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JP2007095713A - Polishing liquid for barrier layer - Google Patents

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JP2007095713A
JP2007095713A JP2005278822A JP2005278822A JP2007095713A JP 2007095713 A JP2007095713 A JP 2007095713A JP 2005278822 A JP2005278822 A JP 2005278822A JP 2005278822 A JP2005278822 A JP 2005278822A JP 2007095713 A JP2007095713 A JP 2007095713A
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JP
Japan
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polishing
acid
polishing liquid
barrier layer
persulfate
Prior art date
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Pending
Application number
JP2005278822A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuya Kamimura
上村  哲也
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.)
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Publication date
Application filed by Fujifilm Corp filed Critical Fujifilm Corp
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Publication of JP2007095713A publication Critical patent/JP2007095713A/en
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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

【課題】 本発明の課題は、バリア層金属膜を速い研磨速度を達成しつつ、ディッシングも低減できるバリア層用研磨液を提供すること。
【解決手段】 半導体集積回路のバリア層を研磨する為の研磨液であって、過硫酸塩とコロイダルシリカと、アミン誘導体とを含むバリア層用研磨液。
【選択図】 なし
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a barrier layer polishing liquid capable of reducing dishing while achieving a high polishing rate for a barrier layer metal film.
A polishing liquid for polishing a barrier layer of a semiconductor integrated circuit, the polishing liquid for a barrier layer containing persulfate, colloidal silica, and an amine derivative.
[Selection figure] None

Description

本発明は、化学機械研磨液およびこれを用いる半導体デバイスの製造方法に関する。更に詳しくは、本発明は半導体デバイスの製造におけるバリア研磨を速い研磨速度にて達成できるバリア層用研磨液に関する。   The present invention relates to a chemical mechanical polishing liquid and a method for producing a semiconductor device using the same. More specifically, the present invention relates to a barrier layer polishing liquid that can achieve barrier polishing in the manufacture of semiconductor devices at a high polishing rate.

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、小型化・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おり、近年配線用の金属として配線抵抗の低い銅を用いたLSIが開発され、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。
CMPは積層化で生じたウェハ表面の凹凸を平坦化するための技術で、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。
In the development of a semiconductor device represented by a semiconductor integrated circuit (hereinafter referred to as LSI), in order to reduce the size and increase the speed, there is a demand for higher density and higher integration by miniaturization and lamination of wiring. LSIs using copper having low wiring resistance as a metal for wiring have been developed, and various techniques such as chemical mechanical polishing (hereinafter referred to as CMP) have been used as techniques for this purpose.
CMP is a technique for flattening the unevenness of the wafer surface caused by lamination. A general method is to attach a polishing pad on a circular polishing platen and immerse the polishing pad surface with a polishing liquid. Then, press the surface of the substrate (wafer) against the pad, apply a predetermined pressure (polishing pressure) from the back side, rotate both the polishing platen and the substrate, and the surface of the substrate is caused by the generated mechanical friction. Flattening.

CMPに用いる金属用研磨液は、一般には砥粒(例えばアルミナ、シリカ)と酸化剤(例えば過酸化水素)とを含むものであって、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と考えられている。   A metal polishing liquid used in CMP generally contains abrasive grains (eg, alumina, silica) and an oxidizing agent (eg, hydrogen peroxide). The metal surface is oxidized with an oxidizing agent, and the oxide film is polished. It is thought that it is grind | polishing by removing with a grain.

しかしながら、このような金属用研磨液を用いてCMPを行うと、研磨傷(スクラッチ)、研磨面全体が必要以上に研磨される現象(シニング)、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)、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)などが発生することがある。特に、近年はいっそうの高密度化・高集積化が図られているために、ディッシング低減への要求はますます強くなりつつある。また、最近は生産性向上のため、LSI製造時のウェハ径が大型化しており、現在は直径200mm以上が汎用され、300mm以上の大きさでの製造も開始され始めた。このような大型化に伴い、ウェハ中心部と周辺部とでの研磨速度の差が大きくなり、面内均一性に対する改善要求が強くなってきている。さらに、最近は、機械的強度の弱い絶縁材料を用いても膜剥離が発生しないように、低圧力下で研磨を行った時でも十分な研磨速度が得られるような方法が望まれている。   However, when CMP is carried out using such a metal polishing liquid, polishing scratches (scratches), a phenomenon in which the entire polishing surface is polished more than necessary (thinning), the polishing metal surface is not flat, only the center. Phenomena that is deeply polished to produce dish-like dents (dishing), insulators between metal wires are polished more than necessary, and the surface of multiple metal wires forms dish-shaped recesses (erosion), etc. May occur. In particular, in recent years, since higher density and higher integration have been achieved, the demand for reducing dishing has been increasing. In recent years, the diameter of wafers during the manufacture of LSIs has increased in order to improve productivity. Currently, the diameter of 200 mm or more is widely used, and the manufacture of 300 mm or more has started. With such an increase in size, the difference in polishing rate between the wafer center and the periphery has increased, and the demand for improvement in in-plane uniformity has increased. Furthermore, recently, there is a demand for a method capable of obtaining a sufficient polishing rate even when polishing is performed under a low pressure so that film peeling does not occur even when an insulating material having low mechanical strength is used.

このような問題点を解決するために、砥粒を含まず、過酸化水素/リンゴ酸/ベンゾトリアゾール/ポリアクリル酸アンモニウムおよび水からなる金属用研磨液が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。この方法によれば、凹部に金属膜が残された導体パターンが得られるものの、十分な研磨速度が得難いという問題点を有していた。また、研磨パッドの劣化を抑える有機化合物を含有する化学機械研磨用水系分散体が開示されている(例えば、特許文献2参照。)が、ディッシング現象に対する懸念が残る。ディッシング抑制方法として、始めに常温で第一段階の研磨を行い、続けて系の温度を低下させて第二段階の研磨を行うことでディッシングを抑制する方法が記載されている(例えば、特許文献3参照。)が、プロセスコストが高く、汎用性に欠ける。   In order to solve such a problem, a metal-polishing liquid which does not contain abrasive grains and is composed of hydrogen peroxide / malic acid / benzotriazole / ammonium polyacrylate and water is disclosed (for example, Patent Document 1). reference.). According to this method, although a conductor pattern in which the metal film is left in the concave portion can be obtained, there is a problem that it is difficult to obtain a sufficient polishing rate. Moreover, although the chemical mechanical polishing aqueous dispersion containing an organic compound that suppresses the deterioration of the polishing pad has been disclosed (for example, see Patent Document 2), there is still concern about the dishing phenomenon. As a dishing suppression method, a method is described in which first-stage polishing is first performed at room temperature, and then the system temperature is lowered to perform second-stage polishing to suppress dishing (for example, Patent Documents). 3)), but the process cost is high and the versatility is lacking.

