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JP2010272635A - Chemical mechanical polishing method - Google Patents

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JP2010272635A
JP2010272635A JP2009122084A JP2009122084A JP2010272635A JP 2010272635 A JP2010272635 A JP 2010272635A JP 2009122084 A JP2009122084 A JP 2009122084A JP 2009122084 A JP2009122084 A JP 2009122084A JP 2010272635 A JP2010272635 A JP 2010272635A
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Japan
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polishing
cooling
ring
chemical mechanical
platen
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JP2009122084A
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Toru Yamada
徹 山田
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Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
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Publication date
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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

【課題】研磨速度が高く、且つ、ディッシングの発生が抑えられ、平坦性に優れた化学的機械的研磨方法を提供する。
【解決手段】同一の導体膜を同一の定盤上で研磨液を用いて研磨する研磨工程を2回以上有し、且つ、最初の研磨工程と最後の研磨工程との間に、直前に実施した研磨工程の終了直後の定盤の温度に対して−5℃〜−80℃となるように定盤を冷却する冷却工程を有する、化学的機械的研磨方法。
【選択図】なし
Disclosed is a chemical mechanical polishing method that has a high polishing rate, suppresses the occurrence of dishing, and has excellent flatness.
A polishing process for polishing the same conductive film on the same surface plate using a polishing liquid is performed twice or more, and is performed immediately before and between the first polishing process and the last polishing process. A chemical mechanical polishing method comprising a cooling step of cooling the platen so as to be -5 ° C to -80 ° C with respect to the temperature of the platen immediately after completion of the polishing step.
[Selection figure] None

Description

本発明は、半導体デバイスの製造工程において、化学的機械的な平坦化を行う際に用いられる導体膜を有する基板の研磨方法に関する。   The present invention relates to a method for polishing a substrate having a conductor film used when performing chemical mechanical planarization in a semiconductor device manufacturing process.

半導体集積回路(以下「LSI」と称する場合がある。)で代表される半導体デバイスの開発においては、半導体デバイスを高集積化・高速化するために、配線の微細化や積層化の方法が検討されている。
このための技術として、化学的機械的研磨(Chemical Mechanical Polishing、以下「CMP」と称する場合がある。)等の種々の技術が採用されている。CMPは、層間絶縁性膜(SiO2など)や配線に用いる金属薄膜を研磨して、基板を平滑化し、或いは配線形成時の余分な金属薄膜を除去するために用いられている(例えば、特許文献1参照。)。
In the development of semiconductor devices typified by semiconductor integrated circuits (hereinafter sometimes referred to as “LSI”), in order to increase the integration and speed of semiconductor devices, wiring miniaturization and lamination methods are studied. Has been.
For this purpose, various techniques such as chemical mechanical polishing (hereinafter sometimes referred to as “CMP”) are employed. CMP is used for polishing an interlayer insulating film (such as SiO 2) and a metal thin film used for wiring to smooth the substrate, or to remove an excess metal thin film at the time of wiring formation (for example, Patent Documents). 1).

CMPの一般的な方法は、次の通りである。
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す。研磨パッドに基板(ウエハ)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、研磨定盤及び基板の双方を回転させる。
CMPでは、上記操作によって発生する機械的摩擦により、基板の表面を平坦化する。
A general method of CMP is as follows.
A polishing pad is affixed on a circular polishing platen (platen), and the surface of the polishing pad is immersed in a polishing liquid. The surface of the substrate (wafer) is pressed against the polishing pad, and both the polishing platen and the substrate are rotated with a predetermined pressure (polishing pressure) applied from the back surface.
In CMP, the surface of a substrate is flattened by mechanical friction generated by the above operation.

配線用の金属としては、従来からタングステン及びアルミニウムがインターコネクト構造体に汎用されてきた。しかし更なる高性能化を目指し、これらの金属より配線抵抗の低い銅を用いたLSIが開発されるようになった。この銅を配線する方法としては、ダマシン法が知られている(例えば、特許文献2参照。)。また、コンタクトホールと配線用溝とを同時に層間絶縁膜に形成し、両者に金属を埋め込むデュアルダマシン法が広く用いられるようになってきた。この銅配線用のターゲット材には、ファイブナイン以上の高純度銅ターゲットが出荷されている。   Conventionally, tungsten and aluminum have been widely used in interconnect structures as wiring metals. However, LSIs using copper, which has lower wiring resistance than these metals, have been developed with the aim of achieving higher performance. As a method for wiring this copper, a damascene method is known (for example, see Patent Document 2). Further, a dual damascene method in which a contact hole and a wiring groove are simultaneously formed in an interlayer insulating film and a metal is embedded in both has been widely used. As a target material for copper wiring, a high-purity copper target of five nines or more is shipped.

しかしながら、近年は更なる高密度化の要求に従い配線を微細化するのに、銅配線の導電性や電子特性などの向上が求められている。これに対して、高純度銅に第3成分を添加した銅合金を用いることも検討されはじめている。   However, in recent years, in order to miniaturize the wiring in accordance with the demand for higher density, improvements in the conductivity and electronic characteristics of the copper wiring are required. On the other hand, the use of a copper alloy obtained by adding a third component to high-purity copper has begun to be studied.

また、これらの高精細で高純度の材料を汚染させることなく生産性を高めることのできる高速金属研磨手段が求められている。特に、銅は軟質の金属であるため、銅や銅合金を研磨する場合には、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、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)や、研磨傷(スクラッチ)が発生し易く、益々高精度な研磨技術が要求されている。   There is also a need for high-speed metal polishing means that can increase productivity without contaminating these high-definition and high-purity materials. In particular, since copper is a soft metal, when polishing copper or copper alloys, only the center is polished deeper, resulting in dish-like depressions (dishing), or the surface of multiple wiring metal surfaces is a dish. A phenomenon (erosion) that forms a concave-shaped recess and a polishing flaw (scratch) are likely to occur, and an increasingly accurate polishing technique is required.

また、近年生産性向上のためウエハが大型化しており、現在は直径200mm以上のウエハが汎用され、300mm以上のウエハの製造も開始され始めている。このようなウエハの大型化に伴い、ウエハの中心部と周辺部とでの研磨速度の差が大きくなりやすく、ウエハの面内で均一に研磨できることが強く要求され始めている。   In recent years, wafers have become larger in order to improve productivity. Currently, wafers with a diameter of 200 mm or more are widely used, and manufacture of wafers with a diameter of 300 mm or more has started. As the size of the wafer increases, the difference in polishing rate between the central portion and the peripheral portion of the wafer tends to increase, and there is a strong demand for uniform polishing within the wafer surface.

一方で、銅及び銅合金に対して機械的研磨手段を適用しない化学研磨方法としては、溶解作用のみによる化学研磨方法が開示されている(例えば、特許文献3参照。)。
しかしながら、化学研磨方法では化学的溶解作用のみによって研磨するので、凸部の金属膜が選択的に化学的機械的に研磨するCMPに比べ、凹部の削れ込み、即ちディッシングなどの問題が発生しやすく、平坦性が課題となっている。
On the other hand, as a chemical polishing method in which mechanical polishing means is not applied to copper and a copper alloy, a chemical polishing method based only on a dissolving action is disclosed (for example, see Patent Document 3).
However, in the chemical polishing method, since polishing is performed only by a chemical dissolution action, problems such as dishing of recesses, that is, dishing, are likely to occur compared to CMP in which the metal film of the protrusions is selectively chemically and mechanically polished. Flatness has become an issue.

また、LSI製造において銅配線使用時には、銅イオンが絶縁材料へ拡散することを防止する目的で、配線部と絶縁層の間にバリア層と呼ばれる拡散防止層が一般に設けられる。バリア層は、TaN、TaSiN、Ta、TiN、Ti、Nb、W、WN、Co、Zr、ZrN、Ru、CuTa合金、MnSi、及びMnOなどのバリア材料で形成され、1層又は2層以上設けられる。
これらのバリア材料は、それ自体が導電性の性質を有しているため、リーク電流などのエラー発生を防ぐためには、絶縁層上のバリア材料は完全に除去されなければならない。この除去加工は、金属配線材のバルクを研磨する場合と同様の方法を適用することができる。所謂、バリアCMPと呼ばれるものである。
In addition, when copper wiring is used in LSI manufacturing, a diffusion prevention layer called a barrier layer is generally provided between the wiring portion and the insulating layer in order to prevent copper ions from diffusing into the insulating material. The barrier layer is formed of a barrier material such as TaN, TaSiN, Ta, TiN, Ti, Nb, W, WN, Co, Zr, ZrN, Ru, CuTa alloy, MnSi X O Y , and MnO X. Two or more layers are provided.
Since these barrier materials have a conductive property, the barrier material on the insulating layer must be completely removed in order to prevent an error such as a leakage current. For this removal processing, a method similar to that for polishing the bulk of the metal wiring material can be applied. This is what is called barrier CMP.

また、銅のバルク研磨では、特に幅広な金属配線部にディッシングが発生しやすいため、最終的に平坦化されるためには、配線部とバリア部とで研磨除去する量が調節できることが望ましい。このためバリア研磨用の研磨液には、銅/バリアメタルの最適な研磨選択性を有することが望まれている。また、各レベルの配線層で配線ピッチや配線密度が異なるため、上記研磨選択性を適宜調整できることが更には望ましい。   Further, in the bulk polishing of copper, dishing is likely to occur particularly in a wide metal wiring portion. Therefore, it is desirable that the amount of polishing and removal can be adjusted between the wiring portion and the barrier portion in order to be finally flattened. For this reason, it is desired that the polishing liquid for barrier polishing has an optimal polishing selectivity of copper / barrier metal. Further, since the wiring pitch and the wiring density are different in each level of the wiring layer, it is further desirable that the polishing selectivity can be adjusted as appropriate.

