CN105814163A - 混合研磨剂型抛光组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供化学机械抛光组合物以及使用所述化学机械抛光组合物来化学机械抛光基材的方法。所述抛光组合物包含：第一研磨剂颗粒，其中该第一研磨剂颗粒为铈土颗粒；第二研磨剂颗粒，其中该第二研磨剂颗粒为铈土颗粒、经表面改性的硅石颗粒、或有机颗粒；pH调节剂；以及水性载体。此外，该抛光组合物呈现多峰粒径分布。

Description

混合研磨剂型抛光组合物
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。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。
随着集成电路尺寸的缩小以及晶片上的集成电路数量的增加，用以形成电路的组件必须彼此位置更近以纳入典型晶片上的有限空间。电路间的有效隔离对于保障最大的半导体效能而言是重要的。因此，会在将浅沟槽蚀刻至半导体基材中，并填充绝缘材料以隔离集成电路中的活性区域。更详细而言，浅沟槽隔离(STI)是一种将氮化硅形成于硅基材上，通过蚀刻或光蚀刻形成浅沟槽，并沉积介电层以填充沟槽的操作。由于以此方式形成沟槽的深度变化，典型地必须在基材顶部沉积过量的介电材料以确保能完全填充所有的沟槽。介电材料(例如硅氧化物)会遵从其下方基材的形貌。因此，基材的表面由沟槽之间上方氧化物的区域定义，其称为图案氧化物(patternoxide)。图案氧化物由位于沟槽外的多余氧化物介电材料的台阶高度(stepheight)定义。多余的介电材料典型由CMP操作移除，其额外提供平坦表面以供进一步操作。当图案氧化物被磨除且达到表面平坦性，该氧化层即称为毯覆的氧化层(blanketoxide)。
抛光组合物可由其抛光速率(即，移除速率)及其平坦化效率定义。抛光速率是指由基材表面移除材料的速率，且通常以每单位时间的单位长度(厚度)(例如，每分钟数埃)来表示。平坦化效率是关于台阶高度的减少相对于由基材移除的材料量。详细而言，抛光表面首先与表面的“高点”接触且必须移除材料以形成平坦的表面。能够以移除较少材料而达到平坦表面的操作，相较于必须移除较多材料而达到平坦化的操作，被认为是较有效率的。
硅氧化物图案的移除速率通常可为STI操作中介电抛光步骤的速率限制，因此需要高的移除速率以增加装置输出。然而，若毯覆物移除速率过快，对于在暴露的沟槽的氧化物过度抛光将导致沟槽侵蚀，并使装置缺陷增加。
仍需要能够提供有利的移除速率和期望的平坦化效率，而不会过度侵蚀沟槽中硅氧化物的用于含有硅氧化物的基材的化学机械抛光组合物及方法。本发明提供此种抛光组合物及方法。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)第一研磨剂颗粒，其中该第一研磨剂颗粒为铈土(ceria)颗粒，且其中该第一研磨剂颗粒的平均粒径为30纳米至1微米，并以0.005重量％至2重量％的浓度存在于该抛光组合物中；(b)第二研磨剂颗粒，其中该第二研磨剂颗粒为铈土颗粒、经表面改性的硅石(silica)颗粒、或有机颗粒，且其中该第二研磨剂颗粒的平均粒径为1纳米至60纳米，并以0.005重量％至2重量％的浓度存在于该抛光组合物中；(c)经官能化的吡啶、苯甲酸、氨基酸、或其组合；(d)pH调节剂；以及(e)水性载体；其中该抛光组合物呈现多峰粒径分布(multimodalparticlesizedistribution)，且其中该抛光组合物的pH值为3.5至9。
本发明也提供一种化学机械抛光组合物，包含：(a)第一研磨剂颗粒，其中该第一研磨剂颗粒为铈土颗粒，且其中该第一研磨剂颗粒的平均粒径为30纳米至1微米，并以0.005重量％至2重量％的浓度存在于该抛光组合物中；(b)第二研磨剂颗粒，其中该第二研磨剂颗粒为铈土颗粒、经表面改性的硅石颗粒、或有机颗粒，且其中该第二研磨剂颗粒的平均粒径为1纳米至60纳米，并以0.005重量％至2重量％的浓度存在于该抛光组合物中；(c)聚合物添加剂，其选自聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醇、聚(甲基丙烯酸羟乙酯)、聚(甲基丙烯酸羟乙酯)的共聚物、纤维素、阳离子型树枝状大分子、甲基丙烯酰氧乙基三甲基铵(methacryloyloxyethyltrimethylammonium)的单体或均聚物、或其组合；(d)pH调节剂；以及(e)水性载体；其中该抛光组合物呈现多峰粒径分布，且其中该抛光组合物的pH值为6至9。
本发明进一步提供一种抛光基材的方法，包括：(i)提供基材，例如硅氧化物层；(ii)提供抛光垫；(iii)提供化学机械抛光组合物，包含：(a)第一研磨剂颗粒，其中该第一研磨剂颗粒为铈土颗粒，且其中该第一研磨剂颗粒的平均粒径为30纳米至1微米，并以0.005重量％至2重量％的浓度存在于该抛光组合物中；(b)第二研磨剂颗粒，其中该第二研磨剂颗粒为铈土颗粒、经表面改性的硅石颗粒、或有机颗粒，且其中该第二研磨剂颗粒的平均粒径为1纳米至60纳米，并以0.005重量％至2重量％的浓度存在于该抛光组合物中；(c)经官能化的吡啶、苯甲酸、氨基酸、或其组合；(d)pH调节剂；以及(e)水性载体；其中该抛光组合物呈现多峰粒径分布，且其中该抛光组合物的pH值为3.5至9；(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)使该抛光垫及该化学机械抛光组合物相对于该基材移动，从而磨除该基材表面上的该硅氧化物层的至少一部分以抛光该基材。
本发明更进一步提供一种抛光基材的方法，包括：(i)提供基材，例如硅氧化物层；(ii)提供抛光垫；(iii)提供化学机械抛光组合物，包含：(a)第一研磨剂颗粒，其中该第一研磨剂颗粒为铈土颗粒，且其中该第一研磨剂颗粒的平均粒径为30纳米至1微米，并以0.005重量％至2重量％的浓度存在于该抛光组合物中；(b)第二研磨剂颗粒，其中该第二研磨剂颗粒为铈土颗粒、经表面改性的硅石颗粒、或有机颗粒，且其中该第二研磨剂颗粒的平均粒径为1纳米至60纳米，并以0.005重量％至2重量％的浓度存在于该抛光组合物中；(c)聚合物添加剂，其选自聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醇、聚(甲基丙烯酸羟乙酯)、聚(甲基丙烯酸羟乙酯)的共聚物、纤维素、阳离子型树枝状大分子、甲基丙烯酰氧乙基三甲基铵的单体或均聚物、或其组合；(d)pH调节剂；以及(e)水性载体；其中该抛光组合物呈现多峰粒径分布，且其中该抛光组合物的pH值为6至9；(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)使该抛光垫及该化学机械抛光组合物相对于该基材移动，从而磨除该基材表面上的该硅氧化物层的至少一部分以抛光该基材。
具体实施方式
本发明提供化学机械抛光组合物。在一实施方案中，该抛光组合物可包含、基本上由以下组成、或是由以下组成：(a)第一研磨剂颗粒，其中该第一研磨剂颗粒为铈土颗粒，且其中该第一研磨剂颗粒的平均粒径为30纳米至1微米，并以0.005重量％至2重量％的浓度存在于该抛光组合物中；(b)第二研磨剂颗粒，其中该第二研磨剂颗粒为铈土颗粒、经表面改性的硅石颗粒、或有机颗粒，且其中该第二研磨剂颗粒的平均粒径为1纳米至60纳米，并以0.005重量％至2重量％的浓度存在于该抛光组合物中；(c)经官能化的吡啶、苯甲酸、氨基酸、或其组合；(d)pH调节剂；以及(e)水性载体；其中该抛光组合物呈现多峰粒径分布，且其中该抛光组合物的pH值为3.5至9。
