CN112680109A - 用于抛光铜膜的cmp浆料组合物和用其抛光铜膜的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于铜膜的化学机械抛光浆料组合物和使用其来抛光铜膜的方法。化学机械抛光浆料组合物包含：自极性溶剂和非极性溶剂当中选出的至少一溶剂；以及硅烷改性的抛光颗粒，其中硅烷由式1表示。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年10月18日在韩国知识产权局(Korean Intellectual PropertyOffice)提交的韩国专利申请第10-2019-0130274号的权益，所述专利申请的全部公开内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及一种用于铜膜的CMP浆料组合物和使用其来抛光铜膜的方法。更特定来说，本发明涉及一种用于铜膜的CMP浆料组合物和使用其来抛光铜膜的方法，所述CMP浆料组合物可实现铜膜的抛光速率的提高和铜膜上的凹陷的抑制两者。
背景技术
随着半导体集成电路的高度集成和高性能，化学机械抛光(chemical mechanicalpolishing；CMP)作为微制造技术受到关注，且频繁用于层间绝缘膜的平坦化、金属插塞的形成以及嵌入式导线的形成。近来，将铜和铜合金用作导线的导电材料。铜和铜合金具有比铝和其它金属材料更低的电阻，且因此可显著提高集成电路的性能。
用于铜膜的CMP浆料组合物通常采用氧化剂来氧化铜膜，使用抛光材料来抛光铜膜，且使用配体或螯合物来去除呈络合物形式的洗脱的铜离子。这里，使用腐蚀抑制剂来控制腐蚀。将胶态二氧化硅颗粒用作抛光材料。为了提高半导体生产率，需要高抛光速率。为了确保CMP浆料组合物的高抛光速率，通过增大抛光材料的含量来增加物理碰撞次数的数目，或通过增大螯合物的含量来提高洗脱速率。然而，抛光材料的含量的增大导致划痕的数目的增加，且大量螯合物可对抛光表面的平整度提供不良影响。此外，由于螯合物的溶解度，在使用螯合物时存在限制。
发明内容
本发明的一个方面是提供一种用于铜膜的CMP浆料组合物，其可通过抑制铜膜上的凹陷来提高抛光表面的平整度。
本发明的另一目标是提供一种用于铜膜的CMP浆料组合物，其可提高铜膜的抛光速率。
根据本发明的一个方面，一种用于铜膜的CMP浆料组合物包含：自极性溶剂和非极性溶剂当中选出的至少一溶剂；以及硅烷改性的抛光颗粒，所述硅烷由式1表示：
[式1]
在式1中，
R1、R2以及R3各自独立地为羟基、取代或未取代的烷氧基，或卤素原子；
R4是取代或未取代的二价有机基团；且
X1和X2各自独立地为氢、-(C＝O)O-M+、含有至少一个-(C＝O)O-M+的取代或未取代的脂族烃基、含有至少一个-(C＝O)O-M+的取代或未取代的芳族烃基、不含-(C＝O)O-M+的取代或未取代的脂族烃基，或不含-(C＝O)O-M+的取代或未取代的芳族烃基，其中M+是H+或碱金属的一价阳离子，且X1和X2中的至少一个是-(C＝O)O-M+、含有至少一个-(C＝O)O-M+的取代或未取代的脂族烃基，或含有至少一个-(C＝O)O-M+的取代或未取代的芳族烃基。
在一个实施例中，R4可以是取代或未取代的C1到C10亚烷基，且X1和X2中的至少一个可以是含有至少一个-(C＝O)O-M+的取代或未取代的脂族烃基。
在一个实施例中，由式1表示的所述硅烷可包含自由式1-1到式1-4表示的化合物当中选出的至少一种化合物：
[式1-1]
(OC2H5)3Si-CH2CH2CH2-NH(CH2-C(＝O)O-M+)；
[式1-2]
(OH)3Si-CH2CH2CH2-NH(CH2-C(＝O)O-M+)；
[式1-3]
(OCH3)3Si-CH2CH2CH2-N(CH2-C(＝O)O-M+)2；以及
