CN101275057B - 金属抛光液和抛光方法 - Google Patents

Abstract

一种金属抛光液，其在半导体器件的制造过程中用于铜或铜合金的导体膜的化学机械抛光，所述金属抛光液包含：(1)由式(I)表示的氨基酸衍生物；和(2)表面活性剂，其中在所述式(I)中，R¹表示含1至4个碳原子的烷基，并且R²表示含1至4个碳原子的亚烷基。

Description

金属抛光液和抛光方法

技术领域

本发明涉及一种金属抛光液以及使用该金属抛光液的抛光方法，更详细地，涉及一种用于半导体器件制造中的布线工艺的金属抛光液以及使用该金属抛光液的抛光方法。

背景技术

近来，在由半导体集成电路(以下，适当地称作“LSI”)代表的半导体器件的发展中，为了实现更小尺寸和更高速度，要求通过布线和层叠的小型化实现更高致密化和更高的集成。作为用于此的技术，正在使用各种技术如化学机械抛光(以下，适当地称作“CMP”)。CMP是在使衬底变平滑并且形成布线时，用于将半导体器件制造中的绝缘薄膜(SiO₂)和布线中所用的金属薄膜抛光以除去多余的金属薄膜的方法(参见，例如美国专利4944836)。

在CMP中使用的金属抛光液通常包括磨料粒(比如氧化铝)和氧化剂(比如过氧化氢)。通过CMP抛光的机理被认为是氧化剂氧化金属表面，并且通过磨料粒除去氧化物膜以进行抛光(参见，例如，电化学协会期刊(Journal of Electrochemical Society)，138卷(11)，3460至3464页(1991))。

然而，当将CMP通过使用含有这样的固体磨料粒的金属抛光液而使用时，在一些情况下，可能导致：抛光划痕；其中将整个抛光表面过分抛光的现象(变薄)；其中被抛光的金属表面不平，即只有中心部分被抛光得更深以致形成盘状凹面的现象(表面凹陷)；或其中将在金属布线之间的绝缘材料过分抛光并且多个布线金属表面形成盘状凹面的现象(侵蚀)。

而且，当使用含有固体磨料粒的金属抛光液时，在通常用于除去残留在抛光的半导体表面上的抛光液的清洗处理中，该清洗处理变得复杂，而且，为了处理洗涤后的液体(废液)，必须将固体磨料粒沉降和分离；因此，出于成本的观点，是有问题的。

为了克服常规磨料粒的这些问题，例如，公开了一种将不含磨料粒的抛光液与干法蚀刻组合的金属表面抛光方法(参见，例如电化学协会期刊(Journal of Electrochemical Society)，147卷(10)，3907至3913页(2000))。而且，作为不含磨料粒的金属抛光液，公开了由过氧化氢/苹果酸/苯并三唑/聚丙烯酸铵和水制成的金属抛光液，以及使用该金属抛光液的抛光方法(参见，例如日本专利申请公开(JP-A)No.2001-127019)。根据在这些文件中描述的抛光方法，将半导体衬底的凸部的金属膜选择性地进行CMP，并且留下凹部的金属膜以形成所需的导体图案。然而，因为CMP是因使用在机械上远比含有磨料粒的常规抛光液更柔软的抛光垫(polishing pad)的摩擦而进行的，所以存在难以获得足够的抛光速度的问题。

作为布线金属，迄今为止通常将钨和铝用于互连结构。然而，为了获得更高的性能，已经开发了使用在布线电阻方面低于这些金属的铜的LSI。作为用于将铜布线的方法，例如，JP-A No.2-278822中公开的金属镶嵌(damascene)方法是已知的。此外，广泛使用双金属镶嵌方法，其中在夹层绝缘膜中同时形成接触孔和布线凹槽，并且将金属埋入两者中。作为用于这种铜布线的靶材，已经采用了具有5个九以上的高纯度的铜靶。但是，最近，随着将布线小型化以进行进一步的致密化，需要改善铜布线的导电率和电特性；因此，正在研究向高纯度铜中加入第三组分的铜合金。同时，需要一种能够在不污染所述高精度和高纯度材料的情况下表现出高生产率的高性能金属抛光手段。

而且，最近，为了提高生产率，在制备LSI时的晶片直径在增大。目前，通常使用200mm以上的直径，并且也已经开始300mm以上大小的生产。当晶片直径如此变大时，在晶片的中心部分和周边部分趋向于产生抛光速度的差异；因此，在抛光中均匀性的实现变得重要。

作为对铜和铜合金不采用机械抛光手段的化学抛光方法，已知的是使用化学溶剂作用的方法(参见例如，JP-A No.49-122432)。但是，相比于凸部的金属膜被选择性化学机械抛光的CMP，在只依赖于化学溶剂作用的化学抛光方法中，凹部被抛光，即，产生表面凹陷；因此，存在关于平面度的大问题。

而且，公开了一种用于化学机械抛光的水分散体成分(element)，它包括抑制抛光垫劣化的有机化合物(参见例如，JP-A No.2001-279231)。然而，即使当使用该抛光水分散体成分时，也仍然存在以下担心：可能产生表面凹陷现象，在该现象中，布线部分的金属被过度抛光至如盘子那样挖空。

除上述之外，为了使抛光表面平面化，提出了一种工作液体，该工作液体包含选自有利于矫正晶片表面的亚氨二乙酸酯及其盐的螯合剂(参见例如，日本专利申请国家阶段公布No.2002-538284)；以及提出了一种含有α-氨基酸的化学机械抛光组合物(参见例如，JP-A No.2003-507894)。由于这些技术，可以提高在铜布线中的抛光性能。

而且，通常地，在对铜布线进行高性能抛光之后，将经常被用作铜布线的阻挡层金属的钽或钽合金以及铜进行精确地抛光，从而使布线附近平面化。因此，需要实现一种抛光液，它在铜抛光结束时，在铜和钽之间具有抛光选择性(以下，合适地称作“铜/钽抛光选择性”)，在这种选择性中，铜容易被研磨，而钽难于被研磨。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而进行的，并且提供一种金属抛光液和金属抛光方法。

本发明的第一方面提供一种金属抛光液，该金属抛光液在制造半导体器件过程中用于铜或铜合金的导体膜的化学机械抛光，所述金属抛光液包含：(1)由式(I)表示的氨基酸衍生物；和(2)表面活性剂，

其中，在式(I)中，R¹表示含1至4个碳原子的烷基，并且R²表示含1至4个碳原子的亚烷基。

具体实施方式

在上述情况下进行深入研究之后，本发明人发现，通过使用下面描述的金属抛光液以及使用该金属抛光液的抛光方法，能够解决上面所述的问题，从而完成了本发明。

以下，将详细描述本发明的示例性实施方案。

[金属抛光液]

本发明的金属抛光液是在半导体器件制造过程中用于铜或铜合金的导体膜的化学机械抛光的金属抛光液，所述金属抛光液包含：(1)由下式(I)表示的氨基酸衍生物；和(2)表面活性剂：

其中在式(I)中，R¹表示含1至4个碳原子的烷基，并且R²表示含1至4个碳原子的亚烷基。

以下，将描述本发明的金属抛光液，尽管它不受下列描述的限制。

本发明的金属抛光液通过包含组分(1)由上述通式(I)表示的氨基酸衍生物和(2)表面活性剂作为必要组分，并且通常包含水而构成。需要时，本发明的金属抛光液还可以包含其它组分。其它组分的优选实例包括添加剂，比如作为所谓钝化膜形成剂加入的化合物(例如芳族杂环化合物)、氧化剂、酸、碱、缓冲剂和磨料粒。金属抛光液包含的各种组分(必要组分和任选组分)可以单独或以其至少两种的组合形式使用。

在本发明中，“金属抛光液”不仅包括在抛光中使用的抛光液(即，需要时稀释的抛光液)，而且包括金属抛光液的浓缩液。

金属抛光液的浓缩液指的是制备出的在溶质浓度方面比在抛光时使用的抛光液体更高并且在用水或水溶液稀释之后在抛光时使用的液体。稀释倍数通常在1至20倍体积的范围。

在本发明的说明书中，术语“浓度”和“浓缩液”是按照如下常规表述使用的，即表示比使用状态更高“浓度”和更加“浓缩液”，并且是以不同于伴随物理浓缩操作如蒸发的一般技术术语的含义的方式使用的。

下面，将描述包含在本发明的金属抛光液中的各组分。首先，将顺序描述各个组分，(1)由式(I)表示的氨基酸衍生物和(2)表面活性剂，即本发明的金属抛光液中的必要组分。

<(1)由式(I)表示的氨基酸衍生物>

本发明的金属抛光液包含由下式(I)表示的氨基酸衍生物(以下，适当地称作“特定的氨基酸衍生物”)。

在式(I)中，R¹表示含1至4个碳原子的烷基，并且R²表示含1至4个碳原子的亚烷基。

R¹表示含有1至4个碳原子的烷基，并且其具体实例包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基和叔丁基。这些中，优选甲基、乙基、正丙基和正丁基。更优选甲基、乙基和正丙基，并且还更优选甲基和乙基。

R²表示含有1至4个碳原子的亚烷基，并且所述亚烷基可以是直链或支链的。由R²表示的亚烷基的具体实例包括亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚异丙基和亚丁基(亚异丁基、亚正丁基、亚异丁基、亚仲丁基或亚叔丁基)，其中优选亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基和亚正丁基，更优选亚甲基、亚乙基、亚丙基和亚丁基，并且还更优选亚甲基和亚乙基。

R²还可以包含取代基，例如羧基、羟基、磺基或烷氧基。

在通式(I)中的R¹和R²的优选组合是R¹为甲基、乙基、正丙基或正丁基，并且R²为亚甲基、亚乙基、亚丙基或亚丁基(或亚正丁基)。更优选的组合是R¹为甲基、乙基或正丙基，并且R²为亚甲基、亚乙基、亚丙基或亚丁基。还更优选的组合是R¹为甲基或乙基，并且R²为亚甲基或亚乙基。

