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JP2008124220A - Polishing liquid - Google Patents

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JP2008124220A
JP2008124220A JP2006305979A JP2006305979A JP2008124220A JP 2008124220 A JP2008124220 A JP 2008124220A JP 2006305979 A JP2006305979 A JP 2006305979A JP 2006305979 A JP2006305979 A JP 2006305979A JP 2008124220 A JP2008124220 A JP 2008124220A
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JP
Japan
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polishing
polishing liquid
acid
group
ring
Prior art date
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Pending
Application number
JP2006305979A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiyuki Saie
俊之 齋江
Tetsuya Kamimura
上村  哲也
Tadashi Inaba
正 稲葉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujifilm Corp filed Critical Fujifilm Corp
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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

【課題】化学的機械的研磨による被研磨面の平坦化工程において十分な研磨速度で研磨が進行し、エロージョンを効果的に抑制しうる半導体デバイスのバリア金属材料の研磨に好適な研磨液を提供する。
【解決手段】(a)下記一般式(I)で表されるカルボン酸化合物、(b)コロイダルシリカ粒子、及び、(c)複素環化合物、を含み、pHが2.5〜4.5の範囲にある研磨液である。下記一般式(I)中、R〜Rは、それぞれ独立に水素原子、水酸基、ヒドロキシアルキル基又はアルキル基を表し、Rは単結合又はアルキレン基を表し、R〜Rの少なくとも1つは、水酸基又はヒドロキシアルキル基であるか、水酸基又はヒドロキシアルキル基を置換基として有する。

Figure 2008124220

【選択図】なしProvided is a polishing liquid suitable for polishing a barrier metal material of a semiconductor device in which polishing proceeds at a sufficient polishing speed in a process of planarizing a surface to be polished by chemical mechanical polishing, and erosion can be effectively suppressed. To do.
(A) A carboxylic acid compound represented by the following general formula (I), (b) colloidal silica particles, and (c) a heterocyclic compound, and having a pH of 2.5 to 4.5. The polishing liquid is in the range. In the following general formula (I), R 1 to R 3 each independently represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, a hydroxyalkyl group or an alkyl group, R 4 represents a single bond or an alkylene group, and at least one of R 1 to R 4 One is a hydroxyl group or a hydroxyalkyl group, or has a hydroxyl group or a hydroxyalkyl group as a substituent.
Figure 2008124220

[Selection figure] None

Description

本発明は、半導体デバイスの製造に用いられる研磨液に関し、詳細には、半導体デバイスの配線工程での平坦化において主としてバリア金属材料の研磨に用いられる研磨液に関する。   The present invention relates to a polishing liquid used for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a polishing liquid mainly used for polishing a barrier metal material in planarization in a wiring process of a semiconductor device.

半導体集積回路(以下LSIと記す)で代表される半導体デバイスの開発においては、高集積化・高速化のため、配線の微細化と積層化による高密度化・高集積化が求められている。このための技術として化学的機械的研磨(Chemical Mechanical Polishing、以下CMPと記す)等の種々の技術が用いられてきている。
このCMPは層間絶縁膜等の被加工膜の表面平坦化、プラグ形成、埋め込み金属配線の形成等を行う場合に必須の技術であり、基板の平滑化、具体的には、配線形成時の余分な金属薄膜の除去、絶縁膜上の余分なバリア層の除去などを行うものである。
In the development of a semiconductor device typified by a semiconductor integrated circuit (hereinafter referred to as LSI), high density and high integration by miniaturization and lamination of wiring are required for high integration and high speed. For this purpose, various techniques such as chemical mechanical polishing (hereinafter referred to as CMP) have been used.
This CMP is an indispensable technique for performing surface planarization of a film to be processed such as an interlayer insulating film, plug formation, formation of embedded metal wiring, etc., and smoothing the substrate, specifically, extra wiring formation For example, the metal thin film is removed and the excess barrier layer on the insulating film is removed.

CMPの一般的な方法は、円形の研磨定盤(プラテン)上に研磨パッドを貼り付け、研磨パッド表面を研磨液で浸して、パッドに基盤(ウェハ)の表面を押しつけ、その裏面から所定の圧力(研磨圧力)を加えた状態で、研磨定盤及び基盤の双方を回転させ、発生する機械的摩擦により基盤の表面を平坦化するものである。
LSIなどの半導体デバイスを製造する際には、微細な配線を多層に形成することが行われており、その各層においてCuなどの金属配線を形成するに先立ち、層間絶縁膜への配線材料の拡散防止、或いは、配線材料の基板への密着性向上などを目的として、TaやTaN、Ti、TiNなどのバリアメタル層を形成することが行われている。
A general method of CMP is to apply a polishing pad on a circular polishing platen (platen), immerse the surface of the polishing pad with a polishing liquid, press the surface of the substrate (wafer) against the pad, In a state where pressure (polishing pressure) is applied, both the polishing platen and the base are rotated, and the surface of the base is flattened by the generated mechanical friction.
When manufacturing semiconductor devices such as LSI, fine wiring is formed in multiple layers, and before forming metal wiring such as Cu in each layer, diffusion of wiring material into the interlayer insulating film In order to prevent or improve the adhesion of the wiring material to the substrate, a barrier metal layer of Ta, TaN, Ti, TiN or the like is formed.

デバイスの平坦化は、通常、2工程或いは3工程で行われ、第1の工程で、メッキ法などで形成された配線において、基板上に盛付けられた余分な配線形成用金属材料を除去する金属膜のCMP(以下、金属膜CMPと記す。)を行うが、この工程を、1段階で行うか若しくは多段階に分けて行う。その後、次工程として、金属膜CMPにより表面に露出したバリア金属材料(バリアメタル)を主として除去し、基板或いは層間絶縁膜を表面とする平坦化(以下、バリアメタルCMPと記す。)を行うことが一般的である。
バリア金属材料は通常、銅配線などの配線形成用金属材料よりも硬質な材料であるため、軟質な配線金属膜が過研磨され、研磨金属面が平面状ではなく、中央のみがより深く研磨されて皿状のくぼみを生ずる現象(ディッシング)や、金属配線間の絶縁体が必要以上に研磨されたうえ、複数の配線金属面表面が皿状の凹部を形成する現象(エロージョン)などを引き起こす懸念があり、問題となっている。
The planarization of the device is usually performed in two or three steps. In the first step, in the wiring formed by the plating method or the like, an excess wiring forming metal material stacked on the substrate is removed. Metal film CMP (hereinafter referred to as metal film CMP) is performed. This process is performed in one stage or in multiple stages. Thereafter, as a next step, the barrier metal material (barrier metal) exposed on the surface by the metal film CMP is mainly removed, and planarization (hereinafter referred to as barrier metal CMP) with the substrate or the interlayer insulating film as the surface is performed. Is common.
Since the barrier metal material is usually a material harder than the metal material for wiring such as copper wiring, the soft wiring metal film is overpolished and the polished metal surface is not flat but only the center is polished deeper. Concerns that cause dish-like dents (dishing), and that the insulation between metal wires is unnecessarily polished and the surface of multiple metal surfaces forms dish-shaped recesses (erosion) There is a problem.

このため、金属膜CMPの次に行うバリアメタルCMPでは、金属配線部の研磨速度とバリアメタル部の研磨速度とを調整して、最終的にディッシングやエロージョンなどの段差が少ない配線層を形成することが求められている。
即ち、バリアメタルCMPでは、金属配線材に比較してバリアメタルや層間絶縁膜の研磨速度が相対的に小さい場合は、配線部が早く研磨されるなどディッシングや、その結果としてのエロージョンが発生し易いため、バリアメタルや絶縁膜層の研磨速度は適度に大きい方が望ましい。金属膜CMPの研磨速度に対し、バリアメタルや絶縁膜層の研磨速度を相対的に高くすることは、前述した利点に加え、バリアメタルCMPのスループットを上げるメリットもあるため、望ましい。
For this reason, in barrier metal CMP performed next to metal film CMP, the polishing speed of the metal wiring portion and the polishing speed of the barrier metal portion are adjusted to finally form a wiring layer with few steps such as dishing and erosion. It is demanded.
That is, in the barrier metal CMP, when the polishing rate of the barrier metal or the interlayer insulating film is relatively small compared to the metal wiring material, dishing such as polishing of the wiring portion is caused and erosion as a result is generated. Since it is easy, it is desirable that the polishing rate of the barrier metal or the insulating film layer is appropriately high. It is desirable to increase the polishing rate of the barrier metal or the insulating film layer relative to the polishing rate of the metal film CMP because there is a merit of increasing the throughput of the barrier metal CMP in addition to the above-described advantages.

従来、ディッシングを抑制しつつバリア層や金属膜を研磨する様々な方法が開示されている。このような技術として、例えば、バリアCMP用の研磨液にイミダゾール誘導体を添加してなるバリア膜研磨組成物(特許文献1、参照。)や、ベンゼン環化合物を用いたバリア膜研磨組成物(特許文献2参照。)が挙げられる。しかしながら、近年ではさらなる高平坦化特性を達成することが強く望まれており、これら従来の研磨液によっては、実用上十分な効果を得ているとは言い難かった。
特開2004−123930号公報 特開2005−285944号公報
Conventionally, various methods for polishing a barrier layer or a metal film while suppressing dishing have been disclosed. As such a technique, for example, a barrier film polishing composition obtained by adding an imidazole derivative to a polishing liquid for barrier CMP (see Patent Document 1), or a barrier film polishing composition using a benzene ring compound (patent) Reference 2). However, in recent years, it has been strongly desired to achieve further high planarization characteristics, and it has been difficult to say that these conventional polishing liquids have obtained practically sufficient effects.
JP 2004-123930 A JP 2005-285944 A

上記問題点を考慮してなされた本発明の目的は以下の通りである。
即ち、本発明の目的は、半導体デバイスの製造にあたり、金属配線材料のバルク研磨に続いて行われるバリア金属材料の研磨において、十分な研磨速度で研磨が進行するとともに、エロージョンの発生が抑制された、半導体デバイスのバリア金属材料研磨に好適な研磨液を提供することにある。
The objects of the present invention made in view of the above problems are as follows.
That is, the object of the present invention is that, in the manufacture of semiconductor devices, in the polishing of the barrier metal material that follows the bulk polishing of the metal wiring material, the polishing progresses at a sufficient polishing rate, and the generation of erosion is suppressed. An object of the present invention is to provide a polishing liquid suitable for polishing a barrier metal material of a semiconductor device.

本発明者は鋭意検討した結果、バリア金属材料用研磨液に特定の環状構造を有する有機酸を用いることにより上記問題を解決できることを見出し、本発明を完成した。
本発明の構成は、下記の通りである。
<1> 研磨液を研磨定盤上の研磨パッドに供給し、該研磨パッドをウェハの被研磨面と接触させ相対運動させて研磨する半導体デバイスの化学的機械的平坦化方法において、主としてバリア金属材料の研磨に用いられる研磨液であって、
(a)分子内に、水酸基とカルボキシル基とを有する化合物、(b)コロイダルシリカ粒子、及び、(c)複素環化合物、を含み、pHが2.5〜4.5の範囲にある研磨液。
<2> 前記(a)分子内に、水酸基とカルボキシル基とを有する化合物が、下記一般式(I)で表される化合物である<1>記載の研磨液。
As a result of intensive studies, the present inventor has found that the above problem can be solved by using an organic acid having a specific cyclic structure in the polishing liquid for a barrier metal material, and has completed the present invention.
The configuration of the present invention is as follows.
<1> In a chemical mechanical planarization method of a semiconductor device in which a polishing liquid is supplied to a polishing pad on a polishing surface plate and the polishing pad is brought into contact with a surface to be polished and moved relative to the polishing pad. A polishing liquid used for polishing a material,
(A) A polishing liquid containing a compound having a hydroxyl group and a carboxyl group in the molecule, (b) colloidal silica particles, and (c) a heterocyclic compound, and having a pH in the range of 2.5 to 4.5. .
<2> The polishing liquid according to <1>, wherein the compound (a) having a hydroxyl group and a carboxyl group in the molecule is a compound represented by the following general formula (I).

Figure 2008124220
Figure 2008124220

前記一般式(I)中、R〜Rは、それぞれ独立に水素原子、水酸基、ヒドロキシアルキル基又はアルキル基を表し、Rは単結合又はアルキレン基を表し、R〜Rの少なくとも1つは、水酸基又はヒドロキシアルキル基であるか、水酸基又はヒドロキシアルキル基を置換基として有する。
<3> 前記一般式(I)で表される化合物が、2−ヒドロキシプロパン酸、2−ヒドロキシメチルプロパン酸、2−ヒドロキシブタン酸、2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン酸、2−ヒドロキシ−2−メチルブタン酸、2−ヒドロキシメチル−2−メチルブタン酸、3−ヒドロキシ−2−メチルプロパン酸、3−ヒドロキシ−2,2−ジメチルプロパン酸、2−ヒドロキシメチル−2−メチルブタン酸、および2−エチル−2−ヒドロキシメチルブタン酸からなる群より選ばれる化合物である<2>に記載の研磨液。
<4> 前記(b)コロイダルシリカ粒子を、0.5質量%〜15質量%含有することを特徴とする<1>乃至<3>のいずれか1項に記載の研磨液。
<5> 前記(b)コロイダルシリカ粒子が、粒径又は形状の異なる2種類以上のコロイダル粒子を含有することを特徴とする<1>乃至<3>のいずれか1項に記載の研磨液。
<6> 前記(b)コロイダルシリカ粒子の平均粒径が20〜50nmの範囲であることを特徴とする<1>乃至<3>のいずれか1項に記載の研磨液。
In the general formula (I), R 1 to R 3 each independently represent a hydrogen atom, a hydroxyl group, a hydroxyalkyl group or an alkyl group, R 4 represents a single bond or an alkylene group, and at least one of R 1 to R 4 One is a hydroxyl group or a hydroxyalkyl group, or has a hydroxyl group or a hydroxyalkyl group as a substituent.
<3> The compound represented by the general formula (I) is 2-hydroxypropanoic acid, 2-hydroxymethylpropanoic acid, 2-hydroxybutanoic acid, 2-hydroxy-2-methylpropanoic acid, 2-hydroxy-2. -Methylbutanoic acid, 2-hydroxymethyl-2-methylbutanoic acid, 3-hydroxy-2-methylpropanoic acid, 3-hydroxy-2,2-dimethylpropanoic acid, 2-hydroxymethyl-2-methylbutanoic acid, and 2-ethyl The polishing liquid according to <2>, which is a compound selected from the group consisting of 2-hydroxymethylbutanoic acid.
<4> The polishing liquid according to any one of <1> to <3>, comprising (b) 0.5% by mass to 15% by mass of the colloidal silica particles.
<5> The polishing liquid according to any one of <1> to <3>, wherein the (b) colloidal silica particles contain two or more types of colloidal particles having different particle sizes or shapes.
<6> The polishing liquid according to any one of <1> to <3>, wherein an average particle diameter of the (b) colloidal silica particles is in a range of 20 to 50 nm.