[式1-4]
Cl3Si-CH2CH2CH2-N(CH2-C(＝O)O-M+)2，
在式1-1到式1-4中，M+与式1中定义的相同。
在一个实施例中，所述抛光颗粒可包含二氧化硅颗粒。
在一个实施例中，由式1表示的所述硅烷改性的所述抛光颗粒可以按重量计0.001％(重量％)到20重量％的量存在于所述CMP浆料组合物中。
在一个实施例中，所述CMP浆料组合物可具有5到9的pH。
在一个实施例中，所述组合物可进一步包含自络合剂、腐蚀抑制剂、氧化剂以及pH调节剂当中选出的至少一种。
根据本发明的另一方面，一种抛光铜膜的方法包含使用根据本发明的用于铜膜的CMP浆料组合物来抛光铜膜。
本发明提供一种用于铜膜的CMP浆料组合物，其可通过抑制铜膜的凹陷来提高抛光表面的平整度。
本发明提供一种用于铜膜的CMP浆料组合物，其可提高铜膜的抛光速率。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的由式1表示的硅烷改性的二氧化硅的概念图。
图2是根据本发明的另一实施例的由式1表示的硅烷改性的二氧化硅的概念图。
具体实施方式
发明人基于以下发现完成本发明：可使用用于铜膜的CMP浆料组合物(其包含由式1表示的硅烷改性的抛光颗粒)来实现提高铜膜的抛光速率和抑制铜膜上的凹陷两者。
根据本发明的CMP浆料组合物包含：自极性溶剂和非极性溶剂当中选出的至少一溶剂；以及由式1表示的硅烷改性的抛光颗粒。在下文中，将详细描述根据本发明的CMP浆料组合物的组分中的每一种。
自极性溶剂和非极性溶剂当中选出的至少一溶剂用以减小用抛光颗粒抛光铜膜时的摩擦。自极性溶剂和非极性溶剂当中选出的至少一溶剂可包含水(例如，超纯水或去离子水)、有机胺、有机醇、有机醇胺、有机醚、有机酮以及类似物。优选的是，使用纯水或去离子水。自极性溶剂和非极性溶剂当中选出的至少一溶剂可作为余量含量存在于CMP浆料组合物中。
抛光材料可包含由式1表示的硅烷改性的抛光颗粒：
[式1]
在式1中，
R1、R2以及R3各自独立地为羟基、取代或未取代的烷氧基，或卤素；
R4是取代或未取代的二价有机基团；且
X1和X2各自独立地为氢；-(C＝O)O-M+、含有至少一个-(C＝O)O-M+的取代或未取代的脂族烃基、含有至少一个-(C＝O)O-M+的取代或未取代的芳族烃基、不含-(C＝O)O-M+的取代或未取代的脂族烃基，或不含-(C＝O)O-M+的取代或未取代的芳族烃基，其中M+是H+或碱金属的一价阳离子，且X1和X2中的至少一个是-(C＝O)O-M+、含有至少一个-(C＝O)O-M+的取代或未取代的脂族烃基，或含有至少一个-(C＝O)O-M+的取代或未取代的芳族烃基。
卤素可以是氟、氯、溴或碘。
硅烷改性的抛光颗粒具有比未改性抛光颗粒更软的表面，从而通过抑制抛光铜膜时抛光表面上的凹陷来提高抛光平整度。
由式1表示的硅烷含有至少一个-C(＝O)O-M+。根据本发明的CMP浆料组合物可具有5到9(具体来说5到8)的pH。在这一pH范围内，由式1表示的硅烷含有羧酸阴离子(-C(＝O)O-)。羧酸阴离子(-C(＝O)O-)可在用于铜膜的CMP组合物中提供络合剂(螯合剂)的效果。举例来说，CMP浆料组合物可具有5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5或9的pH。
由式1表示的硅烷含有氮(nitrogen；N)。具体来说，X1和X2中的至少一个可以是含有至少一个-(C＝O)O-M+的取代或未取代的脂族烃基或含有至少一个-(C＝O)O-M+的取代或未取代的芳族烃基。因此，CMP组合物可通过将柔性官能团引入到抛光颗粒中以使抛光颗粒柔软来进一步改善抑制凹陷的效果，且可提高储存稳定性和分散稳定性，同时抑制由于具有相同负电荷的颗粒之间的位阻效应或静电排斥力而通过抛光颗粒之间的附聚产生的巨大颗粒而在抛光表面上产生刮痕。