以下，显示特定的氨基酸衍生物的具体实例(示例的化合物A-1到A-4，B-1到B-4和C-1到C-4)。然而，本发明并不限于此。

用于本发明的特定的氨基酸衍生物优选为选自N-甲基甘氨酸、N-甲基丙氨酸和N-乙基甘氨酸中的至少一种以确保抛光速度和防止表面凹陷之间的良好平衡，并且在这些之中，更优选N-甲基甘氨酸或N-乙基甘氨酸。

在用于抛光时的金属抛光液(即，在通过用水或水溶液稀释它而使用金属抛光液的情况下，这称作稀释的抛光液。下面，“用于抛光时的抛光液”具有相同的含义)中，在本发明的金属抛光液中的特定的氨基酸衍生物的含量作为总量优选在0.01至10质量％，并且更优选0.05至5质量％的范围内。

<(2)表面活性剂>

根据本发明使用的表面活性剂可以是阳离子、非离子、阴离子或两性的，但是优选是阴离子或非离子的。

阴离子表面活性剂优选处于酸的类型，并且如果它处于盐结构的形式，则它优选为铵盐、钾盐、钠盐等，特别优选为钠盐、铵盐或钾盐。它优选选自下列各组。阴离子表面活性剂的具体实例包括羧酸或其盐、磺酸或其盐、硫酸酯盐以及磷酸酯盐。羧酸或其盐包括皂、N-酰基氨基酸或其盐、聚氧乙烯或聚氧丙烯烷基醚羧酸或其盐、和酰化肽；磺酸或其盐包括烷基磺酸或其盐、烷基苯或烷基萘磺酸或其盐、萘磺酸或其盐、磺基琥珀酸或其盐、α-烯烃磺酸或其盐、和N-酰基磺酸或其盐；硫酸酯盐包括磺化油、烷基硫酸或其盐、烷基醚硫酸或其盐、聚氧乙烯或聚氧丙烯烷基-烯丙基醚硫酸或其盐、以及烷基酰胺硫酸或其盐；并且磷酸酯盐包括烷基磷酸或其盐、以及聚氧乙烯或聚氧丙烯烷基烯丙基醚磷酸或其盐。在这些之中，优选磺酸或其盐。

根据本发明使用的表面活性剂优选为具有烷基和/或芳基的表面活性剂，并且更优选为由下式(2)表示的表面活性剂。

式(2)

R-Ar-O-Ar-SO₃ ^-M⁺

在式(2)中，R表示表示含8至20个碳原子的直链或支链烷基，Ar独立地表示芳基，并且M⁺表示氢离子、碱金属离子或铵离子。

在式(2)中由R表示的烷基具有8至20个碳原子，优选10至29个，并且更优选12至20个碳原子。烷基可以是直链或支链型烷基，并且优选是直链型烷基。由R表示的烷基的实例包括辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基或二十烷基。在这些之中，优选癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基或二十烷基。

在式(2)中由Ar表示的芳基可以是例如苯基、萘基、蒽基或菲基，并且优选为苯基。因此，根据本发明使用的表面活性剂优选为具有苯基的表面活性剂。更优选地，在由式(2)表示的表面活性剂中，两个Ar中只有一个是苯基。

在上式(2)中的烷基和芳基可以具有取代基，并且可以被引入其中的取代基的实例包括卤素原子(氟、氯、溴或碘)，烷基(直链、支链或环状烷基，其可以是多环烷基如双环烷基或者可以包含活性甲基(active methanegroup))，链烯基，炔基，芳基，杂环基(其可以在任何位置被取代)，酰基，烷氧羰基，芳氧羰基，杂环氧羰基，氨基甲酰基(具有取代基的氨基甲酰基的实例包括N-羟基氨基甲酰基，N-酰基氨基甲酰基，N-磺酰基氨基甲酰基，N-氨基甲酰基氨基甲酰基，硫代氨甲酰基和N-氨磺酰基氨基甲酰基)，咔唑基，羧基或其盐，草酰基，草氨酰基，氰基，碳酰亚氨基(carbonimidoylgroup)，甲酰基，羟基，烷氧基(包括含有重复乙烯氧基或丙烯氧基单元的基团)，

芳氧基，杂环氧基，酰氧基，(烷氧基或芳氧基)羰基氧基，氨基甲酰氧基，磺酰氧基，氨基，(烷基，芳基或杂环基)氨基，酰氨基，磺酰胺基，脲基，硫脲基，N-羟基脲基，酰亚胺基，(烷氧基或芳氧基)羰基氨基，氨磺酰氨基，氨基脲基，氨基硫脲基，肼基，铵基，草氨酰氨基，N-(烷基或芳基)磺酰脲基，N-酰基脲基，N-酰基氨磺酰氨基，羟基氨基，硝基，含季氮原子的杂环基(例如吡啶子基(pyridinio)、咪唑子基(imidazolio)、喹啉子基(quinolinio)或异喹啉子基(isoquinolinio))，异氰基，亚氨基，巯基，(烷基，芳基或杂环基)硫代基，(烷基，芳基或杂环基)二硫代基，(烷基或芳基)磺酰基，(烷基或芳基)亚磺酰基，磺基，氨磺酰基(具有取代基的氨磺酰基的实例包括N-酰基氨磺酰基和N-磺酰基氨磺酰基)，膦基，氧膦基，氧膦基氧基，氧膦基氨基和甲硅烷基，并且优选烷基或磺基。

当可以将氢离子、碱金属离子或铵离子选择为通式(2)中的M⁺时，优选氢离子或铵离子，并且更优选氢离子。在碱金属离子之中，优选钠离子或钾离子，并且更优选钠离子。铵离子包括其氢原子被烷基取代的铵离子。

由上式(2)表示的表面活性剂的优选实例包括烷基二苯醚一磺酸或其盐，或烷基二苯醚二磺酸或其盐。更优选的实例包括烷基二苯醚一磺酸或其盐和烷基二苯醚二磺酸或其盐的混合物。在该混合物中，优选包含10摩尔以上、更优选30摩尔以上并且还更优选50摩尔以上的烷基二苯醚一磺酸或其盐。

可以通过不受具体限制的方法制备由上述式(2)表示的表面活性剂，并且优选使用可商购的产品。

阳离子表面活性剂包括脂族胺盐、脂族季铵盐、苯甲烃铵氯化物盐、苄索氯铵、吡啶鎓盐和咪唑啉鎓盐；并且两性表面活性剂包括羧基甜菜碱类、磺基甜菜碱类、氨基羧酸盐、咪唑啉鎓甜菜碱、卵磷脂和烷基胺氧化物。

非离子表面活性剂包括醚类、醚酯类、酯类、含氮类；醚类表面活性剂包括聚氧乙烯烷基和烷基苯基醚、烷基烯丙基甲醛缩合的聚氧乙烯醚、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚合物和聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醚；醚酯类表面活性剂包括甘油酯聚氧乙烯醚、失水山梨糖醇酯聚氧乙烯醚和山梨糖醇酯聚氧乙烯醚；酯类表面活性剂包括聚乙二醇脂肪酸酯、甘油酯、聚甘油酯、失水山梨糖醇酯、丙二醇酯和蔗糖酯；含氮表面活性剂包括脂肪酸烷醇酰胺、聚氧乙烯脂肪酸酰胺和聚氧乙烯烷基酰胺；等。

作为非离子表面活性剂，有机硅表面活性剂是优选的，并且可以是具有作为其骨架的硅氧烷直链并且含有加入到上面的聚氧化烯基，如聚氧乙烯或聚氧丙烯的任何化合物。优选聚醚改性的有机硅表面活性剂，并且更优选在侧链或末端具有醚键的聚醚改性的有机硅表面活性剂。更具体而言，优选实例包括聚氧乙烯-甲基聚硅氧烷共聚物、聚(氧乙烯-氧丙烯)-甲基聚硅氧烷共聚物、聚氧乙烯烷基聚硅氧烷-聚氧丙烯烷基聚硅氧烷-二甲基聚硅氧烷共聚物和甲基聚硅氧烷-烷基甲基聚硅氧烷-聚(氧乙烯-氧丙烯)甲基聚硅氧烷共聚物。特别优选聚氧乙烯-甲基聚硅氧烷共聚物。

在金属抛光液中的有机硅表面活性剂优选具有8以上的HLB值。如果其HLB值小于8，则可能的是源自有机硅的有机残留物可能以杂质的形式残留。其HLB值更优选为8以上且小于20，还更优选为9以上且小于20，并且更优选为10以上且小于16。

在根据本发明的金属抛光液中使用的表面活性剂优选为HLB值为8以上且小于20的聚醚改性的有机硅表面活性剂。

氟表面活性剂也优选用于根据本发明的金属抛光液中。氟表面活性剂是具有取代普通的阴离子、非离子、阳离子或两性表面活性剂中的一部分或所有氢离子的氟原子的表面活性剂，并且其降低表面张力的优异能力是已知的。具体实例是Unidyne系列(商品名，由Daikin Industries，Ltd.生产)，Megaface系列(商品名，由Dainippon Ink & Chemicals，Inc.生产)、Ftergent系列(商品名，由NEOS Co.，Ltd.生产)、Surflon系列(商品名，由Asahi GlassCo.，Ltd.生产)和F-TOP(商品名，由Tohkem Products Co.生产)。

所述表面活性剂可以单独或以其至少两种的组合的形式使用。

在实际抛光时的液体中，根据本发明的金属抛光液可以含有的表面活性剂的总添加量优选为1×10^-6至5质量％，更优选为1×10^-6至3质量％，并且还更优选为1×10^-6至2.5质量％。使用适当的HPLC柱子，通过HPLC测量根据本发明的金属抛光液含有的表面活性剂的量。

根据本发明的金属抛光液优选具有小于55mN/m，更优选小于50mN/m并且还更优选小于45mN/m的表面张力。

在本发明中，被调节以包含3×10^-3质量％的表面活性剂的金属抛光液优选具有小于55mN/m，更优选小于50mN/m并且特别更优选小于45mN/m的表面张力。

特别优选根据本发明的金属抛光液含有有机硅表面活性剂的量被调节至3×10^-3质量％的有机硅表面活性剂，并且具有小于55mN/m、更优选小于50mN/m并且还更优选小于45mN/m的表面张力。

