專(zhuān)利名稱(chēng)：金屬研磨液材料、金屬研磨液、其制造方法及使用它的研磨方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及特別適用于半導(dǎo)體器件裝配工序的金屬研磨液以及使用該金屬研磨液的研磨方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著半導(dǎo)體集成電路(以下記作LSI)的高集成化、高性能化而開(kāi)發(fā)出一些新的精細(xì)加工技術(shù)?；瘜W(xué)機(jī)械研磨法也是其中之一，該項(xiàng)技術(shù)是頻繁用在LSI制造工序，特別是用于多層配線形成工序中使層間絕緣膜平坦化、金屬接線柱的形成和鑲埋配線的形成等上。此項(xiàng)技術(shù)例如公開(kāi)在4944836號(hào)美國(guó)專(zhuān)利之中。
最近為了使LSI高性能化，人們嘗試使用銅合金作為配線材料。但是銅合金很難采用過(guò)去形成鋁合金配線時(shí)頻繁使用的干式腐蝕法進(jìn)行精細(xì)加工。其中主要采用所謂“ダマシン”法，即在事先形成溝槽的絕緣膜上堆積埋入銅合金薄膜，利用CMP除去溝槽以外的銅合金薄膜，形成埋設(shè)的配線。此項(xiàng)技術(shù)例如公開(kāi)在特開(kāi)平2-278822號(hào)公報(bào)上。
金屬的CMP的一般方法是，在圓形固定研磨盤(pán)(研磨板上)貼附研磨墊，在研磨墊表面浸漬有金屬用研磨液，將其壓在形成了基體金屬膜的表面上，從其里面施加預(yù)定壓力(以下記作研磨壓力)，在此狀態(tài)下使固定研磨盤(pán)旋轉(zhuǎn)，利用研磨液與金屬膜凸起部分間產(chǎn)生的機(jī)械摩擦作用除去金屬凸起部分的方法。
CMP用的金屬研磨液，一般由氧化劑和固體磨料組成，必要時(shí)還可以添加氧化金屬溶解劑和保護(hù)膜形成劑。CMP的基本機(jī)理是，首先利用氧化作用將金屬膜表面氧化，利用固體磨料將該氧化層的磨削除去。處于凹部的金屬表面氧化層與研磨墊不接觸，沒(méi)有固體磨料的磨削效果，所以隨著CMP的進(jìn)行而除去處于凸起部位的金屬層，因而達(dá)到使基體表面平坦化目的。關(guān)于其細(xì)節(jié)，公開(kāi)在《電化學(xué)會(huì)志》(Journalof Electrochemical Society)第138卷11號(hào)(1991年發(fā)行)的3460～3464頁(yè)上。
為了提高CMP法的研磨速度，一般添加氧化金屬溶解劑是有效的。這可以解釋為通過(guò)將被固體磨料磨削下來(lái)的金屬氧化物顆粒溶解在研磨液中，而增加固體磨料的磨削效果。添加氧化金屬溶解劑雖然能夠提高CMP的研磨速度，但是另一方面處于凹部的金屬膜表面的氧化層也被腐蝕(溶解)了。金屬膜表面一旦因此而露出，金屬膜表面就會(huì)被氧化劑進(jìn)一步氧化，一旦此過(guò)程反復(fù)出現(xiàn)，就會(huì)使處于凹部的金屬膜被繼續(xù)腐蝕。因此添加氧化金屬溶解劑的場(chǎng)合下，研磨后就會(huì)出現(xiàn)被埋設(shè)的金屬配線表面中央部分形成凹皿的洼皿現(xiàn)象(以下記作“洼皿現(xiàn)象”)，使平坦化效果降低。為了防止此現(xiàn)象發(fā)生，于是再添加保護(hù)膜形成劑。在這種金屬研磨液中，處于凹部的金屬膜表面的氧化層基本上不被腐蝕，但是磨削下來(lái)的氧化層顆粒卻能有效地被溶解，因而能顯著提高CMP的研磨速度，所以說(shuō)重要的一點(diǎn)是應(yīng)當(dāng)綜合考慮氧化金屬溶解劑和保護(hù)膜形成劑的效果。
因此，通過(guò)添加氧化金屬溶解劑和保護(hù)膜形成劑而增加的化學(xué)反應(yīng)效果，在提高CMP速度(采用CMP法的研磨速度)的同時(shí)，還能降低金屬表面受到CMP的損傷(損壞)，可以得到這雙重效果。
然而，用含傳統(tǒng)固體磨料的金屬研磨液，利用CMP法形成埋設(shè)配線的場(chǎng)合下，會(huì)產(chǎn)生以下(1)～(4)中所說(shuō)的問(wèn)題。
(1)被埋設(shè)的金屬配線表面中央部位產(chǎn)生等方性腐蝕的凹曲(2)固體磨料產(chǎn)生研磨損傷(擦傷)(3)為了除去研磨后殘留在基體表面的固體磨料顆粒，需要洗凈操作，使工序變得復(fù)雜(4)固體磨料本身的價(jià)格和廢液處理費(fèi)用，使成本上升其他問(wèn)題還有，金屬研磨液大部分是水，需要盛裝和搬運(yùn)容器，在進(jìn)行輸送和研磨時(shí)保管和研磨裝置也需要儲(chǔ)罐等容器，儲(chǔ)藏和制造需要相當(dāng)大的空間，這對(duì)向金屬研磨液的研磨裝置中供液的自動(dòng)化形成障礙。此外，搬運(yùn)容器的回收利用也使費(fèi)用增大。
這些問(wèn)題可以通過(guò)使用不含大量固體磨料的金屬研磨液的濃縮液而得到改善。這種方法能降低研磨液制造商的生產(chǎn)成本，結(jié)果即使包括稀釋濃縮液在內(nèi)也能使成本降低。而且它優(yōu)點(diǎn)是，使用濃縮液時(shí)，在不必?cái)U(kuò)大研磨液生產(chǎn)設(shè)備的規(guī)模，無(wú)需新設(shè)備投資的情況下，就能大量進(jìn)行生產(chǎn)。此外考慮到使用濃縮液所能得到的效果，希望能制造10倍以上的濃縮液。
另一方面，為了抑制凹曲現(xiàn)象和研磨中銅合金的腐蝕作用，形成可靠性高的LSI配線，提倡使用其中含有由氨基乙酸等氨基醋酸和酰胺基硫酸組成的氧化金屬溶解劑，以及作為保護(hù)膜形成劑用苯并三唑(以下記作BTA)的金屬研磨液。此項(xiàng)技術(shù)例如記載在特開(kāi)平8-83780號(hào)公報(bào)之中。
但是由于BTA在水中的溶解度低(2克/20℃100毫升水)，在部分金屬研磨液不能濃縮10倍(例如含有0.2重量％BTA的金屬研磨液只能濃縮5倍，濃縮10倍時(shí)在0℃以下析出)。因此，人們需要一種能夠?qū)⒀心ヒ簼饪s10倍以上，在0℃以上通常環(huán)境下濃縮液中BTA不析出的金屬研磨液。
發(fā)明的公開(kāi)本發(fā)明目的在于提供一種能夠通過(guò)稀釋高濃度金屬研磨液材料容易制備的，能夠形成高可靠性金屬膜埋設(shè)圖案的金屬用研磨液。此外，本發(fā)明目的還在于提供這種金屬用研磨液的制造方法、在其中使用的金屬用研磨材料以及使用該研磨液的研磨方法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明可以提供一種含有氧化劑、氧化金屬溶解劑、保護(hù)膜形成劑、保護(hù)膜形成劑的溶解助劑和水的金屬用研磨液。
本發(fā)明的金屬用研磨液雖然還可以含有磨料，但是實(shí)際上也可以不含固體磨料。含有固體磨料的場(chǎng)合下，能夠?qū)崿F(xiàn)高速研磨。另外，在不含固體磨料的場(chǎng)合下，由于依靠與固體磨料相比在機(jī)械上柔軟得多的研磨墊的摩擦作用進(jìn)行CMP操作，所以研磨損傷能得到顯著減少。
作為制備本發(fā)明的金屬研磨液用材料，在本發(fā)明提供了一種含有氧化金屬溶解劑、保護(hù)膜形成劑、該保護(hù)膜形成劑的溶解助劑的金屬研磨液用材料，本發(fā)明的金屬研磨液用材料還可以進(jìn)一步含有氧化劑、水和/或磨料。
使用本發(fā)明的金屬研磨液材料，通過(guò)將其稀釋?zhuān)匾獣r(shí)補(bǔ)加適當(dāng)成份，能夠容易制備金屬研磨液。因此，本發(fā)明提供一種金屬研磨液的制造方法，其中包括用稀釋劑稀釋本發(fā)明金屬研磨材料的稀釋工序。
稀釋劑使用水或稀釋用水溶液的適當(dāng)?shù)?。所說(shuō)的稀釋用水溶液優(yōu)選含有氧化劑、氧化金屬溶解劑、保護(hù)膜形成劑和該保護(hù)膜形成劑的溶解助劑中至少一種材料。上述稀釋工序可以設(shè)計(jì)成將含有由氧化劑、氧化金屬溶解劑、保護(hù)膜形成劑和該保護(hù)膜形成劑的溶解助劑組成的成份組中至少一種材料的金屬研磨液材料，以該成份組中至少一種成份的水溶液作為稀釋用水溶液，將其稀釋的工序。
本發(fā)明的金屬研磨液材料，可以是各成份全部被混合形成的組合物，也可以是含有各成分中任一成份的兩種以上的組合物的組合。也就是說(shuō)，本發(fā)明的金屬研磨液材料，也可以設(shè)計(jì)成在互相不混合的狀態(tài)下具有第一構(gòu)成要素和第二構(gòu)成要素。其中所說(shuō)的第一構(gòu)成要素，包括氧化劑、氧化金屬溶解劑、上述保護(hù)膜形成劑和上述溶解助劑組成的成份組中至少一種成份，而第二構(gòu)成要素含有該成份組中的其余成份。
作為使用具有這樣兩種構(gòu)成要素的金屬研磨液材料制造金屬研磨液的方法，本發(fā)明提供了一種金屬研磨液的制造方法，該方法具有按照所需順序?qū)⑸鲜龅谝粯?gòu)成要素和第二構(gòu)成要素以及稀釋劑加以混合的混合工序。關(guān)于混合順序并無(wú)特別限制，可以根據(jù)所用化合物的性質(zhì)、混合液體的溫度等適當(dāng)選擇。
其中，第一液體最好包括氧化劑，而第二液體最好包括氧化金屬溶解劑、保護(hù)膜形成劑和該保護(hù)膜形成劑的溶解助劑。第一液體必要時(shí)也可以含有保護(hù)膜形成劑和該保護(hù)膜形成劑的溶解助劑。而且第一和第二液體在必要時(shí)也可以分別含有其他成份。
由于溫度的升高將促進(jìn)分解，不應(yīng)使氧化劑處于40℃以上溫度下。因此，在這種混合工序中，應(yīng)當(dāng)將氧化劑和含氧化劑的混合物(例如第一液體，和第一液體與第二液體的混合物，及其稀釋產(chǎn)物等)保持在40℃以下。
另外，至少部分保護(hù)膜形成劑的平均粒徑應(yīng)當(dāng)小于100微米，以便在這種混合工序中將其溶解或分散在金屬研磨液中。本說(shuō)明書(shū)中除非特別說(shuō)明，否則“平均粒徑”專(zhuān)指數(shù)均粒徑而言。
此外，本發(fā)明還提供了使用上述本發(fā)明研磨液的研磨方法。也就是說(shuō)，本發(fā)明提供了具有這樣一種研磨工序的研磨方法，該工序是將本發(fā)明的金屬研磨液供給固定在研磨盤(pán)上的研磨墊，使研磨墊與被研磨物的被研磨面接觸，再通過(guò)使研磨墊和被研磨面之間作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，對(duì)被研磨物的被研磨面進(jìn)行研磨的研磨工序。
