CN101636465A - 用于化学机械抛光浆料应用的聚合物-二氧化硅分散剂的稳定化 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于从其上具有铜及障壁层材料的微电子器件基板将该等材料移除的化学机械抛光(CMP)组合物及单一CMP压台方法。此方法包括在单一的CMP压台垫上将用于选择性地移除及平坦化铜的铜移除CMP组合物原位转变为用于选择性地移除障壁层材料的障壁移除CMP组合物。
Description
技术领域
本发明涉及用于抛光具有金属图案(例如，铜互连体、铜电极、或其它组件金属化)的半导体基板的化学机械抛光组合物及方法，该半导体基板可包括障壁层材料作为其上的结构的一部分。
背景技术
铜在半导体制造中被使用作为在晶圆基板上的半导体装置结构组件(例如，布线、电极、焊垫(bond pad)、导电信道、接点、场射极基极层等等)的构造材料，且其由于相对于铝及铝合金具有较高的传导性及增加的电迁移(electromigration)阻力而快速地成为半导体制造中的首选互连金属。
典型上，在半导体制造中并入铜的方法流程包括镶嵌(damascene)方法，其中在介电材料中蚀刻出特征(features)，使用毯覆金属化填补，且移除表面金属化以隔离特征。在双镶嵌方法中，使用单一填补于形成插塞及线路两者。由于铜有扩散入介电材料中的倾向，其会导致金属线路间的漏电及迁移至晶体管结构中，因而通常使用障壁层/衬垫层(诸如Ta和/或TaN)来密封铜互连体。在沉积障壁层材料后，经由物理或化学气相沉积将薄的铜晶种层沉积于衬垫材料上，随后再电沉积铜以填补特征。
由于沉积铜以填补经蚀刻的特征，因而在层表面上产生具有高起及凹下区域的高度差异或表面形貌。随后必需将过多的沉积铜及高起区域中的障壁材料移除，以使电路的个别特征电隔离，且赋予其可适应半导体成品制造中的随后过程步骤的适当形态，且使其在其所存在的微电路中令人满意地操作。平坦化典型上涉及使用经调配供此用途用的CMP组合物的化学机械抛光(CMP)。
化学机械抛光或平坦化是一种从半导体晶圆的表面移除材料，且借助结合物理过程(诸如磨蚀)与化学过程(诸如氧化或钳合作用)而将表面抛光(平坦化)的过程。在其最基本的形式中，CMP包括将浆料(特别是研磨剂与活性化学物质的溶液)施用至晶圆表面或抛光半导体晶圆表面结构上的不同材料的抛光垫，以同时实现不期望材料的移除及晶圆表面的平坦化。并不希望移除或抛光过程纯粹为物理性或纯粹为化学性，而是两者的增效组合为优选，以实现快速、均匀的移除及平坦的构造材料表面。
由于铜与障壁层(例如，Ta和/或TaN)间的化学反应性的差异，因而在铜CMP过程中通常使用两种化学性及机械性不同的浆料。使用铜移除浆料以快速地平坦化表面形貌及均匀地移除铜，其中铜移除抛光终止于障壁层。铜移除过程(及浆料)通常可再细分为块状铜移除过程及软着陆(soft landing)过程。视需求而定，块状铜移除过程及软着陆过程可能需要使用两种不同的浆料或相同的浆料。典型上，铜移除CMP抛光步骤期间的铜移除速率对障壁层移除速率的比大于100∶1。障壁移除浆料以高移除速率移除障壁层材料，且终止于介电层中或介电层处，或者终止在经施加以保护介电质的覆盖层中或覆盖层处。典型上，障壁移除过程期间的障壁层移除速率对铜移除速率的比基于整体需求进行选择。
本发明人先前发现在包含氧化铝的CMP浆料中纳入含有可产生氢键合的官能团的流变剂可改变浆料的流体动力，及因此改良CMP过程的材料选择性，同时仍维持高度的铜平坦化、效率、及良好均匀度。不幸地是，在包含二氧化硅的CMP浆料中并入该流变剂会使二氧化硅絮凝或对浆料的流变性没有影响。
为此，本发明的目的是提供一种适用于金属(例如，铜或含铜材料)移除和/或软着陆过程的CMP浆料，该CMP浆料包含使二氧化硅研磨剂的絮凝减至最小的聚合物添加剂，因此提供增加的平坦化效率，提高对障壁/衬垫层的选择性，降低总体浅碟化(dishing)且降低浅碟化的速率。
发明内容
本发明涉及用于抛光其上具有金属及障壁层材料的微电子器件基板的化学机械抛光(CMP)组合物及方法。具体而言，本发明涉及一种CMP浆料组合物，其包含使该CMP浆料中的二氧化硅研磨剂的絮凝减至最小的添加剂。
在一方面中，本发明涉及一种具有经提高的铜薄膜平坦化效率的铜移除CMP浆料组合物，其包含至少一种研磨剂、至少一种溶剂、至少一种钝化剂及至少一种抗絮凝剂。该至少一种抗絮凝剂优选是选自以下的聚合物添加剂：聚乙烯基吡咯烷酮、含N-乙烯基吡咯烷酮单体的聚合物及其组合。
在另一方面中，本发明涉及一种具有经提高的铜薄膜平坦化效率的铜移除CMP浆料组合物，其包含至少一种研磨剂、至少一种溶剂、至少一种钝化剂、至少一种螯合剂、至少一种流变剂、至少一种缓冲剂、及至少一种聚合物添加剂。该至少一种聚合物添加剂优选选自：聚乙烯基吡咯烷酮、含N-乙烯基吡咯烷酮单体的聚合物及其组合。
在又一方面中，本发明涉及一种具有经提高的铜薄膜平坦化效率的铜移除CMP浆料组合物，其包含至少一种研磨剂成分、至少一种溶剂、至少一种钝化剂、至少一种聚合物添加剂、至少一种螯合剂、至少一种抗微生物剂、至少一种消泡剂、至少一种流变剂、及至少一种缓冲剂。该至少一种聚合物添加剂优选选自：聚乙烯基吡咯烷酮、含N-乙烯基吡咯烷酮单体的聚合物及其组合。
在又一方面中，本发明涉及一种铜移除CMP浆料组合物，其包含二氧化硅、1，2，4-三唑、聚乙烯基吡咯烷酮、甘胺酸、羟丙基纤维素、过氧化氢、水、任选的缓冲剂、任选的杀生物剂及任选的消泡剂，由上述这些成分所组成，或基本上由上述这些成分所组成。
本发明的又一方面涉及一种在压台处抛光晶圆基板的方法，该方法包括使其上具有金属的该晶圆基板与至少一种金属移除CMP浆料组合物在至少一种金属移除CMP条件下接触足够的时间，以从该晶圆实质上地移除金属，且使该障壁材料暴露，其中该CMP浆料组合物包含至少一种研磨剂成分、至少一种溶剂、至少一种钝化剂、及至少一种聚合物添加剂。该至少一种聚合物添加剂优选选自：聚乙烯基吡咯烷酮、含N-乙烯基吡咯烷酮单体的聚合物及其组合。
本发明的另一方面涉及一种在压台处抛光其上沉积有金属及障壁层材料的晶圆基板的方法，该方法包括：
使其上具有金属的该微电子器件基板在压台上与至少一种金属移除CMP组合物在金属移除CMP条件下接触足够的时间，以从该微电子器件基板实质上地移除金属，且使障壁层材料暴露，其中至少一种金属移除CMP组合物包含至少一种研磨剂、至少一种溶剂、至少一种钝化剂及至少一种聚合物添加剂；及
使其上具有障壁层材料的微电子器件基板在相同的压台上与障壁移除CMP组合物在障壁移除CMP条件下接触足够的时间，以从微电子器件基板实质上地移除障壁层材料，其中该障壁移除CMP组合物包含至少一种钝化剂、至少一种障壁层移除增强剂、至少一种选择性添加剂、至少一种溶剂、至少一种酸稳定性研磨剂、及任选的至少一种氧化剂。
本发明的又一方面涉及一种套组，其包括在一个或多个容器中的铜移除CMP组合物试剂，其中该铜移除CMP组合物包含至少一种钝化剂、至少一种聚合物添加剂、至少一种研磨剂及至少一种溶剂，且其中在一个或多个容器中任选地包含一种或多种适于与铜移除CMP组合物组合形成障壁移除CMP组合物的额外成分，其中该一种或多种额外成分选自：至少一种障壁层移除增强剂、至少一种选择性增强剂及其组合。
在又一方面中，本发明涉及一种稳定化学机械抛光(CMP)制剂防止来自氢键合机制的絮凝的方法，该方法包括将聚合物添加剂添加至包含至少一种含羟基的金属氧化物研磨剂及至少一种导致桥连絮凝的添加剂的CMP组合物中。
在又一方面中，本发明涉及一种蚀刻组合物，其包括含羟基的金属氧化物研磨剂、选自水溶性聚合物(WSP)和交联丙烯酸基聚合物的导致桥连絮凝的添加剂、及抗絮凝剂。
本发明的另一方面涉及包含铜移除CMP组合物及微电子器件的制品，其中该铜移除CMP组合物包含至少一种研磨剂、至少一种溶剂、至少一种钝化剂及至少一种聚合物添加剂。
在另外一方面中，本发明涉及制造微电子器件的方法，该方法包括使其上具有金属的该晶圆基板与至少一种金属移除CMP组合物在至少一种金属移除CMP条件下接触足够的时间，以从该晶圆实质上地移除金属且使障壁材料暴露，其中至少一种金属移除CMP组合物包含至少一种研磨剂、至少一种溶剂、至少一种钝化剂及至少一种聚合物添加剂。应明了晶圆基板最终将并入至微电子器件中。
本发明的又一方面涉及使用本发明的方法制得的改良的微电子器件及并入该装置的产品，该方法包括使用本文所述的方法和/或组合物从晶圆移除金属以使障壁材料暴露，及任选地将微电子器件并入至产品中。
本发明的其它方面、具体实施方案和特征将可以下公开的内容及权利要求书而更完整明了。
附图说明
图1显示与如文中所使用术语的涵义一致的层流的描述。
图2a及2b说明根据本发明的一个实施方案的CMP方法中的流变剂对层流的效应。
图3说明使用本发明的组合物的80微米铜焊垫的浅碟化(以埃为单位)作为设备终点后的过度抛光(以秒为单位)的函数。
图4说明使用本发明的组合物的50％图案密度0.18微米阵列的侵蚀(以埃为单位)作为设备终点后的过度抛光(以秒为单位)的函数。
具体实施方式
