用于CMP的涂覆金属氧化物颗粒制造技术

本发明专利技术提供了一种抛光基底的方法，该方法包括下列步骤（ｉ）提供一种抛光组合物，（ｉｉ）提供一种包括至少一个金属层的基底，和（ｉｉｉ）以该抛光组合物研磨至少一部分金属层，以抛光该基底。该抛光组合物包括研磨剂和液体载体，其中研磨剂包括具有这样表面的金属氧化物颗粒，该表面带有附着在其一部分上的硅烷化合物和附着在该硅烷化合物上的聚合物，且其中该聚合物选自水溶性聚合物和水－可乳化聚合物。本发明专利技术还提供一种如上所述的抛光组合物，其中存在于该抛光组合物中的研磨剂颗粒总量不大于抛光组合物的２０重量％，且该金属氧化物颗粒不包括氧化锆。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于CMP的涂覆金属氧化物颗粒
本专利技术涉及一种抛光组合物及使用该抛光组合物对基底进行抛光的方法。
技术介绍
用于抛光(例如，平面化)基底表面的组合物和方法是本领域公知的。抛光组合物(也称为抛光浆液)典型地含有在含水溶液中的研磨材料，并通过将表面与被抛光组合物饱和的抛光垫相接触，从而将抛光组合物施加到该表面。典型的研磨材料包括金属氧化物颗粒，例如二氧化硅，二氧化铈，氧化铝，氧化锆，和氧化锡。例如，美国专利5,527,423号描述了一种通过将在水介质中包含高纯度细金属氧化物颗粒的抛光组合物接触金属层的表面，从而对金属层进行化学-机械抛光(CMP)的方法。该抛光组合物典型地用于与抛光垫(例如，抛光布或抛光盘)共同使用。在美国专利6,062,968、6,117,000和6,126,532号中描述了适宜的抛光垫，其公开了具有开孔多孔网络的烧结聚氨酯抛光垫的应用，并且美国专利5,489,233号公开了具有表面网纹或图样的固体抛光垫的应用。可选择的，可以将研磨材料引入抛光垫中。美国专利5,958,794号公开了一种固定研磨剂的抛光垫。虽然包含金属氧化物颗粒的抛光组合物具有这些优点，在某些pH范围内，这些抛光组合物经常变得胶体不稳定(即，金属氧化物颗粒凝结并从悬浮体中脱出)。例如，已知在微酸性pH(例如，pH为4-6)下，包含二氧化硅颗粒的抛光组合物是胶体不稳定的。这种胶体不稳定性和获得的金属氧化物颗粒的沉淀严重限制了这些抛光组合物的有效性。然而，某些应用需要具有这样pH范围的抛光组合物，在该pH范围内，包含金属氧化物的常规抛光组合物是胶体不稳定的。因此，已进行一些尝试以提供含有金属氧化物研磨剂且在宽的pH值范围内具有胶体稳定性的抛光组合物。这些尝试可变地涉及向抛光组合物中加入添加剂或对金属氧化物颗粒表面施加涂层。然而，这些添加剂和涂层可对存在于金属氧化物颗粒表面的电荷产生显著影响，这将-->对抛光组合物的有效性产生不利影响。因此，对包含金属氧化物颗粒的在宽的pH范围内胶体稳定的抛光组合物存在需求。还对以这种抛光组合物对基底进行抛光的方法存在需求。本专利技术提供了这种组合物和方法。根据在此提供的对本专利技术的描述，本专利技术的这些和其它优点、以及额外的专利技术特征将变得明晰。
技术实现思路
本专利技术提供了一种抛光基底的方法，该方法包括下列步骤(i)提供一种抛光组合物，(ii)提供一种包括至少一个金属层的基底，和(iii)以该抛光组合物研磨至少一部分金属层，以抛光该基底。该抛光组合物包括研磨剂和液体载体，其中研磨剂包括具有这样表面的金属氧化物颗粒，该表面带有附着在其一部分上的硅烷化合物和附着在该硅烷化合物上的聚合物，且其中该聚合物选自水溶性聚合物和水-可乳化聚合物。本专利技术还提供一种包括研磨剂和液体介质的抛光组合物，其中该研磨剂包括具有这样表面的金属氧化物颗粒，该表面带有附着在其一部分上的硅烷化合物和附着在该硅烷化合物上的聚合物。该聚合物选自水溶性聚合物和水-可乳化聚合物，存在于该抛光组合物中的研磨剂颗粒总量不大于抛光组合物的20重量％，且金属氧化物颗粒不包括氧化锆。具体实施方式本专利技术提供了一种包括研磨剂和液体介质的抛光组合物，其中该研磨剂包括(a)具有这样表面的金属氧化物颗粒，该表面带有附着在其一部分上的硅烷化合物和(b)附着在该硅烷化合物上的聚合物。