CN105579196B - 聚合物膜的化学机械平坦化 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种化学机械抛光组合物以及使用该化学机械抛光组合物来化学机械抛光基材的方法。该抛光组合物包含：(a)研磨剂颗粒，其包含氧化铈、氧化锆、氧化硅、氧化铝或其组合；(b)金属离子，其为路易斯酸；(c)配体，其为芳族羧酸、芳族磺酸、芳族酸酰胺、氨基酸、或经羟基取代的N‑杂环；以及(d)水性载体，其中该化学机械抛光组合物的pH在1至4的范围内。

Description

聚合物膜的化学机械平坦化
技术领域
本发明涉及一种化学机械抛光组合物及其在化学机械抛光基材中的用途。
背景技术
在集成电路与其它电子装置的制造中，导体、半导体、及介电材料的多个层沉积至基材表面上或自基材表面上移除。导体、半导体、及介电材料的薄层可通过数种沉积技术而沉积至基材表面上。常见于现代微电子处理的沉积技术包括物理气相沉积(PVD)(也称为溅镀)、化学气相沉积(CVD)、等离子体加强的化学气相沉积(PECVD)、及电化学镀(ECP)。
随着材料的层依序地沉积至基材上以及自基材上移除，基材的最上面的表面可变成非平面的且需要平坦化。平坦化表面、或“抛光”表面，是其中材料自基材的表面移除以形成总体上均匀、平坦的表面的处理。平坦化用于移除不需要的表面形貌(topography)与表面缺陷，如粗糙的表面、聚结的材料、晶格损伤(damage)、刮痕(scratch)、及污染的层或材料。平坦化也可用于通过将过量的用于填满特征(feature)的沉积材料移除而在基材上形成特征，且为后续的金属化与加工的水平面(level)提供平坦的表面。
用于平坦化或抛光基材的表面的组合物与方法在此领域中广为人知。化学机械平坦化(planarization)、或化学机械抛光(CMP)，是用于平坦化基材的常用技术。CMP是利用化学组合物，也称为CMP组合物或更简单地称为抛光组合物(也称为抛光浆料)，用于自基材上选择性移除材料。抛光组合物典型地通过使基材的表面与充满该抛光组合物的抛光垫(例如抛光布或抛光圆盘)接触而施用于基材上。基材的抛光典型地更借助于抛光组合物的化学活性和/或悬浮于抛光组合物中的研磨剂或并入抛光垫中的研磨剂(例如固定研磨剂抛光垫)的机械活性。
基于二氧化硅的介电层经常用于使形成于基材上的含有金属的电路线绝缘。由于基于二氧化硅的介电材料的介电常数相对地高，即，大约3.9或更高(取决于如剩余水分含量等因素)，导电层之间的电容也相对地高，其限制了在其电路可操作的速度(频率)。相对于二氧化硅具有较低介电常数的层间介电(ILD)材料可用于提供电气绝缘并增加在其电路可操作的频率。聚合物膜已被认为可作为此ILD材料使用，因为其具有相对低的介电常数与低的本征应力水平(intrinsic stress level)。聚合物膜在氧化硅通孔(through-silicavia)应用中也是重要的。
抛光聚合物膜的方法是利用研磨剂颗粒的机械性质以抛光聚合物。因此，移除速率与研磨剂颗粒的硬度、抛光组合物中的固体含量水平、及所采用的特定抛光条件直接相关。为了达成聚合物膜的较高的移除速率，需要硬的研磨剂颗粒、相对高的固体含量、及侵蚀性(aggressive)抛光条件。然而，在抛光期间研磨剂颗粒可能引起一些缺陷，包括聚合物的表面上的刮痕，其限制了性能。
因此，高度需求一种化学机械抛光组合物，其利用组合物的化学性质至更显著的程度以抛光聚合物膜，由此在提高聚合物膜的移除速率时避免对高固体含量的需要并且展现出良好的缺陷性能。仍然需要这样的抛光组合物及抛光方法，其在含有聚合物膜的基材的抛光与平坦化期间将展现所期望的平坦化效率、均一性、及移除速率，同时使在抛光与平坦化期间的缺陷性(defectivity)(例如表面不完全性及对下层结构与形貌的损伤)最小化。本发明提供这样的抛光组合物与方法。本发明的这些及其它优点、以及额外的发明特征将由本文中提供的本发明的说明而变得明晰。
发明内容
本发明提供一种化学机械抛光组合物，包含：(a)研磨剂颗粒，其包含氧化铈、氧化锆、氧化硅(silica)、氧化铝(alumina)或其组合，(b)金属离子，其为路易斯酸，(c)配体，其为芳族羧酸、芳族磺酸、芳族酸酰胺(芳族酰胺，aromatic acid amide)、氨基酸、或经羟基取代的N-杂环，以及(d)水性载体，其中该化学机械抛光组合物的pH在1至4的范围内。
本发明更提供一种抛光基材的方法，包含：(i)提供基材，例如包含聚合物膜的基材；(ii)提供抛光垫；(iii)提供化学机械抛光组合物，包含：(a)研磨剂颗粒，其包含氧化铈、氧化锆、氧化硅、氧化铝或其组合，(b)金属离子，其为路易斯酸，(c)配体，其为芳族羧酸、芳族磺酸、芳族酸酰胺、氨基酸、或经羟基取代的N-杂环，以及(d)水性载体，其中该化学机械抛光组合物的pH在1至4的范围内；(iv)使该基材与该抛光垫及该化学机械抛光组合物接触；以及(v)相对于该基材(如基材的表面上的聚合物膜)，移动该抛光垫和该化学机械抛光组合物，从而磨除该基材的至少一部分以抛光该基材。
具体实施方式
本发明提供一种化学机械抛光组合物，包含：(a)研磨剂颗粒，其包含氧化铈、氧化锆、氧化硅、氧化铝或其组合，(b)金属离子，其为路易斯酸，(c)配体，其为芳族羧酸、芳族磺酸、芳族酸酰胺、氨基酸、或经羟基取代的N-杂环，以及(d)水性载体，其中该化学机械抛光组合物的pH在1至4的范围内。