氮通过在抛光铜膜的过程中洗脱的铜离子的螯合提高铜的洗脱速率来提高抛光速率。
另外，典型的用于铜膜的CMP浆料组合物包含用于螯合洗脱的铜离子的络合剂。然而，根据本发明的CMP浆料组合物不包含络合剂或可减少络合剂的量(如果存在络合剂)。由于过量络合剂可导致CMP浆料组合物的腐蚀性增大，所以CMP浆料组合物需要大量腐蚀抑制剂以便控制腐蚀性。特定来说，尽管通常将甘氨酸用作络合剂，但由于在CMP浆料组合物中的低溶解度，用于CMP浆料组合物的甘氨酸的使用量存在限制。然而，根据本发明的CMP浆料组合物使得能够减少包含甘氨酸的络合剂和腐蚀抑制剂的量，从而改善其浓度比。
图1和图2是根据本发明的实施例的由式1表示的硅烷改性的二氧化硅抛光颗粒的概念图。参考图1和图2，二氧化硅表面可通过将由式1表示的硅烷的硅原子偶合到二氧化硅表面来改性。在由式1表示的硅烷中，氮原子螯合洗脱的铜离子。当提供二氧化硅颗粒作为抛光颗粒时，式1的硅烷可通过二氧化硅表面上的Si-OH基团与由式1表示的硅烷的Si(R1)(R2)(R3)-之间水解和缩合(共价键)稳定地偶合到抛光颗粒。
式1的硅烷可改性抛光颗粒的至少部分。具体来说，抛光颗粒的改性表面积可占据其整个表面积的1％到100％，具体来说10％到90％。在这一范围内，CMP浆料组合物可实现抑制凹陷和提高抛光速率两者。
式1的硅烷改性的抛光颗粒具有球形或非球形形状，且抛光颗粒的初级颗粒可具有10纳米到150纳米(例如，20纳米到120纳米)的平均粒径(D50)。在这一范围内，CMP浆料组合物可在不产生刮痕的情况下提高相对于铜膜的抛光速率，且可提高铜膜在抛光之后的平整度。“平均粒径(D50)”意味着本领域的技术人员已知的典型粒径，且指的是抛光颗粒的在抛光颗粒的重量累积分布中对应于50重量％的粒径。
在CMP浆料组合物中，式1的硅烷改性的抛光颗粒可以0.001重量％到20重量％(优选地0.01重量％到10重量％，更优选地0.01重量％到5重量％，最优选地0.01重量％到1重量％)的量存在。在这一范围内，浆料组合物可在不在铜膜上产生刮痕的情况下以足够的抛光速率抛光铜膜，且可呈现良好分散稳定性。举例来说，式1的硅烷改性的抛光颗粒可以0.001重量％、0.002重量％、0.003重量％、0.004重量％、0.005重量％、0.006重量％、0.007重量％、0.008重量％、0.009重量％、0.01重量％、0.02重量％、0.03重量％、0.04重量％、0.05重量％、0.06重量％、0.07重量％、0.08重量％、0.09重量％、0.1重量％、0.2重量％、0.3重量％、0.4重量％、0.5重量％、0.6重量％、0.7重量％、0.8重量％、0.9重量％、1重量％、2重量％、3重量％、4重量％、5重量％、6重量％、7重量％、8重量％、9重量％、10重量％、11重量％、12重量％、13重量％、14重量％、15重量％、16重量％、17重量％、18重量％、19重量％或20重量％的量存在于浆料组合物中。
可通过在混合(未改性)抛光颗粒与式1的硅烷之后的以下典型方法来制备式1的硅烷改性的抛光颗粒。举例来说，可通过以下操作来制备式1的硅烷改性的抛光颗粒：混合(未改性)抛光颗粒与式1的硅烷，继之以在室温下搅拌或继之以加热和搅拌。具体来说，在抛光颗粒的改性中，式1的硅烷可以每1克抛光颗粒0.001毫摩尔到1毫摩尔(具体来说0.01毫摩尔到0.5毫摩尔)的量与抛光颗粒混合。在这一范围内，CMP浆料组合物可辅助提高抛光速率，同时抑制凹陷。举例来说，每1克抛光颗粒，可以0.001毫摩尔、0.002毫摩尔、0.003毫摩尔、0.004毫摩尔、0.005毫摩尔、0.006毫摩尔、0.007毫摩尔、0.008毫摩尔、0.009毫摩尔、0.01毫摩尔、0.02毫摩尔、0.03毫摩尔、0.04毫摩尔、0.05毫摩尔、0.06毫摩尔、0.07毫摩尔、0.08毫摩尔、0.09毫摩尔、0.1毫摩尔、0.2毫摩尔、0.3毫摩尔、0.4毫摩尔、0.5毫摩尔、0.6毫摩尔、0.7毫摩尔、0.8毫摩尔、0.9毫摩尔或1毫摩尔的量混合式1的硅烷。
