专利名称：：Cmp用研磨液及其制备方法以及基板的研磨方法
技术领域：
：本发明涉及一种研磨液，尤其涉及化学机械研磨(chemicalmechanicalpolishing，以下简称“CMP”)用研磨液，具体涉及在256M以上的动态随机存取存储器如具有0.13微米以下的设计规则的超大规模集成电路制造工程中的铜布线工艺的CMP用工艺中对铜基板的研磨速率高且抑制发生划伤现象的CMP用研磨液及其制备方法以及基板的研磨方法。
背景技术：
：CMP研磨工艺作为半导体加工技术中的一个领域，是利用受压晶片和研磨垫之间的研磨剂同时进行机械加工与研磨液的化学蚀刻的半导体加工技术，自20世纪80年代后期由美国IBM公司开发成功以来，已成为亚微米级半导体芯片制造中全域平坦化(globalplanarization)技术所必需的工艺。下面参照图1A至图1C说明CMP工艺和该工艺所需的研磨液。CMP工艺是在半导体工程中使晶片表面的不平整区域平坦化的工艺，通过利用酸性或碱性溶液使晶片表面发生化学变化，从而在晶片表面瞬间形成结合较弱的膜之后利用微粒子对所形成的膜进行机械去除。即，在向晶片表面供给研磨液的同时向晶片施加压力，利用研磨液内的粒子对晶片表面进行机械研磨。进行CMP工艺的机构具有用于安装晶片的头部3和与头部3沿相同的方向进行旋转的研磨垫4，头部3和研磨垫4之间具有包含纳米大小的研磨粒子等的研磨液2，晶片通过表面张力或真空力被安装到头部3的晶片卡盘7。在CMP工艺中晶片1通过研磨垫4和研磨液2进行研磨。研磨垫4附着在其上的研磨台5进行简单的旋转运动，而头部3在转动的同时进行摇动，并以一定压力将晶片1向研磨台5方向下压。由于头部3的自身重量和所施加的压力晶片1表面和研磨垫4相互接触，作为加工液的研磨液在该接触面之间的微细空隙，即研磨垫的孔隙8部分之间流动。通过研磨液内部的研磨粒子和研磨垫4的表面凸起9实现机械去除作用，通过研磨液内部的化学成分实现化学去除作用。并且，由于晶片1的形成器件的突出部分的上方先与研磨粒子或表面凸起进行接触，而且压力集中到该突出部分，因此突出部分具有相对其它部分更高的表面去除速度，随着加工过程全域内的突出部分被均匀地去除掉。研磨液的种类根据研磨对象的种类大体分为氧化物(Oxide)用研磨液、金属用研磨液、多晶硅(Poly-silicon)用研磨液。尤其金属用研磨液是适用于集成电路内的金属布线层的CMP工艺所使用的研磨液，最近随着利用铜布线的集成电路制作的兴起，正在进行CuCMP用研磨液的研究。形成于集成电路内的数百个有源器件为了形成功能电路而相互连接，并通过多级连接方式相互连接。第一金属层、第二金属层及第三金属层等各金属布线通过二氧化硅等介电质进行电绝缘。尤其，随着集成电路内使用铜作为各金属布线层材料，并使用低介电常数(Low-k)物质作绝缘物质，实施CMP工艺时划伤现象的发生率变得非常高。虽然，铜布线具有比铝布线更高的电导率，并具有十分有利于元件的高度集成化的条件，但是由于铜的材质比其它金属软，因此可能容易发生划伤。并且，由于用作绝缘物质的低介电常数(Low-k)物质也属于软性材质，因此易于发生绝缘物质的破坏及损伤。因而，在对这种铜布线金属和绝缘层进行研磨时，应该使用球形的、粒度分布范围窄的研磨粒子。由于现有的热解法二氧化硅(Fumedsilica)、二氧化铈(Ceria)粒度分布范围宽且粒子形状不规则，因此在研磨铜和低介电常数(Low-k)物质等软材质的薄膜层时可能诱发很多微痕。为了改善这种问题，最近普遍使用纳米大小的胶态二氧化硅。胶态二氧化硅与其它粒子相比粒度分布范围窄、具有规则的球形形状，因此用于研磨时膜表面的划伤发生率很低。但是，在铜膜和绝缘层表面仍然会产生划伤现象，所以需要改进方法以减少划伤。作为现有技术，日本专利公报JP2000-00161519和美国专利公报第60/142,706分别公开了JSR公司和CABOT公司的用于制备这种CuCMP用研磨液的技术，公开的内容包括研磨剂的种类和利用这种研磨剂的划伤发生率较低的研磨液制备方法。所述文献在非常复杂且广泛的领域范围内说明了CuCMP用研磨液所要求的粒子特性和包含高分子的添加剂种类及利用这些物质的制备方法以及工艺。但是，大部分发明在胶态二氧化硅或二氧化硅粒子的合成中使用可溶性金属硅酸盐，使用这种金属硅酸盐进行合成时，由于难以控制胶态二氧化硅的形状及粒度，而且需要添加钠等金属盐，因此在以后进行半导体加工时会引起杂质的掺入。并且，现有技术中表示了研磨液粒子的种类及其范围或根据添加物控制划伤的方法，而且这种制备方法根据CMP工艺实施条件可能诱发很多微痕。并且，没有言及如何改造粒子表面或由此引起的划伤所带来的影响等问题。
