TW201336978A - 具有高移除率及低缺陷率之對氧化物及氮化物有選擇性之ｃｍｐ組成物 - Google Patents

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Abstract

本發明提供含有以下之化學-機械拋光組成物：二氧化鈰研磨劑、一或多種非離子型聚合物、視情況一或多種膦酸、視情況一或多種含氮兩性離子化合物、視情況一或多種磺酸共聚物、視情況一或多種陰離子共聚物、視情況一或多種包含四級胺之聚合物、視情況一或多種調節該等拋光組成物之pH之化合物、水及視情況一或多種添加劑。本發明進一步提供利用本發明化學-機械拋光組成物化學-機械拋光基板之方法。通常，該基板含有氧化矽、氮化矽及/或多晶矽。

Description

具有高移除率及低缺陷率之對氧化物及氮化物有選擇性之CMP組成物
用於拋光基板表面或使其平面化之組成物及方法為業內所熟知。拋光組成物(亦稱為拋光漿液)通常含有存於液體載體中之研磨材料並藉由使表面與充滿拋光組成物之拋光墊接觸來施加至表面。典型研磨材料包括二氧化矽、氧化鈰、氧化鋁、氧化鋯及氧化錫。例如，美國專利5,527,423闡述藉由使表面與包含存於水性介質中之高純度金屬氧化物細顆粒之拋光漿液接觸來化學-機械拋光金屬層之方法。拋光組成物通常與拋光墊(例如拋光布或圓盤)結合使用。適宜拋光墊係闡述於(例如)美國專利6,062,968、6,117,000及6,126,532(該等案件揭示具有開孔型多孔網狀結構之燒結聚胺基甲酸酯拋光墊之使用)及美國專利5,489,233(該案件揭示具有表面紋理或圖案之固體拋光墊之使用)中。替代懸浮於拋光組成物中或另外，可將研磨材料納入至拋光墊中。美國專利5,958,794揭示固定研磨拋光墊。
作為隔離半導體裝置之元件之方法，人們廣泛關注淺溝槽隔離(STI)製程，其中於矽基板上形成氮化矽層，經由蝕刻或光微影形成淺溝槽，且沈積介電層(例如，氧化物)來填充溝槽。由於以此方式形成之溝槽或線之深度有差異，通常需要將過量介電材料沈積於基板之頂部以確保完全填充所有溝槽。然後通常藉由化學-機械平面化製程 移除過量介電材料以暴露氮化矽層。當氮化矽層暴露時，基板中暴露於化學-機械拋光組成物之最大區域包含氮化矽，然後必須將其拋光以達成高度平坦且均勻之表面。
一般而言，過去的實踐著重優先選擇氧化物拋光甚於氮化矽拋光。因此，氮化矽層已在化學-機械平面化製程期間充當終止層，此乃因氮化矽層暴露後總拋光速率降低。例如，美國專利6,544,892及其中所引用之參考文獻闡述提供二氧化矽相對於氮化矽之選擇性之拋光組成物。而且，美國專利6,376,381闡述使用某些非離子型表面活性劑以提高矽氧化物與氮化矽層之間之拋光選擇性。
目前，已著重氧化物拋光優先於多晶矽拋光之選擇性。例如，添加一系列BRIJTM及聚環氧乙烷表面活性劑以及HLB為15之PLURONICTM L-64環氧乙烷-環氧丙烷-環氧乙烷三嵌段共聚物意欲提高氧化物相對於多晶矽之拋光選擇性(參見Lee等人，「Effects of Nonionic Surfactants on Oxide-to-Polysilicon Selectivity during Chemical Mechanical Polishing」，J.Electrochem.Soc.，149(8)：G477-G481(2002))。而且，美國專利6,626,968意欲藉助使用選自以下之具有親水及疏水官能團之聚合物添加劑來獲得矽氧化物相對於多晶矽之拋光選擇性：聚乙烯基甲基醚、聚乙二醇、聚氧乙烯23月桂基醚、聚丙酸、聚丙烯酸及聚醚二醇雙(醚)。
通常使用習用拋光介質及含有研磨劑之拋光漿液拋光STI基板。然而，已觀察到利用習用拋光介質及含有研磨劑之拋光漿液拋光STI基板會導致過度拋光基板表面或在STI特徵中形成凹槽及其他形貌缺陷(例如基板表面上之微痕)。STI特徵中拋光過度及形成凹槽之此現象係稱為碟形下陷(dishing)。碟形下陷亦係用於指其他特徵類型中之拋光過度及形成凹槽。碟形下陷係不合意的，此乃因基板特徵之碟形下陷可因造成電晶體及電晶體組件彼此隔離失敗、從而導致短路 而不利地影響裝置製造。另外，基板拋光過度亦可導致氧化物損失及使下伏氧化物暴露於拋光或化學活性之損害中，此不利地影響裝置品質及性能。
美國專利申請公開案2009/0246956、2009/0221145、2008/0242091及2007/0200089揭示化學-機械拋光組成物，該等組成物包含據稱提供經改良碟形下陷性能之各種三唑、四唑、吲哚及吲唑化合物。
除了該等拋光組成物及方法，業內仍需要可提供矽氧化物、氮化矽及多晶矽之合意選擇性且具有適宜移除率、低缺陷率及適宜碟形下陷性能之拋光組成物及方法。本發明提供此一組成物及方法。根據本文所提供之說明，將瞭解本發明之該等及其他優點以及其他發明特徵。
本發明提供化學-機械拋光組成物包含以下、基本上由以下組成或由以下組成：二氧化鈰研磨劑、一或多種非離子型聚合物、視情況一或多種膦酸、視情況一或多種含氮兩性離子化合物、視情況一或多種磺酸共聚物、視情況一或多種陰離子共聚物、視情況一或多種包含四級胺之聚合物、視情況一或多種調節拋光組成物之pH之化合物及水。本發明進一步提供利用本發明化學-機械拋光組成物化學-機械拋光基板之方法。通常，該基板包含氧化矽、氮化矽及/或多晶矽。
本發明之化學-機械拋光組成物呈現氧化矽、氮化矽及/或多晶矽之合意選擇性(例如，對氧化矽呈現高移除率及對氮化矽及多晶矽呈現低移除率)。另外，當根據本發明方法及適宜碟形下陷性能拋光基板時，本發明之化學-機械拋光組成物合意地呈現低顆粒缺陷率及適宜碟形下陷性能。此外，本發明拋光組成物之至少一些實施例具有低固體含量，從而具有相對低之成本。
本發明提供化學-機械拋光(CMP)組成物及化學-機械拋光基板之方法，其中該拋光組成物包含以下、基本上係由以下組成或係由以下組成：二氧化鈰研磨劑、一或多種非離子型聚合物、視情況一或多種膦酸、視情況一或多種含氮兩性離子化合物、視情況一或多種磺酸共聚物、視情況一或多種陰離子共聚物、視情況一或多種包含四級胺之聚合物、視情況一或多種調節拋光組成物之pH之化合物及水。
本發明之化學-機械拋光組成物包含二氧化鈰研磨劑。如熟習此項技術者所已知，二氧化鈰(ceria)係稀土金屬鈰之氧化物，且亦稱為氧化鈰(ceric oxide)、氧化鈰(cerium oxide，例如氧化鈰(IV))或二氧化鈰(cerium dioxide)。氧化鈰(IV)可藉由煅燒草酸鈰或氫氧化鈰來形成。鈰亦形成氧化鈰(III)，例如Ce2O3及CeO2，其中CeO2通常係室溫及大氣條件下最穩定相。二氧化鈰研磨劑可係鈰之該等或其他氧化物中之任一或多者。
二氧化鈰研磨劑可具有任一適宜形式。本文所用「濕法」二氧化鈰係指藉由沈澱、縮合-聚合或類似製程(如與(例如)發煙或熱解二氧化鈰相反)製備之氧化鈰。通常已發現，當根據本發明方法拋光基板時，包含濕法二氧化鈰研磨劑之本發明拋光組成物呈現較少缺陷。不希望受特定理論限制，據信濕法二氧化鈰形成球形二氧化鈰顆粒及/或較小聚集二氧化鈰顆粒，從而當用於本發明方法時導致較低基板缺陷率。說明性濕法二氧化鈰係自Rhodia購得之HC-60TM。
二氧化鈰顆粒可具有任一適宜平均大小(即，平均粒徑)。若平均二氧化鈰粒度太小，則拋光組成物可不呈現足夠移除率。反之，若平均二氧化鈰粒度太大，則拋光組成物可呈現不合意拋光性能，例如差 的基板缺陷率。因此，二氧化鈰顆粒可具有如下粒度：10 nm或更大，例如15 nm或更大、20 nm或更大、25 nm或更大或50 nm或更大。或者或另外，二氧化鈰可具有如下粒度：10,000 nm或更小，例如7,500 nm或更小、5,000 nm或更小、1,000 nm或更小、750 nm或更小、500 nm或更小、250 nm或更小、150 nm或更小、100 nm或更小、75 nm或更小或50 nm或更小。因此，二氧化鈰可具有由任兩個前述端點界定之平均粒度。例如，二氧化鈰可具有如下粒度：10 nm至10,000 nm、10 nm至7,500 nm、15 nm至5,000 nm、20 nm至1,000 nm、50 nm至250 nm或50 nm至150 nm。對於非球形二氧化鈰顆粒，顆粒大小係包圍顆粒之最小球體之直徑。二氧化鈰粒度可使用任一適宜技術來量測，例如使用雷射繞射技術。適宜粒度量測儀器可自(例如)Malvern Instruments(Malvern,UK)獲得。
二氧化鈰顆粒較佳在本發明拋光組成物中具有膠態穩定性。術語膠體意指二氧化鈰顆粒存於液體載體(例如水)中之懸浮液。膠態穩定性係指經過一段時間仍能維持此懸浮液形式。在本發明之上下文中，若當將研磨劑置於100 mL量筒內並使其無攪動靜置2小時時，量筒底部50 mL中之顆粒濃度([B]，以g/mL表示)與量筒頂部50 mL中之顆粒濃度([T]，以g/mL表示)之間之差除以研磨劑組成物中之顆粒初始濃度([C]，以g/mL表示)小於或等於0.5(即，{[B]-[T]}/[C]0.5)，則認為該研磨劑具有膠態穩定性。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。
