TW202336183A - 使用具成本效益非多孔固體研磨墊的瓶中墊化學機械平坦化研磨 - Google Patents

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曉波 史
馬克李納德 歐尼爾
約翰Ｇ 蓮甘
羅伯特 梵卡西
艾拉 菲利波西安
亞薩 桑普諾
詹姆士Ａ 史魯特
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美商慧盛材料美國責任有限公司
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Abstract

本發明揭示一種新穎的瓶中墊(PIB)技術及PIB型先進化學機械平面化(CMP)銅或穿矽通孔(TSV) CMP組合物、系統及製程。習用研磨墊凹凸不平部的作用由高品質微米級聚胺酯(PU)珠發揮，其尺寸與研磨墊中的孔隙及凹凸不平部的尺寸相當。便宜的非多孔固體研磨墊較便宜，已被用於降低電子裝置製造成本。使用PIB型銅CMP漿與非PIB型銅CMP漿相比有一些益處。使用PIB型銅CMP漿觀察到於不同外加下壓力及滑動速度下提高的銅移除速率、跨不同尺寸銅線特徵降低的銅線淺盤效應及略低的平均COF。

Description

使用具成本效益非多孔固體研磨墊的瓶中墊化學機械平坦化研磨
相關申請案之相互參照
本案請求根據35 U.S.C. § 119(e)賦予2021年11月10日申請的早期申請美國專利申請案序號第63/277,914號之優先權，在此以引用的方式將其全文併入本文。
本發明關於一種新穎的瓶中墊(PIB)技術及PIB型先進化學機械平面化(CMP)漿、系統及製程。明確地說，本發明關於使用PIB型銅及穿矽通孔(TSV) CMP漿、系統及製程的PIB技術。
降低昂貴的聚胺酯研磨墊的擁有成本對於CMP製程中的半導體業非常重要。在本發明中，使用具成本效益非多孔固體研磨墊取代使用PIB型銅及TSV CMP漿的昂貴多孔研磨墊。
在CMP中，聚胺酯(PU)墊上的凹凸不平部由於晶圓接觸而不可逆地變形，並且也被組合物顆粒磨損。因此，必須用金剛砂盤不斷更新該墊表面以確保製程穩定性。因為金剛砂盤必須切削該墊表面以消除舊的凹凸不平部並且產生新的，所以其也使該墊逐漸變薄，迫使其更換。
在銅及TSV CMP中，需要聚胺酯(PU)墊上的多孔結構以促進晶圓接觸。除此之外，該墊子的表面不斷地被組合物粒子研磨。因此，必須用金剛砂盤不斷更新該墊子表面以確保製程穩定性。因為金剛砂盤必須切削該墊子表面以消除舊的凹凸不平部並且產生新的凹凸不平部，這使該墊子逐漸變薄，迫使其更換。
因此，習用的CMP有幾個弱點，例如(a) 產生大量廢棄物(由於墊子及修整器的頻繁更換)，(b) 墊子凹凸不平部的形狀控制不良，造成高度變異的接觸面積分佈。這些導致移除速率(RR)的變化，並且對晶圓級形貌等產生負面影響，及(c) 消耗大量且昂貴的研磨墊。
本發明揭示新穎的瓶中墊(PIB)技術及相關的PIB型銅CMP漿，其係用於利用具成本效益非多孔固體研磨墊開發出來以滿足挑戰性要求之先進節點銅及TSV CMP組合物、系統及製程。
這些需求藉由將本發明揭示的組合物、方法、非多孔固體研磨墊及平坦化系統用於銅及TSV基材的CMP獲得滿足。
在一態樣中，提供一種CMP研磨組合物。該CMP研磨組合物包含： 研磨料粒子； 微米級聚胺酯(PU)珠，其具有介於2至100μm、10至80μm、20至70μm或30至50μm的尺寸； 含矽酮分散劑； 液體載劑例如水； 及視需要地， 螯合劑或雙螯合劑或三螯合劑； 腐蝕抑制劑； 有機季銨鹽； 殺菌劑； pH調節劑； 在使用時添加的氧化劑；並且 該組合物的pH為3.0至12.0；5.5至8.0；或6.0至7.5。
在另一態樣中，提供一種CMP研磨方法。該CMP研磨方法包含： 提供表面含銅或穿矽通孔(TSV)銅的半導體基材； 提供具成本效益的非多孔固體研磨墊； 提供上述化學機械研磨(CMP)配方； 使該半導體基材的表面與該非多孔固體研磨墊及該化學機械研磨配方接觸；及 研磨該半導體的表面； 其中該含銅膜表面的至少一部分同時與該研磨墊及該化學機械研磨配方接觸。
在又一態樣中，提供一種CMP研磨系統。該CMP研磨系統包含： 表面含銅或穿矽通孔(TSV)銅的半導體基材； 提供非多孔、具成本效益的固體研磨墊； 提供上述請求項中的PIB型化學機械研磨(CMP)配方； 其中該含銅膜表面的至少一部分同時與該研磨墊及該化學機械研磨配方接觸。
該研磨料為奈米級粒子，包括，但不限於，膠態氧化矽；該膠態氧化矽的晶格內摻雜其他金屬氧化物的膠態氧化矽粒子；膠態氧化鋁，其係選自由α-、β-及γ-型氧化鋁所組成的群組；膠態和光敏性二氧化鈦；氧化鈰；膠態氧化鈰；氧化鋯；奈米級金剛砂粒子；奈米級氮化矽粒子；單峰、雙峰或多峰膠態研磨料粒子；基於有機聚合物的軟性研磨料；表面塗佈或改質的研磨料；及其混合物；或其他錯合物粒子及其混合物。
較佳的研磨料粒子為膠態氧 化矽。
該含矽酮分散劑包括，但不限於，含有水不溶性矽酮骨幹及許多水溶性聚醚側基，例如環氧乙烷(EO)及環氧丙烷(PO) (EO-PO)官能基的重複單元，以提供表面潤濕性質的矽酮聚醚。
該腐蝕抑制劑包括但不限於芳族環中含有氮原子的雜芳族化合物系，例如1,2,4-三唑、阿米唑(amitrole) (3-胺基-1,2,4-三唑)、苯并三唑和苯并三唑衍生物、四唑和四唑衍生物、咪唑和咪唑衍生物、苯并咪唑和苯并咪唑衍生物、吡唑和吡唑衍生物及四唑和四唑衍生物。
該螯合劑包括，但不限於，胺基酸、胺基酸衍生物、有機胺。
該胺基酸及胺基酸衍生物包括，但不限於，甘胺酸、D-丙胺酸、L-丙胺酸、DL-丙胺酸、β-丙胺酸、纈胺酸、白胺酸、異白胺酸、苯胺、脯胺酸、絲胺酸、蘇胺酸、酪胺酸、麩醯胺酸、天冬醯胺酸、麩胺酸、天冬胺酸、色胺酸、組胺酸、精胺酸、離胺酸、甲硫胺酸、半胱胺酸、亞胺基二乙酸及其組合。
