抛光布,抛光装置和半导体设备的制备方法

专利名称：抛光布,抛光装置和半导体设备的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种抛光布，抛光装置和半导体设备的制备方法。
背景技术：
当希望对半导体基材进行镜面抛光(例如半导体片)，对放置在半导体片上的绝缘薄膜修平，或对金属薄膜进行背面蚀刻以形成埋入布线时，通常将装备有抛光布的抛光装置用于制备半导体器件。
该抛光装置通常由包含转台；用于将含磨料粒的抛光浆供至抛光布的供料管；和排列在转台上、可旋转和垂直移动的夹具的结构组成；所述转台的表面由基底层和抛光布构成，下层由硬聚氨酯泡沫组成或由双层结构组成，所述双层结构由硬聚氨酯泡沫层和聚氨酯无纺织物层组成，所述抛光布具有粗糙表面并且覆盖所述基底层。例如，当希望修平放置在于半导体片表面上形成的布线上的绝缘薄膜时，该抛光装置能够如下进行操作。首先，用待抛光绝缘薄膜面对抛光布这样的方式，利用夹具固定半导体片，并且在将含磨料粒的抛光浆输送至抛光布上的同时，借助夹具将希望的负荷量施加至半导体片上而使半导体片与抛光布接触。在这种情况下，夹具和转台相互在相同的方向上保持旋转。
在该抛光操作中，抛光布的开口空隙(通常40-50微米直径)充满着直径0.2微米且包括在抛光浆中的磨料粒，借此，使磨料粒能够均匀分散在抛光布和半导体片之间的接触面上。同时，磨料粒还能够保留在位于开口空隙之间的抛光布部分处。因此，绝缘薄膜能机械地抛光，由此，取得了对绝缘薄膜表面的修平。
然而，当该抛光操作持续长时间时，磨料粒积累在开口空隙中，由此，将增加位于抛光布开口空隙之间这部分上磨料粒的数量。也就是，将增加磨料粒的抛光能力。因此，与起始抛光速率相比，这时的抛光速率将增加，由此，将导致所谓抛光性能的波动。
如上所述在抛光性能方面波动的抛光布通常借助使用装备有整修工具的整修装置进行再生处理，所述整修工具有许多电沉积在金属基材上的金刚石颗粒。然而，很难避免抛光布的这种抛光性能的波动，除非在完成每一次抛光操作之后都进行上述整修处理。由于包括上述整修处理，因此这将使得抛光操作十分麻烦。

发明内容
本发明的目的在于提供一种抛光布，该抛光布在没有必需的整修处理下，能够在相对长时间内显示出稳定的抛光性能。
本发明的另一个目的在于提供一种抛光布，该抛光布具有磨料粒自动供给能力并且在没有必需的整修处理下，能够在相对长时间内显示出稳定的抛光性能。
本发明的另一目的在于提供一种装备有能够显示出稳定抛光性能的上述抛光布的抛光装置。
本发明的另一目的在于提供一种半导体器件的制备方法，该方法使之能够可靠地形成传导部件，如埋入布线层，其在至少一个埋入部分中具有高精度，所述埋入部分选自在已沉积于半导体基材上的绝缘薄膜中形成的凹槽和开口。
根据本发明，提供了一种包含含聚合物材料的擦光层的抛光布，所述聚合物材料可用含水介质水解。
根据本发明，还提供了一种包含含聚合物材料的擦光层和至少一种选自如下磨料粒的抛光布，所述聚合物材料可用含水介质水解，磨料粒选自氧化铈，氧化锰，二氧化硅，氧化铝和氧化锆，磨料粒分散于聚合物材料中。
根据本发明，还提供了一种包含含聚合物材料的擦光层的抛光布，所述聚合物材料在含水介质中是可溶的。
根据本发明，还提供了一种包含含聚合物材料的擦光层和至少一种选自如下磨料粒的抛光布，所述聚合物材料在含水介质中是可溶的，所述磨料粒选自氧化铈，氧化锰，二氧化硅，氧化铝和氧化锆，该磨料粒分散于聚合物材料中。
根据本发明，还提供了一种包含擦光层的抛光布，所述擦光层中分散有至少一种选自氧化铈，氧化锰，二氧化硅，氧化铝和氧化锆的磨料粒，其中，在擦光层经受摩擦应力之前，擦光层的表面部分在含水介质存在下禁止洗脱；而当擦光层受到摩擦应力时，在含水介质的存在下允许进行洗脱，同时使得磨料粒能够供至擦光层的表面。
根据本发明，另外还提供了一种抛光装置，包括具有覆盖有抛光布的表面的转台，所述抛光布具有含聚合物材料的擦光层，所述聚合物材料可用含水介质水解；可旋转和垂直地移动、排列在转台之上的夹具机构，其设计成固定被抛光的物体部件；该夹具机构还设计成将希望的负荷量加至物体部件上，借此，使物体部件与转台的擦光布加压接触；另外还设计成与转台在相同的方向上旋转；和用于将包含磨料粒的抛光浆输送至抛光布的给料机构。
根据本发明，另外还提供了一种抛光装置，包括具有覆盖有抛光布的表面的转台；所述抛光布具有含聚合物材料和至少一种选自如下磨料粒的擦光层，所述聚合物材料可在含水介质水解；所述磨料粒选自氧化铈，氧化锰，二氧化硅，氧化铝和氧化锆，该磨料粒分散于聚合物材料中。
可旋转和垂直地移动、排列在转台之上的夹具机构，其设计成固定被抛光的物体部件；该夹具机构还设计成将希望的负荷量加至物体部件上，借此，使物体部件与转台的擦光布加压接触；另外还设计成与转台在相同的方向上旋转；和用于将至少包含水且不含磨料粒的抛光组合物输送至抛光布的给料机构。
根据本发明，另外还提供了一种抛光装置，包括具有覆盖有抛光布的表面的转台，所述抛光布具有含聚合物材料的擦光层，所述聚合物材料在含水介质中是可溶的；可旋转和垂直地移动、排列在转台之上的夹具机构，其设计成固定被抛光的物体部件；该夹具机构还设计成将希望的负荷量加至物体部件上，借此，使物体部件与转台的擦光布加压接触；另外还设计成与转台在相同的方向上旋转；和用于将包含磨料粒的抛光浆输送至抛光布的给料机构。
根据本发明，另外还提供了一种抛光装置，包括具有覆盖有抛光布的表面的转台，所述抛光布具有含聚合物材料和至少一种选自如下磨料粒的擦光层，所述聚合物材料在含水介质中是可溶的，所述磨料粒选自氧化铈，氧化锰，二氧化硅，氧化铝和氧化锆，该磨料粒分散于聚合物材料中；可旋转和垂直地移动、排列在转台之上的夹具机构，其设计成固定被抛光的物体部件；该夹具机构还设计成将希望的负荷量加至物体部件上，借此，使物体部件与转台的擦光布加压接触；另外还设计成与转台在相同的方向上旋转；和用于将至少包含水且不含磨料粒的抛光组合物输送至抛光布的给料机构。
根据本发明，另外还提供了一种抛光装置，包括具有覆盖有抛光布的表面的转台，所述抛光布包括有擦光层，当擦光层受到摩擦应力时，在含水介质存在下，擦光层的表面部分能够进行洗脱；可旋转和垂直地移动、排列在转台之上的夹具机构，其设计成固定被抛光的物体部件；该夹具机构还设计成将希望的负荷量加至物体部件上，借此，使物体部件与转台的擦光布加压接触；另外还设计成与转台在相同的方向上旋转；和用于将包含磨料粒的抛光浆输送至抛光布的给料机构。
根据本发明，另外还提供了一种抛光装置，包括具有覆盖有抛光布的表面的转台，所述抛光布包括分散在其中的至少一种选自如下磨料粒的擦光层，所述磨料粒选自氧化铈，氧化锰，二氧化硅，氧化铝和氧化锆，其中，当擦光层受到摩擦应力时，在含水介质的存在下擦光层的表面部分允许进行洗脱，同时使磨料粒能够供至擦光层的表面；可旋转和垂直地移动、排列在转台之上的夹具机构，其设计成固定被抛光的物体部件；该夹具机构还设计成将希望的负荷量加至物体部件上，借此，使物体部件与转台的擦光布加压接触；另外还设计成与转台在相同的方向上旋转；和用于将至少包含水且不含磨料粒的抛光组合物输送至抛光布的给料机构。
根据本发明，还提供了一种半导体器件的制备方法，所述方法包括在沉积于半导体基材上的绝缘薄膜中，形成至少一个埋入部分，所述埋入部分选自相应于布线层构型的凹槽，和相应于填充通路(via-fill)(填充的通路)的构型的开口；将由铜或铜合金制成的布线材料薄膜形成在包括埋入部分内表面在内的绝缘薄膜的表面上；和利用抛光装置抛光该布线材料薄膜，借此形成至少一个选自埋入部分中的填充通路和布线层的传导部件；其中，所述抛光装置包含具有覆盖有抛光布的表面的转台，所述抛光布具有含聚合物材料的擦光层，所述聚合物材料在含水介质中是可水解的；可旋转和垂直移动的夹具机构排列在转台上方并且设计成固定被抛光的物体部件，该夹具机构还设计成将希望的负荷量加至物体部件上，借此使物体部件能够与转台的擦光布加压接触，另外还设计成与转台相同的方向旋转；和用于输送包含磨料粒的抛光浆至抛光布的给料机构。
根据本发明，还提供了一种半导体器件的制备方法，所述方法包括在沉积于半导体基材上的绝缘薄膜中，形成至少一个埋入部分，所述埋入部分选自相应于布线层构型的凹槽，和相应于填充通路的构型的开口；将由铜或铜合金制成的布线材料薄膜形成在包括埋入部分内表面在内的绝缘薄膜的表面上；和利用抛光装置抛光该布线材料薄膜，借此形成至少一个选自埋入部分中的填充通路和布线层的传导部件；其中，抛光装置包含具有覆盖有抛光布的表面的转台，所述抛光布具有含聚合物材料和至少一种选自如下磨料粒的擦光层，所述聚合物材料在含水介质中是可水解的，所述磨料粒选自氧化铈，氧化锰，二氧化硅，氧化铝和氧化锆，该磨料粒分散于聚合物材料中；可旋转和垂直移动的夹具机构排列在转台的上方并且设计成固定被抛光的物体部件，该夹具机构还设计成将希望的负荷量加至物体部件上，借此使物体部件能够与转台的擦光布加压接触，并还设计成与转台相同的方向旋转；和用于将抛光剂组合物输送至抛光布的给料机构，所述组合物至少包含水且不含磨料粒。
根据本发明，还提供了一种半导体器件的制备方法，所述方法包括在沉积于半导体基材上的绝缘薄膜中，形成至少一个埋入部分，所述埋入部分选自相应于布线层构型的凹槽，和相应于填充通路的构型的开口；将由铜或铜合金制成的布线材料薄膜形成在包括埋入部分内表面在内的绝缘薄膜的表面上；和利用抛光装置抛光该布线材料薄膜，借此形成至少一个选自埋入部分中的填充通路和布线层的传导部件；其中，抛光装置包含具有覆盖有抛光布的表面的转台，所述抛光布具有含聚合物材料的擦光层，所述聚合物材料在含水介质中是可溶的，可旋转和垂直移动的夹具机构排列在转台的上方并且设计成固定被抛光的物体部件，该夹具机构还设计成将希望的负荷量加至物体部件上，借此使物体部件能够与转台的擦光布加压接触，并还设计成与转台相同的方向旋转；用于将包含磨料粒的抛光浆输送至抛光布的给料机构。