该聚合物选自水溶性聚合物和水-可乳化聚合物。用于与本专利技术共同使用的金属氧化物颗粒可为任何适宜的金属氧化物颗粒。优选，金属氧化物颗粒包括选自氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、二氧化铈、氧化锆、氧化锗、氧化镁、氧化钽(TaOx)、及其组合的金属氧化物。在某些实施方式中，金属氧化物颗粒不包括氧化锆。最优选，金属氧化物颗粒包括二氧化硅。金属氧化物颗粒可以任何适宜的量存在于抛光组合物中。典型地，存在于抛光组合物中的金属氧化物颗粒总量不大于抛光组合物的20重量％(例-->如，0.01-20重量％、0.1-10重量％、或0.5-5重量％)。附着在部分金属氧化物颗粒表面上的硅烷化合物可为任何适宜的硅烷化合物。优选，硅烷化合物选自官能化硅烷、乙硅烷、丙硅烷、低聚硅烷、聚合硅烷、及其组合。更优选，硅烷化合物包括选自胺基、羧酸基、酸酐基团、膦酸基、吡啶基、羟基、环氧基、及其盐的至少一种官能团。最优选，硅烷化合物包括至少一个胺基。本领域技术人员易于理解，根据抛光组合物的pH和具体硅烷化合物的pKa，可对每种前述官能团进行质子化或去质子化/未质子化。硅烷化合物可以任何适宜的方式附着在部分金属氧化物颗粒表面上。通常，通过一个或多个共价键、一个或多个静电键(例如，一个或多个离子键)、一个或多个氢键、一个或多个范德华键、或其组合，将硅烷化合物附着在部分金属氧化物表面上。优选，通过一个或多个共价键，将硅烷化合物附着在部分金属氧化物颗粒表面上。硅烷化合物可附着在任何适宜量的金属氧化物颗粒表面上。优选，硅烷化合物附着在至少5％，更优选至少10％，且最优选至少15％的金属氧化物颗粒表面上。用于与本专利技术共同使用的聚合物选自水溶性聚合物和水-可乳化聚合物。该聚合物可为阴离子、阳离子、或非离子聚合物(例如，聚乙烯醇)。如在此所用的，术语″水溶性″是指在25℃下，在水中的溶解度至少为0.1mg/ml(例如，至少1mg/ml)的聚合物。优选，在25℃下，水溶性聚合物自由地溶于水中。如在此所用的，术语″水-可乳化″是指在25℃下，形成稳定、水包油乳液的聚合物。该聚合物可为阴离子聚合物或共聚物。优选，该阴离子聚合物或共聚物包括含有羧酸、磺酸、或膦酸官能团、或其组合的重复单元。更优选，该阴离子聚合物或共聚物包括选自丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、马来酸酐、乙烯基磺酸、2-甲基丙烯酰基氧代乙烷磺酸酯、苯乙烯磺酸、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)、乙烯膦酸、2-(甲基丙烯酰基氧代)乙基磷酸酯、其盐、及其组合的重复单元。该聚合物可为阳离子聚合物或共聚物。优选，阳离子聚合物或共聚物包括含有胺官能团的重复单元。适宜的胺官能团可为伯胺、仲胺、叔胺、或季胺(即，铵)。更优选，阳离子聚合物或共聚物包括选自烯丙胺、乙烯胺、吖-->丙啶、乙烯基吡啶、甲基丙烯酸二乙氨乙基酯、二烯丙基二甲基氯化铵、甲基丙烯酰基氧代乙基三甲基硫酸铵、及其组合的重复单元。本领域技术人员易于理解，根据抛光组合物的pH和具体聚合物的pKa，可对前述单元进行质子化或未质子化/去质子化。更具体地说，如果抛光组合物的pH小于聚合物的pKa，聚合物的前述单元将被质子化。相反，如果抛光组合物的pH大于聚合物的pKa，聚合物的前述单元将为未质子化的/去质子化的。前述硅烷化合物和聚合物的任何适宜的组合可用于生产存在于本专利技术抛光组合物中的研磨剂。在一个优选实施方式中，聚合物为包括含有羧酸、磺酸、或膦酸官能团、或其组合的重复单元的阴离子聚合物或共聚物，且硅烷化合物包括至少一个胺基。在另一个优选实施方式中，硅烷化合物包括选自羟基、环氧基、及其盐的至少一种官能团，且该聚合物包括选自胺基、羧酸基、及其盐的至少一种官能团。聚合物可以任何适宜的方式附着在硅烷化合物上。