該拋光組成物可包含任一適宜量之二氧化鈰研磨劑。若本發明拋光組成物包含太少二氧化鈰研磨劑，則該組成物可不呈現足夠移除率。反之，若該拋光組成物包含太多二氧化鈰研磨劑，則該拋光組成物可呈現不合意拋光性能及/或可不具有成本有效性及/或可缺乏穩定性。該拋光組成物可包含10 wt.%或更少之二氧化鈰，例如9 wt.%或 更少、8 wt.%或更少、7 wt.%或更少、6 wt.%或更少、5 wt.%或更少、4 wt.%或更少、3 wt.%或更少、2 wt.%或更少、1 wt.%或更少、0.9 wt.%或更少、0.8 wt.%或更少、0.7 wt.%或更少或0.6 wt.%或更少之二氧化鈰。或者或另外，該拋光組成物可包含0.1 wt.%或更多、0.2 wt.%或更多、0.3 wt.%或更多、0.4 wt.%或更多、0.5 wt.%或更多或1 wt.%或更多之二氧化鈰。因此，該拋光組成物可包含由任兩個前述端點界定之量之二氧化鈰。例如，該拋光組成物可包含0.1 wt.%至10 wt.%之二氧化鈰、0.2 wt.%至9 wt.%、0.3 wt.%至8 wt.%、0.4 wt.%至7 wt.%、0.5 wt.%至6 wt.%、0.6 wt.%至5 wt.%之二氧化鈰、0.7 wt.%至4 wt.%或0.8 wt.%至3 wt.%之二氧化鈰。在一實施例中，該拋光組成物在使用點處包含0.2 wt.%至0.6 wt.%之二氧化鈰(例如，0.4 wt.%之二氧化鈰)。在另一實施例中，該拋光組成物作為濃縮物包含2.4 wt.%之二氧化鈰。
本發明之化學-機械拋光組成物包含一或多種非離子型聚合物。根據本發明之實施例，該拋光組成物包含一或多種選自由以下組成之群之非離子型聚合物：聚伸烷基二醇、聚醚胺、聚環氧乙烷/聚環氧丙烷共聚物、聚丙烯醯胺、聚乙烯吡咯啶酮、矽氧烷聚環氧烷共聚物、經疏水改質之聚丙烯酸酯共聚物、親水非離子型聚合物、多醣及其混合物。非離子型聚合物較佳具有水溶性並與拋光組成物之其他組份相容。已發現非離子型聚合物有助於降低多晶矽之移除率。基板之多晶矽部分相比於氧化矽及氮化矽通常機械性質較軟，且因此當使用適於包含氧化矽及/或氮化矽之基板之拋光組成物拋光時經歷過多機械研磨。不希望受任一特定理論限制，據信非離子型聚合物吸附至基板之多晶矽部分上，從而形成減少研磨劑顆粒及拋光組成物之其他組份與多晶矽表面之接觸之潤滑膜。在一些實施例中，非離子型聚合物作為表面活性劑及/或潤濕劑起作用。本發明拋光組成物中非離子型 聚合物之存在有利地允許氧化矽及/或氮化矽之有效移除率，同時降低多晶矽之移除率。
非離子型聚合物可具有任一適宜分子量。若非離子型聚合物之分子量太低，則使用非離子型聚合物不能獲得任何優勢。或者，若非離子型聚合物之分子量太高，則氧化矽之移除率可降低至不切實際低之位準。
拋光組成物在使用點處包含任一適宜量之非離子型聚合物。使用大量非離子型聚合物可導致對除多晶矽及氮化矽層以外之基板層之拋光速率的不期望抑制。因此，基於液體載體及溶解或懸浮於其中之任何組份之總重量，拋光組成物合意地包含1 ppm至3,000 ppm之非離子型聚合物。拋光組成物可包含5 ppm或更多、50 ppm或更多、100 ppm或更多、150 ppm或更多、200 ppm或更多、250 ppm或更多、300 ppm或更多、400 ppm或更多、500 ppm或更多、750 ppm或更多、1,000 ppm或更多或1,500 ppm或更多之非離子型聚合物。或者或另外，拋光組成物可包含2,500 ppm或更少、2,000 ppm或更少或1,750 ppm或更少之非離子型聚合物。因此，拋光組成物可包含由任兩個前述端點界定之量之一或多種非離子型聚合物。例如，拋光組成物可包含1 ppm至2,500 ppm、5 ppm至2,000 ppm、50 ppm至1,500 ppm之非離子型聚合物及諸如此類。
在一實施例中，非離子型聚合物包含或係聚伸烷基二醇。聚伸烷基二醇可具有任一適宜分子量。聚伸烷基二醇可具有如下之平均分子量：300 g/mol或更大，例如500 g/mol或更大、1,000 g/mol或更大、1,500 g/mol或更大、2,000 g/mol或更大、2,500 g/mol或更大、3,000 g/mol或更大、3,500 g/mol或更大、4,000 g/mol或更大、4,500 g/mol或更大、5,000 g/mol或更大、5,500 g/mol或更大、6,000 g/mol或更大、6,500 g/mol或更大、7,000 g/mol或更大或7,500 g/mol或更 大。或者或另外，聚伸烷基二醇可具有如下之平均分子量：15,000 g/mol或更小，例如14,500 g/mol或更小、14,000 g/mol或更小、13,500 g/mol或更小、13,000 g/mol或更小、12,500 g/mol或更小、12,000 g/mol或更小、11,500 g/mol或更小、11,000 g/mol或更小、10,500 g/mol或更小、10,000 g/mol或更小、9,500 g/mol或更小、9,000 g/mol或更小、8,500 g/mol或更小或8,000 g/mol或更小。因此，聚伸烷基二醇可具有由任兩個前述端點界定之平均分子量。例如，聚伸烷基二醇可具有如下之平均分子量：300 g/mol至15,000 g/mol、500 g/mol至14,500 g/mol、1,000 g/mol至14,000 g/mol及諸如此類。
說明性聚伸烷基二醇包括(例如)聚乙二醇及聚丙二醇，包括其混合物。在一實施例中，聚伸烷基二醇係平均分子量為8,000 g/mol之聚乙二醇。
在一實施例中，非離子型聚合物包含或係聚醚胺。適宜聚醚胺化合物包括與拋光組成物之其他組份相容且呈現合意拋光特性之彼等。說明性聚醚胺化合物包括自Huntsman Performance Products購得之胺之JEFFAMINETM家族。JEFFAMINETM聚醚胺係由單胺、二胺及三胺組成，其可具有各種分子量，高達5,000 g/mol。JEFFAMINETM聚醚胺係含有附接至聚醚主鏈末端之一級胺基之聚環氧烷胺。聚醚主鏈係基於環氧丙烷(PO)、環氧乙烷(EO)或混合EO/PO(例如，O,O’-雙(2-胺基丙基)聚丙二醇-嵌段-聚乙二醇-嵌段-聚丙二醇)。聚醚胺之反應性可藉由妨礙一級胺或藉助二級胺官能基來改質。
在一些實施例中，非離子型聚合物包含或係聚環氧乙烷/聚環氧丙烷共聚物(「PEO/PPO共聚物」)。PEO/PPO共聚物(若存在)合意地與拋光組成物之其他組份(例如，二氧化鈰研磨劑、非離子型聚合物、膦酸及諸如此類)相容且呈現合意拋光性能。PEO/PPO共聚物可 為任一適宜PEO/PPO共聚物，且較佳經一級羥基或二級羥基末端官能化。PEO/PPO共聚物合意地具有25或更小之親水-親脂平衡(HLB)值。因此，PEO/PPO共聚物中環氧乙烷重複單元之數量通常將小於環氧丙烷重複單元之數量。較佳地，環氧乙烷單元之數量小於PEO/PPO共聚物之40 wt.%、小於30 wt.%、小於25 wt.%或甚至小於20 wt.%。PEO/PPO共聚物較佳具有如下之HLB：23或更小、18或更小、12或更小、10或更小、9或更小、8或更小、7或更小、6或更小或5或更小。較佳地，PEO/PPO共聚物具有如下之HLB：1或更大(例如，1至23、1至18、1至12、1至10、1至9、1至8、1至7、1至6或1至5)或2或更大(例如，2至23、2至18、2至12、2至10、2至8、2至6或2至5)或3或更大(例如，3至23、3至18、3至12、3至9、3至7、3至6或3至5)。
PEO/PPO共聚物可具有任一適宜分子量。PEO/PPO共聚物合意地具有如下之分子量：4,000 g/mol或更小(例如，3,500 g/mol或更小、3,000 g/mol或更小、2,500 g/mol或更小、2,250 g/mol或更小、2,000 g/mol或更小、1,750 g/mol或更小、1,500 g/mol或更小或甚至1,250 g/mol或更小)。或者或另外，PEO/PPO共聚物具有如下之分子量：200 g/mol或更大(例如，300 g/mol或更大、400 g/mol或更大或500 g/mol或更大)。因此，PEO/PPO共聚物可具有如下之分子量：200 g/mol至4,000 g/mol、300 g/mol至3,000 g/mol或500 g/mol至2,500 g/mol)。在不同較佳實施例中，PEO/PPO共聚物之分子量為2,500 g/mol、1,950 g/mol、1,900 g/mol、1,850 g/mol及1,100 g/mol。