根据本发明，还提供了一种半导体器件的制备方法，所述方法包括在沉积于半导体基材上的绝缘薄膜中，形成至少一个埋入部分，所述埋入部分选自相应于布线层构型的凹槽，和相应于填充通路的构型的开口；将由铜或铜合金制成的布线材料薄膜形成在包括埋入部分内表面在内的绝缘薄膜的表面上；和利用抛光装置抛光该布线材料薄膜，借此形成至少一个选自埋入部分中的填充通路和布线层的传导部件；其中，抛光装置包含具有覆盖有抛光布的表面的转台，所述抛光布具有含聚合物材料和至少一种如下磨料粒的擦光层，所述聚合物材料在含水介质中是可溶的，所述磨料粒选自氧化铈，氧化锰，二氧化硅，氧化铝和氧化锆，该磨料粒分散于聚合物材料中；可旋转和垂直移动的夹具机构排列在转台的上方并且设计成固定被抛光的物体部件，该夹具机构还设计成将希望的负荷量加至物体部件上，借此使物体部件能够与转台的擦光布加压接触，另外还设计成与转台相同的方向旋转；用于将抛光剂组合物输送至抛光布的给料机构，所述组合物至少包含水且不含磨料粒。
根据本发明，还提供了一种半导体器件的制备方法，所述方法包括在沉积于半导体基材上的绝缘薄膜中，形成至少一个埋入部分，所述埋入部分选自相应于布线层构型的凹槽，和相应于填充通路的构型的开口；将由铜或铜合金制成的布线材料薄膜形成在包括埋入部分内表面在内的绝缘薄膜的表面上；和利用抛光装置抛光该布线材料薄膜，借此形成至少一个选自埋入部分中的填充通路和布线层的传导部件；其中，抛光装置包含具有覆盖有抛光布的表面的转台，所述抛光布包括有擦光层，擦光层受到摩擦应力时，其表面部分允许在含水介质存在下进行洗脱；可旋转和垂直移动的夹具机构排列在转台的上方并且设计成固定被抛光的物体部件，另外还设计成将希望的负荷量加至物体部件上，借此使物体部件能够与转台的擦光布加压接触，还设计成与转台相同的方向旋转；和用于输送包含磨料粒的抛光浆至抛光布的给料机构。
根据本发明，还提供了一种半导体器件的制备方法，所述方法包括在沉积于半导体基材上的绝缘薄膜中，形成至少一个埋入部分，所述埋入部分选自相应于布线层构型的凹槽，和相应于填充通路的构型的开口；将由铜或铜合金制成的布线材料薄膜形成在包括埋入部分内表面在内的绝缘薄膜的表面上；和利用抛光装置抛光该布线材料薄膜，借此形成至少一个选自埋入部分中的填充通路和布线层的传导部件；其中，抛光装置包含具有覆盖有抛光布的表面的转台，所述抛光布包括在其中分散有至少一种如下磨料粒的擦光层，所述磨料粒选自氧化铈，氧化锰，二氧化硅，氧化铝和氧化锆，其中，当擦光层受到摩擦应力时，其表面部分允许在含水介质的存在下进行洗脱，同进使磨料粒能够供至擦光层的表面；可旋转和垂直移动的夹具机构排列在转台的上方并且设计成固定被抛光的物体部件，该夹具机构还设计成将希望的负荷量加至物体部件上，借此使主体部分能够与转台的擦光布加压接触，另外还设计成与转台相同的方向旋转；和用于输送抛光剂组合物至抛光布的给料机构，所述组合物至少包含水且不含磨料粒。
附图概述

图1是阐明本发明抛光装置一实施方案的简图；图2是阐明当利用实施例1和对比例1的抛光装置对二氧化硅薄膜进行抛光时，抛光时间和抛光速率之间关系的曲线图；和图3A，3B和3C分别示出了阐明本发明实施例8中半导体器件制备步骤的横截面图。
实施本发明的最佳方式接着，将对本发明进行详细解释。
首先，将详细地说明六种本发明的抛光布。
(1)抛光布该抛光布包含含聚合物材料的擦光层，所述聚合物材料可用含水介质水解。该抛光布的具体实施例包括仅由擦光层组成的那些抛光布，所述擦光层可通过对上述聚合物材料的注塑而模制；或包含由如下材料制得的基材和例如通过对上述聚合物材料的浇铸而沉积在所述基材上的擦光层的那些抛光布，其中所述形成基材的材料选自各种各样的材料如金属。
所述聚合物材料优选选自包含带有支链的主链的那些聚合物材料，所述支链具有用含水介质可水解的结构。
就用含水介质可水解的结构而言，可以列举的是下式(I)或(II)表示的那些结构 式中，R1，R2和R3可以相同或不同，并且各自为氢原子，烷基或芳基 式中，R4，R5和R6可以相同或不同，并且各自为氢原子或1-18个碳原子的有机基团；R7为1-18碳原子的有机基团；并且R6和R7可以连接在一起形成带有Y1(杂原子)的杂环，Y1是氧原子或硫原子。
在上式(I)中，R1，R2和R3各自为氢原子，烷基或芳基。在这种情况下，烷基优选选自1-18碳原子的烷基，更优选选自线性烷基，最优选选自1-4碳原子的线性烷基。
所述烷基具体的例子包括甲基，乙基，正-丙基，异丙基，正-丁基，仲-丁基，异丁基，正-戊基，异戊基，仲-戊基，正-戊基，正-辛基，十二烷基，鲸蜡基，硬脂基，等等。
就上述芳基而言，可能使用苯基，取代的苯基，萘基，取代的萘基，等等。
在连接至其主链上的支链由上式(I)表示的结构组成的情况下，就用含水介质可水解的该聚合物材料的例子而言，可能使用通过例如三烷基甲硅烷基的α，β-不饱和羧酸酯的均聚或共聚而获得的均聚物或共聚物，所述羧酸酯可通过含羧基的α，β-不饱和单体和氯化三烷基甲硅烷之间的反应而制备。就在此使用的含羧基α，β-不饱和单体的具体例子而言，可能使用丙烯酸，甲基丙烯酸，衣康酸，甲基富马酸，马来酸，富马酸，等等。另外，就氯化三烷基甲硅烷的具体例子而言，可能使用三甲基，三乙基，三正-丙基，三-异丙基，三-正-丁基，三-仲-丁基，三-异丁基，三-正-戊基，三-异戊基，三-仲-戊基，三-正-戊基，三-正-辛基，三癸基，三鲸蜡基，三苯基，三-对-甲基苯基，三苄基等等的甲硅烷基氯化物。
在连接至其主链上的支链由上式(I)表示的结构组成的情况下，就用含水介质可水解的该聚合物材料的具体例子而言，可能使用α，β-不饱和的均聚物或共聚物，它们各自具有由下式(III)或(IV)表示的单体的重复单元 式中，R1，R2和R3可以相同或不同，并且各自为氢原子，烷基或芳基作为相当于由上式(III)表示的单体的重量单元的三烷基甲硅烷基α，β-不饱和羧酸酯(丙烯酸甲硅烷酯)的具体例子，可列举的是由下式(III-1)至(III-22)表示的化合物。作为相当于由上式(IV)表示的单体的重量单元的三烷基甲硅烷基α，β-不饱和羧酸酯(甲基丙烯酸甲硅烷酯)的具体例子，可列举的是由下式(IV-1)至(IV-22)表示的化合物。
丙烯酸三甲基甲硅烷基酯 丙烯酸三乙基甲硅烷基酯 丙烯酸三-正-丙基甲硅烷基酯 丙烯酸三-异-丙基甲硅烷基酯 丙烯酸三-正-丁基甲硅烷基酯
丙烯酸三-异-丁基甲硅烷基酯 丙烯酸三-仲-丁基甲硅烷基酯 丙烯酸三-正-戊基甲硅烷基酯 丙烯酸三-正-己基甲硅烷基酯 丙烯酸三-正-辛基甲硅烷基酯 丙烯酸三-正-十二烷基甲硅烷基酯 丙烯酸三苯基甲硅烷基酯 丙烯酸三-对-甲基苯基酯 丙烯酸三苄基甲硅烷基酯 丙烯酸乙基二甲基甲硅烷基酯 丙烯酸正-丁基二甲基甲硅烷基酯 丙烯酸二-异-丙基-正-丁基甲硅烷基酯 丙烯酸正-辛基-二-正-丁基甲硅烷基酯 丙烯酸二-异-丙基硬脂基甲硅烷基酯 丙烯酸二环己基苯基酯 丙烯酸叔-丁基苯基甲硅烷基酯 丙烯酸月桂基二苯基甲硅烷基酯
甲基丙烯酸三甲基甲硅烷基酯 甲基丙烯酸三乙基甲硅烷基酯 甲基丙烯酸三-正-丙基甲硅烷基酯 甲基丙烯酸三-异-丙基甲硅烷基酯 甲基丙烯酸三-正-丁基甲硅烷基酯 甲基丙烯酸三-异-丁基甲硅烷基酯 甲基丙烯酸三-仲-丁基甲硅烷基酯 甲基丙烯酸三-正-戊基甲硅烷基酯 甲基丙烯酸三-正-己基甲硅烷基酯 甲基丙烯酸三-正-辛基甲硅烷基酯 甲基丙烯酸三-正十二烷基甲硅烷基酯 甲基丙烯酸三苯基甲硅烷基酯 甲基丙烯酸三-对-甲基苯基酯 甲基丙烯酸三苄基甲硅烷基酯 甲基丙烯酸乙基二甲基甲硅烷基酯 甲基丙烯酸正-丁基二甲基甲硅烷基酯 甲基丙烯酸二-异-丙基-正-丁基甲硅烷基酯 甲基丙烯酸正-辛基-二-正丁基甲硅烷基酯 甲基丙烯酸二-异-丙基硬脂基甲硅烷基酯 甲基丙烯酸二环己基苯基酯 甲基丙烯酸叔-丁基苯基甲硅烷基酯 甲基丙烯酸月桂基二苯基甲硅烷基酯 另外，三烷基甲硅烷基α，β-不饱和羧酸酯优选的例子由下式(VII-1)至(VII-10)表示。
马来酸三-异-丙基甲硅烷基甲基酯 马来酸三-异丙基甲硅烷基戊基酯 马来酸三-正丁基甲硅烷基-正-丁基酯 马来酸叔-丁基二苯基甲硅烷基甲基酯 马来酸叔-丁基二苯基甲硅烷基-正丁基酯 富马酸三-异-丙基甲硅烷基甲基酯
富马酸三-异-丙基甲硅烷基戊基酯 富马酸三-正-丁基甲硅烷基-正丁基酯 富马酸叔-丁基二苯基甲硅烷基甲基酯 富马酸叔-丁基二苯基甲硅烷基-正丁基酯 如果上述的聚合物材料由共聚物形成的话，那么，它可通过三烷基甲硅烷基α，β-不饱和羧酸酯与另一种单体的共聚作用而获得。就在此使用的该单体的具体例子而言，可能使用α，β-不饱和单体。作为该α，β-不饱和单体的具体例子，可能使用(甲基)丙烯酸甲酯，(甲基)丙烯酸乙酯，(甲基)丙烯酸正丙酯，(甲基)丙烯酸异丙酯，(甲基)丙烯酸正丁酯，(甲基)丙烯酸仲丁酯，(甲基)丙烯酸叔丁酯，(甲基)丙烯酸环己酯，(甲基)丙烯酸2-乙基己酯，(甲基)丙烯酸月桂酯，(甲基)丙烯酸硬脂酯，苯乙烯，α-甲基苯乙烯，对-乙烯基甲苯，丙烯腈，(甲基)丙烯酸2-羟乙基酯，或者聚乙二醇或聚丙二醇与(甲基)丙烯酸2-羟乙基酯，或其甲醚或乙醚的加合物。
在上式(II)中基团R4，R5和R6可以相同或不同并且各自为氢原子或1-18个碳原子的有机基团如烷基，芳基，链烷醇等等；R7为分别有1-18碳原子并且有或没有取代基的烷基，芳基或链烷醇；并且R6和R7可以连接至一起以形成具有Y1(杂原子)且有或没有取代基的杂环。作为所述烷基的具体例子，优选使用甲基，乙基，正-丙基，异丙基，正-丁基，仲-丁基，异丁基，正-戊基，异戊基，仲-戊基，正-戊基，正-辛基，十二烷基，鲸蜡基，硬脂基，等等。
由上式(II)表示并且具有用含水介质可水解的结构的化合物，例如可通过具有羧基的化合物(例如每分子有一个或更多个，优选1-120个羧基的化合物)和选自由下式(VII)表示的乙烯基醚化合物的化合物，乙烯基硫醚化合物，以及具有烯属双键和由氧原子或硫原子构成的杂原子的杂环化合物的化合物之间的反应而容易获得。 式中，R4，R5和R6可以相同或不同，并且各自为氢原子或1-18个碳原子的有机基团；R7为1-18碳原子的有机基团；并且R6和R7可以连接在一起形成带有Y1(杂原子)的杂环，Y1是氧原子或硫原子。