在另一实施方案中，该抛光组合物可包含、基本上由以下组成、或是由以下组成：(a)第一研磨剂颗粒，其中该第一研磨剂颗粒为铈土颗粒，且其中该第一研磨剂颗粒的平均粒径为30纳米至1微米，并以0.005重量％至2重量％的浓度存在于该抛光组合物中；(b)第二研磨剂颗粒，其中该第二研磨剂颗粒为铈土颗粒、经表面改性的硅石颗粒、或有机颗粒，且其中该第二研磨剂颗粒的平均粒径为1纳米至60纳米，并以0.005重量％至2重量％的浓度存在于该抛光组合物中；(c)聚合物添加剂，其选自聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醇、聚(甲基丙烯酸羟乙酯)、聚(甲基丙烯酸羟乙酯)的共聚物、纤维素、阳离子型树枝状大分子、甲基丙烯酰氧乙基三甲基铵的单体或均聚物、或其组合；(d)pH调节剂；以及(e)水性载体；其中该抛光组合物呈现多峰粒径分布，且其中该抛光组合物的pH值为6至9。
抛光组合物包括第一研磨剂颗粒。该第一研磨剂颗粒可为任何适合的研磨剂颗粒。优选地，第一研磨剂颗粒为铈土(如，铈氧化物)颗粒。第一研磨剂颗粒可为铈土颗粒的任何适合形式，例如热解铈土颗粒、经煅烧的铈土颗粒、或湿法铈土颗粒(例如，沉淀的铈土颗粒或凝集聚合铈土颗粒，包括胶体铈土颗粒)。优选地，该第一研磨剂颗粒为湿法铈土颗粒或经煅烧的铈土颗粒。更佳地，该第一研磨剂颗粒为湿法铈土颗粒。
该第一研磨剂颗粒可具有任何适合的平均粒径。颗粒的粒径是指包围该颗粒的最小球体的直径。第一研磨剂颗粒的粒径可使用任何适合的技术来测量，例如使用激光散射技术。适合的粒径测量仪器为可商业购得的，例如可由英国马尔文(Malvern，UK)的马尔文仪器(MalvernInstruments)购得。第一研磨剂颗粒的平均粒径可为30纳米或以上，例如35纳米或以上、40纳米或以上、45纳米或以上、50纳米或以上、55纳米或以上、60纳米或以上、65纳米或以上、或是70纳米或以上。或者或除此之外，第一研磨剂颗粒的平均粒径可为1微米或以下，例如900纳米或以下、800纳米或以下、750纳米或以下、500纳米或以下、250纳米或以下、100纳米或以下、75纳米或以下、或70纳米或以下。因此，第一研磨剂颗粒的平均粒径可在由前述任意两个端点所限制的范围内。例如，第一研磨剂颗粒的平均粒径可为30纳米至1微米，例如30纳米至750纳米、30纳米至500纳米、30纳米至250纳米、30纳米至100纳米、30纳米至75纳米、50纳米至500纳米、50纳米至100纳米、50纳米至75纳米、或50纳米至70纳米。优选地，第一研磨剂颗粒的平均粒径为50纳米至70纳米，例如，平均粒径为50纳米、平均粒径为55纳米、平均粒径为60纳米、平均粒径为65纳米、或是平均粒径为70纳米。
第一研磨剂颗粒可以任何适合的浓度存在于该抛光组合物中。例如，第一研磨剂颗粒可以0.005重量％或以上的浓度存在于抛光组合物中，例如0.01重量％或以上、0.015重量％或以上、0.02重量％或以上、0.025重量％或以上、0.03重量％或以上、0.035重量％或以上、0.04重量％或以上、0.05重量％或以上、0.075重量％或以上、0.1重量％或以上、0.15重量％或以上、0.2重量％或以上、0.25重量％或以上、0.5重量％或以上、或0.75重量％或以上。或者或除此之外，第一研磨剂颗粒可以2重量％或以下的浓度存在于抛光组合物中，例如1.75重量％或以下、1.6重量％或以下、1.5重量％或以下、1.4重量％或以下、1.3重量％或以下、1.25重量％或以下、1.2重量％或以下、1.15重量％或以下、1重量％或以下、0.75重量％或以下、0.5重量％或以下、0.25重量％或以下、或0.05重量％或以下。因此，第一研磨剂颗粒可以由前述任意两个端点所限制的浓度范围存在于抛光组合物中。优选地，第一研磨剂颗粒可以0.005重量％至2重量％的浓度存在于抛光组合物中，例如0.01重量％至1重量％、0.01重量％至0.75重量％、0.01重量％至0.5重量％、0.01重量％至0.25重量％、或0.01重量％至0.05重量％。举例而言，第一研磨剂颗粒可以0.025重量％、0.05重量％、0.075重量％、0.1重量％、0.15重量％、0.2重量％、或0.25重量％的浓度存在于抛光组合物中。
抛光组合物还包含第二研磨剂颗粒。该第二研磨剂颗粒可为任何适合的研磨剂颗粒。优选地，第二研磨剂颗粒为金属氧化物颗粒或有机颗粒。例如，第二研磨剂颗粒可为金属氧化物颗粒，例如铈土(如铈氧化物)、硅石(如二氧化硅)、矾土(alumina)(如铝氧化物)、锆氧土(zirconia)(如锆氧化物)、氧化钛(titania)(如二氧化钛)、镍氧化物、其共形成的产物、或其组合。该金属氧化物颗粒可为金属氧化物颗粒的任何适合形式，例如热解金属氧化物颗粒、经煅烧的金属氧化物颗粒、或湿法金属氧化物颗粒(例如，沉淀的金属氧化物颗粒或凝集聚合金属氧化物颗粒，包括胶体金属氧化物颗粒)。优选地，当第二研磨剂颗粒为金属氧化物颗粒时，该第二研磨剂颗粒为湿法铈土颗粒、经煅烧的铈土颗粒、或胶体硅石颗粒。
第二研磨剂颗粒可为任何适合的有机颗粒。例如，第二研磨剂颗粒可为明胶、胶乳、纤维素、聚苯乙烯、或聚丙烯酸酯。优选地，当第二研磨剂颗粒为有机颗粒时，该第二研磨剂颗粒为明胶颗粒。
第二研磨剂颗粒可为经表面改性的研磨剂颗粒。例如，第二研磨剂颗粒可为经表面改性的颗粒，例如经表面改性的硅石颗粒或经表面改性的有机颗粒，包括经表面改性的明胶颗粒。第二研磨剂颗粒可具有任何适合的表面电荷。例如，该第二研磨剂颗粒可为阳离子型颗粒。“阳离子型”意指该第二研磨剂颗粒在抛光组合物的pH值下具有正表面电荷。优选地，当第二研磨剂颗粒为阳离子型颗粒，该第二研磨剂颗粒为阳离子型硅石颗粒或阳离子型明胶颗粒。
该第二研磨剂颗粒可具有任何适合的平均粒径。颗粒的粒径为包围该颗粒的最小球体的直径。第二研磨剂颗粒的粒径可由任何适合的技术测量，例如使用激光散射技术。适合的粒径测量仪器是商业可购得的，例如可购自马尔文仪器(英国马尔文)。第二研磨剂颗粒的平均粒径可为1纳米或以上，例如2纳米或以上、3纳米或以上、4纳米或以上、5纳米或以上、6纳米或以上、7纳米或以上、8纳米或以上、9纳米或以上、10纳米或以上、15纳米或以上、20纳米或以上、25纳米或以上、或是30纳米或以上。或者或除此之外，第二研磨剂颗粒的平均粒径可为60纳米或以下，例如55纳米或以下、50纳米或以下、45纳米或以下、40纳米或以下、35纳米或以下、30纳米或以下、25纳米或以下、20纳米或以下、15纳米或以下、10纳米或以下、或5纳米或以下。因此，第二研磨剂颗粒的平均粒径可在由前述任意两个端点限制的范围内。例如，第二研磨剂颗粒的平均粒径可为1纳米至60纳米，例如1纳米至50纳米、1纳米至40纳米、1纳米至30纳米、1纳米至25纳米、1纳米至20纳米、1纳米至5纳米、5纳米至40纳米、5纳米至30纳米、5纳米至20纳米、或5纳米至10纳米。优选地，第二研磨剂颗粒的平均粒径为10纳米至40纳米，例如，平均粒径为10纳米、平均粒径为15纳米、平均粒径为20纳米、平均粒径为25纳米、平均粒径为30纳米、或是平均粒径为35纳米。或者，第二研磨剂颗粒的平均粒径可为60纳米。
