CN105313001A - 用于化学机械抛光含有钌和铜的衬底的方法 - Google Patents

用于化学机械抛光含有钌和铜的衬底的方法 Download PDF

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Abstract

一种用于化学机械抛光包含钌和铜的衬底的方法。

Description

用于化学机械抛光含有钌和铜的衬底的方法
技术领域
本发明涉及一种用于化学机械抛光包含钌和铜的衬底的方法。更确切地说，本发明涉及一种用于化学机械抛光包含钌和铜的半导体衬底的方法。
背景技术
随着半导体衬底中的线宽和层厚度持续减小，钌在各种集成方案中逐渐替代铜晶种层的使用。此外，对于高密度集成电路日益增加的需求使得装置设计合并金属互连结构的多个上覆层。为了促进所述多层装置设计，使每一装置层平面化至关重要。半导体制造商依赖于化学机械抛光作为用以提供平坦衬底表面的经济方法。
因为不同半导体制造商所用的集成方案不同，所以在化学机械抛光步骤中经抛光的各种装置层所需的速率选择性也不同。另外，在用于给定装置配置的给定抛光操作期间出现的化学机械抛光副产物可能不同。举例来说，针对钌抛光设计的常规抛光组合物典型地含有强氧化剂、具有低pH或具有低pH与强氧化剂两者。所述配制品可以提供适用的钌去除速率；然而，其还提供形成四氧化钌的潜能。四氧化钌是高毒性气体，其在化学机械抛光操作期间需要特殊的预防措施。
另外，铜在暴露于含有强氧化剂的抛光组合物时极其快速地氧化。鉴于钌和铜的还原潜能差异，在使用常规钌抛光组合物抛光某些装置配置时，铜可能经受由钌造成的电流侵蚀。这可能在抛光时导致不同的铜和钌去除速率，从而导致不当的不均匀性。
一种用于抛光含有钌和铜的衬底层的所声明的解决方案由李(Li)等人在美国专利申请公开案第2009/0124173号中公开。李等人公开一种化学机械抛光组合物，其包含：(a)研磨剂，(b)水性载剂，(c)氧化剂，其具有相对于标准氢电极大于0.7V并且低于1.3V的标准还原潜能，以及(d)任选的硼酸根阴离子源，其条件是当氧化剂包含除过硼酸盐、过碳酸盐或过磷酸盐以外的过氧化物时，化学机械抛光组合物进一步包含硼酸根阴离子源，其中化学机械抛光组合物的pH在约7与约12之间。
尽管如此，仍然存在对新的化学机械抛光浆料组合物和用于具有钌和铜表面特征的抛光衬底的方法的需求。
发明内容
本发明提供一种用于化学机械抛光衬底的方法，其包含：提供抛光机；提供衬底，其中所述衬底包含钌和铜；提供化学机械抛光浆料组合物，其包含以下各者作为初始组分：水、0.1wt％到25wt％研磨剂、0.05wt％到1wt％次氯酸钠或次氯酸钾、0.001wt％到1wt％丙烯酸与甲基丙烯酸的共聚物、0.005wt％到1wt％铜腐蚀抑制剂(优选是BTA)、0wt％到0.01wt％聚甲基乙烯基醚(PMVE)、0wt％到0.1wt％非离子表面活性剂，其中化学机械抛光浆料组合物具有8到12的pH；提供化学机械抛光垫；将化学机械抛光垫和衬底安设在化学机械抛光机中；以0.69kPa到34.5kPa的下压力产生在化学机械抛光垫与衬底之间的动态接触；接近于化学机械抛光垫与衬底之间的界面分配化学机械抛光浆料组合物；其中化学机械抛光浆料组合物与衬底的钌和铜接触；其中衬底被抛光；并且其中一部分钌被从衬底去除。
