CN104781365A - 聚吡咯烷酮抛光组合物和方法 - Google Patents

聚吡咯烷酮抛光组合物和方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供抛光组合物，其包含吡咯烷酮聚合物、氨基膦酸、四烷基铵盐和水，其中所述组合物具有7至11.7的pH。本发明进一步提供使用这样的抛光组合物抛光基材、尤其是含硅基材的方法。

Description

聚吡咯烷酮抛光组合物和方法
背景技术
用于抛光在集成电路中使用的晶片的方法典型地包括如下的两步骤工艺：第一，初级抛光步骤，和第二，最终抛光步骤。初级抛光是用于移除作为例如金属沉积到硅基材表面上的结果的表面缺陷的抛光工艺。初级抛光工艺典型地涉及在化学-机械抛光(CMP)工艺中使用抛光组合物，在所述化学-机械抛光工艺中，抛光组合物将基材或晶片的膜表面氧化并借助于固体研磨颗粒移除所得的氧化物层。
然而，在初级抛光溶液中使用研磨剂和/或氧化剂与各种缺点相关联，例如，在基材表面上产生划痕，在基材的抛光之后和在基材的整个抛光期间研磨剂保持附着至基材表面。典型地，在初级抛光之后，晶片具有约10至50μm的表面缺陷，对于令人满意的性能，所述表面缺陷太大。因此，需要第二步的最终抛光。
最终抛光通过降低表面粗糙度来精修(finish)基材的表面。然而，最终抛光工艺典型地使用与初级抛光工艺不同的抛光组合物。此外，最终抛光组合物典型地不产生基材上的材料的高的移除速率，因为最终抛光组合物典型地比初级抛光组合物更温和。结果，最终抛光组合物典型地需要更长的抛光时间和更长的清洗时间。
存在对于这样的抛光组合物的需求：其导致经历抛光的基材的低的表面缺陷并实现高的移除速率。
发明内容
本发明提供抛光组合物，其包含：(a)0.01重量％至0.1重量％的吡咯烷酮聚合物，(b)0.05重量％至2重量％的氨基膦酸，(c)0.01重量％至5重量％的四烷基铵盐，和(d)水，其中所述组合物具有7至11.7的pH。
本发明提供基本上由以下物质组成的抛光组合物：(a)0.01重量％至0.1重量％的吡咯烷酮聚合物，(b)0.05重量％至2重量％的氨基膦酸，(c)0.01重量％至5重量％的四烷基铵盐，(d)任选的0.05重量％至2重量％的速率促进剂，(e)任选的pH调节剂，(f)任选的碳酸氢盐，和(g)水，其中所述组合物具有7至11.7的pH。
本发明提供抛光基材的方法，所述方法包括：(i)使基材与抛光垫和本发明的抛光组合物接触，(ii)使所述抛光垫相对于所述基材移动，其间具有所述抛光组合物，和(iii)磨除所述基材的至少一部分以抛光所述基材。
具体实施方式
本发明提供抛光组合物，其包含以下物质、基本上由以下物质组成、或由以下物质组成：(a)0.01重量％至0.1重量％的吡咯烷酮聚合物，(b)0.05重量％至2重量％的氨基膦酸，(c)0.01重量％至5重量％的四烷基铵盐，和(d)水，其中所述组合物具有7至11.7的pH。
本发明的抛光组合物包含吡咯烷酮聚合物，即，包含吡咯烷酮单体的任何聚合物。吡咯烷酮单体可为任何合适的吡咯烷酮单体或吡咯烷酮单体的组合。特别有用的吡咯烷酮聚合物为聚乙烯基吡咯烷酮和聚(1-乙烯基吡咯烷酮-共-甲基丙烯酸2-二甲氨基乙酯)。吡咯烷酮聚合物的重均分子量为1,000或更大、10,000或更大、50,000或更大、100,000或更大、500,000或更大、或1,000,000或更大。替代地或另外，吡咯烷酮聚合物的重均分子量为5,000,000或更小、3,000,000或更小、或2,000,000或更小。因此，吡咯烷酮聚合物的重均分子量可由以上端点中的任意两个划界。例如，吡咯烷酮聚合物可具有1,000至5,000,000、50,000至5,000,000、500,000至3,000,000、或1,000,000至2,000,000的重均分子量。
