TW202128906A - 經衍生的聚胺基酸 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種組合物，其包含聚合物、由該聚合物組成或基本上由該聚合物組成，該聚合物包括經衍生的胺基酸單體單元。化學機械拋光組合物包括基於水之液體載劑、分散於該液體載劑中之研磨粒子及具有經衍生的胺基酸單體單元之陽離子聚合物。一種化學機械拋光方法包括利用該化學機械拋光組合物自基板移除金屬層或介電層之至少一部分且由此拋光該基板。

Description

經衍生的聚胺基酸
所揭示的實施例係關於一種經衍生的聚胺基酸。特定實施例係關於化學機械拋光漿料，其包括經衍生的聚胺基酸，諸如經衍生的ε -聚離胺酸。
多種化學機械拋光(CMP)操作用於半導體裝置之生產線前端(front-end-of-the-line；FEOL)及生產線後端(back-end-of-the-line；BEOL)處理兩者中。舉例而言，淺槽隔離(shallow trench isolation；STI)為在形成電晶體之前使用的FEOL製程，以在矽晶圓中形成鑲嵌之正矽酸四乙酯(TEOS)圖案。鎢插塞及互連件以及銅互連件及雙金屬鑲嵌製程為用於形成連接裝置電晶體的金屬線之網路的BEOL製程。在此等製程中，金屬層沈積於在介電材料(例如，TEOS)中形成之開口中。化學機械拋光(CMP)用於自介電質移除過量金屬，且由此形成導電栓塞及/或其中之互連件。層間介電(ILD)材料(諸如TEOS)沈積於金屬互連件層級之間以在層級之間提供電絕緣。
隨著半導體裝置特徵大小持續縮減，在CMP操作中(尤其在金屬CMP操作中)符合局部及全局平面度需求已變得愈來愈困難。已知陣列沖蝕(亦簡稱為沖蝕或氧化物沖蝕)及栓塞及線凹入(亦稱為凹陷)將損害平面度及總體裝置整合性。此外，局部金屬蝕刻/腐蝕損耗可能引起可降低電效能的電接觸問題。行業中需要在金屬CMP操作期間提供經改良平面度及減小的金屬損耗之金屬CMP漿料(或組合物)，例如鎢CMP組合物。
此外，如半導體製造中之一般技術者已知，由於改良的電氣效能，有時選擇鈷而非鎢作為一級互連件材料。然而，鈷可能極易受腐蝕影響。因此，抑制鈷腐蝕在鈷CMP拋光組合物中具有顯著相關性。抑制鈷腐蝕亦可對鎢CMP操作具有顯著相關性(防止鈷腐蝕應將鎢拋光組合物轉移至堆疊下部之鈷結構)。出現對能夠高效地平面化鈷且抑制鈷腐蝕之CMP漿料的新興需求。
一種組合物包含聚合物、由該聚合物組成或基本上由該聚合物組成，該聚合物包括經衍生的胺基酸單體單元。該聚合物可溶解於液體載劑中。用於拋光基板之化學機械拋光組合物包括基於水之液體載劑、分散於該液體載劑中之研磨粒子及具有經衍生的胺基酸單體之陽離子聚合物。在一個實例實施例中，該等研磨粒子可包括膠態二氧化矽且該陽離子聚合物可包括經衍生的聚離胺酸。進一步揭示一種用於化學機械拋光基板之方法。該方法可包括：使該基板與上述拋光組合物接觸，相對於該基板移動該拋光組合物，及研磨該基板以自該基板移除金屬層或介電層之一部分且由此拋光該基板。
揭示組合物，其包含經衍生的聚胺基酸、由該經衍生的聚胺基酸組成或基本上由該經衍生的聚胺基酸組成。舉例而言，組合物可包括具有經衍生的胺基酸單體(亦即，經衍生的聚胺基酸)之聚合物。在某些實施例中，經衍生的聚胺基酸可溶解於液體載劑(例如，水性液體載劑)中。組合物可有利地抑制金屬腐蝕，尤其鎢及鈷金屬及合金之腐蝕。
亦揭示一種用於拋光基板之化學機械拋光(CMP)組合物。拋光組合物包括基於水之液體載劑、分散於液體載劑中之研磨粒子及具有經衍生的胺基酸單體(在本文中亦稱為經衍生的聚胺基酸或經衍生的聚胺基酸化合物)之陽離子聚合物。CMP組合物可實質上包括含有經衍生的胺基酸單體單元之任何陽離子聚合物，包括均聚物及共聚物。如一般技術者所知，共聚物包括兩個或更多個不同的單體單元。在適合的共聚物中，單體單元中之至少一者為經衍生的胺基酸。
所揭示之組合物及方法可提供優於先前技術之各種技術優勢及改良。舉例而言，所揭示組合物可抑制尤其鎢及鈷金屬層之金屬腐蝕及/或蝕刻。所揭示組合物可進一步在金屬CMP操作中提供改良的鎢移除速率以及改良的構形(改良的圖案化晶圓效能)。
應瞭解，所揭示CMP組合物可有利地用於金屬或介電質CMP操作，包括鎢CMP操作、鈷CMP操作及高階介電質CMP操作。所揭示組合物可尤其較適合於塊狀移除及/或磨光金屬CMP操作(其有時在此項技術中稱作第一步及第二步CMP操作)。如熟習此項技術者已知，塊狀移除操作可需要較高移除速率而磨光操作可需要較低缺陷水準。所揭示CMP組合物亦可有利地用於單步CMP操作。雖然所揭示之實施例可尤其較適用於鎢及鈷CMP操作，但該等實施例並不意欲受限於任何特定金屬CMP操作或介電質CMP操作。
拋光組合物含有懸浮於液體載劑中之研磨粒子。使用液體載劑以便於將研磨粒子及任何視情況選用之化學添加劑施加至待拋光(例如，平坦化)的基板之表面。液體載劑可為任何適合載劑(例如，溶劑)，包括低級醇(例如，甲醇、乙醇等)、醚(例如，二㗁烷、四氫呋喃等)、水及其混合物。較佳地，液體載劑包含水(更佳地，去離子水)，基本上由水(更佳地，去離子水)組成，或由水(更佳地，去離子水)組成。
懸浮於液體載劑中之研磨粒子可實質上包括任何適合的研磨材料，諸如金屬氧化物粒子、金剛石粒子及/或陶瓷粒子。金屬氧化物粒子可包括例如二氧化矽、二氧化鈰及/或氧化鋁研磨粒子，包括膠態及/或煙霧狀金屬氧化物粒子。陶瓷粒子可包括諸如立方氮化硼或碳化矽之材料。不相對於研磨粒子明確地限制所揭示之實施例。
在某些實施例中(諸如在下文揭示之實例1至9中)，研磨劑可包括膠態二氧化矽。如本文中所使用，術語膠態二氧化矽粒子係指經由濕式製程而非產生結構上不同粒子之熱解或燃燒水解製程製備的二氧化矽粒子。膠態二氧化矽粒子可為聚集或非聚集的。非聚集粒子為形狀可為球形或近似球形，但亦可具有其他形狀(諸如通常橢圓形、正方形或矩形橫截面)的單獨離散粒子。聚集粒子為多種離散粒子群集或結合在一起而形成具有通常不規則形狀之聚集體的粒子。聚集膠態二氧化矽粒子揭示於例如共同讓渡之美國專利9,309,442中。
在某些其他實施例中(諸如在下文揭示之實例10中)，研磨劑可包括二氧化鈰粒子。使用二氧化鈰粒子可有利於例如某些介電質及高階介電質CMP操作。可利用實質上任何適合的二氧化鈰研磨粒子，例如包括濕式製程二氧化鈰(諸如可購自Rhodia之HC60™)、燒結的二氧化鈰(例如，如共同讓渡之美國專利9,505,952中所揭示)及立方形式之二氧化鈰(例如，如共同讓渡之美國臨時專利申請案第62/924,328號中所揭示)。所揭示之實施例在此等方面不受限制。
研磨粒子可實質上具有任何適合的粒徑。在行業中，可使用各種手段來限定懸浮於液體載劑中的粒子之粒徑。舉例而言，可將粒徑定義為涵蓋粒子之最小球面之直徑且可使用多種市售儀器來量測，例如包括CPS盤式離心機、Model DC24000HR (可獲自CPS Instruments, Prairieville, Louisiana)或可獲自Malvern Instruments®之Zetasizer®。研磨粒子可具有約5 nm或更大(例如，約10 nm或更大、約20 nm或更大、約30 nm或更大、約40 nm或更大、約50 nm或更大或約60 nm或更大)之平均粒徑。研磨粒子可具有約300 nm或更小(例如，約250 nm或更小、約200 nm或更小、約180 nm或更小或約150 nm或更小)之平均粒徑。因此，研磨粒子可具有在由上述端點中之任兩者界定之範圍內的平均粒徑。舉例而言，研磨粒子可具有範圍介於約5 nm至約300 nm (例如，約20 nm至約200 nm、約40 nm至約200 nm或約50 nm至約150 nm)之平均粒徑。
拋光組合物可實質上包括任何適合量的研磨粒子。拋光組合物可在使用時包括約0.01 wt. %或更多的研磨粒子(例如，約0.02 wt. %或更多、約0.05 wt. %或更多、約0.1 wt. %或更多、約0.2 wt. %或更多或0.5 wt. %或更多)。拋光組合物亦可在使用時包括約20 wt. %或更少的研磨粒子(例如，約10 wt. %或更少、約5 wt. %或更少、約3 wt. %或更少或約1 wt. %或更少)。因此，拋光組合物中研磨粒子之使用時濃度可在由上述端點中之任兩者界定之範圍內。舉例而言，拋光組合物中研磨粒子之量可範圍介於約0.01 wt. %至約20 wt. % (例如，約0.02 wt. %至約10 wt. %、約0.05 wt. %至約5 wt. %、約0.1 wt. %至約3 wt. %、約0.1 wt. %至約1 wt. %)。