<7> 前記複素環化合物が、1,2,3−ベンゾトリアゾール、5,6−ジメチル−1,2,3−ベンゾトリアゾール、1−(1,2−ジカルボキシエチル)ベンゾトリアゾール、1−[N,N−ビス(ヒドロキシエチル)アミノメチル]ベンゾトリアゾールおよび1−(ヒドロキシメチル)ベンゾトリアゾールから選ばれる1以上の化合物であることを特徴とする<1>乃至<6>のいずれか1項に記載の研磨液。
<8> さらに、(d)4級アルキルアンモニウム化合物を含有することを特徴とする<1>乃至<7>のいずれか1項に記載の研磨液。
<9> さらに、(e)陰イオン界面活性剤を含有することを特徴とする<1>乃至<8>のいずれか1項に記載の研磨液。
<7> The heterocyclic compound is 1,2,3-benzotriazole, 5,6-dimethyl-1,2,3-benzotriazole, 1- (1,2-dicarboxyethyl) benzotriazole, 1- [ <1> to <6>, which is one or more compounds selected from N, N-bis (hydroxyethyl) aminomethyl] benzotriazole and 1- (hydroxymethyl) benzotriazole. The polishing liquid as described.
<8> The polishing liquid according to any one of <1> to <7>, further comprising (d) a quaternary alkyl ammonium compound.
<9> The polishing liquid according to any one of <1> to <8>, further comprising (e) an anionic surfactant.

本発明によれば、半導体デバイスの製造にあたり、金属配線材料のバルク研磨に続いて行われるバリア金属材料の研磨において、十分な研磨速度で研磨が進行するとともに、エロージョンの発生が抑制された、半導体デバイスのバリア金属材料研磨に好適な研磨液を提供することができる。   According to the present invention, in the manufacture of a semiconductor device, in the polishing of the barrier metal material that is performed following the bulk polishing of the metal wiring material, the semiconductor progresses at a sufficient polishing rate and suppresses the occurrence of erosion. A polishing liquid suitable for polishing a barrier metal material of a device can be provided.

以下、本発明の具体的態様について説明する。
〔研磨液〕
本発明の研磨液は主としてバリア金属材料の研磨に用いられる研磨液であり、(a)分子内に、水酸基とカルボキシル基とを有する化合物(以下、適宜、(a)特定有機酸と称する)、(b)コロイダルシリカ粒子、及び、(c)複素環化合物、を含み、pHが2.5〜4.5の範囲にあることを特徴とする。
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described.
[Polishing liquid]
The polishing liquid of the present invention is a polishing liquid mainly used for polishing a barrier metal material, and (a) a compound having a hydroxyl group and a carboxyl group in the molecule (hereinafter, appropriately referred to as (a) a specific organic acid), It contains (b) colloidal silica particles and (c) a heterocyclic compound, and has a pH in the range of 2.5 to 4.5.

本発明において「研磨液」とは、研磨に使用する際の研磨液(即ち、必要により希釈された研磨液)のみならず、研磨液の濃縮液をも包含する意である。濃縮液又は濃縮された研磨液とは、研磨に使用する際の研磨液よりも、溶質の濃度が高く調製された研磨液を意味し、研磨に使用する際に、水又は水溶液などで希釈して、研磨に使用されるものである。希釈倍率は、一般的には1〜20体積倍である。本明細書において「濃縮」及び「濃縮液」とは、使用状態よりも「濃厚」及び「濃厚な液」を意味する慣用表現にしたがって用いており、蒸発などの物理的な濃縮操作を伴う一般的な用語の意味とは異なる用法で用いている。   In the present invention, the “polishing liquid” means not only a polishing liquid used for polishing (that is, a polishing liquid diluted as necessary) but also a concentrated liquid of the polishing liquid. The concentrated liquid or the concentrated polishing liquid means a polishing liquid prepared with a higher solute concentration than the polishing liquid used for polishing, and is diluted with water or an aqueous solution when used for polishing. And used for polishing. The dilution factor is generally 1 to 20 volume times. In this specification, “concentration” and “concentrated liquid” are used in accordance with conventional expressions meaning “thick” and “thick liquid” rather than the state of use, and generally involve physical concentration operations such as evaporation. The term is used in a different way from the meaning of common terms.

すなわち、濃縮液または濃縮された研磨液とは、研磨に使用する際の研磨液よりも、溶質の濃度が高く調製された研磨液を意味し、研磨に使用する際に、水又は水溶液などで希釈して、研磨に使用されるものである。希釈倍率は、一般的には1〜20体積倍である。
本発明において「研磨液」とは、研磨に使用する際の研磨液(即ち、必要により希釈された研磨液)のみならず、研磨液の濃縮液をも包含する意である。
That is, the concentrated liquid or the concentrated polishing liquid means a polishing liquid prepared with a higher solute concentration than the polishing liquid used for polishing, and when used for polishing, It is diluted and used for polishing. The dilution factor is generally 1 to 20 volume times.
In the present invention, the “polishing liquid” means not only a polishing liquid used for polishing (that is, a polishing liquid diluted as necessary) but also a concentrated liquid of the polishing liquid.

以下、本発明の研磨液を構成する各成分について、順次説明する。
〔(a)分子内に、水酸基とカルボキシル基とを有する化合物(特定有機酸)〕
本発明の特徴的成分である(a)特定有機酸は、分子内に水酸基とカルボキシ基とを有することを特徴とするものであり、具体的には、下記一般式(I)で表される化合物である。
Hereinafter, each component which comprises the polishing liquid of this invention is demonstrated sequentially.
[(A) Compound having a hydroxyl group and a carboxyl group in the molecule (specific organic acid)]
The specific organic acid (a), which is a characteristic component of the present invention, has a hydroxyl group and a carboxy group in the molecule, and is specifically represented by the following general formula (I). A compound.

Figure 2008124220
Figure 2008124220

前記一般式(I)中、R〜Rは、それぞれ独立に水素原子、水酸基、ヒドロキシアルキル基又はアルキル基を表し、Rは単結合又はアルキレン基を表し、R〜Rの少なくとも1つは、水酸基又はヒドロキシアルキル基であるか、水酸基又はヒドロキシアルキル基を置換基として有する。
なかでも、R〜Rとしては、水素原子、メチル基、エチル基などのアルキル基、水酸基、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基などが好ましい。
がアルキレン基を表す場合、メチレン基又はエチレン基が好ましく、メチレン基がさらに好ましい。
In the general formula (I), R 1 to R 3 each independently represent a hydrogen atom, a hydroxyl group, a hydroxyalkyl group or an alkyl group, R 4 represents a single bond or an alkylene group, and at least one of R 1 to R 4 One is a hydroxyl group or a hydroxyalkyl group, or has a hydroxyl group or a hydroxyalkyl group as a substituent.
Especially, as R < 1 > -R < 3 >, alkyl groups, such as a hydrogen atom, a methyl group, and an ethyl group, a hydroxyl group, a hydroxymethyl group, a hydroxyethyl group, etc. are preferable.
When R 4 represents an alkylene group, a methylene group or an ethylene group is preferable, and a methylene group is more preferable.

ここで、R〜Rの少なくとも1つは、水酸基又はヒドロキシアルキル基であるか、水酸基又はヒドロキシアルキル基を置換基として有することが必要であり、分子内に存在する水酸基は、研磨性能の観点から、1つ〜3つであることが好ましく、1つ又は2つであることがより好ましい。
水酸基位置としては、R〜Rの少なくとも1つが水酸基又はヒドロキシアルキル基である態様、Rがメチレン基、エチレン基であって、そのアルキレン基を構成する炭素の一つに水酸基が付加した態様、などが好ましい。
Here, at least one of R 1 to R 4 must be a hydroxyl group or a hydroxyalkyl group, or have a hydroxyl group or a hydroxyalkyl group as a substituent, and the hydroxyl group present in the molecule has a polishing performance. From the viewpoint, it is preferably 1 to 3, more preferably 1 or 2.
As the hydroxyl position, at least one of R 1 to R 3 is a hydroxyl group or a hydroxyalkyl group, R 4 is a methylene group or an ethylene group, and a hydroxyl group is added to one of the carbons constituting the alkylene group. Aspects, etc. are preferred.

前記一般式(I)で表される(a)特定有機酸としては、具体的には、2−ヒドロキシプロパン酸、2−ヒドロキシメチルプロパン酸、2−ヒドロキシブタン酸、2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン酸、2−ヒドロキシ−2−メチルブタン酸、2−ヒドロキシメチル−2−メチルブタン酸、3−ヒドロキシ−2−メチルプロパン酸、3−ヒドロキシ−2,2−ジメチルプロパン酸、3−ヒドロキシメチル−2−メチルブタン酸、および2−エチル−2−ヒドロキシメチルブタン酸などが挙げられる。なかでも、研磨性能の観点から、2−ヒドロキシメチルプロパン酸、2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン酸などが好ましい。   Specific examples of the specific organic acid (a) represented by the general formula (I) include 2-hydroxypropanoic acid, 2-hydroxymethylpropanoic acid, 2-hydroxybutanoic acid, and 2-hydroxy-2-methyl. Propanoic acid, 2-hydroxy-2-methylbutanoic acid, 2-hydroxymethyl-2-methylbutanoic acid, 3-hydroxy-2-methylpropanoic acid, 3-hydroxy-2,2-dimethylpropanoic acid, 3-hydroxymethyl-2 -Methylbutanoic acid, 2-ethyl-2-hydroxymethylbutanoic acid and the like. Of these, 2-hydroxymethylpropanoic acid and 2-hydroxy-2-methylpropanoic acid are preferred from the viewpoint of polishing performance.

本発明の研磨液に用いられる(a)特定有機酸は、1種のみであっても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
研磨液中の(a)特定有機酸の含有量は、0.01〜10質量%であることが好ましく、0.1〜5質量%であることがさらに好ましい。
The (a) specific organic acid used in the polishing liquid of the present invention may be used alone or in combination of two or more.
The content of the specific organic acid (a) in the polishing liquid is preferably 0.01 to 10% by mass, and more preferably 0.1 to 5% by mass.

〔(a−2)他の有機酸〕
本発明の研磨液は、前記(a)特定有機酸に加えて、本発明の効果を損なわない限りにおいて、研磨液に通常使用される一般的な有機酸を併用することができる。
併用可能な一般的な有機酸としては、乳酸、グリコール酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸及びマレイン酸並びにそれらの誘導体が特に好ましく用いられる。これらの有機酸は単独で使用することができ、また、2種以上を混合して使用することができる。
[(A-2) Other organic acids]
In the polishing liquid of the present invention, in addition to the specific organic acid (a), a general organic acid usually used for the polishing liquid can be used in combination as long as the effects of the present invention are not impaired.
As general organic acids that can be used in combination, lactic acid, glycolic acid, malic acid, tartaric acid, citric acid, maleic acid, and derivatives thereof are particularly preferably used. These organic acids can be used alone or in combination of two or more.

併用可能な(a−2)他の有機酸の配合量は、前記(a)特定有機酸に対して、0〜5質量%であることが好ましく、0〜3質量%であることが好ましい。
また、使用時の研磨液に対して、(a)特定有機酸及び併用可能な(a−2)有機酸の総量として0.01〜20質量%とすることができ、0.1〜20質量%が好ましく、さらに0.1〜10質量%が好ましく、特に0.1〜5質量%が好ましい。
The amount of (a-2) other organic acid that can be used in combination is preferably 0 to 5% by mass, and preferably 0 to 3% by mass, relative to the (a) specific organic acid.
Moreover, it can be 0.01-20 mass% as a total amount of (a) specific organic acid and (a-2) organic acid which can be used together with respect to the polishing liquid at the time of use, and 0.1-20 mass % Is preferable, 0.1 to 10% by mass is more preferable, and 0.1 to 5% by mass is particularly preferable.

〔(b)コロイダルシリカ粒子〕
本発明に使用する研磨液は、構成成分としてコロイダルシリカ粒子を含有する。コロイダルシリカ粒子は研磨粒子として含有される。
上記コロイダルシリカ粒子の作成法として、例えばSi(OC、Si(sec−OC、Si(OCH、Si(OCのようなシリコンアルコキシド化合物をゾルゲル法により加水分解することにより得ることができる。このような第1、第2のコロイダル粒子(例えば第1、第2のコロイダルシリカ粒子)は粒度分布が非常に急峻なものとなる。
[(B) Colloidal silica particles]
The polishing liquid used in the present invention contains colloidal silica particles as a constituent component. Colloidal silica particles are contained as abrasive particles.
Examples of the method for producing the colloidal silica particles include silicon alkoxides such as Si (OC 2 H 5 ) 4 , Si (sec-OC 4 H 9 ) 4 , Si (OCH 3 ) 4 , and Si (OC 4 H 9 ) 4. It can be obtained by hydrolyzing the compound by a sol-gel method. Such first and second colloidal particles (for example, first and second colloidal silica particles) have a very sharp particle size distribution.

