(57)【要約】【課題】基体の欠陥を最少化しながら、制御された速度で特定の金属及び／又は誘電体の層を研磨するように調節できる砥粒を提供すること。【解決手段】少なくとも１つの表面金属水酸化物を有する少なくとも１つの金属酸化物研磨材と、少なくとも１つのシラン化合物を組み合わせることによって作られるシラン改質砥粒の分散体を含む研磨組成物、及びこの研磨組成物を使用して金属構造又は金属酸化物構造のような基体構造を研磨する方法とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのシラン改質砥粒を含む分散体を含む化学機械研磨組成物あって、このシラン改質砥粒が、少なくとも１つの表面金属水酸化物を有する金属酸化物研磨材と、下記の式の少なくとも１つのシラン化合物、その２量体、３量体及びオリゴマーとの組み合わせの生成物である、少なくとも１つのシラン改質砥粒を含む分散体を含む化学機械研磨組成物：
Ｙ−Ｓｉ−（Ｘ1Ｘ2Ｒ）
（Ｙはヒドロキシ（−ＯＨ）又は加水分解性置換基、Ｘ1及びＸ2はそれぞれ独立に、ヒドロキシ、加水分解性置換基及び非加水分解性置換基から選択され、且つＲは非加水分解性置換基であり、ここでこれらの非加水分解性部分はそれぞれ独立に、アルキル、シクロアルキル、芳香族、官能化アルキル、官能化芳香族、及び官能化シクロアルキル、アルケン、ジシラン及びトリシランからなる群より選択され、その炭素原子の１又は複数は、酸素、窒素、硫黄、リン、ハロゲン及びそれらの組み合わせから選択される１又は複数の原子で置換されていてもよく、またここで前記シランはアミノシランではない）。
【請求項２】
前記分散体が、水、アルコール及びそれらの組み合わせからなる群より選択される少なくとも１つの溶媒を含有している、請求項１に記載の化学機械研磨組成物。
【請求項３】
前記溶媒が水である、請求項１に記載の化学機械研磨組成物。
【請求項４】
前記水性分散体のｐＨが２〜１１である、請求項３に記載の化学機械研磨組成物。
【請求項５】
前記水性分散体のｐＨが５〜９である、請求項３に記載の化学機械研磨組成物。
【請求項６】
Ｘ1及びＸ2がそれぞれ、ヒドロキシ又は加水分解性置換基からなる群より選択される、請求項１に記載の化学機械研磨組成物。
【請求項７】
Ｒがアルキル及び官能化アルキルを含む化合物の群より選択される、請求項６に記載の化学機械研磨組成物。
【請求項８】
前記シラン化合物が、グリシドキシプロピルトリアルコキシシラン、イソシアナトプロピルトリアルコキシシラン、ウレイドプロピルトリアルコキシシラン、メルカプトプロピルトリアルコキシシラン、シアノエチルトリアルコキシシラン、４，５−ジヒドロ−１−（３−トリアルコキシシリルプロピル）イミダゾール、３−（トリアルコキシシリル）−メチルエステルプロピオン酸、トリアルコキシ［３−（オキシラニルアルコキシ）プロピル］−シラン、２−メチル，３−（トリアルコキシシリル）プロピルエステル２−プロペン酸、［３−（トリアルコキシシリル）プロピル］ウレア、及びそれらの混合物からなる群より選択される、請求項６に記載の化学機械研磨組成物。
【請求項９】
Ｘ1及びＸ2から選択される１つの置換基が、非加水分解性置換基である、請求項１に記載の化学機械研磨組成物。
【請求項１０】
Ｒ並びにＸ1及びＸ2から選択される前記非加水分解性置換基がそれぞれ独立に、アルキル、官能化アルキル、及びそれらの混合物を含む化合物の群より選択される、請求項９に記載の化学機械研磨組成物。
【請求項１１】
前記シランが、クロロプロピルメチルジアルコキシシラン、１，２−エタンジイルビス［アルコキシジメチル］シラン、ジアルコキシメチルフェニルシラン、及びそれらの混合物からなる群より選択される、請求項１０に記載の化学機械研磨組成物。
【請求項１２】
Ｘ1及びＸ2がそれぞれ非加水分解性部分である、請求項１に記載の化学機械研磨組成物。
【請求項１３】
Ｒ、Ｘ1及びＸ2がそれぞれ独立に、アルキル及び官能化アルキルを含む化合物の群から選択される、請求項１２に記載の化学機械研磨組成物。
【請求項１４】
前記アルキル及び官能化アルキルが２〜２５個の炭素原子を有する、請求項１３に記載の化学機械研磨組成物。
【請求項１５】
それぞれの非加水分解性置換基が、アルキルニトリル、アルキルアミド、アルキルカルボン酸、ハロゲン化アルキル、アルコール、アルキルウリエド、及びそれらの混合物からなる群より選択される官能化アルキルである、請求項１４に記載の化学機械研磨組成物。
【請求項１６】
前記非加水分解性部分の少なくとも１つが官能化プロピルアルキルである、請求項１５に記載の化学機械研磨組成物。
【請求項１７】
前記シランが、シアノプロピルジメチルアルコキシシラン、Ｎ，Ｎ’−（アルコキシメチルシリレン）ビス［Ｎ−メチル−ベンズアミド］、クロロメチルジメチルアルコキシシラン及びそれらの混合物からなる群より選択される、請求項１２に記載の化学機械研磨組成物。
【請求項１８】
前記シランが、グリシドキシプロピルトリアルコキシシラン、イソシアナトプロピルトリアルコキシシラン、ウレイドプロピルトリアルコキシシラン、メルカプトプロピルトリアルコキシシラン、シアノエチルトリアルコキシシラン、４，５−ジヒドロ−１−（３−トリアルコキシシリルプロピル）イミダゾール、３−（トリアルコキシシリル）−メチルエステルプロピオン酸、トリアルコキシ［３−（オキシラニルアルコキシ）プロピル］−シラン、２−メチル，３−（トリアルコキシシリル）プロピルエステル２−プロペン酸、［３−（トリアルコキシシリル）プロピル］ウレア、クロロプロピルメチルジアルコキシシラン、１，２−エタンジイルビス［アルコキシジメチル］シラン、ジアルコキシメチルフェニルシラン、シアノプロピルジメチルアルコキシシラン、Ｎ，Ｎ’−（アルコキシメチルシリレン）ビス［Ｎ−メチル−ベンズアミド］、クロロメチルジメチルアルコキシシラン、及びそれらの混合物からなる群より選択される、請求項１に記載の化学機械研磨組成物。
【請求項１９】
前記研磨材が、アルミナ、チタニア、ジルコニア、ゲルマニア、シリカ、セリア、酸化タンタル（ＴａＯx）、それらの混合物、及びそれらの化学的な混合物から選択される、請求項１に記載の化学機械研磨組成物。
【請求項２０】
前記研磨材がシリカである、請求項１に記載の化学機械研磨組成物。
【請求項２１】
（ａ）水及び有機溶媒から選択される溶媒、並びに少なくとも１つの表面金属水酸化物を有する金属酸化物研磨材と下記の式の少なくとも１つのシラン化合物、その２量体、３量体及びオリゴマーとの組み合わせの生成物を含む化学機械研磨スラリーを調製すること：