在研磨粒子包括二氧化矽(諸如膠態或熱解二氧化矽)之實施例中，二氧化矽粒子較佳地在拋光組合物中具有正電荷。分散粒子(諸如二氧化矽粒子)上之電荷在此項技術中通常稱為ζ電位(或動電位)。粒子之ζ電位係指圍繞粒子的離子之電荷與拋光組合物之本體溶液(例如，液體載劑及溶解於其中之任何其他組分)之電荷之間的電位差。ζ電位通常視水性介質之pH而定。對於給定之拋光組合物，將粒子之等電點定義為ζ電位為零之pH。由於pH自等電點升高或降低，因此表面電荷(且因此ζ電位)相應地減少或增加(至負ζ電位值或正ζ電位值)。可使用市售測試儀器來獲得分散液(諸如拋光組合物)之ζ電位，諸如可獲自Malvern Instruments之Zetasizer、可獲自Brookhaven Instruments之ZetaPlusζ電位分析器及/或可獲自Dispersion Technologies, Inc.之電聲波光譜儀。
在某些實施例中，研磨粒子包含正電荷為約6 mV或更高(例如，約10 mV或更高、約15 mV或更高或約20 mV或更高)之膠態二氧化矽粒子。拋光組合物中之膠態二氧化矽粒子可具有約50 mV或更低(例如，約45 mV或更低或約40 mV或更低)的正電荷。因此，膠態二氧化矽粒子可具有在由上述端點中之任兩者界定之範圍內的正電荷。舉例而言，膠態二氧化矽粒子可具有約6 mV至約50 mV (例如，約10 mV至約45 mV、約15 mV至約45 mV或約20 mV至約40 mV)之正電荷。
儘管所揭示之實施例不受此方面限制，但膠態二氧化矽粒子可有利地具有永久性正電荷。永久性正電荷意謂二氧化矽粒子上之正電荷不可例如經由沖洗、稀釋、過濾及其類似方法容易地逆轉。永久性正電荷可為例如陽離子化合物與膠態二氧化矽共價結合之結果。永久性正電荷與可逆正電荷相對，可逆正電荷可為例如陽離子化合物與膠態膠態二氧化矽之間的靜電相互作用之結果。儘管如此，如本文所使用，至少6 mV之永久性正電荷意謂在三步驟超過濾測試之後膠態二氧化矽粒子之ζ電位保持高於6 mV，該三步驟超過濾測試進一步詳細描述於共同讓渡之美國專利9,238,754中，其以全文引用之方式併入本文中。
在拋光組合物中具有永久性正電荷之膠態二氧化矽粒子可例如經由用如共同讓渡之美國專利7,994,057及9,028,572中所揭示的至少一種胺基矽烷化合物處理粒子來獲得。替代地，在拋光組合物中具有永久性正電荷之膠態二氧化矽粒子可藉由在如共同讓渡之美國專利9,422,456中所揭示的膠態二氧化矽粒子中併入化學物種(諸如胺基矽烷化合物)來獲得。
拋光組合物進一步包括具有經衍生的胺基酸單體之陽離子聚合物。CMP組合物可實質上包括含有經衍生的胺基酸單體單元之任何陽離子聚合物，包括均聚物及共聚物。如一般技術者所知，共聚物包括兩個或更多個不同的單體單元。在適合的共聚物中，單體單元中之至少一者為經衍生的胺基酸。如下文更詳細地描述，可將所揭示陽離子聚合物中之多者視為共聚物，因為其包括非衍生的胺基酸單體單元及經衍生的胺基酸單體單元。
陽離子聚合物可衍生自非衍生的聚胺基酸。應瞭解，聚胺基酸化合物為衍生自胺基酸單體之聚合物。下文式1中描繪適用於衍生之一種實例聚胺基酸。
Figure 02_image001
式1：聚胺基酸均聚物
在式1中所描繪之實例陽離子聚合物中，Q為視情況選用之鍵聯基團且可實質上包括任何鍵聯基團，例如包括分支鏈或直鏈烷基。X1 及X2 可實質上為任何基團，例如包括氫或烷基。R1 亦可實質上為任何適合的取代基，包括例如OH、H或烷基。
如上所提及，可衍生出式1中之陽離子聚合物以獲得具有經衍生的胺基酸單體之陽離子聚合物。一種實例經衍生的聚胺基酸描繪於式2中。
Figure 02_image003
式2：經衍生的聚胺基酸
在式2中所描繪之實例經衍生的聚合物中，Q、X1 、X2 及R1 如上文關於式1所定義。小寫字母m 及 n 用於指示聚合物之重複單元，其中n 表示原始非衍生的聚胺基酸中重複單元之數目，且m 表示衍生的胺基酸單體單元之數目，使得n -m 表示剩餘非衍生的單體單元之數目。衍生度(或%)可定義為m /n 。在某些有利的實施例中，例如為促進溶解度，n 可為小於200且m /n 可為小於約2/3。
繼續參考式2，應瞭解，經衍生的單體單元包括結合至經衍生的胺基酸單體之α胺基的衍生基團R2 。在所揭示實施例中，R2 可實質上包括任何適合的衍生基團。舉例而言，適合的基團包括烷基羰基、二價碳醯基、烷基脲基、磺酸烷基酯基、烷基碸基及烷基酯基。
實例烷基羰基包括乙醯基、三甲基乙醯基、乙基羰基及類似基團。實例二價碳醯基包括丁二醯基、辛烯基丁二醯基、戊二酸基、甲基丁二醯基及類似基團。在二價碳醯基中，由於溶解度，丁二醯基及戊二酸基團可為較佳的。實例烷基脲基包括乙基脲、丁基脲、環己基脲及類似基團。實例磺酸烷基酯基包括磺酸甲酯、磺酸二甲酯、磺酸乙酯、磺酸丙酯、磺酸丁酯、磺酸戊酯(pentyl sulfonate)及類似基團。實例烷基碸基包括甲基碸、乙基碸、丙基碸、丁基碸、戊基碸(pentyl sulfone)及類似基團。實例烷基酯基包括甲酯、乙酯、丙酯、丁酯、戊酯及類似基團。
實例經衍生的胺基酸單體展示於式3A、3B、3C及3D (統稱為式3)中，其中R2 為乙醯基(2A)、丁二醯基(2B)、乙基脲基(2C)及磺酸丙酯基(2D)。
Figure 02_image005
Figure 02_image007
式3A：乙醯基 式3B：丁二醯基
Figure 02_image009
Figure 02_image011
式3C：乙基脲 式3D：磺酸丙酯
繼續參考式1、2及3，經衍生的陽離子聚合物可例如藉由將陽離子聚胺基酸(例如，如式1上所描繪)與適合量的衍生化合物組合來獲得。該衍生化合物接著可與陽離子聚胺基酸之α胺基反應(例如，經由縮合反應)，以形成具有上文關於式2及3所描述的衍生基團中之一者的經衍生的陽離子聚合物。
在某些實例實施例中，具有二價碳醯基之經衍生的陽離子聚合物可例如藉由將適合量的包括二價碳醯基之酐化合物添加至陽離子聚胺基酸之水溶液中來獲得。可將溶液之pH調節至高於7之值以經由縮合反應促進聚胺基酸之衍生。衍生度可由聚胺基酸及酐化合物之相對量來控制。
在其他實例實施例中，具有烷基羰基、烷基脲基或磺酸烷基酯基之經衍生的陽離子聚合物可藉由將適合量的烷基羰基化合物及異氰酸烷基酯化合物或磺內酯化合物添加至陽離子聚胺基酸於甲醇中之溶液來獲得。可將溶液加熱以經由縮合反應促進聚胺基酸之衍生。接著可經由蒸發移除甲醇，以獲得接著可溶解於水中之經衍生的聚胺基酸化合物。衍生度可由聚胺基酸及衍生化合物之相對量及/或藉由反應時間來控制。
儘管前述揭示內容描述藉以可藉由將聚胺基酸(聚合物)與衍生化合物組合來獲得經衍生的陽離子聚合物之製程，但應理解所揭示實施例不限於此。舉例而言，在替代實施例中，胺基酸單體可首先經衍生(例如，經由與上述基團中之一或多者反應)且可接著隨後聚合。所揭示實施例明確地不受關於藉以獲得經衍生的陽離子聚合物之任何方法限制。
所揭示拋光組合物可實質上包括任何適合的經衍生的聚胺基酸。舉例而言，經衍生的聚胺基酸可包括經衍生的聚精胺酸、經衍生的聚鳥胺酸、經衍生的聚組胺酸及經衍生的聚離胺酸。在較佳實施例中，經衍生的聚胺基酸化合物包括經衍生的聚離胺酸、經衍生的聚精胺酸及經衍生的聚組胺酸。最佳經衍生的聚胺基酸化合物包括經衍生的聚離胺酸。
應理解，聚離胺酸可包括由D-離胺酸及/或L-離胺酸構成之ε-聚離胺酸及/或α-聚離胺酸且因此可包括α-聚-L-離胺酸、α-聚-D-離胺酸、ε-聚-L-離胺酸、ε-聚-D-離胺酸及其混合物。在某些較佳實施例中，經衍生的聚離胺酸可包括經衍生的ε-聚-L-離胺酸(ε-聚-L-離胺酸在化學領域通常稱為εPLL或EPL)。應瞭解，當Q為C2 H4 且X1 、X2 及R1 為H時，式1描繪ε-聚-L-離胺酸且式2描繪經衍生的ε-聚-L-離胺酸。
經衍生的陽離子聚合物可包括酸解離常數(pK a )大於約5 (例如，大於約6)之可滴定基團。舉例而言，可滴定基團可具有範圍介於約5至約14或較佳地範圍介於約6至約11之解離常數。
應進一步理解，一或多種經衍生的聚胺基酸化合物可以任何可獲取之形式(例如，共軛酸或鹼)使用，且代替酸(或除酸以外)，可使用經衍生的聚胺基酸之鹽形式。在此上下文中用以描述適用經衍生的聚胺基酸化合物之術語「酸」欲意謂經衍生的聚胺基酸及可藉由調節pH以修飾可能存在之任何可滴定官能基而獲取的任何形式。此類形式包括其共軛鹼或酸及其任何其他鹽。舉例而言，術語「聚離胺酸」意謂聚離胺酸胺基酸以及由質子化胺官能基形成之其共軛酸。