本发明涉及用于抛光其上具有金属(例如，铜)及障壁层材料的微电子器件基板的化学机械抛光(CMP)组合物及方法。更具体而言，本发明的CMP组合物包含使二氧化硅研磨材料在含有可产生氢键合的官能团的流变剂存在下的絮凝作用减至最小的添加剂。另外，本发明涉及在单一压台上将铜移除抛光组合物原位转变为障壁移除抛光组合物，即不用将微电子器件基板转移至另一压台以进行障壁移除加工。
本文所使用的“约”意指相当于所述值的±5.0％。
为容易参考起见，“微电子器件”相当于经制造以使用于微电子、集成电路、或计算机芯片应用中的半导体基板、晶圆基板、平面显示器、及微机电系统(MEMS)。应明了术语微电子器件并不具任何限制意味，且其包括任何最终将成为微电子器件、微电子组件、或其组件的基板。
如本文所定义的“介电覆盖材料”相当于碳化硅(SiC)、氮化硅碳(SiCN)、氧化硅碳(SiCO)、氧氮化硅(SiON)、氮化硅、硅锗(SiGe)、SiGeB、SiGeC、AlAs、InGaP、InP、InGaAs及其组合。
如本文所使用的晶圆内不均匀度(WIWNU)相当于晶圆各处的材料移除变化的量度。更具体而言，WIWNU是49个测量点的铜(Cu)移除量相对于49个测量点的平均Cu移除量的标准差百分比。WIWNU优选低于约5％。
如本文所使用的术语“实质上地移除”相当于移除所提及的材料，以致于特定的CMP加工步骤后，暴露出大于50％的在特征间的下层材料，优选暴露出大于90％，更优选暴露出大于95％，且最优选暴露出大于99％。举例来说，本发明的CMP移除方法在加工步骤完成时优选使大于99％的在特征间的下层障壁暴露出来。
如本文所定义的术语“障壁层材料”(亦称为“衬垫材料”)相当于任何在本领域中用于密封金属线路(例如，铜互连体)，以使该金属(例如，铜)的扩散至介电材料中减至最小的材料。优选的障壁层材料包括钽、钛、钌、铪、钨、及其它耐火金属以及任何此等金属的氮化物和/或硅化物。以下于本发明到达广泛说明中特别提及钽仅是要提供作为本发明的说明实例，而非要以任何方式限制本发明的完整范畴。
如本文所定义的“块状金属”相当于位于微电子器件上的金属互连材料(例如，线路及信道)。金属包括，但不限于，铝、铜、铝-铜、钨、钌、金、银、钯、铂及其组合。应明了以下于本发明的广泛说明中特别提及铜仅是要提供作为本发明的说明实例，而非要以任何方式限制本发明的完整范畴。
在CMP中，调配浆料以独立地控制在待抛光的图案的不同材料间的相对抛光速率。举例来说，使用诸如本发明的浆料的CMP浆料以快速地移除块状铜及均匀地使表面形貌平坦化。还可使用障壁移除CMP浆料以移除障壁层材料及任选地移除部分的覆盖和/或介电层。典型上，将具有铜层及障壁层材料的微电子器件基板设置在第一压台上，以进行移除及平坦化铜层的抛光，随后再转移至另一压台，以进行移除障壁层材料的抛光。在某些应用中，使用额外的压台以进行第二抛光可能部分由于产量考量以及工具限制而不利。
为在单一压台上化学机械抛光微电子器件基板需要将至少一种铜移除CMP浆料及障壁移除CMP浆料连续引入至相同的压台。即使是在将至少两不同浆料引入至相同压台之间进行冲洗，pH变化、化学物质和/或研磨剂间的不兼容性、研磨剂的絮凝、及其它问题亦会使抛旋光性能退化或导致大幅减小的结果。举例来说，一般而言，铜移除浆料包含呈阳离子性的氧化铝，而障壁移除浆料包含呈阴离子性的二氧化硅。此就是为什么常规的CMP方法包括在一个或多个压台上使用至少一种铜移除浆料进行铜移除，随后再将基板转移至另一压台，以使用障壁移除浆料进行障壁层材料移除。
本发明克服与现有技术的单一压台CMP制剂及方法相关的问题。具体而言，本发明涉及改良的铜移除CMP组合物，其使二氧化硅研磨剂的絮凝减至最小，同时并显示增加的平坦化效率，提高对Ta层的选择性，降低总体浅碟化及总体浅碟化速率。此改良的铜移除浆料可有利地与障壁移除浆料兼容，且因此，可将此改良的铜移除浆料组合物及障壁移除组合物连续引入至相同的压台。本文说明的CMP组合物及方法可确保块状铜的快速、有效率及选择性的移除及平坦化以及残余铜、障壁层材料的选择性移除、及任选的介电堆栈的部分移除，其中铜移除及障壁移除加工两者可在相同的压台上实行。
或者，可如本领域中所常规采用的对于多个压台抛光将改良的铜移除抛光组合物及障壁移除组合物施用于不同的压台亦在本发明的范畴内。换而言之，可将铜移除抛光组合物施用至一压台以进行铜移除，且可将障壁移除组合物施用于不同的压台以进行障壁层材料移除。
如本文所定义的“铜移除”相当于自其上具有块状铜的基板表面移除及平坦化块状铜的CMP方法，以及在该CMP方法期间所使用的浆料制剂。铜移除方法可包括“软着陆”或“着陆(touchdown)”，其对应于铜移除抛光过程中的某个点，由此可减小抛光机的向下力或可改变铜移除组合物，以降低在基板表面上的铜的浅碟化和/或侵蚀。铜移除过程还可包括“过度抛光”。“软着陆”或“着陆”优选停止于可检测或预定的加工终点处。当达到终点时，会开始过度抛光。进行过度抛光以从障壁材料的表面移除铜残留物，同时并使铜特征的额外浅碟化或侵蚀减至最小。
如本文所定义的“障壁移除”相当于将残余铜、障壁层材料、介电覆盖材料诸如SiON或任选的一些介电质从其上具有这些材料的微电子器件基板的表面移除的CMP方法，以及在该CMP方法期间所使用的浆料制剂。通常以固定的过程时间控制障壁移除过程，但过程还可借助终点系统控制，且可包括在检测障壁移除抛光的终点后的过度抛光步骤。
在一方面中，本发明涉及一种在块状铜移除过程之后使用的软着陆CMP抛光组合物。
在一实施方案中，本发明的铜移除CMP抛光组合物包含至少一种研磨剂、至少一种钝化剂、至少一种溶剂、及至少一种聚合物添加剂，由上述这些成分所组成，或基本上由上述这些成分所组成。在优选实施方案中，本发明的铜移除CMP抛光组合物包含至少一种研磨剂、至少一种钝化剂、至少一种溶剂、至少一种聚合物添加剂、及至少一种螯合剂，由上述这些成分所组成，或基本上由上述这些成分所组成。在另优选实施方案中，本发明的铜移除CMP抛光组合物包含至少一种研磨剂、至少一种钝化剂、至少一种溶剂、至少一种聚合物添加剂、至少一种螯合剂、及至少一种流变剂，由上述这些成分所组成，或基本上由上述这些成分所组成。在又优选实施方案中，本发明的铜移除CMP抛光组合物包含至少一种研磨剂、至少一种钝化剂、至少一种溶剂、至少一种聚合物添加剂、至少一种螯合剂、至少一种流变剂、及至少一种氧化剂，由上述这些成分所组成，或基本上由上述这些成分所组成。在又优选实施方案中，本发明的铜移除CMP抛光组合物包含至少一种研磨剂、至少一种钝化剂、至少一种溶剂、至少一种聚合物添加剂、至少一种流变剂、及至少一种氧化剂，由上述这些成分所组成，或基本上由上述这些成分所组成。在又优选实施方案中，本发明的铜移除CMP抛光组合物包含至少一种研磨剂、至少一种钝化剂、至少一种溶剂、至少一种聚合物添加剂、至少一种螯合剂、及至少一种氧化剂，由上述这些成分所组成，或基本上由上述这些成分所组成。在又优选实施方案中，本发明的铜移除CMP抛光组合物包含至少一种研磨剂、至少一种钝化剂、至少一种溶剂、至少一种聚合物添加剂、至少一种螯合剂、至少一种流变剂、至少一种消泡剂、至少一种杀生物剂、及至少一种氧化剂，由上述这些成分所组成，或基本上由上述这些成分所组成。在各此等实施方案中，铜移除CMP抛光组合物可进一步包含选自以下的至少一种试剂：至少一种抗微生物或杀生物剂、至少一种消泡剂、至少一种缓冲剂及其组合。
广泛而言，铜移除CMP抛光组合物的浓缩物包括以组合物的总重量计，以下述重量百分比存在的下述成分：
当存在于浓缩物中时，螯合剂的量在约0.01重量％至约20重量％的范围内，更优选约1重量％至约8重量％更优选，及最优选约2重量％至约5重量％最优选；流变剂的量在约0.01重量％至5重量％的范围内，更优选约0.01重量％至约1重量％更优选，及最优选约0.05重量％至约0.2重量％最优选；及氧化剂的量在约0.01重量％至约30重量％的范围内，更优选约1重量％至约20重量％更优选，及最优选约2重量％至约10重量％最优选。
换而言之，钝化剂相对于聚合物添加剂的重量百分比的范围是约0.5∶1至约20∶1，优选1∶1至约10∶1；研磨剂相对于聚合物添加剂的重量百分比的范围是约1∶1至约50∶1，优选2∶1至约25∶1；当存在时，螯合剂相对于聚合物添加剂的重量百分比的范围是约1∶1至100∶1，优选约10∶1至70∶1；且当存在时，流变剂相对于聚合物添加剂的重量百分比的范围是约0.1∶1至约5∶1，优选约0.5∶1至约2.5∶1。在一实施方案中，钝化剂相对于聚合物添加剂的重量百分比是约6∶1至约10∶1；研磨剂相对于聚合物添加剂的重量百分比的范围是约16∶1至约24∶1；螯合剂相对于聚合物添加剂的重量百分比的范围是约50∶1至65∶1；及流变剂相对于聚合物添加剂的重量百分比的范围是约1.5∶1至约2.5∶1。在另一实施方案中，钝化剂相对于聚合物添加剂的重量百分比是约1∶1至约3∶1；研磨剂相对于聚合物添加剂的重量百分比的范围是约3∶1至约7∶1；螯合剂相对于聚合物添加剂的重量百分比的范围是约10∶1至15∶1；及流变剂相对于聚合物添加剂的重量百分比的范围是约0.1∶1至约1∶1。
