TWI654288B - 用於化學機械平坦化組合物之複合硏磨粒及其使用方法 - Google Patents

用於化學機械平坦化組合物之複合硏磨粒及其使用方法

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Abstract

包含複合粒子，例如氧化鈰塗覆氧化矽的粒子，的化學機械平坦化(CMP)拋光組合物用於拋光氧化物膜將提供淺碟化、低缺陷數及高移除速率。化學機械平坦化(CMP)拋光組合物使用軟性拋光墊時顯示了優良的性能。

Description

用於化學機械平坦化組合物之複合研磨粒及其使用方法 相關申請案之交互參照
本案請求具有相同發明名稱的2015年，1月12日申請的美國臨時申請案第62/102,319號及2015年9月21日申請的第62/221,379號之優先權，在此以引用的方式將其全文併入本文以便達成所有目的。
本發明關於用於半導體裝置製造及進行化學機械平坦化的拋光方法之化學機械平坦化(“CMP”)拋光組合物(CMP漿料、CMP組合物或CMP配方可相互交換使用)。特別是，其關於包含複合研磨粒的拋光組合物，該等複合研磨粒適用於拋光由氧化物材料構成的圖案化半導體晶圓。
氧化矽被廣泛地用作半導體產業中的介電材料。積體電路(IC)製程，例如淺溝槽隔離(STI)、層間介電層(ILD)CMP及閘極多晶矽CMP等等，皆分成數個CMP步驟。典 型的氧化物CMP漿料牽涉到：研磨料，合併或不合併其他化學藥品。其他化學藥品改善漿料安定性的分散劑、提高移除速率的促升劑或降低移除速率並且停在其他膜，舉例來說，供STI應用用的SiN，上的抑制劑。
在用於CMP漿料的常見研磨料例如氧化矽、氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦等等當中，氧化鈰為眾人所知的是其對氧化矽的高反應性而且被廣泛用於STI CMP漿料以便基於氧化鈰對氧化矽的高反應性獲得最高氧化物移除速率(RR)。
Cook等人(LeeM.Cook,Journal of Non-Crystalline Solids 120(1990)152-171)提出‘化學齒(chemical tooth)’機構來解釋此氧化鈰的特殊性質。根據此機構，當氧化鈰被壓在氧化矽膜上時，氧化鈰打斷氧化矽鍵，形成Ce-O-Si結構而且從而自表面割開氧化矽。
大部分用於CMP產業的氧化鈰係由煅燒-濕磨製程製造。結果產生的氧化鈰具有尖銳邊緣及非常廣大的粒徑分佈。其亦具有極大的“大粒子計數”(LPC)。咸相信所有這些皆為缺陷及低產量的原因，尤其是該晶圓被拋光之後的刮痕。這從受到以氧化鈰為基礎的漿料造成缺陷之苦的IC製造獲得確認。
除了經煅燒的氧化鈰以外，有些粒子群具有帶膠態氧化鈰的市售產品。膠態氧化鈰係由水性系統中氧化鈰前驅物製造而成。和經煅燒的氧化鈰(由上往下製造)比起來，膠態氧化鈰係由下往上的製程。膠態氧化鈰具有更窄許多的粒徑分布及較佳的控制形狀。然而，基於水性系統中的晶體生 長習性，膠態氧化鈰仍然具有尖銳邊緣。膠態氧化鈰的LPC與經煅燒的氧化鈰的LPC相當。
由於半導體技術進展到較小的特徵尺寸，可容許尺寸的規格及拋光後的缺陷數也變得更具挑戰性。缺陷通常包含刮痕、漿料殘餘物及剩餘膜殘餘物。拋光墊的性質決定性地影響積體電路基材化學機械拋光(CMP)期間的拋光結果。定義性能的CMP墊子的重大參數之一是墊子硬度或彈性。已知較軟的墊造成表面上減少的刮痕(例如Hsein等人，Microelectronic Engineering,vol 92,2012,pp19-23)。因此使用較軟的墊子來減少決定性CMP製程例如淺溝槽隔離中的刮痕缺陷益處非常高。然而，已知較軟的墊子造成較低移除速率(例如Castillo-Mejia等人，Journal of Electrochemical Society,Vol.150(2),2003,pp G76-G82)。另外已知該等較軟的墊子對圖案化晶圓的拋光後形貌有不受歡迎的衝擊(例如L.Wu,Journal of Electrochemical Society,Vol.153(7),2006,pp.G669-G676)。由於軟墊的這些限制，使STI CMP製程在較硬的CMP墊子例如IC1000或IC1010上進行。藉由增加研磨粒填充量彌補在軟墊上的較低移除速率將會導致高缺陷性。結果，關於重要應用例如STI，達成高移除速率、低缺陷性及軟墊上的低地貌的組合極具挑戰性。
因此，相當需要能提供較高移除速率(尤其是在軟性拋光墊上)、淺碟化及低缺陷數的CMP組合物、方法及系統。
本文所述的是滿足該需求的氧化物材料CMP拋光組合物、方法及系統。
在一具體實施例中，本文所述的是一種拋光組合物，其包含：複合粒子，其包含表面被奈米粒子覆蓋的核心粒子；添加物，其係選自由以下所組成的群組之具有官能基的化合物：有機羧酸類、胺基酸類、醯胺基羧酸類、N-醯基胺基酸類及其鹽類；有機磺酸類及其鹽類；有機膦酸類及其鹽類；聚合的羧酸類及其鹽類；聚合的磺酸類及其鹽類；聚合的膦酸類及其鹽類；芳基胺類、胺基醇類、脂肪族胺類、雜環族胺類、氧肟酸類(hydroxamic acids)、取代酚類、磺醯胺類、硫醇類、具有羥基的多元醇類及其組合；pH-調節劑，其係選自由以下所組成的群組：氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈰、氫氧化銨、氫氧化四級有機銨(例如氫氧化四甲基銨)及其組合；及剩下部分為水；其中在破碎力(disintegrative force)作用下的複合粒子粒徑分布變化小於10%；該核心粒子係選自由以下所組成的群組：氧化矽、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、聚合物粒子及其組合；而且該奈米粒子係選自由鋯、鈦、鐵、錳、鋅、鈰、釔、鈣、鎂、氟、鑭、 鍶奈米粒子及其組合所組成的群組之化合物；而且該拋光組合物具有約2至約12的pH；較佳為約4至約10；更佳為約4.5至約7.5%。