本发明提供一种用于化学机械抛光衬底的方法，其包含：提供抛光机；提供衬底，其中所述衬底包含钌和铜；提供化学机械抛光浆料组合物，其包含以下各者作为初始组分：水；5wt％到15wt％研磨剂，其中所述研磨剂是平均粒径为1nm到100nm的胶态二氧化硅研磨剂；0.05wt％到1wt％次氯酸钠；0.001wt％到1wt％丙烯酸与甲基丙烯酸的共聚物，其中所述丙烯酸与甲基丙烯酸的共聚物的丙烯酸与甲基丙烯酸比率为1∶5到5∶1并且重量平均分子量为10,000g/mol到50,000g/mol；0.005wt％到1wt％铜腐蚀抑制剂，其中所述铜腐蚀抑制剂是苯并三唑；0.0005wt％到0.005wt％聚(甲基乙烯基醚)，其中所述聚(甲基乙烯基醚)的重量平均分子量为10,000g/mol到50,000g/mol；0.005wt％到0.05wt％非离子表面活性剂，其中所述非离子表面活性剂是聚乙二醇脱水山梨糖醇单月桂酸酯；其中化学机械抛光浆料组合物具有9到11的pH；提供化学机械抛光垫；将化学机械抛光垫和衬底安设在化学机械抛光机中；以0.69kPa到34.5kPa的下压力产生在化学机械抛光垫与衬底之间的动态接触；接近于化学机械抛光垫与衬底之间的界面分配化学机械抛光浆料组合物；其中化学机械抛光浆料组合物与衬底的钌和铜接触；其中衬底被抛光；并且其中一部分钌被从衬底去除。
本发明提供一种用于化学机械抛光衬底的方法，其包含：提供抛光机；提供衬底，其中所述衬底包含钌和铜；提供化学机械抛光浆料组合物，其包含以下各者作为初始组分：水；5wt％到15wt％研磨剂，其中所述研磨剂是平均粒径为25nm到85nm的胶态二氧化硅研磨剂；0.05wt％到1wt％次氯酸钠；0.001wt％到1wt％丙烯酸与甲基丙烯酸的共聚物，其中所述丙烯酸与甲基丙烯酸的共聚物的丙烯酸与甲基丙烯酸比率为1∶5到5∶1并且重量平均分子量为20,000g/mol到25,000g/mol；0.005wt％到1wt％铜腐蚀抑制剂，其中所述铜腐蚀抑制剂是苯并三唑；0.0005wt％到0.005wt％聚(甲基乙烯基醚)，其中所述聚(甲基乙烯基醚)的重量平均分子量为25,000g/mol到40,000g/mol；0.005wt％到0.05wt％非离子表面活性剂，其中所述非离子表面活性剂是聚乙二醇脱水山梨糖醇单月桂酸酯；其中化学机械抛光浆料组合物具有9到11的pH；提供化学机械抛光垫；将化学机械抛光垫和衬底安设在化学机械抛光机中；以0.69kPa到34.5kPa的下压力产生在化学机械抛光垫与衬底之间的动态接触；接近于化学机械抛光垫与衬底之间的界面分配化学机械抛光浆料组合物；其中化学机械抛光浆料组合物与衬底的钌和铜接触；其中衬底被抛光；并且其中一部分钌被从衬底去除。
本发明提供一种用于化学机械抛光衬底的方法，其包含：提供抛光机；提供衬底，其中所述衬底包含钌和铜；提供化学机械抛光浆料组合物，其包含以下各者作为初始组分：水；7wt％到12wt％胶态二氧化硅研磨剂，其中所述胶态二氧化硅研磨剂具有25nm到85nm的平均粒径；0.07wt％到1wt％次氯酸钠；0.01wt％到0.1wt％丙烯酸与甲基丙烯酸的共聚物，其中所述丙烯酸与甲基丙烯酸的共聚物的丙烯酸与甲基丙烯酸比率为1∶5到5∶1并且重量平均分子量为15,000g/mol到30,000g/mol；0.03wt％到0.05wt％苯并三唑；0.001wt％到0.0025wt％聚(甲基乙烯基醚)，其中所述聚(甲基乙烯基醚)的重量平均分子量为25,000g/mol到40,000g/mol；0.0075wt％到0.015wt％非离子表面活性剂，其中所述非离子表面活性剂是聚乙二醇脱水山梨糖醇单月桂酸酯；其中化学机械抛光浆料组合物具有10到11的pH；提供化学机械抛光垫；将化学机械抛光垫和衬底安设在化学机械抛光机中；以0.69kPa到34.5kPa的下压力产生在化学机械抛光垫与衬底之间的动态接触；接近于化学机械抛光垫与衬底之间的界面分配化学机械抛光浆料组合物；其中化学机械抛光浆料组合物与衬底的钌和铜接触；其中衬底被抛光；并且其中一部分钌被从衬底去除。