CMPに用いる金属用研磨用組成物(金属用研磨液)は、一般には、固体砥粒(例えば、アルミナ、シリカ)と酸化剤(例えば、過酸化水素、ペルオキソ二硫酸塩)とが含まれる。かかる金属用研磨液を用いたCMPの基本的なメカニズムは、酸化剤によって金属表面を酸化し、その酸化皮膜を砥粒で除去することで研磨しているものと考えられている(例えば、非特許文献1参照。)。   The metal polishing composition (metal polishing liquid) used for CMP generally contains solid abrasive grains (for example, alumina, silica) and an oxidizing agent (for example, hydrogen peroxide, peroxodisulfate). It is considered that the basic mechanism of CMP using such a metal polishing liquid is that polishing is performed by oxidizing the metal surface with an oxidizing agent and removing the oxide film with abrasive grains (for example, non-polishing). (See Patent Document 1).

ペルオキソ二硫酸塩を含む研磨剤は高い研磨速度が得られるという特徴を有するが、ディッシングやエロージョンが進行しやすいという問題がある。前記ディッシングを解決するひとつの手段として、金属膜の研磨を抑制する防食剤としてベンゾトリアゾール類が利用されている(例えば、特許文献4参照。)。
これらの方法によれば、半導体基体の金属膜に保護膜が作られ、凸部は砥粒によって除去されながらも凹部に金属膜が残されて所望の導体パターンが得られる。凹部の保護膜によってディッシングの発生は抑制され、高い平坦性が得られる。
A polishing agent containing peroxodisulfate has a feature that a high polishing rate can be obtained, but has a problem that dishing and erosion are likely to proceed. As one means for solving the dishing, benzotriazoles are used as an anticorrosive agent that suppresses polishing of a metal film (see, for example, Patent Document 4).
According to these methods, a protective film is formed on the metal film of the semiconductor substrate, and the convex film is removed by the abrasive grains, but the metal film is left in the concave part to obtain a desired conductor pattern. Occurrence of dishing is suppressed by the protective film of the recess, and high flatness is obtained.

しかし、高い平坦性が得られるこれらの防食剤を用いた金属用研磨液でも、バリア膜の腐食によるエロージョンの発生を抑えられず、デバイスの製造に必要な平坦性に関して更なる改善が求められていた。   However, even with metal polishing liquids that use these anticorrosive agents that provide high flatness, the occurrence of erosion due to corrosion of the barrier film cannot be suppressed, and further improvements regarding flatness required for device manufacturing are required. It was.

米国特許4944836号明細書US Pat. No. 4,944,836 特開平2−278822号公報JP-A-2-278822 特開昭49−122432号公報JP 49-122432 A 特開2005−116987号公報JP-A-2005-116987

ジャーナル・オブ・エレクトロケミカルソサエティ誌(Journal of Electrochemical Society)、1991年、第138巻、第11号、3460〜3464頁Journal of Electrochemical Society, 1991, 138, 11, 3460-3464 ジャーナル・オブ・エレクトロケミカルソサエティ誌(Journal of Electrochemical Society)、2000年、第147巻、第10号、3907〜3913頁Journal of Electrochemical Society, 2000, 147, 10, 3907-3913

本発明が解決しようとする課題は、研磨速度が高く、且つ、ディッシングの発生が抑えられた研磨が可能な化学的機械的研磨方法を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a chemical mechanical polishing method capable of polishing with a high polishing rate and with suppressed dishing.

上記の化学的機械的研磨の係る課題について、本発明者は鋭意検討した結果、下記多段研磨における定盤の温度を制御することで課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。本発明は下記の通りである。   As a result of intensive studies on the problems related to the chemical mechanical polishing described above, the present inventors have found that the problems can be solved by controlling the temperature of the surface plate in the following multistage polishing, and have completed the present invention. The present invention is as follows.

<1> 同一の導体膜を同一の定盤上で研磨液を用いて研磨する研磨工程を2回以上有し、且つ、最初の研磨工程と最後の研磨工程との間に、直前に実施した研磨工程の終了直後の定盤の温度に対して−5℃〜−80℃となるように定盤を冷却する冷却工程を有する、化学的機械的研磨方法。 <1> Two or more polishing steps for polishing the same conductive film using the polishing liquid on the same platen, and performed immediately before and between the first polishing step and the last polishing step. A chemical mechanical polishing method comprising a cooling step of cooling a platen so that the temperature of the platen is −5 ° C. to −80 ° C. immediately after the polishing step is finished.

<2> 前記冷却工程が、該冷却工程の直前に実施した研磨工程の終了直後の定盤の温度に対して−15℃〜−60℃となるように定盤を冷却する化学的機械的研磨方法。
<3> n回目の研磨工程における研磨圧力をPとし、(n+1)回目の研磨工程における研磨圧力をPn+1としたとき、Pと、Pn+1とが異なる研磨圧力である<1>または<2>に記載の化学的機械的研磨方法。
<2> Chemical mechanical polishing for cooling the platen so that the cooling step is −15 ° C. to −60 ° C. with respect to the temperature of the platen immediately after completion of the polishing step performed immediately before the cooling step. Method.
<3> When the polishing pressure in the n-th polishing step is P n and the polishing pressure in the (n + 1) -th polishing step is P n + 1 , P n and P n + 1 are different polishing pressures <1 > Or <2> The chemical mechanical polishing method.

<4> PとPn+1との関係が、P>Pn+1である<3>に記載の化学的機械的研磨方法。
<5> 前記冷却工程における冷却方法が、定盤上に水性溶媒を付与して冷却する方法である<1>から<4>のいずれか1項に記載の化学的機械的研磨方法。
<4> The chemical mechanical polishing method according to <3>, wherein the relationship between P n and P n + 1 is P n > P n + 1 .
<5> The chemical mechanical polishing method according to any one of <1> to <4>, wherein the cooling method in the cooling step is a method of cooling by applying an aqueous solvent on a surface plate.

<6> 前記水性溶媒が、水である<5>に記載の化学的機械的研磨方法。
<7> 前記同一の導体膜が、銅又は銅合金からなる導体膜である<1>から<6>のいずれか1項に記載の化学的機械的研磨方法。
<6> The chemical mechanical polishing method according to <5>, wherein the aqueous solvent is water.
<7> The chemical mechanical polishing method according to any one of <1> to <6>, wherein the same conductor film is a conductor film made of copper or a copper alloy.

研磨工程においては、研磨圧力をかけて研磨を行うので、定盤上のパッドと基板との摩擦によって、定盤、パッド、及び基板の温度が上昇する。銅や銅合金の研磨の場合、この温度上昇により、化学的な研磨、即ちエッチングが進行する。このエッチングが過度に進行すると、ディッシング等が発生して段差を生じ、基板の平坦性が悪化する。ディッシング抑制のために、より低い研磨圧力で研磨を行い、物理的な研磨進行と発熱による化学エッチングを抑制すべく研磨液での検討をしてきた。しかしながら、低い研磨圧力での研磨は研磨時間が長くかかるので、生産性の低下を招きやすい。本発明の研磨方法を採用することで、スループットを低下させずに、また研磨液の如何に関わらず、これまで到達し得なかった良好な段差性能を有することが可能となった。
本発明においては、特に、銅金属及び銅合金等を原料とする導体層(配線)を有する基板のより迅速で且つ平坦性の優れた研磨方法を実現したものである。
In the polishing process, polishing is performed by applying a polishing pressure, so that the temperature of the surface plate, the pad, and the substrate rises due to friction between the pad on the surface plate and the substrate. In the case of polishing copper or copper alloy, chemical polishing, that is, etching progresses due to this temperature rise. When this etching progresses excessively, dishing or the like occurs to cause a step, and the flatness of the substrate deteriorates. In order to suppress dishing, polishing has been performed with a lower polishing pressure, and a polishing solution has been studied to suppress chemical etching due to physical polishing progress and heat generation. However, polishing at a low polishing pressure takes a long polishing time, and thus tends to cause a decrease in productivity. By adopting the polishing method of the present invention, it becomes possible to have a good step performance that could not be achieved so far, regardless of the polishing liquid, without reducing the throughput.
In the present invention, in particular, a method for polishing a substrate having a conductor layer (wiring) made of copper metal, copper alloy or the like as a raw material more quickly and with excellent flatness is realized.

研磨の初期段階(この研磨の段階を以下、「研磨工程(1)」と称す。)、即ち段差(ディッシング)特性に影響を及ぼさずに高い研磨速度が要求される段階では、研磨の進行による研磨温度の上昇によって、化学エッチングによる高い研磨速度が得られるが、このままの条件で研磨を継続すると、研磨の終期段階(この研磨の段階を以下、「研磨工程(2)」と称す。)では、段差(ディッシング)が生じやすくなることに、本発明では着眼した。
そこで、研磨を複数の工程に分割し、研磨工程(1)では特に温度を制御せずに摩擦による高い温度に起因する高効率の研磨を行い、その後、研磨を停止して定盤を冷却した後、次段階の研磨工程である研磨工程(2)における化学エッチングを抑えて、低い温度で研磨することで、前記課題を解決しうること、より具体的には、研磨工程(1)終了時と研磨工程(2)開始時における冷却工程での定盤の温度を5℃以上80℃以下、好ましくは15℃以上60℃以下となるように定盤を冷却することによって本発明の課題が解決されることを見出した。
研磨において定盤の温度制御を施さずに研磨を最初から最後まで行う従来の方法に比べて、本発明の研磨方法を採用することにより、スループットの低下は解消され、ディッシングの発生が抑えられた研磨が可能となった。
At the initial stage of polishing (this polishing stage is hereinafter referred to as “polishing step (1)”), that is, at a stage where a high polishing rate is required without affecting the step (dishing) characteristics, the polishing progresses. By increasing the polishing temperature, a high polishing rate by chemical etching can be obtained. However, if polishing is continued under this condition, the final stage of polishing (this polishing stage is hereinafter referred to as “polishing step (2)”). The present invention has focused on the fact that steps (dishing) are likely to occur.
Therefore, the polishing is divided into a plurality of steps, and in the polishing step (1), high-efficiency polishing due to high temperature due to friction is performed without particularly controlling the temperature, and then the polishing is stopped and the surface plate is cooled. Later, the chemical etching in the polishing step (2), which is the next stage polishing step, is suppressed and polishing at a low temperature can solve the above problem, more specifically, at the end of the polishing step (1) The problem of the present invention is solved by cooling the platen so that the temperature of the platen in the cooling step at the start of the polishing step (2) is 5 ° C. or more and 80 ° C. or less, preferably 15 ° C. or more and 60 ° C. or less. I found out that
Compared to the conventional method in which polishing is performed from start to finish without controlling the temperature of the surface plate in polishing, the use of the polishing method of the present invention eliminates the reduction in throughput and suppresses the occurrence of dishing. Polishing became possible.

