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TWI899534B - 用於矽氧化物、矽氮化物及多晶矽的選擇性及非選擇性cmp之基於氧化鈰的漿料組合物 - Google Patents

用於矽氧化物、矽氮化物及多晶矽的選擇性及非選擇性cmp之基於氧化鈰的漿料組合物

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TWI899534B
TWI899534B TW112103856A TW112103856A TWI899534B TW I899534 B TWI899534 B TW I899534B TW 112103856 A TW112103856 A TW 112103856A TW 112103856 A TW112103856 A TW 112103856A TW I899534 B TWI899534 B TW I899534B
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TW
Taiwan
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polishing composition
removal rate
chloride
ppm
polishing
Prior art date
Application number
TW112103856A
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布萊恩 萊斯
張柱然
金聲宇
黃禾琳
Original Assignee
美商Ｃｍｃ材料有限責任公司
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Publication date
Application filed by 美商Ｃｍｃ材料有限責任公司 filed Critical 美商Ｃｍｃ材料有限責任公司
Publication of TW202344640A publication Critical patent/TW202344640A/zh
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Abstract

本發明提供一種化學機械拋光組合物，其包含：(a)氧化鈰磨粒；(b)陽離子性聚合物；(c)緩衝液；及(d)水，其中該拋光組合物具有約6至約9之pH值。本發明亦提供一種使用本發明之拋光組合物化學機械拋光基板，尤其包含矽氧化物、矽氮化物及多晶矽之基板的方法。

Description

用於矽氧化物、矽氮化物及多晶矽的選擇性及非選擇性CMP之基於氧化鈰的漿料組合物
在積體電路及其他電子裝置之製造中，將多個導電、半導電及介電材料之層沈積於基板表面上或自基板表面移除。隨著將材料層依序沈積於基板上及自基板移除，基板之最上部表面可能變得不平坦且需要平坦化。將表面平坦化或「拋光」表面係將材料自基板表面移除以形成大體上均勻、平坦表面的過程。平坦化適用於移除不合需要的表面構形及表面缺陷，諸如粗糙表面、聚結材料、晶格損壞、刮痕及被污染的層或材料。平坦化亦適用於藉由移除過量的沈積材料而在基板上形成特徵，該沈積材料係用於填充特徵及提供均勻表面以用於後續金屬化及處理階段。
此項技術中已熟知用於平坦化或拋光基板之表面的組合物及方法。化學機械平坦化或化學機械拋光(CMP)為用於平坦化基板之常見技術。CMP利用稱為CMP組合物或更簡單地稱為拋光組合物(亦稱為拋光漿料)之化學組合物自基板選擇性地移除材料。通常藉由使基板之表面與 飽含拋光組合物之拋光墊(例如，拋光布或拋光盤)接觸而將拋光組合物施用於基板。通常藉由拋光組合物之化學活性及/或懸浮於拋光組合物中或併入拋光墊(例如，固定之磨料拋光墊)中之磨料的機械活性來進一步輔助基板之拋光。
隨著積體電路之尺寸減小及晶片上之積體電路之數目增加，構成電路之組件必須更緊密地安置在一起以便符合典型晶片上之有限的可用空間。電路之間的有效隔離對於確保最佳半導體效能而言係重要的。為此，將淺溝槽蝕刻至半導體基板中且用絕緣材料填充以隔離積體電路之主動區域。更特定言之，淺溝槽隔離(STI)係在矽基板上形成矽氮化物層、經由蝕刻或光微影術形成淺溝槽及沈積介電層以填充溝槽之過程。由於以此方式形成之溝槽之深度變化，通常需要在基板之頂部沈積過量的介電材料以確保完全填充所有溝槽。介電材料(例如，矽氧化物)與基板之下伏構形一致。因此，基板表面之特徵在於溝槽之間的上覆氧化物之凸起區域，其稱為圖案氧化物。圖案氧化物之特徵在於位於溝槽外之過量氧化物介電材料之梯級高度。通常藉由CMP過程移除過量的介電材料，其額外提供平坦表面以便進一步處理。由於圖案氧化物磨損及達成表面之平坦度，因此將氧化物層稱為覆蓋式氧化物。
拋光組合物可根據其拋光速率(亦即，移除速率)及其平坦化效率來表徵。拋光速率係指自基板表面移除材料之速率且通常根據長度(厚度)單位/時間單位(例如，埃(Angstrom；Å)/分鐘)表示。平坦化效率係指梯級高度減少與自基板移除之材料量之關係。特定言之，拋光表面(例如，拋光墊)首先與表面之「高點」接觸且必須移除材料以形成平坦表面。認為在移除較少的材料之情況下產生平坦表面之過程比需要移除較多 的材料以實現平坦度之過程更有效。
通常，所需的移除矽氧化物、矽氮化物及多晶矽之速率可視應用而變化。舉例而言，在一些情況下，矽氧化物圖案可限制STI過程中之介電拋光步驟之速率，且因此需要矽氧化物圖案之高移除速率以提高裝置通量。然而，若覆蓋物移除速率過快，則經暴露之溝槽中之氧化物之過度拋光會引起溝槽消蝕及裝置缺陷度增加。因此，在一些情況下(例如，對於拋光應用)，需要矽氧化物、矽氮化物及多晶矽之移除速率係類似的，例如1：1：1之選擇性。
仍需要用於化學機械拋光之組合物及方法，其可以接近1：1：1之選擇性移除矽氧化物、矽氮化物及多晶矽，但可經調整以相對於其他介電材料選擇性地移除矽氧化物、矽氮化物及/或多晶矽。
本發明提供此類拋光組合物及方法。本發明之此等及其他優點以及本發明之額外特徵將自本文中所提供之本發明之描述顯而易見。
本發明提供一種化學機械拋光組合物，其包含：(a)氧化鈰磨粒；(b)陽離子性聚合物；(c)緩衝液；及(d)水，其中拋光組合物具有約6至約9之pH值。
本發明亦提供一種化學機械拋光基板之方法，其包含：(i)提供基板，(ii)提供拋光墊，(iii)提供化學機械拋光組合物，其包含：(a)氧化鈰磨粒；(b)陽離子性聚合物；(c)緩衝液；及(d)水，其中拋光組合物具有約6至約9之pH值，(iv)使基板與拋光墊及化學機械拋光組合物接觸，以及(v)相對於基板移動拋光墊及化學機械拋光組合物以研磨基板之至少一部分，從而拋光基板。
本發明提供一種化學機械拋光組合物，其包含以下、基本上由以下組成或由以下組成：(a)氧化鈰磨粒；(b)陽離子性聚合物；(c)緩衝液；及(d)水，其中拋光組合物具有約6至約9之pH值。
化學機械拋光組合物包含氧化鈰磨粒。如本文中所使用，片語「氧化鈰磨粒」可與「磨料」、「氧化鈰粒子」或「氧化鈰磨料」互換地使用。如所熟知，氧化鈰為稀土金屬鈰之氧化物，且亦稱為鈰氧化物、氧化鈰(例如，氧化鈰(IV))或二氧化鈰。氧化鈰(IV)(CeO2)可由煅燒草酸鈰或氫氧化鈰形成。鈰亦形成氧化鈰(III)，諸如Ce2O3。氧化鈰磨粒可包含氧化鈰之此等或其他氧化物中之任一或多者。
氧化鈰磨粒可為任何適合之類型。在一個實施例中，氧化鈰磨粒包含以下、基本上由以下組成或由以下組成：煅燒之氧化鈰粒子、濕氧化鈰粒子、基於濕法之氧化鈰粒子或其組合。在一個較佳實施例中，氧化鈰磨粒包含濕氧化鈰粒子或基於濕法之氧化鈰粒子。
如本文中所使用，「濕氧化鈰粒子」或「基於濕法之氧化鈰粒子」(在本文中統稱為「濕法」氧化鈰粒子)係指藉由沈澱、縮合-聚合或類似方法製備之氧化鈰(相對於例如煅製或熱解氧化鈰)。當用於根據本發明之方法來拋光基板時，發現本發明之包含濕法氧化鈰粒子之拋光組合物展現較少缺陷。在不希望束縛於特定理論之情況下，咸信濕法氧化鈰包含大致球形之氧化鈰粒子及/或較小聚集體型氧化鈰粒子，由此在用於本發明之方法中時產生較低基板缺陷度。濕法氧化鈰之說明性實例為可自商購Rhodia之HC30TM及HC60TM氧化鈰以及可自ANP Co.,Ltd.商購之Hybrid-30。
氧化鈰磨粒可具有任何適合之平均尺寸(亦即，平均粒徑)。若氧化鈰磨粒之平均尺寸過小，則拋光組合物可能無法展現足夠之移除速率。相反，若氧化鈰磨粒之平均尺寸過大，則拋光組合物可能展現不合需要的拋光效能，諸如較差之基板缺陷度。因此，氧化鈰磨粒可具有約10nm或更大，例如約15nm或更大、約20nm或更大、約25nm或更大、約30nm或更大、約35nm或更大、約40nm或更大、約45nm或更大或約50nm或更大之平均粒徑。或者或另外，氧化鈰磨粒可具有約1000nm或更小，例如約750nm或更小、約500nm或更小、約250nm或更小、約150nm或更小、約100nm或更小、約75nm或更小或約50nm或更小之平均粒徑。因此，氧化鈰磨粒可具有由前述端點中之任何兩者界定之平均粒徑。舉例而言，氧化鈰磨粒可具有約10nm至約1000nm，例如約10nm至約750nm、約15nm至約500nm、約20nm至約250nm、約20nm至約150nm、約25nm至約150nm、約25nm至約100nm、約50nm至約150nm或約50nm至約100nm之平均粒徑。對於球形氧化鈰磨粒，粒子之尺寸為粒子之直徑。對於非球形氧化鈰粒子，粒子之尺寸為涵蓋粒子之最小球體的直徑。可使用任何適合之技術(例如，使用雷射繞射技術)量測氧化鈰磨粒之粒徑。適合之粒徑量測儀器可自例如Malvern Instruments(Malvern,UK)獲得。
在一些實施例中，拋光組合物之氧化鈰磨粒展現多峰粒徑分佈。如本文中所使用，術語「多峰」意謂氧化鈰磨粒展現具有至少2個最大值(例如，2個或更多個最大值、3個或更多個最大值、4個或更多個最大值或5個或更多個最大值)之平均粒徑分佈。較佳地，在此等實施例中，氧化鈰磨粒展現雙峰粒徑分佈，亦即，氧化鈰磨粒展現具有2個平均粒徑 最大值之粒徑分佈。術語「最大」及「最大值」意謂粒徑分佈中之一或多個峰值。一或多個峰值對應於本文中針對氧化鈰磨粒所描述之平均粒徑。因此，舉例而言，粒子之數目相對於粒徑的圖將反映雙峰粒徑分佈，其中第一個峰在約75nm至約150nm，例如約80nm至約140nm、約85nm至約130nm或約90nm至約120nm之粒徑範圍內，且第二個峰在約25nm至約70nm，例如約30nm至約65nm、約35nm至約65nm或約40nm至約60nm之粒徑範圍內。具有多峰粒徑分佈之氧化鈰磨粒可藉由組合兩種各自具有單峰粒徑分佈之不同氧化鈰磨粒獲得。
本發明之拋光組合物中的氧化鈰磨粒較佳為膠體穩定的。術語膠體係指氧化鈰磨粒於水性載劑(例如，水)中之懸浮液。膠體穩定性係指該懸浮液隨時間推移之維持性。在本發明之上下文中，若將磨料置放於100mL量筒中且靜置而不攪動持續2小時，量筒的底部50mL中之粒子濃度([B]，以g/mL為單位)與量筒的頂部50mL中之粒子濃度([T]，以g/mL為單位)的差值除以磨料組合物中之粒子的初始濃度([C]，以g/mL為單位)小於或等於0.5(亦即，{[B]-[T]}/[C]0.5)，則認為磨料係膠體穩定的。更佳地，[B]-[T]/[C]之值小於或等於0.3，且最佳小於或等於0.1。