一方、配線用の金属としては従来からタングステンおよ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。しかしながら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4参照。)。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きた。しかしながら、近年は更なる高密度化を目指す配線の微細化に伴って、銅配線の導電性や電子特性などの向上が必要となり、それに伴って高純度銅に第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きている。同時に、これらの高精細で高純度の材料を汚染させることなく高生産性を発揮し得る高速金属研磨手段が求められている。   On the other hand, tungsten and aluminum have been widely used for 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 4). Further, a dual damascene method in which a contact hole and a wiring trench 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 has been shipped. However, in recent years, with the miniaturization of wiring aiming at further higher density, it has become necessary to improve the conductivity and electronic characteristics of copper wiring, and accordingly, a copper alloy in which a third component is added to high-purity copper is required. It is also beginning to be considered for use. At the same time, there is a need for high-speed metal polishing means that can exhibit high productivity without contaminating these high-definition and high-purity materials.

また、銅配線使用時には、銅イオンが絶縁材料への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、これにはTaN,TaSiN,Ta,TiN、Ti、Nb、W,WN,Co,Zr,ZrNおよびCuTa合金から選ばれる1層または2層以上から作られている。しかしながら,これらバリア材料自体が導電性の性質を持っているため,リーク電流などのエラー発生を防ぐために絶縁層上のバリア材料は完全に除去されなければならず,この除去加工は金属配線材のバルク研磨と同様な方法によって達成されている(バリアCMP)。又同時に、これらのバルク材料を汚染させることなく高生産性を発揮し得る高速金属研磨手段が求められている。   In addition, when copper wiring is used, a diffusion preventing layer called a barrier layer is generally provided between the wiring portion and the insulating layer for the purpose of preventing copper ions from diffusing into the insulating material, which includes TaN, TaSiN, It is made of one layer or two or more layers selected from Ta, TiN, Ti, Nb, W, WN, Co, Zr, ZrN, and CuTa alloy. However, since these barrier materials themselves have conductive properties, the barrier material on the insulating layer must be completely removed to prevent the occurrence of errors such as leakage current. This is achieved by a method similar to bulk polishing (barrier CMP). At the same time, there is a need for high-speed metal polishing means that can exhibit high productivity without contaminating these bulk materials.

例えば、過硫酸塩によってバリア層金属膜を高速研磨できる方法が開示されている(例えば、特許文献5参照。)。しかしながら、高速研磨に伴いディッシングが拡大するという問題があった。
特開2001−127019号公報 特開2001−279231号公報 特開平8−83780号公報 特開平2−278822号公報 特開平6−313164号公報
For example, a method is disclosed in which a barrier layer metal film can be polished at high speed with a persulfate (see, for example, Patent Document 5). However, there is a problem that dishing increases with high-speed polishing.
JP 2001-127019 A JP 2001-279231 A JP-A-8-83780 JP-A-2-278822 JP-A-6-313164

本発明は、LSIの生産性を高めるためにより迅速なCMPを進めるにおいては、バリア層金属をより高速且つ低ディッシングで加工する背景に基づいて行なわれたものである。したがって本発明の目的は、バリア層金属膜を速い研磨速度を達成しつつ、ディッシングも低減できるバリア層用研磨液を提供することである。   The present invention is based on the background of processing the barrier layer metal at a higher speed and with a low dishing in order to increase the CMP speed in order to increase the productivity of the LSI. Accordingly, an object of the present invention is to provide a barrier layer polishing liquid capable of reducing dishing while achieving a high polishing rate for a barrier layer metal film.

本発明者は鋭意検討した結果、下記研磨液を用いることによって上記問題を解決できることを見出して課題を達成するに至った。すなわち、本発明は、下記の通りである。   As a result of intensive studies, the present inventor has found that the above problem can be solved by using the following polishing liquid, and has achieved the object. That is, the present invention is as follows.

<1> 半導体集積回路のバリア層を研磨する為の研磨液であって、過硫酸塩と、コロイダルシリカと、アミン誘導体とを含むバリア層用研磨液である。 <1> A polishing liquid for polishing a barrier layer of a semiconductor integrated circuit, which is a polishing liquid for a barrier layer containing persulfate, colloidal silica, and an amine derivative.

<2> 前記アミン誘導体が、メチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、エチレンジアミン、ヒドラジン、エタノールアミン、ピペラジン、ピリジン、ポリアミン、及びポリアリルアミンからなる群より選択される少なくとも一種であることを特徴とする前記<1>に記載のバリア層用研磨液である。 <2> The amine derivative is at least one selected from the group consisting of methylamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, ethylenediamine, hydrazine, ethanolamine, piperazine, pyridine, polyamine, and polyallylamine. It is a polishing liquid for barrier layers as described in <1>.

<3> 前記アミン誘導体が、カルボキシル基を1つ有するアミノ酸であることを特徴とする前記<1>に記載のバリア層用研磨液である。 <3> The polishing liquid for a barrier layer according to <1>, wherein the amine derivative is an amino acid having one carboxyl group.

<4> 前記アミノ酸が、L−アラニン、β−アラニン、グリシルグリシン、L−グルタミン、L−アスパラギン、L−アルギニン、L−フェニルアラニン、L−トリプトファン、トリシン、L−リシン、及びL−メチオニンからなる群より選択される少なくとも一種であることを特徴とする前記<3>に記載のバリア層用研磨液である。 <4> The amino acid is L-alanine, β-alanine, glycylglycine, L-glutamine, L-asparagine, L-arginine, L-phenylalanine, L-tryptophan, tricine, L-lysine, and L-methionine. The polishing liquid for a barrier layer according to <3>, wherein the polishing liquid is at least one selected from the group consisting of:

<5> 前記過硫酸塩が過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、又は過硫酸カリウムであることを特徴とする前記<1>〜<4>のいずれか1項に記載のバリア層用研磨液である。 <5> The barrier layer polishing liquid according to any one of <1> to <4>, wherein the persulfate is ammonium persulfate, sodium persulfate, or potassium persulfate.

<6> 前記過硫酸塩の濃度が0.001〜10質量%であることを特徴とする前記<1>〜<5>のいずれか1項に記載のバリア層用研磨液である。 <6> The barrier layer polishing slurry according to any one of <1> to <5>, wherein the concentration of the persulfate is 0.001 to 10% by mass.