上述の研磨工程(1)の研磨工程終了後、定盤冷却工程を設けた後、研磨工程(2)の研磨工程を行うことで、物理研磨と化学エッチング抑制の両面からのディッシング抑制が可能となり、これまで成し得なかった高スループットで低ディッシングの両立を、研磨液の如何に関わらず研磨方法により達成することができたものと考えられる。   After the polishing process (1) is completed, the surface plate cooling process is provided, and then the polishing process (2) is performed, so that dishing can be suppressed from both physical polishing and chemical etching. It is considered that both high throughput and low dishing, which could not be achieved so far, could be achieved by the polishing method regardless of the polishing liquid.

本発明によれば、研磨速度が高く、且つ、ディッシングの発生が抑えられた研磨を実現しうる化学的機械的研磨方法を提供することができる。
これにより、銅金属及び銅合金等を原料とする導体膜(配線)を有する基板のより迅速で。且つ、平坦性に優れた研磨方法を提供することができるため、例えば、本発明の方法によれば、LSIの生産性が高まることが期待される。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the chemical mechanical polishing method which can implement | achieve grinding | polishing with high grinding | polishing speed | rate and suppressing generation | occurrence | production of dishing can be provided.
As a result, a substrate having a conductor film (wiring) made of copper metal, copper alloy, or the like as a raw material can be more quickly obtained. In addition, since a polishing method excellent in flatness can be provided, for example, according to the method of the present invention, it is expected that the productivity of LSI is increased.

本発明の研磨方法は、同一の導体膜を同一の定盤上で研磨液を用いて研磨する研磨工程を2回以上有し、且つ、最初の研磨工程と最後の研磨工程との間に、直前に実施した研磨工程の終了直後の定盤の温度に対して−5℃〜−80℃となるように定盤を冷却する冷却工程を有する化学的機械的研磨方法であることを特徴とし、好ましくは−15℃〜−60℃となるように冷却することによって、導体膜を有する基板の研磨速度を高水準に維持しつつ、配線凹部の削れ込みを防止し、ディッシングの発生が抑えられて平坦性に優れた研磨が達成される方法である。
以下、この化学的機械的研磨方法(以下、単に「研磨方法」ということがある。)について詳細に説明する。
The polishing method of the present invention has two or more polishing steps for polishing the same conductor film on the same surface plate using a polishing liquid, and between the first polishing step and the last polishing step, It is a chemical mechanical polishing method having a cooling step of cooling the platen so as to be −5 ° C. to −80 ° C. with respect to the temperature of the platen immediately after completion of the polishing step performed immediately before, Preferably, by cooling to −15 ° C. to −60 ° C., the polishing rate of the substrate having the conductor film is maintained at a high level, while the wiring recess is prevented from being scraped and the occurrence of dishing is suppressed. In this method, polishing with excellent flatness is achieved.
Hereinafter, this chemical mechanical polishing method (hereinafter, simply referred to as “polishing method”) will be described in detail.

<研磨工程>
(研磨装置)
まず、本発明の研磨方法を実施できる装置について説明する。
本発明に適用可能な研磨装置としては、被研磨面を有する被研磨体基板(半導体基板等)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)定盤と、を備える一般的な研磨装置が使用でき、例えば、FREX300(荏原製作所製)などを用いることができる。
<Polishing process>
(Polishing equipment)
First, an apparatus capable of carrying out the polishing method of the present invention will be described.
As a polishing apparatus applicable to the present invention, a holder for holding a substrate to be polished (semiconductor substrate or the like) having a surface to be polished and a motor or the like having a polishing pad attached (a motor capable of changing the number of rotations) are attached. ) A general polishing apparatus provided with a surface plate can be used. For example, FREX300 (manufactured by Ebara Corporation) can be used.

(研磨パッド)
本発明の研磨方法において用いられる研磨パッドは、特に制限はなく、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、本発明においてパッドの構造、種類などに制限されず同様の効果を発現するものである。また発泡は、均一でも不均一でもよい。
(Polishing pad)
The polishing pad used in the polishing method of the present invention is not particularly limited, and 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. The latter is further divided into three types: an independent foam (dry foam system), a continuous foam (wet foam system), and a two-layer composite (laminate system). The effect of this is expressed. The foaming may be uniform or non-uniform.

研磨パッドは、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。但し、この場合は、冷却工程において、基板を定盤より、離して別々に冷却する方が、スクラッチなどの観点では好ましい場合もある。   The polishing pad may further 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. However, in this case, in the cooling step, it may be preferable from the standpoint of scratching or the like to cool the substrate separately from the surface plate.

本発明で研磨工程の終了とは、研磨機の定盤への研磨液の供給が停止したときを意味する。   In the present invention, the end of the polishing step means when the supply of the polishing liquid to the surface plate of the polishing machine is stopped.

冷却工程の直前に実施した研磨工程の終了直後の定盤の温度としては、30℃以上85℃以下であることが好ましく、さらに好ましくは40℃以上75℃以下である。
この温度の範囲であれば、大きな研磨速度が得られるので好ましい。
The temperature of the surface plate immediately after completion of the polishing step performed immediately before the cooling step is preferably 30 ° C. or higher and 85 ° C. or lower, and more preferably 40 ° C. or higher and 75 ° C. or lower.
This temperature range is preferable because a large polishing rate can be obtained.

本発明における定盤の温度は、通常研磨装置に装着された温度計を用いて、測定する。EREX300(荏原製作所製)においては、レーザー方式の温度計が装着されている。   The temperature of the surface plate in the present invention is usually measured using a thermometer attached to the polishing apparatus. In the EREX300 (manufactured by Ebara Seisakusho), a laser-type thermometer is attached.

定盤上に配置された被研磨体である導体膜の温度としては、冷却工程の直前に実施した研磨工程の終了直後には、40℃以上80℃以下であることが好ましく、冷却工程終了後に実施する研磨工程を開始するときの直前の導体膜の温度は20℃以上45℃以下であることが好ましい。導体膜がこの温度範囲であると、さらに本発明の効果が大きい。   The temperature of the conductor film, which is an object to be polished placed on the surface plate, is preferably 40 ° C. or more and 80 ° C. or less immediately after the polishing step performed immediately before the cooling step, and after the cooling step is completed. The temperature of the conductor film immediately before starting the polishing step to be performed is preferably 20 ° C. or higher and 45 ° C. or lower. When the conductor film is in this temperature range, the effect of the present invention is further great.

(研磨圧力)
導体膜を研磨する時の研磨圧力は特に制限が無いが、好ましくは7hpa〜400hpaの範囲で研磨を行い、より好ましくは7hpa〜350hpaの範囲であり、更に好ましくは、35hpa〜280hpaの範囲である。これらの範囲を超える値での研磨は、研磨液由来の研磨速度の安定性また装置の安定稼動を考慮すると、適用し難い。
(Polishing pressure)
The polishing pressure for polishing the conductor film is not particularly limited, but polishing is preferably performed in the range of 7 hpa to 400 hpa, more preferably in the range of 7 hpa to 350 hpa, and still more preferably in the range of 35 hpa to 280 hpa. . Polishing at a value exceeding these ranges is difficult to apply in consideration of the stability of the polishing rate derived from the polishing liquid and the stable operation of the apparatus.

本発明の研磨方法は、2回以上研磨することを特徴とするが、n回目の研磨における研磨圧力をPとし、(n+1)回目の研磨における研磨圧力をPn+1としたとき、Pと、Pn+1とが異なることが、段差を小さくすることができるので好ましい。
特に、前記P、とPn+1との関係が、P>Pn+1であることが、より段差を小さくすることができるので好ましい。
またn回目の研磨圧力の2/3以下に(n+1)回目の研磨圧力を設定することが好ましく、(n+1)回目の研磨圧力は2.0psi以下に設定することが好ましい。
The polishing method of the present invention is characterized by polishing two or more times. When the polishing pressure in the n-th polishing is P n and the polishing pressure in the (n + 1) -th polishing is P n + 1 , P and n, that the P n + 1 different, it is possible to reduce the level difference preferred.
In particular, the P n, the relationship between P n + 1 and that it is P n> P n + 1 is, it is possible to reduce the more stepped preferred.
The (n + 1) -th polishing pressure is preferably set to 2/3 or less of the n-th polishing pressure, and the (n + 1) -th polishing pressure is preferably set to 2.0 psi or less.

本発明の研磨方法は、定盤の温度を変更し、2回以上の研磨工程によって基板を研磨するが、定盤の温度を変更する研磨回数のタイミングに合わせて、研磨圧力を変更することがより段差を小さくすることができるので好ましい。   In the polishing method of the present invention, the temperature of the platen is changed and the substrate is polished by two or more polishing steps, but the polishing pressure can be changed in accordance with the timing of the number of polishings for changing the temperature of the platen. Since a level | step difference can be made smaller, it is preferable.

(定盤の回転数)
本発明の研磨方法では、定盤の回転数が10〜200rpmで研磨を行うことが好ましく、25〜180rpmで研磨を行うことがより好ましい。
(Rotation speed of surface plate)
In the polishing method of the present invention, polishing is preferably performed at a rotation speed of the surface plate of 10 to 200 rpm, more preferably 25 to 180 rpm.

