用于提高平坦化的聚合物抑制剂的制作方法

专利名称：用于提高平坦化的聚合物抑制剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种化学机械抛光系统和使用其抛光基板的方法。
背景技术：
用于对基板的表面进行平坦化或抛光的组合物和方法，特别是化学机械
抛光(CMP),在现有技术中是众所周知的。抛光组合物(也称为抛光浆料)一 般含有在水溶液中的研磨材料，并通过使表面与用抛光组合物饱和的抛光垫 的表面接触而施用于该表面。典型的研磨材料包括二氧化硅、氧化铈、氧化 铝、氧化锆和氧化锡。抛光组合物一般连同抛光垫(例如抛光布或抛光圓盘) 一起使用。或者，研磨材料可以并入抛光垫中。
用于硅基金属间介电层的抛光组合物已在半导体工业中获得尤为良好 的发展，且硅基电介质的抛光和磨损的化学和机械性质已被相当地好地了 解。然而，硅基介电材料的一个问题在于其介电常数相对高，约为3.9或更 高，其取决于例如残余水分含量的因素。结果，导电层之间的电容也相对高， 其反过来限制了电路可操作的速度(频率)。为减小电容而研发的对策包括(l) 混合具有较低电阻率值的金属(例如铜)，以及(2)以相对于二氧化硅具有更低 介电常数的绝缘材料来提供电绝缘。
在二氧化硅基板上制作平面铜电路的一种方法称为镶嵌工艺。根据此方 法，将二氧化硅介电表面通过常规的干蚀刻方法进行图案化而形成用于垂直 和水平互连的孔和沟槽。以助粘层例如钛或钽，和/或扩散阻挡层例如氮化钛 或氮化钽涂覆图案化的表面。随后以铜层过涂覆(over-coat)助粘层和/或扩散 阻挡层。使用化学机械抛光以减小铜过量层(over-layer)的厚度以及任何助粘 层和/或扩散阻挡层的厚度，直至获得暴露二氧化硅表面的高出部分的平坦表 面。这些通孔和沟槽仍被形成电路互连的导电性铜填充着。
以前，据信铜和助粘层和/或扩散阻挡层的移除速率必须均大大超过二氧 化硅的移除速率以便在二氧化硅的高出部分暴露时有效停止抛光。铜的移除 速率与二氧化硅基底的移除速率之比称为"选择率"。对于这种化学机械抛
光，需要的最小选择率为50。但是，当使用高选择率铜浆时，铜层容易被过 度抛光而在铜的通孔或沟壑中产生坑或"表面凹陷(dishing)"效应。而且， 在铜的CMP过程中，需要一定量的过度抛光以清除金属图案之间的所有表 面剩余金属并且以相邻电路之间的电隔离。在过度抛光过程中，多种材料以 不同的抛光速率同时进行抛光。因此，过度抛光导致高度取决于图案的铜表 面凹陷和二氧化硅侵蚀。铜的表面凹陷是由铜抛光系统对铜的选择率而产生 的，而侵蚀是指在无金属图案或具有很低的金属图案的区域与铜沟槽或通孔
的密集阵列的区域之间的形貌差异。侵蚀的工业标准一^L小于500埃(A)。 已经公开了许多铜的化学机械抛光系统。Kumar等在 "Chemical-Mechanical Polishing of Copper in Glycerol Based Slurries" (Materials Research Society Symposium Proceedings, 1996)公开了 一种含有甘 油和研磨铝颗粒的浆料。Gutmann等在"Chemical-Mechanical Polishing of Copper with Oxide and Polymer Interlevel Dielectrics" (Thin Solid Films, 1995) 公开了基于氲氧化铵或硝酸的浆料，其可以含有苯并三唑(BTA)作为铜溶解 的水卩制齐ll 。 Luo等在"Stabilization of Alumina Slurry for Chemical-Mechanical Polishing of Copper" (Langmuir, 1996)中公开了含有聚合物表面活性剂和BTA 的硝酸铝铁浆料。Carpio等在"Initial Study on Copper CMP Slurry Chemistries" (Thin Solid Films, 1995)中公开了含有氧化铝或二氧化硅颗粒、 硝酸或氢氧化铵、并具有过氧化氢或高锰酸钾作为氧化剂的浆料。尽管当前 的化学机械抛光系统可以从二氧化硅基板上移除铜过量层，但该系统不完全 满足半导体工业的严格要求。这些要求可概括如下。首先，需要铜的高移除 速率的需要以满足生产量的要求。其次，整个基板必须有优异的形貌均一性。 最后，CMP方法必须使局部表面凹陷和侵蚀效应最小化以满足不断提高的 平版印刷要求。
为此，已设计出包括铜过度抛光抑制剂的铜CMP组合物。 一般地，这 种抑制剂一般包含含氮化合物，例如，胺和小分子量含氮杂环化合物如苯并 三唑、1，2，3-三唑和1，2,4-三唑。例如，美国专利6,585，568描述了一种用于 抛光在绝缘膜上形成的铜基金属膜的CMP抛光浆料，其包含抛光材料、氧 化剂和水以及苯并三唑化合物和三唑化合物，其中三唑化合物与苯并三唑化 合物的混合比为5: 70。美国专利6,375,693公开了一种用于抛光用于铜基冶 金的钽基阻挡层的浆料，其由用于将铜氧化的过氧化氢、铜氧化抑制剂、调 节铜与氧化抑制剂之间的络合的添加剂、以及硅胶构成，其中氧化抑制剂选 自l-H苯并三唑、1-羟基苯并三唑、1-曱基苯并三唑、5-曱基苯并三唑、苯
并咪唑、2-曱基笨并咪唑和5-氯苯并三唑。铜氧化抑制剂的目的是在铜层平
坦化之后减少过氧化氬对沟槽内的铜的蚀刻。
然而，尽管通过使用小分子量的杂环铜抑制剂在含铜基板的CMP中减 少表面凹陷和侵蚀已经获得改善，但是众所周知过量的抑制剂例如苯并三唑 导致对铜的抛光速率降低，迫使在抑制侵蚀与达到实际抛光速率之间进行折 衷。而且，发现在CMP组合物中卩吏用铜腐蚀抑制化合物例如三唑化合物增 加缺陷的发生率，例如沉淀和铜瑕疵。这样，在现有技术中仍需要改善的抛
本发明提供这样的一种系统和方法。由本文提供的本发明的描述，本发 明的这些和其它优点以及其它发明特征将变得明显。

发明内容
本发明提供一种化学机械抛光系统，其包含(a)选自抛光垫、研磨剂及 其组合的抛光组分(polishing component), (b)包含至少一个唑基的表面活性 剂，其中该表面活性剂不是聚乙烯基咪唑，并且其中该表面活性剂不包含环 酰亚胺基团或不同时包含侧链酰胺基和酯基，以及(c)液体载体。本发明进一 步提供一种化学机械抛光基板的方法，其包含(i )使基板与抛光系统接触， 该抛光系统包含(a)选自抛光垫、研磨剂及其组合的抛光组分，(b)包含至少 一个唑基的表面活性剂，其中该表面活性剂不是聚乙烯基咪唑，并且其中该
