CN1842577A - 用于抛光导电材料的抛光组合物和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了处理其上具有导电材料层的衬底的方法，所述方法包括将衬底放置在处理装置中并向衬底提供第一抛光组合物。所述抛光组合物包含磷酸、至少一种螯合剂、腐蚀抑制剂、盐、氧化剂、研磨剂微粒、至少一种可提供约4至约7的pH的pH调节剂和溶剂。所述方法还包括在导电材料层上形成钝化层、移除钝化层以暴露导电材料层的部分、对衬底施加第一偏压和移除至少约50％的导电材料层。该方法还包括将衬底与第一抛光组合物分离、使衬底接触第二抛光组合物和对其施加第二偏压，并继续地移除导电材料层。
Description
技术领域
本发明涉及从衬底上移除导电材料所用的组合物以及方法。
背景技术
可靠地制造亚半微米和更小线宽是下一代半导体器件的超大规模集成电路(VLSI)和特大规模集成电路(ULSI)的关键技术之一。然而，随着向电路技术极限的推进，VLSI和ULSI技术中缩小的互连尺寸已对处理能力提出了额外的要求。互连的可靠形成对VLSI和ULSI的成功，以及对提高单个衬底和管芯的质量和电路密度所作的持续努力来说都是重要的。
利用在衬底表面上顺序地沉积和移除材料的技术以在其内形成特征结构，从而形成多级互连。随着材料层顺序的沉积和移除，衬底的最上表面可能变得不平整，并且要求在后续处理之前进行平坦化。平坦化或“抛光”是从衬底表面除去材料以形成一般均匀、平整表面的工艺。平坦化用来移除过量沉积的材料，移除不期望的表面形貌和表面缺陷，如表面粗糙、材料结块、晶格破坏、划伤和被污染的层或材料，从而为随后的光刻和其它半导体工艺提供均匀的表面。
化学机械平坦化或化学机械抛光(CMP)是用来平坦化衬底的常用技术。在传统的CMP技术中，衬底托架或抛光头安装在托架组件上，并且与CMP装置中的抛光件接触。托架组件提供给衬底可控的压力，将其推向抛光垫。该垫在外部驱动力下相对于衬底运动。因此，CMP装置在衬底表面与抛光件之间进行抛光或摩擦运动，同时分散抛光组合物以实现化学活性和机械活性。
然而，沉积在衬底表面上以填充在其内形成的特征结构的材料经常会导致在不同密度的特征结构上形成不均匀的表面。参见图1A，金属层20沉积在衬底10上，以填充宽的特征结构30(也称为低密度特征结构)或窄的特征结构40(也称为高密度特征结构)。过量的材料可能在窄的特征结构40上形成得更厚45，称为过载(overburden)，而在宽的特征结构30上可能沉积得最少35。对带有过载的表面进行抛光可能由于窄特征结构上金属移除不充分而导致残余50的保留。为移除这种残余50的过度抛光工艺可能会导致过量移除了宽特征结构30上的金属。金属的过量移除可以在宽特征结构上形成形貌缺陷，例如称为凹坑55的凹陷或沉降，如图1B所示。
特征结构中的凹坑和衬底表面上残余的保留都是不希望的，因为凹坑和残余可能会不利地影响衬底的后续处理。例如，凹坑导致不平整的表面，这损害了在后续的光刻步骤期间打印出高分辨率线的能力，并且不利地影响随后的衬底表面拓扑，从而影响器件的形成和产率。凹坑通过降低器件的电导和增大其电阻还会不利地影响器件的性能，造成器件变异和器件产率损失。残余可能导致不能均匀地抛光后续材料，例如设置在导电材料与衬底表面之间的阻挡层材料(未示出)。后CMP形态一般在宽沟槽上表现出比在窄沟槽或密集区上更深的凹坑。不均匀的抛光还会增加器件中的缺陷形成，降低衬底的产率。
而且，衬底抛光工艺对于增加产量必须是非常有效的。经常，由于工艺变量的增加，例如抛光件的压力、电势和/或化学浓度，缺陷会形成在过度抛光的衬底上。某些缺陷可以通过减少这些变量而达到最小，但是会带来时间增加和产量损失。
因此，需要用于从衬底上移除导电材料，以使平坦化期间对衬底的破坏最小以及生产时间最少的组合物和方法。
发明内容
在一种实施方式中，提供了处理其上具有导电材料层的衬底的方法，该方法包括将衬底放置在处理装置中并向衬底提供第一抛光组合物。该抛光组合物包含磷酸、至少一种螯合剂、腐蚀抑制剂、盐、氧化剂、研磨剂微粒、至少一种可提供约4至约7的pH值的pH调节剂以及溶剂。该方法还包括在导电材料层上形成钝化层、移除钝化层以暴露导电材料层的部分、对衬底施加第一偏压以及移除至少约50％的导电材料层。该方法还可包括将衬底与第一抛光组合物分离、使衬底接触第二抛光组合物并对其施加第二偏压，以及继续移除导电材料层。
在另一种实施方式中，提供了处理其上具有导电材料层的衬底的方法，该方法包括将衬底放置在处理装置上并使衬底接触第一抛光组合物，该组合物包含磷酸、至少一种螯合剂、腐蚀抑制剂、盐、氧化剂和研磨剂微粒。该方法还包括对衬底施加第一偏压、移除至少50％的导电材料层、使衬底接触第二抛光组合物并对其施加第二偏压，以及继续移除导电材料层。
在另一种实施方式中，提供了移除导电材料层的方法，该方法包括向处理装置提供衬底并使衬底接触第一抛光组合物。该第一抛光组合物包含约1wt％至约10wt％的磷酸、约0.1wt％至约6wt％的至少一种螯合剂、约0.01wt％至约1wt％的腐蚀抑制剂、约0.5wt％至约10wt％的盐、约0.2wt％至约5wt％的氧化剂、约0.05wt％至约1wt％的研磨剂微粒、至少一种可提供约4至约7的pH值的pH调节剂和溶剂。该方法还包括对衬底施加第一偏压、移除至少50％的导电材料层并使衬底接触第二抛光组合物和对其施加第二偏压以继续移除导电层。该第二抛光组合物包含约0.1wt％至约5wt％的磷酸、约0.1wt％至约5wt％的至少一种螯合剂和约0.01wt％至约1wt％的腐蚀抑制剂。
在另一种实施方式中，提供了处理其上具有导电材料层的衬底的方法，该方法包括将衬底放置在处理装置中、使衬底接触第一抛光组合物并对衬底施加第一偏压，该第一抛光组合物包含氧化剂和研磨剂微粒，其第一电导率为约30毫西门子(mS)至约60mS。该方法还可以包括使衬底接触第二电导率为约15mS至约40mS的第二抛光组合物，和对衬底施加第二偏压以继续移除导电层。
在另一种实施方式中，提供了处理其上具有导电材料层的衬底的方法，该方法包括将衬底放置在处理装置中、使衬底接触第一抛光组合物和对衬底施加第一偏压。该第一抛光组合物包含磷酸、至少一种螯合剂、腐蚀抑制剂、盐、氧化剂、研磨剂微粒、至少一种可提供约4至约7的pH值的pH调节剂以及溶剂。该方法还包括使衬底接触第二抛光组合物、对衬底施加第二偏压和继续移除导电层。该第二抛光组合物包含磷酸、至少一种螯合剂、腐蚀抑制剂、研磨剂微粒、至少一种可提供约4至约7的pH值的pH调节剂以及溶剂。
本发明的其它实施方式提供了用电化学机械抛光技术移除导电材料的组合物和方法。一方面，提供了处理其上具有导电材料层的衬底的方法，该方法包括将衬底放置在包括第一电极和第二电极的处理装置中，衬底与第二电极电接触，其中衬底表面包含设置在窄特征结构和宽特征结构上的导电材料层；向第一电极与衬底之间提供抛光组合物，其中抛光组合物包含酸基电解液体系、一种或多种螯合剂、大于约0.2wt％的一种或多种腐蚀抑制剂、一种或多种无机或有机酸盐、一种或多种可提供从大于约4.5至约7的pH值的pH调节剂以及溶剂，其中抛光组合物在导电材料上形成钝化层；移除钝化层以暴露导电材料的一部分；在第一电极与第二电极之间施加偏压；以及与移除宽特征结构上的导电材料相比，以更高的移除速率来移除窄特征结构上的导电材料。以更高的移除速率移除窄特征结构上的材料可以利用这里所述的组合物在宽特征结构上形成凸起。
通过脉冲调制技术在第一电极与第二电极之间施加功率，以与移除宽特征结构上的导电材料相比以更高的移除速率来移除窄特征结构上的导电材料，也可以形成凸起。
该方法还进一步包括通过至少一种化学机械抛光工艺对衬底进行抛光。化学机械抛光工艺可以是化学机械抛光工艺或第二电化学机械抛光工艺。电化学机械抛光工艺可以在这里所述的第一工作台上进行，化学机械抛光工艺可以在传统的化学机械抛光工作台上进行，第二电化学机械抛光工艺可以在相同或不同的适于电化学机械抛光的工作台上进行，如这里所述的第二工作台。该方法可以包括最初进行电化学机械工艺来抛光衬底，然后再进行化学机械抛光工艺或第二电化学机械工艺来移除在宽特征结构上的导电材料，移除速率大于或等于窄特征结构上的导电材料的移除速率。与第一电化学机械工艺相比，第二电化学机械工艺的腐蚀抑制剂浓度较低和/或pH较小。
附图说明
为了获得本发明的上述方面，并可以对其进行详细理解，可以通过参考在附图中举例说明的实施方式，对以上简要描述的本发明的实施方式作更具体的描述。
但是，需要注意的是附图仅举例说明了本发明的典型实施方式，因此不认为是限制其范围，因为本发明可以包含其它等同效果的实施方式。
图1A-1B是举例说明根据传统方法在衬底上进行的抛光工艺的示意性截面图；
图2是本发明的处理装置的一种实施方式的平面图；
图3是抛光处理站的一种实施方式的截面图；
图3A是导电件203的一种实施方式的示意性截面图；
图4A-4D是举例说明根据这里所述的平坦化衬底表面的一种实施方式在衬底上进行的抛光工艺的示意性截面图；
图5A-5E是举例说明根据这里所述的平坦化衬底表面的另一种实施方式在衬底上进行的抛光工艺的示意性截面图。
具体实施方式
一般而言，本发明提供了用于从衬底表面移除至少导电材料的组合物和方法。以下参照通过电化学机械抛光(ECMP)技术从衬底表面移除导电材料的平坦化工艺，对本发明进行描述。
本文所用的词和短语应该具有本领域技术人员所理解的本领域中普通和常用的意义，除非另有定义。化学机械抛光应该广义地理解为包括但不限于，利用化学活性和机械活性或者同时应用二者对衬底表面进行平坦化。电抛光应该广义地理解为包括但不限于，通过在电流的作用下腐蚀衬底表面而从衬底上移除材料。电化学机械抛光(ECMP)应该广义地理解为包括但不限于，应用电化学活性、机械活性、化学活性或者同时应用电化学、化学和/或机械活性的组合以从衬底表面移除材料，而对衬底进行平坦化。
阳极溶解应该广义地理解为包括但不限于，直接或间接地对衬底施加阳极偏压，从而从衬底表面移除导电材料并使其进入周围的抛光组合物中。抛光组合物应该广义地理解为包括但不限于，一般包含称为电解液组分的材料，并在液体介质中提供离子传导性由此提供导电性的组合物。抛光组合物中每种电解液组分的量可以以体积百分比或重量百分比来测量。体积百分比指基于所期望的液体组分的体积除以总组合物中的所有液体总体积的百分比。基于重量百分比的百分比是所期望组分的重量除以总组合物中所有液体组分的总重量的百分比。磨损应该广义地理解为包括但不限于，接触材料和移动、扰乱或移除所有或部分的材料。
电化学机械抛光工艺可以在工艺装置中进行，例如具有一个或多个适于电化学机械抛光工艺的抛光站的工作台。用于进行电化学机械抛光工艺的工作台可以包括抛光件、第一电极和第二电极，其中衬底与第二电极电接触。第一电化学机械抛光工艺可以在如这里所述的第一工作台上进行，第二电化学机械抛光工艺可以在相同或不同的适于电化学机械抛光的工作台上，如这里所述的第二工作台上进行。
一个装置的实施方式
图2描绘了具有至少两个电化学机械抛光(ECMP)站102和103的电化学处理装置。可选地，如图2所示的实施方式中所描绘的，系统100可以包括至少一个传统的抛光站106，如化学机械抛光(CMP)站，它设置在单个工作台或设备上ECMP站103的邻近处。在一种实施方式中，抛光站106是第三ECMP站。一种可以适于本发明的抛光用具是从坐落在加利福尼亚圣克拉拉的Applied Materials，Inc.可获得的化学机械抛光机REFLEXION。其它可适于本发明的抛光用具的例子是也从AppliedMaterials，Inc.可获得的化学机械抛光机MIRRA和MIRRA MESATM。
示例性装置100一般包括基座108，它支撑着ECMP站102和103、抛光站106、转移站110和转盘112。装载机器手116一般帮助将衬底114转移到和转移出装置100的转移站110和工厂连接区(factory interface)120。工厂连接区120可以包括清洗模块122、度量设备104和一个或多个衬底存放盒118。可用在工厂连接区120中的度量设备104的一个例子是从位于亚利桑那州菲尼克斯的Nova Measuring Instruments，Inc.可获得的集成厚度监测系统NovaScanTM。
在一种实施方式中，转移站110包括输入缓冲站124、输出缓冲站126、转移机器手132和装载杯组件128。输入缓冲站124通过装载机器手116从工厂连接区120接受衬底。装载机器手116还用来将经抛光的衬底从输出缓冲站126返回工厂连接区120。转移机器手132用来在缓冲站124、126和装载杯组件128之间移动衬底。
在一种实施方式中，转移机器手128包括两个夹持组件，每个都具有夹住衬底114边缘的气动夹持指。转移机器手132可以同时将待处理的衬底从输入缓冲站124转移到装载杯组件128，并将已处理的衬底从装载杯组件128转移到输出缓冲站126。
转盘112具有多个臂138，每个分别支撑着多个抛光头130中的其中之一。每个抛光头130在处理期间保持一个衬底114。通过装载杯组件128从抛光头130上装载和卸载衬底。图2中所描绘的臂138的其中一个没有示出，以便可以看到转移站110。转盘112使抛光头130在转移站110的装载杯组件128、ECMP站102、103和抛光站106之间移动。一种可以适于本发明的转盘112在美国专利No.5804507中有描述，通过引用将其全部内容包含于此。可以考虑采用其它转移机构在站102、103、104和转移站110之间移动衬底。
在处理期间，抛光头130将衬底114保持在ECMP站102和103或抛光站106上。可以适于本发明的抛光头130的实例在美国专利No.6183354中有描述。其它可以适于本发明的抛光头包括从Applied Materials，Inc.可获得的TITAN HEADTM和TITAN PROFILERTM晶圆托架。ECMP站102和103和抛光站106在装置100上的设置要使得通过在各个站之间移动衬底，同时将其保持在相同的抛光头130中，从而顺序地抛光衬底114。或者，可以以其它的顺序抛光衬底。