(研磨液供給方法)
本発明では対象となる膜を研磨する間、定盤上の研磨パッドに研磨液をポンプ等で連続的に供給する。
研磨液の定盤上への供給量は50ml/min〜400ml/minの範囲で制御するのが好ましく、更に好ましくは、100ml/min〜250ml/minの範囲で行うのが好ましい。
なお、本発明に使用可能な研磨液については以下に詳述する。
(Polishing liquid supply method)
In the present invention, while the target film is being polished, the polishing liquid is continuously supplied to the polishing pad on the surface plate by a pump or the like.
The supply amount of the polishing liquid onto the surface plate is preferably controlled in the range of 50 ml / min to 400 ml / min, more preferably in the range of 100 ml / min to 250 ml / min.
The polishing liquid that can be used in the present invention will be described in detail below.

<定盤冷却工程>
(研磨後の定盤の温度)
本発明の研磨方法では、同一の導体膜を同一の定盤上で、定盤の温度を変更して2回以上研磨するが、冷却工程の直前に実施した研磨工程を終了した直後の定盤の温度に対して、冷却工程の直後の研磨工程を開始する直前の定盤の温度に対し−5℃〜−80℃となるように定盤を冷却する冷却工程を設ける。冷却工程の直後の研磨工程を開始する直前の定盤の温度に対し−15℃〜−60℃となるように定盤を冷却することがより好ましい。
この冷却温度の範囲内であると、本発明の効果を発揮することができる。
<Surface plate cooling process>
(Temperature of the surface plate after polishing)
In the polishing method of the present invention, the same conductive film is polished twice or more on the same surface plate by changing the temperature of the surface plate, but the surface plate immediately after finishing the polishing step performed immediately before the cooling step For this temperature, a cooling step for cooling the platen is provided so as to be −5 ° C. to −80 ° C. with respect to the temperature of the platen immediately before starting the polishing step immediately after the cooling step. It is more preferable to cool the platen so that it becomes −15 ° C. to −60 ° C. with respect to the temperature of the platen immediately before starting the polishing step immediately after the cooling step.
The effect of this invention can be exhibited as it is in the range of this cooling temperature.

本発明の研磨方法において、定盤を冷却する定盤冷却工程は、上記研磨液の供給を停止した後に行われる。定盤を前記所定温度まで冷却する方法には、特に制限はないが、作業性の観点から、水性溶媒を定盤に付与する方法が好ましい。水性溶媒は定盤の冷却のために付与されるが、定盤上に配置された基板も同時に冷却される。   In the polishing method of the present invention, the surface plate cooling step for cooling the surface plate is performed after the supply of the polishing liquid is stopped. Although there is no restriction | limiting in particular in the method of cooling a surface plate to the said predetermined temperature, From the viewpoint of workability | operativity, the method of providing an aqueous solvent to a surface plate is preferable. The aqueous solvent is applied for cooling the platen, but the substrate disposed on the platen is also cooled at the same time.

定盤及び導体膜を支えるヘッドは、回転させた状態で冷却させることが好ましい。回転を停止した状態で冷却すると、定盤の均一な冷却が行われない懸念がある。また、冷却中の研磨機の回転数、導体膜の押し付け圧力は、任意に選択できるが、回転数が高いほどまた、押し付け圧力が高いと、冷却速度が遅くなり、研磨工程全体のスループットに影響することがある。
このため、冷却中の定盤と導体膜とを支えるヘッドの回転数は、研磨中の回転数と同じか、低めに設定することも可能であるが、装置の仕様や目的により任意に設定され、特に制約されるものではない。また、冷却中の導体膜の押し付け圧力も特に制約はなく、研磨工程中の研磨圧力と同等でも、またウエハが回転中にスリップアウトしなければ、リテーナーリング圧を適度にかけるだけでそれ以外は加圧しない状態でもよい。
ここで、回転式や摺動式の研磨機において、定盤冷却工程の実施時に装置の回転や摺動が継続されていても、研磨液が供給されない状態では導体膜の研磨は進行しない。
The head that supports the surface plate and the conductor film is preferably cooled in a rotated state. If cooling is performed while the rotation is stopped, there is a concern that the uniform cooling of the surface plate will not be performed. In addition, the number of revolutions of the polishing machine during cooling and the pressing pressure of the conductor film can be arbitrarily selected. However, the higher the number of revolutions, the higher the pressing pressure, the slower the cooling rate, which affects the throughput of the entire polishing process. There are things to do.
For this reason, the number of rotations of the head that supports the surface plate and conductor film during cooling can be set to be the same as or lower than the number of rotations during polishing, but is arbitrarily set according to the specifications and purpose of the device. There are no particular restrictions. Also, the pressure of the conductor film during cooling is not particularly limited, and even if it is equal to the polishing pressure during the polishing process, or if the wafer does not slip out during rotation, the retainer ring pressure is only moderately applied, otherwise It may be in a state where no pressure is applied.
Here, in the rotary type or sliding type polishing machine, even if the rotation and sliding of the apparatus are continued during the surface plate cooling process, the polishing of the conductive film does not proceed in the state where the polishing liquid is not supplied.

冷却中に定盤と導体膜の摩擦による発熱を極力抑えるために、導体膜を定盤から離すことも可能である。しかしながら、導体膜を定盤から離すことによって導体膜の冷却が遅くなり、冷却工程の直後の研磨工程の研磨開始時に導体膜が発熱した状態のままとなるため、スループットに悪影響が生じることもある。従って目的に応じて、適宜冷却方法を選択する必要がある。   In order to suppress heat generation due to friction between the surface plate and the conductor film as much as possible during cooling, the conductor film can be separated from the surface plate. However, separating the conductor film from the surface plate slows down the cooling of the conductor film, and the conductor film remains heated at the start of polishing in the polishing process immediately after the cooling process, which may adversely affect the throughput. . Therefore, it is necessary to appropriately select a cooling method according to the purpose.

冷却工程での水性溶媒としては、水性で、定盤を冷却する効果があるものであれば、特に制限は無く、水または水と相溶性のある有機溶媒(水溶性有機溶媒、例えばメタノール、エタノールなどのアルコール類)、水と水溶性有機溶媒との混合物などが挙げられる。水性溶媒中には、界面活性剤を含んでいてもよい。圧力を変えた後の研磨への影響を考慮すると、水や水溶性のある有機溶媒やこれらの混合物を用いるのが好ましく、安価であること、安全であること、および廃液処理の問題もないことなどの観点から、水が更に好ましい。   The aqueous solvent in the cooling step is not particularly limited as long as it is aqueous and has an effect of cooling the surface plate. Water or an organic solvent compatible with water (water-soluble organic solvent such as methanol, ethanol, etc.) Alcohols), a mixture of water and a water-soluble organic solvent, and the like. The aqueous solvent may contain a surfactant. Considering the impact on polishing after changing the pressure, it is preferable to use water, water-soluble organic solvents and their mixtures, they are inexpensive, safe, and have no problem of waste liquid treatment From the viewpoint of the above, water is more preferable.

上記、水性溶媒を付与する場合、目的の温度に到達するまで連続して、冷却のための水性溶媒を付与することが好ましい。この場合の水性溶媒の付与速度は、目的に応じ任意に選択できるが、10ml/min〜10000ml/minの範囲で制御することが好ましく、更に好ましくは、100ml/min〜8000ml/minの範囲である。研磨装置の仕様と冷却効率とを考慮し、付与速度を選択すればよく、上記範囲に限定されるものではない。   When the above-mentioned aqueous solvent is applied, it is preferable to continuously apply the aqueous solvent for cooling until the target temperature is reached. The application rate of the aqueous solvent in this case can be arbitrarily selected according to the purpose, but is preferably controlled in the range of 10 ml / min to 10000 ml / min, and more preferably in the range of 100 ml / min to 8000 ml / min. . The application rate may be selected in consideration of the specifications of the polishing apparatus and the cooling efficiency, and is not limited to the above range.

上述の冷却溶媒を付与する方法としては、研磨液を添加するのと同じ方法で、1つのノズルから、一定量の冷却溶媒を付与することも可能であるが、より冷却効率を上げる方法として、霧状で噴霧することも好ましく、具体的にはアトマイザーによる冷却溶媒の噴射(噴霧)の方法を用いることが好ましい。アトマイザーにより、より短時間で定盤全体が均一に冷却され、同時に基板の瞬時の冷却も行えるためである。   As a method of applying the cooling solvent described above, it is possible to apply a certain amount of cooling solvent from one nozzle in the same method as adding the polishing liquid, but as a method of increasing the cooling efficiency, Spraying in the form of a mist is also preferable. Specifically, it is preferable to use a method of spraying (spraying) a cooling solvent using an atomizer. This is because the entire platen can be uniformly cooled in a shorter time by the atomizer, and at the same time, the substrate can be instantaneously cooled.

アトマイザーを使用する場合、Nや空気等のガスと同時に噴射することが好ましい。併用することにより、更に定盤や基板を均一により速く冷却することが可能となる。水溶性溶媒を噴霧する時の圧力は、目的とする温度とスループットとの兼ね合いで任意に選択できるが、10〜10000hPaの範囲で使用することが好ましく、100〜5000hpaの範囲で使用することが更に好ましい。装置の仕様等により、目的に応じ上記範囲外でも使用できる。 When using an atomizer, it is preferable to simultaneously injecting a gas such as N 2 or air. By using together, it becomes possible to cool a surface plate and a board | substrate further more rapidly. The pressure at which the water-soluble solvent is sprayed can be arbitrarily selected in view of the target temperature and throughput, but is preferably used in the range of 10 to 10000 hPa, and more preferably in the range of 100 to 5000 hpa. preferable. Depending on the specifications of the device, it can be used outside the above range depending on the purpose.

冷却後の定盤の温度測定は、前記研磨工程終了後の定盤の温度測定と同様に行い、冷却工程の直前に実施した研磨工程の終了直後の定盤の温度に対し−5℃以上、好ましくは−15℃以上となった場合を、冷却工程の終了時とすればよい。   The temperature measurement of the platen after cooling is performed in the same manner as the temperature measurement of the platen after completion of the polishing step, and is −5 ° C. or more with respect to the temperature of the platen immediately after completion of the polishing step performed immediately before the cooling step, The case where it is preferably −15 ° C. or higher may be set as the end of the cooling step.