在上式(VIII)中基团R4，R5和R6可以相同或不同并且各自为氢原子或1-18个碳原子的有机基团如烷基，芳基，链烷醇等等；R7为分别有1-18碳原子并且有或没有取代基的烷基，芳基或链烷醇；并且R6和R7可以连接至一起以形成具有Y1(杂原子)且有或没有取代基的杂环。
由上式(VIII)表示的化合物的具体例子是脂族乙烯基醚化合物，如甲基乙烯醚，乙基乙烯基醚，异丙基乙烯基醚，正-丙基乙烯基醚，正-丁基乙烯基醚，异丁基乙烯基醚，2-乙基己基乙烯基醚，环己基乙烯基醚，等等；相应于上述醚任一种的脂族乙烯基硫醚化合物；环乙烯基醚化合物，如2，3-二氢呋喃，3，4-二氢-2H-吡喃等等；以及相应于上述环乙烯基醚任一种的环乙烯基硫醚化合物。
每分子至少具有一个羧基的聚合物材料的具体例子包括例如，聚酯树脂，丙烯酸树脂，马来酸聚丁二烯树脂，等等。
在每分子至少具有一个羧基的化合物和上式(VIII)表示的化合物之间的反应通常在酸催化剂存在下和在室温至100℃的温度下进行。
在连接至其主链上的支链由上式(II)表示的结构组成的情况下，就用含水介质可水解的该聚合物材料的例子而言，可能使用通过含羧基α，β-不饱和单体和由上式(VIII)表示的化合物之间的反应生产的反应产物的均聚或共聚而获得的均聚物或共聚物。就在此使用的含羧基α，β-不饱和单体的具体例子而言，可能使用丙烯酸，甲基丙烯酸，衣康酸，甲基富马酸，马来酸，富马酸，等等。
在连接至其主链上的支链由上式(II)表示的结构组成的情况下，就用含水介质可水解的该聚合物材料的具体例子而言，可能使用α，β-不饱和的均聚物或共聚物，它们各自具有由下式(V)或(VI)表示的单体的重复单元
式中，R4，R5和R6可以相同或不同，并且各自为氢原子或1-18个碳原子的有机基团；R7为1-18碳原子的有机基团；并且R6和R7可以连接在一起形成带有Y1(杂原子)的杂环，Y1是氧原子或硫原子。
下式(V-1)至(V-8)是反应产物(丙烯酸半缩醛酯)的具体例子，这些例子可通过相应于由上式(V)表示的单体的重复单元的含羧基αβ-不饱和单体和由上式(VIII)表示的化合物之间的反应获得。另外，下式(V-1)至(V-8)是反应产物(丙烯酸半缩醛酯)的具体例子，这些例子可通过相应于由上式(VI)表示的单体的重复单元的含羧基αβ-不饱和单体和由上式(VIII)表示的化合物之间的反应获得。
丙烯酸1-甲氧基乙酯 丙烯酸1-乙氧基乙酯 丙烯酸1-正-丙氧基乙酯 丙烯酸1-异-丙氧基乙酯 丙烯酸1-正-丁氧基乙酯
丙烯酸1-异-丁氧基乙酯 丙烯酸1-(2-乙基己氧基)乙酯 丙烯酸吡喃酯 甲基丙烯酸1-甲氧基乙酯 甲基丙烯酸1-乙氧基乙酯 甲基丙烯酸1-正-丙氧基乙酯 甲基丙烯酸1-异-丙氧基乙酯 甲基丙烯酸1-正-丁氧基乙酯 甲基丙烯酸1-异-丁氧基乙酯 甲基丙烯酸1-(2-乙基己氧基)乙酯 甲基丙烯酸吡喃酯 能够通过含羧基的αβ-不饱和单体和由上式(VIII)表示的化合物之间的反应获得的反应产物的其它优选的例子由下式(IX-1)至(IX-8)来列举。
马来酸二-1-甲氧基乙酯 马来酸二-1-乙氧基乙酯 马来酸二-1-正丙氧基乙酯 马来酸二-1-异-丙氧基乙酯 马来酸二-1-正-丁氧基乙酯 马来酸二-1-异-丁氧基乙酯 马来酸二-1-(2-乙基己氧基)乙酯 马来酸吡喃酯 如果上述聚合物材料由共聚物构成的话，其可通过含羧基αβ-不饱和单体和由上式(VIII)表示的化合物之间的反应获得的反应产物与另一种单体的共聚合而获得。就在此使用的该单体的具体例子而言，可能使用α，β-不饱和单体。作为该α，β-不饱和单体的具体例子，可能使用(甲基)丙烯酸甲酯，(甲基)丙烯酸乙酯，(甲基)丙烯酸正丙酯，(甲基)丙烯酸异丙酯，(甲基)丙烯酸正丁酯，(甲基)丙烯酸仲丁酯，(甲基)丙烯酸叔丁酯，(甲基)丙烯酸环己酯，(甲基)丙烯酸2-乙基己酯，(甲基)丙烯酸月桂酯，(甲基)丙烯酸硬脂酯，苯乙烯，α-甲基苯乙烯，对-乙烯基甲苯，丙烯腈，(甲基)丙烯酸2-羟乙基酯，或者聚乙二醇或聚丙二醇与(甲基)丙烯酸2-羟乙基酯，或其甲醚或乙醚的加合物。
由上式(III)，(IV)，(V)或(VI)表示的单体的重复单元在上述聚合物材料中的含量优选限制在20-100％重量的范围内，更优选在40-100％重量。如果单体重复单元的含量低于20％重量，那么在聚合物材料水解时所再生的羧基数量将变得太少，借此降低聚合物材料在含水介质中的溶解性，因此，使抛光布的抛光性能变差。
聚合物材料优选选自数均分子量从500-500,000、更优选从500-100,000，且玻璃化转变温度从30-100℃、更优选从40-80℃的那些材料。另外，包含具有上述特定数均分子量和玻璃化转变温度范围的聚合物材料的抛光布，在对被抛光的物体部件进行抛光时，能进一步使其抛光性能稳定化。
上述擦光层优选应当这样构成，以致使溶解性比聚合物材料更高的物质的颗粒分散于聚合物材料中。
就所述物质的例子而言，可能使用松香，纤维素，聚乙烯醇等等。以聚合物材料为基准，所述物质的颗粒优选应当以1-50％体积的比率分散。这是因为，如果分散颗粒的量低于1％体积的话，可能将难于充分地增加这些分散颗粒的作用(在抛光步骤中促进擦光层溶解的作用)。另一方面，如果分散颗粒的量高于50％体积的话，一旦擦光层浸入水溶液中，它可能马上被分解，因此使抛光布不能起作用。
(2)抛光布该抛光布包含含聚合物材料的擦光层和至少一种选自如下的磨料粒；所述聚合物材料可在含水介质水解；所述磨料粒选自氧化铈，氧化锰，二氧化硅，氧化铝和氧化锆，该磨料粒分散于聚合物材料中。该抛光布的具体例子包括仅由擦光层组成的那些抛光布，所述擦光层可通过对上述聚合物材料的注塑而模制；或包含由如下材料制得的基材和例如通过对上述聚合物材料的浇铸而沉积在所述基材上的擦光层的那些抛光布，其中所述制备基材的材料选自各种各样的材料如金属。
在这种情况下使用的聚合物材料可以与上述抛光布(1)中使用的聚合物材料相同。
磨料粒优选以0.5-20％重量的比率，均匀掺入并分散于聚合物材料中。
所述磨料粒优选应当是球形的或接近球形的，其平均粒径在0.02-0.1微米的范围内。
(3)抛光布该抛光布包含含聚合物材料的擦光层，所述聚合物材料在含水介质中是可溶的。该抛光布的具体例子包括仅由擦光层组成的那些抛光布，所述擦光层可通过对上述聚合物材料的注塑而模制；或包含由如下材料制得的基材和例如通过对上述聚合物材料的浇铸而沉积在所述基材上的擦光层的那些抛光布，其中所述制得基材的材料选自各种各样的材料如金属。
当在通过向物体部件施加300gf/cm2的负载而使之与擦光层接触的条件下，将擦光层和被抛光物体部件之间的相对速度设置在1.0m/sec时，优选的是，该聚合物材料选自在含水介质中以0.01-10.0mg/min速率可溶的那些材料。当聚合物材料的溶解速率低于0.01mg/min时，当通过使擦光层和物体部件相互旋转，同时将希望的负荷量施加至物体部件上并同时将包含磨料粒和水的抛光浆输送至擦光层，而使被抛光的物体部件受经抛光时，它可能难于令人满意地恢复擦光层的表面，因此可能导致磨料粒在擦光层上的局部积聚。另一方面，当所述聚合物材料的溶解速率高于10.0mg/min时，由于在被抛光物体部件的抛光期间，擦光层表面增加的溶解速率，因此，抛光浆可能强迫地从擦光层中排出，由此使之难于充分地将抛光浆的磨料粒输送至擦光层和物体部件之间的接触面上。
该聚合物材料可以是由至少一种选自丙烯酸，甲基丙烯酸，衣康酸，富马酸，马来酸，丙烯酸羟烷基酯，甲基丙烯酸羟烷基酯，N-乙烯基-2-吡咯烷酮，甲基乙烯基醚，N-乙烯基甲酰胺和N，N-二甲基丙烯酰胺的单体的聚合而得到的均聚物或共聚物。
(4)抛光布该抛光布包含擦光层，所述擦光层包含在在含水介质中是可溶的聚合物材料和选自氧化铈，氧化锰，二氧化硅，氧化铝和氧化锆的至少一种磨料粒，该磨料粒分散于聚合物材料中。该抛光布的具体例子包括仅由擦光层组成的那些抛光布，所述擦光层可通过对上述聚合物材料的注塑而模制；或包含由如下材料制得的基材和例如通过对上述聚合物材料的浇铸而沉积在所述基材上的擦光层的那些抛光布，其中所述制得基材的材料选自各种各样的材料如金属。
在这种情况下使用的聚合物材料可以与上述抛光布(3)中使用的相同。
磨料粒优选以0.5-20％重量的比率，均匀掺入并分散于聚合物材料中。
所述磨料粒优选应当是球形的或接近球形的，其平均粒径在0.02-0.1微米的范围内。
(5)抛光布该抛光布包含擦光层，在该擦光层受到摩擦应力以前，其表面禁止在含水介质存在下进行洗脱，而当擦光层受到摩擦应力时，允许在含水介质的存在下进行洗脱。
在这种情况下，“摩擦应力”指的是在通过将150-500gf/cm2的负载施加至物体部件上而使物体部件与擦光层接触的条件下，当将擦光层和被抛光物体部件之间的相对速度设置在0.2-3.0m/sec时，施加到擦光层上的力。
该抛光布的具体例子包括仅由擦光层组成的那些抛光布，或包含由选自各种材料如金属制得的基材和沉积在该基材上的上述擦光层的那些抛光布。
擦光层由包含聚合物材料(尤其是，各自具有由上式(III)，(IV)，(V)或(VI)表示的单体重复单元的均聚物或共聚物)的材料形成，如上述抛光布(1)所述，所述聚合物材料可通过含水介质水解。
(6)抛光布该抛光布包含擦光层，所述擦光层中分散有至少一种选自氧化铈，氧化锰，二氧化硅，氧化铝和氧化锆的磨料粒，其中，在擦光层经受摩擦应力之前，擦光层的表面部分在含水介质存在下禁止洗脱，而当擦光层受到摩擦应力时，在含水介质的存在下允许进行洗脱，同进，使得磨料粒能够供至擦光层的表面。
在这种情况下，“摩擦应力”指的是在通过将150-500gf/cm2的负载施加至物体部件上而使物体部件与擦光层接触的条件下，当将擦光层和被抛光物体部件之间的相对速度设置在0.2-3.0m/sec时，施加到擦光层上的力。
