專利名稱：一種化學機械拋光清洗液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種清洗液，具體的涉及一種化學機械拋光清洗液。
背景技術(shù)：
IC制造工藝中平坦化技術(shù)已成為與光刻和刻蝕同等重要且相互依賴的不可缺少 的關(guān)鍵技術(shù)之一。而化學機械拋光(CMP)工藝便是目前最有效、最成熟的平坦化技術(shù)?；瘜W 機械拋光系統(tǒng)是集清洗、干燥、在線檢測、終點檢測等技術(shù)與一體的化學機械平坦化技術(shù)。 CMP在IC制造領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，拋光對象包括襯底、介質(zhì)及互連材料等。其中金屬CMP是90 納米以下芯片制造中器件和互連制造的關(guān)鍵工藝之一，是亞90納米時代的研究熱點。金屬 銅，鋁，鎢正在越來越多地應(yīng)用于集成電路器件上的互連，必須通過化學機械拋光實現(xiàn)多層 互連，因而開發(fā)出新一代的金屬化學機械拋光和清洗液一直讓業(yè)界關(guān)注。高錳酸，錳酸，錳酸及其可溶鹽做為一種常見的強氧化劑有著高效，價廉等優(yōu)勢。 US3429080公開了一種包括高錳酸，錳酸鉀在內(nèi)的含氧化劑的組合物用于硅拋光。但是由于 高錳酸，錳酸及其可溶鹽在使用中會產(chǎn)生特殊的黑褐色和可能會存在的殘留而影響了它在 半導體行業(yè)的廣泛使用。目前常用化學機械拋光清洗液已公開的有，例如美國第US2002169088號專利中 的清洗液包括羧酸，含氮化合物和磷酸(carboxylic acid,phosphoricacid,amine acid)。 世界專利第WO 2005093031號專利中的酸性清洗液包括有機酸和含氮抑制劑。世界專利第 WO 2005085408號專利中的堿性清洗液包括有機酸和含氮抑制劑。中國專利CN01104317. 2 中的清洗液包括有機酸，腐蝕抑制劑，醇胺，多醇類化合物，這些都是關(guān)于清洗液或清洗液 的使用方法。美國專利US6147002中的清洗液是關(guān)于一種酸性水溶液的清洗液，其還包括 0. 5 5重量％的含氟物質(zhì)，該清洗液適合于清洗銅金屬半導體晶片的集成電路元器件。但 上述專利中的清洗液，或是含有毒性物質(zhì)，對環(huán)境不友善；或是清洗效率不夠高，或是有殘 留對后續(xù)工藝產(chǎn)生不良影響等缺陷；或是清洗使用范圍窄，例如US6443814專利的清洗液 只能夠清洗含銅金屬層的晶片。目前未見有針對高錳酸根拋光液的清洗劑。因此需要開發(fā) 針對高錳酸根拋光液的化學清洗液。不僅能夠有效清除各個表面的污染和各種殘留，大大 降低對后續(xù)工藝的干擾，同時控制拋光材料表面的局部和整體腐蝕，減少襯底表面污染物， 提高良率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是為了克服在化學機械拋光中使用高錳酸及其可溶 鹽的拋光液會產(chǎn)生對晶圓、拋光頭和拋光墊的污染，而現(xiàn)有的化學機械拋光清洗液不能對 該類化學機械拋光液拋光后的晶圓、拋光頭和拋光墊進行有效清洗，因此提供了一種化學 機械拋光清洗液。本發(fā)明的化學機械拋光清洗液可以清洗拋光過程引起的晶圓拋光頭和拋 光墊污染，同時控制金屬材料的局部和整體腐蝕，減少襯底表面污染物，提高良率。本發(fā)明的化學機械拋光(CMP)清洗液含有載體和化學添加劑，這種化學添加劑能