Ｙ−Ｓｉ−（Ｘ1Ｘ2Ｒ）
（Ｙはヒドロキシ（−ＯＨ）又は加水分解性置換基、Ｘ1及びＸ2はそれぞれ独立に、ヒドロキシ、加水分解性置換基及び非加水分解性置換基から選択され、且つＲは非加水分解性置換基であり、ここでこれら非加水分解性部分はそれぞれ独立に、アルキル、シクロアルキル、芳香族、官能化アルキル、官能化芳香族、及び官能化シクロアルキルからなる群より選択され、その炭素原子の１又は複数は、酸素、窒素、硫黄、リン、ハロゲン及びそれらの組み合わせから選択される１又は複数の原子で置換されていてもよく、またここで前記シランはアミノシランではない）；
（ｂ）前記化学機械研磨組成物を研磨パッドに適用すること；並びに
（ｃ）前記基体の表面構造を移動させて前記研磨パッドに接触させ、基体の表面構造の少なくとも一部が基体から除去されるまで、前記表面構造に対して前記研磨パッドを動かすこと；
を含む、少なくとも１つの表面構造を有する基体を研磨する方法。
【請求項２２】
前記基体の表面構造を移動させて前記研磨パッドに接触させる前、前記基体の表面構造を移動させて前記研磨パッドに接触させた後、及びそれらの組み合わせから選択されるときに、研磨の間に前記研磨組成物を研磨パッドに適用する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記溶媒が水である、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
Ｘ1及びＸ2がそれぞれ、ヒドロキシ又は加水分解性置換基からなる群より選択される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
Ｒが、アルキル及び官能化アルキルを含む化合物の群より選択される非加水分解性置換基である、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記シラン化合物が、グリシドキシプロピルトリアルコキシシラン、イソシアナトプロピルトリアルコキシシラン、ウレイドプロピルトリアルコキシシラン、メルカプトプロピルトリアルコキシシラン、シアノエチルトリアルコキシシラン、４，５−ジヒドロ−１−（３−トリアルコキシシリルプロピル）イミダゾール、３−（トリアルコキシシリル）−メチルエステルプロピオン酸、トリアルコキシ［３−（オキシラニルアルコキシ）プロピル］−シラン、２−メチル，３−（トリアルコキシシリル）プロピルエステル２−プロペン酸、［３−（トリアルコキシシリル）プロピル］ウレア、及びそれらの混合物からなる群より選択される、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
Ｘ1及びＸ2から選択される１つの置換基が、非加水分解性置換基である、請求項２１に記載の方法。
【請求項２８】
Ｒ並びにＸ1及びＸ2から選択される前記非加水分解性置換基がそれぞれ独立に、アルキル、官能化アルキル、及びそれらの混合物を含む化合物の群より選択される、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記シランが、クロロプロピルメチルジアルコキシシラン、１，２−エタンジイルビス［アルコキシジメチル］シラン、ジアルコキシメチルフェニルシラン、及びそれらの混合物からなる群より選択される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
Ｘ1及びＸ2がそれぞれ非加水分解性部分である、請求項２１に記載の方法。
【請求項３１】
Ｒ、Ｘ1及びＸ2がそれぞれ独立に、アルキル、官能化アルキル及びそれらの混合を含む化合物の群より選択される、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記アルキル及び官能化アルキルが２〜２５個の炭素原子を有する、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
それぞれの非加水分解性置換基が、アルキルニトリル、アルキルアミド、アルキルカルボン酸、ハロゲン化アルキル、アルコール、アルキルウリエド、及びそれらの混合物からなる群より選択される官能化アルキルである、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記非加水分解性部分の少なくとも１つが官能化プロピルアルキルである、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記シランが、シアノプロピルジメチルアルコキシシラン、Ｎ，Ｎ’−（アルコキシメチルシリレン）ビス［Ｎ−メチル−ベンズアミド］、クロロメチルジメチルアルコキシシラン及びそれらの混合物からなる群より選択される、請求項３０に記載の方法。
【請求項３６】
前記シランが、グリシドキシプロピルトリアルコキシシラン、イソシアナトプロピルトリアルコキシシラン、ウレイドプロピルトリアルコキシシラン、メルカプトプロピルトリアルコキシシラン、シアノエチルトリアルコキシシラン、４，５−ジヒドロ−１−（３−トリアルコキシシリルプロピル）イミダゾール、３−（トリアルコキシシリル）−メチルエステルプロピオン酸、トリアルコキシ［３−（オキシラニルアルコキシ）プロピル］−シラン、２−メチル，３−（トリアルコキシシリル）プロピルエステル２−プロペン酸、［３−（トリアルコキシシリル）プロピル］ウレア、クロロプロピルメチルジアルコキシシラン、１，２−エタンジイルビス［アルコキシジメチル］シラン、ジアルコキシメチルフェニルシラン、シアノプロピルジメチルアルコキシシラン、Ｎ，Ｎ’−（アルコキシメチルシリレン）ビス［Ｎ−メチル−ベンズアミド］、クロロメチルジメチルアルコキシシラン、及びそれらの混合物からなる群より選択される、請求項２１に記載の方法。
【請求項３７】
少なくとも１つの表面金属水酸化物を有する前記金属酸化物研磨材が、アルミナ、シリカ、セリア、ゲルマニア、チタニア、及びそれらの組み合わせから選択される、請求項２１に記載の方法。
【請求項３８】
前記研磨材がシリカである、請求項２１に記載の方法。
【請求項３９】
前記基体の表面構造が、酸化物、付着材料、金属の層又はそれらの組み合わせを含む層からなる群より選択される材料である、請求項２１に記載の方法。
【請求項４０】
前記基体が、それぞれ酸化物、付着材料、金属及びそれらの組み合わせからなる群より選択される材料である複数の表面構造を有する、請求項２１に記載の方法。