該有機胺包括，但不限於，2,2-二甲基-1,3-丙二胺及2,2-二甲基-1,4-丁二胺、伸乙二胺、1,3-二胺丙烷、1,4-二胺丁烷等等。
具有兩個一級胺部分的有機二胺化合物可稱作為二元螯合劑(binary chelating agent)。
該殺菌劑包括但不限於來自Dow Chemical公司的Kathon™、Kathon™ CG/ICP II。其具有5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮或/及2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮的活性成分。
該氧化劑包括，但不限於，高碘酸、過氧化氫、碘酸鉀、高錳酸鉀、過硫酸銨、鉬酸銨、硝酸鐵、硝酸、硝酸鉀及其混合物。
作為銅移除速率提高劑及缺陷減少劑的有機季銨鹽包括，但不限於，具有不同相對離子(counter ion)的膽鹼鹽，例如碳酸氫膽鹼、氫氧化膽鹼、檸檬酸二氫膽鹼、乙醇胺膽鹼、酒石酸氫膽鹼等等。
該pH調節劑包括，但不限於，下列各者：硝酸、鹽酸、硫酸、磷酸、其他無機或有機酸及其混合物。pH調節劑也包括鹼性pH調節劑，例如氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銨、氫氧化四烷基銨、有機胺類及其他能用以朝鹼性方向調節pH的化學試劑。
本案揭示使銅CMP製程中可使用具成本效益非多孔固體墊之PIB型銅CMP漿，其中藉由高品質微米級聚胺酯(PU)珠發揮墊子凹凸不平部的作用，該PU珠具有介於2至100μm、10至80μm、20至70μm或30至50μm的尺寸；其與市售研磨墊的細孔及凹凸不平部的尺寸相當。
使該珠粒懸浮於銅CMP研磨組合物中，該組合物具有研磨料粒子例如煅燒的氧化鈰、膠態氧化矽或複合粒子，輔以分散劑將聚胺酯珠分散於水性組合物中。
該珠粒藉由下述方式與該晶圓表面接觸以與習知凹凸不平部大致相同的方式促進研磨。
藉由選擇該珠粒的尺寸及其於該組合物中的濃度，可更好地控制與該晶圓接觸的“頂端”的高度、曲率及面密度，控制與該晶圓接觸的頂端實質上減少與習用凹凸不平部接觸相關的製程變數。
珠粒的使用仍然需要用於進行研磨的第二表面或相對面，在我們的案例中仍然是習用基於聚胺酯的墊子，只是需要最少的修整，因為其不再是發生研磨的主要表面。或者，可使用較便宜且經過部分修整的墊子作為該相對面。
一研磨機可同時使用2到3研磨墊及修整器。墊子及修整盤(conditioning disc)的使用壽命通常僅在連續使用2天之後就達到。因此，CMP設備中各壓板每年使用數百個墊子及修整器，並且由於晶圓製造設施可能有數十台設備(各設備上有2或3壓板)，因此僅墊子及墊子修整器的總成本就很高了。因此，使用成本效益非常高的非多孔固體墊取代多孔且昂貴的研磨墊提供顯著降低的半導體裝置製程成本。
由於移除用過的墊子、安裝及驗證新墊子可能得花數小時，因此由於設備停機及用以驗證新墊子的消耗品而導致的工程及產品損失也很大。用過的PU墊及廢棄的金剛砂盤修整器代表該CMP製程的廢棄物，這會造成一些環境健康及安全(EHS)問題。
至於研磨墊，在必須剝離並丟棄該墊子之前僅使用了一墊子厚度的約三分之二。對於修整器(conditioner)來說，數以萬計中僅用幾百顆金剛砂控制產品的壽命，之後該修整器就必須丟棄。再者，回收或再利用選項並不適用於墊子及修整器。我們的研究解決了上述EHS問題並且藉由排除大量墊子及鑽砂盤修整器的使用為當前標準CMP製程提供了新穎的解決方案。
本發明揭示的研磨組合物中使用的聚胺酯珠具有介於2至100μm、10至80μm、20至70μm或30至50μm的尺寸。
將本發明的幾個具體態樣概述如下。
在一態樣中，提供CMP研磨組合物。 態樣1：一種CMP研磨組合物，其包含： 研磨料； 微米級聚胺酯(PU)珠； 含矽酮分散劑； 液體載劑例如水； 及視需要地， 螯合劑或雙螯合劑或三螯合劑； 腐蝕抑制劑； 有機季銨鹽； 殺菌劑； pH調節劑； 在使用時添加的氧化劑；並且 該組合物的pH為3.0至12.0；4.0至10.0；5.5至8.0；或6.0至7.5。
態樣2：一種CMP研磨方法，其包含下列步驟： 提供表面含有銅或TSV銅的半導體基材； 提供非多孔、固體且具成本效益的研磨墊； 提供上述化學機械研磨(CMP)配方； 使該半導體基材的表面與該非多孔固體研磨墊及該化學機械研磨配方接觸；及 研磨該半導體基材的表面； 其中該含銅膜的表面之至少一部分同時與研磨墊及該化學機械研磨配方接觸。
態樣3：一種CMP研磨系統，其包含： 表面含銅膜的半導體基材； 提供非多孔、較便宜的固體研磨墊； 提供上述請求項中的化學機械研磨(CMP)配方； 其中該含銅膜的表面之至少一部分同時與該研磨墊及該化學機械研磨配方接觸。
該研磨料係奈米級粒子，其包括，但不限於，膠態氧化矽；該膠態氧化矽的晶格內摻雜其他金屬氧化物的膠態氧化矽粒子；選自由α-、β-及γ-型氧化鋁所組成的群組之膠態氧化鋁；膠態和光敏性二氧化鈦；氧化鈰；膠態氧化鈰；氧化鋯、奈米級金剛砂粒子；奈米級氮化矽粒子；單峰、雙峰或多峰膠態研磨料粒子；基於有機聚合物的軟性研磨料；表面塗佈或改質的研磨料；及其混合物；或其他錯合物粒子及其混合物。
較佳的研磨料粒子為膠態氧化矽。該膠態氧化矽可由矽酸鹽製成，該高純度膠態氧化矽可由TEOS或TMOS製成。該膠態氧化矽或高純膠態氧化矽可具有窄或寬的粒徑分佈，有單峰或多峰，大小不一及包括球狀、繭狀、聚集狀及其他形狀的多樣形狀。
該奈米級粒子也可具有不同形狀，例如球、繭及聚集體等。
該銅CMP漿中使用的研磨料的粒徑介於5nm至500nm、10nm至250nm或25nm至100nm。
該銅CMP研磨組合物包含0.0025重量%至25重量%的研磨料；0.0025重量%至2.5重量%；0.005重量%至1.5重量%的研磨料。
該CMP研磨組合物包含含矽酮分散劑以將該聚胺酯珠分散於水溶液中。該含矽酮分散劑也發揮表面潤濕劑分散劑的作用。