液体载体，(ii)相对于该基板移动抛光垫，以及(iii)磨损该基板的至少一部 分以抛光该基4反。
具体实施例方式
本发明提供一种化学机械抛光(CMP)系统，其包含抛光组分、表面活性 剂和液体载体。该液体载体和溶解或悬浮在其中的任何组分形成化学机械抛 光系统的抛光组合物。本发明想要考虑抛光包含至少一层铜层的基板。
该抛光组分选自抛光垫、研磨剂以及抛光垫与研磨剂的组合。若存在研 磨剂，则研磨剂可以是任何合适的形式(例如研磨颗粒)。研磨剂可以固定在 抛光垫上和/或可以为颗粒形式且悬浮在液体载体中。抛光垫可以是任何合适 的抛光垫，其中许多在现有技术中是已知的。
研磨剂可以是任何合适的研磨剂，例如研磨剂可以是天然的或合成的， 并且可以包括金刚石(例如多晶金刚石)、石榴石、玻璃、金刚砂、金属氧化
物、碳化物、氮化物等。研磨剂想要包括金属氧化物。合适的金属氧化物包
括选自以下的金属氧化物氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、二氧化铈、氧化 锆、氧化锗(germania)、氧化镁、其共形成产物(co-formed product)、及其组 合。优选该金属氧化物为氧化铝或二氧化硅。研磨颗粒一般具有尺寸20 nm-500 nm的平均颗粒尺寸(例如平均粒径)。优选地，该研磨颗粒具有70 nm-300 nm (例如100 nm-200 nm)的平均颗粒尺寸。
当研磨剂悬浮在液体载体中时(例如，当研磨剂是抛光组合物的组分时)， 任何适量的研磨剂可以存在于抛光组合物中。 一般地，0.01重量％或更多(例 如0.05重量％或更多)的研磨剂将存在于抛光组合物中。更一般地，0.1重量 %或更多的研磨剂将存在于抛光组合物中。抛光组合物中研磨剂的量一般将 不超过20重量％，更一般地，将不超过10重量％(例如，将不超过5重量 %)。优选地，抛光组合物中研磨剂的量为0.05重量％-2重量％,并且更优 选为0.1重量％-1重量o/。。
想要研磨剂悬浮在抛光组合物中，更具体而言是悬浮在抛光组合物中的 液体载体中。当研磨剂悬浮在抛光组合物中时，研磨剂优选是胶状稳定的。
术语胶体是指处于液体载体之中的研磨颗粒的悬浮液。胶态稳定性是指该悬 浮液随时间的保持性。在本发明的上下文中，当将研磨剂置于100 ml量筒 中并且保持不搅拌达2小时时，若量筒下部50ml的颗粒浓度([B]，以g/ml 计)与量筒顶部50ml的颗粒浓度([T],以g/ml计)之差除以抛光组合物中颗粒 的初始浓度([C],以g/ml计)的值小于或等于0.5(即([B]-[T])/[C] ￡0.5)，则 认为研磨剂是胶状稳定的。想要[B]-[T]/[C]的值小于或等于0.3,且优选为小 于或等于O.l。
表面活性剂包含至少一个唑基，其中该表面活性剂不是聚乙烯基咪唑，
基。尽管表面活性剂可以包含咪唑与其它单体的共聚物，但聚乙烯基咪唑包 括衍生自乙烯基取代咪唑的聚合的均聚物，其中乙烯基直接键合到咪唑环 上。该表面活性剂不包含环酰亚胺基团。此外，该表面活性剂不同时包含侧 链酰胺基和酯基，其中侧链是指酰胺基和酯基连接在聚合物主链上，但是其 中酰胺基和酯基不直接是聚合物主链的一部分。表面活性剂可以包含连接在 聚合物主链上的酰胺基或酯基。
虽然不希望受任何特定理论的束缚，据信表面活性剂通过唑基与基板表
面存在的铜金属发生相互作用。唑基与铜金属的相互作用用以抑制存在于 CMP系统中的氧化剂引起的氧化速率。此外，连接唑基的聚合物通过CMP 系统的研磨颗粒和/或抛光垫的作用而担当过度抛光铜层的空间障碍物。因 此，唑基据信也可以担当用于保护性聚合物膜的定位点。
表面活性剂可以是任何合适的包含至少一个唑基的表面活性剂，但该表 面活性剂不是聚乙烯基咪唑，并且其中该表面活性剂不包含环酰亚胺基团或 不同时含有侧链酰胺基和酯基。唑基是由碳原子和氮原子构成的五元杂环。
唑基可以是任何合适的唑基。优选地，唑基选自1,2,3-三唑、1,2，4-三唑、吡 唑、咪唑、p引哇、四唑、苯并咪哇、苯并三唑、其烷基化衍生物、及其组合。 一般地，唑基具有两个或更多个可供取代的位置。 一个位置将化学键合于表 面活性剂上，并且唑基上的至少一个剩余位置可以被例如氢取代或被官能基 团的碳原子取代。唑基优选被氢原子或烷基取代。但是，唑基可以被以下非 限制实例的任何合适的官能基团取代酰基、烷氧酰基、氨酰基、硫基(thio)、 烷硫基、芳硫基、烷基亚磺酰基、烷基》黄酰基、芳基亚^黄酰基、芳磺酰基、 酰硫基、硝基、氨基、烷基氨基、芳基氨基、磷酰基、膦酰基、氧膦基、及 其稠环衍生物。
在一个实施方案中，表面活性剂包含至少一个具有聚醚链连接在其上的 唑基，其中该聚醚链含有重复醚键-R-O-R-。尽管该R基团的碳原子可与两 个氧原子连接，例如，如在聚缩醛或聚缩酮中，但是一般至少两个碳原子将 位于任何两个氧原子之间，以便各碳原子与一个氧原子连接。而且，R基团 可以是非支化的或支化的。合适的聚醚的实例包括聚环氧乙烷和聚环氧丙 烷、或聚环氧乙烷-聚环氧丙烷共聚物，其称为泊洛沙姆(poloxamer)并且作为 Pluronk^表面活性剂族可商购得到。聚环氧乙烷、聚环氧丙烷及其共聚物可 以制备成具有任何分子量和具有构成(comprising)聚合物链的单体数目。构成 聚醚的单体的数目可以是任何合适的数目，但一般会为3-10000(例如10-5000 或15-1000)。
实施方案的包含具有聚醚链连接在其上的唑基的表面活性剂为下式的 化合物
Het-X-(CH2CH20)m(CH2CHR'0)nR2
其中Het为选自以下的杂环1，2,3-三唑、1,2，4-三唑、吡唑、。引。坐、四 峻、苯并咪唑、苯并三唑、及其烷基化衍生物，其通过该杂环的碳原子或作
为该杂环的一部分的氮原子化学键合到X上；X为其中m为1-5的整数的 (CH2)m、 O、 C(=0)0、 CH20、 CH2CH20或直接连接键；m和n为0-20的整 数，条件为m和n不同时为零；R1选自H或d-do的支链和直链烷基和链 烯基；以及R 选自H、 (Vdo的支链和直链烷基和链烯基和C3-C,Q环烷基。 杂环可直接通过该杂环的碳或氮原子与聚醚链的碳原子之间的化学键， 或通过选自l-5个碳原子、氧原子、酰氧基、羟甲基或羟乙基的中间连接基 团化学键合到该聚醚链上，其中该中间连接基团化学键合到该杂环基团的环 原子上。