本发明提供一种用于化学机械抛光衬底的方法，其包含：提供抛光机；提供衬底，其中所述衬底包含钌和铜；提供化学机械抛光浆料组合物，其包含以下各者作为初始组分：水；7wt％到12wt％胶态二氧化硅研磨剂，其中所述胶态二氧化硅研磨剂具有25nm到85nm的平均粒径；0.075wt％到0.5wt％次氯酸钠；0.05wt％到0.075wt％丙烯酸与甲基丙烯酸的共聚物，其中所述共聚物的丙烯酸与甲基丙烯酸比率为2∶3并且重量平均分子量为20,000g/mol到25,000g/mol；0.03wt％到0.05wt％苯并三唑；0.001wt％到0.0025wt％聚(甲基乙烯基醚)，其中所述聚(甲基乙烯基醚)的重量平均分子量为25,000g/mol到40,000g/mol；0.0075wt％到0.015wt％非离子表面活性剂，其中所述非离子表面活性剂是聚乙二醇脱水山梨糖醇单月桂酸酯；其中化学机械抛光浆料组合物具有10到11的pH；提供化学机械抛光垫；将化学机械抛光垫和衬底安设在化学机械抛光机中；以0.69kPa到34.5kPa的下压力产生在化学机械抛光垫与衬底之间的动态接触；接近于化学机械抛光垫与衬底之间的界面分配化学机械抛光浆料组合物；其中化学机械抛光浆料组合物与衬底的钌和铜接触；其中衬底被抛光；并且其中一部分钌被从衬底去除。
具体实施方式
许多如由覆盖层抛光实验所证明的展现所需钌去除速率和钌对铜选择性的有希望的化学机械抛光组合物未能对于由各种图案化衬底(即，具有钌与铜表面特征两者的衬底)所展现的不同装置配置展现稳固的抛光性能。据相信，在化学机械抛光包含钌和铜的衬底期间所产生的副产物包括铜离子。进一步相信，这些铜离子导致次氯酸钠氧化剂分解。已经出人意料地发现，用于本发明方法的含有次氯酸钠氧化剂的化学机械抛光浆料组合物在多种具有钌与铜表面特征两者的不同装置配置上展现稳固的抛光性质。
本发明的用于化学机械抛光衬底的方法适用于化学机械抛光包含钌和铜的衬底的表面。本发明的用于化学机械抛光衬底表面的方法尤其适用于化学机械抛光具有钌和铜表面特征的半导体晶片的表面，其中化学机械抛光浆料组合物与表面特征的钌和铜接触；并且一部分钌被从衬底去除。
优选地，在本发明的化学机械抛光方法中所用的化学机械抛光浆料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。
适用于在本发明的化学机械抛光方法中所用的化学机械抛光浆料组合物中使用的研磨剂包括例如无机氧化物、无机氢氧化物、无机氢氧化氧化物、金属硼化物、金属碳化物、金属氮化物、聚合物粒子以及包含前述中的至少一者的混合物。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)或包含前述氧化物中的至少一者的组合。如果需要，还可以利用这些无机氧化物的改性形式，如经有机聚合物涂布的无机氧化物粒子和经无机涂布的粒子。合适的金属碳化物、硼化物以及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、碳化钛或包含前述金属碳化物、硼化物以及氮化物中的至少一者的组合。优选地，所用的研磨剂是胶态二氧化硅研磨剂。更优选地，所用的研磨剂是如通过熟知的激光散射技术所测定平均粒径为1nm到100nm(更优选地，10nm到100nm；最优选地，25nm到85nm)的胶态二氧化硅。
用于本发明的化学机械抛光方法的化学机械抛光浆料组合物优选地包含0.1wt％到25wt％(优选地，1wt％到20wt％；更优选地，5wt％到15wt％；最优选地，7wt％到12wt％)研磨剂作为初始组分。优选地，研磨剂是胶态二氧化硅研磨剂。更优选地，研磨剂是平均粒径为1nm到100nm(更优选地，10nm到100nm；最优选地，25nm到85nm)的胶态二氧化硅研磨剂。最优选地，本发明的化学机械抛光浆料组合物包含5wt％到15wt％(更优选地，7wt％到12wt％)平均粒径为10nm到100nm(更优选地，25nm到85nm)的胶态二氧化硅研磨剂作为初始组分。
用于本发明的化学机械抛光方法的化学机械抛光浆料组合物优选地包含0.05wt％到1wt％(更优选地，0.07wt％到1wt％；最优选地，0.075wt％到0.5wt％)次氯酸钠与次氯酸钾中的至少一者作为初始组分。更优选地，用于本发明的化学机械抛光方法的化学机械抛光浆料组合物优选地包含0.05wt％到1wt％(更优选地，0.07wt％到1wt％；最优选地，0.075到0.5)次氯酸钠作为初始组分。