コロイダルシリカ粒子の一次粒子径とは、コロイダルシリカ粒子の粒子径とその粒子径を持つ粒子数を積算した累積度数との関係を示す粒度累積曲線を求め、この曲線の累積度数が50%のポイントでの粒子径を意味するものである。このコロイダル粒子の粒子径は、動的光散乱法から得られた粒度分布において求められる平均粒子径を表す。例えば、粒度分布を求める測定装置しては堀場製作所製LB−500等が用いられる。   The primary particle size of the colloidal silica particles is a particle size cumulative curve showing the relationship between the particle size of the colloidal silica particles and the cumulative frequency obtained by integrating the number of particles having the particle size, and the cumulative frequency of this curve is the point where the cumulative frequency is 50%. This means the particle diameter at. The particle size of the colloidal particles represents an average particle size determined in the particle size distribution obtained from the dynamic light scattering method. For example, LB-500 manufactured by HORIBA, Ltd. is used as a measuring device for obtaining the particle size distribution.

含有されるコロイダルシリカ粒子の平均粒径は5〜60nmが好ましく、より好ましくは5〜30nmであり、特に好ましくは20〜50nmの範囲である。充分な研磨加工速度を達成する目的から5nm以上の粒子が好ましい。また、研磨加工中に過剰な摩擦熱を発生させない目的で粒子径は60nm以下が好ましい。
ここで、平均粒径とは、研磨液中にスラリー状に配合された状態であって、研磨に使用される前の粒子の平均粒径を指す。なお、コロイダルシリカ粒子の物性特性上、配合前のコロイダルシリカ粒子の平均粒径と研磨液中に存在する粒子の平均粒径はほぼ一致することから、配合前の状態の平均粒径を測定して研磨液中の粒子の平均粒径とすることができる。
The average particle size of the colloidal silica particles contained is preferably 5 to 60 nm, more preferably 5 to 30 nm, and particularly preferably 20 to 50 nm. Particles of 5 nm or more are preferable for the purpose of achieving a sufficient polishing speed. The particle diameter is preferably 60 nm or less for the purpose of preventing excessive frictional heat during polishing.
Here, the average particle size refers to the average particle size of particles before being used for polishing, in a state of being mixed in a slurry form in the polishing liquid. In addition, because of the physical properties of the colloidal silica particles, the average particle size of the colloidal silica particles before blending and the average particle size of the particles present in the polishing liquid are almost the same. Thus, the average particle diameter of the particles in the polishing liquid can be obtained.

用いられるコロイダルシリカ粒子は1種のみでもよく、2種以上を併用してもよい。併用する場合には、粒径叉は形状の異なる2種類以上のコロイダル粒子を併用することが、
高研磨速度を達成する観点から好ましい。
例えば、粒径が異なる組合せとしては、平均粒径30〜100nmの大粒径シリカと、平均粒径20〜60nmの小粒径シリカと、を、質量比1:10〜10:1の割合で併用することで、各膜種に対する研磨速度の向上が図れる。
また、形状の異なる粒子、例えば、真球にちかい球状のシリカと、長径と短径の比(長径/短径)が1.2〜5.0である非真球状粒子、繭型状のシリカ粒子などを組合せ、例えば、平均粒子径が10〜50nm程度の球状シリカ微粒子と長径が50nmであって、長径/単径比=1〜5の非真球状のシリカ微粒子とを、を、質量比1:10〜10:1の割合で併用することで、特に絶縁膜に対する研磨速度の向上が図れる。
このような非真球コロイダルシリカ粒子については、特願2005−366712に詳細に記載され、当該記載は本願にも適用することができる。
Only one type of colloidal silica particles may be used, or two or more types may be used in combination. When used in combination, two or more types of colloidal particles having different particle sizes or shapes may be used in combination.
It is preferable from the viewpoint of achieving a high polishing rate.
For example, as a combination having different particle sizes, a large particle size silica having an average particle size of 30 to 100 nm and a small particle size silica having an average particle size of 20 to 60 nm are mixed at a mass ratio of 1:10 to 10: 1. By using in combination, the polishing rate for each film type can be improved.
In addition, particles having different shapes, for example, spherical silica close to a true sphere, non-spherical particles having a ratio of major axis to minor axis (major axis / minor axis) of 1.2 to 5.0, and bowl-shaped silica For example, a spherical silica fine particle having an average particle diameter of about 10 to 50 nm and a non-spherical silica fine particle having a long diameter / single diameter ratio of 1 to 5 and a mass ratio of By using together at a ratio of 1:10 to 10: 1, it is possible to improve the polishing rate especially for the insulating film.
Such non-spherical colloidal silica particles are described in detail in Japanese Patent Application No. 2005-366712, and the description can also be applied to the present application.

含有される複合体からなる研磨粒子の濃度は使用時の研磨液中に総量で0.5〜15質量%の割合で含まれている事が好ましい。より好ましくは1〜10質量%の範囲である。この範囲において、充分な研磨加工速度を達成し、且つ、研磨加工中における過剰な摩擦熱の発生を抑制しうるため好ましい。   It is preferable that the concentration of the abrasive particles composed of the composite contained is contained in the polishing liquid at the time of use in a ratio of 0.5 to 15% by mass in total. More preferably, it is the range of 1-10 mass%. In this range, it is preferable because a sufficient polishing speed can be achieved and generation of excessive frictional heat during polishing can be suppressed.

〔(c)複素環化合物〕
本発明の研磨液は、研磨対象の金属表面に不動態膜を形成し、基板上での化学反応を抑制して、研磨速度などを調整する化合物として少なくとも1種の(c)複素環化合物を含有する。
ここで、「複素環化合物」とはヘテロ原子を1個以上含んだ複素環を有する化合物である。ヘテロ原子とは、炭素原子、又は水素原子以外の原子を意味する。複素環とはヘテロ原子を少なくとも一つ持つ環状化合物を意味する。ヘテロ原子は複素環の環系の構成部分を形成する原子のみを意味し、環系に対して外部に位置していたり、少なくとも一つの非共役単結合により環系から分離していたり、環系のさらなる置換基の一部分であるような原子は意味しない。
ヘテロ原子として好ましくは、窒素原子、硫黄原子、酸素原子、セレン原子、テルル原子、リン原子、ケイ素原子、及びホウ素原子であり、更に好ましくは、窒素原子、硫黄原子、酸素原子、及びセレン原子であり、特に好ましくは、窒素原子、硫黄原子、及び酸素原子であり、最も好ましくは窒素原子、及び硫黄原子である。
[(C) heterocyclic compound]
The polishing liquid of the present invention comprises at least one (c) heterocyclic compound as a compound that forms a passive film on a metal surface to be polished, suppresses a chemical reaction on the substrate, and adjusts the polishing rate and the like. contains.
Here, the “heterocyclic compound” is a compound having a heterocyclic ring containing one or more heteroatoms. A hetero atom means an atom other than a carbon atom or a hydrogen atom. A heterocycle means a cyclic compound having at least one heteroatom. A heteroatom means only those atoms that form part of a heterocyclic ring system, either external to the ring system, separated from the ring system by at least one non-conjugated single bond, Atoms that are part of a further substituent of are not meant.
The heteroatom is preferably a nitrogen atom, a sulfur atom, an oxygen atom, a selenium atom, a tellurium atom, a phosphorus atom, a silicon atom, and a boron atom, more preferably a nitrogen atom, a sulfur atom, an oxygen atom, and a selenium atom. And particularly preferably a nitrogen atom, a sulfur atom and an oxygen atom, and most preferably a nitrogen atom and a sulfur atom.

また、母核となる複素環について述べれば、複素環化合物の複素環の環員数は特に限定されず、単環化合物あっても縮合環を有する多環化合物であってもよい。単環の場合の員数は、好ましくは5〜7であり、特に好ましくは5である。縮合環を有する場合の環数は、好ましくは2又は3である。   In addition, as for the heterocyclic ring serving as the mother nucleus, the number of members of the heterocyclic ring of the heterocyclic compound is not particularly limited, and may be a monocyclic compound or a polycyclic compound having a condensed ring. The number of members in the case of a single ring is preferably 5 to 7, particularly preferably 5. When it has a condensed ring, the number of rings is preferably 2 or 3.

これらの複素環として、具体的に、以下のものが挙げられる。但し、これらに限定されるものではない。
ピロール環、チオフェン環、フラン環、ピラン環、チオピラン環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、ピロリジン環、ピラゾリジン環、イミダゾリジン環、イソオキサゾリジン環、イソチアゾリジン環、ピペリジン環、ピペラジン環、モルホリン環、チオモルホリン環、クロマン環、チオクロマン環、イソクロマン環、イソチオクロマン環、インドリン環、イソインドリン環、ピリンジン環、インドリジン環、インドール環、インダゾール環、プリン環、キノリジン環、イソキノリン環、キノリン環、ナフチリジン環、フタラジン環、キノキサリン環、キナゾリン環、シンノリン環、プテリジン環、アクリジン環、ペリミジン環、フェナントロリン環、カルバゾール環、カルボリン環、フェナジン環、アンチリジン環、チアジアゾール環、オキサジアゾール環、トリアジン環、トリアゾール環、テトラゾール環、ベンズイミダゾール環、ベンズオキサゾール環、ベンズチアゾール環、ベンズチアジアゾール環、ベンズフロキサン環、ナフトイミダゾール環、ベンズトリアゾール環、テトラアザインデン環等が挙げられ、より好ましくはトリアゾール環、テトラゾール環が挙げられる。
Specific examples of these heterocyclic rings include the following. However, it is not limited to these.
Pyrrole ring, thiophene ring, furan ring, pyran ring, thiopyran ring, imidazole ring, pyrazole ring, thiazole ring, isothiazole ring, oxazole ring, isoxazole ring, pyridine ring, pyrazine ring, pyrimidine ring, pyridazine ring, pyrrolidine ring, Pyrazolidine ring, imidazolidine ring, isoxazolidine ring, isothiazolidine ring, piperidine ring, piperazine ring, morpholine ring, thiomorpholine ring, chroman ring, thiochroman ring, isochroman ring, isothiochroman ring, indoline ring, isoindoline ring, pyringin Ring, indolizine ring, indole ring, indazole ring, purine ring, quinolidine ring, isoquinoline ring, quinoline ring, naphthyridine ring, phthalazine ring, quinoxaline ring, quinazoline ring, cinnoline ring, pteridine ring, acridine Perimidine ring, phenanthroline ring, carbazole ring, carboline ring, phenazine ring, anti-lysine ring, thiadiazole ring, oxadiazole ring, triazine ring, triazole ring, tetrazole ring, benzimidazole ring, benzoxazole ring, benzthiazole ring, benz A thiadiazole ring, a benzfuroxan ring, a naphthimidazole ring, a benztriazole ring, a tetraazaindene ring and the like are mentioned, and a triazole ring and a tetrazole ring are more preferred.

次に、上記複素環が有しうる置換基について述べる。
上記複素環に導入しうる置換基としては、例えば、以下のものが挙げられる。但し、これらに限定されるものではない。
即ち、例えば、ハロゲン原子、アルキル基(直鎖、分岐又は環状のアルキル基であり、ビシクロアルキル基のように多環アルキル基であっても、活性メチン基を含んでもよい)、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アミノ基、ヘテロ環基が挙げられる。
更に、複数の置換基のうち2以上が互いに結合して環を形成してもよく、例えば、芳香環、脂肪族炭化水素環、複素環などが形成されてもよいし、これらが更に組み合わされて多環縮合環が形成されてもよい。形成される環として具体的には、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、ピロール環、フラン環、チオフェン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環などが挙げられる。
Next, substituents that the heterocyclic ring may have will be described.
Examples of the substituent that can be introduced into the heterocyclic ring include the following. However, it is not limited to these.
That is, for example, a halogen atom, an alkyl group (a linear, branched or cyclic alkyl group, which may be a polycyclic alkyl group such as a bicycloalkyl group or an active methine group), an alkenyl group, an alkynyl group Group, aryl group, amino group and heterocyclic group.
Further, two or more of the plurality of substituents may be bonded to each other to form a ring. For example, an aromatic ring, an aliphatic hydrocarbon ring, a heterocyclic ring, or the like may be formed, or these may be further combined. Thus, a polycyclic fused ring may be formed. Specific examples of the ring formed include a benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring, pyrrole ring, furan ring, thiophene ring, imidazole ring, oxazole ring, and thiazole ring.

本発明で特に好ましく用いることができる複素環化合物の具体例としては、以下のものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
即ち、1,2,3,4−テトラゾール、5−アミノ−1,2,3,4−テトラゾール、5−メチル−1,2,3,4−テトラゾール、1,2,3−トリアゾール、4−アミノ−1,2,3−トリアゾール、4,5−ジアミノ−1,2,3−トリアゾール、1,2,4−トリアゾール、3−アミノ−1,2,4−トリアゾール、3,5−ジアミノ−1,2,4−トリアゾール、ベンゾトリアゾール等である。
Specific examples of the heterocyclic compound that can be particularly preferably used in the present invention include, but are not limited to, the following.
That is, 1,2,3,4-tetrazole, 5-amino-1,2,3,4-tetrazole, 5-methyl-1,2,3,4-tetrazole, 1,2,3-triazole, 4- Amino-1,2,3-triazole, 4,5-diamino-1,2,3-triazole, 1,2,4-triazole, 3-amino-1,2,4-triazole, 3,5-diamino- 1,2,4-triazole, benzotriazole and the like.

前記複素環化合物としては、ベンゾトリアゾール及びその誘導体であることがより好ましい。前記誘導誘導体としては、5,6−ジメチル−1,2,3−ベンゾトリアゾール(DBTA)、1−(1,2−ジカルボキシエチル)ベンゾトリアゾール(DCEBTA)、1−[N,N−ビス(ヒドロキシエチル)アミノメチル]ベンゾトリアゾール(HEABTA)、1−(ヒドロキシメチル)ベンゾトリアゾール(HMBTA)が好ましい。   The heterocyclic compound is more preferably benzotriazole and its derivatives. Examples of the derivative include 5,6-dimethyl-1,2,3-benzotriazole (DBTA), 1- (1,2-dicarboxyethyl) benzotriazole (DCEBTA), 1- [N, N-bis ( Hydroxyethyl) aminomethyl] benzotriazole (HEABTA) and 1- (hydroxymethyl) benzotriazole (HMBTA) are preferred.