所述抛光组合物可包含任何合适的量的吡咯烷酮聚合物。所述抛光组合物可包含0.001重量％或更多、0.005重量％或更多、或0.01重量％或更多的吡咯烷酮聚合物。替代地或另外，所述抛光组合物可包含5重量％或更小、1重量％或更小、0.5重量％或更小、或0.1重量％或更小的吡咯烷酮聚合物。因此，所述抛光组合物可以由以上端点中的任意两个划界的量包含一定量的吡咯烷酮聚合物。例如，吡咯烷酮聚合物可以0.001至5重量％、0.005至1重量％、或0.01至0.1重量％的量存在于抛光组合物中。
本发明的抛光组合物包含氨基膦酸。氨基膦酸可为任何合适的氨基膦酸或氨基膦酸的组合。优选地，氨基膦酸选自：亚乙基二胺四(亚甲基膦酸)、氨基三(亚甲基膦酸)、二亚乙基三胺五(亚甲基膦酸)、其盐、及其组合。更优选地，氨基膦酸为氨基三(亚甲基膦酸)。
所述抛光组合物可包含任何合适的量的氨基膦酸。所述抛光组合物可包含0.001重量％或更多、0.05重量％或更多、0.1重量％或更多、0.2重量％或更多、或0.5重量％或更多的氨基膦酸。替代地或另外，所述抛光组合物可包含2重量％或更少、1.5重量％或更少、1重量％或更少、或3重量％或更少的氨基膦酸。因此，所述抛光组合物可以由对于氨基膦酸所列举的以上端点中的任意两个划界的量包含氨基膦酸。例如，氨基膦酸可以0.2至3重量％、0.5至1重量％、或0.1至1.5重量％的量存在于抛光组合物中。
所述抛光组合物包含四烷基铵盐。四烷基铵盐可为任何合适的四烷基铵盐或四烷基铵盐的组合。四烷基铵盐优选包含选自四甲基铵、四乙基铵、四丙基铵、和四丁基铵的阳离子。四烷基铵盐可具有任何合适的阳离子，包括但不限于氢氧根、氯离子、溴离子、硫酸根、或硫酸氢根。四烷基铵盐可为氢氧化四烷基铵(例如，氢氧化四甲基铵)。
所述抛光组合物可包含任何合适的量的四烷基铵盐。所述抛光组合物可包含0.01重量％或更多、0.1重量％或更多、0.2重量％或更多、或0.5重量％或更多的四烷基铵盐。替代地或另外，所述抛光组合物可包含5重量％或更少、4重量％或更少、3重量％或更少、或2重量％或更少的四烷基铵盐。因此，所述抛光组合物可以由对于四烷基铵盐所列举的以上端点中的任意两个划界的量包含四烷基铵盐。例如，四烷基铵盐可以0.2至3重量％、0.5至2重量％、或0.1至5重量％的量存在于抛光组合物中。
本发明的抛光组合物可进一步包含速率促进剂。速率促进剂可为任何合适的速率促进剂或速率促进剂的组合。例如，速率促进剂可为氧肟酸(例如，乙酰氧肟酸)或合适的含氮杂环化合物。
如本文中所用的术语含氮杂环化合物是指具有被包含作为环体系的一部分的一个或多个氮原子的5-、6-、或7-元环化合物。含氮杂环化合物可为三唑。含氮杂环化合物可为氨基三唑。合适的氨基三唑的非限制性实例包括3-氨基-1,2,4-三唑、3-氨基-1,2,4-三唑-5-羧酸、3-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑、和4-氨基-5-肼基-1,2,4-三唑-3-硫醇。含氮杂环化合物可为噻唑。合适的噻唑的非限制性实例包括2-氨基-5-甲基噻唑和2-氨基-4-噻唑乙酸。含氮杂环化合物可为杂环N-氧化物。合适的杂环N-氧化物的非限制性实例包括2-羟基吡啶-N-氧化物、4-甲基吗啉-N-氧化物、和吡啶甲酸N-氧化物。
所述抛光组合物可包含任何合适的量的速率促进剂。所述抛光组合物可包含0.02重量％或更多、0.05重量％或更多、0.1重量％或更多、或0.3重量％或更多的速率促进剂。替代地或另外，所述抛光组合物可包含5重量％或更少、4重量％或更少、3重量％或更少、2重量％或更少、或1重量％或更少的速率促进剂。因此，所述抛光组合物可以由以上端点中的任意两个划界的量包含速率促进剂。例如，速率促进剂可以0.02至5重量％、0.05至3重量％、或0.1至2重量％的量存在于抛光组合物中。