第二研磨剂颗粒可以任何适合的浓度存在于该抛光组合物中。例如，第二研磨剂颗粒可以0.005重量％或以上的浓度存在于抛光组合物中，例如0.01重量％或以上、0.015重量％或以上、0.02重量％或以上、0.025重量％或以上、0.03重量％或以上、0.035重量％或以上、0.04重量％或以上、0.05重量％或以上、0.075重量％或以上、0.1重量％或以上、0.15重量％或以上、0.2重量％或以上、0.25重量％或以上、0.5重量％或以上、或0.75重量％或以上。或者或除此之外，第二研磨剂颗粒可以2重量％或以下的浓度存在于抛光组合物中，例如1.75重量％或以下、1.6重量％或以下、1.5重量％或以下、1.4重量％或以下、1.3重量％或以下、1.25重量％或以下、1.2重量％或以下、1.15重量％或以下、1重量％或以下、0.75重量％或以下、0.5重量％或以下、0.25重量％或以下、或0.05重量％或以下。因此，第二研磨剂颗粒可以由前述任意两个端点所限制的范围的浓度存在于抛光组合物中。优选地，第二研磨剂颗粒可以0.005重量％至2重量％的浓度存在于抛光组合物中，例如0.01重量％至1重量％、0.01重量％至0.75重量％、0.01重量％至0.5重量％、0.01重量％至0.25重量％、或0.01重量％至0.05重量％。例如，第一研磨剂颗粒可以0.025重量％、0.05重量％、0.075重量％、0.1重量％、0.15重量％、0.2重量％、或0.25重量％的浓度存在于抛光组合物中。
抛光组合物任选地包含额外的研磨剂颗粒(如，第三研磨剂颗粒、第四研磨剂颗粒、第五研磨剂颗粒等等)。所述额外的研磨剂颗粒可为任何适合的研磨剂颗粒。例如，额外的研磨剂颗粒可为铈土(如铈氧化物)、锆氧土(如锆氧化物)、硅石(如二氧化硅)、矾土(如铝氧化物)、氧化钛(如二氧化钛)、氧化锗(如二氧化锗、锗氧化物)、镁土(magnesia)(如镁氧化物)、镍氧化物、其共形成的产物、或其组合的金属氧化物研磨剂颗粒。可选择地，该额外的研磨剂颗粒可为明胶、胶乳、纤维素、聚苯乙烯、或聚丙烯酸酯的有机颗粒。
该额外的研磨剂颗粒可具有任何适合的平均粒径。颗粒的粒径为包围该颗粒的最小球体的直径。额外的颗粒的粒径可由任何适合的技术测量，例如使用激光散射技术。适合的粒径测量仪器是可商业购得的，例如可购自马尔文仪器(英国马尔文)。例如，额外的研磨剂颗粒的平均粒径可为1纳米至1微米，例如1纳米至500纳米、1纳米至300纳米、1纳米至150纳米、1纳米至100纳米、1纳米至50纳米、1纳米至30纳米、30纳米至1微米、30纳米至500纳米、30纳米至250纳米、30纳米至100纳米、50纳米至100纳米、50纳米至250纳米、或50纳米至500纳米。
额外的研磨剂颗粒可以任何适合的浓度存在于该抛光组合物中。例如，额外的研磨剂颗粒(即，第三研磨剂颗粒、第四研磨剂颗粒、第五研磨剂颗粒等的整体而言)可以0.005重量％至2重量％的浓度存在于抛光组合物中，例如0.01重量％至1重量％、0.01重量％至0.5重量％、0.01重量％至0.25重量％、或0.01重量％至0.05重量％。
理想地，抛光组合物含有低含量的研磨剂颗粒(即，低固体含量)。低固体含量理想地使基材得以以有效的移除速率抛光，同时最小化于较高研磨剂量下(例如大于5重量％的固体含量)观测到的缺陷率以及对基材上其他组分的过度移除速率。因此，抛光组合物理想地以0.01重量％至5重量％的结合(总)浓度，包含第一研磨剂颗粒、第二研磨剂颗粒及任何额外的研磨剂颗粒，例如0.05重量％至4重量％、0.075重量％至3重量％、或0.1重量％至2重量％的结合浓度。优选地，抛光组合物包含第一研磨剂颗粒及第二研磨剂颗粒，且不包含额外的研磨剂颗粒。
第一研磨剂颗粒及第二研磨剂颗粒可以任何适合的比例存在于抛光组合物中。第一研磨剂颗粒对第二研磨剂颗粒的比例以重量(浓度)基础计。尤其，该比例代表存在于该抛光组合物中的第一研磨剂颗粒的重量百分比相对于存在于该抛光组合物中的第二研磨剂颗粒的重量百分比。存在于抛光组合物中的第一研磨剂颗粒的浓度与存在于抛光组合物中的第二研磨剂颗粒的浓度的比例可为1:10或以上，例如1:5或以上、1:3或以上、1:2或以上、或是1:1或以上。或者或除此之外，存在于抛光组合物中的第一研磨剂颗粒的浓度与存在于抛光组合物中的第二研磨剂颗粒的浓度的比例可为30:1或以下，例如20:1或以下、15:1或以下、10:1或以下、5:1或以下、2:1或以下、1.5:1或以下、1:1或以下、或是1:5或以下。因此，存在于抛光组合物中的第一研磨剂颗粒的浓度与存在于抛光组合物中的第二研磨剂颗粒的浓度的比例可在前述任意两个端点所限制的范围内。例如，存在于抛光组合物中的第一研磨剂颗粒的浓度与存在于抛光组合物中的第二研磨剂颗粒的浓度的比例可为1:10至1:1、1:10至1:5、1:10至1:3、1:5至1:1、1:3至1:1、1:5至1:3、1:1至30:1、1:1至20:1、1:1至15:1、1:1至10:1、1:1至5:1、1:1至2:1、或是1:1至1.5:1。
当第二研磨剂颗粒为铈土颗粒，且当第二研磨剂颗粒的粒径为20纳米至40纳米时，存在于抛光组合物中的第一研磨剂颗粒的浓度与存在于抛光组合物中的第二研磨剂颗粒的浓度的比例优选为1:1至5:1，更优选为1:1至1.5:1。
当第二研磨剂颗粒为铈土颗粒，且当第二研磨剂颗粒的粒径为1纳米至15纳米时，存在于抛光组合物中的第一研磨剂颗粒的浓度与存在于抛光组合物中的第二研磨剂颗粒的浓度的比例优选为1:1至10:1，更优选为3:1至6:1，最优选为5:1。
当第二研磨剂颗粒为硅石颗粒(例如经表面改性的硅石颗粒、或阳离子型硅石颗粒)，存在于抛光组合物中的第一研磨剂颗粒的浓度与存在于抛光组合物中的第二研磨剂颗粒的浓度的比例优选为1:1至15:1，且更优选为10:1。
当第二研磨剂颗粒为有机颗粒(例如明胶、胶乳、纤维素、聚苯乙烯、或聚丙烯酸酯颗粒)，存在于抛光组合物中的第一研磨剂颗粒的浓度与存在于抛光组合物中的第二研磨剂颗粒的浓度的比例优选为1:1至30:1，且更优选为20:1。
第一研磨剂颗粒、第二研磨剂颗粒、及任何额外的研磨剂颗粒理想地悬浮于抛光组合物中，更具体而言，悬浮于抛光组合物的水性载体中。当第一、第二、及额外的研磨剂颗粒悬浮于抛光组合物中时，第一、第二、及额外的研磨剂颗粒优选是胶体稳定的(colloidallystable)。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。
抛光组合物呈现多峰粒径分布。如本文中，术语“多峰”是指抛光组合物呈现具有至少二个最大值(例如，2或更多个最大值、3或更多个最大值、4或更多个最大值、或是5或更多个最大值)的粒径分布。优选地，抛光组合物呈现双峰粒径分布，即，抛光组合物呈现具有2个平均粒径最大值的粒径分布。术语“最大值”是指粒径分布中的峰值。峰值对应于本文中所描述第一、第二、及额外的研磨剂颗粒的平均粒径。因此，例如，当抛光组合物含有第一研磨剂颗粒与第二研磨剂颗粒，且不含额外的研磨剂颗粒，则颗粒数量对粒径的作图将反应出双峰粒径分布，包括位于粒径为30纳米至1微米的第一峰值，及位于粒径为1纳米至60纳米的第二峰值。