研磨剂颗粒可以任何合适的浓度存在于抛光组合物中。期望地，该抛光组合物含有低含量的研磨剂颗粒(即，低固体含量)。低固体含量期望地允许对将抛光的基材有用的移除速率，同时使缺陷性及使用较高研磨剂水平(例如，大于2重量％)所观察到的基材的其它组分的过度的移除速率最小化。例如，研磨剂颗粒可以0.01重量％或更多的浓度存在于抛光组合物中，例如0.02重量％或更多、0.025重量％或更多、0.03重量％或更多、0.04重量％或更多、0.05重量％或更多、0.075重量％或更多、0.1重量％或更多、0.25重量％或更多、0.5重量％或更多、或0.7重量％或更多。可选择地，或者此外，研磨剂颗粒可以2重量％或更少的浓度存在于抛光组合物中，例如1.75重量％或更少、1.5重量％或更少、1.25重量％或更少、或1重量％或更少。优选地，研磨剂颗粒以0.01重量％至1重量％、或0.01重量％至0.05重量％的浓度存在于抛光组合物中。更优选地，研磨剂颗粒以0.05重量％的浓度存在于抛光组合物中。
研磨剂颗粒可为任何合适的研磨剂颗粒。优选地，研磨剂颗粒为以下的金属氧化物研磨剂颗粒：氧化铈(例如铈氧化物(cerium oxide))、氧化锆(例如锆氧化物(zirconiumoxide))、氧化硅(例如二氧化硅)、氧化铝(例如铝氧化物(aluminum oxide))、氧化钛(例如二氧化钛)、氧化锗(例如二氧化锗、锗氧化物(germanium oxide))、氧化镁(例如镁氧化物(magnesium oxide))、其共形成产物、或其组合。更优选地，研磨剂颗粒包含氧化铈、氧化锆、氧化硅、氧化铝、或其组合，研磨剂颗粒基本上由氧化铈、氧化锆、氧化硅、氧化铝、或其组合组成，或研磨剂颗粒由氧化铈、氧化锆、氧化硅、氧化铝、或其组合组成。甚至更优选地，研磨剂颗粒包含氧化铈。最优选地，研磨剂颗粒由氧化铈组成，且该化学机械抛光组合物不包含其它研磨剂颗粒。
金属氧化物颗粒可为任何合适类型的金属氧化物颗粒，例如热解(fumed)金属氧化物颗粒、沉淀(precipitated)金属氧化物颗粒、或缩聚(condensation-polymerized)金属氧化物颗粒(例如胶态金属氧化物颗粒)。优选地，金属氧化物颗粒，特别是氧化铈颗粒，为湿法(wet-process)颗粒(例如缩聚或沉淀颗粒)，且并非为煅烧(calcined)颗粒。
金属氧化物颗粒，特别是氧化铈、氧化锆、氧化硅、及氧化铝颗粒，可具有任何合适的颗粒尺寸。颗粒的颗粒尺寸为包围该颗粒的最小球体的直径。金属氧化物颗粒可具有10纳米或更大的平均颗粒尺寸，例如15纳米或更大、20纳米或更大、25纳米或更大、35纳米或更大、45纳米或更大、50纳米或更大、55纳米或更大、60纳米或更大、75纳米或更大、或者100纳米或更大。可选择地，或者此外，金属氧化物颗粒可具有250纳米或更小的平均颗粒尺寸，例如225纳米或更小、200纳米或更小、175纳米或更小、160纳米或更小、150纳米或更小、125纳米或更小、115纳米或更小、100纳米或更小、90纳米或更小、或者80纳米或更小。例如，氧化铈、氧化锆、氧化硅、及氧化铝颗粒可具有25纳米至250纳米的平均颗粒尺寸，例如35纳米至200纳米、45纳米至150纳米、50纳米至125纳米、55纳米至120纳米、或60纳米至115纳米。
研磨剂颗粒期望地悬浮于抛光组合物中，更具体地悬浮于抛光组合物的水性载体中。当使研磨剂颗粒悬浮于抛光组合物中时，其优选是胶体稳定的。术语“胶体”是指研磨剂颗粒在水性载体中的悬浮液。胶体稳定性是指该悬浮液随时间的保持性。在本发明的上下文中，如果当将研磨剂颗粒悬浮液置于100mL量筒中并使其无搅动地静置2小时的时间时，量筒底部50mL中的颗粒浓度([B]，以g/mL表示)与量筒顶部50mL中的颗粒浓度([T]，以g/mL表示)之间的差除以研磨剂组合物中颗粒的初始浓度([C]，以g/mL表示)小于或等于0.5(即，{[B]-[T]}/[C]≤0.5)，则认为研磨剂颗粒悬浮液是胶体稳定的。[B]-[T]/[C]的值合乎需要地小于或等于0.3，且优选小于或等于0.1。
抛光组合物包括金属离子，其为路易斯酸。特定而言，抛光组合物包括一种或多种其为路易斯酸的金属离子。“其为路易斯酸的金属离子”是指该金属离子具有接受电子并进入还原态(reduced state)的能力。换句话说，其为路易斯酸的金属离子具有电子亲和力。例如，其为路易斯酸的金属离子可为Fe3+、Al3+、Cu2+、Zn2+、或其组合。优选地，其为路易斯酸的金属离子为Fe3+、Al3+、或其组合。
其为路易斯酸的金属离子可以任何合适的浓度存在于抛光组合物中，且可以任何形式存在。例如，其为路易斯酸的金属离子(即，为路易斯酸的所有金属离子的总和)可以0.05mM或更高的浓度存在于抛光组合物中，例如0.075mM或更高、0.1mM或更高、0.15mM或更高、0.2mM或更高、0.3mM或更高、0.4mM或更高、0.5mM或更高、0.75mM或更高、1mM或更高、2mM或更高、3mM或更高、4mM或更高、或者5mM或更高。可选择地，或者此外，其为路易斯酸的金属离子(即，为路易斯酸的所有金属离子的总和)可以50mM或更低的浓度存在于抛光组合物中，例如45mM或更低、40mM或更低、35mM或更低、30mM或更低、25mM或更低、20mM或更低、15mM或更低、10mM或更低、5mM或更低、4mM或更低、3mM或更低、或者2.5mM或更低。优选地，其为路易斯酸的金属离子(即，为路易斯酸的所有金属离子的总和)以0.05mM至50mM的浓度存在于抛光组合物中，例如1mM至45mM、2mM至35mM、3mM至25mM、4mM至15mM、或5mM至10mM。
抛光组合物进一步包含配体，其为芳族羧酸、芳族磺酸、芳族酸酰胺、氨基酸、或经羟基取代的N-杂环。特别地，抛光组合物包括一种或多种配体，其为芳族羧酸、芳族磺酸、芳族酸酰胺、氨基酸、或经羟基取代的N-杂环。配体为任何合适的芳族羧酸、芳族磺酸、芳族酸酰胺、氨基酸、或经羟基取代的N-杂环，其提高将移除的基材层的移除速率。优选地，当配体为芳族羧酸、芳族磺酸、或芳族酸酰胺时，配体的酸官能团直接地附着至配体的芳环。虽然不希望受任何特定理论拘束，据信当酸官能团直接地附着至芳环时，配体的活性水平增加，由此提高将抛光的基材的移除速率。