用于本发明的化学机械抛光方法的化学机械抛光浆料组合物优选地包含0.001wt％到1wt％(优选地，0.0075wt％到0.5wt％；更优选地，0.01wt％到0.1wt％；最优选地，0.05wt％到0.075wt％)至少一种丙烯酸与甲基丙烯酸的共聚物作为初始组分。优选地，至少一种丙烯酸与甲基丙烯酸的共聚物是选自丙烯酸与甲基丙烯酸比率为1∶10到10∶1(更优选地，1∶5到5∶1；最优选地，2∶3)的丙烯酸与甲基丙烯酸共聚物的群组。优选地，至少一种丙烯酸与甲基丙烯酸的共聚物是选自重量平均分子量为5,000g/mol到100,000g/mol(更优选地，10,000g/mol到50,000g/mol；再更优选地，15,000g/mol到30,000g/mol；最优选地，20,000g/mol到25,000g/mol)的丙烯酸与甲基丙烯酸共聚物的群组。最优选地，至少一种丙烯酸与甲基丙烯酸的共聚物选自丙烯酸与甲基丙烯酸比率为1∶10到10∶1(更优选地，1∶5到5∶1；最优选地，2∶3)并且重量平均分子量为5,000g/mol到100,000g/mol(更优选地，10,000g/mol到50,000g/mol；再更优选地，15,000g/mol到30,000g/mol；最优选地，20,000g/mol到25,000g/mol)的丙烯酸与甲基丙烯酸共聚物的群组。
用于本发明的化学机械抛光方法的化学机械抛光浆料组合物优选地包含0.005wt％到1wt％(优选地，0.0075wt％到0.5wt％；更优选地，0.01wt％到0.1wt％；最优选地，0.03wt％到0.05wt％)铜腐蚀抑制剂作为初始组分。优选地，铜腐蚀抑制剂是唑抑制剂。更优选地，铜腐蚀抑制剂是选自由苯并三唑(BTA)、巯基苯并噻唑(MBT)、甲苯三唑(TTA)以及咪唑组成的群组的唑抑制剂。最优选地，铜腐蚀抑制剂是苯并三唑。
用于本发明的化学机械抛光方法的化学机械抛光浆料组合物任选地包含0wt％到0.01wt％(优选地，0.0005wt％到0.005wt％；最优选地，0.0010wt％到0.0025wt％)聚(甲基乙烯基醚)(PMVE)作为初始组分。优选地，用于本发明方法的化学机械抛光浆料组合物中的聚(甲基乙烯基醚)具有5,000g/mol到100,000g/mol(更优选地，10,000g/mol到50,000g/mol；最优选地，25,000g/mol到40,000g/mol)的重量平均分子量。
用于本发明的化学机械抛光方法的化学机械抛光浆料组合物任选地包含0wt％到0.1wt％(优选地，0.005wt％到0.05wt％；最优选地，0.0075wt％到0.015wt％)非离子表面活性剂作为初始组分。优选地，所述非离子表面活性剂是聚乙二醇脱水山梨糖醇单月桂酸酯(例如，可通过西格玛-阿尔德里奇(Sigma-Aldrich)获得的20)。
用于本发明的化学机械抛光方法的化学机械抛光浆料组合物优选地具有8到12(优选地，9到11；更优选地，9.5到11；最优选地，10到11)的pH。用于本发明的化学机械抛光方法的化学机械抛光浆料组合物任选地包括pH调节剂。优选地，任选的pH调节剂选自无机酸和无机碱。最优选地，任选的pH调节剂选自硝酸、硫酸、盐酸、磷酸、硫酸钾以及氢氧化钾。
用于本发明的化学机械抛光方法的化学机械抛光浆料组合物优选地不含过氧氧化剂。如本文中和所附权利要求书中所用，术语“过氧氧化剂”意指选自过氧化氢、过氧化脲、过碳酸盐、过氧化苯甲酰、过氧乙酸、过氧化钠、二叔丁基过氧化物、单过氧硫酸盐、二过氧硫酸盐、铁(III)化合物的氧化剂。如本文中和所附权利要求书中所用，术语“不含过氧氧化剂”意指化学机械抛光浆料组合物含有＜1ppm过氧氧化剂。优选地，用于本发明方法的化学机械抛光浆料组合物含有小于可检测极限的过氧氧化剂。