在另一具體實施例中，本文所述的是一種用於至少一表面具有至少一氧化物層的半導體基材的化學機械平坦化之拋光方法，其包含以下步驟：a)使該至少一氧化物層與拋光墊接觸；b)將拋光組合物運送至該表面，該拋光組合物包含：複合粒子，其包含表面被奈米粒子覆蓋的核心粒子；添加物，其係選自由以下所組成的群組之具有官能基的化合物：有機羧酸類、胺基酸類、醯胺基羧酸類、N-醯基胺基酸類及其鹽類；有機磺酸類及其鹽類；有機膦酸類及其鹽類；聚合的羧酸類及其鹽類；聚合的磺酸類及其鹽類；聚合的膦酸類及其鹽類；芳基胺類、胺基醇類、脂肪族胺類、雜環族胺類、氧肟酸類、取代酚類、磺醯胺類、硫醇類、具有羥基的多元醇類及其組合；pH-調節劑，其係選自由以下所組成的群組：氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈰、氫氧化銨、氫氧化四級有機銨(例如氫氧化四甲基銨)及其組合；及剩下部分為水；其中在破碎力作用下的複合粒子粒徑分布變化小於10%； 該核心粒子係選自由以下所組成的群組：氧化矽、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、聚合物粒子及其組合；而且該奈米粒子係選自由鋯、鈦、鐵、錳、鋅、鈰、釔、鈣、鎂、氟、鑭、鍶奈米粒子及其組合所組成的群組之化合物；而且該拋光組合物具有約2至約12的pH；較佳為約4至約10；更佳為約4.5至約7.5%。及c)以該拋光組合物拋光該至少一氧化物層。
在又另一具體實施例中，本文所述的是一種用於化學機械平坦化之系統，其包含：至少一表面具有至少一氧化物層的半導體基材；拋光墊；及拋光組合物，其包含：複合粒子，其包含表面被奈米粒子覆蓋的核心粒子；添加物，其係選自由以下所組成的群組之具有官能基的化合物：有機羧酸類、胺基酸類、醯胺基羧酸類、N-醯基胺基酸類及其鹽類；有機磺酸類及其鹽類；有機膦酸類及其鹽類；聚合的羧酸類及其鹽類；聚合的磺酸類及其鹽類；聚合的膦酸類及其鹽類；芳基胺類、胺基醇類、脂肪族胺類、雜環族胺類、氧肟酸類、取代酚類、磺醯胺類、硫醇類、具有羥基的多元醇類及其組合；pH-調節劑，其係選自由以下所組成的群組：氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈰、氫氧化銨、氫氧化四級有機銨(例如氫氧化四甲基銨)及其組合； 及剩下部分為水；其中在破碎力作用下的複合粒子粒徑分布變化小於10%；該核心粒子係選自由以下所組成的群組：氧化矽、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、聚合物粒子及其組合；而且該奈米粒子係選自由鋯、鈦、鐵、錳、鋅、鈰、釔、鈣、鎂、氟、鑭、鍶奈米粒子及其組合所組成的群組之化合物；而且該拋光組合物具有約2至約12的pH；較佳為約4至約10；更佳為約4.5至約7.5%；其中至少一氧化物層與該拋光墊和該拋光組合物接觸。
在又另一具體實施例中，本文所述的是一種用於化學機械平坦化之系統，其包含：至少一表面具有至少一氧化物層的半導體基材；軟性拋光墊；及拋光組合物，其包含：複合粒子，其包含表面被奈米粒子覆蓋的核心粒子；添加物，其係選自由以下所組成的群組之具有官能基的化合物：有機羧酸類、胺基酸類、醯胺基羧酸類、N-醯基胺基酸類及其鹽類；有機磺酸類及其鹽類；有機膦酸類及其鹽類；聚合的羧酸類及其鹽類；聚合的磺酸類及其鹽類；聚合的膦酸類及其鹽類；芳基胺類、胺基醇類、脂肪族胺類、雜環族胺類、氧肟酸類、取代酚類、磺醯胺類、硫醇類、具有羥基的多元醇類及其組合； pH-調節劑，其係選自由以下所組成的群組：氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈰、氫氧化銨、氫氧化四級有機銨(例如氫氧化四甲基銨)及其組合；及剩下部分為水；其中該核心粒子係選自由以下所組成的群組：氧化矽、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、聚合物粒子及其組合；而且該奈米粒子係選自由鋯、鈦、鐵、錳、鋅、鈰、釔、鈣、鎂、氟、鑭、鍶奈米粒子及其組合所組成的群組之化合物；而且該拋光組合物具有約2至約12的pH；較佳為約4至約10；更佳為約4.5至約7.5%；其中至少一氧化物層與該拋光墊和該拋光組合物接觸。
該拋光組合物可另外包含表面活性劑及/或生物生長抑制劑。
表面活性劑可選自由以下所組成的群組：a).非離子型表面潤濕劑；b).陰離子型表面潤濕劑；c).陽離子型表面潤濕劑；d).兩性表面潤濕劑；及其混合物。
該等生物生長抑制劑包括，但不限於，氯化四甲基銨、氯化四乙基銨、氯化四丙基銨、氯化烷基苯甲基二甲基銨及氫氧化烷基苯甲基二甲基銨(其中該烷基鏈介於1至約20個碳原子)、亞氯酸鈉、次氯酸鈉及其組合。
圖1顯示由具有不同粒子的漿料引致的拋光結果。
圖2顯示該等拋光結果與在該移除速率時的(氧化鈰塗覆的氧化矽)固體%。
圖3顯示聚丙烯酸(鹽)對拋光結果(使用IC1010墊子的移除速率(RR))的影響。
圖4顯示pH對拋光結果(使用IC1010墊子的RR)的影響。
圖5顯示在軟墊(Fujibo墊子)上的拋光性能比較。
圖6顯示具有不同研磨粒的漿料在硬墊和軟墊二者上的TEOS移除速率。
圖7顯示含有氧化鈰塗覆氧化矽的複合粒子之漿料在不同墊子上的TEOS移除速率。