拋光組合物可包含任何適合濃度之氧化鈰磨粒。若本發明之拋光組合物中所含的氧化鈰磨粒過少，則組合物可能無法展現足夠之移除速率。相反，若拋光組合物中所含的氧化鈰磨粒過多，則拋光組合物可能展現不合需要的拋光效能及/或可能不具有成本效益及/或可能缺乏穩定性。拋光組合物包含約10wt%或更少，例如約9wt%或更少、約8wt%或更少、約7wt%或更少、約6wt%或更少、約5wt%或更少、約4wt%或更少、約3wt%或更少、約2wt%或更少、約1wt%或更少、約0.9wt%或更 少、約0.8wt%或更少、約0.7wt%或更少、約0.6wt%或更少或約0.5wt%或更少之氧化鈰磨粒。或者或另外，拋光組合物包含約0.001wt%或更多，例如約0.005wt%或更多、約0.01wt%或更多、約0.05wt%或更多或約0.1wt%或更多之氧化鈰磨粒。因此，氧化鈰磨粒可以由前述端點中之任兩者界定之濃度存在於拋光組合物中。舉例而言，拋光組合物可包含約0.001wt%至約10wt%，例如約0.001wt%至約9wt%、約0.005wt%至約8wt%、約0.01wt%至約7wt%、約0.05wt%至約6wt%、約0.1wt%至約5wt%、約0.5wt%至約5wt%、約0.5wt%至約4wt%、約1wt%至約3wt%或約1.5wt%至約2.5wt%之氧化鈰磨粒。在一個實施例中，拋光組合物可在使用點處包含約0.1wt%至約1wt%或約0.1wt%至約0.5wt%之氧化鈰磨粒。在另一實施例中，拋光組合物包含約1wt%與約3wt%之間(例如，約1.2wt%或約1.6wt%)的呈濃縮物形式之氧化鈰磨粒。
化學機械拋光組合物包含陽離子性聚合物。陽離子性聚合物可包含能夠進行自由基聚合及/或加成聚合的任何適合之陽離子性單體。在一些實施例中，陽離子性聚合物包含選自以下之陽離子性單體：N-乙烯基咪唑、丙烯酸2-(二甲胺基)乙酯(「DMAEA」)、甲基丙烯酸2-(二甲胺基)乙酯(「DMAEM」)、3-(二甲胺基)丙基甲基丙烯醯胺(「DMAPMA」)、3-(二甲胺基)丙基丙烯醯胺(「DMAPA」)、3-甲基丙烯醯胺基丙基-三甲基-氯化銨(「MAPTAC」)、3-丙烯醯胺基丙基-三甲基-氯化銨(「APTAC」)、二烯丙基二甲基氯化銨(「DADMAC」)、2-(丙烯醯基氧基)-N,N,N-三甲基乙銨氯化物(「DMAEA.MCQ」)、2-(甲基丙烯醯氧基)-N,N,N-三甲基乙銨氯化物(「DMAEM.MCQ」)、丙烯酸N,N-二甲胺基乙酯氯化苯(「DMAEA.BCQ」)、甲基丙烯酸N,N-二甲胺基乙脂氯 化苯(「DMAEM.BCQ」)、其鹽及其組合。在某些實施例中，陽離子性聚合物包含選自以下之陽離子性單體：N-乙烯基咪唑、二烯丙基二甲基氯化銨(「DADMAC」)、2-(甲基丙烯醯氧基)-N,N,N-三甲基乙銨氯化物(「DMAEM.MCQ」)、其鹽及其組合。換言之，該陽離子性聚合物可為聚乙烯基咪唑、聚DADMAC、聚MADQUAT(例如，聚DMAEM.MCQ)、其鹽或其組合。在較佳實施例中，拋光組合物包含聚MADQUAT及視情況選用之選自聚乙烯基咪唑及聚DADMAC之額外陽離子性聚合物。
拋光組合物可包含任何適合量之陽離子性聚合物。拋光組合物可包含約10ppm或更多，例如約15ppm或更多、約20ppm或更多、約25ppm或更多、約30ppm或更多、約35ppm或更多或約40ppm或更多之陽離子性聚合物。或者或另外，拋光組合物可包含約1000ppm或更少，例如約800ppm或更少、約600ppm或更少、約400ppm或更少、約200ppm或更少或約100ppm或更少之陽離子性聚合物。因此，拋光組合物可包含由前述端點中之任兩者界定之量的陽離子性聚合物。舉例而言，拋光組合物可包含約10ppm至約1000ppm，例如約10ppm至約800ppm、約10ppm至約600ppm、約10ppm至約400ppm、約10ppm至約200ppm、約10ppm至約100ppm、約25ppm至約1000ppm、約25ppm至約800ppm、約25ppm至約600ppm、約25ppm至約400ppm、約25ppm至約200ppm或約25ppm至約100ppm之陽離子性聚合物。
陽離子性聚合物可以任何適合之結構類型存在。舉例而言，陽離子性聚合物可以交替聚合物、無規聚合物、嵌段聚合物、接枝聚合物、線性聚合物、分枝聚合物或其組合之形式存在。陽離子性聚合物可 含有單個單體單元，或任何適合數目之不同單體單元。舉例而言，陽離子性聚合物可含有2個不同單體單元、3個不同單體單元、4個不同單體單元、5個不同單體單元或6個不同單體單元。陽離子性聚合物之陽離子性單體可以任何適合之濃度及任何適合之比例存在。在一些實施例中，陽離子性聚合物進一步包含選自甲基丙烯醯胺、丙烯醯胺及其組合之單體。
陽離子性聚合物可具有任何適合之重量平均分子量。陽離子性聚合物可具有約150g/mol或更大，例如約300g/mol或更大、約500g/mol或更大、約600g/mol或更大、約750g/mol或更大、約1000g/mol或更大、約1500g/mol或更大、約2000g/mol或更大、約2500g/mol或更大、約3000g/mol或更大、約3500g/mol或更大、約4000g/mol或更大、約4500g/mol或更大、約5000g/mol或更大、約5500g/mol或更大、約6000g/mol或更大、約6500g/mol或更大、約7000g/mol或更大或約7500g/mol或更大之重量平均分子量。或者或另外，陽離子性聚合物可具有約10000g/mol或更小，例如約9000g/mol或更小、約8000g/mol或更小、約7500g/mol或更小、約7000g/mol或更小、約6500g/mol或更小、約6000g/mol或更小、約5500g/mol或更小、約5000g/mol或更小、約4500g/mol或更小、約4000g/mol或更小、約3500g/mol或更小、約3000g/mol或更小、約2500g/mol或更小或約2000g/mol或更小之重量平均分子量。因此，陽離子性聚合物可具有由前述端點中之任兩者界定之重量平均分子量。舉例而言，陽離子性聚合物可具有約150g/mol至約10000g/mol，例如約300g/mol至約9000g/mol、約500g/mol至約8000g/mol、約150g/mol至約7000g/mol、約150g/mol至約6000g/mol、約150g/mol至約5000g/mol、約150g/mol至約2000g/mol、約1000g/mol至約10000 g/mol、約1000g/mol至約9000g/mol、約1000g/mol至約8000g/mol、約1000g/mol至約7000g/mol、約1000g/mol至約6000g/mol或約1000g/mol至約5000g/mol之重量平均分子量。
化學機械拋光組合物包含緩衝液。緩衝液可為能夠維持拋光組合物之pH值為約3至約9(例如，pH值為約6至約9)之任何適合的化合物或化合物之組合。通常，緩衝液為包含一至五個氮原子之基於胺之化合物。舉例而言，緩衝液可為包含一至五個氮原子之基於雜環或雜芳族胺之化合物。在一些實施例中，緩衝液包含選自以下之雜環或雜芳族胺：吡咯、吡咯啶、咔唑、異吲哚、吲哚、吡咯啉、吲哚、吲哚啉、吡啶、哌啶、喹異喹啉、喹啉啶、咪唑、咪唑啉、咪唑啶、四唑、三唑、苯并咪唑、嘌呤、苯并唑、苯并噻唑、異噻唑、異唑、噻唑、唑、啉、硫代啉、吡唑、吡唑啉、喋啶、三、嘧啶、吡、哌、吲唑、嗒及其組合。在某些實施例中，緩衝液為苯并三唑、5-胺基四唑或其組合。
拋光組合物可包含任何適合量之緩衝液。拋光組合物可包含約25ppm或更多，例如約50ppm或更多、約100ppm或更多或約200ppm或更多之緩衝液。或者或另外，拋光組合物可包含約5000ppm或更少，例如約4000ppm或更少、約3000ppm或更少、約2000ppm或更少或約1000ppm或更少之緩衝液。因此，拋光組合物可包含由前述端點中之任兩者界定之量的緩衝液。舉例而言，拋光組合物可包含約25ppm至約5000ppm，例如約25ppm至約400ppm、約25ppm至約3000ppm、約25ppm至約2000ppm、約25ppm至約1000ppm、約50ppm至約5000ppm、約50ppm至約4000ppm、約50ppm至約3000ppm、約50ppm至約2000 ppm、約50ppm至約1000ppm、約100ppm至約5000ppm或約100ppm至約1000ppm之緩衝液。
在一些實施例中，拋光組合物進一步包含非離子性聚合物。因此，在一些態樣中，本發明提供一種化學機械拋光組合物，其包含以下、基本上由以下組成或由以下組成：(a)氧化鈰磨粒；(b)陽離子性聚合物；(c)緩衝液；(d)非離子性聚合物；及(e)水，其中拋光組合物具有約6至約9之pH值。
非離子性聚合物可為在約6至約9之pH值(例如，約7至約9之pH值)下不攜帶陽離子性或陰離子性電荷之任何適合之聚合物。在一些實施例中，非離子性聚合物係選自聚伸烷二醇、聚醚胺、聚氧化乙烯/聚氧化丙烯共聚物、聚丙烯醯胺、聚乙烯吡咯啶酮、矽氧烷聚氧化烯共聚物、疏水性改質之聚丙烯酸酯共聚物、親水性非離子性聚合物、多醣及其組合。在某些實施例中，非離子性聚合物為聚乙烯吡咯啶酮、聚伸烷二醇(例如，聚乙二醇(PEG)或聚氧化丙烯(PPO))、聚氧化乙烯/聚氧化丙烯共聚物或其組合。在較佳實施例中，非離子性聚合物為聚乙二醇(PEG)。
非離子性聚合物可具有任何適合之重量平均分子量。非離子性聚合物可具有約400g/mol或更大，例如約500g/mol或更大、約600g/mol或更大、約750g/mol或更大、約1000g/mol或更大、約1500g/mol或更大、約2000g/mol或更大、約2500g/mol或更大、約3000g/mol或更大、約3500g/mol或更大、約4000g/mol或更大、約4500g/mol或更大、約5000g/mol或更大、約5500g/mol或更大、約6000g/mol或更大、約6500g/mol或更大、約7000g/mol或更大或約7500g/mol或更大之重量平均分子量。或者或另外，非離子性聚合物可具有約10000g/mol或更小， 例如約9000g/mol或更小、約8000g/mol或更小、約7500g/mol或更小、約7000g/mol或更小、約6500g/mol或更小、約6000g/mol或更小、約5500g/mol或更小、約5000g/mol或更小、約4500g/mol或更小、約4000g/mol或更小、約3500g/mol或更小、約3000g/mol或更小、約2500g/mol或更小或約2000g/mol或更小之重量平均分子量。因此，非離子性聚合物可具有由前述端點中之任兩者界定之重量平均分子量。舉例而言，非離子性聚合物可具有約400g/mol至約10000g/mol，例如約400g/mol至約9000g/mol、約400g/mol至約8000g/mol、約400g/mol至約7000g/mol、約400g/mol至約6000g/mol、約400g/mol至約5000g/mol、約1000g/mol至約10000g/mol、約1000g/mol至約9000g/mol、約1000g/mol至約8000g/mol、約1000g/mol至約7000g/mol、約1000g/mol至約6000g/mol或約1000g/mol至約5000g/mol之重量平均分子量。
