，氧化或还原)处理期间生成的材料。若两种某固体(例如，颗粒类型)残留物以导致该两者产生固体的方式组合或相互作用，例如通过自溶液中沉淀出、通过聚结或通过凝结以形成固体残留物颗粒(亦简称为“残留物颗粒”)，则这样的材料在处理步骤期间形成。当浆液中的有机化学材料与金属材料以两种材料形成固体(例如，聚结物、凝结物或沉淀物)的方式相互作用时，可形成这些类型的残留物颗粒的实例。金属材料可为金属磨料颗粒、含金属磨料颗粒(例如，金属氧化物)、金属离子、或在浆液中的另一含金属材料，其可与有机化学材料组合以通过沉淀、聚结或凝结形成固体残留物颗粒。许多浆液含有可(以化学方式、以离子方式等)经吸引至金属材料的有机化学品。若固体残留物颗粒经吸引至CMP基板表面的程度使颗粒将牢固粘附至表面，则该颗粒存在问题。当这样的残留物颗粒存在于CMP基板表面上时，可需要额外处理步骤以溶解残留物颗粒或以物理方式自表面移除该颗粒。这样的步骤的实例包括在CMP制程步骤(例如，大量移除步骤、抛光步骤或诸如此类)结束时实施的附加清洗或冲洗步骤(“原位清洗”)，而不自用于实施该CMP制程步骤的载体移除基板。清洗或冲洗步骤典型地可使用与先前步骤(或后续CMP步骤)相同的载体、平台及垫，但涉及不含有磨料颗粒的清洗溶液。清洗溶液可代之以仅含有去离子水或具有任选的有机溶剂、pH调节剂(酸或碱)、表面活性剂或螯合试剂的去离子水，以溶解或冲去固体残留物颗粒。在CMP制程步骤期间，通过组合浆液中所存在的两种或更多种材料所形成的残留物颗粒的问题可因污染系列中较早与较晚处理步骤之间的材料而加剧，尤其若该步骤在对于较早及较晚步骤二者而言皆保持在同一载体中的基板上实施亦如此。在一系列CMP步骤期间，在第一或较早步骤结束时，化学材料或磨料颗粒可保留在基板表面上或基板载体的表面上。这些材料可经携载至基板表面或载体上的后续步骤。若一种或多种来自先前步骤的材料与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自CMP基板移除残留物的方法，该方法包含：(a)提供CMP基板，(b)提供包括垫的平台，(c)提供包含以下的清洗溶液：液体载剂，和环糊精化合物，以及(d)使该垫及该清洗溶液与该基板的表面接触并运动，以自该表面移除该残留物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.14 US 62/434,1531.一种自CMP基板移除残留物的方法，该方法包含：(a)提供CMP基板，(b)提供包括垫的平台，(c)提供包含以下的清洗溶液：液体载剂，和环糊精化合物，以及(d)使该垫及该清洗溶液与该基板的表面接触并运动，以自该表面移除该残留物。2.如权利要求1的方法，其中基于清洗溶液的总重量，该清洗溶液包含10百万分率至50,000百万分率的环糊精化合物。3.如权利要求1的方法，其中该清洗溶液基本上由水及环糊精化合物组成。4.如权利要求1的方法，其中该清洗溶液基本上由水，环糊精化合物，及螯合剂、pH调节剂和杀生物剂中的一种或多种组成。5.如权利要求1的方法，其中该清洗溶液实质上不含磨料颗粒。6.如权利要求1的方法，其中该清洗溶液进一步含有螯合剂。7.如权利要求1的方法，其中该表面包含选自以下的残留物：有机材料以及包含有机材料及无机材料的沉淀、聚结或凝聚组合的残留物颗粒。8.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄禾琳，崔骥，
申请(专利权)人：嘉柏微电子材料股份公司，
类型：发明
国别省市：美国,US