適合的經衍生的聚胺基酸化合物可實質上具有任何分子量及多分散性指數。舉例而言，經衍生的聚胺基酸化合物可具有範圍介於約1至約100 kDa之分子量。然而，應理解，所揭示實施例不受經衍生的聚胺基酸化合物之分子量或多分散性指數限制。
在某些CMP組合物(例如，金屬CMP組合物)中，一或多種經衍生的聚胺基酸化合物之使用意欲抑制金屬腐蝕，例如IC裝置中鎢及/或鈷栓塞及線路之腐蝕。此類腐蝕抑制可有利地進一步產生減小的栓塞及線凹入(亦即，凹陷)以及減小的陣列沖蝕。
拋光組合物中經衍生的聚胺基酸化合物之量可視例如所使用之特定經衍生的聚胺基酸化合物、衍生度及組合物中其他視情況選用之組分而變化。應理解，在選擇經衍生的聚胺基酸化合物之量時可能存在折衷。舉例而言，增加經衍生的聚胺基酸之量可進一步減小腐蝕速率但以減小的總體CMP移除速率為代價。因此，經衍生的聚胺基酸之量亦可視CMP操作之總製程目標而變化。
當在鎢CMP組合物中與過氧化氫氧化劑及可溶的含鐵催化劑組合使用經衍生的聚離胺酸(例如，經衍生的ε-聚-L-離胺酸)時，按組合物之總重量計，經衍生的聚離胺酸可在使用時以範圍介於約1至約1000 ppm之量存在於組合物中。拋光組合物可在使用時包括約1 ppm或更多的經衍生的聚離胺酸(例如，約5 ppm或更多、約10 ppm或更多、約15 ppm或更多或約20 ppm或更多)。拋光組合物亦可在使用時包括約1000 ppm或更少的經衍生的聚離胺酸(例如，約500 ppm或更少、約400 ppm或更少、約200 ppm或更少或約100 ppm或更少)。因此，經衍生的聚離胺酸可在使用時以由以上端點中之任一者界定之量存在於組合物中。舉例而言，經衍生的聚離胺酸可在使用時以範圍介於約1至約1000 ppm (例如，約5至約500 ppm、約10至約400 ppm或約20至約200 ppm)之濃度存在於組合物中。
當在鈷CMP組合物中使用經衍生的聚離胺酸(例如，經衍生的ε-聚-L-離胺酸)時，拋光組合物可在使用時包括約1 ppm或更多的經衍生的聚離胺酸(例如，約10 ppm或更多、約20 ppm或更多、約30 ppm或更多或約50 ppm或更多)。拋光組合物亦可在使用時包括約1000 ppm或更少的經衍生的聚離胺酸(例如，約800 ppm或更少、約500 ppm或更少、約400 ppm或更少或約300 ppm或更少)。因此，經衍生的聚離胺酸可在使用時以由以上端點中之任一者界定之量存在於拋光組合物中。舉例而言，經衍生的聚離胺酸可以範圍介於約1至約1000 ppm (例如，約10至約800 ppm、約20至約500 ppm或約40至約400 ppm)之濃度存在於組合物中。
當在包括二氧化鈰研磨劑之高階介電質CMP組合物中使用經衍生的聚離胺酸(例如，經衍生的ε-聚-L-離胺酸)時，拋光組合物可在使用時包括約1 ppm或更多的經衍生的聚離胺酸(例如，約2 ppm或更多、約5 ppm或更多或約10 ppm或更多)。拋光組合物亦可在使用時包括約200 ppm或更少的經衍生的聚離胺酸(例如，約150 ppm或更少、約100 ppm或更少或約50 ppm或更少)。因此，經衍生的聚離胺酸可在使用時以由以上端點中之任一者界定之量存在於拋光組合物中。舉例而言，經衍生的聚離胺酸可以範圍介於約1至約200 ppm (例如，約2至約100 ppm、約5至約100 ppm或約10至約50 ppm)之濃度存在於組合物中。
拋光組合物可視末端應用而定實質上具有任何適合的pH。舉例而言，鎢CMP組合物可通常為pH小於約7之酸性。鎢拋光組合物可具有約1或更大(例如，約1.5或更大、約2或更大、約2.5或更大或約3或更大)之pH。鎢拋光組合物可具有約6或更小(例如，約5或更小、約4.5或更小、約4或更小或約3.5或更小)之pH。因此，拋光組合物可具有在由以上值中之任一者界定之範圍內的pH。舉例而言，鎢拋光組合物可具有範圍介於約1至約6 (例如，約2至約5、約2至約4.5或約2.5至約4.5)之pH。用於塊狀鎢移除之拋光組合物可較佳地具有範圍介於約2至約4 (例如，約2至約3.5)之pH。用於鎢磨光操作之拋光組合物可較佳地具有範圍介於約3至約5 (例如，約3至約4.5)之pH。
鈷拋光組合物可通常為具有範圍介於約6至約10之pH的大致中性或弱鹼性。舉例而言，鈷拋光組合物可具有約6或更大(例如，約6.5或更大、約7或更大、約7.5或更大或約8或更大)之pH。拋光組合物可進一步具有約10或更小(例如，約9或更小、約8.5或更小或約8或更小)之pH。拋光組合物可因此具有在由以上端點中之任兩者界定之範圍內的pH。舉例而言，pH可在約6至約10 (例如，約7至約9)之範圍內。
應理解，拋光組合物之pH可藉由任何適合手段(當然視所需pH而定)實現及/或維持。拋光組合物可實質上包括任何適合的pH調節劑或緩衝系統。舉例而言，適合的pH調節劑可包括硝酸、硫酸、磷酸、鄰苯二甲酸、檸檬酸、己二酸、草酸、丙二酸、順丁烯二酸、氫氧化銨、氫氧化鉀、四乙基氫氧化銨、四丁基氫氧化銨以及類似物，而適合的緩衝劑可包括磷酸鹽、硫酸鹽、乙酸鹽、丙二酸鹽、草酸鹽、硼酸鹽、銨鹽、丙酸鹽、其混合物以及類似物。
拋光組合物可視特定應用而定包括其他視情況選用之化合物。舉例而言，鎢CMP組合物可視情況進一步包括含鐵加速劑、穩定劑及/或氧化劑。如本文中所使用之含鐵加速劑為在鎢CMP操作期間增加鎢移除速率之含鐵化合物。舉例而言，含鐵加速劑可包括諸如美國專利第5,958,288號及第5,980,775號中所揭示之可溶的含鐵催化劑。此類含鐵催化劑可溶於液體載劑中，且可包括例如三價鐵(鐵III)或二價鐵(鐵II)化合物，諸如硝酸鐵、硫酸鐵；鹵化鐵，包括氟化鐵、氯化鐵、溴化鐵及碘化鐵，以及過氯酸鐵、過溴酸鐵及過碘酸鐵；及有機鐵化合物，諸如乙酸鐵、甲酸鐵、乙醯基丙酮酸鐵、檸檬酸鐵、葡糖酸鐵、丙二酸鐵、草酸鐵、鄰苯二甲酸鐵及丁二酸鐵及其混合物。
諸如美國專利第7,029,508號及第7,077,880號中所揭示，含鐵加速劑亦可包括含鐵活化因子(例如，自由基產生化合物)或與膠態二氧化矽粒子締合(例如，塗佈或結合)的含鐵催化劑。舉例而言，含鐵加速劑可與膠態表面粒子之表面上的矽烷醇基結合。
拋光組合物中含鐵加速劑之量可視所用氧化劑及加速劑之化學形式而變化。在氧化劑為過氧化氫(或其類似物中之一者)且使用可溶的含鐵催化劑(諸如，硝酸鐵或硝酸鐵之水合物)時，按組合物之總重量計，催化劑可在使用時以足以提供範圍介於約0.5至約3000 ppm Fe之量存在於組合物中。拋光組合物可在使用時包括約1 ppm Fe或更多Fe (例如，約2 ppm或更多、約5 ppm或更多或約10 ppm或更多)。拋光組合物亦可在使用時包括約500 ppm Fe或更少Fe (例如，約200 ppm或更少、約100 ppm或更少或約50 ppm或更少)。拋光組合物可因此包括在由以上端點中之任一者界定之範圍內的Fe。組合物可在使用時包括約1至約500 ppm Fe (例如，約2至約200 ppm、約5至約100 ppm或約10至約50 ppm)。用於塊狀鎢移除之拋光組合物可較佳地包括約5至約50 ppm Fe (例如，約10至約40 ppm Fe)。用於鎢磨光操作之拋光組合物可較佳包括約0.5至約20 ppm Fe (例如，約1至約10 ppm Fe)。
包括含鐵加速劑之拋光組合物之實施例可進一步包括穩定劑。在無此穩定劑之情況下，含鐵加速劑與氧化劑(若存在)可以降低氧化劑的方式隨時間迅速反應。穩定劑之添加往往會降低含鐵加速劑之有效性，使得添加至拋光組合物之穩定劑之類型及量之選擇可對CMP效能具有顯著影響。穩定劑之添加可能引起抑制加速劑與氧化劑(若存在)反應，同時允許加速劑保留充分活性以便促進快速鎢拋光速率的穩定劑/加速劑複合物之形成。
適用穩定劑包括磷酸、有機酸、膦酸鹽化合物、腈及其他配位體，其與金屬結合且降低其對過氧化氫分解產物及其混合物之反應性。酸穩定劑可以其結合物形式使用，例如可使用羧酸鹽代替羧酸。本文用於描述適用穩定劑之術語「酸」亦意謂酸穩定劑之共軛鹼。穩定劑可單獨或以組合形式使用，且顯著降低氧化劑(諸如過氧化氫)之分解速率。