該含矽酮的分散劑包括，但不限於，含有水不溶性矽酮骨幹及許多水溶性聚醚側基，例如環氧乙烷(EO)及環氧丙烷(PO) (EO-PO)官能基的重複單元，以提供表面潤濕性質的矽酮聚醚。
該含矽酮分散劑的實例包括silsurf®E608、silsurf®J208-6、silsurf®A208、silsurf®CR1115、silsurf®A204、silsurf® A004-UP、silsurf® A008-UP、silsurf® B608、silsurf®C208、silsurf® C410、silsurf® D208、silsurf® D208、silsurf® D208-30、silsurf®Di-1010、silsurf® Di-1510、silsurf®Di-15-I、silsurf®Di-2012、silsurf®Di-5018-F、silsurf®G8-I、silsurf®J1015-O、silsurf®J1015-O-AC、silsurf®J208、silsurf®J208-6、siltech®OP-8、siltech®OP-11、siltech®OP-12、siltech®OP-15、siltech®OP-20；來自加拿大，安大略省，多倫多市，M4H 1G5，Wicksteed大道225號的Siltech公司的產品。
該含矽酮分散劑的濃度範圍為0.001重量%至2.0重量%、0.002重量%至1.0重量%或0.005重量%至0.5重量%。
該CMP漿含有各種尺寸的聚胺酯珠。
該聚胺酯珠的濃度範圍為0.01重量%至2.0重量%、0.025重量%至1.0重量%或0.05重量%至0.5重量%。
作為銅移除速率提高劑及缺陷減少劑的有機季銨鹽包括，但不限於，膽鹼鹽，例如碳酸氫膽鹼或膽鹼與所有其他陰離子相對離子之間形成的鹽。
該CMP漿含有0.005重量%至0.5重量%、0.001重量%至0.25重量%或0.002重量%至0.1重量%的有機季銨鹽。
該螯合劑包括，但不限於，胺基酸、胺基酸衍生物、有機胺。
該胺基酸及胺基酸衍生物包括，但不限於，甘胺酸、D-丙胺酸、L-丙胺酸、DL-丙胺酸、β-丙胺酸、纈胺酸、白胺酸、異白胺酸、苯胺、脯胺酸、絲胺酸、蘇胺酸、酪胺酸、麩醯胺酸、天冬醯胺酸、麩胺酸、天冬胺酸、色胺酸、組胺酸、精胺酸、離胺酸、甲硫胺酸、半胱胺酸、亞胺基二乙酸及其組合。
該有機胺包括，但不限於，2,2-二甲基-1,3-丙二胺及2,2-二甲基-1,4-丁二胺、伸乙二胺、1,3-二胺丙烷、1,4-二胺丁烷等等。
具有兩個一級胺部分的有機二胺化合物可稱作為二元螯合劑。
該CMP漿含有0.1重量%至18重量%；0.5重量%至15重量%；或1.0重量%至10.0重量%的至少一螯合劑、雙螯合劑或三螯合劑。
該腐蝕抑制劑可為任何習知報導的腐蝕抑制劑。
該腐蝕抑制劑，舉例來說，包括但不限於芳族環中含有氮原子的雜芳族化合物系，例如1,2,4-三唑、阿米唑(3-胺基-1,2,4-三唑)、苯并三唑和苯并三唑衍生物、四唑和四唑衍生物、咪唑和咪唑衍生物、苯并咪唑和苯并咪唑衍生物、吡唑和吡唑衍生物及四唑和四唑衍生物。
該CMP漿含有0.001重量%至1.0重量%；0.005重量%至0.5重量%；或0.01重量%至0.25重量%的腐蝕抑制劑。
具有用於提供該銅阻障化學機械研磨組合物更穩定的保存時間的活性成分之殺菌劑皆可使用。
該殺菌劑包括但不限於來自Dow Chemical公司的Kathon™、Kathon™ CG/ICP II。其具有5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮及/或2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮的活性成分。
該CMP漿含有0.0001重量%至0.05重量%；0.0001重量%至0.025重量%；或0.0001重量%至0.01重量%的殺菌劑。
酸性或鹼性化合物或pH調節劑皆可用以將CMP研磨組合物的pH調節至最佳化pH值。
該pH調節劑包括，但不限於，下列各者：硝酸、鹽酸、硫酸、磷酸、其他無機或有機酸及其混合物；及其他可用以朝酸性方向調整pH的化學試劑。pH調節劑也包括鹼性pH調節劑，例如氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銨、氫氧化四烷基銨、有機胺類及其他能用以朝鹼性方向調節pH的化學試劑。
該CMP漿含有0重量%至1重量%；0.01重量%至0.5重量%；或0.1重量%至0.25重量%的pH調節劑。
該銅研磨組合物的pH為約3.0至約12.0；較佳的pH範圍為5.5至8.0；最佳的pH範圍為6.0至7.5。
各種過氧無機或有機氧化劑或其他類型的氧化劑皆可用以將該金屬銅膜氧化成銅氧化物的混合物，使其與螯合劑及腐蝕抑制劑快速反應。
該氧化劑包括，但不限於，高碘酸、過氧化氫、碘酸鉀、高錳酸鉀、過硫酸銨、鉬酸銨、硝酸鐵、硝酸、硝酸鉀及其混合物。較佳的氧化劑為過氧化氫。
該CMP組合物含有0.1重量%至10重量%；0.25重量%至7重量%；或0.5重量%至5.0重量%的氧化劑。 實驗段 參數： Å：埃-長度單位 BP：背壓，以psi為單位 CMP：化學機械平坦化 = 化學機械研磨 CS：載具速度 DF：下壓力：CMP期間施加的壓力，單位psi min：分鐘 ml：毫升 mV：毫伏 psi：每平方吋磅數 PS：研磨設備的壓板旋轉速度，以rpm (每分鐘轉數)為單位 SF：研磨組合物流量，ml/min 移除速率(RR)： Cu RR 1.5 psi     該CMP設備在1.5 psi下壓力下測得的銅移除速率 Cu RR 2.5 psi     該CMP設備在2.5 psi下壓力下測得的銅移除速率 Cu RR 3.5 psi     該CMP設備在3.5 psi下壓力下測得的銅移除速率 通用實驗程序
除非另行指明，否則該組合物中的所有百分比皆為重量百分比。