<7> 前記研磨粒子の濃度が0.001〜5質量%であることを特徴とする前記<1>〜<6>のいずれか1項に記載のバリア層用研磨液である。 <7> The polishing liquid for a barrier layer according to any one of <1> to <6>, wherein the concentration of the abrasive particles is 0.001 to 5% by mass.

本発明のバリア層用研磨液により、バリア層金属膜を速い研磨速度かつ低ディッシングにて研磨できる。   With the barrier layer polishing liquid of the present invention, the barrier layer metal film can be polished at a high polishing rate and low dishing.

以下、本発明の具体的態様について説明する。
過硫酸を用いた場合にはこれまでにバリア層を充分な研磨速度で研磨できることが分かっていた。しかし、過硫酸を用い高速でバリア層を研磨した場合にはディッシングが拡大する問題があった。しかし、本発明に至る過程で、今回アミン誘導体を用いるディッシングが予想外に小さくなることを見出した。これはおそらく、アミン誘導体が被研磨面上に吸着することでディッシングの進行を抑制した為と予想される。
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described.
When persulfuric acid is used, it has been known so far that the barrier layer can be polished at a sufficient polishing rate. However, when the barrier layer is polished at a high speed using persulfuric acid, there is a problem that dishing increases. However, in the process leading to the present invention, the present inventors have found that dishing using an amine derivative is unexpectedly reduced. This is probably because the amine derivative adsorbed on the surface to be polished to suppress the progress of dishing.

尚、本明細書における化合物中の置換基(原子団)表記に於いて、置換及び無置換を記していない場合は、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。   In addition, in the description of substituents (atomic groups) in the compounds in the present specification, when neither substituted nor unsubstituted is described, it includes those having no substituent and those having a substituent. is there. For example, the “alkyl group” includes not only an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group).

本発明の研磨液は、構成成分として少なくとも、過硫酸塩と、研磨用粒子としてコロイダルシリカと、アミン誘導体とを含有する。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、有機酸、無機酸、界面活性剤、水溶性ポリマー、及び添加剤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。   The polishing liquid of the present invention contains at least a persulfate as a constituent, colloidal silica as an abrasive particle, and an amine derivative. The polishing liquid of the present invention may further contain other components, and preferred components include organic acids, inorganic acids, surfactants, water-soluble polymers, and additives. The above components contained in the polishing liquid may be used alone or in combination of two or more.

以下、各構成成分について説明する。
〔過硫酸塩〕
本発明のバリア層用研磨液は、過硫酸塩を含有する。かかる過硫酸塩は、バリア金属を酸化する。
過硫酸塩としては例えば、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウムが好ましく用いられる。研磨液の汚染を防ぐ観点から、過硫酸アンモニウムが特に好ましい。
Hereinafter, each component will be described.
[Persulfate]
The polishing liquid for a barrier layer of the present invention contains a persulfate. Such persulfate oxidizes the barrier metal.
For example, ammonium persulfate, sodium persulfate, or potassium persulfate is preferably used as the persulfate. From the viewpoint of preventing contamination of the polishing liquid, ammonium persulfate is particularly preferable.

過硫酸塩の添加量は、研磨に使用する際の金属用研磨液中、0.001〜10質量%とすることが好ましく、0.01〜10質量%とすることがより好ましく、1〜10質量%とすることが特に好ましい。即ち、過硫酸塩の添加量は、バリア金属層の酸化が充分に起こることを期待する点で0.001質量%以上が好ましく、研磨面の荒れ防止の点から10質量%以下が好ましい。   The amount of persulfate added is preferably 0.001 to 10% by mass, more preferably 0.01 to 10% by mass in the metal polishing liquid used for polishing. It is especially preferable to set it as the mass%. That is, the addition amount of the persulfate is preferably 0.001% by mass or more from the viewpoint of sufficiently oxidizing the barrier metal layer, and is preferably 10% by mass or less from the viewpoint of preventing the polishing surface from being roughened.

〔研磨粒子〕
本発明のバリア層用研磨液は、バリア金属を研磨する研磨用粒子としてコロイダルシリカを含有する。
[Abrasive particles]
The barrier layer polishing liquid of the present invention contains colloidal silica as polishing particles for polishing the barrier metal.

被研磨面の研磨後のスクラッチを低減する目的で含有される研磨粒子の平均粒径は、10〜70nmが好ましく、10〜45nm以下がより好ましい。   The average particle diameter of the abrasive particles contained for the purpose of reducing scratches after polishing of the surface to be polished is preferably 10 to 70 nm, and more preferably 10 to 45 nm.

被研磨面の研磨後のスクラッチを低減する目的で含有される研磨粒子の濃度は、スラリー中に0.001〜5質量%含まれていることが好ましく、0.01〜3質量%含まれていることがより好ましい。
本発明で用いるコロイダルシリカは、市販品を使用することができる。
The concentration of abrasive particles contained for the purpose of reducing scratches after polishing of the surface to be polished is preferably 0.001 to 5% by mass and preferably 0.01 to 3% by mass in the slurry. More preferably.
A commercial item can be used for the colloidal silica used by this invention.

〔アミン誘導体〕
本発明のバリア層用研磨液は、アミン誘導体を含有する。アミン誘導体は、例えば、メチルアミン等のアミン類であっても、アミノ基とカルボキシル基とを有するアミノ酸であってもよい。本発明におけるアミン誘導体がアミノ酸の場合には、カルボキシル基を1つ有するアミノ酸であることが好ましい。
[Amine derivative]
The barrier layer polishing liquid of the present invention contains an amine derivative. The amine derivative may be, for example, an amine such as methylamine or an amino acid having an amino group and a carboxyl group. When the amine derivative in the present invention is an amino acid, it is preferably an amino acid having one carboxyl group.

本発明におけるアミン誘導体がアミノ酸の場合には、カルボキシル基を1つ有するアミノ酸であることが好ましい。
アミノ酸としては水溶性のものが好ましく、以下の群から選ばれたものがより適している。例えば、L−アラニン、β−アラニン、グリシルグリシン、L−グルタミン、L−アスパラギン、L−アルギニン、L−フェニルアラニン、L−トリプトファントリシン、L−リシン、L−メチオニンが好ましい。
When the amine derivative in the present invention is an amino acid, it is preferably an amino acid having one carboxyl group.
The amino acid is preferably water-soluble, and those selected from the following group are more suitable. For example, L-alanine, β-alanine, glycylglycine, L-glutamine, L-asparagine, L-arginine, L-phenylalanine, L-tryptophan tricine, L-lysine, and L-methionine are preferable.