在本發(fā)明的研磨方法中，在此研磨工序之前還可以有一種混合工序，該工序?qū)⑸鲜龅谝灰后w和第二液體按所需順序混合，以制備金屬研磨液。
與已有的研磨液不同，本發(fā)明的研磨液由于使用借助稀釋就能容易制備該研磨液的高濃度金屬研磨液材料，所以能夠降低金屬研磨液的生產(chǎn)成本，使搬運(yùn)所需的容器、輸送和進(jìn)行研磨時(shí)的保存容器，以及研磨裝置中儲(chǔ)罐等容器的容量減小。
主要為了提高保護(hù)膜形成劑在水中的溶解度，可以在本發(fā)明的金屬研磨液中添加溶解助劑。這樣可以制成因研磨特性應(yīng)用更廣且高濃度的金屬研磨液材料。
A.成份以下說(shuō)明本發(fā)明的金屬研磨液材料和金屬研磨液中各成分。
(1)溶解助劑本發(fā)明中的溶解助劑優(yōu)選保護(hù)膜形成劑的溶解度大于25克/升的溶劑或者表面活性劑。它們可以單獨(dú)使用或組合使用。
a.表面活性劑通過(guò)添加表面活性劑使表面活性劑吸附在保護(hù)膜形成劑的疏水基團(tuán)上，提高表面活性劑的親水基團(tuán)使與水的相溶性，因而能提高溶解性能。
所說(shuō)的表面活性劑可以舉出例如酯、醚、多糖、氨基酸鹽、多羧酸、多羧酸鹽、乙烯基聚合物、磺酸、磺酸鹽及酰胺等。這些表面活性劑可以單獨(dú)使用或一種以上組合并用。
其中所說(shuō)的表面活性劑有陰離子型表面活性劑、陽(yáng)離子型表面活性劑、兩性表面活性劑和非離子型表面活性劑等。它們各自適于本發(fā)明的具體實(shí)例列舉如下。
陰離子型表面活性劑，可以舉出羧酸鹽、磺酸鹽、硫酸酯鹽及磷酸酯鹽等。
羧酸鹽有皂類(lèi)、N-?；被猁}、聚氧乙烯烷基醚羧酸鹽、聚氧丙烯烷基醚羧酸鹽、?；牡取?br> 磺酸鹽有烷基磺酸鹽、烷基苯磺酸鹽、烷基萘磺酸鹽、萘磺酸鹽、磺基琥珀酸鹽、α-烯烴磺酸鹽、N-?；撬猁}等。
硫酸酯鹽有磺化油、烷基硫酸鹽、烷基醚硫酸鹽、聚氧乙烯烯丙基醚硫酸鹽、聚氧丙烯烷基烯丙基醚硫酸鹽、烷基酰胺硫酸鹽等。
磷酸酯鹽有烷基磷酸鹽、聚氧乙烯烷基烯丙基醚磷酸鹽、聚氧丙烯烷基烯丙基醚磷酸鹽等。
所說(shuō)的陽(yáng)離子表面活性劑可以舉出脂肪族胺鹽、脂肪族季銨鹽、氯芐烷銨、氯芐乙銨、吡啶嗡鹽、咪唑嗡鹽等。
所說(shuō)的兩性表面活性劑可以舉出羧基甜菜堿類(lèi)、氨基羧酸鹽、咪唑嗡甜菜堿、卵磷脂、烷基氨基氧化物等。
非離子型表面活性劑有醚型、醚酯型、酯型和含氮型等。而且含氟表面活性劑也可以適當(dāng)采用。
屬于醚型的可以舉出聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、烷基芳基甲醛縮聚氧乙烯醚、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物、聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醚等。
屬于醚酯型的可以舉出甘油酯的聚氧乙烯醚、脫水山梨糖醇酯的聚氧乙烯醚、山梨糖醇酯的聚氧乙烯醚等。
屬于酯型的可以舉出聚氧乙烯乙二醇脂肪酸酯、甘油酯、聚甘油酯、脫水山梨糖醇酯、丙二醇酯等。
屬于含氮型的可以舉出脂肪酸酯鏈烷醇酰胺、聚氧乙烯脂肪酸酰胺、聚氧乙烯烷基酰胺等。
此外還可以舉出甘油酯、脫水山梨糖醇酯、乙酸甲氧酯、乙酸乙氧酯和3-乙氧基丙酸和丙氨酸乙酯等酯類(lèi)；聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇、聚乙二醇烷基醚、聚乙二醇鏈烯基醚、烷基聚乙二醇、烷基聚乙二醇烷基醚、烷基聚乙二醇鏈烯基醚、鏈烯基聚乙二醇、鏈烯基聚乙二醇烷基醚、鏈烯基聚乙二醇鏈烯基醚、聚丙二醇烷基醚、聚丙二醇鏈烯基醚、烷基聚丙二醇、烷基聚丙二醇烷基醚、烷基聚丙二醇鏈烯基醚、鏈烯基聚丙二醇、烷基聚丙二醇烷基醚和鏈烯基聚丙二醇鏈烯基醚等醚類(lèi)；甲基?；撬?、硫酸甲酯、硫酸丁酯、乙烯基磺酸、1-烯丙磺酸、2-烯丙磺酸、甲氧基甲磺酸、乙氧基甲磺酸、3-乙氧基丙磺酸和磺基琥珀酸等磺酸類(lèi)；甲基?；撬徜@鹽、甲基牛磺酸鈉鹽、硫酸甲酯鈉鹽、硫酸乙酯銨鹽、硫酸丁酯銨鹽、乙烯磺酸鈉鹽、1-烯丙磺酸鈉鹽、2-烯丙磺酸鈉鹽、甲氧基甲磺酸鈉鹽、乙氧基甲磺酸銨鹽、3-乙氧基丙磺酸鈉鹽、和磺基琥珀酸鈉鹽等磺酸鹽類(lèi)；丙酰胺、丙烯酰胺、甲基脲、煙酰胺、琥珀酰胺和和磺胺等酰胺類(lèi)也是適用的表面活性劑。
但是當(dāng)被研磨物是半導(dǎo)體集成電路用硅片的場(chǎng)合下，由于不希望被堿金屬、堿土金屬、鹵化物等污染，所以應(yīng)當(dāng)使用酸或其鹽。其中當(dāng)被研磨物是玻璃板的場(chǎng)合下，沒(méi)有這種限制。
表面活性劑的配入量，在金屬研磨液(即根據(jù)需要向金屬研磨材料中添加了添加劑，經(jīng)稀釋劑稀釋后制成可以以研磨液形式使用的狀態(tài))中，當(dāng)氧化劑、氧化金屬溶解劑、保護(hù)膜形成劑、表面活性劑和水總量為100克時(shí)，優(yōu)選加入0.01～3克，更優(yōu)選0.03～1克，最好是0.1～0.8克。表面活性劑配入量低于0.01克時(shí)，表面活性劑的添加效果不會(huì)出現(xiàn)，而超過(guò)3克時(shí)CMP速度有降低的趨勢(shì)。
b.溶劑為了提高保護(hù)膜形成劑在水中的溶解度，本發(fā)明中向研磨液材料中添加保護(hù)膜形成劑的溶解度高于25克/升的溶劑。其中保護(hù)膜形成劑在這種溶劑中的溶解度優(yōu)選高于40克/升，更優(yōu)選高于50克/升，特別希望使用優(yōu)良的溶劑。
適于本發(fā)明作溶解助劑使用的溶劑，可以舉出醇類(lèi)、醚類(lèi)、酮類(lèi)等有機(jī)溶劑。這些溶劑可以單獨(dú)使用或者將其中任意兩種以上組合并用。
適于本發(fā)明中作為溶解助劑使用的溶劑有甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-羥基-2-丙烷、烯丙醇、乙撐氰醇、1-丁醇、2-丁醇、(S)-(+)-2-丁醇、2-甲基-1-丙醇、叔丁醇、全氟叔丁醇、叔戊醇、1，2-乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，3-丁二醇、2，3-丁二醇、1，5-戊二醇、2-丁-1，4-二醇、2-甲基-2，4-戊二醇、丙三醇、2-乙基-2-(羥甲基)-1，3-丙二醇、1，2，6-己三醇等醇類(lèi)；二噁烷、三噁烷、四氫呋喃、二乙二醇二乙基醚、2-甲氧基乙醇、2-乙氧基乙醇、2，2-(二甲氧基)乙醇、2-異丙氧基乙醇、2-丁氧基乙醇、1-甲氧基-2-丙醇、1-乙氧基-2-丙醇、糠醛、四氫糠醛、乙二醇、二乙二醇、二乙二醇單甲基醚、二乙二醇單乙基醚、二乙二醇單丁基醚、三乙二醇、三乙二醇單甲基醚、四乙二醇、二丙二醇、二丙二醇單甲基醚、二丙二醇單乙基醚、三丙二醇單甲基醚、聚乙二醇、雙丙酮醇、2-甲氧基乙基乙酸酯、2-乙氧基乙基乙酸酯、二乙二醇單乙基醚乙酸酯等醚類(lèi)；
丙酮、甲基乙基酮、乙酰丙酮、環(huán)己酮等酮類(lèi)。
這些溶劑中更優(yōu)選甲醇、乙醇、2-丙醇、四氫呋喃、乙二醇、丙酮和甲基乙基酮。
這些溶劑的加入量沒(méi)有特別限制，但是相對(duì)于100克金屬研磨液材料而言?xún)?yōu)選使用低于50克溶劑，更優(yōu)選低于25克溶劑。其中加入量大于50克時(shí)，其研磨界面的狀態(tài)與水系場(chǎng)合不同，有CMP速度降低之虞。
(2)保護(hù)膜形成劑保護(hù)膜形成劑是在金屬表面形成保護(hù)膜物質(zhì)。這種保護(hù)膜形成劑可以舉出氨、烷基胺、氨基酸、亞胺、吡咯等含氮化合物及其鹽，硫醇等含硫化合物，以及多糖類(lèi)、多羧酸、多羧酸鹽和乙烯基系聚合物等水溶性聚合物。這些物質(zhì)可以單獨(dú)使用或者兩種以上組合并用。
適合本發(fā)明使用的保護(hù)膜形成劑，可以舉出例如氨；二甲胺、三甲胺、三乙胺、丙二胺等烷基胺類(lèi)，以及乙二胺四乙酸(EDTA)、二乙基二硫代氨基甲酸鈉和殼聚糖等胺類(lèi)；甘氨酸、L-丙氨酸、β-丙氨酸、L-2-氨基丁酸、L-戊氨酸、L-頡氨酸、L-亮氨酸、L-正亮氨酸、L-異亮氨酸、L-別異亮氨酸、L-苯基丙氨酸、L-脯氨酸、肌氨酸、L-鳥(niǎo)氨酸、L-賴(lài)氨酸、牛磺酸、L-絲氨酸、L-蘇氨酸、L-別蘇氨酸、L-高絲氨酸、L-酪氨酸、3，5-二碘代-L-酪氨酸、β-(3，4-二羥基苯基)-L-丙氨酸、L-甲狀腺素、4-羥基-L-脯氨酸、L-半胱氨酸、L-蛋氨酸、L-乙硫氨酸、L-羊毛硫氨酸、L-胱硫醚、L-胱氨酸、L-磺基丙氨酸、L-天冬氨酸、L-谷氨酸、S-(羧甲基)-L-半胱氨酸、4-氨基丁酸、L-天冬酰胺、L-谷氨酰甘氨酸、重氮乙酰絲氨酸、L-精氨酸、L-刀豆氨酸、L-瓜氨酸、δ-羥基-L-賴(lài)氨酸、肌酸、L-犬尿素、L-組氨酸、1-甲基-L-組氨酸、3-甲基-L-組氨酸、麥角硫因、L-色氨酸、放線菌團(tuán)素C1、阿巴辛(アパミン)、高血壓蛋白寧I、高血壓蛋白寧II和抗木瓜酶等氨基酸；雙硫腙、2，2’-聯(lián)喹啉、2，9-二甲基-1，10-二氮雜菲、2，9-二甲基4，7-二苯基-1，10-二氮雜菲和雙環(huán)己酮乙二酰腙等亞胺；苯并咪唑-2-硫醇、2-[2-(苯并噻唑基)]硫代丙酸、2-[2-(苯并噻唑基)]硫代丁酸、2-巰基苯并噻唑、1，2，3-三唑、1，2，4-三唑、3-氨基-1H-1，2，4-三唑、苯并三唑、1-羥基苯并三唑、1-羥丙基苯并三唑、2，3-二羧基丙基苯并三唑、4-羥基苯并三唑、4-羧基-1H-苯并三唑、4-甲氧羰基-1H-苯并三唑、4-丁氧羰基-1H-苯并三唑、4-辛氧羰基-1H-苯并三唑、5-己基苯并三唑、N-(1，2，3-苯并三唑-1-基甲基)-N-(1，2，4-三唑-1-基甲基)-2-乙基己基胺、聯(lián)甲苯基三唑、萘并三唑、雙[(1-苯并三唑基)甲基]膦酸等唑類(lèi)；壬硫醇、十二碳硫醇、三嗪硫醇、三嗪二硫醇、三嗪三硫醇等硫醇；藻酸、果膠酸、羧甲基纖維素、カ一ドラン和プルラン等多糖類(lèi)；甘氨酸銨鹽和甘氨酸鈉鹽等氨基酸鹽類(lèi)；聚天冬氨酸、聚谷氨酸、聚賴(lài)氨酸、聚蘋(píng)果酸、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸銨鹽、聚甲基丙烯酸鈉鹽、聚酰胺酸、聚馬來(lái)酸、聚衣康酸、聚富馬酸、聚(對(duì)苯乙烯羧酸)、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、氨基聚丙烯酰胺、聚丙烯酸銨鹽、聚丙烯酸鈉鹽、聚酰胺酸銨鹽、聚酰胺酸鈉鹽和聚乙醛酸等聚羧酸及其鹽類(lèi)；聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮和聚丙烯醛等乙烯基聚合物。