【請求項４１】
前記基体の表面構造が酸化物構造である、請求項２１に記載の方法。
【請求項４２】
前記基体の構造が銅又は銅合金の構造である、請求項２１に記載の方法。
【請求項４３】
選択される前記シランが、金属構造の存在下において酸化物構造の研磨速度を低下させる、請求項２１に記載の方法。
【請求項４４】
前記基体の表面構造が金属構造である、請求項２１に記載の方法。
【請求項４５】
前記シラン化合物が基体の金属構造の研磨を促進する、請求項２１に記載の方法。
【請求項４６】
ａ．水と、少なくとも１つの表面金属水酸化物を有する少なくとも１つの金属酸化物研磨材とを組み合わせること；
ｂ．アミノシラン、その２量体、３量体及びオリゴマーから選択される少なくとも１つのシランを、工程（ａ）の生成物に加えて、化学機械研磨スラリーを作ること；
ｃ．前記化学機械研磨スラリーを研磨パッドに適用すること；並びに
ｄ．前記基体の表面構造を移動させて、前記研磨パッドに接触させ、前記基体の表面構造の少なくとも一部が前記基体から除去されるまで、前記基体の表面構造に対して前記研磨パッドを動かすこと；
を含む、少なくとも１つの表面構造を有する基体を研磨する方法。
【請求項４７】
ａ．シランを、表面金属水酸化物を有する少なくとも１つの砥粒を含む研磨パッドに適用して、シラン改質砥粒を含む研磨パッドを作ること、ここで前記シラン化合物は下記の式のシラン化合物、その２量体、３量体及びオリゴマーである：
Ｙ−Ｓｉ−（Ｘ1Ｘ2Ｒ）
（Ｙはヒドロキシ（−ＯＨ）又は加水分解性置換基、Ｘ1及びＸ2はそれぞれ独立に、ヒドロキシ、加水分解性置換基及び非加水分解性置換基から選択され、且つＲは非加水分解性置換基であり、ここでこれらの非加水分解性部分はそれぞれ独立に、アルキル、シクロアルキル、芳香族、ハロゲン、官能化アルキル、官能化芳香族、及び官能化シクロアルキルからなる群より選択され、その炭素原子の１又は複数は、酸素、窒素、硫黄、リン、ハロゲン及びそれらの組み合わせから選択される１又は複数の原子で置換されていてもよい）；並びに
ｂ．少なくとも１つの表面構造を有する基体を、シラン改質砥粒を含む前記研磨パッドに接触させ、そして前記研磨パッドに対して前記基体を動かして、前記基体から表面構造の少なくとも一部を除去すること；
を含む、研磨のために研磨パッドを改質する方法。
【請求項４８】
前記パッドの調整の前、パッドの調整の間、パッドの調整の後であって研磨の前、研磨の間、研磨に続いて、及び任意のそれらの組み合わせで、前記シラン溶液を前記研磨パッドに適用する、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
水性シラン溶液として、前記シランを前記研磨パッドに適用する、請求項４７に記載の方法。
【請求項５０】
Ｘ1及びＸ2がそれぞれ、ヒドロキシ又は加水分解性置換基からなる群より選択される、請求項４７に記載の方法。
【請求項５１】
Ｒが、アルキル及び官能化アルキルを含む化合物の群より選択される非加水分解性置換基である、請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
前記シラン化合物が、グリシドキシプロピルトリアルコキシシラン、イソシアナトプロピルトリアルコキシシラン、ウレイドプロピルトリアルコキシシラン、メルカプトプロピルトリアルコキシシラン、シアノエチルトリアルコキシシラン、４，５−ジヒドロ−１−（３−トリアルコキシシリルプロピル）イミダゾール、３−（トリアルコキシシリル）−メチルエステルプロピオン酸、トリアルコキシ［３−（オキシラニルアルコキシ）プロピル］−シラン、２−メチル，３−（トリアルコキシシリル）プロピルエステル２−プロペン酸、［３−（トリアルコキシシリル）プロピル］ウレア、及びそれらの混合物からなる群より選択される、請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
Ｘ1及びＸ2から選択される１つの置換基が、非加水分解性置換基である、請求項４７に記載の方法。
【請求項５４】
Ｒ並びにＸ1及びＸ2から選択される前記非加水分解性置換基がそれぞれ独立に、アルキル、官能化アルキル、及びそれらの混合物を含む化合物の群より選択される、請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記シランが、クロロプロピルメチルジアルコキシシラン、１，２−エタンジイルビス［アルコキシジメチル］シラン、ジアルコキシメチルフェニルシラン、及びそれらの混合物からなる群より選択される、請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
Ｘ1及びＸ2がそれぞれ非加水分解性部分である、請求項４７に記載の方法。
【請求項５７】
Ｒ、Ｘ1及びＸ2がそれぞれ独立に、アルキル、官能化アルキル及びそれらの混合を含む化合物の群より選択される、請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
前記アルキル及び官能化アルキルが２〜２５個の炭素原子を有する、請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
それぞれの非加水分解性置換基が、アルキルニトリル、アルキルアミド、アルキルカルボン酸、ハロゲン化アルキル、アルコール、アルキルウリエド、及びそれらの混合物からなる群より選択される官能化アルキルである、請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
前記非加水分解性部分の少なくとも１つが官能化プロピルアルキルである、請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
前記シランが、シアノプロピルジメチルアルコキシシラン、Ｎ，Ｎ’−（アルコキシメチルシリレン）ビス［Ｎ−メチル−ベンズアミド］、クロロメチルジメチルアルコキシシラン及びそれらの混合物からなる群より選択される、請求項５６に記載の方法。
【請求項６２】