拋光組成物在使用點處可包含任一適宜量之PEO/PPO共聚物，但使用相對大量之PEO/PPO共聚物可導致對除多晶矽層以外之基板層之拋光速率的不期望抑制。因此，基於液體載體及溶解或懸浮於其中之任何組份之總重量，拋光組成物可包含1 ppm至5,000 ppm之 PEO/PPO共聚物。拋光組成物可包含5 ppm或更多、50 ppm或更多、100 ppm或更多、250 ppm或更多、500 ppm或更多、1,000 ppm或更多、1,500 ppm或更多、2,000 ppm或更多或2,500 ppm或更多之PEO/PPO共聚物。或者或另外，拋光組成物可包含4,500 ppm或更少、4,000 ppm或更少、3,500 ppm或更少或3,000 ppm或更少之PEO/PPO共聚物。因此，拋光組成物可包含由任兩個前述端點界定之量之PEO/PPO共聚物。例如，拋光組成物可包含1 ppm至5,000 ppm、5 ppm至4,500 ppm、50 ppm至4,000 ppm之PEO/PPO共聚物及諸如此類。
在一實施例中，拋光組成物在使用點處包含1,000 ppm之PEO/PPO共聚物。在另一實施例中，拋光組成物包含4,700 ppm之PEO/PPO共聚物。在又一實施例中，拋光組成物包含2,700 ppm之PEO/PPO共聚物。
PEO/PPO共聚物可包含或係自BASF購得之PLURONICTM共聚物。PLURONICTM產品係基於環氧乙烷及環氧丙烷之嵌段共聚物。說明性PLURONICTM共聚物包括PLURONICTM 10R5、PLURONICTM L31、PLURONICTM L35、PLURONICTM L43及PLURONICTM L62。在較佳實施例中，PEO/PPO共聚物係PLURONICTM L31共聚物。
在一實施例中，非離子型聚合物包含或係聚丙烯醯胺。不希望受任一特定理論限制，據信聚丙烯醯胺用於使二氧化鈰研磨劑顆粒穩定。聚丙烯醯胺可具有任一適宜分子量。合意地，聚丙烯醯胺具有使其對二氧化鈰顆粒之穩定性呈現有益效應之分子量。在一實施例中，聚丙烯醯胺具有8,000 g/mol或更高之平均分子量，例如10,000 g/mol。
拋光組成物可包含任一適宜量之聚丙烯醯胺。若拋光組成物中聚丙烯醯胺之量太低，則不能獲得對二氧化鈰研磨劑穩定性之任何有 益效應。反之，若拋光組成物中聚丙烯醯胺之量太高，則拋光組成物可呈現不合意拋光性質及/或可不具有成本有效性。因此，拋光組成物可包含0.5 wt.%或更少之聚丙烯醯胺，例如0.4 wt.%或更少、0.3 wt.或更小、0.2 wt.%或更少、0.1 wt.%或更少或0.05 wt.%或更少之聚丙烯醯胺。或者或另外，拋光組成物可包含0.001 wt.%或更多之聚丙烯醯胺，例如0.002 wt.%或更多、0.01 wt.%或更多、0.02 wt%或更多、0.0375 wt.%或更多、0.05 wt.%或更多、0.075 wt.%或更多或0.1 wt.%或更多之聚丙烯醯胺。因此，拋光組成物可包含由任兩個前述端點界定之量之聚丙烯醯胺。例如，拋光組成物可包含0.01 wt.%至0.5 wt.%、0.02 wt.%至0.4 wt.%或0.0375 wt.%至0.3 wt.%之一或多種聚丙烯醯胺。
在一實施例中，非離子型聚合物包含或係聚乙烯吡咯啶酮。聚乙烯吡咯啶酮可具有任一適宜分子量。合意地，聚乙烯吡咯啶酮具有使其對二氧化鈰顆粒之穩定性呈現有益效應之分子量。聚乙烯吡咯啶酮可具有如下之平均分子量：10,000 g/mol或更高，例如15,000 g/mol或更高、20,000 g/mol或更高或25,000 g/mol或更高。或者，聚乙烯吡咯啶酮可具有如下之平均分子量：40,000 g/mol或更小，例如35,000 g/mol或更小或30,000 g/mol或更小。因此，聚乙烯吡咯啶酮可具有由任兩個前述端點界定之平均分子量。例如，聚乙烯吡咯啶酮可具有10,000 g/mol至40,000 g/mol及諸如此類之平均分子量。
拋光組成物可包含任一適宜量之聚乙烯吡咯啶酮。若拋光組成物中聚乙烯吡咯啶酮之量太低，則不能獲得對二氧化鈰研磨劑穩定性之任何有益效應。反之，若拋光組成物中聚乙烯吡咯啶酮之量太高，則拋光組成物可呈現不合意拋光性質及/或可不具有成本有效性。因此，拋光組成物可包含0.5 wt.%或更少之聚乙烯吡咯啶酮，例如0.4 wt.%或更少、0.3 wt.或更小、0.2 wt.%或更少、0.1 wt.%或更少或 0.05 wt.%或更少之聚乙烯吡咯啶酮。或者或另外，拋光組成物可包含0.001 wt.%或更多之聚乙烯吡咯啶酮，例如0.002 wt.%或更多、0.01 wt.%或更多、0.02 wt%或更多、0.0375 wt.%或更多、0.05 wt.%或更多、0.075 wt.%或更多或0.1 wt.%或更多之聚乙烯吡咯啶酮。因此，拋光組成物可包含由任兩個前述端點界定之量之聚乙烯吡咯啶酮。例如，拋光組成物可包含0.01 wt.%至0.5 wt.%、0.02 wt.%至0.4 wt.%或0.0375 wt.%至0.3 wt.%之一或多種聚乙烯吡咯啶酮。
在一實施例中，非離子型聚合物包含或係矽氧烷聚環氧烷共聚物。不希望受任一特定理論限制，據信矽氧烷聚環氧烷共聚物亦用作表面活性劑及/或潤濕劑。矽氧烷聚環氧烷共聚物可具有任一適宜分子量。合意地，矽氧烷聚環氧烷共聚物具有使其對二氧化鈰顆粒之穩定性呈現有益效應之分子量。在一實施例中，矽氧烷聚環氧烷共聚物具有如下之平均分子量：500 g/mol或更大，例如750 g/mol或更大、1,000 g/mol或更大、1,250 g/mol或更大、1,500 g/mol或更大、1,750 g/mol或更大、2,000 g/mol或更大、2,250 g/mol或更大、2,500 g/mol或更大、3,000 g/mol或更大、3,500 g/mol或更大、4,000 g/mol或更大、4,500 g/mol或更大或5,000 g/mol或更大。在另一實施例中，矽氧烷聚環氧烷共聚物具有如下之分子量：20,000 g/mol或更小，例如19,000 g/mol或更小、18,000 g/mol或更小、17,000 g/mol或更小、16,000 g/mol或更小或15,000 g/mol或更小。因此，矽氧烷聚環氧烷共聚物可具有由任兩個前述端點界定之平均分子量。例如，矽氧烷聚環氧烷共聚物可具有500 g/mol至20,000 g/mol及諸如此類之平均分子量。
說明性矽氧烷聚環氧烷共聚物係自Momentive Performance Chemicals購得之SILWETTM L-7604。
拋光組成物可包含任一適宜量之矽氧烷聚環氧烷共聚物。若拋 光組成物中矽氧烷聚環氧烷共聚物之量太低，則不能獲得對二氧化鈰研磨劑穩定性之任何有益效應。反之，若拋光組成物中矽氧烷聚環氧烷共聚物之量太高，則拋光組成物可呈現不合意拋光性質及/或可不具有成本有效性。因此，拋光組成物可包含0.5 wt.%或更少之矽氧烷聚環氧烷共聚物，例如0.4 wt.%或更少、0.3 wt.或更小、0.2 wt.%或更少、0.1 wt.%或更少或0.05 wt.%或更少之矽氧烷聚環氧烷共聚物。或者或另外，拋光組成物可包含0.001 wt.%或更多之矽氧烷聚環氧烷共聚物，例如0.002 wt.%或更多、0.01 wt.%或更多、0.02 wt%或更多、0.0375 wt.%或更多、0.05 wt.%或更多、0.075 wt.%或更多或0.1 wt.%或更多之矽氧烷聚環氧烷共聚物。因此，拋光組成物可包含由任兩個前述端點界定之量之矽氧烷聚環氧烷共聚物。例如，拋光組成物可包含0.01 wt.%至0.5 wt.%、0.02 wt.%至0.4 wt.%或0.0375 wt.%至0.3 wt.%之一或多種矽氧烷聚環氧烷共聚物。
通常，拋光組成物包含1 ppm或更多之矽氧烷聚環氧烷共聚物。例如，拋光組成物可包含5 ppm或更多、10 ppm或更多、25 ppm或更多、50 ppm或更多、75 ppm或更多、100 ppm或更多、125 ppm或更多、150 ppm或更多、200 ppm或更多、250 ppm或更多或300 ppm或更多之矽氧烷聚環氧烷共聚物。或者或另外，拋光組成物可包含1000 ppm或更少之矽氧烷聚環氧烷共聚物，例如900 ppm或更少、800 ppm或更少、700 ppm或更少、600 ppm或更少、500 ppm或更少或400 ppm或更少之矽氧烷聚環氧烷共聚物。因此，拋光組成物可包含由任兩個前述端點界定之量之矽氧烷聚環氧烷共聚物，例如1 ppm至1000 ppm、5 ppm至900 ppm及諸如此類之矽氧烷聚環氧烷共聚物。在一實施例中，本發明拋光組成物在使用點處包含150 ppm至600 ppm之矽氧烷聚環氧烷共聚物。