アミン類としては水溶性のものが好ましく、以下の群から選ばれたものがより適している。例えば、メチルアミン、エチルアミン、ブチルアミン、ヘキシルアミン、ベンジルアミン、アリルアミン、ジエチルアミン、ベンジルエチルアミン、トリエチルアミン、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、2−アミノ−1,3−プロパンジオール、モルホリン、ピリジン、ピペラジン、ピペリジン、アミン、ヒドラジン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ポリアリルアミン等から少なくとも1種を含むことが望ましい。特に、メチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、エチレンジアミン、ヒドラジン、エタノールアミン、ピペラジン、ピリジン、ポリアリルアミンが好ましい。   The amines are preferably water-soluble, and those selected from the following group are more suitable. For example, methylamine, ethylamine, butylamine, hexylamine, benzylamine, allylamine, diethylamine, benzylethylamine, triethylamine, ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, 2-amino-1,3-propanediol, morpholine, pyridine, piperazine, It is desirable to include at least one selected from piperidine, amine, hydrazine, ethylenediamine, hexamethylenediamine, polyallylamine and the like. In particular, methylamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, ethylenediamine, hydrazine, ethanolamine, piperazine, pyridine, and polyallylamine are preferable.

アミン誘導体は、本発明のバリア層用研磨液中に、単一種を添加してもよいし、2種以上を併用してもよい。本発明で用いるアミン誘導体は、常法に従って合成できるほか、市販品を使用してもよい。   A single type of amine derivative may be added to the polishing slurry for a barrier layer of the present invention, or two or more types may be used in combination. The amine derivative used in the present invention can be synthesized according to a conventional method, or a commercially available product may be used.

アミン誘導体の添加量としては、総量として、研磨に使用する際の研磨液の1L中、好ましくは0.0005〜5mol/L、より好ましくは0.01〜0.5mol/L含まれていることが好ましい。   As an added amount of the amine derivative, the total amount is preferably 0.0005 to 5 mol / L, more preferably 0.01 to 0.5 mol / L in 1 L of the polishing liquid used for polishing. Is preferred.

〔不動態膜形成剤〕
本発明の金属用研磨液は、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する化合物(不動態膜形成剤)として少なくとも1種の複素環化合物を含有していても良い。
「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。
[Passive film forming agent]
The metal polishing liquid of the present invention contains at least one heterocyclic compound as a compound (passive film forming agent) that forms a passive film on the surface of the metal to be polished and suppresses a chemical reaction on the substrate. May be.
A “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.

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、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。すなわち、1−H−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-H-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.

本発明で用いる複素環化合物は、単一種で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。また、本発明で用いる複素環化合物は、常法に従って合成できるほか、市販品を使用してもよい。   The heterocyclic compound used in the present invention may be used alone or in combination of two or more. Moreover, the heterocyclic compound used by this invention can be synthesize | combined according to a conventional method, and may use a commercial item.

本発明で用い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金属用研磨液(即ち、水または水溶液で希釈する場合は希釈後の金属用研磨液。)1L中、0.0001〜1.0mol/Lが好ましく、より好ましくは0.0005〜0.5mol/L、更に好ましくは0.0005〜0.05mol/Lである。   The total amount of the heterocyclic compound used in the present invention is 0. In 1 L of a metal polishing liquid used for polishing (that is, a metal polishing liquid after dilution when diluted with water or an aqueous solution). 0001-1.0 mol / L is preferable, More preferably, it is 0.0005-0.5 mol / L, More preferably, it is 0.0005-0.05 mol / L.

〔酸〕
本発明の研磨液は酸を含有することが好ましい。ここでいう酸は、金属を酸化するための酸化剤とは構造が異なる化合物であり、前述の酸化剤として機能する酸を包含するものではない。ここでの酸は、酸化の促進、pH調整、緩衝剤としての作用を有する。酸の例として、その範囲で、無機酸、有機酸が挙げられる。無機酸としては、硫酸、硝酸、ホウ酸、燐酸、炭酸などが挙げられ、無機酸の中では燐酸、炭酸が好ましい。
本発明においては特に有機酸が存在することが好ましく、さらにはアミノ酸が好ましい。有機酸としては、以下の群から選ばれたものがより適している。ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、2−メチル酪酸、n−ヘキサン酸、3,3−ジメチル酪酸、2−エチル酪酸、4−メチルペンタン酸、n−ヘプタン酸、2−メチルヘキサン酸、n−オクタン酸、2−エチルヘキサン酸、安息香酸、グリコール酸、サリチル酸、グリセリン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、マレイン酸、フタル酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、乳酸、及びそれらのアンモニウム塩やアルカリ金属塩等の塩、硫酸、硝酸、アンモニア、アンモニウム塩類、又はそれらの混合物等が挙げられる。これらの中ではギ酸、マロン酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸が銅、銅合金及び銅又は銅合金の酸化物から選ばれた少なくとも1種の金属層を含む積層膜に対して好適である。特に、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、乳酸についてはより高速のCMP速度を達成できる点で好ましい。
〔acid〕
The polishing liquid of the present invention preferably contains an acid. The acid here is a compound having a structure different from that of the oxidizing agent for oxidizing the metal, and does not include an acid that functions as the above-mentioned oxidizing agent. The acid here has an action of promoting oxidation, adjusting pH, and buffering agent. Examples of the acid include inorganic acids and organic acids within the range. Examples of the inorganic acid include sulfuric acid, nitric acid, boric acid, phosphoric acid, and carbonic acid. Among inorganic acids, phosphoric acid and carbonic acid are preferable.
In the present invention, an organic acid is preferably present, and an amino acid is more preferable. As the organic acid, one selected from the following group is more suitable. Formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, 2-methylbutyric acid, n-hexanoic acid, 3,3-dimethylbutyric acid, 2-ethylbutyric acid, 4-methylpentanoic acid, n-heptanoic acid, 2-methylhexanoic acid , N-octanoic acid, 2-ethylhexanoic acid, benzoic acid, glycolic acid, salicylic acid, glyceric acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, maleic acid, phthalic acid, malic acid, Examples thereof include tartaric acid, citric acid, lactic acid, and salts thereof such as ammonium salt and alkali metal salt, sulfuric acid, nitric acid, ammonia, ammonium salts, or a mixture thereof. Among these, formic acid, malonic acid, malic acid, tartaric acid, and citric acid are suitable for a laminated film including at least one metal layer selected from copper, a copper alloy, and an oxide of copper or a copper alloy. In particular, malic acid, tartaric acid, citric acid, and lactic acid are preferable in that a higher CMP rate can be achieved.