前記シランが、グリシドキシプロピルトリアルコキシシラン、イソシアナトプロピルトリアルコキシシラン、ウレイドプロピルトリアルコキシシラン、メルカプトプロピルトリアルコキシシラン、シアノエチルトリアルコキシシラン、４，５−ジヒドロ−１−（３−トリアルコキシシリルプロピル）イミダゾール、３−（トリアルコキシシリル）−メチルエステルプロピオン酸、トリアルコキシ［３−（オキシラニルアルコキシ）プロピル］−シラン、２−メチル，３−（トリアルコキシシリル）プロピルエステル２−プロペン酸、［３−（トリアルコキシシリル）プロピル］ウレア、クロロプロピルメチルジアルコキシシラン、１，２−エタンジイルビス［アルコキシジメチル］シラン、ジアルコキシメチルフェニルシラン、シアノプロピルジメチルアルコキシシラン、Ｎ，Ｎ’−（アルコキシメチルシリレン）ビス［Ｎ−メチル−ベンズアミド］、クロロメチルジメチルアルコキシシラン、及びそれらの混合物からなる群より選択される、請求項４７に記載の方法。
【請求項６３】
少なくとも１つの表面金属水酸化物を有する前記金属酸化物研磨材が、アルミナ、シリカ、セリア、ゲルマニア、チタニア、及びそれらの組み合わせから選択される、請求項４７に記載の方法。
【請求項６４】
前記研磨材がシリカである、請求項４７に記載の方法。
【請求項６５】
研磨される前記基体の構造が、銅の構造又は銅合金の構造から選択される、請求項４７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シラン改質金属酸化物砥粒の分散体を含有するＣＭＰ組成物に関する。この砥粒は、金属水酸化物表面を有する研磨材と、少なくとも１つの非加水分解性置換基を有するシラン化合物との組み合わせの生成物である。また本発明は、シラン改質砥粒分散体を使用して、基体表面に関する構造を研磨する方法、及びシラン溶液で改質された研磨材含有研磨パッドを使用して基体構造を研磨する方法に関る。
【背景技術】
【０００２】
コンピューター及び電子機器産業で使用される電子部品のかなりの小型化がなされてきた。電子部品の小型化は典型的に、複数の金属及び酸化物層を堆積、エッチング及び／又は研磨して、電子基体を作ることを含む。しかしながら小型化では電子部品の品質に問題がもたらされ、これらの問題の多くは、コンピューター及び電子基体の材料を正確に研磨することによって解決された。電子部品表面を正確に研磨するために、研磨される表面の組み合わせに適合する化学機械研磨スラリーを開発することが必要になった。
【０００３】
非常にわずかに改良された化学機械研磨スラリーの１つの成分は、砥粒である。典型的に化学機械研磨スラリーでは金属酸化物砥粒を使用する。砥粒の粒度又はスラリーで使用する砥粒のタイプ以外では、スラリー砥粒改良のための努力はわずかしか行われていない。
【０００４】
最近では、砥粒の表面化学を変更するためのいくつかの試みがなされている。例えば特許文献１では、有機ポリシロキサンポリマーを使用して、研磨される基体上の一時的なフィルム又はマトリックス中に砥粒を分散させ保持する、加工品の研磨方法が開示されている。特許文献２は、γ−アミノプロピルトリエトキシシランのような有機金属化合物と組み合わせた砥粒を含む研磨組成物を開示している。この粒子をスラリー中で使用して、半導体デバイスを研磨している。
【０００５】
これらの改良にも関わらず、電子基体に関する金属及び／又は酸化物の特定の組み合わせを研磨するように調節できる化学機械研磨組成物がまた必要とされている。より特に、基体の欠陥を最少化しながら、制御された速度で特定の金属及び／又は誘電体の層を研磨するように調節できる砥粒がまだ必要とされている。
【特許文献１】米国特許第５，６４５，７３６号明細書
【特許文献２】米国特許第５，７６７，１０６号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、シラン改質砥粒の分散体を含有する化学機械研磨組成物を含む。この砥粒は、少なくとも１つの表面金属水酸化物を有する少なくとも１つの金属酸化物研磨材と、少なくとも１つの非加水分解性置換基を有する少なくとも１つのシラン化合物との組み合わせの生成物である。
【０００７】
他の態様では本発明は、少なくとも１つのシラン改質砥粒を含む分散体を含有する化学機械研磨組成物である。この砥粒は、少なくとも１つの表面金属水酸化物を有する金属酸化物研磨材と、Ｙ−Ｓｉ−（Ｘ1Ｘ2Ｒ）の式の少なくとも１つのシラン化合物、その２量体、３量体及びオリゴマーとの組み合わせの生成物である。ここで、Ｙはヒドロキシ（−ＯＨ）又は加水分解性置換基、Ｘ1及びＸ2は、ヒドロキシ、加水分解性置換基及び非加水分解性置換基からそれぞれ独立に選択され、またＲは非加水分解性置換基である。ここでそれぞれの非加水分解性置換基は、アルキル、シクロアルキル、芳香族、官能化アルキル、官能化芳香族、及び官能化シクロアルキルからなる群より独立に選択され、このそれぞれは酸素、窒素、硫黄、リン、ハロゲン及びそれらの組み合わせからなる群より選択される１又は複数の原子で置換されていてよく、またここでシランはアミノシランではない。
【０００８】
更に他の態様では、本発明は少なくとも１つの表面構造を有する基体を研磨する方法を含む。この方法は、水又は有機溶媒から選択される溶液と、シラン改質砥粒を得るための少なくとも１つの表面金属水酸化物を有する金属酸化物砥粒及び少なくとも１つの非加水分解性置換基を有する少なくとも１つのシラン化合物の組み合わせとを含有する化学機械研磨スラリーを調製する工程を含む。その後、研磨スラリーを研磨パッドに適用し、基体の構造をこの研磨パッドに接触させ、構造の少なくとも一部が基体から除去されるまで、研磨パッドに対して基体表面の構造を動かす。
【０００９】
また更に他の態様では、研磨のための研磨パッドを調製する方法である。この方法は、表面金属水酸化物を有する少なくとも１つの砥粒を有する研磨パッドにシラン溶液を適用して、シラン改質砥粒を作ること、少なくとも１つの表面構造を有する基体を研磨パッドに接触させること、及び研磨パッドに対して基体を動かして、この基体から表面構造の少なくとも一部を除去することを含む。
【００１０】
本発明の組成物及び方法は、集積回路の誘電体層及び金属層の両方に、制御可能な研磨特性を提供することが見出されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、シラン改質砥粒の分散体を含有する化学機械研磨組成物に関する。この砥粒は、少なくとも１つの表面金属水酸化物を有する少なくとも１つの金属酸化物砥粒と、少なくとも１つの非加水分解性置換基を有する少なくとも１つのシラン化合物との組み合わせの生成物である。また本発明は、シラン改質砥粒の分散体を使用して、基体構造を研磨する方法である。本発明は更に、シラン溶液を使用して、砥粒含有研磨パッドに含まれる砥粒を改質する方法を含む。