較佳的穩定劑包括磷酸、乙酸、鄰苯二甲酸、檸檬酸、己二酸、草酸、丙二酸、天冬胺酸、丁二酸、戊二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、順丁烯二酸、戊烯二酸、黏康酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、丙二胺四乙酸(PDTA)及其混合物。可以範圍介於約1當量/含鐵加速劑至約3.0重量百分比或更多(例如，約3至約10當量)之量將較佳的穩定劑添加至本發明之組合物中。如本文中所使用，術語「當量/含鐵加速劑」意謂一個穩定劑分子/組合物中之鐵離子。舉例而言，2當量/含鐵加速劑意謂兩個穩定劑分子用於各催化劑離子。
拋光組合物可視情況進一步包括氧化劑。氧化劑可在漿料製造製程期間或恰好在CMP操作之前添加至拋光組合物(例如，在位於半導體製造設施處之槽中)。較佳的氧化劑包括無機或有機過化合物。如本文中所定義之過化合物為含有至少一個過氧基(-O--O-)之化合物或含有處於其最高氧化態的元素的化合物。含有至少一個過氧基之化合物之實例包括(但不限於)過氧化氫及其加成物(諸如，過氧化脲及過碳酸鹽)、有機過氧化物(諸如，過氧化苯甲醯、過氧乙酸及二第三丁基過氧化物)、單過氧硫酸鹽(SO5 = )、二過氧硫酸鹽(S2 O8 = )及過氧化鈉。含有處於其最高氧化態之元素的化合物之實例包括(但不限於)過碘酸、過碘酸鹽、過溴酸、過溴酸鹽、過氯酸、過氯酸鹽、過硼酸及過硼酸鹽及高錳酸鹽。最佳氧化劑為過氧化氫。
氧化劑可在使用時以範圍介於例如約0.1至約10重量%之量存在於拋光組合物中。在使用過氧化氫氧化劑及可溶的含鐵加速劑之實施例中，氧化劑可在使用時以範圍介於約0.1至約6重量% (例如，約0.2至約5重量%、約0.3至約4重量%或約0.5至約3重量%)之量存在於拋光組合物中。
鈷CMP組合物可視情況(但不一定)進一步包括鈷拋光加速劑。視情況選用之鈷拋光加速劑可選自含氮有機氧化劑，諸如硝基化合物、亞硝基化合物、N -氧化物化合物、肟化合物及其組合。舉例而言，含氮有機氧化劑可包括芳基硝基化合物、芳基亞硝基化合物、芳基N -氧化物化合物、芳基肟化合物、雜芳基硝基化合物、雜芳基亞硝基化合物、雜芳基N -氧化物化合物、雜芳基肟化合物及其組合。
視情況選用之鈷拋光加速劑可進一步選自非氧化化合物，諸如N -二(羧基烷基)胺、N -二(羥基烷基)胺、N,N -二(羥基烷基)-N -羧基烷基胺、二羧基雜環、雜環基烷基-α-胺基酸、N- 胺基烷胺基酸、未經取代之雜環、經烷基取代之雜環、羧酸、二羧酸、三羧酸、烷胺、N -胺基烷基-α-胺基酸及其組合。舉例而言，拋光組合物可視情況包括選自以下之鈷加速劑：亞胺二乙酸(「IDA」、N- (2-乙醯胺基)亞胺二乙酸(「ADA」)、N- 甲基咪唑、吡啶甲酸、二吡啶甲酸、4-(2-羥基乙基)-1-哌𠯤乙磺酸、甘胺酸、二甘胺酸、三乙胺(「TEA」)、依替膦酸、N- 甲基𠰌啉、丙二酸、2-吡啶磺酸、檸檬酸及其組合。
在包括鈷拋光加速劑之視情況選用之實施例，加速劑可在使用時以約1 mM或更大之濃度存在於拋光組合物中(例如，約5 mM或更大、約10 mM或更大、約20 mM或更大或約40 mM或更大)。鈷拋光加速劑亦可在使用時以約200 mM或更大之濃度存在於拋光組合物中(例如，約150 mM或更小、約100 mM或更小、約80 mM或更小或約60 mM或更小)。應理解，鈷拋光加速劑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，鈷拋光加速劑可在使用時以範圍介於約1 mM至約200 mM之濃度存在於拋光組合物中(例如，約5 mM至約150 mM、約10 mM至約100 mM或約20 mM至約60 mM)。
拋光組合物可視情況進一步包括殺生物劑。殺生物劑可包括任何適合的殺生物劑，例如異噻唑啉酮殺生物劑。拋光組合物中殺生物劑之量可在例如約1 ppm至約500 ppm (例如，約1 ppm至約200 ppm)之範圍內。
拋光組合物可使用任何適合的技術製備，其多者為熟習此項技術者已知。拋光組合物可以分批或連續製程製備。一般而言，拋光組合物可藉由以任何次序組合其組分來製備。如本文中所用的術語「組分」包括個別成分(例如，研磨粒子、經衍生的聚胺基酸等)。
舉例而言，研磨粒子(例如，二氧化矽)可分散於水性液體載劑中。接著可藉由能夠將組分併入拋光組合物中之任何方法來添加且混合諸如經衍生的聚胺基酸之其他組分及殺生物劑。對於包括氧化劑之視情況選用之組合物，應理解，可在拋光組合物之製備期間的任何時間添加氧化劑。舉例而言，在可僅在CMP操作之前(例如，在CMP操作之約1分鐘內、或約10分鐘內、或約1小時內、或約1天內或在約1週內)添加氧化劑。亦可藉由在CMP操作期間在基板之表面(例如，在拋光墊上)混合組分來製備拋光組合物。
本發明之拋光組合物亦可提供為意欲在使用之前用適量水稀釋的濃縮物。在此實施例中，拋光組合物濃縮物可以使得在藉由適當量的水(及若未以適當量存在的視情況選用之氧化劑)稀釋濃縮物之後，拋光組合物中之各組分將在使用時以上文針對各組分所敍述之適當範圍內之量存在於拋光組合物中的量包括研磨粒子、經衍生的聚胺基酸及其他視情況選用之組分。舉例而言，研磨粒子及經衍生的聚胺基酸可各自以大於上文針對各組分所敍述之使用時濃度的約2倍(例如，約3倍、約4倍或約5倍)的量存在於拋光組合物中，使得在濃縮物用等體積的水(例如，分別1等體積的水、2等體積的水、3等體積的水或甚至4等體積的水)以及適合量的視情況選用之氧化劑稀釋時，各組分將以上文對於各組分所闡述之範圍內的量存在於拋光組合物中。此外，如將由一般技術者所理解，濃縮物可含有適合分量的存在於最終拋光組合物中的水，以便確保其他組分至少部分或完全溶解於濃縮物中。
本發明之拋光組合物可用於拋光實質上任何基板，包括金屬層及/或介電層。在某些實施例中，拋光組合物可尤其適用於拋光包含至少一種金屬及至少一種介電材料之基板。舉例而言，某些實施例可適用於拋光包含鎢之基板。其他實施例可適用於拋光包含鈷之基板。如一般技術者已知，金屬導體通常沈積於一或多個障壁層上方，例如包括鈦及/或氮化鈦(TiN)。介電層可為金屬氧化物，諸如衍生自正矽酸四乙酯(TEOS)、多孔金屬氧化物、多孔或無孔經碳摻雜之氧化矽、經氟摻雜之氧化矽、玻璃、有機聚合物、經氟化之有機聚合物或任何其他適合的高k或低k絕緣層的氧化矽層。
本發明之拋光方法尤其適合於與化學機械拋光(CMP)設備結合使用。通常，設備包括壓板，其在使用時處於運動中，且具有由軌道、線性或圓周運動產生的速度；拋光墊，其與壓板接觸且在運動時隨壓板移動；及載台，其固持待藉由接觸拋光墊表面且相對於拋光墊表面移動而拋光之基板。基板之拋光藉由使基板經置放與拋光墊及本發明之拋光組合物接觸且接著相對於基板移動拋光墊而發生，以便研磨基板(諸如如本文所描述之鎢、鈦、氮化鈦及/或介電材料)之至少一部分以拋光基板。
基板可用化學機械拋光組合物與任何適合拋光墊(例如，拋光表面)平坦化或拋光。適合的拋光墊包括例如編織及非編織拋光墊。此外，適合的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聚合物。適合的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、其共形成產物及其混合物。
儘管上文詳細描述CMP拋光組合物及方法，但應理解所揭示實施例不嚴格受限於化學機械拋光。所揭示實施例可包括經衍生的聚胺基酸(諸如經衍生的聚離胺酸)之水溶液。舉例而言，所揭示組合物可包括一或多種經衍生的聚胺基酸，該一或多種經衍生的聚胺基酸溶解於包含水或由水組成之液體載劑中。所揭示組合物亦可包括聚合物，該聚合物包括經衍生的胺基酸單體。聚合物可呈固體形式(例如，呈顆粒形式)或溶解於液體載劑中。經衍生的胺基酸單體可包括上文相對於式1至3所描述的衍生基團中之任一者。舉例而言，衍生基團可包括烷基羰基、二價碳醯基、烷基脲基、磺酸烷基酯基、烷基碸基或烷基酯基。
應理解，本發明包括諸多實施例。此等實施例包括(但不限於)以下實施例。
在第一實施例中，組合物可包含聚合物、由該聚合物組成或基本上由該聚合物組成，該聚合物具有經衍生的胺基酸單體單元。
第二實施例可包括第一實施例，其中聚合物包含根據下式之化合物：
Figure 02_image013
其中Q為視情況存在之鍵聯基團，X1 及X2 實質上為任何基團，R1 為H、OH或烷基，且R2 為衍生基團。
第三實施例可包括第二實施例，其中R2 包含烷基脲基及磺酸烷基酯基中之至少一者。
第四實施例可包括第三實施例，其中烷基脲基包含乙基脲基、丁基脲基及環己基脲基，且磺酸烷基酯基包含磺酸甲酯基、磺酸二甲酯基、磺酸乙酯基、磺酸丙酯基、磺酸丁酯基及磺酸戊酯基。
第五實施例可包括第二實施例，其中R2 包含乙基脲基、丁基脲基、環己基脲基或磺酸丙酯基。