酸の添加量は、研磨に使用する際の研磨液の1L中、0.0005mol〜0.5mol/Lとすることが好ましく、0.005mol〜0.3mol/Lとすることがより好ましく、0.01mol〜0.1mol/Lとすることが特に好ましい。   The addition amount of the acid is preferably 0.0005 mol to 0.5 mol / L, more preferably 0.005 mol to 0.3 mol / L in 1 L of the polishing liquid used for polishing. It is especially preferable to set it as 0.01 mol-0.1 mol / L.

〔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、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。
[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, 1,2-dihydroxy-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.

〔界面活性剤及び/又は親水性ポリマー〕
本発明の研磨液は、界面活性剤及び/又は親水性ポリマーを含有することが好ましい。界面活性剤と親水性ポリマーは、いずれも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。用いられる界面活性剤及び/又は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。
陰イオン界面活性剤として、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また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、アルキルベンゼン及びアルキルナフタレンスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸塩、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。
[Surfactant and / or hydrophilic polymer]
The polishing liquid of the present invention preferably contains a surfactant and / or a hydrophilic polymer. Both the surfactant and the hydrophilic polymer have the action of reducing the contact angle of the surface to be polished and the action of promoting uniform polishing. As the surfactant and / or hydrophilic polymer to be used, those selected from the following group are suitable.
Examples of the anionic surfactant include carboxylate, sulfonate, sulfate ester salt and phosphate ester salt. As the carboxylate salt, soap, N-acyl amino acid salt, polyoxyethylene or polyoxypropylene alkyl ether carboxyl Acid salt, acylated peptide; as sulfonate, alkyl sulfonate, alkyl benzene and alkyl naphthalene sulfonate, naphthalene sulfonate, sulfosuccinate, α-olefin sulfonate, N-acyl sulfonate; sulfate ester Salts include sulfated oil, alkyl sulfates, alkyl ether sulfates, polyoxyethylene or polyoxypropylene alkyl allyl ether sulfates, alkyl amide sulfates; phosphate ester salts such as alkyl phosphates, polyoxyethylene or polyoxy B pyrene alkyl allyl ether phosphate can be exemplified.

陽イオン界面活性剤として、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。
非イオン界面活性剤として、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およ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。
As cationic surfactant, aliphatic amine salt, aliphatic quaternary ammonium salt, benzalkonium chloride salt, benzethonium chloride, pyridinium salt, imidazolinium salt; carboxybetaine type, aminocarboxylate as amphoteric surfactant And imidazolinium betaine, lecithin, and alkylamine oxide.
Nonionic surfactants include ether type, ether ester type, ester type and nitrogen-containing type. Ether type includes polyoxyethylene alkyl and alkylphenyl ether, alkylallyl formaldehyde condensed polyoxyethylene ether, polyoxyethylene poly Examples include oxypropylene block polymer, polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ether, ether ester type, glycerin ester polyoxyethylene ether, sorbitan ester polyoxyethylene ether, sorbitol ester polyoxyethylene ether, ester type, Polyethylene glycol fatty acid ester, glycerin ester, polyglycerin ester, sorbitan ester, propylene glycol ester Le, 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.

さらに、その他の界面活性剤、親水性化合物、親水性ポリマー等としては、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、   Furthermore, other surfactants, hydrophilic compounds, hydrophilic polymers and the like 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 Ete , Polypropylene glycol alkenyl ethers, alkyl polypropylene glycols, alkyl polypropylene glycol alkyl ethers, alkyl polypropylene glycol alkenyl ethers, alkenyl polypropylene glycols, alkenyl polypropylene glycol alkyl ethers and alkenyl polypropylene glycol alkenyl ethers; alginic acid, pectinic acid, carboxymethylcellulose, curd Polysaccharides such as orchid and pullulan; 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。 Polymethacrylic acid, poly (ammonium methacrylate), poly (methacrylic acid sodium salt), polyamic acid, polymaleic acid, polyitaconic acid, polyfumaric acid, poly (p-styrenecarboxylic acid), polyacrylic acid, polyacrylamide, aminopolyacrylamide, polyacrylic Ammonium acid salt, polyacrylic acid sodium salt, polyamic acid, polyamic acid ammonium salt, polyamic acid sodium salt and polyglyoxylic acid and other 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.

但し、適用する基体が半導体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、酸もしくはそのアンモニウム塩が望ましい。基体がガラス基板等である場合はその限りではない。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。   However, when the substrate to be applied is a silicon substrate for a semiconductor integrated circuit or the like, contamination with an alkali metal, an alkaline earth metal, a halide, or the like is not desirable, so an acid or an ammonium salt thereof is desirable. This is not the case when the substrate is a glass substrate or the like. 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.

界面活性剤及び/又は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。即ち、界面活性剤及び/又は親水性ポリマーの添加量は、充分な効果を得る上で、0.001g以上が好ましく、CMP速度の低下防止の点から10g以下が好ましい。また、これらの界面活性剤及び/又は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。   The total amount of the surfactant and / or hydrophilic polymer added is preferably 0.001 g to 10 g and more preferably 0.01 g to 5 g in 1 L of a polishing liquid used for polishing. It is particularly preferably 0.1 to 3 g. That is, the addition amount of the surfactant and / or the hydrophilic polymer is preferably 0.001 g or more for obtaining a sufficient effect, and is preferably 10 g or less from the viewpoint of preventing the CMP rate from being lowered. Moreover, as a weight average molecular weight of these surfactant and / or hydrophilic polymer, 500-100,000 are preferable, and 2,000-50,000 are especially preferable.

〔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調整のためにアルカリ剤、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。
[Alkaline agent and buffer]
The polishing liquid of the present invention can contain an alkali agent for pH adjustment and further a buffering agent from the viewpoint of suppressing fluctuations in pH, if necessary.

アルカリ剤及び緩衝剤としては、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、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、リシン塩などを用いることができる。   Alkaline agents and buffering agents include organic ammonium hydroxides such as ammonium hydroxide and tetramethylammonium hydroxide, nonmetallic alkali agents such as alkanolamines such as diethanolamine, triethanolamine, triisopropanolamine, and the like. Alkali metal hydroxides such as sodium, potassium hydroxide and lithium hydroxide, carbonate, phosphate, borate, tetraborate, hydroxybenzoate, 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 .

アルカリ剤及び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、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などを挙げることができる。   Specific examples of the alkali agent and buffer include sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, sodium bicarbonate, potassium bicarbonate, trisodium phosphate, tripotassium phosphate, diphosphate phosphate. Sodium, dipotassium phosphate, sodium borate, potassium borate, sodium tetraborate (borax), potassium tetraborate, sodium O-hydroxybenzoate (sodium salicylate), potassium O-hydroxybenzoate, 5-sulfo Examples include sodium 2-hydroxybenzoate (sodium 5-sulfosalicylate), potassium 5-sulfo-2-hydroxybenzoate (potassium 5-sulfosalicylate), ammonium hydroxide, and the like.

