用于低介电常数的介电材料的化学机械抛光的组合物及方法

摘要

本发明提供一种用于低介电常数的介电材料的化学机械抛光的组合物及方法。该组合物包含颗粒状研磨材料、至少一种包含亲水部分和亲油部分的不含有机硅的非离子型表面活性剂、至少一种包含亲水部分和亲油部分的含有有机硅的非离子型表面活性剂、以及为此的含水载体。还公开了利用该组合物抛光低k介电表面的CMP方法。

说明书

本申请是申请日为2007年11月7日、中国申请号为200780041887.7、发明名称为“用于低介电常数的介电材料的化学机械抛光的组合物及方法”的发明申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及抛光组合物和使用该组合物抛光基材的方法。更具体而言，本发明涉及适于抛光低k介电材料的化学机械抛光组合物。

背景技术

用于基材表面的化学机械抛光(CMP)的组合物和方法在本领域中是公知的。用于半导体基材(例如，集成电路)的含金属的表面的CMP的抛光组合物(也称为抛光浆料、CMP浆料和CMP组合物)通常含有研磨剂、各种添加剂化合物等。

用于基于硅的金属间介电层的抛光组合物已在半导体工业中获得尤为良好的发展，并且基于硅的电介质的抛光和磨损的化学和机械性质被相当地好地了解。然而，基于硅的介电材料的一个问题在于其介电常数相对高，约为3.9或更高，其取决于各种因素，例如残余水分含量。结果，导电层之间的电容也相对高，这又限制了电路可运行的速度(频率)。正在开发的用以减小该电容的策略包括：(1)引入具有较低电阻率值的金属(例如，铜)，以及(2)用相对于二氧化硅具有更低介电常数的绝缘材料来提供电绝缘。这种低介电常数材料(即“低k介电材料”)通常包括有机聚合物材料、无机和有机多孔介电材料、以及可为多孔或无孔的共混或复合的有机和无机材料。非常希望在半导体结构中引入低介电常数材料，同时仍然能够利用常规的化学机械抛光(CMP)系统在半导体晶片加工期间抛光所得介电材料的表面。

已知几种用于含有低介电常数材料的基材的化学机械抛光组合物。例如，美国专利第6,043,155号公开了用于无机和有机绝缘膜的基于二氧化铈的浆料。美国专利第6,046,112号公开了含有氧化锆研磨剂和氢氧化四甲铵或氢氧化四丁铵的用于抛光低介电材料的抛光组合物。美国专利第6,270,395号公开了含有研磨剂和氧化剂的用于低介电材料的抛光组合物。

表面活性剂被普遍用于化学机械抛光组合物中以起到分散剂或絮凝剂的作用。例如，美国专利第6,270,393号公开了一种研磨浆料，该研磨浆料包含氧化铝、无机盐、水溶性螯合剂和据称用作研磨剂的分散剂的表面活性剂。美国专利第6,313,039公开了一种抛光组合物，其包含研磨剂、羟胺化合物、氧化剂、以及任选的据称改变被抛光的基材上的表面电荷的表面活性剂。美国专利第6,348,076号公开了用于金属层CMP的抛光组合物，其包含表面活性剂，尤其是阴离子表面活性剂。美国公开专利申请2001/0005009A1公开了含有作为分散剂的表面活性剂的抛光组合物，该表面活性剂包括阴离子、阳离子、两性、以及非离子型表面活性剂。美国公开专利申请2001/0008828A1公开了用于铜和阻挡膜抛光的含水抛光组合物，其包含研磨剂、有机酸、杂环化合物、氧化剂和任选的表面活性剂。美国公开专利申请2001/0013507A1公开了抛光低介电常数无机聚合物层的方法，其含有氧化锆研磨剂和非离子型、阴离子、阳离子、或两性表面活性剂，这些表面活性剂据称用于稳定抛光浆料，防止其沉降、絮凝和分解。美国专利第6,974,777号公开了在低k介电材料的CMP中使用非离子型表面活性剂的某些优点。