(未改性)抛光颗粒可包含自二氧化硅、氧化铝、二氧化铈、二氧化钛以及氧化锆当中选出的至少一种。优选的是，将二氧化硅用作(未改性)抛光颗粒以允许使用式1的硅烷来容易地改性抛光颗粒。
将详细描述式1的硅烷。
R1、R2以及R3可各自独立地为羟基、取代或未取代的烷氧基，或卤素，具体来说羟基、取代或未取代的C1到C5烷氧基，或卤素。在本文中，“取代”意味着对应官能团的氢原子由氨基、卤素原子、C1到C10烷基、C6到C20芳基或羟基取代。
R4可以是取代或未取代的C1到C10亚烷基，具体来说取代或未取代的C1到C5亚烷基。
在X1和X2中，“脂族烃基”可以是直链或支链C1到C10烷基、环状C3到C10烷基，具体来说直链或支链C1到C5烷基或环状C3到C6烷基。在X1和X2中，“芳族烃基”可以是C6到C20芳基或C7到C20芳烷基，具体来说C6到C10芳基或C7到C10芳烷基。
在式1中，M+可以是H+、Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+或Fr+。
在一个实施例中，式1的硅烷可包含自由式1-1到式1-4表示的化合物当中选出的至少一种化合物，但不限于此：
[式1-1]
(OC2H5)3Si-CH2CH2CH2-NH(CH2-C(＝O)O-M+)；
[式1-2]
(OH)3Si-CH2CH2CH2-NH(CH2-C(＝O)O-M+)；
[式1-3]
(OCH3)3Si-CH2CH2CH2-N(CH2-C(＝O)O-M+)2；以及
[式1-4]
Cl3Si-CH2CH2CH2-N(CH2-C(＝O)O-M+)2，
在式1-1到式1-4中，M+与式1中定义的相同。
尽管根据本发明的用于铜膜的CMP浆料组合物可不含络合剂，但CMP浆料组合物可进一步包含络合剂以实现抛光速率的进一步提高。
络合剂可选自本领域的技术人员已知的典型络合剂。举例来说，络合剂可包含氨基酸(例如甘氨酸和组氨酸)、咪唑、氨、氨基醇、多胺以及多元醇(例如，二醇、三醇或多元醇、乙二醇、邻苯二酚、连苯三酚以及类似物)，但不限于此。
在CMP浆料组合物中，络合剂可以0.01重量％到5重量％(优选地0.05重量％到5重量％，更优选地0.1重量％到5重量％)的量存在。在这一范围内，CMP浆料组合物可提高抛光速率、浆料的分散稳定性以及铜膜的表面特性。举例来说，络合剂可以0.01重量％、0.02重量％、0.03重量％、0.04重量％、0.05重量％、0.06重量％、0.07重量％、0.08重量％、0.09重量％、0.1重量％、0.2重量％、0.3重量％、0.4重量％、0.5重量％、0.6重量％、0.7重量％、0.8重量％、0.9重量％、1重量％、2重量％、3重量％、4重量％或5重量％的量存在于CMP浆料组合物中。
CMP浆料组合物可进一步包含腐蚀抑制剂。腐蚀抑制剂可抑制抛光时的凹陷。
腐蚀抑制剂可包含自三唑化合物和四唑化合物当中选出的至少一种。
举例来说，三唑化合物可包含苯并三唑化合物，包含苯并三唑、甲基苯并三唑(甲苯基三唑)(例如5-甲基苯并三唑、4-甲基苯并三唑以及类似物)、乙基苯并三唑、丙基苯并三唑、丁基苯并三唑、戊基苯并三唑、己基苯并三唑、羟基苯并三唑、1,2,4-三唑、1,2,3-三唑以及类似物。三唑化合物可以三唑本身或三唑盐的形式存在于CMP浆料组合物中。
举例来说，四唑化合物可包含选自5-氨基四唑、5-甲基四唑以及5-苯基四唑的至少一种。四唑化合物可以四唑本身或四唑盐的形式存在于CMP浆料组合物中。