发明内容本发明是为了解决如上所述的问题而提出的，其目的在于基于研磨液所必需具备的特性根据制备及工艺条件决定的研磨液粒子特性及有机改性、大小分布的形状与研磨的关系以及表面面积的变化等的综合而具体的理解提供一种有机改性的胶态二氧化硅(ORMOSIL)研磨液及其制备方法，通过恰当的运用各种粒子的预处理方法及装置、合成装备及其实施方法、化学添加剂的添加方法及添加量等，用于0.13微米以下的超大规模集成电路制造工程尤其是铜布线工程的CMP用工艺中。尤其，本发明的目的在于提供一种CMP用研磨液及其制备方法，通过提供改变胶态二氧化硅的表面特性而控制研磨粒子的物理特性、并具有可以有效利用于微细设计规则的半导体制造工艺的最佳研磨粒子特性的研磨液，从而可以在确保CMP研磨率的同时抑制划伤现象。本发明的另一目的在于提供一种利用所述研磨液对微细的设计规则的半导体基板进行高效研磨的研磨方法。为了实现上述目的，依据本发明所提供的包含研磨粒子的CMP用研磨液的研磨粒子包含有机改性的胶态二氧化硅。并且，所述研磨粒子可能包含粒子的中位值大小为20至150纳米的研磨粒子。所述研磨粒子包含粒子的中位值大小为10至120纳米的原始粒子，所述原始粒子可能包含粒子的中位值大小为10至100纳米的晶粒。并且，所述研磨粒子可以使用有机金属醇盐进行有机改性，而所述有机金属醇盐可以为甲基三甲氧基硅烷(MTMS)、苯基三甲氧基硅烷(PTMS)及乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)中的一种。所述研磨粒子的有机改性度最好为0.02至70％。并且，所述研磨液还可以包含吸水性添加剂，所述吸水性添加剂可以为烷基乙氧基化物(alkylethoxylate)、直链烷基苯磺酸盐(LAS)、烷基二甲基胺氧化物及烷基羧基甜菜碱(alkylcarboxybetaine)中的一种。所述吸水性添加剂的含量最好为0.0001至10wt％，所述吸水性添加剂最好包含分子量为2000g/mol至50000g/mol的聚合物。并且，所述研磨液还可以包含纯水及高分子分散剂，所述高分子分散剂可以为聚氧乙烯(polyethyleneglycol)、两性聚电解质(polyampholyte)及壬酸钾(potassiumnonanoicacid)中的一种。所述高分子分散剂的含量最好为0.0001至10wt％，所述高分子分散剂最好包含分子量为2000g/mol至50000g/mol的聚合物。并且，所述研磨液还可以包含弱酸、有机酸或弱碱。并且，所述研磨液还可以包含铜膜研磨用添加剂，所述铜膜研磨用添加剂可以包含氮化物、过氧化氢水、硝酸、硝酸铵、硝酸铁、硝酸铜、有机酸及苯并三唑中选择的一种或两种以上物质的混合物。依据本发明所提供的CMP用研磨液的制备方法包含步骤准备包含有机改性的胶态二氧化硅的研磨粒子；将所述研磨粒子转变为水系状态；及向所述研磨粒子混合纯水、吸水性添加剂及分散剂。所述研磨粒子可以通过溶胶—凝胶法进行合成。并且，在准备所述研磨粒子的步骤中，向有机金属醇盐添加有机溶剂和酸合成有机改性的胶态二氧化硅粒子。并且，准备所述研磨粒子的步骤包含步骤向可溶性金属硅酸盐或金属醇盐的水溶液添加酸而合成纯胶态二氧化硅粒子；及向所述纯胶态二氧化硅粒子添加有机金属醇盐进行搅拌。并且，所述转变为水系状态的步骤可以利用交叉过滤法。并且，在向所述研磨粒子混合纯水、吸水性添加剂及分散剂的步骤之后，还可以包含向所述混合物质添加铜膜研磨用添加剂的步骤。依据本发明所提供的基板的研磨方法其特征在于使用所述CMP用研磨液对预定基板进行研磨。所述预定基板上可能形成铜、氮化钽及钽膜。图1A及图1B为CMP装备的简要示意图及剖面图。图1C为表示CMP工艺的简要剖面图。图2为依据本发明所提供的研磨液的制备工艺图。