抛光组合物可具有任何适合的pH值。一般而言，抛光组合物具有3或以上的pH值。并且，抛光组合物的pH值一般为9或以下。例如，pH值范围可为3.5至9，例如pH3.5、pH4、pH4.5、pH5、pH5.5、pH6、pH7、pH8、pH9、或是在这些pH值的任意两者所定义的范围中的pH值。或者，pH值可在6至9的范围，例如pH6.5、pH7、pH7.5、pH8、pH8.5、pH9、或是在这些pH值的任意两者所定义的范围中的pH值。
抛光组合物的pH值可由任何适合的方式达成和/或维持。更具体而言，抛光组合物可更包含pH调节剂、pH缓冲剂、或其组合。理想地，抛光组合物包括pH调节剂。该pH调节剂可为任何适合的pH调节剂。例如，pH调节剂可为烷基胺、醇胺、季胺氢氧化物(quaternaryaminehydroxide)、氨、或其组合。例如，pH调节剂可为三乙醇胺、氢氧化四甲基铵(TMAH或TMA-OH)、或是氢氧化四乙基铵(TEAH或TEA-OH)。优选地，pH调节剂为三乙醇胺。
pH调节剂可以任何适合的浓度存在于该抛光组合物中。理想地，pH调节剂以足以达成和/或维持抛光组合物的pH值在此处所列的pH值范围中的浓度存在于抛光组合物中，例如3至9的范围、3.5至9的范围、或6至9的范围。例如，pH调节剂可以10ppm至300ppm的浓度存在于抛光组合物中，例如50ppm至200ppm、或100ppm至150ppm。
该pH缓冲剂可为任何适合的缓冲剂。例如，pH缓冲剂可为磷酸、硫酸、乙酸、硼酸、铵盐等。抛光组合物可包含任何适合浓度的pH缓冲剂，只要其浓度合宜而能达成和/或维持抛光组合物的pH值在此处所列的pH值范围中，例如3至9、3.5至9、或6至9。
抛光组合物包含水性载体。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；醚类，包括亚砜类，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。
抛光组合物更包含(a)经官能化的吡啶、苯甲酸、氨基酸、或其组合，和/或(b)聚合物添加剂。
该经官能化的吡啶、苯甲酸、或氨基酸可为任何适合的经官能化吡啶、苯甲酸、或氨基酸。例如，抛光组合物可包括：经官能化的吡啶，如吡啶甲酸(picolinicacid)或吡啶甲胺(picolylamine)；苯甲酸，如4-羟基苯甲酸、2,3-二羟基苯甲酸、2,4-二羟基苯甲酸、2,4,6-三羟基苯甲酸、水杨酸、或4-氨基水杨酸；氨基酸，如脯氨酸、谷氨酸、或天门冬氨酸；或其任意组合。优选地，该经官能化的吡啶、苯甲酸、或氨基酸为吡啶甲酸。
该经官能化的吡啶、苯甲酸、氨基酸、或其组合可以任何适合的浓度存在于该抛光组合物中。例如，经官能化的吡啶、苯甲酸、氨基酸、或其组合可以2000ppm或以下的浓度存在于抛光组合物中，例如1750ppm或以下、1500ppm或以下、1250ppm或以下、1000ppm或以下、750ppm或以下、500ppm或以下、400ppm或以下、或是300ppm或以下。或者或除此之外，经官能化的吡啶、苯甲酸、氨基酸、或其组合可以50ppm或以上的浓度存在于抛光组合物中，例如60ppm或以上、70ppm或以上、75ppm或以上、85ppm或以上、100ppm或以上、115ppm或以上、125ppm或以上、150ppm或以上、175ppm或以上、200ppm或以上、225ppm或以上、或是250ppm或以上。因此，经官能化的吡啶、苯甲酸、氨基酸、或其组合可以由前述任意两个端点所限制的浓度范围存在于抛光组合物中。优选地，经官能化的吡啶、苯甲酸、氨基酸、或其组合可以50ppm至2000ppm的浓度存在于抛光组合物中，例如50ppm至1500ppm、100ppm至1000ppm、100ppm至750ppm、100ppm至500ppm、250ppm至500ppm、或是250ppm至750ppm。
该聚合物添加剂可为任何适合的聚合物添加剂。例如，该聚合物添加剂可为聚乙二醇(PEG)，如经官能化的PEG或经疏水性改性的PEG、聚乙烯醇、聚(甲基丙烯酸羟乙酯)、聚(甲基丙烯酸羟乙酯)的共聚物、纤维素(如羟丙基纤维素或羟乙基纤维素)、阳离子型树枝状大分子、甲基丙烯酰氧乙基三甲基铵的单体或均聚物、或其组合。理想地，该聚合物添加剂是PEG8000或甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的均聚物(例如聚MADQUAT)。
抛光组合物可包含任何适合浓度的一种或多种聚合物添加剂。优选地，抛光组合物包含约5ppm至2000ppm的聚合物添加剂。例如，所述一种或多种聚合物添加剂可以10ppm至2000ppm的浓度存在于抛光组合物中，例如15ppm至1750ppm、20ppm至1500ppm、或是20ppm至1000ppm。
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。对本发明的目的而言，腐蚀抑制剂为促进在待抛光的表面的至少一部分上形成钝化层(即，溶解抑制层(dissolution-inhibitinglayer))的任何化合物、或化合物的混合物。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，如果抛光组合物中包括腐蚀抑制剂，则腐蚀抑制剂为BTA或赖氨酸。
抛光组合物可包含任何合适浓度的腐蚀抑制剂。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。
抛光组合物任选地进一步包含一种或多种其它添加剂。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，例如，如氨基甲酸酯聚合物)；分散剂；杀生物剂(例如KATHONTMLX)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。
抛光组合物可由任何适合的技术制备，其中许多为本领域技术人员所知。抛光组合物可以分批或连续工艺制备。一般而言，该抛光组合物可通过以任何顺序组合本文所述组分而制备。本文所用术语“组分”包括单独的成分(例如，第一研磨剂颗粒；第二研磨剂颗粒；经官能化的吡啶、苯甲酸、或氨基酸；聚合物添加剂；pH调节剂等等)，以及各成分(例如，第一研磨剂颗粒；第二研磨剂颗粒；经官能化的吡啶、苯甲酸、或氨基酸；聚合物添加剂；pH调节剂等)的任意组合。
例如，可将经官能化的吡啶、苯甲酸、氨基酸、或其组合以理想浓度加入水中。之后可(需要时)调整pH值为3.5至9，且可将第一与第二研磨剂颗粒以理想浓度加入所得混合物中以形成抛光组合物。或者，可将聚合物添加剂以理想浓度加入水中，之后可(需要时)调整pH值为6至9，并将第一与第二研磨剂颗粒以理想浓度加入该混合物中以形成抛光组合物。抛光组合物可在使用之前制备，其中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。