所述抛光组合物可进一步包含一种或多种碳酸氢盐。碳酸氢盐可为任何合适的碳酸氢盐且可为例如碳酸氢钾、碳酸氢钠、碳酸氢铵、或其组合。
所述抛光组合物可包含任何合适的量的碳酸氢盐。所述抛光组合物可包含0.05重量％或更多、0.1重量％或更多、0.5重量％或更多、或1重量％或更多的碳酸氢盐。替代地或另外，所述抛光组合物可包含5重量％或更少、4重量％或更少、3重量％或更少、或2重量％或更少的碳酸氢盐。因此，所述抛光组合物可以由对于碳酸氢盐所列举的以上端点中的任意两个划界的量包含碳酸氢盐。例如，碳酸氢盐可以0.05至3重量％、0.1至4重量％、或0.1至2重量％的量存在于抛光组合物中。
所述抛光组合物可包含氧化剂。氧化剂为将基材的基于金属和/或二氧化硅的层氧化的物质。氧化剂可为任何合适的氧化剂或氧化剂的组合。优选地，氧化剂为氢氧化钾、过氧化氢、过硫酸铵、羟胺、和碘酸氨(ammonia iodate)中的至少一种。
所述抛光组合物可包含任何合适的量的氧化剂。所述抛光组合物可包含0.05重量％或更多、0.1重量％或更多、或0.25重量％或更多的氧化剂。替代地或另外，所述抛光组合物可包含2重量％或更少、1.5重量％或更少、1重量％或更少、0.8重量％或更少、或0.6重量％或更少的氧化剂。因此，所述抛光组合物可以由对于氧化剂所列举的以上端点中的任意两个划界的量包含氧化剂。例如，氧化剂可以0.05至2重量％、0.1至1.5重量％、或0.25至1重量％的量存在于抛光组合物中。
或者，所述抛光组合物可排除氧化剂；即，本发明提供不含任何氧化剂的抛光组合物。
所述抛光组合物可包含研磨剂。研磨剂可为任何合适的研磨剂或研磨剂的组合，其没有限制地包括金属和固体元素颗粒、聚合物颗粒、如下的氧化物、氟化物、碳酸盐、硼化物、氮化物和氢氧化物：铝、锆、钛、硅(二氧化硅)、及其混合物。
研磨剂可包括二氧化硅颗粒。二氧化硅可为任何合适形式的二氧化硅，例如湿法型二氧化硅、热解二氧化硅、或其组合。例如，二氧化硅可包括湿法型二氧化硅颗粒(例如，缩合-聚合的或沉淀的二氧化硅颗粒)。缩合-聚合的二氧化硅颗粒典型地通过使Si(OH)4缩合以形成胶体颗粒而制备，其中胶体颗粒定义为具有1nm至1000nm的平均粒度。这样的研磨剂颗粒可根据美国专利5,230,833制备或者可作为多种市售产品中的任意获得，所述市售产品例如Akzo-Nobel Bindzil 50/80产品、Nalco DVSTS006产品、和Fuso PL-2产品、以及可得自DuPont、Bayer、Applied Research、Nissan Chemical和Clariant的其它类似产品。
二氧化硅可具有任何合适的平均粒度(即，平均粒径)。二氧化硅可具有4nm或更大、10nm或更大、15nm或更大、20nm或更大、或25nm或更大的平均粒度。替代地或另外，二氧化硅可具有180nm或更小、160nm或更小、120nm或更小、110nm或更小、100nm或更小、90nm或更小、80nm或更小、70nm或更小、60nm或更小、50nm或更小、或40nm或更小的平均粒度。因此，二氧化硅可具有由以上端点中的任意两个划界的平均粒度。例如，二氧化硅可具有10至100nm、20至160nm、20至80nm、20至60nm、或20至40nm的平均粒度。对于非球形颗粒，颗粒的尺寸为包围所述颗粒的最小球体的直径。
研磨剂颗粒优选是胶体稳定的。术语胶体是指研磨剂颗粒在液体载体中的悬浮液。胶体稳定性是指该悬浮液随时间的保持性。在本发明的情况中，如果当将研磨剂置于100ml量筒中并让其未搅动地静置2小时的时间时，量筒的底部50ml中的颗粒浓度([B]，以g/ml计)与量筒的顶部50ml中的颗粒浓度([T]，以g/ml计)之间的差除以研磨剂组合物中颗粒的初始浓度([C]，以g/ml计)小于或等于0.5(即，{[B]-[T]}/[C]≤0.5)，则认为研磨剂是胶体稳定的。更优选地，[B]-[T]/[C]的值小于或等于0.3，且最优选小于或等于0.1。