图3或图4为表示利用本发明所提供的研磨液实施CuCMP之后的凹陷和腐蚀结果的曲线图。主要符号说明1为晶片，2为研磨液，3为头部，4为研磨垫，5为研磨台，6为底片(backingfilm)，7为晶片卡盘，8为孔隙，9为表面凸起。具体实施例方式下面将内容分为依据本发明所提供的CMP用研磨液的制备方法部分和由该方法最终制备的研磨液的特性分析部分来对各部分内容进行具体说明。并且，将在后述的通过具体实施例说明本发明的部分采用有机改性的胶态二氧化硅作为一种研磨剂，并采用去离子水(DIWater)、吸水性添加剂及高分子分散剂作为添加剂及分散剂来进行说明。然后，说明如此制备的有机改性的胶态二氧化硅研磨液的制备方法及根据工艺条件的铜及钽膜的研磨速度和表面特性等的CMP结果。下面描述的本发明可以变更为各种不同形式，本发明的保护范围并非限定于此。作为本发明的一种情况，有机改性的胶态二氧化硅研磨液包含胶态二氧化硅粉末、去离子水、吸水性添加剂及高分子分散剂、弱酸或弱碱等添加物而制备。如图2所示，这种研磨用胶态二氧化硅研磨液的制备方法大致如下所述。利用有机金属醇盐制备有机改性的胶态二氧化硅(S1)，并通过排除有机溶剂进行水系变换(S2)。通过添加吸水性添加剂及分散剂使胶态二氧化硅的表面分散稳定(S3)，通过分散器(highenergydispersionmachine)进行机械的分散稳定(S4)。在根据上述方法制备的研磨液中添加用于铜膜研磨的氧化剂、防腐剂、螯合剂等添加剂，从而提高对铜膜的研磨特性(S5)，再添加弱酸或弱碱、有机酸、缓冲剂等PH缓冲剂之后，利用高速搅拌器进行搅拌而使研磨液稳定。将研磨液的重量百分比(wt％)，即固态重量调节到所要求的范围之内(S6)，并通过过滤滤除超大粒子而防止沉淀及研磨期间产生的划伤现象(S7)，然后通过追加的熟化过程使研磨液稳定(S8)。下面在“胶态二氧化硅研磨液的制备方法”中详细说明如上所述的CMP用研磨液的制备工艺。1.胶态二氧化硅的制备本发明所提供的胶态二氧化硅研磨液的制备步骤首先从通过溶胶-凝胶法合成胶态二氧化硅溶胶而制备球形的、粒度分布较窄的胶态二氧化硅的步骤开始。利用溶胶-凝胶法合成粒子时所使用的前驱物质的种类有可溶性金属硅酸盐、金属醇盐、有机金属醇盐等，所合成的二氧化硅可能为单分散的胶质二氧化硅、硅胶、热解法二氧化硅或沉淀二氧化硅。通常，二氧化硅可以在将可溶性金属硅酸盐或金属醇盐的水溶液与由无机酸、有机酸及二氧化碳组成的酸进行混合之后，通过水解反应和缩合反应而制备。即，通过向均匀的溶液添加水或酒精等水溶剂或无水溶剂产生前驱物质的水解反应之后，添加碱引起缩合反应而生成二氧化硅粒子。缩合反应一般持续二十小时以上，此时通过控制温度来初现粒子的特性。并且，可以根据使用两种以上有机溶剂作为添加的有机溶剂的共溶剂(co-solvent)、前驱物质的浓度、碱的量来控制粒子的特性。在如上所述的二氧化硅粒子的制备过程中，本发明需要制备有机改性的胶态二氧化硅。既可以在合成二氧化硅粒子时使用有机金属醇盐作为前驱物质而制备有机改性的二氧化硅粒子，也可以在合成的纯胶态二氧化硅上利用有机金属醇盐涂层二氧化硅粒子表面。由于如此制备的胶态二氧化硅的表面被有机化，因而在进行CMP工艺时可以使胶态二氧化硅的表面与铜膜之间的摩擦力最小。并且，由于硬度(hordness)比纯胶态二氧化硅小，因而可以最大限度地减少划伤及凹陷现象。当利用有机金属醇盐作为前驱物质合成有机改性的二氧化硅粒子时，所述有机金属醇盐前驱物质可以使用甲基三甲氧基硅烷(MTMS，Methyltrimethoxysilane)、苯基三甲氧基硅烷(PTMS，Phenyltrimethoxysilane)、乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS，Vinyltrimethoxysilane)等。将如上所述的前驱物质添加到醇系有机溶剂，以使其均匀(Homogenize)。此时，有机溶剂在酸性环境下使用，因而可以促进被添加的前驱物质的均匀性及水解反应。即，通过混合硝酸、盐酸等促进前驱物质的均匀性及水解反应。在水解反应中产生硅酸(Silicicacid)，硅酸是溶胶-凝胶反应中分子单位的反应物，因而以此为单体(monomer)发生聚合(polymerization)反应。