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CN102950537A - 用来化学机械抛光铜的方法 - Google Patents

用来化学机械抛光铜的方法 Download PDF

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CN102950537A CN2012102893596A CN201210289359A CN102950537A CN 102950537 A CN102950537 A CN 102950537A CN 2012102893596 A CN2012102893596 A CN 2012102893596A CN 201210289359 A CN201210289359 A CN 201210289359A CN 102950537 A CN102950537 A CN 102950537A
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Abstract

公开了一种用来化学机械抛光铜的方法。具体涉及一种使用非选择性、低缺陷度的化学机械抛光组合物对包含铜的基片进行化学机械抛光的方法。

Description

用来化学机械抛光铜的方法
技术领域
本发明涉及用来对基片进行化学机械抛光的方法。更具体地，本发明涉及用来对包含铜互连的半导体基片进行化学机械抛光的方法。
技术背景
铜因其相对低的电阻率及提高的抗电子迁移能力，目前是用于半导体晶片集成方案的互连材料的选择。考虑到采用等离子体对铜进行蚀刻相关的困难，通常用嵌入技术(damascene)来制造铜互连。在常规的嵌入结构中，在介电层中蚀刻凹槽或穿孔；再将阻挡材料（通常Ta、TaN）和种子铜材料沉积在该凹槽或穿孔中；再通过电镀沉积铜本体。沉积的铜填充需要的区域（如，凹槽或穿孔），并铺开到周围的晶片区域。再用化学机械抛光（CMP）除去不要的（过载的）的铜材料，并使晶片表面平面化。
常规的铜CMP通常是多步工艺。通常第一步是使用对铜具有高去除速率选择性（相对于阻挡材料）的抛光组合物，以促进从晶片表面快速除去大块不要的（过载的）铜。所述高选择性的抛光组合物被设计成能在阻挡层上停止抛光。然而，所述高铜选择性的第一步抛光步骤会导致位于凹槽或穿孔内的铜层被抛光，造成称作凹陷的效果。通常第二步是使用另一种抛光组合物（阻挡制剂）用来从晶片表面除去阻挡材料。在通常的低选择性浆液（LSS）集成方案中，选定的阻挡制剂被设计为对铜显示非选择性（相对于阻挡材料）以改进加工余地并减少凹陷。周期性地，实施第三步（例如，磨光步骤）以改善抛光表面的缺陷度。
在对铜进行化学机械抛光中，鉴于铜的相对柔软性，改进缺陷性能是一种艰难的挑战。铜CMP相关的缺陷主要是各种划痕和震动痕。由于涉及到相关的产率损失和可靠性，改善铜CMP中的缺陷性具有特别的兴趣。
Siddiqui等的美国专利第2008/0148652号中揭示了一种据称用于改进铜CMP中的缺陷度的方案。Siddiqui等揭示了一种组合物及用来对含铜基片进行化学机械抛光的相关方法，其声称在铜CMP过程中对铜获得了低缺陷水平，其中，所述组合物包括基本不含水溶性聚合物硅酸盐的胶态二氧化硅。
然而，本领域持续需要发展新型化学机械抛光组合物以及可以获得改善的铜缺陷性能的方法。
发明内容
本发明提供了一种用来对基片进行化学机械抛光的方法，该方法包括：提供基片，其中，所述基片包含铜;提供一种化学机械抛光浆液组合物，其包含以下组分作为初始组分：水；0.1-20重量％的磨料；0.01-15重量％的络合剂；0.02-5重量％的抑制剂；0.01-5重量％的含磷化合物；0.001-3重量％的聚乙烯基吡咯烷酮；>0.1-1重量％的组氨酸；>0.1-1重量％的胍类物，其中，所述胍类物选自胍、胍衍生物、胍盐及它们的混合物；0-25重量％的任选的氧化剂；0-0.1重量％的任选的流平剂；0-0.01重量%的任选的杀生物剂；任选的pH调节剂，其中，所述化学机械抛光浆液组合物的pH值为9-11；提供具有抛光表面的化学机械抛光垫；在所述化学机械抛光垫和基片之间的界面处或界面附近，将所述化学机械抛光浆液组合物分配到所述化学机械抛光垫上；并且以0.69-34.5千帕的向下作用力在化学机械抛光垫的抛光表面和基片之间的界面处建立动态接触；所述基片被抛光；且从基片上除去一部分铜。