通常，聚合物通过一个或多个共价键、一个或多个静电键(例如，一个或多个离子键)、一个或多个氢键、一个或多个范德华键、或其组合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抛光基底的方法，该方法包括下列步骤：　　　　（ｉ）提供一种抛光组合物，其包括：　　　　（ａ）研磨剂，和　　　　（ｂ）液体载体，　　　　其中该研磨剂包括具有这样表面的金属氧化物颗粒，该表面带有附着在其一部分上的硅烷化合物和附着在该硅烷化合物上的聚合物，且其中该聚合物选自水溶性聚合物和水－可乳化聚合物，　　　　（ｉｉ）提供一种包括至少一个金属层的基底，和　　　　（ｉｉｉ）以该抛光组合物研磨至少一部分金属层，以抛光该基底。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-4-21 10/419,5801.一种抛光基底的方法，该方法包括下列步骤：(i)提供一种抛光组合物，其包括：(a)研磨剂，和(b)液体载体，其中该研磨剂包括具有这样表面的金属氧化物颗粒，该表面带有附着在其一部分上的硅烷化合物和附着在该硅烷化合物上的聚合物，且其中该聚合物选自水溶性聚合物和水-可乳化聚合物，(ii)提供一种包括至少一个金属层的基底，和(iii)以该抛光组合物研磨至少一部分金属层，以抛光该基底。2.权利要求1的方法，其中该硅烷化合物选自官能化硅烷、乙硅烷、丙硅烷、低聚硅烷、聚合硅烷、及其组合。3.权利要求2的方法，其中该硅烷化合物包括选自胺基、羧酸基、酸酐基团、膦酸基、吡啶基、羟基、环氧基、及其盐的至少一种官能团。4.权利要求3的方法，其中该硅烷化合物包括至少一个胺基。5.权利要求1的方法，其中该聚合物为阴离子聚合物或共聚物。6.权利要求5的方法，其中该阴离子聚合物或共聚物包括含有羧酸、磺酸、或膦酸官能团、或其组合的重复单元。7.权利要求6的方法，其中硅烷化合物包括至少一个胺基。8.权利要求6的方法，其中阴离子聚合物或共聚物包括选自丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、马来酸酐、乙烯基磺酸、2-甲基丙烯酰基氧代乙烷磺酸酯、苯乙烯磺酸、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)、乙烯膦酸、2-(甲基丙烯酰基氧代)乙基磷酸酯、其盐、及其组合的重复单元。9.权利要求1的方法，其中聚合物为阳离子聚合物或共聚物。10.权利要求9的方法，其中阳离子聚合物或共聚物包括含有胺官能团的重复单元。11.权利要求10的方法，其中该阳离子聚合物或共聚物包括选自烯丙胺、乙烯胺、吖丙啶、乙烯基吡啶、甲基丙烯酸二乙氨乙基酯、二烯丙基二甲基氯化铵、甲基丙烯酰基氧代乙基三甲基硫酸铵、及其组合的重复单元。12.权利要求1的方法，其中硅烷化合物包括选自羟基、环氧基、及其盐-->的至少一种官能团，且该聚合物包括选自胺基、羧酸基、及其盐的至少一种官能团。13.权利要求1的方法，其中金属氧化物颗粒包括选自氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、二氧化铈、氧化锆、氧化锗、氧化镁、氧化钽(TaOx)、及其组合的金属氧化物。14.权利要求13的方法，其中金属氧化物颗粒包括二氧化硅。15.权利要求1的方法，其中该抛光组合物进一步包括酸。16.权利要求15的方法，其中该酸为无机酸。17.权利要求16的方法，其中该酸为选自硝酸、磷酸、硫酸、其盐、及其组合的无机酸。18.权利要求15的方法，其中该酸为有机酸。19.权利要求18的方法，其中该酸为选自草酸、丙二酸、酒石酸、醋酸、乳酸、丙酸、邻苯二甲酸、苯甲酸、柠檬酸、琥珀酸、其盐、及其组合的有机酸。20.权利要求1的方法，其中该抛光组合物的pH为3-7。21.权利要求1的方法，其中该抛光组合物进一步包括表面活性剂。22.权利要求1的方法，其中该抛光组合...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗雷德F森，陆斌，伊桑K莱特尔，王淑敏，
申请(专利权)人：卡伯特微电子公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]