如由部分式(CH2CH20V(CH2CHR'0)nR2所表示的聚醚链可以是其中R1 为H的环氧乙烷的均聚物、其中R'为曱基或烷基的环氧丙烷或环氧烷烃的 均聚物，其中R'选自H和d-C,。的支链或直链烷基和链烯基，或可以为环 氧乙烷与环氧丙烷或环氧烷烃单体的共聚物，其中m和n为0-20的整^:， 条件为m和n不同时为零，以及其中W选自H、 C广C,o的支链或直链烷基 和链烯基和C3-d。环烷基。该共聚物可以是无规共聚物、交替共聚物、周期 共聚物、嵌段共聚物(例如AB、 ABA、 ABC等)、接枝共聚物或梳型共聚物。
在另 一个实施方案中，表面活性剂包含至少一个具有聚丙烯酸酯链连接 在其上的唑基，其中该聚丙烯酸酯链包含-CH2CHR(COOH)-重复单元，其中 R基团 一般为氢或曱基。构成该聚丙烯酸酯链的单体的数目可以为任何合适 的数目，但是一般会为5-10000(例如10-5000或15-1000)。
在另 一个实施方案中，表面活性剂包含至少一个具有聚胺链连接在其上 的唑基。在本文中，聚胺是指重复胺键-R-NR，-R-的聚合物。聚胺的优选实 例包括聚乙烯亚胺的重复单元。 一般地，聚乙烯亚胺是非线性的，这是因为 在聚合过程中生成反应性的仲胺，其进一步与与乙烯亚胺反应，导致聚乙烯 亚胺链的支化。
包含至少一个具有聚胺链连接在其上唑基的表面活性剂的优选实施方 案如下式所示
Het-X-(CH2CH2NR3)nR4
其中Het选自1,2，3-三峻、1,2，4-三唑、他哇、咪哇、。引哇、四峻、苯并 咪唑和苯并三唑的杂环，其通过该杂环的碳原子或作为该杂环的一部分的氮 原子化学键合在X上；X选自其中m为1-5的整数的(CH2)m、NH、 C(=0)NH、 CH2NH、 CH2CH2NH或直接连接键；n为1-20的整数；R3为H或
(CH2CH2NHR52)P,其中R5为C广Cs的支链和直链烷基，以及p为1-5的整数； 以及W选自H、 d-do的支链或直链烷基和链烯基和C3-Cu)环烷基。
杂环可直接通过该杂环的碳或氮原子与聚胺链的碳原子之间的化学键， 或通过选自l-5个碳原子、氮原子、酰氨基、氨曱基和氨乙基的中间连接基 团化学键合到该聚胺链上，其中该中间连接基团化学键合到该杂环基团的环 原子上。
如上文所述，聚乙烯亚胺一般是支化的，其中氨乙基连接在聚乙烯亚胺 链的仲氮原子上。该氨乙基可以反过来进一步被一个或多个氨乙基取代。因 此，式(CH2CH2NR I^包括线性和支化的聚乙烯亚胺，不限于任何特定的取 代模式或取代程度。许多不同的聚乙烯亚胺可以商购，或相反具有不同程度 的支化和取代，所有这些都适合并入到本发明的表面活性剂中。聚乙烯亚胺 可以通过额外的反应如曱基化或乙氧基化进行进一 步改性。
在另一个实施方案中，表面活性剂可以包含两个唑基，如下式所示
He一-X- (CH2CHR6Z)n-Y-Het2
其中Heti和HeP独立地选自1，2,3-三唑、1，2，4-三唑、吡唑、咪唑、巧1唑、 四唑、苯并咪唑和苯并三唑，其中通过杂环的碳原子或作为杂环的一部分的 氮原子，Het'化学键合在X上，和HeP化学键合在Y上；X为其中m为1-5 的整数的(CH2)m、 Z、 C(=0)Z、 CH2Z或直接连接4建；n为1-20的整lt; R6 选自H、 d-do的支链或直链烷基、以及当Z为N时的(CH2CH2NR72)^其 中117为CrCs的支链或直链烷基，以及m为l-5的整数；Y为其中m定义 如上的(CH2)m、 C(O)或直接连接键；以及Z为O或NR1，其中R'如先前的 定义。
在另 一个实施方案中，表面活性剂可以包括包含三个或更多个唑基的聚 合物，该聚合物可以是均聚物或进一步包括不含唑基的单体的共聚物。 一般 地，该聚合物将包括50%或更少的含唑基的单体(例如40%或更少，或30 %或更少)，并且优选聚合物将包括20%或更少(例如15%或更少，或10% 或更少)的含唑基的单体，其中单体的比例以重量或摩尔数为基准确定。不 含唑基的单体可以是任何合适的不含唑基的单体。优选不含唑基的单体包括 丙烯酸酯、乙烯醇、乙烯基酯、其衍生物、及其等价物。
该聚合物可以包括聚酯，该聚酯包括包含至少一种二羧酸和至少一种二 醇的单体，其中该至少一种二羧酸和/或二醇包含唑基。本发明上下文中的聚
酯是二羧酸和二醇的缩聚物，其在由羧基和羟基的结合而形成的聚合物主链 上包含酯基。
任何含唑基的合适的二羧酸或二醇都可以引入到本发明的聚酯表面活 性剂中。该唑基可以以任何方式连接到二羧酸或二醇上，或以该唑基的环碳 或环氮通过碳碳键或碳氮键连接，或通过中间连接原子连接。存在许多用于
制备含唑基的二羧酸和二醇的方法。优选的含唑基的二羧酸为1,2,3-三唑 -4,5-二羧酸。
该聚合物可以包括聚酰胺，该聚酰胺包括包含至少一种二羧酸和至少一 种二胺的单体，其中该至少一种二羧酸和/或二醇包含唑基。本发明上下文中 的聚酰胺是二羧酸与二胺的缩聚物，其包含由羧基和胺基的结合而形成的酰 胺基。含唑基的合适的二羧酸可以为本文阐述的二羧酸。
该聚合物可以包括包含三个或更多个唑基的聚胺。本发明上下文中的术 语"聚胺"是指在聚合物主链上包含氮原子的线型聚合物，该聚合物不是衍 生自乙烯亚胺单体，并具有二个或更多个氮原子。聚胺的实例包括但不限于 1,3-二氨基丙烷、亚精胺和精胺。
在另一个实施方案中，该聚合物包含化学组分A、 B和C。组分A选自 一个或多个选自引发剂片段、链转移剂片段、溶剂片段及其组合的端基。组 分B不存在或为至少一种式Het-W-CRSK:(R"(R")的烯属不饱和单体，其中 Het为选自以下的杂环1,2,3-三唑、1,2,4-三唑、p比峻、咪唑、。引哇、四唑、 苯并咪唑和苯并三唑，其通过该杂环的氧原子或作为该杂环的 一部分的氮原 子化学键合在W上；W为其中n为1-10的整数的(CH2)n或直接连接键；R8 为H或d-C,o的支链或直链烷基和链烯基；119和111()独立地选自H、 d-C,o 的支链和直链烷基和链烯基、C3-C,o环烷基和C6-C,。芳基；条件为如果组分 C不存在，则R8、 R9和R^不为H。
组分C不存在或包括式CH(R"一C(RU)(R")的烯属不饱和基团，其中 R"选自H、 Crd。的支链和直链烷基和链烯基、C3-C,o环烷基和Het-W,其 中Het和W定义如上；R^和R"独立地选自H、 d-Cs的支链和直链烷基和 链烯基、苯基、取代的苯基、COR"和Het-W，其中Het和W定义如上，其 中R"为H、烷基、OR"或NR"R17，其中R"为H或C广Cs的支链和直链烷 基，以及其中R"和R卩独立地为H、 C广Cu)的支链和直链烷基、CN，或结 合在 一起形成五元或六元环结构。