圖8顯示等到在硬墊和軟墊二者上利用具有不同研磨粒的漿料來拋光之後在TEOS晶圓上的缺陷數目。
圖9顯示等到在IC1010墊子上利用具有不同研磨粒的漿料來拋光之後在高深寬比製程(HARP)膜上的缺陷數目。
圖10顯示在硬墊和軟墊二者上使用含有氧化鈰塗覆氧化矽的複合粒子之漿料在圖案化晶圓上的性能。
本發明所揭露的CMP組合物(或CMP漿料或CMP配方)、方法及系統能提供較高移除速率(尤其是在軟性拋光墊上)；淺碟化及低缺陷數。
該等複合研磨粒各自具有一核心粒子及許多覆 蓋該核心粒子表面的奈米粒子。該核心粒子係選自由以下所組成的群組：氧化矽、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯及聚合物粒子。該等奈米粒子係選自由以下所組成的群組：鋯、鈦、鐵、錳、鋅、鈰、釔、鈣、鎂、氟、鑭及鍶的氧化物奈米粒子。
就固體重量比的角度來看覆蓋該等核心粒子表面的奈米粒子量較佳落在下列範圍。該等奈米粒子的固體重量(b)相對於該等核心粒子的固體重量(a)係為(b)/(a)=0.01至1.5，較佳為0.01至1.2。
該等複合粒子的實例之一係具有當成核心粒子的氧化矽及當成奈米粒子的氧化鈰；而且各氧化矽核心粒子具有覆蓋其殼部的氧化鈰奈米粒子。各氧化矽粒子的表面被氧化鈰奈米粒子覆蓋。該等氧化矽基礎粒子係非晶形；而且該等氧化鈰奈米粒子係單晶性。
覆蓋該核心粒子的氧化鈰奈米粒子直徑較佳為大於10nm，較佳為大於13nm。具有較大的氧化鈰粒子直徑將會使較高移除速率變得可能。
核心粒子尺寸可介於10nm至500nm，較佳為介於20nm至200nm，最佳為介於50nm與150nm之間。
本發明的另一態樣涉及使用在拋光力作用下不會破裂之氧化鈰塗覆氧化矽的粒子。假設若該等粒子在拋光力(亦即破碎力)作用下不會破裂而且還維持原粒子尺寸的特徵，則該移除速率將會維持於高值。另一方面若該等粒子在拋光力作用下破裂，則該移除速率將由於有效較小的研磨粒尺寸而降低。該等粒子的破裂也可能產生可能具有刮傷缺陷 的不欲效應之不規則形粒子。在破碎力作用下的粒子安定性也能對該配方施以超波音處理半小時並且測量粒徑分布變化求出。超音波處理的較佳條件為在浴中配合42KHZ頻率於100W輸出功率下沉浸泡½小時。粒徑分布能藉由使用任何適合技術例如盤式離心(DC)法或動態光散射(DLS)法測量。粒徑分布變化能以平均粒徑或D50(低於此尺寸的50%粒子)或D99(低於此尺寸的99%粒子)或任何類似參數的變化界定其特徵。藉由使用舉例來說DC和平均粒徑、D50、D75及/或D99；經過超音波處理之後氧化鈰塗覆氧化矽的粒子之粒徑分布變化較佳為小於10%，更佳為小於5%或最佳為小於2%。這樣的安定性粒子用於CMP漿料配方中將會使拋光力能更有效用於膜材料去除而且也將會防止常常造成刮傷缺陷的任何不規則形狀產生。
在本發明的另一態樣中，該以氧化矽為基礎的複合粒子具有在非晶形氧化矽粒子A表面上且包括鋁、鋯、鈦、鐵、錳、鋅、鈰、釔、鈣、鎂、氟、鑭、矽和鍶當中的至少一類型元素在內的非晶形氧化物層；及在該非晶形氧化物層上且包括鋯、鈦、鐵、錳、鋅、鈰、釔、鈣、鎂、氟、鑭和鍶當中的至少一類型元素在內的結晶性氧化物層B。
因為先進CMP應用要求拋光之後在該介電質表面上有極低量金屬例如鈉，所以吾人所欲為該等漿料配方中具有極低量的微量金屬，尤其是鈉。在某些較佳具體實施例中該等配方包含氧化鈰塗覆氧化矽的粒子，該等粒子就該等配方中的每一粒子百分比來看以重量計具有小於5ppm，更佳 為小於1ppm，最佳為小於0.5ppm的鈉雜質水準。
該等複合粒子係用作該等CMP組合物、配方或漿料(“CMP組合物”、“CMP配方”或CMP漿料”可相互交換使用)中的研磨料。有一實例是拋光氧化物膜，例如不同金屬氧化物膜；及不同氮化物膜的STI(淺溝槽隔離層)CMP配方。在STI配方中，包含氧化矽塗覆氧化鈰的複合粒子之配方能提供非常高的氧化矽膜移除速率及非常低的氮化矽拋光阻擋膜移除速率。這些漿料配方能用以拋光各式各樣的膜及材料，該等膜及材料包括但不限於熱氧化物、四乙基原矽酸酯(TEOS)、高密度電漿(HDP)氧化物、高深寬比製程(HARP)膜、氟化氧化物膜、摻雜的氧化物膜，有機矽酸鹽玻璃(OSG)低-K介電膜、旋塗玻璃(SOG)、聚合物膜、流動式化學氣相沉積(CVD)膜、光學玻璃、顯示玻璃。這些配方能用於中途停止膜(stop-in-film)應用，其中一去除形貌而且達到平坦表面便停止拋光。或者，這些配方能用於涉及拋光整塊膜而且停於阻擋層的應用中。這些配方能用於包括淺溝槽隔離層(STI)、層間介電層(ILD)拋光、金屬間介電層(IMD)拋光、穿矽通孔(TSV)拋光在內的各式各樣應用中。這些配方也可用於任何其他應用例如期望高移除速率的玻璃拋光或太陽能晶圓加工或晶圓研磨中。
該CMP組合物包含複合粒子、用以將該CMP組合物的pH調整至最適pH條件的pH調節劑；增進/抑制拋光阻擋層/膜的移除速率之適合化學添加物；而且剩下部分為水。
該研磨料存有0.01重量%至20重量%的量，較 佳為0.05重量%至5重量%，更佳為約0.1重量%至約1重量%。
化學添加物包括，但不限於選自由以下所組成的群組之具有官能基的化合物：有機羧酸類、胺基酸類、醯胺基羧酸類、N-醯基胺基酸類及其鹽類；有機磺酸類及其鹽類；有機膦酸類及其鹽類；聚合的羧酸類及其鹽類；聚合的磺酸類及其鹽類；聚合的膦酸類及其鹽類；芳基胺類、胺基醇類、脂肪族胺類、雜環族胺類、氧肟酸類、取代酚類、磺醯胺類、硫醇類、具有羥基的多元醇類及其組合。
化學添加物的量相對於該阻障層CMP組合物的總重量介於約0.1ppm至0.5重量%。較佳範圍為約200ppm至0.3%而且更佳範圍為約500ppm至0.15重量%。