其中(有机硅)表面活性剂的量被调节至3×10^-3质量％的金属抛光液的表面张力指这样的液体的表面张力，在所述液体中，通过(1)在表面活性剂的量小于3×10^-3质量％时加入表面活性剂，或者(2)当表面活性剂的量超过3×10^-3质量％时使用水稀释该液体，将表面活性剂的量调节至3×10^-3质量％。表面张力是通过Wilhelmy(板)方法(使用例如CBVP-Z，商品名，由Kyowa Interface Science Co.，Ltd.生产)在25℃测量的值。

<其它组分>

现在将进行根据本发明的金属抛光液可以含有的其它物质的描述。

<磨料粒>

尽管可以使用各种磨料粒，只要它们可以将铜或铜合金抛光，还抑制划痕或其它损害的产生即可，但是优选的实例包括热解法二氧化硅、胶体二氧化硅、二氧化铈、氧化铝、二氧化钛、有机和有机-无机复合颗粒，但是这些不是唯一可能的，并且还可以根据使用它们的目的或用途使用任何其它种类的磨料粒。根据本发明的金属抛光液优选含有选自二氧化铈、二氧化硅、氧化铝和有机-无机复合颗粒的至少一种磨料粒，并且更优选含有如稍后描述的胶体二氧化硅颗粒。

磨料粒通常为金属氧化物的磨料粒，并且二氧化铈和二氧化硅粒子是特别熟知的，并且在这些之中，特别优选使用含有二氧化硅的磨料粒。尽管球形颗粒或缔合为胶体二氧化硅或热解法二氧化硅的球形颗粒作为含有二氧化硅的磨料粒是已知的，但是通常优选胶体二氧化硅。可以使用不同种类的磨料粒的混合物，并且可以使用一种磨料粒或不同种类的磨料粒的组合，并且所述粒子可以是无机或有机的，只要它们可以将金属抛光即可。

在胶体二氧化硅的种类之中，将详细进行优选作为磨料粒的胶体二氧化硅的描述，但是本发明不限于这种磨料粒。与其它类型的胶体二氧化硅相比，其中其表面上的至少一部分硅原子被铝原子改性的胶体二氧化硅颗粒(以下，有时称作“特定胶体二氧化硅”)优选用作在根据本发明的金属抛光液中的磨料粒。

在本发明中，“其表面上的至少一部分硅原子被铝原子改性的胶体二氧化硅”指其中在具有包含配位数为4的硅原子的位置的胶体二氧化硅的表面上存在铝原子的状态。这可以是其中在胶体二氧化硅的表面上，结合与4个氧原子配位的铝原子，并且铝原子以四配位状态固定而形成新的表面的状态；或者可以是其中存在于表面上的硅原子首先从表面上被除去，然后被铝原子取代而形成新的表面的状态。

在制备特定胶体二氧化硅中使用的胶体二氧化硅更优选为在粒子内部没有杂质比如碱金属，并且通过烷氧基硅烷的水解获得的胶体二氧化硅。另一方面，尽管也可以使用根据从碱金属硅酸盐的水溶液中除去碱金属(alkali)的方法而制备的胶体二氧化硅，但在此情况下，存在的担心是，残留在粒子内部的碱金属逐渐被洗脱以致负面影响抛光性能；因此，出于这种观点，更优选通过烷氧基硅烷的水解得到的胶体二氧化硅作为原料。尽管根据磨料粒的使用而适宜地选择，但是作为原料的胶体二氧化硅的粒径通常在约5至200nm的范围内。

作为使用铝原子将在这种胶体二氧化硅粒子的表面上的硅原子改性以获得特定胶体二氧化硅的方法，例如，可以优选使用其中将铝酸盐化合物如铝酸铵加入胶体二氧化硅的分散溶液中的方法。更具体地，可以使用：将通过将碱金属铝酸盐的水溶液加入得到的二氧化硅溶胶的方法制备的含铝化合物的碱性二氧化硅溶胶在80至250℃的温度加热0.5至20小时，之后使其与阳离子交换树脂或阳离子交换树脂和阴离子交换树脂接触的方法；将酸性硅酸盐溶液和铝化合物的水溶液加入到含SiO₂的碱性水溶液或碱金属氢氧化物的水溶液中的方法；或者将其中混合铝化合物的酸性硅酸盐溶液加入到含SiO₂的碱性水溶液或碱金属氢氧化物的水溶液中，用阳离子交换树脂处理以进行脱碱的方法。这些方法在日本专利No.3463328和JP-A No.63-123807中有详述，并且可以将它们的说明书应用于本发明中。

而且，作为其它方法，可以列举其中将铝醇盐加入到胶体二氧化硅的分散溶液中的方法。尽管在此可以使用任何种类的铝醇盐，但是优选异丙醇铝、丁醇铝、甲醇铝和乙醇铝，并且更优选异丙醇铝和丁醇铝。

特定胶体二氧化硅即使在酸性状态也具有优异的分散性，因为通过4-配位的铝酸根离子和在胶体二氧化硅表面上的硅醇基团之间的反应产生的铝硅酸盐位置固定负电荷以致赋予粒子以大的负ζ电势。因此，重要的是，根据上述方法制备的特定胶体二氧化硅处于铝原子与四个氧原子配位的状态。

通过例如测量磨料粒的ζ电势，可以容易地确定在胶体二氧化硅的表面上产生的硅原子和铝原子的改性的结构。

通过控制加入到胶体二氧化硅的分散溶液中的铝酸盐化合物或铝醇盐的添加量(浓度)，可以合适地控制在胶体二氧化硅的表面上的硅原子被改性为铝原子时改性为铝原子的改性量。

基于由胶体二氧化硅的直径计算的表面积、2.2的胶体二氧化硅的比重以及每单位表面积的硅醇基团的数量(5至8个基团/nm²)，通过从加入到分散溶液中的铝化合物减去反应之后残留的未反应铝化合物的量计算消耗的铝化合物的量，并且假定所消耗的铝反应物以100％的比率反应，可以估算铝原子到胶体二氧化硅表面上的引入量(引入的铝原子的数量/表面硅原子的位置数量)。在实际的测量中，将得到的特定胶体二氧化硅本身进行元素分析，并且在不存在于粒子内部的铝薄且均匀地铺展在表面上的假定下，采用胶体二氧化硅的表面积/比重以及每单位面积上的硅烷醇基团的数量以获得引入量。

将列举特定胶体二氧化硅的制备方法的具体实例。首先，制备胶体二氧化硅以5至25质量％的范围分散在水中的分散溶液。向该分散溶液中加入pH调节剂，以将pH调节在5至11的范围内，随后在搅拌下，在几分钟内缓慢加入15.9g铝酸钠水溶液，该铝酸钠水溶液具有3.6质量％的Al₂O₃浓度和1.50的Na₂O/Al₂O₃摩尔比，再之后进一步搅拌0.5小时。之后，将溶剂除去以获得特定胶体二氧化硅。

特定胶体二氧化硅优选具有5至100nm，并且更优选5至60nm的初级粒径。特定胶体二氧化硅优选具有不小于5nm的初级粒径以防止垫的孔的堵塞且获得令人满意的高抛光速度，并且具有不大于100nm的初级粒径以减少任何磨损或缺陷比如划痕。

此处，在本发明中的特定胶体二氧化硅粒子的初级粒径指：当获得表示胶体二氧化硅的粒径和通过将具有该粒径的粒子数量积分而获得的累积频率之间的关系的粒度累积曲线时，在该粒径累积曲线中累积频率为50％的点的粒径。

胶体二氧化硅粒子的粒径表示从粒度分布曲线获得的平均粒径，所述粒度分布曲线是通过使用动态光散射法获得的。例如，作为用于获得粒度分布曲线的测量装置，可以使用LB-500(商品名，由霍瑞巴有限公司(Horiba Limited)制造)。

在特定胶体二氧化硅中，出于抑制抛光故障和缺陷如划痕产生的观点，特定胶体二氧化硅的缔合度优选为5以下，并且更优选为3以下。

在此，缔合度指通过将通过初级粒子的聚集形成的次级粒子的直径除以初级粒子的直径(次级粒子的直径/初级粒子的直径)而获得的值。这种″聚集″包括其中球形胶体二氧化硅在抛光液体中聚集的情况以及其中胶体二氧化硅最初缔合在一起的情况。缔合度为1表示其中球形胶体二氧化硅不聚集的胶体二氧化硅。

如上所述，特定胶体二氧化硅粒子可以是部分缔合的。在特定胶体二氧化硅粒子中，出于抑制侵蚀和划痕产生的观点，缔合的次级粒子的粒径优选为300nm以下。另一方面，出于获得足够的抛光速度的观点，其下限值优选为10nm以上。而且，特定胶体二氧化硅粒子的次级直径更优选在10至200nm的范围内。

次级粒径可以通过使用电子显微镜测量。

在包含于本发明的金属抛光液的磨料粒中，特定胶体二氧化硅的质量比优选为10％以上，并且特别优选为20％以上。全部含有的磨料粒都可以为特定胶体二氧化硅。

出于消除抛光故障和缺陷比如划痕的观点，相对于在抛光中使用时的金属抛光液的总质量，在本发明的金属抛光液中的磨料粒的含量优选为1质量％以下，更优选为0.0001质量％至0.9质量％，并且还更优选为0.001质量％至0.7质量％。

除特定胶体二氧化硅外的磨料粒的尺寸优选等于或大于特定胶体二氧化硅的尺寸，但不大于特定胶体二氧化硅的尺寸的两倍。

<氧化剂>

根据本发明的金属抛光液优选含有氧化剂(将被抛光的金属氧化的化合物)。

氧化剂的实例包括过氧化氢、过氧化物、硝酸盐、碘酸盐、高碘酸盐、次氯酸盐、亚氯酸盐、氯酸盐、高氯酸盐、过硫酸盐、重铬酸盐、高锰酸盐、臭氧水、银(II)盐和铁(III)盐。