拋光組合物可包含任何適合量之非離子性聚合物(若存在)。拋光組合物可包含約25ppm或更多，例如約50ppm或更多、約100ppm或更多或約200ppm或更多之非離子性聚合物。或者或另外，拋光組合物可包含約5000ppm或更少，例如約4000ppm或更少、約3000ppm或更少、約2000ppm或更少或約1000ppm或更少之非離子性聚合物。因此，拋光組合物可包含由前述端點中之任兩者界定之量的非離子性聚合物。舉例而言，拋光組合物可包含約25ppm至約5000ppm，例如約25ppm至約400ppm、約25ppm至約3000ppm、約25ppm至約2000ppm、約25ppm至約1000ppm、約50ppm至約5000ppm、約50ppm至約4000ppm、約50ppm至約3000ppm、約50ppm至約2000ppm、約50ppm至約1000ppm、約100ppm至約5000ppm或約100ppm至約1000ppm之非離子 性聚合物。
在一些實施例中，拋光組合物進一步包含陽離子性界面活性劑。因此，在一些態樣中，本發明提供一種化學機械拋光組合物，其包含以下、基本上由以下組成或由以下組成：(a)氧化鈰磨粒；(b)陽離子性聚合物；(c)緩衝液；(d)陽離子性界面活性劑；及(e)水，其中拋光組合物具有約6至約9之pH值。
陽離子性界面活性劑可為在中性pH值(亦即，約7之pH值)下攜帶陽離子性電荷之任何適合之界面活性劑。通常，陽離子性界面活性劑包含四級銨鹽。舉例而言，陽離子性界面活性劑可為烷基銨鹽，諸如對甲苯磺酸烷基銨或烷基氯化銨。在某些實施例中，陽離子性界面活性劑係選自N,N,N',N',N'-五甲基-N-牛脂烷基-1,3-丙烷二銨二氯化物、(氧基二-2,1-乙二基)雙(椰脂烷基)二甲基二氯化銨、其鹽及其組合。
拋光組合物可包含任何適合量之陽離子性界面活性劑(若存在)。拋光組合物可包含約10ppm或更多，例如約15ppm或更多、約20ppm或更多、約25ppm或更多、約30ppm或更多、約35ppm或更多或約40ppm或更多之陽離子性界面活性劑。或者或另外，拋光組合物可包含約1000ppm或更少，例如約800ppm或更少、約600ppm或更少、約400ppm或更少、約200ppm或更少或約100ppm或更少之陽離子性界面活性劑。因此，拋光組合物可包含由前述端點中之任兩者界定之量的陽離子性界面活性劑。舉例而言，拋光組合物可包含約10ppm至約1000ppm，例如約10ppm至約800ppm、約10ppm至約600ppm、約10ppm至約400ppm、約10ppm至約200ppm、約10ppm至約100ppm、約25ppm至約1000ppm、約25ppm至約800ppm、約25ppm至約600ppm、約25ppm 至約400ppm、約25ppm至約200ppm或約25ppm至約100ppm之陽離子性界面活性劑。
在一些實施例中，拋光組合物進一步包含自停止劑。因此，在一些態樣中，本發明提供一種化學機械拋光組合物，其包含以下、基本上由以下組成或由以下組成：(a)氧化鈰磨粒；(b)陽離子性聚合物；(c)緩衝液；(d)自停止劑；及(e)水，其中拋光組合物具有約6至約9之pH值。
自停止劑可為能夠降低矽氧化物、矽氮化物及多晶矽中之一或多者之移除速率的任何適合之化合物。在一些實施例中，自停止劑具有式(I)： 其中R係選自氫、烷基、雜烷基、環烷基、雜環烷基、芳基及雜芳基，其各自可經取代或未經取代。
如本文中所使用，術語「烷基」係指具有指定碳原子數之直鏈或分支鏈、飽和或不飽和脂族基團。烷基可包括任何數目之碳，諸如C1-2、C1-3、C1-4、C1-5、C1-6、C1-7、C1-8、C1-9、C1-10、C2-3、C2-4、C2-5、C2-6、C3-4、C3-5、C3-6、C4-5、C4-6及C5-6。舉例而言，C1-6烷基包括(但不限於)甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、二級丁基、三級丁基、戊基、異戊基、己基等。烷基亦可指具有至多30個碳原子之烷基，諸如(但不限於)庚基、辛基、壬基、癸基等。烷基可經取代或未經取代。「經取代之烷基」可經選自以下之一或多個基團取代：鹵基、羥基、胺基、側氧基(=O)、烷胺基、醯胺基、醯基、硝基、氰基及烷氧基。
如本文中所使用，術語「雜烷基」係指如本文所描述之烷基，其中一或多個碳原子視情況且獨立地經選自N、O及S之雜原子置換。
如本文中所使用，術語「環烷基」係指含有3至12個環原子或指定數目之原子的飽和或部分不飽和、單環、稠合雙環或橋連多環狀環總成。環烷基可包括任何數目之碳，諸如C3-6、C4-6、C5-6、C3-8、C4-8、C5-8、C6-8、C3-9、C3-10、C3-11及C3-12。飽和單環碳環包括例如環丙基、環丁基、環戊基、環己基及環辛基。飽和雙環及多環碳環包括例如降烷(norbornane)、[2.2.2]雙環辛烷、十氫萘及金剛烷。碳環基亦可為部分不飽和的，其在環中具有一或多個雙或參鍵。代表性部分不飽和之碳環基包括(但不限於)環丁烯、環戊烯、環己烯、環己二烯(1,3-異構物及1,4-異構物)、環庚烯、環庚二烯、環辛烯、環辛二烯(1,3-異構物、1,4-異構物及1,5-異構物)、降烯及降二烯。
如本文中所使用，術語「雜環烷基」係指如本文所描述之環烷基，其中一或多個碳原子視情況且獨立地經選自N、O及S之雜原子置換。
如本文中所使用，術語「芳基」係指具有任何適合數目之環原子及任何適合數目之環的芳環系統。芳基可包括任何合適數目之環原子，諸如6、7、8、9、10、11、12、13、14、15或16個環原子，以及6至10、6至12或6至14個環成員。芳基可為單環，經稠合以形成雙環或三環基團，或藉由鍵連接以形成聯芳基。代表性芳基包括苯基、萘基及聯苯基。其他芳基包括苯甲基，其具有亞甲基連接基團。一些芳基具有6至12個環成員，諸如苯基、萘基或聯苯基。其他芳基具有6至10個環成員，諸如苯基或萘基。
如本文中所使用，術語「雜芳基」係指如本文所描述之芳基，其中一或多個碳原子視情況且獨立地經選自N、O及S之雜原子置換。
在某些實施例中，自停止劑係選自異羥肟酸、乙異羥肟酸、苯異羥肟酸、柳異羥肟酸及其組合。
拋光組合物可包含任何適合量之自停止劑(若存在)。拋光組合物可包含約10ppm或更多，例如約15ppm或更多、約20ppm或更多、約25ppm或更多、約30ppm或更多、約35ppm或更多或約40ppm或更多之自停止劑。或者或另外，拋光組合物可包含約1000ppm或更少，例如約800ppm或更少、約600ppm或更少、約400ppm或更少、約200ppm或更少或約100ppm或更少之自停止劑。因此，拋光組合物可包含由前述端點中之任兩者界定之量的自停止劑。舉例而言，拋光組合物可包含約10ppm至約1000ppm，例如約10ppm至約800ppm、約10ppm至約600ppm、約10ppm至約400ppm、約10ppm至約200ppm、約10ppm至約100ppm、約25ppm至約1000ppm、約25ppm至約800ppm、約25ppm至約600ppm、約25ppm至約400ppm、約25ppm至約200ppm或約25ppm至約100ppm之自停止劑。
化學機械拋光組合物可包含一或多種能夠調節(亦即，會調節)拋光組合物之電導率的化合物(亦即，pH值調節化合物)。可使用本文中所描述之任何適合之電導率調節劑來調節拋光組合物之電導率。通常，化學機械拋光組合物在使用點處具有至少170μS/cm(例如，至少200μS/cm、至少250μS/cm、至少300μS/cm、至少350μS/cm、至少400μS/cm、至少450μS/cm或至少500μS/cm)之電導率。舉例而言，化學機械拋光組合物可具有170μS/cm至2000μS/cm、350μS/cm至2000μS/cm 或500μS/cm至2000μS/cm之電導率。較佳地，化學機械拋光組合物在使用點處具有350μS/cm至2000μS/cm之電導率。
因此，在一些實施例中，拋光組合物進一步包含電導率調節劑。因此，在一些態樣中，本發明提供一種化學機械拋光組合物，其包含以下、基本上由以下組成或由以下組成：(a)氧化鈰磨粒；(b)陽離子性聚合物；(c)緩衝液；(d)電導率調節劑；及(e)水，其中拋光組合物具有約6至約9之pH值。
如本文中所使用，術語「電導率調節劑」係指任何能夠調節拋光組合物之電導率的小分子鹽。在一些實施例中，電導率調節劑係選自銨鹽、鉀鹽及其組合。電導率調節劑可具有任何適合之相對離子。舉例而言，電導率調節劑可具有選自硝酸根、乙酸根、鹵離子、磷酸根及硫酸根之相對離子。因此，在一些實施例中，電導率調節劑係選自硝酸銨、乙酸銨、鹵化銨、磷酸銨、硫酸銨、硝酸鉀、乙酸鉀、鹵化鉀、磷酸鉀、硫酸鉀或其組合。
在一些實施例中，電導率調節劑係選自硝酸銨、氯化銨、溴化銨、乙酸銨、硝酸鉀、氯化鉀、溴化鉀、乙酸鉀、二烯丙基二甲基氯化銨、四丁基溴化銨、四甲基溴化銨、四乙基溴化銨、苯甲基三甲基溴化銨、四丁基氯化銨、四甲基氯化銨、四乙基氯化銨、苯甲基三甲基氯化銨、四丁基乙酸銨、四甲基乙酸銨、四乙基乙酸銨、苯甲基三甲基乙酸銨及其組合。在一個實施例中，電導率調節劑係選自二烯丙基二甲基氯化銨、四丁基溴化銨、四甲基溴化銨、四乙基溴化銨、苯甲基三甲基溴化銨、四丁基氯化銨、四甲基氯化銨、四乙基氯化銨、苯甲基三甲基氯化銨、四丁基乙酸銨、四甲基乙酸銨、四乙基乙酸銨、苯甲基三甲基乙酸銨 及其組合。在另一實施例中，電導率調節劑係選自硝酸銨、氯化銨、溴化銨、乙酸銨、硝酸鉀、氯化鉀、溴化鉀、乙酸鉀及其組合。在某些實施例中，電導率調節劑係選自硝酸銨、硝酸鉀、二烯丙基二甲基氯化銨、四丁基溴化銨、四甲基溴化銨及其組合。
拋光組合物可包含任何適合量之電導率調節劑(若存在)。拋光組合物可包含約25ppm或更多，例如約50ppm或更多、約100ppm或更多或約200ppm或更多之電導率調節劑。或者或另外，拋光組合物可包含約5000ppm或更少，例如約4000ppm或更少、約3000ppm或更少、約2000ppm或更少或約1000ppm或更少之電導率調節劑。因此，拋光組合物可包含由前述端點中之任兩者界定之量的電導率調節劑。舉例而言，拋光組合物可包含約25ppm至約5000ppm，例如約25ppm至約400ppm、約25ppm至約3000ppm、約25ppm至約2000ppm、約25ppm至約1000ppm、約50ppm至約5000ppm、約50ppm至約4000ppm、約50ppm至約3000ppm、約50ppm至約2000ppm、約50ppm至約1000ppm、約100ppm至約5000ppm或約100ppm至約1000ppm之電導率調節劑。
在一些態樣中，本發明提供一種化學機械拋光組合物，其包含以下、基本上由以下組成或由以下組成：(a)氧化鈰磨粒；(b)陽離子性聚合物；(c)緩衝液；(d)非離子性聚合物；(e)陽離子性界面活性劑；及(f)水，其中拋光組合物具有約6至約9之pH值。
在一些態樣中，本發明提供一種化學機械拋光組合物，其包含以下、基本上由以下組成或由以下組成：(a)氧化鈰磨粒；(b)陽離子性聚合物；(c)緩衝液；(d)陽離子性界面活性劑；(e)自停止劑；及(f)水，其中拋光組合物具有約6至約9之pH值。
在一些態樣中，本發明提供一種化學機械拋光組合物，其包含以下、基本上由以下組成或由以下組成：(a)氧化鈰磨粒；(b)陽離子性聚合物；(c)緩衝液；(d)電導率調節劑；(e)陽離子性界面活性劑；及(f)水，其中拋光組合物具有約6至約9之pH值。
在一些態樣中，本發明提供一種化學機械拋光組合物，其包含以下、基本上由以下組成或由以下組成：(a)氧化鈰磨粒；(b)陽離子性聚合物；(c)緩衝液；(d)電導率調節劑；(e)非離子性聚合物；及(f)水，其中拋光組合物具有約6至約9之pH值。