在下文所呈現的實施例中，使用下文指定的程序及實驗條件進行CMP實驗。該實施例中使用的CMP設備係300mm APD-800®研磨機，由Fujikoshi Machinery公司(日本長野)製造。墊子藉由研磨25個仿氧化物(藉由電漿強化CVD由TEOS前驅物，PETEOS沉積的)晶圓來磨合。為了驗證該設備設定及該墊子磨合，在基線條件下用Planarization Platform of Versum Materials股份有限公司提供的Syton® OX-K膠態氧化矽研磨二PETEOS監視器。研磨實驗使用空白銅晶圓及銅MIT854 200mm圖案化晶圓進行。這些空白晶圓係購自加州95126，坎貝爾大道1150號的Silicon Valley Microelectronics。
以日本Kuraray股份有限公司提供的研磨墊，非多孔固體CH34墊或CH52墊，用於該壓板上進行該空白晶圓研磨研究。以位於 加州94085，桑尼維爾，Mercury Drive 470號的Thomas West公司提供的研磨墊，非多孔固體墊TWI 312HTG，用於該壓板上進行該空白晶圓研磨研究。 工作實施例
參考組非PIB銅CMP研磨組合物包含5.20重量%甘胺酸、2.40重量%丙胺酸、0.016重量%阿米唑、0.0231重量%碳酸氫膽鹼、0.0016重量% Neolone M10殺菌劑、0.2705重量%高純度膠態氧化矽粒子及0.050重量% Silsurf E608作為分散劑。
以含EO-PO潤濕官能基的Silsurf E608用作該含矽酮分散劑。
測試組樣品PIB型銅CMP研磨組合物包含5.20重量%甘胺酸、2.40重量%丙胺酸、0.016重量%阿米唑、0.0231重量%碳酸氫膽鹼、0.0016重量% Neolone M10殺菌劑、0.2705重量%高純度膠態氧化矽及0.050重量% Silsurf E608作為分散劑及0.10重量% 35微米級聚胺酯珠。
2.5重量%的H2O2在使用時加於該CMP組合物中。
參考組及測試組研磨組合物皆具有約7.20的pH。
在下列實施例中使用二非多孔、較便宜的固體CH34及CH52墊。實施例1至3在第一CH34墊上執行。使用第二CH52墊在實施例4至6中進行相同的測量。 實施例1      使用CH34非多孔固體墊移除銅
使用那些非PIB及PIB型銅CMP研磨組合物及第一CH34墊測試銅移除速率。將結果列於表1。 表1. 以銅組合物搭配CH34墊進行銅移除速率比較
研磨壓力(PSI) 滑動速度 非PIB參考組銅漿的銅RR (Å/min.) PIB銅漿的銅RR (Å/min.) 銅RR變化%
1.5 1 6,317 7,025 (+11.2%)
1.6 7,881 8,288 (+5.2%)
2.2 8,879 10,228 (+16.0%)
2.5 1 9,167 10,407 (+13.5%)
1.6 11,594 12,693 (+9.5%)
2.2 13,949 15,138 (+8.6%)
3.5 1 11,967 13,226 (+10.5%)
1.6 15,456 16,831 (+8.9%)
2.2 18,620 20,473 (+10.0%)
如表1所示的銅移除速率結果，在三不同外加下壓力乘以三不同滑動速度之下，PIB銅研磨組合物對比非PIB銅研磨組合物的銅移速率提高了，這證明在較便宜的非多孔固體研磨墊上對比在非PIB銅研磨組合物上使用PIB型銅研磨組合物之一關鍵益處。 實施例2      使用CH34非多孔固體墊的摩擦係數
使用那些非PIB及PIB型銅CMP研磨組合物的摩擦係數(COF)，並且在表2中比較結果。 表2. 以銅組合物搭配CH34墊進行COF比較
研磨壓力(PSI) 滑動速度 非PIB參考組平均COF PIB銅漿平均COF COF變化%
1.5 1 0.38 0.371 (-2.4%)
1.6 0.374 0.366 (-2.1%)
2.2 0.361 0.37 (+2.5%)
2.5 1 0.406 0.382 (-5.9%)
1.6 0.371 0.363 (-2.2%)
2.2 0.359 0.36 same
3.5 1 0.421 0.399 (-5.2%)
1.6 0.367 0.365 (-0.50%)
2.2 0.358 0.358 same
如表2所示的COF比較結果，在三不同外加下壓力乘以三不同滑動速度之下，PIB銅研磨組合物對比非PIB銅研磨組合物的COF降低了，這證明在便宜的非多孔固體研磨墊上使用PIB型銅研磨組合物對比非PIB銅研磨組合物之另一關鍵益處。 實施例3      使用CH34非多孔固體研磨墊的銅淺盤效應
該200mm銅圖案化晶圓在2.5psi下壓力及1.6m/s滑動速度條件之下使用非PIBCu拋光劑作為參考樣品及PIB型銅研磨組合物作為測試樣品來研磨。
表3中比較六不同尺寸銅線特徵的銅線淺盤效應比較。 表3. 以銅組合物搭配CH34墊進行銅淺盤效應比較
DF (PSI)及滑動速度(m/s) 銅線尺寸 非PIB參考組銅淺盤效應(Å) PIB銅漿的銅淺盤效應(Å) 銅淺盤效應變化%
2.5/1.6 100X100µm 2588 2211 (-14.6%)
50x50µm 2477 1997 (-19.4%)
9x1µm 2191 1733 (-20.9%)
10X10µm 1743 1403 (-19.5%)
1x9µm 1510 1307 (-13.5%)
1x1µm 1674 1530 (-8.6%)
如表3所示的銅線淺盤效應比較結果，PIB銅研磨組合物與非PIB銅研磨組合物相比，在所有六不同銅線特徵中，該銅線淺盤效應皆降低了，這證明在較便宜的非多孔固體研磨墊上使用PIB型銅研磨組合物對比非PIB銅研磨組合物的第三關鍵益處在於用PIB型銅CMP漿實現較低的銅線淺盤效應性能。