B和C中至少之一包含本文定义的杂环。
组分A包括任何衍生自任何在引发自由基聚合方面有用的引发剂的片
段。这种引发剂片段包括但不限于过氧化s旨(例如过苯曱酸叔丁酯、过氧苯
曱酸叔戊酯、叔丁基过氧-2-乙基己酸酯、过乙酸丁酯和叔丁基过氧马来酸)、 二烷基过氧化物(例如过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯和过氧化叔丁基异 丙苯)、二酰基过氧化物(例如过氧化二苯曱酰、过氧化月桂酰和过氧化乙酰)、 氢过氧化物(例如异丙苯过氧化氢和叔丁基过氧化氢)、偶氮化合物(例如偶氮 腈)、氮杂脒(azaamidine)和环氮杂脒。
组分A进一步包括例如由用于控制自由基聚合分子量的链转移剂产生 的端基。合适的链转移剂包括但不限于醇、烷基和芳族硫醇、磷酸烷基酯、 芳基膦酸、烷基膦酸、次磷酸盐、醛、曱酸盐、卣代烷、和烷基芳烃如曱苯 和二曱苯。
组分B包括本文定义的烯属不饱和单体。如上所述，B和C中的至少一 个必须包含如本文定义的杂环。组分B可以用公知的由合适的前体制造烯烃 的各种方法进行合成，例如通过醛或酮的Wittig反应、醇醛缩合、卣素消除、 从缩醛和缩酮酸催化消除醇等。合适的包含定义如上的杂环基团的组分的实 例包括但不限于在//"erac少c"c Cowmwm'ca"ora, 8(1): 61 (2002)中描述的1-乙烯基-l，2,3-三唑和如美国专利6774238中公开的乙烯基苯并三哇。
组分C包括任选地含有本文定义的杂环基团的烯属不饱和单体。不包含 杂环基团的组分C的合适的单体的实例包括但不限于(曱基)丙烯酸类单体 (例如(甲基)丙烯酸、(曱基)丙烯酸甲酯、羟基(曱基)丙烯酸酯、丙烯酸-2-羟 乙基酯、丙烯酸2-羟丙基酯、(曱基)丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯 酸癸酯、(曱基)丙烯酸月桂酯、(曱基)丙烯酸异癸酯、(曱基)丙烯酸羟乙基酯 和(曱基)丙烯酸羟丙基酯)；环酐，例如马来酸酐；酸酐，例如衣康酸酐和环 己基-4-烯基(enyl)四氢邻苯二曱酸酐；烯烃，例如乙烯、丙烯、丁烯、异丁 烯、二异丁烯、和a-烯烃(例如l-丁烯、1-辛烯和l-癸烯)；苯乙烯；取代的 苯乙烯(例如a-曱基苯乙烯、a-曱基苯乙烯、4-羟基苯乙烯和苯乙烯磺酸)； 丁二烯；乙烯基酯例如乙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯和其它乙烯基酯；乙烯基单 体，例如氯乙烯、偏二氯乙烯、和乙烯基醚(例如曱基乙烯基醚、乙基乙烯 基醚、丙基乙烯基醚、丁基乙烯基醚和异丁基乙烯基醚)；烯丙基醚类(例如 烯丙基醚、烯丙基乙基醚、烯丙基丁基醚、烯丙基缩水甘油醚和烯丙基羧基
乙基醚)；乙氧基乙烯基醚，例如乙烯基-2-(2-乙氧基-乙氧基)乙基醚和曱氧 基乙氧基乙烯基醚；N-乙烯基酰胺，例如乙烯基曱酰胺和乙烯基乙酰胺；1,2-二苯乙烯；二乙烯基苯；(甲基)丙烯酰胺；以及(曱基)丙烯腈。如本公开内 容通篇所使用的，使用术语"(曱基)"，其后接另一术语如丙烯酸或丙烯酰胺， 分别是指丙烯酸酯或丙烯酰胺，以及分别指曱基丙烯酸酯或曱基丙烯酰胺。 组分C的优选实例包括式CH(R""C(R,(R")的烯属不饱和基团，其中 R"选自H、 CrQ()的支链和直链烷基和链烯基和C3-CH)环烷基，其中R"为 COOR15,其中R"如本文所定义，以及其中R"选自H、 C广Cs的支链和直 链烷基、苯基和取代的苯基。
丙烯酸曱酯、羟基(曱基)丙烯酸酯、丙烯酸2-羟乙基酯、丙烯酸2-羟丙基酯、 (甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸_2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(曱基)丙 烯酸月桂酯、(曱基)丙烯酸异癸酯、(甲基)丙烯酸羟乙基酯和(甲基)丙烯酸羟 丙基酯。如上所述，组分C可包含杂环基团。存在许多从合适地功能化的唑 基制备组分C的取代单体的合成方法。例如，醛取代的唑基(例如咪唑-4-曱 醛)与(烷氧羰基亚曱基)三苯基正膦的Wittig反应，随后水解所得丙烯酸酯而 得到唑基取代的丙烯酸酯(例如咪唑丙烯酸)。相似的转化将对本领域的技术 人员容易地显现。在另一个实施方案中，该聚合物包括用唑基进一步官能化 的亲水性聚合物或共聚物。优选的亲水性聚合物或共聚物为聚乙烯醇。聚乙 烯醇是指形式上包括衍生自乙酸乙烯酯的聚合，随后乙酸酯基团完全或部分 水解的幾乙基重复单元的聚合物，并且该聚合物可以以多种分子量获得。聚 乙烯醇的仲羟基可以用包含唑基的酰氯或酸酐酯化以得到唑官能化的聚乙 烯醇。例如，酰氯或其它合适的反应性酰基书1"生物如苯并三唑-5-羧酸的混合 酸肝可以和聚乙烯醇反应产生苯并三唑官能化的聚乙烯醇。其它酯化反应包 括与氯曱酸酯反应产生聚碳酸乙烯酯、与脲反应产生聚氨基曱酸酯，以及与 异氰酸酯反应形成取代氨基曱酸酯。聚乙烯醇的羟基可以通过与合适的含唑 基的醛反应进一步转化为缩醛。带唑基的聚乙烯醇的官能化的其它变化将对 本领域的技术人员容易地显现。
除了包括包含唑基的侧链杂环基的聚合物表面活性剂以外，唑基还可以 构成(comprise)聚合物主链的至少一部分。这种实施例的实例已有阐述，例 如包含1，2,3-三唑-4,5-二羧酸的聚酯和聚酰胺。
包含至少一个唑基的表面活性剂可以具有任何合适的分子量。 一般地，
包含至少一个唑基的表面活性剂将具有1000或更高(例如2000或更高，或 者5000或更高)的分子量。优选地，包含至少一个唑基的表面活性剂将具有 100000或更低(例如50000或更低，或者10000或更低)的分子量。
包含至少一个唑基的表面活性剂可以以任何合适的量存在于CMP系统 特别是其抛光组合物中。例如，抛光组合物一般包含基于液体载体和溶解或 悬浮于其中的任何组分重量的0.005重量％或更多(例如0.005重量％-5重量 % )的表面活性剂。优选地，抛光组合物包含0.0075重量％ -1重量％ (例如0.01 重量％-0.5重量％)的表面活性剂。
CMP系统任选地进一步包括用于氧化含铜金属层的一种或更多种组分 的方法。用于氧化含铜金属层的装置可以是任何用于氧化金属层的方法，包 括任何化学或物理方法。在不涉及电化学抛光的CMP系统中，用于氧化金 属层的方法优选是化学氧化剂。在涉及电化学抛光的CMP系统中，用于氧 化基板的方法优选包含将随时间变化的电压(例如阳极电压)施加到包含金属 层的基板(例如电子稳压器)上。