例如，配体可为吡啶羧酸(吡啶甲酸，picolinic acid)(例如2-吡啶羧酸)、异烟酸、烟酸、吡啶二羧酸(pyridinedicarboxylic acid)(例如2,6-吡啶二羧酸)、吡啶磺酸(例如2-吡啶磺酸)、对-甲苯磺酸、水杨酰胺、氨基苯磺酸、甲基甘氨酸、苯基甘氨酸(例如2-苯基甘氨酸)、二甲基甘氨酸(例如N,N-二甲基甘氨酸或2-二甲基甘氨酸)、氨基苯甲酸(例如4-氨基苯甲酸)、2-哌啶酸(pipecolinic acid)、脯氨酸、2-羟基吡啶、8-羟基喹啉、2-羟基喹啉、或其组合。优选地，配体为吡啶羧酸。当然，适合用于本发明的配体并不限于本文中所公开的特定实例。例如，具有与本文中公开的经羟基取代的N-杂环的粘合常数(bindingconstant)相似的粘合常数的其它杂环化合物(即，具有与2-羟基喹啉、8-羟基喹啉、及2-羟基吡啶相似的粘合常数的杂环化合物)也适合用于本发明。
其为芳族羧酸、芳族磺酸、芳族酸酰胺、氨基酸、或经羟基取代的N-杂环的配体可以任何合适的浓度存在于抛光组合物中。例如，其为芳族羧酸、芳族磺酸、芳族酸酰胺、氨基酸、或经羟基取代的N-杂环的配体(即，为芳族羧酸、芳族磺酸、芳族酸酰胺、氨基酸、或经羟基取代的N-杂环的所有配体的总和)可以0.1mM或更高的浓度存在于抛光组合物中，例如0.5mM或更高、1mM或更高、1.5mM或更高、2mM或更高、2.5mM或更高、3mM或更高、4mM或更高、5mM或更高、7.5mM或更高、或者10mM或更高。可选择地，或者此外，其为芳族羧酸、芳族磺酸、芳族酸酰胺、氨基酸、或经羟基取代的N-杂环的配体(即，为芳族羧酸、芳族磺酸、芳族酸酰胺、氨基酸、或经羟基取代的N-杂环的所有配体的总和)可以100mM或更低的浓度存在于抛光组合物中，例如90mM或更低、80mM或更低、75mM或更低、65mM或更低、50mM或更低、40mM或更低、35mM或更低、25mM或更低、20mM或更低、或者15mM或更低。优选地，其为芳族羧酸、芳族磺酸、芳族酸酰胺、氨基酸、或经羟基取代的N-杂环的配体(即，为芳族羧酸、芳族磺酸、芳族酸酰胺、氨基酸、或经羟基取代的N-杂环的所有配体的总和)以0.1mM至100mM的浓度存在于抛光组合物中，例如0.5mM至75mM、1mM至50mM、5mM至25mM、10mM至20mM、或10mM至15mM。
期望地，其为路易斯酸的金属离子(即，为路易斯酸的所有金属离子的总和)对其为芳族羧酸、芳族磺酸、芳族酸酰胺、氨基酸、或经羟基取代的N-杂环的配体(即，为芳族羧酸、芳族磺酸、芳族酸酰胺、氨基酸、或经羟基取代的N-杂环的所有配体的总和)的摩尔浓度比在1:2与1:0.5之间。换句话说，其为路易斯酸的金属离子(即，为路易斯酸的所有金属离子的总和)对其为芳族羧酸、芳族磺酸、芳族酸酰胺、氨基酸、或经羟基取代的N-杂环的配体(即，为芳族羧酸、芳族磺酸、芳族酸酰胺、氨基酸、或经羟基取代的N-杂环的所有配体的总和)的摩尔浓度比可为1:2、1:1.5、1:1、或1:0.5。优选地，其为路易斯酸的金属离子(即，为路易斯酸的所有金属离子的总和)对其为芳族羧酸、芳族磺酸、芳族酸酰胺、氨基酸、或经羟基取代的N-杂环的配体(即，为芳族羧酸、芳族磺酸、芳族酸酰胺、氨基酸、或经羟基取代的N-杂环的所有配体的总和)的摩尔浓度比为1:2。
虽然不希望受任何特定理论束缚，据信其为路易斯酸的金属离子与其为芳族羧酸、芳族磺酸、芳族酸酰胺、氨基酸、或经羟基取代的N-杂环的配体形成弱金属络合物，其在CMP处理期间与聚合物膜的表面相互作用并开始氧化过程从而提高聚合物膜的移除速率。特别是，据信金属离子、配体与聚合物膜之间的相互作用可如下表示：
在以上图解中，M(n+1)+表示在其接收电子之前的金属离子，且Mn+表示在接收电子之后在还原状态的金属离子。聚合物-金属络合物可包括一个或多个共价键、配位键、络合键、离子键与p键。根据以上反应图解所形成的经氧化的聚合物-金属络合物更容易通过化学机械抛光而移除，允许较低的固体含量并同时提高移除速率。
由以上图解可看出，据信金属络合物本身在抛光聚合物膜的过程中用作氧化剂。因此，虽然抛光组合物视需要可更包含额外的氧化试剂(如过氧型氧化剂)，本发明期望地避免在抛光组合物中包括额外的氧化剂(如过氧型氧化剂)的需要。过氧型氧化剂是任何具有至少一个过氧基团(--O--O--)的氧化剂。例如，过氧型氧化剂为有机过氧化物、无机过氧化物、或其组合。含有至少一个过氧基团的化合物的实例包括，但不限于，过氧化氢及其加合物如脲过氧化氢与过碳酸盐(例如过氧碳酸钠)，有机过氧化物如过氧化苯甲酰、过醋酸、过硼酸、与过氧化二叔丁基、单过硫酸盐(SO5 2-)、二过硫酸盐(S2O8 2-)、及过氧化钠。优选地，化学机械抛光组合物不含过氧型氧化剂。
抛光组合物包括水性载体。水性载体含有水(例如去离子水)且可含有一种或多种可与水溶混的有机溶剂。可使用的有机溶剂的实例包括醇类如丙烯基醇(propenylalcohol)、异丙醇、乙醇、1-丙醇、甲醇、1-己醇等；醛类如乙酰基醛(acetylaldehyde)等；酮类如丙酮、双丙酮醇、甲基乙基酮等；酯类如甲酸乙酯、甲酸丙酯、乙酸乙酯、乙酸甲酯、乳酸甲酯、乳酸丁酯、乳酸乙酯等；包括亚砜的醚类如二甲基亚砜(DMSO)、四氢呋喃、二烷、二甘醇二甲醚等；酰胺类如N,N-二甲基甲酰胺、二甲基咪唑烷酮、N-甲基吡咯烷酮等；多元醇及其衍生物如乙二醇、甘油、二乙二醇、二乙二醇单甲基醚等；及含有氮的有机化合物如乙腈、戊胺、异丙胺、咪唑、二甲胺等。优选地，水性载体仅为水，即，不存在有机溶剂。
抛光组合物可具有任何合适的pH。典型地，抛光组合物具有1或更大的pH。抛光组合物的pH典型地为4或更小。优选地，pH在1至4的范围内，例如pH为1.5、pH为2、pH为2.5、pH为3、pH为3.5、或pH在由这些pH值的任意两个所定义的范围内。