本发明还提供了一种用来对基片进行化学机械抛光的方法，该方法包括：提供基片，所述基片包含铜；提供一种化学机械抛光浆液组合物，其包含以下组分作为初始组分：水；0.5-15重量％的磨料，所述磨料是平均粒度为25-75纳米的胶态二氧化硅磨料；0.1-1重量％的络合剂，所述络合剂是柠檬酸；0.05-2重量％的抑制剂，所述抑制剂是苯并三唑；0.05-3重量％的含磷化合物，所述含磷化合物是磷酸；0.05-1.5重量％的聚乙烯基吡咯烷酮，所述聚乙烯基吡咯烷酮的重均分子量为2500-50000；0.25-1重量％的组氨酸；0.25-1重量％的胍类物，所述胍类物选自胍、胍衍生物、胍盐及它们的混合物；0.1-10重量％的氧化剂，所述氧化剂是H2O2；0.01-0.1重量％的流平剂，所述流平剂是氯化铵；0.001-0.01重量%的杀生物剂；和0.1-1重量％的pH调节剂，所述pH调节剂是氢氧化钾；提供具有抛光表面的化学机械抛光垫；在所述化学机械抛光垫和基片之间的界面处或界面附近，将所述化学机械抛光浆液组合物分配到所述化学机械抛光垫上；并且以0.69-34.5千帕的向下作用力在化学机械抛光垫的抛光表面和基片之间的界面处建立动态接触；所述基片被抛光；且从基片上除去一部分铜；并且，在200毫米的抛光机上在以下操作条件下，所述化学机械抛光组合物的铜去除速率
Figure BDA00002009195000031
/分钟，且抛光后尺寸>0.1微米的SP1缺陷计数≤200：台板转速93转/分钟,支架转速87转/分钟,化学机械抛光组合物的流量300毫升/分钟,施加11.7千帕的标称向下作用力，所述抛光机使用化学机械抛光垫，其包括含有聚合物空心芯微粒的聚氨酯抛光层以及聚氨酯浸渍的非织造子垫。
本发明还提供了一种用来对基片进行化学机械抛光的方法，该方法包括：提供基片，所述基片包含铜；提供一种化学机械抛光浆液组合物，其包含以下组分作为初始组分：水；10-15重量％的磨料，所述磨料是平均粒度为25-75纳米的胶态二氧化硅磨料；0.01-0.5重量％的络合剂，所述络合剂是柠檬酸；0.05-1重量％的抑制剂，所述抑制剂是苯并三唑；0.05-0.2重量％的含磷化合物，所述含磷化合物是磷酸；0.1-1重量％的聚乙烯基吡咯烷酮，所述聚乙烯基吡咯烷酮的重均分子量为12000-20000；0.25-0.6重量％的组氨酸；0.25-0.6重量％的盐酸胍；0.1-5重量％的氧化剂，所述氧化剂是H2O2；0.01-0.05重量％的流平剂，所述流平剂是氯化铵；0.001-0.01重量%的杀生物剂；和0.1-1重量％的pH调节剂，所述pH调节剂是氢氧化钾；包括在化学机械抛光组合物中作为初始组分的组氨酸和盐酸胍的质量有≤10％的差异；提供具有抛光表面的化学机械抛光垫；在所述化学机械抛光垫和基片之间的界面处或界面附近，将所述化学机械抛光浆液组合物分配到所述化学机械抛光垫上；并且以0.69-34.5千帕的向下作用力在化学机械抛光垫的抛光表面和基片之间的界面处建立动态接触；所述基片被抛光；且从基片上除去一部分铜；并且，在200毫米的抛光机上在以下操作条件下，所述化学机械抛光组合物的铜去除速率
Figure BDA00002009195000032
/分钟，且抛光后尺寸>0.1微米的SP1缺陷计数≤200：台板转速93转/分钟,支架转速87转/分钟,化学机械抛光组合物的流量300毫升/分钟,施加11.7千帕的标称向下作用力，所述抛光机使用化学机械抛光垫，其包括含有聚合物空心芯微粒的聚氨酯抛光层以及聚氨酯浸渍的非织造子垫。
具体实施方式
本发明化学机械抛光方法适用于含铜基片的抛光，特别是包含铜互连的半导体晶片的抛光。用于本发明方法的化学机械抛光组合物如需地在非选择性制剂中提供高的铜去除速率和改进的缺陷性能（尺寸>0.1μm的缺陷计数≤200）。