化学氧化剂可以是任何合适的氧化剂。合适的氧化剂包括无机或有机过 化合物(per-compound)、溴酸盐、硝酸盐、氯酸盐、铬酸盐、碘酸盐、铁和 铜盐(例如硝酸盐、硫酸盐、EDTA盐和柠檬酸盐)、稀土及过渡金属氧化物(例 如四氧化锇)、铁氰化钾、重铬酸钾、碘酸等。过化合物(如由Hawley's
合物或含有处于最高氧化态的元素的化合物。含有至少一个过氧基团的化合 物的实例包括但不限于过氧化氬及其加成物例如脲过氧化氢和过碳酸盐，有 机过氧化物例如过氧化苯曱酰、过乙酸，和过氧化二叔丁基、过硫酸盐(S052》、 过二硫酸盐(S20,)和过氧化钠。含有处于最高氧化态的元素的化合物的实例 包括但不限于高碘酸、高碘酸盐、高溴酸、高溴酸盐、高氯酸、高氯酸盐、 过硼酸、过硼酸盐和高锰酸钾。氧化剂优选为过氧化氢、过二石克酸盐或石典酸 盐。CMP系统(特别是抛光组合物)一般包含基于液体载体和溶解或悬浮于其 中的任何化合物重量的0.1重量％-15重量％(例如0.2重量％-10重量％ 、0.5 重量％ -8重量％ 、或1重量％ -5重量％ )的氧化剂。
用于对基板施加随时间变化的电压的装置可以为任何合适的装置。用于 氧化基板的方法优选包含如下装置其在抛光的初始阶段施加第 一 电压(例 如更高的氧化电压)，并且在抛光的后期阶段开始时或在其过程中施加第二
电压(例如更低的氧化电压)，或包含如下装置其在抛光的中间阶段将第一
电压改变为第二电压，例如在中间阶段连续降低电压，或在第一较高氧化电 位时的预定间隔之后，将电压从第一、较高氧化电压快速降低至第二、较低 氧化电压。例如，在抛光的初始阶段，将相对高的氧化电压施加到基板上以 促进基板相对高速率的氧化/溶解/移除。当抛光处于后期阶段时，例如，当 靠近下面的阻挡层时，所施加的电压降低至产生基本上较低或可忽略的基板 的氧化/溶解/移除的速率的水平，因此消除了或基本上减少了表面凹陷、腐 蚀和侵蚀。随时间变化的电化学电压优选使用可控可变直流电源例如电子稳
压器进行施加。美国专利6379223进一步描述了通过施加电压来氧化基板的 方法。
CMP系统任选地包含螯合剂。螯合剂(例如络合剂)是任何可提高被移除 的基板层的移除速率的化学添加剂。合适的螯合剂或络合剂可以包括例如羰 基化合物(例如乙酰丙酮化物等)，二、三或多元醇(例如乙二醇、邻苯二酚、 连苯三酚、鞣酸等)和含胺化合物(例如氨、氨基酸、氨基醇、二胺、三胺和 多元胺(polyamine)等)。螯合剂或配合剂的选择将取决于用抛光组合物抛光基 板的过程中被移除的基板层的类型。用在CMP系统(特别是抛光组合物)中的 螯合剂或配合剂的量 一 般为基于液体载体和任何溶解或悬浮于其中的组分 的重量的0.1-10重量％，优选为1-5重量0/0。
抛光组合物可以有任何合适的pH值。期望抛光组合物将具有11或更低 的pH值(例如10或更低)。优选地，抛光组合物将具有2或更高的pH值(例 如3或更高)。更优选地，抛光组合物将具有4-9的PH值。
CMP系统任选地进一步包含消泡剂。消泡剂可以是任何合适的消泡剂。 合适的消泡剂包括但不限于硅基和炔二醇基消泡剂。CMP系统(特别是抛光 组合物)中消泡剂的量一般为基于液体载体和溶解或悬浮于其中的任何组分 重量的40 ppm-140 ppm。
CMP系统任选的进一步包含生物杀灭剂。生物杀灭剂可以是任何合适 的生物杀灭剂，例如异噻唑啉酮生物杀灭剂。存在于CMP系统(特别是抛光 组合物)中的生物杀灭剂的量一般为基于液体载体和溶解或悬浮于其内的任 何组分重量的1-200 ppm,优选为10-100 ppm，以液体载体和溶解或悬浮其 中的组分的重量为基准。
使用液体载体以促进将表面活性剂、研磨剂(当存在并悬浮于液体载体 中时)和任选的添加剂(例如氧化剂和/或螯合剂)施用到待抛光或平坦化的合 适的基板的表面上。液体载体一般可以为水性载体并且可以为单独的水，可 以包括水和合适的易与水混合的溶剂，或者可以为乳液。合适的易与水混合 的溶剂包括醇例如曱醇、乙醇等。优选地，水性载体由水构成，更优选由去 离子水构成。
本发明的抛光组合物(即液体载体和溶解或悬浮于其中的任何组分)可以 通过任何合适的技术进行制备，其中的许多是本领域的技术人员公知的。抛 光组合物可以由间歇法或连续法制备。通常，抛光组合物可以通过以任何顺 序组合其组分进行制备。本文所用术语"组分"包括单一成分(例如表面活 性剂，氧化剂等)和成分(例如表面活性剂、氧化剂、螯合剂等)的任何组合。
例如表面活性剂可以分散在水中。随后可添加任选的研磨剂、任选的氧 化剂和任选的螯合剂，并通过任何可将组分引入到抛光组合物中的任何方法 进行混合。抛光组合物可以用在使用之前制备，其一种或多种组分例如任选 的氧化剂在刚好使用前(例如在使用前1分钟内、或使用前1小时内、或使
用前7天内)加入到抛光组合物中。PH可以在任何合适的时间调节。抛光組 合物也可以通过在抛光过程中在基板表面混合这些组分进行制备。
本发明的抛光组合物可作为多包装系统而提供，其中抛光组合物的一种 或多种组分为分开的组分，其在使用前进行混合。例如，第一包装可包括除 了任选的氧化剂和任选的液体载体的 一部分之外的抛光组合物的所有组分。 氧化剂可以以纯净物形式或以与液体载体例如水的全部或 一 部分混合的混 合物形式置于第二包装中以用于抛光组合物。氧化剂期望单独提供，或例如 由终端用户在使用前的短时间(例如使用前1星期或更短、使用前1天或更 短、使用前1小时或更短、使用前IO分钟或更短、或使用前1分钟或更短 时间)内与抛光组合物的其它组分进行组合。本发明的抛光组合物的组分的 其它二包装、或三包装或更多包装组合是本领域的技术人员公知的。
本发明进一步提供一种使用本发明的抛光系统化学机械抛光基板的方 法。具体地，该方法包括(i)使基板与本文所描述的化学机械抛光系统接触， (ii)相对于该基板移动抛光垫，以及(iii)磨损该基板的至少一部分以抛光该基 板。
尽管本发明的CMP系统对抛光任何基板都是有效的，但该CMP系统在
抛光包括至少 一层含铜的金属层的基板时特别有效。基板可以是任何合适的
含铜基板(例如集成电路、金属、ILD层、半导体、薄膜、MEMS、磁头)， 并且进一步包括任何合适的绝缘层、金属层或金属合金层(例如金属导电层)。 绝缘层可以是金属氧化物、多孔金属氧化物、玻璃、有机聚合物、氟化有机
聚合物、或其它任何合适的高K或低K绝缘层。绝缘层优选为硅基金属氧化