特に好ましいアルカリ剤として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である。   Particularly preferred alkali agents are ammonium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide and tetramethylammonium hydroxide.

アルカリ剤及び緩衝剤の添加量としては、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、0.0001〜1.0mol/Lとすることが好ましく0.003mol〜0.5mol/Lとすることがより好ましい。研磨に使用する際の研磨液のpHは2〜14が好ましく、3〜12がより好ましい。この範囲において本発明の研磨液は特に優れた効果を発揮する。   The addition amount of the alkaline agent and the buffering agent may be an amount that maintains the pH within a preferable range, and may be 0.0001 to 1.0 mol / L in 1 L of the polishing liquid used for polishing. Preferably it is 0.003 mol-0.5 mol / L. 2-14 are preferable and, as for pH of the polishing liquid at the time of using for grinding | polishing, 3-12 are more preferable. Within this range, the polishing liquid of the present invention exhibits particularly excellent effects.

〔分散媒〕
本発明の研磨用分散媒として水単独、または水を主成分(分散媒中、50〜99質量%)とし、アルコ−ル、グリコ−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またはイオン交換水が好ましい。アルコ−ルとしては、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−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−ル、プロピレングリコ−ル、ポリエチレングリコ−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%、好ましくは85〜90質量%である。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 the polishing dispersion medium of 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 minor component (1 to 30 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 75 to 95% by mass, 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.

本発明においては、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。   In the present invention, depending on 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 a liquid, etc. It is preferable to set the amount, pH, and dispersion medium.

なお、研磨液の濃縮液作製時に添加する成分の内、室温での溶媒に対する溶解度が5質量%未満の物の配合量は、室温での溶媒に対する溶解度の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。この添加量が2倍以上では濃縮液を5℃に冷却した際の析出を防止するのが困難となる。   In addition, it is preferable that the compounding quantity of the thing with the solubility with respect to the solvent in room temperature among the components added at the time of preparation of the concentrate of polishing liquid is less than 2 times the solubility with respect to the solvent at room temperature is 1 More preferably, it is within 5 times. If this addition amount is twice or more, it becomes difficult to prevent precipitation when the concentrate is cooled to 5 ° C.

〔研磨方法〕
研磨液は、濃縮液であって使用する際に水を加えて希釈して使用液とする場合、または、各成分が次項に述べる水溶液の形態でこれらを混合し、必要により水を加え希釈して使用液とする場合、あるいは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た研磨方法は、いずれの場合にも適用でき、研磨液を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研磨方法である。
研磨する装置としては、被研磨面を有する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)研磨定盤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)を有する半導体基板の研磨パッドへの押しつけ圧力は、0.68〜34.5kPaであることが好ましく、研磨速度の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、3.40〜20.7kPaであることがより好ましい。
[Polishing method]
The polishing liquid is a concentrated liquid that is diluted by adding water when used, or mixed in the form of an aqueous solution described in the next section for each component, and diluted by adding water as necessary. In some cases, it may be used as a working solution or prepared as a working solution. The polishing method using the polishing liquid of the present invention can be applied to any case, supplying the polishing liquid to the polishing pad on the polishing surface plate, and bringing the polishing surface and the polishing pad into relative motion by bringing them into contact with the surface to be polished. This is a polishing method for polishing.
As an apparatus for polishing, there is a general polishing apparatus having a polishing surface plate with a holder for holding a semiconductor substrate having a surface to be polished and a polishing pad attached (a motor etc. capable of changing the number of rotations is attached). 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 surface plate 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 semiconductor substrate having the surface to be polished (film to be polished) is preferably 0.68 to 34.5 kPa, which satisfies the uniformity of the polishing rate within the wafer surface and the flatness of the pattern. Therefore, it is more preferable that it is 3.40-20.7 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。研磨終了後の半導体基板は、流水中で良く洗浄した後、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させる。本発明の研磨方法では、希釈する水溶液は、次ぎに述べる水溶液と同じである。水溶液は、予め酸化剤、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の成分となるようにする。水溶液で希釈して使用する場合は、溶解しにくい成分を水溶液の形で配合することができ、より濃縮した研磨液を調製することができる。   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. The semiconductor substrate after polishing is thoroughly washed in running water, and then dried after removing water droplets adhering to the semiconductor substrate using a spin dryer or the like. In the polishing method of the present invention, the aqueous solution to be diluted is the same as the aqueous solution described below. The aqueous solution is water containing at least one of an oxidizing agent, an acid, an additive, and a surfactant in advance, and the total amount of the components contained in the aqueous solution and the components of the polishing liquid to be diluted is the polishing liquid. Use it as a component when polishing. When diluted with an aqueous solution and used, components that are difficult to dissolve can be blended in the form of an aqueous solution, and a more concentrated polishing liquid can be prepared.

濃縮された研磨液に水また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または水溶液を供給する配管を途中で合流させて混合し、混合し希釈された研磨液を研磨パッドに供給する方法がある。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。   As a method of diluting by adding water or an aqueous solution to the concentrated polishing 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 a polishing pad to a polishing pad. Mixing is a method in which liquids collide with each other through a narrow passage under pressure, a method in which a filling such as a glass tube is filled in a pipe, and the flow of liquid is repeatedly separated and merged. Conventional methods such as a method of providing blades that rotate in the above can be employed.

研磨液の供給速度は10〜1000ml/minが好ましく、研磨速度の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、170〜800ml/minであることがより好ましい。   The supply rate of the polishing liquid is preferably 10 to 1000 ml / min, and more preferably 170 to 800 ml / min in order to satisfy the uniformity of the polishing rate within the wafer surface and the flatness of the pattern.

濃縮された研磨液を水または水溶液などにより希釈し、研磨する方法としては、研磨液を供給する配管と水または水溶液を供給する配管を独立に設け、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である。または、1つの容器に、所定量の濃縮された研磨液と水または水溶液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、研磨をする方法がある。   As a method of diluting the concentrated polishing liquid with water or an aqueous solution and polishing, a pipe for supplying the polishing liquid and a pipe for supplying water or an aqueous solution are provided independently, and a predetermined amount of liquid is supplied from each to the polishing pad. In this method, the polishing pad and the surface to be polished are mixed while being mixed by relative movement. Alternatively, there is a method in which a predetermined amount of concentrated polishing liquid and water or an aqueous solution are mixed in one container, and then the mixed polishing liquid is supplied to a polishing pad for polishing.