抛光布的具体例子包括仅由含上述磨料粒的擦光层组成的抛光布；或包含由选自各种材料如金属制得的基材，和含上述磨料粒的上述擦光层的那些抛光布，擦光层沉积在基材上。
擦光层由包含聚合物材料(尤其是，各自具有由上式(III)，(IV)，(V)或(VI)表示的单体重复单元的均聚物或共聚物)的材料和上述磨料粒形成，如上述抛光布(1)所述，所述聚合物材料可通过含水介质水解。
磨料粒优选以0.5-20％重量的比率，均匀掺入并分散于擦光层中。
所述磨料粒优选应当是球形的或接近球形的，其平均粒径在0.02-0.1微米的范围内。
接着，参考附图1对本发明的抛光装置进行解释。
转台1上用抛光布2覆盖。供料管3排列在抛光布2之上，所述供料管用于输送包含磨料粒和水以及如果需要含或不含的表面活性剂和分散剂的抛光浆，或输送除含水之外不含磨料粒以及如果需要含或不含的表面活性剂和分散剂的抛光组合物。在其顶表面上具有支承轴4的基材夹具5可旋转和垂直移动地排列在抛光布2上方。
包含在抛光浆中或抛光剂组合物中表面活性剂的例子包括例如非离子表面活性剂如聚乙二醇苯基醚，乙二醇脂族酸酯等等；两性表面活性剂如咪唑甜菜碱；阴离子表面活性剂如十二烷基硫酸钠；和阳离子表面活性剂如硬脂精三甲基氯化铵。
就抛光布而言，可能使用具有与上述(1)至(6)中所述相同结构的那些抛光布。然而，当上述抛光布(1)，(3)和(5)用于对物体部件的抛光处理时，包含磨料粒和水的抛光浆由给料管3输送至抛光布。另一方面，当上述抛光布(2)，(4)和(6)用于对物体部件的抛光处理时，包含水但不含磨料粒并且如果需要的话含表面活性剂和分散剂的抛光组合物由给料管3输送至抛光布。下面，将解释具体的抛光方法。
(a)利用抛光装置进行的抛光处理，所述装置备有具有上述结构(1)，(3)和(5)任一种的抛光布首先，以这样的方式利用夹具5抓住被抛光的物体部件6，例如一基材，以致使被抛光的表面面对抛光布2。然后，在使包含磨料粒和水的抛光浆由给料管3不断输送至抛光布2时，借助支承轴4将希望的负荷量施加至物体部件6上，以便使物体部件6与抛光布2接触。与此同时，使夹具5和转台1相互在相同的方向上保持旋转。因此，物体部件6待抛光的表面被输送至物体部件6和抛光布2之间界面上的抛光浆中的磨料粒抛光。
(b)利用抛光装置进行的抛光处理，所述装置备有具有上述结构(2)，(4)和(6)任一种的抛光布首先，以这样的方式利用夹具5抓住被抛光的物体部件6，例如一基材，以致使被抛光的表面面对抛光布2。然后，在使至少包含水且不含磨料粒的抛光组合物由给料管3不断输送至抛光布2的，借助支承轴4将希望的负荷量施加至物体部件6上，以便使物体部件6与抛光布2接触。与此同时，使夹具5和转台1相互在相同的方向上保持旋转。在这种情况下，分散于抛光布擦光层中的磨料粒，由于擦光层材料的洗脱，因此能够输送至物体部件6待抛光面和擦光层之间的界面上。因此，借助由擦光层供给的磨料粒并且在由给料管3输送的包含水的抛光组合物的存在下，物体部件6待抛光面被抛光。
接着，将对本发明的半导体装置的制备方法进行解释。
(第一步)在基材表面形成至少-个选自凹槽和开口的埋入部分，并将由铜或铜合金制成的布线材料薄膜沉积在包括基材埋入部分在内的整个表面上。
就基材而言，可能使用例如半导体基材或玻璃基材。
该埋入部分能在形成于基材上的绝缘薄膜中形成。就绝缘薄膜的具体例子而言，可能使用例如二氧化硅薄膜，硼-浸渍的玻璃薄膜(BPSG薄膜)，磷-浸渍的玻璃薄膜(PSG薄膜)等等。采用由选自四氮化三硅，碳，氧化铝，氮化硼，金刚石等等的材料形成的抛光-阻止(stopper)薄膜，可以将该绝缘薄膜覆盖在其表面上。
就铜基金属而言，可能使用铜(Cu)或铜合金如Cu-Si合金，Cu-Al合金，Cu-Si-Al合金，Cu-Ag合金等等。
所述布线材料薄膜可借助例如溅射沉积，真空淀积或电镀而形成。
传导性阻挡层可以沉积在绝缘薄膜上，后者包括在布线材料薄膜沉积至绝缘薄膜上之前在半导体基材的表面上形成的埋入部分。当这样的传导性阻挡层沉积在包括埋入部分的绝缘薄膜上时，至少一个选自布线层和填充通路的、埋入的传导性部件可在埋入部分中形成，所述埋入部分在布线材料薄膜沉积之后，由于如随后所述的、所进行的抛光处理而被传导性阻挡层包围。因此，用作传导性部件的铜能够通过该传导性阻挡膜防止扩散入绝缘薄膜中，于是阻止了半导体基材被铜污染。
该传导性阻挡膜可以由单一层或多层材料形成，所述材料选自例如TiN，Ti，Nb，W，WN，TaN，TaSiN，Ta，Co，Zr，ZrN和CuTa。优选的是，可以这样来形成传导性阻挡膜，以致使其厚度从15-50nm。
(第二步)利用抛光装置使在基材上形成的布线材料薄膜经受抛光处理，借此使铜基金属埋在埋入部件内部，因此，形成埋入的传导性部件，如由铜或铜合金组成的埋入布线层。
具体地，埋入的传导性部件能由下列方法形成。
(a)首先，利用夹具5固定用作被抛光物体部件的半导体基材6，其固定方式使得由铜或铜合金制成的布线材料薄膜能够面对抛光布(具有上述结构(1)，(3)和(5)任一种的抛光布)2。然后，在使包含磨料粒和水的抛光浆7由给料管3不断输送至抛光布2时，借助支承轴4将希望的负荷量施加至半导体基材6上，以便使半导体基材6与抛光布2接触。与此同时，使夹具5和转台1相互在相同的方向上保持旋转。因此，半导体基材6的布线材料薄膜主要地被已输送至布线材料薄膜和抛光布2之间接触面的抛光浆中的磨料粒抛光，借此，形成了其中铜或铜合金埋在埋入部分内部的、埋入的传导性部件。
(b)首先，利用夹具5固定用作被抛光物体部件的半导体基材6，其固定方式使得由铜或铜合金制成的布线材料薄膜能够面对抛光布(具有上述结构(2)，(4)和(6)任一种的抛光布)2。然后，在使至少包含水且不含磨料粒的抛光组合物由给料管3不断输送至抛光布2时，借助支承轴4将希望的负荷量施加至半导体基材6上，以便使半导体基材6与抛光布2接触。与此同时，使夹具5和转台1相互在相同的方向上保持旋转。在这种情况下，分散于抛光布擦光层中的磨料粒，由于擦光层材料的洗脱，因此能够进入基材6的布线材料薄膜和擦光层之间的界面。因此，由擦光层供给的磨料粒并且在由给料管3输送的包含水的抛光组合物的存在下，基材6的布线材料薄膜被抛光，借此，形成了其中铜或铜合金埋在埋入部分内部的、埋入的传导性部件。
上述抛光浆或抛光剂组合物另外还可以包含能够与铜反应产生铜络合物的水溶性有机酸(第一有机酸)，所述络合物基本上不溶于水并且其机械强度低于铜和氧化剂的机械强度。
该第一有机酸的具体例子包括例如2-喹啉羧酸(喹哪啶酸)，2-吡啶羧酸，2，6-吡啶羧酸，喹啉酸等等。
该第一有机酸在抛光浆或抛光剂组合物中的混合比优选在0.1％重量或更高。另外，如果该第一有机酸的混合比小于0.1％重量的话，它可能难于充分地产生其机械强度低于铜或铜合金薄膜表面上铜的机械强度的铜络合物。因此，它可能难于充分地促进在其抛光阶段铜或铜合金薄膜的抛光速率。更优选的是，该第一有机酸的混合比在0.3-1.2％重量的范围内。
当抛光浆或抛光剂组合物接触铜或铜合金薄膜时，上述氧化剂能有效地产生铜水合物。该氧化剂的具体例子是过氧化氢(H2O2)，次氯酸钠(NaClO)等等。
在抛光浆或抛光剂组合物中，氧化剂的混合比优选至少为第一有机酸的十倍(以重量计)。这是因为，如果相对于第一有机酸该氧化剂的混合比小于十倍(以重量计)的话，它可能难于充分地促进在铜或铜合金薄膜表面上产生铜络合物。相对于第一有机酸，该氧化剂优选的混合比不小于第一有机酸的30倍(以重量计)，更优选不小于50倍(以重量计)。
上述抛光浆或抛光剂组合物另外还可以包含带有一个羧基和一个羟基的有机酸(第二有机酸)。
上述第二有机酸能够有效地促进氧化剂产生铜水合物的上述作用。该第二有机酸的具体例子包括乳酸，酒石酸，扁桃酸，苹果酸，等等。这些酸可以单独使用或以两种或多种的混合物使用。在这些酸中，乳酸是最优选的。
以第一有机酸的重量计，在抛光浆或抛光剂组合物中第二有机酸的混合比率优选限定在20-250％重量。这是因为，如果第二有机酸的混合比率低于20％重量的话，它可能难于充分地促进氧化剂的作用以产生铜水合物。另一方面，如果该第二有机酸的混合比率超过250％重量的话，由铜或铜合金形成的布线材料薄膜可能被蚀刻掉，由此使之不可能形成布线图。更优选的是，以第一有机酸的重量计，第二有机酸的混合比在40-200％重量的范围内。
如上所述，根据本发明的抛光布[抛光布(1)]包含含聚合物材料的擦光层，所述聚合物材料可用含水介质水解。
当将包含磨料粒和水的抛光浆输送至如上所述构成的抛光布上时，其中该抛光布保持旋转同时将物体部件压在抛光布上，物体部件的抛光表面主要地被已输送至物体部件和抛光布之间界面的抛光浆中的磨料粒抛光。在这种情况下，由于抛光布包含用含水介质可水解的聚合物材料，因此，在物体部件的压力下通过滑动接触而向其局部地施加机械力的擦光层区域，能够借助包括在向其提供的抛光浆中的水水解并溶解，因此，使抛光布的表面总是能够被更新。因此，现在能够防止抛光浆中的磨料粒在抛光布表面(擦光表面)上积累和增大。结果是，在没有进行表面再生操作的情况下，在相当长的时间内，使抛光布能够显示出几乎相当于初始抛光性能的令人满意的抛光性能(与初始抛光阶段的抛光速率相比，或多或少将有所下降)，所述表面再生操作通常利用整修装置的整修工具在物体部件的抛光处理之后和在下一次抛光处理之前进行。因此，现在可能提供一种抛光布，该抛光布在没有必需的整修处理下，能够在相对长时间内稳定地对物体部件进行抛光。
特别是，当构成擦光层主要成分的聚合物材料由各自具有上式(III)或(IV)表示的单体重复单元(丙烯酸甲硅烷基酯或甲基丙烯酸甲硅烷基酯)的均聚物或者共聚物形成，或由各自具有上式(V)或(VI)表示的单体重复单元(丙烯酸半缩醛酯或者甲基丙烯酸半缩醛酯)的均聚物或共聚物形成时，能够进一步增加抛光布通过水解的溶解性，因此，使之能够进一步改善抛光布表面的更新效率。
也就是，各自具有上式(III)，(IV)，(V)或(VI)表示的单体重复单元的均聚物或者共聚物具有各自结合至其主链上的甲硅烷基酯基或者半缩醛酯基，以致使，当这些酯水解时，游离的亲水羧基将再生，借此，使之可能更平稳地溶解抛光布的表面，并因此进一步促进抛光布表面的更新。