該pH-調節劑包括，但不限於，氫氧化鈉、氫氧化鈰、氫氧化鉀、氫氧化鈰、氫氧化銨、氫氧化四級有機銨(例如氫氧化四甲基銨)及其混合物。
該pH-調節劑的量相對於該CMP組合物的總重量介於約0.0001重量%至約5重量%。較佳範圍為約0.0005%至約1重量%，而且更佳範圍為約0.0005重量%至約0.5重量%。
該CMP組合物的pH介於約2至約12。較佳範圍為約4至約10。最佳範圍為約4.5至7.5。
該CMP組合物可包含表面活性劑。
該表面活性劑包括，但不限於，a).非離子型表面潤濕劑；b).陰離子型表面潤濕劑；c).陽離子型表面潤濕 劑；d).兩性表面潤濕劑；及其混合物。
該非離子型表面潤濕劑包括，但不限於，相同分子中兼具不同疏水和親水部分的含氧-或氮-化合物，分子量介於數百至超過1百萬。這些材料的黏度也具有非常寬廣的分布。
該等陰離子型表面潤濕劑係分子骨幹的主要部分上具有負淨電荷的化合物。這些化合物包括，但不限於具有適當疏水性尾部的鹽類，例如羧酸烷酯、烷基聚丙烯酸鹽、硫酸烷酯、磷酸烷酯、重羧酸烷酯、重硫酸烷酯、重磷酸烷酯，例如烷氧基羧酸鹽、烷氧基硫酸鹽、烷氧基磷酸鹽、烷氧基重羧酸鹽、烷氧基重硫酸鹽、烷氧基重磷酸鹽，例如經取代的芳基羧酸酯、經取代的芳基硫酸酯、經取代的芳基磷酸酯、經取代的芳基重羧酸酯、經取代的芳基重硫酸酯、經取代的芳基重磷酸酯等等。此類型表面潤濕劑的相反離子包括，但不限於鉀、銨及其他正離子。這些陰離子型表面潤濕劑的分子量介於數百至數十萬。
該陽離子型表面潤濕劑的分子骨幹的主要部分上具有正淨電荷。這些化合物包括，但不限於具有適當疏水性尾部的鹽類，例如羧酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、重羧酸鹽、重硫酸鹽、重磷酸鹽等等。此類型表面潤濕劑的相反離子包括，但不限於鉀、銨及其他正離子。這些陰離子型表面潤濕劑的分子量介於數百至數十萬。
該兩性表面潤濕劑的主分子鏈上兼具正及負電荷而且帶有其相關的相反離子。此雙極性表面潤濕劑的實例 包括，但不限於胺基羧酸、胺基磷酸、胺基磺酸的鹽類及其混合物。
表面活性劑的實例也包括，但不限於，硫酸十二酯鈉鹽、硫酸月桂酯鈉鹽、硫酸十二酯銨鹽、磺酸二級烷酯類、醇乙氧基化物、炔屬表面活性劑及其任何組合。適當的市售可得的表面活性劑的實例包括Dow Chemicals所製造的TRITONTM、TergitolTM、DOWFAXTM表面活性劑群組及Air Products and Chemicals所製造的不同表面活性劑SUIRFYNOLTM、DYNOLTM、ZetasperseTM、NonidetTM和TomadolTM表面活性劑群組。適合的表面活性劑也可包括含環氧乙烷(EO)和環氧丙烷(PO)基團的聚合物。EO-PO聚合物的實例係來自BASF Chemicals的TetronicTM 90R4。
其他兼具分散劑及/或潤濕劑功能的表面活性劑包括，但不限於，可能具有陰離子型或陽離子型或非離子型或兩性特徵的聚合性化合物。實例係含有官能基例如丙烯酸、順丁烯二酸、磺酸、乙烯基酸、環氧乙烷等等的聚合物/共聚物。
表面活性劑的量介於相對於該CMP組合物的總重量約0.0001重量%至約10重量%。較佳範圍為約0.001重量%至約1重量%，而且更佳範圍為約0.005重量%至約0.1重量%。
配方也可包含水溶性聚合物，該等聚合物可包含陰離子型或陽離子型或非離子型或基團組合的。
該CMP組合物可包含防止儲存期間的細菌和黴 菌生長的生物生長抑制劑或防腐劑。
該等生物生長抑制劑包括，但不限於，氯化四甲基銨、氯化四乙基銨、氯化四丙基銨、氯化烷基苯甲基二甲基銨和氫氧化烷基苯甲基二甲基銨(其中該烷基鏈介於1至約20個碳原子)、亞氯酸鈉及次氯酸鈉。
一些市售可得的防腐劑包括來自Dow chemicals的KATHONTM和NEOLENETM產品群組及來自Lanxess的PreventolTM群組。更多的揭露於美國專利第5,230,833號(Romberger等人)及美國專利申請案編號US 20020025762。在此以引用的方式將其全文併入本文。
本發明的配方比起具有不同粒子的配方尤其能有效靠較軟的墊子發揮較佳的移除速率、缺陷及平坦度。CMP墊子能利用各式各樣的技術例如蕭氏(Shore)硬度測試、動態機械分析、超音波特徵化、測定硬對軟聚合物片段的比率之組成分析等等來界定其彈性或硬度特徵。照ASTM D2240-1 0 ASTM標準所述的方法測量的Shore D硬度測試係CMP墊子硬度眾所周知的測試方法。儘管在區別軟墊和硬墊的文獻中並沒有清楚定義，但是一般被視為硬墊的CMP墊子例如IC1000和IC1010(由Dow Chemicals供應)具有57的Shore D硬度。被視為軟墊的CMP墊子例如Dow Ikonic 2000系列具有小於45的Shore D硬度。其他市售可得的軟墊實例包括來自Dow Chemicals的Politex系列墊子、來自Cabot Microelectronics的EPIC D200系列墊子、來自Fujibo的Fujibo H7000N墊子、來自Nexplanar的Nexplanar 11EG、來自Dow Chemicals的VP3500墊子。
靠軟墊拋光時，包含氧化鈰塗覆氧化矽的粒子之發明配方提供比起包含經煅燒的氧化鈰粒子之類似配方在TEOS膜上更高至少2倍，更佳為多於5倍，而且最佳為多於10倍的移除速率，該等經煅燒的氧化鈰粒子藉由盤式離心技術測量時具有相當的平均粒徑。