3夠與拋光頭、拋光墊或拋光材料表面殘留物發(fā)生氧化還原反應(yīng)、溶解反應(yīng)和絡(luò)合反應(yīng)中的 一種或多種反應(yīng)，從而生成可溶性化合物。所述的能夠與拋光頭、拋光墊或拋光材料的表面殘留物發(fā)生氧化還原反應(yīng)的化學 添加劑的分子結(jié)構(gòu)中含有可被氧化的氮氫基團NH和/或NH2,這種化學添加劑較佳的為殼 聚糖、1，2，4三氮唑和5-氨基-四氮唑中的一種或多種。所述的化學添加劑還可以為含有過氧根的化合物、可溶性碘化物、乙二胺四乙酸 (EDTA)、乙二胺四乙酸(EDTA)的可溶鹽、四草酸、四草酸的可溶鹽、氨三乙酸、氨三乙酸的 可溶鹽、草酸和草酸的可溶鹽中的一種或多種；所述的含有過氧根的化合物較佳的為過氧 化氫；所述的可溶性碘化物較佳的為碘化鉀。所述的化學添加劑的濃度較佳的為質(zhì)量分數(shù)0.01 10%，更佳的為質(zhì)量分數(shù) 0. 05 5%。所述的載體為本領(lǐng)域所用的常規(guī)載體，較佳的為水、水與乙醇的混合物或水與異 丙醇的混合物，更佳的為水；所述的載體的含量較佳的為補足本發(fā)明的化學機械拋光清洗 液的質(zhì)量分數(shù)100%。本發(fā)明的化學機械拋光清洗液的pH值較佳的為1 12，更佳的為1 4。PH調(diào)節(jié) 劑可為各種酸和/或堿，以將PH調(diào)節(jié)至所需值即可，較佳的選自硫酸、硝酸、磷酸、氨水、氫 氧化鉀、乙醇胺和三乙醇胺中的一種或多種。本發(fā)明的化學機械拋光清洗液還含有其他本領(lǐng)域的常規(guī)添加劑，如表面活性劑、 穩(wěn)定劑、抑制劑和殺菌劑中的一種或多種。本發(fā)明的拋光液可由下述方法制得將上述成分均勻混合，然后采用PH調(diào)節(jié)劑調(diào) 整PH值到所需值。本發(fā)明所用試劑及原料均市售可得。本發(fā)明的積極進步效果在于1)本發(fā)明的化學機械拋光清洗液能夠有效清除高錳酸及其可溶鹽產(chǎn)生對拋光墊、 拋光頭的污染。2)本發(fā)明的化學機械拋光清洗液在清洗上述污染的同時，能夠有效防止對金屬材 料表面的局部和整體腐蝕，減少襯底表面污染物。因此本發(fā)明的清洗液不僅能夠有效清除拋光墊和金屬表面各種殘留，大大降低對 后續(xù)工藝的干擾，而且能夠大大降低金屬材料的表面點蝕，降低表面腐蝕程度，防止金屬平 坦化過程產(chǎn)生的介電質(zhì)侵蝕，從而減少缺陷，提高清洗效率和產(chǎn)品良率，增加產(chǎn)品收益率。


圖1是使用高錳酸根拋光漿料的拋光墊用純?nèi)ルx子水清洗后的照片。圖2是使用高錳酸根拋光漿料的拋光墊用本發(fā)明的實施例1清洗液清洗后的照 片。圖3是使用高錳酸根拋光漿料的拋光頭用純?nèi)ルx子水清洗后的照片。圖4是使用高錳酸根拋光漿料的拋光頭用本發(fā)明的實施例2清洗液清洗后的照 片。圖5是使用高錳酸根拋光漿料拋光后的晶圓(金屬鎢片)用純?nèi)ルx子水清洗后的 照片。
圖6是使用高錳酸根拋光漿料拋光后的晶圓(金屬鎢片)用本發(fā)明的實施例3清洗液清洗后的照片。
具體實施例方式下面用實施例來進一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不受其限制。表1為實施例1 實施例22。將本發(fā)明的化學添加劑和載體依次加入反應(yīng)器中并攪拌均勻，加入去離子水稀釋至所需體積，最后用PH調(diào)節(jié)劑(20% KOH或稀HNO3,根據(jù)pH 值的需要進行選擇)調(diào)節(jié)到所需PH值繼續(xù)攪拌至均勻流體，靜置30分鐘即可得到各實施 例中的化學機械拋光清洗液。表1實施例1 22的清洗液配方 效果實施例1分別用純?nèi)ルx子水和實施例1的清洗液對使用高錳酸根拋光漿料的拋光墊進行 清洗，結(jié)果見圖1和圖2。其中，各清洗條件及參數(shù)均相同，如下所述PPG拋光墊，向下壓力4psi，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速 /拋光頭轉(zhuǎn)速=60/80rpm，清洗時間10s，化學機械拋光清洗液流速200mL/min。對比圖1和圖2可以看出，使用高錳酸根拋光漿料的拋光墊用本發(fā)明的清洗液清 洗后，表面黑褐色殘留已經(jīng)有效清除。效果實施例2分別用純?nèi)ルx子水和實施例2的清洗液對使用高錳酸根拋光漿料的拋光頭進行 清洗，結(jié)果見圖3和圖4。其中，各清洗條件及參數(shù)均相同，如下所述PPG拋光墊，向下壓力4psi，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速 /拋光頭轉(zhuǎn)速=60/80rpm，清洗時間10s，化學機械拋光清洗液流速200mL/min。