一般而言，使用非多孔、較便宜及非多孔固體CH34研磨墊時，PIB型銅CMP研磨組合物在所有測試的銅線特徵中皆提供比非PIB銅研磨組合物更高的銅膜移除速率、略低的平均COF及降低的銅線淺盤效應。 實施例4      使用CH52非多孔固體墊移除銅
使用該非PIB及PIB型銅CMP研磨組合物二者在另一非多孔、較便宜的第二非多孔固體CH52墊上測試該銅移除速率。將結果列於表4。 表4. 以銅組合物搭配CH52墊進行銅移除速率比較
研磨壓力(PSI) 滑動速度 非PIB參考組銅漿的銅RR (Å/min.) PIB銅漿的銅RR (Å/min.) 銅RR變化%
1.5 1 7,195 7,861 (+9.3%)
1.6 8,740 9,684 (+10.8%)
2.2 10,119 11,269 (+11.4%)
2.5 1 10,648 11,504 (+8.0%)
1.6 13,323 14,140 (+6.1%)
2.2 15,422 16,713 (+8.4%)
3.5 1 13,698 14,563 (+6.3%)
1.6 17,574 18,310 (+4.2%)
2.2 22,064 22,763 (+3.2%)
如表4所示的銅移除速率結果，使用第二CH52墊，表4給予使用第二CH52墊得到的結果與使用第一CH34墊獲得的那些銅移除速率結果一致。 實施例5      使用CH52非多孔固體墊的摩擦係數
比較使用該非PIB及PIB型銅CMP研磨組合物二者搭配CH52研磨墊的摩擦係數(COF)，並且在表5中比較結果。 表5. 以銅組合物搭配CH52墊進行COF比較
研磨壓力(PSI) 滑動速度 非PIB參考組平均COF PIB銅漿平均COF COF變化%
1.5 1 0.353 0.339 (-4.0%)
1.6 0.358 0.35 (-2.2%)
2.2 0.358 0.362 (+1.1%)
2.5 1 0.386 0.37 (-4.1%)
1.6 0.355 0.355 same
2.2 0.349 0.356 (+2.0%)
3.5 1 0.394 0.38 (-3.6%)
1.6 0.358 0.353 (-1.4%)
2.2 0.35 0.349 same
如表2中所示的使用該第一CH52研磨墊的COF比較結果，表5給予使用該第二CH52研磨墊與使用該第一CH34墊獲得的銅摩擦係數結果一致的結果。 實施例6      使用CH52非多孔固體墊的銅淺盤效應
該200mm銅圖案化晶圓在2.5psi下壓力及1.6m/s滑動速度條件之下使用非PIB銅研磨組合物作為參考組樣品及PIB型銅研磨組合物作為測試組樣品使用該第二非多孔固體CH52研磨墊來研磨。
表6中比較六不同尺寸銅線特徵的銅線淺盤效應比較。 表6. 以銅組合物搭配CH52墊進行銅淺盤效應比較
DF (PSI)及滑動速度(m/s) 銅線尺寸 非PIB Ref. 銅淺盤效應(Å) PIB銅漿的銅淺盤效應(Å) 銅淺盤效應變化%
2.5/1.6 100X100µm 2198 1846 (-14.0%)
50x50µm 1978 1659 (-16.1%)
9x1µm 1559 1400 (-11.2%)
10X10µm 1337 1209 (-9.6%)
1x9µm 1340 1131 (-15.4%)
1x1µm 1398 1278 (-8.6%)
如表6所示的使用該第二CH52墊的銅線淺盤效應比較結果，表6給予使用該第二CH52研磨墊與使用該第一CH34墊獲得的銅線淺盤效應結果一致的結果。 實施例7      使用TWI 312HTG非多孔固體墊移除銅
在該第三非多孔、較便宜的固體Thomas West CMP研磨墊(TWI 312HTG)上使用該非PIB及PIB型銅CMP研磨組合物二者測試銅移除速率。將結果列於表7。 表7. 以銅組合物搭配TWI 312HTG墊進行銅移除速率比較
研磨壓力(PSI) 滑動速度 非PIB參考組銅漿的銅RR (Å/min.) PIB銅漿的銅RR (Å/min.) 銅RR變化%
1.5 1 6,783 8,089 (+19.3%)
1.6 8,796 10,315 (+17.3%)
2.2 10,722 11,913 (+11.1%)
2.5 1 10,247 10.972 (+7.1%)
1.6 14,684 14,714 (+0.2%)
2.2 17,241 17,723 (+2.8%)
3.5 1 13,494 14,399 (+6.7%)
1.6 19,177 19,714 (+2.8%)
2.2 24,324 25,017 (+2.8%)
如表7所示的使用該第三Thomas West研磨墊的銅移除速率結果，銅移除速率於1.5psi的下壓力及不同滑動速度條件之下顯著提高了。 實施例8      使用TWI 312HTG非多孔固體墊的摩擦係數
使用該非PIB及PIB型銅CMP研磨組合物二者搭配TWI 312HTG研磨墊的摩擦係數(COF)，並且在表8中比較結果。 表8. 以銅組合物搭配TWI 312HTG墊進行COF比較
研磨壓力(PSI) 滑動速度 非PIB參考組平均COF PIB銅漿平均COF COF變化%
1.5 1 0.370 0.349 (-5.7%)
1.6 0.406 0.383 (-5.7%)
2.2 0.407 0.399 (-2.0%)
2.5 1 0.395 0.371 (-4.1%)
1.6 0.407 0.392 (-3.7%)
2.2 0.404 0.395 (-2.2%)
3.5 1 0.423 0.396 (-6.4%)
1.6 0.416 0.403 (-3.1%)
2.2 0.403 0.394 (-2.2%)
如表8所示的使用該第三TWI 312HTG非多孔固體研磨墊的COF比較結果，含聚胺酯珠的PIB型銅CMP漿提供比使用非PIB銅漿而不使用聚胺酯珠獲得的COF在九不同外加形式及滑動速度組合條件下提供降低的COF，這清楚地顯示在銅及TSV CMP研磨製程中使用PIB技術及PIB型銅CMP漿的關鍵益處。 實施例9      使用TWI 312HTG非多孔固體墊的銅淺盤效應