本発明の別の研磨方法は、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、水また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である。例えば、酸化剤を1つの構成成分(A)とし、酸、添加剤、界面活性剤及び水を1つの構成成分(B)とし、それらを使用する際に水または水溶液で構成成分(A)と構成成分(B)を希釈して使用する。
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、酸化剤、添加剤及び界面活性剤を1つの構成成分(A)とし、酸、添加剤、界面活性剤及び水を1つの構成成分(B)とし、それらを使用する際に水または水溶液を加え構成成分(A)と構成成分(B)を希釈して使用する。この例の場合、構成成分(A)と構成成分(B)と水または水溶液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。
According to another polishing method of the present invention, the component to be contained in the polishing liquid is divided into at least two components, and when these components are used, they are diluted by adding water or an aqueous solution and supplied to the polishing pad on the polishing platen. In this method, the surface to be polished and the polishing pad are moved relative to each other and brought into contact with the surface to be polished. For example, an oxidizing agent is one component (A), an acid, an additive, a surfactant, and water are one component (B), and when they are used, the component (A) The component (B) is diluted before use.
In addition, the low-solubility additive is divided into two components (A) and (B), and the oxidizing agent, additive and surfactant are one component (A), and the acid, additive, surfactant and Water is used as one component (B), and when these are used, water or an aqueous solution is added to dilute the component (A) and the component (B). In the case of this example, three pipes for supplying the component (A), the component (B), and water or an aqueous solution are required, and dilution mixing is performed on one pipe that supplies the three pads to the polishing pad. There is a method of combining and mixing in the pipe. In this case, it is also possible to combine two pipes and then connect another pipe.

例えば、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、さらに水また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、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である。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、且つ1つの構成成分と他の構成成分または水もしくは水溶液を加え希釈して使用する際に、混合した後に40℃以下とするようにすることもできる。温度が高いと溶解度が高くなるため、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。   For example, it is a method in which a component containing an additive that is difficult to dissolve is mixed with another component, a mixing path is lengthened to ensure a dissolution time, and then a pipe for water or an aqueous solution is further combined. Other mixing methods are as described above, in which the three pipes are each guided directly to the polishing pad and mixed by the relative movement of the polishing pad and the surface to be polished, and the three components are mixed in one container. The diluted polishing liquid is supplied to the polishing pad. In the above polishing method, one constituent component containing an oxidizing agent is made 40 ° C. or lower, the other constituent components are heated in the range of room temperature to 100 ° C., and one constituent component and another constituent component or water or an aqueous solution When the mixture is diluted and used, it can be adjusted to 40 ° C. or lower after mixing. Since the solubility increases when the temperature is high, this is a preferable method for increasing the solubility of the raw material having a low solubility of the polishing liquid.

酸化剤を含まない他の成分を室温から100℃の範囲で加温して溶解させた原料は、温度が下がると溶液中に析出するため、温度が低下したその成分を用いる場合は、予め加温して析出したものを溶解させる必要がある。これには、加温し溶解した構成成分液を送液する手段と、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を採用することができる。加温した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してくる恐れがあるので、加温した構成成分とこの加温した構成成分を冷却する酸化剤を含む1つの構成成分で混合した場合、40℃以下となるようにする。   A raw material in which other components not containing an oxidizing agent are heated and dissolved in the range of room temperature to 100 ° C. is precipitated in the solution when the temperature is lowered. It is necessary to dissolve what is deposited by heating. For this, a means for feeding a heated component solution and a means for stirring the liquid containing the precipitate, feeding the liquid, and heating and dissolving the pipe can be employed. When the temperature of one component containing an oxidant is increased to 40 ° C. or higher, the oxidant may be decomposed. Therefore, the heated component and the oxidation for cooling the heated component When mixed with one component containing an agent, the temperature is set to 40 ° C. or lower.

また本発明においては、上述したように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。   In the present invention, as described above, 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 acid. Alternatively, the polishing liquid may be a concentrated liquid, and diluted water may be separately supplied to the polishing surface.

〔パッド〕
研磨用のパッドは、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。
〔pad〕
The polishing pad 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.

〔ウェハ〕
本発明の研磨液でCMPを行なう対象ウェハは、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 target wafer to be subjected to CMP with the polishing liquid of the present invention preferably has a diameter of 200 mm or more, particularly preferably 300 mm or more. The effect of the present invention is remarkably exhibited when the thickness is 300 mm or more.

〔バリア金属〕
本発明においては、研磨する対象は、半導体の配線と層間絶縁膜との間に設けられるバリア層である。バリア層としては低抵抗のメタル材料がよく、特にはTiN、TiW、Ta、TaN、W、WNが好ましく、中でもTa、TaNが特に好ましい。
本発明の研磨液は、半導体の配線に用いた金属とバリア層に用いた金属とを研磨し、その表面を平滑にするものである。バリア金属を研磨して除去しつつ、配線に用いた金属も同時に研磨する。一般的には、配線用金属の方が研磨速度が速くなるために、ディッシングやエロージョンといった問題が発生するが、本発明の研磨液は、バリア金属と配線金属の研磨速度がバランスよく調整されているために、ディッシング等の問題は発生し難い。
[Barrier metal]
In the present invention, the object to be polished is a barrier layer provided between a semiconductor wiring and an interlayer insulating film. As the barrier layer, a low-resistance metal material is preferable, and TiN, TiW, Ta, TaN, W, and WN are particularly preferable, and Ta and TaN are particularly preferable.
The polishing liquid of the present invention polishes the metal used for semiconductor wiring and the metal used for the barrier layer to smooth the surface. While polishing and removing the barrier metal, the metal used for the wiring is also polished at the same time. In general, the wiring metal has a higher polishing rate, which causes problems such as dishing and erosion. However, the polishing liquid of the present invention has a good balance between the polishing rate of the barrier metal and the wiring metal. Therefore, problems such as dishing are unlikely to occur.

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。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples, but the present invention is not limited thereto.

<実施例1>
下記に示す研磨液を調製し、研磨試験を行い、評価した。
<Example 1>
The polishing liquid shown below was prepared, and the polishing test was conducted and evaluated.