在第六實施例中，組合物包含水及陽離子聚合物、由水及陽離子聚合物組成或基本上由水及陽離子聚合物組成，該陽離子聚合物具有經衍生的胺基酸單體單元。
第七實施例可包括第六實施例，其中陽離子聚合物包含根據下式之化合物：
Figure 02_image015
其中Q為視情況存在之鍵聯基團，X1 及X2 實質上為任何基團，R1 為H、OH或烷基，且R2 為衍生基團。
第八實施例可包括第七實施例，其中R2 包含烷基脲基及磺酸烷基酯基中之至少一者。
第九實施例可包括第八實施例，其中烷基脲基包含乙基脲基、丁基脲基及環己基脲基，且磺酸烷基酯基包含磺酸甲酯基、磺酸二甲酯基、磺酸乙酯基、磺酸丙酯基、磺酸丁酯基或磺酸戊酯基。
第十實施例可包括第七實施例，其中R2 包含乙基脲基、丁基脲基、環己基脲基或磺酸丙酯基。
在第十一實施例中，化學機械拋光組合物包含：基於水之液體載劑；分散於該液體載劑中之研磨粒子及具有經衍生的胺基酸單體單元之陽離子聚合物。
第十二實施例可包括第十一實施例，其中研磨粒子包含永久性正電荷為至少10 mV之膠態二氧化矽研磨劑。
第十三實施例可包括第一、第六及第十一至第十二實施例中之任一者，其中經衍生的胺基酸單體單元包含結合於單體單元中之α胺基的衍生基團。
第十四實施例可包括第一、第六及第十一至第十三實施例中之任一者，其中聚合物包含經衍生的聚離胺酸、經衍生的聚精胺酸及經衍生的聚組胺酸中之至少一者。
第十五實施例可包括第一、第六及第十一至第十四實施例中之任一者，其中聚合物包含經衍生的ε-聚-L-離胺酸。
第十六實施例可包括第六及第十一至第十五實施例中之任一者，其包含約1至約1000 ppm之陽離子聚合物。
第十七實施例可包括第六及第十一至第十六實施例中之任一者，其中陽離子聚合物具有範圍介於約6至約11之酸解離常數(pK a )。
第十八實施例可包括第一、第六及第十一至第十七實施例中之任一者，其中陽離子聚合物包含根據下式之化合物：
Figure 02_image017
其中Q為視情況存在之鍵聯基團，X1 及X2 實質上為任何基團，R1 為H、OH或烷基，且R2 為衍生基團。
第十九實施例可包括第二、第七或第十八實施例，其中R2 包含烷基羰基、二價碳醯基、烷基脲基及磺酸烷基酯基、烷基碸基及烷基酯基中之至少一者。
第二十實施例可包括第十九實施例，其中烷基羰基包含乙醯基、三甲基乙醯基及乙基羰基中之至少一者。
第二十一實施例可包括第十九實施例，其中二價碳醯基包含丁二醯基、辛烯基丁二醯基、戊二酸基團及甲基丁二醯基中之至少一者。
第二十二實施例可包括第十九實施例，其中烷基脲基包含乙基脲基、丁基脲基及環己基脲基中之至少一者。
第二十三實施例可包括第十九實施例，其中磺酸烷基酯基包含磺酸甲酯基、磺酸二甲酯基、磺酸乙酯基、磺酸丙酯基、磺酸丁酯基及磺酸戊酯基。
第二十四實施例可包括第十九實施例，其中烷基碸基包含甲基碸基及乙基碸基、丙基碸基、丁基碸基及戊基碸基中之至少一者。
第二十五實施例可包括第十九實施例，其中烷基酯基包含甲酯基、乙酯基、丙酯基、丁酯基及戊酯基中之至少一者。
第二十六實施例可包括第二、第七及第十八至第二十五實施例中之任一者，其中：聚合物或陽離子聚合物包含經衍生的ε-聚-L-離胺酸，使得Q為C2 H4 且X1 、X2 及R1 為H；且R2 包含乙醯基、丁二醯基、乙基脲基、丁基脲基、環己基脲基或磺酸丙酯基中之至少一者。
第二十七實施例可包括第二、第七及第十八至第二十六實施例中之任一者，其中n小於200。
第二十八實施例可包括第二、第七及第十八至第二十七實施例中之任一者，其中m/n小於2/3。
第二十九實施例可包括第十一至第二十七實施例中之任一者，其進一步包含：含鐵加速劑；及結合於含鐵加速劑之穩定劑。
第三十實施例可包括第二十九實施例，其進一步包含過氧化氫。
第三十一實施例可包括第二十九至第三十實施例中之任一者，其具有範圍介於約1至約5之pH。
第三十二實施例可包括第十一至第二十八實施例中之任一者，其進一步包含鈷拋光加速劑。
第三十三實施例可包括第三十一實施例，其具有範圍介於約6至約10之pH。
第三十四實施例可包括第十一至第二十八實施例中之任一者，其中研磨粒子包含二氧化鈰。
第三十五實施例包括一種化學機械拋光基板之方法，該方法包含：(a)使基板與拋光組合物接觸，該拋光組合物包含：(i)基於水之液體載劑；(ii)分散於液體載劑中之研磨粒子；(iii)具有經衍生的胺基酸單體單元之陽離子聚合物；(b)相對於基板移動拋光組合物；及(c)研磨基板以自基板移除金屬層及介電層中之至少一者之一部分且由此拋光基板。
第三十六實施例可包括第三十五實施例，其中金屬包含鎢及鈷中之至少一者。
第三十七實施例可包括第三十五至第三十六實施例中之任一者，其中研磨粒子包含永久性正電荷為至少10 mV之膠態二氧化矽。
第三十八實施例可包括第三十五至第三十七實施例中之任一者，其中金屬層包含鎢且拋光組合物進一步包含：(i)過氧化氫；(ii)含鐵加速劑；(iii)結合於可溶的含鐵加速劑之穩定劑，該穩定劑係選自由以下組成之群：磷酸、鄰苯二甲酸、檸檬酸、己二酸、草酸、丙二酸、天冬胺酸、丁二酸、戊二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、順丁烯二酸、戊烯二酸、黏康酸、乙二胺四乙酸、丙二胺四乙酸以及其混合物；及(iv)範圍介於約1至約5之pH。
第三十九實施例可包括第三十五至第三十七實施例中之任一者，其中金屬層包含鈷且拋光組合物進一步包含：(i)鈷拋光加速劑；及(ii)範圍介於約6至約10之pH。
第四十實施例可包括第三十五實施例，其中介電層包含氧化矽材料及氮化矽材料中之至少一者，且研磨粒子包含二氧化鈰。
第四十一實施例可包括第三十五至第四十實施例中之任一者，其中陽離子聚合物包含根據下式之化合物：
Figure 02_image019
其中Q為視情況存在之鍵聯基團，X1 及X2 實質上為任何基團，R1 為H、OH或烷基，且R2 為衍生基團。
第四十二實施例可包括第四十一實施例，其中R2 包含烷基羰基、二價碳醯基、烷基脲基及磺酸烷基酯基、烷基碸基及烷基酯基中之至少一者。
第四十三實施例可包括第四十一及第四十二實施例中之一者，其中陽離子聚合物包含經衍生的ε-聚-L-離胺酸，使得Q為C2 H4 且X1 、X2 及R1 為H。 實例1
五種組合物(陽離子聚合物水溶液)係如下製備。在燒瓶中將一百公克的25重量% ε-聚-L-離胺酸(εPLL)水溶液與175公克的去離子水組合。起始εPLL具有約32之平均單體單元數n。伴隨混合將丁二酸酐顆粒添加至溶液中且歷經若干分鐘溶解。使用KOH將溶液之pH調節高於7。攪拌pH經調節的溶液隔夜以促進ε-聚-L-離胺酸之α胺基酸上之衍生。最終組合物包括具有約9重量%之經衍生的聚胺基酸的水溶液。關於各水溶液之製備以及衍生度的其他細節提供於表1中。表 1
組合物 胺基酸單體 衍生化合物 衍生基團(R2 ) 衍生度(m/n)
1A εPLL 3.9公克丁二酸酐 丁二醯基 0.2
1B εPLL 7.8公克丁二酸酐 丁二醯基 0.4
1C εPLL 11.7公克丁二酸酐 丁二醯基 0.6
1D εPLL 15.6公克丁二酸酐 丁二醯基 0.8
1E εPLL 19.5公克丁二酸酐 丁二醯基 1.0
組合物1A至1E係藉由NMR (1 H NMR)來評估以估計衍生度。在環境條件下，使30至40 mg水性組合物樣本溶解於1.0 g D2 O中。NMR光譜係藉由400 MHz NMR使用設置為D1 = 30 sec、DS = 4次掃描且NS = 8次掃描之溶劑抑制技術來獲得。
自組合物1A獲得之實例頻譜描繪於圖式上。應注意，將峰標記之M02分配給經衍生的ε PLL之丁二酸側鏈中(衍生基團中)之亞甲基質子(下式4中之α 及β 質子)。將主鏈亞甲基質子(下式中之γ 、δ 、ε 及γ '、δ '、ε '質子)分配給峰M01。
Figure 02_image021
式4：經衍生的ε PLL
衍生度(此實例中之丁二醯化)係使用下方展示之公式計算，其中M01面積及M02面積表示M01及M02峰之總體峰面積。
Figure 02_image023
基於圖式上展示的NMR頻譜，組合物1A之衍生度經計算為約19%。 實例2
兩種乙醯化組合物(陽離子聚合物水溶液2A及2B)係如下製備。以7.5:1重量比之二甲基甲醯胺:ε PLL溶液將二甲基甲醯胺添加至ε PLL水溶液(來自實例1)中，其使得ε PLL歷經數小時沈澱。收集經沈澱ε PLL且溶解於甲醇中。使溶液在60℃下與乙酸甲酯反應持續第一及第二時段。9天反應時間之後，取代度為34% (2A)且22天反應時間之後，取代度為56% (2B)。使用如實例1中所描述之質子NMR來測定取代度。此等含水組合物概述於表2中。表 2