在一實施例中，非離子型聚合物包含或係經疏水改質之聚丙烯 酸酯共聚物。說明性經疏水改質之聚丙烯酸酯共聚物包括包含聚丙烯酸主鏈之聚合物，該聚丙烯酸主鏈具有聚乙二醇側鏈。實例性經疏水改質之聚丙烯酸酯共聚物係自AkzoNobel購得之AGRILANTM 700。
拋光組成物可包含任一適宜量之經疏水改質之聚丙烯酸酯共聚物。若經疏水改質之聚丙烯酸酯共聚物之量太低，則觀察到無任何有益效應。反之，若經疏水改質之聚丙烯酸酯共聚物之量太高，則拋光組成物可呈現不合意拋光性質及/或可不具有成本有效性。通常，拋光組成物包含2,000 ppm或更少之經疏水改質之聚丙烯酸酯共聚物，例如1,750 ppm或更少、1,500 ppm或更少或1,250 ppm或更少之經疏水改質之聚丙烯酸酯共聚物。或者或另外，拋光組成物可包含500 ppm或更多之一或多種經疏水改質之聚丙烯酸酯共聚物，例如750 ppm或更多或1,000 ppm或更多之經疏水改質之聚丙烯酸酯共聚物。因此，拋光組成物可包含由任兩個前述端點界定之量之經疏水改質之聚丙烯酸酯共聚物，例如500 ppm至2,000 ppm或750 ppm至1,750 ppm及諸如此類。在一實施例中，拋光組成物包含1,000 ppm之一或多種經疏水改質之聚丙烯酸酯共聚物。
在一實施例中，非離子型聚合物包含或係親水非離子型聚合物。說明性親水非離子型聚合物包括聚(2-乙基-2-噁唑啉)。拋光組成物可包含任一適宜量之親水非離子型聚合物。若親水非離子型聚合物之量太低，則觀察到無任何有益效應。反之，若親水非離子型聚合物之量太高，則拋光組成物可呈現不合意拋光性質及/或可不具有成本有效性。
通常，拋光組成物包含1,000 ppm或更少之親水非離子型聚合物，例如900 ppm或更少、800 ppm或更少、700 ppm或更少或600 ppm或更少之親水非離子型聚合物。或者或另外，拋光組成物可包含50 ppm或更多之一或多種親水非離子型聚合物，例如100 ppm或更 多、150 ppm或更多、200 ppm或更多、250 ppm或更多、300 ppm或更多、350 ppm或更多、400 ppm或更多、450 ppm或更多或500 ppm或更多之親水非離子型聚合物。在一實施例中，拋光組成物包含250 ppm之一或多種親水非離子型聚合物。因此，拋光組成物可包含由任兩個前述端點界定之量之親水非離子型聚合物，例如50 ppm至1,000 ppm或100 ppm至900 ppm及諸如此類。
通常，親水非離子型聚合物具有50,000 g/mol之分子量。
在一實施例中，非離子型聚合物包含或係多醣。說明性多醣包括(例如)羥基烷基纖維素、葡聚糖、羧甲基葡聚糖、磺化葡聚糖、聚葡萄胺糖、三仙膠(xanthan gum)、羧甲基纖維素、角叉菜膠(carrageenan)及其混合物。
拋光組成物包含適宜量之多醣。通常，拋光組成物在使用點處包含1,000 ppm或更少之多醣。例如，拋光組成物在使用點處可包含(例如)900 ppm或更少之多醣、800 ppm或更少、700 ppm或更少、600 ppm或更少、500 ppm或更少、400 ppm或更少、300 ppm或更少、200 ppm或更少或100 ppm或更少之多醣。
羥基烷基纖維素之非限制性實例包括經改質纖維素醚，例如甲基羥乙基纖維素(HEMC)、甲基羥丙基纖維素(HPMC)、羥乙基纖維素(HEC)及羥丙基纖維素(HPC)。
在較佳實施例中，多醣係羥乙基纖維素，例如自Dow Chemical Company購得之CELLOSIZETM QP-09L羥乙基纖維素。羥乙基纖維素具有適宜黏度。通常，當在25℃下作為存於水中之5%溶液量測時，羥乙基纖維素具有50厘泊(centipoise)或更大之黏度。例如，羥乙基纖維素可具有75 cP或更大或100 cP或更大之黏度。或者或另外，羥乙基纖維素可具有150 cP或更小之黏度，例如125 cP或更小。因此，羥乙基纖維素可具有由任兩個前述端點界定之黏度，例如 50 cP至150 cP、75 cP至125 cP及諸如此類。黏度可使用熟習此項技術者所已知之任一適宜方法來量測。
本發明拋光組成物可包含一種以上非離子型聚合物。例如，在一些實施例中，拋光組成物包含矽氧烷聚環氧烷共聚物及聚乙烯吡咯啶酮。或者或另外，拋光組成物可包含多醣及聚環氧乙烷/聚環氧丙烷共聚物。
在一些實施例中，本發明之化學-機械拋光組成物包含一或多種膦酸。不希望受任一特定理論限制，據信膦酸用作拋光組成物中之金屬螯合劑且有助於減少基板表面及拋光工具上之殘餘物累積。說明性膦酸包括自Dequest購得之DEQUESTTM膦酸鹽，包括DEQUESTTM P9030、DEQUESTTM 2000EG及DEQUESTTM 2010。
在較佳實施例中，膦酸係選自由以下組成之群：1-羥基亞乙基-1,1-二膦酸、胺基三(亞甲基)膦酸、胺基三(亞甲基)膦酸、甲基膦酸、二伸乙三胺五(甲基膦酸)、六亞甲基二胺-N,N,N’,N’-四(甲基膦酸)、亞胺基二(甲基膦酸)、(胺基甲基)膦酸、N-(膦醯基甲基)甘胺酸及其混合物。
拋光組成物可包含任一適宜量之膦酸。若膦酸之量太低，則觀察到無有益效應。反之，若膦酸之量太高，則可降低氧化矽之移除率。因此，拋光組成物通常包含0.001 wt.%或更多，例如0.002 wt.%、0.003 wt.%、0.004 wt.%、0.005 wt.%、0.0075 wt.%、0.01 wt.%、0.05 wt.%、0.1 wt.%或更多、0.2 wt.%或更多或0.5 wt.%或更多之膦酸。或者或另外，拋光組成物可含有2 wt.%或更少，例如1.5 wt.%或更少或1 wt.%或更少之膦酸。因此，拋光組成物可包含由任兩個前述端點界定之量之膦酸。例如，拋光組成物可包含0.001 wt.%至2 wt.%、0.002 wt.%至1.5 wt.%或0.003 wt.%至1 wt.%之膦酸。
在另一實施例中，拋光組成物包含1,000 ppm或更少之膦酸，例 如900 ppm或更少、800 ppm或更少、700 ppm或更少、600 ppm或更少、500 ppm或更少、400 ppm或更少、300 ppm或更少、200 ppm或更少或100 ppm或更少之膦酸。在不同實施例中，拋光組成物包含150 ppm之膦酸、125 ppm之膦酸、50 ppm之膦酸及25 ppm之膦酸。
在一些實施例中，本發明之化學-機械拋光組成物包含一或多種含氮兩性離子化合物。可為兩性離子化合物之含氮化合物係可在特定pH下為兩性離子化合物之含氮化合物。兩性離子化合物係在不相鄰原子上具有相反形式電荷之中性化合物。兩性離子化合物通常含有酸部分及鹼部分二者，其中酸部分之pKa與鹼部分之pKa不同，以便當pH係介於酸部分之pKa與鹼部分之pKa之間時，該化合物係兩性離子。兩性離子化合物亦稱為內鹽。例如，胺基酸(例如，離胺酸)係可為兩性離子化合物之含氮化合物，但可為兩性離子化合物之含氮化合物不需為胺基酸。例如，甜菜鹼、吡啶乙磺酸、吡啶磺酸、吡啶基乙酸、3-(3-吡啶基)丙酸、吡嗪甲酸、1-(3-磺丙基)氫氧化吡啶鎓及吡啶甲酸係可為兩性離子化合物之含氮化合物。可用於本發明拋光組成物之可為兩性離子化合物之其他含氮化合物包括磺胺酸、十二烷基二甲基(3-磺丙基)氫氧化銨(月桂基磺基甜菜鹼)、(羧甲基)三甲基氫氧化銨(甜菜鹼)、2-(N-嗎啉基)乙磺酸、N-2-乙醯胺基亞胺基二乙酸、1,3-雙[叁(羥基甲基)甲基胺基]丙烷、N-2-乙醯胺基-2-胺基乙磺酸、3-(N-嗎啉)丙烷磺酸、N-叁(羥基甲基)甲基-2-胺基乙磺酸、N-2-羥乙基六氫吡嗪-N’-2-乙磺酸、N-2-羥乙基六氫吡嗪-N’-3-丙烷磺酸、N-叁(羥基甲基)甲基甘胺酸、環己基胺基乙磺酸、3-(環己基胺基)丙烷磺酸、2-丙烯醯基醯胺基-2-甲基丙烷磺酸、其鹽及其混合物。拋光組成物包含適宜量之一或多種含氮兩性離子化合物(若存在)。若含氮兩性離子化合物之量太低，則觀察到無有益效應。反之，若含氮兩性離子化合 物之量太高，則拋光組成物可呈現不合意拋光性質及/或可不具有成本有效性。拋光組成物在使用點處可包含1 ppm或更多之含氮兩性離子化合物，例如5 ppm或更多、10 ppm或更多、15 ppm或更多、25 ppm或更多、50 ppm或更多、75 ppm或更多、100 ppm或更多、125 ppm或更多、150 ppm或更多、175 ppm或更多、200 ppm或更多、250 ppm或更多、300 ppm或更多、350 ppm或更多、400 ppm或更多、450 ppm或更多或500 ppm或更多之含氮兩性離子化合物。或者或另外，拋光組成物可包含1,000 ppm或更少之含氮兩性離子化合物，例如950 ppm或更少、900 ppm或更少、850 ppm或更少、800 ppm或更少、750 ppm或更少、700 ppm或更少、650 ppm或更少、600 ppm或更少或550 ppm或更少之含氮兩性離子化合物。因此，拋光組成物可包含由任兩個前述端點界定之量之一或多種含氮兩性離子化合物，例如1 ppm至1000 ppm、5 ppm至950 ppm及諸如此類。