铁(III)盐的有利实例包括无机铁(III)盐如硝酸铁(III)、氯化铁(III)、硫酸铁(III)和溴化铁(III)，以及有机铁(III)配盐。

当使用有机铁(III)配盐时，用于铁(III)配盐的配合物形成化合物的实例包括乙酸、柠檬酸、草酸、水杨酸、二乙基二硫代氨基甲酸(diethyldithiocarbaminc acid)、琥珀酸、酒石酸、乙醇酸、甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、巯基乙酸、乙二胺、三亚甲基二胺、二甘醇、三甘醇、1，2-乙二硫醇、丙二酸、戊二酸、3-羟基丁酸、丙酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、3-羟基水杨酸、3，5-二羟基水杨酸、五倍子酸、苯甲酸、马来酸、它们的盐，以及氨基多羧酸及其盐。

氨基多羧酸及其盐的实例包括：乙二胺-N，N，N’，N’-四乙酸、二亚乙基三胺五乙酸、1，3-二氨基丙烷-N，N，N’，N’-四乙酸、1，2-二氨基丙烷-N，N，N’，N’-四乙酸、乙二胺-N，N’-二琥珀酸(外消旋体)、乙二胺二琥珀酸(SS异构体)、N-(2-羧酸酯基乙基(carboxylatoethyl))-L-天冬氨酸、N-(羧甲基)-L-天冬氨酸、β-丙氨酸二乙酸、甲基亚氨二乙酸、氨三乙酸、环己烷二胺四乙酸、亚氨二乙酸、乙二醇醚二胺-四乙酸、乙二胺-1-N，N’-二乙酸、乙二胺-邻-羟基苯基乙酸、N，N-二(2-羟基苄基)乙二胺-N，N-二乙酸等，以及它们的盐。抗衡的盐优选为碱金属盐或铵盐，特别优选为铵盐。

特别是，优选为过氧化氢、碘酸盐、次氯酸盐、氯酸盐、过硫酸盐和有机铁(III)配盐；当使用有机铁(III)有机配盐时，有利的配合物形成化合物包括柠檬酸、酒石酸、氨基多羧酸(具体地，乙二胺-N，N，N’，N’-四乙酸、二亚乙基三胺五乙酸、1，3-二氨基丙烷-N，N，N’，N’-四乙酸、乙二胺-N，N’-二琥珀酸(外消旋体)、乙二胺二琥珀酸(SS异构体)、N-(2-羧酸酯基乙基)-L-天冬氨酸、N-(羧甲基)-L-天冬氨酸、β-丙氨酸二乙酸、甲基亚氨二乙酸、氨三乙酸和亚氨二乙酸)。

在上述氧化剂中，最有利的是：过氧化氢、过硫酸盐和乙二胺-N，N，N’，N’-四乙酸铁(III)，以及1，3-二氨基丙烷-N，N，N’，N’-四乙酸和乙二胺二琥珀酸(SS异构体)的配合物。

在抛光时的每升金属抛光液的氧化剂的添加量优选为0.003摩尔至8摩尔，更优选为0.03摩尔至6摩尔，并且特别更优选为0.1摩尔至4摩尔。氧化剂的添加量优选为0.003摩尔以上以确保充分氧化金属的CMP速率，并且优选为8摩尔以下以防止抛光面的粗糙化。

当将抛光液用于抛光时，氧化剂优选是通过混合到含有不同于氧化剂的组分的组合物中使用的。

<金属抛光液的pH值>

本发明金属抛光液的pH值优选在4至11的范围内，更优选在5至8的范围内，并且还更优选在6至8的范围。在4至11的范围内，本发明的金属抛光液发挥出特别优异的优点。在抛光时，本发明的抛光液可以不包含水，或可以用水或水溶液稀释。当用水或水溶液将抛光液稀释时，在本发明中的pH值指在用水或水溶液稀释之后的值。

考虑氨基酸衍生物与被抛光表面的吸附性和反应性、被抛光金属的溶解度、被抛光表面的电化学性质、化合物官能团的离解状态以及作为液体的稳定性，可以设定本发明金属抛光液的pH值。

通过加入例如下面描述的碱性试剂或其它有机酸，可以调节金属抛光液的pH值。下面，将描述碱性试剂或其它有机酸。

-芳族杂环化合物-

本发明的金属抛光液优选包含至少一种芳族杂环化合物作为在被抛光金属的表面上形成钝化膜的化合物。

在此，“芳族杂环化合物”是具有含至少一个杂原子的杂环的化合物。“杂原子”是指除碳原子和氢原子以外的原子。杂环是指具有至少一个杂原子的环化合物。杂原子只是指构成杂环的环系统组分部分的原子，但不是位于环系统之外的原子，也不是通过至少一个非共轭单键与环系统分隔的原子，也不是为环系统的另外取代基的一部分的原子。

杂原子的优选实例包括氮原子、硫原子、氧原子、硒原子、碲原子、磷原子、硅原子和硼原子。其更优选的实例包括氮原子、硫原子、氧原子和硒原子。其特别优选的实例包括氮原子、硫原子和氧原子。其最优选的实例包括氮原子和硫原子。

首先，将描述作为母核的芳族杂环。

在不具体限制杂环的环数量的情况下，在本发明中使用的芳族杂环化合物可以是单环化合物和具有稠环的多环化合物。在单环的情况下，元的数量优选为3至8，更优选为5至7，并且特别优选为5和6。此外，在具有稠环的情况下，环的数量优选在2至4的范围内，更优选为2或3。

芳族杂环的具体实例不具体限于但是包括：吡咯环、噻吩环、呋喃环、吡喃环、噻喃环、咪唑环、吡唑环、噻唑环、异噻唑环、噁唑环、异噁唑环、吡啶环、吡嗪环(pyradine ring)、嘧啶环、哒嗪环、吡咯烷环、吡唑烷环、咪唑烷环、异噁唑烷环、异噻唑烷环、哌啶环、哌嗪环(piperadine ring)、吗啉环、硫代吗啉环、苯并二氢吡喃环、二氢苯并噻喃环、苯并二氢异吡喃环、二氢苯并异噻喃环、二氢吲哚环、二氢异吲哚环、4-氮茚环(pilindinering)、中氮茚环、吲哚环、吲唑环、嘌呤环、喹嗪环、异喹啉环、喹啉环、1，5-二氮杂萘环(naphthylidine ring)、2，3-二氮杂萘环、喹喔啉环、喹唑啉环、1，2-二氮杂萘环、喋啶环、吖啶环、哌啶环(pipemidine ring)、菲咯啉环、咔唑环、咔啉环、吩嗪环、抗溶素环、噻二唑环、噁二唑环、三嗪环、三唑环、四唑环、苯并咪唑环、苯并噁唑环、苯并噻唑环、苯并噻二唑环、苯并呋喃环(benzofuroxan ring)、萘并咪唑环、苯并三唑环和四氮杂茚环，并且更优选包括三唑环和四唑环。

接着，将描述芳族杂环可以具有的取代基。

在本发明中，当将特定部分称作“基团”时，该部分本身可以不被取代，但可以被至少一种(至多允许的最大数量)的取代基取代。例如，“烷基”指取代或未取代的烷基。

芳族杂环化合物可以具有的取代基包括例如下列基团，但不限于此。

其实例包括卤素原子(氟原子、氯原子、溴原子或碘原子)、烷基(直链、支链或环烷基，其可以为多环烷基如二环烷基，或可以包含活性次甲基)、链烯基、炔基、芳基、杂环基(取代位置没有限制)、酰基、烷氧羰基、芳氧羰基、杂环氧羰基、氨基甲酰基(具有取代基的氨基甲酰基包括例如N-羟基氨基甲酰基、N-酰基氨基甲酰基、N-磺酰基氨基甲酰基、N-氨基甲酰基氨基甲酰基、硫代氨甲酰基和N-氨磺酰基氨基甲酰基)、咔唑基、羧基或其盐、草酰基、草氨酰基、氰基、碳酰亚氨基(carboneimidoyl group)、甲酰基、羟基、烷氧基(包括重复含有乙烯氧基或丙烯氧基单元的基团)、芳氧基、杂环氧基、酰氧基、(烷氧基或芳氧基)羰基氧基、氨基甲酰氧基、磺酰氧基、氨基、(烷基、芳基、或杂环基)氨基、酰氨基、磺酰胺基、脲基、硫脲基、N-羟基脲基、酰亚氨基、(烷氧基或芳氧基)羰基氨基、氨磺酰氨基、氨基脲基、氨基硫脲基、肼基、铵基、草氨酰氨基、N-(烷基或芳基)磺酰脲基、N-酰基脲基、N-酰基氨磺酰氨基、羟基氨基、硝基、含季氮原子的杂环基(例如吡啶子基、咪唑子基、喹啉子基、异喹啉子基)、异氰基、亚氨基、巯基、(烷基、芳基、或杂环基)硫基、(烷基、芳基、或杂环基)二硫基、(烷基或芳基)磺酰基、(烷基或芳基)亚磺酰基、磺基或其盐、氨磺酰基(具有取代基的氨磺酰基包括例如N-酰基氨磺酰基和N-磺酰基氨磺酰基)或其盐、膦基、氧膦基、氧膦基氧基、氧膦基氨基和甲硅烷基。

此时，“活性次甲基”指被两个吸电子基团取代的次甲基。“吸电子基团”指例如酰基，烷氧羰基，芳氧羰基，氨基甲酰基，烷基磺酰基，芳基磺酰基，氨磺酰基，三氟甲基，氰基，硝基和碳酰亚氨基。而且，两个吸电子基团可以相互结合以形成环结构。另外，“盐”指碱金属、碱土金属或重金属的正离子，或者有机正离子如铵离子或鏻离子。