這些保護(hù)膜形成劑中，從CMP速度高和腐蝕速度小的角度來(lái)看，優(yōu)選殼聚糖、乙二胺四乙酸、L-色氨酸、雙環(huán)己酮乙二酰腙、三嗪二硫醇、苯并三唑、4-羥基苯并三唑、4-羧基-1H-苯并三唑基丁基酯、甲苯三唑、萘并三唑、聚蘋(píng)果酸、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸銨鹽和聚乙烯醇等。
金屬研磨液中保護(hù)膜形成劑的加入量，相對(duì)于100克氧化劑、氧化金屬溶解劑、保護(hù)膜形成劑、溶解助劑和水而言，優(yōu)選0.0001～0.05摩爾，更優(yōu)選0.0003～0.005摩爾，最好是0.0005～0.0035摩爾。加入量低于0.0001摩爾時(shí)抑制腐蝕困難，而超過(guò)0.05摩爾的場(chǎng)合下，CMP速度降低。
制備金屬研磨液材料使用的保護(hù)膜形成劑中，室溫下水中溶解度低于5重量％的，其加入量?jī)?yōu)選處于室溫下水中溶解度的2倍以?xún)?nèi)，更優(yōu)選1.5倍以?xún)?nèi)。保護(hù)膜形成劑的加入量，相對(duì)于100克研磨液材料總量而言通常為0.0001～0.05摩爾，優(yōu)選0.0003～0.05摩爾，更優(yōu)選0.0005～0.0035摩爾。此加入量達(dá)到溶解度的二倍以上時(shí)，很難防止?jié)饪s品冷卻到5℃時(shí)析出。
在本發(fā)明中使用固體保護(hù)膜形成劑制備金屬研磨液材料的場(chǎng)合下，優(yōu)選使用平均粒徑100微米以下的，將其溶解或分散在金屬研磨液材料(用兩種以上互相不混合非構(gòu)成要素(單一物質(zhì)或混合物)制成研磨液材料的場(chǎng)合下，至少一種構(gòu)成要素(單一物質(zhì)或組合物))中。利用粉碎等可以得到粒徑如此更加細(xì)小的保護(hù)膜形成劑。如果使用粒徑如此更加細(xì)小的，則由于表面積加大而能提高溶解速度。而且在不能溶解的狀態(tài)下即使以小顆粒形式分散，當(dāng)與其他成份和/或稀釋劑混合時(shí)，能夠在短時(shí)間內(nèi)使之溶解。因此，平均粒徑優(yōu)選50微米以下，更優(yōu)選20微米以下。
(3)氧化劑本發(fā)明使用的氧化劑，是能夠氧化金屬的化合物。適于本發(fā)明使用的氧化劑，可以舉出過(guò)氧化氫、硝酸、過(guò)碘酸鉀、次氯酸鈉和臭氧水等。這些氧化劑中特別優(yōu)選過(guò)氧化氫(H2O2)。當(dāng)被研磨物是包含集成電路用元件的硅片的情況下，由于不希望被堿金屬、鹼土金屬、鹵化物等污染，所以應(yīng)當(dāng)使用不含不揮發(fā)成份的氧化劑。但是由于臭氧水組成隨時(shí)間變化劇烈，所以過(guò)氧化氫最為適用。其中當(dāng)被研磨物是不含半導(dǎo)體元件的玻璃基板的情況下，即使使用含有不揮發(fā)成份的氧化劑也無(wú)妨。
金屬研磨液中這種氧化劑的加入量，相對(duì)于總量為100克的氧化劑、氧化金屬溶解劑、保護(hù)膜形成劑、溶解助劑和水而言，優(yōu)選處于0.003～0.7摩爾，更優(yōu)選0.03～0.5摩爾，最好為0.2～0.3摩爾范圍內(nèi)。此加入量低于0.003摩爾時(shí)，金屬的氧化不充分，CMP速度低；反之若超過(guò)0.7摩爾，則研磨面有變得粗糙的傾向。其中氧化劑在金屬研磨液材料中的加入量，相對(duì)于100克總量通常控制在0.03～0.7摩爾范圍內(nèi)。此加入量在總量100克中優(yōu)選0.3～0.5摩爾，更優(yōu)選0.2～0.3摩爾。
(4)氧化金屬溶解劑氧化金屬溶解劑應(yīng)當(dāng)是水溶性化合物，其適用的實(shí)例可以舉出有機(jī)酸、硫酸或其銨鹽。這些物質(zhì)可以單獨(dú)使用，或者兩種以上組合使用。使用這些化合物制備研磨劑或研磨劑材料時(shí)，可以以水溶液形式添加。
氧化金屬溶解劑的劇團(tuán)出實(shí)例，可以舉出甲酸、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、羥基乙酸、水楊酸、甘油酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、馬來(lái)酸、苯二甲酸、蘋(píng)果酸、酒石酸、檸檬酸等有機(jī)酸；硫酸、硝酸、鉻酸等無(wú)機(jī)酸；氨；上述有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸的銨鹽等鹽類(lèi)(例如過(guò)硫酸銨、硝酸銨、氯化銨等)。這些化合物可以單獨(dú)使用，或者兩種以上混合并用。
這些化合物中甲酸、丙二酸、蘋(píng)果酸、酒石酸和檸檬酸，對(duì)銅、銅合金、銅氧化物或銅合金氧化物的薄膜(或者包含這些金屬中至少一種金屬層的層疊膜)適用。特別是蘋(píng)果酸、酒石酸和檸檬酸，由于既能維持實(shí)用所需的CMP速度，又能有效抑制腐蝕速度，因而更優(yōu)選。
在金屬研磨液中，本發(fā)明的氧化金屬溶解劑的加入量，相對(duì)于總量為100克的氧化劑、氧化金屬溶解劑、保護(hù)膜形成劑、溶解助劑和水而言，應(yīng)當(dāng)處于0.000001～0.005摩爾，優(yōu)選0.00005～0.0025摩爾，更優(yōu)選0.0005～0.0015摩爾范圍內(nèi)。加入量超過(guò)0.005摩爾，難于抑制腐蝕。其中氧化金屬溶解劑在金屬研磨液材料中的加入量，相對(duì)于100克研磨液材料總量通?？刂圃?×10-5～0.005摩爾，優(yōu)選5×10-5～0.0025摩爾，更優(yōu)選0.0005～0.0015范圍內(nèi)。
(5)磨料本發(fā)明的金屬研磨液可以實(shí)質(zhì)上不含，或者含有固體磨料。
使用磨料的場(chǎng)合下，對(duì)于磨料的混合順序和混合對(duì)象并無(wú)特別限制。金屬研磨液材料由互不混合的兩種以上構(gòu)成要素(單一物質(zhì)或混合物)組成的場(chǎng)合下，既可以是任一構(gòu)成要素含有磨料，也可以是兩種以上構(gòu)成要素均鄰含有磨料。
作為磨料可以是例如氧化硅、氧化鋁、氧化鈰、氧化鈦、氧化鋯、氧化豬、碳化硅等無(wú)機(jī)磨料，以及聚苯乙烯、聚丙烯酸、聚氯乙烯等有機(jī)磨料，但是優(yōu)選在研磨液中分散穩(wěn)定性好、因CMP產(chǎn)生的研磨(擦)傷少、平均粒徑在100納米以下的膠體二氧化硅、膠體氧化鋁。其中更優(yōu)選磨料的平均粒徑能使例如阻擋層的研磨速度進(jìn)一步增大、二氧化硅的研磨速度進(jìn)一步減小的20納米以下的磨料。
膠體氧化硅已知是利用硅的醇鹽水解或者用硅酸鈉離子交換法制造的，而膠體氧化鋁已知是用硝酸鋁水解法制造的。
磨料的加入量，相對(duì)于金屬研磨液(即必要時(shí)向金屬研磨液材料中添加物，經(jīng)稀釋劑稀釋?zhuān)芤匝心ヒ菏褂玫臓顟B(tài))總重量而言，優(yōu)選0.01-10重量％，更優(yōu)選0.05-5重量％。低于0.01重％時(shí)，不能發(fā)現(xiàn)含有磨料的效果，而高于10重量％的場(chǎng)合下由CMP產(chǎn)生的研磨速度達(dá)到飽和，即使加入更多也不會(huì)增加。因此在金屬研磨液材料中磨料的加入量，相對(duì)于研磨液材料總量?jī)?yōu)選占0.01-10重量％，更優(yōu)選0.05-5重量％。
(6)水本發(fā)明的金屬研磨液材料中可以含有水。所含水量可以根據(jù)其他成分及其在水中的溶解度適當(dāng)確定，通常為50-98重量％。本發(fā)明的水量?jī)?yōu)選70-90重量％。其中例如使用過(guò)氧化氫作氧化劑等場(chǎng)合下，采用事先含水的成分時(shí)，含有該含水成分的金屬研磨液材料中水含量更優(yōu)選處于70-85重量％范圍內(nèi)，而不含這種含水成份的金屬研磨液材料中水含量，更優(yōu)選處于80-90重量％范圍內(nèi)。
B.金屬研磨液的制造方法本發(fā)明的金屬研磨液可以用稀釋劑稀釋本發(fā)明的金屬研磨液材料的方式制造。金屬研磨液材料中各成份的濃度(組成比)，可以根據(jù)使用時(shí)添加的稀釋劑的組成和添加量，以及所制成金屬研磨液中各成份的濃度(組成比)適當(dāng)確定。
用水作稀釋劑的場(chǎng)合下，事先將金屬研磨液材料制成高濃度狀態(tài)，與金屬研磨液相比除水份外各成份有相同的組成和組成比，只是降低了水份含量。如果這樣，則稀釋時(shí)用添加水的方法就能獲得所需組成的金屬研磨液。
另外，用水作稀釋劑的場(chǎng)合下，希望使用至少含有氧化劑、氧化金屬溶解劑、保護(hù)膜形成劑和該保護(hù)膜形成劑的溶解助劑組成的成份組中的至少一種成份的水溶液。這種場(chǎng)合下，作為稀釋水溶液使用該成份組中至少一種成份的水溶液，對(duì)至少含有氧化劑、氧化金屬溶解劑、保護(hù)膜形成劑和該保護(hù)膜形成劑的溶解助劑組成的成份組中的至少一種成份的金屬研磨液材料加以稀釋?zhuān)梢灾苽浔景l(fā)明的金屬研磨液。此時(shí)可以進(jìn)一步添加所需的成份。
以此方式采用稀釋用水溶液的場(chǎng)合下，金屬研磨液材料中各成份濃度，取決于金屬研磨液材料和稀釋用水溶液(以及必要時(shí)不加的添加物)的混合結(jié)果，因而能獲得所需組成和濃度的金屬研磨液。利用這種方法可以以溶液的形式加入難溶解的成份，因而能使金屬研磨液材料的濃度達(dá)到更高。為此目的，優(yōu)選使水溶液含有溶解度低的保護(hù)膜形成劑和溶解助劑。
當(dāng)金屬研磨液材料由互相不混合的兩種以上構(gòu)成要素(單一物質(zhì)或組合物)構(gòu)成的場(chǎng)合下，關(guān)于這些構(gòu)成要素與稀釋劑的混合物順序并無(wú)特別限制，可以根據(jù)各成份的溶解度和溶解時(shí)的液溫等適當(dāng)確定。例如，向一個(gè)或多個(gè)構(gòu)成要素中加入稀釋劑混合，再進(jìn)一步與其他構(gòu)成要素混合，或者先將構(gòu)成要素互相混合后，再向其中加入稀釋劑混合，或者事先在各構(gòu)成要素中分別加入稀釋劑混合，再將其互相混合等，可以采用任何方法。