WO01/32794A1公开了包含有机添加剂的用于CMP的钽阻挡物浆料，该添加剂可为据称与二氧化硅或铜基材的表面形成键并抑制二氧化硅沉淀物的形成和铜污染的各种表面活性剂中的任一种。EP810302B1公开了一种抛光组合物，其包含脱水山梨糖醇脂肪酸酯和脱水山梨糖醇脂肪酸酯的聚氧乙烯衍生物作为腐蚀抑制剂。EP1088869A1公开了一种用于CMP的含水分散体，其包含研磨剂颗粒和HLB值为6或更低的两亲性表面活性剂。EP1148538A1公开了一种抛光组合物，其包含二氧化铈研磨剂和据称作为分散剂的表面活性剂(例如，阴离子、非离子型、阳离子或两性表面活性剂)。

随着器件尺寸缩小至低于90nm而越来越重要的在半导体抛光中的一个主要问题是控制线路电阻(lineresistance)(Rs)的变化的能力。Rs值是器件电性能的量度，并且可受增强的金属移除连同低k介电材料的侵蚀和移除的影响。而且，这个问题因以下事实而复杂化：在整个晶片上以及在晶片与晶片之间，低k介电材料的引入表面功能性(functionality)不同。这通常在利用常规CMP浆料的CMP中导致不希望有的变化。调节在CMP期间移除的低k介电材料的总量的能力可以大大减少由常规CMP方法引起的Rs变化。

持续需要开发有效地抛光低k介电材料的新的CMP组合物。本发明提供这种经改善的CMP组合物。本发明的这些和其它优点以及其它的发明特征将可由本文中提供的本发明的说明而明晰。

附图说明

图1显示利用本发明的组合物抛光碳掺杂二氧化硅(BLACK低k电介质)毯覆式晶片(blanketwafers)所获得的碳掺杂二氧化硅移除速率与使用对照组合物所获得的速率的比较图。

图2显示利用本发明的组合物以重复的抛光操作抛光碳掺杂二氧化硅(BLACK低k电介质)毯覆式晶片的碳掺杂二氧化硅移除速率与使用对照组合物所获得的速率的比较图。

图3显示使用本发明的组合物抛光三个碳掺杂二氧化硅(BLACK低k电介质)图案晶片所获得的碳掺杂二氧化硅图案移除速率与使用对照组合物所获得的速率的比较图。

发明内容

本发明提供一种适用于抛光低k介电材料的化学机械抛光(CMP)组合物。该组合物包括颗粒状研磨材料、至少一种不含有机硅(silicone)的非离子型表面活性剂、至少一种含有有机硅的非离子型表面活性剂、以及为此的含水载体。

在一些实施方式中，所述至少一种不含有机硅的非离子型表面活性剂和所述至少一种含有有机硅的非离子型表面活性剂以大于1的不含有机硅的表面活性剂与含有有机硅的表面活性剂的相对重量比存在于组合物中。所述至少一种不含有机硅的非离子型表面活性剂和所述至少一种含有有机硅的非离子型表面活性剂各自优选以25-10,000ppm的量存在于组合物中。

不含有机硅的非离子型表面活性剂和含有有机硅的非离子型表面活性剂各自具有亲水部分和亲油部分。各表面活性剂的亲水部分优选包含多元醇基团、聚氧化烯基团、或其组合。不含有机硅的非离子型表面活性剂的亲油部分优选包含C₆～C₃₀烃部分。该烃部分可以是分支的、直链的、和或被一种或多种官能团(例如，酯基、醚基、酰胺基等)取代的。含有有机硅的非离子型表面活性剂的亲油部分包含有机硅基团(siliconegroup)。

在另一方面中，本发明提供一种用于抛光低k介电材料的化学机械抛光方法。该方法包括下列步骤：将低k介电材料的表面与抛光垫和本发明的含水CMP组合物接触，以及使抛光垫和基材之间发生相对移动，同时保持CMP组合物的一部分与在抛光垫和基材之间的表面接触一段足以磨除低k介电材料的表面的至少一部分的时间。

本发明通过以下条目内容来实现：

1.一种用于抛光低k介电材料的化学机械抛光(CMP)组合物，该组合物包含：

(a)颗粒状研磨材料；

(b)至少一种包含亲水部分和亲油部分的不含有机硅的非离子型表面活性剂；

(c)至少一种包含亲水部分和亲油部分的含有有机硅的非离子型表面活性剂；和

(d)为此的含水载体。

2.条目1的CMP组合物，其中该颗粒状研磨材料以0.5-20重量％的量存在于该组合物中。

3.条目1的CMP组合物，其中该颗粒状研磨材料包括二氧化硅。

4.条目1的CMP组合物，其中所述至少一种不含有机硅的非离子型表面活性剂和所述至少一种含有有机硅的非离子型表面活性剂均以25-10,000ppm的浓度存在于该组合物中。