在較佳實施例中，拋光組成物包含吡啶甲酸。拋光組成物在使用點處通常包含100 ppm或更少之吡啶甲酸，例如在使用點處包含90 ppm或更少、85 ppm或更少、80 ppm或更少、75 ppm或更少、70 ppm或更少、65 ppm或更少、60 ppm或更少、55 ppm或更少之吡啶甲酸。或者或另外，拋光組成物在使用點處可包含15 ppm或更多之吡啶甲酸，例如20 ppm或更多、25 ppm或更多、30 ppm或更多、35 ppm或更多、40 ppm或更多、45 ppm或更多或50 ppm或更多之吡啶甲酸。因此，拋光組成物可包含由任兩個前述端點界定之量之吡啶甲酸。例如，拋光組成物在使用點處可包含15 ppm至100 ppm之吡啶甲酸、20 ppm至95 ppm、25 ppm至90 ppm、30 ppm至85 ppm之吡啶甲酸及諸如此類。
在另一較佳實施例中，拋光組成物包含甜菜鹼。拋光組成物在使用點處通常包含1000 ppm或更少之甜菜鹼，例如在使用點處包含 950 ppm或更少、900 ppm或更少、850 ppm或更少、800 ppm或更少、750 ppm或更少、700 ppm或更少、650 ppm或更少、600 ppm或更少、550 ppm或更少之甜菜鹼。或者或另外，拋光組成物在使用點處可包含100 ppm或更多之甜菜鹼，例如在使用點處包含150 ppm或更多、200 ppm或更多、250 ppm或更多、300 ppm或更多、350 ppm或更多、400 ppm或更多、450 ppm或更多或500 ppm或更多之甜菜鹼。因此，拋光組成物可包含由任兩個前述端點界定之量之甜菜鹼。例如，拋光組成物在使用點處可包含100 ppm至1000 ppm之甜菜鹼、150 ppm至950 ppm、200 ppm至900 ppm、250 ppm至850 ppm、300 ppm至800 ppm之甜菜鹼及諸如此類。
在一些實施例中，本發明拋光組成物包含一種以上含氮兩性離子化合物。例如，在一些實施例中，拋光組成物包含吡啶甲酸及甜菜鹼及/或胺基酸(例如，離胺酸)。
在一些實施例中，化學-機械拋光組成物包含一或多種磺酸共聚物。說明性磺酸共聚物係丙烯酸及2-丙烯醯基醯胺基-2-甲基丙基磺酸(AMPS)之共聚物。在一實施例中，磺酸共聚物係具有如下平均分子量之聚(丙烯酸)-共-聚-(AMPS)：15,000 g/mol或更大，例如25,000 g/mol或更大、50,000 g/mol或更大、75,000 g/mol或更大、100,000 g/mol或更大、125,000 g/mol或更大、150,000 g/mol或更大、200,000 g/mol或更大、225,000 g/mol或更大或250,000 g/mol或更大。或者或另外，聚(丙烯酸)-共-聚-(AMPS)共聚物具有如下之平均分子量：500,000 g/mol或更小、450,000 g/mol或更小、400,000 g/mol或更小、350,000 g/mol或更小或300,000 g/mol或更小。因此，聚(丙烯酸)-共-聚-(AMPS)共聚物可具有由任兩個前述端點界定之分子量，例如15,000 g/mol至500,000 g/mol及諸如此類。
磺酸共聚物亦可包括磺化多元聚合物，例如三元聚合物。磺化 多元聚合物之說明性實例包括來自AkzoNobel(Chicago,IL)之ALCOFLOWTM 270及來自Lubrizol(Cleveland,OH)之CARBOSPERSETM K-797D。
拋光組成物在使用點處可包含任一適宜量之聚(丙烯酸)-共-聚-(AMPS)共聚物(若存在)。若聚(丙烯酸)-共-聚-(AMPS)共聚物之量太低，則不能獲得對基板形貌之任何有益效應。反之，若聚(丙烯酸)-共-聚-(AMPS)共聚物之量太高，則拋光組成物可呈現不合意拋光性質及/或可不具有成本有效性。因此，基於液體載體及溶解或懸浮於其中之任何組份之總重量，拋光組成物在使用點處可包含1 ppm或更多之聚(丙烯酸)-共-聚-(AMPS)共聚物。例如，拋光組成物可包含5 ppm或更多、50 ppm或更多、100 ppm或更多、250 ppm或更多、500 ppm或更多、1,000 ppm或更多或1,250 ppm或更多之聚(丙烯酸)-共-聚-(AMPS)共聚物。或者或另外，拋光組成物可包含2,000 ppm或更少之聚(丙烯酸)-共-聚-(AMPS)共聚物，例如1,750 ppm或更少或1,500 ppm或更少之聚(丙烯酸)-共-聚-(AMPS)共聚物。因此，拋光組成物可包含由任兩個前述端點界定之量之聚(丙烯酸)-共-聚-(AMPS)共聚物，例如1 ppm至2,000 ppm、5 ppm至1,500 ppm、50 ppm至1,250 ppm之聚(丙烯酸)-共-聚-(AMPS)共聚物及諸如此類。
本發明之化學-機械拋光組成物可包含一或多種陰離子共聚物。可使用任一適宜陰離子共聚物。陰離子共聚物可包含具有陰離子單體之共聚物。陰離子單體之實例包括2-醯基醯胺基-2-甲基丙磺酸、4-苯乙烯磺酸、乙烯基磺酸及乙烯基膦酸。陰離子單體可與任一適宜有機酸聚合。適宜有機酸之實例包括丙烯酸、甲基丙烯酸及馬來酸。該等陰離子單體與有機酸之任一組合均可視為適宜陰離子聚合物。說明性陰離子共聚物係聚(馬來酸)-共-聚(苯乙烯-4-磺酸)(自Akzo Nobel購得之VERSA TLTM-4)。
本發明之化學-機械拋光組成物可包含包括四級胺之聚合物。包含四級胺之聚合物(若存在)可為包含四級胺之任一適宜聚合物且可以適宜量存在於拋光組成物中。適宜單體之實例包括甲基丙烯醯基醯胺基丙基三甲基氯化銨、(甲基)丙烯酸二甲基胺基酯及二烯丙基二甲基氯化銨。
本發明之化學-機械拋光組成物可包含一或多種能夠調節(即，其調節)拋光組成物之pH之化合物(即，pH調節化合物)。可使用能夠調節拋光組成物之pH之任一適宜化合物調節拋光組成物之pH。pH調節化合物合意地具有水溶性且與拋光組成物之其他組份相容。通常，化學-機械拋光組成物在使用點處具有5.5至8.5之pH。在一些實施例中，合意地，能夠調節pH之化合物能夠緩衝拋光組成物之酸性pH。因此，在該等實施例中，合意地，拋光組成物之pH小於7.0(例如，6.5 +/- 0.5、6.0 +/- 0.5、5.5 +/- 0.5、5.0 +/- 0.5、4.5 +/- 0.5、4.0 +/- 0.5、3.5 +/- 0.5、3.0 +/- 0.5、2.5 +/- 0.5或2.0 +/- 0.5)。通常，在該等實施例中，拋光組成物之pH在使用點處為5.5。因此，能夠調節拋光組成物之pH之化合物通常具有至少一個當在25℃下量測時具有5至7之pKa之可電離集團。
在其他實施例中，合意地，能夠調節pH之化合物能夠緩衝鹼性pH。因此，在該等實施例中，合意地，拋光組成物之pH大於7.0(例如，7.3 +/- 0.2、7.5 +/- 0.3、7.8 +/- 0.5、8.0 +/- 0.5、8.3 +/- 0.5、8.5 +/- 0.5、8.8 +/- 0.5或9.0 +/- 0.5)。通常，在該等實施例中，拋光組成物之pH在使用點處為7至9。
在一實施例中，能夠調節pH之化合物係選自由以下組成之群：銨鹽、鹼金屬鹽、甲酸、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。
本發明之化學-機械拋光組成物視情況進一步包含一或多種添加 劑。說明性添加劑包括改良劑、酸(例如，磺酸)、複合劑(例如，陰離子聚合複合劑)、螯合劑、殺生物劑、阻垢劑、分散劑等。
殺生物劑(若存在)可係任一適宜殺生物劑且可以任一適宜量存在於拋光組成物中。適宜殺生物劑係異噻唑啉酮殺生物劑。拋光組成物中所用殺生物劑之量通常為1 ppm至50 ppm、較佳10 ppm至20 ppm。
應瞭解，拋光組成物中為酸、鹼或鹽(例如，有機羧酸、鹼及/或鹼金屬碳酸鹽等)之任一組份當溶解於拋光組成物之水中時，可以陽離子及陰離子之解離形式存在。應瞭解，如本文中所列舉該等化合物存在於拋光組成物中之量係指拋光組成物製劑中所用未解離化合物之重量。
拋光組成物可以任一適宜技術來製備，其中許多技術為熟習此項技術者所已知。拋光組成物可以批式或連續製程來製備。通常，拋光組成物係藉由組合拋光組成物之組份來製備。本文所用術語「組份」包括個別成份(例如，二氧化鈰研磨劑、非離子型聚合物、膦酸、含氮兩性離子化合物、視情況聚環氧乙烷/聚環氧丙烷共聚物、視情況一或多種磺酸共聚物、視情況一或多種能夠調節拋光組成物之pH之化合物及/或任一可選添加劑)以及成份之任一組合(例如，二氧化鈰研磨劑、聚環氧乙烷/聚環氧丙烷共聚物等)。