优选地，当配体为芳族羧酸、芳族磺酸、芳族酸酰胺、或经羟基取代的N-杂环时，抛光组合物的pH在2至3的范围内(例如，抛光组合物的pH为2.3，或抛光组合物的pH为2.5)。优选地，当配体为氨基酸时，抛光组合物的pH在2至3的范围内(例如，抛光组合物的pH为2.3、2.5、2.6、或2.7)，或在2.5至3.5的范围内。更优选地，当配体为氨基酸时，抛光组合物的pH在3至3.5的范围内。
抛光组合物的pH可通过任何合适的手段达成和/或维持。更具体地说，抛光组合物可进一步包含pH调节剂(adjustor)、pH缓冲试剂、或其组合。pH调节剂可为任何合适的可调节pH的化合物。例如，pH调节剂可为酸。该酸可为任何合适的酸。典型地，该酸为醋酸、硝酸、磷酸、草酸、及其组合。优选地，该酸为硝酸。或者pH调节剂可为碱。该碱可为任何合适的碱。典型地，该碱为氢氧化钾、氢氧化铵、及其组合。优选地，该碱为氢氧化铵。pH缓冲试剂可为任何合适的缓冲试剂。例如，pH缓冲试剂可为磷酸盐、硫酸盐、醋酸盐、硼酸盐、铵盐等。抛光组合物可包含任何合适的量的pH调节剂和/或pH缓冲试剂，条件为合适的量用于达成和/或维持抛光组合物的pH在本文中所述的pH范围内。
抛光组合物任选地进一步包含一种或多种腐蚀抑制剂(即，成膜剂)。腐蚀抑制剂可为对基材的任何组分而言任何合适的腐蚀抑制剂。优选地，腐蚀抑制剂为铜腐蚀抑制剂。对本发明的目的而言，腐蚀抑制剂为任何化合物、或化合物的混合物，其促进在将抛光的表面的至少一部分上钝化层(即，溶解抑制层(dissolution-inhibiting layer))的形成。合适的腐蚀抑制剂包括，但不限于，赖氨酸，及唑化合物如苯并三唑(BTA)、甲基-苯并三唑(m-BTA)、1,2,4-三唑(TAZ)。优选地，腐蚀抑制剂为BTA或赖氨酸。
抛光组合物可包含任何合适的量的腐蚀抑制剂。一般而言，抛光组合物包含0.005重量％至1重量％(例如0.01至0.5重量％、或0.02至0.2重量％)的腐蚀抑制剂。
抛光组合物视任选地进一步包含一种或多种添加剂。抛光组合物可包含表面活性剂和/或流变控制剂，包括粘度增强剂与凝结剂(例如聚合流变控制剂，举例而言，如氨基甲酸酯聚合物)，分散剂、杀生物剂(例如KATHONTM LX)等。合适的表面活性剂包括，例如，阳离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂、阴离子型聚电解质、非离子型表面活性剂、两性表面活性剂、氟化表面活性剂、其混合物等。
抛光组合物可通过任何合适的技术所制备，其多数为本领域技术人员已知者。抛光组合物可在分批或连续工艺中制备。一般而言，抛光组合物可通过以任何顺序组合本文中的组分而制备。如本文中所使用，术语“组分”包括单独成分(例如，研磨剂颗粒，其为路易斯酸的金属离子，其为芳族羧酸、芳族磺酸、芳族酸酰胺、或氨基酸的配体等)以及成分(例如，研磨剂颗粒，其为路易斯酸的金属离子，其为芳族羧酸、芳族磺酸、芳族酸酰胺、或氨基酸的配体等)的任意组合。
例如，可以所期望的浓度将其为路易斯酸的金属离子及其为芳族羧酸、芳族磺酸、芳族酸酰胺、氨基酸、或经羟基取代的N-杂环的配体，在水中一起混合。pH可随后经调整(若需要)而在1至4的范围内，且研磨剂颗粒(例如氧化铈、氧化锆、氧化硅、氧化铝、或其组合)可以所期望浓度添加至该混合物以形成抛光组合物。抛光组合物可在使用之前制备，有一种或多种组分在即将要使用之前(例如在使用之前1分钟内、或在使用之前1小时内、或在使用之前7天内)添加至抛光组合物。抛光组合物也可通过在抛光操作期间在基材的表面上混合这些组分而制备。
本发明的抛光组合物也可以浓缩物提供，其旨在在使用之前以适当量的水性载体(尤其是水)稀释。在此实施方式中，抛光组合物浓缩物可包含研磨剂颗粒、为路易斯酸的金属离子、为芳族羧酸、芳族磺酸、芳族酸酰胺、氨基酸、或经羟基取代的N-杂环的配体、以及水，其量为在浓缩物以适当量的水稀释时使得抛光组合物的各组分以在以上针对各组分所载适当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所理解的，浓缩物可含有存在于最终抛光组合物中的适当分数的水从而确保其它组分至少部分或全部溶解于浓缩物中。
虽然抛光组合物可在使用之前很早即制备、或即使在使用之前不久制备，抛光组合物也可在使用点(point-of-use)或在接近使用点时通过混合这些组分而制造。如本文中所应用，术语“使用点”是指抛光组合物施用至基材表面(例如抛光垫或基材表面本身)上的时间点。当抛光组合物将采用使用点混合制造时，抛光组合物的组分分别储存于两个或更多个储存装置中。
为了混合包含在储存装置中的组分以在使用点或接近使用点时制造抛光组合物，储存装置典型地配备有一条或多条流动路线由各储存装置通往抛光组合物的使用点(例如压板、抛光垫、或基材表面)。术语“流动路线”是指从一个单独储存容器流动至其中储存组分的使用点的路径。一条或多条流动路线可各自直接地通往使用点，或者，在使用多于一条流动路线的情况中，两条或更多条流动路线可在任意一点组合成为单一流动路线而通往使用点。此外，一条或多条流动路线(例如单独的流动路线或组合的流动路线)的任意一条可在到达这些组分的使用点之前首先通往一个或多个其它装置(例如泵送装置、测量装置、混合装置等)。
抛光组合物的组分可独立地传送至使用点(例如组分传送至基材表面，在此在抛光处理期间混合组分)，或组分可在即将传送至使用点之前组合。如果组分在到达使用点之前10秒内组合，优选在到达使用点之前5秒内组合，更优选在到达使用点之前1秒内组合，甚至在使用点与组分的传送同时组合，则组分在“即将传送至使用点之前”组合。如果组分在使用点的5米内组合、如在使用点的1米内组合或甚至在使用点的10厘米内组合(例如在使用点的1厘米内)，则组分也在“即将传送至使用点之前”组合。