<冷却工程終了直後の研磨工程>
前記定盤冷却工程の終了後に、次工程である研磨工程が実施される。通常、冷却工程終了直後の研磨工程は、前工程である冷却工程の直前に実施した研磨工程と同様の条件で行われる。
<Polishing process immediately after completion of cooling process>
After completion of the platen cooling step, a polishing step as the next step is performed. Usually, the polishing step immediately after the end of the cooling step is performed under the same conditions as the polishing step performed immediately before the cooling step, which is the previous step.

(導体膜)
次に、本発明の研磨方法において研磨が施される導体膜について説明する。
本発明における被研磨体である導体膜は、銅又は銅合金からなる配線を持つ基板(ウエハ)であることが好ましい。配線金属材料としては、銅合金の中でも銀を含有する銅合金が適している。銅合金に含有される銀含量は、10質量%以下、更には1質量%以下で優れた効果を発揮し、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。
(Conductor film)
Next, the conductor film to be polished in the polishing method of the present invention will be described.
The conductor film that is the object to be polished in the present invention is preferably a substrate (wafer) having wiring made of copper or a copper alloy. As the wiring metal material, a copper alloy containing silver is suitable among the copper alloys. The silver content contained in the copper alloy exhibits an excellent effect at 10% by mass or less, further 1% by mass or less, and the most excellent effect in the copper alloy in the range of 0.00001 to 0.1% by mass. Demonstrate.

本発明における導体膜は、例えば、DRAMデバイス系では、ハーフピッチで、好ましくは0.15μm以下、より好ましくは0.10μm以下、更に好ましくは0.08μm以下の配線を有することが好ましい。
一方、MPUデバイス系では、好ましくは0.12μm以下、より好ましくは0.09μm以下、更に好ましくは0.07μm以下の配線を有することが好ましい。
このような配線を有する導体膜に対して、本発明に使用される研磨方法は特に優れた効果を発揮する。
In the DRAM device system, for example, the conductor film in the present invention preferably has a wiring with a half pitch, preferably 0.15 μm or less, more preferably 0.10 μm or less, and further preferably 0.08 μm or less.
On the other hand, the MPU device system preferably has a wiring of preferably 0.12 μm or less, more preferably 0.09 μm or less, and still more preferably 0.07 μm or less.
For the conductor film having such wiring, the polishing method used in the present invention exhibits particularly excellent effects.

(バリア金属材料)
本発明に用いられる導体膜において、銅配線と絶縁膜(層間絶縁膜を含む)との間には、銅の拡散を防ぐためのバリア層が設けられることがある。このバリア層を構成するバリア金属材料としては、低抵抗のメタル材料、例えば、TiN、TiW、Ta、TaN、W、WNが好ましく、中でもTa、TaNが特に好ましい。
(Barrier metal material)
In the conductor film used in the present invention, a barrier layer for preventing copper diffusion may be provided between the copper wiring and the insulating film (including the interlayer insulating film). As the barrier metal material constituting the barrier layer, a low-resistance metal material such as TiN, TiW, Ta, TaN, W, or WN is preferable, and Ta or TaN is particularly preferable.

(研磨液)
なお、既述の如く、本発明の方法において使用する研磨液は導体膜研磨用のものであれば公知の如何なる研磨液を用いてもよく、研磨液の種類に関わらず本発明の効果を発揮するものである。
研磨液としては、好ましくは(a)砥粒、(b)防食剤、(c)酸化剤、(d)pH調整剤、(e)界面活性剤、および(f)その他キレート剤などを(g)水、および/または、水と相溶性を有する有機溶剤 に溶解した研磨液などが挙げられ、特開2009−54796号公報、特開2008−235714号公報、特開2007−73548号公報、米国特許6083840明細書、米国特許6776696B2明細書等に開示された研磨液を使用することができる。
以下、研磨液に使用される上記した各構成要素について述べる。
(Polishing liquid)
As described above, the polishing liquid used in the method of the present invention may be any known polishing liquid as long as it is for conductor film polishing, and exhibits the effects of the present invention regardless of the type of the polishing liquid. To do.
As the polishing liquid, preferably, (a) abrasive grains, (b) anticorrosive, (c) oxidizing agent, (d) pH adjusting agent, (e) surfactant, and (f) other chelating agent (g) ) Polishing liquid dissolved in water and / or an organic solvent compatible with water, and the like. JP 2009-54796 A, JP 2008-235714 A, JP 2007-73548 A, US The polishing liquid disclosed in Japanese Patent No. 6083840, US Pat. No. 6,767,696B2 and the like can be used.
Hereinafter, the above-described components used for the polishing liquid will be described.

(a)砥粒
本発明において使用する研磨液には、砥粒が含まれることが好ましく、例えば、シリカ(例えば、沈降シリカ、フュームドシリカ、コロイダルシリカ、合成シリカ)、セリア、アルミナ、チタニア、ジルコニア、ゲルマニア、酸化マンガン、ダイヤモンドなどが挙げられ、シリカ、アルミナ、酸化マンガン等の無機砥粒が好ましく用いられ、これらの中でも、アルミナ及びシリカが更に好ましい。
(A) Abrasive grains The polishing liquid used in the present invention preferably contains abrasive grains. For example, silica (for example, precipitated silica, fumed silica, colloidal silica, synthetic silica), ceria, alumina, titania, Examples thereof include zirconia, germania, manganese oxide, and diamond, and inorganic abrasives such as silica, alumina, and manganese oxide are preferably used. Among these, alumina and silica are more preferable.

本発明の研磨液に含有される砥粒の平均粒径(一次粒径)は、5nm〜1000nmの範囲であることが好ましく、より好ましくは10nm〜800nmである。充分な研磨加工速度を達成する目的からは、20nm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からは、粒子径は700nm以下が好ましい。
なお、ここで砥粒の平均粒径(一次粒径)は、BET比表面積法により測定した値を用いている。
The average particle size (primary particle size) of the abrasive grains contained in the polishing liquid of the present invention is preferably in the range of 5 nm to 1000 nm, more preferably 10 nm to 800 nm. In order to achieve a sufficient polishing speed, particles of 20 nm or more are preferable. For the purpose of not generating excessive frictional heat during polishing, the particle size is preferably 700 nm or less.
In addition, the value measured by the BET specific surface area method is used for the average particle diameter (primary particle diameter) of an abrasive grain here.

また、砥粒としては、前記した無機砥粒と共に、有機重合体粒子を併用することも可能である。無機砥粒と有機重合体粒子を砥粒として併用する場合、その含有比は、目的に応じて適宜設定することができる。さらに、砥粒としては、アルミン酸イオン又はホウ酸イオンを用いて表面改質したコロイダルシリカ、表面電位を制御したコロイダルシリカなど、各種表面処理を行ったコロイダルシリカや、複数の材料からなる複合砥粒などを目的に応じて用いることも可能である。   Moreover, as an abrasive grain, it is also possible to use an organic polymer particle together with the above-mentioned inorganic abrasive grain. When inorganic abrasive grains and organic polymer particles are used in combination as abrasive grains, the content ratio can be appropriately set according to the purpose. Further, as abrasive grains, colloidal silica surface-modified with aluminate ions or borate ions, colloidal silica with controlled surface potential, such as colloidal silica subjected to various surface treatments, or composite abrasives composed of a plurality of materials It is also possible to use grains according to the purpose.

研磨液における砥粒の添加量は、目的に応じて適宜選択されるが、一般には、研磨液の全質量に対して、0.01〜80質量%の範囲で用いることができる。砥粒量が多いほど研磨速度は上昇するものの、砥粒に起因するスクラッチなどを抑制するという観点からは、砥粒の添加量は0.1〜70質量%であることが好ましく、0.2〜60質量%であることがより好ましい。
複数種の砥粒を用いる場合、上記添加量はその総量を表す。
上記の砥粒は、2種以上を併用することも可能であり、目的に応じて、同じ種類であってサイズの異なる砥粒を組み合わせて使用する、或いは、異なる種類の砥粒を混合して使用することも可能である。
Although the addition amount of the abrasive grains in the polishing liquid is appropriately selected according to the purpose, it can be generally used in the range of 0.01 to 80% by mass with respect to the total mass of the polishing liquid. Although the polishing rate increases as the amount of abrasive grains increases, the amount of abrasive grains added is preferably 0.1 to 70% by mass from the viewpoint of suppressing scratches and the like caused by the abrasive grains. More preferably, it is -60 mass%.
When a plurality of types of abrasive grains are used, the added amount represents the total amount.
The above-mentioned abrasive grains can be used in combination of two or more, and depending on the purpose, the abrasive grains of the same type and different sizes are used in combination, or different kinds of abrasive grains are mixed. It is also possible to use it.

(b)防食剤
本発明で使用する研磨液には、(b)防食剤を添加することが好ましい。
半導体のパッケージ工程において、ポリイミド膜に隣接した銅配線部などが露出するまで研磨する場合があり、このような場合にその金属に応じた防食剤を添加することが好ましい。
好ましい防食剤としては、研磨対象の金属表面に不動態膜を形成する化合物として、複素芳香環化合物を挙げることができる。
(B) Anticorrosive agent It is preferable to add (b) anticorrosive agent to the polishing liquid used in the present invention.
In the semiconductor packaging process, polishing may be performed until the copper wiring portion adjacent to the polyimide film is exposed. In such a case, it is preferable to add an anticorrosive agent according to the metal.
As a preferable anticorrosive, a heteroaromatic ring compound can be mentioned as a compound which forms a passive film on the metal surface to be polished.

ここで、「複素芳香環化合物」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、及び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。   Here, the “heteroaromatic ring compound” is a compound having a heterocycle containing one or more heteroatoms. A hetero atom means an atom other than a carbon atom and 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.

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、さらに好ましくは、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。   A hetero atom 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, and 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.