另外，当溶解性比聚合物材料更高的物质的颗粒(例如松香)分散于抛光布中时，将进行源自于这些颗粒的溶解，借此，使之可能进一步的促进抛光布表面的更新。
另一种根据本发明的抛光布[抛光布(2)]包含含聚合物材料和至少一种如下磨料粒的擦光层，所述聚合物材料可用含水介质水解，所述磨料粒选自氧化铈，氧化锰，二氧化硅、氧化铝和氧化锆并且分散于聚合物材料中。
当将不含水和磨料粒的抛光组合物输送至如上所述构成的抛光布上时，该抛光布保持旋转同时将物体部件压在抛光布上，由于抛光布包含可用含水介质水解的聚合物材料，在物体部件的压力下，通过滑动接触向其局部地施加机械力的擦光层区域，借助包括在向其提供的抛光组合物中的水进行水解和洗脱。结果是，分散于抛光布中的磨料粒能够进入物体部件和抛光布之间的界面，因此，使磨料粒能够自动地输送至上述界面处，由此使得物体部件的抛光面能够主要地被磨料粒抛光。另外，由于抛光布能够通过其水解而溶解，并且抛光布的表面能够总是被更新，因此，现在可能防止磨料粒在抛光布的表面上积累和增大。结果是，在没有进行表面再生操作的情况下，在相当长的时间内，使抛光布能够显示出几乎相当于初始抛光性能的令人满意的抛光性能(与初始抛光阶段的抛光速率相比，或多或少将有所下降)，所述表面再生操作通常利用整修装置的整修工具在物体部件的抛光处理之后和在下一次抛光处理之前进行。因此，现在可能提供一种抛光布，该抛光布在没有必需的整修处理下，能够在相对长时间内稳定地对物体部件进行抛光。
特别是，当构成擦光层主要成分的聚合物材料由各自具有由上式(III)或(IV)表示的单体重复单元(丙烯酸甲硅烷基酯或甲基丙烯酸甲硅烷基酯)的均聚物或共聚物形成，或由各自具有由上式(V)或(VI)表示的单体重复单元(丙烯酸半缩醛酯或甲基丙烯酸半缩醛酯)的均聚物或共聚物形成时，通过抛光布水解的溶解性能够进一步得以增加，因此，使之能够平稳地输送来自抛光布的磨料粒，同时，还将改善抛光布表面的更新效率。
另外，当溶解性比聚合物材料更高的物质的颗粒(例如松香)分散于抛光布中时，将进行源自于这些颗粒的溶解，借此，使之可能更平稳地输送来自抛光布的磨料粒，同时进一步促进抛光布表面的更新。
另一种根据本发明的抛光布[抛光布(3)]包含含聚合物材料的擦光层，所述聚合物材料可溶于含水介质。
当将包含磨料粒和水的抛光浆输送至如上所述构成的抛光布上时，其中该抛光布保持旋转同时将物体部件压在抛光布上，物体部件的抛光表面主要地被已输送至物体部件和抛光布之间界面的抛光浆中的磨料粒抛光。在这种情况下，由于抛光布包含可溶于含水介质的聚合物材料，因此，在物体部件的压力下，通过滑动接触向其局部地施加机械力的擦光层区域能够被包括在向其提供的抛光浆中的水溶解，因此使抛光布的表面总是能够被更新。因此，现在能够防止抛光浆中的磨料粒在抛光布表面(擦光表面)上积累和增大。结果是，在没有进行表面再生操作的情况下，在相当长的时间内，使抛光布能够显示出几乎相当于初始抛光性能的令人满意的抛光性能(与初始抛光阶段的抛光速率相比，或多或少将有所下降)，所述表面再生操作通常利用整修装置的整修工具在物体部件的抛光处理之后和在下一次抛光处理之前进行。因此，现在可能提供一种抛光布，该抛光布在没有必需的整修处理下，能够在相对长时间内稳定地对物体部件进行抛光。
特别是，在通过将300gf/cm2的负荷施加至物体部件上而使其与擦光层接触的条件下，在擦光层和被抛光物体部件之间的相对速度设置在1.0m/sec时，当构成擦光层主要成分的聚合物材料由在含水介质中可以0.01-10.0mg/min的速率溶解的材料形成时，在抛光步骤中抛光布的溶解性将进一步增加，因此，使之能够进一步改善抛光布表面的更新效率。
另一种根据本发明的抛光布[抛光布(4)]包含含聚合物材料和至少一种如下的磨料粒的擦光层，所述聚合物材料在含水介质中是可溶的，磨料粒选自氧化铈，氧化锰，二氧化硅，氧化铝和氧化锆且分散于聚合物材料中。
当将不含水和磨料粒的抛光组合物输送至如上所述构成的抛光布上时，该抛光布保持旋转同时将物体部件压在抛光布上，由于抛光布包含在含水介质中可溶的聚合物材料，通过物体部件的滑动接触向其施加机械力的擦光层区域，借助包括在向其提供的抛光组合物中的水进行洗脱。结果是，分散于抛光布中的磨料粒能够进入物体部件和抛光布之间的界面，因此，使磨料粒能够自动地输送至上述界面处，由此使得物体部件的抛光面能够主要地被磨料粒抛光。另外，由于抛光布能够溶解于水中，并且抛光布的表面能够总是被更新，因此，现在可能防止磨料粒在抛光布的表面上积累和增大。结果是，在没有进行表面再生操作的情况下，在相当长的时间内，使抛光布能够显示出几乎相当于初始抛光性能的令人满意的抛光性能(与初始抛光阶段的抛光速率相比，或多或少将有所下降)，所述表面再生操作通常利用整修装置的整修工具在物体部件的抛光处理之后和在下一次抛光处理之前进行。因此，现在可能提供一种抛光布，该抛光布在没有必需的整修处理下，能够在相对长时间内稳定地对物体部件进行抛光。
特别是，在通过将300gf/cm2的负荷施加至物体部件上而使其与擦光层接触的条件下，在擦光层和被抛光物体部件之间的相对速度设置在1.0m/sec时，当构成擦光层主要成分的聚合物材料由在含水介质中可以0.01-10.0mg/min的速率溶解的材料形成时，在抛光步骤中抛光布的溶解性将进一步增加，因此，使之能够更平稳地输送来自抛光布的磨料粒，同时使之能够进一步改善抛光布表面的更新效率。
另一种根据本发明的抛光布[抛光布(5)]包含擦光层，在擦光层受到摩擦应力之前，其表面禁止在含水介质存在下洗脱；当擦光层受到摩擦应力时，其表面允许在含水介质存在下进行洗脱。
当将包含磨料粒和水的抛光浆输送至如上所述构成的抛光布上时，其中该抛光布保持旋转同时将物体部件压在抛光布，物体部件的抛光表面主要地被已输送至物体部件和抛光布之间界面的抛光浆中的磨料粒抛光。在这种情况下，接受通过对物体部件的加压和物体部件的滑动接触而施加的机械力(摩擦力或摩擦应力)的擦光层区域，在包括在向其提供的抛光浆中的水的存在下进行洗脱，因此，使抛光布的表面能够总是被更新。因此，现在能够防止抛光浆中的磨料粒在抛光布表面(擦光表面)上积累和增大。结果是，在没有进行表面再生操作的情况下，在相当长的时间内，使抛光布能够显示出几乎相当于初始抛光性能的令人满意的抛光性能(与初始抛光阶段的抛光速率相比，或多或少将有所下降)，所述表面再生操作通常利用整修装置的整修工具在物体部件的抛光处理之后和在下一次抛光处理之前进行。因此，现在可能提供一种抛光布，该抛光布在没有必需的整修处理下，能够在相对长时间内稳定地对物体部件进行抛光。
另一种根据本发明的抛光布[抛光布(6)]包含在其设计成与被抛光物体部件相接触的一个面上的至少一个擦光层，所述擦光层中分散有至少一种选自氧化铈，氧化锰，二氧化硅，氧化铝和氧化锆的磨料粒。擦光层的表面部分在擦光层经受摩擦应力之前，在含水介质存在下禁止洗脱；而当擦光层受到摩擦应力时，在含水介质的存在下允许进行洗脱，同时使得磨料粒能够供至擦光层的表面。
当将不含水和磨料粒的抛光组合物输送至如上所述构成的抛光布上时，该抛光布保持旋转同时将物体部件压在抛光布上，接受通过对物体部件加压和物体部件的滑动接触而施加的机械力(摩擦应力)的擦光层区域，在包括在向其提供的抛光组合物中的水的存在下进行洗脱。结果是，分散于抛光布中的磨料粒能够进入物体部件和抛光布之间的界面，因此，使磨料粒能够自动地输送至上述界面处，由此使得物体部件的抛光面能够主要地被磨料粒抛光。另外，由于抛光布能够由于上述摩擦应力的作用在水存在下进行洗脱，并且抛光布的表面能够总是被更新，因此，现在可能防止磨料粒在抛光布表面上的积累和增大。结果是，在没有进行表面再生操作的情况下，在相当长的时间内，使抛光布能够显示出几乎相当于初始抛光性能的令人满意的抛光性能(与初始抛光阶段的抛光速率相比，或多或少将有所下降)，所述表面再生操作通常利用整修装置的整修工具在物体部件的抛光处理之后和在下一次抛光处理之前进行。因此，现在可能提供一种抛光布，该抛光布在没有必需的整修处理下，能够在相对长时间内稳定地对物体部件进行抛光。
根据本发明一实施方案的抛光装置包括具有覆盖有抛光布的表面的转台，所述抛光布具有由上述结构(1)，(3)和(5)任一个构成的擦光层；可旋转和垂直地移动、排列在转台之上的夹具机构，其设计成固定被抛光的主体部件；该夹具机构还设计成将希望的负荷量加至主体部件上，借此，使主体部件与转台的擦光布加压接触；另外还设计成与转台在相同的方向上旋转；和用于将包含磨料粒的抛光浆输送至抛光布的给料机构。由于具有上述结构(1)，(3)和(5)任一个的擦光布的作用，因此，该抛光装置能够稳定地对物体部件进行长时间抛光，而不必进行整修处理。
根据本发明另一实施方案的抛光装置包括具有覆盖有带擦光层的抛光布的表面的转台，其中所述擦光层由上述结构(2)，(4)和(6)任一种构成并且包含至少一种选自氧化铈，氧化锰，二氧化硅，氧化铝和氧化锆的磨料粒；可旋转和垂直地移动、排列在转台之上的固定机构，其设计成固定被抛光的主体部件；该夹具机构还设计成将希望的负荷量加至主体部件上，借此，使主体部件与转台的擦光布加压接触；另外还设计成与转台在相同的方向上旋转；和用于将至少包含水且不含磨料粒的抛光组合物输送至抛光布的给料机构。由于具有上述结构(2)，(4)和(6)任一种的擦光布的作用，该抛光装置能够将磨料粒自动进给至抛光表面并且还能够长时间稳定地对物体部件进行抛光，而不必进行整修处理。
根据本发明另一实施方案的抛光装置的制备方法包括如下步骤在沉积于半导体基材上的绝缘薄膜中，形成至少一个埋入部分，所述埋入部分选自相应于布线层构型的凹槽，和相应于填充通路的构型的开口；将由铜或铜合金制成的布线材料薄膜形成在包括埋入部分内表面在内的绝缘薄膜的表面上；并且利用抛光装置对抛光布线材料薄膜进行抛光，在此所述装置配备有选自上述结构(1)-(6)任一种的抛光布，借此形成至少一个选自在埋入部分中的填充通路和布线层的传导性部件。