本発明における複素環化合物は、単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
また、本発明における複素環化合物は、常法に従って合成できる他、市販品を使用してもよい。
The heterocyclic compound in this invention may be used independently and may be used together 2 or more types.
In addition, the heterocyclic compound in the present invention can be synthesized according to a conventional method, or a commercially available product may be used.

本発明における複素環化合物の添加量は、総量として、研磨に使用する際の研磨液に対して、0.01〜2質量%の範囲であることが好ましく、より好ましくは、0.05〜1質量%の範囲であり、更に好ましくは、0.05〜0.5質量%の範囲である。   The addition amount of the heterocyclic compound in the present invention is preferably in the range of 0.01 to 2% by mass, more preferably 0.05 to 1% with respect to the polishing liquid used for polishing as a total amount. It is the range of mass%, More preferably, it is the range of 0.05-0.5 mass%.

〔(d)4級アルキルアンモニウム化合物〕
本発明の研磨液には、(d)4級アルキルアンモニウム化合物を含有することが好ましい。
本発明に使用しうる好ましい4級アルキルアンモニウム化合物として、例えば、アンモニア、アルキルアミン又はポリアルキルポリアミンにエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等を付加したモノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、メチルエタノールアミン、モノプロパノールアミン、ジプロパノールアミン、トリプロパノールアミン、メチルプロパノールアミン、モノブタノールアミン、アミノエチルエタノールアミン等のアミノアルコール類;テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド、コリン塩等が挙げられる。
(d)4級アルキルアンモニウム化合物の含有量は、使用時の研磨液中に、0.001〜1質量%の範囲であることが好ましく、さらに好ましくは、0.01〜0.5質量%の範囲である。
[(D) Quaternary alkyl ammonium compound]
The polishing liquid of the present invention preferably contains (d) a quaternary alkyl ammonium compound.
Preferred quaternary alkylammonium compounds that can be used in the present invention include, for example, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, methylethanolamine, monopropanol obtained by adding ethylene oxide, propylene oxide, etc. to ammonia, alkylamine, or polyalkylpolyamine. Amino alcohols such as amine, dipropanolamine, tripropanolamine, methylpropanolamine, monobutanolamine, aminoethylethanolamine; tetramethylammonium hydroxide, choline salt and the like.
(D) The content of the quaternary alkyl ammonium compound is preferably in the range of 0.001 to 1% by mass, more preferably 0.01 to 0.5% by mass in the polishing liquid during use. It is a range.

〔(e)陰イオン界面活性剤〕
本発明の研磨液には、(e)陰イオン界面活性剤を含有することが好ましい。
界面活性剤は、被研磨面の接触角を低下させ、均一な研磨を促す作用を有する。用いられる陰イオン界面活性剤としては、以下の群から選ばれたものが好適である。
[(E) Anionic surfactant]
The polishing liquid of the present invention preferably contains (e) an anionic surfactant.
The surfactant has an action of reducing the contact angle of the surface to be polished and promoting uniform polishing. As the anionic surfactant to be used, those selected from the following group are suitable.

例えば、カルボン酸塩、スルホン酸塩、硫酸エステル塩、リン酸エステル塩が挙げられ、カルボン酸塩として、石鹸、N−アシルアミノ酸塩、ポリオキシエチレン又はポリオキシプロピレンアルキルエーテルカルボン酸塩、アシル化ペプチド;スルホン酸塩として、アルキルスルホン酸塩、スルホコハク酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、N−アシルスルホン酸塩;硫酸エステル塩として、硫酸化油、アルキル硫酸塩、アルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレン又はポリオキシプロピレンアルキルアリルエーテル硫酸塩、アルキルアミド硫酸塩;リン酸エステル塩として、アルキルリン酸塩、ポリオキシエチレン又はポリオキシプロピレンアルキルアリルエーテルリン酸塩を挙げることができる。   For example, carboxylate, sulfonate, sulfate ester salt, phosphate ester salt can be mentioned. As carboxylate, soap, N-acyl amino acid salt, polyoxyethylene or polyoxypropylene alkyl ether carboxylate, acylation Peptides; alkyl sulfonates, sulfosuccinates, α-olefin sulfonates, N-acyl sulfonates; sulfate esters such as sulfated oils, alkyl sulfates, alkyl ether sulfates, polyoxy Ethylene or polyoxypropylene alkyl allyl ether sulfate, alkyl amide sulfate; As phosphate ester salts, mention may be made of alkyl phosphates, polyoxyethylene or polyoxypropylene alkyl allyl ether phosphates.

陰イオン界面活性剤の好ましい具体例としては、ドデシルベンゼンスルホン酸塩などが挙げられる。
陰イオン界面活性剤の添加量は、総量として、研磨に使用する際の研磨液の1L中、0.01g〜5gとすることが好ましく、0.01g〜3gとすることがより好ましく0.03g〜1.5gとすることが特に好ましい。また、ドデシルベンゼンスルホン酸塩を用いる場合には、その添加量は、研磨に使用する際の研磨液中、好ましくは0.001〜1質量%、より好ましくは0.01〜1質量%である。
Preferable specific examples of the anionic surfactant include dodecylbenzene sulfonate.
The addition amount of the anionic surfactant is preferably 0.01 g to 5 g, more preferably 0.01 g to 3 g in 1 L of a polishing liquid used for polishing as a total amount. It is especially preferable to set it as -1.5g. Moreover, when using dodecylbenzenesulfonate, the addition amount is preferably 0.001 to 1% by mass, more preferably 0.01 to 1% by mass in the polishing liquid when used for polishing. .

(その他の界面活性剤)
本発明においては、陰イオン界面活性剤の他、他の界面活性剤を併用することも可能である。他の併用可能な界面活性剤としては、以下に示すものが挙げられる。
陽イオン界面活性剤として、例えば、脂肪族アミン塩、脂肪族4級アンモニウム塩、塩化ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩;両性界面活性剤として、カルボキシベタイン型、アミノカルボン酸塩、イミダゾリニウムベタイン、レシチン、アルキルアミンオキサイドを挙げることができる。
(Other surfactants)
In the present invention, in addition to an anionic surfactant, other surfactants can be used in combination. Other surfactants that can be used in combination include the following.
As cationic surfactants, for example, aliphatic amine salts, aliphatic quaternary ammonium salts, benzalkonium chloride salts, benzethonium chloride, pyridinium salts, imidazolinium salts; as amphoteric surfactants, carboxybetaine type, aminocarboxylic Examples thereof include acid salts, imidazolinium betaines, lecithins, and alkylamine oxides.

非イオン界面活性剤として、例えば、エーテル型、エーテルエステル型、エステル型、含窒素型が挙げられ、エーテル型として、ポリオキシエチレンアルキル及びアルキルフェニルエーテル、アルキルアリルホルムアルデヒド縮合ポリオキシエチレンエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックポリマー、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルが挙げられ、エーテルエステル型として、グリセリンエステルのポリオキシエチレンエーテル、ソルビタンエステルのポリオキシエチレンエーテル、ソルビトールエステルのポリオキシエチレンエーテル、エステル型として、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、グリセリンエステル、ポリグリセリンエステル、ソルビタンエステル、プロピレングリコールエステル、ショ糖エステル、含窒素型として、脂肪酸アルカノールアミド、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、ポリオキシエチレンアルキルアミド等が例示される。また、フッ素系界面活性剤などが挙げられる。   Nonionic surfactants include, for example, ether type, ether ester type, ester type, and nitrogen-containing type, and ether type includes polyoxyethylene alkyl and alkylphenyl ether, alkylallyl formaldehyde condensed polyoxyethylene ether, polyoxy Examples include ethylene polyoxypropylene block polymer, polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ether, and ether ester types such as glycerin ester polyoxyethylene ether, sorbitan ester polyoxyethylene ether, sorbitol ester polyoxyethylene ether, ester type As polyethylene glycol fatty acid ester, glycerin ester, polyglycerin ester, sorbitan ester, propylene glycol Esters, sucrose esters, nitrogen-containing type, fatty acid alkanolamides, polyoxyethylene fatty acid amides, polyoxyethylene alkyl amide, and the like. Moreover, a fluorine-type surfactant etc. are mentioned.

なお、適用する被研磨体が大規模集積回路用シリコン基板などの場合は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ハロゲン化物等による汚染は望ましくないため、これらの界面活性剤は、酸又はそのアンモニウム塩が好ましい。基体がガラス基板等である場合はその限りではない。   In addition, when the object to be polished is a silicon substrate for a large scale integrated circuit or the like, contamination with alkali metal, alkaline earth metal, halide, etc. is not desirable. Therefore, these surfactants are acids or ammonium salts thereof. Is preferred. This is not the case when the substrate is a glass substrate or the like.

その他の界面活性剤の添加量は、総量として、研磨に使用する際の研磨液の1L中、0.001g〜10gとすることが好ましく、0.01g〜5gとすることがより好ましく0.1g〜3gとすることが特に好ましい。   The total amount of other surfactants added is preferably 0.001 g to 10 g, more preferably 0.01 g to 5 g in 1 liter of polishing liquid used for polishing. It is particularly preferable to set it to ˜3 g.

(親水性ポリマー)
また、本発明の研磨液は、さらに他の成分を含有しても良く、好ましい成分として、親水性ポリマーを挙げることができる。研磨液が含有する上記成分は1種でも2種以上併用してもよい。
親水性ポリマーは、界面活性剤と同様に、被研磨面の接触角を低下させる作用を有して、均一な研磨を促す作用を有する。用いられる親水性ポリマーとしては、以下の群から選ばれたものが好適である。
(Hydrophilic polymer)
Moreover, the polishing liquid of the present invention may further contain other components, and a preferable component includes a hydrophilic polymer. The above components contained in the polishing liquid may be used alone or in combination of two or more.
Similar to the surfactant, the hydrophilic polymer has an action of reducing the contact angle of the surface to be polished and has an action of promoting uniform polishing. As the hydrophilic polymer to be used, those selected from the following group are suitable.

親水性ポリマーとしては、例えば、グリセリンエステル、ソルビタンエステル、メトキシ酢酸、エトキシ酢酸、3−エトキシプロピオン酸及びアラニンエチルエステル等のエステル;ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリエチレングリコールアルキルエーテル、ポリエチレングリコールアルケニルエーテル、アルキルポリエチレングリコール、アルキルポリエチレングリコールアルキルエーテル、アルキルポリエチレングリコールアルケニルエーテル、アルケニルポリエチレングリコール、アルケニルポリエチレングリコールアルキルエーテル、アルケニルポリエチレングリコールアルケニルエーテル、ポリプロピレングリコールアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールアルケニルエーテル、アルキルポリプロピレングリコール、アルキルポリプロピレングリコールアルキルエーテル、アルキルポリプロピレングリコールアルケニルエーテル、アルケニルポリプロピレングリコール、アルケニルポリプロピレングリコールアルキルエーテル及びアルケニルポリプロピレングリコールアルケニルエーテル等のエーテル;アルギン酸、ペクチン酸、カルボキシメチルセルロース、カードラン及びプルラン等の多糖類;グリシンアンモニウム塩及びグリシンナトリウム塩等のアミノ酸塩;ポリアスパラギン酸、ポリグルタミン酸、ポリリシン、ポリリンゴ酸、   Examples of the hydrophilic polymer include esters such as glycerin ester, sorbitan ester, methoxyacetic acid, ethoxyacetic acid, 3-ethoxypropionic acid and alanine ethyl ester; polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol, polyethylene glycol alkyl ether, polyethylene Glycol alkenyl ether, alkyl polyethylene glycol, alkyl polyethylene glycol alkyl ether, alkyl polyethylene glycol alkenyl ether, alkenyl polyethylene glycol, alkenyl polyethylene glycol alkyl ether, alkenyl polyethylene glycol alkenyl ether, polypropylene glycol alkyl ether, polypropylene glycol alkeni Ether, alkyl polypropylene glycol, alkyl polypropylene glycol alkyl ether, alkyl polypropylene glycol alkenyl ether, alkenyl polypropylene glycol, alkenyl polypropylene glycol alkyl ether, alkenyl polypropylene glycol alkenyl ether, and other ethers; alginic acid, pectic acid, carboxymethylcellulose, curdlan, pullulan, etc. Amino acid salts such as glycine ammonium salt and glycine sodium salt; polyaspartic acid, polyglutamic acid, polylysine, polymalic acid,

ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸アンモニウム塩、ポリメタクリル酸ナトリウム塩、ポリアミド酸、ポリマレイン酸、ポリイタコン酸、ポリフマル酸、ポリ(p−スチレンカルボン酸)、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、アミノポリアクリルアミド、ポリアクリル酸アンモニウム塩、ポリアクリル酸ナトリウム塩、ポリアミド酸、ポリアミド酸アンモニウム塩、ポリアミド酸ナトリウム塩及びポリグリオキシル酸等のポリカルボン酸及びその塩;ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン及びポリアクロレイン等のビニル系ポリマー;メチルタウリン酸アンモニウム塩、メチルタウリン酸ナトリウム塩、硫酸メチルナトリウム塩、硫酸エチルアンモニウム塩、硫酸ブチルアンモニウム塩、ビニルスルホン酸ナトリウム塩、1−アリルスルホン酸ナトリウム塩、2−アリルスルホン酸ナトリウム塩、メトキシメチルスルホン酸ナトリウム塩、エトキシメチルスルホン酸アンモニウム塩、3−エトキシプロピルスルホン酸ナトリウム塩、メトキシメチルスルホン酸ナトリウム塩、エトキシメチルスルホン酸アンモニウム塩、3−エトキシプロピルスルホン酸ナトリウム塩及びスルホコハク酸ナトリウム塩等のスルホン酸及びその塩;プロピオンアミド、アクリルアミド、メチル尿素、ニコチンアミド、コハク酸アミド及びスルファニルアミド等のアミド等が挙げられる。
上記例示化合物の中でもシクロヘキサノール、ポリアクリル酸アンモニウム塩、ポリビニルアルコール、コハク酸アミド、ポロビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックポリマーがより好ましい。
これらの親水性ポリマーの重量平均分子量としては、500〜100,000が好ましく、特には2,000〜50,000が好ましい。
Polymethacrylic acid, polyammonium methacrylate, polymethacrylic acid sodium salt, polyamic acid, polymaleic acid, polyitaconic acid, polyfumaric acid, poly (p-styrenecarboxylic acid), polyacrylic acid, polyacrylamide, aminopolyacrylamide, polyacrylic Ammonium salt, polyacrylic acid sodium salt, polyamic acid, polyamic acid ammonium salt, polyamic acid sodium salt and polyglyoxylic acid and other polycarboxylic acids and salts thereof; vinyl polymers such as polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone and polyacrolein; methyl Tauric acid ammonium salt, methyl tauric acid sodium salt, methyl sodium sulfate salt, ethylammonium sulfate salt, butylammonium sulfate salt, vinylsulfonic acid sodium salt, 1- Rylsulfonic acid sodium salt, 2-allylsulfonic acid sodium salt, methoxymethylsulfonic acid sodium salt, ethoxymethylsulfonic acid ammonium salt, 3-ethoxypropylsulfonic acid sodium salt, methoxymethylsulfonic acid sodium salt, ethoxymethylsulfonic acid ammonium salt, Examples include sulfonic acids such as 3-ethoxypropylsulfonic acid sodium salt and sulfosuccinic acid sodium salt; and amides such as propionamide, acrylamide, methylurea, nicotinamide, succinic acid amide, and sulfanilamide.
Among the above exemplified compounds, cyclohexanol, polyacrylic acid ammonium salt, polyvinyl alcohol, succinic acid amide, polo vinyl pyrrolidone, polyethylene glycol, and polyoxyethylene polyoxypropylene block polymer are more preferable.
The weight average molecular weight of these hydrophilic polymers is preferably 500 to 100,000, particularly 2,000 to 50,000.