拋光組合物包含水性載劑。水性載劑包含水(例如去離子水)且可含有一或多種可與水混溶之有機溶劑。可使用之有機溶劑之實例包括醇，諸如丙烯基醇、異丙醇、乙醇、1-丙醇、甲醇、1-己醇及其類似物；醛，諸如乙醛及其類似物；酮，諸如丙酮、二丙酮醇、甲基乙基酮及其類似物；酯，諸如甲酸乙酯、甲酸丙酯、乙酸乙酯、乙酸甲酯、乳酸甲酯、乳酸丁酯、乳酸乙酯及其類似物；醚，包括亞碸(諸如二甲亞碸(DMSO))、四氫呋喃、二烷、二乙二醇二甲醚及其類似物；醯胺，諸如N,N-二甲基甲醯胺、二甲基咪唑啶酮、N-甲基吡咯啶酮及其類似物；多元醇及其衍生物，諸如乙二醇、甘油、二甘醇、二甘醇單甲醚及其類似物；以及含氮有機化合物，諸如乙腈、戊胺、異丙胺、咪唑、二甲胺及其類似化合物。較佳地，水性載劑為單獨的水，亦即，不存在有機溶劑。
化學機械拋光組合物可包含一或多種能夠調節(亦即，會調節)拋光組合物之pH值的化合物(亦即，pH調節化合物)。可使用任何適合之能夠調節拋光組合物之pH值的化合物調節拋光組合物之pH值。pH值調節化合物宜為水溶性的且與拋光組合物之其他組分相容。通常，化學機械 拋光組合物在使用點處具有約6至約9(例如，約6至約8、約6至約7、約7至約9、約8至約9、約6.5至約8.5、約6.5至約7.5或約7.5至約8.5)之pH值。較佳地，化學機械拋光組合物在使用點具有約6至約9或約7至約8之pH值。
能夠調節pH值之化合物可選自由以下組成之群：銨鹽、鹼金屬鹽、羧酸、鹼金屬氫氧化物、鹼金屬碳酸鹽、鹼金屬碳酸氫鹽、硼酸鹽及其混合物。
化學機械拋光組合物視情況進一步包含一或多種添加劑。說明性添加劑包括調節劑、酸(例如磺酸)、錯合劑、螯合劑、除生物劑、阻垢劑及分散劑。
當存在除生物劑時，其可為任何適合之除生物劑且可以任何適合量存在於拋光組合物中。適合之除生物劑為異噻唑啉酮除生物劑。除生物劑可以約1至約750ppm，較佳約20至約200ppm之濃度存在於拋光組合物中。
拋光組合物可藉由任何適合之技術產生，其中許多技術為熟習此項技術者已知的。拋光組合物可以分批或連續方法製備。一般而言，藉由組合拋光組合物之組分製備拋光組合物。如本文中所使用之術語「組分」包括單獨成分(例如，氧化鈰磨粒、陽離子性聚合物、緩衝液、視情況選用之電導率調節劑、視情況選用之陽離子性界面活性劑、視情況選用之非離子性聚合物、視情況選用之自停止劑及/或任何其他視情況選用之添加劑)以及成分(例如，氧化鈰磨粒、陽離子性聚合物、緩衝液、視情況選用之電導率調節劑、視情況選用之陽離子性界面活性劑、視情況選用之非離子性聚合物、視情況選用之自停止劑及/或任何其他視情況選用 之添加劑等)之任何組合。
舉例而言，拋光組合物可藉由以下來製備：(i)提供所有或部分液體載劑，(ii)使用用於製備此類分散液的任何適合之方法分散氧化鈰磨粒、陽離子性聚合物、緩衝液、視情況選用之電導率調節劑、視情況選用之陽離子界面活性劑、視情況選用之非離子性聚合物、視情況選用之自停止劑及/或任何其他視情況選用之添加劑，(iii)適當時調節分散液之pH值，及(iv)視情況向混合物中添加適合量之任何其他視情況選用之組分及/或添加劑。
或者，拋光組合物可藉由以下來製備：(i)在氧化鈰研磨漿料中提供一或多種組分(例如，陽離子性聚合物、緩衝液、視情況選用之電導率調節劑、視情況選用之陽離子性界面活性劑、視情況選用之非離子性聚合物、視情況選用之自停止劑及/或任何其他視情況選用之添加劑)，(ii)在添加劑溶液中提供一或多種組分(例如，陽離子性聚合物、緩衝液、視情況選用之電導率調節劑、視情況選用之陽離子性界面活性劑、視情況選用之非離子性聚合物、視情況選用之自停止劑及/或任何其他視情況選用之添加劑)，(iii)組合氧化鈰研磨漿料及添加劑溶液以形成混合物，(iv)視情況向混合物中添加適合量之任何其他視情況選用之添加劑，及(v)適當時調節混合物之pH值。
拋光組合物可以單封裝系統形式供應，該單封裝系統包含氧化鈰磨粒、陽離子性聚合物、緩衝液、視情況選用之電導率調節劑、視情況選用之陽離子性界面活性劑、視情況選用之非離子性聚合物、視情況選用之自停止劑、任何其他視情況選用之添加劑及水。或者，本發明之拋光組合物可以雙封裝系統形式供應，該雙封裝系統包含第一封裝中之氧化 鈰研磨漿料及第二封裝中之添加劑溶液，其中氧化鈰研磨漿料基本上由氧化鈰磨粒及水組成或由其組成，且其中添加劑溶液基本上由以下組成或由以下組成：陽離子性聚合物、緩衝液、視情況選用之電導率調節劑、視情況選用之陽離子性界面活性劑、視情況選用之非離子性聚合物、視情況選用之自停止劑及/或任何其他視情況選用之添加劑。雙封裝系統允許藉由改變兩種封裝(亦即，氧化鈰研磨漿料及添加劑溶液)之摻合比率來調整拋光組合物之特徵。
可採用各種方法來使用此類雙封裝拋光系統。舉例而言，可藉由在供應管道出口處接合及連接之不同管道將氧化鈰研磨漿料及添加劑溶液遞送至拋光台。氧化鈰研磨漿料及添加劑溶液可在拋光之前即刻或立即混合，或可同時供應於拋光台上。此外，當混合兩種封裝時，可視需要添加去離子水以調節拋光組合物及所得基板之拋光特徵。
類似地，三重、四重或更多重封裝系統可與本發明結合使用，其中多個容器中之各者含有本發明之化學機械拋光組合物之不同組分、一或多種視情況選用之組分及/或不同濃度之相同組分中之一或多者。
為了在使用點處或附近混合兩個或更多個儲存裝置中所含有之組分以產生拋光組合物，儲存裝置通常配備有一或多個自各儲存裝置通向拋光組合物之使用點處(例如，壓板、拋光墊或基板表面)的流動管線。如本文中所使用，術語「使用點」係指將拋光組合物施用於基板表面(例如，拋光墊或基板表面本身)之點。術語「流動管線」意謂自個別儲存容器至其中所儲存組分之使用點的流動路徑。流動管線可各自直接通向使用點，或流動管線中之兩者或更多者可在任何點處組合成通向使用點之單 個流動管線。此外，流動管線中之任一者(例如，單獨流動管線或組合之流動管線)可首先通向一或多個其他裝置(例如，抽吸裝置、量測裝置、混合裝置等)，隨後到達組分之使用點。
拋光組合物之組分可獨立地遞送至使用點(例如，將組分遞送至基板表面，隨後在拋光過程期間混合組分)，或一或多種組分可在遞送至使用點之前組合，例如在遞送至使用點之前即刻或立即組合。若組分在以混合形式添加至壓板上之前約5分鐘或更短的時間，例如在以混合形式添加至壓板上之前約4分鐘或更短的時間、約3分鐘或更短的時間、約2分鐘或更短的時間、約1分鐘或更短的時間、約45秒或更短的時間、約30秒或更短的時間、約10秒或更短的時間，或在使用點處遞送組分的同時(例如，組分在分配器中組合)組合，則「在遞送至使用點之前立即」組合組分。若在使用點之5m內，諸如在使用點之1m內或甚至在使用點之10cm內(例如，在使用點之1cm內)組合組分，則亦「在遞送至使用點之前立即」組合組分。
當在到達使用點之前組合拋光組合物之組分中之兩者或更多者時，組分可在流動管線中組合且在不使用混合裝置之情況下遞送至使用點。或者，流動管線中之一或多者可引導至混合裝置中以促進組分中之兩者或更多者的組合。可使用任何適合之混合裝置。舉例而言，混合裝置可為組分中之兩者或更多者流動穿過之噴嘴或噴口(例如，高壓噴嘴或噴口)。或者，混合裝置可為容器型混合裝置，其包含一或多個入口，藉由該一或多個入口將拋光漿料中之兩種或更多種組分引入混合器；及至少一個出口，混合之組分經由該出口離開混合器以直接或經由設備之其他元件(例如經由一或多個流動管線)遞送至使用點。此外，混合裝置可包含超過 一個腔室，各腔室具有至少一個入口及至少一個出口，其中在各腔室中組合兩種或更多種組分。若使用容器型混合裝置，則混合裝置較佳包含混合機制以進一步促進組分之組合。混合機制通常為此項技術中已知的且包括攪拌器、摻合器、攪動器、槳式隔板、氣體鼓泡器系統、振動器等。
亦可提供呈濃縮物形式之拋光組合物，該濃縮物意欲在使用之前用適當量之水稀釋。在此類實施例中，拋光組合物濃縮物包含某種量之拋光組合物組分，從而使得在用適當量之水稀釋濃縮物後，拋光組合物之各組分將以上文關於各組分所敍述之適當範圍內的量存在於拋光組合物中。舉例而言，氧化鈰磨粒、陽離子性聚合物、緩衝液、視情況選用之電導率調節劑、視情況選用之陽離子性界面活性劑、視情況選用之非離子性聚合物、視情況選用之自停止劑及/或任何其他視情況選用之添加劑可各自以比上文所敍述之各組分的濃度高約2倍(例如約3倍、約4倍或約5倍)之量存在於濃縮物中，從而使得在用等體積之水(例如，分別用2個等體積之水、3個等體積之水或4個等體積之水)稀釋濃縮物時，各組分將以上文所闡述之各組分範圍內的量存在於拋光組合物中。此外，如一般熟習此項技術者將理解，濃縮物可含有適當分率之存在於最終拋光組合物中之水，以便確保氧化鈰磨粒、陽離子性聚合物、緩衝液、視情況選用之電導率調節劑、視情況選用之陽離子性界面活性劑、視情況選用之非離子性聚合物、視情況選用之自停止劑及/或任何其他視情況選用之添加劑至少部分或完全溶解於濃縮物中。
本發明進一步提供一種化學機械拋光基板之方法，該方法包含以下、基本上由以下組成或由以下組成：(i)提供基板，(ii)提供拋光墊，(iii)提供化學機械拋光組合物，其包含：(a)氧化鈰磨粒；(b)陽離子 性聚合物；(c)緩衝液；及(d)水，其中拋光組合物具有約3至約9之pH值，(iv)使基板與拋光墊及化學機械拋光組合物接觸，以及(v)相對於基板移動拋光墊及化學機械拋光組合物以研磨基板之至少一部分，從而拋光基板。
化學機械拋光組合物可用於拋光任何適合之基板且尤其適用於拋光包含至少一個包含低介電材料之層(通常表面層)的基板。適合之基板包括用於半導體工業之晶圓。晶圓通常包含例如金屬、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬複合物、金屬合金、低介電材料或其組合或由其組成。本發明之方法尤其適用於拋光包含矽氧化物、矽氮化物及/或多晶矽，例如前述材料中之任一種或所有三種之基板。在一些實施例中，基板包含基板表面上之矽氧化物、矽氮化物及多晶矽，且研磨基板表面上之矽氧化物、矽氮化物及多晶矽之至少一部分以拋光基板。
在某些實施例中，基板包括矽氧化物、矽氮化物及多晶矽。多晶矽可為任何適合之多晶矽，其中許多為此項技術中已知的。多晶矽可具有任何適合之相且可為非晶形、結晶或其組合。矽氮化物可為任何適合之矽氮化物，其中許多為此項技術中已知的。矽氮化物可具有任何適合之相且可為非晶形、結晶或其組合。類似地，矽氧化物可為任何適合之矽氧化物，其中許多為此項技術中已知的。適合類型之矽氧化物包括(但不限於)硼磷矽玻璃(BPSG)、高密度電漿(HDP)氧化物及/或電漿增強型四乙基正矽酸鹽(PETEOS)及/或四乙基正矽酸鹽(TEOS)、熱氧化物及未摻雜之矽酸鹽玻璃。
可定製本發明之化學機械拋光組合物以在所需拋光範圍內選擇向特定薄層材料提供有效拋光，而同時最小化停止層之表面不完美性、缺陷、腐蝕、侵蝕及移除。可藉由改變拋光組合物之組分的相對濃度 來在某種程度上控制選擇性。
當需要時，本發明之化學機械拋光組合物可提供包含矽氧化物、矽氮化物及多晶矽之基板的非選擇性化學機械拋光。換言之，拋光組合物可提供約1：1：1之比率之矽氧化物、矽氮化物及多晶矽的相對移除速率。就此而言，方法可提供矽氧化物、矽氮化物及多晶矽之移除速率，其中矽氧化物移除速率、矽氮化物移除速率及多晶矽移除速率具有總體平均移除速率(亦即，矽氧化物移除速率、矽氮化物移除速率及多晶矽移除速率之和除以三)，且矽氧化物移除速率、矽氮化物移除速率及多晶矽移除速率中之各者在總體平均移除速率之20%以內。在一些實施例中，方法可提供矽氧化物、矽氮化物及多晶矽之移除速率，其中矽氧化物移除速率、矽氮化物移除速率及多晶矽移除速率具有總體平均移除速率，且矽氧化物移除速率、矽氮化物移除速率及多晶矽移除速率中之各者在總體平均移除速率之15%以內。在某些實施例中，方法可提供矽氧化物、矽氮化物及多晶矽之移除速率，其中矽氧化物移除速率、矽氮化物移除速率及多晶矽移除速率具有總體平均移除速率，且矽氧化物移除速率、矽氮化物移除速率及多晶矽移除速率中之各者在總體平均移除速率之10%以內。