物。基板优选进一步包括含钽、钨或钛的金属层。
该CMP系统能够以相对高的速率平坦化或抛光基板的含铜金属层，具 有所需的平坦化效率、均勻性、移除速率和低的缺陷率。具体而言，本发明 的CMP系统使基板的含铜金属层的细线状腐蚀、表面凹陷和蚀损斑基本上 更少。此外，本发明的CMP系统使含金属(如铜)和二氧化硅的基板在CMP 过程中的二氧化硅侵蚀基本上减少。
根据本发明，基板可以用本文所述的CMP系统通过任何合适的技术进
合使用。该装置一般包括工作台(platen),其在使用时是运动的，并且具有由 轨道、线性或圓周运动而产生的速度；抛光垫，其与工作台相接触并且当运 动时与该工作台一起移动；以及夹持器(carrier),其固定待通过与抛光垫的表 面接触并相对于抛光垫的表面发生相对移动而进行抛光的基板。基板的抛光 通过以下方法进行将基板放置成与抛光垫和本发明的抛光组合物接触，随 后抛光垫相对于基板运动以磨损基板的至少一部分而抛光基板。
基板可以使用任何合适的抛光垫(如抛光表面)用该抛光组合物来进行平 坦化或抛光。合适的抛光垫包4舌例如编织或非编织4旭光垫。而且，合适的4炮 光垫可以包含任何合适的具有不同密度、硬度、厚度、可压缩性、压缩回弹 能力和抗压模量的聚合物。合适的聚合物包括例如聚氯乙烯、聚氟乙烯、尼 龙、碳氟化合物、聚碳酸酯、聚酯、聚丙烯酸酯、聚醚、聚乙烯、聚酰胺、 聚氨酯、聚苯乙烯、聚丙烯、其共形成产物、及其混合物。
想要的是，CMP装置进一步包含原位抛光终点检测系统，其中的许多 在本领域中是公知的。通过分析从工件的表面反射的光或其它辐射来检测和 监控抛光过程的技术在本领域中是公知的。这些方法描述在例如美国专利 5196353、美国专利5433651、美国专利5609511、美国专利5643046、美国 专利5658183、美国专利5730642、美国专利5838447、美国专利5872633、 美国专利5893796、美国专利5949927和美国专利5964643中。想要的是，对正在抛光的工件的抛光过程的进程的检测和监控使得能够确定抛光得的 终点，也就是对特定的工件确定何时终止抛光过程。
以下实施例进 一 步说明本发明，但当然不应被认为是在以任何方式限制 其范围。
实施例1
的制备。
将摩尔苯并三唑-5-甲酸(30.8 g， 0.19摩尔)和五甘醇(45.0 g, 0.19摩尔) 依次添加到曱磺酸(190mL)与氧化铝(57.7g， 0.57摩尔)的混合物中。该混合 物在80。C下搅拌30分钟，然后进行冷却。该混合物在水和氯仿之间进行分 配，并且水层用氯仿进一步萃取。合并的有机萃取物用含水碳酸氪钠洗涤、 干燥并蒸发。残余物使用5%的曱醇-二氯曱烷作为洗提液在硅胶上进行层析 分离，得到所需呈油状的化合物(23.0g)。结构由&NMR证实。
实施例2
该实施例示范包含两个唑基的表面活性剂特别是五甘醇二(苯并三唑-5-曱酸酯)的制备。
将苯并三唑-5-曱酸(40.0 g, 0.25摩尔)和五甘醇(20.0 g， 0.08摩尔)添加到 曱磺酸(200 mL)与氧化铝(41.0 g, 0.40摩尔)的混合物中。该混合物在90。 C 下搅拌60分钟，然后进行冷却。该混合物在水和氯仿之间进行分配，并且 水层用氯仿进一步萃取。合并的有机萃取物用含水碳酸氢钠清洗、干燥并蒸 发。残余物用2%的曱醇-二氯甲烷作为洗提液在硅胶上进行层析分离，得到 呈油状的标题化合物(20.0 g)。结构由& NMR证实。
实施例3
该实施例表明由将包含至少 一 个唑基的表面活性剂添加到根据本发明
将包括沉积在由钽覆盖的图案化的二氧化硅基板上的铜的类似基板用 作测试基板。基板上的图案包括两种沟槽宽度，100 iim和10 pm。抛光实验 分两阶段进行，第一阶段在基板抵抗抛光垫的10.3 kPa (1.5 psi)的下压力下 进行第一持续时间(阶段1),并且第二阶段在基板抵抗抛光垫的6.9 kPa (1 psi) 的下压力下进行第二持续时间(阶^殳2)。该抛光实验涉及以103 rpm的工作台 速度、97 rpm的夹持器速度、恒定的抛光组合物流动速率使用Applied
Materials Mirra抛光工具，并且使用对硬聚氨酯CMP垫的原位调节。
基板用不同的抛光组合物(组合物A, B和C)进行抛光。组合物A-C各 包括1.0重量％的酒石酸、0.1重量％的聚丙烯酸、500 ppm的1,2,4-三唑、 1.9重量％的煅制氧化铝、1.0重量。/。的过氧化氢和0.3重量y。的pH值为8.1 的氢氧化铵的去离子水溶液。抛光组合物B进一步含有100 ppm的苯并三唑， 并且抛光组合物C进一步含有100 ppm的五甘醇苯并三唑-5-曱酸酯(实施例 1的产品)。
在使用抛光组合物后，测量两种沟槽宽度各自的表面凹陷，其为沟槽中 部与沟槽边缘处二氧化硅的高度之差。测量侵蚀，其由沟槽边缘处氧化物的
高度与基板的图案化区域之外的氧化物的高度之差。结果列于下表。
表含唑基的表面活性剂对表面凹陷和侵蚀的影响
抛光组合物表面凹陷 (人)(IOO 拜 沟槽)表面凹陷 (人)(IO pm沟 槽)侵蚀 (人)阶段1 (秒)阶段2 (秒)
A(控制例)60030040083138
B (比l交例)45023020078129
C(本发明)3051106567175
从列于表中的结果可以明显看出，与含有苯并三唑的抛光组合物B相 比，含有100 ppm五甘醇苯并三唑-5-曱酸酯的抛光组合物C显示出在100 pm 沟槽上的表面凹陷减少约32 % ，在10 |_mi沟槽上的表面凹陷减少约52 % , 以及氧化物的侵蚀减少约68 % 。与控制组合物(control composition)即组合物 A相比，抛光组合物C显示出在100 (am沟槽上的表面凹陷减少约49 % ,在 10 pm的沟槽上的表面凹陷减少约63%，以及氧化物的侵蚀减少约84%。 这些结果证实通过使用本发明的抛光组合物，含铜的图案化二氧化硅基板的 表面凹陷和4曼蚀可以基本上减少。
权利要求
1.一种化学机械抛光系统，其包含(a)选自抛光垫、研磨剂及其组合的抛光组分，(b)包含至少一个唑基的表面活性剂，其中该表面活性剂不是聚乙烯基咪唑，并且其中该表面活性剂不包含环酰亚胺基团或不同时包含侧链酰胺基和酯基，以及(c)液体载体。
2. 权利要求1的抛光系统，其中该至少一个唑基选自1，2，3-三唑、 1,2，4-三唾、吡唑、咪唑、p I口坐、四唑、苯并咪唑、苯并三唑、其烷基化 衍生物、及其组合。
3. 权利要求1的抛光系统，其中该表面活性剂包含至少一个具有聚 醚链连接在其上的唑基。