親水性ポリマーの添加量は、総量として、研磨に使用する際の研磨液の1L中、0.001g〜10gとすることが好ましく、0.01g〜5gとすることがより好ましく0.1g〜3gとすることが特に好ましい。この範囲において、添加の充分な効果を得ることができ、CMP速度が適切に維持される。   The total amount of the hydrophilic polymer added is preferably 0.001 g to 10 g, more preferably 0.01 g to 5 g, and more preferably 0.1 g to 3 g in 1 liter of polishing liquid when used for polishing. It is particularly preferable that In this range, a sufficient effect of addition can be obtained, and the CMP rate is properly maintained.

(酸化剤)
本発明の研磨液は、更に酸化剤を併用することができる。酸化剤は、研磨対象の金属を酸化できる化合物である。
酸化剤としては、例えば、過酸化水素、過酸化物、硝酸塩、ヨウ素酸塩、過ヨウ素酸塩、次亜塩素酸塩、亜塩素酸塩、塩素酸塩、過塩素酸塩、過硫酸塩、重クロム酸塩、過マンガン酸塩、オゾン水及び銀(II)塩、鉄(III)塩が挙げられる。
鉄(III)塩としては、例えば、硝酸鉄(III)、塩化鉄(III)、硫酸鉄(III)、臭化鉄(III)など無機の鉄(III)塩の他、鉄(III)の有機錯塩が好ましく用いられる。
(Oxidant)
The polishing liquid of the present invention can further use an oxidizing agent in combination. An oxidizing agent is a compound that can oxidize a metal to be polished.
Examples of the oxidizing agent include hydrogen peroxide, peroxide, nitrate, iodate, periodate, hypochlorite, chlorite, chlorate, perchlorate, persulfate, Examples thereof include dichromate, permanganate, ozone water, silver (II) salt, and iron (III) salt.
Examples of the iron (III) salt include, in addition to inorganic iron (III) salts such as iron nitrate (III), iron chloride (III), iron sulfate (III), iron bromide (III), and iron (III) Organic complex salts are preferably used.

酸化剤の添加量は、バリアメタルCMP初期のディッシング量によって調整できる。バリアメタルCMP初期のディッシング量が大きい場合、即ち、バリアメタルCMPにおいて、金属配線材をあまり研磨したくない場合には、酸化剤を少ない添加量にすることが望ましく、ディッシング量が十分に小さく、金属配線材を高速で研磨したい場合は、酸化剤の添加量を多くすることが望ましい。
このように、バリアメタルCMP初期のディッシング状況によって酸化剤の添加量を変化させることが望ましいが、通常、研磨に使用する際の研磨液の1L中に、0.01mol〜1molとすることが好ましく、0.05mol〜0.6molとすることが特に好ましい。
The addition amount of the oxidizing agent can be adjusted by the dishing amount at the initial stage of the barrier metal CMP. When the amount of dishing at the initial stage of the barrier metal CMP is large, that is, when it is not desired to polish the metal wiring material so much in the barrier metal CMP, it is desirable to add a small amount of oxidizing agent, and the amount of dishing is sufficiently small. When it is desired to polish the metal wiring material at a high speed, it is desirable to increase the amount of the oxidizing agent added.
As described above, it is desirable to change the addition amount of the oxidizing agent depending on the dishing state in the initial stage of the barrier metal CMP, but it is usually preferable to set the amount to 0.01 mol to 1 mol in 1 L of the polishing liquid used for polishing. 0.05 mol to 0.6 mol is particularly preferable.

(研磨液のpH)
研磨に使用する際の研磨液は、pHが2.5〜4.5の範囲にあることを要する。pHは2.5〜4.0の範囲にあることがさらに好ましく、3.0〜4.0の範囲であることがより好ましい。この範囲において本発明の研磨液は、絶縁膜の研磨速度向上の点において優れた効果を発揮する。
本発明の研磨液のpHを好ましい範囲に調整するために、後述するアルカリ剤や緩衝剤などが用いられ、さらにpH調整剤としては、硝酸、硫酸、りん酸などの無機酸等を用いることができる。
(PH of polishing liquid)
The polishing liquid used for polishing needs to have a pH in the range of 2.5 to 4.5. The pH is more preferably in the range of 2.5 to 4.0, and more preferably in the range of 3.0 to 4.0. Within this range, the polishing liquid of the present invention exhibits an excellent effect in terms of improving the polishing rate of the insulating film.
In order to adjust the pH of the polishing liquid of the present invention to a preferable range, an alkali agent or a buffering agent described later is used, and as the pH adjusting agent, an inorganic acid such as nitric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, or the like is used. it can.

(アルカリ剤及び緩衝剤)
本発明の研磨液は、必要に応じて、pHを本発明の上記規定された範囲内に調整するためにアルカリ剤を、さらにはpHの変動抑制の点から緩衝剤を含有することができる。
アルカリ剤(又は緩衝剤)としては、水酸化アンモニウム及びテトラメチルアンモニウムハイドロキサイドなどの有機水酸化アンモニウム、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミンなどのようなアルカノールアミン類などの非金属アルカリ剤、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムなどのアルカリ金属水酸化物、炭酸塩、リン酸塩、ホウ酸塩、四ホウ酸塩、グリシル塩、N,N−ジメチルグリシン塩、ロイシン塩、ノルロイシン塩、グアニン塩、3,4−ジヒドロキシフェニルアラニン塩、アラニン塩、アミノ酪酸塩、2−アミノ−2−メチル−1,3−プロパンジオール塩、バリン塩、プロリン塩、トリスヒドロキシアミノメタン塩、リシン塩などを用いることができる。
(Alkaline agent and buffer)
The polishing liquid of the present invention can contain an alkaline agent for adjusting the pH within the above-defined range of the present invention, and further a buffering agent from the viewpoint of suppressing fluctuations in pH, if necessary.
Alkaline agents (or buffering agents) include organic ammonium hydroxides such as ammonium hydroxide and tetramethylammonium hydroxide, non-metallic alkaline agents such as alkanolamines such as diethanolamine, triethanolamine, triisopropanolamine, Alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, carbonate, phosphate, borate, tetraborate, glycyl salt, N, N-dimethylglycine salt, leucine salt, norleucine Salt, guanine salt, 3,4-dihydroxyphenylalanine salt, alanine salt, aminobutyrate, 2-amino-2-methyl-1,3-propanediol salt, valine salt, proline salt, trishydroxyaminomethane salt, lysine salt Etc. can be used.

アルカリ剤(又は緩衝剤)の具体例としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム、リン酸三ナトリウム、リン酸三カリウム、リン酸二ナトリウム、リン酸二カリウム、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸カリウム、四ホウ酸ナトリウム(ホウ砂)、四ホウ酸カリウム、水酸化アンモニウム、テトラメチルアンモニウムハイドロキサイドなどを挙げることができる。
また、特に好ましいアルカリ剤としては、水酸化アンモニウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム及びテトラメチルアンモニウムハイドロキサイドが挙げられる。
Specific examples of the alkali agent (or buffer) include sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, sodium bicarbonate, potassium bicarbonate, trisodium phosphate, tripotassium phosphate, phosphorus Examples thereof include disodium acid, dipotassium phosphate, sodium borate, potassium borate, sodium tetraborate (borax), potassium tetraborate, ammonium hydroxide, and tetramethylammonium hydroxide.
Particularly preferred alkali agents include ammonium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide and tetramethylammonium hydroxide.

アルカリ剤又は無機酸の添加量としては、pHが好ましい範囲に維持される量であればよく、研磨に使用する際の研磨液の1L中、0.0001mol〜1.0molとすることが好ましく、0.003mol〜0.5molとすることがより好ましい。   The addition amount of the alkaline agent or inorganic acid may be an amount that maintains the pH within a preferable range, and is preferably 0.0001 mol to 1.0 mol in 1 L of a polishing liquid used for polishing. More preferably, it is 0.003 mol to 0.5 mol.

(キレート剤)
本発明の研磨液は、混入する多価金属イオンなどの悪影響を低減させるために、必要に応じてキレート剤(すなわち硬水軟化剤)を含有することが好ましい。
キレート剤としては、カルシウムやマグネシウムの沈澱防止剤である汎用の硬水軟化剤やその類縁化合物であり、例えば、ニトリロ三酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、エチレンジアミン四酢酸、N,N,N−トリメチレンホスホン酸、エチレンジアミン−N,N,N’,N’−テトラメチレンスルホン酸、トランスシクロヘキサンジアミン四酢酸、1,2−ジアミノプロパン四酢酸、グリコールエーテルジアミン四酢酸、エチレンジアミンオルトヒドロキシフェニル酢酸、エチレンジアミンジ琥珀酸(SS体)、N−(2−カルボキシラートエチル)−L−アスパラギン酸、β−アラニンジ酢酸、2−ホスホノブタン−1,2,4−トリカルボン酸、1−ヒドロキシエチリデン−1,1−ジホスホン酸、N,N’−ビス(2−ヒドロキシベンジル)エチレンジアミン−N,N’−ジ酢酸等が挙げられる。
(Chelating agent)
The polishing liquid of the present invention preferably contains a chelating agent (that is, a hard water softening agent) as necessary in order to reduce adverse effects such as mixed polyvalent metal ions.
Chelating agents include general water softeners and related compounds that are calcium and magnesium precipitation inhibitors, such as nitrilotriacetic acid, diethylenetriaminepentaacetic acid, ethylenediaminetetraacetic acid, N, N, N-trimethylenephosphonic acid. , Ethylenediamine-N, N, N ′, N′-tetramethylenesulfonic acid, transcyclohexanediaminetetraacetic acid, 1,2-diaminopropanetetraacetic acid, glycol etherdiaminetetraacetic acid, ethylenediamine orthohydroxyphenylacetic acid, ethylenediamine disuccinic acid ( SS form), N- (2-carboxylateethyl) -L-aspartic acid, β-alanine diacetic acid, 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid, 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid, N , N′-bis (2-hydroxyben Le) ethylenediamine -N, N'-diacetic acid, and the like.

キレート剤は必要に応じて2種以上併用しても良い。キレート剤の添加量は混入する多価金属イオンなどの金属イオンを封鎖するのに充分な量であれば良く、例えば、研磨に使用する際の研磨液の1L中、0.0003mol〜0.07molになるように添加する。   Two or more chelating agents may be used in combination as required. The addition amount of the chelating agent may be an amount sufficient to sequester metal ions such as mixed polyvalent metal ions, for example, 0.0003 mol to 0.07 mol in 1 L of a polishing liquid used for polishing. Add to be.

(その他の添加剤)
また、本発明の研磨液には以下にしめす添加剤を用いることができる。
アンモニア;ジメチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、プロピレンジアミン等のアルキルアミンや、エチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム及びキトサン等のアミン;ジチゾン、クプロイン(2,2’−ビキノリン)、ネオクプロイン(2,9−ジメチル−1,10−フェナントロリン)、バソクプロイン(2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン)及びキュペラゾン(ビスシクロヘキサノンオキサリルヒドラゾン)等のイミン;ベンズイミダゾール−2−チオール、2−[2−(ベンゾチアゾリル)]チオプロピオン酸、2−[2−(ベンゾチアゾリル)]チオブチル酸、2−メルカプトベンゾチアゾール、1,2,3−トリアゾール、1,2,4−トリアゾール、3−アミノ−1H−1,2,4−トリアゾール等のアゾール;ノニルメルカプタン、ドデシルメルカプタン、トリアジンチオール、トリアジンジチオール、トリアジントリチオール等のメルカプタン、その他、アントラニル酸、アミノトルイル酸、キナルジン酸、L−トリプトファンなどが挙げられる。これらの中でも特にキトサン、エチレンジアミンテトラ酢酸、L−トリプトファン、キュペラゾン、トリアジンジチオールが高いCMP速度と低いエッチング速度を両立する上で好ましい。
(Other additives)
Further, the following additives can be used in the polishing liquid of the present invention.
Ammonia; alkylamines such as dimethylamine, trimethylamine, triethylamine and propylenediamine; amines such as ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), sodium diethyldithiocarbamate and chitosan; dithizone, cuproin (2,2'-biquinoline), neocuproin (2, Imines such as 9-dimethyl-1,10-phenanthroline), bathocuproine (2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) and cuperazone (biscyclohexanone oxalyl hydrazone); benzimidazole-2-thiol, 2- [2- (benzothiazolyl)] thiopropionic acid, 2- [2- (benzothiazolyl)] thiobutyric acid, 2-mercaptobenzothiazole, 1,2,3-triazole, 1,2,4- Azoles such as triazole and 3-amino-1H-1,2,4-triazole; mercaptans such as nonyl mercaptan, dodecyl mercaptan, triazine thiol, triazine dithiol, triazine trithiol, others, anthranilic acid, aminotoluic acid, quinaldic acid, L-tryptophan etc. are mentioned. Among these, chitosan, ethylenediaminetetraacetic acid, L-tryptophan, cuperazone, and triazinedithiol are particularly preferable for achieving both a high CMP rate and a low etching rate.