抛光组合物也可以浓缩物形式提供，其用意为在使用前以适当量的水性载体(尤其是水)稀释。在此实施方案中，抛光组合物浓缩物可包含：第一与第二研磨剂颗粒；经官能化的吡啶、苯甲酸、氨基酸、或其组合；pH调节剂；以及水；其等的量为使得一旦将该浓缩物以适当量的水稀释时，抛光组合物的各个组分将于抛光组合物中以前述适当的用量范围存在。或者，抛光组合物浓缩物可包含：第一与第二研磨剂颗粒；聚合物添加剂；pH调节剂；以及水；其等的量为使得一旦将该浓缩物以适当量的水稀释时，抛光组合物的各个组分将于抛光组合物中以前述适当的用量范围存在。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(例如平台、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(paddledbaffle)、气体喷雾系统(gasspargersystem)、振动器等。
本发明也提供一种以本文所描述抛光组合物抛光基材的方法。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)使该抛光垫及该化学机械抛光组合物相对于该基材移动，从而磨除该基材的至少一部分以抛光该基材。
尤其，本发明更提供一种抛光基材的方法，包括：(i)提供基材；(ii)提供抛光垫；(iii)提供化学机械抛光组合物，其包含、基本上由以下组成、或是由以下组成：(a)第一研磨剂颗粒，其中该第一研磨剂颗粒为铈土颗粒，且其中该第一研磨剂颗粒的平均粒径为30纳米至1微米，并以0.005重量％至2重量％的浓度存在于该抛光组合物中；(b)第二研磨剂颗粒，其中该第二研磨剂颗粒为铈土颗粒、经表面改性的硅石颗粒、或有机颗粒，且其中该第二研磨剂颗粒的平均粒径为1纳米至60纳米，并以0.005重量％至2重量％的浓度存在于该抛光组合物中；(c)经官能化的吡啶、苯甲酸、氨基酸、或其组合；(d)pH调节剂；以及(e)水性载体；其中该抛光组合物呈现多峰粒径分布，且其中该抛光组合物的pH值为3.5至9；(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)使该抛光垫及该化学机械抛光组合物相对于该基材移动，从而磨除该基材的至少一部分以抛光该基材。
本发明也提供一种化学机械抛光基材的方法，包括：(i)提供基材；(ii)提供抛光垫；(iii)提供化学机械抛光组合物，其包含、基本上由以下组成、或是由以下组成：(a)第一研磨剂颗粒，其中该第一研磨剂颗粒为铈土颗粒，且其中该第一研磨剂颗粒的平均粒径为30纳米至1微米，并以0.005重量％至2重量％的浓度存在于该抛光组合物中；(b)第二研磨剂颗粒，其中该第二研磨剂颗粒为铈土颗粒、经表面改性的硅石颗粒、或有机颗粒，且其中该第二研磨剂颗粒的平均粒径为1纳米至60纳米，并以0.005重量％至2重量％的浓度存在于该抛光组合物中；(c)聚合物添加剂，其选自聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醇、聚(甲基丙烯酸羟乙酯)、聚(甲基丙烯酸羟乙酯)的共聚物、纤维素、阳离子型树枝状大分子、甲基丙烯酰氧乙基三甲基铵的单体或均聚物、或其组合；(d)pH调节剂；以及(e)水性载体；其中该抛光组合物呈现多峰粒径分布，且其中该抛光组合物的pH值为6至9；(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)使该抛光垫及该化学机械抛光组合物相对于该基材移动，从而磨除该基材的至少一部分以抛光该基材。
本发明抛光组合物适用于抛光任何适合的基材。该抛光组合物尤其适用于抛光包含硅氧化物层的基材。适合的基材包括但不限于平板显示器、集成电路、存储器或硬盘、金属、半导体、层间介电(ILD)装置、微电子机械系统(MEMS)、铁电体(ferroelectrics)、以及磁头。该基材可更包含至少一个其他层，例如绝缘层。该绝缘层可为金属氧化物、多孔性金属氧化物、玻璃、有机聚合物、氟化有机聚合物、或任何其他适合的高-κ或低-κ绝缘层。该绝缘层可包含、基本上由以下组成、或是由以下组成：硅氧化物、硅氮化物、或其组合。该硅氧化物层可包含任何适合的硅氧化物、基本上由任何适合的硅氧化物组成、或是由任何适合的硅氧化物组成，其中许多是本领域所熟知的。例如，硅氧化物层可包含四乙氧基硅烷(TEOS)、高密度等离子体(HDP)氧化物、硼磷硅玻璃(BPSG)、高长宽比工艺(HARP)氧化物、旋涂介电(SOD)氧化物、化学气相沉积(CVD)氧化物、等离子体加强原硅酸四乙酯(plasma-enhancedtetraethylorthosilicate(PETEOS))、热氧化物(thermaloxide)、或未经掺杂的硅酸盐玻璃。基材可更包含金属层。该金属可包含、基本上由任何适合的金属组成、或是由任何适合的金属组成，其中许多是本领所熟知的，例如：铜、钽、钨、钛、铂、钌、铱、铝、镍、或其组合。
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设备包括平台，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，其与平台接触并且在运动时随着一起平台移动；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，例如硅氧化物、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。优选地，下压力(downforce)(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)，平台速度可为15rpm至120rpm、头速度(headspeed)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。
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
本实施例例示具有第一与第二研磨剂颗粒且具有多峰粒径分布的抛光组合物的对于硅氧化物的移除速率、平坦化效率、晶片中不均匀度(within-wafernon-uniformity(WIWNU))、以及台阶高度降低率(stepheightreduction)的效用。
使用常规CMP装置以六种抛光组合物(即，抛光组合物1A至1F)抛光四乙氧基硅烷(TEOS)及高密度等离子体(HDP)氧化物毯覆式晶片(blanketwafer)。抛光组合物1A至1D各含有平均粒径为60纳米的湿法铈土(即，第一研磨剂颗粒)以及平均粒径为30纳米的湿法铈土(即，第二研磨剂颗粒)，其含量如表1所列。抛光组合物1A至1D也含有500ppm的吡啶甲酸和水，且以三乙醇胺调整pH值至pH4。抛光组合物1E含有12.5重量％的热解硅石和水，且以氢氧化钾(KOH)调整pH值为10至11。抛光组合物1F含有0.28重量％的平均粒径为60纳米的湿法铈土、216ppm的吡啶甲酸、1000ppm的聚乙二醇(PEG8000)、以及水，且以氢氧化四甲基铵(TMAH)调整pH值为4。
同样以抛光组合物1A至1F抛光四乙氧基硅烷(TEOS)图案晶片45秒。TEOS图案晶片具有50％密度的500微米特征尺寸。