組合物 胺基酸單體 衍生化合物 衍生基團(R2 ) 衍生度(m/n)
2A εPLL 乙酸甲酯 9天反應 乙醯基 0.34
2B εPLL 乙酸甲酯 22天反應 乙醯基 0.56
實例3
五種組合物(陽離子聚合物水溶液)係如下製備。以7.5:1重量比之二甲基甲醯胺:ε PLL溶液將二甲基甲醯胺添加至ε PLL水溶液(來自實例1)中，其使得ε PLL歷經數小時沈澱。收集經沈澱ε PLL (約4公克)且溶解於甲醇中。將衍生化合物(在此實例中為丙烷磺內酯、異氰酸乙酯、異氰酸丁酯或異氰酸環己酯)添加至甲醇溶液中。在50℃下攪拌溶液隔夜，以促進衍生(取代ε-聚-L-離胺酸之α胺基酸上之磺酸烷基酯基(3A及3B)或烷基脲基(3C、3D及3E))。最終溶液經旋轉蒸發以移除甲醇且接著溶解於水中達所需濃度。關於各水溶液之製備以及衍生度之其他細節提供於表3中。表 3
組合物 胺基酸單體 衍生化合物 衍生基團(R2 ) 衍生度(m/n)
3A εPLL 0.95公克丙烷磺內酯 磺酸丙酯 0.25
3B εPLL 1.91公克丙烷磺內酯 磺酸丙酯 0.5
3C εPLL 0.63公克異氰酸乙酯 乙基脲 0.28
3D εPLL 0.96公克異氰酸丁酯 丁基脲 0.31
3E εPLL 0.96公克異氰酸環己酯 環己基脲 0.25
組合物3A至3E係藉由質子NMR來評估以使用上文實例1中所描述的相同步驟估計衍生度。 實例4
評估二十一種拋光組合物(對照A4、B4、C4及D4及實例4A、4B、4C、4D、4E、4F、4G、4H、4I、4J、4K、4L、4M、4N、4O、4P及4Q)的鎢之靜態蝕刻速率。此等組合物與對應鎢蝕刻速率一起列於表4中。各組合物包括0.17重量百分比陽離子膠態二氧化矽、0.04重量%丙二酸、0.02重量%硝酸鐵九水合物、2.5重量ppm Kathon® LX殺生物劑、3重量%過氧化氫及鎢蝕刻抑制劑。利用硝酸或氫氧化鉀將pH調節至2.75。
在對照組合物A4、B4、C4及D4中，鎢蝕刻抑制劑為呈列於表4中之濃度下的ε-聚-L-離胺酸。在本發明組合物4A至4Q中，鎢蝕刻抑制劑為呈列於表4中之濃度的經衍生的ε-聚-L-離胺酸。組合物4A至4Q係藉由添加適當量的上文實例1、2及3中所揭示之對應組合物1A至1C、2A、2B或3A至3E中之一者來製備。抑制劑濃度係以(i)重量百萬分率(ppm)及(ii)微莫耳陽離子電荷濃度之單位列於表4中。電荷濃度可藉由使剩餘非衍生的單體單元(式2中之n -m )之數目乘以經衍生的聚胺基酸之莫耳濃度來計算且為每公升經衍生的聚胺基酸中非衍生的α胺基的以莫耳為單位的度量。替代地，陽離子電荷濃度可根據以下等式計算(以μ M為單位) (其中陽離子電荷濃度CC (以μ M為單位)經敍述隨經衍生的聚胺基酸之濃度(以重量ppmPPM 為單位)而變化)：
Figure 02_image025
其中ρ 表示組合物之密度(在此等實例組合物中，其範圍介於約1.0至約1.1)，且MW α 表示每種非衍生的α胺基酸之經衍生的聚胺基酸化合物之分子量，其可如下計算：
Figure 02_image027
其中dd 表示衍生度(如式2上所展示之m/n)，MW mon 表示非衍生的單體(此實例中為聚離胺酸單體單元)之分子量且MW der-mon 表示經衍生的單體(此實例中為經衍生的聚離胺酸單體單元)之分子量。
為獲得各拋光組合物之鎢蝕刻速率，首先將組合物加熱至60℃，隨後將過氧化氫添加至3重量%之濃度。在使溫度返回至60度而等待5分鐘之後，將具有8000Å厚鎢層之Silyb鎢晶圓1吋正方形試片浸沒於拋光組合物中，持續5分鐘。經由在拋光組合物中浸沒晶圓之前及之後進行之電阻率量測來測定鎢移除速率。表 4
組合物 水溶液 抑制劑 電荷濃度 (μ M) 抑制劑濃度(ppm) W蝕刻速率(Å/min)
對照A4    εPLL 0.05 6 352
4A 1B εPLL-suc-40 0.05 13 308
4B 1C εPLL-suc-60 0.05 21 294
4C 2B εPLL-ac-56 0.05 16 304
對照B4    εPLL 0.12 14 323
4D 1B εPLL-suc-40 0.12 31 295
4E 1C εPLL-suc-60 0.12 50 285
4F 2B εPLL-ac-56 0.12 37 288
對照C4    εPLL 0.15 20 356
4G 1A εPLL-suc-20 0.15 28 307
4H 1B εPLL-suc-40 0.15 41 157
4I 1C εPLL-suc-60 0.15 68 71
4J 2A εPLL-ac-34 0.15 29 210
4K 3A εPLL-prSO3 -25 0.15 32 205
4L 3B εPLL-prSO3 -50 0.15 55 121
4M 3C εPLL-etu-28 0.15 31 209
4N 3D εPLL-buu-31 0.15 34 74
4O 3E εPLL-cyhu-25 0.15 33 163
對照D4    εPLL 0.2 23 264
4P 1B εPLL-suc-40 0.2 49 82
4Q 2B εPLL-ac-56 0.2 59 77
如自表4中所闡述的結果顯而易見，包括經衍生的聚離胺酸抑制劑之許多本發明組合物展現相比於具有相同陽離子電荷濃度之對照組合物相當或更低的鎢靜態蝕刻速率。舉例而言，組合物4H之鎢蝕刻速率為對照C4之鎢蝕刻速率的約二分之一。 實例5
評估十種拋光組合物(對照A5、B5、C5、D5及E5以及實例5A、5B、5C、5D及5E)之鎢拋光速率(移除速率)。各拋光組合物包括陽離子膠態二氧化矽、0.04%丙二酸、0.02%硝酸鐵九水合物、2.5重量ppm Kathon® LX殺生物劑、3重量%過氧化氫及鎢蝕刻抑制劑。利用硝酸或氫氧化鉀將pH調節至2.75。陽離子膠態二氧化矽粒子係如美國專利9,382,450之實例7中所描述來製備。二氧化矽濃度列於表5中。鎢蝕刻抑制劑係如上文針對實例1中之組合物1B所描述來製備。抑制劑濃度亦以(i)重量百萬分率(ppm)及(ii)微莫耳陽離子電荷濃度之單位列於表5中，如上文實例4中所描述。
使用3.5 psi之下壓力、80 rpm之壓板速度、89 rpm之頭速度及90mL/min之漿料流速，使用Applied Materials Mirra拋光工具、NexPlanar E6088拋光墊(獲自Cabot Microelectronics)、3M A122調節劑(8磅下之異地模式)將鎢毯覆式晶圓(Silyb 2k W覆層，200 mm)拋光至端點+ 10%。鎢RR係藉由消退時間(flag time)，即W金屬開始變為透明之時間點來測定(2000Å之移除速率除以消退時間(以分鐘為單位))。表 5
組合物 抑制劑 電荷濃度 (μ M) 抑制劑濃度(ppm) 陽離子二氧化矽 (w/o) W移除速率(Å/min)
對照A5 εPLL 0.1 13 0.5 1670
5A εPLL-suc-40 0.04 13 0.5 1793
對照B5 εPLL 0.26 33 0.33 238
5B εPLL-suc-40 0.1 33 0.33 1294
對照C5 εPLL 0.41 53 0.17 202
5C εPLL-suc-40 0.17 53 0.17 449
對照D5 εPLL 0.41 53 0.5 256
5D εPLL-suc-40 0.17 53 0.5 448
對照E5 εPLL 0.1 13 0.17 1140
5E εPLL-suc-40 0.04 13 0.17 1749
如自表5中所闡述的結果顯而易見，本發明組合物包括相比於呈等重量抑制劑濃度之對照組合物實現更高移除速率之經衍生的聚胺基酸抑制劑。 實例6
評估兩種拋光組合物(對照A6及實例6A)的鎢圖案化晶圓之沖蝕及凹陷。對照組合物(A6)與實例5中之對照E5相同。本發明組合物(6A)與實例5中之組合物5B相同。