これら添加剤の添加量は、研磨に使用する際の研磨液の1L中、0.0001mol〜0.5molとすることが好ましく0.001mol〜0.2molとすることがより好ましく、0.005mol〜0.1molとすることが特に好ましい。即ち、添加剤の添加量は、エッチング抑制の点から0.0001mol以上が好ましく、CMP速度低下防止の点から0.5mol以下が好ましい。   The additive amount of these additives is preferably 0.0001 mol to 0.5 mol, more preferably 0.001 mol to 0.2 mol, and more preferably 0.005 mol to 0.2 mol in 1 L of a polishing liquid used for polishing. The amount is particularly preferably 0.1 mol. That is, the addition amount of the additive is preferably 0.0001 mol or more from the viewpoint of suppressing etching, and preferably 0.5 mol or less from the viewpoint of preventing a decrease in CMP rate.

(分散媒)
本発明に用いることができる研磨液用分散媒としては、水単独、又は水を主成分(分散媒中、50〜99質量%)とし、アルコール、グリコール等の水溶性有機溶媒を副成分(1〜30質量%)として配合したものが使用できる。
水は、できる限り巨大粒子を含まない純水又はイオン交換水が好ましい。
アルコールとしては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコールが、グリコール類としては、エチレングリコール、テトラメチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール等が挙げられる。
研磨液中に占める分散媒の含有量は、75〜95質量%であることが好ましく、85〜90質量%であることがより好ましい。研磨液の基板上への供給性の観点から75質量%以上が好ましい。
(Dispersion medium)
As a dispersion medium for polishing liquid that can be used in the present invention, water alone or water as a main component (in the dispersion medium, 50 to 99% by mass), and a water-soluble organic solvent such as alcohol or glycol as a subcomponent (1 (About 30% by mass) can be used.
The water is preferably pure water or ion-exchanged water that does not contain macro particles as much as possible.
Examples of the alcohol include methyl alcohol, ethyl alcohol, and isopropyl alcohol, and examples of the glycol include ethylene glycol, tetramethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, and polyethylene glycol.
The content of the dispersion medium in the polishing liquid is preferably 75 to 95% by mass, and more preferably 85 to 90% by mass. 75 mass% or more is preferable from a viewpoint of the supply property to the board | substrate of polishing liquid.

本発明の研磨液は、研磨時において、研磨面への吸着性や反応性、研磨金属の溶解性、被研磨面の電気化学的性質、化合物官能基の解離状態、液としての安定性などにより、適時化合物種、添加量やpH、分散媒を設定することが好ましい。   The polishing liquid according to the present invention has, due to the adsorptivity and reactivity to the polishing surface, the solubility of the polishing metal, the electrochemical properties of the surface to be polished, the dissociation state of the compound functional group, the stability as the liquid, etc. It is preferable to set the compound species, addition amount, pH, and dispersion medium in a timely manner.

なお、本発明において、研磨液の濃縮液作製時に添加する成分の内、室温での水に対する溶解度が5%未満のものの配合量は、濃縮液を5℃に冷却した際の析出を防止する点で、室温での水に対する溶解度の2倍以内とすることが好ましく、1.5倍以内とすることがより好ましい。   In the present invention, among the components added at the time of preparing the concentrate of the polishing liquid, the blending amount of water having a solubility in water at room temperature of less than 5% prevents precipitation when the concentrate is cooled to 5 ° C. Thus, it is preferably within 2 times the solubility in water at room temperature, and more preferably within 1.5 times.

〔被研磨体〕
本発明の研磨液は、一般に、銅及び/又は銅合金などからなる金属配線と層間絶縁膜との間に存在させ、銅及び/又は銅合金の拡散を防ぐためのバリアメタル層を構成するバリア金属材料の研磨に適している。
以下、本発明の研磨液を適用してCMPを行う被研磨体について述べる。
[Polished object]
The polishing liquid of the present invention generally exists between a metal wiring made of copper and / or a copper alloy and an interlayer insulating film, and forms a barrier metal layer for preventing diffusion of copper and / or a copper alloy. Suitable for polishing metal materials.
Hereinafter, an object to be polished which performs CMP by applying the polishing liquid of the present invention will be described.

〔バリア金属材料〕
本発明において、被研磨体(研磨する対象)のバリアメタル層を構成するバリア金属材料は、一般に低抵抗の金属材料が好ましく、特に、タンタル(Ta)、窒化タンタル(TaN)、チタン(Ti)、窒化チタン(TiN)、タングステン(W)、窒化タングステン(WN)、ニッケル(Ni)、窒化ニッケル(NiN)、ルテニウム(Ru)、窒化ルテニウム(RuN)、及びチタン−タングステン合金(Ti−W)からなる群より選択される少なくとも1種を含んで構成されていることが好適である。
これらの中でも、TiN、Ti−W、Ta、TaN、W、WNが好ましいものとして挙げられ、中でも、Ta、TaNが特に好ましい。
[Barrier metal material]
In the present invention, the barrier metal material constituting the barrier metal layer of the object to be polished (target to be polished) is generally preferably a low-resistance metal material, and in particular, tantalum (Ta), tantalum nitride (TaN), titanium (Ti). , Titanium nitride (TiN), tungsten (W), tungsten nitride (WN), nickel (Ni), nickel nitride (NiN), ruthenium (Ru), ruthenium nitride (RuN), and titanium-tungsten alloy (Ti-W) It is preferable that at least one selected from the group consisting of:
Among these, TiN, Ti-W, Ta, TaN, W, and WN are preferable, and Ta and TaN are particularly preferable.

なお、本発明の研磨液は、LSI等の半導体におけるバリア金属層の研磨に好適に用いることができるが、バリア層を研磨する際には金属配線も同時に好適に研磨すること可能であり、本発明の研磨液によれば、金属配線も好適に研磨することができる。さらには、バリア金属材料や金属配線の研磨に付随して、酸や砥粒等の効果により、シリコン基板や酸化シリコン、窒化シリコン、樹脂などの基板材料或いは絶縁膜材料などを一部研磨したり、付随的に形成されたカーボン配線などの一部を研磨することがある。   The polishing liquid of the present invention can be suitably used for polishing a barrier metal layer in a semiconductor such as LSI. However, when polishing the barrier layer, the metal wiring can also be suitably polished at the same time. According to the polishing liquid of the invention, the metal wiring can also be suitably polished. In addition to the polishing of barrier metal materials and metal wiring, the substrate material such as silicon substrate, silicon oxide, silicon nitride, resin, or insulating film material is partially polished by the effect of acid, abrasive grains, etc. In some cases, a part of the carbon wiring formed incidentally is polished.

〔配線金属材料〕
本発明の研磨液により、被研磨体(研磨する対象)の金属配線を構成する金属材料をも、好適に研磨することができる。金属配線は、例えば、LSI等の半導体における、銅金属及び/又は銅合金からなる配線であることが好ましく、特には銅合金であることが好ましい。更には、銅合金の中でも銀を含有する銅合金であることが好ましい。銅合金に含有される銀含量は、40質量%以下が好ましく、特には10質量%以下、さらには1質量%以下が好ましく、0.00001〜0.1質量%の範囲である銅合金において最も優れた効果を発揮する。
[Wiring metal materials]
With the polishing liquid of the present invention, the metal material constituting the metal wiring of the object to be polished (target to be polished) can also be suitably polished. The metal wiring is preferably a wiring made of copper metal and / or a copper alloy in a semiconductor such as LSI, for example, and particularly preferably a copper alloy. Furthermore, it is preferable that it is a copper alloy containing silver among copper alloys. The silver content contained in the copper alloy is preferably 40% by mass or less, particularly 10% by mass or less, more preferably 1% by mass or less, and most preferably in the range of 0.00001 to 0.1% by mass. Exhibits excellent effects.

(配線の太さ)
本発明の研磨方法を適用できる半導体は、例えば、DRAMデバイス系では、ハーフピッチで0.15μm以下の配線を持つLSIであることが好ましく、0.10μm以下であることがより好ましく、0.08μm以下であることがさらに好ましい。一方、MPUデバイス系では0.12μm以下の配線を持つLSIであることが好ましく、0.09μm以下であることがより好ましく、0.07μm以下であることがさらに好ましい。これらのDRAM又はLSIに対して、本発明の研磨液は優れた効果を発揮する。
(Wiring thickness)
The semiconductor to which the polishing method of the present invention can be applied is, for example, an LSI having a wiring of 0.15 μm or less at a half pitch in a DRAM device system, more preferably 0.10 μm or less, and 0.08 μm. More preferably, it is as follows. On the other hand, in the MPU device system, an LSI having a wiring of 0.12 μm or less is preferable, 0.09 μm or less is more preferable, and 0.07 μm or less is more preferable. The polishing liquid of the present invention exhibits an excellent effect on these DRAMs or LSIs.

(ウェハ)
本発明の研磨液は、研磨時のエロージョンが好適に抑制されるため、大面積のウェハに対しても好適に用いられ、そのような観点からは、被研磨体としてのウェハは、径が200mm以上であることが好ましく、特には300mm以上が好ましい。300mm以上である時に顕著に本発明の効果を発揮する。
(Wafer)
The polishing liquid of the present invention is suitably used even for large-area wafers because erosion during polishing is suitably suppressed. From such a viewpoint, a wafer as an object to be polished has a diameter of 200 mm. It is preferable that it is above, and 300 mm or more is particularly preferable. The effect of the present invention is remarkably exhibited when the thickness is 300 mm or more.

〔研磨方法〕
本発明の研磨液を適用しうる研磨方法について説明する。
本発明の、主としてバリア金属材料を研磨する研磨液を、研磨定盤上の研磨パッドに供給しながら、上記研磨パッドを被研磨体の被研磨面と接触させ相対運動させて、例えば、被研磨体として、導電性材料膜(例えば金属層)が形成されたウェハ(半導体基板)を化学的機械的に平坦化するものである。
本発明の研磨液は、1.濃縮液であって、使用する際に水又は水溶液を加えて希釈して使用液とする場合、2.各成分が次項に述べる水溶液の形態で準備され、これらを混合し、必要により水を加え希釈して使用液とする場合、3.使用液として調製されている場合がある。
本発明の研磨液を用いて研磨する場合、上記いずれの場合も目的に応じて、或いは、研磨液の組成物、安定性に応じて、適宜態様を選択して適用することができる。
[Polishing method]
A polishing method to which the polishing liquid of the present invention can be applied will be described.
While supplying the polishing liquid mainly for polishing the barrier metal material of the present invention to the polishing pad on the polishing surface plate, the polishing pad is brought into contact with the polishing surface of the object to be polished, for example, to be polished. As a body, a wafer (semiconductor substrate) on which a conductive material film (for example, a metal layer) is formed is chemically and mechanically planarized.
The polishing liquid of the present invention is 1. 1. A concentrated liquid which is diluted by adding water or an aqueous solution when used. 2. When each component is prepared in the form of an aqueous solution described in the next section, these are mixed, and if necessary diluted with water to make a working solution. It may be prepared as a working solution.
In the case of polishing using the polishing liquid of the present invention, any of the above cases can be applied by appropriately selecting the mode depending on the purpose or depending on the composition and stability of the polishing liquid.

研磨に用いられる装置としては、被研磨面を有する半導体基板(ウェハ)等を保持するホルダーと、研磨パッドを貼り付けた(回転数が変更可能なモータ等を取り付けてある)研磨定盤と、を有する一般的な研磨装置が使用できる。
研磨パッドとしては、一般的な不織布、発泡ポリウレタン、多孔質フッ素樹脂などが使用でき、特に制限がない。
研磨条件には制限はないが、研磨定盤の回転速度は基板が飛び出さないように200rpm以下の低回転が好ましい。被研磨面(被研磨膜)を有する半導体集積回路用基板の研磨パッドへの押しつけ圧力は、5〜500g/cm(0.68〜34.5kPa)であることが好ましく、研磨速度の被研磨体(ウェハ)面内均一性及びパターンの平坦性を満足するためには、12〜240g/cm(3.40〜20.7kPa)であることがより好ましい。
As an apparatus used for polishing, a holder for holding a semiconductor substrate (wafer) having a surface to be polished, a polishing surface plate to which a polishing pad is attached (a motor or the like whose rotation speed can be changed is attached), A general polishing apparatus having the following can be used.
As the polishing pad, a general nonwoven fabric, foamed polyurethane, porous fluororesin, or the like can be used, and there is no particular limitation.
The polishing conditions are not limited, but the rotation speed of the polishing platen is preferably a low rotation of 200 rpm or less so that the substrate does not jump out. The pressure applied to the polishing pad of the substrate for a semiconductor integrated circuit having a surface to be polished (film to be polished) is preferably 5 to 500 g / cm 2 (0.68 to 34.5 kPa). In order to satisfy body (wafer) in-plane uniformity and pattern flatness, it is more preferably 12 to 240 g / cm 2 (3.40 to 20.7 kPa).