然后，如果添加作为碱性物质的氨或其它碱性物质，则经水解反应形成的硅酸单体与其它单体反应而引起缩合反应，并经过二聚体(dimer)、低聚物(oligomer)增大到聚合体(polymer)。通过持续进行这种反应，最终长大成三维粒子。如上所述，在合成胶态二氧化硅时通过使用有机金属醇盐进行水解及缩合反应，从而合成有机改性的胶态二氧化硅粒子，该合成反应如下式所示。由于烷氧基硅烷不与水混合，因而为了使其均匀而添加醇。进行水解(Hydrolysis)反应之后，还根据ROH进行酯化(esterification)反应，在此通过缩合(Condensation)反应而生成的ROH、H2O参与反应。此时，最终合成的粒子特性可能根据烷基(alkylgroup)种类而有所变化，而且可以通过调节前驱物质及氢氧化物、有机溶剂、所添加的酸或碱的量来合成各种特性的有机改性的二氧化硅粒子(ORMOSIL，organicallymodifiedsilicate)。另外，可以通过利用有机金属醇盐涂层纯胶态二氧化硅粒子的方法来制备有机改性的二氧化硅粒子。即，在原硅酸四乙酯(TEOS，tetraethlyorthosilicate)的水溶液中添加甲醇、乙醇等醇和碱，通过溶胶-凝胶公法合成纯胶态二氧化硅。如果在合成的纯胶态二氧化硅中添加甲基三甲氧基硅烷(MTMS)、苯基三甲氧基硅烷(PTMS)、乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)等有机金属醇盐进行搅拌，则二氧化硅粒子表面会被涂层含有有机成分的二氧化硅，从而可以使粒子表面被有机化。如上所述，由于本发明所提供的有机改性的胶态二氧化硅的表面被有机化，因而在进行CMP工艺时尤其可以使较软材质的铜膜与胶态二氧化硅的表面之间的摩擦力最小，从而可以提高研磨特性，而且由于硬度(Hardness)比纯胶态二氧化硅小，因而可以最大限度地减少划伤及凹陷现象。所述有机改性的胶态二氧化硅的研磨粒子最好包含其粒子的中位值大小为20至150nm的研磨粒子。并且，所述研磨粒子最好包含其粒子的中位值大小为10至120nm的原始粒子，所述原始粒子最好包含其粒子的中位值大小为10至100的晶粒。如果使用大小大于所述范围的粒子进行CuCMP工艺，则会在较软的铜膜表面上磨出很多划痕，尤其会导致作为绝缘膜的低介电常数(low-k)膜的脱层(delamination)现象而可能使元件受损。并且，如果使用大小小于所述范围的较小粒子，则因研磨粒子过小而很难得到所期望的研磨特性。2.交叉过滤由于通过所述方法合成的胶态二氧化硅处于分散在有机溶剂中的状态，因此为了在制备CMP用研磨液时使用，需要排除有机溶剂而制备出水系状态的胶态二氧化硅。此时所采用的溶剂排除法可以为使有机溶剂蒸发而替换为水的蒸发交换法(Evaporationexchange)、高温加热之后经过高压条件下以喷雾形式排出有机溶剂而回收粒子的喷雾干燥工序之后再次分散于水中的喷雾干燥法(spraydrying)、使有机溶剂通过数纳米大小的有机隔膜(membrane)而回收二氧化硅粒子的过滤法(Filtrationmethod)等各种方法。本发明使用在应用所述过滤法持续地抽取而排除有机溶剂的同时添加水，从而同时进行抽取和清洗的交叉过滤法(cross-filteringmethod)。由于该方法在进行溶剂的水系变换的同时除去粒子表面的残留物(by-product)而进行清洗，因而可以提高研磨液的特性。即，由于同时进行有机溶剂的排除、水系变换和粒子表面的清洗，因而既可以提高效率，又可以对进行水系变换时发生的内聚现象和粒子表面的残留物进行控制。3.分散稳定化所述制备的胶态二氧化硅水溶液的分散稳定性较差，这是由于有机改性的胶态二氧化硅的粒子表面具有疏水性(hydrophobic)。因此，为了研磨液的内部分散而添加用于改造这种表面性质的吸水性添加剂。所述吸水性添加剂可以从由烷基乙氧基化物(alkylethoxylate)、直链烷基苯磺酸盐(LAS，Linearalkylbenzenesulfonate)、烷基二甲基胺氧化物、烷基羧基甜菜碱(alkylcarboxybetaine)等构成的组中进行选择。