铜移除CMP组合物的pH在约2至约12的范围内，优选在约4至约6的范围内，更优选在约4.5至约5.5的范围内，及最优选为约5。
一般而言，可适当地改变研磨剂、溶剂、钝化剂、聚合物添加剂、任选的螯合剂、任选的抗微生物/杀生物剂、任选的消泡剂、任选的流变剂、任选的氧化剂及任选的缓冲剂相对于彼此的特定比例及量，以提供铜层从其上具有该铜层的微电子器件基板的期望的移除作用，如本领域技术人员在其技能范围内无需任何过多的实验或努力而容易地决定。
如本文所使用的铜移除CMP组合物的研磨剂成分可为任何适当类型，包括，但不限于：金属及固体元素颗粒；聚合物颗粒；Al、Ag、Au、Ca、Ce、Cr、Cu、Fe、Gd、Ge、La、In、Hf、Mn、Ng、Ni、Nd、Pb、Pt、P、Sb、Se、Sn、Th、Ti、Ta、Th、Y、W、Zn、Zr的氧化物、氟化物、碳酸盐、硼化物、氮化物及氢氧化物、及其混合物。具体的实例包括二氧化硅、氧化铝、碳化硅、氮化硅、氧化铁、氧化铈、氧化锆、氧化锡、二氧化钛、及呈适当形式(诸如晶粒、细粒、颗粒、或其它细分形式)的此等成分的两种或更多种的混合物。或者，研磨剂可包括由两种或两种以上材料所形成的复合颗粒，例如，
经涂布氧化铝的胶态二氧化硅(Nyacol Nano Technologies，Inc.，Ashland，MA)或该等研磨剂的不同粒度分布的混合物或其任何组合。可利用有机聚合物颗粒，例如，包括热固性和/或热塑性树脂，作为研磨剂。于本发明的广泛实施中有用的树脂包括环氧树脂、聚氨酯、聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚烯烃、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚烯烃、及(甲基)丙烯酸系树脂。可使用两种或两种以上有机聚合物颗粒的混合物，以及包含无机及有机成分两者的颗粒作为研磨介质。研磨剂优选经选择或改性成可与酸性介质兼容。在优选实施方案中，铜移除CMP组合物中所使用的研磨剂包含二氧化硅物质，包括，但不限于，二氧化硅、酸稳定性二氧化硅、氮化硅、胶态二氧化硅、及非晶形酸稳定性胶态二氧化硅诸如NexSilTM DP6190(Nyacol Nano Technologies，Ashland，Massachusetts，USA)。本发明的铜移除CMP组合物中所使用的研磨剂更优选为DP6190。在优选实施方案中，铜移除CMP组合物中的研磨剂具有在约10纳米至约1000纳米，优选约20纳米至约90纳米的范围内的平均粒度。应注意研磨剂优选应实质上不含有机金属化合物。
本发明的铜移除CMP组合物中所使用的溶剂可视特定应用而为单成分溶剂或多成分溶剂。在本发明的一实施方案中，铜移除CMP组合物中的溶剂包括水。在另一实施方案中，溶剂包含水及有机溶剂诸如直链或支链C1-C6醇(例如，甲醇、乙醇、丙醇、丁醇)、二醇(例如，乙二醇、丙二醇)、二醇醚、胺、碳酸烷酯(例如，碳酸乙二酯、碳酸丙二酯)、甘油及其组合。在又一实施方案中，溶剂包含水-醇溶液。于本发明的一般实务中可使用相当多样的溶剂类型及特定溶剂介质以提供其中研磨剂被分散且其中其它成分被并入的溶剂/悬浮介质(solvating/suspending medium)，以提供用于施用至CMP单元的压台，而在晶圆基板上提供期望的铜抛光程度的(例如)浆料形式的适当特性的组合物。
本发明的铜移除CMP组合物亦包含至少一种具有可供氢键合用的有效部位(包括羰基、醇、硫醇、胺等等)的水溶性聚合物添加剂，但其不会导致颗粒絮凝或凝聚，即水溶性聚合物添加剂担当抗絮凝剂的作用。如本文所定义的“抗絮凝剂”(亦称为去絮凝剂)使组合物的固体成分的絮凝减至最小。使用本发明的抗絮凝剂优选地使包括(但不限于)空缺(depletion)絮凝作用(由熵所驱动)、静电絮凝作用、毛细絮凝作用(当颗粒接触时与当其于溶液中分离时相比，颗粒的自由能较低)、其它颗粒间的相互作用力导致凝聚的过程及其组合的絮凝过程减至最小。在优选实施方案中，铜移除CMP组合物中的聚合物添加剂包括聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)；任何使用N-乙烯基吡咯烷酮单体制得的聚合物；聚丙烯酸酯及聚丙烯酸酯的类似物；聚氨基酸诸如聚丙胺酸、聚亮氨酸、聚甘胺酸等等；聚酰氨基羟基聚氨酯；聚内酯；聚丙烯酰胺；及其组合。聚合物添加剂的分子量优选在约200MW至约500,000MW的范围内，更优选约500MW至约100,000MW，甚至更优选约1,000MW至约10,000MW，及最优选约1,000MW至约5,000MW，其中MW相当于以克/摩尔为单位的分子量。聚合物添加剂优选不会实质上地沉积于微电子器件之表面上。
本发明的铜移除CMP组合物亦包含钝化剂。如本文所使用的术语钝化剂意指任何与新鲜铜表面和/或经氧化铜薄膜反应，而使铜层钝化及防止铜表面在CMP期间过度蚀刻的物质。本发明的铜移除组合物中的钝化剂优选可包含一种或多种抑制剂成分，包括，例如，三唑，诸如1，2，4-三唑(TAZ)，或经诸如C1-C8烷基、氨基、硫醇、巯基、亚氨基、羧基及硝基的取代基取代的三唑，诸如苯并三唑、甲苯三唑、5-苯基-苯并三唑、5-硝基-苯并三唑、3-氨基-5-巯基-1，2，4-三唑、1-氨基-1，2，4-三唑、羟基苯并三唑、2-(5-氨基-戊基)-苯并三唑、1-氨基-1，2，3-三唑、1-氨基-5-甲基-1，2，3-三唑、3-氨基-1，2，4-三唑、3-巯基-1，2，4-三唑、3-异丙基-1，2，4-三唑、5-苯基硫醇-苯并三唑、卤基-苯并三唑(卤基＝F、Cl、Br或I)、萘并三唑等等，以及噻唑、四唑、咪唑、恶唑、吲哚、磷酸盐、硫醇、噻吩、吡唑、恶二唑、噻二唑、噻吩、二硫杂环戊烷、三嗪、吡唑烷、哒嗪、吡嗪、四嗪、磷唑(phopholes)、其它磷唑衍生物、哌嗪、哌啶、及嗪类诸如2-巯基苯并咪唑(MBI)、2-巯基苯并噻唑、4-甲基-2-苯基咪唑、2-巯基噻唑啉、5-氨基四唑、5-氨基-1，3，4-噻二唑-2-硫醇、2，4-二氨基-6-甲基-1，3，5-三嗪、噻唑、三嗪、甲基四唑、1，3-二甲基-2-咪唑烷酮、1，5-五亚甲基四唑、1-苯基-5-巯基四唑、二氨基甲基三嗪、咪唑啉硫酮、巯基苯并咪唑、4-甲基-4H-1，2，4-三唑-3-硫醇、5-氨基-1，3，4-噻二唑-2-硫醇、苯并噻唑、磷酸三甲苯酯、咪唑、吲唑(indiazole)等等。二羧酸诸如草酸、丙二酸、琥珀酸、次氮基三乙酸、亚氨基二乙酸及其组合也是有用的钝化剂。亦涵盖任何列举钝化剂的组合。应注意，当存在时，铜移除CMP制剂中的三唑化合物对苯并三唑化合物的比最优选低于1∶1或大于100∶1。优选的钝化剂包括三唑及其衍生物。在一特定实施方案中，优选的钝化剂为1，2，4-三唑(TAZ)。
在另一实施方案中，铜移除CMP组合物实质上不含聚氧乙烯、聚氧乙烯烷基醚、聚氧丙烯烷基醚、聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醚及聚氧亚烷基加成聚合物。在另一实施方案中，铜移除CMP组合物实质上不含具4至6个碳原子的烷基胺或烷氧基烷基胺。在又特别优选的实施方案中，铜移除CMP浆料实质上不含脂族羧酸诸如月桂酸、亚麻油酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、癸二酸、及十二烷二酸。在又优选实施方案中，铜移除CMP组合物不含柠檬酸、二氧化钛、四唑及其衍生物、苯并三唑及其衍生物、咪唑及其衍生物、异噻唑啉-3-酮、邻氨基苯甲酸、酚化合物、芳族二胺化合物、有机膦酸酯、及氧化金属蚀刻剂诸如有机酸、无机酸、有机酸的酯、有机酸及无机酸的氨及铵盐。如本文所定义的“实质上不含”相当于以该组合物的总重量计，低于约2重量％的化合物，优选低于约1重量％的化合物，甚至更优选低于0.5重量％的化合物，及优选0重量％的化合物。
视铜移除CMP平坦化的期望结果而定，可改变钝化剂的浓度，以调整铜的移除速率，而不会不利于平坦化效率。
本发明的铜移除CMP组合物还可包含流变剂，其可提高铜与衬垫之间的选择性，而不会显著地影响铜移除速率。流变学是研究物质形态及流动的变化，且其涵盖弹性、粘性及塑性(参见，例如，粘性问题的更多解答(More Solutions to Sticky Problems)，Brookfield EngineerLabs，Inc.，P.13，将其内容并入本文为参考资料)。粘度是由分子间吸引力所引发的流体中的内部摩擦的量度，其使流体有抵抗流动的倾向。
将流变剂添加至本发明的铜移除CMP组合物(浆料)提供一种藉以改变浆料粘度及层状流体流动的方式，其涵盖使一层浆料移动通过另一层，并减低层间的物质转移。可使用CMP浆料中的流变剂(诸如本发明中者)以控制在次微米特征的平坦化期间的浅碟化及侵蚀现象。