所述抛光组合物可包含任何合适的量的研磨剂。所述抛光组合物可包含0.5重量％或更多、1重量％或更多、2重量％或更多、或5重量％或更多的研磨剂。替代地或另外，所述抛光组合物可包含20重量％或更少、15重量％或更少、10重量％或更少、8重量％或更少、或6重量％或更少的研磨剂。因此，所述抛光组合物可以由对于研磨剂所列举的以上端点中的任意两个划界的量包含研磨剂。例如，所述抛光组合物可包含0.5至6重量％、1至20重量％、2至10重量％、或5至20重量％的研磨剂。
或者，所述抛光组合物可排除研磨剂，即，本发明提供不含任何研磨剂的抛光组合物。
所述抛光组合物包含水。水被用于促进抛光组合物在待抛光的基材上的施加。优选地，水为去离子水。除非另外指明，否则本文中所叙述的所有组分的量(重量％)是基于抛光组合物(即，水和抛光组合物的所有其它组分)的总量。
所述抛光组合物可包含一种或多种其它添加剂。这样的添加剂包括分散剂。分散剂可为任何合适的分散剂或分散剂的组合，例如包含一种或多种丙烯酸类单体(例如，聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、丙烯酸乙烯酯和苯乙烯丙烯酸酯)的均聚物或者无规、嵌段、或梯度丙烯酸酯共聚物、其组合、及其盐。其它合适的添加剂包括杀生物剂。杀生物剂可为任何合适的杀生物剂或杀生物剂的组合，例如，异噻唑啉酮杀生物剂。
本发明的抛光组合物可通过任何合适的技术制备，其中的许多是本领域技术人员知晓的。所述抛光组合物可以分批或连续方法制备。通常，所述抛光组合物可通过将其组分以任何顺序组合而制备。本文中所用的术语“组分”包括单独的成分(例如，吡咯烷酮聚合物、速率促进剂、四烷基铵盐等)以及成分的任何组合。
所述抛光组合物具有11.7或更小(例如，10或更小)的pH。优选地，所述抛光组合物具有7或更大(例如，8或更大)的pH。甚至更优选地，所述抛光组合物具有7至11.7(例如，8至10)的pH。
所述抛光组合物可包含pH调节剂、pH缓冲剂、或其组合。pH调节剂可为任何合适的调节pH的化合物或调节pH的化合物的组合。例如，pH调节剂可为强到足以产生所期望的最终pH的任何合适的酸或碱。合适的酸的实例包括硝酸、乙酸、磷酸等。合适的碱的实例包括氢氧化钾、氢氧化铵、和氢氧化四烷基铵。pH缓冲剂可为任何合适的pH缓冲剂或pH缓冲剂的组合，例如，磷酸盐、乙酸盐、硼酸盐、铵盐等。许多这样的pH缓冲体系是本领域中公知的。合适的pH缓冲剂的实例为碳酸氢盐-碳酸盐缓冲体系、氨基烷基磺酸等。所述抛光组合物可包含任何合适的量的pH调节剂和/或pH缓冲剂，合乎需要地，其为实现在合适的范围内的抛光组合物的pH和/或将抛光组合物的pH保持在合适的范围内的量。
所述抛光组合物还可作为浓缩物提供，所述浓缩物意欲在使用前以适量的水进行稀释。在这样的实施方式中，抛光组合物浓缩物可包含例如吡咯烷酮聚合物、速率促进剂、氨基膦酸、四烷基铵盐、和水，其量使得在用适量的水和可能的氧化剂稀释浓缩物时，抛光组合物的各组分将以在上面对于各组分所列举的合适范围内的量存在于抛光组合物中。此外，如本领域普通技术人员将理解的，所述浓缩物可包含合适分数的在最终抛光组合物中存在的水以确保其它组分中的一种或多种至少部分地或完全地溶解于所述浓缩物中。
所述抛光组合物可作为包含在含水介质中的吡咯烷酮聚合物、速率促进剂、氨基膦酸、和四烷基铵盐的单包装体系(one-package system)供应。替代地，对于包含氧化剂的抛光组合物，吡咯烷酮聚合物、速率促进剂、氨基膦酸、和四烷基铵盐可供应于第一容器中，且氧化剂可自己或作为在水中的溶液供应于第二容器中。例如，氢氧化钾合乎需要地与抛光组合物的其它组分分开供应且在使用前不久(例如，使用前1周以内、使用前1天、使用前1小时、使用前10分钟、或使用前1分钟)或直接在使用点(point-of-use)处由例如最终使用者与抛光组合物的其它组分组合。其它两容器体系或者三个或更多个容器体系在本领域普通技术人员的知识范围内。