当两种或更多种抛光组合物的组分在到达使用点之前组合，这些组分可在流动路线中组合并传送至使用点而不使用混合装置。或者，一条或多条流动路线可引导至混合装置以促进两种或更多种组分的组合。可使用任何合适的混合装置。例如，混合装置可为喷嘴或喷射器(jet)(例如高压喷嘴或喷射器)，两种或更多种组分通过其流动。或者，混合装置可为容器型混合装置，包含一个或多个进口，两种或更多种抛光组合物的组分通过所述进口引入混合器中，以及至少一个出口，所混合的组分通过该出口离开混合器而直接或经由其它设备的元件(例如经由一条或多条流动路线)传送至使用点。此外，混合装置可包含多于一个的腔室，各腔室具有至少一个进口及至少一个出口，其中两种或更多种组分在各腔室中组合。若使用容器型混合装置，混合装置优选包含混合机构以进一步促进组分的组合。混合机构是本领域通常所知的且包括搅拌器、共混器、搅动器(agitator)、叶片式折流板(paddled baffle)、气体喷雾系统(gas sparger system)、振动器等。
本发明也提供一种使用本文中所述抛光组合物而抛光基材的方法。该抛光基材的方法包含：(i)提供基材；(ii)提供抛光垫；(iii)提供前述化学机械抛光组合物；(iv)使该基材与该抛光垫及该化学机械抛光组合物接触；以及(v)相对于该基材，移动该抛光垫和该化学机械抛光组合物，从而磨除该基材的至少一部分以抛光该基材。
具体而言，本发明更提供一种化学机械抛光基材的方法，包含：(i)提供基材；(ii)提供抛光垫；(iii)提供化学机械抛光组合物，包含：(a)研磨剂颗粒，其包含氧化铈、氧化锆、氧化硅、氧化铝或其组合，(b)金属离子，其为路易斯酸，(c)配体，其为芳族羧酸、芳族磺酸、芳族酸酰胺、氨基酸、或经羟基取代的N-杂环，以及(d)水性载体，其中该化学机械抛光组合物的pH在1至4的范围内；(iv)使该基材与该抛光垫及该化学机械抛光组合物接触；以及(v)相对于该基材，移动该抛光垫和该化学机械抛光组合物，从而磨除该基材的至少一部分以抛光该基材。
本发明的抛光组合物用于抛光任何合适的基材。所述抛光组合物特别用于抛光包含聚合物膜的基材。合适的基材包括半导体、层间介电(inter-layer dielectric，ILD)层、微电机系统(MEMS)、存储器元件如动态随机存取存储器(DRAM)与NAND存储器、光学波片、及包含抗反射涂层(ARC)的基材。合适的聚合物膜可包含，例如，聚合物如聚酰亚胺、氟化聚酰亚胺、自旋碳(spin-on carbon，SoC)聚合物、聚亚芳基化物和聚亚芳基醚(如来自DowChemical的SiLKTM、来自Allied Signal的FLARETM、及来自Schumacher的VELOXTM)、聚苯并唑(PBO)、聚苯并环丁烯、二乙烯基硅氧烷双苯并环丁烯(DVS-BCB)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚硅氧烷、聚亚萘基醚、聚喹啉、聚对二甲苯(paralyne)(如Parylene AF4，脂族四氟化聚对亚二甲苯基)、其共聚物、以及其组合。
基材可包含聚合物膜层以及一个或多个不同于该聚合物膜层的额外的层。所述额外的一个或多个层典型地包括氧化物(例如二氧化硅(SiO2))、四乙氧基硅烷(TEOS)、氮化硅、铜、钽、钨、钛、铂、钌、铱、铝、镍、或其组合、或其它高-或低-κ介电材料。期望地，本发明的抛光组合物对聚合物膜层展现有用的移除速率，同时使基材其它组分(如二氧化硅层、TEOS层、及氮化硅层)的移除速率最小化。具体而言，当聚合物膜层沉积于层间介电质(interlevel dielectric，ILD)上时，本发明的抛光组合物合意地抛光聚合物膜层，同时展现氧化物层、TEOS层、或氮化硅层的最少(或无)抛光。
根据本发明，基材可通过任何合适的技术使用本文中所述抛光组合物而平坦化或抛光。本发明的抛光方法尤其适于与化学机械抛光(CMP)设备结合使用。典型地，该CMP设备包括压板，其在使用时处于运动中并且具有由轨道、直线或圆周运动产生的速度；抛光垫，其与压板接触并且在运动时随着一起压板移动；和夹持器，其固持基材，该基材将通过与抛光垫的表面接触并相对于抛光垫的表面移动而抛光。基材的抛光通过如下发生：将基材放置成与本发明的抛光组合物及典型的抛光垫接触，然后使用抛光组合物及典型的抛光垫磨除基材表面的至少一部分，例如聚合物膜、或一种或多种本文中所述基材材料，从而抛光基材。可使用任何合适的抛光条件以根据本发明抛光基材。期望地，本发明可能达成高的聚合物移除速率而不需要侵蚀性抛光条件。优选地，下压力(down force)(即，使用其将基材接触具有抛光组合物的抛光垫的力)可为6.89千帕(1psi)至41.37千帕(6psi)，压板速度可为15rpm至120rpm、头速度(head speed)可为10rpm至115rpm、且抛光组合物流量可为100毫升/分钟至400毫升/分钟。
可使用与任何合适的抛光垫(例如，抛光表面)结合的化学机械抛光组合物来平坦化或抛光基材。合适的抛光垫包括例如编织和非编织抛光垫。此外，合适的抛光垫可包括具有不同的密度、硬度、厚度、可压缩性、压缩后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(coformed)产物、及其混合物。
合意地，CMP设备进一步包括原位抛光终点检测系统，其中的许多是本领域中已知的。通过分析从工件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。合意地，对于正被抛光的工件的抛光过程的进展的检查或监控使得能够确定抛光终点，即，确定何时终止对特定工件的抛光过程。
实施例
下面的实施例进一步说明本发明，但当然不应解释为以任何方式限制本发明的范围。
实施例1
该实施例表明其为路易斯酸的金属离子与其为芳族羧酸、芳族磺酸、芳族酸酰胺、氨基酸、或经羟基取代的N-杂环的配体的组合在聚合物膜的移除速率上的有效性。
自旋碳(SoC)聚合物晶片使用常规CMP设备以不同抛光组合物进行抛光。所述晶片经7种抛光组合物(抛光组合物1A至1G)抛光，如以下表1所述，各抛光组合物仅含有金属离子、仅含有配体、或含有金属离子与配体二者。