用于本发明的化学机械抛光方法的化学机械抛光浆料组合物优选地不含过碘酸。如本文中和所附权利要求书中所用，术语“不含过碘酸”意指化学机械抛光浆料组合物含有＜1ppm过碘酸和其盐。优选地，用于本发明方法的化学机械抛光浆料组合物含有小于可检测极限的过碘酸和其盐。
用于本发明的化学机械抛光方法的化学机械抛光浆料组合物优选地不含硼酸根阴离子。如本文中和所附权利要求书中所用，术语“不含硼酸根阴离子”意指化学机械抛光浆料组合物含有＜1ppm硼酸根阴离子。优选地，用于本发明方法的化学机械抛光浆料组合物含有小于可检测极限的硼酸根阴离子。
用于本发明的化学机械抛光方法的化学机械抛光浆料组合物优选地不含过硼酸盐。如本文中和所附权利要求书中所用，术语“不含过硼酸盐”意指化学机械抛光浆料组合物含有＜1ppm过硼酸盐。优选地，用于本发明方法的化学机械抛光浆料组合物含有小于可检测极限的过硼酸盐。
用于本发明的化学机械抛光方法的化学机械抛光浆料组合物优选地不含过碳酸盐。如本文中和所附权利要求书中所用，术语“不含过碳酸盐”意指化学机械抛光浆料组合物含有＜1ppm过碳酸盐。优选地，用于本发明方法的化学机械抛光浆料组合物含有小于可检测极限的过碳酸盐。
用于本发明的化学机械抛光方法的化学机械抛光浆料组合物优选地不含过磷酸盐。如本文中和所附权利要求书中所用，术语“不含过磷酸盐”意指化学机械抛光浆料组合物含有＜1ppm过磷酸盐。优选地，用于本发明方法的化学机械抛光浆料组合物含有小于可检测极限的过磷酸盐。
用于本发明的化学机械抛光方法的化学机械抛光浆料组合物优选地不含钙离子。如本文中和所附权利要求书中所用，术语“不含钙离子”意指化学机械抛光浆料组合物含有＜0.1ppm钙离子。优选地，用于本发明方法的化学机械抛光浆料组合物含有小于可检测极限的钙离子。
用于本发明的化学机械抛光方法的化学机械抛光浆料组合物优选地不含镁离子。如本文中和所附权利要求书中所用，术语“不含镁离子”意指化学机械抛光浆料组合物含有＜0.1ppm镁离子。优选地，用于本发明方法的化学机械抛光浆料组合物含有小于可检测极限的镁离子。
用于本发明的化学机械抛光方法的化学机械抛光浆料组合物优选地不含含有环氧乙烷环的材料。如本文中和所附权利要求书中所用，术语“不含环氧乙烷环”意指化学机械抛光浆料组合物含有＜1ppm含有环氧乙烷环的材料(例如，含有环氧乙烷环的水溶性聚合物和含有环氧乙烷环的表面活性剂)。优选地，用于本发明方法的化学机械抛光浆料组合物含有小于可检测极限的含有环氧乙烷环的材料。
用于本发明的化学机械抛光方法的化学机械抛光浆料组合物优选地不含酰胺基。如本文中和所附权利要求书中所用，术语“不含酰胺基”意指化学机械抛光浆料组合物含有＜1ppm含酰胺基材料。优选地，用于本发明方法的化学机械抛光浆料组合物含有小于可检测极限的含有酰胺基的材料。
用于本发明的化学机械抛光方法的化学机械抛光浆料组合物优选地不含膦酸。如本文中和所附权利要求书中所用，术语“不含膦酸”意指化学机械抛光浆料组合物含有＜1ppm膦酸。优选地，用于本发明方法的化学机械抛光浆料组合物含有小于可检测极限的膦酸。
用于本发明的化学机械抛光方法的化学机械抛光浆料组合物优选地不含氰酸盐。如本文中和所附权利要求书中所用，术语“不含氰酸盐”意指化学机械抛光浆料组合物含有＜1ppm氰酸盐。优选地，用于本发明方法的化学机械抛光浆料组合物含有小于可检测极限的氰酸盐。
用于本发明的化学机械抛光方法的化学机械抛光浆料组合物优选地不含经羧酸官能团改性的水溶性纤维素。如本文中和所附权利要求书中所用，术语“不含经羧酸官能团改性的水溶性纤维素”意指化学机械抛光浆料组合物含有＜1ppm经羧酸官能团改性的水溶性纤维素。优选地，用于本发明方法的化学机械抛光浆料组合物含有小于可检测极限的经羧酸官能团改性的水溶性纤维素。