具體地講，當(dāng)使用由氧化劑組成的第一構(gòu)成要素A，以及由氧化金屬溶解劑、保護(hù)膜形成劑、溶解助劑和水組成的第二構(gòu)成要素B共同構(gòu)成的金屬研磨液材料時(shí)，關(guān)于金屬研磨液的制造方法(即這種研磨液材料的稀釋方法)可以列舉如下(1)～(5)等，這些方法中可以任意選擇。
(1)將構(gòu)成要素A和構(gòu)成要素B混合，用稀釋劑稀釋該混合液的方法(2)構(gòu)成要素A用稀釋劑稀釋后，再與構(gòu)成要素B混合的方法(3)構(gòu)成要素B用稀釋劑稀釋后，再與構(gòu)成要素A混合的方法(4)將構(gòu)成要素A和構(gòu)成要素B分別用稀釋劑稀釋后，再將稀釋后的構(gòu)成要素A和稀釋后的構(gòu)成要素B混合的方法(5)將構(gòu)成要素A、構(gòu)成要素B和稀釋劑大體上同時(shí)混合的方法。
其中保護(hù)膜形成劑是溶解度低的成份，通過(guò)將其分開(kāi)加入到兩種以上構(gòu)成要素中，有時(shí)能在不增加溶劑(通常是水)用量的條件下，使之溶解在構(gòu)成要素的各溶液中。
例如將保護(hù)膜形成劑分成兩種構(gòu)成要素中的情況下，金屬研磨液材料將由氧化劑、保護(hù)膜形成劑和溶解助劑組成的第一構(gòu)成要素A，和氧化金屬溶解劑、保護(hù)膜形成劑、溶解助劑和水組成的第二構(gòu)成要素B構(gòu)成。
而且，在將保護(hù)膜形成劑分成三種構(gòu)成要素中的情況下，金屬研磨液材料也可以由例如將保護(hù)膜形成劑和氧化劑組成的第一構(gòu)成要素A，保護(hù)膜形成劑和氧化金屬溶解劑組成的第二構(gòu)成要素B，以及保護(hù)膜形成劑和溶解助劑組成的第三構(gòu)成要素C構(gòu)成。
這樣將金屬研磨液材料分成多數(shù)構(gòu)成要素的場(chǎng)合下，通過(guò)將相同的配合成份分在多個(gè)構(gòu)成要素中，能夠使溶解度低的保護(hù)膜形成劑大量溶解在溶劑(通常是水)中，因而能夠獲得高濃度金屬研磨液材料。其中分配成份的構(gòu)成要素的數(shù)目，并不限于上例中的兩個(gè)或三個(gè)，可以按需要適當(dāng)確定。
本發(fā)明并不限于上述實(shí)例，可以將金屬研磨液的各成份分組制成高濃度組合物，然后將其稀釋。
本發(fā)明的金屬研磨液中，適用的過(guò)氧化氫氧化劑由于從40℃至高溫下開(kāi)始分解，所以在高于此溫度保管和使用過(guò)氧化氫的場(chǎng)合下，缺點(diǎn)是氧化劑濃度變化，對(duì)研磨速度產(chǎn)生不利影響。因此，應(yīng)當(dāng)使氧化劑和含有氧化劑的混合物處于40℃溫度以下。
但是，由于溶解度隨著液度的提高而增大，所以就低溶解度的化合物溶液而言，從獲得高濃度溶液的觀點(diǎn)來(lái)看，希望提高液溫。
因此，在本發(fā)明的金屬研磨液制造方法中，使含氧化劑的第一構(gòu)成要素處于40℃以下，將其他構(gòu)成要素加熱提高到室溫～100℃范圍內(nèi)，而且在將第一構(gòu)成要素與其他構(gòu)成要素或稀釋劑混合之際，優(yōu)選使混合后的液溫達(dá)到40℃以下。
將低溶解度化合物加熱溶解的場(chǎng)合下，一旦溫度降低就會(huì)使部分溶解的成份析出。這種情況下使用時(shí)，可以再次加熱將其溶解。
C.研磨方法以下將說(shuō)明本發(fā)明的研磨方法。
本發(fā)明的研磨方法是通過(guò)采用本發(fā)明的金屬研磨液對(duì)金屬膜進(jìn)行研磨的工序，至少除去部分該金屬膜的方法。本發(fā)明的研磨方法特別適用于這樣一種金屬膜的研磨，所說(shuō)的金屬膜由至少含有銅、銅合金、銅氧化物和銅合金氧化物(以下簡(jiǎn)記作銅合金)中一種金屬層的層疊膜組成。
在表面上備有所需圖案凹部的基體上，形成并充填上含有銅合金(銅/鉻等)的金屬膜，一旦用本發(fā)明的金屬研磨液對(duì)其表面上進(jìn)行CMP處理，基體上凸起部分的金屬膜就被CMP選擇性除去，在凹部殘留下金屬膜，從而得到所需的導(dǎo)體圖案。
本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)，若將研磨工序中的腐蝕速度抑制在10納米/分鐘以下，則可以獲得優(yōu)良的平坦化效果。若CMP速度隨著腐蝕速度的降低而降低處于能夠容許的范圍內(nèi)，則希望進(jìn)一步降低腐蝕速度，若能將其抑制在5納米/分鐘以下，即使例如在50％左右過(guò)剩CMP(應(yīng)當(dāng)在CMP除去金屬膜所需時(shí)間的1.5倍時(shí)間下進(jìn)行CMP)下進(jìn)行，也不會(huì)出現(xiàn)洼皿問(wèn)題。此外，若能將腐蝕速度抑制在1納米/分鐘以下，則即使進(jìn)行100％以上的過(guò)剩CMP也沒(méi)有洼皿問(wèn)題出現(xiàn)。
這里所說(shuō)的腐蝕速度，是指將被研磨基板(在表面具有凹部的基體上形成和充填有金屬膜的基板)浸漬在金屬研磨液中，室溫(25℃)下以100轉(zhuǎn)/分鐘速度攪拌時(shí)金屬膜的腐蝕速度，從電阻值換算求出金屬膜的厚度差。
用本發(fā)明的金屬研磨液研磨的方法是指，將本發(fā)明的金屬研磨液供給固定研磨盤(pán)上的研磨墊，使之與被研磨面接觸并使被研磨面與研磨墊之間作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以此方式進(jìn)行研磨的方法。
研磨裝置可以使用具有固定研磨盤(pán)的一般研磨裝置，該固定研磨盤(pán)有保持帶被研磨面的半導(dǎo)體基板等的支架，以及在其上貼附的研磨墊(設(shè)有轉(zhuǎn)數(shù)可調(diào)的馬達(dá)等裝置)。其中研磨墊可以使用無(wú)紡布、發(fā)泡聚氨酯和多孔氟樹(shù)脂等，對(duì)其并無(wú)特別限制。
對(duì)研磨條件并無(wú)特別限制，但是固定研磨盤(pán)的旋轉(zhuǎn)速度優(yōu)選200轉(zhuǎn)/分鐘的低轉(zhuǎn)速，以便使基板不至于飛出。帶有被研磨面(被研磨膜)的被研磨物(半導(dǎo)體基板等)壓在研磨墊上的壓力，優(yōu)選9.8～98.1KPa(100～1000gf/cm2)，為了滿足硅片面內(nèi)的均一性要求和圖案的平坦性要求，研磨速度優(yōu)選9.8～49.0KPa(100～500克力/平方厘米)。
研磨期間內(nèi)，連續(xù)用泵等向研磨墊供給金屬研磨液。對(duì)于這種供給量不無(wú)特別限制，優(yōu)選使研磨墊表面經(jīng)常被研磨液所覆蓋。
研磨終止后，優(yōu)選在流水中將半導(dǎo)體基板洗凈，接著將附著在半導(dǎo)體基板上的水滴抖落，然后用旋轉(zhuǎn)離心式干燥機(jī)等將其干燥。
本發(fā)明的研磨方法，可以采用以下方式進(jìn)行事先制備本發(fā)明的金屬研磨液，將其置于研磨裝置所附的儲(chǔ)罐(研磨液槽)中，或者在罐內(nèi)制備金屬研磨液，將其供給研磨墊使用，或者將本發(fā)明的金屬研磨液材料和稀釋劑供入研磨裝置中，在研磨裝置內(nèi)(包括配管內(nèi))混合，邊制備本發(fā)明的金屬研磨液邊供給研磨墊。無(wú)論那種場(chǎng)合下制備金屬研磨液，都可以采用上述本發(fā)明金屬研磨液的制造方法。
在研磨裝置內(nèi)用金屬研磨液材料制備金屬研磨液的方法，例如有將供給金屬研磨液材料的配管和供給稀釋劑的配管在中途合并，使配管中流動(dòng)的各溶液混合，將這樣稀釋的金屬研磨液供給研磨墊。
可以采用的混合方法有使加壓狀態(tài)下通過(guò)狹窄通路的液體之間進(jìn)行碰撞混合的方法，使流過(guò)充填有玻璃管等填充物的配管中液流反復(fù)進(jìn)行分流和合流的方法，在配管中設(shè)置動(dòng)力驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)葉片的方法等。
在配管內(nèi)制備金屬研磨液的方法還有，獨(dú)立設(shè)置供給金屬研磨液材料的配管和供給稀釋劑的配管，將來(lái)自各管中的預(yù)定量液體供給研磨墊，借助于研磨墊與被研磨面之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)使兩種液體混合的方法。
在用這些配管混合的方法中，當(dāng)金屬研磨液材料是由多數(shù)個(gè)構(gòu)成要素組成的場(chǎng)合下，可以對(duì)每個(gè)構(gòu)成要素設(shè)置各自的配管，預(yù)定量上述方法同樣制備金屬研磨液。
本發(fā)明的研磨方法也可以按以下方式進(jìn)行，即將含有金屬研磨液材料的氧化劑的構(gòu)成要素保持在40℃以下，而對(duì)其他構(gòu)成要素則加熱到室溫～100℃范圍內(nèi)溫度下，而且在這些構(gòu)成要素混合后使混合物的溫度處于40℃以下。由于溫度提高溶解度增大，因而是一種能提高低溶解度構(gòu)成要素的溶解度的優(yōu)選方法。
其中將成份(氧化劑以外)加熱至室溫～100℃范圍內(nèi)使之溶解的構(gòu)成要素，因溫度下降溶液中成份會(huì)析出，所以在使用溫度低的該構(gòu)成要素的場(chǎng)合下，必須預(yù)先加熱使析出物溶解。作為對(duì)策可以采用設(shè)置加熱溶解構(gòu)成要素(混合液)的輸液手段，或者設(shè)置事先攪拌含有析出物的液體，輸液，對(duì)配管加熱使之溶解的手段等。
采用混合加熱后構(gòu)成要素的方法，一旦含有氧化劑的構(gòu)成要素溫度高于40℃，就會(huì)使氧化劑分解。因此應(yīng)當(dāng)適當(dāng)確定加熱構(gòu)成要素的溫度、包含要冷卻的氧化劑構(gòu)成要素的溫度及其混合比，使混合后溫度處于40℃以下。
實(shí)施發(fā)明的最佳方式以下將用實(shí)施例具體說(shuō)明本發(fā)明。但是本發(fā)明不受這些實(shí)施例的絲毫限制。其中采用的研磨條件如下。
《研磨條件》一邊用定量泵向研磨裝置內(nèi)固定研磨盤(pán)上的研磨墊供給金屬研磨液，一邊使研磨墊和基體分別旋轉(zhuǎn)，按照以下研磨條件研磨。其中若無(wú)特別說(shuō)明，研磨液是研磨前事先制備的，并被保持在一個(gè)容器(研磨液儲(chǔ)槽)內(nèi)，將其供給定量泵內(nèi)。