【００１２】
「基体構造」という用語は本明細書の記載において使用する場合、バイア及び銅の相互接続ラインのような電気的な基体構造、並びに構造中に又は構造上に配置された材料の層、例えば誘電体層、低ｋ材料層、付着層、金属層等に言及している。本発明の研磨組成物は、基体を研磨して材料の層を除去すること、及び露出された基体構造を研磨することに有益である。
【００１３】
本発明のＣＭＰ組成物で有益な研磨材は、少なくとも１つの表面金属水酸化化合物を有さなければならない。「表面金属水酸化化合物」という用語は、Ｐ−−−ＯＨという構造に言及している。ここでＰは砥粒を示している。更に、表面金属水酸化化合物は、１又は複数のシラン含有化合物に対して接近可能で、それによって本発明のシラン改質砥粒を作らなければならない。従って本発明の好ましい表面金属水酸化化合物含有研磨材は、アルミナ、チタニア、ジルコニア、ゲルマニア、シリカ、セリア、酸化タンタル（ＴａＯx）、それらの混合物、及びそれらの化学的な混合物を含む金属酸化物研磨材から選択することができる。「化学的な混合物」という用語は、原子的に混合又はコーティングされた金属酸化物研磨材混合物を含む砥粒に言及している。最も好ましい金属酸化物研磨材はシリカ（二酸化ケイ素）である。
【００１４】
本発明で使用可能な砥粒は、金属酸化物凝集体又は個々の単一の粒子からなっていてよい。「粒子」という用語自身は、本明細書の記載において使用する場合、１よりも多い一次粒子の凝集体及び単独の粒子の両方に言及している。好ましい金属酸化物粒子はシリカ及びアルミナであり、シリカが最も好ましい。
【００１５】
本発明で使用する金属酸化物研磨材は、当業者に既知の任意の技術で製造して、先に説明した特徴を有する砥粒を与えることができる。本発明で有益な金属酸化物研磨材は、砥粒が表面金属水酸化物を有する限り、発炎燃焼プロセス、ゾルゲルプロセス、熱水プロセス、プラズマプロセス、エーロゲルプロセス、フュームプロセス、沈降プロセス、機械化学磨砕、マイニング、及びこれらのプロセスの任意の組み合わせによって作られる。
【００１６】
金属酸化物砥粒を少なくとも１つのシラン組成物と組み合わせて、シラン改質砥粒を作る。シランが少なくとも１つの非加水分解性置換基を有していれば、砥粒の金属水酸化物部分と組み合わせることができる任意のシラン組成物を本発明で使用することができる。本発明で有益ないくらかのシラン化合物の分類としては、アルコキシシラン、アルキルシラン、官能化シラン、ジシラン、トリシラン、及びそれらの組み合わせを挙げることができる。
【００１７】
好ましいシラン組成物は、下記の式を有し、またその２量体、３量体及びオリゴマーを含む： 
Ｙ−Ｓｉ−（Ｘ1Ｘ2Ｒ）
ここで、オリゴマーという用語は、４〜１５のシロキサン単位を有する化合物に言及している。上記の式において、Ｙはヒドロキシ（−ＯＨ）又は加水分解性置換基、Ｘ1及びＸ2はそれぞれ独立に、ヒドロキシ、加水分解性置換基及び非加水分解性置換基から選択され、且つＲは非加水分解性部分である。好ましい態様ではシラン組成物は、上記の式において、Ｙがヒドロキシ（−ＯＨ）又は加水分解性置換基、Ｒが非加水分解性置換基、且つＸ1及びＸ2はそれぞれ独立に、非加水分解性置換基である。上記の式から、本発明で使用するシランが１つの加水分解性置換基Ｙを有していなければならず、また１つの非加水分解性置換基Ｒを有していなければならないことが明らかである。Ｘ1及びＸ2はそれぞれ加水分解性、非加水分解性でよく、又は一方が加水分解性置換基で、他方が非加水分解性置換基であってよい。
【００１８】
一般に「加水分解性」置換基は、水性系においてＳｉ（ＯＨ）を作る化合物である。そのような部分としては、限定するわけではないが、アルコキシド、Ｃｌのようなハロゲン、カルボキシレート、及びアミドを挙げることができる。非加水分解性部分は、水性溶液中で加水分解を受けてＳｉ（ＯＨ）を作らない任意の化合物である。
【００１９】
非加水分解性置換基はそれぞれ独立に、アルキル、シクロアルキル、芳香族、官能化アルキル、官能化芳香族、及び官能化シクロアルキル、アルケン、アルキルシランからなる群より選択され、その炭素原子の１又は複数は、酸素、窒素、硫黄、リン、ハロゲン、ケイ素、及びそれらの組み合わせからなる群より選択される１又は複数の原子で置換されていてもよく、またそれぞれの非加水分解性置換基は１〜１００個の炭素原子、好ましくは２〜２５個の炭素原子、最も好ましくは２〜１０の炭素原子を有する。
【００２０】
好ましくはそれぞれの非加水分解性置換基は、２〜２５個の炭素原子を有するアルキル、官能化アルキル、及びそれらの混合物からなる化合物の群より選択される。より好ましくは、それぞれの非加水分解性置換基は、アルキルニトリル、アルキルアミド、アルキルカルボン酸、ハロゲン化アルキル、アルコール、アルキルウリエド（ａｌｋｙｌｕｒｉｅｄｏ）、及びそれらの混合物からなる群より選択される官能化アルキルである。最も好ましくは、非加水分解性置換基の少なくとも１つが、官能化プロピルアルキルである。
【００２１】
Ｘ1及びＸ2が共にヒドロキシ又は加水分解性置換基である場合、シラン化合物は好ましくは、グリシドキシプロピルトリアルコキシシラン、イソシアナトプロピルトリアルコキシシラン、ウレイドプロピルトリアルコキシシラン、メルカプトプロピルトリアルコキシシラン、シアノエチルトリアルコキシシラン、４，５−ジヒドロ−１−（３−トリアルコキシシリルプロピル）イミダゾール、３−（トリアルコキシシリル）−メチルエステルプロピオン酸、トリアルコキシ［３−（オキシラニルアルコキシ）プロピル］−シラン、２−メチル，３−（トリアルコキシシリル）プロピルエステル２−プロペン酸、［３−（トリアルコキシシリル）プロピル］ウレア、及びそれらの混合物からなる群より選択される。
【００２２】
Ｘ1及びＸ2から選択される１つの置換基が、非加水分解性置換基である場合、好ましくはシランは、クロロプロピルメチルジアルコキシシラン、１，２−エタンジイルビス［アルコキシジメチル］シラン、ジアルコキシメチルフェニルシラン、及びそれらの混合物からなる群より選択される。
【００２３】
Ｘ1及びＸ2がそれぞれ非加水分解性部分である場合、前記シランは好ましくは、シアノプロピルジメチルアルコキシシラン、Ｎ，Ｎ’−（アルコキシメチルシリレン）ビス［Ｎ−メチル−ベンズアミド］、クロロメチルジメチルアルコキシシラン、及びそれらの混合物からなるシランの群より選択される。
【００２４】