在相同抛光条件下以抛光组合物1A至1F抛光基材。尤其，基材以IC1010TM垫(陶氏化学(DowChemical))在MirraTM抛光机(应用材料(AppliedMaterials))上抛光。抛光参数如下：20.68kPa(3psi)下压力，100rpm平台转速，85rpm头转速，以及150毫升/分钟抛光组合物流量。在抛光后，测定毯覆的硅氧化物，尤其是TEOS与HDP的移除速率(埃/分钟)，以及测定剩余的TEOS台阶高度(埃)。结果汇总于表1中。表1所显示的移除速率与剩余台阶高度归一化为抛光组合物1E的移除速率与台阶高度。
也对化学机械抛光组合物测定晶片中不均匀度(WIWNU)以作为抛光均匀性的测量。WIWNU是将移除速率的标准差除以基材上平均移除速率并乘以100所得的百分率。结果汇总于表1中。
表1：毯覆的硅氧化物移除速率和WIWNU、以及剩余硅氧化物台阶高度，其作为研磨剂颗粒的函数
这些结果表明，包含第一研磨剂颗粒(即平均粒径为60纳米的湿法铈土)和第二研磨剂颗粒(即平均粒径为30纳米的湿法铈土)，并具有多峰粒径分布(即，在60纳米与30纳米处具有最大值的双峰粒径分布)的抛光组合物，对于抛光包含硅氧化物层(即TEOS与HDP)的基材尤其有效。尤其，抛光组合物1A和1C呈现的TEOS与HDP毯覆物移除速率较抛光组合物1E和1F呈现的TEOS与HDP移除速率高；抛光组合物1E和1F含有较大量的研磨剂颗粒，但不含第二研磨剂颗粒，且不呈现多峰粒径分布。相较于抛光组合物1F，抛光组合物1A至1D的每一个也都在TEOS上呈现出降低的WIWNU，且相较于抛光组合物1F，抛光组合物1A至1C在HDP上呈现出降低的WIWNU。相较于抛光组合物1E，抛光组合物1A至1C在TEOS上呈现出降低的WIWNU。此外，即使抛光组合物1A至1C相较于抛光组合物1E及1F具有更低的固体浓度(即，更低的研磨剂颗粒总浓度)，抛光组合物1A至1C仍合意地在抛光期间移除较多的TEOS台阶高度(即，抛光组合物1A至1C在抛光后剩余较少的TEOS台阶高度)。
实施例2
本实施例例示具有第一与第二研磨剂颗粒且具有多峰粒径分布的抛光组合物的对于硅氧化物的移除速率、平坦化效率、晶片中不均匀度(WIWNU)、以及台阶高度降低率的效用。
使用常规CMP装置以四种抛光组合物(即，抛光组合物2A至2D)抛光四乙氧基硅烷(TEOS)及高密度等离子体(HDP)氧化物毯覆式晶片。抛光组合物2A至2B各含有平均粒径为90纳米的经煅烧铈土(即，第一研磨剂颗粒)以及平均粒径为60纳米的湿法铈土(即，第二研磨剂颗粒)，其含量如表2所列。抛光组合物2A至2B也含有500ppm的吡啶甲酸和水，且以三乙醇胺调整pH值至pH4。抛光组合物2C含有12.5重量％热解硅石和水，且以氢氧化钾(KOH)调整pH值为10至11。抛光组合物2D含有0.28重量％的平均粒径为60纳米的湿法铈土、200ppm的吡啶甲酸、50ppm的聚乙二醇(PEG8000)、以及水，且以三乙醇胺调整pH值为4。
同样以抛光组合物2A至2D抛光高密度等离子体(HDP)氧化物图案晶片60秒。HDP图案晶片具有50％密度的1800微米特征尺寸。
在相同抛光条件下以抛光组合物2A至2D抛光基材。尤其，基材以IC1010TM垫(陶氏化学)在MirraTM抛光机(应用材料)上抛光。抛光参数如下：20.68kPa(3psi)下压力，100rpm平台转速，85rpm头转速，以及150毫升/分钟抛光组合物流量。在抛光后，测定毯覆的硅氧化物，尤其是TEOS与HDP的移除速率(埃/分钟)，以及测定剩余的HDP台阶高度(埃)。其结果汇总于表2中。表2所显示的移除速率与剩余台阶高度归一化为抛光组合物2C的移除速率与台阶高度。
也对化学机械抛光组合物测定晶片中不均匀度(WIWNU)，结果汇总总于表2中。
表2：毯覆的硅氧化物移除速率及WIWNU、以及剩余硅氧化物台阶高度，其作为研磨剂颗粒的函数
这些结果表明，包含第一研磨剂颗粒(即平均粒径为90纳米的经煅烧铈土)和第二研磨剂颗粒(即平均粒径为60纳米的湿法铈土)，并具有多峰粒径分布(即，在90纳米与60纳米处具有最大值的双峰粒径分布)的抛光组合物对于抛光包含硅氧化物层(即TEOS与HDP)的基材尤其有效。尤其，抛光组合物2A及2B呈现的TEOS与HDP毯覆物移除速率较抛光组合物2C和2D呈现的TEOS与HDP移除速率高；抛光组合物2C和2D含有较大量的研磨剂颗粒，但不含第二研磨剂颗粒，且不呈现多峰粒径分布。相较于抛光组合物2C和2D，抛光组合物2A和2B在HDP上呈现出降低的WIWNU。相较于抛光组合物2C及2D，抛光组合物2A在TEOS上呈现出降低的WIWNU，且相较于抛光组合物2D，抛光组合物2B在TEOS上呈现出降低的WIWNU。此外，即使抛光组合物2A相较于抛光组合物2C具有更低的固体浓度，抛光组合物2A仍合意地在抛光期间移除较多的HDP台阶高度(即，抛光组合物2A在抛光后剩余较少的HDP台阶高度)。
实施例3
本实施例例示具有第一与第二研磨剂颗粒且具有多峰粒径分布的抛光组合物的对于硅氧化物的移除速率、平坦化效率、晶片中不均匀度(WIWNU)、以及台阶高度降低率的效用。
使用常规CMP装置以四种抛光组合物(即，抛光组合物3A至3D)抛光四乙氧基硅烷(TEOS)及高密度等离子体(HDP)氧化物毯覆式晶片。抛光组合物3A至3B各含有平均粒径为60纳米的湿法铈土(即，第一研磨剂颗粒)以及平均粒径为10纳米的湿法铈土(即，第二研磨剂颗粒)，其含量如表3所列。抛光组合物3A至3B也含有500ppm的吡啶甲酸和水，且以三乙醇胺调整pH值至pH4。抛光组合物3C含有12.5重量％热解硅石和水，且以氢氧化钾(KOH)调整至pH值为10至11。抛光组合物3D含有0.2重量％的平均粒径为60纳米的湿法铈土、200ppm的吡啶甲酸、50ppm的聚乙二醇(PEG8000)、以及水，且以三乙醇胺调整pH为4。
同样以抛光组合物3A至3D抛光高密度等离子体(HDP)氧化物图案晶片60秒。HDP图案晶片具有50％密度的100微米特征尺寸。
在相同抛光条件下以抛光组合物3A至3D抛光基材。尤其，基材以IC1010TM垫(陶氏化学)在MirraTM抛光机(应用材料)抛光。抛光参数如下：20.68kPa(3psi)下压力，100rpm平台转速，85rpm头转速，以及150毫升/分钟抛光组合物流量。在抛光后，测定毯覆的硅氧化物，尤其是TEOS与HDP的移除速率(埃/分钟)，以及测定剩余的HDP台阶高度(埃)。其结果汇总于表3中。表3所显示的移除速率与剩余台阶高度归一化为抛光组合物3C的移除速率与台阶高度。
也对化学机械抛光组合物测定晶片中不均匀度(WIWNU)，结果汇总于表3中。
表3：毯覆的硅氧化物移除速率和WIWNU、以及剩余硅氧化物台阶高度，其作为研磨剂颗粒的函数
这些结果表明，包含第一研磨剂颗粒(即平均粒径为60纳米的湿法铈土)和第二研磨剂颗粒(即平均粒径为10纳米的湿法铈土)，并具有多峰粒径分布(即，在60纳米与10纳米处具有最大值的双峰粒径分布)的抛光组合物对于抛光包含硅氧化物层(即TEOS与HDP)的基材尤其有效。尤其，抛光组合物3A和3B呈现的TEOS毯覆物移除速率较抛光组合物3C呈现的TEOS移除速率高；抛光组合物3C含有较大量的研磨剂颗粒，但不含第二研磨剂颗粒，且不呈现多峰粒径分布。抛光组合物3B相较于抛光组合物3D也呈现较高的TEOS毯覆物移除速率；抛光组合物3D不含第二研磨剂颗粒，且不呈现多峰粒径分布。抛光组合物3B相较于抛光组合物3C呈现较高的HDP毯覆物移除速率。相较于抛光组合物3D，抛光组合物3A和3B在TEOS和HDP上均呈现出降低的WIWNU。此外，抛光组合物3B合意地较抛光组合物3D在抛光中移除更多的HDP台阶高度(即，抛光组合物3B在抛光后剩余更少的HDP台阶高度)。即使抛光组合物3B相较于抛光组合物3C具有更低的固体浓度，抛光组合物3B的剩余HDP台阶高度仍与抛光组合物3C相当。