在不希望束縛於任何特定理論之情況下，咸信單獨或與陽離子性界面活性劑組合添加非離子性聚合物可有助於使拋光組合物具有非選擇性，亦即，有助於維持對矽氧化物、矽氮化物及多晶矽中之各者的類似移除速率。因此，在一些態樣中，本發明進一步提供一種化學機械拋光基板之方法，該方法包含以下、基本上由以下組成或由以下組成：(i)提供基板，(ii)提供拋光墊，(iii)提供化學機械拋光組合物，其包含：(a)氧化鈰磨粒；(b)陽離子性聚合物；(c)緩衝液；(d)非離子性聚合物；及(e)水， 其中拋光組合物具有約6至約9之pH值(例如，約7至約9之pH值)，(iv)使基板與拋光墊及化學機械拋光組合物接觸，以及(v)相對於基板移動拋光墊及化學機械拋光組合物以研磨基板之至少一部分，從而拋光基板。
類似地，在某些態樣中，本發明進一步提供一種化學機械拋光基板之方法，該方法包含以下、基本上由以下組成或由以下組成：(i)提供基板，(ii)提供拋光墊，(iii)提供化學機械拋光組合物，其包含：(a)氧化鈰磨粒；(b)陽離子性聚合物；(c)緩衝液；(d)陽離子性界面活性劑；(e)非離子性聚合物；及(f)水，其中拋光組合物具有約6至約9之pH值(例如，約7至約9之pH值)，(iv)使基板與拋光墊及化學機械拋光組合物接觸，以及(v)相對於基板移動拋光墊及化學機械拋光組合物以研磨基板之至少一部分，從而拋光基板。
在不希望束縛於任何特定理論之情況下，亦咸信單獨或與非離子性聚合物及/或陽離子性界面活性劑組合添加電導率調節劑(例如，硝酸銨或硝酸鉀)可有助於使拋光組合物具有非選擇性，亦即，有助於維持對矽氧化物、矽氮化物及多晶矽中之各者的類似移除速率。因此，在一些態樣中，本發明進一步提供一種化學機械拋光基板之方法，該方法包含以下、基本上由以下組成或由以下組成：(i)提供基板，(ii)提供拋光墊，(iii)提供化學機械拋光組合物，其包含：(a)氧化鈰磨粒；(b)陽離子性聚合物；(c)緩衝液；(d)電導率調節劑；及(e)水，其中拋光組合物具有約6至約9之pH值(例如，約7至約9之pH值)，(iv)使基板與拋光墊及化學機械拋光組合物接觸，以及(v)相對於基板移動拋光墊及化學機械拋光組合物以研磨基板之至少一部分，從而拋光基板。
當需要時，本發明之化學機械拋光組合物可提供包含矽氧 化物、矽氮化物及多晶矽之基板的選擇性化學機械拋光，從而以相對於矽氮化物及多晶矽降低之速率選擇性地移除矽氧化物。就此而言，方法可提供矽氧化物、矽氮化物及多晶矽之移除速率，其中矽氧化物移除速率、矽氮化物移除速率及多晶矽移除速率具有總體平均移除速率(亦即，矽氧化物移除速率、矽氮化物移除速率及多晶矽移除速率之和除以三)，且矽氧化物移除速率比總體平均移除速率低至少50%。在一些實施例中，方法可提供矽氧化物、矽氮化物及多晶矽之移除速率，其中矽氧化物移除速率、矽氮化物移除速率及多晶矽移除速率具有總體平均移除速率，且矽氧化物移除速率比總體平均移除速率低至少60%。在某些實施例中，方法可提供矽氧化物、矽氮化物及多晶矽之移除速率，其中矽氧化物移除速率、矽氮化物移除速率及多晶矽移除速率具有總體平均移除速率，且矽氧化物移除速率比總體平均移除速率低至少70%。
在不希望束縛於任何特定理論之情況下，咸信(i)添加額外陽離子性聚合物(例如，聚MADQUAT、聚DADMAC及/或聚乙烯基咪唑)及/或(ii)添加陽離子性界面活性劑可以相對於矽氮化物及多晶矽降低之速率選擇性地移除矽氧化物。因此，在一些態樣中，本發明進一步提供一種化學機械拋光基板之方法，該方法包含以下、基本上由以下組成或由以下組成：(i)提供基板，(ii)提供拋光墊，(iii)提供化學機械拋光組合物，其包含：(a)氧化鈰磨粒；(b)陽離子性聚合物；(c)緩衝液；(d)陽離子性界面活性劑；及(e)水，其中拋光組合物具有約6至約9之pH值(例如，約7至約9之pH值)，(iv)使基板與拋光墊及化學機械拋光組合物接觸，以及(v)相對於基板移動拋光墊及化學機械拋光組合物以研磨基板之至少一部分，從而拋光基板。類似地，在一些態樣中，本發明進一步提供一種化學機械拋光 基板之方法，該方法包含以下、基本上由以下組成或由以下組成：(i)提供基板，(ii)提供拋光墊，(iii)提供化學機械拋光組合物，其包含：(a)氧化鈰磨粒；(b)兩種或更多種陽離子性聚合物；(c)緩衝液；及(d)水，其中拋光組合物具有約6至約9之pH值(例如，約7至約9之pH值)，(iv)使基板與拋光墊及化學機械拋光組合物接觸，以及(v)相對於基板移動拋光墊及化學機械拋光組合物以研磨基板之至少一部分，從而拋光基板。
在不希望束縛於任何特定理論之情況下，亦咸信添加電導率調節劑(例如，二烯丙基二甲基氯化銨、四丁基溴化銨、四甲基溴化銨、四乙基溴化銨、苯甲基三甲基溴化銨、四丁基氯化銨、四甲基氯化銨、四乙基氯化銨、苯甲基三甲基氯化銨、四丁基乙酸銨、四甲基乙酸銨、四乙基乙酸銨、苯甲基三甲基乙酸銨或其組合)可以相對於矽氮化物及多晶矽降低之速率選擇性地移除矽氧化物。因此，在一些態樣中，本發明進一步提供一種化學機械拋光基板之方法，該方法包含以下、基本上由以下組成或由以下組成：(i)提供基板，(ii)提供拋光墊，(iii)提供化學機械拋光組合物，其包含：(a)氧化鈰磨粒；(b)陽離子性聚合物；(c)緩衝液；(d)電導率調節劑；及(e)水，其中拋光組合物具有約6至約9之pH值(例如，約7至約9之pH值)，(iv)使基板與拋光墊及化學機械拋光組合物接觸，以及(v)相對於基板移動拋光墊及化學機械拋光組合物以研磨基板之至少一部分，從而拋光基板。
當需要時，本發明之化學機械拋光組合物可提供包含矽氧化物、矽氮化物及多晶矽之基板的選擇性化學機械拋光，從而以相對於矽氧化物及多晶矽降低之速率選擇性地移除矽氮化物。就此而言，方法可提供矽氧化物、矽氮化物及多晶矽之移除速率，其中矽氧化物移除速率、矽 氮化物移除速率及多晶矽移除速率具有總體平均移除速率(亦即，矽氧化物移除速率、矽氮化物移除速率及多晶矽移除速率之和除以三)，且矽氮化物移除速率比總體平均移除速率低至少50%。在一些實施例中，方法可提供矽氧化物、矽氮化物及多晶矽之移除速率，其中矽氧化物移除速率、矽氮化物移除速率及多晶矽移除速率具有總體平均移除速率，且矽氮化物移除速率比總體平均移除速率低至少60%。在某些實施例中，方法可提供矽氧化物、矽氮化物及多晶矽之移除速率，其中矽氧化物移除速率、矽氮化物移除速率及多晶矽移除速率具有總體平均移除速率，且矽氮化物移除速率比總體平均移除速率低至少70%。
在不希望束縛於任何特定理論之情況下，咸信添加自停止劑可以相對於矽氧化物及多晶矽降低之速率選擇性地移除矽氮化物。因此，在一些態樣中，本發明進一步提供一種化學機械拋光基板之方法，該方法包含以下、基本上由以下組成或由以下組成：(i)提供基板，(ii)提供拋光墊，(iii)提供化學機械拋光組合物，其包含：(a)氧化鈰磨粒；(b)陽離子性聚合物；(c)緩衝液；(d)自停止劑；及(e)水，其中拋光組合物具有約6至約9之pH值(例如，約7至約9之pH值)，(iv)使基板與拋光墊及化學機械拋光組合物接觸，以及(v)相對於基板移動拋光墊及化學機械拋光組合物以研磨基板之至少一部分，從而拋光基板。
當需要時，本發明之化學機械拋光組合物可提供包含矽氧化物、矽氮化物及多晶矽之基板的選擇性化學機械拋光，從而以相對於矽氧化物及矽氮化物降低之速率選擇性地移除多晶矽。就此而言，方法可提供矽氧化物、矽氮化物及多晶矽之移除速率，其中矽氧化物移除速率、矽氮化物移除速率及多晶矽移除速率具有總體平均移除速率(亦即，矽氧化 物移除速率、矽氮化物移除速率及多晶矽移除速率之和除以三)，且多晶矽移除速率比總體平均移除速率低至少50%。在一些實施例中，方法可提供矽氧化物、矽氮化物及多晶矽之移除速率，其中矽氧化物移除速率、矽氮化物移除速率及多晶矽移除速率具有總體平均移除速率，且多晶矽移除速率比總體平均移除速率低至少60%。在某些實施例中，方法可提供矽氧化物、矽氮化物及多晶矽之移除速率，其中矽氧化物移除速率、矽氮化物移除速率及多晶矽移除速率具有總體平均移除速率，且多晶矽移除速率比總體平均移除速率低至少70%。
在不希望束縛於任何特定理論之情況下，咸信添加非離子性聚合物可以相對於矽氧化物及矽氮化物降低之速率選擇性地移除多晶矽。因此，在一些態樣中，本發明進一步提供一種化學機械拋光基板之方法，該方法包含以下、基本上由以下組成或由以下組成：(i)提供基板，(ii)提供拋光墊，(iii)提供化學機械拋光組合物，其包含：(a)氧化鈰磨粒；(b)陽離子性聚合物；(c)緩衝液；(d)非離子性聚合物；及(e)水，其中拋光組合物具有約6至約9之pH值(例如，約7至約9之pH值)，(iv)使基板與拋光墊及化學機械拋光組合物接觸，以及(v)相對於基板移動拋光墊及化學機械拋光組合物以研磨基板之至少一部分，從而拋光基板。
當需要時，本發明之化學機械拋光組合物可提供包含矽氧化物、矽氮化物及多晶矽之基板的選擇性化學機械拋光，從而以相對於多晶矽降低之速率選擇性地移除矽氧化物及矽氮化物中之各者。就此而言，方法可提供矽氧化物、矽氮化物及多晶矽之移除速率，其中矽氧化物移除速率、矽氮化物移除速率及多晶矽移除速率具有總體平均移除速率(亦即，矽氧化物移除速率、矽氮化物移除速率及多晶矽移除速率之和除以 三)，矽氧化物移除速率及矽氮化物移除速率中之各者比總體平均移除速率低至少50%。在一些實施例中，方法可提供矽氧化物、矽氮化物及多晶矽之移除速率，其中矽氧化物移除速率、矽氮化物移除速率及多晶矽移除速率具有總體平均移除速率，矽氧化物移除速率及矽氮化物移除速率中之各者比總體平均移除速率低至少60%。在某些實施例中，方法可提供矽氧化物、矽氮化物及多晶矽之移除速率，其中矽氧化物移除速率、矽氮化物移除速率及多晶矽移除速率具有總體平均移除速率，矽氧化物移速除率及矽氮化物移除速率中之各者比總體平均移除速率低至少70%。
在拋光基板時，經適合之技術所測定，本發明之拋光組合物理想地展現低粒子缺陷。在一個較佳實施例中，本發明之化學機械拋光組合物包含有助於低缺陷度之濕法氧化鈰。可藉由任何適合之技術測定經本發明之拋光組合物拋光之基板上的粒子缺陷。舉例而言，雷射光散射技術(諸如暗場法向光束複合物(DCN)及暗場傾斜光束複合物(DCO))可用於測定經拋光之基板上的粒子缺陷。用於評估粒子缺陷度之適合儀器可購自例如KLA-Tencor(例如，在120nm臨界值下或在160nm臨界值下操作之SURFSCANTM SPI儀器)。
經本發明之拋光組合物拋光之基板(尤其包含矽氧化物、矽氮化物及/或多晶矽之矽)理想地具有約20000個計數或更少，例如約17500個計數或更少、約15000個計數或更少、約12500個計數或更少、約3500個計數或更少、約3000個計數或更少、約2500個計數或更少、約2000個計數或更少、約1500個計數或更少或約1000個計數或更少之DCN值。較佳地，根據本發明之實施例拋光之基板具有約750個計數或更少，例如約500個計數或更少、約250個計數或更少、約125個計數或更少或甚至約 100個計數或更少之DCN值。