例如，拋光組成物可藉由以下來製備：(i)提供所有或部分液體載體，(ii)使用製備此一分散液之任一適宜方式分散二氧化鈰研磨劑、一或多種非離子型聚合物、視情況一或多種膦酸、視情況一或多種含氮兩性離子化合物、視情況一或多種磺酸共聚物及視情況一或多種能夠調節拋光組成物之pH之化合物，(iii)視情況調節分散液之pH，且(iv)視情況將適宜量之任何其他可選組份及/或添加劑添加至混合物中。
或者，拋光組成物可藉由以下來製備：(i)提供一或多種存於鈰氧化物漿液中之組份(例如，液體載體、二氧化鈰研磨劑及一或多種非離子型聚合物、視情況一或多種含氮兩性離子化合物及一或多種可選組份)，(ii)提供一或多種存於添加液中之組份(例如，液體載體、一或多種聚環氧乙烷/聚環氧丙烷共聚物、視情況一或多種膦酸及一或多種可選組份)，(iii)視情況調節分散液之pH，且(iv)視情況將適宜量之任何其他可選添加劑添加至混合物中。
拋光組成物可以包含以下之單包裝系統形式供應：二氧化鈰研磨劑、一或多種非離子型聚合物、視情況一或多種膦酸、視情況一或多種含氮兩性離子化合物、視情況一或多種磺酸共聚物、視情況一或多種能夠調節拋光組成物之pH之化合物及水。或者，拋光組成物之組份之兩個容器或三個或更多個容器組合係為熟習此項技術者所熟知。可視情況將可選組份(例如殺生物劑)置於第一及/或第二容器或第三容器中。此外，第一或第二容器中之組份可呈乾形式，而另一容器中之組份(若存在)可以水性分散液之形式存在。此外，第一或第二容器中之組份可具有不同、實質上類似或甚至相等pH值。若可選組份及/或添加劑(例如陰離子聚合複合劑)為固體，則其可以乾形式或以存於液體載體中之混合物形式供應。
或者，本發明拋光組成物係以包含鈰氧化物漿液及添加液之雙包裝系統形式供應，其中鈰氧化物漿液基本上係由以下組成或係由以下組成：二氧化鈰研磨劑、一或多種非離子型聚合物、視情況一或多種含氮兩性離子化合物、視情況一或多種磺酸共聚物、視情況一或多種能夠調節拋光組成物之pH之化合物及水，且其中添加液基本上係由以下組成或係由以下組成：視情況一或多種膦酸、視情況一或多種能夠調節拋光組成物之pH之化合物、視情況一或多種非離子型聚合物及視情況一或多種磺酸共聚物。雙包裝系統允許藉由改變兩個包裝 (即，鈰氧化物漿液及添加液)之攙和比率來調節基板整體平坦化特性及拋光速度。
可採用各種方法來利用此一雙包裝拋光系統。例如，氧化鈰漿液及添加液可藉由將混合物供應於拋光臺上之供應管道之出口處連接的不同管來遞送，或氧化鈰漿液添加液可於拋光前不久或即將拋光前混合，或可同時供應於拋光臺上。此外，當混合兩個包裝時，可根據需要添加去離子水以調節拋光組成物及所得基板拋光特性。
為混合儲存裝置中所含有之組份以在使用點處或在使用點附近產生拋光組成物，通常提供具有一或多個自每一儲存裝置通向拋光組成物之使用點(例如，平臺、拋光墊或基板表面)之流動管線之儲存裝置。本文所用術語「使用點」係指將拋光組成物施加至基板表面(例如，拋光墊或基板表面本身)之點。若欲使用使用點混合產生拋光組成物，則視情況將拋光組成物之組份單獨儲存於兩個或更多個儲存裝置中。術語「流動管線」意指自個別儲存容器流動至儲存於其中之組份之使用點之路徑。一或多個流動管線可各自直接通向使用點，或在使用一個以上流動管線之情形下，可於任一點處將流動管線中之兩者或更多者組合成通向使用點之單一流動管線。此外，一或多個流動管線(例如，個別流動管線或組合流動管線)中之任一者可首先通向其他裝置(例如，泵送裝置、量測裝置、混合裝置等)中之一或多者，然後到達組份之使用點。
可將拋光組成物之組份獨立地遞送至使用點(例如，將組份遞送至基板表面，隨後在拋光製程期間混合組份)，或可在遞送至使用點之前(例如遞送至使用點之前不久或即將遞送至使用點之前)組合組份中之一或多者。若在以混合形式添加至平臺上之前5分鐘或更短、例如4分鐘或更短、3分鐘或更短、2分鐘或更短、1分鐘或更短、45 s或更短、30 s或更短、10 s或更短或甚至與將組份遞送於使用點處同 時(例如，在分配器處組合組份)組合組份，則「在即將遞送至使用點之前」組合其。若在使用點之5 m內、例如在使用點之1 m內或甚至在使用點之10 cm內(例如，在使用點之1 cm內)組合組份，則亦「在即將遞送至使用點之前」組合其。
當在到達使用點之前組合拋光組成物之兩種或更多種組份時，可在流動管線中組合該等組份並在不使用混合裝置之情況下將其遞送至使用點。或者，一或多個流動管線可通向混合裝置中以促進兩種或更多種組份之組合。可使用任一適宜混合裝置。例如，混合裝置可係兩種或更多種組份流經之噴嘴或噴射器(例如，高壓噴嘴或噴射器)。或者，混合裝置可係包含以下之容器型混合裝置：一或多個入口，藉由其將拋光漿液之兩種或更多種組份引入混合器；及至少一個出口，經混合組份經由其離開混合器以直接或經由設備中之其他元件(例如經由一或多個流動管線)遞送至使用點。此外，混合裝置可包含一個以上室，每一室具有至少一個入口及至少一個出口，其中在每一室中組合兩種或更多種組份。若使用容器型混合裝置，則混合裝置較佳包含進一步促進組份之組合之混合機構。混合機構通常為業內所已知，且包括攪拌器、摻和器、攪動器、攪動擋板、氣體噴氣器系統、振動器等。
拋光組成物亦可以濃縮物形式提供，該濃縮物意欲在使用之前用適當量之水稀釋。在此一實施例中，拋光組成物濃縮物包含拋光組成物之組份，該等組份之量使得在用適當量之水稀釋濃縮物後，拋光組成物之每一組份將以在上文針對每一組份所列舉之適當範圍內之量存在於拋光組成物中。例如，二氧化鈰研磨劑、非離子型聚合物、視情況膦酸、視情況一或多種含氮兩性離子化合物、視情況聚環氧乙烷/聚環氧丙烷共聚物、視情況磺酸共聚物、視情況能夠調節拋光組成物之pH之化合物及視情況添加劑可各自以為上文針對每一組份所列 舉濃度之2倍(例如，3倍、4倍或5倍)之量存在於濃縮物中，以便當用等體積之水(例如，分別2個相等體積水、3個等體積之水或4個等體積之水)稀釋濃縮物時，每一組份將以在上文針對每一組份所闡釋範圍內之量存在於拋光組成物中。此外，如熟習此項技術者應瞭解，濃縮物可含有適當分數之存在於最終拋光組成物中之水，以確保二氧化鈰研磨劑、非離子型聚合物、視情況膦酸、視情況一或多種含氮兩性離子化合物、視情況聚環氧乙烷/聚環氧丙烷共聚物、視情況磺酸共聚物、視情況能夠調節拋光組成物之pH之化合物及視情況添加劑至少部分或完全溶解於濃縮物中。
當根據本發明方法拋光包含氧化矽之基板時，本發明拋光組成物合意地呈現高移除率。例如，當根據本發明之實施例拋光包含高密度電漿(HDP)氧化物及/或電漿增強正矽酸四乙酯(PETEOS)及/或正矽酸四乙酯(TEOS)之矽晶圓時，拋光組成物合意地呈現如下之氧化矽移除率：500 Å/min或更高、700 Å/min或更高、1,000 Å/min或更高、1,250 Å/min或更高、1,500 Å/min或更高、1,750 Å/min或更高、2,000 Å/min或更高、2,500 Å/min或更高、3,000 Å/min或更高、3,500 Å/min或更高。在一實施例中，氧化矽之移除率可為4,000 Å/min或更高、4,500 Å/min或更高或5,000 Å/min或更高。
另外，當根據本發明方法拋光包含氮化矽之基板時，本發明之化學-機械拋光組成物合意地呈現低移除率。例如，當根據本發明之實施例拋光包含氮化矽之矽晶圓時，拋光組成物合意地呈現如下之氮化矽移除率：250 Å/min或更低，例如200 Å/min或更低、150 Å/min或更低、100 Å/min或更低、75 Å/min或更低、50 Å/min或更低或甚至25 Å/min或更低。
另外，當根據本發明方法拋光包含多晶矽之基板時，本發明之化學-機械拋光組成物合意地呈現低移除率。例如，當根據本發明之 實施例拋光包含多晶矽之矽晶圓時，拋光組成物合意地呈現如下之多晶矽移除率：1,000 Å/min或更低、750 Å/min或更低、500 Å/min或更低、250 Å/min或更低、100 Å/min或更低、50 Å/min或更低、25 Å/min或更低、10 Å/min或更低或甚至5 Å/min或更低。
此外，當拋光基板時，本發明拋光組成物合意地呈現較少顆粒缺陷，如藉由適宜技術所測定。在較佳實施例中，本發明之化學-機械拋光組成物合意地包含有助於低缺陷率之濕法二氧化鈰。利用本發明拋光組成物拋光之基板上之顆粒缺陷可藉由任一適宜技術來測定例如，可使用雷射光散射技術(例如暗視野法向光束複合法(dark field normal beam composite，DCN)及暗視野斜向光束複合法(dark field oblique beam composite，DCO))測定所拋光基板上之顆粒缺陷。用於評估顆粒缺陷率之適宜儀錶可購自例如KLA-Tencor(例如，在120 nm臨限值或160 nm臨限值下操作之SURFSCANTM SP1儀器)。