举例来说，图1显示与如本文所使用的术语涵义一致的层流的描述。当流体14(诸如本发明的铜移除CMP组合物)被两块对置的板限制住，其中一块板10移动，而第二块板12保持静止时，发现会有一层或一薄层的流体(浆料)16随板移动，而最靠近静止板的一层则基本上保持静止不动18。流体或浆料倾向于在层中移动，当从静止板移动至移动板时，各层具有产生一速度梯度的依序较高的速度。速度梯度(亦称为剪切速率或应变速率)被定义为相对于薄膜20的厚度，最顶层16的速度。
假塑性流变剂引起浆料粘度随剪切速率的增加而减小的流动行为。在CMP过程中，剪切速率在高起的表面形貌(突起及粗糙)处最高，使其可透过增加的研磨剂颗粒动量及机械抛光而达到较大的材料移除。此外，借助较高的流体流动至粗糙处附近的低粘度区域，可更容易地提供反应物。在剪切速率较低的信道及线路沟渠中，局部的较高粘度使流体速度降低。较低的流体速度借助降低反应物输送及由扰流混合所导致的机械磨蚀而有助于维持钝化层。
提高粘度及层流的流变剂有利地使浆料的垂直流动减低。就抛光而言，此导致研磨剂颗粒几乎完全在晶圆表面与抛光垫之间的薄层的流动平面方向中移动。
图2a及2b说明在CMP过程中的流变剂对层流的效应。在图2a中，浆料-研磨剂颗粒20在包括铜特征24及衬垫材料26的晶圆22与抛光垫28之间在三度空间中自由地流动。图2b显示经由在CMP浆料中添加流变剂而改良的如同图2a的CMP过程。研磨剂颗粒20变为局限于晶圆22与垫28之间的流动平面(薄层)中，因而经由改良铜24与衬垫26之间的选择性而降低对铜特征的磨损，但不会显著地降低总体铜移除速率。
本发明的铜移除CMP组合物中所使用的流变剂当与浆料中的其它成分组合时优选是可兼容且稳定。此外，流变剂应在特定的pH范围内且对特定的氧化剂稳定。优选的流变剂可溶于活性浆料成分中且不与晶圆表面化学物质反应。有用的流变剂包括，但不限于，交联丙烯酸系聚合物及水溶性聚合物(WSP)。更特定而言，有用的流变剂包括Noveon的系列的聚合物(Cleveland，Ohio)、改性纤维素衍生物、纤维素醚、淀粉衍生物、果胶衍生物、聚丙烯酰胺、其水性分散体及其组合。在优选实施方案中，在本发明中最有用的流变剂选自由羟丙基纤维素、羟乙基纤维素(两者皆购自Aqualon(Wilmington，DE))、及羧甲基纤维素所组成的组中。在优选实施方案中，于本发明中所使用的流变剂是具有在50,000至1,200,000MW范围内的分子量，优选约300,000至约1,000,000MW的羟丙基纤维素。
流变剂倾向于为聚合性，且因此，分子量需根据流变剂类型的不同而异。对于诸如在本发明范畴内的水溶性聚合物的类别，优选分子量大于50,000。流变剂优选使铜移除CMP组合物的粘度提高至在25℃下介于1.5cSt(1.5cP)与50cSt(52cP)之间，且更优选提高至介于3.0cSt至5.0cSt(3.1cP至5.2cP)间的范围内。
聚合物添加剂是当研磨剂材料包括当研磨剂及流变剂两者同时存在时可与流变剂产生氢键合的含羟基的金属氧化物研磨剂时的优选成分。发现二氧化硅研磨剂将会在少于1小时内絮凝且从包括含有可产生氢键合的官能团的流变剂的浆料中沉淀出来。令人惊奇地，发现在包含流变剂及含二氧化硅研磨剂的浆料中包含聚合物添加剂可超过2周使该絮凝减至最小。应注意当最终组合物包括研磨剂、聚合物添加剂及流变剂时，优选应先混合研磨剂及聚合物添加剂，随后再添加流变剂。
在本发明的另一实施方案中，铜移除CMP组合物还可包含至少一种氧化剂。铜移除CMP组合物的氧化剂包括任何移除金属电子且提高原子价的物质，且包括，但不限于，过氧化氢(H2O2)、硝酸铁(Fe(NO3)3)、碘酸钾(KIO3)、过锰酸钾(KMnO4)、硝酸(HNO3)、亚氯酸铵(NH4ClO2)、氯酸铵(NH4ClO3)、碘酸铵(NH4IO3)、过硼酸铵(NH4BO3)、过氯酸铵(NH4ClO4)、过碘酸铵(NH4IO3)、亚氯酸四甲铵((N(CH3)4)ClO2)、氯酸四甲铵((N(CH3)4)ClO3)、碘酸四甲铵((N(CH3)4)IO3)、过硼酸四甲铵((N(CH3)4)BO3)、过氯酸四甲铵((N(CH3)4)ClO4)、过碘酸四甲铵((N(CH3)4)IO4)、过氧化氢脲((CO(NH2)2)H2O2)及其组合。用于本发明的铜移除组合物的优选氧化剂为过氧化氢。
或者，氧化剂可包含具化学式(R1R2R3N→O)的胺-N-氧化物，其中R1、R2、及R3独立地选自：氢及直链、支链、经取代或未经取代C1-C8烷基(例如，甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、及辛基)。在另一实施方案中，胺-N-氧化物可具有化学式(R1R2N→O)，其中R1及R2可为如先前所说明的C1-C8烷基，且其连接形成环。胺-N-氧化物的明确实例包括，但不限于，4-甲基吗啉-N-氧化物(C5H11NO2)及吡啶-N-氧化物(C5H5NO)。
在本发明的又一实施方案中，铜移除CMP组合物还可包含至少一种螯合剂。在本发明的铜移除CMP组合物中所使用的术语螯合剂意指任何在水溶液的存在下溶解或蚀刻经氧化铜材料的物质。可用于本发明的铜螯合剂及蚀刻剂包括，但不限于，无机酸及有机酸、胺及氨基酸(例如，甘胺酸、丙胺酸、柠檬酸、乙酸、马来酸、草酸、丙二酸、邻苯二甲酸、及琥珀酸)、次氮基三乙酸、亚氨基二乙酸、乙二胺、环己基1，2-二胺四乙酸(CDTA)、及乙二胺四乙酸(EDTA)及其组合。本发明中所使用的螯合剂优选甘胺酸。
在本发明的铜移除CMP组合物中可任选地使用酸及碱以进行pH调整。如本文所使用的术语“缓冲剂”及“pH调整剂”是指任何可在本发明的铜移除CMP组合物中任选地被用于pH调整的酸或碱。说明性的酸包括，例如，但不限于，甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、异戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、乳酸、氢氯酸、硝酸、硫酸、氢氟酸、苹果酸、富马酸、丙二酸、戊二酸、羟乙酸、水杨酸、1，2，3-苯三羧酸、酒石酸、葡糖酸、柠檬酸、邻苯二甲酸、儿茶酚酸、焦棓酸羧酸、五倍子酸、单宁酸、及包括前述或其它类型的两种或两种以上酸的混合物。说明性的碱包括，例如，氢氧化钾、氢氧化铵及四甲基氢氧化铵(TMAH)、四乙基氢氧化铵、三甲基羟乙基氢氧化铵、甲基三(羟乙基)氢氧化铵、四(羟乙基)氢氧化铵、及苄基三甲基氢氧化铵。碱优选为KOH。
其它试剂，诸如胺、表面活性剂、消泡剂和/或抗微生物/杀生物剂，还可为铜移除CMP组合物的成分，此也处在本发明的范畴内。胺当存在时，可为任何适当类型，包括，例如，羟胺、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二甘醇胺、N-羟乙基哌嗪、N-甲基乙醇胺、N，N-二甲基乙醇胺、N-乙基乙醇胺、N，N-二乙基乙醇胺、丙醇胺、N，N-二甲基丙醇胺、N-乙基丙醇胺、N，N-二乙基丙醇胺、4-(2-羟乙基)吗啉、氨基乙基哌嗪、及包括前述或其它胺种类的两种或两种以上的混合物。任选地被用于本发明的CMP组合物中的表面活性剂可为任何适当类型，包括非离子型、阴离子型、阳离子型、及两性表面活性剂、及高分子电解质，包括，但不限于，有机酸盐、烷硫酸酯盐(例如，十二烷基硫酸钠)、烷磺酸酯盐、经取代的胺盐(例如，十六烷基溴化吡啶鎓)、甜菜碱、聚丙烯酸、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯亚胺、及无水山梨糖醇的酯(诸如市售的注册商标
及
者)，以及包括前述或其它表面活性剂种类的两种或两种以上的混合物。涵盖的消泡剂包括基于聚合物、不含聚硅氧、不含油的消泡剂，诸如TD 1525(defoamer.comTM，Geneva，Illinois，USA)。此处涵盖的杀生物剂包括2-溴-2-硝基丙烷-1，3-二醇(溴硝醇(bronopol))。
在本发明该方面的一个实施方案中，铜移除组合物包括二氧化硅、三唑和/或其衍生物、任何包含N-乙烯基吡咯烷酮单体的聚合物、及水。
在优选实施方案中，铜移除组合物包含二氧化硅、TAZ、PVP及水，由上述这些成分所组成，或基本上由上述这些成分所组成。在另优选实施方案中，铜移除组合物包含二氧化硅、TAZ、PVP、甘胺酸及水，由上述这些成分所组成，或基本上由上述这些成分所组成。在又优选实施方案中，铜移除组合物包含二氧化硅、TAZ、PVP、甘胺酸、HPC、水、任选的缓冲剂、任选的杀生物剂及任选的消泡剂，由上述这些成分所组成，或基本上由上述这些成分所组成。在又优选实施方案中，铜移除组合物包含二氧化硅、TAZ、PVP、甘胺酸、HPC、H2O2、水、任选的缓冲剂、任选的杀生物剂及任选的消泡剂，由上述这些成分所组成，或基本上由上述这些成分所组成。
本发明铜移除组合物的浓缩物的特别优选的实施方案包含以组合物的总重量计，以下述重量百分比存在的下述成分：
及没有过氧化氢的优选的制剂A：
以组合物的总重量计，过氧化氢在浓缩物A中的存在量可在约0.1重量％至约10重量％的范围内，优选约2重量％至约5重量％。
具有2.8重量％H2O2的优选的制剂B包括：
及具有2.3重量％H2O2的优选的制剂C包括：
