[發(fā)明專利]具有形貌圖案化的膜的膜介導(dǎo)的電拋光

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680014774.3
• 申請(qǐng)日: 2006-04-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101171371A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S·馬祖爾;C·E·杰克遜;G·W·福金
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 納幕爾杜邦公司
• 主分類號(hào): C25F3/00
• 分類號(hào): C25F3/00;C25F7/00;B23H3/06;B23H3/08;B23H3/00
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 溫宏艷;鄒雪梅

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于拋光金屬表面的方法，更特別地，涉及一種電拋光方法，其中通過(guò)電化學(xué)陽(yáng)極氧化從其表面除去一部分金屬。

發(fā)明背景

常規(guī)電拋光(EP)為常見(jiàn)的金屬整飾方法，其中將要被拋光的金屬(“工件”)與作為陽(yáng)極的DC電源的正接線端連接。將工件的表面或表面的某些部分與電解質(zhì)溶液接觸，該電解質(zhì)溶液進(jìn)而也接觸第二個(gè)電極(陰極)，所述陰極與電源的負(fù)接線端相連。當(dāng)將兩個(gè)電極之間施加適當(dāng)?shù)碾妷翰睿蛘咴陉?yáng)極產(chǎn)生適宜的電流密度，接著，使所述工件經(jīng)歷陽(yáng)極氧化，形成溶于電解質(zhì)的溶劑化的金屬離子。在某一范圍的操作條件下，這以如此方式進(jìn)行，使得表面的粗糙區(qū)域變得更平滑。在本文中，電流密度被定義為與電解質(zhì)接觸的陰極單位表面面積的電流，該電流密度具有單位比如mA/cm²。

EP能夠產(chǎn)生在許多不同種類的金屬上產(chǎn)生鏡樣反射整飾度(finish)，其尤其對(duì)具有彎曲表面和復(fù)雜形狀的拋光金屬部件有用。目前，在經(jīng)由銅嵌刻工藝(damascene?process)制備集成電路中，致力集中于使用EP選擇性除去過(guò)量的銅。

目前，通過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)實(shí)現(xiàn)平面化和從Cu嵌刻晶片(damascene?wafer)中除去過(guò)量的銅，所述化學(xué)機(jī)械拋光包括機(jī)械磨蝕和與氧化劑及其它化學(xué)品的化學(xué)反應(yīng)。然而，CMP是一種成本很高的方法，產(chǎn)生危險(xiǎn)的廢渣，并且與目前正在研究用于改善介電層的機(jī)械易碎(mechanically?fragile)物質(zhì)不相容。

平面化的另一種方法已經(jīng)被S.Mazur等人(共同未決的申請(qǐng)美國(guó)序列號(hào)：No.60/546,192；美國(guó)序列號(hào)No.60/546,198；美國(guó)序列號(hào)No.60/611,699；和美國(guó)序列號(hào)No.60/570,967)和S.Dabrai等人(US6722950)公開(kāi)。將這些參考文獻(xiàn)以其全部引入本文作為參考。

雖然這些方法提供了對(duì)常規(guī)CMP和標(biāo)準(zhǔn)EP的改善，其仍然需要在很大的操作條件范圍內(nèi)有效的平面化方法。特別地，有意義的是最大化電流密度，同時(shí)最小化電壓和降低電流密度對(duì)膜和工件之間的界面速度和界面壓力的靈敏度。

發(fā)明概述

本發(fā)明的一個(gè)方面是提供膜介導(dǎo)的電拋光方法，包括：

a.提供陰極半電池，包含：

1.完全或部分密閉的容積、腔或容器；

2.電解質(zhì)溶液或凝膠，其部分或基本填充所述密閉的容積、腔或容器；

3.電極，其與電解質(zhì)溶液或凝膠接觸；

4.工具，用于電連接電極至DC電源；和

5.電荷選擇性離子傳導(dǎo)膜，其以下述方式密封所述密閉的容積、腔或容器的一個(gè)表面：所述膜的內(nèi)表面接觸電解質(zhì)溶液或凝膠，外表面能夠接觸金屬工件和導(dǎo)電率低的溶劑或溶液，其中所述膜用位于所述膜的外表面上的寬度W_L的槽脊(land)和深度D_C的溝道形貌圖案化(topographically?patterned)，并且所述溝道延伸至輪廓面積的邊緣；

b.用導(dǎo)電率低的溶劑或溶液基本上覆蓋金屬工件的表面；

c.提供DC電源，其正接線端連接金屬工件，其負(fù)接線端連接所述半電池的電極；和

d.使金屬工件與至少一部分所述膜的外表面接觸。

本發(fā)明的另一個(gè)方面是用于膜介導(dǎo)的電拋光金屬工件的裝置，包括：

a.DC電源；

b.工具，用于電連接所述工件與DC電源的正接線端；

c.電解質(zhì)溶液或凝膠；

d.導(dǎo)電率低的溶劑或溶液，其與膜和工件接觸；

e.電荷選擇性離子傳導(dǎo)膜，其以下述方式密封所述密閉的容積、腔或容器的一個(gè)表面：所述膜的內(nèi)表面接觸電解質(zhì)溶液或凝膠，外表面能夠接觸金屬工件和導(dǎo)電率低的溶劑或溶液，其中所述膜用位于所述膜的外表面上的寬度W_L的槽脊和深度D_C的溝道形貌圖案化(topographicallypatterned)，并且所述溝道延伸至輪廓面積的邊緣；

f.陰極，其與電解質(zhì)溶液或凝膠接觸；

g.工具，用于連接陰極和DC電源的負(fù)接線端；和

h.工具，用于沿著所述工件表面以與工件和導(dǎo)電率低的溶劑或溶液接觸方式移動(dòng)所述膜。

本發(fā)明的進(jìn)一步的方面是用于膜介導(dǎo)的電拋光的陰極半電池，包括：

a..完全或部分密閉的容積、腔或容器；

b.電解質(zhì)溶液或凝膠，其部分或基本填充所述密閉的容積、腔或容器；

c.電極，其與電解質(zhì)溶液或凝膠接觸；