本发明用于对基片进行化学机械抛光的方法适用于对含铜基片进行化学机械抛光。本发明用于对基片进行化学机械抛光的方法特别适用于对具有铜互连的半导体晶片进行化学机械抛光。
使用本发明方法进行抛光的基片还可任选地包含选自下组的附加的材料：磷硅酸盐玻璃(PSG)、硼-磷硅酸盐玻璃(BPSG)、未掺杂的硅酸盐玻璃(USG)、旋涂玻璃(spin-on-glass,SOG)、原硅酸四乙酯(TEOS)、等离子体增强的TEOS(PETEOS)、可流动氧化物(FOx)、高密度等离子体化学气相沉积(HDPCVD)氧化物、以及氮化钽(TaN)。优选地，使用本发明方法进行抛光的基片还包含选自TaN和TEOS的附加的材料。
优选地，在本发明的化学机械抛光法中使用的化学机械抛光组合物中用作初始组分的水是去离子水和蒸馏水中的至少一种，以限制附带的杂质。
适合用于本发明化学机械抛光法的化学机械抛光组合物的磨料包括：例如无机氧化物、无机氢氧化物、无机氢氧化氧化物（hydroxide oxides）、金属硼化物、金属碳化物、金属氮化物、聚合物颗粒、以及包含上述至少一种的混合物。合适的无机氧化物包括：例如二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2)、二氧化铈(CeO2)、氧化锰(MnO2)、氧化钛(TiO2)，或者包含至少一种上述氧化物的组合。如果需要，也可使用这些无机氧化物的改良形式，例如有机聚合物涂覆的无机氧化物颗粒和无机物涂覆的颗粒。合适的金属碳化物、硼化物和氮化物包括：例如碳化硅、氮化硅、碳氮化硅(SiCN)、碳化硼、碳化钨、碳化锆、硼化铝、碳化钽、碳化钛、或包含上述金属碳化物、金属硼化物和金属氮化物中的至少一种的组合。优选地，所用的磨料是胶态二氧化硅磨料。更优选地，所用的磨料是平均粒径为1-200纳米（更优选为1-100纳米，最优选为25-75纳米）的胶态二氧化硅，所述平均粒径通过众所周知的光散射技术测定。
用于本发明的化学机械抛光法的化学机械抛光组合物较好包含0.1-20重量%的磨料，更好包括0.5-15重量％的磨料，最好包括10-15％的磨料作为初始组分。优选地，所述磨料是胶态氧化硅磨料。最优选地，本发明的化学机械抛光组合物包含10-15重量％的平均粒度为25-75纳米的胶态二氧化硅磨料作为初始组分。
用于本发明的化学机械抛光法的化学机械抛光组合物包含用于铜的络合剂作为初始组分。认为络合剂可以促进铜从基片上去除。优选地，使用的化学机械抛光组合物包含0.01至15重量%（更好0.1至1重量%，最好0.1至0.5重量%）的络合剂作为初始组分。络合剂包括：例如乙酸、柠檬酸、乙酰乙酸乙酯、羟基乙酸、乳酸、苹果酸、草酸、水杨酸、二乙基二硫代氨基甲酸钠、琥珀酸、酒石酸、巯基乙酸、甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、乙二胺、三甲基二胺、丙二酸、戊二酸、3-羟基丁酸、丙酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、3-羟基水杨酸、3.5-二羟基水杨酸、五倍子酸、葡糖酸、邻苯二酚、邻苯三酚、丹宁酸、包括它们的盐和混合物。优选地，所用络合剂选自：乙酸、柠檬酸、乙酰乙酸乙酯、羟基乙酸、乳酸、苹果酸、草酸以及它们的组合。最优选地，所用络合剂是柠檬酸。
用于本发明的化学机械抛光法的化学机械抛光组合物包含抑制剂作为初始组分：认为抑制剂在操作中可以保护在基片表面的铜免于静态蚀刻。优选地，使用的化学机械抛光组合物包含0.02至5重量%（更好为0.05至2重量%，最好为0.05至1重量%）的抑制剂作为初始组分。所用抑制剂任选地包含抑制剂的混合物。所用抑制剂优选为唑(azole)抑制剂。更优选地，所用抑制剂是选自下组的唑类抑制剂：苯并三唑(BTA),巯基苯并噻唑(MBT),甲苯基三唑和咪唑。最优选地，所述抑制剂是BTA。