根据本发明，由于布线材料薄膜设计成借助使用抛光装置的简化的步骤进行抛光，所述装置配备有能够保持稳定抛光性能而不必进行上述整修的抛光布，因此，现在可能大量制造这样的半导体器件，其中，传导性部件如具有希望的膜厚度的布线层被埋在埋入部分中。
接着，将对本发明的实施例进行详细解释。
<合成例1>
首先，将40.0重量份二甲苯，和10.0重量份醋酸丁酯加入装有搅拌器的烧瓶中，并将得到的混合物加热至134℃的温度。然后，在3小时内，搅拌下，将含60.0重量份丙烯酸三-异-丙基甲硅烷基酯(由上式(III-4)表示的化合物)，15.0重量份甲基丙烯酸2-乙氧基乙酯，20.0重量份甲基丙烯酸甲酯，5.0重量份甲基丙烯酸正丁酯和1.0重量份聚合催化剂或perbutyl I(商品名，NOF CORPOPATION；叔丁基过氧异丙基碳酸酯)滴加至烧瓶中的上述混合物中。在添加结束之后，将得到的混合物在此温度保温30分钟，以获得反应混合物。然后，在20分钟之内，将由10.0重量份二甲苯，和1.0重量份perbutyl I组成的混合物滴加至上述反应混合物中，并在保持该温度的同时对反应混合物搅拌2小时，以完成聚合反应。最后，通过向其添加48.0重量份二甲苯稀释得到的反应混合物，从而获得共聚物的50％二甲苯溶液，所述共聚物具有由下式(X)表示的结构式的丙烯酸甲硅烷基酯重复单元。
另外，用此方式得到的共聚物的数均分子量为67,000，其玻璃化转变温度为56℃。以共聚物的总重量为基准，所述丙烯酸甲硅烷基酯重复单元的比率为60％重量。 (在该结构式X中示出的组成比以重量百分比计)<合成例2>
首先，将40.0重量份二甲苯，和10.0重量份醋酸丁酯加入装有搅拌器的烧瓶中，并将得到的混合物加热至134℃的温度。然后，在3小时内，搅拌下，将含43.7重量份甲基丙烯酸单-异-丁氧基乙酯(由上述(VI-6)表示的化合物)，52.0重量份甲基丙烯酸甲酯，4.3重量份丙烯酸2-乙基己酯和1.0重量份聚合催化剂或perbutyl I的混合溶液滴加至烧瓶中的上述混合物中。在添加结束之后，将得到的混合物在此温度保温30分钟，以获得反应混合物。然后，在20分钟之内，将由10.0重量份二甲苯，和1.0重量份perbutyl I组成的混合物滴加至上述反应混合物中，并在保持该温度的同时对反应混合物搅拌2小时，以完成聚合反应。最后，通过向其添加48.0重量份二甲苯稀释得到的反应混合物，从而获得共聚物的50％二甲苯溶液，所述共聚物具有由下式(XI)表示的结构式的甲基丙烯酸半缩醛酯重复单元。
另外，用此方式得到的共聚物的数均分子量为38,000，其玻璃化转变温度为50℃。
以共聚物的总重量为基准，所述甲基丙烯酸半缩醛酯重复单元的比率为43.7％重量。 (在该结构式XI中示出的组成比以重量百分比计)<合成例3>
首先，将40.0重量份二甲苯，和10.0重量份醋酸丁酯加入装有搅拌器的烧瓶中，并将得到的混合物加热至134℃的温度。然后，在3小时内，搅拌下，将含64.0重量份丙烯酸，36.0重量份丙烯酸甲氧基乙酯和1.0重量份聚合催化剂或perbutyl I的混合溶液滴加至烧瓶中的上述混合物中。在添加结束之后，将得到的混合物在此温度保温30分钟，以获得反应混合物。然后，在20分钟之内，将由10.0重量份二甲苯，和1.0重量份perbutyl I组成的混合物滴加至上述反应混合物中，并在保持该温度的同时对反应混合物搅拌2小时，以完成聚合反应。
最后，通过向其中添加48.0重量份二甲苯将得到的反应混合物稀释，从而获得50％的聚合物的二甲苯溶液，所述聚合物在含水介质中是可溶的。
另外，用此方式得到的共聚物的数均分子量为21,000，其玻璃化转变温度为35℃。
<合成例4>
首先，将40.0重量份二甲苯，和10.0重量份醋酸丁酯加入装有搅拌器的烧瓶中，并将得到的混合物加热至134℃的温度。然后，在3小时内，搅拌下，将含15.0重量份甲基丙烯酸甲酯，85.0重量份甲基丙烯酸丁酯和1.0重量份聚合催化剂或perbutyl I的混合溶液滴加至烧瓶中的上述混合物中。在添加结束之后，将得到的混合物在此温度保温30分钟，以获得反应混合物。然后，在20分钟之内，将由10.0重量份二甲苯，和1.0重量份perbutyl I组成的混合物滴加至上述反应混合物中，并在保持该温度的同时对反应混合物搅拌2小时，以完成聚合反应。
最后，通过向其中添加48.0重量份二甲苯将得到的反应混合物稀释，从而获得50％的聚合物的二甲苯溶液，当聚合物经受摩擦应力时，其表面能够在含水介质中洗脱。
另外，用此方式得到的共聚物的数均分子量为17,000，其玻璃化转变温度为44℃。
(实施例1)以0.5％重量的比率，将平均粒径为0.2微米的氧化铈磨料粒分散于纯水中，以制备抛光浆。
另外，将共聚物50％的二甲苯溶液流延至转台的表面，所述共聚物具有在上述合成例1中合成的结构(X)表示的结构式，然后干燥以获得厚度为50微米且由上述共聚物构成的抛光布。然后，将覆盖有抛光布的转台组装入如图1所示的上述抛光装置中。
然后，制备在其上具有二氧化硅薄膜的、20mm的正方形硅基材。然后，以这样的方式将硅基材6固定至图1所示抛光装置的夹具5上，以致使其二氧化硅薄膜面对在转台1表面上形成的抛光布2。尔后，借助夹具5的支承轴4，通过将约300g/cm2的负荷施加至硅基材6上而使该硅基材6与转台1上形成的抛光布2接触，同时使转台1和夹具5在互相相同的方向上旋转，其旋转速率分别为100rpm和103rpm，以20mL/min的流动速率将抛光浆由供料管3输送至抛光布2上，借此对硅基材6表面上形成的二氧化硅薄膜抛光60分钟。
(对比例1)在与实施例1中所述相同的条件下，对硅基材6表面上形成的二氧化硅薄膜进行60分钟的抛光，所不同的是，将硬聚氨酯泡沫(IC1000(商品名)；Rodel Co.，Ltd)用作抛光布而组装入抛光装置中。
测量实施例1以及对比例1中二氧化硅薄膜的抛光时间和抛光速率，结果列于图2中。
由图2可以看出，在对比例1的情况下，即利用装备有由硬聚氨酯泡沫形成的传统抛光布的抛光装置，对硅基材上形成的二氧化硅薄膜进行抛光的情况下，抛光速率将随抛光时间的流逝而成比例地增加。更准确地说，当抛光时间持续60分钟时，抛光速率将比初始抛光速率增加30％，因此表明了抛光速率的波动。
相反，在实施例1的情况下，即利用装备有抛光布的抛光装置对在硅基材上形成的二氧化硅薄膜进行抛光的情况下，所述抛光布由具有上式(X)中示出的结构式的共聚物形成，尽管抛光速率随抛光时间的流逝或多或少成比例地增加，但当持续60分钟的抛光时间时，其抛光速率仅比初始抛光速率增加10％，因此表明了相对稳定的抛光速率。
(实施例2)将共聚物50％的二甲苯溶液流延至转台的表面，所述共聚物具有在上述合成例2中合成的结构(XI)表示的结构式，然后干燥以获得厚度为50微米且由上述共聚物构成的抛光布。然后，将覆盖有抛光布的转台组装入如图1所示的上述抛光装置中。
然后，制备在其上具有二氧化硅薄膜的、20mm的正方形硅基材。然后，以这样的方式将硅基材6固定至图1所示抛光装置的夹具5上，以致使，其二氧化硅薄膜面对在转台1表面上形成的抛光布2。然后，用与实施例1中所述相同的方式，对硅基材6表面上形成的二氧化硅薄膜进行抛光。
另外，利用#80金刚石电沉积修整器并在200g/cm2负荷和160rpm的转台转速条件下，进行用于调节抛光布表面状态的整修。
结果证明，通过预先进行5分钟或更长的上述整修，可能以约40nm/min的抛光速率对二氧化硅薄膜进行稳定的抛光。
(实施例3)将共聚物50％的二甲苯溶液(甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸丁酯的共聚物)涂布至IC1000/Suba-400(商品名，Rodel Co.，Ltd)的擦光面上，然后干燥以获得厚度为85微米的抛光布；其中所述共聚物在上述合成例4中合成，即当其受到摩擦应力时，其表面在含水介质中被洗脱的聚合物。然后，将覆盖有抛光布的转台组装入如图1所示的上述抛光装置中。
然后，制备具有在其上形成的二氧化硅薄膜(P-TEOS薄膜)的、20mm的正方形硅基材。然后，以这样的方式将硅基材6固定至图1所示抛光装置的夹具5上，以致使其二氧化硅薄膜面对在转台1表面上形成的抛光布2。然后，通过夹具5的支承轴4，借助向硅基材6施加约300g/cm2的负荷而使硅基材6与转台1上形成的抛光布2接触，同时，使转台1和夹具5在相同的方向上分别以50rpm和160rpm的转速进行旋转；以20mL/min的流速，由供料管3将包含纯水和1％重量氧化铈磨料粒的抛光浆输送至抛光布2上，借此对硅基材6表面上形成的二氧化硅薄膜进行抛光；其中所述磨料粒的平均粒径为0.2微米并且分散于纯水中。
另外，利用#80金刚石电沉积修整器并在200g/cm2负荷和160rpm的转台转速条件下，进行用于调节抛光布表面状态的整修。
结果证明，通过预先进行5分钟或更长的上述整修，可能以约40nm/min的抛光速率对二氧化硅薄膜进行稳定的抛光。
<实施例4>
将共聚物50％的二甲苯溶液(丙烯酸/丙烯酸甲氧基酯的共聚物)涂布至IC1000/Suba-400(商品名，Rodel Co.，Ltd)的擦光面上，厚度为55微米，然后干燥以获得抛光布；其中所述共聚物在上述合成例3中合成，即在含水介质中是可溶的聚合物。然后，将覆盖有抛光布的转台组装入如图1所示的上述抛光装置中。
然后，制备具有在其上形成的二氧化硅薄膜(P-TEOS薄膜)的、25mm的正方形硅基材。然后，以这样的方式将硅基材6固定至图1所示抛光装置的夹具5上，以致使其二氧化硅薄膜面对在转台1表面上形成的抛光布2。尔后，以与实施例3中所述相同的方式，对硅基材6表面上形成的二氧化硅薄膜进行抛光。
另外，利用#80金刚石电沉积修整器并在200g/cm2负荷和160rpm的转台转速条件下，进行用于调节抛光布表面状态的整修。