利用本發明拋光組成物拋光之基板、尤其包含矽之氧化矽及/或氮化矽及/或多晶矽合意地具有如下之DCN值：20,000個計數或更小，例如17,500個計數或更小、15,000個計數或更小、12,500個計數或更小、3,500個計數或更小、3,000個計數或更小、2,500個計數或更小、2,000個計數或更小、1,500個計數或更小或1,000個計數或更小。較佳地，根據本發明之實施例拋光之基板具有如下之DCN值：750個計數或更小、500個計數、250個計數、125個計數或甚至100個計數或更小。或者或另外，當拋光基板時，本發明之化學-機械拋光組成物合意地呈現較少劃痕，如藉由適宜技術所測定。例如，根據本發明之實施例拋光之矽晶圓合意地包含250個劃痕或更少或125個劃痕或更少，如藉由業內已知之任一適宜方法所測定。
本發明拋光組成物可經調整以在對具體薄層材料有選擇性之合意拋光範圍處提供有效拋光，而同時使表面瑕疵、缺陷、腐蝕、侵蝕 及終止層之移除降至最低。在一定程度上可藉由改變拋光組成物之組份之相對濃度來控制選擇性。若合意，本發明方法可用於以5：1或更高(例如，10：1或更高、15：1或更高、25：1或更高、50：1或更高、100：1或更高或150：1或甚至更高)之二氧化矽與多晶矽拋光選擇性拋光基板。而且，本發明方法可用於以2：1或更高(例如，4：1或更高或6：1或更高)之氮化矽與多晶矽拋光選擇性拋光基板。某些調配物可呈現甚至更高之二氧化矽與多晶矽選擇性，例如20：1或更高或甚至30：1或更高。在較佳實施例中，本發明方法同時提供二氧化矽及氮化矽相對於多晶矽之選擇性拋光。
本發明亦提供化學-機械拋光基板之方法，該方法包含(i)使基板與拋光墊及本文所述之化學-機械拋光組成物接觸，(ii)相對於基板移動拋光墊，同時化學-機械拋光組成物位於其間，並(iii)研磨基板之至少一部分以拋光該基板。
化學-機械拋光組成物可用於拋光任一適宜基板，且尤其可用於拋光包含至少一個由低介電材料組成之層(通常表面層)之基板。適宜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係由其組成。本發明方法特別用於拋光包含氧化矽、氮化矽及/或多晶矽(例如前述材料中之任一者、兩者或尤其所有三者)之基板。例如，拋光組成物可用於拋光用於電子工業之矽晶圓。就此而言，該矽可係未經摻雜矽，或其可係摻雜有硼或鋁之p型矽。另外，該矽可係多晶矽。
基板合意地包含多晶矽與氧化矽及/或氮化矽之組合。多晶矽可係任一適宜多晶矽，其中許多多晶矽為業內所已知。多晶矽可具有任一適宜相，且可為非晶形、結晶或其組合。類似地，氧化矽可為任一適宜氧化矽，其中許多氧化矽為業內所已知。適宜類型之氧化矽包括 (但不限於)硼磷矽酸鹽玻璃(BPSG)、PETEOS、熱氧化物、未經摻雜矽酸鹽玻璃及HDP氧化物。其他適宜金屬氧化物包括部分穩定氧化鋯(PSZ)。
有利地，使用本發明拋光方法拋光之矽基板呈現低表面粗糙度及低顆粒缺陷率。表面粗糙度(Ra)在本文中定義為平面性之偏差之算術平均數，其可使用任一適宜技術來量測。適宜技術包括尖針式測面術及光學側面術(使用購自(例如)Veeco Instruments(Plainview,NY)之儀器)，以及原子力顯微術。通常，當使用光學測面儀量測時，本發明拋光方法產生如下之矽晶圓上表面粗糙度：20 Å或更小(例如，14 Å或更小、或12 Å或更小、或10 Å或更小、或甚至8 Å或更小)。
本發明之拋光組成物及方法特別適於結合化學-機械拋光設備使用。通常，此設備包含平臺，當使用時該平臺會運動且具有因軌道、直線或圓周運動產生之速度；拋光墊，其與此平臺接觸且隨平臺運動而移動；及支座，其藉由接觸欲拋光之基板並相對於拋光墊表面移動該基板來固持該基板。藉由將基板與拋光墊及本發明拋光組成物接觸放置且然後使拋光墊相對於基板移動來實施基板拋光，以研磨基板之至少一部分來拋光此基板。
可用化學-機械拋光組成物及任一適宜拋光墊(例如，拋光表面)來拋光基板。適宜之拋光墊包括(例如)織造及非織造拋光墊。此外，適宜之拋光墊可包含具有不同密度、硬度、厚度、可壓縮性、壓縮後反彈能力及壓縮模量之任一適宜聚合物。適宜聚合物包括(例如)聚氯乙烯、聚氟乙烯、耐綸(nylon)、氟碳化合物、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、其共形成產物及其混合物。軟聚胺基甲酸酯拋光墊結合本發明拋光方法特別有用。典型墊包括(但不限於)SURFINTM 000、SURFINTM SSW1、SPM3100(自例如Eminess Technologies購得)、POLITEXTM及 Fujibo POLYPASTM 27。尤佳拋光墊係自Cabot Microelectronics購得之EPICTM D100墊。
合意地，化學-機械拋光設備進一步包含原位拋光終點檢測系統，其中許多該等系統為業內所已知。業內已知藉由分析自所拋光基板表面反射之光線或其他輻射來檢查及監測拋光製程之技術。該等方法係闡述於(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。合意地，檢查或監測所拋光基板之拋光製程進展使能夠確定拋光終點，即確定何時結束特定基板之拋光製程。
實例
該等以下實例進一步說明本發明，但當然不能理解為以任何方式限制本發明範圍。
貫穿各實例使用以下縮寫：移除率(RR)；正矽酸四乙酯(TEOS)；氮化矽(SiN)；多晶矽(polySi)；分子量(MW)；羥乙基纖維素(HEC)；膦酸(PA)；聚乙二醇(PEG)；電漿增強正矽酸四乙酯(PETEOS)；聚乙烯吡咯啶酮(PVP)；聚環氧乙烷/聚環氧丙烷共聚物(PEO/PPO)；聚(丙烯酸)-共-聚(2-丙烯醯基醯胺基-2-甲基丙基磺酸(PAA-AMPS)及矽氧烷聚環氧烷共聚物(SiO/PAO)。
在以下實例中，使用MIRRATM(Applied Materials公司)或REFLEXIONTM(Applied Materials公司)工具拋光基板。對於所有組成物，使用具有相同拋光參數之IC 1010TM拋光墊(Rohm and Haas Electronic Materials)。藉由使用光譜偏光術量測膜厚度並自初始厚度減去最終厚度來計算移除率。
實例1
此實例證明包含二氧化鈰研磨劑、一或多種聚環氧乙烷/聚環氧丙烷共聚物、一或多種非離子型聚合物、一或多種膦酸、視情況一或多種含氮兩性離子化合物及水之本發明拋光組成物可呈現良好總基板拋光性質，包括適宜TEOS移除率以及良好polySi選擇性。
利用表1中所識別之拋光組成物1A-1M在相同條件下拋光包含TEOS及polySi之矽晶圓。每一拋光組成物含有0.4 wt.%濕法二氧化鈰(自Rhodia購得之HC-60TM)。每一拋光組成物含有PEG(自Dow Corporation購得之8,000 MW)、聚環氧乙烷/聚環氧丙烷共聚物(PLURONICTM L31)、膦酸(DEQUESTTM D2000EG)，如表1中所指示。拋光組成物1I-1M進一步含有128 ppm之吡啶甲酸。每一拋光組成物之pH為5.5。對照組成物僅含有0.4 wt.%濕法二氧化鈰及水。
測定每一拋光組成物之TEOS及polySi移除率並將其展示於表1中。
藉由表1中所展示之結果顯而易見，含有濕法二氧化鈰研磨劑、聚乙二醇、聚環氧乙烷/聚環氧丙烷共聚物、膦酸、視情況含氮兩性離子化合物及水之拋光組成物呈現良好總基板拋光性質，包括高於1000 Å/min且高達4,000 Å/min之TEOS移除率以及小於50 Å/min之高polySi移除率，因此具有高TEOS：polySi選擇性。
實例2
此實例證明包含二氧化鈰研磨劑、一或多種非離子型聚合物、一或多種膦酸、吡啶甲酸及水之本發明拋光組成物可呈現良好總基板拋光性質，包括適宜TEOS移除率以及良好polySi選擇性。
利用5個識別為表2中所識別之拋光組成物2A-2E之不同拋光組成物在相同條件下拋光包含TEOS及polySi之矽晶圓。每一拋光組成物含有0.4 wt.%自Rhodia購得之HC-60TM濕法二氧化鈰；矽氧烷聚環氧烷共聚物(SiO/PAO)係由Momentive Performance Chemicals製造之SILWETTM L-7604；PVP係來自Sigma-Aldrich；膦酸來源係DEQUESTTM D2000EG；且吡啶甲酸係來自Yuki Gosei Kogyo USA公司。拋光組成物2A不含矽氧烷聚環氧烷共聚物，但含有1667 ppm PEG(自Dow公司購得之8,000 MW)。
測定每一拋光組成物之TEOS、SiN及polySi移除率且將其展示於表3中。
在圖案化晶圓上藉由量測跨越輪廓之厚度來評估拋光組成物之碟形下陷性能。碟形下陷性能之結果係展示於表4中。