對比圖3和圖4可以看出，使用高錳酸根拋光漿料的拋光頭用本發(fā)明的清洗液清 洗后，表面黑褐色殘留已經(jīng)有效清除。效果實施例3分別用純?nèi)ルx子水和實施例3的清洗液對用高錳酸根拋光漿料拋光后的金屬鎢 片晶圓進行清洗，結(jié)果見圖5和圖6。其中，各清洗條件及參數(shù)均相同，如下所述PPG拋光墊，向下壓力4psi，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速 /拋光頭轉(zhuǎn)速=60/80rpm，清洗時間10s，化學機械拋光清洗液流速200mL/min。對比圖5和圖6可以看出，用高錳酸根拋光漿料拋光后的晶圓(金屬鎢片)在用 本發(fā)明的清洗液清洗后，表面黑褐色殘留已經(jīng)有效清除。
權(quán)利要求
一種化學機械拋光清洗液，其含有載體和化學添加劑，這種化學添加劑能夠與拋光頭、拋光墊或拋光材料的表面殘留物發(fā)生氧化還原反應(yīng)、溶解反應(yīng)和絡(luò)合反應(yīng)中的一種或多種反應(yīng)，從而生成可溶性化合物。
2.如權(quán)利要求1所述的化學機械拋光清洗液，其特征在于所述的能夠與拋光頭、拋光 墊或拋光材料的表面殘留物發(fā)生氧化還原反應(yīng)的化學添加劑的分子結(jié)構(gòu)中含有可被氧化 的氮氫基團NH和/或NH2。
3.如權(quán)利要求2所述的化學機械拋光清洗液，其特征在于所述的化學添加劑為殼聚 糖、1，2，4三氮唑和5-氨基-四氮唑中的一種或多種。
4.如權(quán)利要求1所述的化學機械拋光清洗液，其特征在于所述的化學添加劑為含有 過氧根的化合物、可溶性碘化物、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸的可溶鹽、四草酸、四草酸的 可溶鹽、氨三乙酸、氨三乙酸的可溶鹽、草酸和草酸的可溶鹽中的一種或多種。
5.如權(quán)利要求4所述的化學機械拋光清洗液，其特征在于所述的含有過氧根的化合 物為過氧化氫；所述的可溶性碘化物為碘化鉀。
6.如權(quán)利要求1所述的化學機械拋光清洗液，其特征在于所述的化學添加劑的濃度 為質(zhì)量分數(shù)0.01 10%。
7.如權(quán)利要求6所述的化學機械拋光清洗液，其特征在于所述的化學添加劑的濃度 為質(zhì)量分數(shù)0. 05 5%。
8.如權(quán)利要求1所述的化學機械拋光清洗液，其特征在于所述的載體為水、水與乙醇 的混合物或水與異丙醇的混合物。
9.如權(quán)利要求1所述的化學機械拋光清洗液，其特征在于所述的化學機械拋光清洗 液的PH值為1 12。
10.如權(quán)利要求9所述的化學機械拋光清洗液，其特征在于所述的化學機械拋光清洗 液的PH值為1 4。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種化學機械拋光(CMP)清洗液，本發(fā)明的化學機械拋光(CMP)清洗液包括載體和化學添加劑，這種化學添加劑能夠與拋光頭、拋光墊或拋光材料的表面殘留物發(fā)生氧化還原反應(yīng)、溶解反應(yīng)和絡(luò)合反應(yīng)中的一種或幾種反應(yīng)，從而生成可溶性化合物。本發(fā)明的化學機械拋光清洗液可以清洗拋光過程引起的晶圓拋光頭和拋光墊污染，同時控制金屬材料的局部和整體腐蝕，減少襯底表面污染物，提高良率。
文檔編號C11D7/38GK101906359SQ200910052659
公開日2010年12月8日 申請日期2009年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月8日
發(fā)明者徐春 申請人:安集微電子科技(上海)有限公司