本發明的配方比起具有不同粒子的配方尤其能有效靠較軟的墊子發揮較佳的移除速率、缺陷及平坦度。CMP墊子能利用各式各樣的技術例如蕭氏(Shore)硬度測試、動態機械分析、超音波特徵化、測定硬對軟聚合物片段的比率之組成分析等等來界定其彈性或硬度特徵。照ASTM D2240-1 0 ASTM標準所述的方法測量的Shore D硬度測試係CMP墊子硬度眾所周知的測試方法。儘管在區別軟墊和硬墊的文獻中並沒有清楚定義，但是一般被視為硬墊的CMP墊子例如IC1000和IC1010(由Dow Chemicals供應)具有57的Shore D硬度。被視為軟墊的CMP墊子例如Dow Ikonic 2000系列具有小於45的Shore D硬度。其他市售可得的軟墊實例包括來自Dow Chemicals的Politex系列墊子、來自Cabot Microelectronics的EPIC D200系列墊子、來自Fujibo的Fujibo H7000N墊子、來自Nexplanar的Nexplanar 11EG、來自Dow Chemicals的VP3500墊子。
靠軟墊拋光時，包含氧化鈰塗覆氧化矽的粒子之發明配方提供比起包含經煅燒的氧化鈰粒子之類似配方在TEOS膜上更高至少2倍，更佳為多於5倍，而且最佳為多於 10倍的移除速率，該等經煅燒的氧化鈰粒子藉由盤式離心技術測量時具有相當的平均粒徑。藉著包含0.5重量%研磨粒的漿料配方於2psi向下作用力下在軟墊上拋光時TEOS膜的移除速率將會高於500埃/分鐘，更佳為高於750埃/分鐘或最佳為高於1000埃/分鐘。
工作實施例
拋光墊，CMP製程使用由Dow有限公司供應的IC1010墊子；及由Fujibo供應的軟性Fujibo拋光墊。
TEOS氧化物膜，藉由化學氣相沉積(CVD)使用四乙基原矽酸酯當前驅物製成
HDP氧化物膜，藉由高密度電漿(HDP)技術製成
SiN膜-氮化矽膜
參數：Å：埃-長度的單位
BP：背壓，以psi單位表示
CMP：化學機械平坦化=化學機械拋光
CS：載具速度
DF：向下作用力：CMP期間施加的壓力，單位psi
min：分鐘
ml：毫升
mV：毫伏特
psi：每平方吋磅數
PS：拋光設備的壓盤轉動速度，以rpm(每分鐘轉數)表示
SF：拋光組合物流量，ml/min
移除速率及選擇性
移除速率(RR)=(拋光前的膜厚度-拋光後的膜厚度)/拋光時間
TEOS RR於該CMP設備的2.0psi(軟墊)及4.7psi(硬墊)向下壓力下測得的TEOS移除速率
HDP RR於該CMP設備的2.0psi(軟墊)及4.7psi(硬墊)向下壓力下測得的HDP移除速率
SiN RR於該CMP設備的2.0psi(軟墊)及4.7psi(硬墊)向下壓力下測得的SiN移除速率
TEOS/SiN的選擇性=於相同向下作用力(psi)下的TEOS
RR/SiN RR：HDP/SiN=HDP RR/SiN RR
除非另行指明，否則所有百分比皆為重量百分比。
通用實驗程序
在以下所示的實施例中，使用以下提供的程序及實驗條件進行CMP實驗。
該等實施例所用的CMP設備為Mirra®，由加州，聖塔克拉拉，95054，Bowers大道3050號的Applied Materials公司製造。於該壓盤上使用由Narubeni America有限公司所供應的Fujibo H7000HN墊子供空白晶圓拋光研究之用。墊子係藉由拋光25個仿氧化物(藉由電漿強化CVD由TEOS前驅物沉積，PETEOS)晶圓而磨合(break-in)。為了使設 備設定及墊子磨合適合，利用Air Products Chemical股份有限公司所供應的Syton® OX-K膠態氧化矽於基準條件下拋光二PETEOS監視器。
將該氧化物膜厚度規格彙總於下：TEOS：15,000Å
HDP：10,000Å
實施例1.
氧化鈰塗覆氧化矽的粒子係具有氧化矽當該核心粒子及在該氧化矽粒子表面上的氧化鈰奈米粒子之複合粒子。LPC(大粒子計數)計算該漿料中有多少大粒子。就廣為接受的概念，刮痕一般由大粒子造成。通常，具有較高LPC的漿料比起具有較低LPC的漿料在缺陷方面給與更差的性能。LPCs通常藉由光學技術例如光遮蔽(light obscuration)或單粒子光學篩分(SPOS)的光學技術來測量。
表1比較以下使用AccusizerTM 780粒子篩分系統的三不同粒子溶液的LPC：含有經煅燒的氧化鈰粒子(盤式離心得到的平均粒徑：97.9nm)的溶液、含有膠態氧化鈰粒子(自Solvay購得的HC90)的溶液及含有氧化鈰塗覆氧化矽的複合粒子(來自JGC C&C有限公司的CPOP-20)的溶液。CPOP-20粒子係藉由JP20131191131、JP2013133255、JP2015-169967及JP2015-183942所述的方法製成。
該含有氧化鈰塗覆氧化矽的複合粒子之溶液比起其他二者具有最低的LPC。這是CMP應用非常想得到的，尤其是生產量對缺陷非常敏感的先進世代。
實施例2.
該CMP組合物包含0.5重量%研磨料、0.077重量%聚丙烯酸銨(分子量16000至18000)、氫氧化銨及水。該等CMP組合物的pH為5。
所有三CMP組合物皆具有相同化學構成成分、pH及研磨料重量%。三漿料中唯一的差異是所用的研磨料類型。三類型的研磨料是習用經煅燒的氧化鈰及膠態氧化鈰及氧化鈰塗覆的氧化矽(該等複合粒子)。被拋光的氧化物膜係TEOS膜，其表示藉由CVD(化學氣相沉積)用TEOS(四乙基原矽酸酯)當前驅物製成的氧化物膜；及HDP(高密度電漿)膜，其表示藉由HDP技術製成的氧化物膜。
該等CMP組合物及IC1010墊子係用以拋光該等氧化物膜及SiN膜。
圖1中比較並且顯示具有不同研磨粒的CMP性 能(移除速率-RR及缺陷)。該氧化鈰塗覆的氧化矽在TEOS和HDP氧化物膜上皆具有最高RR。其在SiN上面也具有最高的氧化物膜選擇性及較低缺陷(低限值於0.13μm)。
實施例3.