在它们当中，在芳族杂环化合物中的优选取代基的实例包括卤素原子(氟原子、氯原子、溴原子或碘原子)、烷基(直链、支链或环烷基，其可以为多环烷基如二环烷基，或可以包含活性次甲基)、链烯基、炔基、芳基、杂环基(取代位置没有限制)、酰基、烷氧羰基、芳氧羰基、杂环氧羰基、氨基甲酰基、N-羟基氨基甲酰基、N-酰基氨基甲酰基、N-磺酰基氨基甲酰基、N-氨基甲酰基氨基甲酰基、硫代氨甲酰基、N-氨磺酰基氨基甲酰基、咔唑基、草酰基、草氨酰基、氰基、碳酰亚氨基、甲酰基、羟基、烷氧基(包括重复含有乙烯氧基或丙烯氧基单元的基团)、芳氧基、杂环氧基、酰氧基、(烷氧基或芳氧基)羰基氧基、氨基甲酰氧基、磺酰氧基、(烷基、芳基、或杂环基)氨基、酰氨基、磺酰胺基、脲基、硫脲基、N-羟基脲基、酰亚氨基、(烷氧基或芳氧基)羰基氨基、氨磺酰氨基、氨基脲基、氨基硫脲基、肼基、铵基、草氨酰氨基、N-(烷基或芳基)磺酰脲基、N-酰基脲基、N-酰基氨磺酰氨基、羟基氨基、硝基、含季氮原子的杂环基(例如吡啶子基、咪唑子基、喹啉子基、异喹啉子基)、异氰基、亚氨基、巯基、(烷基、芳基、或杂环基)硫基、(烷基、芳基、或杂环基)二硫基、(烷基或芳基)磺酰基、(烷基或芳基)亚磺酰基、磺基或其盐、氨磺酰基、N-酰基氨磺酰基、N-磺酰基氨磺酰基或其盐、膦基、氧膦基、氧膦基氧基、氧膦基氨基或甲硅烷基。

此时，活性次甲基指被两个吸电子基团取代的次甲基，并且所述吸电子基团指例如酰基、烷氧羰基、芳氧羰基、氨基甲酰基、烷基磺酰基、芳基磺酰基、氨磺酰基、三氟甲基、氰基、硝基和碳酰亚氨基。

此外，其优选的实例包括卤素原子(氟原子、氯原子、溴原子或碘原子)，烷基(直链、支链或环烷基，其可以为多环烷基如二环烷基，或可以包含活性次甲基)、链烯基、炔基、芳基和杂环基(取代位置没有限制)。

上述取代基中的两个可以彼此结合以形成环(芳族或非芳族烃环或芳族杂环)，还可以进一步结合以形成多环稠环。其实例包括苯环、萘环、蒽环、菲环、芴环、苯并[9，10]菲环、并四苯环、联苯环、吡咯环、呋喃环、噻吩环、咪唑环、噁唑环、噻唑环、吡啶环、吡嗪环、嘧啶环、哒嗪环、中氮茚环、吲哚环、苯并呋喃环、苯并噻吩环、异苯并呋喃环、喹嗪环、喹啉环、2，3-二氮杂萘环、1，5-二氮杂萘环、喹喔啉环、喹噁唑啉环、异喹啉环、咔唑环、菲啶环、吖啶环、菲咯啉环、噻蒽环、苯并吡喃环、呫吨环、吩噁嗪环(phenoxathiin ring)、吩噻嗪环和吩嗪环。

芳族杂环化合物优选含有三个或更多个氮原子，并且优选为选自三唑及其衍生物、四唑及其衍生物和苯并三唑及其衍生物中的至少一种化合物。芳族杂环化合物的具体实例包括1，2，3，4-四唑、5-氨基-1，2，3，4-四唑、5-甲基-1，2，3，4-四唑、1H-四唑-5-乙酸、1H-四唑-5-琥珀酸、1，2，3-三唑、4-氨基-1，2，3-三唑、4，5-二氨基-1，2，3-三唑、4-羧基-1H-1，2，3-三唑、4，5-二羧基-1H-1，2，3-三唑、1H-1，2，3-三唑-4-乙酸、4-羧基-5-羧基甲基-1H-1，2，3-三唑、1，2，4-三唑、3-氨基-1，2，4-三唑、3，5-二氨基-1，2-4-三唑、3-羧基-1，2-4-三唑、3，5-二羧基-1，2，4-三唑、1，2，4-三唑-3-乙酸、1H-苯并三唑和1H-苯并三唑-5-羧酸，但是它不限于这些。

下面说明作为优选用于本发明的芳族杂环化合物列举的优选实例(a)1，2，3，4-四唑、(b)1，2，3-三唑和(c)1，2，4-三唑的典型实例。

(a)作为优选的1，2，3，4-四唑衍生物，可以列举在形成环的氮原子上没有取代基并且在5位上具有特定取代基的1，2，3，4-四唑衍生物。

(b)作为优选的1，2，3-三唑衍生物，可以列举在形成环的氮原子上没有取代基并且在4和/或5位上都具有特定取代基的1，2，3-三唑衍生物。

(c)作为优选的1，2，4-三唑衍生物，可以列举在形成环的氮原子上没有取代基并且在2和/或5位上具有特定取代基的1，2，4-三唑衍生物。

(a)1，2，3，4-四唑在5位上具有的取代基的实例包括选自磺基、氨基、氨基甲酰基、碳酰胺基、氨磺酰基和砜酰胺基中的取代基，以及被选自羟基、羧基、磺基、氨基、氨基甲酰基、碳酰胺基、氨磺酰基和砜酰胺基中的至少一个取代基取代的烷基。更优选的是被选自羟基、羧基、磺基、氨基和氨基甲酰基中的至少一个取代基取代的烷基。烷基可以具有其它取代基，只要它具有至少一个上述列举的取代基即可。

在5位上具有取代基的(a)1，2，3，4-四唑衍生物的更优选实例包括含有作为取代基的烷基的四唑衍生物，该烷基被羟基或羧基中的至少一个取代。还更优选的实例包括含有作为取代基的被至少一个羧基取代的烷基的四唑衍生物。这样的1，2，3，4-四唑衍生物的实例包括1H-四唑-5-乙酸和1H-四唑-5-琥珀酸。

1，2，3-三唑可以在4和/或5位上具有的取代基的实例包括选自羟基、羧基、磺基、氨基、氨基甲酰基、碳酰胺基、氨磺酰基和砜酰胺基中的取代基，或者被选自羟基、羧基、磺基、氨基、氨基甲酰基、碳酰胺基、氨磺酰基和砜酰胺基中的至少一个取代基取代的烷基或芳基。更优选的是选自羟基、羧基、磺基和氨基中的取代基，或者被选自羟基、羧基、磺基和氨基中的至少一个取代基取代的烷基。烷基和芳基可以具有其它取代基，只要它们具有至少一个上述例举的取代基即可。此外，优选通过取代1，2，3-三唑的4和5位中的任一个而获得的那种。

在4和/或5位上具有取代基的(b)1，2，3-三唑衍生物的优选实例包括含有选自羟基和羧基中的取代基以及被羟基或羧基中的至少一个取代的烷基的1，2，3-三唑衍生物。还更优选的实例包括含有羧基或被至少一个羧基取代的烷基作为取代基的1，2，3-三唑衍生物。这种1，2，3-三唑衍生物的实例包括4-羧基-1H-1，2，3-三唑、4，5-二羧基-1H-1，2，3-三唑、1H-1，2，3-三唑-4-乙酸和4-羧基-5-羧甲基-1H-1，2，3-三唑。

(c)1，2，4-三唑可以在3和/或5位上具有的取代基的实例包括选自磺基、氨基甲酰基、碳酰胺基、氨磺酰基和砜酰胺基中的取代基，以及被选自羟基、羧基、磺基、氨基、氨基甲酰基、碳酰胺基、氨磺酰基和砜酰胺基中的至少一个取代基取代的烷基或芳基。更优选的是被选自羟基、羧基、磺基和氨基中的至少一个取代基取代的烷基。烷基和芳基可以具有其它取代基，只要它们具有至少一个上述列举的取代基即可。而且，优选(c)1，2，4-三唑的3和5位中的任一个被取代而获得的那种。

在3和/或5位上具有取代基的(c)1，2，4-三唑衍生物优选实例包括含有作为取代基的烷基的1，2，4-三唑衍生物，所述烷基被羟基和羧基中的至少一个取代。更优选实例包括含有作为取代基的至少一个烷基的1，2，4-三唑衍生物，所述烷基被至少一个羧基取代。这样的1，2，4-三唑衍生物的实例包括3-羧基-1，2，4-三唑、3，5-二羧基-1，2，4-三唑和1，2，4-三唑-3-乙酸。

下面显示了作为(a)1，2，3，4-四唑衍生物的具体实例的示例性化合物(a-1)至(a-26)、作为(b)1，3，4-三唑衍生物的具体实例的示例性化合物(b-1)至(b-26)，并且在下面显示了作为(c)1，2，4-三唑衍生物的具体实例的示例性化合物(c-1)至(c-19)，但是本发明不限于这些化合物。

芳族杂环化合物可以单独或以其至少两种的组合形式使用。此外，芳族杂环化合物可以根据标准方法合成，并且可以使用可商购产品。

出于对金属布线的化学溶解具有优异的抑制性的观点，在上述芳族杂环化合物中，本发明的金属抛光液特别优选包含四唑或其衍生物。

在抛光时的1L金属抛光液(当它被水或水溶液稀释时，即为稀释的金属抛光液)中，以总量计，在本发明的金属抛光液中的芳族杂环化合物的含量优选在0.0001至1.0摩尔的范围内，更优选在0.0005至0.5摩尔的范围内，并且还更优选在0.0005至0.05摩尔的范围内。