本発明に関しては、シラン名中において使用する「アルコキシ」という用語自身は、加水分解性置換基に言及しており、−ＯＲ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ及びＮＲＲ’を含むことができる。ここでＲ及びＲ’は、１〜２０個の炭素原子を有することができる。
【００２５】
砥粒を有する研磨パッドをシラン組成物で改質する方法以外の本発明のほとんどの場合において、シランはアミノシランでないことが好ましい。
【００２６】
Ｒ、Ｘ1及びＸ2の選択は一般に、得られるシラン改質研磨材の所望の研磨の質に依存している。Ｒ、Ｘ1及びＸ2に対応する成分の選択は、シラン改質研磨材を特定の研磨の用途のために適当にすることを可能にする。例えば置換基Ｒ、Ｘ1及びＸ2を選択して、第１の金属層の研磨速度を増加させ、第２の金属層の研磨速度を抑制することができる。あるいは、置換基を選択して、２又はそれよりも多くの金属の研磨速度を促進すること、２又はそれよりも多くの金属の研磨速度を抑制すること、又は金属層と酸化物層の組み合わせの研磨速度を促進又は抑制することができる。
【００２７】
本発明のシラン改質砥粒は一般に、式Ｐ−−−Ｏ（Ｈ）−Ｓｉ−Ｘ1Ｘ2Ｒで表される。シラン化合物が砥粒と結合することが本発明の重要な面である。この結合は、式中の粒子（Ｐ）と酸素原子（Ｏ）との間の点線（−−−）によって示されている。「結合」という用語は本明細書の記載において使用する場合、砥粒と少なくとも１つのシラノール化合物を一体化する任意のタイプの結合に言及している。そのような結合の例としては、縮合による共有結合、化学吸着、物理吸着、水素結合、及び／又はファンデルワールス結合を挙げることができる。
【００２８】
本発明のシラン改質砥粒は、単一の粒子表面水酸化物に結合した単一のシラン、又は複数の箇所で粒子に結合した単一のシラン化合物を有することができる。他の態様では、シラン改質砥粒はシランの２量体、３量体、オリゴマーで改質することができる。ここで、それぞれのシラン２量体、３量体又はオリゴマーは、粒子上の１又は複数の表面金属水酸化物箇所で結合している。
【００２９】
本発明のシラン改質砥粒は、所望の研磨結果を達成するのに十分なシラン「付着率」を有するべきである。「付着率」という用語は、シロキサンと結合している粒子表面水酸化物の割合に言及している。一般にシラン付着率は、約１０〜約９９％又はそれよりも高い。しかしながら、単層付着よりも多いことが許容される。
【００３０】
本発明のシラン改質砥粒は、集積回路及び他の電子基体の製造に関して、金属層、付着層及び酸化物層を有する多数の基体層を研磨するのに有益な、研磨材含有研磨パッド又は化学機械研磨スラリーに導入することができる。本発明のシラン改質砥粒によって研磨することができる層の例としては、銅、アルミニウム、ニッケル、リン酸ニッケル、タングステン、チタン、窒素化チタン、窒素化タングステン、シリコン、ゲルマニア、二酸化ケイ素、窒素化ケイ素、それらの組み合わせを含む層等を挙げることができる。
【００３１】
シラン改質砥粒を使用して、基体表面に結合した酸化物又は誘電体構造、例えば超低ｋ材料、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、リン又はホウ素でドープしたシリカを研磨し、研磨速度を低下させることが要求される場合、砥粒を改質するために使用するシラン組成物は、１又は２つのヒドロキシ及び／又は加水分解性部分を有する。上述のシラン構造を参照すると、Ｒ及びＸ1は好ましくは非加水分解性置換基であり、Ｘ2は、ヒドロキシ、加水分解性置換基及び非加水分解性置換基から選択することができ、且つＹはヒドロキシ又は他の加水分解性置換基である。そのような研磨の用途では、ヒドロキシ基及び加水分解性部分を最少化することが望ましい。これは、砥粒表面でのシラノールの存在が、迅速で場合によって制御不可能な酸化物層の研磨を促進することによる。結果として、砥粒表面のシラノール化合物を最少化すること又は本質的にこれをなくすことは、酸化物層研磨の制御を促進する。
【００３２】
有益なシランのＲ置換基は、１又は２の様式で作用するように適当な大きさにすることができる。第一に、Ｒ置換基の大きさ、すなわち原子数の選択は、粒子の機械的な面を改質することができる。すなわちＲが多数の原子を含む場合、Ｒ置換基は、形態、寸法及び堅さのような粒子の物理的な特性を変更することができる。これは、本発明のシラン改質砥粒によって研磨される基体の欠陥に影響を与える。また大きいＲ基は、シランと反応しない任意の研磨材表面水酸化物を遮蔽し、研磨の間に比較的それらに接近しにくいようにし、それによって表面水酸化物が酸化物層研磨に参加することを防げる。あるいは、Ｒ基及び他の置換基を選択して、シラン改質砥粒と研磨される基体構造との間の化学的な相互作用の様式に影響を与えることができる。あるいは、化学処理された砥粒の化学的な面は、粒子を、研磨促進剤、研磨抑制剤又はそれらの組み合わせとして調節することを可能にする。
【００３３】
本発明のＣＭＰ組成物のシラン改質砥粒に結合したヒドロキシ基及び加水分解性部分の数は好ましくは最少化すべきである。従って好ましくは、Ｒと並んでＸ1及びＸ2が非加水分解性部分であることが好ましい。最も好ましくは、Ｘ1、Ｘ2及びＲの全てが、非加水分解性部分である。
【００３４】
非加水分解性部分を有する有用なシランの例としては、アルキルシラン；官能化アルキルシラン、例えばアルキルエポキシド、アルキルヒドロキシド、アルキルニトリル、カルボン酸アルキル、及びアルキルアミド；芳香族シラン；ヘテロ環式シラン；並びにそれらの混合物を挙げることができる。有益な非加水分解性シラン組成物の特定の例としては、限定するわけではないが、グリシドキシプロピルトリアルコキシシラン、イソシアナトプロピルトリアルコキシシラン、ウレイドプロピルトリアルコキシシラン、メルカプトプロピルトリアルコキシシラン、シアノエチルトリアルコキシシラン、４，５−ジヒドロ−１−（３−トリアルコキシシリルプロピル）イミダゾール、３−（トリアルコキシシリル）−メチルエステルプロピオン酸、トリアルコキシ［３−（オキシラニルアルコキシ）プロピル］−シラン、２−メチル，３−（トリアルコキシシリル）プロピルエステル２−プロペン酸、［３−（トリアルコキシシリル）プロピル］ウレア、クロロプロピルメチルジアルコキシシラン、１，２−エタンジイルビス［アルコキシジメチル］シラン、ジアルコキシメチルフェニルシラン、シアノプロピルジメチルアルコキシシラン、Ｎ，Ｎ’−（アルコキシメチルシリレン）ビス［Ｎ−メチル−ベンズアミド］、クロロメチルジメチルアルコキシシラン、及びそれらの混合物を挙げることができる。