在CMP浆料组合物中，腐蚀抑制剂可以0.001重量％到5重量％(优选地0.005重量％到1重量％，更优选地0.01重量％到0.1重量％)的量存在。在这一范围内，CMP浆料组合物可提高相对于铜膜的抛光速率，同时抑制抛光时的凹陷。举例来说，腐蚀抑制剂可以0.001重量％、0.002重量％、0.003重量％、0.004重量％、0.005重量％、0.006重量％、0.007重量％、0.008重量％、0.009重量％、0.01重量％、0.02重量％、0.03重量％、0.04重量％、0.05重量％、0.06重量％、0.07重量％、0.08重量％、0.09重量％、0.1重量％、0.2重量％、0.3重量％、0.4重量％、0.5重量％、0.6重量％、0.7重量％、0.8重量％、0.9重量％、1重量％、2重量％、3重量％、4重量％或5重量％的量存在于CMP浆料组合物中。
CMP浆料组合物可进一步包含氧化剂。氧化剂使铜膜氧化以促进铜膜的抛光，且可使铜膜的表面均匀以提供抛光之后的良好表面粗糙度。
氧化剂可包含自以下当中选出的至少一种：无机过化合物、有机过化合物、溴酸或其盐、硝酸或其盐、氯酸或其盐、铬酸或其盐、碘酸或其盐、铁或其盐、铜或其盐、稀土金属氧化物、过渡金属氧化物以及重铬酸钾。在本文中，“过化合物”是包含一或多个过氧化物(-O-O-)基团的化合物或包含处于最大氧化态的元素的化合物。优选的是，将过化合物用作氧化剂。举例来说，过化合物可以是自过氧化氢、高碘酸钾、过硫酸钙以及铁氰化钾当中选出的至少一种，优选地是过氧化氢。
在CMP浆料组合物中，氧化剂可以0.01重量％到5重量％(优选地0.05重量％到4重量％，更优选地0.1重量％到3重量％)的量存在。在这一范围内，CMP浆料组合物可提高相对于铜膜的抛光选择性。举例来说，氧化剂可以0.01重量％、0.02重量％、0.03重量％、0.04重量％、0.05重量％、0.06重量％、0.07重量％、0.08重量％、0.09重量％、0.1重量％、0.2重量％、0.3重量％、0.4重量％、0.5重量％、0.6重量％、0.7重量％、0.8重量％、0.9重量％、1重量％、2重量％、3重量％、4重量％或5重量％的量存在于CMP浆料组合物中。
CMP浆料组合物可具有5到9(优选地6到8)的pH。在这一范围内，CMP浆料组合物可防止铜膜的腐蚀。举例来说，CMP浆料组合物可具有5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5或9的pH。
CMP浆料组合物可进一步包含pH调节剂，以便具有以上范围内的pH值。pH调节剂可包含自以下当中选出的至少一种：例如无机酸(例如硝酸、磷酸、氢氯酸以及硫酸)和有机酸(例如具有6或小于6的pKa值的有机酸)。举例来说，pH调节剂可包含自乙酸和柠檬酸当中选出的至少一种。pH调节剂可包含自例如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵、碳酸钠以及碳酸钾当中选出的至少一种碱。
CMP浆料组合物可进一步包含自杀昆虫剂和杀真菌剂当中选出的至少一种以防止微生物的传播和/或污染。杀虫剂和杀真菌剂中的每一种可包含通常用于CMP浆料组合物中的典型材料。
CMP浆料组合物可进一步包含本领域中已知的典型添加剂，例如表面活性剂、分散剂、改性剂以及表面活化剂。
根据本发明的抛光铜膜的方法包含使用根据本发明的用于铜膜的CMP浆料组合物来抛光铜膜。
接下来，将参考一些实例更详细地描述本发明。应理解，提供这些实例只是为了说明，且不应以任何方式解释为限制本发明。
实例和比较例中所使用的每一组分的详情如下：
(1)未改性抛光颗粒：具有53纳米的平均粒径(D50)的二氧化硅(DVSTS006，纳尔科公司(Nalco Inc.))