基體形成有1微米厚度銅膜的硅片研磨墊IC1000(ロデ一ル公司制，商品名)研磨壓力20.6KPa(210克/平方厘米)基體與固定研磨盤(pán)的相對(duì)速度36米/分鐘。
《研磨品評(píng)價(jià)項(xiàng)目》CMP速度由電阻值換算求出銅膜作CMP處理前后的厚度差。
腐蝕速度由電阻值換算求出處于25℃和100轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速下攪拌的金屬研磨液中浸漬前后銅膜層的厚度差。
而且為了評(píng)價(jià)實(shí)際CMP特性，在絕緣層中形成深度0.5微米的溝槽，用公知濺射法形成銅膜，使用按照公知熱處理法埋入的硅片作基體，進(jìn)行了CMP處理。經(jīng)CMP處理后，用目視、光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡確認(rèn)是否產(chǎn)生腐蝕和研磨擦傷。
《經(jīng)時(shí)變化》金屬研磨液材料制備后立即用其制備了金屬研磨液，以及制備金屬研磨液材料后經(jīng)過(guò)20日后用其制備了金屬研磨液，這兩種情況下分別用各自金屬研磨液在上述條件下進(jìn)行了CMP處理，測(cè)定了CMP速度和腐蝕速度，確認(rèn)二者間是否存在差異。
實(shí)施例1(1)金屬研磨液材料的制備首先在作為氧化金屬溶解劑使用的1.5重量份DL-蘋(píng)果酸(試劑特級(jí)品)中加入61.5重量份水溶解，得到了溶液A。接著將作為保護(hù)膜形成劑用2重量份苯并三唑溶解在本身是保護(hù)膜形成劑優(yōu)良溶劑的5重量份乙醇之中，得到了溶液B。最后將溶液B加入溶液A中混合，得到了作為金屬研磨液材料使用的10倍濃縮液。
另外，將得到的濃縮液即使保存在0℃下也未見(jiàn)到固體析出。
(2)金屬研磨液的制備在7重量份此金屬研磨液的10倍濃縮液中，加入33.2重量份作氧化劑使用的過(guò)氧化氫(試劑特級(jí)，30％水溶液)，再加入63重量份稀釋劑水稀釋?zhuān)玫搅私饘傺心ヒ骸?br> (3)CMP試驗(yàn)使用得到的金屬研磨液，在上述研磨條件下進(jìn)行CMP處理后，CMP速度為129納米/分鐘，腐蝕速度為0.5納米/分鐘的情況下均良好，在金屬研磨液材料經(jīng)時(shí)變化下，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)CMP速度和腐蝕速度上有任何差異。而且也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)腐蝕和擦傷現(xiàn)象產(chǎn)生。
實(shí)施例2(1)金屬研磨液材料的制備首先在1.5重量份DL-蘋(píng)果酸(試劑特級(jí)品)中加入61重量份水溶解，得到了溶液A。接著將作為保護(hù)膜形成劑用的2重量份苯并三唑和0.5重量份聚丙烯酸銨鹽溶解在本身是這些保護(hù)膜形成劑優(yōu)良溶劑的5重量份甲醇之中，得到了溶液B。最后將溶液B加入溶液A中，得到了作為金屬研磨液材料使用的10倍濃縮液。
(2)金屬研磨液的制備在7重量份此金屬研磨液的10倍濃縮液中，用63重量份稀釋劑水稀釋后，再加入作氧化劑使用的33.2重量份過(guò)氧化氫(試劑特級(jí)，30％水溶液)，得到了金屬研磨液。
(3)CMP試驗(yàn)使用得到的金屬研磨液，與實(shí)施例1同樣條件下進(jìn)行CMP處理后，CMP速度為179納米/分鐘，腐蝕速度為0.5納米/分鐘的情況下均良好，而且在金屬研磨液材料經(jīng)時(shí)變化下，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)CMP速度和腐蝕速度產(chǎn)生任何差異。而且也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)腐蝕和擦傷現(xiàn)象產(chǎn)生。
實(shí)施例3(1)金屬研磨液材料的制備在1.5重量份DL-蘋(píng)果酸(試劑特級(jí)品)和0.3重量份作保護(hù)膜形成劑用的聚乙烯醇中加入58.7重量份水溶解，得到了溶液A。接著將作為保護(hù)膜形成劑用的2.5重量份甲苯三唑溶解在7重量份丙酮中，得到了溶液B。最后將溶液B加入溶液A中，得到了金屬研磨液的10倍濃縮液。
(2)金屬研磨液的制備在7重量份得到的金屬研磨液10倍濃縮液中，用63重量份稀釋劑水稀釋后，再加入作氧化劑使用的33.2重量份過(guò)氧化氫(試劑特級(jí)，30％水溶液)，得到了金屬研磨液。
(3)CMP試驗(yàn)使用得到的金屬研磨液，與實(shí)施例1同樣條件下進(jìn)行CMP處理后，CMP速度為170納米/分鐘，腐蝕速度為0.4納米/分鐘的情況下均良好，而且在金屬研磨液材料經(jīng)時(shí)變化下，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)CMP速度和腐蝕速度產(chǎn)生任何差異。而且也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)腐蝕和擦傷現(xiàn)象產(chǎn)生。
實(shí)施例4(1)金屬研磨液材料的制備在0.06重量份作保護(hù)膜形成劑用的萘并三唑溶解在本身是保護(hù)膜形成劑優(yōu)良溶劑的0.6重量份甲基乙基酮中，得到了溶液A。接著將作為氧化劑用10重量份過(guò)碘酸鉀溶解在20重量份水中，得到了溶液B。最后將溶液B加入溶液A中，得到了溶液C(第一構(gòu)成要素)。
另一方面，將作氧化金屬溶解劑用的0.05重量份DL-酒石酸(試劑特級(jí)品)中加入30重量份水溶解，得到了溶液D。而且將0.01重量份萘并三唑溶解在0.1重量份甲基乙基酮中，得到了溶液E。然后將溶液E加入溶液D中，得到了溶液F。
接著，向0.1重量份的DL-酒石酸中加入40重量份的水使其溶解，得到作為稀釋劑的溶液G(稀釋用水溶液)。以上，得到了作為金屬用研磨液材料的溶液C、F、G。
(2)金屬研磨液的制備將得到的溶液C、溶液F和溶液G按3/3/4重量比混合，得到了金屬研磨液。
(3)CMP試驗(yàn)使用得到的金屬研磨液，與實(shí)施例1同樣條件下進(jìn)行CMP處理后，CMP速度為126納米/分鐘，腐蝕速度為0.4納米/分鐘的情況下均良好，而且在金屬研磨液材料經(jīng)時(shí)變化下，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)CMP速度和腐蝕速度產(chǎn)生任何差異。而且也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)腐蝕和擦傷現(xiàn)象產(chǎn)生。
實(shí)施例5(1)金屬研磨液材料的制備在0.15重量份DL-蘋(píng)果酸(試劑特級(jí))中加入0.4重量份作保護(hù)膜形成劑用的聚丙烯酰胺和50重量份水將其溶解，得到了溶液A。接著將0.2重量份苯并三唑溶解在0.7重量份乙二醇中，得到了溶液B。最后將保持在45℃下的溶液B加入加熱到45℃下的溶液A中，得到了作金屬研磨液材料用的溶液C，該溶液C也保持在45℃。
(2)金屬研磨液的制備此45℃溫度下的溶液C用加熱到45℃的20重量份水稀釋?zhuān)蚱渲凶⑷?3.2重量份20℃下的過(guò)氧化氫(試劑特級(jí)，30％水溶液)，得到了金屬研磨液，另外，得到的金屬用研磨液為36℃。
(3)CMP試驗(yàn)用上述金屬研磨液，在與實(shí)施例1同樣條件下進(jìn)行CMP處理后，CMP速度為167納米/分鐘，腐蝕速度為0.3納米/分鐘的情況下均良好，而且在金屬研磨液材料經(jīng)時(shí)變化下，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)CMP速度和腐蝕速度產(chǎn)生任何差異。而且也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)腐蝕和擦傷現(xiàn)象產(chǎn)生。
實(shí)施例6(1)金屬研磨液材料的制備與實(shí)施例1同樣方式制備了金屬研磨液材料。但是，苯并三唑溶解前事先置于乳缽中用乳棒粉碎了5分鐘。粉碎后的苯并三唑用光學(xué)顯微鏡觀察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)平均粒徑為80微米。使用經(jīng)這種前處理減小粒徑的苯并三唑，本例中將苯并三唑完全溶解在乙醇中所需的時(shí)間，從5分鐘縮短到了2分鐘。
(2)金屬研磨液的制備及CMP試驗(yàn)用上述金屬研磨液材料，與實(shí)施例1同樣制備了金屬研磨液，用其在與實(shí)施例1同樣條件下進(jìn)行了CMP處理。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，CMP速度為130納米/分鐘，腐蝕速度為0.5納米/分鐘的情況下均良好，而且在金屬研磨液材料經(jīng)時(shí)變化下，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)CMP速度和腐蝕速度產(chǎn)生任何差異。而且也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)腐蝕和擦傷現(xiàn)象產(chǎn)生。
實(shí)施例7在實(shí)施例2的金屬研磨液中，再加入作磨料使用的1重量份平均粒徑100納米的膠體氧化硅，將其分散后得到了金屬研磨液。用此研磨液按照與實(shí)施例1同樣條件進(jìn)行CMP處理后，CMP速度為252納米/分鐘，腐蝕速度為0.6納米/分鐘的情況下均良好，而且在金屬研磨液材料經(jīng)時(shí)變化下，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)CMP速度和腐蝕速度產(chǎn)生任何差異。此外也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)腐蝕和擦傷現(xiàn)象產(chǎn)生。
實(shí)施例8與實(shí)施例2同樣制備了金屬研磨液。但是，在溶液A中加入了溶液B和10重量份平均粒徑48納米的膠體氧化硅，用這種方法制備了金屬研磨液。