用于本发明的化学机械抛光法的化学机械抛光组合物包含含磷化合物作为初始组分：认为含磷化合物可以促进铜去除速率的加快。优选地，所用化学机械抛光组合物包含0.01-5重量％（较好0.05-3重量％；更好0.05-0.5重量％；最好0.05-0.2重量％）的含磷化合物。本文和所附权利要求书中所用的术语“含磷化合物”是指含磷原子的任何化合物。优选地，所用含磷化合物选自：磷酸类、焦磷酸类、多磷酸类、膦酸类、氧化膦、硫化膦、正膦(phosphorinane)、膦酸类、亚磷酸类和亚膦酸类,包括它们的酸、盐、混酸盐、酯、偏酯、混合酯、以及它们的混合物，例如磷酸。更优选地，所用含磷化合物选自：磷酸锌、焦磷酸锌、多磷酸锌、膦酸锌、磷酸铵、焦磷酸铵、多磷酸铵、膦酸铵、磷酸氢二铵、焦磷酸氢二铵、多磷酸氢二铵、膦酸氢二铵、磷酸钾、磷酸氢二钾、磷酸胍、焦磷酸胍、多磷酸胍、膦酸胍、磷酸铁、焦磷酸铁、多磷酸铁、膦酸铁、磷酸铈、焦磷酸铈、多磷酸铈、膦酸铈、磷酸乙二胺、磷酸哌嗪、焦磷酸哌嗪、膦酸哌嗪、磷酸三聚氰胺、磷酸氢二(三聚氰胺)、焦磷酸三聚氰胺、多磷酸三聚氰胺、膦酸三聚氰胺、磷酸蜜白胺、焦磷酸蜜白胺、多磷酸蜜白胺、膦酸蜜白胺、磷酸蜜勒胺、焦磷酸蜜勒胺、多磷酸蜜勒胺、膦酸蜜勒胺、磷酸二氰基二酰胺、磷酸脲,包括它们的酸、盐、混酸盐、酯、偏酯、混合酯、以及它们的混合物。最优选地，所用含磷化合物选自下组中的至少一种：磷酸钾（例如，磷酸三钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾以及它们的混合物）、磷酸铵（例如，磷酸三铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵以及它们的混合物）和磷酸。过量的磷酸铵会在溶液中引入不希望量的游离铵。过量的游离铵会攻击铜，造成粗糙的铜表面。加入的磷酸与游离碱金属(例如钾)原位反应以形成特别有效的磷酸钾盐和磷酸氢二钾盐。
用于本发明化学机械抛光法的化学机械抛光组合物包含聚乙烯基吡咯烷酮作为初始组分。优选地，所用的化学机械抛光组合物包含0.001至3重量%（更优选为0.05至1.5重量%，最优选为0.1至1重量%）的聚乙烯基吡咯烷酮作为初始组分。
所用聚乙烯基吡咯烷酮的重均分子量优选为1000-1000000。出于本说明书的目的，重均分子量表示通过凝胶渗透色谱法测量的分子量。所述浆液的重均分子量更优选为1000-500000，最优选的重均分子量为2500-50000。例如,重均分子量为12000-20000的聚乙烯基吡咯烷酮已被证明是特别有效的。
优选地，用于本发明化学机械抛光法的化学机械抛光组合物包含胍类物作为初始组分，所述胍类物选自胍、胍衍生物、胍盐以及它们的混合物。更优选地，所用胍类物选自碳酸胍和盐酸胍。最优选地，所用胍类物是盐酸胍。
优选地，用于本发明化学机械抛光法的化学机械抛光组合物包含>0.1-1重量％（更优选为0.25-1重量％；最优选为0.3-0.5重量％）的组氨酸和>0.1-1重量％（更优选为0.25-1重量％；最优选为0.3-0.5重量％）的胍类物作为初始组分，其中，所述胍类物选自胍、胍衍生物、胍盐以及它们的混合物（更优选地，所述胍类物是盐酸胍）。更优选地，用于本发明化学机械抛光法的化学机械抛光组合物包含>0.1-1重量％（更优选为0.25-1重量％；最优选为0.3-0.5重量％）的组氨酸和>0.1-1重量％（更优选为0.25-1重量％；最优选为0.3-0.5重量％）的胍类物作为初始组分，其中，所述胍类物选自胍、胍衍生物、胍盐以及它们的混合物（更优选地，所述胍类物是盐酸胍）；并且包括在化学机械抛光组合物中作为初始组分的组氨酸和胍类物的质量有≤10％（更优选为≤5％；最优选为≤1％）的差异。
用于本发明化学机械抛光法的化学机械抛光组合物包含氧化剂作为初始组分。优选地，所用的化学机械抛光组合物包含0-25重量%（更优选为0.1-10重量%，最优选为0.1-5重量%）的氧化剂作为初始组分。优选地，所用氧化剂选自：过氧化氢(H2O2)、单过硫酸盐、碘酸盐、过邻苯二甲酸镁、过乙酸和其它过酸、过硫酸盐、溴酸盐、高碘酸盐、硝酸盐、铁盐、铈盐、Mn(III)盐、Mn(IV)盐和Mn(VI)盐、银盐、铜盐、铬盐、钴盐、卤素、次氯酸盐以及它们的混合物。最优选地，所用氧化剂是过氧化氢。当化学机械抛光组合物包含不稳定的氧化剂(例如过氧化氢)的时候，优选在使用的时候将氧化剂混入所述化学机械抛光组合物中。