或者或另外，經本發明之化學機械拋光組合物拋光的基板理想地展現藉由適合之技術所測定之較少刮痕。舉例而言，藉由此項技術中已知的任何適合之方法(諸如雷射光散射技術)所測定，根據本發明之實施例拋光之矽晶圓理想地具有約250個或更少的刮痕，或約125個或更少的刮痕。
本發明之化學機械拋光組合物及方法尤其適合用於與化學機械拋光設備結合使用。通常，設備包含：壓板，其在使用時處於運動狀態且具有由軌道、線性或圓周運動產生之速度；拋光墊，其與壓板接觸且在運動狀態時隨壓板移動；及載體，其固持待藉由接觸且相對於拋光墊之表面移動基板來拋光之基板。基板之拋光藉由以下步驟進行：將基板置放成與拋光墊及本發明之拋光組合物接觸，且隨後使拋光墊相對於基板移動以便研磨基板之至少一部分，從而拋光基板。
可使用任何適合之拋光墊(例如拋光表面)用化學機械拋光組合物，從而拋光基板。適合之拋光墊包括例如編織及非編織拋光墊。此外，適合之拋光墊可包含具有不同密度、硬度、厚度、可壓縮性、在壓縮後反彈之能力及壓縮模數的任何適合之聚合物。適合之聚合物包括例如聚氯乙烯、聚氟乙烯、耐綸、碳氟化合物、聚碳酸酯、聚酯、聚丙烯酸酯、聚醚、聚乙烯、聚醯胺、聚胺基甲酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯、其共同形成之產物及其混合物。軟聚胺基甲酸酯拋光墊尤其適於與本發明拋光方法結合。典型之墊包括(但不限於)SURFINTM 000、SURFINTM SSW1、SPM3100(Eminess Technologies)、可自Dow Chemical Company(Newark,DE)商購之POLITEXTM及可自Fujibo(Osaka,JP)商購之 POLYPASTM 27以及可自Cabot Microelectronics(Aurora,IL)商購之EPICTM D100墊或NEXPLANARTM E6088。較佳之拋光墊為可自Dow Chemical商購之剛性微孔聚胺基甲酸酯墊(IC1010TM)。
化學機械拋光設備宜進一步包含原位拋光端點偵測系統，其中許多為此項技術中已知的。用於藉由分析自經拋光之基板表面反射的光或其他輻射來檢驗及監測拋光過程的技術為此項技術中已知的。此類方法描述於例如美國專利5,196,353、美國專利5,433,651、美國專利5,609,511、美國專利5,643,046、美國專利5,658,183、美國專利5,730,642、美國專利5,838,447、美國專利5,872,633、美國專利5,893,796、美國專利5,949,927及美國專利5,964,643中。檢驗或監測對經拋光之基板之拋光過程的進展宜能夠實現拋光端點之測定，亦即，測定何時終止對特定基板之拋光過程。
實施例
(1)在實施例(1)中呈現一種化學機械拋光組合物，其包含：(a)氧化鈰磨粒；(b)陽離子性聚合物；(c)緩衝液；及(d)水，其中拋光組合物具有約6至約9之pH值。
(2)在實施例(2)中呈現如實施例(1)之拋光組合物，其中拋光組合物包含約0.001wt%至約10wt%之氧化鈰磨粒。
(3)在實施例(3)中呈現如實施例(1)或實施例(2)之拋光組 合物，其中拋光組合物包含約0.05wt%至約5wt%之氧化鈰磨粒。
(4)在實施例(4)中呈現如實施例(1)至(3)中任一項之拋光組合物，其中拋光組合物具有約7至約9之pH值。
(5)在實施例(5)中呈現如實施例(1)至(4)中任一項之拋光組合物，其中拋光組合物具有約7至約8之pH值。
(6)在實施例(6)中呈現如實施例(1)至(5)中任一項之拋光組合物，其中拋光組合物進一步包含選自以下之非離子性聚合物：聚伸烷二醇、聚醚胺、聚氧化乙烯/聚氧化丙烯共聚物、聚丙烯醯胺、聚乙烯吡咯啶酮、矽氧烷聚氧化烯共聚物、疏水性改質之聚丙烯酸酯共聚物、親水性非離子性聚合物、多醣及其組合。
(7)在實施例(7)中呈現如實施例(6)之拋光組合物，其中非離子性聚合物為聚乙烯吡咯啶酮。
(8)在實施例(8)中呈現如實施例(6)之拋光組合物，其中非離子性聚合物為聚伸烷二醇。
(9)在實施例(9)中呈現如實施例(6)之拋光組合物，其中非離子性聚合物為聚氧化乙烯/聚氧化丙烯共聚物。
(10)在實施例(10)中呈現如實施例(1)至(9)中之任一項之拋光組合物，其中陽離子性聚合物包含選自以下之陽離子性單體：N-乙烯基咪唑、丙烯酸2-(二甲胺基)乙酯(「DMAEA」)、甲基丙烯酸2-(二甲胺基)乙酯(「DMAEM」)、3-(二甲胺基)丙基甲基丙烯醯胺(「DMAPMA」)、3-(二甲胺基)丙基丙烯醯胺(「DMAPA」)、3-甲基丙烯醯胺基丙基-三甲基-氯化銨(「MAPTAC」)、3-丙烯醯胺基丙基-三甲基-氯化銨(「APTAC」)、二烯丙基二甲基氯化銨(「DADMAC」)、2-(丙烯 醯基氧基)-N,N,N-三甲基乙銨氯化物(「DMAEA.MCQ」)、2-(甲基丙烯醯氧基)-N,N,N-三甲基乙銨氯化物(「DMAEM.MCQ」)、丙烯酸N,N-二甲胺基乙酯氯化苯(「DMAEA.BCQ」)、甲基丙烯酸N,N-二甲胺基乙脂氯化苯(「DMAEM.BCQ」)、其鹽及其組合。
(11)在實施例(11)中呈現如實施例(10)之拋光組合物，其中陽離子性單體係選自N-乙烯基咪唑、二烯丙基二甲基氯化銨(「DADMAC」)、2-(甲基丙烯醯氧基)-N,N,N-三甲基乙銨氯化物(「DMAEM.MCQ」)、其鹽及其組合。
(12)在實施例(12)中呈現如實施例(1)至(11)中任一項之拋光組合物，其中緩衝液為包含一至五個氮原子之基於胺之化合物。
(13)在實施例(13)中呈現如實施例(1)至(12)中任一項之拋光組合物，其中緩衝液為包含一至五個氮原子之基於雜環或雜芳族胺之化合物。
(14)在實施例(14)中呈現如實施例(1)至(13)中任一項之拋光組合物，其中緩衝液包含選自以下之雜環或雜芳族胺：吡咯、吡咯啶、咔唑、異吲哚、吲哚、吡咯啉、吲哚、吲哚啉、吡啶、哌啶、喹異喹啉、喹啉啶、咪唑、咪唑啉、咪唑啶、四唑、三唑、苯并咪唑、嘌呤、苯并唑、苯并噻唑、異噻唑、異唑、噻唑、唑、啉、硫代啉、吡唑、吡唑啉、喋啶、三、嘧啶、吡、哌、吲唑、嗒及其組合。
(15)在實施例(15)中呈現如實施例(1)至(14)中任一項之拋光組合物，其中緩衝液為苯并三唑、5-胺基四唑或其組合。
(16)在實施例(16)中呈現如實施例(1)至(15)中任一項之 拋光組合物，其中拋光組合物進一步包含陽離子性界面活性劑。
(17)在實施例(17)中呈現如實施例(16)之拋光組合物，其中陽離子性界面活性劑包含四級銨鹽。
(18)在實施例(18)中呈現如實施例(16)或實施例(17)之拋光組合物，其中陽離子性界面活性劑係選自N,N,N',N',N'-五甲基-N-牛脂烷基-1,3-丙烷二銨二氯化物、(氧基二-2,1-乙二基)雙(椰脂烷基)二甲基二氯化銨、其鹽及其組合。
(19)在實施例(19)中呈現如實施例(1)至(18)中任一項之拋光組合物，其中拋光組合物進一步包含式(I)之自停止劑： 其中R係選自氫、烷基、雜烷基、環烷基、雜環烷基、芳基及雜芳基，其各自可經取代或未經取代。
(20)在實施例(20)中呈現如實施例(19)之拋光組合物，其中自停止劑係選自異羥肟酸、乙異羥肟酸、苯異羥肟酸、柳異羥肟酸及其組合。
(21)在實施例(21)中呈現如實施例(19)或實施例(20)之拋光組合物，其中自停止劑為異羥肟酸。
(22)在實施例(22)中呈現實施例(19)或實施例(20)之拋光組合物，其中自停止劑為苯異羥肟酸。
(23)在實施例(23)中呈現如實施例(19)或實施例(20)之拋光組合物，其中自停止劑為柳異羥肟酸。
(24)在實施例(24)中呈現如實施例(1)至(23)中任一項之 拋光組合物，其中拋光組合物進一步包含選自銨鹽、鉀鹽及其組合之電導率調節劑。
(25)在實施例(25)中呈現如實施例(24)之拋光組合物，其中電導率調節劑具有選自硝酸根、乙酸根、鹵離子、磷酸根及硫酸根之相對離子。
(26)在實施例(26)中呈現如實施例(24)或實施例(25)之拋光組合物，其中電導率調節劑係選自硝酸銨、氯化銨、溴化銨、乙酸銨、硝酸鉀、氯化鉀、溴化鉀、乙酸鉀、二烯丙基二甲基氯化銨、四丁基溴化銨、四甲基溴化銨、四乙基溴化銨、苯甲基三甲基溴化銨、四丁基氯化銨、四甲基氯化銨、四乙基氯化銨、苯甲基三甲基氯化銨、四丁基乙酸銨、四甲基乙酸銨、四乙基乙酸銨、苯甲基三甲基乙酸銨及其組合。
(27)在實施例(27)中呈現如實施例(1)至(26)中任一項之拋光組合物，其中拋光組合物具有至少170μS/cm之電導率。
(28)在實施例(28)中呈現如實施例(1)至(27)中任一項之拋光組合物，其中拋光組合物具有至少350μS/cm之電導率。
(29)在實施例(29)中呈現一種化學機械拋光基板之方法，其包含：(i)提供基板，(ii)提供拋光墊，(iii)提供化學機械拋光組合物，其包含：(a)氧化鈰磨粒；(b)陽離子性聚合物；(c)緩衝液；及 (d)水，其中拋光組合物具有約6至約9之pH值，(iv)使基板與拋光墊及化學機械拋光組合物接觸，及(v)相對於基板移動拋光墊及化學機械拋光組合物以研磨基板之至少一部分，從而拋光基板。
(30)在實施例(30)中呈現如實施例(29)之方法，其中拋光組合物包含約0.001wt%至約10wt%之氧化鈰磨粒。
(31)在實施例(31)中呈現如實施例(29)或實施例(30)之方法，其中拋光組合物包含約0.05wt%至約5wt%之氧化鈰磨粒。
(32)在實施例(32)中呈現如實施例(29)至(31)中任一項之方法，其中拋光組合物具有約7至約9之pH值。
(33)在實施例(33)中呈現如實施例(29)至(32)中任一項之方法，其中拋光組合物具有約7至約8之pH值。
(34)在實施例(34)中呈現如實施例(29)至(33)中之任一項之方法，其中陽離子性聚合物包含選自以下之陽離子性單體：N-乙烯基咪唑、丙烯酸2-(二甲胺基)乙酯(「DMAEA」)、甲基丙烯酸2-(二甲胺基)乙酯(「DMAEM」)、3-(二甲胺基)丙基甲基丙烯醯胺(「DMAPMA」)、3-(二甲胺基)丙基丙烯醯胺(「DMAPA」)、3-甲基丙烯醯胺基丙基-三甲基-氯化銨(「MAPTAC」)、3-丙烯醯胺基丙基-三甲基-氯化銨(「APTAC」)、二烯丙基二甲基氯化銨(「DADMAC」)、2-(丙烯醯基氧基)-N,N,N-三甲基乙銨氯化物(「DMAEA.MCQ」)、2-(甲基丙烯醯氧基)-N,N,N-三甲基乙銨氯化物(「DMAEM.MCQ」)、丙烯酸N,N-二甲胺基乙酯氯化苯(「DMAEA.BCQ」)、甲基丙烯酸N,N-二甲胺基乙脂氯化苯 (「DMAEM.BCQ」)、其鹽及其組合。
(35)在實施例(35)中呈現如實施例(34)之方法，其中陽離子性單體係選自N-乙烯基咪唑、二烯丙基二甲基氯化銨(「DADMAC」)、2-(甲基丙烯醯氧基)-N,N,N-三甲基乙銨氯化物(「DMAEM.MCQ」)、其鹽及其組合。
(36)在實施例(36)中呈現如實施例(29)至(35)中任一項之方法，其中緩衝液為包含一至五個氮原子之基於胺之化合物。
(37)在實施例(37)中呈現如實施例(29)至(36)中任一項之方法，其中緩衝液為包含一至五個氮原子之基於雜環或雜芳族胺之化合物。
(38)在實施例(38)中呈現如實施例(29)至(37)中任一項之方法，其中緩衝液包含選自以下之雜環或雜芳族胺：吡咯、吡咯啶、咔唑、異吲哚、吲哚、吡咯啉、吲哚、吲哚啉、吡啶、哌啶、喹異喹啉、喹啉啶、咪唑、咪唑啉、咪唑啶、四唑、三唑、苯并咪唑、嘌呤、苯并唑、苯并噻唑、異噻唑、異唑、噻唑、唑、啉、硫代啉、吡唑、吡唑啉、喋啶、三、嘧啶、吡、哌、吲唑、嗒及其組合。