用此研磨液采用與實(shí)施例1同樣的條件進(jìn)行CMP處理后，CMP速度為250納米/分鐘，腐蝕速度為0.5納米/分鐘的情況下均良好，而且在金屬研磨液材料經(jīng)時(shí)變化下，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)CMP速度和腐蝕速度產(chǎn)生任何差異。此外也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)腐蝕和擦傷現(xiàn)象產(chǎn)生。
實(shí)施例9使用實(shí)施例1的金屬研磨液，在與實(shí)施例1同樣條件下進(jìn)行了CMP處理。但是，金屬研磨液是在配管內(nèi)混合制備的。也就是說(shuō)，7重量份金屬研磨液10倍濃縮液中加入63重量份水稀釋?zhuān)瑢⒌玫降南♂屢汉瓦^(guò)氧化氫(試劑特級(jí)，30％水溶液)分別置于各自容器中，用定量泵從各自容器中輸送每種溶液，在稀釋液/過(guò)氧化氫供給速度比等于7/3(體積比)條件下將二者合流，使之通過(guò)內(nèi)部充填了數(shù)個(gè)長(zhǎng)度3毫米玻璃管的配管中通過(guò)后，供入裝置內(nèi)部的研磨墊進(jìn)行研磨。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)，CMP速度為129納米/分鐘，腐蝕速度為0.5納米/分鐘的情況下均良好，而且在金屬研磨液材料經(jīng)時(shí)變化下，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)CMP速度和腐蝕速度產(chǎn)生任何差異。此外也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)腐蝕和擦傷現(xiàn)象產(chǎn)生。
實(shí)施例10使用實(shí)施例4的金屬研磨液，與實(shí)施例1同樣進(jìn)行了CMP處理。但是，金屬研磨液是在配管內(nèi)混合制備的。也就是說(shuō)，將溶液C與溶液F和溶液G混合得到的混合液分別置于各自容器中，用定量泵從各自容器中輸送每種溶液，在溶液C/(溶液F+溶液G)供給速度比等于3/7(體積比)下將二者合流后，供入裝置內(nèi)部的研磨墊進(jìn)行研磨。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)，CMP速度為125納米/分鐘，腐蝕速度為0.4納米/分鐘的情況下均良好，而且在金屬研磨液材料經(jīng)時(shí)變化下，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)CMP速度和腐蝕速度產(chǎn)生任何差異。此外也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)腐蝕和擦傷現(xiàn)象產(chǎn)生。
實(shí)施例11制備金屬研磨液的10倍濃縮液時(shí)，除了將乙醇的添加量從5重量份增加到50重量份之外，與實(shí)施例1同樣制備了金屬研磨液，用他進(jìn)行CMP試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，腐蝕速度為0.5納米/分鐘，CMP速度為62納米/分鐘。
實(shí)施例12(1)金屬研磨液材料的制備首先在作保護(hù)膜形成劑用2重量份苯并三唑中加入66重量份水，再加入0.4重量份作表面活性劑用聚氧乙烯(10)乙二醇，放在40℃熱水浴中用攪拌槳葉攪拌使之溶解。在此溶液中再加入1.5重量份作氧化金屬溶解劑用的DL-蘋(píng)果酸(試劑特級(jí))溶解，得到了金屬研磨液的10倍濃縮液。
其中將得到的濃縮液即使置于0℃下保存也未見(jiàn)固體析出。
(2)金屬研磨液的制備在7重量份此金屬研磨液的10倍濃縮液中，加入63重量份稀釋劑水稀釋?zhuān)谄渲屑尤胱餮趸瘎┯玫?3.2重量份的過(guò)氧化氫(試劑特級(jí)，30％水溶液)后得到了金屬研磨液。
(3)CMP試驗(yàn)使用得到的金屬研磨液，與實(shí)施例1同樣進(jìn)行CMP處理后，CMP速度為187納米/分鐘，腐蝕速度為0.7納米/分鐘的情況下均良好，在金屬研磨液材料經(jīng)時(shí)變化下，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)CMP速度和腐蝕速度上有任何差異。此外也未見(jiàn)腐蝕和擦傷現(xiàn)象產(chǎn)生。
實(shí)施例13(1)在作保護(hù)膜形成劑用的2重量份甲苯三唑中加入66重量份水，接著加入同樣作保護(hù)膜形成劑用的0.4重量份聚氧乙烯(9)辛基苯即4醚苯基醚，將其放在40℃熱水浴上用攪拌槳葉攪拌使之溶解。再向此溶液中加入1.5重量份DL-酒石酸(試劑特級(jí))溶解，得到了作為金屬研磨液材料用的金屬研磨液的10倍濃縮液。
(2)金屬研磨液的制備在7重量份得到的金屬研磨液的10倍濃縮液中，加入63重量份水稀釋后，再向其中加入33.2重量份過(guò)氧化氫(試劑特級(jí)，30％水溶液)，得到了金屬研磨液。
(3)CMP試驗(yàn)使用這種金屬研磨液，與實(shí)施例1同樣條件下進(jìn)行CMP處理后，CMP速度為186納米/分鐘，腐蝕速度為0.3納米/分鐘的情況下均良好，而且在金屬研磨液材料經(jīng)時(shí)變化下，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)CMP速度和腐蝕速度產(chǎn)生任何差異。此外也未見(jiàn)腐蝕和擦傷現(xiàn)象產(chǎn)生。
實(shí)施例14(1)金屬研磨液材料的制備在20重量份水中，加入0.05重量份保護(hù)膜形成劑苯并三唑、0.1重量份表面活性劑硫酸丁銨和10重量份氧化劑過(guò)碘酸鉀，在40℃熱水浴中用攪拌槳葉攪拌溶解，得到了溶液A。
接著在0.05重量份作氧化金屬溶解劑用的DL-酒石酸(試劑特級(jí))中加入30重量份水使之溶解，再向其中加入0.15重量份作保護(hù)膜形成劑用的苯并三唑和0.1重量份表面活性劑硫酸丁銨，在40℃熱水浴中用攪拌槳葉攪拌溶解，得到了溶液B。
用以上方法得到了作金屬研磨材料用的溶液A和溶液B。此外，在0.1重量份DL-酒石酸中加入40重量份水溶解，得到了稀釋用水溶液。
(2)金屬研磨液的制備按照重量比3/3/4將得到的溶液A、溶液B和稀釋用水溶液混合，得到了金屬研磨液。
(3)CMP試驗(yàn)使用這種金屬研磨液，與實(shí)施例1同樣條件下進(jìn)行CMP處理后，CMP速度為126納米/分鐘，腐蝕速度為0.4納米/分鐘的情況下均良好，而且在金屬研磨液材料經(jīng)時(shí)變化下，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)CMP速度和腐蝕速度產(chǎn)生任何差異。此外也未見(jiàn)腐蝕和擦傷現(xiàn)象產(chǎn)生。
實(shí)施例15(1)金屬研磨液材料的制備在0.15重量份DL-酒石酸(試劑特級(jí))中加入50重量份水溶解，得到的溶液一邊保持在45℃下，一邊向其中加入0.2重量份苯并三唑和0.7重量份作表面活性劑用的琥珀酰胺溶解，得到了溶液A。
(2)金屬研磨液的制備將此溶液A用20重量份加熱到45℃的水溶解后，在得到的稀釋液中注入33.2重量份20℃下的過(guò)氧化氫(試劑特級(jí)，30％水溶液)，得到了金屬研磨液。得到的研磨液為36℃。
(3)CMP試驗(yàn)使用這種金屬研磨液，與實(shí)施例1同樣條件下進(jìn)行CMP處理后，CMP速度為127納米/分鐘，腐蝕速度為0.3納米/分鐘的情況下均良好，而且在金屬研磨液材料經(jīng)時(shí)變化下，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)CMP速度和腐蝕速度產(chǎn)生任何差異。此外也未見(jiàn)腐蝕和擦傷現(xiàn)象產(chǎn)生。
實(shí)施例16(1)金屬研磨液材料的制備與實(shí)施例12同樣方式得到了金屬研磨液材料。但是在本例中，對(duì)苯并三唑與進(jìn)行了與實(shí)施例6同樣的前處理，使平均粒徑達(dá)到80微米。利用這種方法，使苯并三唑完全溶解所需的時(shí)間由15分鐘縮短到5分鐘。
(2)金屬研磨液的制備和CMP試驗(yàn)用上述金屬研磨液材料，按照與實(shí)施例12同樣方法制備了金屬研磨液。用這種金屬研磨液，與實(shí)施例1同樣條件下進(jìn)行CMP處理。結(jié)果是CMP速度為185納米/分鐘，腐蝕速度為0.6納米/分鐘的情況下均良好，而且在金屬研磨液材料經(jīng)時(shí)變化下，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)CMP速度和腐蝕速度產(chǎn)生任何差異。此外也未見(jiàn)腐蝕和擦傷現(xiàn)象產(chǎn)生。
實(shí)施例17在實(shí)施例12的金屬研磨液中再加入1重量份平均粒徑100納米的膠體氧化硅作磨料，將其分散后得到了金屬研磨液。用此金屬研磨液進(jìn)行了與實(shí)施例1同樣的CMP處理后，CMP速度為250納米/分鐘，腐蝕速度為0.6納米/分鐘的情況下均良好，而且在金屬研磨液材料經(jīng)時(shí)變化下，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)CMP速度和腐蝕速度產(chǎn)生任何差異。此外也未見(jiàn)腐蝕和擦傷現(xiàn)象產(chǎn)生。
實(shí)施例18金屬研磨液是與實(shí)施例12同樣制備的，但是所用金屬研磨液材料，是通過(guò)向?qū)嵤├?2的金屬研磨液10倍濃縮液中進(jìn)一步加入10重量份平均粒徑48納米的膠體氧化硅磨料后制成的。
用此金屬研磨液實(shí)施了與實(shí)施例1同樣的CMP處理后，CMP速度為244納米/分鐘，腐蝕速度為0.6納米/分鐘的情況下均良好，而且在金屬研磨液材料經(jīng)時(shí)變化下，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)CMP速度和腐蝕速度產(chǎn)生任何差異。此外也未見(jiàn)腐蝕和擦傷現(xiàn)象產(chǎn)生。