【００３５】
本発明のシラン改質研磨材を調製するために使用するシランを選択して、酸化物構造の研磨速度を増加させることができる。酸化物構造研磨速度を増加させるためには、砥粒を改質するために使用するシランは好ましくは、ヒドロキシ又はフッ素化物部分のような酸化物研磨促進剤を有する置換基Ｒを持たなければならない。好ましい酸化物研磨速度促進シラン化合物は、グリシドキシプロピルトリアルコキシシランであり、これは加水分解するとジオールになる。
【００３６】
酸化物層の研磨と並んで、本発明の研磨組成物を使用して、基体と結合した１又は複数の金属構造を研磨することができる。基体の金属構造を研磨するために使用するシラン改質砥粒は好ましくは、非加水分解性置換基Ｒ及び随意にＸ1若しくはＸ2又はそれらの組み合わせの少なくとも１つが、研磨促進剤部分を有する上記の式のシランによって改質する。金属研磨促進剤部分は、化学機械プロセスの間に金属溶解を促進することが当該技術分野で知られている任意の部分でよい。金属研磨促進剤部分の例としては、限定するわけではないが、カルボン酸、リン酸、チオール、ニトリル、リン酸塩及びそれらの混合物を挙げることができる。金属研磨を促進するためのシラン改質研磨剤を調製するのに有益なシラン化合物としては、限定するわけではないが、メタクリロキシプロピルトリアルコキシシラン、イソシアナトプロピルトリアルコキシシラン、ウレイドプロピルトリアルコキシシラン、メルカプトプロピルトリアルコキシシラン、シアノエチルトリアルコキシシラン、イソシアナトプロピルトリアルコキシシラン、４，５−ジヒドロ−１−（３−トリアルコキシシリルプロピル）イミダゾール、及びそれらの混合物を挙げることができる。
【００３７】
本発明のシラン改質砥粒は、分散体として調製する。分散体で使用する溶媒は、砥粒を溶媒中に分散させたときに砥粒の表面のヒドロキシ基を作ることができる有機溶媒又は水から選択することができる。好ましい溶媒はアルコール及び水であり、水が最も好ましい。
【００３８】
本発明の研磨組成物は、１又は複数の随意の化学機械研磨スラリー添加剤を含むことができる。有益な研磨スラリー添加剤の例としては、錯化剤、酸化剤、触媒、安定化剤、分散剤、界面活性剤、腐食抑制剤、緩衝剤、溶液のｐＨを調節するための化合物等を挙げることができる。化学機械研磨スラリー及び組成物中において有益であることが当該技術分野で知られる任意の成分を、本発明のシラン改質砥粒研磨組成物に導入することができる。
【００３９】
本発明の研磨組成物は、砥粒を１又は複数のシラン組成物で改質してシランの混合物で改質した粒子を与えることによって、特定の研磨の用途のために調節することができる。金属水酸化物を有する砥粒を１よりも多いシラン組成物と組み合わせた場合、シラン組成物の相対的な量を調節して、所望の研磨性質を有するシラン改質砥粒を達成することができる。あるいは、本発明のシラン改質砥粒が、第１のシラン組成物で改質した第１の改質砥粒と、第２のシラン組成物で改質した第２の改質砥粒とを含むことができる。実際に、それぞれ別個に異なるシラン組成物で改質した２、３若しくは４又はそれよりも多くの砥粒の混合物を、本発明の化学機械研磨スラリーに導入することができる。
【００４０】
本発明のシラン改質砥粒及びその組み合わせを、化学機械研磨スラリーに導入することができる。あるいは、シランを溶液に導入し、研磨材を有するパッドに適用し、それによって金属水酸化物を有する研磨材を、研磨プロセスの間に連続的に改質することができる。砥粒を有するパッドの例を含む研磨パッドの例は、米国特許第５，８４９，０５１号及び同第５，８４９，０５２号明細書で説明されている。これらの特許明細書の記載は、ここで参照して本明細書の記載に含める。研磨材を有する研磨パッドは、基体研磨の前、その最中、又はその後で改質することができ、基体研磨の直前又はその最中の改質が最も好ましい。上述のシラン「溶液」は、溶媒中に溶解しているシランの溶液、及びシラン／溶媒のエマルションを包含する。
【００４１】
本発明の砥粒を研磨のために研磨パッド又は基体に適用する様式に制限はない。重要なことは、使用する砥粒が、シラン組成物と組み合わされる表面水酸化物を有することである。
【００４２】
本発明のシラン改質砥粒は、シラン組成物と表面金属水酸化物を有する砥粒とを結合させる任意の既知の方法によって調製することができる。１つの方法では、シラン組成物を水のような溶媒に溶解させ、これを砥粒の表面に噴霧し、その後で乾燥させて、シラン改質砥粒を作ることができる。乾燥させた後で、シラン改質砥粒を分散体に導入することができる。あるいはシラン改質砥粒は、表面金属水酸化物を有する砥粒と、水のような溶媒とを組み合わせ、機械的に研磨材を溶媒中で分散させることによって調製できる。砥粒を溶媒中に分散させた後で、シラン組成物又は溶液を分散体に加えて、シラン改質砥粒を作ることができる。ここでは、主に共有結合以外の方法、例えば水素結合によって、シランが、研磨材表面の金属水酸化物に結合する。シラン改質砥粒は、処理溶液から分離し乾燥させること、又はシラン改質砥粒の分散体を、化学機械研磨スラリーの製造で直接に使用することができる。
【００４３】
分散させた本発明のシラン改質研磨材を使用する化学機械研磨スラリー及び／又は分散体は、約１５ｗｔ％未満のシラン改質砥粒を含有することが好ましい。最も好ましくは、シラン改質砥粒を金属層の研磨に使用する場合、最終的な化学機械研磨組成物は約０．１〜７ｗｔ％のシラン改質砥粒を含有する。シラン改質研磨材を使用して酸化物層を研磨する場合、好ましくは研磨組成物は約５〜約１５ｗｔ％のシラン改質砥粒を含有する。
【００４４】
本発明の研磨組成物で使用する砥粒を改質するために使用するシランを調節することによって研磨組成物の研磨性能を調節することに加えて、シラン組成物で改質された砥粒は、改質砥粒を含有する分散した研磨組成物を安定化することができる。より特に、シラン改質砥粒の分散体は、水溶液と組み合わせたときに、凝集及び沈降する傾向が比較的小さいことがある。従ってシラン改質砥粒分散体は、改質していない砥粒の分散体と比較したときに、改良された貯蔵安定性を有することができる。
【００４５】