包含至少一种研磨剂、至少一种溶剂、至少一种钝化剂、至少一种流变剂、及至少一种聚合物添加剂(其中的研磨剂包含二氧化硅)的本文所述的铜移除组合物消除研磨剂颗粒的絮凝，且相比于不含聚合物添加剂的铜移除组合物显示改良的过度抛光强韧性。
如本文所公开，聚合物添加剂是当研磨组合物包括含羟基的金属氧化物研磨剂及会导致桥连絮凝的添加剂(包括，但不限于，二醇、甘油、其它纤维素、聚乙二醇(PEG)及聚氧化乙烯(PEO))时的优选成分。因此，在包括含羟基的金属氧化物研磨剂及会导致桥连絮凝的添加剂的组合物中纳入本发明的聚合物添加剂并不限于CMP组合物，而还可包括，例如，家用清洁产品、牙膏、注浆(casting slips)、油墨、漆料、及颜料系统。
在另一方面中，铜移除CMP组合物可使用稀释剂进行稀释，其中本文所述的浓缩物可经稀释剂以约1∶1至约10∶1范围内的稀释剂比浓缩物进行稀释，优选约3∶1至约6∶1，更优选约4∶1至约4.5∶1，及最优选约4.3∶1。稀释剂可包括如本文所述的至少一种溶剂、至少一种氧化剂、或其组合，其优选是与用于调配铜移除CMP浓缩物相同的溶剂。举例来说，稀释剂可包括水及过氧化氢。稀释可在制造商处进行，在CMP工具的上游以人工或自动方式进行，在使用点处以人工或自动方式进行。应明了稀释可在抛光之前和/或之中进行。
障壁层CMP组合物一般包括至少一种氧化剂、至少一种钝化剂、至少一种障壁层移除增强剂、至少一种选择性添加剂、至少一种研磨剂、至少一种溶剂、及任选的至少一种pH调整剂，其以组合物的总重量计，以下述范围存在：
障壁层组合物先前说明于2006年6月6日提出申请的PCT专利申请案No.PCT/US06/22037中，该篇专利要求2005年6月6日提出申请的美国临时专利申请案No.60/687,821的优先权，将两篇专利的全体内容并入本文为参考资料。
障壁层CMP组合物的pH一般在约2至约12的范围内，优选在约2至约5的范围内。障壁层移除增强剂相对于钝化剂的重量百分比的范围是约0.1∶1至约10∶1，优选约0.5∶1至约5∶1，及最优选约1∶1至约2∶1；选择性添加剂相对于钝化剂的重量百分比的范围是约0.01∶1至约5∶1，优选约0.1∶1至约3∶1，及最优选约0.2∶1至约1∶1；研磨剂相对于钝化剂的重量百分比的范围是约1∶1至约100∶1，优选约25∶1至约75∶1，最优选约40∶1至约60∶1；及氧化剂相对于钝化剂的重量百分比的范围是约0.1∶1至约10∶1，优选约0.25∶1至约3∶1，及最优选约0.5∶1至约1∶1。
障壁移除CMP制剂可包含至少一种氧化剂、至少一种钝化剂、至少一种障壁层移除增强剂、至少一种选择性添加剂、至少一种研磨剂材料、至少一种溶剂、及任选的至少一种pH调整剂，由上述这些成分所组成，或基本上由上述这些成分所组成。一般而言，可适当地改变氧化剂、钝化剂、障壁层移除增强剂、选择性添加剂、研磨剂材料、溶剂、及任选的pH调整剂相对于彼此的特定比例及量，以提供障壁层材料从其上具有该材料的微电子器件基板的期望的移除作用，这可由本领域技术人员在其技能范围内无需过多的努力而容易地决定。应注意障壁移除CMP制剂应不含过硫酸盐及亚磷酸及磷酸和/或其盐。
障壁移除CMP抛光制剂可包括以组合物的总重量计，以下述范围存在的下述成分：
优选的障壁移除CMP组合物包含由制剂D所表示的制剂：
制剂D
1，2，4-三唑 0.2重量％
邻苯二甲酸 0.3重量％
聚丙烯酸(2,000MW) 0.1重量％
酸稳定化二氧化硅 10重量％
H
2
O
2
0.15重量％
KOH或HNO
3
0.06-0.09重量％
水 其余量
pH约3.5
障壁移除CMP组合物所涵盖的研磨剂优选包括与本文中关于铜移除CMP组合物所列举者。铜移除CMP组合物与障壁移除CMP组合物中的研磨剂可彼此相同或不同。障壁移除CMP组合物的优选的研磨剂成分也是酸稳定性二氧化硅。该研磨剂的优选直径在约10纳米至约1000内米的范围内，优选约20纳米至约90纳米。
可被用在障壁移除CMP组合物中的氧化剂包括于本文中关于铜移除CMP组合物所列举者。铜移除CMP组合物与障壁移除CMP组合物中的氧化剂可彼此相同或不同。在优选的制剂中，障壁移除CMP组合物包含过氧化氢作为氧化剂。
障壁移除CMP组合物所涵盖的钝化剂优选包括于本文中关于铜移除CMP组合物所列举者。换而言之，铜移除与障壁移除CMP组合物中的钝化剂可彼此相同或不同。在优选的制剂中，铜移除与障壁移除CMP组合物两者使用相同的钝化剂。钝化剂不应在优选pH范围内对研磨剂的ζ电位具有可测量的影响。1，2，4-三唑(TAZ)是被用在障壁移除CMP组合物中的优选的钝化剂。
添加障壁层移除增强剂以提高CMP抛光过程期间的障壁层材料的移除速率。障壁移除CMP组合物中的移除增强剂优选可包含一种或多种障壁层移除成分，例如，芳族羧酸，包括但不限于，苯甲酸、邻苯二甲酸、水杨酸、经取代的苯甲酸、苯基烷酸(其中该烷酸可为任何的直链或支链的C1-C6羧酸)及其它芳族羧酸。障壁移除CMP组合物的障壁层移除增强剂优选为邻苯二甲酸。
添加选择性添加剂以降低在CMP抛光过程的第二步骤期间的铜移除速率，以控制选择性。在优选的制剂中，移除一些铜(以非零的速率)，以防止残留铜瑕疵。障壁移除CMP组合物中的选择性添加剂优选可包含一种或多种选择性成分，包括，例如，聚(丙烯酸)、阴离子表面活性剂、及其它高分子电解质。选择性添加剂优选是具有在约400MW至约8,000,000MW范围内的分子量的聚(丙烯酸)(PAA)。
优选的障壁移除CMP组合物包括在pH约3.5的水溶液中的酸稳定性二氧化硅、1，2，4-三唑、H2O2、邻苯二甲酸及PAA。
障壁移除CMP组合物所涵盖的溶剂优选包括于本文中关于铜移除CMP组合物所列举者。换而言之，铜移除与障壁移除CMP组合物中的溶剂可彼此相同或不同。在优选的制剂中，铜移除与障壁移除CMP组合物两者使用相同的溶剂，优选包括水。
在障壁移除CMP组合物中可任选地使用酸及碱以进行pH调整。障壁移除CMP组合物所涵盖的供pH调整用的酸及碱优选包括于本文中关于铜移除CMP组合物所列举者。换而言之，铜移除与障壁移除CMP组合物中的酸及碱可彼此相同或不同。
此外，障壁移除CMP制剂可进一步包含如前文关于铜移除CMP组合物所述的额外成分，包括，但不限于，消泡剂、杀生物剂(例如，抗微生物剂)、流变剂、聚合物添加剂、及表面活性剂。在特别优选的实施方案中，障壁移除CMP制剂进一步包括至少一种流变剂及至少一种聚合物添加剂。
与铜移除CMP组合物类似地，障壁移除CMP组合物可以浓缩物形式被提供，如前文所述，其可在使用点之前和/或使用点处被稀释。
本发明的CMP制剂可提供为在使用点或在工具上游的储槽中混合的单一包装制剂或多份制剂。多份制剂的优点在于其相对于单一包装制剂具有延长的储存寿命。相对于多份制剂，由于在单一包装CMP制剂中存在氧化剂，因而单一包装制剂更易发生分解及其性质随时间变化。在本发明的广泛实践中，单一包装制剂或多份制剂的个别包装的浓度可以特定的倍数宽广地改变，即更稀或更浓，且应当明了本发明的CMP制剂可变化及替代地包含与本文的公开内容一致的成分的任何组合，由其所组成，或基本上由其所组成。应注意多份制剂可获得比单一包装系统中所可能浓度更高的成分浓度。此等较高的浓度可降低制造商的制造、运送及储存成本，并附随地降低最终使用者的拥有成本。
因此，本发明的另一方面涉及一种套组，其包括在一个或多个容器中的适于形成如前文所述的本发明的制剂的成分。套组的容器必需适于储存及运送该移除组合物成分，例如，
容器(AdvancedTechnology Materials，Inc.，Danbury，Conn.，USA)。容纳移除组合物的成分的一个或多个容器优选包括用于使该一个或多个容器中的成分流体相通，以进行掺混及配送的构件。举例来说，参照
容器，可对该一个或多个容器中的衬里的外侧施加气体压力，以导致衬里的至少一种部分内容物排出，且因此可流体相通而进行掺混及配送。或者，可常规的可加压容器的顶部空间施加气体压力，或可使用泵以达成流体相通。此外，系统优选包括用于将经掺混的移除组合物配送至过程设备的配送口。待储存于
或类似容器中的溶液可任选地经脱气或经惰性气体净洗，以降低多晶硅及其它潜在敏感性材料的氧化腐蚀。
优选使用实质上化学惰性、不含杂质、可挠性及弹性的聚合薄膜材料，诸如高密度聚乙烯，以制造该一个或多个容器的衬里。期望的衬里材料不需要共挤出或障壁层以进行加工，且不含任何会不利影响待置于衬里中的成分的纯度需求的颜料、UV抑制剂、或加工剂。期望衬里材料的实例包括含纯粹(无添加剂)聚乙烯、纯粹聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯、聚聚氨酯、聚偏氯乙烯、聚氯乙烯、聚缩醛、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚丁烯等等的薄膜。此等衬里材料的优选厚度在约5密尔(mil)(0.005英寸)至约30密尔(0.030英寸)的范围内，例如，20密尔(0.020英寸)的厚度。