4. 权利要求1的抛光系统，其中该表面活性剂包含至少一个具有聚 丙烯酸酯链连接在其上的唑基。
5. 权利要求3的抛光系统，其中该表面活性剂包括式 Het-X-(CH2CH20)m(CH2CHR'0)nR2的化合物，其中Het为选自1，2,3-三唑，1，2,4-三唑、吡唑、咪唑、。引哇、四唑、苯并 咪唑和苯并三唑的杂环，其通过该杂环的碳原子或作为该杂环的一部分的 氮原子化学键合在X上；X为其中p为1-5的整数的(CH2)p、 O、 C(=0)0、 CH20、 CH2CH20 或直接连接键；m和n为0-20的整凄欠，条件为m和n不同时为零；R1选自H和的支链和直链烷基和链烯基；以及R2选自H、 d-do的支链和直链烷基和链烯基和C3-C1Q环烷基。
6. 权利要求1的抛光系统，其中该表面活性剂包含至少一个具有聚 胺链连接在其上的唑基。
7. 权利要求6的抛光系统，其中该表面活性剂包括式 Het-X-(CH2CH2NR3)nR4的化合物，其中Het为选自1，2，3-三唑，1，2，4-三唑、吡唑、咪唑、吲唑、四唑、苯并 咪唑和苯并三唑的杂环，其通过该杂环的碳原子或作为该杂环的一部分的 氮原子化学键合在X上；X选自其中m为1-5的整数的(CH2)m、 NH、 C(=0)NH、 CH2NH、 CH2CH2NH和直接连接键；n为1-20的整凄t;R 为H或(CH2CH2NHR52)p，其中尺5为d-Cs的支链和直《连烷基，以 及p为1-5的整数；以及W选自H、 d-Cu)的支链和直链烷基和链烯基和C3-d()环烷基。
8. 权利要求1的抛光系统，其中该表面活性剂包括式 HetLX-(CH2CHR6z)n-Y-Het2的化合物，其中其中Het'和He一独立地选自1,2，3-三唑，1,2，4-三唑、吡唑、^咪唑、 吲唑、四。坐、苯并咪唑和苯并三口坐，其中通过该杂环的碳原子或作为该杂 环的一部分的氮原子，He—化学键合在X上，和Hef化学键合在Y上；X为其中m为1-5的整数的(CH2)m、 Z、 C(O)Z、 CH2Z或直接连接键；n为1-20的整凄t;R6选自H、 d-do的支链和直链烷基、以及当Z为N日于的 (CH2CH2NR72)m,其中R 为d-C5的支链和直链烷基，以及m为1-5的整 数；Y为其中m定义如上的(CH2)m、 C(二O)或直接连接键；以及Z为0或NR1 ，其中R1选自H和d-do的支《连和直链烷基和链烯基。
9. 权利要求1的抛光系统，其中该表面活性剂包括包含三个或更多 个唑基的聚合物。
10. 权利要求9的抛光系统，其中该聚合物包括聚酯，该聚酯包括包 含至少一种二羧酸和至少一种二醇的单体，其中该至少一种二羧酸和/或 二醇包含唑基。
11. 权利要求9的抛光系统，其中该表面活性剂包括20 %或更少的包 含唑基的单体。
12. 权利要求10的抛光系统，其中该聚酯包含1,2，3-三唑-4，5-二羧酸重复基团。
13. 权利要求9的抛光系统，其中该聚合物包括聚酰胺，该聚酰胺包 括包含至少一种二羧酸和至少一种二胺的单体，其中该至少一种二羧酸和 /或二胺包含唑基。
14. 权利要求13的抛光系统，其中该聚酰胺包含1，2,3-三唑-4,5-二羧酸重复基团。
15. 权利要求9的抛光系统，其中该聚合物包括包含三个或更多个唑 基的聚胺。
16. 权利要求9的抛光系统，其中该聚合物包含化学组分A、 B和C;其中A选自 一个或多个选自引发剂片段、链转移剂片段、溶剂片段及其组 合的端基；B不存在或为至少一种式Het-W-CR^C(R"(R")的烯属不饱和单体， 其中Het为选自1，2,3-三唑、1,2,4-三唑、p比峻、口米哇、。引哇、四唾、苯并 咪峻和笨并三唑的杂环，其通过该杂环的碳原子或作为该杂环的一部分的 氮原子化学键合在W上；W为其中n为1-10的整数的(CH2)n或直接连接键；R8为H或CrC1Q的支链和直链烷基和链烯基；W和RW独立地选自H、 C,-do的支链和直链烷基和链烯基、C3-CI0 环烷基和C6-C,。芳基；条件为如果C不存在，则R8、 f^和R'G不为H, 以及C不存在或包括式CH(R,K:(R")(R^的烯属不饱和基团，其中R"选自H、 d-d。的支链和直链烷基和链烯基、C3-do环烷基 和Het-W,其中Het和W定义如上；RU和R"独立地选自H、 CrCs的支链和直链烷基和链烯基、苯基、 取代的苯基、COR"和Het-W，其中Het和W定义如上，其中R"为H、烷基、OR"或NR"R17， 其中R"为H或d-Cs的支链和直链烷基，其中R"和R"独立地为H、 Crdo的支链和直链烷基、CN,或结合 在 一起形成五元或六元环结构，条件为B和C中至少之一包含在此定义的杂环。
17. 权利要求16的抛光系统，其中C包括式CH(R")-C(R'2)(R'3)的烯属不饱和基团，其中R"选自H、Crdo的支链和直链烷基和链烯基和C3-Cu)环烷基， 其中1112为COOR15,其中R"如在此所定义的，以及 其中R。选自H、 CrQ的支链和直链烷基、苯基和取代的苯基。
18. 权利要求l的抛光系统，其中该聚合物包括以唑基官能化的亲水 性聚合物或共聚物。
19. 权利要求18的抛光系统，其中该聚合物包括以唑基官能化的聚 乙烯醇。
20. 权利要求1的抛光系统，其中该唑基构成该聚合物主链的至少一 部分。
21. 权利要求1的抛光系统，其中该抛光系统进一步包含悬浮在该液 体载体中的研磨剂。
22. 权利要求21的抛光系统，其中该研磨剂选自氧化铝、二氧化铈、 氧化锗、氧化镁、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆、其共形成产物、及其组 合。
23. 权利要求1的抛光系统，其中该抛光系统包含固定在抛光垫上的 研磨剂。
24. 权利要求1的抛光系统，其中该抛光系统进一步包含氧化剂和螯 合剂中的一种或两种。
25. —种化学机械抛光基板的方法，其包含 (i)使基板与抛光系统接触，该抛光系统包含(a) 选自抛光垫、研磨剂及其组合的抛光组分，(b) 包含至少一个唑基的表面活性剂，其中该表面活性剂不是聚 乙烯基咪哇，并且其中该表面活性剂不包含环酰亚胺基团或不同时包含侧 链酰胺基和酯基，以及 (C)液体载体，(ii) 相对于该基板移动该抛光垫，以及(iii) 磨损该基板的至少一部分以抛光该基板。
26. 权利要求25的方法，其中该至少一个唑基选自1,2,3-三唑、1,2,4-三峻、吡唑、咪唑、。引哇、四唑、苯并咪唑、苯并三哇、其烷基化衍生物、 及其组合。