为了方便控制抛光装置100和在其上进行的工艺，包括中央处理单元(CPU)142、存储器144和支持电路146的控制器140连接到抛光装置100上。CPU 142可以是任何一种形式的可以用在对各种传动和压力进行控制的工业装置中的计算机处理器。存储器144连接到CPU 142。存储器144，或计算机可读介质可以是一种或多种容易获得的存储器，如随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、软盘、硬盘或任何其它形式的本地的或远程的数字存储器。支持电路146与CPU 142连接，用于以传统方式支持处理器。这些电路包括高速缓存器、电源、时钟电路、输入/输出电路、子系统等。
图3描绘了作为“面朝下”处理单元200的一种实施方式的截面图，ECMP站102和/或ECMP站103的一种实施方式。处理单元200一般包括池(basin)204和抛光头202。衬底208保持在抛光头202中，并在处理期间被面朝下地(例如，背面向上)降低放至池204中。例如本文所述的电解液流入池204中，并与衬底表面和抛光件组件222接触，同时抛光头202使衬底208与抛光件组件222接触。池204包括抛光件组件222、底部244和侧壁246，底部和侧壁形成安放抛光件组件222的容器。侧壁246包括穿过其形成的用于从池204中排出抛光组合物的出口218。出口218与阀220耦合，以选择性地排放或保留池204中的抛光组合物。
衬底208和设置在池204中的抛光件组件222彼此相对移动，以进行抛光运动(或提高抛光一致性的运动)。抛光运动一般包括轨道运动、旋转运动、直线运动或曲线运动中的至少一种或其组合等。抛光运动可以通过移动抛光头202或池204或移动两者来完成。抛光头202可以静止或被驱动，以成为在池204与抛光头202所夹住的衬底208之间的相对运动的至少一部分。在图3所描绘的实施方式中，抛光头202与驱动系统210相耦合。驱动系统210一般可以以旋转运动、轨道运动、扫描运动的其中至少一种或其组合来移动抛光头202。
驱动系统210一般可以以旋转运动、轨道运动、扫描运动的其中至少一种或其组合来移动抛光头202。在一种实施方式中，池204以约3至约100rpm的速度旋转，抛光头202以约5至约200rpm的速度旋转，并以每秒约5至约25厘米的速度沿池204的径向作直线运动。对于直径200mm的衬底，池204的旋转速度优选为约5至约40rpm，抛光头202的旋转速度优选为约7至约100rpm，线(例如径向)速度优选为每秒约10厘米。对于直径300mm的衬底，池204的旋转速度优选为约5至约20rpm，抛光头202的旋转速度优选为约7至约50rpm，线(例如径向)速度优选为每秒约10厘米。在本发明的一种实施方式中，池204的直径可以为约17至约30英寸，抛光头202沿池204的半径移动的距离可以为约0.1至约2英寸。
在处理期间，抛光头202一般保持着衬底208。在一种实施方式中，抛光头202包括装气囊216的壳体214。当与衬底接触时，气囊216可以收缩以在它们之间产生真空，从而将衬底固定到抛光头202上，以便放置和取走衬底。气囊216还可以膨胀和加以偏压，并确保衬底与池204中所保持的抛光件组件222之间的接触。扣环238与壳体214相耦合，并限制着衬底208以防止处理的同时衬底从抛光头202滑出。可以适于本发明的一种抛光头是可以从坐落在加利福尼亚圣克拉拉的Applied Materials，Inc.获得的托架头TITAN HEADTM。另一可以适于本发明的抛光头例子在2001年12月12日授予的美国专利No.6159079中有描述，通过引用将其全部内容包含在此。
池204一般由塑料或者其它与抛光组合物或处理单元200中所用的其它化学物质相容或非活性的材料制成，其中塑料例如是聚四氟乙烯(PTFE)聚合物TEFLON、全氟烷氧树脂(PFA)的含氟聚合物，聚乙烯基塑料(PE)，磺化聚苯醚砜(PES)。通过轴承234，池204被可旋转地支撑在基座206上。驱动系统236与池204相耦合，并在处理期间使池204旋转。集液池228设置在基座206上，并包围着池204，以收集在处理期间和/或处理后从穿过池204设置的出口218流出的处理液，例如抛光组合物。本发明中还包含了排出口219和出口阀219A，以将集液池中的抛光组合物送到再生系统(未示出)或废料沟(未示出)。
在一种实施方式中，池204以约3rpm(转/分钟)至约100rpm的速度旋转，抛光头202以约5rpm至约200rpm的速度旋转，并以约5cm/s(厘米/秒)至约25cm/s的速度沿池204的径向直线移动。对于直径200mm的衬底，池204的旋转速度优选为约5rpm至约40rpm，抛光头202的旋转速度优选为约7rpm至约100rpm，线(例如径向)速度优选为约10cm/s。对于直径300mm的衬底，池204的旋转速度优选为约5rpm至约20rpm，抛光头202的旋转速度优选为约7rpm至约50rpm，线(例如径向)速度优选为约10cm/s。在本发明的一种实施方式中，池204的直径为约17英寸(43.2cm)至约30英寸(76.2cm)。抛光头202可以沿池204的半径移动约0.1英寸(2.5mm)至约2英寸(5.1cm)的距离。
抛光组合物输送系统232一般设置在池204的邻近处。抛光组合物输送系统232包括耦合到抛光组合物供应源242上的喷嘴或出口230。出口230将抛光组合物或其它处理液从抛光组合物供应源242输送到池204中。或者，抛光组合物输送系统可以通过处理单元底部244上的进口(未示出)提供抛光组合物，从而使抛光组合物流过抛光件组件222而与导电抛光件203和衬底208接触。这里示意性示出的抛光组合物供应源242一般包括处理期间供应和支持抛光组合物所需的所有化学物质的供应源。在目前设计的一种实施方式中，还考虑使抛光组合物通过抛光件组件222和衬底208的表面连续地再循环。在一种实施方式中，抛光组合物流过处理单元200的流率为约0.1L/min(升/分钟)至约2L/min。
可选地，如图3所示，可以在池204的最近处设置调节设备250，以周期性地调节或更新抛光件组件222。通常，调节设备250包括耦合到支柱254、用于放置调节元件258并使其扫过抛光件组件222的臂252。调节元件258通过轴256耦合到臂252上，使得当调节元件258与抛光件组件222接触时，在臂252与池204的侧壁246之间存在间隔。调节元件258通常是金刚石盘或碳化硅盘，它可以被图案化，以将抛光件组件222的表面制成处理一致性增强的预定表面条件/状态。或者，调节元件258以由NYLONTM刷或用于原地调节导电抛光件203的类似调节器制成。可以适于本发明的一种调节元件258在Li等人于2000年9月28日提交的美国专利申请Serial No.09/676280中有描述，通过引用将其与本发明的权利要求和说明书一致的部分包含于此。
电源224通过电导线223A、223B与抛光件组件222相耦合。电源224对抛光件组件222施加电偏压以驱动下述的电化学工艺。导线223A、223B经过设置在池204下方的集电环226导出。在池204旋转时，集电环226方便了电源224与抛光件组件222中的电极(209和203)之间的连续电连接。导线223A、223B可以是电线、带子或其它与处理液相容的或具有覆盖层或涂层以保护电导线免受处理液影响的导体。可用在导线223A、223B中的材料的例子包括铜、石墨、钛、铂、金和HASTELOY等，其外表面可以具有绝缘涂层。设置在导线周围的涂层可以包括聚合物，如碳氟化合物、PVC、聚酰胺等。集电环226可以从生产商，如密歇根州安阿伯的Kaydon Corporation的分公司IDM Electronics LTD，ReadingBerkshire，England处购得。
抛光件组件222一般包括可选地与衬垫207相耦合的导电抛光件203和电极209。可选的衬垫207也可以与电极209相耦合。导电抛光件203和衬垫207具有多个形成在其内的与抛光组合物接触的洞或孔，从而在衬底208与电极209之间提供了导电路径。电介质插入物(未示出)可以设置在导电抛光件203与衬垫207之间或衬垫207与电极209之间，以调整电解液通过形成在其内的多个洞或孔而流过导电抛光件203的全部或部分。导电抛光件203通过将其导电表面与衬底表面接触而对衬底表面施加均匀的偏压。使用导电抛光件一般优于使用传统的衬底接触方式，如分散触头或点触头，但不应认为是限制本发明的范围。在阳极溶解工艺期间，利用电源224，一般向电极209加偏压作为阴极，向导电抛光件203和衬底加偏压作为阳极。
参照图3A，导电抛光件203的一种实施方式的截面图。导电抛光件203一般包括用于在抛光期间接触衬底的导电部分272、子垫(sub-pad)(或抛光件支撑部分)274和夹在导电部分272与抛光件支撑部分274之间的插入垫276。导电部分272和抛光件支撑部分274可以类似于任何这里所述的实施方式或其等同方式进行配置。可选的粘合层275可以设置在插入垫276的两侧，以将插入垫276与抛光件支撑部分274和导电部分272相耦合，图3A中只示出了一个粘合层。导电部分272、抛光件支撑部分274和插入垫276可以通过可替换的方法相耦合，由此使得导电抛光件203的组件在达到使用寿命后被容易地作为单个单元更换，并简化导电抛光件203的更换、盘点和定购管理。
可选地，支撑部分274可以耦合到电极204，并可以用导电抛光件203作为单个单元替换。可选地包括电极204的导电抛光件203还可以包括穿过其形成的窗。
插入垫276一般比抛光件支撑部分274要硬，并比导电部分272要硬。本发明认为插入垫276也可以比导电部分272要软。插入垫276的硬度被选择成为导电抛光件203提供刚度，这延长了导电部分272和抛光件支撑部分274的机械寿命，同时改善了导电抛光件203的润湿特性，使得经抛光的衬底表现出更好的整体平坦性。在一种实施方式中，插入垫276的硬度小于或等于约80Shore D，抛光件支撑部分274的硬度小于或等于约80Shore A，而导电部分272的硬度小于或等于约100Shore D。在另一实施方式中，插入垫276的厚度小于或等于约35密耳，而抛光件支撑部分274的厚度小于或等于约100密耳。
插入垫276可以由电介质材料制成，该电介质材料允许形成通过包括导电抛光件203的叠层(即导电部分272、插入垫276和抛光件支撑部分274的叠层)的电通道。该电通道可以在用导电液(如电解液)浸没或覆盖导电抛光件203时形成。为了方便通过导电抛光件203的电通路的形成，插入垫276可以至少是可渗透或有孔的，以允许电解液流过它。
在一种实施方式中，插入垫276由与电解液和电化学工艺相容的电介质材料制成。合适的材料包括聚合物，如聚氨酯、聚酯、聚酯薄膜片(mylar sheet)、环氧树脂和聚碳酸酯等。
可以在插入垫276与导电部分272之间设置导电衬垫。该导电衬垫一般均衡了整个导电部分272的电势，从而增强了抛光一致性。导电部分272的抛光表面具有相等的电势，确保了导电部分272与被抛光的导电材料之间好的电接触，尤其在导电材料是残余材料，不再是连续膜(即分散的残余膜块)的情况下。此外，导电衬垫给导电部分272提供了机械强度，从而增加了导电抛光件203的使用寿命。使用导电衬垫在通过导电部分的电阻大于约500m-ohm的情况下是有益的，并增强了导电部分272的机械完整性。导电衬垫还可以用来提高导电均一性和降低导电部分272的电阻。
导电衬垫可以由金属箔、金属筛、金属涂布的纺织或无纺的织物等其它与抛光工艺相容的合适导电材料制成。如图3A所示的导电抛光件203的导电衬垫包括适合用在电化学工艺中的金属箔(例如铂或铜)的导电箔层1608和导电织物280，该导电箔层可以提供与电极的电接触，该导电织物可以包括导电材料，例如铜或导电材料涂布的织物，例如铜涂布的NylonTM纤维，用于接触衬底表面。
在一种实施方式中，导电衬垫被压模至导电部分272。配置衬垫不是防止电解液在导电部分274与插入垫276之间流动。导电部分272可以通过压模、层压、注射成型和其它合适的方法安装到导电衬垫上。
一个具有导电抛光件203的导电抛光件叠层的例子包括设置在电极上的子垫274，该子垫274包含聚氨酯材料；设置在子垫274上的可选粘合层275；设置在子垫274上的插入层276，该插入层276包含MylarTM材料，并为随后的层提供机械强度；设置在插入层276上的导电箔278，该导电箔278包含金属箔，并提供与电极的电接触；设置在导电箔278上的导电织物280，该导电织物280包含铜涂布的NylonTM材料的织物；和设置在导电织物280上用于接触衬底表面的导电抛光材料272，该导电抛光材料包含软金属，例如设置在聚合粘合剂中的锡(Sn)。
导电抛光件叠层的部分或全部可以有孔，并且/或者导电抛光材料还可以被开槽或压纹。在以上抛光件组件222的一种实施方式中，子垫可以包括衬垫207。导电抛光件更全面地描述在2003年6月6日提交的美国专利申请No.10/455895中，通过引用将其中第[0074]-[0227]段的、与本发明的权利要求和公开内容一致的部分包含于此。
导电抛光件203的例子更全面地公开在2001年12月27日提交的美国专利申请公开No.2002/0119286和2002年8月2日提交的美国专利申请No.10/211626中，通过引用将其中与本发明的权利要求和公开内容一致的部分包含于此。
利用具有分散导电触头的传统抛光材料(非导电的)的导电抛光件203的实例更全面地公开在2003年8月2日提交的美国专利申请No.10/211626中，通过引用将其中与本发明的权利要求和公开内容一致的部分包含于此。
由于抛光件组件222包括带有电化学电池的阳极和阴极的元件，所以仅通过从池204中移除用过的抛光件组件222，并将带有新鲜的电组分和支持组分的新抛光件组件222插入池204内，就可以同时更换阳极和阴极。“面朝下”的抛光装置更全面地公开在2002年5月16日提交的并共同转让给Applied Meterials Inc.的美国专利申请No.20030213703中，通过引用将其中第27-82段的、与本发明的权利要求和说明书一致的部分包含于此。
通常，导电抛光件203、衬垫207、可选的电介质插入物和电极209被固定在一起，以形成方便从池204中移除和更换抛光件组件222的整体。可以利用例如粘附剂粘合、热粘合、熔合(sewing)、捆扎、热接合(heat staking)、铆接，或利用紧固件和夹紧等将导电抛光件203、衬垫207、可选的电介质插入物和/或电极209耦合。