各抛光组合物1A至1G均含有在水性载体中的0.05重量％氧化铈颗粒且必要时以氢氧化铵调整pH为2.3。抛光组合物1A与1B含有5mM Al3+，抛光组合物1C与1D含有5mM Fe3+，以及抛光组合物1E与1F含有5mM Cu2+。抛光组合物1B、1D、1F与1G含有10mM吡啶羧酸。
基材在Logitech台式抛光机(tabletop polisher)上以EPICTM D200垫(CabotMicroelectronics,Aurora,Illinois)进行抛光。抛光参数如下所示：13.79千帕(2psi)的下压力，47rpm的压板速度，50rpm的头速度，以及120毫升/分钟的抛光组合物流量。随着抛光，以埃/分钟为单位来测定聚合物的移除速率。其结果归纳于表1中。
表1：根据金属离子与配体类型的聚合物移除速率
抛光组合物 金属离子 配体 聚合物抛光速率(埃/分钟)
1A(对比) Al3+ -- 100
1B(本发明) Al3+ 吡啶羧酸 1145
1C(对比) Fe3+ -- 68
1D(本发明) Fe3+ 吡啶羧酸 1200
1E(对比) Cu2+ -- 40
1F(本发明) Cu2+ 吡啶羧酸 260
1G(对比) -- 吡啶羧酸 无
该结果表明其为路易斯酸的金属离子(例如Al3+、Fe3+或Cu2+)与其为芳族羧酸、芳族磺酸、芳族酸酰胺、氨基酸、或经羟基取代的N-杂环的配体(例如吡啶羧酸)的组合对抛光包含聚合物膜(例如自旋碳聚合物)的基材特别有效。特别是，抛光组合物1B(含有Al3+与吡啶羧酸)展现了超过1100埃/分钟的聚合物移除速率，其是抛光组合物1A(含有Al3+而不含配体)的聚合物移除速率的至少11倍。相似地，抛光组合物1D(含有Fe3+与吡啶羧酸二者)展现了1200埃/分钟的聚合物移除速率，其是抛光组合物1C(含有Fe3+而不含配体)的聚合物移除速率的至少17倍。此外，抛光组合物1F(含有Cu2+与吡啶羧酸二者)展现了260埃/分钟的聚合物移除速率，其是抛光组合物1E(含有Cu2+而不含配体)的聚合物移除速率的至少6倍。本发明抛光组合物1B、1D与1F的各者远较抛光组合物1G有效，抛光组合物1G含有吡啶羧酸而不含其为路易斯酸的金属离子且展现无移除。
实施例2
该实施例表明，其为路易斯酸的金属离子与其为芳族羧酸、芳族磺酸、芳族酸酰胺、氨基酸、或经羟基取代的N-杂环的配体的组合，有效地移除聚合物膜，同时展现四乙氧基硅烷(TEOS)的最小(或无)移除。
自旋碳(SoC)聚合物晶片及四乙氧基硅烷(TEOS)晶片使用常规CMP设备以不同抛光组合物进行抛光。所述晶片经9种抛光组合物(抛光组合物2A至2I)抛光，如表2中所述。抛光组合物2B、2C、2D、2G、2H与2I用于抛光SoC聚合物晶片，但不用于抛光TEOS晶片。抛光组合物2A至2I的每一种均含有在水性载体中的5mM Fe3+与0.05重量％氧化铈颗粒，且必要时以氢氧化铵调整pH为2.3。各抛光组合物也含有配体，如表2中所述。
基材在Logitech台式抛光机上以EPICTM D200垫(Cabot Microelectronics,Aurora,Illinois)进行抛光。抛光参数如下所示：13.79千帕(2psi)的下压力，35rpm的压板速度，32rpm的头速度，以及120毫升/分钟的抛光组合物流量。随着抛光，以埃/分钟为单位来测定聚合物与TEOS的移除速率。其结果归纳于表2中。
表2：根据配体类型的聚合物与TEOS移除速率
抛光组合物 配体 聚合物抛光速率(埃/分钟) TEOS抛光速率(埃/分钟)
2A(本发明) 吡啶羧酸 2000 10
2B(本发明) 异烟酸 500 --
2C(本发明) 烟酸 50 --
2D(对比) 吡啶腈 50 --
2E(本发明) 吡啶二羧酸 3300 -10
2F(本发明) 吡啶磺酸 3200 30
2G(本发明) 对-甲苯磺酸 625 --
2H(本发明) 水杨酰胺 500 --
2I(对比) 吡啶丙酸 0 --
该结果表明其为路易斯酸的金属离子(例如Fe3+)与其为芳族羧酸、芳族磺酸、芳族酸酰胺、氨基酸、或经羟基取代的N-杂环的配体(例如吡啶羧酸、异烟酸、烟酸、吡啶二羧酸、吡啶磺酸、对-甲苯磺酸、或水杨酰胺)的组合对抛光包含聚合物膜(例如自旋碳聚合物)的基材特别有效。
该结果也表明，相较于包含远端(remote)酸官能团的配体，包含直接附着至芳环的酸官能团的配体展现了增强的聚合物膜的移除速率(例如，比较抛光组合物2I(其包括具有远端酸官能团的配体)的聚合物移除速率与抛光组合物2A、2B与2C(其包括具有直接附着至芳环的酸官能团的配体)的聚合物移除速率)。
该结果更表明，本发明的抛光组合物有效地移除聚合物膜，同时最小化或防止基材其它层(如TEOS)的移除。例如，抛光组合物2A展现了2000埃/分钟的聚合物移除速率，但仅10埃/分钟的TEOS移除速率。相似地，抛光组合物2E与2F分别展现了3300埃/分钟与3200埃/分钟的聚合物移除速率，但分别展现了-10埃/分钟与30埃/分钟的TEOS移除速率。合意地，通过展现对聚合物膜有用的移除速率，同时最小化基材中可能包括的其它组分(如TEOS)的移除，本发明的抛光组合物提供聚合物膜的选择性抛光。
实施例3
该实施例表明，其为路易斯酸的金属离子与其为芳族羧酸、芳族磺酸、芳族酸酰胺、氨基酸、或经羟基取代的N-杂环的配体的组合有效地移除聚合物膜。
自旋碳(SoC)聚合物晶片使用常规CMP设备以不同抛光组合物进行抛光。该晶片经14种抛光组合物(抛光组合物3A至3N)抛光，如表3中所述。抛光组合物3A至3N的每一种均含有在水性载体中的5mM Fe3+与0.05重量％氧化铈颗粒，且必要时以氢氧化铵调整pH为表3中所记载的值。用于各抛光组合物的水性载体为水。各抛光组合物也含有配体，如表3中所述。