該200mm銅圖案化晶圓在2.5psi下壓力及1.6m/s滑動速度條件之下使用非PIB銅研磨組合物作為參考組樣品及PIB型銅研磨組合物作為測試組樣品使用該第三TWI 312HTG非多孔固體墊來研磨。
表9中比較六不同尺寸銅線特徵的銅線淺盤效應比較。 表9. 以銅組合物搭配TWI 312HTG墊進行銅淺盤效應比較
DF (PSI)及滑動速度(m/s) 銅線尺寸 非PIB Ref. 銅淺盤效應(Å) PIB銅漿的銅淺盤效應(Å) 銅淺盤效應變化%
2.5/1.6 100X100µm 2189 1832 (-16.3%)
50x50µm 1765 1357 (-23.1%)
9x1µm 1856 1341 (-27.7%)
10X10µm 1616 1149 (-28.9%)
1x9µm 1595 1142 (-28.4%)
1x1µm 1887 1276 (-32.4%)
如表9所示的使用該第三TWI 312HTG非多孔固體墊的銅線淺盤效應比較結果，含聚胺酯珠的PIB型銅CMP漿比使用非PIB銅漿而不使用聚胺酯珠獲得的銅線淺盤效應在所有六測試的銅線特徵中提供顯著降低的銅線淺盤效應，這清楚地顯示在銅及TSV CMP研磨製程中使用PIB技術及PIB型銅CMP漿的關鍵益處可實現增進的銅移除速率，同時獲得更低的銅線淺盤效應。
總而言之，本發明藉由使用非多孔、較便宜的固體CH34或CH52研磨墊、PIB型銅CMP研磨組合物在所有測試的銅線特徵中提供比非PIB銅研磨組合物更高的銅膜移除速率、略低的平均COF及降低的銅線淺盤效應。
上文所列的結果顯示在PIB型銅CMP組合物中使用微米級PU珠的益處之一，使用非多孔、較便宜的固體研磨墊可使該銅移除速率提高。
顯然，含PU珠的PIB型銅CMP研磨組合物搭配非多孔、較便宜的固體研磨墊勝過不使用PU珠的銅研磨組合物。
上文列出的本發明的具體實例，包括工作實施例在內，為可由本發明完成的眾多實施例的示範。預期該製程的許多其他配置皆可使用，並且該製程中使用的材料可選自已明確揭示的那些材料之外的許多材料。

Claims (39)

  1. 一種化學機械研磨(CMP)組合物，其包含： 研磨料； 微米級聚胺酯(PU)珠，其介於2至100μm、10至80μm、20至70μm或30至50μm； 含矽酮分散劑； 至少一螯合劑； 腐蝕抑制劑； 及視需要地， 有機季銨鹽； 殺菌劑； pH調節劑； 在使用時添加的氧化劑； 液體載劑例如水；並且 該組合物的pH為3.0至12.0；5.5至8.0；或6.0至7.5； 其中該螯合劑係選自由胺基酸、胺基酸衍生物、有機胺及其組合所組成的群組。
  2. 如請求項1之CMP組合物，其中該研磨料係選自由下列所組成的群組：膠態氧化矽；該膠態氧化矽的晶格內摻雜其他金屬氧化物的膠態氧化矽粒子；膠態氧化鋁，其係選自由α-、β-及γ-型氧化鋁所組成的群組；膠態和光敏性二氧化鈦；氧化鈰；膠態氧化鈰；氧化鋯；奈米級金剛砂粒子；奈米級氮化矽粒子；單峰、雙峰或多峰膠態研磨料粒子；基於有機聚合物的軟性研磨料；表面塗佈或改質的研磨料；及其組合；並且該研磨料介於0.0025重量%至25重量%、0.0025重量%至2.5重量%；或0.005重量%至1.5重量%。
  3. 如請求項1之CMP組合物，其中該微米級聚胺酯(PU)珠介於0.01重量%至2.0重量%、0.025重量%至1.0重量%或0.05重量%至0.5重量%。
  4. 如請求項1之CMP組合物，其中該含矽酮分散劑包含含有水不溶性矽酮骨幹及許多水溶性聚醚側基的矽酮聚醚，該水溶性聚醚側基包括環氧乙烷(EO)及環氧丙烷(PO) (EO-PO)官能基的重複單元；並且該含矽酮分散劑介於0.01重量%至2.0重量%、0.001重量%至2.0重量%、0.002至1.0重量%或0.005重量%至0.5重量%。
  5. 如請求項1之CMP組合物，其中該至少一螯合劑係選自由下列所組成的群組：甘胺酸、D-丙胺酸、L-丙胺酸、DL-丙胺酸、β-丙胺酸、纈胺酸、白胺酸、異白胺酸、苯胺、脯胺酸、絲胺酸、蘇胺酸、酪胺酸、麩醯胺酸、天冬醯胺酸、麩胺酸、天冬胺酸、色胺酸、組胺酸、精胺酸、離胺酸、甲硫胺酸、半胱胺酸、亞胺基二乙酸、2,2-二甲基-1,3-丙二胺及2,2-二甲基-1,4-丁二胺、伸乙二胺、1,3-二胺丙烷、1,4-二胺丁烷及其組合；並且該至少一螯合劑介於0.1重量%至18重量%；0.5重量%至15重量%；或1.0重量%至10.0重量%。
  6. 如請求項1之CMP組合物，其中該腐蝕抑制劑係選自由下列所組成的群組：芳族環中含有氮原子的雜芳族化合物系，例如1,2,4-三唑、3-胺基-1,2,4-三唑、苯并三唑和苯并三唑衍生物、四唑和四唑衍生物、咪唑和咪唑衍生物、苯并咪唑和苯并咪唑衍生物、吡唑和吡唑衍生物及四唑和四唑衍生物；並且該腐蝕抑制劑介於0.001重量%至1.0重量%；0.005重量%至0.5重量%；或0.01重量%至0.25重量%。
  7. 如請求項1之CMP組合物，其中該殺菌劑具有選自由5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮、2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮及其組合所組成的群組之活性成分；並且該殺菌劑介於0.0001重量%至0.05重量%；0.0001重量%至0.025重量%；或0.0001重量%至0.01重量%。
  8. 如請求項1之CMP組合物，其中該氧化劑係選自由下列所組成的群組：高碘酸、過氧化氫、碘酸鉀、高錳酸鉀、過硫酸銨、鉬酸銨、硝酸鐵、硝酸、硝酸鉀及其混合物；並且該氧化劑介於0.1重量%至10重量%；0.25重量%至7重量%；或0.5重量%至5.0重量%。