处理单元200可以设置在具有一个或多个适于导电材料和/或阻挡材料移除的化学机械抛光工作台的抛光平台上。这样的化学机械抛光工作台可以包含固定研磨或非研磨抛光件，并且可以使用含研磨剂或不含研磨剂的抛光组合物。此外，用于抛光工作台的抛光件可以是硬度为50shore D或更高的硬抛光件，或是硬度小于50shore D，通常为40shore D或更低的软抛光件。
例如，抛光平台可以有三种工作台，例如从加利福尼亚圣克拉拉的Applied Materials，Inc.购得的MIRRA抛光系统、MIRRA MESATM抛光系统和REFLEXION抛光系统，处理单元200设置在第一工作台位置，具有硬或软抛光垫的传统化学机械抛光工作台设置在第二工作台位置，阻挡移除工作台设置在第三工作台位置。在另一实施例中，第一处理单元200，如ECMP站102设置在第一工作台位置，用于第一电化学机械抛光工艺；第二处理单元200，如ECMP站103设置在第二工作台位置，用于第二电化学机械抛光工艺；具有硬或软抛光垫的传统化学机械抛光工作台，如抛光站106设置在第三工作台位置。然而，可以使用任何具有或不具有化学机械抛光能力但能进行电化学机械抛光的系统。
抛光工艺
本发明提供了抛光衬底以移除残余和使特征结构内的凹坑最小，同时在减少抛光时间的情况下增加处理量的方法。该方法可以通过电化学抛光技术来进行。一方面，该方法可以包括处理在特征结构上设置有导电材料层的衬底，将第一抛光组合物提供给衬底表面，在衬底与抛光件之间施加压力，提供衬底与抛光件之间的相对运动，在与衬底电接触的第二电极和第一电极之间施加偏压，移除至少50％的导电材料，提供第二抛光组合物，施加第二偏压以及继续移除导电材料。
现在参照图4A-4D描述该工艺的一种实施方式，其中图4A-4D是根据这里所述的方法和组合物被处理的衬底的示意性截面图。参照图4A，衬底一般包括形成在衬底300上的介电层310。例如通孔、沟槽、触头或洞的多个孔被图案化出，并蚀刻到介电层310内，如密集排列的窄特征结构320和低密的宽特征结构330。这些孔可以通过传统的光刻和蚀刻技术而形成在介电层310中。
图4A描绘了在应用ECMP工艺之前的衬底300和导电层370。图4B示出了在通过应用第一ECMP工艺而移除了至少约50％的导电层370之后的衬底。如图4C所示，通过应用第二ECMP工艺来移除阻挡层340上的剩余导电层370。此外，如图4D所示，可以通过应用如CMP工艺或第三ECMP工艺的第三工艺来移除介电层310上的剩余阻挡层340。
术语窄特征结构和宽特征结构可以根据在衬底表面上所形成的结构而变化，但其特征一般可以是：在窄特征结构上形成的过量材料沉积(或高过载)的沉积结构，在宽特征结构上最少的或较少材料沉积(最少或低过载)的沉积结构。例如，窄特征结构的尺寸可以约为0.13μm，并且可以具有较高的过载，而相比之下宽特征结构的尺寸可以约为10μm，并且可以具有最少的或不足的过载。然而，高的过载和低的过载并不一定要在特征结构上形成，而是可以形成在特征结构之间的衬底表面上的区域上。
介电层310可以包含一种或多种通常用于制造半导体器件的介电材料。例如，介电材料可以包括例如二氧化硅、掺磷的硅玻璃(PSG)、掺硼磷的硅玻璃(BPSG)和通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)由正硅酸四乙酯(TEOS)或硅烷衍生的二氧化硅的材料。介电层也可以包含低介电常数材料，包括氟硅玻璃(FSG)，例如聚酰胺的聚合物，例如BLACK DIAMONDTM介电材料的含碳的氧化硅，可以掺杂氮和/或氧的碳化硅材料，包括BLOKTM介电材料，可从加利福尼亚圣克拉拉的AppliedMaterials，Inc.得到。
阻挡层340被保形地设置在特征结构320、330中和衬底300上。阻挡层340可以包含金属或金属氮化物，如钽、氮化钽、氮化硅钽、钛、氮化钛、氮化硅钛、钨、氮化钨及其组合，或是任何可以限制材料在衬底和/或介电材料和任何随后沉积的导电材料之间扩散的其它材料。
导电材料层360设置在阻挡层340上。这里使用的术语“导电材料层”定义为用来填充特征结构以形成导线、触头或通路的任何导电材料，如铜、钨、铝和/或其合金。虽然未示出，导电材料晶种层可以在沉积导电材料层360之前沉积在阻挡层上，以改善层间粘附和改善后续的沉积工艺。晶种层的材料可以与随后要沉积的材料相同。
一种类型的导电材料层360包含含铜材料。含铜材料包括铜、铜合金(如含铜量至少约80wt％的铜基合金)或掺杂铜。如本公开内容通篇使用的，“含铜材料”、“铜”和“Cu”意在涵盖铜、铜合金、掺杂铜及其组合。此外，导电材料也可以包含任何用于半导体制造处理中的导电材料。
在一种实施方式中，所沉积的导电材料层360的沉积结构有：形成在窄特征结构320上的过量材料沉积或高过载370，形成在宽特征结构330上的最少过载380。在另一实施方式中，高过载和最少过载任意形成在特征结构之间的整个衬底表面上。
然后将衬底置于例如这里所述和图3所示装置的抛光装置中，并使其暴露于抛光组合物中，该抛光组合物可以在导电材料层上形成钝化层390。
或者，如这里所述的抛光工艺可以用来在第一抛光步骤中在窄特征结构上形成凸起，如图5A-5E所示的，其中图5A-5E是根据这里所述的工艺形成的衬底的示意性截面图。一方面，该方法可以包括处理在窄特征结构和宽特征结构上具有导电材料层的衬底，将抛光组合物提供给衬底表面，在衬底与抛光件之间施加压力，提供在衬底与抛光件之间的相对运动，在与衬底电接触的第一电极与第二电极之间施加偏压，以及以比移除设置在宽特征结构上的导电材料更高的移除速率来除去设置在窄特征结构和衬底区域上的导电材料。
图5A描绘了在应用ECMP工艺之前的衬底400和导电层460。图5B和5C示出了在通过应用初始ECMP工艺来移除导电层460的第一部分或主体部分(即导电层的约50％或更多)期间的衬底。导电材料的移除有选择性，窄特征结构上材料的移除速率要高于宽特征结构上材料的移除速率，以形成如图5D所示的凸起。如图5E所示，通过应用CMP工艺或第二ECMP工艺来移除阻挡层440上的剩余导电层460。此外，可以通过例如CMP工艺或第三ECMP工艺的第三工艺来移除介电层410上的剩余阻挡层440。
抛光组合物
可以用在这里所述的平坦化例如铜的金属的工艺中的合适抛光组合物可以包含酸基电解液体系、一种或多种螯合剂、一种或多种腐蚀抑制剂、一种或多种无机酸盐或有机酸盐、一种或多种获得在约2与约10之间的pH值的pH调节剂、至少一种氧化剂和研磨剂微粒。在初始ECMP工艺步骤中形成所期望凸起的方法实施方式中，可以使用不含研磨剂微粒或无氧化剂或不含这二者的组合物。
虽然该抛光组合物对移除铜特别有用，但相信该抛光组合物也可以用于移除其它导电材料，如铝、铂、钨、钛、氮化钛、钽、氮化钽、钴、金、银、钌及其组合。例如与导电抛光件203接触的机械研磨可以与抛光组合物一起来提高平整度和这些导电材料的移除速率。
抛光组合物包括提供导电性的酸基电解液体系。合适的酸基电解液体系包括例如磷酸基电解液、硫酸、硝酸、高氯酸、乙酸、柠檬酸、其盐及其组合。合适的酸基电解液体系包括酸电解液，如磷酸、硼酸和/或柠檬酸，以及酸电解液的衍生物，包括其铵盐、钾盐、钠盐、钙盐和铜盐。酸基电解液体系还可以缓冲组合物，以保持所期望的处理衬底的pH水平。
合适的酸基电解液的例子包括具有磷酸根(PO4 3-)的化合物，例如磷酸、磷酸铜、磷酸钾(KXH(3-X)PO4)(X＝1，2，3)如磷酸二氢钾(KH2PO4)、磷酸氢二钾(K2HPO4)、磷酸铵((NH4)XH(3-X)PO4)(X＝1，2，3)如磷酸二氢铵((NH4)H2PO4)、磷酸氢二铵((NH4)2HPO4)；具有硝酸根(NO3 1-)的化合物，例如硝酸或硝酸铜；具有硼酸根(BO3 3-)的化合物，例如正硼酸(H3BO3)；具有硫酸根(SO4 2-)的化合物，例如硫酸(H2SO4)、硫酸氢铵((NH4)HSO4)、硫酸铵、硫酸钾、硫酸铜，它们的衍生物及其组合。本发明还认为已知的和未知的传统电解液也可以利用这里所述的方法形成这里所述的组合物。
酸基电解液体系可以包含可以占溶液总组成的约1至约30重量百分比(wt％)或体积百分比(vol％)的酸性组分，以提供实施这里所述方法的合适电导率。酸性组分的例子包括磷酸二氢盐和/或磷酸氢二铵，并且可以以约15wt％至约25wt％的量存在于抛光组合物中。或者，磷酸可以存在的浓度高达30wt％，例如在约2wt％与约6wt％之间。
本发明的一方面是使用一种或多种与衬底表面络合的螯合剂，以增强电化学溶解过程。在这里所述的任何实施方式中，螯合剂可以与如铜离子的导电材料结合，增加金属材料的移除速率和/或提高整个衬底表面的溶解一致性。在与官能团结合之前、期间或之后，例如铜的要移除的金属材料可以为任何氧化态，如0、1或2价。官能团可以在处理期间与衬底表面上的金属材料结合，并将金属材料从衬底表面除去。螯合剂也可用于缓冲抛光组合物，以保持处理衬底所期望的pH水平。螯合剂还可以在衬底表面上形成或增强形成钝化层。
一种或多种螯合剂可以包括具有一种或多种选自如下官能团的化合物：胺基、酰胺基、羧酸酯基、二羧酸酯基、三羧酸酯基、羟基、羟基与羧酸酯基的混合以及它们的组合。一种或多种螯合剂也可以包括这里所述的螯合剂的盐。抛光组合物可以包括一种或多种螯合剂，浓度在约0.1％与约15％(按体积或重量计)之间，优选在约0.1％与约4％(按体积或重量计)之间。例如，约2体积％的乙二胺可以用作螯合剂。
具有一个或多个羧酸酯基的合适螯合剂的例子包括柠檬酸、酒石酸、琥珀酸、草酸、氨基酸、它们的盐及其组合。例如，螯合剂可以包括柠檬酸铵、柠檬酸钾、琥珀酸铵、琥珀酸钾、草酸铵、草酸钾、酒石酸钾及其组合。这些盐可以具有多元碱状态，例如柠檬酸盐具有单元、二元和三元碱状态。其它具有一个或多个羧酸酯基的合适酸包括乙酸、己二酸、丁酸、癸酸、己酸、辛酸、戊二酸、乙醇酸、formaic酸、富马酸、乳酸、月桂酸、苹果酸、马来酸、丙二酸、肉豆蔻酸、软脂酸、酞酸、丙酸、丙酮酸、硬脂酸、戊酸、其衍生物、其盐及其组合。合适的螯合剂的其它例子包括具有一个或多个胺和酰胺官能团的化合物，如乙二胺(EDA)、二乙三胺、二乙三胺衍生物、己二胺、氨基酸、甘氨酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、甲基甲酰胺及其衍生物、盐和它们的组合。例如，EDTA包括酸及其各种盐，如钠盐、钾盐和钙盐(如Na2EDTA、Na4EDTA、K4EDTA或Ca2EDTA)。
在这里所述的任何实施方式中，无机或有机酸盐可以用作螯合剂。抛光组合物可以包括一种或多种无机或有机盐，其浓度为组合物体积或重量的约0.1％与约15％之间，例如在约0.1％与约8％之间。例如，抛光组合物中可使用约2重量％的柠檬酸铵。
合适的无机或有机酸盐的例子包括有机酸的铵盐和钾盐，如草酸铵、柠檬酸铵、琥珀酸铵、柠檬酸一钾、柠檬酸二钾、柠檬酸三钾、酒石酸钾、酒石酸铵、琥珀酸钾、草酸钾及其组合。另外，也可以使用羧酸的铵盐和钾盐。
在这里所述的任何实施方式中，可以添加腐蚀抑制剂，以通过形成使衬底表面与周围的电解液之间的化学相互作用最小的钝化层来减少金属表面的氧化或腐蚀。因此，由腐蚀抑制剂形成的材料层往往抑制衬底表面的电化学流或使其最小，从而限制电化学沉积和/或溶解。抛光组合物可以包括重量在约0.001％与约5.0％之间的具有一个或多个唑基的有机化合物。一般优选在约0.2％与约0.4％重量之间。
具有唑基的有机化合物的例子包括苯并三唑(BTA)、巯基苯并三唑、5-甲基-1-苯并三唑(TTA)及其组合。其它合适的腐蚀抑制剂包括环状化合物的成膜剂，例如咪唑、苯并咪唑、三唑及其组合。具有羟基、氨基、亚氨基、羧基、巯基、硝基和烷基取代的基团的苯并三唑、咪唑、苯并咪唑、三唑的衍生物也可用作腐蚀抑制剂。其它的腐蚀抑制剂包括脲和硫脲等。
或者，聚合抑制剂，非限制性的例如聚烷基芳基醚磷酸酯或壬基酚乙氧化硫酸铵可用来替换含唑的腐蚀抑制剂或与其一起使用，它的用量为组合物体积或重量的约0.002％与约1.0％之间。
优选一种或多种pH调节剂添加在抛光组合物中，以使pH在约2与约10之间，优选在约3与约7之间。pH调节剂的量可以随不同制剂中其它组分的浓度变化而改变，但通常总溶液可以包括高达约70wt％的一种或多种pH调节剂，但优选在约0.2％与约25％体积之间。对于给定的浓度，不同的化合物可以提供不同的pH水平，例如，组合物可以包含在约0.1％与约10％体积之间的碱，如氢氧化钾、氢氧化铵、氢氧化钠或其组合来提供所期望的pH水平。
可以从有机酸类中选择一种或多种pH调节剂，例如羧酸，如乙酸、柠檬酸、草酸；含磷酸根的组分，包括磷酸、磷酸铵、磷酸钾及其组合，或者它们的组合。无机酸，包括磷酸、硫酸、盐酸、硝酸、其衍生物及其组合也可用作抛光组合物中的pH调节剂。
这里所述的抛光组合物的平衡剂或剩余剂是溶剂，如极性溶剂，包括水，优选去离子水。其它溶剂可以单独使用或与水一起使用，如有机溶剂。有机溶剂包括醇，如异丙醇或乙二醇；醚，如二乙醚；呋喃，如四氢呋喃；烃，如戊烷或庚烷；芳烃，如苯或甲苯；卤化溶剂，如二氯甲烷或四氯化碳、其衍生物及其组合。
抛光组合物可以包含一种或多种的表面光洁度增强材料和/或移除速率增强材料，包括研磨剂微粒，一种或多种氧化剂以及它们的组合。
研磨剂微粒可用于改善表面光洁度和抛光期间导电材料从衬底表面的移除速率。抛光组合物中研磨剂微粒的添加可以使最终的抛光表面即使在低的垫压力下也能达到可与传统CMP工艺相比的表面粗糙度。已表明表面光洁度或表面粗糙度影响器件产率和抛光后的表面缺陷。处理期间，研磨剂微粒可以高达抛光组合物的约30wt％。抛光组合物中可以使用浓度在约0.001wt％与约5wt％之间的研磨剂微粒。
合适的研磨剂微粒包括无机研磨剂微粒、聚合物研磨剂微粒及其组合。可用于电解液中的无机研磨剂微粒包括但不限于硅土、铝土、氧化锆、氧化钛、氧化铈、锗土(germania)或任何其它已知或未知的金属氧化物研磨剂微粒。例如，可以用铝土修饰或硅土/铝土复合材料来正活化(positively activated)硅胶。本发明一种实施方式中使用的典型研磨剂微粒尺寸通常在约1nm至约1000nm，优选在约10nm至约100nm。一般而言，合适的无机研磨剂微粒的莫氏硬度大于6，但本发明也可使用较低莫氏硬度值的研磨剂微粒。