5.条目1的CMP组合物，其中所述至少一种不含有机硅的非离子型表面活性剂和所述至少一种含有有机硅的非离子型表面活性剂以1:1或更大的不含有机硅的表面活性剂对含有有机硅的表面活性剂的浓度比存在于该组合物中。

6.条目1的CMP组合物，其中所述至少一种不含有机硅的非离子型表面活性剂的亲水部分包含多元醇。

7.条目6的CMP组合物，其中该多元醇选自聚甘油、碳水化合物、及其组合。

8.条目1的CMP组合物，其中所述至少一种不含有机硅的非离子型表面活性剂的亲水部分包含C₂～C₃聚氧化烯基团。

9.条目8的CMP组合物，其中所述C₂～C₃聚氧化烯基团为聚氧乙烯基团。

10.条目1的CMP组合物，其中所述至少一种不含有机硅的非离子型表面活性剂的亲油部分包含C₆～C₃₀烃部分。

11.条目10的CMP组合物，其中所述C₆～C₃₀烃部分包括选自以下的至少一种烃部分：烷基、芳基、经烷基取代的芳基和经芳基取代的烷基。

12.条目1的CMP组合物，其中所述至少一种含有有机硅的非离子型表面活性剂的亲水部分包含多元醇。

13.条目12的CMP组合物，其中该多元醇选自聚甘油、碳水化合物、及其组合。

14.条目1的CMP组合物，其中所述至少一种含有有机硅的非离子型表面活性剂的亲水部分包含C₂～C₃聚氧化烯基团。

15.条目14的CMP组合物，其中所述C₂～C₃聚氧化烯基团为聚氧乙烯基团。

16.条目1的CMP组合物，其中所述至少一种含有有机硅的非离子型表面活性剂的亲油部分包含有机硅基团。

17.条目16的CMP组合物，其中该有机硅基团包括聚二甲基硅氧烷基团。

18.条目1的CMP组合物，其进一步包含至少一种氧化剂。

19.条目1的CMP组合物，其中所述至少一种不含有机硅的非离子型表面活性剂包括壬基酚乙氧基化物。

20.条目1的CMP组合物，其中所述至少一种含有有机硅的非离子型表面活性剂包括二甲聚硅氧烷共聚醇。

21.一种用于抛光低k介电基材的化学机械抛光(CMP)方法，该方法包括以下步骤：

(a)使包含低k介电材料的基材的表面与抛光垫和含水CMP组合物接触，该CMP组合物包含颗粒状研磨材料、至少一种包含亲水部分和亲油部分的不含有机硅的非离子型表面活性剂、至少一种包含亲水部分和亲油部分的含有有机硅的非离子型表面活性剂、以及为此的含水载体；以及

(b)使该抛光垫与该基材之间发生相对运动，同时保持该CMP组合物的一部分与在该垫和该基材之间的表面接触一段足以磨除该基材的表面的至少一部分的时间。

具体实施方式

本发明提供一种可用于抛光低k介电基材的CMP组合物。相对于常规的CMP组合物，本发明的CMP组合物提供低k介电材料(如碳掺杂氧化硅)的均匀且一致的移除。如本文中所述，该CMP组合物含有颗粒状研磨材料、至少一种不含有机硅的非离子型表面活性剂、至少一种含有有机硅的非离子型表面活性剂和含水载体。

可用在本发明的CMP组合物中的研磨材料包括适合用在半导体材料的CMP中的任何研磨材料。例如，研磨剂可为选自CMP领域中公知的氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、二氧化铈、氧化锆、氧化锗、氧化镁、其共形成(coformed)产物、或上述研磨剂中的两种或更多种的组合的金属氧化物研磨剂。研磨剂也可为聚合物颗粒或经涂覆的颗粒。通常，研磨剂选自氧化铝、二氧化硅、其共形成产物、经涂覆的金属氧化物颗粒、聚合物颗粒、及其组合。优选地，研磨剂为二氧化硅。本发明的CMP组合物通常含有以组合物总重量的重量计为0.1-20重量％的颗粒状研磨剂，优选为0.5-15重量％，更优选为10-15重量％。研磨剂颗粒优选具有10-200nm、更优选50-100nm的平均粒度，该平均粒度通过本领域中公知的激光光散射技术测定。