(研磨液の調製)
・過硫酸アンモニウム(酸化剤) 30g/L
・L−アラニン(アミン誘導体、和光純薬工業(株)製) 6g/L
・コロイダルシリカ(砥粒、扶桑化学工業社製) 10g/L
・純水を加えて全量 1000mL
・pH(アンモニア水と硫酸で調整) 7.0
(Preparation of polishing liquid)
・ Ammonium persulfate (oxidant) 30g / L
・ L-alanine (amine derivative, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 6 g / L
・ Colloidal silica (abrasive grains, manufactured by Fuso Chemical Industries) 10 g / L
・ Pure water is added and the total volume is 1000mL
・ PH (adjusted with ammonia water and sulfuric acid) 7.0

(評価方法)
下記の条件で、研磨装置の研磨定盤の研磨布上にスラリーを供給しながら、基盤を研磨布に押し当てた状態で研磨定盤と基盤を相対的に動かして金属膜を研磨した。
(Evaluation methods)
Under the following conditions, the slurry was supplied onto the polishing cloth of the polishing surface plate of the polishing apparatus, and the metal film was polished by relatively moving the polishing surface plate and the base while pressing the base against the polishing cloth.

・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シリコン酸化膜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の銅膜を形成したウェハを4×4cmに切って使用した。更に、Ta表面が現れるまで銅膜を別途スラリーで研磨したウェハを基盤ウェハとした(用いたウェハの初期段差は全て10nm以下であった)。
・テ−ブル回転数: 50rpm
・ヘッド回転数: 50rpm
・研磨圧力: 168hPa
・研磨パッド: ロデール・ニッタ株式会社製 品番IC−1400
・スラリー供給速度:50ml/分
-Base: A silicon oxide film 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, and a thickness of 20 nm by a sputtering method. After forming a Ta film of 50 nm in thickness by a sputtering method, a wafer on which a copper film having a total thickness of 1000 nm was formed by a plating method was cut into 4 × 4 cm and used. Further, a wafer in which the copper film was separately polished with slurry until the Ta surface appeared was used as a base wafer (the initial steps of the used wafer were all 10 nm or less).
Table rotation speed: 50 rpm
-Head rotation speed: 50 rpm
Polishing pressure: 168 hPa
・ Polishing pad: Product number IC-1400 manufactured by Rodel Nitta Co., Ltd.
・ Slurry supply rate: 50 ml / min

−ディッシングの評価−
上記研磨においてTa面がすべて除去されていることで研磨終了とした。処理後のウェハを触針式の段差測定計を用い、100μm/100μmのライン/スペースの段差を測定した。なお、ここでディッシングとは、バリア層研磨後の最終段差を指す
-Evaluation of dishing-
The polishing was completed when all the Ta surfaces were removed in the polishing. The processed wafer was measured for a step of 100 μm / 100 μm line / space using a stylus type level difference meter. Here, dishing refers to the final step after polishing the barrier layer.

−研磨速度の測定−
上記研磨において、Ta面がすべて除去されるまでの時間を測定した。
-Measurement of polishing rate-
In the above polishing, the time until all Ta surfaces were removed was measured.

<実施例2〜26及び比較例1〜3>
実施例1と同様にして、表2に記載の化合物を使用して、実施例2〜28及び比較例1〜3の研磨液を調製、研磨試験を行った。ここで、保護膜形成材を用いた場合には、研磨液1L中に、500mgとなるように添加した。結果を表1及び表2に示す。
<Examples 2-26 and Comparative Examples 1-3>
In the same manner as in Example 1, using the compounds shown in Table 2, the polishing liquids of Examples 2-28 and Comparative Examples 1-3 were prepared and subjected to a polishing test. Here, when the protective film forming material was used, it was added to 1 mg of the polishing liquid so as to be 500 mg. The results are shown in Tables 1 and 2.

Figure 2007095713
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Figure 2007095713
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表1及び表2の結果によれば、過硫酸塩から選ばれる少なくとも1種の酸化剤と、研磨用粒子としてコロイダルシリカと、アミン誘導体と、を添加した実施例1〜28のスラリーでは、バリア金属層研磨後に低ディッシングであり、且つ研磨速度が速かった。一方、アミン誘導体を含まない比較例1〜5では、ディッシングが大きく進行していることが分かる。   According to the results of Tables 1 and 2, in the slurries of Examples 1 to 28 in which at least one oxidizing agent selected from persulfates, colloidal silica as an abrasive particle, and an amine derivative were added, the barrier was After polishing the metal layer, the dishing was low and the polishing rate was fast. On the other hand, in Comparative Examples 1 to 5 that do not contain an amine derivative, it can be seen that dishing proceeds greatly.

Claims (7)

半導体集積回路のバリア層を研磨する為の研磨液であって、過硫酸塩と、コロイダルシリカと、アミン誘導体とを含むバリア層用研磨液。   A polishing liquid for polishing a barrier layer of a semiconductor integrated circuit, the polishing liquid for a barrier layer comprising persulfate, colloidal silica, and an amine derivative. 前記アミン誘導体が、メチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、エチレンジアミン、ヒドラジン、エタノールアミン、ピペラジン、ピリジン、ポリアミン、及びポリアリルアミンからなる群より選択される少なくとも一種であることを特徴とする請求項1に記載のバリア層用研磨液。   The amine derivative is at least one selected from the group consisting of methylamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, ethylenediamine, hydrazine, ethanolamine, piperazine, pyridine, polyamine, and polyallylamine. The polishing liquid for barrier layers as described. 前記アミン誘導体が、カルボキシル基を1つ有するアミノ酸であることを特徴とする請求項1に記載のバリア層用研磨液。   The polishing liquid for a barrier layer according to claim 1, wherein the amine derivative is an amino acid having one carboxyl group. 前記アミノ酸が、L−アラニン、β−アラニン、グリシルグリシン、L−グルタミン、L−アスパラギン、L−アルギニン、L−フェニルアラニン、L−トリプトファン、トリシン、L−リシン、及びL−メチオニンからなる群より選択される少なくとも一種であることを特徴とする請求項3に記載のバリア層用研磨液。   The amino acid is selected from the group consisting of L-alanine, β-alanine, glycylglycine, L-glutamine, L-asparagine, L-arginine, L-phenylalanine, L-tryptophan, tricine, L-lysine, and L-methionine. The polishing liquid for a barrier layer according to claim 3, wherein the polishing liquid is at least one selected. 前記過硫酸塩が過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、又は過硫酸カリウムであることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のバリア層用研磨液。   The polishing liquid for a barrier layer according to any one of claims 1 to 4, wherein the persulfate is ammonium persulfate, sodium persulfate, or potassium persulfate. 前記過硫酸塩の濃度が0.001〜10質量%であることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のバリア層用研磨液。   The polishing liquid for barrier layers according to any one of claims 1 to 5, wherein a concentration of the persulfate is 0.001 to 10 mass%. 前記研磨粒子の濃度が0.001〜5質量%であることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載のバリア層用研磨液。   7. The barrier layer polishing liquid according to claim 1, wherein the concentration of the abrasive particles is 0.001 to 5 mass%.
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