为了在使用点处或在使用点附近将储存装置中包含的组分混合以产生抛光组合物，所述储存装置典型地设有一条或多条从各储存装置通向抛光组合物的使用点(例如，压板、抛光垫、或基材表面)的流线(flow line)。如本文中所利用的，术语“使用点”是指抛光组合物被施加至基材表面(例如，抛光垫或基材表面自身)的位置。如果欲利用使用点混合来产生抛光组合物，则在合适时将所述抛光组合物的组分分开储存于两个或更多个储存装置中。术语“流线”意指从单独的储存容器到其中储存的组分的使用点的流动路径。所述一条或多条流线可各自直接通向使用点，或在使用多于一条流线的情况中，所述流线中的两条或更多条可在任何点处组合成通向使用点的单一流线。另外，一条或多条流线中的任意(例如，单独的流线或组合的流线)可先通向其它装置(例如，泵送装置、测量装置、混合装置等)中的一个或多个，之后到达组分的使用点。
所述抛光组合物的组分可被独立地递送至使用点(例如，所述组分被递送至基材表面，在抛光工艺期间，所述组分在所述基材表面上混合)，或者所述组分中的一种或多种可在递送至使用点之前，例如，在递送至使用点之前不久或即刻组合。如果所述组分在以混合形式添加至使用点(例如，添加到在基材的抛光中使用的抛光垫或压板上)之前5分钟以内，例如，4分钟以内、3分钟以内、2分钟以内、1分钟以内、45秒以内、30秒以内、10秒以内、或者甚至与在使用点处递送所述组分同时组合(例如，所述组分在分配器处组合)，则所述组分“在递送至使用点之前即刻”组合。如果所述组分在距离使用点5m的范围以内，例如，在距离使用点1m的范围以内或甚至在距离使用点10cm的范围以内(例如，在距离使用点1cm的范围以内)组合，则所述组分也“在递送至使用点之前即刻”组合。
当所述抛光组合物的组分中的两种或更多种在到达使用点之前组合时，所述组分可在流线中组合并递送至使用点，而无需使用混合装置。或者，所述流线中的一条或多条可通向混合装置中以促进所述组分中的两种或更多种的组合。可使用任何合适的混合装置。例如，所述混合装置可为喷嘴或喷口(例如，高压喷嘴或喷口)，组分中的两种或更多种流动通过所述喷嘴或喷口。替代地，所述混合装置可为容器型混合装置，其包括一个或多个入口和至少一个出口，抛光浆料的两种或更多种组分通过所述入口引入至混合器，经混合的组分通过所述出口离开所述混合器以被直接或经由设备的其它元件(例如，经由一条或多条流线)递送至使用点。此外，所述混合装置可包括多于一个腔室，各腔室具有至少一个入口和至少一个出口，其中两种或更多种组分在各腔室中组合。如果使用容器型混合装置，则该混合装置优选包括混合机构以进一步促进组分的组合。混合机构是本领域中通常知晓的且包括搅拌器、掺合器、搅动器、桨叶式折流板、气体喷射系统、振动器等。
本发明提供抛光基材的方法。所述方法包括：(i)使基材与抛光垫和本发明的抛光组合物接触，(ii)使所述抛光垫相对于所述基材移动，其间具有所述抛光组合物，和(iii)磨除所述基材的至少一部分以抛光所述基材。
虽然本发明的抛光组合物可用于抛光任何基材，但所述抛光组合物在含硅基材(例如，在电子工业中使用的硅晶片)的抛光中是特别有用的。半导体工业的晶片典型地包括例如如下物质、或由例如如下物质组成：金属、金属氧化物、金属氮化物、金属复合物、金属合金、低介电材料、或其组合。本发明抛光组合物及其使用方法适于由硅单晶通过金刚石锯切和粗研磨所制造的硅晶片的预抛光或最终抛光、以及硅晶片的边缘抛光和适于在通过抛光而回收硅晶片中的使用。
本发明的抛光组合物和方法特别适于抛光包括可得自任何合适的前体的基于二氧化硅的介电层的硅晶片。优选地，基于二氧化硅的介电层得自硅烷前体，更优选地，得自经氧化的硅烷前体例如原硅酸四乙酯(TEOS)。基于二氧化硅的介电层可包括但不限于硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)、PETEOS、热氧化物、未掺杂的硅酸盐玻璃、和HDP氧化物。