关于本发明套组的容器及将其传递至台面的系统，将以下专利及专利申请案的整个公开内容分别并入本文为参考资料：美国专利第7,188,644号，标题「使超纯液体中的颗粒产生减至最小的装置及方法(APPARATUS AND METHOD FOR MINIMIZING THE GENERATIONOF PARTICLES IN ULTRAPURE LIQUIDS)」；美国专利第6,698,619号，标题「可回收及再利用的桶中袋流体储存及配送容器系统(RETURNABLE AND REUSABLE，BAG-IN-DRUM FLUID STORAGEAND DISPENSING CONTAINER SYSTEM)」；及2007年5月9日以JohnE.Q.Hughes的名义提出申请的美国临时专利申请案第60/916,966号，标题「材料掺混及分配用的系统及方法(SYSTEMS AND METHODSFOR MATERIAL BLENDING AND DISTRIBUTION)」。
如前所述，本发明的CMP制剂可从单一包装传递至抛光台以使用于CMP过程中。或者，可将CMP制剂的各单一成分个别传递至抛光台，以在台面处或台面之前组合，而构成CMP制剂供使用。在优选实施方案中，CMP制剂被调配为多份制剂，其中CMP制剂的一些成分存在于第一容器中，CMP制剂的一些成分存在于第二容器中等等，以在设备处或设备之前，任选地与使用者所提供的成分组合，而构成CMP制剂供使用。举例来说，第一部分包括，例如，至少一种研磨剂、至少一种溶剂、至少一种聚合物添加剂及至少一种钝化剂，及第二部分包括至少一种氧化剂。此处公开的多份制剂实施方案并不具任何限制意味，且可包括其它组合。在所有此等各种实施方案中，将部分A、部分B、及部分C(当存在时)与部分D(其包括氧化剂(其可由制造商提供或者由使用者提供或经由材料供给进料经制造/加工设备供给))、及任选的部分E(其由水所组成，优选为去离子水)混合。成分或部分的混合形成最终制剂可发生在使用点处(例如，在抛光台、抛光带或其类似装置处混合)或在使用点之前的适当混合/接触区带、区域、范围、腔室、容器或其类似部分中，或在到达抛光台之前不久，或在CMP制剂制造商和/或供货商处。应明了除了部分D及任选的部分E之外，还可添加pH调整剂以达到优选的最终pH。
举例来说，铜移除CMP组合物的优选的成分组合如下：
| 套组 | 部分A | 部分B | 部分C(无水成分) |
| 1 | (直至20x浓度)研磨剂水聚合稳定剂杀生物剂 | (直至50x浓度)水螯合剂钝化剂杀生物剂消泡剂流变剂 | - |
| 2 | (直至20x浓度)研磨剂水聚合稳定剂杀生物剂消泡剂流变剂 | (直至50x浓度)水螯合剂钝化剂杀生物剂 | - |
| 3 | (直至10x浓度)研磨剂水聚合稳定剂杀生物剂消泡剂钝化剂流变剂 | (直至50x浓度)水螯合剂杀生物剂 | - |
| 4 | (直至20x浓度)研磨剂水聚合稳定剂杀生物剂消泡剂 | (直至50x浓度)水螯合剂钝化剂杀生物剂流变剂 | - |
| 5 | (直至10x浓度)研磨剂水聚合稳定剂杀生物剂消泡剂抑制剂 | (直至50x浓度)水螯合剂杀生物剂流变剂 | - |
| 6 | (直至20x浓度)研磨剂水聚合稳定剂杀生物剂消泡剂流变剂 | DI水 | 钝化剂螯合剂 |
| 7 | (直至10x浓度)研磨剂水聚合稳定剂杀生物剂消泡剂钝化剂流变剂 | DI水 | 螯合剂 |
| 8 | (直至20x浓度)研磨剂钝化剂螯合剂杀生物剂水 | (直至50x浓度)流变剂聚合稳定剂钝化剂杀生物剂消泡剂水 |
举例来说，参照套组8，可将预定量的部分A、部分B、部分D及部分E于台面处组合产生供软着陆CMP过程用的制剂A。在特别优选的实施方案中，部分A包含研磨剂、钝化剂、螯合剂、水及任选的杀生物剂，由上述这些成分所组成，或基本上由上述这些成分所组成；且部分B包含流变剂、聚合稳定剂、钝化剂、水、任选的杀生物剂及任选的消泡剂，由上述这些成分所组成，或基本上由上述这些成分所组成；其中部分A及部分B两者实质上不含氧化剂。在甚至更优选的实施方案中，部分A包含二氧化硅、TAZ、甘胺酸、水及任选的杀生物剂，由上述这些成分所组成，或基本上由上述这些成分所组成；且部分B包含HPC、PVP、TAZ、水、任选的杀生物剂及任选的消泡剂，由上述这些成分所组成，或基本上由上述这些成分所组成；其中部分A及部分B两者实质上不含氧化剂。
如当明了，本文所述的制剂的个别部分可以在相比于抛光期间的优选浓度大约50倍至约2倍的范围内的浓度提供。因此，浓缩的制剂部分可在使用点处(例如，在抛光台、抛光带或其类似装置处混合)或在到达抛光台之前不久在适当的容器中经适当的溶剂和/或其它成分稀释。稀释溶剂优选包含特定CMP浆料组合物的溶剂。应注意稀释可在抛光之前和/或之中经由直接将溶剂添加至压台而完成。
同样地，障壁移除CMP组合物可经由在使用点处(例如，在抛光台、抛光带或其类似装置处混合)、在到达抛光台之前不久于适当容器中、或在CMP制剂制造商和/或供货商处将成分或部分混合形成最终制剂而制得。
本发明的另一方面提供在至少一种压台上抛光微电子器件晶圆基板的方法。此方法包括使装置晶圆与至少一种铜移除CMP组合物在至少一种铜移除CMP条件下接触足够的时间，以从晶圆实质上地移除铜，且使障壁材料暴露，随后使装置晶圆与障壁移除CMP组合物在障壁移除CMP条件下接触足够的时间，以从晶圆实质上地移除障壁层，且使下层介电材料暴露。
在一实施方案中，CMP过程涉及在单一压台上将铜移除CMP抛光组合物原位转变为障壁移除CMP抛光组合物，即不将微电子器件基板转移至第二个压台以进行障壁移除CMP抛光步骤。此由于铜移除与障壁着陆CMP制剂的实质兼容性及垫清洁步骤的效用而可行。应明了原位转变可涉及块状铜至软着陆至障壁移除转变皆在单一压台上发生，或软着陆至障壁移除转变在单一压台上发生。
实际上，当原位、单压台过程包括块状移除铜过程时，可将块状铜移除CMP组合物传递至压台以进行块状铜移除。可使用本发明的铜移除组合物以进行块状铜移除，或者可使用商业或专利的块状铜移除组合物。块状铜移除子步骤的加工条件包括在约0.1psi至约7psi的范围内，优选约3psi至约7psi的压台垫向下力。
于移除块状铜后，进行“软着陆”过程。若使用本发明的铜移除CMP组合物作为块状铜移除组合物，则可改变加工条件和/或稀释铜移除CMP组合物以进行软着陆过程。若使用商业或专利的块状铜移除组合物作为块状铜移除组合物，则可将本文所述的铜移除CMP组合物传递至压台以进行软着陆加工。“软着陆”子步骤的加工条件包括在约0.1psi至约7psi的范围内，优选低于或等于3psi的压台垫向下力。使用本发明的铜移除组合物的软着陆的向下力优选为约1psi。“软着陆”子步骤当达到终点时停止，此可由本领域技术人员容易地决定。终点方法包括，但不限于，摩擦或转矩测量、涡电流(eddy current)厚度测量、薄膜反射率测量、影像分析、及化学感测。过度抛光子步骤的加工条件包括在约0.1psi至约4psi的范围内，优选低于或等于3psi的压台垫向下力。过度抛光子步骤的时间长度可由本领域技术人员容易地决定。在优选实施方案中，块状铜移除的向下力大于“软着陆”的向下力，而“软着陆”的向下力等于或大于过度抛光的向下力。
另一种方式或除此之外，应明了软着陆及过度抛光步骤可经由改变组合物中的成分浓度而控制。举例来说，可将铜移除CMP组合物进一步稀释以用于过度抛光过程。
铜移除速率可在如由本领域技术人员所决定的实质范围内作调整。在铜移除CMP步骤期间的优选的铜对钽的选择性可在约100∶1至约10,000∶1的范围内，优选约400∶1至约1000∶1。
在一实施方案中，在块状铜CMP抛光步骤和/或软着陆CMP抛光步骤完成后，可用诸如水或垫清洁剂的溶剂冲洗压台及微电子器件基板。溶剂优选与铜移除(例如，本文所述的软着陆、和/或障壁移除CMP制剂)中所使用者相同(例如，水)。垫清洁化学物质优选是羧酸及其铵盐的溶液，诸如商业产品LP-12(ATMI，Danbury，CT，USA)，更优选为LP-12的10∶1稀释物(使用水)。在又一实施方案中，在铜移除(即软着陆)完成后，用障壁移除CMP组合物冲洗抛光垫。
其后将障壁移除CMP组合物传递至压台以进行障壁移除CMP抛光步骤。障壁移除CMP抛光步骤的加工条件包括在约0.1psi至约7psi的范围内，优选约0.5psi至约4psi的向下力。
可调整障壁移除CMP组合物，以改变铜相对于障壁层材料相对于介电堆栈的移除速率。具体而言，可借助调整化学组成、氧化剂浓度、研磨剂加载量、向下力、及其它加工参数而调整选择性。因此，可对不同的整体需求调整障壁移除CMP组合物，此可由本领域技术人员容易地决定。障壁移除步骤期间的铜移除速率优选在约100埃/分钟至约1,500埃/分钟的范围内，最优选在约300埃/分钟至约1000埃/分钟的范围内。在第二步骤期间的优选的铜对的钽选择性及铜对介电质的选择性可在约10∶1至约1∶10的范围内，更优选在约1∶1至1∶10的范围内。明确的目标由过程整合需求所驱使。