防食剤で用いうる複素芳香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3〜8であり、さらに好ましくは5〜7であり、特に好ましくは5及び6である。また、縮合環を有する場合の環数は、好ましくは2〜4であり、さらに好ましくは2又は3である。   The number of heterocyclic ring members of the heteroaromatic ring compound that can be used in the anticorrosive agent 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 3 to 8, more preferably 5 to 7, and particularly preferably 5 and 6. The number of rings in the case of having a condensed ring is preferably 2 to 4, more preferably 2 or 3.

これらの複素芳香環として、具体的には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。
例えば、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、ベンゾイミダゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾチアジアゾール環、ベンゾフロキサン環、ナフトイミダゾール環、ベンゾトリアゾール環、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 heteroaromatic rings include the following. However, it is not limited to these.
For example, 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 , Pyridine 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, Lysine ring, 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, benzothiazole ring Benzothiadiazole ring, benzofuroxan ring, naphthimidazole ring, benzotriazole ring, tetraazaindene ring, and the like, more preferably triazole ring and tetrazole ring.

複素芳香環化合物には置換基を有していてもよく、好ましくは、例えばハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、又は沃素原子)、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、ヘテロ環基(置換する位置は問わない)が挙げられる。   The heteroaromatic ring compound may have a substituent, and preferably, for example, a halogen atom (a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom), an alkyl group (a linear, branched, or cyclic alkyl group). Yes, it may be a polycyclic alkyl group such as a bicycloalkyl group or an active methine group), an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, or a heterocyclic group (regarding the position of substitution).

また、上記した置換基の2つが共同して環(芳香族又は非芳香族の炭化水素環、又は複素芳香環)を形成することができ、これらは、さらに組み合わされて多環縮合環を形成することができる。   In addition, two of the above-described substituents can jointly form a ring (aromatic or non-aromatic hydrocarbon ring or heteroaromatic ring), which are further combined to form a polycyclic fused ring. can do.

複素芳香環化合物を有する防食剤の具体例としては、これらに限定されるものではないが、以下のものが挙げられる。
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、1H−テトラゾール−5−酢酸、1H−テトラゾール−5−コハク酸、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、4−カルボキシ−1H−1,2,3−トリアゾール、4,5−ジカルボキシ−1H−1,2,3−トリアゾール、1H−1,2,3−トリアゾール−4−酢酸、4−カルボキシ−5−カルボキシメチル−1H−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、3−カルボキシ−1,2,4−トリアゾール、3,5−ジカルボキシ−1,2,4−トリアゾール、1,2,4−トリアゾール−3−酢酸、1Hベンゾトリアゾール、1H−ベンゾトリアゾール−5−カルボン酸等である。これらの防食剤は、単独で使用する事も、2種以上併用して使用することも可能である。
Specific examples of the anticorrosive agent having a heteroaromatic ring compound 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, 1H-tetrazole-5-acetic acid, 1H- Tetrazole-5-succinic acid, 1,2,3-triazole, 4-amino-1,2,3-triazole, 4,5-diamino-1,2,3-triazole, 4-carboxy-1H-1,2, , 3-triazole, 4,5-dicarboxy-1H-1,2,3-triazole, 1H-1,2,3-triazole-4-acetic acid, 4-carboxy-5-carboxymethyl-1H-1,2 , 3-triazole, 1,2,4-triazole, 3-amino-1,2,4-triazole, 3,5-diamino-1,2,4-triazole, 3-carboxy-1,2,4-triazole 3,5-di Rubokishi-1,2,4-triazole, 1,2,4-triazole-3-acetic acid, 1H-benzotriazole, a 1H- benzotriazole-5-carboxylic acid. These anticorrosive agents can be used alone or in combination of two or more.

研磨液における(b)防食剤の含有量としては、総量として、研磨に使用する際の研磨液(即ち、水又は水溶液で希釈する場合は希釈後の研磨液)1L中、0.0001〜1.0molの範囲が好ましく、より好ましくは0.0005〜0.5molの範囲、更に好ましくは0.0005〜0.05molの範囲である。   As content of (b) anticorrosive agent in polishing liquid, as a total amount, it is 0.0001-1 in 1L of polishing liquid at the time of using for polishing (namely, polishing liquid after dilution when diluting with water or aqueous solution). A range of 0.0 mol is preferable, a range of 0.0005 to 0.5 mol is more preferable, and a range of 0.0005 to 0.05 mol is still more preferable.

(c)酸化剤
研磨液には、(c)酸化剤を添加することが好ましい。
(c)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)等の無機の鉄(III)塩の他、鉄(III)の有機錯塩が好ましく用いられる。
(C) Oxidizing agent It is preferable to add (c) an oxidizing agent to the polishing liquid.
(C) Examples of the oxidizing agent include hydrogen peroxide, peroxide, nitrate, iodate, periodate, hypochlorite, chlorite, chlorate, perchlorate, Examples thereof include sulfates, dichromates, permanganates, ozone water, silver (II) salts, and iron (III) salts.
Examples of iron (III) salts include iron (III) in addition to inorganic iron (III) salts such as iron (III) nitrate, iron (III) chloride, iron (III) sulfate, and iron (III) bromide. Organic complex salts are preferably used.

これらの酸化剤の中では、過酸化水素、ヨウ素酸塩、次亜塩素酸塩、過硫酸塩が好ましく用いられ、更に好ましくは、過酸化水素、次亜塩素酸塩、過硫酸塩が好ましく用いられる。また、これらの酸化剤を必要に応じ例えば、ポリイミド膜との反応時間を可能な限り瞬時に行なわせるために、2種以上組み合わせて用いることも可能である。   Among these oxidizing agents, hydrogen peroxide, iodate, hypochlorite, and persulfate are preferably used, and hydrogen peroxide, hypochlorite, and persulfate are more preferably used. It is done. Moreover, it is also possible to use these oxidizing agents in combination of two or more kinds as necessary, for example, in order to make the reaction time with the polyimide film as instantaneous as possible.

(c)酸化剤の使用量は、研磨液1Lあたり、0.0001mol〜20molの範囲で使用でき、0.001〜15molの範囲で使用する事が好ましく、更に好ましくは0.001〜10molの範囲で使用することが好ましい。   (C) The amount of the oxidizing agent used can be in the range of 0.0001 mol to 20 mol per liter of the polishing liquid, preferably in the range of 0.001 to 15 mol, more preferably in the range of 0.001 to 10 mol. Is preferably used.

(d)pH調整剤
本発明に用いる研磨液は、酸性〜アルカリ性どのpH領域でも研磨可能であり、pH計の測定限界を超えるpH1以下或いはpH14以上でもよいが、研磨速度の点からは、pH0.1以上であることが好ましく、さらに好ましくは1.0以上である。
研磨液のpHを所望のpHにするためには、pH調整剤を添加することが好ましい。該pH調整剤としては、例えば、アルカリ、酸、及びpH緩衝剤が挙げられる。以下に、アルカリ、酸、及び緩衝剤について説明する。
(D) pH adjuster The polishing liquid used in the present invention can be polished in any pH range from acidic to alkaline, and may be pH 1 or less or pH 14 or more exceeding the measurement limit of a pH meter. Is preferably 1 or more, and more preferably 1.0 or more.
In order to adjust the pH of the polishing liquid to a desired pH, it is preferable to add a pH adjusting agent. Examples of the pH adjuster include alkali, acid, and pH buffer. Below, an alkali, an acid, and a buffering agent are demonstrated.

研磨液のpHを酸性側に調整するためのpH調整剤としては、無機酸及び有機酸が挙げられる。
無機酸の例としては、硫酸、硝酸、ホウ酸、リン酸などが挙げられる。これら無機酸の中では、硫酸、硝酸、リン酸が好ましく用いられ、硫酸、硝酸、リン酸を用いることが更に好ましい。
有機酸の例としては、アミノ酸、酢酸、グリコール酸、ジグリコール酸などが挙げられるが、これらに限られるものではなく、有機酸であれば必要に応じて適宜選択できる。
また、数種の酸を併用したり、有機酸と無機酸とを併用したりすることも可能である。
Examples of the pH adjuster for adjusting the pH of the polishing liquid to the acidic side include inorganic acids and organic acids.
Examples of inorganic acids include sulfuric acid, nitric acid, boric acid, phosphoric acid and the like. Among these inorganic acids, sulfuric acid, nitric acid, and phosphoric acid are preferably used, and sulfuric acid, nitric acid, and phosphoric acid are more preferably used.
Examples of organic acids include amino acids, acetic acid, glycolic acid, diglycolic acid and the like, but are not limited to these, and any organic acid can be selected as needed.
It is also possible to use several kinds of acids in combination, or to use organic acids and inorganic acids in combination.

研磨液のpHをアルカリ性側に調整するためのpH調整剤としては、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(TMAH)等の有機水酸化アンモニウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等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、ヒドロキシ安息香酸塩、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、リシン塩等が挙げられるがこの限りではない。   Examples of pH adjusters for adjusting the pH of the polishing liquid to the alkaline side include ammonium ammonium, tetramethylammonium hydroxide (TMAH), and other organic ammonium hydroxides, sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, etc. Alkali metal hydroxide, carbonate, phosphate, borate, tetraborate, hydroxybenzoate, glycyl salt, N, N-dimethylglycine salt, leucine salt, norleucine salt, guanine salt, 3, Examples include 4-dihydroxyphenylalanine salt, alanine salt, aminobutyrate, 2-amino-2-methyl-1,3-propanediol salt, valine salt, proline salt, trishydroxyaminomethane salt, lysine salt, etc. is not.