(2)pH调节剂：硝酸或氢氧化钾
实例1
在作为溶剂的乙醇中混合221.37克(1摩尔)3-氨基丙基三乙氧基硅烷和122.55克(1摩尔)氯乙酸乙酯(ClCH2COO-C2H5)。接着，将101.9克(1摩尔)三乙胺(N(C2H5)3)添加到混合物中，同时搅拌混合物，继而将所述混合物在90℃下静置12小时以进行反应。过滤在冷却混合物之后产生的不溶性盐，继之以蒸馏溶剂，从而制备(OC2H5)3Si-CH2CH2CH2-NH(CH2-COO-C2H5)。
将30.75克(0.1摩尔)制备的(OC2H5)3Si-CH2CH2CH2-NH(CH2-COO-C2H5)与4kg的含未改性抛光颗粒的水溶液(固含量为30重量％)混合，且在碱性pH条件下在85℃下静置18小时以进行反应，从而制备具有-Si-CH2CH2CH2-NH(CH2-COOH)改性的端基的二氧化硅。
通过混合按CMP浆料组合物的总重量计0.2重量％的制备为抛光颗粒的改性二氧化硅、1.2重量％的甘氨酸、0.4重量％的组氨酸、0.02重量％的作为腐蚀抑制剂的苯并三唑以及余量的超纯水来制备CMP浆料组合物。使用硝酸或氢氧化钾对CMP浆料组合物的pH进行调整以具有pH 7。
实例2
除混合221.37克(1摩尔)3-氨基丙基三乙氧基硅烷、245.1克(2摩尔)氯乙酸乙酯(ClCH2COO-C2H5)以及203.8克(2摩尔)三乙胺(N(C2H5)3)之外，通过与实例1中相同的方法来制备(OC2H5)3Si-CH2CH2CH2-N(CH2-COO-C2H5)2。将39.32克(0.1摩尔)制备的(OC2H5)3Si-CH2CH2CH2-N(CH2-COO-C2H5)2与4kg的含未改性抛光颗粒的水溶液(固含量为30重量％)混合，且在碱性pH条件下在85℃下静置18小时以进行反应，从而制备具有-Si-CH2CH2CH2-N(CH2-COOH)2改性的端基的二氧化硅。使用改性二氧化硅作为抛光颗粒通过与实例1中相同的方法来制备CMP浆料组合物。
实例3
除甘氨酸的含量从1.2重量％改变为1.0重量％之外，通过与实例1中相同的方法来制备CMP浆料组合物。
比较例1
除使用未改性抛光颗粒之外，通过与实例1中相同的方法来制备CMP浆料组合物。
比较例2
制备3-氨基丙基三乙氧基硅烷改性的二氧化硅颗粒。通过与4kg的含未改性二氧化硅颗粒的水溶液(固含量为30重量％)与22.14克(0.1摩尔)的改性剂在25℃下反应18小时来制备3-氨基丙基三乙氧基硅烷改性的二氧化硅颗粒。使用改性二氧化硅颗粒作为抛光颗粒通过与实例1中相同的方法来制备CMP浆料组合物。
比较例3
制备(OCH3)3Si-CH2CH2-COO-K+改性的二氧化硅颗粒。通过与4kg的含未改性二氧化硅颗粒的水溶液(固含量为30重量％)与23.24克(0.1摩尔)的改性剂25℃下反应18小时来制备(OCH3)3Si-CH2CH2-COO-K+改性的二氧化硅颗粒。使用改性二氧化硅颗粒作为抛光颗粒通过与实例1中相同的方法来制备CMP浆料组合物。
关于以下属性评估在实例和比较例中制备的CMP浆料组合物中的每一种：
(1)铜膜的抛光速率(单位：埃/分钟)：使用200毫米米拉(Mirra)抛光机(应用材料公司(AMAT Co.,Ltd.))，在工作台旋转速度为93转/分钟、头部旋转速度为87转/分钟、抛光压力为1.5磅/平方英寸、浆料进料速率为150毫升/分钟且抛光持续时间为60秒的条件下抛光铜膜。这里，将IC1010垫(罗德尔公司(Rodel Co.,Ltd.))用作抛光垫。基于从电阻值转换的抛光前后的厚度差来计算出抛光速率。
(2)凹陷(单位：埃)：在与(1)中相同的抛光条件下进行图案评估。在其中铜和氧化物膜的宽度是100微米的区中测量凹陷。
表1
*在表1中，
A标示(OC2H5)3Si-CH2CH2CH2-NH(CH2-COOH)改性的二氧化硅；