本发明的抛光组合物和方法特别适于与化学机械抛光设备结合使用。典型地，所述设备包括：压板，其在使用时处于运动中并且具有由轨道、线性或圆周运动所产生的速度；抛光垫，其与所述压板接触且在运动时随所述压板移动；以及载体，其固持待通过与所述抛光垫的表面接触并相对于所述抛光垫的表面移动基材而抛光的基材。所述基材的抛光通过如下发生：将所述基材放置成与所述抛光垫和本发明的抛光组合物接触，且随后使所述抛光垫相对于所述基材移动以磨除所述基材的至少一部分以抛光所述基材。具体地，在抛光基材的过程中，从基材的表面磨除即移除在所述基材表面上的材料(例如，前述材料中的一种或多种)，以抛光所述基材和提供更光滑、更平坦的基材表面。
可使用任何合适的抛光垫(例如，抛光表面)以所述抛光组合物对基材进行抛光。合适的抛光垫包括，例如，编织及非编织抛光垫。此外，合适的抛光垫可包含具有不同密度、硬度、厚度、可压缩性、压缩时的回弹能力和压缩模量的任何合适的聚合物。合适的聚合物包括，例如，聚氯乙烯、聚氟乙烯、尼龙、碳氟化合物、聚碳酸酯、聚酯、聚丙烯酸酯、聚醚、聚乙烯、聚酰胺、聚氨酯、聚苯乙烯、聚丙烯、其共形成产物、及其混合物。软的聚氨酯抛光垫与本发明抛光方法结合是特别有用的。典型的抛光垫包括但不限于SURFINTM 000、SURFINTM SSW1、SPM3100(可从Eminess Technologies购得)、POLITEXTM和Fujibo POLYPASTM 27抛光垫。特别优选的抛光垫为可从Cabot Microelectronics购得的EPICTM D100垫。
合乎需要地，所述化学-机械抛光设备进一步包含原位抛光终点检测系统。通过分析从正被抛光的基材的表面反射的光或其它辐射来检查和监控抛光过程的技术是本领域中已知的。这样的方法描述于例如美国专利5,196,353、美国专利5,433,651、美国专利5,609,511、美国专利5,643,046、美国专利5,658,183、美国专利5,730,642、美国专利5,838,447、美国专利5,872,633、美国专利5,893,796、美国专利5,949,927和美国专利5,964,643中。合乎需要地，对于正被抛光的基材的抛光过程的进度的检查或监控使得能够确定抛光终点，即，确定何时终止对于特定基材的抛光过程。
有利地，本发明的抛光组合物和方法在用于抛光一些基材(尤其是硅晶片)时提供改善的移除速率(即，从基材的表面磨除材料)。此外，本发明抛光组合物和方法在用于抛光一些基材(尤其是硅晶片)时提供改善的表面粗糙度(即，更光滑或更平坦的基材表面)。
实施例
实施例中所使用的聚乙烯基吡咯烷酮为可得自BASF的PVPK90，其具有通过气相色谱法测量的1,200至2,000kD的分子量。所使用的氨基三(亚甲基)膦酸(ATMP)为可得自Dequest的Dequest 2000EG。利用Suba 500抛光垫对包括硅表面的基材进行抛光。通过功率谱密度(power spectral density，PSD)测定基材的表面粗糙度。
实施例1
使用表1中所指示的量的聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)、氨基三(亚甲基)膦酸(ATMP)、氢氧化四甲基铵(TMAH)、氢氧化钾(KOH)、1,2,4-三唑、乳酸、碳酸钾(K2CO3)和具有55nm平均粒度的缩合-聚合的二氧化硅、和余量的水制备抛光组合物1A、1B和1C，其pH为10.5至11。抛光组合物1A和1B是根据本发明制备的，而抛光组合物1C没有吡咯烷酮聚合物，且因此不是本发明抛光组合物而是对比抛光组合物。然后将这些抛光组合物用于在类似的抛光条件下抛光硅基材。测定各抛光组合物的由功率谱密度(PSD)指示的表面粗糙度和移除速率(RR)并将其列于表1中。