所述吸水性添加剂的含量最好为0.0001至10重量百分比(wt％)，而所述吸水性添加剂最好包含分子量为2000(g/mol)至50000(g/mol)的聚合体。并且，为了使本发明所提供的研磨液分散稳定而添加分散剂。此时所使用的高分子分散剂有聚氧乙烯(polyethyleneglycol)、两性聚电解质(polyampholyte)、壬酸钾(potassiumnonanoicacid)等。所述分散剂的含量最好为0.0001至10重量百分比(wt％)，而所述分散剂最好包含2000(g/mol)至50000(g/mol)以上的聚合体。这是由于当分散剂的分子量超过50000(g/mol)时，可以由桥键(bridging)等现象再次引发粒子间的内聚现象而促进超大粒子的生成。并且，本发明所提供的研磨液包含用于调节PH和稳定研磨液的弱酸、有机酸或弱碱。这些还需要对随后添加的各种添加剂起到使其稳定的作用。4.机械分散及稳定化为了使所述胶态二氧化硅研磨液产生粗粒子及分散，通过高能分散器(highenergydispersionmachine)进行机械分散。这种机械分散可以除去研磨液中的内聚粒子，并通过机械分散使比表面积较高的纳米大小的二氧化硅粒子稳定。如此制备的研磨液即使经过一段时间也不会发生内聚现象，而且由于利用高速力进行搅拌，因而可以制备粒子大小减小并稳定的研磨液。此时，为了防止分散器的搅拌器和储液灌(tank)内部的金属污染可以涂层特弗隆(tefloncoating)或内衬(lining)特弗隆。为了使研磨粒子(胶态二氧化硅粒子)的浓度，即固体重量在5至40重量百分比(wt％)以内，最好在10至30重量百分比(wt％)以内，使其与去离子水或纯水进行混合。虽然，固体重量百分比越高生产效率也越高，但若维持过高的固体重量百分比会导致研磨液的粘度过高、内聚现象发生得相对较多，因而可能无法进行机械性工艺。因此，需要维持最佳范围的固体重量百分比。5.添加用于研磨铜膜的添加剂通常，进行铜布线CMP时所使用的研磨液以两种溶液的形态供应。首先，第一溶液用于提高铜的研磨速度以及提高对氮化钽及氧化膜的选择性。所述第一溶液中使用酸性的氮化物或过氧化氢水(H2O2)等作为促进铜膜氧化的氧化剂，并使用乙酸、柠檬酸、酒石酸等有机酸作为通过引发铜膜腐蚀(corrosion)而促进研磨的腐蚀剂。并且，在进行腐蚀工序的同时使用苯并三唑等作为防腐蚀剂，以用于防止铜膜的针孔部分、裂缝(crack)部分发生腐蚀，从而进行镜面研磨。将上述添加剂添加到研磨液中进行混合，再添加弱酸、弱碱等添加剂来调节PH值以使研磨液稳定，然后添加PH缓冲剂(bufferingagent)使PH值稳定。并且，第二溶液为通过使铜与钽、氮化钽及氧化膜具有相同的选择性，从而用于预防在进行铜布线的CMP时发生的铜的凹陷(dishing)现象及腐蚀(erosion)等缺陷的研磨剂。第二溶液中使用氮化物、硝酸、硝酸铵、硝酸铁(ironnitrate)、硝酸铜(coppernitrate)等作为用于提高对钽化物研磨率的物质，这些物质也可以混合使用。并且，通过添加防腐剂及有机酸混合物等使铜膜与钽化物的研磨率相同。包含所述添加剂的研磨液通过使用高速搅拌器(highspeedmixer)进行混合，以使研磨液内的添加剂分布均匀及稳定。下面将详细说明添加上述添加剂的用于研磨铜膜的研磨液的CMP结果。6.调节固体重量百分比(wt％)及除去超大粒子如上所述，完成研磨液的分散稳定工艺之后将胶态二氧化硅研磨液的固体重量百分比(wt％)调节到所期望的范围之内，并通过过滤而滤除可能引发CMP的划伤和沉淀及内聚现象的超大粒子。超大粒子越多重力引起的力比粒子间的反作用力引起的分散力越大，而且由于超大粒子的比表面积比微细粒子的表面积小，因而超大粒子的分散率比微细粒子还小。基于上述两种原因产生较多的内聚现象及沉淀而使整个研磨液处于不稳定状态，因而需要滤除超大粒子。如果滤除这种超大粒子的过滤器增加其过滤次数，则可以进一步减少超大粒子。7.研磨液的熟化过程通过熟化过程使研磨液稳定的步骤为在储液灌中搅拌研磨液并通过24小时混合而使研磨液更加稳定的过程。该过程可以对完成制备的研磨液补充实施，还可以根据需要省略该步骤。