B标示(OC2H5)3Si-CH2CH2CH2-N(CH2-COOH)2改性的二氧化硅；
C标示未改性二氧化硅；
D标示3-氨基丙基三甲氧基硅烷改性的二氧化硅；且
E标示(OCH3)3Si-CH2CH2-COO-K+改性的二氧化硅。
从表1中所示的结果可见，根据本发明的CMP浆料组合物相对于铜导线具有显著高的抛光速率，同时显著抑制凹陷。特定来说，实例3的CMP浆料组合物尽管络合剂的含量比比较例的CMP浆料组合物低，但具有更高抛光速率且确保低凹陷。
相对来说，使用未改性二氧化硅作为抛光颗粒来制备的比较例1的CMP浆料组合物相对于铜膜具有更低抛光速率且遭受严重凹陷。使用不含羧酸根阴离子且含有氮的硅烷化合物改性的抛光颗粒来制备的比较例2的CMP浆料组合物具有最低抛光速率且遭受严重凹陷。使用不含氮且含有羧酸根阴离子的硅烷化合物改性的抛光颗粒来制备的比较例3的CMP浆料组合物具有比实例1到实例3的浆料组合物更低的抛光速率且遭受严重凹陷。
应理解，本领域的技术人员可在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改、变化、更改以及等效实施例。
Claims (8)
1.一种用于铜膜的化学机械抛光浆料组合物，包括：
自极性溶剂和非极性溶剂当中选出的至少一溶剂；以及
硅烷改性的抛光颗粒，
所述硅烷由式1表示：
[式1]
在式1中，
R1、R2以及R3各自独立地为羟基、取代或未取代的烷氧基，或卤素；
R4是取代或未取代的二价有机基团；
X1和X2各自独立地为氢、-(C＝O)O-M+、含有至少一个-(C＝O)O-M+的取代或未取代的脂族烃基、含有至少一个-(C＝O)O-M+的取代或未取代的芳族烃基、不含-(C＝O)O-M+的取代或未取代的脂族烃基，或不含-(C＝O)O-M+的取代或未取代的芳族烃基，
M+是H+或碱金属的一价阳离子，
X1和X2中的至少一个是-(C＝O)O-M+、含有至少一个-(C＝O)O-M+的取代或未取代的脂族烃基，或含有至少一个-(C＝O)O-M+的取代或未取代的芳族烃基。
2.根据权利要求1所述的用于铜膜的化学机械抛光浆料组合物，其中R4是取代或未取代的C1到C10亚烷基，且X1和X2中的至少一个是含有至少一个-(C＝O)O-M+的取代或未取代的脂族烃基。
3.根据权利要求1所述的用于铜膜的化学机械抛光浆料组合物，其中由式1表示的所述硅烷包括自由式1-1到式1-4表示的化合物当中选出的至少一种化合物：
[式1-1]
(OC2H5)3Si-CH2CH2CH2-NH(CH2-C(＝O)O-M+)；
[式1-2]
(OH)3Si-CH2CH2CH2-NH(CH2-C(＝O)O-M+)；
[式1-3]
(OCH3)3Si-CH2CH2CH2-N(CH2-C(＝O)O-M+)2；以及
[式1-4]
Cl3Si-CH2CH2CH2-N(CH2-C(＝O)O-M+)2，
在式1-1到式1-4中，M+与式1中定义的相同。
4.根据权利要求1所述的用于铜膜的化学机械抛光浆料组合物，其中所述抛光颗粒包括二氧化硅。
5.根据权利要求1所述的用于铜膜的化学机械抛光浆料组合物，其中由式1表示的所述硅烷改性的所述抛光颗粒以0.001重量％到20重量％的量存在于所述化学机械抛光浆料组合物中。
6.根据权利要求1所述的用于铜膜的化学机械抛光浆料组合物，其中所述化学机械抛光浆料组合物具有5到9的pH。
7.根据权利要求1所述的用于铜膜的化学机械抛光浆料组合物，进一步包括：
自络合剂、腐蚀抑制剂、氧化剂以及pH调节剂当中选出的至少一种。
8.一种抛光铜膜的方法，使用如权利要求1至7中任一项所述的用于铜膜的化学机械抛光浆料组合物。
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