用于本发明方法的化学机械抛光的化学机械抛光垫可以是所属领域中已知的任何合适的抛光垫。化学机械抛光垫可以优选地选自编织和非编织抛光垫。化学机械抛光垫可以由具有不同密度、硬度、厚度、可压缩性以及模量的任何合适的聚合物制成。按需要，化学机械抛光垫可以是有槽和多孔的。
优选地，在本发明的化学机械抛光方法中，将化学机械抛光浆料组合物分配到化学机械抛光垫抛光表面上的化学机械抛光垫与衬底之间的介面处或靠近所述介面处。
本发明的一些实施例现将详细地描述于以下实例中。
比较实例A和实例1到4
化学机械抛光浆料组合物
所测试的化学机械抛光浆料组合物在表1中描述。化学机械抛光浆料组合物A是比较配制品，其不在所要求的发明的范围内。使用氢氧化钾(KOH)将化学机械抛光浆料组合物调节到表1中所提到的pH。
表1
K1630胶态二氧化硅，平均粒径为120nm，由AZ电子材料(AZElectronicMaterials)制造并且可购自罗门哈斯电子材料CMP公司(RohmandHaasElectronicMaterialsCMPInc.)
χII1501-50胶态二氧化硅，平均粒径为50nm，由AZ电子材料制造并且可购自罗门哈斯电子材料CMP公司
φ重量平均分子量为32,000g/mol的聚(甲基乙烯基醚)
λ可购自西格玛-阿尔德里奇的20非离子聚乙二醇脱水山梨糖醇单月桂酸酯表面活性剂
γ丙烯酸与甲基丙烯酸单体的共聚物，重量平均分子量为22,000g/mol并且丙烯酸与甲基丙烯酸摩尔比为2∶3。
抛光测试
抛光实验在铜(Cu)、正硅酸四乙酯(TEOS)、BlackSiCOH膜(BD)以及物理气相沉积的钌(RuPVD)覆盖晶片上使用表1中所描述的化学机械抛光浆料组合物(CMPC)进行。抛光实验使用配备有ISRM检测器系统的应用材料公司(AppliedMaterials，Inc.)Reflexion300mm抛光机使用具有SP2310子垫和1010凹槽图案(可购自罗门哈斯电子材料CMP公司)的VisionPadTMVP3100聚氨酯抛光垫在1psi(6.89kPa)下压力、300ml/min化学机械抛光浆料组合物流动速率、93rpm压板速度以及87rpm载体速度下进行。32P-3FN菱形垫调整器(可购自基尼卡公司(KinikCompany))用于调整抛光垫。用调整器使用7.0lbs(3.18kg)的下压力持续20分钟来磨合抛光垫。抛光表面在抛光期间在6磅(2.72kg)的下压力下以10次扫描/分钟从距抛光垫中心2.0英寸到13.7英寸经进一步原位调整。使用乔丹瓦利(JordanValley)JVX-5200T计量工具来测定报告于表2中的Cu和RuPVD去除速率。通过使用科磊(KLA-Tencor)FX200计量工具测量抛光之前和之后的膜厚度来测定报告于表2中的TEOS和BD去除速率。抛光测试的结果在表2中呈现。
表2

Claims (10)

1.一种用于化学机械抛光衬底的方法，其包含：
提供抛光机；
提供衬底，其中所述衬底包含钌和铜；
提供化学机械抛光浆料组合物，其包含以下各者作为初始组分：
水；
0.1wt％到25wt％研磨剂；
0.05wt％到1wt％次氯酸钠或次氯酸钾；
0.001wt％到1wt％丙烯酸与甲基丙烯酸的共聚物；
0.005wt％到1wt％铜腐蚀抑制剂(优选是BTA)；
0wt％到0.01wt％聚甲基乙烯基醚(PMVE)；
0wt％到0.1wt％非离子表面活性剂；
其中所述化学机械抛光浆料组合物具有8到12的pH；
提供化学机械抛光垫；
将所述化学机械抛光垫和所述衬底安设在所述化学机械抛光机中；
以0.69kPa到34.5kPa的下压力产生在所述化学机械抛光垫与所述衬底之间的动态接触；
接近于所述化学机械抛光垫与所述衬底之间的介面分配所述化学机械抛光浆料组合物；
其中所述化学机械抛光浆料组合物与所述衬底的钌和铜接触；其中所述衬底被抛光；并且其中一部分所述钌被从所述衬底去除。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述化学机械抛光浆料组合物包含以下各者作为初始组分：