-多价金属离子-

根据本发明的金属抛光液优选具有小于1ppm并且更优选小于0.3ppm的(总)多价金属离子浓度。多价金属的实例包括铁、钴、镍、铜、锰、铬、钒和钛。

其中，根据本发明的金属抛光液优选具有小于1ppm并且更优选小于0.3ppm的铁浓度。

多价金属(或铁)离子浓度可以是通过例如ICP-MS测定的。

-螯合剂-

在本发明的金属抛光液中，为了降低混合多价金属离子的负面影响，在需要时，优选包含螯合剂(即，水软化剂)。

这样的螯合剂可以是用作钙和镁或它们的类似化合物的沉淀抑制剂的通用水软化剂，并且其具体实例包括氨三乙酸、二亚乙基-三胺-五乙酸、乙二胺-四乙酸、N，N，N-三亚甲基-膦酸、乙二胺-N，N，N’，N’-四亚甲基-磺酸、反式-环己烷-二胺-四乙酸、1，2-二氨基-丙烷-四乙酸、乙二醇醚二胺-四乙酸、乙二胺-邻-羟基-苯乙酸、乙二胺二琥珀酸(SS异构体)、N-(2-羧酸酯乙基)-L-天冬氨酸、β-丙氨酸二乙酸、2-膦酰基丁烷-1，2，4-三羧酸、1-羟基-亚乙基-1，1-二膦酸、N，N’-双(2-羟基苄基)乙二胺-N，N’-二乙酸以及1，2-二羟基苯-4，6-二磺酸。

螯合剂可以单独或者在需要时以它们的至少两种的组合形式使用。

螯合剂的加入量可以是足以螯合金属离子比如污染的多价金属离子的量；因此，加入螯合剂，使其在抛光时的1L金属抛光液中在0.003摩尔至0.07摩尔的范围内。

-亲水性聚合物，亲水性化合物-

根据本发明的金属抛光液优选包含亲水性聚合物或化合物。亲水性聚合物具有降低与被抛光的表面的接触角，从而促进均匀的抛光的作用。

亲水性聚合物和化合物的实例包括：酯，如甘油酯、失水山梨糖醇酯、甲氧基乙酸、乙氧基乙酸、3-乙氧基丙酸和丙氨酸乙酯；醚，如聚乙二醇、聚丙二醇、聚1，4-丁二醇、聚乙二醇烷基醚、聚乙二醇链烯基醚、烷基聚乙二醇、烷基聚乙二醇烷基醚、烷基聚乙二醇链烯基醚、链烯基聚乙二醇、链烯基聚乙二醇烷基醚、链烯基聚乙二醇链烯基醚、聚丙二醇烷基醚、聚丙二醇链烯基醚、烷基聚丙二醇、烷基聚丙二醇烷基醚、烷基聚丙二醇链烯基醚、链烯基聚丙二醇、链烯基聚丙二醇烷基醚和链烯基聚丙二醇链烯基醚；

多糖，如藻酸、果胶酸、羧甲基纤维素、凝胶多糖和支链淀粉；氨基酸盐，如甘氨酸的铵盐或钠盐；聚羧酸及其盐，如聚天冬氨酸、聚谷氨酸、聚赖氨酸(polylycine)、聚苹果酸、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸铵盐、聚甲基丙烯酸钠盐、聚酰胺酸、聚马来酸、聚衣康酸、聚富马酸、聚(对-苯乙烯羧酸)、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、氨基聚丙烯酰胺、聚丙烯酸铵、聚丙烯酸钠、聚酰胺酸、聚酰胺酸铵盐、聚酰胺酸钠盐和聚乙醛酸；乙烯基聚合物，如聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮和聚丙烯醛；磺酸及其盐，如甲基牛磺酸铵、甲基牛磺酸钠、甲基硫酸钠、乙基硫酸铵、丁基硫酸铵、乙烯基磺酸钠、1-烯丙基磺酸钠、2-烯丙基磺酸钠、甲氧基甲基磺酸钠、乙氧基甲基磺酸铵、3-乙氧基丙基磺酸钠和磺基琥珀酸钠；以及酰胺，如丙酰胺、丙烯酰胺、甲脲、烟酰胺、琥珀酰胺和硫酰胺(sulfanylamide)。

然而，当被处理的基底物质是例如用于半导体集成电路的硅衬底时，被碱金属、碱土金属或卤化物污染是不适宜的，因此前述添加剂适宜为酸和其铵盐。如果基底物质是例如玻璃，则表面活性剂是任意的。在上述示例性化合物中，更优选聚丙烯酸铵盐、聚乙烯醇、琥珀酰胺、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙二醇、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物。

对于在抛光时的每升液体，金属抛光液可以包含的亲水性聚合物或化合物的总量优选为1×10^-6至10g，更优选为1×10^-6至5g，并且还更优选为0.1至3g。亲水性聚合物的量优选不小于1×10^-6g以产生令人满意的结果，并且优选不大于10g以防止CMP速率的下降。

亲水性聚合物具有优选500至100,000，并且更优选2,000至50,000的重均分子量。

亲水性聚合物或化合物可以单独或以其至少两种的组合形式使用，或者可以将不同种类的活化剂与亲水性聚合物或化合物一起使用。

-碱性试剂、缓冲剂和其它有机酸-

根据目的，在不损害本发明的效果的范围内，本发明的金属抛光液可以包含碱性试剂、缓冲剂和其它有机酸。以下，将描述可以在本发明中使用的碱性试剂、缓冲剂和其它有机酸。

(碱性试剂、缓冲剂)

此外，出于抑制pH波动的观点，本发明的金属抛光液可以在需要时包含用于调节pH的碱性试剂以及缓冲剂。

这样的碱性试剂和缓冲剂的实例包括非金属碱性试剂，如氢氧化有机铵比如氢氧化铵和氢氧化四甲铵，和烷醇胺如二乙醇胺、三乙醇胺和三异丙醇胺；碱金属氢氧化物如氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化锂；碳酸盐，磷酸盐，硼酸盐，四硼酸盐，羟基苯甲酸盐，甘氨酸盐，N，N-二甲基甘氨酸盐，亮氨酸盐，正亮氨酸盐，鸟嘌呤盐，3，4-二羟基-苯基丙氨酸盐，丙氨酸盐，氨基丁酸盐，2-氨基-2-甲基-1，3-丙二醇盐，缬氨酸盐，脯氨酸盐，三(羟基)氨基甲烷盐和赖氨酸盐。

这样的碱性试剂和缓冲剂的具体实例包括氢氧化钠，氢氧化钾，氢氧化锂，碳酸钠，碳酸钾，碳酸氢钠，碳酸氢钾，磷酸三钠，磷酸三钾，磷酸氢二钠，磷酸氢二钾，硼酸钠，硼酸钾，四硼酸钠(硼砂)，四硼酸钾，邻-羟基-苯甲酸钠(水杨酸钠)，邻-羟基-苯甲酸钾，5-磺基-2-羟基苯甲酸钠(5-磺基水杨酸钠)，5-磺基-2-羟基苯甲酸钾(5-磺基水杨酸钾)和氢氧化铵。

碱性试剂的特别优选的实例包括氢氧化铵、氢氧化钾、氢氧化锂和氢氧化四甲铵。

碱性试剂和缓冲剂的添加量不受具体限制，只要可以将pH保持在优选范围内即可，并且相对于在抛光时使用的1L抛光液，这种量优选在0.0001至1.0摩尔的范围内，并且更优选在0.003至0.5摩尔的范围内。

在本发明中，出于液体的流动性和抛光性能的稳定性的观点，将金属抛光液的比重优选设定在0.8至1.5的范围内，并且更优选在0.95至1.35的范围内。

(其它有机酸)

此外，在需要时，本发明的金属抛光液可以包含其它有机酸以调节pH。此处的“其它有机酸”是在结构上不同于根据本发明的特定氨基酸衍生物和氧化剂的化合物并且不包含起氧化剂作用的酸。

作为其它有机酸，优选选自下组中的有机酸。

即，其实例包括甲酸，乙酸，丙酸，丁酸，戊酸，2-甲基丁酸，正己酸，3，3-二甲基丁酸，2-乙基丁酸，4-甲基戊酸，正庚酸，2-甲基己酸，正辛酸，2-乙基己酸，苯甲酸，乙醇酸，水杨酸，甘油酸，草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、马来酸、邻苯二甲酸、苹果酸、酒石酸、柠檬酸、乳酸，这些酸的盐比如铵盐或碱金属盐、硫酸、硝酸、氨或铵盐，或它们的混合物。

在抛光时所使用的1L金属抛光液中，可以将其它有机酸的添加量设定在0.00005至0.0005摩尔的范围内。

根据本发明的金属抛光液优选含有酸试剂以实现适当的pH值。可以使用无机酸如硫酸、硝酸、硼酸或磷酸作为酸试剂。其中优选硫酸。所述液体可以包含的酸试剂的优选量等于如上所述的碱或缓冲剂的优选量。

<抛光方法>

在用于制造半导体器件的过程中，根据本发明的抛光方法通过使用如已经描述的本发明的金属抛光液，将具有铜或铜合金的导体膜的衬底化学和机械抛光。

优选地，通过使抛光压磨板旋转或者另外使附着到抛光压磨板上的抛光垫和要被抛光的表面相对移动，同时将本发明的金属抛光液供给到抛光垫上，将要被抛光的表面抛光。

现在，将详细描述如所提及的化学机械抛光方法。

(抛光设备)

首先将进行可以用于实现本发明的抛光方法的设备的描述。

可用于本发明的抛光设备是普通的抛光设备，该抛光设备包含：固定器，其用于固定要被抛光的材料，该材料具有要被抛光的表面(例如，半导体衬底)；和抛光压磨板，其具有附着到其上的抛光垫(配备有具有可变转速的电动机)。一个具体实例是FREX300(商品名，由Ebara Seisakusho生产)。

(抛光压力)

根据本发明的抛光方法优选使用3,000至25,000Pa，并且更优选6,500至14,000Pa的抛光压力，所述抛光压力是在要被抛光的表面和抛光垫之间的接触压力。

(抛光压磨板的旋转频率)

根据本发明的抛光方法优选使用抛光压磨板的50至200rpm，并且更优选60至150rpm的旋转频率。

(供给抛光液的方法)