所有CMP組合物皆具有相同化學構成成分，但是不同量(重量%)的氧化鈰塗覆氧化矽的研磨料。所有CMP組合物皆具有0.077重量%聚丙烯酸銨(分子量16000至18000)、氫氧化銨。該等CMP組合物的pH為7。
該等CMP組合物及IC1010墊子係用以拋光該等氧化物膜。
圖2中研究並且顯示氧化鈰塗覆氧化矽的研磨料重量%對RR的影響。當氧化鈰塗覆氧化矽的研磨料的量(重量%)增加時，TEOS RR及HDP RR二者皆如圖3的連續偏移所示般提高。如同比較結果，SiN RR保持平坦。當使用0.5重量%氧化鈰塗覆氧化矽的研磨料時，TEOS RR及HDP RR達到將近6,000Å/min。結果指示氧化鈰塗覆氧化矽的粒子對氧化物膜去除非常有效率。
實施例4.
所有CMP組合物皆具有相同化學構成成分，但是不同量(重量%)的聚丙烯酸銨(分子量16000至18000)。所有CMP組合物皆包含：0.25重量%的氧化鈰塗覆的氧化矽當研磨料、氫氧化銨。該等CMP組合物的pH為5。
該等CMP組合物及IC1010墊子係用以拋光該等氧化物膜。
圖3中顯示聚丙烯酸鹽濃度對RR的影響。當該等CMP組合物漿料中的聚丙烯酸(鹽)濃度從0提高至0.30重量%時，TEOS膜的RR及HDP膜的RR於是從3500Å/min.顯著改變成約500Å/min.。SiN RR在該範圍中改變非常少而且等聚丙烯酸(鹽)一達到0.1重量%就達到穩定水準。TEOS RR對HDP RR的相對比率也在該範圍中變化。當少量(0.13重量%)的聚丙烯酸銨(分子量16000至18000)添加時，HDP RR比TEOS RR更高。等到聚丙烯酸鹽濃度達到一定水準(例如圖3中的約0.13%)之後，TEOS RR變得比HDP RR更高。如同比較結果，藉著聚丙烯酸(鹽)的重量%對比於與經煅燒的氧化鈰及膠態氧化鈰有關的RR所做的類似試驗，HDP RR於任何重量%的聚丙烯酸鹽下總是比TEOS RR更低。
實施例5.
所有CMP組合物皆包含：0.25重量%的氧化鈰塗覆的氧化矽當研磨料、0.077重量%的聚丙烯酸銨(分子量16000至18000)、氫氧化銨。該等CMP組合物的pH為5或7。
該等CMP組合物及IC1010墊子係用以拋光該等氧化物膜。
將不同pH對RR的影響顯示於圖4。當pH從5提高至7時，TEOS RR及HDP RR也提高了，同時SiN RR降低了。因此，使pH變成中性將會提高該氧化物/SiN選擇性。 於pH=5下，HDP RR比TEOS RR更高。然而，結果於pH=7下反轉，在那樣的情形中TEOS RR比HDP RR更高。
實施例6.
所有CMP組合物皆包含：0.25重量%的氧化鈰塗覆的氧化矽當研磨料、0.077重量%的聚丙烯酸銨(分子量16000至18000)、氫氧化銨。該等CMP組合物的pH為5。
該等CMP組合物及軟墊，例如Fujibo墊子，係用以拋光該等氧化物膜。將結果顯示於圖5。
當該等氧化物膜以軟墊，例如Fujibo墊子，來拋光時，含有膠態氧化鈰及經煅燒的氧化鈰之CMP組合物具有可忽略的移除速率。對照之下，含有氧化鈰塗覆氧化矽的CMP組合物得到非常高的移除速率。這是該包含氧化鈰塗覆氧化矽的複合粒子之CMP組合物的獨特性能。
實施例7.
三CMP配方A、B及C係以不同研磨料製成。所有配方皆包含0.5重量%研磨粒、0.077重量%聚丙烯酸銨(分子量16000至18000)，而且pH被調整於5與6之間。
配方A係藉著經煅燒的氧化鈰粒子(描述於實施例1)製成，配方B係藉著來自Solvay Chemicals的HC-90膠態氧化鈰粒子製成，而且配方C係藉著CPOP-20氧化鈰塗覆氧化矽的粒子製成。
以這些漿料來拋光係利用不同CMP墊子、硬墊 #1(來自Dow Chemicals的IC1000)、軟墊#1(來自Fujibo的Fujibo H7000)、軟墊#2(來自Dow Chemicals的VP3500)、軟墊#3(來自Nexplanar的Nexplanar 11EG)來進行。在硬墊上拋光係藉著4.7psi向下作用力來進行。在軟墊上拋光係藉著2psi來進行。
圖6顯示氧化鈰塗覆氧化矽的粒子(配方C)在硬墊和軟墊二者(#1)上皆達成非常高的TEOS移除速率。關於經煅燒的氧化鈰(配方A)及膠態氧化鈰(配方B)，在軟墊上的TEOS移除速率極低而無法有效用於CMP應用。氧化鈰塗覆氧化矽的粒子顯示在軟墊上意外的TEOS高速率。
圖7中的數據顯示在不同墊子上使用配方C的TEOS移除速率。使用所有不同類型的墊子皆達成了高TEOS移除速率。
測量藉著配方A及C使用硬墊#1及軟墊#3拋光之後TEOS晶圓上的缺陷數。將結果顯示於圖8。藉著配方A在軟墊3上拋光的晶圓沒測量缺陷性，因為去除了非常小的膜厚度。
含有氧化鈰塗覆氧化矽的粒子之配方C比起含有經煅燒的氧化鈰之配方A即使在硬墊上也具有戲劇性的改良。
靠軟墊比起靠硬墊，缺陷也更少許多。使用氧化鈰塗覆氧化矽的粒子因此能做需要靠軟墊拋光以同時達成高移除速率及低缺陷數的CMP應用。
測量藉著配方A及C使用IC1010墊子拋光之後 高深寬比製程(HARP)膜上的缺陷數。將結果顯示於圖9。使用含有氧化鈰塗覆氧化矽的粒子之配方C的缺陷數比起含有經煅燒的氧化鈰粒子之配方A的缺陷數造成非常低的缺陷數。
配方C在圖案化晶圓上的性能也是使用硬墊(IC1010)及軟墊(#3)二者來測量。將碟化的結果顯示於圖10。
該等晶圓上的形貌在50微米線上於50%圖案密度下於不同拋光時間時測量。結果顯示在50微米線上使用軟和硬墊二者有非常淺的碟化形貌。已知靠軟墊比起靠硬墊的碟化現象更遭許多。使用氧化鈰塗覆氧化矽的粒子即使靠軟墊也能達到淺碟化。
實施例8.