研磨剂合意地悬浮在CMP组合物中，更具体而言，悬浮在CMP组合物的含水组分中。当研磨剂悬浮在CMP组合物中时，研磨剂优选是胶体稳定的。术语胶体是指研磨剂颗粒在液体载体中的悬浮液。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，如果符合以下条件便认为研磨剂是胶体稳定的：当将研磨剂置于100ml量筒中并且让其在没有搅动的情况下静置2小时的时候，量筒底部50ml中颗粒的浓度([B]，单位为g/ml)与量筒顶部50ml中颗粒的浓度([T]，单位为g/ml)之间的差除以研磨剂组合物中的颗粒的初始浓度([C]，单位为g/ml)所得的值小于或等于0.5(即([B]-[T])/[C]≤0.5)。期望([B]-[T])/[C]的值小于或等于0.3，且优选小于或等于0.1。

在本文中和在所附权利要求中所使用的术语“不含有机硅的非离子型表面活性剂”包括在表面活性剂分子的化学结构中不含有基于有机硅的部分的非离子型表面活性剂。术语“含有有机硅的非离子型表面活性剂”包括在表面活性剂分子的化学结构中含有有机硅基团的非离子型表面活性剂。因此，本发明的CMP组合物包含至少两种不同的非离子型表面活性剂，即，至少一种在其化学结构中含有有机硅基团，并且至少一种不含有机硅基团。

优选地，CMP组合物包含25-10,000ppm的至少一种不含有机硅的非离子型表面活性剂。类似地，CMP组合物优选包含25-10,000ppm、更优选25-150ppm的至少一种含有有机硅的非离子型表面活性剂。在一些优选实施方式中，存在于组合物中的不含有机硅的非离子型表面活性剂与含有有机硅的非离子型表面活性剂的重量比大于1(即，不含有机硅的表面活性剂的重量大于含有有机硅的表面活性剂的重量)。在其它实施方式中，存在于组合物中的不含有机硅的非离子型表面活性剂与含有有机硅的非离子型表面活性剂的比选择为小于1:1，特别是当组合物用于抛光具有相对高水平的碳掺杂的碳掺杂二氧化硅基材时更是如此。

不含有机硅的非离子型表面活性剂和含有有机硅的非离子型表面活性剂各自具有亲水部分和亲油部分。各表面活性剂的亲水部分优选包含多元醇基团(例如，碳水化合物基团，如脱水山梨糖醇基团、聚甘油基团等)、聚氧化烯基团(例如，聚氧乙烯，聚氧丙烯，聚氧丁烯，以及选自氧化乙烯、氧化丙烯和氧化丁烯单体单元的两种或更多种单体单元的共聚物)。不含有机硅的非离子型表面活性剂的亲油部分优选包含C₆-C₃₀烃部分，例如烷基、芳基、经烷基取代的芳基、经芳基取代的烷基等。该烃部分可以是支化的、直链的、和或被一种或多种官能团(例如，酯基、醚基、酰胺基等)取代的。含有有机硅的非离子型表面活性剂的亲油部分包含有机硅基团，例如聚二甲基硅氧烷、经脂肪烷基取代的有机硅(例如，经十六烷基取代的有机硅)等。

不含有机硅的非离子型表面活性剂和含有有机硅的非离子型表面活性剂可以包含亲水基团和亲油基团的任何合适的组合。例如，表面活性剂可仅包含一个亲水基团以及一个亲油基团，或者在一些实施方式中，可包含多个(例如，2个或更多个)亲水基团和/或多个(例如，2个或更多个)亲油基团。