用于本发明化学机械抛光法的化学机械抛光组合物包含流平剂作为初始组分。所用流平剂可以包括氯化物。优选的流平剂是氯化铵。优选地，本发明化学机械抛光组合物包含0-0.1重量%（更优选为0.01-0.1重量%，最优选为0.01-0.05重量%）的氯化铵作为初始组分。认为引入氯化铵作为所用化学机械抛光组合物的初始组分可以改善抛光基片的表面外观，并且可以通过增加铜去除速率促进铜从基片上除去。
用于本发明化学机械抛光法的化学机械抛光组合物任选地包含杀生物剂作为初始组分。优选地，本发明化学机械抛光组合物包含0-0.01重量%（更优选为0.001-0.01重量%）的杀生物剂作为初始组分。优选地，所用化学机械抛光组合物包含杀生物剂（例如异噻唑啉酮衍生物）作为初始组分。优选的异噻唑啉酮衍生物包括：例如，甲基-4-异噻唑啉-3-酮和5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮（例如，包含9.5-9.9重量%甲基-4-异噻唑啉-3-酮的考德克斯(Kordex)TMMLX，和包含甲基-4-异噻唑啉-3-酮和5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的混合物的卡森(Kathon)TMICP III，均可购自罗门哈斯公司（Rohm and HaasCompany））。
用于本发明化学机械抛光法的化学机械抛光组合物的pH值优选为8-12（更优选为9-11，最优选为10-11）。适用于调节化学机械抛光组合物的pH的酸包括例如：硝酸、硫酸和盐酸。适用于调节化学机械抛光组合物的pH的碱包括：例如，氢氧化铵、氢氧化钾、氢氧化四甲基铵以及碳酸氢盐，优选为氢氧化四甲基铵。优选地，本发明的化学机械抛光组合物包含0.1-1重量％的氢氧化钾作为初始组分。
用于本发明化学机械抛光法的化学机械抛光组合物还可任选地包含选自消泡剂、分散剂、表面活性剂以及缓冲剂的附加的添加剂。
优选地，本发明化学机械抛光的方法包括：提供基片，所述基片包含铜（优选地，所述基片是包含铜互连的半导体基片）；提供一种化学机械抛光浆液组合物，其包含以下组分作为初始组分：水；0.1-20重量％（优选为0.5-15重量％，更优选为10-15重量％）的磨料（优选地，所述磨料是平均粒度为25-75纳米的胶态二氧化硅磨料）；0.01-15重量％（优选为0.1-1重量％，更优选为0.01-0.5重量％）的络合剂（优选地，所述络合剂是柠檬酸）；0.02-5重量％（优选为0.05-2重量％，更优选为0.05-1重量％）的抑制剂（优选地，所述抑制剂是苯并三唑）；0.01-5重量％（优选为0.05-3重量％，更优选为0.05-0.5重量％，最优选为0.05-0.2重量％）的含磷化合物（优选地，所述含磷化合物是磷酸）；0.001-3重量％（优选为0.05-1.5重量％，更优选为0.1-1重量％）的聚乙烯基吡咯烷酮（优选地，，所述聚乙烯基吡咯烷酮的重均分子量为2500-50000（更优选为12000-20000））；>0.1-1重量％（优选为0.25-1重量％，更优选为0.25-0.6重量％）的组氨酸；>0.1-1重量％（优选为0.25-1重量％，更优选为0.25-0.6重量％）的胍类物，其中，所述胍类物选自胍、胍衍生物、胍盐及它们的混合物（优选地，所述胍类物是盐酸胍）（优选地，包括在化学机械抛光组合物中作为初始组分的组氨酸和盐酸胍的质量有≤10％（更优选为≤5％；最优选为≤1％）的差异）；0-25重量％（优选为0.1-10重量％，更优选为0.1-5重量％）的任选的氧化剂（优选地，所述氧化剂是H2O2）；0-0.1重量％(优选为0.01-0.1重量％，更优选为0.01-0.05