下面按照如上所述的研磨液制备方法在各不同条件下制备胶态二氧化硅及研磨液，并观察所制备的研磨液的研磨特性及研磨液特性。首先介绍用于进行各种分析的测定装置。粒度分布使用美国MatecAppliedScience公司的APS进行测定1)有机改性度使用HR-TEM、日本JEOL公司制造、利用相(Phase)面积比进行测定2)界面电位状态(分散稳定性)使用美国MatecAppliedScience公司的ESA9800进行测定3)粘度使用布氏(Brookfield)粘度计DVII+进行测定4)PH使用美国Orion公司的PH测定计(Meter)进行测定[研磨液1至研磨液5利用有机金属醇盐前驱物质合成]研磨液1至研磨液5按照如上所述的方法制备，只是在合成二氧化硅时使用有机金属醇盐作为前驱物质而制备有机改性的胶态二氧化硅。研磨液1至研磨液5为虽然按照相同方法制备，但根据有机溶剂的浓度、添加的醇种类及前驱物质的浓度使有机改性度互不相同的胶态二氧化硅研磨液。合成时使研磨粒子的原始粒子的粒度为40nm，表1示出了其特性。所述用于表示每个研磨粒子的有机改性程度的有机改性度最好在0.02至70％范围之内。当研磨粒子的有机改性度小于0.02％时，由于粒子表面没有被有机化，因而进行CMP研磨时不能使摩擦力减小并可能引发很多划痕。反之，当研磨粒子的有机改性度较高时，虽然会在CMP研磨时可以使研磨粒子与铜膜的摩擦力和硬度变小，从而有效地减少划痕，但是当有机改性度超过70％以上时会显著减小研磨速度，并难以起到研磨粒子的作用。因此，需要综合考虑研磨速度和划伤而适当地调节研磨粒子的有机改性度。研磨液6至研磨液10按照如上所述的方法制备，只是在制备胶态二氧化硅粒子时在合成纯胶态二氧化硅粒子之后添加有机金属醇盐来涂层粒子表面。即，在原硅酸四乙酯(TEOS，tetraethlyorthosilicate)的水溶液中添加甲醇(MeOH)、乙醇(EtOH)及氨水(NH4OH)，通过溶胶-凝胶公法而合成纯胶态二氧化硅之后，添加相对于原硅酸四乙酯(TEOS)为10至30体积分数(vol％)的有机金属醇盐并搅拌3至40个小时。研磨液6至研磨液10为虽然按照相同过程制备，但根据有机溶剂的浓度、所添加的醇种类及前驱物质的浓度而使合成的有机改性度互不相同的胶态二氧化硅研磨液。表2示出了其特性。下面将按照如上所述的方法制备的胶态二氧化硅研磨液制备成铜布线CMP时所使用的第一次研磨液及第二次研磨液进行了针对铜膜及钽膜的研磨特性试验。在此，CMP研磨装置使用了美国Strasbaugh公司的6DS-SP，对象晶片采用在8英尺的晶片整个表面涂层铜(Cu)而形成7000_铜膜的晶片和在8英尺的晶片整个表面涂层氮化钽(TaN)而形成约750_氮化钽膜的晶片，其测试条件及消耗材料如下所述。1)研磨垫IC1400(美国Rodel)公司的销售产品)2)膜厚度测定器4pointprobe(韩国PSIA公司的销售产品)3)研磨台速度(tablespeed)70rpm4)轴速度(SpindleSpeed)70rpm5)下降力(DownForce)4psi6)背压(BackPressure)0psi7)研磨液供应量200ml/min8)测定残留粒子及划痕使用美国KLA-Tencor公司的SurfscanSP1进行测定利用上述研磨液1至研磨液10制备用于对铜布线进行CMP的第一次研磨液1至第一次研磨液10。第一次研磨液用于提高铜的研磨速度并提高对于氮化钽及氧化膜的选择性，添加有氮化物或过氧化氢水等作为用于促进铜膜氧化的氧化剂，或者添加有乙酸、柠檬酸、酒石酸等有机酸用于引发铜膜腐蚀。在研磨液1至研磨液10中混合上述添加剂之后，通过使PH值稳定而制备第一次研磨液1至第一次研磨液10。使用如此制备的第一次研磨液1至第一次研磨液10对晶片的整个表面研磨一分钟之后，根据通过研磨而去除的厚度变化来测定研磨速度。细微划痕通过SurfscanSP1进行测定。针对所述准备的无图形晶片(blankwafer)实施三次以上各研磨液的研磨性能之后测定研磨特性结果，表3示出了计算平均值之后的结果。首先，从表中可以总结出第一次研磨液1至第一次研磨液10针对Cu、Ta、TaN的研磨率均处于可使用范围之内，表示Cu比Ta(或TaN)研磨率的选择比也比较适当。