使用Applied Materials Mirra拋光工具及NexPlanar E6088拋光墊(獲自Cabot Microelectronics)將鎢模式晶圓(Silyb 2k W 854線及空間圖案，200 mm)拋光至端點+ 30%。使用3M A122調節劑來調節墊(在8磅下異地模式，持續24秒)。使用3.5 psi之下壓力、80 rpm之壓板速度、89 rpm之頭速度及90 ml/min之漿料流速來拋光晶圓。鎢拋光速率係藉由消退時間，即W金屬開始變透明之時間點來測定(2000Å之移除速率除以消退時間(以分鐘為單位))。移除速率資料係呈現於表6A中。沖蝕及凹陷結果係呈現於表6B中。使用原子力顯微鏡(AFM)表面輪廓儀對對應特徵進行量測來獲得沖蝕及凹陷量測值。平均及晶粒內不均一性(WIDNU)沖蝕及凹陷值亦呈現於表6B中，其中WIDNU在此實例定義為凹陷或沖蝕值之範圍(最大值減最小值)。圖案晶圓特徵為線(報導線寬及間距)。表 6A
組合物 抑制劑 W移除速率(Å/min) TEOS移除速率(Å/min)
對照A6 εPLL 3484 21
6A εPLL-suc-40 3099 16
表 6B
圖案化晶圓特徵 對照組合物A6 本發明組合物6A
沖蝕(Å) 凹陷(Å) 沖蝕(Å) 凹陷(Å)
1 µm×3 µm 16 239 52 50
3 µm ×1 µm 230 138 62 60
50 µm ×50 µm 39 404 32 57
0.18 µm ×0.18 µm 137 62 40 46
5 µm ×1 µm 368 169 107 77
MEAN 158 202 59 58
WIDNU 352 342 75 31
如自表6A及6B中所闡述的結果顯而易見，與對照組合物相比，組合物6A提供優異的沖蝕及凹陷效能。尤其，在廣泛範圍的圖案特徵內，組合物6A提供明顯改良的平均(均值)沖蝕及凹陷及明顯改良的沖蝕及凹陷WIDNU。一般技術者將容易地瞭解在廣泛範圍的圖案特徵內實現低沖蝕及凹陷WIDNU為面向CMP操作員，尤其對於高階節點CMP應用程式之令人怯步的挑戰。表6B中所展示之改良表示顯著優勢。 實例7
評估十二種拋光組合物(對照A7及實例7A、7B、7C、7D、7E、7F、7G、7H、7I、 7J及7K)的鈷之靜態蝕刻速率。此等組合物與對應鈷蝕刻速率一起列於表7中。各組合物包括0.5重量%膠態二氧化矽、0.75重量%甘胺酸及100重量ppm鈷抑制劑。利用KOH將pH調節至8.5。
在對照組合物A7中，鈷蝕刻抑制劑為ε-聚-L-離胺酸。在本發明組合物7A至7K中，鈷蝕刻抑制劑為經衍生的ε-聚-L-離胺酸。組合物7A至7K係藉由添加適當量的上文實例1、2及3中所揭示之對應組合物1A至1E、2B或3A至3E中之一者來製備。
為獲得各拋光組合物之鈷蝕刻速率，將組合物加熱至35℃。將兩個1吋正方形Silyb Co 2k試片浸沒於各組合物中，持續3分鐘。經由浸潤之前及之後進行的電阻率量測來測定鈷蝕刻速率。平均值係報導於表7中。表 7
組合物 水溶液 抑制劑 抑制劑濃度(ppm) Co蝕刻速率(Å/min)
對照A7    εPLL 100 47
7A 1A εPLL-suc-20 100 43
7B 1B εPLL-suc-40 100 16
7C 1C εPLL-suc-60 100 12
7D 1D εPLL-suc-80 100 10
7E 1E εPLL-suc-100 100 11
7F 2B εPLL-ac-56 100 13
7G 3A εPLL-prSO3 -25 100 13
7H 3B εPLL-prSO3 -50 100 12
7I 3C εPLL-etu-28 100 16
7J 3D εPLL-buu-31 100 18
7K 3E εPLL-cyhu-25 100 7
如自表7中所闡述的結果顯而易見，與對照組合物相比，本發明組合物提供明顯降低的鈷蝕刻速率。 實例8
評估十五種拋光組合物(對照A8、B8、C8及D8以及實例8A、8B、8C、8D、8E、8F、8G、8H、8I、8J及8K)的鈷之靜態蝕刻速率。此等組合物與對應鈷蝕刻速率一起列於表8中。各組合物包括0.5重量%膠態二氧化矽、0.75重量%甘胺酸及鈷抑制劑。利用氫氧化鉀將pH調節至8.5。鈷抑制劑之類型及量係列於表8中。
在對照組合物A8、B8、C8及D8中，鈷蝕刻抑制劑為ε-聚-L-離胺酸。在本發明組合物8A至8K中，鈷蝕刻抑制劑為經衍生的ε-聚-L-離胺酸。組合物8A至8K係藉由添加適當量的上文實例1、2及3中所揭示之對應組合物1A至1C、2B或3B至3E中之一者來製備。
為獲得各拋光組合物之鈷蝕刻速率，將組合物加熱至35℃。將兩個1吋正方形Silyb Co 2k試片浸沒於各組合物中，持續5分鐘。將時間自三分鐘增加至五分鐘以增加信號，因為已知鈷蝕刻速率有時隨時間明顯增加(因為鈷蝕刻可自動催化)。經由浸潤之前及之後進行的電阻率量測來測定鈷蝕刻速率。平均值係報導於表8中。表 8
組合物 水溶液 抑制劑 抑制劑濃度(ppm) Co蝕刻速率(Å/min)
對照A8    εPLL 50 ＞400
對照B8    εPLL 100 ＞400
對照C8    εPLL 200 ＞400
對照D8    εPLL 300 ＞400
8A 1C εPLL-suc-60 50 7
8B 1C εPLL-suc-60 100 6
8C 1C εPLL-suc-60 200 5
8D 1C εPLL-suc-60 300 8
8E 1A εPLL-suc-20 50 14
8F 1B εPLL-suc-40 50 12
8G 2B εPLL-ac-56 100 155
8H 3B εPLL-prSO3 -50 50 12
8I 3C εPLL-etu-28 100 25
8J 3D εPLL-buu-31 100 61
8K 3E εPLL-cyhu-25 100 9
如自表8中所闡述的結果顯而易見，與對照組合物相比，本發明組合物提供明顯降低的鈷蝕刻速率。在此實例中，改良隨著更長蝕刻時間而更加明顯。 實例9
評估十四種拋光組合物(對照A9及實例9A、9B、9C、9D、9E、9F、9G、9H、9I、9J、9K、9L及9M)的鈷拋光速率(移除速率)。各拋光組合物包括0.5重量%膠態二氧化矽(Fuso PL-2)、0.75重量%甘胺酸及鈷蝕刻抑制劑。利用氫氧化鉀將pH調節至8.5。鈷抑制劑之類型及量係列於表9中。
在對照組合物A9中，鈷蝕刻抑制劑為ε-聚-L-離胺酸。在本發明組合物9A至9M中，鈷蝕刻抑制劑為經衍生的ε-聚-L-離胺酸。組合物9A至9M係藉由添加適當量的上文實例1、2及3中所揭示之對應組合物1A至1E、2B或3A至3E中之一者來製備。
藉由外部半徑為32 mm及內半徑為16 mm之Fujibo環形管墊，使用流變計(ARG-2)來量測Silyb Co 2k試片之鈷移除速率。拋光溫度為25℃。下壓力為4N (1.2 psi)。墊旋轉速率為130 rpm。利用三毫升漿料。拋光時間為15秒。各組合物之鈷移除速率係列於表9中。表 9
組合物 水溶液 抑制劑 抑制劑濃度(ppm) Co移除速率(Å/min)
對照A9    εPLL 100 2612
9A 1A εPLL-suc-20 100 2783
9B 1B εPLL-suc-40 50 2053
9C 1C εPLL-suc-60 50 101
9D 1C εPLL-suc-60 100 84
9E 1D εPLL-suc-80 100 60
9F 1E εPLL-suc-100 100 73
9G 2B εPLL-ac-56 100 2734
9H 3A εPLL-prSO3 -25 100 2469
9I 3B εPLL-prSO3 -50 50 1413
9J 3B εPLL-prSO3 -50 100 179
9K 3C εPLL-etu-28 100 2184
9L 3D εPLL-buu-31 100 2160
9M 3E εPLL-cyhu-25 100 2003
如自表9中所闡述的結果顯而易見，許多本發明組合物提供與使用對照組合物實現之鈷移除速率相當的鈷移除速率。考慮到上文實例7及8中所揭示之降低的鈷蝕刻速率，此表示顯著改良。 實例10
評估四種拋光組合物(對照A10及B10以及本發明組合物10A及10B)的介電質拋光速率。各組合物包括150重量ppm聚乙烯吡咯啶酮(5000 g/mol)、675重量ppm乙酸、0.1重量%丁烯酸、100 ppm吡啶甲酸、75重量ppm Kordex MLX殺生物劑、0.2重量%二氧化鈰以及ε PLL或pH 4之經衍生的ε PLL。二氧化鈰與共同讓渡之美國臨時專利申請案第62/924,328號之實例1中所描述之二氧化鈰相同。對照組合物A10及B10包括10及30重量ppmε PLL。本發明組合物10A及10B包括10及30重量ppm乙醯化ε PLL (來自上文實例2中所描述的水性組合物2B)。