また、研磨液には、研磨中のpH変動を最小限に抑えるためpH緩衝剤の添加も有効である。
pH緩衝剤として作用しうるものの例としては、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、o−ヒドロキシ安息香酸ナトリウム(サリチル酸ナトリウム)、o−ヒドロキシ安息香酸カリウム、5−スルホ−2−ヒドロキシ安息香酸ナトリウム(5−スルホサリチル酸ナトリウム)、5−スルホ−2−ヒドロキシ安息香酸カリウム(5−スルホサリチル酸カリウム)、水酸化アンモニウム、またグリシン、アラニン、N−メチルグリシンのようなアミノ酸やアミノ酸誘導体、酪酸、グリコール酸のような有機酸も緩衝剤として用いることができる。
It is also effective to add a pH buffering agent to the polishing liquid in order to minimize the pH fluctuation during polishing.
Examples of what may act as a pH buffer include sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, sodium bicarbonate, potassium bicarbonate, trisodium phosphate, tripotassium phosphate, phosphoric acid Disodium, dipotassium phosphate, sodium borate, potassium borate, sodium tetraborate (borax), potassium tetraborate, sodium o-hydroxybenzoate (sodium salicylate), potassium o-hydroxybenzoate, 5- Sodium sulfo-2-hydroxybenzoate (sodium 5-sulfosalicylate), potassium 5-sulfo-2-hydroxybenzoate (potassium 5-sulfosalicylate), ammonium hydroxide, and also glycine, alanine, N-methylglycine Amino acids and amino acid derivatives, butyric acid, Organic acids such as cholic acid may also be used as buffering agents.

以上、pH調整剤の具体例を挙げたが、研磨液のpHを所望の値に調整できる限り、上記具体例に限定されるものではないことはいうまでもない。
pH調整剤の添加量は、研磨液のpHを所望の値に調整しうる量であれば制限は無い。
As mentioned above, although the specific example of the pH adjuster was mentioned, it cannot be overemphasized that it is not limited to the said specific example, as long as the pH of polishing liquid can be adjusted to a desired value.
The addition amount of the pH adjusting agent is not limited as long as the pH of the polishing liquid can be adjusted to a desired value.

(e)界面活性剤
本発明で用いる研磨液は、界面活性剤を含有することも可能である。界面活性剤としては、陰イオン性(アニオン性)、陽イオン性(カチオン性)、非イオン性(ノニオン性)、及び両性(ベタイン)界面活性剤からなる群から選ばれたものが好適である。
(E) Surfactant The polishing liquid used in the present invention can also contain a surfactant. The surfactant is preferably selected from the group consisting of anionic (anionic), cationic (cationic), nonionic (nonionic), and amphoteric (betaine) surfactants. .

陰イオン性界面活性剤としては、カルボン酸、スルホン酸、硫酸エステル、リン酸エステル及びそれらの塩が挙げられる。
非イオン性界面活性剤としては、エーテル型、エーテルエステル型、エステル型、及び含窒素型の非イオン性界面活性剤が挙げられる。
Examples of the anionic surfactant include carboxylic acid, sulfonic acid, sulfate ester, phosphate ester and salts thereof.
Examples of the nonionic surfactant include ether type, ether ester type, ester type, and nitrogen-containing type nonionic surfactants.

陽イオン性界面活性剤としては、アルキルアミン塩類(例えば、ココナットアミンアセテート、ステアリルアミンアセテート)、第四級アンモニウム塩類(例えば、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド、セチルトリメチルアンモニウムクロライド、ジステアリルジメチルアンモニウムクロライド、アルキルベンジルジメチルアンモニウムクロライド)、アルキルピリジニウム塩類(例えば、セチルピリジニウムクロライド)等が挙げられる。   Cationic surfactants include alkylamine salts (for example, coconut amine acetate, stearylamine acetate), quaternary ammonium salts (for example, lauryltrimethylammonium chloride, stearyltrimethylammonium chloride, cetyltrimethylammonium chloride, distearyl). Dimethylammonium chloride, alkylbenzyldimethylammonium chloride), alkylpyridinium salts (for example, cetylpyridinium chloride) and the like.

両性界面活性剤としては、アルキルベタイン型(例えば、ラウリンベタイン(ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ステアリルベタイン、2−アルキル−N−カルボキシメチル−N−ヒドロキシエチルイミダゾリウムベタイン)、アミンオキサイド型(例えば、ラウリルジメチルアミンオキサイド)等が挙げられる。   Amphoteric surfactants include alkylbetaine types (for example, lauric betaine (lauryldimethylaminoacetic acid betaine, stearylbetaine, 2-alkyl-N-carboxymethyl-N-hydroxyethylimidazolium betaine), amine oxide type (for example, lauryl). Dimethylamine oxide) and the like.

上記した界面活性剤の中でも、酸性〜中性のpH領域では陰イオン界面活性剤及びノニオン性界面活性剤がより好ましく、陰イオン性界面活性剤が更に好ましく使用することが出来る。
陰イオン界面活性剤の中でも、より好ましくはスルホ基を有する界面活性剤であり、更に好ましくはフェニル基とスルホ基を同時に有する界面活性剤である。フェニル基とスルホ基を同時に有する界面活性剤としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸、及びそれらの塩が挙げられ、これらの中でも特に好ましくは、アルキルベンゼンスルホン酸である。
Among the above surfactants, an anionic surfactant and a nonionic surfactant are more preferable in an acidic to neutral pH range, and an anionic surfactant can be more preferably used.
Among the anionic surfactants, a surfactant having a sulfo group is more preferable, and a surfactant having both a phenyl group and a sulfo group is more preferable. Examples of the surfactant having a phenyl group and a sulfo group at the same time include alkylbenzene sulfonic acid, alkyl diphenyl ether disulfonic acid, and salts thereof, and among these, alkylbenzene sulfonic acid is particularly preferable.

ノニオン系界面活性剤では、エーテル型、エーテルエステル型、エステル型が好ましく用いられる。
塩としては、アンモニウム塩(例えば、アンモニア、トリエタノールアミンとの塩)、アルカリ金属塩(例えば、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩)、ハロゲン等、が挙げられる。
As the nonionic surfactant, an ether type, an ether ester type, or an ester type is preferably used.
Examples of the salt include ammonium salts (for example, salts with ammonia and triethanolamine), alkali metal salts (for example, lithium salts, sodium salts, potassium salts), halogens, and the like.

界面活性剤を使用する場合の添加量は、総量として、研磨に使用する際の研磨液の1L中、0.0001g〜10gとすることが好ましく、0.0005g〜5gとすることがより好ましく、0.0005g〜3gとすることが特に好ましい。   The addition amount in the case of using the surfactant is preferably 0.0001 g to 10 g, more preferably 0.0005 g to 5 g in 1 L of the polishing liquid when used for polishing as a total amount. It is especially preferable to set it as 0.0005g-3g.

(f)キレート剤
本発明で使用する研磨液は、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)を含有することも可能である。
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、1,2−ジヒドロキシベンゼン−4,6−ジスルホン酸等が挙げられる。
(F) Chelating agent The polishing liquid used in the present invention may contain 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, 1,2-dihydroxybenzene-4,6-disulfonic acid.

キレート剤は必要に応じて2種以上併用してもよい。
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よく、例えば、研磨に使用する際の研磨液の1L中、0.0003mol〜0.07molの範囲になるように添加する。
Two or more chelating agents may be used in combination as necessary.
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 so that it is in the range.

(g)水、および/または、水と相溶性を有する有機溶剤
本発明に使用する研磨液に使用可能な水は、蒸留水、イオン交換水等一般に半導体材料用途に用いられるものが使用可能である。
(G) Water and / or organic solvent compatible with water As the water that can be used in the polishing liquid used in the present invention, those generally used for semiconductor materials such as distilled water and ion-exchanged water can be used. is there.

水と相溶性を有する有機溶媒の例としては、ケトン系、エーテル系、アルコール系、グリコール系、グリコールエーテル系やアミド系溶媒などが挙げられ、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、エトキシエタノールなどが代表的である。これらの中では、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、N−メチルピロリドン、メタノール、エタノール、エチレングリコールなどを好ましく用いることができ、メチルエチルケトン、ジオキサン、N−メチルピロリドン、メタノール、エタノールが良好である。   Examples of organic solvents that are compatible with water include ketone-based, ether-based, alcohol-based, glycol-based, glycol ether-based and amide-based solvents, such as acetone, methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran, dioxane, dimethylacetamide, N- Typical examples include methyl pyrrolidone, dimethyl sulfoxide, acetonitrile, methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, ethylene glycol, propylene glycol, ethoxyethanol and the like. Among these, methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran, dioxane, N-methylpyrrolidone, methanol, ethanol, ethylene glycol and the like can be preferably used, and methyl ethyl ketone, dioxane, N-methylpyrrolidone, methanol and ethanol are preferable.

上記した有機溶剤を水とともに使用する場合の有機溶剤の含有量としては、総量として、研磨に使用する際の研磨液(即ち、水又は水溶液で希釈する場合は希釈後の研磨液)1L中、1〜900gの範囲が好ましく、より好ましくは2〜800gの範囲、更に好ましくは5〜700gの範囲である。   The content of the organic solvent in the case of using the above organic solvent together with water, as a total amount, in 1 L of a polishing liquid when used for polishing (that is, a polishing liquid after dilution when diluted with water or an aqueous solution), The range of 1-900g is preferable, More preferably, it is the range of 2-800g, More preferably, it is the range of 5-700g.

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。本発明はこれらの実施例により、限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described specifically by way of examples. The present invention is not limited by these examples.