表1
如从表1中所列的数据明晰的，抛光组合物1A呈现出与不含PVP的抛光组合物1C相比高超过15％的移除速率。与抛光组合物1C相比，抛光组合物1A还将基材的表面粗糙度降低17％。不含任何研磨剂的抛光组合物1B呈现出比含10重量％研磨剂的抛光组合物1C低仅6％的移除速率，却呈现出与抛光组合物1C相比降低几乎12％的表面粗糙度。
实施例2
用0.39重量％氨基三(亚甲基)膦酸(ATMP)、2.63重量％氢氧化四甲基铵(TMAH)、0.79重量％KOH、1.31重量％K2CO3、和13.125重量％具有55nm平均粒度的缩合-聚合的二氧化硅制备抛光组合物2A至2F。抛光组合物2A至2F进一步包含如表2中所指示的0.04重量％的聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)或聚(1-乙烯基吡咯烷酮-共-甲基丙烯酸2-二甲氨基乙酯)(PVP-2)、以及0.44重量％的1,2,4-三唑、羟胺、乙酰氧肟酸、反式-1,2-环己二醇、或2-氨基-4-噻唑乙酸，余量为水，pH为10.5至11。抛光组合物2A至2F是根据本发明制备的。抛光组合物2G没有吡咯烷酮聚合物和速率促进剂，且因此不是本发明抛光组合物而是对比抛光组合物。然后使用这些抛光组合物在类似的抛光条件下抛光硅基材。测定各抛光组合物的移除速率(RR)并将其列于表2中。
表2
如从表2中所列的数据明晰的，吡咯烷酮聚合物和速率促进剂的类型影响移除速率。以抛光组合物2C(PVP与作为速率促进剂的乙酰氧肟酸组合)和2D(PVP-2与作为速率促进剂的1,2,4-三唑组合)获得最高的移除速率。

Claims (16)

1.抛光组合物，其包含：
(a)0.01重量％至0.1重量％的吡咯烷酮聚合物；
(b)0.05重量％至2重量％的氨基膦酸；
(c)0.01重量％至5重量％的四烷基铵盐；和
(d)水，
其中所述组合物具有7至11.7的pH。
2.权利要求1的抛光组合物，其进一步包含0.05重量％至2重量％的速率促进剂。
3.权利要求1的抛光组合物，其进一步包含0.01重量％至40重量％的二氧化硅颗粒。
4.权利要求1的抛光组合物，其中所述组合物不含研磨剂。
5.权利要求1的抛光组合物，其中所述组合物不含硅的氧化剂。
6.抛光组合物，其基本上由以下物质组成：
(a)0.01重量％至0.1重量％的吡咯烷酮聚合物；
(b)0.05重量％至2重量％的氨基膦酸；
(c)0.01重量％至5重量％的四烷基铵盐；
(d)任选的0.05重量％至2重量％的速率促进剂；
(e)任选的pH调节剂；
(f)任选的碳酸氢盐；和
(g)水，
其中所述组合物具有7至11.7的pH。
7.权利要求6的抛光组合物，其中所述速率促进剂包括氧肟酸。
8.权利要求7的抛光组合物，其中所述速率促进剂包括乙酰氧肟酸。
9.权利要求6的抛光组合物，其中所述速率促进剂包括含氮杂环化合物。
10.权利要求9的抛光组合物，其中所述含氮杂环化合物包括三唑。
11.权利要求6的抛光组合物，其中所述吡咯烷酮聚合物包括聚乙烯基吡咯烷酮。
12.权利要求6的抛光组合物，其中所述吡咯烷酮聚合物包括聚(1-乙烯基吡咯烷酮-共-甲基丙烯酸2-二甲氨基乙酯)。
13.权利要求6的抛光组合物，其中所述氨基膦酸包括氨基三亚甲基膦酸。
14.权利要求6的抛光组合物，其中所述四烷基铵盐包括氢氧化四甲基铵。
15.抛光基材的方法，所述方法包括：
(i)使基材与抛光垫和权利要求6的抛光组合物接触；
(ii)使所述抛光垫相对于所述基材移动，其间具有所述抛光组合物；和
(iii)磨除所述基材的至少一部分以抛光所述基材。
16.权利要求15的方法，其中所述基材为硅晶片。
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