(39)在實施例(39)中呈現如實施例(29)至(38)中任一項之方法，其中緩衝液為苯并三唑、5-胺基四唑或其組合。
(40)在實施例(40)中呈現如實施例(29)至(39)中任一項之方法，其中拋光組合物進一步包含選自銨鹽、鉀鹽及其組合之電導率調節劑。
(41)在實施例(41)中呈現如實施例(40)之方法，其中電導率調節劑具有選自硝酸根、乙酸根、鹵離子、磷酸根及硫酸根之相對離 子。
(42)在實施例(42)中呈現如實施例(40)或實施例(41)之方法，其中電導率調節劑係選自硝酸銨、氯化銨、溴化銨、乙酸銨、硝酸鉀、氯化鉀、溴化鉀、乙酸鉀、二烯丙基二甲基氯化銨、四丁基溴化銨、四甲基溴化銨、四乙基溴化銨、苯甲基三甲基溴化銨、四丁基氯化銨、四甲基氯化銨、四乙基氯化銨、苯甲基三甲基氯化銨、四丁基乙酸銨、四甲基乙酸銨、四乙基乙酸銨、苯甲基三甲基乙酸銨及其組合。
(43)在實施例(43)中呈現如實施例(29)至(42)中任一項之方法，其中拋光組合物具有至少170μS/cm之電導率。
(44)在實施例(44)中呈現如實施例(29)至(43)中任一項之方法，其中拋光組合物具有至少350μS/cm之電導率。
(45)在實施例(45)中呈現如實施例(29)至(44)中任一項之方法，其中基板包含矽氧化物、矽氮化物及多晶矽，且其中以移除速率研磨矽氧化物、矽氮化物或多晶矽之至少一部分來藉由矽氧化物移除速率、矽氮化物移除速率及多晶矽移除速率拋光基板。
(46)在實施例(46)中呈現如實施例(45)之方法，其中矽氧化物移除速率、矽氮化物移除速率及多晶矽移除速率具有總體平均移除速率，且矽氧化物移除速率、矽氮化物移除速率及多晶矽移除速率中之各者在總體平均移除速率之20%以內。
(47)在實施例(47)中呈現如實施例(45)之方法，其中矽氧化物移除速率、矽氮化物移除速率及多晶矽移除速率具有總體平均移除速率，且矽氧化物移除速率、矽氮化物移除速率及多晶矽移除速率中之各者在總體平均移除速率之15%以內。
(48)在實施例(48)中呈現如實施例(45)之方法，其中矽氧化物移除速率、矽氮化物移除速率及多晶矽移除速率具有總體平均移除速率，且矽氧化物移除速率、矽氮化物移除速率及多晶矽移除速率中之各者在總體平均移除速率之10%以內。
(49)在實施例(49)中呈現如實施例(29)至(45)中任一項之方法，其中拋光組合物進一步包含選自以下之非離子性聚合物：聚伸烷二醇、聚醚胺、聚氧化乙烯/聚氧化丙烯共聚物、聚丙烯醯胺、聚乙烯吡咯啶酮、矽氧烷聚氧化烯共聚物、疏水性改質之聚丙烯酸酯共聚物、親水性非離子性聚合物、多醣及其組合。
(50)在實施例(50)中呈現如實施例(49)之方法，其中非離子性聚合物為聚乙烯吡咯啶酮。
(51)在實施例(51)中呈現實施例(49)之方法，其中非離子性聚合物為聚伸烷二醇。
(52)在實施例(52)中呈現如實施例(49)之方法，其中非離子性聚合物為聚氧化乙烯/聚氧化丙烯共聚物。
(53)在實施例(53)中呈現如實施例(49)至(52)中任一項之方法，其中基板包含矽氧化物、矽氮化物及多晶矽，且其中以移除速率研磨矽氧化物、矽氮化物或多晶矽之至少一部分來藉由矽氧化物移除速率、矽氮化物移除速率及多晶矽移除速率拋光基板，且其中矽氧化物移除速率、矽氮化物移除速率及多晶矽移除速率具有總體平均移除速率，且多晶矽移除速率比總體平均移除速率低至少50%。
(54)在實施例(54)中呈現如實施例(53)之方法，其中矽氧化物移除速率、矽氮化物移除速率及多晶矽移除速率具有總體平均移除 速率，且多晶矽移除速率比總體平均移除速率低至少60%。
(55)在實施例(55)中呈現如實施例(53)之方法，其中矽氧化物移除速率、矽氮化物移除速率及多晶矽移除速率具有總體平均移除速率，且多晶矽移除速率比總體平均移除速率低至少70%。
(56)在實施例(56)中呈現如實施例(29)至(45)及(49)至(52)中任一項之方法，其中拋光組合物進一步包含陽離子性界面活性劑。
(57)在實施例(57)中呈現如實施例(56)之方法，其中陽離子性界面活性劑包含四級銨鹽。
(58)在實施例(58)中呈現如實施例(56)或實施例(57)之方法，其中陽離子性界面活性劑係選自N,N,N',N',N'-五甲基-N-牛脂烷基-1,3-丙烷二銨二氯化物、(氧基二-2,1-乙二基)雙(椰脂烷基)二甲基二氯化銨、其鹽及其組合。
(59)在實施例(59)中呈現如實施例(29)至(45)、(49)至(52)及(56)至(58)中任一項之方法，其中拋光組合物包含兩種或更多種陽離子性聚合物。
(60)在實施例(60)中呈現如實施例(29)至(45)、(49)至(52)及(56)至(59)中任一項之方法，其中電導率調節劑係選自二烯丙基二甲基氯化銨、四丁基溴化銨、四甲基溴化銨、四乙基溴化銨、苯甲基三甲基溴化銨、四丁基氯化銨、四甲基氯化銨、四乙基氯化銨、苯甲基三甲基氯化銨、四丁基乙酸銨、四甲基乙酸銨、四乙基乙酸銨、苯甲基三甲基乙酸銨及其組合。
(61)在實施例(61)中呈現如實施例(56)至(60)中任一項之方法，其中基板包含矽氧化物、矽氮化物及多晶矽，且其中以移除速率研 磨矽氧化物、矽氮化物或多晶矽之至少一部分來藉由矽氧化物移除速率、矽氮化物移除速率及多晶矽移除速率拋光基板，且其中矽氧化物移除速率、矽氮化物移除速率及多晶矽移除速率具有總體平均移除速率，且矽氧化物移除速率比總體平均移除速率低至少50%。
(62)在實施例(62)中呈現如實施例(61)之方法，其中矽氧化物移除速率、矽氮化物移除速率及多晶矽移除速率具有總體平均移除速率，且矽氧化物移除速率比總體平均移除速率低至少60%。
(63)在實施例(63)中呈現如實施例(61)之方法，其中矽氧化物移除速率、矽氮化物移除速率及多晶矽移除速率具有總體平均移除速率，且矽氧化物移除速率比總體平均移除速率低至少70%。
(64)在實施例(64)中呈現如實施例(29)至(45)、(49)至(52)及(56)至(63)中任一項之方法，其中拋光組合物進一步包含式(I)之自停止劑： 其中R係選自氫、烷基、雜烷基、環烷基、雜環烷基、芳基及雜芳基，其各自可經取代或未經取代。
(65)在實施例(65)中呈現如實施例(64)之方法，其中自停止劑係選自異羥肟酸、乙異羥肟酸、苯異羥肟酸、柳異羥肟酸及其組合。
(66)在實施例(66)中呈現如實施例(64)或實施例(65)之方法，其中自停止劑為異羥肟酸。
(67)在實施例(67)中呈現如實施例(64)或實施例(65)之方 法，其中自停止劑為苯異羥肟酸。
(68)在實施例(68)中呈現如實施例(64)或實施例(65)之方法，其中自停止劑為柳異羥肟酸。
(69)在實施例(69)中呈現如實施例(64)至(68)中任一項之方法，其中基板包含矽氧化物、矽氮化物及多晶矽，且其中以移除速率研磨矽氧化物、矽氮化物或多晶矽之至少一部分來藉由矽氧化物移除速率、矽氮化物移除速率及多晶矽移除速率拋光基板，且其中矽氧化物移除速率、矽氮化物移除速率及多晶矽移除速率具有總體平均移除速率，且矽氮化物移除速率比總體平均移除速率低至少50%。
(70)在實施例(70)中呈現如實施例(69)之方法，其中矽氧化物移除速率、矽氮化物移除速率及多晶矽移除速率具有總體平均移除速率，且矽氮化物移除速率比總體平均移除速率低至少60%。
(71)在實施例(71)中呈現如實施例(69)之方法，其中矽氧化物移除速率、矽氮化物移除速率及多晶矽移除速率具有總體平均移除速率，且矽氮化物移除速率比總體平均移除速率低至少70%。
實例
此等以下實例進一步說明本發明，但當然不應解釋為以任何方式限制其範疇。
在所有實例中使用以下縮寫：移除速率(RR)；四乙基正矽酸鹽(TEOS)；矽氮化物(SiN)；多晶矽(polySi)；分子量(MW)；及聚乙二醇(PEG)。
在以下實例中，將基板、TEOS(亦即，矽氧化物)、polySi或SiN塗佈於矽上，且使用MIRRATM(Applied Materials,Inc.)拋光 工具、AP-300TM(CTS Co.,Ltd)拋光工具或REFLEXIONTM(Applied Materials,Inc.)拋光工具拋光。將IC 1010TM拋光墊(Rohm and Haas Electronic Materials)或NEXPLANARTM E6088拋光墊(Cabot Microelectronics,Aurora,IL)以相同拋光參數用於所有組合物。
除非另外說明，否則標準REFLEXIONTM拋光參數如下：IC1010TM墊，下壓力=20.68kPa(3psi)，頭部速度=85rpm，壓板速度=100rpm及總流動速率=250mL/min。
除非另外說明，否則標準AP-300TM拋光參數如下：IC1010TM墊，下壓力=20.68kPa(3psi)，頭部速度=85rpm，壓板速度=100rpm及總流動速率=250mL/min。
除非另外說明，否則標準MIRRATM拋光參數如下：IC1010TM墊，下壓力=20.68kPa(3psi)，頭部速度=85rpm，壓板速度=100rpm及總流動速率=250mL/min；或NEXPLANARTM E6088墊，下壓力=13.79kPa(2psi)，頭部速度=85rpm，壓板速度=100rpm及總流動速率=250mL/min。
藉由使用橢偏光譜法(spectroscopic elipsometry)量測膜厚度及自初始厚度減去最終厚度來計算移除速率。
實例1
此實例說明拋光組合物之製備，該等拋光組合物包含(a)氧化鈰磨粒、(b)陽離子性聚合物及(c)緩衝液，以及視情況選用之根據本發明之陽離子性界面活性劑、非離子性聚合物及/或自停止劑。在以下實例2及3中使用本發明之拋光組合物1A-1O以說明所主張之拋光方法之效率。
對於實例2及3中所使用之本發明之拋光組合物1A-1O中之 各者，以表1中所示之量添加氧化鈰粒子HC30TM及HC60TM(可自Rhodia商購)中之各者，例如對於拋光組合物1A，添加0.16wt% HC30TM及0.16wt% HC60TM。將氧化鈰粒子與陽離子性聚合物及緩衝液組合，對於拋光組合物1A-1O中之各者，該陽離子性聚合物為聚二烯丙基二甲基氯化銨(「聚DADMAC」)及/或聚-2-(甲基丙烯醯氧基)-N,N,N-三甲基乙銨氯化物(「聚MADQUAT」)，且對於拋光組合物1A-1O中之各者，該緩衝液為1H-苯并三唑(「BTA」)。進一步向本發明之拋光組合物1A-1O中之各者中添加除生物劑，且用三乙醇胺將pH值調節至7.5。
本發明之拋光組合物1B-1F、1I、1J、1N及1O進一步包含表1中所示之量的陽離子性界面活性劑N,N,N',N',N'-五甲基-N-牛脂烷基-1,3-丙烷二銨二氯化物(「Duoquad T-50 HF」)。
本發明之拋光組合物1C-1J進一步包含表1中所示之量的一或多種選自PEG300、PEG1000、PEG4000及PEG8000之非離子性聚合物。
本發明之拋光組合物1K-1O進一步包含表1中所示之量的一或多種選自柳異羥肟酸(「SHA」)及苯異羥肟酸(「BHA」)之自停止劑。
所得組合物概述於表1中。
實例2
此實例說明由根據本發明製備之含有陽離子性界面活性劑及/或非離子性聚合物的拋光組合物所提供之有益拋光效能。
在具有IC1010TM墊(Rohm and Haas Electronic Materials)及Saesol C7調節器(Saesol Diamond Ind.Co.,Ltd,South Korea)之300mm AP-300TM(CTS Co.,Ltd)拋光工具上，使用以下參數用如實例1之表1中所定義之拋光組合物1A-1E來拋光包含TEOS、SiN或polySi之經圖案化之基板：93rpm壓板速度、87rpm頭部速度、250ml/min漿料流速。拋光時間為30秒。拋光後，測定TEOS、SiN及polySi之RR，且結果闡述於表2中。