结果证明，通过预先进行5分钟或更长的上述整修，可能以约50nm/min的抛光速率对二氧化硅薄膜进行稳定的抛光。
(实施例5)将共聚物50％的二甲苯溶液涂布至IC1000/Suba-400(商品名，Rodel Co.，Ltd.)上，厚度为70微米，然后干燥以获得抛光布；其中所述共聚物在合成例2中合成，即具有甲基丙烯酸半缩醛酯重复单元的共聚物。然后，将覆盖有抛光布的转台组装入如图1所示的上述抛光装置中。
然后，制备具有在其上形成的二氧化硅薄膜(P-TEOS薄膜)的、25mm的正方形硅基材。然后，以这样的方式将硅基材6固定至图1所示抛光装置的夹具5上，以致使其二氧化硅薄膜面对在转台1表面上形成的抛光布2。尔后，以与实施例3中所述相同的方式，对硅基材6表面上形成的二氧化硅薄膜进行抛光。
另外，利用#80金刚石电沉积修整器并在200g/cm2负荷和160rpm的转台转速条件下，进行用于调节抛光布表面状态的整修。
结果证明，通过预先进行5分钟或更长的上述整修，可能以约50nm/min的抛光速率对二氧化硅薄膜进行稳定的抛光。
(实施例6)将共聚物50％的二甲苯溶液涂布至IC1000/Suba-400(商品名，Rodel Co.，Ltd.)的擦光面上，厚度约50微米，然后干燥以获得抛光布；其中所述共聚物具有丙烯酸甲硅烷基酯重复单元并在上述合成例1中合成，另外，二甲苯溶液还包含3％重量(以共聚物重量计)、平均粒径0.2微米的氧化铈磨料粒。然后，将覆盖有抛光布的转台组装入如图1所示的上述抛光装置中。
然后，制备具有在其上形成的二氧化硅薄膜(P-TEOS薄膜)的、25mm的正方形硅基材。然后，以这样的方式将硅基材6固定至图1所示抛光装置的夹具5上，以致使其二氧化硅薄膜面对在转台1表面上形成的抛光布2。尔后，借助夹具5的支承轴4，通过向硅基材6施加约300g/cm2的负荷而使硅基材6与转台1上形成的抛光布2接触，同时，使转台1和夹具5分别以50rpm和160rpm的转速在相同的方向旋转，以20 mL/min的流速将4.3％重量的过氧化氢水溶液(抛光剂组合物)由供料管3输送至抛光布2。借此，对硅基材表面上形成的二氧化硅薄膜进行抛光。
另外，利用#80金刚石电沉积修整器并在200g/cm2负荷和160rpm的转台转速条件下，进行用于调节抛光布表面状态的整修。
结果证明，尽管抛光剂组合物不含磨料粒，但通过预先进行10秒钟的整修，将可能以约4nm/min的抛光速率对二氧化硅薄膜进行抛光。
(实施例7)将共聚物50％的二甲苯溶液涂布至IC1000/Suba-400(商品名，Rodel Co.，Ltd.)的擦光面上，厚度约50微米，然后干燥以获得抛光布；其中所述共聚物具有丙烯酸甲硅烷基酯重复单元并在上述合成例1中合成，另外，二甲苯溶液还包含分散在其中的3％重量(以共聚物重量计)、平均粒径0.6微米的氧化铝磨料粒。然后，将覆盖有抛光布的转台组装入如图1所示的上述抛光装置中。
然后，制备具有在其上形成的铜薄膜的、25mm的正方形硅基材。然后，以这样的方式将硅基材6固定至图1所示抛光装置的夹具5上，以致使其铜薄膜面对在转台1表面上形成的抛光布2。尔后，借助夹具5的支承轴4，通过向硅基材6施加约300g/cm2的负荷而使硅基材6与转台1上形成的抛光布2接触，同时，使转台1和夹具5分别以50rpm和160rpm的转速在相同的方向旋转，以20mL/min的流速将抛光剂组合物由供料管3输送至抛光布2，借此对硅基材6表面上形成的铜膜进行抛光。另外，在此使用的抛光剂组合物由包含0.5％重量的喹哪啶酸，0.6％重量的乳酸，0.9％重量的表面活性剂和4.5％重量的过氧化氢的水溶液形成。
另外，利用#80金刚石电沉积修整器并在200g/cm2负荷和160rpm的转台转速条件下，进行用于调节抛光布表面状态的整修。
结果证明，尽管抛光剂组合物不含磨料粒，但通过预先进行10秒钟的整修，将可能以约11nm/min的抛光速率对铜膜进行抛光。
(实施例8)首先，制备由3.6％重量胶态二氧化硅，1.1％重量胶态氧化铝，0.6％重量2-喹啉羧酸(喹哪啶酸)，0.35％重量乳酸，1.8％重量十二烷基硫酸铵，3.9％重量过氧化氢，0.5％重量羟乙基纤维素和平衡量的水组成的抛光浆。
然后，通过CVD法，作为层间绝缘薄膜，例如将厚度1000nm的二氧化硅薄膜22沉积至在其表面上备有扩散层如图3A所示的源漏层的硅基材21的表面上。尔后，通过光蚀技术，形成多个凹槽23，每个凹槽的宽度为100微米，深度为8微米并且构型相应于布线层。此外，如图3B所示，通过溅射沉积法，在包括上述凹槽表面在内的二氧化硅薄膜22的整个表面上，以所提及的顺序，顺序地形成由TiN制成且厚度为15纳米的阻挡层24以及厚度为1.6微米的铜膜25。
然后，利用如图1所示的抛光装置，该装置备有其表面覆盖有0.8mm厚抛光布的转台，所述抛光布由具有在实施例1中使用的相同结构式的共聚物形成，即结构式(X)；用这样的方式，将具有在其上形成的铜膜25的硅基材21相反地固定至抛光装置的夹具5上，以致使其铜膜25面对转台1表面上形成的抛光布2。尔后，借助夹具5的支承轴4，通过对硅基材21施加约500gf/cm2的负荷而将其压至转台1上形成的抛光布上，同时分别以103rpm和100rpm的转速使转台1和夹具5在相同的方向旋转，以50mL/min的流速由供料管3将抛光浆输送至抛光布2，借此对铜薄膜25和阻挡层24进行约40分钟的抛光，直至二氧化硅薄膜22和阻挡层24暴露为止，因此，形成了被阻挡层24包围的、埋入的铜布线层26，如图3C所示。结果，制得了具有埋入的铜布线层26的半导体器件。
如上所述，根据本发明，现在可能提供一种抛光布，该抛光布在没有必需的整修处理下，能够在相对长时间内显示出稳定的抛光性能。
另外，根据本发明，还可能提供一种抛光布，该抛光布具有磨料粒自动供给能力并且在没有必需的整修处理下，能够在相对长时间内显示出稳定的抛光性能。
此外，根据本发明，可能提供一种备有上述抛光布的抛光装置，所述抛光布能够显示出稳定的抛光性能并且适用于形成埋入传导性部件如半导体装置的埋入布线层的化学机械抛光(CMP)。
此外，根据本发明，还可能提供一种半导体器件的制备方法，该方法使之可能可靠地在至少一个埋入部分中形成传导性部件如高精度的埋入布线层，所述埋入部分选自沉积在半导体基材上的绝缘薄膜中形成的凹槽和开口。
权利要求
1.一种包含含聚合物材料的擦光层的抛光布，所述聚合物材料可用含水介质水解。
2.根据权利要求1的抛光布，其中，所述聚合物材料包含带有支链的主链，所述支链具有用含水介质可水解的结构。
3.根据权利要求2的抛光布，其中，在聚合物材料中的可用含水介质水解的该结构由下式(I)或(II)表示 式中，R1，R2和R3可以相同或不同，并且各自为氢原子，烷基或芳基 式中，R4，R5和R6可以相同或不同，并且各自为氢原子或1-18个碳原子的有机基团；R7为1-18碳原子的有机基团；并且R6和R7可以连接在一起形成带有Y1杂原子的杂环，Y1是氧原子或硫原子。
4.根据权利要求2的抛光布，其中，聚合物材料是α，β-不饱和均聚物或共聚物，其分别带有由下式(III)，(IV)，(V)或(VI)表示的单体重复单元 式中，R1，R2和R3可以相同或不同，并且各自为氢原子，烷基或芳基 式中，R1，R2和R3可以相同或不同，并且各自为氢原子，烷基或芳基 式中，R4，R5和R6可以相同或不同，并且各自为氢原子或1-18个碳原子的有机基团；R7为1-18碳原子的有机基团；并且R6和R7可以连接在一起形成带有Y1杂原子的杂环，Y1是氧原子或硫原子。 式中，R4，R5和R6可以相同或不同，并且各自为氢原子或1-18个碳原子的有机基团；R7为1-18碳原子的有机基团；并且R6和R7可以连接在一起形成带有Y1杂原子的杂环，Y1是氧原子或硫原子。
5.一种包含含聚合物材料和至少一种如下磨料粒的擦光层的抛光布，所述聚合物材料可在含水介质中水解；所述磨料粒选自氧化铈，氧化锰，二氧化硅，氧化铝和氧化锆，该磨料粒分散于聚合物材料中。
6.根据权利要求5的抛光布，其中，所述聚合物材料包含带有支链的主链，所述支链具有用含水介质可水解的结构。
7.根据权利要求6的抛光布，其中，在聚合物材料中可用含水介质水解的结构由下式(I)或(II)表示 式中，R1，R2和R3可以相同或不同，并且各自为氢原子，烷基或芳基 式中，R4，R5和R6可以相同或不同，并且各自为氢原子或1-18个碳原子的有机基团；R7为1-18碳原子的有机基团；并且R6和R7可以连接在一起形成带有Y1杂原子的杂环，Y1是氧原子或硫原子。
8.根据权利要求6的抛光布，其中，聚合物材料是α，β-不饱和均聚物或共聚物，其分别带有由下式(III)，(IV)，(V)或(VI)表示的单体重复单元 式中，R1，R2和R3可以相同或不同，并且各自为氢原子，烷基或芳基 式中，R1，R2和R3可以相同或不同，并且各自为氢原子，烷基或芳基 式中，R4，R5和R6可以相同或不同，并且各自为氢原子或1-18个碳原子的有机基团；R7为1-18碳原子的有机基团；并且R6和R7可以连接在一起形成带有Y1杂原子的杂环，Y1是氧原子或硫原子。 式中，R4，R5和R6可以相同或不同，并且各自为氢原子或1-18个碳原子的有机基团；R7为1-18碳原子的有机基团；并且R6和R7可以连接在一起形成带有Y1杂原子的杂环，Y1是氧原子或硫原子。
9.一种包含含聚合物材料的擦光层的抛光布，所述聚合物材料在含水介质中是可溶的。
10.根据权利要求9的抛光布，其中，在借助向物体部件施加300gf/cm2的负荷而使物体部件与擦光层接触的条件下，当将擦光层和被抛光的物体部件之间的相对速度设置在1.0m/sec时，所述聚合物材料可以0.1-10.0mg/min的速率溶于含水介质中。
11.根据权利要求9或10的抛光布，其中，所述聚合物材料是由至少一种选自丙烯酸，甲基丙烯酸，衣康酸，富马酸，马来酸，丙烯酸羟烷基酯，甲基丙烯酸羟烷基酯，N-乙烯基-2-吡咯烷酮，甲基乙烯基醚，N-乙烯基甲酰胺和N，N-二甲基丙烯酰胺的单体的聚合而得到的均聚物或共聚物。