这里所述的聚合物研磨剂微粒也可称为“有机聚合物研磨剂微粒”、“有机研磨剂微粒”或“有机微粒”。聚合物研磨剂微粒可以包含研磨剂聚合物材料。聚合物研磨剂微粒材料的例子包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯腈及其组合。
聚合物研磨剂微粒的Shore D硬度可以在约60与约80之间，但可以被改性为具有更大或更小的硬度值。较软的聚合物研磨剂微粒可以帮助减小抛光件与衬底间的摩擦，并且与无机微粒相比可以减少划伤的数量和严重程度以及其它表面缺陷。与较软的材料相比，较硬的聚合物研磨剂微粒可以改善抛光性能、移除速率和表面光洁度。
可以通过控制研磨剂微粒中的聚合交联程度来改变聚合物研磨剂微粒的硬度，例如，较高的交联程度使得聚合物的硬度增大，从而研磨剂的硬度也增大。聚合物研磨剂微粒通常形成为球形珠，平均直径在约0.1微米至约20微米或更小之间。
聚合物研磨剂微粒可以被改性为具有官能团，例如一个或多个具有亲和力的官能团，即可以与衬底表面的导电材料或导电材料离子结合，从而方便从衬底表面ECMP移除材料。例如，如果要在抛光工艺中移除铜，则有机聚合物微粒可以改性为具有胺基、羧酸酯基、吡啶基、羟基、对铜高度亲和的配基或其组合，以与移除的铜结合作为抛光组合物中化学活性剂(如螯合剂或腐蚀抑制剂)的取代基或加成到其中。在与官能团结合之前、期间或之后，衬底表面材料，例如铜可以为任何氧化态，如0、1+或2+。官能团可以与衬底表面上的金属材料结合，以帮助提高衬底表面的一致性和表面光洁度。
此外，聚合物研磨剂微粒具有期望的化学性质，例如聚合物研磨剂微粒在宽pH范围内稳定，并且不易相互聚集，这使得组合物中所使用的聚合物研磨剂微粒具有较少的或不含有表面活性剂或不含有分散剂。
或者，这里所述的涂布有聚合物材料的无机微粒也可用于抛光组合物。根据期望的抛光性能和结果，抛光组合物中含有聚合物研磨剂微粒、无机研磨剂微粒、聚合物涂布的无机研磨剂微粒及其任意组合，这些均落在本发明的范围内。
在此可以使用一种或多种氧化剂来增强导电材料从衬底表面的移除或移除速率。氧化剂一般是通过接受电子而与物质反应的试剂。在本实施方式中，氧化剂用于与要抛光的衬底表面反应，而这有助于所期望材料的移除。例如，氧化剂可用于将金属层氧化成相应的氧化物或氢氧化物，例如将铜氧化为氧化铜。已被氧化的现有铜，包括Cu1+离子可以被进一步氧化成更高的氧化态，如Cu2+离子，这又可以促进与一种或多种螯合剂的反应。而且，在某些情况下，氧化剂可以用在某些可以增强衬底表面的化学蚀刻，以进一步提高从阳极表面的移除速率的化学过程(如低pH)。在对衬底表面不施加偏压的情况下，抑制剂和螯合剂会与表面上的金属离子络合，这些离子由于相对运动和导电垫203所施加的压力而从表面上被移除。由于研磨剂微粒能够增加导电垫203与衬底表面之间的接触面积，因此添加研磨剂微粒可进一步提高络合金属离子的移除速率。
在ECMP的情况下，由电源224和电极209对衬底表面上的导电层施以超过阈值电势的阳极偏压，从而使衬底表面上的金属“氧化”(即金属原子给电源224一个或多个电子)。离子化或“氧化”的金属原子由此在电解液中组分的帮助下溶解到电解液溶液中。在铜是要除去的材料的情况下，它可以被氧化成Cu1+或Cu2+氧化态。由于抛光组合物中存在抑制剂和/或螯合剂，因而与不含这些组分的抛光组合物相比，金属离子在电解液中的电化学溶解过程更有限。抑制剂和/或螯合剂的存在似乎还会影响金属离子与抑制剂和/或螯合剂络合物对衬底表面的附着强度。在一种实施方式中已发现，通过添加氧化剂可以增加ECMP工艺中的移除速率。这被认为是由于阳极偏压，氧化剂往往会使所形成的金属离子进一步氧化，对于铜则将其氧化成更稳定的Cu2+氧化态。由于抑制剂与氧化金属离子和金属表面的结合方式，抛光组合物中的抑制剂和/或螯合剂与氧化金属离子络合往往具有较低的附着或结合强度。这种低的附着强度使得络合金属离子因衬底表面与导电垫203的相互作用而更容易和有效地被移除。由于研磨剂微粒能够增加导电垫203与衬底表面之间的接触面积，ECMP抛光组合物中研磨剂微粒的添加可以进一步提高络合金属离子的移除速率。
抛光组合物可以包含一种或多种添加剂化合物。添加剂化合物包括电解液添加剂，这包括但不限于抑制剂、增强剂、均化剂、光亮剂、稳定剂和剥色剂，以提高抛光组合物在抛光衬底表面中的有效性。例如，某些添加剂可以降低金属原子的离子化速率，从而抑制溶解过程，而另一些添加剂可提供光洁、光亮的衬底表面。抛光组合物中存在的添加剂的浓度可以高达约15％重量或体积，并可以基于所期望的抛光结果而变化。
另外，控制抛光组合物组分，如腐蚀抑制剂和氧化剂的用量和类型，可以调节该工艺所期望的移除速率。例如，减小腐蚀抑制剂的量将导致材料移除速率相比较具有更高腐蚀抑制剂浓度的组合物有所提高。在抛光组合物不含腐蚀抑制剂的情况下，与包含腐蚀抑制剂的抛光组合物相比，ECMP的材料移除速率大大提高，这是由于金属离子与抑制剂形成络合物，往往在衬底表面与电解液之间产生遮蔽。同样，减少氧化剂的量通常会导致移除速率比具有较高氧化剂组成的组合物要低。已建议，氧化剂浓度较低时，由于氧化剂供给衬底表面的动力学方面的限制，金属离子在被氧化剂进一步氧化之前可以与腐蚀抑制剂和/或螯合剂络合。由于形成更大附着强度的络合金属离子，因而腐蚀抑制剂和金属离子的络合物可以影响移除效率。这里所述的抛光组合物的例子包括约2％体积的乙二胺，约2％重量的柠檬酸铵，约0.3％重量的苯并三唑，约0.1％与约3体积或重量之间、例如0.45％的过氧化氢，和/或约0.01％与1％重量之间，例如0.15％重量的研磨剂微粒和约6％体积的磷酸。组合物的pH约为5，这可以例如通过还包含氢氧化钾的组合物来将pH调至优选范围。抛光组合物的剩余剂为去离子水。
抛光组合物中存在的氧化剂的量可以在约0.01％与约90％体积或重量之间，例如在约0.1％与约20％体积或重量之间。在抛光组合物的一种实施方式中，抛光组合物中存在约0.1％至约15％体积或重量的过氧化氢。在一种实施方式中，氧化剂正好在ECMP工艺开始之前添加到抛光组合物中。合适的氧化剂例子包括过氧化合物，例如可以通过羟基离解的化合物，如过氧化氢及其加合物，包括过氧化脲、过碳酸盐和有机过氧化物，包括例如烷基过氧化物、环状或芳基过氧化物、过氧化苯甲酰、过乙酸和二叔丁基过氧化物。也可使用硫酸盐和硫酸盐衍生物，例如过二硫酸单盐和过二硫酸二盐，包括过二硫酸铵、过二硫酸钾。还可使用过氧化合物的盐，如过碳酸钠和过氧化钠。
氧化剂也可以是无机化合物或其中含有的元素是其最高氧化态的化合物。无机化合物或其中含有的元素是其最高氧化态的化合物的例子包括但不限于高碘酸、高碘酸盐、过溴酸、过溴酸盐、高氯酸、高氯酸盐、过硼酸、硝酸盐(如硝酸铈、硝酸铁、硝酸铵)、高铁酸盐、过硼酸盐和高锰酸盐。其它氧化剂包括溴酸盐、氯酸盐、铬酸盐、碘酸盐、碘酸和铈(IV)化合物，如硝酸铈铵。
表面活性剂可以是抛光组合物中的一种添加剂化合物。抛光组合物中可使用一种或多种表面活性剂，以增加处理时物质(如金属和金属离子或生成的副产物)的溶解或溶解度，改善化学稳定性和减少抛光组合物组分的分解。一种或多种表面活性剂可以占抛光组合物体积或重量的约0.001％至约10％。抛光组合物的一种实施方式中使用的表面活性剂的浓度可在约0.01％与约2％体积或重量之间，例如在约0.1％与约1％体积或重量之间。一种或多种表面活性剂可包括非离子型表面活性剂以及离子型表面活性剂，包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性表面活性剂和具有多于一个离子官能团的离子型表面活性剂，如Zweitter离子型表面活性剂。分散剂被认为是这里所用的表面活性剂。
添加剂的其它例子包括一种或多种均化剂，这里将其广义定义为抑制衬底表面上的溶解电流的添加剂。均化剂通过附着在导电材料上、抑制电解液与导电材料之间的电化学反应和/或形成限制电化学反应的去极化剂来抑制溶解电流。均化剂的浓度为电解液体积或重量的约0.005％与约10％之间，例如在约0.05％与约2％之间。
均化剂包括但不限于聚乙二醇(PEG)和聚乙二醇衍生物。其它可用于这里所述方法中的均化剂包括任何用于电镀或电抛光领域的均化剂，例如聚胺、聚酰胺和聚酰亚胺，包括聚乙亚胺、聚甘氨酸、2-氨基-1-萘磺酸、3-氨基-1-丙烷磺酸、4-氨基甲苯-2-磺酸。组合物中可添加的均化剂为组合物体积或重量的约0.05％至约5％。例如，抛光溶液中添加的PEG的浓度约为0.2wt％。
组合物中可添加抑制剂，如降低抛光组合物导电性的电阻添加剂，其量为组合物体积或重量的约0.005％至约2％。抑制剂包括聚丙烯酰胺、聚丙烯酸聚合物、聚羧酸酯共聚物、椰子油二乙醇酰胺、油酸二乙醇酰胺、二乙醇酰胺衍生物及其组合。
一种或多种稳定剂可以存在的量要足以使组合物的稳定性产生可测到的改善。一种或多种稳定剂可以存在的量为约100ppm至约5.0重量百分比(wt％)。优选稳定剂的非限定性例子包括但不限于磷酸和磷酸衍生物，包括氨基三(亚甲基膦)酸、1-羟基亚乙基-4-二膦酸、六亚甲基二胺四亚甲基磷酸和二亚乙基四胺五亚甲基膦酸及其衍生的盐。
加速剂是抛光组合物中可以包含的另一种添加剂。加速剂增加衬底表面上金属的电化学反应来增加金属移除。组合物可以包含一种或多种加速剂，其浓度在约0.001％与约1％体积或重量之间，例如在约0.25％到约0.8％体积或重量之间。加速剂可以包括含硫化合物，如亚硫酸盐或二硫酸盐。
抛光组合物中其它添加剂的例子更全面地描述在2002年5月7日提交的美国专利申请No.10/141459中，通过引用将其与本发明的权利要求和公开内容一致的部分包含于此。
可使用不同组分的ECMP溶液来移除主体材料和残余材料，如铜和/或铜合金，以及移除阻挡材料，如氮化钽或氮化钛。特定配方的抛光组合物用来移除特定材料。在这里实施方式中使用的抛光组合物有利于ECMP工艺。通常，ECMP溶液比传统的CMP溶液导电性远远更强。ECMP溶液的电导率约为10mS或更大，而传统CMP溶液的电导率约为3mS至约5mS。ECMP溶液的导电性大大地影响ECMP工艺进行的速率，即溶液导电性越强，材料移除速率越快。对于移除主体材料，ECMP溶液的电导率约为10mS或更大，优选在约30mS至约60mS的范围内。对于残余材料，ECMP溶液的电导率约为10mS或更大，优选在约15mS至约40mS的范围内。
用来移除主体材料的第一抛光组合物或第一ECMP溶液可以包含磷酸、至少一种螯合剂、腐蚀抑制剂、盐、氧化剂或研磨剂微粒。例如第一抛光溶液可以包含约1wt％至约10wt％的磷酸；约0.1wt％至约6wt％的至少一种螯合剂；约0.01wt％至约1wt％的腐蚀抑制剂；约0.5wt％至约10wt％的盐，例如柠檬酸铵或柠檬酸铜；约0.2wt％至约5wt％的氧化剂；约0.05wt％至约1wt％的研磨剂微粒。而且，第一抛光组合物可含有pH调节剂，其浓度要保持pH在约4至约7。通常，溶液中还包含溶剂，如去离子水。
第一抛光组合物包含至少一种螯合剂，如EDA、EDTA、柠檬酸、柠檬酸铵、其盐、其衍生物及其组合。第一抛光组合物的腐蚀抑制剂可包括BTA、TTA、其盐、其衍生物及其组合。盐可以添加到第一抛光组合物中，或可以例如通过酸/碱反应原位生成。盐可以是无机盐、有机盐或其组合，包括阳离子如铵、钾、钠、钙和阴离子如柠檬酸根、草酸根、琥珀酸根和酒石酸根。pH调节剂包括氢氧化钾、氢氧化铵或其组合。第一抛光组合物中可添加如过氧化氢的氧化剂和/或如用铝土活化的硅胶的研磨剂微粒。
用于残余材料的第二抛光组合物或第二ECMP溶液可以包含磷酸、至少一种螯合剂、腐蚀抑制剂、盐、氧化剂和研磨剂微粒。例如，第二抛光溶液可以包含约0.1wt％至约5wt％的磷酸、约0.1wt％至约5wt％的至少一种螯合剂、约0.01wt％至约1wt％的腐蚀抑制剂、约0.1wt％至约5wt％的盐、约0.01wt％至约3wt％的氧化剂、约0.05wt％至约5wt％的研磨剂微粒。同样，第二抛光组合物可含有pH调节剂，其浓度要使pH保持在约4至约7。通常，溶液中还包含溶剂，如去离子水。
第二抛光组合物中的至少一种螯合剂可包括甘氨酸、EDA、EDTA、柠檬酸、柠檬酸铵、其盐、其衍生物及其组合。第二抛光组合物的腐蚀抑制剂可包括BTA、TTA、其盐、其衍生物及其组合。盐可以添加至第二抛光组合物中，或可以例如通过酸/碱反应原位生成。盐可以是无机盐、有机盐或其组合，包括阳离子如铵、钾、钠、钙和阴离子如柠檬酸根、草酸根、琥珀酸根和酒石酸根。pH调节剂包括氢氧化钾、氢氧化铵或其组合。第二抛光组合物中可添加氧化剂如过氧化氢和/或研磨剂微粒，如用铝土活化的硅胶。在一个实施例中，第二抛光组合物包含BTA和甘氨酸。在另一个实施例中，第二抛光组合物包含BTA、EDA和柠檬酸铵。而且，某些第二抛光组合物包含均化剂，如PEG。
电化学机械处理
利用化学活性、机械活性和电活性来移除材料和平坦化衬底表面的电化学机械抛光技术可按如下进行。在电化学机械抛光技术的一种实施方式中，衬底被设置在接受器中，例如装有第一电极和抛光组合物的池或台中。抛光组合物在衬底表面上形成钝化层。钝化层可以是衬底表面上的化学绝缘和/或电绝缘材料。
然后将与包含第二电极的抛光件组件耦合的抛光件置于池或台中，并使抛光件与衬底物理接触和/或电耦合。在衬底表面与导电件203之间提供相对运动以减少或移除钝化层。通过电源224在两个电极之间施加偏压。可以通过使至少阳极溶解的电脉冲调制技术来施加偏压。偏压可由抛光件组件222中的导电件203传至衬底208。
如图4A-4B所示，可以用第一ECMP工艺从衬底表面移除主体导电材料，然后如图4B-4C所示，用第二ECMP工艺移除残余的含铜材料。主体材料在此被广义定义为沉积在衬底上的、其量大于足以充分填充在衬底表面上形成的特征结构的任何材料。残余材料被广义定义为在一个或多个抛光工艺步骤之后残余的任何主体含铜材料。通常，第一ECMP工艺期间的主体移除移除了导电层的至少约50％，优选至少约70％，更优选至少约80％，如至少约90％。第二ECMP工艺期间的残余移除移除了如果不是所有的话，也是大部分的阻挡层上的残余导电材料，以留下填充的插栓(plug)。
由于导电层的移除速率快，因此第一ECMP工艺对衬底制造的处理能力有影响。然而，如果单独使用第一ECMP工艺，则过多的导电材料会被移除而引起欠载(under burden)。第二ECMP工艺因其可精确地移除导电层以形成均匀的衬底表面而影响衬底制造的处理能力。然而，单独使用第二ECMP工艺来移除导电材料则速度太慢。因此，将第一和第二ECMP工艺相结合来提高处理能力并制造高品质平坦的衬底表面。