基材在Logitech台式抛光机上以EPICTM D200垫(Cabot Microelectronics,Aurora,Illinois)进行抛光。抛光参数如下所示：13.79千帕(2psi)的下压力，35rpm的压板速度，32rpm的头速度，以及120毫升/分钟的抛光组合物流量。随着抛光，以埃/分钟为单位来测定聚合物的移除速率。其结果归纳于表3中。
表3：根据配体类型与pH的聚合物移除速率
抛光组合物 配体 抛光组合物pH 聚合物抛光速率(埃/分钟)
3A(本发明) 甲基甘氨酸 2.7 350
3B(本发明) 甲基甘氨酸 3 565
3C(本发明) 苯基甘氨酸 2.3 713
3D(本发明) 苯基甘氨酸 3 540
3E(本发明) 二甲基甘氨酸 2.6 687
3F(本发明) 二甲基甘氨酸 3 490
3G(本发明) 氨基苯甲酸 2.5 1140
3H(本发明) 氨基苯甲酸 3 1238
3I(本发明) 2-哌啶酸 2.6 265
3J(本发明) 2-哌啶酸 3 406
3K(本发明) 2-哌啶酸 3.5 1333
3L(本发明) 脯氨酸 2.6 687
3M(本发明) 脯氨酸 3 355
3N(本发明) 脯氨酸 3.5 1073
该结果表明其为路易斯酸的金属离子(例如Fe3+)与其为芳族羧酸、芳族磺酸、芳族酸酰胺、氨基酸、或经羟基取代的N-杂环的配体(例如甲基甘氨酸、苯基甘氨酸、二甲基甘氨酸、氨基苯甲酸、2-哌啶酸、或脯氨酸)的组合对抛光包含聚合物膜(例如自旋碳聚合物)的基材特别有效。
该结果也表明，含有为氨基酸的配体的抛光组合物在抛光组合物的pH大于3时，例如当抛光组合物的pH在3与3.5之间时，对于抛光聚合物膜特别有效。例如，抛光组合物3I(其pH低于3，即2.6)的聚合物移除速率低于抛光组合物3J(其pH为3)的聚合物移除速率，抛光组合物3J的聚合物移除速率低于抛光组合物3K(其pH为3.5)的聚合物移除速率。具体而言，抛光组合物3K的聚合物移除速率大于抛光组合物3J的聚合物移除速率3倍，且大于抛光组合物3I的聚合物移除速率5倍。
相似地，抛光组合物3L(其pH低于3，即2.6)的聚合物移除速率低于抛光组合物3N(其pH为3.5)的聚合物移除速率。抛光组合物3M(其pH为3)的聚合物移除速率也低于抛光组合物3N的聚合物移除速率。特定而言，抛光组合物3N的聚合物移除速率几乎是抛光组合物3M的聚合物移除速率的3倍，且显著地大于抛光组合物3L的聚合物移除速率。
实施例4
该实施例表明，其为路易斯酸的金属离子与其为芳族羧酸、芳族磺酸、芳族酸酰胺、氨基酸、或经羟基取代的N-杂环的配体的组合有效地移除聚合物膜，同时展现氧化物(例如二氧化硅(SiO2))的最小(或无)移除。
自旋碳(SoC)聚合物晶片、气相沉积聚酰亚胺晶片、及二氧化硅(SiO2)晶片使用常规CMP设备进行抛光。
特定而言，如表4中所述，使用4种抛光组合物(抛光组合物4A至4D)抛光8个基材。抛光组合物4A至4D的每一种均含有在水性载体中的10mM吡啶羧酸、0.05重量％氧化铈颗粒与5mM Fe3+，且必要时以氢氧化铵调整pH为2.3。抛光组合物4A至4C用于抛光3个不同的自旋碳(SoC)聚合物晶片、以及二氧化硅(SiO2)晶片。抛光组合物4D用于抛光气相沉积聚酰亚胺晶片与SiO2晶片。
抛光组合物4A至4C用于以EPICTM D200垫(Cabot Microelectronics,Aurora,Illinois)在Applied Materials 300毫米ReflexionTM抛光机上抛光基材。关于抛光组合物4A至4C的抛光参数如下所示：6.89千帕(1psi)的下压力，50rpm的压板速度，47rpm的头速度，以及300毫升/分钟的抛光组合物流量。抛光组合物4D用于以IC 1010TM垫(陶氏化学)在Applied Materials 300毫米ReflexionTM抛光机上抛光基材。关于抛光组合物4D的抛光参数如下所示：13.79千帕(2psi)的下压力，90rpm的压板速度，85rpm的头速度，以及300毫升/分钟的抛光组合物流量。随着抛光，以埃/分钟为单位来测定不同SoC聚合物与SiO2的移除速率。其结果归纳于表4中。
表4：聚合物与氧化物移除速率
抛光组合物 聚合物类型 聚合物抛光速率(埃/分钟) SiO2抛光速率(埃/分钟)
4A(本发明) 自旋碳 2735 2
4B(本发明) 自旋碳 1071 1
4C(本发明) 自旋碳 1450 2
4D(本发明) 气相沉积聚酰亚胺 1200 0
该结果表明，其为路易斯酸的金属离子(例如Fe3+)与其为芳族羧酸、芳族磺酸、芳族酸酰胺、氨基酸、或经羟基取代的N-杂环的配体(例如吡啶羧酸)的组合对抛光包含聚合物膜(例如自旋碳聚合物膜或气相沉积聚酰亚胺膜)的基材特别有效。
该结果更表明，本发明的抛光组合物有效地移除聚合物膜，同时最小化或防止基材其它层(如氧化物层(例如SiO2))的移除。特定而言，抛光组合物4A至4D的每一种均展现了大于1000埃/分钟的聚合物移除速率，但基本上展现了无氧化物移除速率。合意地，通过展现对聚合物膜有用的移除速率同时最小化基材中可能包括的其它组分(如氧化物)的移除，本发明的抛光组合物提供聚合物膜的选择性抛光。
将本文中引用的所有参考文献(包括出版物、专利申请和专利)在此引入作为参考，其参考程度如同各参考文献被单独和具体说明以引入作为参考并且各参考文献在本文中全部阐述一般。
在描述本发明的范围(特别是所附权利要求的范围)中使用术语“一个”和“一种”和“该”和“至少一个”以及类似的指示物应理解为包括单数和复数，除非本文中另有说明或上下文明显矛盾。在一个或多个项目的列表后使用术语“至少一个”(例如，“A和B中的至少一个”)解释为意指选自所列项目中的一个项目(A或B)或所列项目中的两个或更多个项目的任何组合(A和B)，除非本文中另有说明或上下文明显矛盾。术语“包含”、“具有”、“包括”、和“含有”应理解为开放式术语(即，意味着“包括，但不限于”)，除非另有说明。本文中数值范围的列举仅仅用作单独提及落在该范围内的每个独立值的简写方法，除非本文中另有说明，并且在说明书中引入每个独立值，就如同其在这里被单独列举一样。本文描述的所有方法可以任何适宜的顺序进行，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾。本文中提供的任何和所有实例、或示例性语言(如，“例如”)的使用仅用来更好地说明本发明，而不是对本发明的范围加以限定，除非另有说明。说明书中没有语言应被理解为是在将任何非要求保护的要素表明为是本发明的实践所必需的。