12.一种包含含聚合物材料和至少一种如下磨料粒的擦光层的抛光布，所述聚合物材料在含水介质中是可溶的，所述磨料粒选自氧化铈，氧化锰，二氧化硅，氧化铝和氧化锆，该磨料粒分散于聚合物材料中。
13.一种包含擦光层的抛光布，在擦光层受到摩擦应力之前，其表面禁止在含水介质存在下洗脱，而当擦光层受到摩擦应力时，允许在含水介质的存在下洗脱。
14.一种包含擦光层的抛光布，所述擦光层中分散有至少一种选自氧化铈，氧化锰，二氧化硅，氧化铝和氧化锆的磨料粒，其中，在擦光层经受摩擦应力之前，其表面部分禁止在含水介质存在下洗脱，而当擦光层受到摩擦应力时，在含水介质的存在下允许进行洗脱，同时使得磨料粒能够供至擦光层的表面。
15.一种抛光装置，包括具有覆盖有抛光布的表面的转台，所述抛光布具有含聚合物材料的擦光层，所述聚合物材料可用含水介质水解；可旋转和垂直地移动、排列在转台之上的夹具机构，其设计成固定被抛光的主体部件，该夹具机构还设计成将希望的负荷量加至主体部件上，借此，使主体部件与转台的擦光布加压接触，另外还设计成与转台在相同的方向上旋转；和用于将包含磨料粒的抛光浆输送至抛光布的给料机构。
16.一种抛光装置，包括具有覆盖有抛光布的表面的转台，所述抛光布具有不仅含可在含水介质中水解的聚合物材料而且含至少一种如下磨料粒的擦光层，所述磨料粒选自氧化铈，氧化锰，二氧化硅，氧化铝和氧化锆，该磨料粒分散于聚合物材料中；可旋转和垂直地移动、排列在转台之上的固定机构，其设计成固定被抛光的主体部件，该夹具机构还设计成将希望的负荷量加至主体部件上，借此，使主体部件与转台的擦光布加压接触，另外还设计成与转台在相同的方向上旋转；和用于将至少包含水且不合磨料粒的抛光组合物输送至抛光布的给料机构。
17.一种抛光装置，包括具有覆盖有抛光布的表面的转台，所述抛光布具有含聚合物材料的擦光层，所述聚合物材料在含水介质中是可溶的；可旋转和垂直地移动、排列在转台之上的夹具机构，其设计成固定被抛光的主体部件，该夹具机构还设计成将希望的负荷量加至主体部件上，借此，使主体部件与转台的擦光布加压接触，另外还设计成与转台在相同的方向上旋转；和用于将包含磨料粒的抛光浆输送至抛光布的给料机构。
18.一种抛光装置，包括具有覆盖有抛光布的表面的转台，所述抛光布具有含聚合物材料和至少一种选自如下磨料粒的擦光层，所述聚合物材料在含水介质中是可溶的，所述磨料粒选自氧化铈，氧化锰，二氧化硅，氧化铝和氧化锆，该磨料粒分散于聚合物材料中；可旋转和垂直地移动、排列在转台之上的夹具机构，其设计成固定被抛光的主体部件，该夹具机构还设计成将希望的负荷量加至主体部件上，借此，使主体部件与转台的擦光布加压接触，另外还设计成与转台在相同的方向上旋转；和用于将至少包含水且不含磨料粒的抛光组合物输送至抛光布的给料机构。
19.一种抛光装置，包括具有覆盖有抛光布的表面的转台，所述抛光布包括有擦光层，当擦光层受到摩擦应力时，在含水介质存在下，擦光层的表面部分能够进行洗脱；可旋转和垂直地移动、排列在转台之上的夹具机构，其设计成固定被抛光的主体部件，该夹具机构还设计成将希望的负荷量加至主体部件上，借此，使主体部件与转台的擦光布加压接触，另外还设计成与转台在相同的方向上旋转；和用于将包含磨料粒的抛光浆输送至抛光布的给料机构。
20.一种抛光装置，包括具有覆盖有抛光布的表面的转台，所述抛光布具有擦光层，所述擦光层具有分散在其中的至少一种选自氧化铈，氧化锰，二氧化硅，氧化铝和氧化锆的磨料粒，其中当擦光层受到摩擦应力时，其表面部分允许在含水介质存在下洗脱，同时使磨料粒能够提供至擦光层的表面；可旋转和垂直地移动、排列在转台之上的夹具机构，其设计成固定被抛光的主体部件，该夹具机构还设计成将希望的负荷量加至主体部件上，借此，使主体部件与转台的擦光布加压接触，另外还设计成与转台在相同的方向上旋转；和用于将至少包含水且不含磨料粒的抛光组合物输送至抛光布的给料机构。
21.一种半导体器件的制备方法，所述方法包括如下步骤在沉积于半导体基材上的绝缘薄膜中，形成至少一个埋入部分，所述埋入部分选自相应于布线层构型的凹槽，和相应于填充通路的构型的开口；将由铜或铜合金制成的布线材料薄膜形成在包括埋入部分内表面在内的绝缘薄膜的表面上；和利用抛光装置抛光该布线材料薄膜，借此形成至少一个选自埋入部分中的填充通路和布线层的传导部件；其中，所述抛光装置包含具有覆盖有抛光布的表面的转台，所述抛光布具有含聚合物材料的擦光层，所述聚合物材料在含水介质中是可水解的；可旋转和垂直移动的夹具机构排列在转台上方并且设计成固定被抛光的主体部件，该夹具机构还设计成将希望的负荷量加至主体部件上，借此使主体部件能够与转台的擦光布加压接触，另外还设计成与转台相同的方向旋转；和用于输送抛光浆的给料机构，该抛光浆包含磨料粒。
22.一种半导体器件的制备方法，所述方法包括如下步骤在沉积于半导体基材上的绝缘薄膜中，形成至少一个埋入部分，所述埋入部分选自相应于布线层构型的凹槽，和相应于填充通路的构型的开口；将由铜或铜合金制成的布线材料薄膜形成在包括埋入部分内表面在内的绝缘薄膜的表面上；和利用抛光装置抛光该布线材料薄膜，借此形成至少一个选自埋入部分中的填充通路和布线层的传导部件；其中，抛光装置包含具有覆盖有抛光布的表面的转台，所述抛光布具有含聚合物材料和至少一种选自如下磨料粒的擦光层，所述聚合物材料在含水介质中是可水解的，所述磨料粒选自氧化铈，氧化锰，二氧化硅，氧化铝和氧化锆，该磨料粒分散于聚合物材料中；可旋转和垂直移动的夹具机构排列在转台的上方并且设计成固定被抛光的主体部件，该夹具机构还设计成将希望的负荷量加至主体部件上，借此使主体部件能够与转台的擦光布加压接触，并还设计成与转台相同的方向旋转；用于向抛光布输送至少含水和不含磨料粒的抛光剂组合物的给料机构。
23.一种半导体器件的制备方法，所述方法包括如下步骤在沉积于半导体基材上的绝缘薄膜中，形成至少一个埋入部分，所述埋入部分选自相应于布线层构型的凹槽，和相应于填充通路的构型的开口；将由铜或铜合金制成的布线材料薄膜形成在包括埋入部分内表面在内的绝缘薄膜的表面上；和利用抛光装置抛光该布线材料薄膜，借此形成至少一个选自埋入部分中的填充通路和布线层的传导部件；其中，抛光装置包含具有覆盖有抛光布的表面的转台，所述抛光布具有含聚合物材料的擦光层，所述聚合物材料在含水介质中是可溶的；可旋转和垂直移动的夹具机构排列在转台的上方并且设计成固定被抛光的主体部件，该夹具机构还设计成将希望的负荷量加至主体部件上，借此使主体部件能够与转台的擦光布加压接触，并还设计成与转台相同的方向旋转；用于将包含磨料粒的抛光浆输送至抛光布的给料机构。
24.一种半导体器件的制备方法，所述方法包括如下步骤在沉积于半导体基材上的绝缘薄膜中，形成至少一个埋入部分，所述埋入部分选自相应于布线层构型的凹槽，和相应于填充通路的构型的开口；将由铜或铜合金制成的布线材料薄膜形成在包括埋入部分内表面在内的绝缘薄膜的表面上；和利用抛光装置抛光该布线材料薄膜，借此形成至少一个选自埋入部分中的填充通路和布线层的传导部件；其中，抛光装置包含具有覆盖有抛光布的表面的转台，所述抛光布具有含聚合物材料和至少一种如下磨料粒的擦光层，所述聚合物材料在含水介质中是可溶溶的，所述磨料粒选自氧化铈，氧化锰，二氧化硅，氧化铝和氧化锆，该磨料粒分散于聚合物材料中；可旋转和垂直移动的夹具机构排列在转台的上方并且设计成固定被抛光的主体部件，该夹具机构还设计成将希望的负荷量加至主体部件上，借此使主体部件能够与转台的擦光布加压接触，另外还设计成与转台相同的方向旋转；用于输送至少包含水和不合磨料粒的抛光剂组合物至抛光布的给料机构。
25.一种半导体器件的制备方法，所述方法包括如下步骤在沉积于半导体基材上的绝缘薄膜中，形成至少一个埋入部分，所述埋入部分选自相应于布线层构型的凹槽，和相应于填充通路的构型的开口；将由铜或铜合金制成的布线材料薄膜形成在包括埋入部分内表面在内的绝缘薄膜的表面上；和利用抛光装置抛光该布线材料薄膜，借此形成至少一个选自埋入部分中的填充通路和布线层的传导部件；其中，抛光装置包含具有覆盖有抛光布的表面的转台，所述抛光布包括有擦光层，擦光层受到摩擦应力时，其表面部分允许在含水介质存在下进行洗脱；可旋转和垂直移动的夹具机构排列在转台的上方并且设计成固定被抛光的主体部件，另外还设计成将希望的负荷量加至主体部件上，借此使主体部件能够与转台的擦光布加压接触，还设计成与转台相同的方向旋转；和用于输送包含磨料粒的抛光浆至抛光布的给料机构。
26.一种半导体器件的制备方法，所述方法包括如下步骤在沉积于半导体基材上的绝缘薄膜中，形成至少一个埋入部分，所述埋入部分选自相应于布线层构型的凹槽，和相应于填充通路的构型的开口；将由铜或铜合金制成的布线材料薄膜形成在包括埋入部分内表面在内的绝缘薄膜的表面上；和利用抛光装置抛光该布线材料薄膜，借此形成至少一个选自埋入部分中的填充通路和布线层的传导部件；其中，抛光装置包含具有覆盖有抛光布的表面的转台，所述抛光布包括在其中分散有至少一种如下磨料粒的擦光层，所述磨料粒选自氧化铈，氧化锰，二氧化硅，氧化铝和氧化锆，其中，当擦光层受到摩擦应力时，其表面部分允许在含水介质的存在下进行洗脱，同时使磨料粒能够供至擦光层的表面；可旋转和垂直移动的夹具机构排列在转台的上方并且设计成固定被抛光的主体部件，该夹具机构还设计成将希望的负荷量加至主体部件上，借此使主体部分能够与转台的擦光布加压接触，另外还设计成与转台相同的方向旋转；和用于输送抛光剂组合物至抛光布的给料机构，所述组合物至少包含水和不含磨料粒。
全文摘要
本发明披露了一种具有擦光层的抛光布，所述擦光层包含在含水介质中可水解的聚合物材料并且在没有进行必须的整修处理下能够显示出相对长时间的稳定的抛光性能。
文档编号B24B37/20GK1473358SQ01818564
公开日2004年2月4日 申请日期2001年10月3日 优先权日2000年10月12日
发明者平林英明, 子, 斋藤晶子, 明, 樱井直明, 宏, 押部义宏, 昌洋, 石户谷昌洋 申请人:株式会社东芝, 日本油脂株式会社