实施例4
本实施例例示具有第一与第二研磨剂颗粒且具有多峰粒径分布的抛光组合物的对于硅氧化物的移除速率、平坦化效率、晶片中不均匀度(WIWNU)、以及台阶高度降低率的效用。
使用常规CMP装置以三种抛光组合物(即，抛光组合物4A至4C)抛光四乙氧基硅烷(TEOS)及高密度等离子体(HDP)氧化物毯覆式晶片。抛光组合物4A及4B含有平均粒径为60纳米的湿法铈土(即，第一研磨剂颗粒)以及平均粒径为10纳米的阳离子型硅石(即，第二研磨剂颗粒)，其含量如表4所列。抛光组合物4A至4B也含有500ppm的吡啶甲酸和水，且以三乙醇胺调整pH值至pH4。抛光组合物4C含有12.5重量％热解硅石和水，且以氢氧化钾(KOH)调整pH值为10至11。
同样以抛光组合物4A至4C抛光TEOS图案晶片30秒。TEOS图案晶片具有50％密度的400微米特征尺寸。在相同抛光条件下以抛光组合物4A至4C抛光基材。尤其，基材以IC1010TM垫(陶氏化学)在MirraTM抛光机(应用材料)抛光。抛光参数如下：20.68kPa(3psi)下压力，100rpm平台转速，85rpm头转速，以及150毫升/分钟抛光组合物流量。在抛光后，测定毯覆的硅氧化物，尤其是TEOS与HDP的移除速率(埃/分钟)，以及测定剩余的TEOS台阶高度(埃)。其结果汇总于表4中。表4所显示的移除速率与剩余台阶高度归一化为抛光组合物4C的移除速率与台阶高度。
也对化学机械抛光组合物测定晶片中不均匀度(WIWNU)，结果汇总于表4中。
表4：毯覆的硅氧化物移除速率和WIWNU、以及剩余硅氧化物台阶高度，其作为研磨剂颗粒的函数
这些结果表明，包含第一研磨剂颗粒(即平均粒径为60纳米的湿法铈土)及第二研磨剂颗粒(即平均粒径为10纳米的阳离子型硅石)，并具有多峰粒径分布(即，在60纳米与10纳米处具有最大值的双峰粒径分布)的抛光组合物对于抛光包含硅氧化物层(即TEOS与HDP)的基材尤其有效。尤其，抛光组合物4A呈现的TEOS与HDP毯覆物移除速率较抛光组合物4C呈现的TEOS与HDP移除速率高；抛光组合物4C含有较大量的研磨剂颗粒，但不含第二研磨剂颗粒，且不呈现多峰粒径分布。此外，即使抛光组合物4A相较于抛光组合物4C具有更低的固体浓度，抛光组合物4A仍合意地在抛光期间移除较多的TEOS台阶高度(即，抛光组合物4A在抛光后剩余较少的TEOS台阶高度)。
实施例5
本实施例例示具有第一与第二研磨剂颗粒且具有多峰粒径分布的抛光组合物的对于硅氧化物的移除速率、平坦化效率、晶片中不均匀度(WIWNU)、以及台阶高度降低率的效用。
使用常规CMP装置以三种抛光组合物(即，抛光组合物5A至5C)抛光四乙氧基硅烷(TEOS)及高密度等离子体(HDP)氧化物毯覆式晶片。抛光组合物5A至5B含有平均粒径为60纳米的湿法铈土(即，第一研磨剂颗粒)以及平均粒径为4纳米的阳离子型明胶(即，第二研磨剂颗粒)，其含量如表5所列。抛光组合物5A至5B也含有500ppm的吡啶甲酸和水，且以三乙醇胺调整pH值至pH4。抛光组合物5C含有12.5重量％热解硅石和水，且以氢氧化钾(KOH)调整pH值为10至11。
同样以抛光组合物5A至5C抛光高密度等离子体(HDP)氧化物图案晶片30秒。HDP图案晶片具有50％密度的200微米特征尺寸。
在相同抛光条件下以抛光组合物5A至5C抛光基材。尤其，基材以IC1010TM垫(陶氏化学)在MirraTM抛光机(应用材料)抛光。抛光参数如下：20.68kPa(3psi)下压力，100rpm平台转速，85rpm头转速，以及150毫升/分钟抛光组合物流量。在抛光后，测定毯覆的硅氧化物，尤其是TEOS与HDP的移除速率(埃/分钟)，以及测定剩余的HDP台阶高度(埃)。其结果汇总于表5中。表5所显示的移除速率与剩余台阶高度归一化为抛光组合物5C的移除速率与台阶高度。
也对化学机械抛光组合物测定晶片中不均匀度(WIWNU)，结果汇总于表5中。
表5：毯覆的硅氧化物移除速率和WIWNU、以及剩余硅氧化物台阶高度，其作为研磨剂颗粒的函数
这些结果表明，包含第一研磨剂颗粒(即平均粒径为60纳米的湿法铈土)及第二研磨剂颗粒(即平均粒径为4纳米的阳离子型明胶)，并具有多峰粒径分布(即，在60纳米与4纳米处具有最大值的双峰粒径分布)的抛光组合物对于抛光包含硅氧化物层(即TEOS与HDP)的基材尤其有效。尤其，抛光组合物5A呈现有效的TEOS与HDP毯覆物移除速率，且呈现更高的HDP台阶高度移除率(即，相较于抛光组合物5C的剩余HDP台阶高度，抛光组合物5A在仅30秒的抛光后呈现显著减少的HDP台阶高度；抛光组合物5C含有较大量研磨剂颗粒但不含第二研磨剂颗粒，且不呈现多峰粒径分布)。合意地，抛光组合物5A呈现有效但稍为更低的毯覆的硅氧化物(即TEOS与HDP)移除速率，且呈现高的图案硅氧化物(即HDP)移除速率。
实施例6
本实施例例示具有第一与第二研磨剂颗粒且具有多峰粒径分布的抛光组合物的对于硅氧化物的移除速率、平坦化效率、晶片中不均匀度(WIWNU)、以及台阶高度降低率的效用。
使用常规CMP装置以二种抛光组合物(即，抛光组合物6A至6B)抛光四乙氧基硅烷(TEOS)及高密度等离子体(HDP)氧化物毯覆式晶片。抛光组合物6A含有平均粒径为60纳米的湿法铈土(即，第一研磨剂颗粒)以及平均粒径为30纳米的湿法铈土(即，第二研磨剂颗粒)，其含量如表6所列。抛光组合物6A也含有50ppm的聚MADQUAT和水，且以三乙醇胺调整pH值至pH8。抛光组合物6B含有12.5重量％热解硅石和水，且以氢氧化钾(KOH)调整pH值为10至11。
也将高密度等离子体(HDP)氧化物图案晶片以抛光组合物6A及6B抛光60秒。HDP图案晶片具有50％密度的200微米特征尺寸。
在相同抛光条件下以抛光组合物6A至6B抛光基材。尤其，基材以IC1010TM垫(陶氏化学)在MirraTM抛光机(应用材料)抛光。抛光参数如下：20.68kPa(3psi)下压力，100rpm平台转速，85rpm头转速，以及150毫升/分钟抛光组合物流量。在抛光后，测定毯覆的硅氧化物，尤其是TEOS与HDP的移除速率(埃/分钟)，以及测定剩余的HDP台阶高度(埃)。其结果汇总于表6中。表6所显示的移除速率与剩余台阶高度归一化为抛光组合物6B的移除速率与台阶高度。
也对化学机械抛光组合物测定晶片中不均匀度(WIWNU)，结果汇总于表6中。
表6：毯覆的硅氧化物移除速率和WIWNU、以及剩余硅氧化物台阶高度，其作为研磨剂颗粒的函数
这些结果表明，包含第一研磨剂颗粒(即平均粒径为60纳米的湿法铈土)及第二研磨剂颗粒(即平均粒径为30纳米的湿法铈土)，并具有多峰粒径分布(即，在60纳米与30纳米处具有最大值的双峰粒径分布)的抛光组合物对于抛光包含硅氧化物层(即TEOS与HDP)的基材尤其有效。尤其，抛光组合物6A呈现的TEOS与HDP毯覆物移除速率较抛光组合物6B呈现的TEOS与HDP移除速率更快；抛光组合物6B含有较大量的研磨剂颗粒，但不含第二研磨剂颗粒，且不呈现多峰粒径分布。相较于抛光组合物6B，抛光组合物6A也在TEOS与HDP上呈现出降低的WIWNU。此外，即使抛光组合物6A相较于抛光组合物6B具有更低的固体浓度，抛光组合物6A仍合意地在抛光期间移除较多的HDP台阶高度(即，抛光组合物6A在抛光后剩余较少的HDP台阶高度)。