值得注意地，当在单一压台上进行加工时，当决定必需将多少铜移除CMP组合物成分添加至压台垫时，是由块状铜CMP组合物成分的浓度所决定(若使用商业或专利的块状铜CMP组合物的话)，此可由本领域技术人员容易地决定。此外，当决定必需将多少障壁移除CMP组合物成分添加至压台垫时，由铜移除CMP组合物成分的浓度所决定，此可由本领域技术人员容易地决定。
在另一实施方案中，CMP方法可包括在一个或多个压台处使用一种或多种铜移除CMP组合物的铜移除CMP抛光步骤，与随后的在不同压台上使用障壁移除CMP组合物的障壁移除CMP抛光步骤。举例来说，块状铜移除及软着陆可在单一压台上(a)对两过程使用本文所述的铜移除组合物，或(b)分别使用商业或专利的块状铜移除组合物及本文所述的铜移除组合物(其中商业或专利的块状铜移除组合物与铜移除组合物在化学性上可兼容)而进行。其后可将装置晶圆移至第二个压台，以使用障壁移除CMP组合物进行障壁移除。或者，可在第一个压台上使用块状铜移除组合物(无论是本文所述的铜移除组合物、还是商业的块状铜移除组合物或专利的块状铜移除组合物)进行块状铜移除，可将装置晶圆移至第二个压台，以使用本文所述的铜移除CMP组合物进行软着陆加工，且可将装置晶圆移至第三个压台，以使用障壁移除CMP组合物进行障壁移除加工。各者的优选及实例参数如上所述。
在此实施方案的CMP方法的各步骤完成后，可在下一个加工步骤之前先将经抛光的基板自压台移开。在抛光基板之前可彻底清洁抛光垫，以防止浆料的残留。溶剂优选与在本文所述的铜移除和/或障壁移除CMP组合物中所使用者相同，例如，水。垫清洁化学物质优选是羧酸及其铵盐的溶液，诸如商业产品LP-12(ATMI，Danbury，CT，USA)，更优选为LP-12的10∶1稀释(使用水)。
在另一方面中，本发明涉及将含流体进给(过程)材料供给至多个利用流体的过程设备和/或加工站的方法，其经由使用不同过程材料的常用来源(至少一种来源优选经浓缩)，使用至少一种用于各过程设备和/或加工站的专用的掺混歧管，调整各过程材料的供给至各掺混歧管，及在与不同过程设备和/或加工站相关联的各掺混歧管中以期望比例掺混过程材料。置于单一过程材料容器内的成分应可彼此兼容，而不会导致实质的化学反应、沉淀、或降解。虽然涵盖如本文所述的不同(例如，浓缩)的过程材料将具有不同的组合物，但若可与期望的最终使用应用兼容，则在由不同过程材料来源所供给的多成分过程材料中可存在共同的成分。
仅在使用点之前才需掺混过程材料可提供许多好处。其使得可使用比常规的预掺混制剂可保存更久的高度浓缩化学物质或材料。其使得过程材料组合物可作为中断材料(例如，半导体装置)加工步骤期间的时间函数而改变。在进行精细结构的平坦化时，过程材料组合物的变化可用于不从此等结构上的抛光头施加高向下力而达成期望的移除速率。可控制地改变过程材料组合物的能力进一步可最优选化后续的多步骤加工操作，以使生产量最大化。举例来说，此方法可包括三个加工步骤P1-P3，其可用于在相同的压台或使用多个压台进行连续的块状铜移除(P1)、软着陆铜清除(P2)、及障壁移除(P3)过程。在包括连续抛光站P1、P2、及P3的晶圆加工设备上，最优选化可包括，例如，降低P1、P2或P3的时间；降低P1、P2及P3的总时间；降低P1及P2的总时间；及平衡任何的P1、P2、及P3的时间。
本发明的此方面的总体目标是要缩短每个过程步骤的个别加工时间及平衡相对于彼此的站加工时间。本领域技术人员可发展出用于完成此等目标的代数平衡式。在尝试改良抛光设备的生产量时的待考虑因素包括，但不限于：抛光设备的类型；抛光垫的化学及机械性质；待移除材料的类型；待移除材料的量和/或期望的终点厚度分布；CMP制剂的化学及机械性质；及施加于晶圆上的向下力。前述及其它因素的适当选择及调整在本领域技术人员的技能内。
举例来说，在包括三个连续加工步骤P1、P2、P3的典型的CMP系统中，第一P1终点(“EP”)系统监测铜(Cu)厚度并当检测到终点标准(例如，在虚线处的预定厚度)时产生停止抛光的指示。同样地，第二P2EP系统当其检测到Cu经移除时产生停止抛光的指示。以下论述中的移除速率可简写为“RR”。可以检视P1、P2及P3的抛光时间来开始最优选化，其中：
P1时间(tP1)＝块状Cu厚度/RR(块状)
P2时间(tP2)＝Cu厚度(着陆)/RR(着陆)
P3时间(tP3)＝障壁厚度/RR(障壁)
举例来说，若P1时间＝60秒；P2时间＝80秒；及P3时间＝100秒，则P2及P3为瓶颈且应首先平衡其的抛光时间。为平衡P1及P2时间，可在P1移除更多Cu。
换而言之，优选将多步骤连续晶圆平坦化过程的各个步骤最优选化和/或代数平衡，以改良设备利用及过程效率。具最长总加工时间的站决定且限制设备生产量。如本领域技术人员所当明了，可将两种或两种以上过程材料的任何适当组合以期望流率及比例供给至掺混歧管，及将经掺混产物供给至过程(例如，于未中断的过程操作期间)，以对于多步骤连续或其它过程操作获致期望的结果。
以下实施例仅说明本发明而不具限制性。
[实施例1]
对于使用制剂A及制剂A减去聚合剂PVP的变形，将80微米焊垫的铜浅碟化(以埃为单位)及50％图案密度0.18微米L/S阵列的侵蚀(以埃为单位)作为设备终点后的过度抛光(以秒为单位)的函数分别示于图3及4。使用Mirra CMP抛光机(Applied Materials，Sunnyvale，CA)于过度抛光中在1psi薄膜压力，0psi内管压力及1psi扣环压力在107/113rpm托架/压台旋转速度下。由图可见在浆料制剂中存在PVP(即制剂A)可降低铜焊垫的浅碟化及总体浅碟化的速率(见图3)。此外，在浆料制剂中存在PVP可降低阵列的侵蚀(见图4)。虽然不希望受限于理论，但推测PVP使胶态二氧化硅表面钝化，使得二氧化硅可与在其它情况中将会使二氧化硅絮凝且导致增加浅碟化的诸如HPC的流变剂及腐蚀抑制剂共同使用。
[实施例2]
本发明组合物的多组分制剂可提供如下：
组分1：浓度较CMP抛光期间的建议使用浓度大20倍的研磨剂及聚合物添加剂；
组分2：浓度较CMP抛光期间的建议使用浓度大5倍的其余成分；
可将组分1及组分2与额外的去离子水及氧化剂混合以传递至设备。
或者，组合物的多组分制剂可提供如下：
组分1：研磨剂、聚合物添加剂、流变剂、消泡剂及杀生物剂；
组分2：其余成分的干混合物；
组分2可由最终使用者溶解，并将组分1及2与额外的去离子水及氧化剂混合以传递至设备。
或者，铜移除组合物的多组分制剂可提供如下：
组分1：研磨剂、钝化剂、螯合剂、杀生物剂、水
组分2：流变剂、聚合物添加剂、钝化剂、杀生物剂、消泡剂、水
可将组分1及2与额外的水(优选为去离子水)及氧化剂混合以传递至设备。
在特别优选的实施方案中，软着陆组合物的多组分制剂包括：
组分1：二氧化硅(例如，DP6190)、1，2，4-三唑、甘胺酸、杀生物剂及水
组分2：羟丙基纤维素、聚乙烯基吡咯烷酮、1，2，4-三唑、杀生物剂、消泡剂及水。
可将组分1及2与额外的水(优选为去离子水)及氧化剂混合以传递至设备。应明了除了水及氧化剂之外，还可添加pH调整剂以获致优选的最终pH。
[实施例3]
如下制备由研磨剂、聚合物添加剂及水所组成的稳定制剂。将10克PVP溶解于355克水中。其后将645克DP6190添加至PVP水溶液中。所得浆料包含20重量％浆料及1重量％PVP。在近30天后，浆料未显示在容器底部呈现为澄清带或沉降颗粒的沉降行为。此外，浆料并未胶凝化或改变不透明度。值得注意地，将PVP直接添加至由DP6190存于水中所组成的溶液中将导致形成凝胶。
[实施例4]
如前文所述，本发明的一方面涉及在掺混歧管中以期望比例掺混材料，以传递至过程设备和/或加工站的方法。举例来说，可调配供铜移除CMP过程用的浓缩物，藉此分别由一种及两种浓缩制剂容易地掺混本文所述的块状铜移除组合物及铜移除组合物供使用。
举例来说，假设块状铜移除组合物包含3重量％甘胺酸、0.05重量％TAZ、1重量％酸稳定化二氧化硅、及5重量％H2O2，且铜移除组合物包含3重量％甘胺酸、0.4重量％TAZ、1重量％酸稳定化二氧化硅、0.1重量％HPC、及0.2重量％PVP，则掺混浓缩物可包括：
| 浓缩物A1 | 浓缩物B1 |
| 3.6重量％酸稳定化二氧化硅 | 1重量％HPC |
| 0.18重量％TAZ | 2重量％PVP |
| 10.8重量％甘胺酸 | 3.5重量％TAZ |
| 0至0.1重量％杀生物剂 | 0至0.1重量％杀生物剂 |
| 85.32重量％至85.42重量％水 | 0至1重量％消泡剂 |
| 92.4至93.5重量％水 |
对于块状铜CMP组合物，可将41.67毫升浓缩物A1、25.00毫升的30％H2O2及83.33毫升的去离子水传递至加工设备或加工站以进行块状铜移除。对于软着陆CMP组合物，可将41.67毫升浓缩物A1、15.00毫升的浓缩物B1、25.00毫升的30％H2O2及68.33毫升的去离子水传递至加工设备或加工站以进行软着陆加工。
值得注意地，此实施例中所述的掺混方法及浓度并不意欲限制本发明的范畴。此掺混方法可由本领域技术人员视CMP组合物的成分及其浓度而容易地改变。此外，应明了可将软着陆移除组合物传递至与块状铜移除所使用者相同或不同的压台。
[实施例5]
以此处的制剂A为主的优选的铜移除CMP制剂如下：