本文中描述了本发明的优选实施方式，包括本发明人已知的进行本发明的最佳模式。通过阅读上述说明书，那些优选实施方式的变化对于本领域的普通技术人员来说将变得明晰。本发明人希望技术人员适当地采用这种变化，且本发明人希望本发明用不同于本文具体描述的方式进行实践。因此，本发明包括适用法律所允许的、所附权利要求书中所列举的主题的所有修改和等价物。此外，在其所有可能变化中的上述要素的任意组合包括在本发明中，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾。

Claims (29)

1.化学机械抛光组合物，包含：
(a)研磨剂颗粒，其包含氧化铈，
(b)金属离子，其为路易斯酸，
(c)配体，其为芳族羧酸、芳族磺酸、芳族酸酰胺、氨基酸、或经羟基取代的N-杂环，以及
(d)水性载体，
其中该化学机械抛光组合物的pH在2至3.5的范围内，金属离子与配体的摩尔浓度比在1:2与1:0.5之间。
2.权利要求1的化学机械抛光组合物，其中该研磨剂颗粒由氧化铈组成，且该化学机械抛光组合物不包含其它研磨剂颗粒。
3.权利要求1的化学机械抛光组合物，其中该金属离子为Fe3+、Al3+、Cu2+、Zn2+、或其组合。
4.权利要求3的化学机械抛光组合物，其中该金属离子为Fe3+。
5.权利要求3的化学机械抛光组合物，其中该金属离子为Al3+。
6.权利要求1的化学机械抛光组合物，其中该配体为吡啶羧酸、异烟酸、烟酸、吡啶二羧酸、吡啶磺酸、对-甲苯磺酸、水杨酰胺、氨基苯磺酸、甲基甘氨酸、苯基甘氨酸、二甲基甘氨酸、氨基苯甲酸、2-哌啶酸、脯氨酸、2-羟基吡啶、8-羟基喹啉、2-羟基喹啉、或其组合。
7.权利要求6的化学机械抛光组合物，其中该配体为吡啶羧酸。
8.权利要求1的化学机械抛光组合物，其中该化学机械抛光组合物不含过氧型氧化剂。
9.权利要求1的化学机械抛光组合物，其中该化学机械抛光组合物包含总浓度为0.01重量％至1重量％的研磨剂颗粒。
10.权利要求9的化学机械抛光组合物，其中该化学机械抛光组合物包含总浓度为0.01重量％至0.05重量％的研磨剂颗粒。
11.权利要求1的化学机械抛光组合物，其中该化学机械抛光组合物包含总浓度为0.05mM至50mM的一种或多种金属离子。
12.权利要求1的化学机械抛光组合物，其中该化学机械抛光组合物包含总浓度为0.1mM至100mM的一种或多种配体。
13.权利要求1的化学机械抛光组合物，其中该配体为芳族羧酸、芳族磺酸、芳族酸酰胺、或经羟基取代的N-杂环，且其中该化学机械抛光组合物的pH在2至3的范围内。
14.权利要求1的化学机械抛光组合物，其中该配体为氨基酸，且其中该化学机械抛光组合物的pH在3至3.5的范围内。
15.抛光基材的方法，包括：
(i)提供基材；
(ii)提供抛光垫；
(iii)提供权利要求1的化学机械抛光组合物；
(iv)使该基材与该抛光垫及该化学机械抛光组合物接触；以及
(v)相对于该基材，移动该抛光垫和该化学机械抛光组合物，从而磨除该基材的至少一部分以抛光该基材。
16.抛光基材的方法，包括：
(i)提供基材，其中该基材包含聚合物膜；
(ii)提供抛光垫；
(iii)提供化学机械抛光组合物，包含：
(a)研磨剂颗粒，其包含氧化铈，
(b)金属离子，其为路易斯酸，
(c)配体，其为芳族羧酸、芳族磺酸、芳族酸酰胺、氨基酸、或经羟基取代的N-杂环，以及
(d)水性载体，
其中该化学机械抛光组合物的pH在1至4的范围内，金属离子与配体的摩尔浓度比在1:2与1:0.5之间；
(iv)使该基材与该抛光垫及该化学机械抛光组合物接触；以及
(v)相对于该基材，移动该抛光垫和该化学机械抛光组合物，从而磨除该基材的表面上的该聚合物膜的至少一部分以抛光该基材。
17.权利要求16的方法，其中该研磨剂颗粒由氧化铈组成，且该化学机械抛光组合物不包含其它研磨剂颗粒。
18.权利要求16的方法，其中该金属离子为Fe3+、Al3+、Cu2+、Zn2+、或其组合。
19.权利要求18的方法，其中该金属离子为Fe3+。
20.权利要求18的方法，其中该金属离子为Al3+。
21.权利要求16的方法，其中该配体为吡啶羧酸、异烟酸、烟酸、吡啶二羧酸、吡啶磺酸、对-甲苯磺酸、水杨酰胺、氨基苯磺酸、甲基甘氨酸、苯基甘氨酸、二甲基甘氨酸、氨基苯甲酸、2-哌啶酸、脯氨酸、2-羟基吡啶、8-羟基喹啉、2-羟基喹啉、或其组合。
22.权利要求21的方法，其中该配体为吡啶羧酸。
23.权利要求16的方法，其中该化学机械抛光组合物不含过氧型氧化剂。
24.权利要求16的方法，其中该化学机械抛光组合物包含总浓度为0.01重量％至1重量％的研磨剂颗粒。
25.权利要求24的方法，其中该化学机械抛光组合物包含总浓度为0.01重量％至0.05重量％的研磨剂颗粒。
26.权利要求16的方法，其中该化学机械抛光组合物包含总浓度为0.05mM至50mM的一种或多种金属离子。
27.权利要求16的方法，其中该化学机械抛光组合物包含总浓度为0.1mM至100mM的一种或多种配体。
28.权利要求16的方法，其中该配体为芳族羧酸、芳族磺酸、芳族酸酰胺、或经羟基取代的N-杂环，且其中该化学机械抛光组合物的pH在2至3的范围内。
29.权利要求16的方法，其中该配体为氨基酸，且其中该化学机械抛光组合物的pH在3至3.5的范围内。
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