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 (34)

1.一种化学机械抛光组合物，包含：
(a)第一研磨剂颗粒，其中该第一研磨剂颗粒为铈土颗粒，且其中该第一研磨剂颗粒的平均粒径为30纳米至1微米，并以0.005重量％至2重量％的浓度存在于该抛光组合物中；
(b)第二研磨剂颗粒，其中该第二研磨剂颗粒为铈土颗粒、经表面改性的硅石颗粒、或有机颗粒，且其中该第二研磨剂颗粒的平均粒径为1纳米至60纳米，并以0.005重量％至2重量％的浓度存在于该抛光组合物中；
(c)经官能化的吡啶、苯甲酸、氨基酸、或其组合；
(d)pH调节剂；以及
(e)水性载体；
其中该抛光组合物呈现多峰粒径分布，且
其中该抛光组合物的pH值为3.5至9。
2.权利要求1的化学机械抛光组合物，其中该第一研磨剂颗粒的平均粒径为50纳米至70纳米。
3.权利要求1的化学机械抛光组合物，其中该第二研磨剂颗粒为铈土颗粒，且其中该第二研磨剂颗粒的平均粒径为20纳米至40纳米。
4.权利要求3的化学机械抛光组合物，其中存在于该抛光组合物中的该第一研磨剂颗粒的浓度与存在于该抛光组合物中的该第二研磨剂颗粒的浓度之比为1:1至5:1。
5.权利要求1的化学机械抛光组合物，其中该第二研磨剂颗粒为铈土颗粒，且其中该第二研磨剂颗粒的平均粒径为1纳米至15纳米。
6.权利要求5的化学机械抛光组合物，其中存在于该抛光组合物中的该第一研磨剂颗粒的浓度与存在于该抛光组合物中的该第二研磨剂颗粒的浓度之比为3:1至6:1。
7.权利要求1的化学机械抛光组合物，其中该第二研磨剂颗粒为经表面改性的硅石颗粒，且其中该第二研磨剂颗粒的平均粒径为1纳米至40纳米。
8.权利要求7的化学机械抛光组合物，其中该第二研磨剂颗粒为阳离子型硅石颗粒。
9.权利要求7的化学机械抛光组合物，其中存在于该抛光组合物中的该第一研磨剂颗粒的浓度与存在于该抛光组合物中的该第二研磨剂颗粒的浓度之比为1:1至15:1。
10.权利要求1的化学机械抛光组合物，其中该第二研磨剂颗粒是选自明胶、胶乳、纤维素、聚苯乙烯、及聚丙烯酸酯的有机颗粒，且其中该第二研磨剂颗粒的平均粒径为1纳米至40纳米。
11.权利要求10的化学机械抛光组合物，其中该第二研磨剂颗粒为明胶颗粒。
12.权利要求10的化学机械抛光组合物，其中存在于该抛光组合物中的该第一研磨剂颗粒的浓度与存在于该抛光组合物中的该第二研磨剂颗粒的浓度之比为1:1至30:1。
13.权利要求1的化学机械抛光组合物，其中该经官能化的吡啶、苯甲酸、或氨基酸为吡啶甲酸。
14.权利要求1的化学机械抛光组合物，其中该pH调节剂为烷基胺、醇胺、季胺氢氧化物、氨、或其组合。
15.权利要求14的化学机械抛光组合物，其中该pH调节剂为三乙醇胺。
16.权利要求1的化学机械抛光组合物，其中该抛光组合物的pH值为3.5至5。
17.一种化学机械抛光组合物，包含：
(a)第一研磨剂颗粒，其中该第一研磨剂颗粒为铈土颗粒，且其中该第一研磨剂颗粒的平均粒径为30纳米至1微米，并以0.005重量％至2重量％的浓度存在于该抛光组合物中；
(b)第二研磨剂颗粒，其中该第二研磨剂颗粒为铈土颗粒、经表面改性的硅石颗粒、或有机颗粒，且其中该第二研磨剂颗粒的平均粒径为1纳米至60纳米，并以0.005重量％至2重量％的浓度存在于该抛光组合物中；
(c)聚合物添加剂，其选自聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醇、聚(甲基丙烯酸羟乙酯)、聚(甲基丙烯酸羟乙酯)的共聚物、纤维素、阳离子型树枝状大分子、甲基丙烯酰氧乙基三甲基铵的单体或均聚物、或其组合；
(d)pH调节剂；以及
(e)水性载体；
其中该抛光组合物呈现多峰粒径分布，且
其中该抛光组合物的pH值为6至9。
18.一种抛光基材的方法，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)使该抛光垫及该化学机械抛光组合物相对于该基材移动，从而磨除该基材的至少一部分以抛光该基材。
19.一种抛光基材的方法，包括：
(i)提供基材，其中该基材包含硅氧化物层；
(ii)提供抛光垫；
(iii)提供化学机械抛光组合物，其包含：
(a)第一研磨剂颗粒，其中该第一研磨剂颗粒为铈土颗粒，且其中该第一研磨剂颗粒的平均粒径为30纳米至1微米，并以0.005重量％至2重量％的浓度存在于该抛光组合物中；
(b)第二研磨剂颗粒，其中该第二研磨剂颗粒为铈土颗粒、经表面改性的硅石颗粒、或有机颗粒，且其中该第二研磨剂颗粒的平均粒径为1纳米至60纳米，并以0.005重量％至2重量％的浓度存在于该抛光组合物中；
(c)经官能化的吡啶、苯甲酸、氨基酸、或其组合；
(d)pH调节剂；以及
(e)水性载体；
其中该抛光组合物呈现多峰粒径分布，且
其中该抛光组合物的pH值为3.5至9；
(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)使该抛光垫及该化学机械抛光组合物相对于该基材移动，从而磨除该基材表面上的该硅氧化物层的至少一部分以抛光该基材。
20.权利要求19的方法，其中该第一研磨剂颗粒的平均粒径为50纳米至70纳米。
21.权利要求19的方法，其中该第二研磨剂颗粒为铈土颗粒，且其中该第二研磨剂颗粒的平均粒径为20纳米至40纳米。
22.权利要求21的方法，其中存在于该抛光组合物中的该第一研磨剂颗粒的浓度与存在于该抛光组合物中的该第二研磨剂颗粒的浓度之比为1:1至5:1。
23.权利要求19的方法，其中该第二研磨剂颗粒为铈土颗粒，且其中该第二研磨剂颗粒的平均粒径为1纳米至15纳米。
24.权利要求23的方法，其中存在于该抛光组合物中的该第一研磨剂颗粒的浓度与存在于该抛光组合物中的该第二研磨剂颗粒的浓度之比为3:1至6:1。
25.权利要求19的方法，其中该第二研磨剂颗粒为经表面改性的硅石颗粒，且其中该第二研磨剂颗粒的平均粒径为1纳米至40纳米。
26.权利要求25的方法，其中该第二研磨剂颗粒为阳离子型硅石颗粒。
27.权利要求25的方法，其中存在于该抛光组合物中的该第一研磨剂颗粒的浓度与存在于该抛光组合物中的该第二研磨剂颗粒的浓度之比为1:1至15:1。
28.权利要求19的方法，其中该第二研磨剂颗粒是选自明胶、胶乳、纤维素、聚苯乙烯、及聚丙烯酸酯的有机颗粒，且其中该第二研磨剂颗粒的平均粒径为1纳米至40纳米。
29.权利要求28的方法，其中该第二研磨剂颗粒为明胶颗粒。
30.权利要求28的方法，其中存在于该抛光组合物中的该第一研磨剂颗粒的浓度与存在于该抛光组合物中的该第二研磨剂颗粒的浓度之比为1:1至30:1。
31.权利要求19的方法，其中该经官能化的吡啶、苯甲酸、或氨基酸为吡啶甲酸。
32.权利要求19的方法，其中该pH调节剂为烷基胺、醇胺、季胺氢氧化物、氨、或其组合。
33.权利要求32的方法，其中该pH调节剂为三乙醇胺。
34.权利要求19的方法，其中该抛光组合物的pH值为3.5至5。
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