27. 权利要求25的方法，其中该表面活性剂包含至少一个具有聚醚 链连接在其上的唑基。
28. 权利要求25的方法，其中该表面活性剂包含至少一个具有聚丙 烯酸酯链连接在其上的唑基。
29. 权利要求27的方法，其中该表面活性剂包括式 Het-X-(CH2CH20)m(CH2CHR10、！12的化合物，其中Het为选自1,2,3-三唑、1,2，4-三唑、吡唑、咪唑、°引哇、四唑、苯并 咪唑和苯并三唑的杂环，其通过该杂环的碳原子或作为该杂环的 一部分的 氮原子化学键合在X上；X为其中p为1-5的整数的(CH2)p、 O、 C(=0)0、 CH20、 CH2CH20 或直接连接键；m和n为0-20的整数，条件为m和n不同时为零；R1选自H和的支链和直链烷基和链烯基；以及R2选自H、 CrC1()的支链和直链烷基和链烯基和C3-C1()环烷基。
30. 权利要求25的方法，其中该表面活性剂包含至少一个具有聚胺 链连接在其上的唑基。
31. 权利要求30的方法，其中该表面活性剂包括式 Het-X-(CH2CH2NR3)nR4的化合物，其中Het为选自1，2,3-三唑，1,2,4-三唑、吡唑、咪唑、°引峻、四唑、苯并 咪唑和苯并三唑的杂环，其通过该杂环的碳原子或作为该杂环的一部分的 氮原子化学键合在X上；X选自其中m为1-5的整数的(CH2V、 NH、 C(=0)NH、 CH2NH、 CH2CH2NH和直接连接键； n为1-20的整数；W为H或(CH2CH2NHRS2)p，其中115为d-Cs的支链和直链烷基，以 及p为1-5的整数；以及W选自H、 CrQo的支链和直链烷基和链烯基和C3-d。环烷基。
32. 权利要求25的方法，其中该表面活性剂包括式 He -X-(CH2CHR6z)n-Y-Het2的化合物，其中He—和He 独立地选自1,2,3-三唑，1,2,4-三唑、吡唑、咪唑、"1峻、 四唑、苯并咪唑和苯并三唑，其中通过该杂环的碳原子或作为该杂环的一 部分的氮原子，Het'化学键合在X上，和He一化学键合在Y上；X为其中m为1-5的整数的(CH2)m、 Z、 C(=0)Z、 CH2Z或直接连接键；n为1-20的整凄t;R6选自H、 Crdo的支链和直链烷基、以及当Z为N时的 (CH2CH2NR72)m,其中117为d-Cs的支链和直链烷基，以及m为1-5的整 数；Y为其中m定义如上的(CH2)m、 C(O)或直接连接键；以及Z为0或NR1 ，其中R1选自H和d-do的支链和直链烷基和链烯基。
33. 权利要求25的方法，其中该表面活性剂包括包含三个或更多个 唑基的聚合物。
34. 权利要求33的方法，其中该聚合物包括聚酯，该聚酯包括包含 至少一种二羧酸和至少一种二醇的单体，其中该至少一种二羧酸和/或二 醇包含唑基。
35. 权利要求33的方法，其中该表面活性剂包括20%或更少的包含 唑基的单体。
36. 权利要求34的方法，其中该聚酯包含1,2，3-三唑-4,5-二羧酸重复基团。
37. 权利要求33的方法，其中该聚合物包括聚酰胺，该聚酰胺包括 包含至少一种二羧酸和至少一种二胺的单体，其中该至少一种二羧酸和/或二胺包含唑基。
38. 权利要求37的方法，其中该聚酰胺包含1,2,3-三唑-4，5-二羧酸重复基团。
39. 权利要求33的方法，其中该聚合物包括包含三个或更多个唑基 的聚胺。
40. 权利要求33的方法，其中该聚合物包含化学组分A、 B和C;其中A选自 一个或多个选自引发剂片段、链转移剂片段、溶剂片段及其组 合的端基；B不存在或为至少一种式Het-W-CR^C(R"(R")的烯属不饱和单体， 其中Het为选自1,2，3-三唑、1,2,4-三唑、他哇、咪唑、。引哇、四唑、苯并 咪唑和苯并三唑的杂环，其通过该杂环的碳原子或作为该杂环的 一部分的 氮原子化学键合在W上；W为其中n为1-10的整数的(CH2)n或直接连接键；R8为H或d-d。的支链或直《连烷基和链烯基；R"和RW独立地选自H、 d-C,o的支链或直链烷基和链烯基、C3-C10 环烷基和C6-C,o芳基；条件为如果C不存在，则R8、 W和R"不为H, 以及C不存在或包括式CH(R"，C(R,(R'"的烯属不饱和基团，其中R"选自H、 d-C,o的支链或直链烷基和链烯基、C3-C^环烷基 和Het-W，其中Het和W定义如上；1112和1113独立地选自H、 CrCs的支链或直链烷基和链烯基、苯基、 取代的苯基、COR14和Het-W,其中Het和W定义如上，其中R"为S、烷基、OR"或NR"R17,其中R"为H或d-C5的支链或直链烷基，其中R"和R"独立地为H、 d-Cu)的支链或直链烷基、CN，或结合 在一起形成五元或六元环结构，条件为B和C中至少之一包含在此定义的杂环。
41. 权利要求40的方法，其中C包括式CH(R")K:(R'2)(R,的烯属不饱和基团，其中R"选自H、Crdo的支链或直链烷基和链烯基和Crdo环烷基， 其中R"为COOR15,其中R"如在此所定义的，以及 其中R^选自H、 C厂Cs的支链或直链烷基、苯基、和取代的苯基。
42. 权利要求25的方法，其中该聚合物包括以唑基官能化的亲水性 聚合物或共聚物。
43. 权利要求42的方法，其中该聚合物包括以唑基功能化的聚乙烯酉事。
44. 权利要求25的方法，其中该唑基构成该聚合物主链的至少一部分。
45. 权利要求25的方法，其中该抛光系统进一步包含悬浮在该液体 载体中的研磨剂。
46. 权利要求45的方法，其中该研磨剂选自氧化铝、二氧化铈、氧 化锗、氧化镁、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆、其共形成产物、及其组合。
47. 权利要求25的方法，其中该抛光系统包含固定在该抛光垫上的 研磨剂。
48. 权利要求25的方法，其中该抛光系统进一步包含氧化剂和螯合 剂的一种或两种。
49. 权利要求25的方法，其中该基板包括金属层和绝缘层中的一种 或两种。
50. 权利要求49的方法，其中该金属层包含铜。
全文摘要
本发明提供一种包含抛光组分、表面活性剂和液体载体的化学机械抛光系统。本发明进一步提供一种用该抛光系统对基板进行化学机械抛光的方法。
文档编号C09G1/02GK101184817SQ200680019115
公开日2008年5月21日 申请日期2006年3月31日 优先权日2006年3月31日
发明者史蒂文·格鲁宾, 周仁杰, 剑 张, 艾萨克·谢里安 申请人:卡伯特微电子公司