主体移除ECMP工艺可在第一抛光工作台上进行，残余移除ECMP工艺可在与第一工作台相同或不同的第二抛光工作台上进行。在另一种实施方式中，残余移除ECMP工艺在第一工作台上进行。可在单独的工作台上移除阻挡材料，如在图2所示装置中的第三工作台。例如，按照这里所述工艺的上述装置可包括三个移除主体材料的台，或包括一个移除主体材料的台、移除残余材料的第二台和移除阻挡材料的第三台，其中主体移除和残余移除是ECMP工艺，阻挡移除是CMP工艺。在另一实施方式中，使用三个ECMP台来移除主体材料、残余材料和阻挡材料。
参照图4A-4B，具有以被窄特征结构320和宽特征结构330图案化的介电层310的衬底300填充有如钽的阻挡层340和过量导电材料360，如铜。过量材料的沉积结构包括在窄特征结构320上形成的高过载370，也称为坡或峰以及在宽特征结构330上形成的最少过载380，也称为谷。
衬底暴露在这里所述的抛光组合物中，该组合物在导电材料层360上形成钝化层390。钝化层390形成在衬底表面上的暴露导电材料360上，衬底表面包括形成在沉积导电材料360中的高过载370(峰)和最少过载380(谷)。钝化层390化学地和/或电学地使衬底表面不发生化学和/或电反应。钝化层由衬底表面暴露在能形成钝化膜或绝缘膜的腐蚀抑制剂和/或其它物质(如螯合剂)中而形成。钝化层的厚度和密度可反映出化学反应的程度和/或阳极溶解量。例如，已观察到较厚或较密的钝化层390比起较薄或不够致密的钝化层导致较少的阳极溶解。因此，通过控制钝化剂、腐蚀抑制剂和/或螯合剂的组成，可以控制材料从衬底表面的移除速率和移除量。
图4B示出了在第一ECMP工艺的主体移除之后，至少约50％，例如90％的导电材料360被移除。在第一ECMP工艺之后，导电材料360仍可能包括高过载370(峰)和/或最少过载380(谷)，但是其尺寸比例减小。然而，导电材料360在整个衬底表面上也可能相当平整(未示出)。
衬底表面和抛光件，如导电抛光件相互接触并且彼此相对运动，如相对轨道运动，以移除形成在暴露的导电材料360上的钝化层390的部分，也可以移除下面导电材料360的部分。
衬底表面与抛光件在小于约2磅/平方英寸(lb/in2或psi)(13.8kPa)的压力下接触。钝化层390和某些导电材料360的移除可在约1psi(6.9kPa)或更低的压力下，例如约0.01psi(69Pa)至约0.5psi(3.4kPa)的压力下进行。在本方法的一方面，使用约0.2psi(1.4kPa)或更低的压力。
这里所用的抛光压力减小了对含有低k介电材料的衬底有害的剪切力和摩擦力或使其达到最小。减小或最小化的力可以减少或最小化由于抛光引起的变形和特征结构的缺陷形成。此外，已观察到较低的剪切力和摩擦力减少或最小化了抛光期间形貌缺陷，如凹坑和划伤的形成和层离。衬底与导电抛光件之间的接触还通过在抛光件接触衬底时将其与电源耦合而使电源与衬底之间形成电接触。通过机械研磨来扰乱或移除衬底表面上的钝化层而导致的阳极溶解，可以暴露和移除未被钝化的材料区域。
在衬底表面与导电抛光件之间接触期间，对衬底施加偏压，以使导电材料360从衬底表面阳极溶解。一般提供偏压以在高达约100mA/cm2的电流密度下从衬底表面阳极溶解导电材料，这对应于施加约40安培的电流处理直径高达约300mm的衬底。例如，直径300mm的衬底可具有的电流密度约0.001mA/cm2至约50mA/cm2，这对应于施加了约0.01A至约35A的电流。本发明也可以以伏特、安培和瓦特的方式来施加和监测偏压。例如，在一种实施方式中，电源施加的功率在约0W与100W之间、电压在约0V与约10V之间，电流在约0A与约10A之间。
在施加偏压下的阳极溶解期间，可以对衬底表面，即导电材料层360施加超过衬底表面上导电材料，如金属材料的阈值电势的阳极偏压从而“氧化”。当金属材料氧化时，金属原子给予电源一个或多个电子并形成金属离子或阳离子。然后金属离子离开衬底表面并溶解到电解液中。在铜是要除去的材料的情况下，阳离子可以为Cu1+或Cu2+的氧化态。
金属离子还可以对钝化层390的厚度和/或密度的形成具有影响。例如，抛光组合物中的抑制剂和/或螯合剂可与金属离子络合，并且金属离子结合到钝化层390中。因此，抛光组合物中抑制剂和/或螯合剂的存在限制或减弱了金属离子进入电解液的电化学溶解过程，并且还将这些金属离子结合到钝化层390中。已观察到，对衬底表面上的导电材料的阳极溶解施加偏压一段时间后，未扰动的钝化层的厚度和/或密度有所增加。未扰动的钝化层的厚度和/或密度的增加被认为与所施加的总功率有关，并且是时间和/或功率水平的函数。还观察到未扰动的钝化层结合金属离子，并且金属离子对钝化层的厚度和/或密度有影响。
根据从衬底表面移除材料的用户需求，可以改变偏压的功率和应用。例如，已观察到增大施加的功率导致阳极溶解的增加。偏压也可以通过电脉冲调制技术来施加。脉冲调制技术可以有变化，但是通常包括如下循环：在第一时期施加恒定的电流密度或电压，然后在第二时期不施加电流密度或电压或施加恒定的反向电流密度或电压。然后重复该过程一个或多个循环，这些循环可具有不同的功率水平和持续时间。功率的功率水平、持续时间(“接通”循环)和无功率(“断开”循环)和循环的频率可以基于移除速率、要移除的材料和抛光工艺的程度而修改。例如，已观察到增大功率水平和增加施加功率的持续时间，会提高阳极溶解。
在电化学机械抛光的一个脉冲调制过程中，脉冲调制过程包括功率施加期“接通”之后接着无功率施加期“断开”的接通/断开功率技术。接通/断开循环可在抛光工艺中重复一次或多次。“接通”期使暴露的导电材料从衬底表面得以移除，“断开”期使抛光组合物组分和“接通”期的副产物如金属离子扩散至表面并与导电材料络合。在脉冲调制技术过程中，金属离子被认为发生迁移并通过附着到未受机械扰动区域的钝化层而与腐蚀抑制剂和/或螯合剂发生相互作用。因此，该过程在“接通”期使未被钝化层覆盖的电化学活性区得到蚀刻，然后在脉冲调制技术的“断开”期使钝化层在某些区域重新成形并移除其它区域的过量材料。因而，控制脉冲调制技术可以控制从衬底表面移除材料的速率和量。
每个“接通/断开”期可在约1秒与约60秒之间，例如在约2秒与约25秒之间，并且本发明认为使用脉冲技术的“接通”和“断开”期可以比这里所述的时期长或短。在脉冲调制技术的一个实施例中，每个循环施加的功率在约16％与约66％之间。
这里所述的用于电化学机械抛光材料的有接通/断开循环的脉冲调制技术的非限制性例子包括：施加功率(“接通”)约5秒至约10秒，然后不施加功率(“断开”)约2秒至约25秒；施加功率约10秒和不施加功率5秒，或施加功率10秒和不施加功率2秒，或施加功率5秒和不施加功率25秒，以提供所期望的抛光结果。对每一选定的过程，按需要重复该循环。脉冲调制过程的一个例子描述在共同转让的美国专利6379223中，通过引用将其中与本发明的权利要求和公开内容一致的部分包含于此。脉冲调制过程的另一例子描述在2003年6月30日提交的题为“EffectiveMethod To Improve Surface Finish In Electrochemically Assisted ChemicalMechanical Polishing”的共同待审查的美国临时专利申请No.10/611805中，通过引用将其中与本发明的权利要求和公开内容一致的部分包含于此。
施加的功率也可随处理步骤有所不同。例如，在两步过程中，第一处理步骤可以具有第一施加功率，第二步骤可以具有小于第一施加功率的第二施加功率。相反地，在两步过程中，第一处理步骤可以具有第一施加功率，第二步骤可以具有大于第一施加功率的第二施加功率。
通过这里所述的方法可以实现高达约15000/min的导电材料移除速率。通常高的移除速率是所期望的，但由于要使工艺一致性达到最大和其它工艺参数(如阳极和阴极的反应动力学)，一般将溶解速率控制在约100/min至约15000/min。在本发明的一种实施方式中，要移除的铜材料厚度小于5000的情况下，可以施加的电压(或电流)要提供约100/min至约5000/min的移除速率。衬底通常暴露在抛光组合物中，施加一定时间的功率要足以移除衬底上至少部分或全部的要移除材料。
可以改变抛光组合物来控制导电材料的移除速率。在一种实施方式中，第一ECMP工艺采用第一抛光溶液，之后第二ECMP工艺采用比第一抛光溶液要稀的第二抛光溶液，例如第二抛光溶液的浓度为第一抛光溶液的25％。例如，第一ECMP组合物可以包含：约1wt％至约10wt％的磷酸；约0.1wt％至约6wt％的至少一种螯合剂；约0.01wt％至约1wt％的腐蚀抑制剂；约0.5wt％至约10wt％的盐；约0.2wt％至约5wt％的氧化剂；约0.05wt％至约1wt％的研磨剂微粒。第二ECMP组合物可以包含：约0.25wt％至约5wt％的磷酸；约0.05wt％至约3wt％的至少一种螯合剂；约0.005wt％至约0.5wt％的腐蚀抑制剂；约0.13wt％至约5wt％的盐；约0.05wt％至约3wt％的氧化剂；和约0.02wt％至约0.5wt％的研磨剂微粒。在某些实施方式中，第一ECMP溶液与第二ECMP溶液中除了水之外的每种组分的相对浓度近似，而第二ECMP溶液是在第一ECMP溶液中加入去离子水形成的，例如去离子水与第一ECMP溶液的体积比约为3比1。在其它实施方式中，第一抛光溶液与第二抛光溶液中包括水的每种组分的相对浓度不同。
通常，导电材料360在第一ECMP工艺中的移除速率大大快于在第二ECMP工艺中的。例如，第一ECMP工艺移除导电材料360的速率为约1000/min至约15000/min，而第二ECMP工艺移除导电材料360的速率为约100/min至约8000/min。第二ECMP工艺较慢，以防止金属移除过量而形成形貌缺陷，如图1B所示的称为凹坑55的凹陷或沉降。因此，导电层360的大部分在第一ECMP工艺中以较快的速度被移除，剩余的导电层360在第二ECMP工艺中以较慢的速度被移除。两步ECMP工艺增加了衬底加工的总处理能力，并同时制造出具有很少缺陷或无缺陷的光滑表面。
通过导电抛光件的机械研磨移除了隔离或抑制阳极溶解电流的钝化层，以致与最少过载区相比，高过载区优先被移除，因为钝化层保留在最少与或不与导电抛光件203接触的区域。被钝化层所覆盖的导电材料360的移除速率小于无钝化层的导电材料的移除速率。同样，在窄特征结构320和衬底区域350上的过量材料的移除速率大于在宽特征结构330上的仍被钝化层390覆盖的过量材料的移除速率。
参照图4C，通过用包括第二ECMP抛光溶液的第二ECMP工艺抛光衬底来移除大部分(如果不是全部)的导电层360，从而暴露阻挡层340和导电沟槽365。导电沟槽365由剩余的导电材料360形成。如图4D所示，然后可通过第三抛光步骤对任何残余的导电材料和阻挡材料进行抛光，从而提供具有导电沟槽365的平坦衬底表面。可通过第三抛光工艺如第三ECMP工艺或CMP工艺移除残余的导电材料和阻挡材料。铜抛光工艺的例子公开在美国专利公开No.20030029841中，阻挡材料抛光工艺的例子公开在美国专利公开No.20030013306中，通过引用将其中与本发明的权利要求和公开内容一致的部分包含于此。
在导电材料和阻挡材料移除处理步骤之后，可以打磨(buff)衬底以使表面缺陷最少。打磨可以用软抛光件在如约2psi或更低的减小抛光压力下进行，该软抛光件的Shore D硬度为约40或更低，如总部在宾夕法尼亚州费城的American Society for Testing and Materials(ASTM)描述和测得的。合适的打磨工艺和组合物的例子公开在2000年5月11日提交的共同待审的美国专利申请No.09/569968中，通过引用将其中与本发明一致的部分其包含于此。
可选地，可以在每一个抛光工艺后对衬底施加清洁液，从而移除来自抛光工艺的微粒物质和废料，并使抛光件上沉积的金属残余和衬底表面形成的缺陷最少。合适的清洁液的例子是可从加利福尼亚圣克拉拉的Applied Materials，Inc.购得的ElectraCleanTM。
最后，可以对衬底进行抛光后清洁工艺，以减少在抛光或衬底处理期间所形成的缺陷。这样的工艺可以使衬底表面上形成的铜特征结构中不期望的氧化或其它缺陷达到最少。这种抛光后清洁工艺的例子是应用可从加利福尼亚圣克拉拉的Applied Materials，Inc.购得的ElectraCleanTM。
已观察到，通过这里所述的方法被平坦化的衬底已呈现出减少的形貌缺陷如凹坑、减少的残余物、提高的平整度以及提高的衬底光洁度。可以通过以下实施例来进一步公开这里所述的方法。
电化学机械凸起处理
或者，可以按如下进行电化学机械抛光技术，结合利用化学活性、机械活性和电活性来移除材料和平坦化具有中等凸起的衬底表面。
如图5A-5C所示的可以用电化学抛光工艺从衬底表面移除主体导电材料，然后如图5D-5E所示的用化学机械抛光或第二电化学抛光工艺移除残余的含铜材料。主体材料在此被广泛定义为沉积在衬底上的、用量足够几乎填充衬底表面上形成的特征结构的任何材料。残余材料被广泛定义为在一个或多个抛光工艺步骤后所残余的任何主体含铜材料。
主体材料移除电化学机械抛光工艺可在第一抛光工作台上进行，残余材料移除工艺可在与第一工作台相同或不同的第二抛光工作台上进行。可在单独的工作台上移除用于防止导电材料扩散通过衬底的层的阻挡材料，如这里所述装置中的第三工作台。例如，按照这里所述的工艺，上述装置可包括三个移除主体材料的工作台或包括一个移除主体材料的工作台、移除残余材料的第二工作台和移除阻挡材料的第三工作台。
参照图5A，具有被窄特征结构420和宽特征结构430图案化的介电层410的衬底400被阻挡层440如钽和过量的导电材料460如铜填充。过量材料的沉积结构包括形成在窄特征结构420上的高过载470(也称为坡或峰)和形成在宽特征结构430上的最少过载480(也称为谷)。
衬底暴露在这里所述的抛光组合物495中，该组合物在导电材料层460上形成钝化层490。钝化层490形成在衬底表面上的暴露导电材料460上，该衬底表面包括形成在沉积的导电材料460中的高过载470(峰)和最少过载480(谷)。钝化层490化学地和/或电学地使衬底表面不发生化学和/或电反应。钝化层由衬底表面暴露在腐蚀抑制剂和/或其它能形成钝化膜或隔离膜的物质如螯合剂中形成。钝化层的厚度和密度可反映出化学反应的程度和/或阳极溶解量。例如，已观察到较厚或较密的钝化层490比起较薄或不够致密的钝化层导致较少的阳极溶解。因此，通过控制钝化剂、腐蚀抑制剂和/或螯合剂的组成，可以控制材料从衬底表面的移除速率和移除量。