實(shí)施例19使用實(shí)施例12的金屬研磨液，在與實(shí)施例1同樣的條件下實(shí)施了CMP處理。但是，金屬研磨液是在配管內(nèi)混合制備的。即將在7重量份金屬研磨液10倍濃縮液中加入63重量份水稀釋得到的稀釋液，以及33.2重量份過(guò)氧化氫(試劑特級(jí)，30％水溶液)分別置于各自容器中，再用各自定量泵從各自容器中抽出，使之在稀釋液/過(guò)氧化氫＝7/3(體積比)供給速度下合流，通過(guò)內(nèi)部充填了許多長(zhǎng)3毫米玻璃管的配管后，供入研磨裝置內(nèi)的研磨墊。
其結(jié)果CMP速度為177納米/分鐘，腐蝕速度為0.5納米/分鐘的情況下均良好，而且在金屬研磨液材料經(jīng)時(shí)變化下，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)CMP速度和腐蝕速度產(chǎn)生任何差異。此外也未見(jiàn)腐蝕和擦傷現(xiàn)象產(chǎn)生。
實(shí)施例20使用實(shí)施例14的金屬研磨液，與實(shí)施例1同樣進(jìn)行了CMP處理。但是，金屬研磨液是在配管內(nèi)混合制備的。即將溶液A，與溶液B和稀釋用水溶液的混合液分別置于各自容器中，再用各自定量泵從各自容器抽出，使之在溶液A/(溶液B+稀釋用水溶液)＝3/7(體積比)供給速度下合流，通過(guò)內(nèi)部充填了許多長(zhǎng)3毫米玻璃管的配管后，供入研磨裝置內(nèi)的研磨墊。
其結(jié)果CMP速度為124納米/分鐘，腐蝕速度為0.4納米/分鐘的情況下均良好，而且在金屬研磨液材料經(jīng)時(shí)變化下，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)CMP速度和腐蝕速度產(chǎn)生任何差異。此外也未見(jiàn)腐蝕和擦傷現(xiàn)象產(chǎn)生。
對(duì)照例1除了未添加乙醇外，與實(shí)施例1同樣制備了金屬研磨液10倍濃縮液。將其在5℃下冷藏保存后，析出了固體。直接制備金屬研磨液評(píng)價(jià)困難。
對(duì)照例2除了未添加聚氧乙烯(10)乙二醇外，與實(shí)施例12同樣制備了金屬研磨液的10倍濃縮液。將其在5℃下冷藏保存后，析出了固體。直接制備金屬研磨液評(píng)價(jià)困難。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性由于本發(fā)明提供的是高濃度金屬研磨液材料，所以在輸送、儲(chǔ)藏等使用這種高濃度研磨液材料進(jìn)行實(shí)際研磨的場(chǎng)合下，通過(guò)向其中加入稀釋劑等就能容易地制備研磨液。因此，按照本發(fā)明可以降低金屬研磨液的制造成本、減少研磨液儲(chǔ)藏、運(yùn)輸容器使用數(shù)目、減小保管場(chǎng)所和研磨裝置儲(chǔ)罐的容量，此外還能形成一種可靠性高的鑲嵌有金屬膜的圖案。所以在半導(dǎo)體裝置的制造等方面本發(fā)明是特別有用的。
權(quán)利要求
1.一種金屬研磨液材料，其含有如下成份組氧化金屬溶解劑、保護(hù)膜形成劑以及選自酯、醚、多糖類(lèi)、氨基酸鹽、多羧酸、多羧酸鹽類(lèi)、乙烯基系聚合物、磺酸、磺酸鹽和酰胺中的至少一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬研磨液材料，其中，還含有氧化劑和水中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬研磨液材料，其中，在互相不混合的狀態(tài)下，含有具有至少兩種構(gòu)成要素的金屬研磨液的成份組。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬研磨液材料，其中，所述保護(hù)膜形成劑中至少一部分是平均粒徑小于或等于100微米的固體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬研磨液材料，其中，還含有磨料。
6.一種金屬研磨液，其含有氧化劑、氧化金屬溶解劑、保護(hù)膜形成劑、選自酯、醚、多糖類(lèi)、氨基酸鹽、多羧酸、多羧酸鹽類(lèi)、乙烯基系聚合物、磺酸、磺酸鹽和酰胺中的至少一種以及水。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的金屬研磨液，其中，所述保護(hù)膜形成劑中至少一部分是平均粒徑小于或等于100微米的固體。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的金屬研磨液，其中，還含有磨料。
9.一種金屬研磨液的制造方法，其包括用稀釋劑來(lái)稀釋權(quán)利要求1所述的金屬研磨液材料的工序。
10.一種權(quán)利要求6所述的金屬研磨液的制造方法，其包括如下工序?qū)⒑薪饘傺心ヒ撼煞萁M中的至少一種成份的金屬研磨液材料，以用于稀釋該成份組中的至少一種成份的水溶液加以稀釋。
11.一種權(quán)利要求6所述的金屬研磨液的制造方法，其包括按所需順序混合下述物質(zhì)的工序含有金屬研磨液成份組中的至少一種成份的第一構(gòu)成要素，含有至少一種該成份組中的其他成份的第二構(gòu)成要素以及稀釋劑。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的金屬研磨液的制造方法，其中，所述稀釋劑為水或者水稀釋溶液。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的金屬研磨液的制造方法，其中，第一構(gòu)成要素含有氧化劑，第二構(gòu)成要素含有氧化金屬溶解劑、保護(hù)膜形成劑以及選自下述(1)～(4)中的任意一種(1)選自酯、醚、多糖類(lèi)、氨基酸鹽、多羧酸、多羧酸鹽類(lèi)、乙烯基系聚合物、磺酸、磺酸鹽和酰胺中的至少一種；(2)所述保護(hù)膜形成劑的溶解度高于25克/升的溶劑；(3)所述保護(hù)膜形成劑的溶解度優(yōu)良的溶劑；和(4)醇、醚和酮中的至少一種。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的金屬研磨液的制造方法，其中，第一構(gòu)成要素還含有下述(1)～(5)中的至少一種(1)保護(hù)膜形成劑和溶解助劑；(2)保護(hù)膜形成劑和選自酯、醚、多糖類(lèi)、氨基酸鹽、多羧酸、多羧酸鹽類(lèi)、乙烯基系聚合物、磺酸、磺酸鹽和酰胺中的至少一種；(3)保護(hù)膜形成劑和該保護(hù)膜形成劑的溶解度高于25克/升的溶劑；(4)保護(hù)膜形成劑和該保護(hù)膜形成劑的優(yōu)良溶劑；(5)保護(hù)膜形成劑和選自醇、醚和酮中的至少一種。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的金屬研磨液的制造方法，其中，在所述混合工序中，所述氧化劑和含所述氧化劑的混合物被保持在40℃或40℃以下。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的金屬研磨液的制造方法，其中，所述保護(hù)膜形成劑中至少一部分是平均粒徑小于或等于100微米的固體，并且在混合工序中被溶解或分散到金屬研磨液中。
17.一種研磨方法，其包括如下工序?qū)?quán)利要求6所述的金屬研磨液供給固定在研磨盤(pán)上的研磨墊，以及在使所述研磨墊接觸所述被研磨物表面的條件下，通過(guò)使所述研磨墊和所述被研磨物表面相對(duì)運(yùn)動(dòng)，對(duì)被研磨物表面進(jìn)行研磨。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的研磨方法，其中，在研磨工序之前還包括混合金屬研磨液的構(gòu)成要素來(lái)制備金屬研磨液的工序；所述混合工序按所需順序混合下述物質(zhì)含有成份組中的至少一種成份的第一構(gòu)成要素，含有至少一種該成份組中的其他成份的第二構(gòu)成要素以及稀釋劑。
19.一種金屬研磨液的制造方法，其包括用稀釋劑來(lái)稀釋權(quán)利要求9所述的金屬研磨液材料的工序。
20.根據(jù)權(quán)利要求9所述的金屬研磨液的制造方法，其中，所述稀釋劑為水或者水稀釋溶液。
21.根據(jù)權(quán)利要求3所述的金屬研磨液材料，其中，所述成份組中的各成份是不同的成份。
22.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬研磨液材料，其中，所述保護(hù)膜形成劑、溶解助劑、氧化金屬溶解劑、氧化劑和水是不同的成份。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬研磨液材料，其中，所述保護(hù)膜形成劑是選自氨、烷基胺、氨基酸、亞胺、吡咯、硫醇、多糖類(lèi)、氨基酸鹽、多羧酸、多羧酸鹽和乙烯基系聚合物中的至少一種。
24.根據(jù)權(quán)利要求6所述的金屬研磨液，其中，所述保護(hù)膜形成劑是選自氨、烷基胺、氨基酸、亞胺、吡咯、硫醇、多糖類(lèi)、氨基酸鹽、多羧酸、多羧酸鹽和乙烯基系聚合物中的至少一種。
25.一種金屬研磨液材料，其含有如下成份組氧化金屬溶解劑、保護(hù)膜形成劑以及該保護(hù)膜形成劑的溶解度高于25克/升的溶劑。
26.一種金屬研磨液材料，其含有如下成份組氧化金屬溶解劑、保護(hù)膜形成劑以及該保護(hù)膜形成劑的優(yōu)良溶劑。
27.一種金屬研磨液材料，其含有如下成份組氧化金屬溶解劑、保護(hù)膜形成劑以及選自醇、醚和酮中的至少一種。
28.一種金屬研磨液材料，其含有如下成份組氧化金屬溶解劑、保護(hù)膜形成劑以及該保護(hù)膜形成劑的溶解助劑；其中，通過(guò)以金屬研磨液材料的至少10倍稀釋因子稀釋該金屬研磨液材料來(lái)制備研磨液。
29.根據(jù)權(quán)利要求25所述的金屬研磨液材料，其中，還含有氧化劑和水中的至少一種。
30.根據(jù)權(quán)利要求26所述的金屬研磨液材料，其中，還含有氧化劑和水中的至少一種。
31.根據(jù)權(quán)利要求27所述的金屬研磨液材料，其中，還含有氧化劑和水中的至少一種。
32.根據(jù)權(quán)利要求28所述的金屬研磨液材料，其中，還含有氧化劑和水中的至少一種。