制剂E＝制剂A+5重量％H2O2
制剂F＝制剂A稀释4.3倍+2.3重量％H2O2
本领域技术人员当可仅使用例行实验而知晓或可确定与本文所述的特定实例及实施方案的许多等效物。此等等效物被认定在本发明的范畴内且涵盖于以下的申请专利范围中。将于本申请案全文中引述的所有参考文献、发布专利、及公开专利申请案的内容并入本文为参考资料。
Claims (31)
1.具有经提高的铜薄膜平坦化效率的铜移除CMP浆料组合物，其包含至少一种研磨剂、至少一种溶剂、至少一种钝化剂及至少一种聚合物添加剂。
2.如权利要求1所述的CMP浆料组合物，其中，该组合物的特征进一步在于包含选自以下的至少一种试剂：至少一种螯合剂、至少一种流变剂、至少一种氧化剂、至少一种缓冲剂、至少一种杀生物剂、至少一种消泡剂及其组合。
3.如权利要求1或2所述的CMP浆料组合物，其中，该研磨剂包括选自以下的酸稳定性研磨剂物质：二氧化硅、酸稳定性二氧化硅、氧化铝、碳化硅、氮化硅、氧化铁、氧化铈、氧化锆、氧化锡、二氧化钛、有机聚合物颗粒、环氧树脂、聚氨酯、聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚烯烃、聚氯乙烯、聚苯乙烯、(甲基)丙烯酸系树脂、经氧化铝涂布的胶态二氧化硅、DP6190及其组合；
其中该钝化剂包括选自以下的化合物：1，2，4-三唑(TAZ)、苯并三唑、甲苯三唑、5-苯基-苯并三唑、5-硝基-苯并三唑、3-氨基-5-巯基-1，2，4-三唑、1-氨基-1，2，4-三唑、羟基苯并三唑、2-(5-氨基-戊基)-苯并三唑、1-氨基-1，2，3-三唑、1-氨基-5-甲基-1，2，3-三唑、3-氨基-1，2，4-三唑、3-巯基-1，2，4-三唑、3-异丙基-1，2，4-三唑、5-苯基硫醇-苯并三唑、卤基-苯并三唑(卤基＝F、Cl、Br或I)、萘并三唑、2-巯基苯并咪唑(MBI)、2-巯基苯并噻唑、4-甲基-2-苯基咪唑、2-巯基噻唑啉、5-氨基四唑、5-氨基四唑单水合物、5-氨基-1，3，4-噻二唑-2-硫醇、2，4-二氨基-6-甲基-1，3，5-三嗪、噻唑、三嗪、甲基四唑、1，3-二甲基-2-咪唑烷酮、1，5-五亚甲基四唑、1-苯基-5-巯基四唑、二氨基甲基三嗪、咪唑啉硫酮、巯基苯并咪唑、4-甲基-4H-1，2，4-三唑-3-硫醇、5-氨基-1，3，4-噻二唑-2-硫醇、苯并噻唑、磷酸三甲苯酯、咪唑、吲唑、脲及硫脲化合物、草酸、丙二酸、琥珀酸、次氮基三乙酸、亚氨基二乙酸、及其衍生物及组合；
其中该溶剂包括选自以下的化合物：水、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、丙二醇、甘油及其组合；及
其中该聚合物添加剂选自：聚乙烯基吡咯烷酮、含N-乙烯基吡咯烷酮单体的聚合物及其组合。
4.如权利要求1或2所述的CMP浆料组合物，其中，该研磨剂选自：晶粒、细粒、颗粒、或其它细分形式。
5.如权利要求2所述的CMP浆料组合物，其包含至少一种流变剂，其中，该流变剂选自：改性纤维素衍生物、纤维素醚、淀粉改性纤维素衍生物、纤维素醚、淀粉衍生物、果胶衍生物、聚丙烯酰胺及其水性分散体。
6.如权利要求2所述的CMP浆料组合物，其包含至少一种氧化剂，其中，该氧化剂选自：过氧化氢、硝酸铁、碘酸钾、过锰酸钾、硝酸、亚氯酸铵、氯酸铵、碘酸铵、过硼酸铵、过氯酸铵、过碘酸铵、亚氯酸四甲铵、氯酸四甲铵、碘酸四甲铵、过硼酸四甲铵、过氯酸四甲铵、过碘酸四甲铵、4-甲基吗啉-N-氧化物、吡啶-N-氧化物、过氧化氢脲、及其两种或更多种的混合物。
7.如权利要求2所述的CMP浆料组合物，其包含至少一种螯合剂，其中，该螯合剂选自：甘胺酸、丙胺酸、柠檬酸、乙酸、马来酸、草酸、丙二酸、邻苯二甲酸、琥珀酸、次氮基三乙酸、亚氨基二乙酸、乙二胺、CDTA、EDTA及其组合。
8.如权利要求1所述的CMP浆料组合物，其中，该组合物具有在约4至6的范围内的pH。
9.如权利要求1所述的CMP浆料组合物，其进一步包含至少一种螯合剂、至少一种流变剂、至少一种缓冲剂及至少一种氧化剂。
10.如权利要求1所述的CMP浆料组合物，其包含二氧化硅、三唑和/或其衍生物、任何包含N-乙烯基吡咯烷酮单体的聚合物、及水。
11.如权利要求1所述的CMP浆料组合物，其包含二氧化硅、1，2，4-三唑、聚乙烯基吡咯烷酮及水。
12.如权利要求10或11所述的CMP浆料组合物，其进一步包含甘胺酸、羟丙基纤维素、缓冲剂、过氧化氢及其组合中的至少一种。
13.如权利要求1所述的CMP浆料组合物，其中，钝化剂相对于聚合物添加剂的重量百分比在约0.5∶1至约20∶1的范围内，及研磨剂相对于聚合物添加剂的重量百分比在约1∶1至约50∶1的范围内，优选2∶1至约25∶1。
14.如权利要求2或13所述的CMP浆料组合物，其中，螯合剂相对于聚合物添加剂的重量百分比在约1∶1至100∶1的范围内，及流变剂相对于聚合物添加剂的重量百分比在约0.1∶1至约5∶1的范围内。
15.如权利要求2所述的CMP浆料组合物，其中，钝化剂相对于聚合物添加剂的重量百分比在约6∶1至约10∶1的范围内；研磨剂相对于聚合物添加剂的重量百分比在约16∶1至约24∶1的范围内；螯合剂相对于聚合物添加剂的重量百分比在约50∶1至65∶1的范围内；及流变剂相对于聚合物添加剂的重量百分比在约1.5∶1至约2.5∶1的范围内。
16.如权利要求2所述的CMP浆料组合物，其中，钝化剂相对于聚合物添加剂的重量百分比在约1∶1至约3∶1的范围内；研磨剂相对于聚合物添加剂的重量百分比在约3∶1至约7∶1的范围内；螯合剂相对于聚合物添加剂的重量百分比在约10∶1至15∶1的范围内；及流变剂相对于聚合物添加剂的重量百分比在约0.1∶1至约1∶1的范围内。
17.蚀刻组合物，包括含羟基的金属氧化物研磨剂、选自水溶性聚合物(WSP)和交联丙烯酸基聚合物的导致桥连絮凝的添加剂、及抗絮凝剂。
18.如权利要求17所述的蚀刻组合物，其中，该抗絮凝剂包括选自以下的聚合物添加剂：聚乙烯基吡咯烷酮、含N-乙烯基吡咯烷酮单体的聚合物及其组合。
19.抛光其上沉积有金属及障壁层材料的晶圆基板的方法，该方法包括使其上具有金属的该晶圆基板在第一压台处与至少一种金属移除CMP浆料组合物在至少一种金属移除CMP条件下接触足够的时间，以从该晶圆实质上地移除金属，且使该障壁材料暴露，其中，该CMP浆料组合物包含至少一种研磨剂成分、至少一种溶剂、至少一种钝化剂及至少一种聚合物添加剂。
20.如权利要求19所述的方法，其中，该组合物的特征进一步在于包含选自以下的至少一种试剂：至少一种螯合剂、至少一种流变剂、至少一种氧化剂、至少一种缓冲剂及其组合。
21.如权利要求19或20所述的方法，其中，该接触在选自以下的条件下进行：在约0.1psi至约7psi范围内的压台垫向下力；约15秒至约5分钟的时间；及其组合。
22.如权利要求19或20所述的方法，其中，该金属包括铜。
23.如权利要求19所述的方法，其进一步包括使其上具有障壁层材料的微电子器件基板在第二压台上与障壁移除CMP组合物在障壁移除CMP条件下接触足够的时间，以从微电子器件基板实质上地移除障壁层材料，其中，该障壁移除CMP组合物包含至少一种钝化剂、至少一种障壁层移除增强剂、至少一种选择性添加剂、至少一种溶剂、至少一种酸稳定性研磨剂及任选的至少一种氧化剂。
24.如权利要求19所述的方法，其进一步包括使其上具有障壁层材料的微电子器件基板在第一压台上与障壁移除CMP组合物在障壁移除CMP条件下接触足够的时间，以从微电子器件基板实质上地移除障壁层材料，其中，该障壁移除CMP组合物包含至少一种钝化剂、至少一种障壁层移除增强剂、至少一种选择性添加剂、至少一种溶剂、至少一种酸稳定性研磨剂及任选的至少一种氧化剂。
25.如权利要求23或24所述的方法，其中，该障壁移除CMP条件包括在约0.1psi至约7psi范围内的压台垫向下力。
26.如权利要求23或24所述的方法，其进一步包括在使障壁层材料与障壁移除CMP浆料组合物接触之前，用溶剂或垫清洁溶液将压台垫在第一冲洗条件下进行第一次冲洗历时足够的时间。
27.套组，包括在一个或多个容器中的铜移除CMP组合物试剂，其中，该铜移除CMP组合物包含至少一种钝化剂、至少一种聚合物添加剂、至少一种研磨剂及至少一种溶剂。
28.如权利要求27所述的套组，其进一步包括一种或多种选自以下的组分：至少一种螯合剂及至少一种流变剂。
29.如权利要求28所述的套组，其中，第一容器包含至少一种研磨剂、至少一种钝化剂、至少一种螯合剂、至少一种溶剂、任选的至少一种杀生物剂及任选的至少一种消泡剂，及第二容器包含至少一种流变剂、至少一种聚合物添加剂、至少一种钝化剂、至少一种溶剂、任选的至少一种杀生物剂及任选的至少一种消泡剂。
30.如权利要求29所述的套组，其中，该第一容器及该第二容器实质上不含氧化剂。
31.如权利要求29所述的套组，其中，可将该第一容器及第二容器组合在一起，并与额外的溶剂及任选的至少一种氧化剂组合。
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