衬底表面和抛光件，如导电抛光件203相互接触并且彼此相对运动，如相对轨道运动，以移除如图5B所示的形成在暴露的导电材料460上的钝化层490的部分，也可以移除下面导电材料460的部分。
衬底表面与抛光件在小于约2psi的压力下接触。钝化层490和某些导电材料460的移除可在约1psi或更低的压力下，例如约0.01psi至约0.5psi的压力下进行。在本方法的一方面，使用约0.2psi或更低的压力。
参照图5C，通过导电抛光件203的机械研磨移除了隔离或抑制阳极溶解电流的钝化层，以致与最少过载区480相比，高过载区470和衬底区450优先被移除，因为钝化层保留在最少与或不与导电抛光件203接触的区域。被钝化层所覆盖的导电材料460的移除速率小于无钝化层的导电材料的移除速率。同样，在窄特征结构420和衬底区域450上的过量材料的移除速率大于在宽特征结构430上的仍被钝化层490覆盖的过量材料的移除速率。
参照图5D，这里所述的方法可在宽特征结构上形成的导电材料层460中形成凸起500。凸起500是由于与导电材料层460的其它部分相比，要形成更厚或更致密的钝化层或持续更长的时间而引起的在降低的移除速率下抛光的材料或未抛光的材料形成的。例如，凸起可高达沉积的导电材料厚度的约50％，如在约1％与约40％之间。已观察到这里所述的方法形成的凸起的厚度为沉积材料厚度的约20％到约30％。
例如可通过改变本方法所用的化学物质、施加的功率如功率水平和脉冲调制技术来控制凸起500的量或尺寸。本发明还可以采用这里详述的实施例以外的组合物和施加功率来形成凸起和/或实现在宽和窄特征结构上的相对移除速率。
可通过腐蚀抑制剂和/或螯合剂的量、pH水平、施加的功率水平和脉冲调制技术的工艺参数或其组合来控制凸起的尺寸。例如，观察到与减少量的腐蚀抑制剂相比，增大量的腐蚀抑制剂可使宽特征结构上的凸起的量增加。
在一个对比实施例中，在相同的抛光条件下以约为6000的步进高度(step height)对约为11500厚的抛光层进行抛光，抛光工艺使用其中含0.3wt％苯并三唑(BTA)作为腐蚀抑制剂的组合物，结果是凸起高度约为4200，约为沉积导电材料的36.5％；抛光工艺使用其中含0.2wt％BTA作为腐蚀抑制剂的组合物，结果是凸起高度约为800，约为沉积导电材料的7％。在另一对比实施例中，在与第一个对比实施例不同的相同抛光条件，抛光工艺使用其中含0.3wt％BTA作为腐蚀抑制剂的组合物，结果是凸起高度约为2500，约为沉积导电材料的22％；抛光工艺使用其中含0.2wt％BTA作为腐蚀抑制剂的组合物，结果是凸起高度约为0，或没有可观察到的凸起。
已观察到组合物的pH也对凸起的量有影响。还观察到组合物所含酸性成分越少，凸起越大。在对比实施例中，相同抛光条件下其中pH为6.5的抛光工艺显示出的凸起高度约为3000，约为沉积导电材料的26％；pH约为5.8的抛光工艺显示出的凸起高度约为200，约为沉积导电材料的1.7％；pH约为4.5的抛光工艺显示出的凸起高度约为0，或没有可观察到的凸起高度。此外，可权衡利用pH与腐蚀抑制剂浓度来选择性地提供凸起的量。例如，腐蚀抑制剂浓度较低且pH较小时生成的凸起的量可能与腐蚀抑制剂浓度较高且pH较大时所生成的凸起的量相同。
在本方法中，也可以调节施加的功率来控制凸起的量。例如，使用相同或相似的处理组合物，在脉冲调制技术的“接通”阶段施加更大的功率可形成更高的凸起。在该过程中施加的功率可以以电压、电流、电流密度、瓦特数或其它适合监测和控制阳极溶解过程的方式标注。例如通过提高功率水平，即提高电压、电流、电流密度或瓦特数，增加施加功率或脉冲的持续时间或两种方式都采用，可获得大的施加功率。功率和脉冲调制技术可基于处理参数的变化而改变，例如，不同的电解液组合物可能具有不同的电导率，可能需要不同的功率水平和脉冲调制。
还认为当施加功率处于“接通”位置时，金属离子与钝化层的组分络合导致形成的钝化层的厚度和/或密度增大，而处于“断开”位置时，由于被移除的导电材料表面附近的电解液中缺乏离子，所以钝化层被更多的磨损和移除。钝化层厚度或密度的增大被认为导致了更好的化学和/或电学绝缘性质，还提高了对由于摩擦而被移除的抵抗性。
因此，增大施加到衬底的总功率，如增大施加功率的持续时间或量级，可导致凸起高度的增加。在一个对比实施例中，在相似的处理条件下，使用pH约为6.5的含0.3wt％BTA的组合物，对于约11500或更薄的金属层，在施加功率一直为“接通”下形成的凸起高度约为4000，约为沉积导电材料的35％，而在5秒“接通”和5秒“断开”的脉冲调制技术下形成的凸起高度小于400。
参照图5E，可通过第二抛光步骤对任何剩余的导电材料和阻挡层材料进行抛光以提供平整的衬底表面。可至少通过化学机械抛光工艺移除剩余的导电材料和阻挡层材料。由于已发现化学机械抛光工艺移除在宽特征结构上的材料比移除在窄特征结构上的材料的速率要高，因而导电材料凸起500使得导电材料的平坦化在宽特征结构中没有凹坑以及在窄特征结构上形成最少的残余或没有残余。铜抛光工艺的例子公开在2001年12月18日提交的名为“Method And Apparatus For Polishing Metal And DielectricSubstrates”[代理案卷号5999]的美国专利申请No.10/025144中，阻挡材料抛光工艺的例子公开在2002年7月11日提交的名为“Dual ReducedAgents For Barrier Removal In Chemical Mechanical Polishing”[代理案卷号5845.02]的美国专利申请No.10/193810中，通过引用将这两篇文献中与本发明的权利要求和公开内容一致的部分包含于此。
第二抛光步骤也可以是这里所述的电化学机械抛光步骤。可以调节第二电化学机械抛光步骤，以比第一抛光步骤或比移除窄特征结构上的材料更高的移除速率来移除衬底表面宽特征结构上的材料，从而使导电材料平坦化。可以调节第二电化学机械抛光步骤的相对移除速率，以与这里所述的化学机械抛光工艺的移除速率相当。
可通过几种方法来使第二电化学机械抛光工艺的移除速率与化学机械抛光技术相匹配。在一个实施例中，第一电化学机械抛光步骤与第二电化学机械抛光步骤相比具有更多的腐蚀抑制剂或更高的pH，使得在第一电化学机械抛光步骤中形成凸起并且在第二电化学机械抛光步骤中不形成凸起。在另一个实施例中，在第二电化学机械抛光步骤中采用的脉冲调制技术与第一电化学机械抛光步骤中的脉冲调制技术相比提高了在宽特征结构上的移除速率，从而控制了凸起形成和相对移除速率。可将pH和脉冲调制技术组合用于第一和第二电化学机械抛光工艺中，从而为如期望地产生或移除凸起提供所需的移除速率。
此外，当第二抛光步骤是化学机械抛光步骤时，可以调节用于化学机械抛光工艺的组合物以提供如对第二电化学机械抛光步骤所述的平坦化衬底所期望的结构。例如，与电化学机械抛光步骤相比，化学机械抛光工艺可以具有较少量的腐蚀抑制剂或较低的pH，以使在电化学机械抛光步骤中形成凸起，而在化学机械抛光步骤中不形成凸起和/或凸起被移除。
在导电材料和阻挡材料移除处理步骤之后，可以如这里关于图5A-5E所述的对衬底进行打磨和清洁。
已发现，用这里所述的方法平坦化的衬底呈现出减少的形貌缺陷如凹坑、减少的残余、改善的平整度和改善的衬底光洁度。这里所述的方法可通过如下实施例进一步说明。
实施例：
为进一步描述本发明的实施方式而提供以下的非限定性的例子。然而，这些例子并不完全，也非意在限制本发明的范围。
抛光组合物实施例/基线
基线实施例
在本发明的一种实施方式中，将衬底208置于抛光组合物中，该抛光组合物包含酸基电解液体系、一种或多种螯合剂、一种或多种腐蚀抑制剂、一种或多种pH调节剂、一种或多种添加剂，溶剂或其组合。通过使用电源200对衬底表面施以相对于电极209为约2.9伏特的阳极偏压。通过抛光头202对衬底施加0.2psi的压力，将其推向导电垫203。衬底208与导电垫203彼此相对运动。此实施方式的上述要素组合可使材料的移除速率约为4000/min。应当注意，为达到此材料移除速率而在电极209和衬底208之间施加的偏压的量依赖于许多因素，包括电解液的电导率和电极209与衬底208之间的距离。下面的组合物实施例中的例1示出了合适的抛光组合物。
氧化剂实施例
在另一种实施方式中，将氧化剂添加至上述基线实施例的抛光组合物中，这可改变络合金属离子与衬底表面之间的附着强度。由于络合金属离子的附着力较弱，由于氧化剂的存在，即使相对于基线实施例(如上所述)，施加的压力和偏压保持不变，材料的移除速率也会提高。在0.2psi的压力下，移除速率达到约6000/min。下面的组合物实施例中的例2示出了用于本实施方式的抛光组合物。
研磨剂微粒实施例
在另一种实施方式中，将研磨剂微粒添加至上述基线实施例的抛光组合物中。在此实施方式中，即使相对于基线实施例施加的压力和偏压保持不变，表面光洁度和材料的移除速率仍得到提高。材料移除速率的提高和表面光洁度的改善可能归因于导电垫203与衬底表面之间接触面积的增加。接触面积增加似乎有助于更有效地移除络合金属离子，即使它们的附着强度高。在如基线实施例的0.2psi的压力和近似的偏压下，可达到4800/min的移除速率。用此实施方式得到的表面光洁度与采用传统CMP工艺得到的表面光洁度相当(相同量级)。下面的组合物实施例中的例3示出了一种适用于本实施方式的抛光组合物。
氧化剂和研磨剂微粒实施例
在另一种实施方式中，研磨剂微粒和一种或多种氧化剂被添加至基线实施例的抛光组合物中以提高移除速率和产生更佳的表面光洁度。即使相对于基线实施例，施加的压力和偏压保持不变，这也可以实现。在0.2psi的压力和近似的偏压下，可达到6000/min的移除速率，同时得到与采用传统CMP工艺相当的表面光洁度。下面的组合物实施例中的例4示出了一种适用于本实施方式的抛光组合物。
因此，本发明的一个特征是，可通过调整垫压力和抛光组合物的组成来提高材料移除速率，同时使形貌缺陷的形成最少。
组合物实施例
为进一步描述本发明的实施方式而提供以下的非限定性的例子。然而，这些例子并不完全，也非意在限制本发明的范围。
例1
在从加利福尼亚圣克拉拉的Applied Materials，Inc.购得的Reflection系统上的改进单元中，用下面的抛光组合物对铜覆衬底进行抛光和平坦化。
约6％体积的磷酸；
约2％体积的乙二胺；
约2％重量的柠檬酸铵；
约0.3％重量的苯并三唑；
约2％与约6％体积之间的氢氧化钾以提供约5的pH；和
去离子水。
例2
在从加利福尼亚圣克拉拉的Applied Materials，Inc.购得的Reflection系统上的改进单元中，用下面的抛光组合物对铜覆衬底进行抛光和平坦化。
约6％体积的磷酸；
约2％体积的乙二胺；
约2％重量的柠檬酸铵；
约0.3％重量的苯并三唑；
约2％与约6％体积之间的氢氧化钾以提供约5的pH；
约0.45％体积的过氧化氢；和
去离子水。
例3
在从加利福尼亚圣克拉拉的Applied Materials，Inc.购得的Reflection系统上的改进单元中，用下面的抛光组合物对铜覆衬底进行抛光和平坦化。
约6％体积的磷酸；
约2％体积的乙二胺；
约2％重量的柠檬酸铵；
约0.3％重量的苯并三唑；
约2％与约6％体积之间的氢氧化钾以提供约6的pH；
约0.1％重量的二氧化硅(SiO2)研磨剂微粒；和
去离子水。
例4
在从加利福尼亚圣克拉拉的Applied Materials，Inc.购得的Reflection系统上的改进单元中，用下面的抛光组合物对铜覆衬底进行抛光和平坦化。
约6％体积的磷酸；
约2％体积的乙二胺；
约2％重量的柠檬酸铵；
约0.3％重量的苯并三唑；
约2％与约6％体积之间的氢氧化钾以提供约5的pH；
约0.45％体积的过氧化氢；
约0.15％重量的二氧化硅(SiO2)研磨剂微粒；和
去离子水。
例5
在从加利福尼亚圣克拉拉的Applied Materials，Inc.购得的Reflection系统上的改进单元中，用下面的抛光组合物对铜覆衬底进行抛光和平坦化。
约1.5％体积的磷酸；
约0.4％体积的乙二胺；
约0.8％重量的柠檬酸铵；
约0.25％重量的苯并三唑；
约0.5％与约3％体积之间的40％氢氧化钾溶液以提供约5.4的pH；
约0.5％体积的过氧化氢；和
去离子水。
例6
在从加利福尼亚圣克拉拉的Applied Materials，Inc.购得的Reflection系统上的改进单元中，用下面的抛光组合物对铜覆衬底进行抛光和平坦化。
约1.5％体积的磷酸；
约0.4％体积的乙二胺；
约0.8％重量的柠檬酸铵；
约0.25％重量的苯并三唑；
约0.5％与约3％体积之间的40％氢氧化钾溶液以提供约5.4的pH；
约0.7％重量的二氧化硅(SiO2)研磨剂微粒；和
去离子水。
例7
在从加利福尼亚圣克拉拉的Applied Materials，Inc.购得的Reflection系统上的改进单元中，用下面的抛光组合物对铜覆衬底进行抛光和平坦化。
约1.5％体积的磷酸；
约0.4％体积的乙二胺；
约0.8％重量的柠檬酸铵；
约0.25％重量的苯并三唑；
约0.5％与约3％体积之间的40％氢氧化钾溶液以提供约5.4的pH；
约0.5％体积的过氧化氢；
约0.7％重量的二氧化硅(SiO2)研磨剂微粒；和
去离子水。
例8
在从加利福尼亚圣克拉拉的Applied Materials，Inc.购得的Reflection系统上的改进单元中，用下面的抛光组合物对铜覆衬底进行抛光和平坦化。
约1.5％体积的磷酸；
约0.4％体积的乙二胺；
约0.8％重量的柠檬酸铵；
约0.25％重量的苯并三唑；
约0.2％重量的聚乙二醇；
约0.5％至约3％体积的40％KOH溶液以提供约5.4的pH；
约0.5％体积的过氧化氢；
约0.7％重量的二氧化硅(SiO2)研磨剂微粒；和
去离子水。
例9
在从加利福尼亚圣克拉拉的Applied Materials，Inc.购得的Reflection系统上的改进单元中，用下面的抛光组合物对铜覆衬底进行抛光和平坦化。
约1.0％体积的磷酸；