根据本发明，在整个要被抛光的金属的抛光中，通过泵等将金属抛光液连续供给到抛光压磨板上的抛光垫上。尽管被供给的液体的量不受具体限制，但是它是优选以使其覆盖抛光垫的表面的量供给的。

根据本发明的抛光方法可以使用用水或水溶液稀释的浓缩抛光液进行。可以通过例如铺设用于供给浓缩液的管道和用于供给水或水溶液的管道，使得它们可以彼此相遇而混合液体，进行液体的稀释，并且可以将稀释的液体供给到抛光垫上。可以通过比如下列的普通方法将液体混合：例如，使液体在压力下流过狭窄通道，然后使它们彼此碰撞；将重复分开和汇合液体流的材料比如玻璃管装入管道；或者在管内安装电力驱动旋转叶片。

可以根据本发明使用的另一种稀释方法使用两条相互独立的管道以将指定量的抛光液和水或水溶液供给到抛光垫上，并且依赖于抛光垫和要被抛光的表面的相对运动将液体混合。

根据可用于本发明的另一种方法，将一定量的抛光液和水或水溶液在单个容器中混合以形成具有适当的浓度的稀释混合物，并且将它供应到抛光垫上。

根据可以被本发明使用的又一种方法，将抛光液分离成至少两个必需的构成部分(constituent)，将水或水溶液加入这些构成部分中以将它们稀释，并且将液体供给到抛光垫上。在这点上，优选彼此独立地供给根据本发明的包含氧化剂的一个或多个构成部分和包含有机酸的一个或多个构成部分。

更具体而言，优选使用氧化剂作为一个构成部分组(A)，而使特定的氨基酸衍生物、添加剂、表面活性剂、杂环化合物、磨料粒和水全部作为另一个构成部分组(B)，并且在使用它们之前，用水或水溶液将构成部分组(A)和(B)稀释。这种布置需要分别用于供给构成部分组(A)和(B)以及水或水溶液的三条管道，并且可以将这三条管道连接在一起以形成通向抛光垫的一条管道，在该管道中将这些构成部分和水混合。备选地，可以将三条管道中的一条在将另两条连接在一起之后连接到通向抛光垫的管道上。以这种方式，例如，可以确保长的混合路线和长的溶解时间以混合含有不容易溶解的添加剂的构成部分，然后在其下游连接水或水溶液的管道，并且供给抛光液。

还可以使所有三条管道通向抛光垫，使得可以通过垫和要被抛光的表面的相对运动混合所述构成部分，或者还可以在单个容器中混合三个构成部分，然后将混合溶液供给到抛光垫上。还可以的是金属抛光液为使用独立供给到要被抛光的表面上的稀释水的浓缩液。

(被供给的抛光液的量)

根本发明的抛光方法，将抛光液以优选50至500ml/分钟并且更优选100至300ml/分钟的速率供给到抛光压磨板上。

(抛光垫)

可以被本发明的抛光方法使用的抛光垫不受具体限制，并且可以是非发泡或发泡型抛光垫。前一种是由合成树脂的硬质块体材料比如塑料板形成的垫。后一种包括闭孔泡沫(干泡沫)、互连孔的泡沫(湿泡沫)和两层复合材料(层压材料)，并且优选两层复合材料(层压材料)。泡沫可以是均匀或不均匀的。

根据本发明的抛光垫可以已经包含用于抛光的磨料粒(比如，二氧化铈、二氧化硅、氧化铝或树脂的)。所述垫可以是软或硬的垫，并且所述层压材料优选是在硬度方面不同的层的层压材料。所述垫优选由例如无纺布、人造革、聚酰胺、聚氨酯、聚酯或聚碳酸酯形成。它可以具有例如在其适合接触要被抛光的表面的表面中形成的凹槽、孔、同心或螺旋凹槽的栅格。

现在，将进行通过根据本发明的抛光方法抛光的材料(衬底或晶片)的描述。

(金属布线材料)

根据本发明的被抛光的材料优选为具有由铜或铜合金形成的布线连接的衬底(晶片)。作为金属布线材料，含有银的铜合金比任何其它的铜合金更适合。当其具有10质量％以下，并且特别是1质量％以下的银含量时，铜合金产生优异的结果，并且当它具有0.00001至0.1质量％的银含量时，它产生最优异的结果。

(线厚度)

在例如DRAM器件的情况下，根据本发明的被抛光的材料优选具有以0.15μm以下，更优选0.10μm以下，并且还更优选0.08μm以下的半间距计的线厚度。

在MPU器件的情况下，它优选具有0.12μm以下，更优选0.09μm以下并且还更优选0.07μm以下的线厚度。

根据本发明的抛光液在具有这种布线的材料上产生特别良好的结果。

(金属阻挡层材料)

根据本发明的被抛光的材料具有在铜布线和绝缘膜(包括夹层绝缘膜)之间形成的阻挡层，以防止铜的扩散。阻挡层优选由低电阻的金属材料如TiN、TiW、Ta、TaN、W和WN形成，并且更优选由Ta和TaN形成。

以下，将列举本发明的示例性实施方案。

<1>一种金属抛光液，所述金属抛光液在半导体器件的制造过程中用于铜或铜合金的导体膜的化学机械抛光，所述金属抛光液包含：(1)由下式(I)表示的氨基酸衍生物；和(2)表面活性剂，

其中，在所述式(I)中，R¹表示含1至4个碳原子的烷基，并且R²表示含1至4个碳原子的亚烷基。

<2>根据<1>所述的金属抛光液，其中所述由式(I)表示的氨基酸衍生物是由N-甲基甘氨酸、N-甲基丙氨酸和N-乙基甘氨酸组成的组中的至少一种。

<3>根据<1>或<2>所述的金属抛光液，其中所述表面活性剂是阴离子表面活性剂。

<4>根据<1>至<3>中任一项所述的金属抛光液，其中所述表面活性剂是磺酸或磺酸盐。

<5>根据<1>至<4>中任一项所述的金属抛光液，其中所述表面活性剂包含芳基。

<6>根据<1>至<5>中任一项所述的金属抛光液，其中所述表面活性剂包含苯基。

<7><1>至<6>中任一项所述的金属抛光液，其中所述表面活性剂包含烷基。

<8>根据<1>至<7>中任一项所述的金属抛光液，其中所述表面活性剂是烷基二苯醚一磺酸或烷基二苯醚一磺酸盐。

<9>根据<1>至<8>中任一项所述的金属抛光液，其中所述表面活性剂是烷基二苯醚二磺酸或烷基二苯醚二磺酸盐。

<10>根据<1>至<9>中任一项所述的金属抛光液，其中所述表面活性剂是烷基二苯醚一磺酸或烷基二苯醚一磺酸盐与烷基二苯醚二磺酸或烷基二苯醚二磺酸盐的混合物。

<11>根据<1>或<2>所述的金属抛光液，其中所述表面活性剂是非离子表面活性剂。

<12>根据<11>所述的金属抛光液，其中所述表面活性剂是有机硅表面活性剂。

<13>根据<12>所述的金属抛光液，其中所述表面活性剂是在其侧链或末端具有醚键的聚醚改性的有机硅表面活性剂。

<14>根据<12>或<13>所述的金属抛光液，其中所述表面活性剂是HLB值为8以上但小于20的聚醚改性的有机硅表面活性剂。

<15>根据<1>至<14>中任一项所述的金属抛光液，所述金属抛光液还包含氧化剂。

<16>根据<1>至<15>中任一项所述的金属抛光液，其中其pH为4至11。

<17>根据<1>至<16>中任一项所述的金属抛光液，其中其表面张力小于55mN/m。

<18>根据<1>至<17>中任一项所述的金属抛光液，其中当将所述表面活性剂的含量调节至3×10^-3质量％时，所述表面张力小于55mN/m。

<19>根据<18>所述的金属抛光液，其中当将所述表面活性剂的含量调节至3×10^-3质量％时，所述表面张力小于50mN/m。

<20>根据<1>至<19>中任一项所述的金属抛光液，其中铁离子的浓度小于1ppm。

<21>根据<20>所述的金属抛光液，其中所述铁离子的浓度小于0.3ppm 。

<22>根据<1>至<21>中任一项所述的金属抛光液，所述金属抛光液含有具有三个或更多个氮原子的芳族杂环化合物。

<23>根据<22>所述的金属抛光液，其中所述芳族杂环化合物是选自下列的至少一种化合物：三唑和三唑衍生物、四唑和四唑衍生物以及苯并三唑和苯并三唑衍生物。

<24>如<1>至<23>中任一项所述的金属抛光液，所述金属抛光液还包含选自二氧化铈颗粒、二氧化硅颗粒、氧化铝颗粒和有机-无机复合颗粒中的至少一种磨料粒。

<25>一种在半导体器件的制造过程中的化学和机械抛光方法，所述方法包括通过使用根据<1>至<24>中任一项的金属抛光液，将具有铜或铜合金的导体膜的衬底抛光。

<26>根据<25>所述的抛光方法，其中通过使附着到抛光压磨板上的抛光垫和要被抛光的表面相对移动，同时将所述金属抛光液供给到所述抛光垫上，将所述要被抛光的表面抛光。

实施例

以下，将参考实施例更具体地描述本发明。本发明不限于所述实施例。

<磨料粒(粒子)的制备>

-特定胶体二氧化硅(D-1)和(D-2)的制备-

如下制备特定胶体二氧化硅(D-1)。

在室温搅拌的同时，将铵水加入1,000g的20质量％的平均磨料粒尺寸为25nm的胶体二氧化硅水分散液中以将pH调节为9.0，随后缓慢加入15.9g铝酸钠水溶液，历时30分钟，所述铝酸钠水溶液的Al₂O₃浓度为3.6质量％并且Na₂O/Al₂O₃摩尔比率为1.50，之后进一步搅拌0.5小时。将所得到的溶胶装入SUS高压釜装置中，在130℃加热4小时之后，在室温下以1小时^-1的空速(space rate)，通宵经过填充有氢型强酸性阳离子交换树脂(商品名：Amberlite IR-120B)的柱子和填充有羟基型强碱性阴离子交换树脂(商品名：Amberlite IRA-410)的柱子，并且截取初始馏分。