适合用在本发明的CMP组合物中的不含有机硅的非离子型表面活性剂的非限制性实例包括含有四烷基癸炔头基团和氧化乙烯尾基团的炔属二醇表面活性剂，例如2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇乙氧基化物。不含有机硅的非离子型表面活性剂还可选自聚氧乙烯烷基醚和聚氧乙烯烷基酸酯，其中该烷基包括C₆-C₃₀烷基，其可以是饱和的或部分不饱和的，并且是任选地支化的。例如，不含有机硅的非离子型表面活性剂可为聚氧乙烯十二烷基醚、聚氧乙烯十六烷基醚、聚氧乙烯十八烷基醚、聚氧乙烯油基醚、聚氧乙烯单月桂酸酯、聚氧乙烯单硬脂酸酯、聚氧乙烯二硬脂酸酯或聚氧乙烯单油酸酯。类似地，不含有机硅的非离子型表面活性剂可为聚氧乙烯烷基苯基醚或聚氧乙烯烷基环己基醚，其中烷基为C₆-C₃₀烷基，可以是饱和的或部分不饱和的，并且可以是任选地支化的，例如聚氧乙烯辛基苯基醚(辛基苯酚乙氧基化物)或聚氧乙烯壬基苯基醚(壬基酚乙氧基化物)。

不含有机硅的非离子型表面活性剂也可为脱水山梨糖醇烷基酸酯或聚氧乙烯脱水山梨糖醇烷基酸酯，其中该烷基包括C₆-C₃₀烷基，其可以是饱和的或部分不饱和的，并且可以是任选地支化的。例如，两亲性非离子型表面活性剂可为脱水山梨糖醇单月桂酸酯、脱水山梨糖醇单油酸酯、脱水山梨糖醇单棕榈酸酯、脱水山梨糖醇单硬脂酸酯、脱水山梨糖醇倍半油酸酯、脱水山梨糖醇三油酸酯、或脱水山梨糖醇三硬脂酸酯、以及聚氧乙烯脱水山梨糖醇单月桂酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇单棕榈酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇单硬脂酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇三硬脂酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇单油酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇三油酸酯、或聚氧乙烯脱水山梨糖醇四油酸酯。

优选的不含有机硅的非离子型表面活性剂包括聚氧乙烯脱水山梨糖醇烷基酸酯(例如，聚氧乙烯脱水山梨糖醇单月桂酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇单棕榈酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇倍半油酸酯、以及聚氧乙烯脱水山梨糖醇三油酸酯)、烷基苯基聚氧乙烯(例如，表面活性剂，Rhone-Poulenc)、基于炔属二醇的表面活性剂(例如，表面活性剂，AirProducts)和C₆-C₃₀烷基乙氧基化物。特别优选的不含有机硅的非离子型表面活性剂包括壬基酚乙氧基化物，例如NP40(壬基酚的40摩尔乙氧基化物(40moleethoxylatedofnonylphenol)，可得自BASF公司)。

合适的含有有机硅的非离子型表面活性剂的非限制性实例包括含有二甲聚硅氧烷共聚醇(dimethiconecopolyols)的嵌段或接枝共聚物(例如，包含聚氧乙烯侧链、聚氧乙烯/聚氧丙烯共聚物侧链、或聚氧乙烯和聚乙烯共聚物侧链的聚二甲基硅氧烷聚合物)，例如可得自OSiSpecialties的牌的基于有机硅的非离子型表面活性剂。其它合适的含有有机硅的非离子型表面活性剂包括二甲聚硅氧烷共聚醇烷基醚(例如，二甲聚硅氧烷共聚醇甲基醚或二甲聚硅氧烷共聚醇乙基醚)、烷基甲基聚硅氧烷二甲聚硅氧烷共聚醇(例如辛酰基甲基聚硅氧烷二甲聚硅氧烷共聚醇、以及十六烷基甲基聚硅氧烷二甲聚硅氧烷共聚醇)、双-二甲聚硅氧烷共聚醇等，它们也可从OSiSpecialties得到。