约0.5％体积的甘氨酸；
约0.35％重量的苯并三唑；
约0.5％至约3％体积的40％KOH溶液以提供约4.9的pH；
约0.5％体积的过氧化氢；
约0.7％重量的二氧化硅(SiO2)研磨剂微粒；和
去离子水。
例10
在从加利福尼亚圣克拉拉的Applied Materials，Inc.购得的Reflection系统上的改进单元中，用下面的抛光组合物对铜覆衬底进行抛光和平坦化。
约0.6％体积的磷酸；
约1.0％体积的甘氨酸；
约0.35％重量的苯并三唑；
约0.5％至约3％体积的40％KOH溶液以提供约6.1的pH；
约0.5％体积的过氧化氢；
约0.7％重量的二氧化硅(SiO2)研磨剂微粒；和
去离子水。
两步抛光实施例
例1
在从加利福尼亚圣克拉拉的Applied Materials，Inc.购得的REFLEXION系统上的改进单元中，用下面的抛光组合物对直径为300mm的铜覆衬底进行抛光和平坦化。将表面铜层厚度约11500、步进高度约6000的衬底放置在第一工作台上，并使其接触如下的抛光组合物：
约6％体积的磷酸；
约2％体积的乙二胺；
约2％重量的柠檬酸铵；
约0.3％重量的苯并三唑；
约2％至约6％体积的40％KOH溶液以提供约5的pH；
约0.45％体积的过氧化氢；
约0.15％重量的二氧化硅(SiO2)研磨剂微粒；和
去离子水。
在该过程中，抛光件与衬底以约0.2psi的压力接触，施加的偏压约为25mA/cm2(约17-18安培或约3伏特)。对衬底进行抛光和检验。铜层厚度减至约1500。
将衬底放置在第二工作台上，随后使其接触如下的抛光组合物：
约1.5％体积的磷酸；
约0.4％体积的乙二胺；
约0.8％重量的柠檬酸铵；
约0.25％重量的苯并三唑；
约0.5％至约3％体积的40％KOH溶液以提供约5.4的pH；
约0.5％体积的过氧化氢；
约0.7％重量的二氧化硅(SiO2)研磨剂微粒；和
去离子水。
在该过程中，抛光件与衬底以约0.1psi的压力接触，施加的偏压约为7mA/cm2(约4-5安培或约1.5伏特)。对衬底进行抛光和检验。衬底表面原有的过量铜层被移除而留下阻挡层和铜沟槽。
例2
在从加利福尼亚圣克拉拉的Applied Materials，Inc.购得的REFLEXION系统上的改进单元中，用下面的抛光组合物对直径为300mm的铜覆衬底进行抛光和平坦化。将表面铜层厚度约11500、步进高度约6000的衬底放置在第一工作台上，并使其接触如下的抛光组合物：
约6％体积的磷酸；
约2％体积的乙二胺；
约2％重量的柠檬酸铵；
约0.3％重量的苯并三唑；
约2％至约6％体积的40％KOH溶液以提供约5的pH；
约0.45％体积的过氧化氢；
约0.15％重量的二氧化硅(SiO2)研磨剂微粒；和
去离子水。
在该过程中，抛光件与衬底以约0.2psi的压力接触，施加的偏压约为25mA/cm2(约17-18安培或约3伏特)。对衬底进行抛光和检验。铜层厚度减至约1500。
将衬底放置在第二工作台上，随后使其接触如下的抛光组合物：
约1.5％体积的磷酸；
约0.4％体积的乙二胺；
约0.8％重量的柠檬酸铵；
约0.25％重量的苯并三唑；
约0.2％重量的聚乙二醇；
约0.5％至约3％体积的40％KOH溶液以提供约5.4的pH；
约0.5％体积的过氧化氢；
约0.7％重量的二氧化硅(SiO2)研磨剂微粒；和
去离子水。
在该过程中，抛光件与衬底以约0.1psi的压力接触，施加的偏压约为7mA/cm2(约4-5安培或约1.5伏特)。对衬底进行抛光和检验。衬底表面原有的过量铜层被移除而留下阻挡层和铜沟槽。
例3
在从加利福尼亚圣克拉拉的Applied Materials，Inc.购得的REFLEXION系统上的改进单元中，用下面的抛光组合物对直径为300mm的铜覆衬底进行抛光和平坦化。将表面铜层厚度约11500、步进高度约6000的衬底放置在第一工作台上，并使其接触如下的抛光组合物：
约6％体积的磷酸；
约2％体积的乙二胺；
约2％重量的柠檬酸铵；
约0.3％重量的苯并三唑；
约2％至约6％体积的40％KOH溶液以提供约5的pH；
约0.45％体积的过氧化氢；
约0.15％重量的二氧化硅(SiO2)研磨剂微粒；和
去离子水。
在该过程中，抛光件与衬底以约0.2psi的压力接触，施加的偏压约为25mA/cm2(约17-18安培或约3伏特)。对衬底进行抛光和检验。铜层厚度减至约1500。
将衬底放置在第二工作台上，随后使其接触如下的抛光组合物：
约0.1％体积的磷酸；
约0.5％体积的甘氨酸
约0.35％重量的苯并三唑；
约0.5％至约3％体积的40％KOH溶液以提供约4.9的pH；
约0.5％体积的过氧化氢；
约0.7％重量的二氧化硅(SiO2)研磨剂微粒；和
去离子水。
在该过程中，抛光件与衬底以约0.1psi的压力接触，施加的偏压约为7mA/cm2(约4-5安培或约1.5伏特)。对衬底进行抛光和检验。衬底表面原有的过量铜层被移除而留下阻挡层和铜沟槽。
例4
在从加利福尼亚圣克拉拉的Applied Materials，Inc.购得的REFLEXION系统上的改进单元中，用下面的抛光组合物对直径为300mm的铜覆衬底进行抛光和平坦化。将表面铜层厚度约11500、步进高度约6000的衬底放置在第一工作台上，并使其接触如下的抛光组合物：
约6％体积的磷酸；
约2％体积的乙二胺；
约2％重量的柠檬酸铵；
约0.3％重量的苯并三唑；
约2％至约6％体积的40％KOH溶液以提供约5的pH；
约0.45％体积的过氧化氢；
约0.15％重量的二氧化硅(SiO2)研磨剂微粒；和
去离子水。
在该过程中，抛光件与衬底以约0.2psi的压力接触，施加的偏压约为25mA/cm2(约17-18安培或约3伏特)。对衬底进行抛光和检验。铜层厚度减至约1500。
将衬底放置在第二工作台上，随后使其接触如下的抛光组合物：
约0.6％体积的磷酸；
约1.0％体积的甘氨酸
约0.35％重量的苯并三唑；
约0.5％至约3％体积的40％KOH溶液以提供约6.1的pH；
约0.5％体积的过氧化氢；
约0.7％重量的二氧化硅(SiO2)研磨剂微粒；和
去离子水。
在该过程中，抛光件与衬底以约0.1psi的压力接触，施加的偏压约为7mA/cm2(约4-5安培或约1.5伏特)。对衬底进行抛光和检验。衬底表面原有的过量铜层被移除而留下阻挡层和铜沟槽。
例5
在从加利福尼亚圣克拉拉的Applied Materials，Inc.购得的REFLEXION系统上的改进单元中，用下面的抛光组合物对直径为300mm的铜覆衬底进行抛光和平坦化。将衬底表面铜层厚度约11500、步进高度约6000的衬底放置在第一工作台上，并使其接触如下的抛光组合物：
约6％体积的磷酸；
约2％体积的乙二胺；
约2％重量的柠檬酸铵；
约0.3％重量的苯并三唑；
约2％至约6％体积的40％KOH溶液以提供约5的pH；
约0.45％体积的过氧化氢；
约0.15％重量的二氧化硅(SiO2)研磨剂微粒；和
去离子水。
在该过程中，抛光件与衬底以约0.2psi的压力接触，施加的偏压约为25mA/cm2(约17-18安培或约3伏特)。对衬底进行抛光和检验。铜层厚度减至约1500。
将衬底放置在第二工作台上，随后使其接触如下的抛光组合物：
约0.6％体积的磷酸；
约1.5％体积的甘氨酸
约0.35％重量的苯并三唑；
约0.5％至约3％体积的40％KOH溶液以提供约6.1的pH；
约0.5％体积的过氧化氢；
约0.7％重量的二氧化硅(SiO2)研磨剂微粒；和
去离子水。
在该过程中，抛光件与衬底以约0.1psi的压力接触，施加的偏压约为7mA/cm2(约4-5安培或约1.5伏特)。对衬底进行抛光和检验。衬底表面原有的过量铜层被移除而留下阻挡层和铜沟槽。
例6
在从加利福尼亚圣克拉拉的Applied Materials，Inc.购得的REFLEXION系统上的改进单元中，用下面的抛光组合物对直径为300mm的铜覆衬底进行抛光和平坦化。将衬底表面铜层厚度约11500、步进高度约6000的衬底放置在第一工作台上，并使其接触如下的抛光组合物：
约6％体积的磷酸；
约2％体积的乙二胺；
约2％重量的柠檬酸铵；
约0.3％重量的苯并三唑；
约2％至约6％体积的40％KOH溶液以提供约5的pH；
约0.45％体积的过氧化氢；
约0.15％重量的二氧化硅(SiO2)研磨剂微粒；和
去离子水。
在该过程中，抛光件与衬底以约0.2psi的压力接触，施加的偏压约为25mA/cm2(约17-18安培或约3伏特)。对衬底进行抛光和检验。铜层厚度减至约1500。
将衬底放置在第二工作台上，随后使其接触如下的抛光组合物：
约0.6％体积的磷酸；
约2.0％体积的甘氨酸
约0.35％重量的苯并三唑；
约0.5％至约3％体积的40％KOH溶液以提供约6.1的pH；
约0.5％体积的过氧化氢；
约0.7％重量的二氧化硅(SiO2)研磨剂微粒；和
去离子水。
在该过程中，抛光件与衬底以约0.1psi的压力接触，施加的偏压约为7mA/cm2(约4-5安培或约1.5伏特)。对衬底进行抛光和检验。衬底表面原有的过量铜层被移除而留下阻挡层和铜沟槽。
例7
在从加利福尼亚圣克拉拉的Applied Materials，Inc.购得的REFLEXION系统上的改进单元中，用下面的抛光组合物对直径为300mm的铜覆衬底进行抛光和平坦化。将衬底表面铜层厚度约11500、步进高度约6000的衬底放置在第一工作台上，并使其接触如下的抛光组合物：
约6％体积的磷酸；
约2％体积的乙二胺；
约2％重量的柠檬酸铵；
约0.3％重量的苯并三唑；
约2％至约6％体积的40％KOH溶液以提供约5的pH；
约0.45％体积的过氧化氢；
约0.15％重量的二氧化硅(SiO2)研磨剂微粒；和
去离子水。
在该过程中，抛光件与衬底以约0.2psi的压力接触，施加的偏压约为25mA/cm2(约17-18安培或约3伏特)。对衬底进行抛光和检验。铜层厚度减至约1500。
将衬底放置在第二工作台上，随后使其接触如下的抛光组合物：
约1.5％体积的磷酸；
约0.4％体积的乙二胺；
约0.8％重量的柠檬酸铵；
约0.25％重量的苯并三唑；
约0.5％至约3％体积的40％KOH溶液以提供约5.4的pH；
约0.7％重量的二氧化硅(SiO2)研磨剂微粒；和
去离子水。
在该过程中，抛光件与衬底以约0.1psi的压力接触，施加的偏压约为7mA/cm2(约4-5安培或约1.5伏特)。对衬底进行抛光和检验。衬底表面原有的过量铜层被移除而留下阻挡层和铜沟槽。
例8
在从加利福尼亚圣克拉拉的Applied Materials，Inc.购得的REFLEXION系统上的改进单元中，用下面的抛光组合物对直径为300mm的铜覆衬底进行抛光和平坦化。将衬底表面铜层厚度约11500、步进高度约6000的衬底放置在第一工作台上，并使其接触如下的抛光组合物：
约6％体积的磷酸；
约2％体积的乙二胺；
约2％重量的柠檬酸铵；
约0.3％重量的苯并三唑；
约2％至约6％体积的40％KOH溶液以提供约5的pH；
约0.45％体积的过氧化氢；
约0.15％重量的二氧化硅(SiO2)研磨剂微粒；和
去离子水。
在该过程中，抛光件与衬底以约0.2psi的压力接触，施加的偏压约为25mA/cm2(约17-18安培或约3伏特)。对衬底进行抛光和检验。铜层厚度减至约1500。
将衬底放置在第二工作台上，随后使其接触如下的抛光组合物：
约1.5％体积的磷酸；
约0.4％体积的乙二胺；
约0.8％重量的柠檬酸铵；
约0.25％重量的苯并三唑；
约0.2％重量的聚乙二醇；
约0.5％至约3％体积的40％KOH溶液以提供约5.4的pH；
约0.7％重量的二氧化硅(SiO2)研磨剂微粒；和
去离子水。
在该过程中，抛光件与衬底以约0.1psi的压力接触，施加的偏压约为7mA/cm2(约4-5安培或约1.5伏特)。对衬底进行抛光和检验。衬底表面原有的过量铜层被移除而留下阻挡层和铜沟槽。
例9
在从加利福尼亚圣克拉拉的Applied Materials，Inc.购得的REFLEXION系统上的改进单元中，用下面的抛光组合物对直径为300mm的铜覆衬底进行抛光和平坦化。将衬底表面铜层厚度约11500、步进高度约6000的衬底放置在第一工作台上，并使其接触如下的抛光组合物：
约6％体积的磷酸；
约2％体积的乙二胺；
约2％重量的柠檬酸铵；
约0.3％重量的苯并三唑；
约2％至约6％体积的40％KOH溶液以提供约5的pH；
约0.45％体积的过氧化氢；
约0.15％重量的二氧化硅(SiO2)研磨剂微粒；和
去离子水。
在该过程中，抛光件与衬底以约0.2psi的压力接触，施加的偏压约为25mA/cm2(约17-18安培或约3伏特)。对衬底进行抛光和检验。铜层厚度减至约1500。
将衬底放置在第二工作台上，随后使其接触如下的抛光组合物：
约1.0％体积的磷酸；
约0.5％体积的甘氨酸
约0.35％重量的苯并三唑；
约0.5％至约3％体积的40％KOH溶液以提供约4.9的pH；
约0.7％重量的二氧化硅(SiO2)研磨剂微粒；和
去离子水。
在该过程中，抛光件与衬底以约0.1psi的压力接触，施加的偏压约为7mA/cm2(约4-5安培或约1.5伏特)。对衬底进行抛光和检验。衬底表面原有的过量铜层被移除而留下阻挡层和铜沟槽。
例10
在从加利福尼亚圣克拉拉的Applied Materials，Inc.购得的REFLEXION系统上的改进单元中，用下面的抛光组合物对直径为300mm的铜覆衬底进行抛光和平坦化。将衬底表面铜层厚度约11500、步进高度约6000的衬底放置在第一工作台上，并使其接触如下的抛光组合物：
约6％体积的磷酸；
约2％体积的乙二胺；
约2％重量的柠檬酸铵；
约0.3％重量的苯并三唑；
约2％至约6％体积的40％KOH溶液以提供约5的pH；
约0.45％体积的过氧化氢；
约0.15％重量的二氧化硅(SiO2)研磨剂微粒；和
去离子水。
在该过程中，抛光件与衬底以约0.2psi的压力接触，施加的偏压约为25mA/cm2(约17-18安培或约3伏特)。对衬底进行抛光和检验。铜层厚度减至约1500。
将衬底放置在第二工作台上，随后使其接触如下的抛光组合物：
约0.6％体积的磷酸；
约1.0％体积的甘氨酸
约0.35％重量的苯并三唑；
约0.5％至约3％体积的40％KOH溶液以提供约6.1的pH；
约0.7％重量的二氧化硅(SiO2)研磨剂微粒；和
去离子水。