研磨している間、研磨パッドには研磨液をポンプ等で連続的に供給する。この供給量に制限はないが、研磨パッドの表面が常に研磨液で覆われていることが好ましい。
本発明の研磨液を用いた研磨方法においては、被研磨体へ供給される1分あたりの研磨液の流量(研磨液流量)は、研磨加工される被研磨体面積(基板ウェハ面積)に対する流量として規定するものであるが、研磨加工中に被研磨体へ供給される1分あたりの研磨液流量は0.2〜1.2ml/(min・cm)であることが好ましく、研磨液の加工温度を上げすぎない観点から0.4〜1.0ml/(min・cm)であることがより好ましい。研磨液流量がこの範囲において、加工温度が適切に維持され、十分な研磨速度を達成し、かつ、エロージョンを抑制できるため好ましい。
During polishing, a polishing liquid is continuously supplied to the polishing pad with a pump or the like. Although there is no restriction | limiting in this supply amount, it is preferable that the surface of a polishing pad is always covered with polishing liquid.
In the polishing method using the polishing liquid of the present invention, the flow rate of the polishing liquid (polishing liquid flow rate) per minute supplied to the object to be polished is the flow rate relative to the area of the object to be polished (substrate wafer area). However, it is preferable that the polishing liquid flow rate per minute supplied to the object to be polished during the polishing process is 0.2 to 1.2 ml / (min · cm 2 ). From the viewpoint of not raising the processing temperature too much, it is more preferably 0.4 to 1.0 ml / (min · cm 2 ). When the polishing liquid flow rate is in this range, it is preferable because the processing temperature is appropriately maintained, a sufficient polishing rate is achieved, and erosion can be suppressed.

本発明において、前記1.の方法のように、濃縮液を希釈する際、希釈するのに用いる水溶液としては、予め酸化剤、有機酸、添加剤、界面活性剤のうち少なくとも1つ以上を含有した水で、水溶液中に含有した成分と希釈される研磨液の成分を合計した成分が、研磨液を使用して研磨する際に使用する研磨液(使用液)の成分となるように調整したものを用いることが好ましい。
このように、濃縮液を水溶液で希釈して使用する場合には、溶解しにくい成分を水溶液の形で後から配合することができることから、より濃縮した濃縮液を調製することができる。
In the present invention, the 1. When diluting the concentrate as in the above method, the aqueous solution used for diluting is water containing at least one of an oxidizing agent, an organic acid, an additive, and a surfactant in advance. It is preferable to use what was adjusted so that the component which contained the component contained and the component of the polishing liquid diluted could become the component of the polishing liquid (use liquid) used when grind | polishing using a polishing liquid.
Thus, when the concentrate is diluted with an aqueous solution and used, components that are difficult to dissolve can be added later in the form of an aqueous solution, so that a more concentrated concentrate can be prepared.

また、濃縮液に水又は水溶液を加え希釈する方法としては、濃縮された研磨液を供給する配管と水又は水溶液を供給する配管とを途中で合流させて混合し、混合し希釈された研磨液の使用液を研磨パッドに供給する方法がある。濃縮液と水又は水溶液との混合は、圧力を付した状態で狭い通路を通して液同士を衝突混合する方法、配管中にガラス管などの充填物を詰め液体の流れを分流分離、合流させることを繰り返し行う方法、配管中に動力で回転する羽根を設ける方法など通常に行われている方法を採用することができる。   In addition, as a method of diluting by adding water or an aqueous solution to the concentrated liquid, the pipe for supplying the concentrated polishing liquid and the pipe for supplying the water or the aqueous solution are joined together and mixed, and mixed and diluted. There is a method of supplying the used liquid to the polishing pad. Mixing of concentrated liquid with water or aqueous solution is a method in which liquids collide with each other through a narrow passage under pressure, filling the pipe with a filler such as a glass tube, and separating and separating the liquid flow. Ordinary methods such as a method of repeatedly performing and a method of providing a blade rotating with power in the pipe can be employed.

更に、濃縮液を水又は水溶液などにより希釈しつつ、研磨する方法としては、研磨液を供給する配管と水又は水溶液を供給する配管とを独立に設け、それぞれから所定量の液を研磨パッドに供給し、研磨パッドと被研磨面の相対運動で混合しつつ研磨する方法がある。また、1つの容器に、所定量の濃縮液と水又は水溶液とを入れ混合してから、研磨パッドにその混合した研磨液を供給し、研磨をする方法を用いることもできる。   Further, as a method of polishing while diluting the concentrated liquid with water or an aqueous solution, a pipe for supplying the polishing liquid and a pipe for supplying the water or the aqueous solution are provided independently, and a predetermined amount of liquid is respectively applied to the polishing pad. There is a method of supplying and polishing while mixing by the relative motion of the polishing pad and the surface to be polished. It is also possible to use a method in which a predetermined amount of concentrated liquid and water or an aqueous solution are mixed in one container and then the mixed polishing liquid is supplied to the polishing pad for polishing.

本発明の研磨液を用いた別の研磨方法としては、研磨液が含有すべき成分を少なくとも2つの構成成分に分けて、それらを使用する際に、水又は水溶液を加え希釈して研磨定盤上の研磨パッドに供給し、被研磨面と接触させて被研磨面と研磨パッドを相対運動させて研磨する方法がある。
例えば、酸化剤を構成成分(A)とし、有機酸、添加剤、界面活性剤、及び水を構成成分(B)とし、それらを使用する際に水又は水溶液で、構成成分(A)及び構成成分(B)を希釈して使用することができる。
また、溶解度の低い添加剤を2つの構成成分(A)と(B)に分け、例えば、酸化剤、添加剤、及び界面活性剤を構成成分(A)とし、有機酸、添加剤、界面活性剤、及び水を構成成分(B)とし、それらを使用する際に水又は水溶液を加え、構成成分(A)及び構成成分(B)を希釈して使用する。
As another polishing method using the polishing liquid of the present invention, the components to be contained in the polishing liquid are divided into at least two components, and when these are used, they are diluted by adding water or an aqueous solution. There is a method of polishing by supplying the upper polishing pad and bringing the surface to be polished into contact with the surface to be polished and moving the surface to be polished and the polishing pad relatively.
For example, an oxidant is used as the component (A), an organic acid, an additive, a surfactant, and water are used as the component (B). A component (B) can be diluted and used.
Further, an additive having low solubility is divided into two constituent components (A) and (B). For example, an oxidizing agent, an additive, and a surfactant are used as the constituent component (A), and an organic acid, an additive, and a surface active agent are used. An agent and water are used as the component (B), and when they are used, water or an aqueous solution is added to dilute the component (A) and the component (B).

上記のような例の場合、構成成分(A)と構成成分(B)と水又は水溶液とをそれぞれ供給する3つの配管が必要であり、希釈混合は、3つの配管を、研磨パッドに供給する1つの配管に結合し、その配管内で混合する方法があり、この場合、2つの配管を結合してから他の1つの配管を結合することも可能である。具体的には、溶解しにくい添加剤を含む構成成分と他の構成成分を混合し、混合経路を長くして溶解時間を確保してから、更に、水又は水溶液の配管を結合する方法である。
その他の混合方法は、上記したように直接に3つの配管をそれぞれ研磨パッドに導き、研磨パッドと被研磨面の相対運動により混合する方法や、1つの容器に3つの構成成分を混合して、そこから研磨パッドに希釈された研磨液を供給する方法がある。
In the case of the above example, three pipes for supplying the component (A), the component (B), and water or an aqueous solution are required, and dilution mixing supplies the three pipes to the polishing pad. There is a method of connecting to one pipe and mixing in the pipe. In this case, it is possible to connect two pipes and then connect another pipe. Specifically, this is a method in which a constituent component containing an additive that is difficult to dissolve is mixed with another constituent component, a mixing path is lengthened to ensure a dissolution time, and then a water or aqueous solution pipe is further coupled. .
As described above, the other mixing methods are as follows. The three pipes are directly guided to the polishing pad and mixed by the relative movement of the polishing pad and the surface to be polished, or the three components are mixed in one container. There is a method of supplying diluted polishing liquid to the polishing pad from there.

上記した研磨方法において、酸化剤を含む1つの構成成分を40℃以下にし、他の構成成分を室温から100℃の範囲に加温し、1つの構成成分と他の構成成分とを混合する際、又は、水若しくは水溶液を加え希釈する際に、液温を40℃以下とするようにすることができる。この方法は、温度が高いと溶解度が高くなる現象を利用し、研磨液の溶解度の低い原料の溶解度を上げるために好ましい方法である。   In the above polishing method, when one constituent component containing an oxidizing agent is made 40 ° C. or lower and the other constituent components are heated in the range of room temperature to 100 ° C., one constituent component and another constituent component are mixed. Alternatively, when diluting by adding water or an aqueous solution, the liquid temperature can be set to 40 ° C. or lower. This method is a preferable method for increasing the solubility of the raw material having a low solubility of the polishing liquid by utilizing the phenomenon that the solubility becomes high when the temperature is high.

上記の他の構成成分を室温から100℃の範囲で加温することで溶解させた原料は、温度が下がると溶液中に析出するため、低温状態の他の構成成分を用いる場合は、予め加温して析出した原料を溶解させる必要がある。これには、加温し、原料が溶解した他の構成成分を送液する手段と、析出物を含む液を攪拌しておき、送液し、配管を加温して溶解させる手段と、を採用することができる。加温した他の構成成分が、酸化剤を含む1つの構成成分の温度を40℃以上に高めると酸化剤が分解する恐れがあるので、この加温した他の構成成分と酸化剤を含む1つの構成成分とを混合した場合、40℃以下となるようにすることが好ましい。   The raw materials in which the above other components are dissolved by heating in the range of room temperature to 100 ° C. are precipitated in the solution when the temperature is lowered. It is necessary to dissolve the raw material deposited by heating. For this purpose, there are provided means for heating and feeding the other constituents in which the raw material is dissolved, and means for stirring and feeding the liquid containing the precipitate, and heating and dissolving the piping. Can be adopted. When the temperature of one constituent component containing an oxidizing agent is increased to 40 ° C. or higher, the other constituent components that have been heated may be decomposed. When two components are mixed, it is preferable that the temperature be 40 ° C. or lower.

このように、本発明においては、研磨液の成分を二分割以上に分割して、研磨面に供給してもよい。この場合、酸化物を含む成分と有機酸を含有する成分とに分割して供給することが好ましい。また、研磨液を濃縮液とし、希釈水を別にして研磨面に供給してもよい。   Thus, in the present invention, the components of the polishing liquid may be divided into two or more parts and supplied to the polishing surface. In this case, it is preferable to divide and supply the component containing an oxide and the component containing an organic acid. Alternatively, the polishing liquid may be a concentrated liquid, and diluted water may be separately supplied to the polishing surface.

(研磨パッド)
研磨用の研磨パッドは、無発泡構造パッドでも発泡構造パッドでもよい。前者はプラスチック板のように硬質の合成樹脂バルク材をパッドに用いるものである。また、後者は更に独立発泡体(乾式発泡系)、連続発泡体(湿式発泡系)、2層複合体(積層系)の3つがあり、特には2層複合体(積層系)が好ましい。発泡は、均一でも不均一でもよい。
更に研磨に用いる砥粒(例えば、セリア、シリカ、アルミナ、樹脂など)を含有したものでもよい。また、それぞれに硬さは軟質のものと硬質のものがあり、どちらでもよく、積層系ではそれぞれの層に異なる硬さのものを用いることが好ましい。材質としては不織布、人工皮革、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエステル、ポリカーボネート等が好ましい。また、研磨面と接触する面には、格子溝/穴/同心溝/らせん状溝などの加工を施してもよい。
(Polishing pad)
The polishing pad for polishing may be a non-foamed structure pad or a foamed structure pad. The former uses a hard synthetic resin bulk material like a plastic plate for a pad. Further, the latter further includes three types of a closed foam (dry foam system), a continuous foam (wet foam system), and a two-layer composite (laminated system), and a two-layer composite (laminated system) is particularly preferable. Foaming may be uniform or non-uniform.
Further, it may contain abrasive grains (for example, ceria, silica, alumina, resin, etc.) used for polishing. In addition, the hardness may be either soft or hard, and either may be used. In the laminated system, it is preferable to use a different hardness for each layer. The material is preferably non-woven fabric, artificial leather, polyamide, polyurethane, polyester, polycarbonate or the like. In addition, the surface contacting the polishing surface may be subjected to processing such as lattice grooves / holes / concentric grooves / helical grooves.

(研磨装置)
本発明の研磨液を用いて研磨を実施できる装置は、特に限定されないが、Mirra Mesa CMP、Reflexion CMP(アプライドマテリアルズ)、FREX200、FREX300(荏原製作所)、NPS3301、NPS2301(ニコン)、A−FP−310A、A−FP−210A(東京精密)、2300 TERES(ラムリサーチ)、Momentum(Speedfam IPEC)などを挙げることができる。
(Polishing equipment)
An apparatus capable of performing polishing using the polishing liquid of the present invention is not particularly limited, but is mira mesa CMP, reflexion CMP (Applied Materials), FREX200, FREX300 (Ebara Seisakusho), NPS3301, NPS2301 (Nikon), A-FP -310A, A-FP-210A (Tokyo Seimitsu), 2300 TERES (Ram Research), Momentum (Speedfam IPEC), etc. can be mentioned.

このような条件で、研磨を行い、平坦化が完了した後の後処理について説明する。
研磨終了後の半導体基板(被研磨体)は、研磨屑や残存する砥粒を除去するために洗浄されることが好ましい。洗浄方法としては、例えば、流水中で良く洗浄する方法などが挙げられ、残存した成分を効果的に除去するために、界面活性剤などを含有する洗浄液を用いて洗浄することも可能である。
洗浄後の乾燥方法としては、スピンドライヤ等を用いて半導体基板上に付着した水滴を払い落としてから乾燥する方法をとることができる。
Post-processing after polishing and planarization under such conditions will be described.
It is preferable that the semiconductor substrate (object to be polished) after the polishing is cleaned to remove polishing debris and remaining abrasive grains. Examples of the washing method include a method of washing well in running water, and washing with a washing solution containing a surfactant or the like is also possible in order to effectively remove the remaining components.
As a drying method after washing, a method of drying after removing water droplets adhering to the semiconductor substrate using a spin dryer or the like can be used.