包含水、0.5%研磨粒、0.077%聚丙烯酸銨(分子量16000至18000)、將pH調節為5的氫氧化銨之三漿料配方(D、E、F)皆利用不同研磨粒來製備。
配方D係以照US 2012/0077419所述的方法製備之氧化鈰塗覆氧化矽的粒子(被稱作粒子CP2)製成。藉由盤式離心分析測量到的平均粒徑(MPS)係41nm。配方E使用實施例1所述的經煅燒的氧化鈰粒子(藉由盤式離心分析測量到的平均粒徑：97nm)來製備。配方F使用實施例1所述的CPOP-20氧化鈰塗覆氧化矽的粒子來製備。藉由盤式離心測量到的這些粒子的平均粒徑(MPS)係97.7nm。
這些漿料配方係用以靠Bruker CP4微型拋光機 來拋光TEOS晶圓。拋光於2psi向下作用力下配合230RPM工作台速度、87RPM拋光頭速度及13ml/min漿料流率藉著Fujibo H7000 CMP墊子來進行。
表2將按漿料配方使用的三晶圓各者的移除速率數據(埃/分鐘)列成表。
由表2證明，使用CPOP-20氧化鈰塗覆氧化矽的粒子之配方F較配方D及E優越。
結果顯示具有替代粒子的比較性配方無法提供在軟墊CMP製程時必需的氧化物膜移除速率。本發明的配方提供比該等比較性配方更高許多的移除速率，因此能做到氧化物膜的CMP，尤其是靠軟墊。
實施例9.
關於在破碎力作用下的安定性，也就是在超音波破壞下，測試粒子在水中的分散度。
在Branson 2510R-MI音波浴中藉著100瓦輸出功率於42KHz下進行實驗。拿實施例1所述的氧化鈰塗覆的 氧化矽CPOP-20粒子與實施例9所述的CP2粒子作比較。
表3中分別顯示藉由盤式離心法(來自CPS Instruments的DC24000 UHR)在CPOP-20及CP2粒子進行超音波處理前後測量到的粒徑分布。
結果指示本發明配方所用的粒子沒顯示粒徑分布的變化，表示核心與塗覆粒子之間的強力鍵結。
CP2粒子的粒徑分布變化係>14%。表3的數據也顯示該粒徑分布偏向較小粒子，表示複合粒子可能不安定，例如核心與塗覆粒子之間的弱鍵結。
前述實施例及具體實施例的敘述理應視為舉例說明，而非限制由申請專利範圍來界定的發明。咸能輕易明白，上述特徵的許多變化及組合皆能加以利用而不會悖離申請專利範圍所描述的發明。吾人意欲將這樣的變化包括在下列申請專利範圍的範疇以內。

Claims (21)

  1. 一種拋光組合物，其包含：0.01wt%至20wt%的複合粒子，其包含表面被奈米粒子覆蓋的核心粒子，其中該奈米粒子的尺寸小於該核心粒子，該核心粒子尺寸介於20nm至500nm，且該奈米粒子的尺寸大於10nm；0.1ppm至0.5wt%的添加物，其係選自由以下所組成的群組之具有官能基的化合物：有機羧酸類、胺基酸類、醯胺基羧酸類、N-醯基胺基酸類及其鹽類；有機磺酸類及其鹽類；有機膦酸類及其鹽類；聚合的羧酸類及其鹽類；聚合的磺酸類及其鹽類；聚合的膦酸類及其鹽類；芳基胺類、胺基醇類、脂肪族胺類、雜環族胺類、氧肟酸類(hydroxamic acids)、取代酚類、磺醯胺類、硫醇類、具有羥基的多元醇類及其組合；0.0001wt%至5wt%的pH-調節劑，其係選自由以下所組成的群組：氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈰、氫氧化銨、氫氧化四級有機銨及其組合；及剩下部分為水；其中該核心粒子係選自由以下所組成的群組：氧化矽、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、聚合物粒子及其組合；而且該奈米粒子係鈰的氧化物；在破碎力(disintegrative force)作用下的複合粒子粒徑分布變化小於10%；而且該拋光組合物具有約2至約12的pH。
  2. 如申請專利範圍第1項之拋光組合物，其中該核心粒子係氧化矽粒子，該奈米粒子係氧化鈰奈米粒子，而且該等複合粒子係氧化鈰塗覆氧化矽的複合粒子。
  3. 如申請專利範圍第2項之拋光組合物，其中該等複合粒子係表面被單晶性氧化鈰奈米粒子覆蓋的非晶形氧化矽粒子。
  4. 如申請專利範圍第1項之拋光組合物，其具有介於4至10的pH；而且在破碎力作用下的複合粒子粒徑分布變化小於5%。
  5. 如申請專利範圍第1項之拋光組合物，其包含氧化鈰塗覆氧化矽的複合粒子、選自由聚丙烯酸(PAA)或鹽、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)及其組合所組成的群組之添加物；氫氧化銨；具有介於4.5至7.5的pH；而且在破碎力作用下的複合粒子粒徑分布變化小於2%。
  6. 如申請專利範圍第1項之拋光組合物，其另外包含選自由以下所組成的群組之表面活性劑：a).非離子型表面潤濕劑；b).陰離子型表面潤濕劑；c).陽離子型表面潤濕劑；d).兩性表面潤濕劑；及其混合物；及選自由以下所組成的群組之生物生長抑制劑：氯化四甲基銨、氯化四乙基銨、氯化四丙基銨、烷基鏈介於1至約20個碳原子的氯化烷基苯甲基二甲基銨、烷基鏈介於1至約20個碳原子的氫氧化烷基苯甲基二甲基銨、亞氯酸鈉、次氯酸鈉及其組合。