藉由表3中所展示之結果顯而易見，含有濕法二氧化鈰研磨劑、矽氧烷聚伸烷基共聚物、一或多種膦酸、吡啶甲酸及水之拋光組成物(拋光組成物2B-2E)可呈現良好總基板拋光性質，包括適宜TEOS移除率以及良好TEOS：SiN及TEOS：polySi選擇性。另外，根據表4中所展示之結果顯而易見，該等拋光組成物(拋光組成物2B-2E)呈現適宜碟形下陷性能，如藉由剩餘溝槽厚度之增加(與300-400 Å之拋光組成物2A相比)來證明。
實例3
此實例證明包含二氧化鈰研磨劑、一或多種非離子型聚合物、一或多種膦酸、一或多種含氮兩性離子化合物、一或多種磺酸共聚物及水之本發明拋光組成物可呈現良好總基板拋光性質，包括適宜TEOS移除率以及良好polySi及SiN選擇性。
利用4個識別為拋光組成物3A-3D之不同拋光組成物在相同條件下拋光包含TEOS、polySi及SiN之矽晶圓。每一拋光組成物在使用點處含有0.4 wt.%自Rhodia購得之HC-60TM濕法二氧化鈰。該等拋光組成物亦以表5中所指示量含有來自Shandong TaiHe Water Treatment有限公司之聚(丙烯酸)-共-聚(AMPS)(PAA/AMPS)、呈DEQUESTTM D2000EG之形式之膦酸(PA)及來自Yuki Gosei Kogyo USA公司之吡啶甲酸。拋光組成物3A含有1667 ppm之PEG(8,000 MW)且不含HEC或磺酸共聚物。拋光組成物3B-3D含有不同量之自Dow Chemical Company購得之CELLOSIZETM QP-09L羥乙基纖維素(HEC)，如表5中所指示。每一拋光組成物之pH為7-8。
測定每一拋光組成物之TEOS、SiN及polySi移除率且將其展示於表6中。另外，在圖案化晶圓上測定拋光組成物3A、3C及3D之拋光性質，且將該等結果展示於表7中。
根據表6及7中所展示之結果顯而易見，含有二氧化鈰研磨劑、一或多種非離子型聚合物、一或多種膦酸、一或多種含氮兩性離子化合物及水之拋光組成物(拋光組成物3A-3D)呈現良好總基板拋光性質，包括適宜TEOS移除率以及良好TEOS：SiN及TEOS：polySi選擇性，以及適宜碟形下陷性能。例如，各自含有HEC作為非離子型聚合物之拋光組成物3B-3D呈現適宜TEOS：polySi選擇性。此外，拋光組成物3C及3D中之每一者跨越特徵大小之範圍(例如，2100 Å-2500 Å之溝槽厚度)顯示低溝槽損失。
實例4
此實例證明包含二氧化鈰研磨劑、一或多種非離子型聚合物、一或多種膦酸、一或多種含氮兩性離子化合物及水之本發明拋光組成物可呈現良好總基板拋光性質，包括適宜TEOS移除率以及良好 polySi及SiN選擇性。
利用2個識別為拋光組成物4A及4B之不同拋光組成物並使用自Applied Materials購得之REFLEXIONTM工具在相同條件下拋光包含TEOS、polySi及SiN之矽晶圓。拋光組成物4A及4B中之每一者含有0.4 wt.%自Rhodia購得之HC-60TM濕法二氧化鈰、1000 ppm聚環氧乙烷/聚環氧丙烷共聚物(PLURONICTM L31)、64 ppm膦酸(PA)、16 ppm吡啶甲酸及1667聚乙二醇。拋光組成物4A不含甜菜鹼，而拋光組成物4B含有100 ppm甜菜鹼。每一拋光組成物之pH為7-8。
測定每一拋光組成物之TEOS、SiN及polySi移除率且將其展示於表8中。
藉由表8中所展示之結果顯而易見，含有二氧化鈰研磨劑、一或多種非離子型聚合物、一或多種膦酸、一或多種含氮兩性離子化合物及水之拋光組成物呈現良好總基板拋光性質，包括適宜TEOS移除率以及良好TEOS：SiN及TEOS：polySi選擇性。此外，含有甜菜鹼之該等拋光組成物(拋光組成物4B)呈現較高TEOS移除率及良好TEOS：SiN及EOS：polySi選擇性。
實例5
此實例證明包含二氧化鈰研磨劑、一或多種非離子型聚合物、一或多種含氮兩性離子化合物、視情況一或多種磺酸共聚物、視情況一或多種陰離子聚合物及水之本發明拋光組成物可呈現良好總基板拋 光性質，包括適宜TEOS移除率以及良好polySi及SiN選擇性。
利用表9中所識別之拋光組成物5A-5H在相同條件下拋光包含TEOS、polySi及SiN之矽晶圓。拋光組成物5A-5H中之每一者含有0.4 wt.%自Rhodia購得之HC-60TM濕法二氧化鈰、50 ppm自Dow公司購得之PEG(8,000 MW)及500 ppm吡啶甲酸。此實例中所用之經疏水改質之聚丙烯酸酯共聚物(在本文中亦命名為comb聚合物)係由具有PEG側鏈之聚(丙烯酸)主鏈組成(由Akzo Nobel製造之AGRILANTM 700)。陰離子共聚物係聚(馬來酸)-共-聚(苯乙烯-4-磺酸)(VERSATM TL-4，由Akzo Nobel製造)。
測定每一拋光組成物之TEOS、SiN及polySi移除率，且將結果展示於表10中。測定每一拋光組成物之碟形下陷性能，且將結果展示於表11中。
藉由表10及11中所展示之結果顯而易見，包含二氧化鈰研磨劑、一或多種非離子型聚合物、一或多種含氮兩性離子化合物、視情況一或多種磺酸共聚物、視情況一或多種陰離子聚合物及水之拋光組成物呈現良好SiN損失性能及適宜碟形下陷性能。

Claims (20)

  1. 一種化學-機械拋光組成物，其基本上由以下組成：(a)二氧化鈰研磨劑，(b)一或多種非離子型聚合物，其選自由以下組成之群：聚伸烷基二醇、聚醚胺、聚環氧乙烷/聚環氧丙烷共聚物、聚丙烯醯胺、聚乙烯吡咯啶酮、矽氧烷聚環氧烷共聚物、經疏水改質之聚丙烯酸酯共聚物、親水非離子型聚合物、多醣及其混合物，(c)一或多種含氮兩性離子化合物，(d)視情況一或多種膦酸，(e)視情況一或多種磺酸共聚物，(f)視情況一或多種陰離子共聚物，(g)視情況一或多種包含四級胺之聚合物，(h)視情況一或多種調節該拋光組成物之pH之化合物，及(i)水。
  2. 如請求項1之拋光組成物，其中該二氧化鈰研磨劑係濕法二氧化鈰。
  3. 如請求項2之拋光組成物，其中該濕法二氧化鈰係以該拋光組成物之0.1 wt.%至10 wt.%之量存在。
  4. 如請求項1之拋光組成物，其中該一或多種非離子型聚合物係以該拋光組成物之1 ppm至3,000 ppm之量存在。
  5. 如請求項1之拋光組成物，其中該拋光組成物中存在一或多種聚伸烷基二醇。
  6. 如請求項5之拋光組成物，其中該一或多種聚伸烷基二醇係選自由聚乙二醇、聚丙二醇及其混合物組成之群。
  7. 如請求項6之拋光組成物，其中該拋光組成物中存在聚乙二醇。
  8. 如請求項7之拋光組成物，其中該聚乙二醇具有300 g/mol至15,000 g/mol之平均分子量。
  9. 如請求項1之拋光組成物，其中該拋光組成物中存在一或多種聚醚胺。
  10. 如請求項1之拋光組成物，其中該拋光組成物中存在一或多種聚環氧乙烷/聚環氧丙烷共聚物。
  11. 如請求項10之拋光組成物，其中該等聚環氧乙烷/聚環氧丙烷共聚物在使用點處係以1 ppm至5,000 ppm之量存在。
  12. 如請求項10之拋光組成物，其中該一或多種聚環氧乙烷/聚環氧丙烷共聚物之平均分子量為200 g/mol至4,000 g/mol。
  13. 如請求項1之拋光組成物，其中該拋光組成物中存在一或多種矽氧烷聚環氧烷共聚物。
  14. 如請求項1之拋光組成物，其中存在一或多種經疏水改質之聚丙烯酸酯共聚物。
  15. 如請求項14之拋光組成物，其中該一或多種經疏水改質之聚丙烯酸酯共聚物係包含具有聚乙二醇側鏈之聚丙烯酸主鏈之聚合物。
  16. 如請求項1之拋光組成物，其中該一或多種含氮兩性離子化合物係吡啶甲酸。
  17. 一種化學-機械拋光基板之方法，其包含：(i)使基板與拋光墊及基本上由以下組成之化學-機械拋光組成物接觸：(a)二氧化鈰研磨劑，(b)一或多種非離子型聚合物，其選自由以下組成之 群：聚伸烷基二醇、聚醚胺、聚環氧乙烷/聚環氧丙烷共聚物、聚丙烯醯胺、聚乙烯吡咯啶酮、矽氧烷聚環氧烷共聚物、經疏水改質之聚丙烯酸酯共聚物、親水非離子型聚合物、多醣及其混合物，(c)一或多種含氮兩性離子化合物，(d)視情況一或多種膦酸，(e)視情況一或多種磺酸共聚物，(f)視情況一或多種陰離子共聚物，(g)視情況一或多種包含四級胺之聚合物，(h)視情況一或多種調節該拋光組成物之pH之化合物，及(i)水；(ii)相對於該基板移動該拋光墊，同時該化學-機械拋光組成物位於其間；及(iii)研磨該基板之至少一部分以拋光該基板。
  18. 如請求項17之方法，其中該一或多種含氮兩性離子化合物係吡啶甲酸。
  19. 如請求項17之方法，其中該基板包含矽。
  20. 如請求項19之方法，其中該矽係選自由氧化矽、氮化矽及多晶矽及其組合組成之群。
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