重量％)的任选的流平剂（优选地，所述流平剂是氯化铵）；0-0.01重量%（优选为0.001-0.01重量％）的任选的杀生物剂；任选的pH调节剂（优选为0.1-1重量％的pH调节剂，所述pH调节剂是氢氧化钾）；所述化学机械抛光浆液组合物的pH值为9-11（优选为10-11）；提供具有抛光表面的化学机械抛光垫；在所述化学机械抛光垫和基片之间的界面处或界面附近，将所述化学机械抛光浆液组合物分配到所述化学机械抛光垫上；以0.69-34.5千帕的向下作用力在化学机械抛光垫的抛光表面和基片之间的界面处建立动态接触；所述基片被抛光；且从基片上除去一部分铜（优选地，所述化学机械抛光组合物的铜去除速率（在实施例所示的抛光条件下测得）
Figure BDA00002009195000081
/分钟（更优选为
Figure BDA00002009195000082
/分钟），并且所述化学机械抛光组合物产生的抛光后尺寸>0.1微米（在实施例所示的抛光条件下测得）的SP1缺陷计数≤200（更优选为≤100））。优选地，所述基片还包含TEOS，至少一部分TEOS被从基片去除，所述化学机械抛光组合物的铜去除速率/TEOS去除速率的选择性（在实施例所示的抛光条件下测定）为1:1至5:1（更优选为1:1至3:1）。优选地，所述基片还包含TaN，至少一部分TaN被从基片去除，所述化学机械抛光组合物的铜去除速率/TaN去除速率的选择性（在实施例所示的抛光条件下测定）为1:1至5:1（更优选为2:1至4:1）。
优选地，本发明化学机械抛光的方法包括：提供基片，所述基片包含铜（优选地，所述基片是包含铜互连的半导体基片）；提供一种化学机械抛光浆液组合物，其包含以下组分作为初始组分：水；10-15重量％的磨料，所述磨料是平均粒度为25-75纳米的胶态二氧化硅磨料；0.01-0.5重量％的络合剂，所述络合剂是柠檬酸；0.05-1重量％的抑制剂，所述抑制剂是苯并三唑；0.05-0.2重量％的含磷化合物，所述含磷化合物是磷酸；0.1-1重量％的聚乙烯基吡咯烷酮，所述聚乙烯基吡咯烷酮的重均分子量为12000-20000；0.25-0.6重量％的组氨酸；0.25-0.6重量％的盐酸胍；0.1-5重量％的氧化剂，所述氧化剂是H2O2；0.01-0.05重量％的流平剂，所述流平剂是氯化铵；0.001-0.01重量%的杀生物剂；和0.1-1重量％的pH调节剂，所述pH调节剂是氢氧化钾；包括在化学机械抛光组合物中作为初始组分的组氨酸和盐酸胍的质量有≤10％的差异；提供具有抛光表面的化学机械抛光垫；在所述化学机械抛光垫和基片之间的界面处或界面附近，将所述化学机械抛光浆液组合物分配到所述化学机械抛光垫上；并且以0.69-34.5千帕的向下作用力在化学机械抛光垫的抛光表面和基片之间的界面处建立动态接触；所述基片被抛光；且从基片上除去一部分铜。优选地，在200毫米的抛光机上在以下操作条件下，所述化学机械抛光组合物的铜去除速率
Figure BDA00002009195000091
/分钟（更优选为
Figure BDA00002009195000092
/分钟），且抛光后尺寸>0.1微米的SP1缺陷计数≤200（更优选为≤100）：台板转速93转/分钟,支架转速87转/分钟,化学机械抛光组合物的流量300毫升/分钟,施加11.7千帕的标称向下作用力，所述抛光机使用化学机械抛光垫，其包括含有聚合物空心芯微粒的聚氨酯抛光层以及聚氨酯浸渍的非织造子垫。
现在将在以下实施例中详细描述本发明的一些实施方式。
实施例
化学机械抛光组合物
所有测试的化学机械抛光组合物（CMPC's）包含以下组分作为初始组分：0.04重量％的氯化铵、0.06重量％的苯并三唑、0.4重量％的重均分子量为15000的聚乙烯基吡咯烷酮、0.3重量％的柠檬酸、0.1重量％的磷酸、0.005重量％的杀生物剂（考德克斯(Kordex)TM MLX，购自罗门哈斯公司，包含9.5-9.9重量%甲基-4-异噻唑啉-3-酮）、0.4重量％的氢氧化钾、14重量％的磨料（
Figure BDA00002009195000101