在该过程中，抛光件与衬底以约0.1psi的压力接触，施加的偏压约为7mA/cm2(约4-5安培或约1.5伏特)。对衬底进行抛光和检验。衬底表面原有的过量铜层被移除而留下阻挡层和铜沟槽。
例11
在从加利福尼亚圣克拉拉的Applied Materials，Inc.购得的REFLEXION系统上的改进单元中，用下面的抛光组合物对直径为300mm的铜覆衬底进行抛光和平坦化。将衬底表面铜层厚度约11500、步进高度约6000的衬底放置在第一工作台上，并使其接触如下的抛光组合物：
约6％体积的磷酸；
约2％体积的乙二胺；
约2％重量的柠檬酸铵；
约0.3％重量的苯并三唑；
约2％至约6％体积的40％KOH溶液以提供约5的pH；
约0.45％体积的过氧化氢；
约0.15％重量的二氧化硅(SiO2)研磨剂微粒；和
去离子水。
在该过程中，抛光件与衬底以约0.2psi的压力接触，施加的偏压约为25mA/cm2(约17-18安培或约3伏特)。对衬底进行抛光和检验。铜层厚度减至约1500。
将衬底放置在第二工作台上，随后使其接触如下的抛光组合物：
约0.6％体积的磷酸；
约1.5％体积的甘氨酸
约0.35％重量的苯并三唑；
约0.5％至约3％体积的40％KOH溶液以提供约6.1的pH；
约0.7％重量的二氧化硅(SiO2)研磨剂微粒；和
去离子水。
在该过程中，抛光件与衬底以约0.1psi的压力接触，施加的偏压约为7mA/cm2(约4-5安培或约1.5伏特)。对衬底进行抛光和检验。衬底表面原有的过量铜层被移除而留下阻挡层和铜沟槽。
例12
在从加利福尼亚圣克拉拉的Applied Materials，Inc.购得的REFLEXION系统上的改进单元中，用下面的抛光组合物对直径为300mm的铜覆衬底进行抛光和平坦化。将衬底表面铜层厚度约11500、步进高度约6000的衬底放置在第一工作台上，并使其接触如下的抛光组合物：
约6％体积的磷酸；
约2％体积的乙二胺；
约2％重量的柠檬酸铵；
约0.3％重量的苯并三唑；
约2％至约6％体积的40％KOH溶液以提供约5的pH；
约0.45％体积的过氧化氢；
约0.15％重量的二氧化硅(SiO2)研磨剂微粒；和
去离子水。
在该过程中，抛光件与衬底以约0.2psi的压力接触，施加的偏压约为25mA/cm2(约17-18安培或约3伏特)。对衬底进行抛光和检验。铜层厚度减至约1500。
将衬底放置在第二工作台上，随后使其接触如下的抛光组合物：
约0.6％体积的磷酸；
约2.0％体积的甘氨酸
约0.35％重量的苯并三唑；
约0.5％至约3％体积的40％KOH溶液以提供约6.1的pH；
约0.7％重量的二氧化硅(SiO2)研磨剂微粒；和
去离子水。
在该过程中，抛光件与衬底以约0.1psi的压力接触，施加的偏压约为7mA/cm2(约4-5安培或约1.5伏特)。对衬底进行抛光和检验。衬底表面原有的过量铜层被移除而留下阻挡层和铜沟槽。
凸起实施例
例1
在从加利福尼亚圣克拉拉的Applied Materials，Inc.购得的REFLEXION系统上的改进单元中，用下面的抛光组合物对铜覆衬底进行抛光和平坦化。将衬底表面铜层厚度约11500、步进高度约6000的衬底接触如下的抛光组合物：
约6％体积的磷酸；
约2％体积的乙二胺；
约2％重量的柠檬酸铵；
约0.3％重量的苯并三唑；
约2％至约6％体积的氢氧化钾以提供约5的pH；和
去离子水，并且
在该过程中，抛光件与衬底以约0.2psi的压力接触，所施加的偏压约为3瓦特/伏特。对衬底进行抛光和检验。在宽特征结构上观察到高度约为4000的凸起。
例2
在从加利福尼亚圣克拉拉的Applied Materials，Inc.购得的REFLEXION系统上的改进单元中，用下面的抛光组合物对铜覆衬底进行抛光和平坦化。将衬底表面铜层厚度约11500、步进高度约6000的衬底接触如下的抛光组合物：
约6％体积的磷酸；
约2％体积的乙二胺；
约2％重量的柠檬酸铵；
约0.3％重量的苯并三唑；
约2％至约6％体积的氢氧化钾以提供约5的pH；和
去离子水，并且抛光件与衬底以约0.2psi的压力接触，通过8个循环的10秒连通和2秒断开的脉冲技术所施加的偏压约为3瓦特/伏特。对衬底进行抛光和检验。在宽特征结构上观察到高度约为1500的凸起。
尽管前面部分涉及本发明的实施例，但是在不脱离本发明基本范围的情况下，可以设计本发明的其它或另外的实施例，并且本发明的范围由所附权利要求来确定。
Claims (49)
1.一种处理其上具有导电材料层的衬底的方法，包括：
将衬底放置在处理装置中；
使衬底接触第一抛光组合物；
对衬底施加第一偏压；
移除导电材料层的主体部分；
使衬底接触第二抛光组合物；然后
抛光衬底以移除导电材料层的剩余部分。
2.如权利要求1的方法，其中移除导电层的主体部分包括移除导电材料层的至少50％。
3.如权利要求2的方法，其中移除导电层的主体部分包括移除导电材料层的至少80％。
4.如权利要求1的方法，其中导电材料层包含铜或铜合金。
5.如权利要求1的方法，其中第一抛光组合物包含：
磷酸；
至少一种螯合剂；
腐蚀抑制剂；
盐；
氧化剂；和
研磨剂微粒。
6.如权利要求5的方法，其中第一抛光组合物包含：
约1wt％至约10wt％的磷酸；
约0.1wt％至约6wt％的至少一种螯合剂；
约0.01wt％至约1wt％的腐蚀抑制剂；
约0.5wt％至约10wt％的盐；
约0.2wt％至约5wt％的氧化剂；和
约0.05wt％至约1wt％的研磨剂微粒。
7.如权利要求1的方法，其中第二抛光组合物包含：
磷酸；
至少一种螯合剂；和
腐蚀抑制剂。
8.如权利要求7的方法，其中第二抛光组合物包含：
约0.1wt％至约5wt％的磷酸；
约0.1wt％至约5wt％的至少一种螯合剂；
约0.01wt％至约1wt％的腐蚀抑制剂。
9.如权利要求7的方法，其中
第二抛光组合物的至少一种螯合剂选自甘氨酸、乙二胺、乙二胺四乙酸、柠檬酸、柠檬酸铵、其盐、其衍生物或其组合，
第二抛光组合物的腐蚀抑制剂选自苯并三唑、5-甲基-1-苯并三唑、其盐、其衍生物或其组合。
10.如权利要求7的方法，其中
第二抛光组合物的腐蚀抑制剂是苯并三唑；和
第二抛光组合物的至少一种螯合剂是甘氨酸或乙二胺和柠檬酸铵。
11.如权利要求10的方法，其中第二抛光组合物还包含聚乙二醇。
12.如权利要求7的方法，其中第二抛光组合物还包含下列物质的其中至少一种：
研磨剂微粒；
过氧化氢及其衍生物；
至少一种可提供约4至约7的pH的pH调节剂；
溶剂；及其组合。
13.如权利要求1的方法，其中第一抛光组合物的电导率在约30mS至约60mS的范围内。
14.如权利要求13的方法，其中第二抛光组合物的电导率在约15mS至约40mS的范围内。
15.如权利要求1的方法，其中施加给衬底的第一偏压的电流密度在约0.01mA/cm2与约100mA/cm2之间。
16.如权利要求1的方法，还包括：
将衬底与抛光件接触，衬底与抛光件之间的接触压力在约0.01psi与约1psi之间；以及
提供衬底与抛光件之间的相对运动。
17.如权利要求1的方法，其中抛光衬底以移除导电材料的剩余部分包括通过化学机械抛光工艺来抛光衬底。
18.如权利要求1的方法，其中通过至少化学机械抛光工艺来抛光衬底包括：
使衬底接触第二抛光组合物；
对衬底施加第二偏压；
将衬底与抛光件接触，衬底与抛光件之间的接触压力在约0.01psi与约1psi之间；以及
提供衬底与抛光件之间的相对运动。
19.如权利要求1的方法，其中移除导电材料层的主体部分在第一工作台上进行，移除导电材料层的剩余部分在第二工作台上进行。
20.一种处理其上具有导电材料层的衬底的方法，包括：
将衬底放置在包括第一电极和第二电极的处理装置中；
在第一电极与衬底之间提供第一抛光组合物，其中第一抛光组合物包含：
磷酸；
至少一种螯合剂；
腐蚀抑制剂；
盐；
氧化剂；
研磨剂微粒；
至少一种可提供约4至约7的pH的pH调节剂；和
溶剂；
在导电材料层上形成钝化层；
移除钝化层以暴露导电材料层的部分；
在第一电极与第二电极之间施加第一偏压；
移除导电材料层的第一部分；
将衬底与第一抛光组合物分离；
使衬底接触第二抛光组合物，其中第二抛光组合物包含：
磷酸；
至少一种螯合剂；和
腐蚀抑制剂；然后
抛光衬底以移除导电材料层的第二部分。
21.如权利要求20的方法，其中移除导电层的主体部分包括移除导电材料层的至少50％。
22.如权利要求21的方法，其中移除导电层的主体部分包括移除导电材料层的至少80％。
23.如权利要求20的方法，其中导电材料层包含铜或铜合金。
24.如权利要求20的方法，其中第一抛光组合物包含：
约1wt％至约10wt％的磷酸；
约0.1wt％至约6wt％的至少一种螯合剂；
约0.01wt％至约1wt％的腐蚀抑制剂；
约0.5wt％至约10wt％的盐；
约0.2wt％至约5wt％的氧化剂；和
约0.05wt％至约1wt％的研磨剂微粒。
25.如权利要求20的方法，其中第二抛光组合物包含：
约0.1wt％至约5wt％的磷酸；
约0.1wt％至约5wt％的至少一种螯合剂；和
约0.01wt％至约1wt％的腐蚀抑制剂。
26.如权利要求20的方法，其中
第二抛光组合物的至少一种螯合剂选自甘氨酸、乙二胺、乙二胺四乙酸、柠檬酸、柠檬酸铵、其盐、其衍生物或其组合，
第二抛光组合物的腐蚀抑制剂选自苯并三唑、5-甲基-1-苯并三唑、其盐、其衍生物或其组合。
27.如权利要求20的方法，其中
第二抛光组合物的腐蚀抑制剂是苯并三唑；和
第二抛光组合物的至少一种螯合剂是甘氨酸或乙二胺和柠檬酸铵。
28.如权利要求27的方法，其中第二抛光组合物还包含聚乙二醇。
29.如权利要求20的方法，其中第二抛光组合物还包含下列物质的其中至少一种：
研磨剂微粒；
过氧化氢及其衍生物；
至少一种可提供约4至约7的pH的pH调节剂；
溶剂；及其组合。
30.如权利要求20的方法，其中第一抛光组合物的电导率在约30mS至约60mS的范围内。
31.如权利要求30的方法，其中第二抛光组合物的电导率在约15mS至约40mS的范围内。
32.如权利要求20的方法，其中施加给衬底的第一偏压的电流密度在约0.01mA/cm2与约100mA/cm2之间。
33.如权利要求20的方法，还包括：
将衬底与抛光件接触，衬底与抛光件之间的接触压力在约0.01psi与约1psi之间；以及
提供衬底与抛光件之间的相对运动。
34.如权利要求20的方法，其中抛光衬底以移除导电材料的剩余部分包括通过化学机械抛光工艺来抛光衬底。
35.如权利要求20的方法，其中通过至少化学机械抛光工艺来抛光衬底包括：
使衬底接触第二抛光组合物；
对衬底施加第二偏压；
将衬底与抛光件接触，衬底与抛光件之间的接触压力在约0.01psi与约1psi之间；以及
提供衬底与抛光件之间的相对运动。
36.如权利要求20的方法，其中移除导电材料层的主体部分在第一工作台上进行，移除导电材料层的剩余部分在第二工作台上进行。
37.一种处理其上具有导电材料层的衬底的方法，包括：
将衬底放置在处理装置中；
使衬底接触第一抛光组合物，所述第一抛光组合物的第一电导率在约30mS至约60mS范围内，并包含氧化剂和研磨剂微粒；
对衬底施加第一偏压；
使衬底接触第二电导率在约15mS至约40mS范围内的第二抛光组合物；
对衬底施加第二偏压；以及
继续移除导电层。
38.一种处理其上具有导电材料层的衬底的方法，包括：
将衬底放置在处理装置中；
使衬底接触第一抛光组合物，所述第一抛光组合物包含磷酸、至少一种螯合剂、腐蚀抑制剂、盐、氧化剂、研磨剂微粒、至少一种可提供约4至约7的pH的pH调节剂和溶剂；
对衬底施加第一偏压；
使衬底接触第二抛光组合物，所述第二抛光组合物包含磷酸、至少一种螯合剂、腐蚀抑制剂、研磨剂微粒、至少一种可提供约4至约7的pH的pH调节剂和溶剂；
对衬底施加第二偏压；以及
继续移除导电层。
39.一种用于从衬底表面移除至少导电材料的组合物，包含：
约0.1wt％与约5wt％之间的磷酸基电解液体系；
约0.1wt％与约5wt％之间的一种或多种螯合剂；
约0.01wt％与约1wt％之间的一种或多种腐蚀抑制剂；和
溶剂。
40.如权利要求39的方法，其中至少一种螯合剂选自甘氨酸、乙二胺、乙二胺四乙酸、柠檬酸、柠檬酸铵、其盐、其衍生物或其组合，腐蚀抑制剂选自苯并三唑、5-甲基-1-苯并三唑、其盐、其衍生物或其组合。
41.如权利要求40的方法，其中腐蚀抑制剂包含苯并三唑，至少一种螯合剂包含甘氨酸或乙二胺和柠檬酸铵。
42.如权利要求41的方法，其中第二抛光组合物还包含聚乙二醇。
43.如权利要求39的方法，其中第二抛光组合物还包含下列物质的其中至少一种：研磨剂微粒、氧化剂、至少一种可提供约4至约7的pH的pH调节剂及其组合。
44.如权利要求39的方法，其中抛光组合物的电导率在约15mS至约40mS的范围内。
45.如权利要求43的组合物，其中所述组合物包含：
在总溶液中约1％与约5％重量之间的磷酸基电解液；
在总溶液中约0.1％与约5％体积或重量之间的一种或多种螯合剂；
在总溶液中约0.01％与约1.0％体积或重量之间的一种或多种腐蚀抑制剂；
在总溶液中约0.1％与约5％体积或重量之间的一种或多种无机或有机酸盐；
在总溶液中约0.1％与约25％体积或重量之间的pH调节剂，以提供约4至约7之间的pH；
在总溶液中约0.05％与约5％重量之间的研磨剂微粒；和
剩余物，溶剂。
46.如权利要求45的组合物，还包含约0.01％与约3％体积或重量之间的一种或多种氧化剂。
47.如权利要求45的组合物，其中所述组合物包含：
约1.5％体积的磷酸；
约0.4％体积的乙二胺；
约0.25％重量的苯并三唑；
约0.8％重量的柠檬酸铵；
约0.5％与约3％体积之间的40％氢氧化钾溶液以提供约5.4的pH；
约0.7％重量的二氧化硅研磨剂；和
去离子水。
48.如权利要求47的组合物，还包含约0.5％体积的过氧化氢。
49.如权利要求1的组合物，其中所述组合物包含：
约0.6％与约1％体积之间的磷酸；
约0.5％与约2％体积之间的甘氨酸；
约0.35％重量的苯并三唑；
约2％重量的柠檬酸铵；
约0.5％与约3％体积之间的氢氧化钾以提供约4.9与约6.1之间的pH；
约0.5％体积的过氧化氢；
约0.7％重量的二氧化硅研磨剂；和
去离子水。
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