如自表2顯而易見，僅含有HC-60TM、HC-30TM、聚MADQUAT及BTA之本發明之拋光組合物1A對於矽氧化物(亦即，TEOS)及多晶矽分別展現5682Å/min及3028Å/min之移除速率，其與矽氮化物之移除速率(1904Å/min)相比相對較高。
表2亦展示添加陽離子性界面活性劑(諸如N,N,N',N',N'-五甲基-N-牛脂烷基-1,3-丙烷二銨二氯化物(「Duoquad T-50 HF」)會降低矽氧化物(亦即，TEOS)之拋光移除速率，同時維持多晶矽及矽氮化物之移除速率，由拋光組合物1B之移除速率與拋光組合物1A之移除速率相比所證實。類似地，表2亦展示添加非離子性聚合物(諸如PEG300、PEG1000、PEG4000及/或PEG8000)會降低多晶矽之拋光移除速率，同時維持矽氧化物(亦即，TEOS)及矽氮化物之移除速率，由拋光組合物1C之 移除速率與拋光組合物1B之移除速率相比所證實。
另外，表2展示含有陽離子性界面活性劑及非離子性聚合物之拋光組合物1D及1E對於TEOS、SiN或polySi為非選擇性的。換言之，拋光組合物1D及1E展現約1：1：1之TEOS：SiN：PolySi之移除速率。因此，含有陽離子性界面活性劑及非離子性聚合物之本發明之拋光組合物可用於以相同速率移除TEOS、SiN或polySi。
實例3
此實例展示由根據本發明製備之含有陽離子性界面活性劑、非離子性聚合物及/或自停止劑的拋光組合物所提供之有益拋光效能。
在具有Saesol C7調節器(Saesol Diamond Ind.Co.,Ltd,South Korea)之300mm AP-300TM(CTS Co.,Ltd)拋光工具上，使用以下參數用如實例1之表1中所定義之拋光組合物1D及1F-1O來拋光包含TEOS、SiN或polySi之經圖案化之基板：20.68kPa(3psi)下壓力、250ml/min漿料流速。拋光時間為30秒。拋光後，測定TEOS、SiN及polySi之RR，且結果闡述於表3中。
如上文實例2中所描述，拋光組合物1D對於TEOS、SiN或polySi為非選擇性的，展現約1：1：1之TEOS：SiN：PolySi之移除速率。如表3中所示之本發明之拋光組合物1F-1O之結果所展現，將額外組分引入非選擇性拋光組合物1D可改良TEOS、SiN或polySi之選擇率。
如自表3顯而易見，含有額外陽離子性聚合物(亦即，聚DADMAC)之本發明之拋光組合物1F-1H選擇性地將矽氧化物(亦即，TEOS)之移除速率自大於1500Å/min降低至小於350Å/min，同時維持相對一致之SiN及PolySi之移除速率。類似地，本發明之拋光組合物1I及1J展示含有較高分子量非離子性聚合物(亦即，PEG 8000)之拋光組合物可選擇性地降低多晶矽之移除速率。另外，本發明之拋光組合物1K-1O展示含有自停止劑(亦即，SHA或BHA)及/或陽離子性界面活性劑之拋光組合物可分別降低SiN及TEOS之移除速率。因此，可藉由添加陽離子性界面活性劑、非離子性聚合物及/或自停止劑來將本文中所提供之本發明之組合物改質，以自非選擇性組合物(例如，拋光組合物1D)轉變成選擇性拋光組 合物。
本文中所引用之所有參考文獻(包括公開案、專利申請案及專利案)特此以引用之方式併入本文中，其引用程度如同個別及特定地指示各參考文獻係以引用之方式併入且其全部內容闡述於本文中一般。
除非本文中另外指示或明顯與上下文矛盾，否則在描述本發明之上下文中(尤其在以下申請專利範圍之上下文中)，所使用之術語「一(a)」及「一(an)」以及「至少一個(at least one)」及類似參考物應理解為涵蓋單數與複數兩者。除非本文中另外指示或明顯與上下文矛盾，否則所使用之術語「至少一個」之後的一或多個項目之清單(例如，「A及B中之至少一者」)應理解為意謂選自所列舉項目之一個項目(A或B)或所列舉項目中之兩者或更多者的任何組合(A及B)。除非另外指示，否則術語「包含(comprising)」、「具有(having)」、「包括(including)」及「含有(containing)」應理解為開放式術語(亦即，意謂「包括(但不限於)」)。除非本文中另外指示，否則本文中之值的範圍的列舉僅意欲充當單獨提及屬於該範圍內之各獨立值的簡寫方法，且各獨立值併入本說明書中，如同在本文中單獨列舉一般。除非本文中另外指示或另外與上下文明顯矛盾，否則本文中所描述之所有方法可以任何適合之順序進行。除非另外主張，否則使用本文中所提供之任何及所有實例或例示性語言(例如，「諸如」)僅意欲較佳地闡明本發明而不對本發明之範疇形成限制。本說明書中之語言不應理解為指示任何未主張之要素對於實踐本發明而言係必需的。
本文中描述本發明之較佳實施例，包括本發明人已知的用於實現本發明的最佳模式。在閱讀前述描述之後，此等較佳實施例之變化形式對於一般熟習此項技術者可變得顯而易見。本發明人期望熟習此項技 術者視需要使用此類變化形式，且本發明人意欲以不同於本文中特定描述之其他方式來實踐本發明。因此，若適用之法律准許，則本發明包括隨附申請專利範圍中所敍述之標的物的所有修改及等效物。此外，除非本文中另外指示或以其他方式與上下文明顯矛盾，否則本發明涵蓋上文所描述之要素之所有可能變化形式的任何組合。

Claims (15)

  1. 一種化學機械拋光組合物，其包含： (a)氧化鈰磨粒； (b)陽離子性聚合物，其中該陽離子性聚合物包含選自以下之陽離子性單體： N-乙烯基咪唑、丙烯酸2-(二甲胺基)乙酯(「DMAEA」)、甲基丙烯酸2-(二甲胺基)乙酯(「DMAEM」)、3-(二甲胺基)丙基甲基丙烯醯胺(「DMAPMA」)、3-(二甲胺基)丙基丙烯醯胺(「DMAPA」)、3-甲基丙烯醯胺基丙基-三甲基-氯化銨(「MAPTAC」)、3-丙烯醯胺基丙基-三甲基-氯化銨(「APTAC」)、二烯丙基二甲基氯化銨(「DADMAC」)、2-(丙烯醯基氧基)- N , N , N-三甲基乙銨氯化物(「DMAEA.MCQ」)、2-(甲基丙烯醯氧基)- N , N , N-三甲基乙銨氯化物(「DMAEM.MCQ」)、丙烯酸 N , N-二甲胺基乙酯氯化苯(「DMAEA.BCQ」)、甲基丙烯酸 N , N-二甲胺基乙脂氯化苯(「DMAEM.BCQ」)、其鹽及其組合； (c)緩衝液，其中該緩衝液為包含一至五個氮原子之基於雜環或雜芳族胺之化合物；及 (d)水， 其中該拋光組合物具有約6至約9之pH值，且該拋光組合物進一步包含選自銨鹽、鉀鹽及其組合之電導率調節劑，且該拋光組合物進一步包含陽離子性界面活性劑，其中該陽離子性界面活性劑係選自N,N,N',N',N'-五甲基-N-牛脂烷基-1,3-丙烷二銨二氯化物、(氧基二-2,1-乙二基)雙(椰脂烷基)二甲基二氯化銨、其鹽及其組合。
  2. 如請求項1之拋光組合物，其中該拋光組合物包含約0.001 wt%至約10 wt%之該等氧化鈰磨粒。
  3. 如請求項1之拋光組合物，其中該拋光組合物具有約7至約8之pH值。
  4. 如請求項1之拋光組合物，其中該拋光組合物進一步包含選自以下之非離子性聚合物：聚伸烷二醇、聚醚胺、聚氧化乙烯/聚氧化丙烯共聚物、聚丙烯醯胺、聚乙烯吡咯啶酮、矽氧烷聚氧化烯共聚物、疏水性改質之聚丙烯酸酯共聚物、親水性非離子性聚合物、多醣及其組合。
  5. 如請求項1之拋光組合物，其中該拋光組合物進一步包含式(I)之自停止劑： ， 其中R係選自氫、烷基、雜烷基、環烷基、雜環烷基、芳基及雜芳基，其各自可經取代或未經取代。
  6. 如請求項1之拋光組合物，其中該電導率調節劑係選自硝酸銨、氯化銨、溴化銨、乙酸銨、硝酸鉀、氯化鉀、溴化鉀、乙酸鉀、二烯丙基二甲基氯化銨、四丁基溴化銨、四甲基溴化銨、四乙基溴化銨、苯甲基三甲基溴化銨、四丁基氯化銨、四甲基氯化銨、四乙基氯化銨、苯甲基三甲基氯化銨、四丁基乙酸銨、四甲基乙酸銨、四乙基乙酸銨、苯甲基三甲基乙酸銨及其組合。
  7. 如請求項1之拋光組合物，其中該拋光組合物具有至少170 µS/cm之電導率。
  8. 如請求項1之拋光組合物，其中該拋光組合物具有至少350 µS/cm之電導率。
  9. 一種化學機械拋光基板之方法，其包含： (i)提供基板， (ii)提供拋光墊， (iii)提供化學機械拋光組合物，其包含： (a)氧化鈰磨粒； (b)陽離子性聚合物，其中該陽離子性聚合物包含選自以下之陽離子性單體： N-乙烯基咪唑、丙烯酸2-(二甲胺基)乙酯(「DMAEA」)、甲基丙烯酸2-(二甲胺基)乙酯(「DMAEM」)、3-(二甲胺基)丙基甲基丙烯醯胺(「DMAPMA」)、3-(二甲胺基)丙基丙烯醯胺(「DMAPA」)、3-甲基丙烯醯胺基丙基-三甲基-氯化銨(「MAPTAC」)、3-丙烯醯胺基丙基-三甲基-氯化銨(「APTAC」)、二烯丙基二甲基氯化銨(「DADMAC」)、2-(丙烯醯基氧基)- N , N , N-三甲基乙銨氯化物(「DMAEA.MCQ」)、2-(甲基丙烯醯氧基)- N , N , N-三甲基乙銨氯化物(「DMAEM.MCQ」)、丙烯酸 N , N-二甲胺基乙酯氯化苯(「DMAEA.BCQ」)、甲基丙烯酸 N , N-二甲胺基乙脂氯化苯(「DMAEM.BCQ」)、其鹽及其組合； (c)緩衝液，其中該緩衝液為包含一至五個氮原子之基於雜環或雜芳族胺之化合物；及 (d)水， 其中該拋光組合物具有約6至約9之pH值，且該拋光組合物進一步包含選自銨鹽、鉀鹽及其組合之電導率調節劑，且該拋光組合物進一步包含陽離子性界面活性劑，其中該陽離子性界面活性劑係選自N,N,N',N',N'-五甲基-N-牛脂烷基-1,3-丙烷二銨二氯化物、(氧基二-2,1-乙二基)雙(椰脂烷基)二甲基二氯化銨、其鹽及其組合， (iv)使該基板與該拋光墊及該化學機械拋光組合物接觸，及 (v)相對於該基板移動該拋光墊及該化學機械拋光組合物以研磨該基板之至少一部分，從而拋光該基板。
  10. 如請求項9之方法，其中該拋光組合物包含約0.001 wt%至約10 wt%之該等氧化鈰磨粒。
  11. 如請求項9之方法，其中該拋光組合物具有約7至約8之pH值。
  12. 如請求項9之方法，其中該電導率調節劑係選自硝酸銨、氯化銨、溴化銨、乙酸銨、硝酸鉀、氯化鉀、溴化鉀、乙酸鉀、二烯丙基二甲基氯化銨、四丁基溴化銨、四甲基溴化銨、四乙基溴化銨、苯甲基三甲基溴化銨、四丁基氯化銨、四甲基氯化銨、四乙基氯化銨、苯甲基三甲基氯化銨、四丁基乙酸銨、四甲基乙酸銨、四乙基乙酸銨、苯甲基三甲基乙酸銨及其組合。
  13. 如請求項9之方法，其中該基板包含矽氧化物、矽氮化物及多晶矽，且其中以矽氧化物移除速率研磨該矽氧化物之至少一部分，其中以矽氮化物移除速率研磨該矽氮化物之至少一部分，且其中以多晶矽移除速率研磨該多晶矽之至少一部分，從而拋光該基板。
  14. 如請求項9之方法，其中該拋光組合物進一步包含選自以下之非離子性聚合物：聚伸烷二醇、聚醚胺、聚氧化乙烯/聚氧化丙烯共聚物、聚丙烯醯胺、聚乙烯吡咯啶酮、矽氧烷聚氧化烯共聚物、疏水性改質之聚丙烯酸酯共聚物、親水性非離子性聚合物、多醣及其組合。
  15. 如請求項9之方法，其中該拋光組合物進一步包含式(I)之自停止劑： ， 其中R係選自氫、烷基、雜烷基、環烷基、雜環烷基、芳基及雜芳基，其各自可經取代或未經取代。
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