II1501-50胶态二氧化硅，平均粒度为50纳米，AZ电子材料公司（AZ Electronic Materials）生产、购自罗门哈斯电子材料CMP有限公司）、以及0.4重量％的过氧化氢。所述CMPCs所包含的附加的初始组分（如果有的话）如表1中所示。化学机械抛光组合物A-C是比较制剂，不包括在要求保护的本发明的范围之内。
表1
Figure BDA00002009195000102
抛光测试
使用表1所述的化学机械抛光组合物对铜覆层晶片、TaN覆层晶片和TEOS覆层晶片进行抛光实验。使用应用材料有限公司（Applied Materials,Inc.）的装有ISRM检测器系统的200mm抛光机，使用VisionPadTM 3100（具有1010凹陷（groves）和SP2310子垫）聚氨酯抛光垫（购自罗门哈斯电子材料CMP有限公司）在以下条件下进行抛光实验：向下压力为1.7psi（11.7千帕），化学机械抛光组合物的流量为300毫升/分钟，台板转速为93转/分钟，支架转速为87转/分钟以及距抛光垫中心4.4″的浆液滴点。使用
Figure BDA00002009195000104
AD3BG150840金刚石垫调理器（购自克尼可公司（Kinik Company））调理抛光垫。表2所示的铜去除速率使用约旦谷（Jordan Valley）JVX-5200T度量设备测定。表2所示的TEOS和TaN的去除速率是通过使用KLA-Tencor FX200度量设备测定抛光之前和之后的膜厚度而测得的。使用购自KLA泰克公司（KLA-Tencor）的SP1度量设备对尺寸≥0.1微米的铜缺陷进行缺陷计数分析。
表2
Figure BDA00002009195000111
Figure BDA00002009195000112
抛光的铜覆层晶片上尺寸≥0.1微米的缺陷总数。

Claims (10)

1.一种用来对基片进行化学机械抛光的方法，该方法包括:
提供基片，所述基片包含铜;
提供一种化学机械抛光浆液组合物，其包含以下物质作为初始组分:
水；
0.1-20重量%的磨料;
0.01-15重量%的络合剂;
0.02-5重量%的抑制剂;
0.01-5重量％的含磷化合物；
0.001-3重量%的聚乙烯基吡咯烷酮;
>0.1-1重量％的组氨酸；
>0.1-1重量％的胍类物，所述胍类物选自胍、胍衍生物、胍盐及它们的混合物；
0-25重量%的任选的氧化剂;
0-0.1重量%的任选的流平剂;
0-0.01重量%的任选的杀生物剂;和
任选的pH调节剂；
所述化学机械抛光浆液组合物的pH值为9-11;
提供具有抛光表面的化学机械抛光垫;
在所述化学机械抛光垫和基片之间的界面处或界面附近，将所述化学机械抛光浆液组合物分配到所述化学机械抛光垫上;并且
以0.69-34.5kPa的向下作用力在化学机械抛光垫的抛光表面和基片之间的界面处建立动态接触;
所述基片被抛光；且从基片上除去一部分铜。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述化学机械抛光组合物的铜去除速率
Figure FDA00002009194900011
/min，并且所述化学机械抛光组合物的抛光后尺寸>0.1微米的SP1缺陷计数≤200。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基片进一步包括原硅酸四乙酯，至少一部分原硅酸四乙酯被从所述基片上除去；所述化学机械抛光组合物的铜去除速率/原硅酸四乙酯去除速率的选择性为1:1-5:1。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基片进一步包括TaN，至少一部分TaN被从所述基片上除去；所述化学机械抛光组合物的铜去除速率/TaN去除速率的选择性为1:1-5:1。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述化学机械抛光组合物包括以下物质作为初始组分：
水；