33.根據(jù)權(quán)利要求25所述的金屬研磨液材料，其中，在互相不混合的狀態(tài)下，含有具有至少兩種構(gòu)成要素的金屬研磨液的成份組。
34.根據(jù)權(quán)利要求26所述的金屬研磨液材料，其中，在互相不混合的狀態(tài)下，含有具有至少兩種構(gòu)成要素的金屬研磨液的成份組。
35.根據(jù)權(quán)利要求27所述的金屬研磨液材料，其中，在互相不混合的狀態(tài)下，含有具有至少兩種構(gòu)成要素的金屬研磨液的成份組。
36.根據(jù)權(quán)利要求28所述的金屬研磨液材料，其中，在互相不混合的狀態(tài)下，含有具有至少兩種構(gòu)成要素的金屬研磨液的成份組。
37.根據(jù)權(quán)利要求28所述的金屬研磨液材料，其中，所述溶解助劑是表面活性劑。
38.根據(jù)權(quán)利要求28所述的金屬研磨液材料，其中，所述表面活性劑是選自酯、醚、多糖類(lèi)、氨基酸鹽、多羧酸、多羧酸鹽類(lèi)、乙烯基系聚合物、磺酸、磺酸鹽和酰胺中的至少一種。
39.根據(jù)權(quán)利要求26所述的金屬研磨液材料，其中，所述溶解助劑是所述保護(hù)膜形成劑的溶解度高于25克/升的溶劑。
40.根據(jù)權(quán)利要求27所述的金屬研磨液材料，其中，所述溶解助劑是所述保護(hù)膜形成劑的溶解度高于25克/升的溶劑。
41.根據(jù)權(quán)利要求28所述的金屬研磨液材料，其中，所述溶解助劑是所述保護(hù)膜形成劑的溶解度高于25克/升的溶劑。
42.根據(jù)權(quán)利要求25所述的金屬研磨液材料，其中，所述溶劑是所述保護(hù)膜形成劑的優(yōu)良溶劑。
43.根據(jù)權(quán)利要求27所述的金屬研磨液材料，其中，所述溶劑是所述保護(hù)膜形成劑的優(yōu)良溶劑。
44.根據(jù)權(quán)利要求28所述的金屬研磨液材料，其中，所述溶劑是所述保護(hù)膜形成劑的優(yōu)良溶劑。
45.根據(jù)權(quán)利要求25所述的金屬研磨液材料，其中，所述溶劑是醇、醚和酮中的至少一種。
46.根據(jù)權(quán)利要求26所述的金屬研磨液材料，其中，所述溶劑是醇、醚和酮中的至少一種。
47.根據(jù)權(quán)利要求28所述的金屬研磨液材料，其中，所述溶劑是醇、醚和酮中的至少一種。
48.根據(jù)權(quán)利要求25所述的金屬研磨液材料，其中，所述溶劑的加入量相對(duì)于100克金屬研磨液材料總量為低于50克。
49.根據(jù)權(quán)利要求26所述的金屬研磨液材料，其中，所述溶劑的加入量相對(duì)于100克金屬研磨液材料總量為低于50克。
50.根據(jù)權(quán)利要求27所述的金屬研磨液材料，其中，所述溶劑的加入量相對(duì)于100克金屬研磨液材料總量為低于50克。
51.根據(jù)權(quán)利要求25所述的金屬研磨液材料，其中，所述保護(hù)膜形成劑中至少一部分是平均粒徑小于或等于100微米的固體。
52.根據(jù)權(quán)利要求26所述的金屬研磨液材料，其中，所述保護(hù)膜形成劑中至少一部分是平均粒徑小于或等于100微米的固體。
53.根據(jù)權(quán)利要求27所述的金屬研磨液材料，其中，所述保護(hù)膜形成劑中至少一部分是平均粒徑小于或等于100微米的固體。
54.根據(jù)權(quán)利要求28所述的金屬研磨液材料，其中，所述保護(hù)膜形成劑中至少一部分是平均粒徑小于或等于100微米的固體。
55.根據(jù)權(quán)利要求25所述的金屬研磨液材料，其中，還含有磨料。
56.根據(jù)權(quán)利要求26所述的金屬研磨液材料，其中，還含有磨料。
57.根據(jù)權(quán)利要求27所述的金屬研磨液材料，其中，還含有磨料。
58.根據(jù)權(quán)利要求28所述的金屬研磨液材料，其中，還含有磨料。
59.一種金屬研磨液，其含有如下成份組氧化劑、氧化金屬溶解劑、保護(hù)膜形成劑、溶劑和水，其中，所述保護(hù)膜形成劑在所述溶劑中的溶解度高于25克/升。
60.一種金屬研磨液，其含有如下成份組氧化劑、氧化金屬溶解劑、保護(hù)膜形成劑、該保護(hù)膜形成劑的優(yōu)良溶劑和水。
61.一種金屬研磨液，其含有如下成份組氧化劑、氧化金屬溶解劑、保護(hù)膜形成劑、選自醇、醚和酮中的至少一種和水。
62.根據(jù)權(quán)利要求60所述的金屬研磨液，其中，所述溶解助劑是所述保護(hù)膜形成劑的溶解度高于25克/升的溶劑。
63.根據(jù)權(quán)利要求61所述的金屬研磨液，其中，所述溶解助劑是所述保護(hù)膜形成劑的溶解度高于25克/升的溶劑。
64.根據(jù)權(quán)利要求59所述的金屬研磨液，其中，所述保護(hù)膜形成劑中至少一部分是平均粒徑小于或等于100微米的固體。
65.根據(jù)權(quán)利要求60所述的金屬研磨液，其中，所述保護(hù)膜形成劑中至少一部分是平均粒徑小于或等于100微米的固體。
66.根據(jù)權(quán)利要求61所述的金屬研磨液，其中，所述保護(hù)膜形成劑中至少一部分是平均粒徑小于或等于100微米的固體。
67.根據(jù)權(quán)利要求59所述的金屬研磨液，其中，還含有磨料。
68.根據(jù)權(quán)利要求60所述的金屬研磨液，其中，還含有磨料。
69.根據(jù)權(quán)利要求61所述的金屬研磨液，其中，還含有磨料。
70.一種權(quán)利要求59所述的金屬研磨液的制造方法，其包括如下工序?qū)⒑薪饘傺心ヒ撼煞萁M中的至少一種成份的金屬研磨液材料，以用于稀釋該成份組中的至少一種成份的水溶液加以稀釋。
71.一種權(quán)利要求60所述的金屬研磨液的制造方法，其包括如下工序?qū)⒑薪饘傺心ヒ撼煞萁M中的至少一種成份的金屬研磨液材料，以用于稀釋該成份組中的至少一種成份的水溶液加以稀釋。
72.一種權(quán)利要求61所述的金屬研磨液的制造方法，其包括如下工序?qū)⒑薪饘傺心ヒ撼煞萁M中的至少一種成份的金屬研磨液材料，以用于稀釋該成份組中的至少一種成份的水溶液加以稀釋。
73.一種權(quán)利要求59所述的金屬研磨液的制造方法，其包括按所需順序混合下述物質(zhì)的工序含有金屬研磨液成份組中的至少一種成份的第一構(gòu)成要素，含有至少一種該成份組中的其他成份的第二構(gòu)成要素以及稀釋劑。
74.一種權(quán)利要求60所述的金屬研磨液的制造方法，其包括按所需順序混合下述物質(zhì)的工序含有金屬研磨液成份組中的至少一種成份的第一構(gòu)成要素，含有至少一種該成份組中的其他成份的第二構(gòu)成要素以及稀釋劑。
75.一種權(quán)利要求61所述的金屬研磨液的制造方法，其包括按所需順序混合下述物質(zhì)的工序含有金屬研磨液成份組中的至少一種成份的第一構(gòu)成要素，含有至少一種該成份組中的其他成份的第二構(gòu)成要素以及稀釋劑。
76.一種研磨方法，其包括如下工序?qū)?quán)利要求59所述的金屬研磨液供給固定在研磨盤(pán)上的研磨墊，以及在使所述研磨墊接觸所述被研磨物表面的條件下，通過(guò)使所述研磨墊和所述被研磨物表面相對(duì)運(yùn)動(dòng)，對(duì)被研磨物表面進(jìn)行研磨。
77.一種研磨方法，其包括如下工序?qū)?quán)利要求60所述的金屬研磨液供給固定在研磨盤(pán)上的研磨墊，以及在使所述研磨墊接觸所述被研磨物表面的條件下，通過(guò)使所述研磨墊和所述被研磨物表面相對(duì)運(yùn)動(dòng)，對(duì)被研磨物表面進(jìn)行研磨。
78.一種研磨方法，其包括如下工序?qū)?quán)利要求61所述的金屬研磨液供給固定在研磨盤(pán)上的研磨墊，以及在使所述研磨墊接觸所述被研磨物表面的條件下，通過(guò)使所述研磨墊和所述被研磨物表面相對(duì)運(yùn)動(dòng)，對(duì)被研磨物表面進(jìn)行研磨。
79.根據(jù)權(quán)利要求25所述的金屬研磨液材料，其中，所述保護(hù)膜形成劑是選自氨、烷基胺、氨基酸、亞胺、吡咯、硫醇、多糖類(lèi)、氨基酸鹽、多羧酸、多羧酸鹽和乙烯基系聚合物中的至少一種。
80.根據(jù)權(quán)利要求26所述的金屬研磨液材料，其中，所述保護(hù)膜形成劑是選自氨、烷基胺、氨基酸、亞胺、吡咯、硫醇、多糖類(lèi)、氨基酸鹽、多羧酸、多羧酸鹽和乙烯基系聚合物中的至少一種。
81.根據(jù)權(quán)利要求27所述的金屬研磨液材料，其中，所述保護(hù)膜形成劑是選自氨、烷基胺、氨基酸、亞胺、吡咯、硫醇、多糖類(lèi)、氨基酸鹽、多羧酸、多羧酸鹽和乙烯基系聚合物中的至少一種。
82.根據(jù)權(quán)利要求28所述的金屬研磨液材料，其中，所述保護(hù)膜形成劑是選自氨、烷基胺、氨基酸、亞胺、吡咯、硫醇、多糖類(lèi)、氨基酸鹽、多羧酸、多羧酸鹽和乙烯基系聚合物中的至少一種。
83.根據(jù)權(quán)利要求59所述的金屬研磨液，其中，所述保護(hù)膜形成劑是選自氨、烷基胺、氨基酸、亞胺、吡咯、硫醇、多糖類(lèi)、氨基酸鹽、多羧酸、多羧酸鹽和乙烯基系聚合物中的至少一種。
84.根據(jù)權(quán)利要求60所述的金屬研磨液，其中，所述保護(hù)膜形成劑是選自氨、烷基胺、氨基酸、亞胺、吡咯、硫醇、多糖類(lèi)、氨基酸鹽、多羧酸、多羧酸鹽和乙烯基系聚合物中的至少一種。
85.根據(jù)權(quán)利要求61所述的金屬研磨液，其中，所述保護(hù)膜形成劑是選自氨、烷基胺、氨基酸、亞胺、吡咯、硫醇、多糖類(lèi)、氨基酸鹽、多羧酸、多羧酸鹽和乙烯基系聚合物中的至少一種。
全文摘要
本發(fā)明可以提供一種含有氧化劑、氧化金屬溶解劑、保護(hù)膜形成劑、該保護(hù)膜形成劑助劑和水的金屬研磨液，其制造方法及使用其的研磨方法。而且作為這種金屬研磨液的制備材料，本發(fā)明還可以提供一種含有氧化金屬溶解劑、保護(hù)膜形成劑和該保護(hù)膜形成劑助劑的金屬研磨液材料。
文檔編號(hào)C23F3/00GK1803964SQ200610000318
公開(kāi)日2006年7月19日 申請(qǐng)日期1999年12月28日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月28日
發(fā)明者內(nèi)田剛, 星野鐵哉, 寺崎裕樹(shù), 上方康雄, 小山直之, 本間喜夫, 近藤誠(chéng)一 申請(qǐng)人:日立化成工業(yè)株式會(huì)社