以下実施例によって本発明をより詳しく説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
<実施例1>
下記に示す研磨液を調製し、研磨評価した。
〔研磨液の調製〕
下記研磨液1の組成を混合して、実施例1の研磨液を調整した。
〔研磨液1〕
・コロイダルシリカ粒子(B−1、粒径:25nm:PL2スラリー) 10質量%
・コロイダルシリカ粒子(B−2、粒径:20nm:PL2Lスラリー) 10質量%
・特定有機酸:A−1(2−エチル−2−ヒドロキシメチルブタン酸) 10g/L
・複素環化合物:BTA(ベンゾトリアゾール) 1g/L
・4級アンモニウム化合物:硝酸テトラブチルアンモニウム(TBA添加剤) 1g/L
・30%過酸化水素 10ml/L
(純水を加えて全量 1000mL)
pH(アンモニア水と硫酸で調整) 3.5
Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples, but the present invention is not limited thereto.
<Example 1>
The polishing liquid shown below was prepared and evaluated for polishing.
[Preparation of polishing liquid]
The composition of the following polishing liquid 1 was mixed to prepare the polishing liquid of Example 1.
[Polishing liquid 1]
Colloidal silica particles (B-1, particle size: 25 nm: PL2 slurry) 10% by mass
Colloidal silica particles (B-2, particle size: 20 nm: PL2L slurry) 10% by mass
Specific organic acid: A-1 (2-ethyl-2-hydroxymethylbutanoic acid) 10 g / L
Heterocyclic compound: BTA (benzotriazole) 1 g / L
・ Quaternary ammonium compound: Tetrabutylammonium nitrate (TBA additive) 1 g / L
・ 30% hydrogen peroxide 10ml / L
(Pure water is added and the total volume is 1000 mL)
pH (adjusted with aqueous ammonia and sulfuric acid) 3.5

〔研磨液の評価〕
研磨装置としてラップマスター社製装置「LGP−612」を使用し、下記の条件で、前述の如くして調整した研磨液を供給しながらパターン形成された各ウェハに設けられた膜を研磨し、その時の段差を測定した。
(被研磨体(基盤))
フォトリソグラフィー工程と反応性イオンエッチング工程によりTEOS(テトラエトキシシラン)基板をパターニングして、幅0.09〜100μm、深さ600nmの配線用溝と接続孔を形成、さらに、スッパタリング法により厚さ20nmのTa膜を形成し、続いてスッパタリング法により厚さ50nmの銅膜を形成後、メッキ法により合計厚さ1000nmの銅膜を形成した8inchウェハを使用した。
(研磨条件)
テ−ブル回転数:64rpm
ヘッド回転数 :65rpm
研磨圧力 :13.79kPa
研磨パッド :ロデール・ニッタ株式会社製
Politex Prima Polishing Pad
研磨液供給速度:200ml/min(0.63ml/(min・cm))
[Evaluation of polishing liquid]
Using a device "LGP-612" manufactured by Lapmaster as a polishing device, polishing the film provided on each patterned wafer while supplying the polishing liquid adjusted as described above under the following conditions: The level difference at that time was measured.
(Polished object (base))
A TEOS (tetraethoxysilane) substrate is patterned by a photolithography process and a reactive ion etching process to form wiring grooves and connection holes having a width of 0.09 to 100 μm and a depth of 600 nm. Further, the thickness is measured by a sputtering method. After forming a 20 nm Ta film, and subsequently forming a 50 nm thick copper film by the sputtering method, an 8-inch wafer was used in which a total 1000 nm thick copper film was formed by the plating method.
(Polishing conditions)
Table rotation speed: 64 rpm
Head rotation speed: 65 rpm
Polishing pressure: 13.79 kPa
Polishing pad: Rodel Nitta Co., Ltd.
Politex Prima Polishing Pad
Polishing liquid supply rate: 200 ml / min (0.63 ml / (min · cm 2 ))

1.研磨速度評価
研磨速度は、CMP前後における絶縁膜の膜厚を、フィルメトリクス社製皮膜測定装置F−20を用いて測定し、以下の式から換算する事で求めた。
絶縁膜としてTEOS(テトラエトキシシラン)を用いた。
研磨速度とは研磨前後の膜厚から換算し、以下の式から導かれる。
式:
研磨速度(Å/分)
=(研磨前の絶縁膜の厚さ−研磨後の絶縁膜の厚さ)/研磨時間
このようにして絶縁膜の研磨速度を測定した。
1. Polishing Rate Evaluation The polishing rate was determined by measuring the film thickness of the insulating film before and after CMP using a film measuring device F-20 manufactured by Filmetrics and converting from the following formula.
TEOS (tetraethoxysilane) was used as the insulating film.
The polishing rate is converted from the film thickness before and after polishing and is derived from the following equation.
formula:
Polishing rate (Å / min)
= (Thickness of insulating film before polishing-Thickness of insulating film after polishing) / Polishing time Thus, the polishing rate of the insulating film was measured.

2・エロージョン評価
バリア金属材料であるTaが全面露出したパターンウェハに対し、本発明の研磨液を用いて60秒間研磨し、ラインアンドスペース部(ライン9μm、スペース1μm)のエロージョンを、触針式段差計DektakV320Si(Veeco社製)を用いて測定した。
2. Erosion Evaluation A patterned wafer with Ta exposed as a barrier metal material exposed on the entire surface is polished for 60 seconds using the polishing liquid of the present invention, and the erosion of the line and space portion (line 9 μm, space 1 μm) Measurement was performed using a step gauge Dektak V320Si (Veeco).

<実施例2〜24、比較例1〜2>
研磨液1の組成物を、表1及び表2に記載の成分に変更した他は、同様にして実施例2〜24及び比較例1〜2の研磨液を調整した。
これらの研磨液を、研磨条件を実施例1と同様として研磨試験を行い、実施例1と同様に評価した。
結果を表1、表2に示す。
<Examples 2-24, Comparative Examples 1-2>
The polishing liquids of Examples 2 to 24 and Comparative Examples 1 and 2 were similarly prepared except that the composition of the polishing liquid 1 was changed to the components shown in Tables 1 and 2.
These polishing liquids were subjected to a polishing test under the same polishing conditions as in Example 1 and evaluated in the same manner as in Example 1.
The results are shown in Tables 1 and 2.

Figure 2008124220
Figure 2008124220

Figure 2008124220
Figure 2008124220

実施例に用いた(a)特定有機酸の詳細を下記表3に示す。   The details of the specific organic acid (a) used in the examples are shown in Table 3 below.

Figure 2008124220
Figure 2008124220

実施例、比較例に用いた(b)コロイダルシリカ粒子の詳細を下記表4に示す。   Details of (b) colloidal silica particles used in Examples and Comparative Examples are shown in Table 4 below.

Figure 2008124220
Figure 2008124220

実施例、比較例に用いられた(c)複素環化合物は以下に示す通りである。
BTA=1,2,3−ベンゾトリアゾール
DBTA=5、6−ジメチル−1,2,3−ベンゾトリアゾール
DCEBTA=1−(1,2−ジカルボキシエチル)ベンゾトリアゾール
HEABTA=1−[N,N−ビス(ヒドロキシエチル)アミノメチル]ベンゾトリアゾール
HMBTA=1−(ヒドロキシメチル)ベンゾトリアゾール
The heterocyclic compounds (c) used in Examples and Comparative Examples are as shown below.
BTA = 1,2,3-benzotriazole DBTA = 5,6-dimethyl-1,2,3-benzotriazole DCEBTA = 1- (1,2-dicarboxyethyl) benzotriazole HEABTA = 1- [N, N- Bis (hydroxyethyl) aminomethyl] benzotriazole HMBTA = 1- (hydroxymethyl) benzotriazole

添加材として用いられた(d)4級アンモニウム化合物は以下の通りである。
TBA添加材=硝酸テトラブチルアンモニウム
TMA添加材=硝酸テトラメチルアンモニウム
TEA添加材=硝酸テトラエチルアンモニウム
TPA添加材=硝酸テトラプロピルアンモニウム
TPNA添加材=硝酸テトラペンチルアンモニウム
LTM添加材=硝酸ラウリルトリメチルアンモニウム
LTE添加材=硝酸ラウリルトリエチルアンモニウム
DBSは(e)陰イオン界面活性剤であるドデシルベンゼンスルホン酸塩を表す。
The (d) quaternary ammonium compound used as an additive is as follows.
TBA additive = tetrabutylammonium nitrate TMA additive = tetramethylammonium nitrate TEA additive = tetraethylammonium nitrate TPA additive = tetrapropylammonium nitrate TPNA additive = tetrapentylammonium nitrate LTM additive = lauryltrimethylammonium nitrate LTE additive = Lauryltriethylammonium nitrate DBS represents (e) dodecylbenzenesulfonate which is an anionic surfactant.

表1、及び表2の結果より、本発明の研磨液を用いた場合、バリア金属材料を研磨した際に、十分な研磨速度を維持しながら、エロージョンが好適に抑制されることがわかる。
他方、本発明の特定有機酸を含まず、高pHである比較例1〜2の研磨液では、実施例に比べ、エロージョンが劣ることがわかる。
From the results of Tables 1 and 2, it can be seen that when the polishing liquid of the present invention is used, erosion is suitably suppressed while maintaining a sufficient polishing rate when the barrier metal material is polished.
On the other hand, it can be seen that the polishing liquids of Comparative Examples 1 and 2 that do not contain the specific organic acid of the present invention and have a high pH are inferior in erosion compared to the Examples.

Claims (9)

研磨液を研磨定盤上の研磨パッドに供給し、該研磨パッドをウェハの被研磨面と接触させ相対運動させて研磨する半導体デバイスの化学的機械的平坦化方法において、主としてバリア金属材料の研磨に用いられる研磨液であって、
(a)分子内に、水酸基とカルボキシル基とを有する化合物、(b)コロイダルシリカ粒子、及び、(c)複素環化合物、を含み、pHが2.5〜4.5の範囲にある研磨液。
In a chemical mechanical planarization method of a semiconductor device in which a polishing liquid is supplied to a polishing pad on a polishing surface plate, and the polishing pad is brought into contact with a surface to be polished and moved relative to the polishing pad. A polishing liquid used for
(A) A polishing liquid containing a compound having a hydroxyl group and a carboxyl group in the molecule, (b) colloidal silica particles, and (c) a heterocyclic compound, and having a pH in the range of 2.5 to 4.5. .
前記(a)分子内に、水酸基とカルボキシル基とを有する化合物が、下記一般式(I)で表される化合物である請求項1に記載の研磨液。
Figure 2008124220
前記一般式(I)中、R〜Rは、それぞれ独立に水素原子、水酸基、ヒドロキシアルキル基又はアルキル基を表し、Rは単結合又はアルキレン基を表し、R〜Rの少なくとも1つは、水酸基又はヒドロキシアルキル基であるか、水酸基又はヒドロキシアルキル基を置換基として有する。
The polishing liquid according to claim 1, wherein the compound (a) having a hydroxyl group and a carboxyl group in the molecule is a compound represented by the following general formula (I).
Figure 2008124220
In the general formula (I), R 1 to R 3 each independently represent a hydrogen atom, a hydroxyl group, a hydroxyalkyl group or an alkyl group, R 4 represents a single bond or an alkylene group, and at least one of R 1 to R 4 One is a hydroxyl group or a hydroxyalkyl group, or has a hydroxyl group or a hydroxyalkyl group as a substituent.
前記(a)一般式(I)で表される化合物が、2−ヒドロキシプロパン酸、2−ヒドロキシメチルプロパン酸、2−ヒドロキシブタン酸、2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン酸、2−ヒドロキシ−2−メチルブタン酸、2−ヒドロキシメチル−2−メチルブタン酸、3−ヒドロキシ−2−メチルプロパン酸、3−ヒドロキシ−2,2−ジメチルプロパン酸、2−ヒドロキシメチル−2−メチルブタン酸、および2−エチル−2−ヒドロキシメチルブタン酸からなる群より選ばれる化合物である請求項2に記載の研磨液。   The compound represented by (a) general formula (I) is 2-hydroxypropanoic acid, 2-hydroxymethylpropanoic acid, 2-hydroxybutanoic acid, 2-hydroxy-2-methylpropanoic acid, 2-hydroxy-2. -Methylbutanoic acid, 2-hydroxymethyl-2-methylbutanoic acid, 3-hydroxy-2-methylpropanoic acid, 3-hydroxy-2,2-dimethylpropanoic acid, 2-hydroxymethyl-2-methylbutanoic acid, and 2-ethyl The polishing liquid according to claim 2, which is a compound selected from the group consisting of 2-hydroxymethylbutanoic acid. 前記(b)コロイダルシリカ粒子を、0.5質量%〜15質量%含有することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の研磨液。   The polishing liquid according to any one of claims 1 to 3, wherein the colloidal silica particles (b) are contained in an amount of 0.5% by mass to 15% by mass. 前記(b)コロイダルシリカ粒子が、粒径又は形状の異なる2種類以上のコロイダル粒子を含有することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の研磨液。   The polishing liquid according to any one of claims 1 to 3, wherein the (b) colloidal silica particles contain two or more kinds of colloidal particles having different particle sizes or shapes. 前記(b)コロイダルシリカ粒子の平均粒径が20〜50nmの範囲であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の研磨液。   The polishing liquid according to any one of claims 1 to 3, wherein the average particle diameter of the (b) colloidal silica particles is in a range of 20 to 50 nm. 前記(c)複素環化合物が、1,2,3−ベンゾトリアゾール、5,6−ジメチル−1,2,3−ベンゾトリアゾール、1−(1,2−ジカルボキシエチル)ベンゾトリアゾール、1−[N,N−ビス(ヒドロキシエチル)アミノメチル]ベンゾトリアゾールおよび1−(ヒドロキシメチル)ベンゾトリアゾールから選ばれる1以上の化合物であることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の研磨液。   The (c) heterocyclic compound is a 1,2,3-benzotriazole, 5,6-dimethyl-1,2,3-benzotriazole, 1- (1,2-dicarboxyethyl) benzotriazole, 1- [ The compound according to any one of claims 1 to 6, which is one or more compounds selected from N, N-bis (hydroxyethyl) aminomethyl] benzotriazole and 1- (hydroxymethyl) benzotriazole. The polishing liquid as described. さらに、(d)4級アルキルアンモニウム化合物を含有することを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の研磨液。   Furthermore, (d) Quaternary alkyl ammonium compound is contained, The polishing liquid of any one of Claim 1 thru | or 7 characterized by the above-mentioned. さらに、(e)陰イオン界面活性剤を含有することを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の研磨液。   The polishing liquid according to any one of claims 1 to 8, further comprising (e) an anionic surfactant.
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