0.5-15重量％的磨料，所述磨料是平均粒度为25-75纳米的胶态二氧化硅磨料；
0.1-1重量％的络合剂，所述络合剂是柠檬酸；
0.05-2重量％的抑制剂，所述抑制剂是苯并三唑；
0.05-3重量％的含磷化合物，所述含磷化合物是磷酸；
0.05-1.5重量％的聚乙烯基吡咯烷酮,所述聚乙烯基吡咯烷酮的重均分子量为2500-50000；
0.25-1重量％的组氨酸；
0.25-1重量％的胍类物，所述胍类物选自胍、胍衍生物、胍盐及它们的混合物；
0.1-10重量％的氧化剂，所述氧化剂是H2O2；
0.01-0.1重量％的流平剂，所述流平剂是氯化铵；
0.001-0.01重量%的杀生物剂;和
0.1-1重量％的pH调节剂，所述pH调节剂是氢氧化钾。
6.如权利要求5所述的方法,其特征在于，在200毫米的抛光机上在以下操作条件下，所述化学机械抛光组合物的铜去除速率
Figure FDA00002009194900021
/分钟，且抛光后尺寸>0.1微米的SP1缺陷计数≤200：台板转速93转/分钟,支架转速87转/分钟,化学机械抛光组合物的流量300毫升/分钟,施加11.7千帕的标称向下作用力，所述抛光机使用化学机械抛光垫，其包括含有聚合物空心芯微粒的聚氨酯抛光层以及聚氨酯浸渍的非织造子垫。
7.如权利要求6所述的方法,其特征在于，所述基片进一步包括原硅酸四乙酯，至少一部分原硅酸四乙酯被从所述基片上除去；并且，在200毫米的抛光机上在以下操作条件下，所述化学机械抛光组合物的铜去除速率/原硅酸四乙酯去除速率的选择性为1:1至5:1：台板转速93转/分钟,支架转速87转/分钟,化学机械抛光组合物的流量300毫升/分钟,施加11.7千帕的标称向下作用力，所述抛光机使用化学机械抛光垫，其包括含有聚合物空心芯微粒的聚氨酯抛光层以及聚氨酯浸渍的非织造子垫。
8.如权利要求6所述的方法,其特征在于，所述基片进一步包括TaN，至少一部分TaN被从所述基片上除去；并且，在200毫米的抛光机上在以下操作条件下，所述化学机械抛光组合物的铜去除速率/TaN去除速率的选择性为1:1至5:1：台板转速93转/分钟,支架转速87转/分钟,化学机械抛光组合物的流量300毫升/分钟,施加11.7千帕的标称向下作用力，所述抛光机使用化学机械抛光垫，其包括含有聚合物空心芯微粒的聚氨酯抛光层以及聚氨酯浸渍的非织造子垫。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述化学机械抛光组合物包括以下物质作为初始组分：
水；
10-15重量％的磨料，所述磨料是平均粒度为25-75纳米的胶态二氧化硅磨料；
0.01-0.5重量％的络合剂，所述络合剂是柠檬酸；
0.05-1重量％的抑制剂，所述抑制剂是苯并三唑；
0.05-0.2重量％的含磷化合物，所述含磷化合物是磷酸；
0.1-1重量％的聚乙烯基吡咯烷酮，所述聚乙烯基吡咯烷酮的重均分子量为12000-20000；
0.25-0.6重量％的组氨酸；
0.25-0.6重量％的胍类物，所述胍类物是盐酸胍；
0.1-5重量％的氧化剂，所述氧化剂是H2O2；
0.01-0.05重量％的流平剂，其中，所述流平剂是氯化铵；
0.001-0.01重量%的杀生物剂;和
0.1-1重量％的pH调节剂，其中，所述pH调节剂是氢氧化钾；
包括在化学机械抛光组合物中作为初始组分的组氨酸和盐酸胍的质量有≤10％的差异。
10.如权利要求9所述的方法,其特征在于，在200毫米的抛光机上在以下操作条件下，所述化学机械抛光组合物的铜去除速率
Figure FDA00002009194900031
/分钟，且抛光后尺寸>0.1微米的S P1缺陷计数≤200：台板转速93转/分钟,支架转速87转/分钟,化学机械抛光组合物的流量300毫升/分钟,施加11.7千帕的标称向下作用力，所述抛光机使用化学机械抛光垫，其包括含有聚合物空心芯微粒的聚氨酯抛光层以及聚氨酯浸渍的非织造子垫。
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