  9. 如請求項1之CMP組合物，其中該有機季銨鹽係選自由具有不同相對離子的膽鹼鹽所組成的群組，該膽鹼鹽係選自由碳酸氫膽鹼、氫氧化膽鹼、檸檬酸二氫膽鹼、乙醇胺膽鹼、酒石酸氫膽鹼及其組合所組成的群組；並且該有機季銨鹽介於0.005重量%至0.5重量%、0.001重量%至0.25重量%；或0.002重量%至0.1重量%。
  10. 如請求項1之CMP組合物，其中該pH調節劑係選自由下列所組成的群組：硝酸、鹽酸、硫酸、磷酸、其他無機或有機酸及其他能用以朝酸性方向調節pH的化學試劑。
  11. 如請求項1之CMP組合物，其中該pH調節劑係選自由下列所組成的群組：氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銨、氫氧化四烷基銨、有機胺類及其他能用以朝鹼性方向調節pH的化學試劑。
  12. 如請求項1之CMP組合物，其中該CMP組合物包含選自由甘胺酸、D-丙胺酸、L-丙胺酸、DL-丙胺酸、伸乙二胺、1,3-二胺丙烷、1,4-二胺丁烷及其組合所組成的群組之螯合劑中的至少一者；選自由3-胺基-1,2,4-三唑、1,2,4-三唑、咪唑和咪唑衍生物及其組合所組成的群組之腐蝕抑制劑；碳酸氫膽鹼或氫氧化膽鹼；殺菌劑；及膠態氧化矽粒子；含矽酮分散劑；及30至50μm聚胺酯(PU)珠。
  13. 如請求項1之CMP組合物，其中該CMP組合物包含甘胺酸和丙胺酸、3-胺基-1,2,4-三唑、伸乙二胺、碳酸氫膽鹼、殺菌劑和膠態氧化矽粒子、含矽酮分散劑及30至50μm聚胺酯(PU)珠。
  14. 一種化學機械研磨半導體基材之方法，其包含下列步驟： 提供表面含銅或穿矽通孔(TSV)銅的半導體基材； 提供非多孔固體研磨墊； 提供如請求項1之化學機械研磨(CMP)組合物； 使該半導體基材的表面與該研磨墊及該化學機械研磨組合物接觸；及 研磨該半導體的表面； 其中該含銅或TSV銅表面的至少一部分同時與該非多孔固體研磨墊及該化學機械研磨組合物接觸。
  15. 如請求項14之方法，其中該CMP組合物中的研磨料係選自由下列所組成的群組：膠態氧化矽；該膠態氧化矽的晶格內摻雜其他金屬氧化物的膠態氧化矽粒子；膠態氧化鋁，其係選自由α-、β-及γ-型氧化鋁所組成的群組；膠態和光敏性二氧化鈦；氧化鈰；膠態氧化鈰；氧化鋯；奈米級金剛砂粒子；奈米級氮化矽粒子；單峰、雙峰或多峰膠態研磨料粒子；基於有機聚合物的軟性研磨料；表面塗佈或改質的研磨料；及其混合物；並且該趼磨料介於.0025重量%至25重量%；0.0025重量%至2.5重量%；或0.005重量%至1.5重量%。
  16. 如請求項14之方法，其中該CMP組合物中的微米級聚胺酯(PU)珠介於0.01重量%至2.0重量%、0.025重量%至1.0重量%或0.05重量%至0.5重量%。
  17. 如請求項14之方法，其中該CMP組合物中的含矽酮分散劑包含含有水不溶性矽酮骨幹及許多水溶性聚醚側基的矽酮聚醚，該水溶性聚醚側基包括環氧乙烷(EO)及環氧丙烷(PO) (EO-PO)官能基的重複單元；並且該含矽酮分散劑介於0.01重量%至2.0重量%、0.001重量%至2.0重量%、0.002至1.0重量%或0.005重量%至0.5重量%。
  18. 如請求項14之方法，其中該CMP組合物中的至少一螯合劑係選自由下列所組成的群組：甘胺酸、D-丙胺酸、L-丙胺酸、DL-丙胺酸、β-丙胺酸、纈胺酸、白胺酸、異白胺酸、苯胺、脯胺酸、絲胺酸、蘇胺酸、酪胺酸、麩醯胺酸、天冬醯胺酸、麩胺酸、天冬胺酸、色胺酸、組胺酸、精胺酸、離胺酸、甲硫胺酸、半胱胺酸、亞胺基二乙酸、2,2-二甲基-1,3-丙二胺及2,2-二甲基-1,4-丁二胺、伸乙二胺、1,3-二胺丙烷、1,4-二胺丁烷及其組合；並且該至少一螯合劑介於0.1重量%至18重量%；0.5重量%至15重量%；或1.0重量%至10.0重量%。
  19. 如請求項14之方法，其中該CMP組合物中的腐蝕抑制劑係選自由下列所組成的群組：芳族環中含有氮原子的雜芳族化合物系，例如1,2,4-三唑、3-胺基-1,2,4-三唑、苯并三唑和苯并三唑衍生物、四唑和四唑衍生物、咪唑和咪唑衍生物、苯并咪唑和苯并咪唑衍生物、吡唑和吡唑衍生物及四唑和四唑衍生物；並且該腐蝕抑制劑介於0.001重量%至1.0重量%；0.005重量%至0.5重量%；或0.01重量%至0.25重量%。
  20. 如請求項14之方法，其中該CMP組合物中的殺菌劑具有選自由5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮、2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮及其組合所組成的群組之活性成分；並且該殺菌劑介於0.0001重量%至0.05重量%；0.0001重量%至0.025重量%；或0.0001重量%至0.01重量%。
  21. 如請求項14之方法，其中該CMP組合物中的氧化劑係選自由下列所組成的群組：高碘酸、過氧化氫、碘酸鉀、高錳酸鉀、過硫酸銨、鉬酸銨、硝酸鐵、硝酸、硝酸鉀及其混合物；並且該氧化劑介於0.1重量%至10重量%；0.25重量%至7重量%；或0.5重量%至5.0重量%。
  22. 如請求項14之方法，其中該CMP組合物中的有機季銨鹽係選自由具有不同相對離子的膽鹼鹽所組成的群組，該膽鹼鹽係選自由碳酸氫膽鹼、氫氧化膽鹼、檸檬酸二氫膽鹼、乙醇胺膽鹼、酒石酸氫膽鹼及其組合所組成的群組；並且該有機季銨鹽介於0.005重量%至0.5重量%、0.001重量%至0.25重量%；或0.002重量%至0.1重量%。
  23. 如請求項14之方法，其中該CMP組合物中的pH調節劑係選自由下列所組成的群組：硝酸、鹽酸、硫酸、磷酸、其他無機或有機酸及其他能用以朝酸性方向調節pH的化學試劑。
  24. 如請求項14之方法，其中該CMP組合物中的pH調節劑係選自由下列所組成的群組：氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銨、氫氧化四烷基銨、有機胺類及其他能用以朝鹼性方向調節pH的化學試劑。