  7. 一種用於至少一表面具有至少一氧化物層的半導體基材的化學機械平坦化之拋光方法，其包含以下步驟：a)使該至少一氧化物層與拋光墊接觸；b)將拋光組合物運送至該至少一表面，該拋光組合物包含：0.01wt%至20wt%的複合粒子，其包含表面被奈米粒子覆蓋的核心粒子，其中該奈米粒子的尺寸小於該核心粒子，該核心粒子尺寸介於20nm至500nm，且該奈米粒子的尺寸大於10nm；0.1ppm至0.5wt%的添加物，其係選自由以下所組成的群組之具有官能基的化合物：有機羧酸類、胺基酸類、醯胺基羧酸類、N-醯基胺基酸類及其鹽類；有機磺酸類及其鹽類；有機膦酸類及其鹽類；聚合的羧酸類及其鹽類；聚合的磺酸類及其鹽類；聚合的膦酸類及其鹽類；芳基胺類、胺基醇類、脂肪族胺類、雜環族胺類、氧肟酸類、取代酚類、磺醯胺類、硫醇類、具有羥基的多元醇類及其組合；0.0001wt%至5wt%的pH-調節劑，其係選自由以下所組成的群組：氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈰、氫氧化銨、氫氧化四級有機銨及其組合；及剩下部分為水；其中在破碎力作用下的複合粒子粒徑分布變化小於10%；該核心粒子係選自由以下所組成的群組：氧化矽、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、聚合物粒子及其組合；而且該奈米粒子係鈰的氧化物；而且該拋光組合物具有約2至約12的pH；及c)以該拋光組合物拋光該至少一氧化物層。
  8. 如申請專利範圍第7項之方法，其中該核心粒子係氧化矽粒子，該奈米粒子係氧化鈰奈米粒子，而且該等複合粒子係表面被單晶性氧化鈰奈米粒子覆蓋的非晶形氧化矽粒子。
  9. 如申請專利範圍第7項之方法，其中該拋光組合物具有介於4至10的pH；而且在破碎力作用下的複合粒子粒徑分布變化小於5%。
  10. 如申請專利範圍第7項之方法，其中該拋光組合物另外包含選自由以下所組成的群組之表面活性劑：a).非離子型表面潤濕劑；b).陰離子型表面潤濕劑；c).陽離子型表面潤濕劑；d).兩性表面潤濕劑；及其混合物；及選自由以下所組成的群組之生物生長抑制劑：氯化四甲基銨、氯化四乙基銨、氯化四丙基銨、烷基鏈介於1至約20個碳原子的氯化烷基苯甲基二甲基銨、烷基鏈介於1至約20個碳原子的氫氧化烷基苯甲基二甲基銨、亞氯酸鈉、次氯酸鈉及其組合。
  11. 如申請專利範圍第7項之方法，其中該拋光組合物包含氧化鈰塗覆氧化矽的複合粒子、選自由聚丙烯酸(PAA)或鹽、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)及其組合所組成的群組之添加物；氫氧化銨；具有介於4.5至7.5的pH；而且在破碎力作用下的複合粒子粒徑分布變化小於2%。
  12. 如申請專利範圍第7項之方法，其中該至少一氧化物層係氧化矽層。
  13. 如申請專利範圍第7項之方法，其中該拋光墊係軟墊。
  14. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該至少一氧化物層的拋光移除速率等於或大於500Å/min。
  15. 一種用於化學機械平坦化之系統，其包含：至少一表面具有至少一氧化物層的半導體基材；拋光墊；及拋光組合物，其包含：0.01wt%至20wt%的複合粒子，其包含表面被奈米粒子覆蓋的核心粒子，其中該奈米粒子的尺寸小於該核心粒子，該核心粒子尺寸介於20nm至500nm，且該奈米粒子的尺寸大於10nm；0.1ppm至0.5wt%的添加物，其係選自由以下所組成的群組之具有官能基的化合物：有機羧酸類、胺基酸類、醯胺基羧酸類、N-醯基胺基酸類及其鹽類；有機磺酸類及其鹽類；有機膦酸類及其鹽類；聚合的羧酸類及其鹽類；聚合的磺酸類及其鹽類；聚合的膦酸類及其鹽類；芳基胺類、胺基醇類、脂肪族胺類、雜環族胺類、氧肟酸類、取代酚類、磺醯胺類、硫醇類、具有羥基的多元醇類及其組合；0.0001wt%至5wt%的pH-調節劑，其係選自由以下所組成的群組：氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈰、氫氧化銨、氫氧化四級有機銨及其組合；及剩下部分為水；其中在破碎力作用下的複合粒子粒徑分布變化小於10%；該核心粒子係選自由以下所組成的群組：氧化矽、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、聚合物粒子及其組合；而且該奈米粒子係鈰的氧化物；而且該拋光組合物具有約2至約12的pH；而且其中至少一氧化物層與該拋光墊和該拋光組合物接觸。
  16. 如申請專利範圍第15項之系統，其中該核心粒子係氧化矽粒子，該奈米粒子係氧化鈰奈米粒子，而且該等複合粒子係表面被單晶性氧化鈰奈米粒子覆蓋的非晶形氧化矽粒子。
  17. 如申請專利範圍第15項之系統，其中該拋光組合物具有介於4至10的pH；而且在破碎力作用下的複合粒子粒徑分布變化小於5%。
  18. 如申請專利範圍第15項之系統，其中該拋光組合物另外包含選自由以下所組成的群組之表面活性劑：a).非離子型表面潤濕劑；b).陰離子型表面潤濕劑；c).陽離子型表面潤濕劑；d).兩性表面潤濕劑；及其混合物；及選自由以下所組成的群組之生物生長抑制劑：氯化四甲基銨、氯化四乙基銨、氯化四丙基銨、烷基鏈介於1至約20個碳原子的氯化烷基苯甲基二甲基銨、烷基鏈介於1至約20個碳原子的氫氧化烷基苯甲基二甲基銨、亞氯酸鈉、次氯酸鈉及其組合。
  19. 如申請專利範圍第15項之系統，其中該拋光組合物包含氧化鈰塗覆氧化矽的複合粒子、選自由聚丙烯酸(PAA)或鹽、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)及其組合所組成的群組之添加物；氫氧化銨；具有介於4.5至7.5的pH；而且在破碎力作用下的複合粒子粒徑分布變化小於2%。
  20. 如申請專利範圍第15項之系統，其中該至少一氧化物層係氧化矽層。
  21. 如申請專利範圍第15項之系統，其中該拋光墊係軟墊。
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