研磨装置は荏原製作所のFREX300を使用した。評価に用いた被研磨用の基板、および研磨パッドは以下に示す通りである。
基板:直径300mmの銅配線ウエハ(パターンウエハ)
(マスクパターン754CMP(ATDF社))
研磨パッド:IC1400−K Groove(ロデール社製)
The polishing apparatus used was a FREX300 manufactured by Ebara Corporation. The substrate to be polished and the polishing pad used for evaluation are as shown below.
Substrate: Copper wiring wafer (pattern wafer) with a diameter of 300 mm
(Mask pattern 754CMP (ATDF))
Polishing pad: IC1400-K Groove (Rodel)

(実施例1〜9、比較例1〜7)
基板の研磨は、下記の研磨液を流量 280ml/minで定盤上に供給しながら、1段目の研磨(研磨工程(1))を30秒間行った後、研磨液の供給を止め、定盤と基板とを冷却する冷却工程(定盤冷却工程)を行った。その後、冷却を止め、引き続き、研磨液の流量が280ml/minで2段目の研磨(研磨工程(2))を実施した。研磨の進行は、エンドポイント検出により制御し、研磨は、オーバーポリッシュ時間が10秒となるところで2段目の研磨を終了した。
(Examples 1-9, Comparative Examples 1-7)
For polishing the substrate, the following polishing solution was supplied onto the surface plate at a flow rate of 280 ml / min, and after the first stage polishing (polishing step (1)) was performed for 30 seconds, the supply of the polishing solution was stopped and fixed. The cooling process (surface plate cooling process) which cools a board and a board | substrate was performed. Thereafter, the cooling was stopped, and the second-stage polishing (polishing step (2)) was then carried out at a polishing liquid flow rate of 280 ml / min. The progress of the polishing was controlled by endpoint detection, and the polishing of the second stage was completed when the overpolish time was 10 seconds.

1段目と2段目の研磨条件、1段目研磨後と2段目研磨前の間の冷却工程条件、1段目の研磨終了直後の定盤の温度と2段目研磨開始直前定盤の温度との差異である温度差を表1〜表3に示す。温度は研磨装置に装着されている温度計でリアルタイムで測定した。
尚、特に断らない限り、1段目研磨、及び2段目研磨での定盤(プラテン)とヘッドの回転数は、各々70rpm、冷却工程での定盤(プラテン)とヘッドの回転数は、各々70rpmで実施した。
Polishing conditions for the first and second stages, cooling process conditions after the first stage polishing and before the second stage polishing, the temperature of the surface plate immediately after the completion of the first stage polishing and the surface plate immediately before the start of the second stage polishing Tables 1 to 3 show the temperature difference which is the difference from the temperature. The temperature was measured in real time with a thermometer attached to the polishing apparatus.
Unless otherwise specified, the rotational speeds of the platen and head in the first stage polishing and the second stage polishing are 70 rpm, respectively, and the rotational speeds of the platen and head in the cooling process are Each was performed at 70 rpm.

用いた研磨液は特開2009−54796号公報の実施例1−1に記載の研磨液101である。   The polishing liquid used was the polishing liquid 101 described in Example 1-1 of JP-A-2009-54796.

(評価方法 研磨速度)
研磨速度の算出:した研磨液を用いてCuブランケットウエハを60秒間研磨し、ウエハ面上の均等間隔の49箇所に対し、研磨前後での金属膜厚を電気抵抗値から換算して求め、それらを研磨時間で割って求めた値の平均値を研磨速度とした。
(Evaluation method Polishing speed)
Polishing rate calculation: Cu blanket wafer was polished for 60 seconds using the polishing liquid obtained, and the metal film thickness before and after polishing was calculated from the electrical resistance value for 49 equally spaced locations on the wafer surface. The average value of the values obtained by dividing by the polishing time was taken as the polishing rate.

(評価方法 ディッシングの評価)
ディッシングの評価は評価に用いた被研磨用の導体膜のパターンウエハに対し、ラインアンドスペース部(ライン100μm、スペース100μm)の段差を、接触式段差計Dektak V3201(Veeco社製)で測定した。
表1〜表3に、評価結果を示す。
(Evaluation method Dishing evaluation)
For the evaluation of dishing, the step of the line-and-space portion (line 100 μm, space 100 μm) was measured with a contact-type step meter Dektak V3201 (manufactured by Veeco) on the pattern wafer of the conductive film to be polished used for the evaluation.
Tables 1 to 3 show the evaluation results.

Figure 2010272635
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Figure 2010272635
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Figure 2010272635
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表1〜表3から明らかなように、本発明の研磨方法を用いた実施例1〜9はディッシングが小さく、良好な平坦性を示した。特に2段目の研磨圧力を小さくした実施例4〜6はディッシングが小さく、さらに良好な平坦性を示した。
これに対し冷却工程を設けずに研磨した比較例1〜3比較例5はディッシングが大きく平坦性に劣ったものであった。
また、1段目と2段目の間に冷却工程を設けずに、2段目研磨の後でオーバーポリッシュ時に冷却した比較例4は、ディッシングが大きかった。これはオーバーポリッシュ中に定盤や導体膜の冷却はできるものの、研磨液の希釈も同時に起こったものと考えられ、研磨速度が低下し、また部分的に銅残りが発生した。また、2段目の研磨工程中に冷却を試みた比較例6では、冷却を全く行わなかった比較例2に比べると、ややディッシングが小さいが、本発明の実施例1〜9に比べてディッシングが大きく、またスクラッチ傷の発生が見られた。比較例6は空気を吹きつけながら2段目の研磨をしたことによって、研磨液が吹き飛んでしまったものと考えられる。また、回転数を下げた比較例7は、ディッシングの悪化が起こった。比較例7の結果からは、冷却工程は、研磨中に行うのではなく、1段目の研磨と2段目の研磨の間に設けることが効果的であることがわかる。
As is clear from Tables 1 to 3, Examples 1 to 9 using the polishing method of the present invention showed small dishing and good flatness. In particular, Examples 4 to 6 in which the polishing pressure at the second stage was reduced showed small dishing and further showed good flatness.
On the other hand, Comparative Examples 1 to 3 polished without providing a cooling step had large dishing and poor flatness.
Further, in Comparative Example 4 in which the cooling process was not provided between the first stage and the second stage, and cooling was performed during overpolishing after the second stage polishing, dishing was large. Although the surface plate and the conductor film could be cooled during overpolishing, it was considered that the polishing liquid was also diluted at the same time, the polishing rate was lowered, and copper residue was partially generated. Further, in Comparative Example 6 in which cooling was attempted during the second polishing step, dishing was slightly smaller than in Comparative Example 2 in which cooling was not performed at all, but dishing was performed in comparison with Examples 1 to 9 of the present invention. And scratches were observed. In Comparative Example 6, it is considered that the polishing liquid was blown off by performing the second stage polishing while blowing air. Further, in Comparative Example 7 in which the rotational speed was lowered, dishing deteriorated. From the results of Comparative Example 7, it can be seen that it is effective to provide the cooling step between the first-stage polishing and the second-stage polishing, not during the polishing.

(実施例10)
実施例1において、オーバーポリッシュの工程で更に研磨圧力を変更し、3段階に圧力を変更する3段階の研磨を実施した。表4に、各研磨工程の条件と、評価結果を示す。
(Example 10)
In Example 1, the polishing pressure was further changed in the over-polishing process, and three-stage polishing was performed in which the pressure was changed to three stages. Table 4 shows the conditions for each polishing step and the evaluation results.

Figure 2010272635
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表4に示すように、研磨工程を3段階にし、1段目の研磨終了直後と2段目の研磨開始直前との定盤の温度差を5℃以上にし、且つ2段目の研磨終了直後と3段目の研磨開始直前との定盤の温度差を5℃以上にし、本発明の研磨方法を採用した実施例10は、実施例1よりディッシングが小さく平坦性の良好な研磨方法であることがわかる。   As shown in Table 4, the polishing process is divided into three stages, the temperature difference of the surface plate between immediately after the completion of the first stage polishing and immediately before the start of the second stage polishing is 5 ° C. or more, and immediately after the completion of the second stage polishing. The tenth embodiment in which the temperature difference between the surface plate and the immediately before the start of the third stage polishing is 5 ° C. or more and the polishing method of the present invention is adopted is a polishing method with less dishing and better flatness than the first embodiment. I understand that.

Claims (7)

同一の導体膜を同一の定盤上で研磨液を用いて研磨する研磨工程を2回以上有し、且つ、最初の研磨工程と最後の研磨工程との間に、直前に実施した研磨工程の終了直後の定盤の温度に対して−5℃〜−80℃となるように定盤を冷却する冷却工程を有する、化学的機械的研磨方法。   A polishing process in which the same conductive film is polished twice or more on the same surface plate using a polishing liquid, and the polishing process performed immediately before and between the first polishing process and the last polishing process. A chemical mechanical polishing method comprising a cooling step of cooling a platen so as to be -5 ° C to -80 ° C with respect to the temperature of the platen immediately after the completion. 前記冷却工程が、該冷却工程の直前に実施した研磨工程の終了直後の定盤の温度に対して−15℃〜−60℃となるように定盤を冷却する化学的機械的研磨方法。   A chemical mechanical polishing method for cooling a platen such that the cooling step is at -15 ° C to -60 ° C with respect to the temperature of the platen immediately after completion of the polishing step performed immediately before the cooling step. n回目の研磨工程における研磨圧力をPとし、(n+1)回目の研磨工程における研磨圧力をPn+1としたとき、Pと、Pn+1とが異なる研磨圧力である請求項1または請求項2に記載の化学的機械的研磨方法。 The polishing pressure at the n-th polishing step and P n, (n + 1) th when the polishing pressure was set to P n + 1 in the polishing step, according to claim 1, wherein the P n, and the P n + 1 is different polishing pressures Item 3. The chemical mechanical polishing method according to Item 2. とPn+1との関係が、P>Pn+1である請求項3に記載の化学的機械的研磨方法。 The chemical mechanical polishing method according to claim 3, wherein a relationship between P n and P n + 1 is P n > P n + 1 . 前記冷却工程における冷却方法が、定盤上に水性溶媒を付与して冷却する方法である請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の化学的機械的研磨方法。   The chemical mechanical polishing method according to any one of claims 1 to 4, wherein the cooling method in the cooling step is a method of cooling by applying an aqueous solvent on a surface plate. 前記水性溶媒が、水である請求項5に記載の化学的機械的研磨方法。   The chemical mechanical polishing method according to claim 5, wherein the aqueous solvent is water. 前記同一の導体膜が、銅又は銅合金からなる導体膜である請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の化学的機械的研磨方法。   The chemical mechanical polishing method according to claim 1, wherein the same conductor film is a conductor film made of copper or a copper alloy.
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