并且，从表3中可以得出利用有机改性的胶态二氧化硅的第一次研磨液的Cu研磨率比利用没有有机改性的纯胶态二氧化硅的比较例1、比较例2小，而且二氧化硅研磨粒子的有机改性度越高Cu研磨率越小。这是由于有机改性的胶态二氧化硅的表面被有机化，因而有机改性度越高与铜膜之间的摩擦力越小。并且，由于有机改性的胶态二氧化硅硬度较小，因而可以减小划伤及凹陷现象。通常，研磨率随着研磨液内研磨粒子的固体重量增加而上升。本发明通过使研磨液与去离子水或纯水混合，将固体重量控制在5至40重量百分比(wt％)以内，最好控制在10至30重量百分比(wt％)以内。此外，利用上述研磨液1至研磨液10制备用于进行铜布线CMP的第二次研磨液1至第二次研磨液10。第二次研磨液通过使铜与钽、氮化钽及氧化膜具有相同的选择性，从而用于预防对铜布线进行CMP时发生的凹陷现象及腐蚀等缺陷，添加有用于提高对钽化物的研磨率的氮化物、硝酸、硝酸铵、硝酸铁、硝酸铜等，或者添加有防腐剂及有机酸的混合物。在研磨液1至研磨液10中混合上述添加剂之后，使研磨液内添加剂分布均匀及稳定，由此制备第二次研磨液1至第二次研磨液10。使用如此制备的第二次研磨液1至第二次研磨液10对晶片的整个表面研磨一分钟之后，根据通过研磨而去除的厚度变化来测定研磨速度。细微划痕通过SurfscanSP1进行测定。针对所准备的无图形晶片(blankwafer)实施三次以上各研磨液的研磨性能之后测定研磨特性结果，表4示出了计算平均值之后的结果。首先，从表中可以总结出第二次研磨液1至第二次研磨液10针对铜、钽、氮化钽、氧化膜的研磨率均处于可使用范围之内，而且可以得知对于铜、钽、氧化膜的研磨率选择比为1∶1∶1。并且，由于有机改性的胶态二氧化硅硬度较小，因而可以减小划伤及凹陷现象。即，从表4中可以得出利用有机改性的胶态二氧化硅的第二次研磨液相对比利用没有有机改性的纯胶态二氧化硅的比较例3、比较例4没有发生划伤现象。并且，二氧化硅研磨粒子的有机改性度越高铜膜的研磨率越小。这是由于有机改性的胶态二氧化硅的表面被有机化，因而有机改性度越高与铜膜之间的摩擦力越小。此外，使用蒸镀铜及氮化钽的有图形晶片(CMP测试用SKW_Cu)进行凹陷及腐蚀现象的评价。CMP的工艺条件与平板晶片的工艺条件相同，其结果分别在图3及图4中示出。如图所示，本发明所提供的利用有机改性的胶态二氧化硅的CuCMP用研磨液与利用没有有机改性的纯胶态二氧化硅的研磨液相比可以显著降低凹陷和腐蚀现象。因此，依据本发明可以制备出具有优良的研磨特性的研磨液，该研磨液通过改变胶态二氧化硅的表面特性来控制研磨粒子的物理特性，并在确保CMP研磨率的同时使划伤现象最少。下面说明利用所述研磨液的基板研磨方法。根据本发明所提供的基板研磨方法使用如上所述的研磨液来研磨预定基板。通过合成粒度分布范围较窄、具有球形形状的有机改性的胶态二氧化硅制备出改造胶态二氧化硅的表面、控制研磨粒子的物理特性的研磨液。最好准备形成铜膜和钽膜的基板，并使用研磨液来研磨所述基板，该研磨液通过改变胶态二氧化硅的表面特性、控制研磨粒子的物理特性而确保CMP研磨率，并最大限度地减少细微划痕。依据本发明通过使用有机改性的胶态二氧化硅制备研磨液，从而可以得到提高性能的研磨液。尤其，在针对用于半导体金属布线工艺的铜布线的CMP工艺中，可以有效地减少现存的研磨液引发的划伤及凹陷现象等问题。因此，依据本发明可以制备出针对作为CuCMP用研磨剂所必须具备的各种特性具有优良的物质特性的研磨液，当使用这种研磨液作为CuCMP用研磨剂时，可以适用于超大规模集成电路工艺中要求的多种图案，并可以得到对应的研磨率、研磨选择比、使表示研磨均匀度的晶片内不均匀性WIWNU)及细微划痕最小的显著效果。权利要求1.包含研磨粒子的一种化学机械研磨用研磨液，其特征在于所述研磨粒子包含有机改性的胶态二氧化硅。2.根据权利要求1所述的化学机械研磨用研磨液，其特征在于所述研磨粒子包含粒子的中位值大小为20至150纳米的研磨粒子。3.根据权利要求1或2所述的化学机械研磨用研磨液，其特征在于所述研磨粒子包含粒子的中位值大小为10至120纳米的原始粒子，所述原始粒子包含粒子的中位值大小为10至100纳米的晶粒。4.