將覆層正矽酸四乙酯(TEOS)、高密度電漿(HDP)氧化物以及SiN-PE晶圓各自在Mirra®工具上以100 rpm之壓板速度、85 rpm之頭速度、3 psi之下壓力以及150 ml/min之漿料流速拋光60秒。在NexPlanar® E6088墊(獲自Cabot Microelectronics Corporation)上使用Saesol DS8051調節器在6磅下壓力下進行原位調節來拋光晶圓。TEOS晶圓係獲自WRS Materials且包括20 kÅ TEOS層。HDP晶圓係獲自Silyb且包括10 kÅ HDP氧化物層。SiN-PE晶圓係獲自Advantec且包括5 kÅ PE SiN層。拋光資料係展示於表10中。以埃/分鐘(Å/min)為單位列出所有移除速率。 表10
組合物 陽離子聚合物 TEOS RR HDP RR SiN-PE RR
對照A10 10 ppmε PLL 7385 6315 20
對照B10 30 ppmε PLL 1103 1196 17
10A 10 ppmε PLL-ac-56 7212 6520 20
10B 30 ppmε PLL-ac-56 6914 6113 21
如自表10中所闡述的結果顯而易見，與對照組合物B10相比較，組合物10B在更高聚合物負載下實現優異的TEOS及HDP移除速率。
除非本文中另外指明或上下文中明顯矛盾，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)使用之術語「一(a)」與「一(an)」及「該」及相似指示物均應解釋為涵蓋單數及複數。除非另外指示，否則術語「包含」、「具有」、「包括」及「含有」應解釋為開放式術語(亦即，意謂「包括(但不限於)」)。除非另外指示，否則本文中值範圍之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，且各獨立值併入至本說明書中，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的次序執行。除非另外主張，否則使用本文所提供之任何及所有實例或例示性語言(例如，「諸如」)僅意欲較好地闡明本發明而不對本發明之範圍造成限制。本說明書中之語言不應理解為指示實踐本發明所必需之任何未主張要素。
本發明之較佳實施例描述於本文中，包括本發明者已知用於進行本發明之最佳模式。在閱讀前述說明書之後，彼等較佳實施例之變化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適當時採用該等變化，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施本發明。因此，若適用法律允許，則本發明包括在隨附於本文之申請專利範圍中所敍述的標的物之所有修改及等效物。此外，除非本文中另外指示或另外與上下文明顯矛盾，否則本發明涵蓋上述要素在其所有可能變化形式中之任何組合。
為更完整理解所揭示之主題及其優勢，現將結合隨附圖1參考以下描述，圖1描繪實例1中之組合物1A之質子NMR頻譜。

Claims (33)

  1. 一種化學機械拋光組合物，其包含： 基於水之液體載劑； 分散於該液體載劑中之研磨粒子；及 具有經衍生的胺基酸單體單元之陽離子聚合物。
  2. 如請求項1之組合物，其中該等研磨粒子包含正電荷為至少10 mV之膠態二氧化矽研磨劑。
  3. 如請求項1之組合物，其中該經衍生的胺基酸單體單元包含結合於該單體單元中之α胺基的衍生基團。
  4. 如請求項1之組合物，其中該陽離子聚合物包含經衍生的聚離胺酸、經衍生的聚精胺酸及經衍生的聚組胺酸中之至少一者。
  5. 如請求項4之組合物，其中該陽離子聚合物包含經衍生的ε-聚-L-離胺酸。
  6. 如請求項1之組合物，其包含約1至約1000 ppm之該陽離子聚合物。
  7. 如請求項1之組合物，其中該陽離子聚合物具有範圍介於約6至約11之酸解離常數(pK a )。
  8. 如請求項1之組合物，其中該陽離子聚合物包含根據以下式之化合物：
    Figure 03_image029
    其中Q為視情況存在之鍵聯基團，X1 及X2 實質上為任何基團，R1 為H、OH或烷基，且R2 為衍生基團。
  9. 如請求項8之組合物，其中R2 包含烷基羰基、二價碳醯基、烷基脲基及磺酸烷基酯基、烷基碸基及烷基酯基中之至少一者。
  10. 如請求項9之組合物，其中該烷基羰基包含乙醯基、三甲基乙醯基及乙基羰基中之至少一者。
  11. 如請求項9之組合物，其中該二價碳醯基包含丁二醯基、辛烯基丁二醯基、戊二酸基團及甲基丁二醯基中之至少一者。
  12. 如請求項9之組合物，其中該烷基脲基包含乙基脲基、丁基脲基及環己基脲基中之至少一者。
  13. 如請求項9之組合物，其中該磺酸烷基酯基包含磺酸甲酯基、磺酸二甲酯基、磺酸乙酯基、磺酸丙酯基、磺酸丁酯基及磺酸戊酯基(pentyl sulfonate group)。
  14. 如請求項9之組合物，其中該烷基碸基包含甲基碸基及乙基碸基、丙基碸基、丁基碸基及戊基碸基(pentyl sulfone group)中之至少一者。
  15. 如請求項9之組合物，其中該烷基酯基包含甲酯基、乙酯基、丙酯基、丁酯基以及戊酯基中之至少一者。
  16. 如請求項8之組合物，其中： 該陽離子聚合物包含經衍生的ε-聚-L-離胺酸，使得Q為C2 H4 且X1 、X2 及R1 為H；且 R2 包含乙醯基、丁二醯基、乙基脲基、丁基脲基及環己基脲基或磺酸丙酯基中之至少一者。
  17. 如請求項8之組合物，其中n小於200。
  18. 如請求項8之組合物，其中m/n小於2/3。
  19. 如請求項1之組合物，其進一步包含： 含鐵加速劑；及穩定劑。
  20. 如請求項19之組合物，其進一步包含過氧化氫。
  21. 如請求項19之組合物，其具有範圍介於約1至約5之pH。
  22. 如請求項1之組合物，其進一步包含鈷拋光加速劑。
  23. 如請求項22之組合物，其具有範圍介於約6至約10之pH。
  24. 如請求項1之組合物，其中該等研磨粒子包含二氧化鈰。
  25. 一種化學機械拋光基板之方法，該方法包含： (a)    使該基板與拋光組合物接觸，該拋光組合物包含： (i)     基於水之液體載劑； (ii)    分散於該液體載劑中之研磨粒子； (iii)   具有經衍生的胺基酸單體單元之陽離子聚合物； (b)    相對於該基板移動該拋光組合物；及 (c)    研磨該基板以自該基板移除金屬層及介電層中之至少一者之一部分且由此拋光該基板。
  26. 如請求項25之方法，其中該金屬層包含鎢及鈷中之至少一者。
  27. 如請求項25之方法，其中該等研磨粒子包含永久性正電荷為至少10 mV之膠態二氧化矽。
  28. 如請求項25之方法，其中該金屬層包含鎢且該拋光組合物進一步包含： (i)    過氧化氫； (ii)   含鐵加速劑； (iii)  穩定劑，該穩定劑係選自由以下組成之群：磷酸、鄰苯二甲酸、檸檬酸、己二酸、草酸、丙二酸、天冬胺酸、丁二酸、戊二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、順丁烯二酸、戊烯二酸、黏康酸、乙二胺四乙酸、丙二胺四乙酸及其混合物；及 (iv)   範圍介於約1至約5的pH。
  29. 如請求項25之方法，其中該金屬層包含鈷且該拋光組合物進一步包含： (i)    鈷拋光加速劑；及 (ii)   範圍介於約6至約10的pH。
  30. 如請求項25之方法，其中該介電層包含氧化矽材料及氮化矽材料中之至少一者且該等研磨粒子包含二氧化鈰。
  31. 如請求項25之方法，其中該陽離子聚合物包含根據以下式之化合物：
    Figure 03_image031
    其中Q為視情況存在之鍵聯基團，X1 及X2 實質上為任何基團，R1 為H、OH或烷基，且R2 為衍生基團。
  32. 如請求項31之方法，其中R2 包含烷基羰基、二價碳醯基、烷基脲基及磺酸烷基酯基中之至少一者。
  33. 如請求項31之方法，其中該陽離子聚合物包含經衍生的ε-聚-L-離胺酸，使得Q為C2 H4 且X1 、X2 及R1 為H。
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