如下制备特定胶体二氧化硅(D-2)。

在特定胶体二氧化硅(D-1)的制备中，在没有加热的情况下，使所得到的溶胶在室温下以1小时^-1的空速通宵经过填充有氢型强酸性阳离子交换树脂(商品名：Amberlite IR-120B)的柱子和填充有羟基型强碱性阴离子交换树脂(商品名：Amberlite IRA-410)的柱子，并且截取初始馏分。

根据上述方法，制备了表1中所示的特定胶体二氧化硅(D-1)和(D-2)。在制备之后，该特定胶体二氧化硅(D-1)和(D-2)没有表现出增稠和凝胶。

[表1]

特定胶体二氧化硅	初级粒径(nm)	表面改性剂	引入的铝原子的数量/表面硅原子位置的数量(％)
				D-1	25	铝酸钠	15
D-2	25	铝酸钠	15

[实施例1至9和比较例1至4]

如下表2中所示制备抛光液101至109和201至204，并且进行抛光测试和评价。

(金属抛光液的制备)

通过混合如下列举的材料制备每一种金属抛光液。在表2(和下表3)中的特定氨基酸衍生物和比较化合物栏中的“A-1”和“B-1”分别指如之前所示的特定氨基酸衍生物的示例性化合物A-1和B-1。

表面活性剂：如表2中所示的化合物(处于表2中所示的量，不含有任何表面活性剂的抛光液204除外)；

磨料粒：如表2中所示的胶体二氧化硅                   1.6g；

有机酸：特定氨基酸衍生物或比较化合物

(如表2中所示的化合物)                               0.25摩尔；

杂环化合物：1，2，3，4-四唑(抛光液101至107和109)    1.5毫摩尔；

杂环化合物：苯并三唑(抛光液108)                     1毫摩尔；

氧化剂：过氧化氢                                    13.5g；

将纯水加入上述材料中以获得1,000ml的总体积，并且将氨水加入混合物中以将其pH调节至7.5。

还使用不是特定胶体二氧化硅的另一种胶体二氧化硅。它是在其表面中不具有取代任何硅原子的任何铝原子的胶体二氧化硅(PL2，商品名，由Fuso Kagaku Kogyo生产，具有25nm的平均磨料粒尺寸(初级粒径)和2的缔合度)。它在表2(和表3)中是以非特定胶体二氧化硅的形式显示的。

在表2中，抛光液106是以含有D-1和二氧化铈作为磨料粒的形式显示的。更具体而言，它含有1.2g D-1和0.4g二氧化铈。

<评价>

(抛光速度)

在下面显示的条件下进行抛光试验以检验抛光速度和表面凹陷。结果示于表2中。

抛光设备：FREX300(商品名，由Ebara Seisakusho生产)；

被抛光的材料(晶片)：

(1)用于抛光速度的计算：具有300mm的直径，通过形成在硅衬底上形成的1.5μm厚铜膜而制备的一般晶片(blanket wafer)；

(2)用于表面凹陷的评价：具有300mm的直径，并且具有在其上形成的铜布线的晶片(形成图案的晶片)(掩模图案754CMP(ATDF))；

抛光垫：IC1400-K Groove(商品名，由Rodel生产)；

抛光条件：

抛光压力(在要被抛光的表面和抛光垫之间的接触压力)：14,000Pa

抛光液供给速率：200ml/分钟。

抛光压磨板旋转频率：104rpm

抛光头旋转频率：85rpm

(评价方法)

抛光速度的计算：将每一个一般晶片(1)抛光60秒，由在晶片上均匀隔开的49个点的每一个的电阻值计算在将被抛光的晶片和抛光的晶片之间的金属膜的厚度差，将其除以抛光时间，并且将结果的平均值设定为抛光速度。

(表面凹陷)

将每一个图案晶片(2)抛光，历时为从非布线区域上完全除去铜所需的时间加上额外的该时间的25％，并且通过接触式表面轮廓测量仪Dektak V3201(商品名，由Veeco生产)测定在线(10μm)和间隙(10μm)之间的阶梯高度。

[表2]

从表2明显看出，使用根据本发明的金属抛光液的化学机械抛光方法(即，根据本发明的抛光方法)可以实现700nm/分钟以上的高抛光速度以及低的表面凹陷程度。应指出特别是在使用烷基二苯醚二磺酸和烷基二苯醚一磺酸的混合物的表面活性剂时，并且在上述表面活性剂的量为0.001至0.01质量％时，本发明通过包含氨基羧酸产生优异的结果。

[实施例10至18和比较例5至10]

以与抛光液101相同的方法制备抛光液110至118和205至210，不同之处在于将在抛光液101中的表面活性剂、磨料粒、有机酸、杂环化合物和氧化剂改变为下面显示的那些。以与实施例1中相同的方法评价抛光液110至118和205至210，并且测定每一种液体的表面张力。结果示于表3中。在表3中，表面张力(1)表示金属抛光液本身的表面张力，并且表面张力(2)表示其表面活性剂被调节至3×10^-3质量％的金属抛光液的表面张力。

表面活性剂：如表3中所示的化合物(处于表3中所示的量)；

磨料粒：胶体二氧化硅如表3中所示；                   1.6g

有机酸：特定氨基酸衍生物或比较化合物

(如表3中所示的化合物)                               0.25摩尔；

杂环化合物：1，2，3，4-四唑(抛光液101至107和109)；  1.5毫摩尔

杂环化合物：苯并三唑(抛光液110至118和205至210)

                                                    1毫摩尔

氧化剂：过氧化氢                                    13.5g

[表3]

比较例6	抛光液206	聚氧乙烯-甲基聚硅氧烷共聚物(HLB：14.5)	0.003	D-1	喹哪啶酸	52	45	701	87
										比较例7	抛光液207	聚(氧乙烯氧丙烯)-甲基-聚硅氧烷共聚物(HLB：12)	0.003	D-1	草酸	51	42	862	320
比较例8	抛光液208	聚氧乙烯-甲基聚硅氧烷共聚物(HLB：10)	0.001	D-1	苹果酸	54	35	806	125
										比较例9	抛光液209	聚(氧乙烯氧丙烯)-甲基-聚硅氧烷共聚物(HLB：16)	0.004	D-1	马来酸	55	49	763	104
比较例10	抛光液210	聚(氧乙烯氧丙烯)-甲基-聚硅氧烷共聚物(HLB：16)	0.004	D-1	酒石酸	55	49	748	136

从表3明显看出，使用根据本发明的金属抛光液的化学机械抛光方法(即，根据本发明的抛光方法)可以实现650nm/分钟以上的高抛光速度以及低的表面凹陷程度。

通过另一个实验还发现，使用铁离子浓度为1ppm以上的金属抛光液抛光，如果这种液体在使其于室温下静置一周之后使用，则具有较低的抛光速度。

还发现本发明的含有有机硅表面活性剂的金属抛光液具有减少在抛光后残留的铜布线的出人意料的结果。

根据本发明，可以提供一种金属抛光液和使用其的抛光方法，所述金属抛光液具有快的CMP速度和优异的铜/钽抛光选择性，并且在表面凹陷方面较少，从而能够提高被抛光的表面的平面性。

在本说明书中提及的所有出版物、专利申请和技术标准都通过引用结合在此，直至如将各份出版物、专利申请或技术标准具体并且单独地说明以通过引用而结合的相同程度。

Claims (14)

1.一种金属抛光液，其在半导体器件的制造过程中用于铜或铜合金的导体膜的化学机械抛光，所述金属抛光液包含：(1)由式(I)表示的氨基酸衍生物；和(2)表面活性剂，

其中，在所述式(I)中，R¹表示含1至4个碳原子的烷基，并且R²表示含1至4个碳原子的亚烷基，

其中所述表面活性剂是烷基二苯醚一磺酸或烷基二苯醚一磺酸盐与烷基二苯醚二磺酸或烷基二苯醚二磺酸盐的混合物。

2.根据权利要求1所述的金属抛光液，其中所述由式(I)表示的氨基酸衍生物是选自由N-甲基甘氨酸、N-甲基丙氨酸和N-乙基甘氨酸组成的组中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的金属抛光液，所述金属抛光液还包含氧化剂。

4.根据权利要求1所述的金属抛光液，其中所述金属抛光液的pH为4至11。

5.根据权利要求1所述的金属抛光液，其中所述金属抛光液的表面张力小于55mN/m。

6.根据权利要求1所述的金属抛光液，其中当将所述表面活性剂的含量调节至3×10^-3质量％时，表面张力小于55mN/m。

7.根据权利要求6所述的金属抛光液，其中当将所述表面活性剂的含量调节至3×10^-3质量％时，所述表面张力小于50mN/m。

8.根据权利要求1所述的金属抛光液，其中铁离子的浓度小于1ppm。

9.根据权利要求8所述的金属抛光液，其中所述铁离子的浓度小于0.3ppm。

10.根据权利要求1所述的金属抛光液，所述金属抛光液含有具有三个或更多个氮原子的芳族杂环化合物。

11.根据权利要求10所述的金属抛光液，其中所述芳族杂环化合物是选自由三唑和三唑衍生物、四唑和四唑衍生物以及苯并三唑和苯并三唑衍生物组成的组中的至少一种化合物。

12.根据权利要求1所述的金属抛光液，所述金属抛光液还包含选自由二氧化铈颗粒、二氧化硅颗粒、氧化铝颗粒和有机-无机复合颗粒组成的组中的至少一种磨料粒。

13.一种在半导体器件的制造过程中的化学和机械抛光方法，所述方法包括通过使用根据权利要求1的金属抛光液，将具有铜或铜合金的导体膜的衬底抛光。

14.根据权利要求13所述的抛光方法，其中通过使附着到抛光压磨板上的抛光垫和要被抛光的表面相对于彼此移动，同时将所述金属抛光液供给到所述抛光垫上，将所述要被抛光的表面抛光。