水；
5wt％到15wt％所述研磨剂，其中所述研磨剂是平均粒径为1nm到100nm的胶态二氧化硅研磨剂；
0.05wt％到1wt％次氯酸钠；
0.001wt％到1wt％所述丙烯酸与甲基丙烯酸的共聚物，其中所述丙烯酸与甲基丙烯酸的共聚物的丙烯酸与甲基丙烯酸比率为1∶5到5∶1并且重量平均分子量为10,000g/mol到50,000g/mol；
0.005wt％到1wt％所述铜腐蚀抑制剂，其中所述铜腐蚀抑制剂是苯并三唑；
0.0005wt％到0.005wt％所述聚(甲基乙烯基醚)，其中所述聚(甲基乙烯基醚)具有10,000g/mol到50,000g/mol的重量平均分子量；
0.005wt％到0.05wt％所述非离子表面活性剂，其中所述非离子表面活性剂是聚乙二醇脱水山梨糖醇单月桂酸酯；
其中所述化学机械抛光浆料组合物具有9到11的pH。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述胶态二氧化硅研磨剂具有25nm到85nm的平均粒径。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述丙烯酸与甲基丙烯酸的共聚物具有20,000g/mol到25,000g/mol的重量平均分子量。
5.根据权利要求2所述的方法，其中所述聚甲基乙烯基醚具有25,000g/mol到40,000g/mol的重量平均分子量。
6.根据权利要求2所述的方法，其中所述胶态二氧化硅研磨剂具有25nm到85nm的平均粒径；其中所述丙烯酸与甲基丙烯酸的共聚物具有20,000g/mol到25,000g/mol的重量平均分子量；并且其中所述聚甲基乙烯基醚具有25,000g/mol到40,000g/mol的重量平均分子量。
7.根据权利要求2所述的方法，其中所述化学机械抛光浆料组合物包含以下各者作为初始组分：
水；
7wt％到12wt％所述胶态二氧化硅研磨剂，其中所述胶态二氧化硅研磨剂具有25nm到85nm的平均粒径；
0.07wt％到1wt％次氯酸钠；
0.01wt％到0.1wt％所述丙烯酸与甲基丙烯酸的共聚物，其中所述丙烯酸与甲基丙烯酸的共聚物的丙烯酸与甲基丙烯酸比率为1∶5到5∶1并且重量平均分子量为15,000g/mol到30,000g/mol；
0.03wt％到0.05wt％所述苯并三唑；
0.001wt％到0.0025wt％所述聚(甲基乙烯基醚)，其中所述聚(甲基乙烯基醚)具有25,000g/mol到40,000g/mol的重量平均分子量；
0.0075wt％到0.015wt％所述非离子表面活性剂，其中所述非离子表面活性剂是聚乙二醇脱水山梨糖醇单月桂酸酯；
其中所述化学机械抛光浆料组合物具有10到11的pH。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述化学机械抛光浆料组合物包含0.075wt％到0.5wt％次氯酸钠作为初始组分。
9.根据权利要求7所述的方法，其中所述化学机械抛光浆料组合物包含以下各者作为初始组分：0.05wt％到0.075wt％丙烯酸与甲基丙烯酸的共聚物，其中所述共聚物的丙烯酸与甲基丙烯酸比率为2∶3并且重量平均分子量为20,000g/mol到25,000g/mol。
10.根据权利要求7所述的方法，其中所述化学机械抛光浆料组合物包含以下各者作为初始组分：0.075wt％到0.5wt％次氯酸钠；和0.05wt％到0.075wt％所述丙烯酸与甲基丙烯酸的共聚物，其中所述共聚物的丙烯酸与甲基丙烯酸比率为2∶3并且重量平均分子量为20,000g/mol到25,000g/mol。
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