  25. 如請求項14之方法，其中該CMP組合物包含選自由甘胺酸、D-丙胺酸、L-丙胺酸、DL-丙胺酸、伸乙二胺、1,3-二胺丙烷、1,4-二胺丁烷及其組合所組成的群組之螯合劑中的至少一者；選自由3-胺基-1,2,4-三唑、1,2,4-三唑、咪唑和咪唑衍生物及其組合所組成的群組之腐蝕抑制劑；碳酸氫膽鹼或氫氧化膽鹼；殺菌劑；及膠態氧化矽粒子；含矽酮分散劑；及30至50μm聚胺酯(PU)珠。
  26. 如請求項14之方法，其中該CMP組合物包含甘胺酸和丙胺酸、3-胺基-1,2,4-三唑、伸乙二胺、碳酸氫膽鹼、殺菌劑和膠態氧化矽粒子、含矽酮分散劑及30至50μm聚胺酯(PU)珠。
  27. 一種化學機械研磨之系統，其包含： 表面含銅或穿矽通孔(TSV)銅的半導體基材； 提供非多孔固體研磨墊； 提供如請求項1之化學機械研磨(CMP)組合物； 其中該含銅或TSV銅的表面之至少一部分同時與該研磨墊及該化學機械研磨組合物接觸。
  28. 如請求項27之系統，其中該CMP組合物中的研磨料係選自由下列所組成的群組：膠態氧化矽；該膠態氧化矽的晶格內摻雜其他金屬氧化物的膠態氧化矽粒子；膠態氧化鋁，其係選自由α-、β-及γ-型氧化鋁所組成的群組；膠態和光敏性二氧化鈦；氧化鈰；膠態氧化鈰；氧化鋯；奈米級金剛砂粒子；奈米級氮化矽粒子；單峰、雙峰或多峰膠態研磨料粒子；基於有機聚合物的軟性研磨料；表面塗佈或改質的研磨料；及其混合物；並且該研磨料介於0.0025重量%至25重量%、0.0025重量%至2.5重量%；或0.005重量%至1.5重量%。
  29. 如請求項27之系統，其中該CMP組合物中的微米級聚胺酯(PU)珠介於0.01重量%至2.0重量%、0.025重量%至1.0重量%或0.05重量%至0.5重量%。
  30. 如請求項27之系統，其中該CMP組合物中的含矽酮分散劑包含含有水不溶性矽酮骨幹及許多水溶性聚醚側基的矽酮聚醚，該水溶性聚醚側基包括環氧乙烷(EO)及環氧丙烷(PO) (EO-PO)官能基的重複單元；並且該含矽酮分散劑介於0.001重量%至2.0重量%、0.002至1.0重量%或0.005重量%至0.5重量%。
  31. 如請求項27之系統，其中該CMP組合物中的至少一螯合劑係選自由下列所組成的群組：甘胺酸、D-丙胺酸、L-丙胺酸、DL-丙胺酸、β-丙胺酸、纈胺酸、白胺酸、異白胺酸、苯胺、脯胺酸、絲胺酸、蘇胺酸、酪胺酸、麩醯胺酸、天冬醯胺酸、麩胺酸、天冬胺酸、色胺酸、組胺酸、精胺酸、離胺酸、甲硫胺酸、半胱胺酸、亞胺基二乙酸、2,2-二甲基-1,3-丙二胺及2,2-二甲基-1,4-丁二胺、伸乙二胺、1,3-二胺丙烷、1,4-二胺丁烷及其組合；並且該至少一螯合劑介於0.1重量%至18重量%；0.5重量%至15重量%；或1.0重量%至10.0重量%。
  32. 如請求項27之系統，其中該CMP組合物中的腐蝕抑制劑係選自由下列所組成的群組：芳族環中含有氮原子的雜芳族化合物系，例如1,2,4-三唑、3-胺基-1,2,4-三唑、苯并三唑和苯并三唑衍生物、四唑和四唑衍生物、咪唑和咪唑衍生物、苯并咪唑和苯并咪唑衍生物、吡唑和吡唑衍生物及四唑和四唑衍生物；並且該腐蝕抑制劑介於0.001重量%至1.0重量%；0.005重量%至0.5重量%；或0.01重量%至0.25重量%。
  33. 如請求項27之系統，其中該CMP組合物中的殺菌劑具有選自由5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮、2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮及其組合所組成的群組之活性成分；並且該殺菌劑介於0.0001重量%至0.05重量%；0.0001重量%至0.025重量%；或0.0001重量%至0.01重量%。
  34. 如請求項27之系統，其中該CMP組合物中的氧化劑係選自由下列所組成的群組：高碘酸、過氧化氫、碘酸鉀、高錳酸鉀、過硫酸銨、鉬酸銨、硝酸鐵、硝酸、硝酸鉀及其混合物；並且該氧化劑介於0.1重量%至10重量%；0.25重量%至7重量%；或0.5重量%至5.0重量%。
  35. 如請求項27之系統，其中該CMP組合物中的有機季銨鹽係選自由具有不同相對離子的膽鹼鹽所組成的群組，該膽鹼鹽係選自由碳酸氫膽鹼、氫氧化膽鹼、檸檬酸二氫膽鹼、乙醇胺膽鹼、酒石酸氫膽鹼及其組合所組成的群組；並且該有機季銨鹽介於0.005重量%至0.5重量%、0.001重量%至0.25重；或0.002重量%至0.1重量%。
  36. 如請求項27之系統，其中該CMP組合物中的pH調節劑係選自由下列所組成的群組：硝酸、鹽酸、硫酸、磷酸、其他無機或有機酸及其他能用以朝酸性方向調節pH的化學試劑。
  37. 如請求項27之系統，其中該CMP組合物中的pH調節劑係選自由下列所組成的群組：氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銨、氫氧化四烷基銨、有機胺類及其他能用以朝鹼性方向調節pH的化學試劑。
  38. 如請求項27之系統，其中該CMP組合物包含選自由甘胺酸、D-丙胺酸、L-丙胺酸、DL-丙胺酸、伸乙二胺、1,3-二胺丙烷、1,4-二胺丁烷及其組合所組成的群組之螯合劑中的至少一者；選自由3-胺基-1,2,4-三唑、1,2,4-三唑、咪唑和咪唑衍生物及其組合所組成的群組之腐蝕抑制劑；碳酸氫膽鹼或氫氧化膽鹼；殺菌劑；及膠態氧化矽粒子；含矽酮分散劑；及30至50μm聚胺酯(PU)珠。
  39. 如請求項27之系統，其中該CMP組合物包含甘胺酸和丙胺酸、3-胺基-1,2,4-三唑、伸乙二胺、碳酸氫膽鹼、殺菌劑和膠態氧化矽粒子、含矽酮分散劑及30至50μm聚胺酯(PU)珠。
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