根据权利要求1所述的化学机械研磨用研磨液，其特征在于所述研磨粒子使用有机金属醇盐进行有机改性。5.根据权利要求4所述的化学机械研磨用研磨液，其特征在于所述有机金属醇盐为甲基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷及乙烯基三甲氧基硅烷中的一种。6.根据权利要求1所述的化学机械研磨用研磨液，其特征在于所述研磨粒子的有机改性度为0.02至70％。7.根据权利要求1所述的化学机械研磨用研磨液，其特征在于所述研磨液还包含吸水性添加剂。8.根据权利要求7所述的化学机械研磨用研磨液，其特征在于所述吸水性添加剂为烷基乙氧基化物、直链烷基苯磺酸盐、烷基二甲基胺氧化物及烷基羧基甜菜碱中的一种。9.根据权利要求7或8所述的化学机械研磨用研磨液，其特征在于所述吸水性添加剂的含量为0.0001至10的重量百分比。10.根据权利要求7或8所述的化学机械研磨用研磨液，其特征在于所述吸水性添加剂包含分子量为2000g/mol至50000g/mol的聚合物。11.根据权利要求1所述的化学机械研磨用研磨液，其特征在于所述研磨液还包含纯水及高分子分散剂。12.根据权利要求11所述的化学机械研磨用研磨液，其特征在于所述高分子分散剂为聚氧乙烯、两性聚电解质及壬酸钾中的一种。13.根据权利要求11或12所述的化学机械研磨用研磨液，其特征在于所述高分子分散剂的含量为0.0001至10的重量百分比。14.根据权利要求11或12所述的化学机械研磨用研磨液，其特征在于所述高分子分散剂包含分子量为2000g/mol至50000g/mol的聚合物。15.根据权利要求1所述的化学机械研磨用研磨液，其特征在于所述研磨液还包含弱酸、有机酸或弱碱。16.根据权利要求1所述的化学机械研磨用研磨液，其特征在于所述研磨液还包含铜膜研磨用添加剂。17.根据权利要求16所述的化学机械研磨用研磨液，其特征在于所述铜膜研磨用添加剂包含氮化物、过氧化氢水、硝酸、硝酸铵、硝酸铁、硝酸铜、有机酸及苯并三唑中选择的一种或两种以上物质的混合物。18.一种化学机械研磨用研磨液的制备方法，其特征在于包含步骤准备包含有机改性的胶态二氧化硅的研磨粒子；将所述研磨粒子转变为水系状态；及向所述研磨粒子混合纯水、吸水性添加剂及分散剂。19.根据权利要求18所述的化学机械研磨用研磨液的制备方法，其特征在于所述研磨粒子通过溶胶-凝胶法进行合成。20.根据权利要求18或19所述的化学机械研磨用研磨液的制备方法，其特征在于在准备所述研磨粒子的步骤中，向有机金属醇盐添加有机溶剂和酸合成有机改性的胶态二氧化硅粒子。21.根据权利要求18或19所述的化学机械研磨用研磨液的制备方法，其特征在于准备所述研磨粒子的步骤包含步骤向可溶性金属硅酸盐或金属醇盐的水溶液添加酸而合成纯胶态二氧化硅粒子；及向所述纯胶态二氧化硅粒子添加有机金属醇盐进行搅拌。22.根据权利要求18所述的化学机械研磨用研磨液的制备方法，其特征在于所述转变为水系状态的步骤利用交叉过滤法。23.根据权利要求18所述的化学机械研磨用研磨液的制备方法，其特征在于在向所述研磨粒子混合纯水、吸水性添加剂及分散剂的步骤之后，还包含向所述混合物质添加铜膜研磨用添加剂的步骤。24.一种基板的研磨方法，其特征在于使用权利要求1所述的研磨液对预定基板进行研磨。25.根据权利要求24所述的基板的研磨方法，其特征在于所述预定基板上形成铜、氮化钽及钽膜。全文摘要本发明公开CMP用研磨液及制备该CMP用研磨液的方法，所述研磨液包含具有有机改性的胶态二氧化硅的研磨粒子，所述CMP用研磨液的制备方法包含步骤准备包含有机改性的胶态二氧化硅的研磨粒子；将所述研磨粒子转变为水系状态；及向所述研磨粒子混合纯水、吸水性添加剂及分散剂。所述研磨粒子可以通过溶胶—凝胶法进行合成。因此，依据本发明可以制备出通过改变胶态二氧化硅的表面特性控制研磨粒子的物理特性，并在确保CMP研磨率的同时将划伤减少到最低限度而具有优良的研磨特性的研磨液。文档编号H01L21/304GK1896172SQ20061008850公开日2007年1月17日申请日期2006年5月31日优先权日2005年6月3日发明者白云揆,朴在勤,金相均,金礼桓,徐明源,金大亨申请人:K.C.科技股份有限公司,汉阳大学校产业协力团