选定用在本发明的CMP组合物中以抛光给定基材的不含有机硅的非离子型表面活性剂和含有有机硅的非离子型表面活性剂的相对量可部分地基于被抛光的基材的表面性质而最优化。例如，当低k介电层为碳掺杂二氧化硅材料时，不含有机硅的表面活性剂相对于含有有机硅的表面活性剂的最佳的量取决于碳掺杂的水平。典型的碳掺杂二氧化硅(CDO)低k介电材料具有式Si_wC_xO_yH_z，其中x约为(0.10-0.25)y。当x等于0时，该材料为未掺杂的二氧化硅，不含有机硅的非离子型表面活性剂与该未掺杂的二氧化硅有很小的相互作用，甚至没有相互作用。当二氧化硅材料经有机基团改性时(即，x>0)，基材的表面变得愈加疏水。虽然不希望受到理论的限制，但认为经掺杂的二氧化硅材料的疏水性推动不含有机硅的非离子型表面活性剂吸附到表面上。在低的碳掺杂水平下，不含有机硅的表面活性剂相对于含有有机硅的表面活性剂的最佳比值可下调至1或更小。不含有机硅的表面活性剂相对于含有有机硅的表面活性剂的最优比值可随着碳掺杂水平的增加而增加。

本发明的CMP组合物可以任选地包含一种或多种氧化剂(例如，用以氧化半导体表面的组分，如金属组分)。适合用在本发明的CMP组合物和方法中的氧化剂包括，但不限于，过氧化氢、过硫酸盐(例如，单过硫酸铵、二过硫酸铵、单过硫酸钾和二过硫酸钾)、高碘酸盐(例如，高碘酸钾)、其盐、以及上述两种或更多种盐的组合。优选地，氧化剂以足以氧化存在于半导体晶片中的一种或多种选定的金属性或半导体材料的量存在于组合物中，所述量在半导体CMP领域中是公知的。

本发明的CMP组合物还可以任选地包含适量的CMP组合物中通常含有的一种或多种其它添加剂物质，如腐蚀抑制剂、分散剂、粘度调节剂、络合剂、抗氧化剂、杀生物剂等，所有这些均是CMP领域中公知的。

在优选实施方式中，CMP组合物还含有杀生的量的杀生物剂(例如，异噻唑啉酮组合物，如可得自Rohm&Haas的杀生物剂)。

含水载体可为任何含水溶剂，例如，水、含水甲醇、含水乙醇、其组合等。优选地，含水载体为去离子水。

本发明的CMP组合物优选具有5-10的pH值，更优选具有8-9.5的pH值。该CMP组合物可以任选地含有一种或多种pH缓冲物质，例如，酸，如盐酸、乙酸等；碱，如氨、氢氧化钠等；或其组合。

可通过任何合适的技术来制备本发明的CMP组合物，这些技术中的许多是本领域技术人员已知的。该CMP组合物可以间歇或连续方法制备。通常，CMP组合物可通过按任何顺序组合其组分而制备。本文中所使用的术语“组分”包括单独的成分(例如，研磨剂、表面活性剂等)以及各成分的任意组合。例如，可将研磨剂分散在水中，以及可加入表面活性剂组分，并且以任何能将所述成分引入到CMP组合物中的方法进行混合。通常，直到组合物准备好用在CMP工艺中时，才将氧化剂(当使用时)加入到CMP组合物中，例如，可正好在抛光开始前加入氧化剂。可在任何合适的时刻调节pH值。

本发明的CMP组合物也可作为浓缩物提供，该浓缩物用于在使用前用适量的含水溶剂(例如，水)进行稀释。在这样的实施方式中，CMP组合物浓缩物可以包含分散或溶解于含水溶剂中的各种组分，所述各种组分的量使得在用适量的含水溶剂稀释浓缩物时，抛光组合物的各组分将以在适于使用的合适范围内的量存在于CMP组合物中。

本发明还提供对半导体基材进行化学机械抛光的方法。该方法包括：(i)使基材的表面与抛光垫和如本文中所述的本发明的CMP组合物接触，以及(ii)相对于该基材的表面移动该抛光垫，其间有该抛光组合物，由此磨除该表面的至少一部分以抛光该基材。

本发明的CMP方法可以用于抛光任何合适的基材，并且尤其可用于抛光包含低k介电材料(如碳掺杂氧化硅)的基材。

本发明的CMP方法特别适于与化学机械抛光装置一起使用。通常，CMP装置包括：压板，其在使用时处于运动中并且具有由轨道、线性和/或圆周运动引起的速度；抛光垫，其与压板接触，并且在运动时相对于压板移动；以及载体，其固持待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的基材。基材的抛光通过如下发生：将基材放置成与抛光垫和本发明的CMP组合物接触，然后使抛光垫及基材相对于彼此移动，从而磨除基材的至少一部分以抛光基材。