好ましくはシラン改質砥粒は、固体分が約３％〜約４５％、固体分が好ましくは１０％〜２０％の濃水性分散体として、水性ＣＭＰ研磨スラリーに導入することができる。シラン改質研磨材の水性分散体は、従来の技術を使用して、例えば金属酸化物研磨材をゆっくりと、脱イオン水のような適当な媒体に加えてコロイド分散体を作ることによって調製できる。典型的に分散体は、当業者に知られる高剪断条件で処理することによって仕上げられる。
【００４６】
従来の研磨装置を使用する従来の手段によって、本発明の研磨組成物を使用して基体構造を研磨する。本発明の研磨組成物は基体に直接に適用すること、研磨パッドに適用すること、又は基体研磨の最中に制御された様式でこれら両方に適用することができる。しかしながら、研磨パッドに研磨組成物を適用し、その後で研磨パッドを基体表面に接触させ、そして基体表面に対してパッドを動かして、基体の研磨を達成することが好ましい。本発明の研磨組成物を、連続的又は断続的に研磨パッドに適用して、パッド／基体界面において十分な量の研磨組成物を維持することができる。研磨の最後の時点では、研磨パッドへの研磨組成物の流れを停止し、脱イオン水又は他の溶媒によって過剰な研磨組成物を基体から洗浄する。
【実施例】
【００４７】
例１
この例では、シラン改質シリカ砥粒をＣＭＰスラリーに導入した。研磨材は、キャボット社が製造するフュームドシリカ（ＬＭ１５０グレード）の分散体であり、これを５．０ｗｔ％でスラリーに導入した。研磨材及びシラン化合物を含有するのに加えて、スラリーは４．０ｗｔ％の過酸化水素、０．０１８ｗｔ％の硝酸鉄（ＩＩＩ）９水和物、０．０１４ｗｔ％のマロン酸、０．０４２ｗｔ％のピラジンを含有していた。スラリーのｐＨは、硝酸で２．３に調節した。
【００４８】
スラリーを使用して、パターンを付けられたタングステンウェハーを研磨した。ここでは、ＩＰＥＣ４７２装置でＲｏｄｅｌ  ＩＣ  １０００穿孔パッドを、下向きの力５ｐｓｉ、テーブル速度６０ｒｐｍ、キャリアー速度４０ｒｐｍ及びスラリー流量１５０ｍｌ／分にして使用した。結果は下記の表１で示している。
【００４９】
パターンを付けられたウェハーを視覚的な終点まで研磨し、そして更に２０％研磨して残留金属を除去し、製造環境で要求される典型的なプロセスマージンを提供した。
【表１】
2007088499.tif 000002
【００５０】
表１の研磨結果は、シラン改質シリカ砥粒を含有する本発明のＣＭＰ組成物を利用することによるフィールド領域の酸化物損失の実質的な減少を示している（例えばフィールドが比較的厚い）。この減少は、シラン改質砥粒を含むＣＭＰスラリーで比較的長い時間にわたってフィールドにおいて研磨していることによっても明らかである。
【００５１】
例２
この例では、シラン改質砥粒をＣＭＰスラリーに導入した。砥粒は、キャボット社が製造するフュームドシリカ（ＬＭ１５０グレード）の分散体であり、これを２．０ｗｔ％でスラリーに導入した。シラン化合物を研磨分散体に加え、同様に４．０ｗｔ％の過酸化水素、０．０３６ｗｔ％の硝酸鉄（ＩＩＩ）９水和物、０．０２８ｗｔ％のマロン酸、及び０．０２ｗｔ％のグリシンを加えた。スラリーのｐＨは、硝酸で２．３に調節した。
【００５２】
両方のスラリーを使用して、ブランケットタングステン及びＢＰＳＧ酸化物ウェハーを研磨した。ここでは、ＩＰＥＣ４７２装置でＲｏｄｅｌ  ＩＣ  １０００穿孔パッドを、下向きの力５ｐｓｉ、テーブル速度６０ｒｐｍ、キャリアー速度４０ｒｐｍ及びスラリー流量１５０ｍｌ／分にして使用した。研磨結果は下記の表２で示している。
【表２】
2007088499.tif 000003
【００５３】
ＢＰＳＧウェハーを１分間にわたって研磨すると、シラン改質研磨材を含む分散体は、ブランケット酸化物研磨速度の有意の減少を示した。
【００５４】
例３
この例では、シラン改質シリカ砥粒をＣＭＰスラリーに導入した。研磨材は、キャボット社が製造するフュームドシリカ（ＬＭ１５０グレード）の分散体であり、これを３．０ｗｔ％でスラリーに導入した。シラン化合物を研磨材分散体に加え、同様に４．０ｗｔ％の過酸化水素、０．０３６ｗｔ％の硝酸鉄（ＩＩＩ）９水和物、０．０２８ｗｔ％のマロン酸、及び０．０５７ｗｔ％のピラジンを加えた。スラリーのｐＨは、硝酸で２．３に調節した。
【００５５】
スラリーを使用して、ブランケットタングステン及びパターンを付けられたタングステンウェハーを研磨した。ここでは、ＩＰＥＣ４７２装置でＲｏｄｅｌ  ＩＣ  １０００穿孔パッドを、下向きの力５ｐｓｉ、テーブル速度６０ｒｐｍ、キャリアー速度４０ｒｐｍ及びスラリー流量１５０ｍｌ／分にして使用した。結果は下記の表３で示している。
【表３】
2007088499.tif 000004
【００５６】
パターンを付けられたウェハーは予め視覚的な終点と追加の２０％まで研磨した。この例のスラリーを評価して、タングステンバイア及びＰＥＴＥＯＳ酸化物の両方が露出されているときの４５秒間にわたる超過研磨の間の、ＣＭＰ組成物中のシラン改質研磨材の研磨への影響を測定した。このデータは、シランとして３−シアノプロピルジメチルクロロシランを加えた後のフィールド領域での酸化物損失の減少を示している。またこのデータは、加水分解してジオールになるシランであるグリシドキシプロピルトリアルコキシシランが酸化物除去速度を増加させることを示している。
【００５７】
例４
この例では、溶液中に様々な量のシランを含有する研磨スラリーが銅ウェハーを研磨する能力を調べている。使用したそれぞれの研磨組成物は、３ｗｔ％のフュームドシリカ、０．７ｗｔ％のシュウ酸アンモニウム、及び２．５ｗｔ％の過酸化水素を含有する水溶液であった。それぞれのスラリーのｐＨは、ＫＯＨを使用して７．７に調節した。それぞれの研磨組成物は、様々なタイプ及び量のシランを含有していた。下記の表４は、試験したそれぞれの研磨組成物に含有されていたシランの量及びタイプ、並びに研磨の後の溶液中で検知されたシランの量を示している。また下記の表４は、試験したそれぞれのスラリーに関して、銅研磨速度、ＴＥＯＳ研磨速度、タンタル除去速度をまとめている。
【００５８】
ウェハーの研磨は、Ａｐｐｌｉｅｄ  ＭａｔｅｒｉａｌｓのＭｉｒｒａ研磨装置を使用して、４／４．５／４／６３／５７のＭＰ／ＩＰ／ＲＲＰ／ＰＳを用いる単一工程プロセスで行った。研磨は、Ｓｕｂａ  ＩＶ研磨パッドでＲｏｄｅｌ
ＩＣ  １０００を用いて行った。
【表４】
2007088499.tif 000005
【００５９】
表４の研磨結果は、シランを伴わない標準対照研磨組成物と比較したときに、シラン改質砥粒含有研磨組成物が、比較的大きい速度で銅構造を研磨し、且つ比較的小さい速度で酸化物構造を研磨することを示している。