可使用任何合适的抛光垫(例如，抛光表面)用本发明的CMP组合物来平坦化或抛光基材。合适的抛光垫包括，例如，纺织和非纺织抛光垫。此外，合适的抛光垫可包含任何合适的具有不同密度、硬度、厚度、压缩性、压缩回弹能力和压缩模量的聚合物。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、其共形成产物、和其混合物。

合意地，CMP装置还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。通过分析从工件表面反射的光或其它辐射来检测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Sandhu等人的美国专利5,196,353、Lustig等人的美国专利5,433,651、Tang的美国专利5,949,927和Birang等人的美国专利5,964,643中。合意地，对于正在被抛光的工件的抛光过程的进展的检测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，但当然不应解释为在以任何方式限制本发明的范围。

实施例1

该实施例比较本发明的CMP组合物和没有含有有机硅的表面活性剂的对照组合物在利用台式(bench-top)抛光机抛光碳掺杂氧化硅表面时的情况。

用本发明的6种CMP组合物抛光毯覆式晶片(200mm碳掺杂二氧化硅)。各组合物含有13重量％的胶态二氧化硅、5000ppm的醋酸钾、1000ppm的苯并三唑、200ppm的NP-40、1重量％的过氧化氢、以及75ppm(1x)或200ppm(2x)的有机硅表面活性剂。组合物(1-1)含有75ppm的7001(二甲聚硅氧烷共聚醇，其多元醇侧链中的亚乙基氧基与亚丙基氧基之比为40/60)(1x)。组合物(1-2)含有200ppm的7001(2x)。组合物(2-1)含有75ppm的7220(二甲聚硅氧烷共聚醇，其多元醇侧链中的亚乙基氧基与亚丙基氧基之比为20/80)(1x)。组合物(2-2)含有200ppm的7220(2x)。组合物(3-1)含有75ppm的7600(具有聚(环氧乙烷)侧链的二甲聚硅氧烷共聚醇)(1x)。组合物(3-2)含有200ppm的7600(2x)。

对照组合物含有13重量％的胶态二氧化硅、5000ppm的醋酸钾、1000ppm的苯并三唑、200ppm的NP-40和1重量％的过氧化氢。

以1.5psi的下压力、106rpm的压板速度、120rpm的载体速度、以及150mL/min的浆料流速，使用抛光垫(可得自Rodel)抛光晶片。各组合物获得的碳掺杂氧化物(CDO)移除速率示于图1中。图1中的数据显示，与对照组合物相比，本发明的CMP组合物提供合意地更低的CDO移除速率。

实施例2

该实施例比较本发明的CMP组合物和没有含有有机硅的表面活性剂的对照组合物在利用台式抛光机抛光碳掺杂氧化硅表面时的情况。

用本发明的CMP组合物(1-1)抛光毯覆式晶片(200mm碳掺杂二氧化硅，来自AppliedMaterials的BLACK低k介电涂覆晶片；“BD”)。对照组合物与实施例1中的相同。在具有四个抛光头的Mirra抛光机上，以1.5psi的下压力、103rpm的压板速度、97rpm的载体速度以及150mL/min的浆料流速，使用抛光垫抛光晶片。对三种不同晶片所获得的BD移除速率示于图2中。数据表明，与对照组合物相比，本发明的组合物意想不到地且高度显著地减小了在晶片与晶片之间以及在抛光头与抛光头之间的变化。

在独立的评估中，使用本发明的CMP组合物(1-1)抛光图案化的晶片(200mm，由Sematech公司制备的854图案晶片)。与实施例1的对照组合物进行比较。图案移除速率的结果示于图3中。使用F5光学测量系统在晶片上从中心到边缘的九个不同位置处进行测量，在0.25×0.25μm线附近的场区域中计算图案移除速率。使用抛光垫在Mirra抛光机上以1.5psi的下压力、103rpm的压板速度、97rpm的载体速度以及150mL/min的浆料流速抛光晶片。

图3中的数据表明，与对照组合物相比，本发明组合物提供令人惊奇地且合意地更低的图案移除速率。