JP2009081300A - Metal polishing composition and polishing method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属研磨用組成物及びそれを用いた研磨方法に関し、より詳細には、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金属用研磨組成物及びそれを用いた研磨方法に関する。 The present invention relates to a metal polishing composition and a polishing method using the same, and more particularly, to a metal polishing composition used when performing chemical mechanical planarization in a semiconductor device manufacturing process and the same. It relates to the polishing method used.
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. As a technique for this purpose, various techniques such as chemical mechanical polishing (hereinafter sometimes referred to as “CMP”) are employed. CMP is used to polish an interlayer insulating film (such as SiO 2 ) or a metal thin film used for wiring to smooth the substrate or remove an excess metal thin film during wiring formation (for example, patents). Reference 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。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. A damascene method is known as a method for wiring copper (see, for example, 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、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 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ェハが大型化しており、現在は直径200mm以上のウェハが汎用され、300mm以上のウェハの製造も開始され始めている。このようなウェハの大型化に伴い、ウェ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、ウェ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 the 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、このような化学研磨方法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される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, since such a chemical polishing method polishes only by a chemical dissolution action, there is a problem such as recess recessing, that is, dishing, as compared with CMP in which the metal film of the protrusion is selectively chemically and mechanically polished. Is likely to occur, and flatness is a problem.
また、LSI製造における銅配線使用時には、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膜と呼ばれる拡散防止層が一般に設けられる。バリア膜は、TaN、TaSiN、Ta、TiN、Ti、Nb、W、WN、Co、Zr、ZrN、Ru、CuTa合金、MnSixOy及びMnOxなどのバリア材料で形成され、1層又は2層以上設けられる層である。 In addition, when copper wiring is used in LSI manufacturing, a diffusion prevention layer called a barrier film is generally provided between the wiring portion and the insulating layer for the purpose of preventing copper ions from diffusing into the insulating material. The barrier film 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 , and has one or two layers. It is a layer provided more than a layer.
バリア膜を構成するバリア材料は、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、絶縁層上のバリア膜は完全に除去されなければならない。この除去加工は、金属配線材料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。 Since the barrier material constituting the barrier film itself has a conductive property, the barrier film 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易いため、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。 In addition, 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に用いる金属研磨用組成物(金属用研磨液)としては、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)とが含まれるものがある。このような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であると考えられている(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 (eg, alumina, silica) and an oxidizing agent (eg, hydrogen peroxide, peroxodisulfate). There is. The basic mechanism of CMP using such a metal polishing liquid is thought to be that the metal surface is oxidized by an oxidizing agent and the oxide film is removed by abrasive grains for polishing. (For example, refer nonpatent literature 1.).
酸化剤として、ペルオキソ二硫酸塩を含む金属用研磨液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。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。)。このような方法によれば、半導体基板における金属膜には保護膜が作られ、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。 Although the metal polishing liquid containing peroxodisulfate as an oxidizing agent has a feature that a high polishing rate can be obtained, there is a problem that dishing and erosion are likely to proceed. As one means for solving dishing, benzotriazoles are used as anticorrosives that suppress polishing of a metal film (see, for example, Patent Document 4). According to such a method, a protective film is formed on the metal film in the semiconductor substrate, and the metal film is left in the concave portion while the convex portion is removed by the abrasive grains, thereby obtaining a desired conductor pattern. Occurrence of dishing is suppressed by the protective film of the recess, and high flatness is obtained.
しかし、上述のような高い平坦性が得られるこれらの防食剤を用いても、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は、更なる改善が求められてた。
本発明は、LSIの生産性を高めるために、銅金属又は銅合金を原料とする配線のより迅速な研磨を実現しうるCMP用の金属研磨用組成物が求められているという背景に基づいてなされたものである。 The present invention is based on the background that there is a demand for a metal polishing composition for CMP that can realize faster polishing of wiring using copper metal or copper alloy as a raw material in order to increase the productivity of LSI. It was made.
従って、本発明の目的は、銅又は銅合金からなる導体膜に対する研磨速度に優れ、且つ、ディッシングの発生を抑制しうる金属研磨用組成物を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、銅又は銅金属からなる導体膜の研磨速度に優れ、且つ、ディッシングの発生を抑制しうる研磨方法を提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a metal polishing composition that is excellent in the polishing rate for a conductor film made of copper or a copper alloy and that can suppress the occurrence of dishing.
Another object of the present invention is to provide a polishing method that is excellent in the polishing rate of a conductor film made of copper or copper metal and that can suppress the occurrence of dishing.
本発明者は鋭意検討した結果、下記の金属用研磨組成物及びそれを用いた研磨方法により、前記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。即ち、本発明の課題を解決するための手段は以下の通りである。 As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by the following metal polishing composition and a polishing method using the same, and have completed the present invention. That is, the means for solving the problems of the present invention are as follows.
<1> 下記に示す各成分を含有してなり、半導体デバイスの製造工程における化学的機械的研磨に用いることを特徴とする金属研磨用組成物。
(1)ペルオキソ二硫酸塩
(2A)分子内に少なくとも一つのスルホ基又はその塩を有するアニオン界面活性剤
(2B)分子内に少なくとも一つのカルボキシル基又はその塩を有するアニオン界面活性剤
(3)複素芳香環化合物
<1> A metal polishing composition comprising the following components and used for chemical mechanical polishing in a manufacturing process of a semiconductor device.
(1) Peroxodisulfate (2A) Anionic surfactant having at least one sulfo group or salt thereof in the molecule (2B) Anionic surfactant having at least one carboxyl group or salt in the molecule (3) Heteroaromatic compounds
<2> さらに、砥粒を含有することを特徴とする前記<1>に記載の金属研磨用組成物。 <2> The metal polishing composition according to <1>, further comprising abrasive grains.
<3> 半導体デバイスの製造工程において、銅又は銅合金からなる導体膜とバリア膜とを有する基板を、前記<1>又は<2>に記載の金属研磨用組成物を用いて化学的機械的に研磨することを特徴とする研磨方法。 <3> In a semiconductor device manufacturing process, a substrate having a conductor film made of copper or a copper alloy and a barrier film is chemically and mechanically treated using the metal polishing composition according to <1> or <2>. A polishing method characterized by polishing.
本発明によれば、銅又は銅合金からなる導体膜に対する研磨速度に優れ、且つ、ディッシングの発生を抑制しうる金属研磨用組成物を提供することができる。
また、本発明によれば、銅又は銅金属からなる導体膜の研磨速度に優れ、且つ、ディッシングの発生を抑制しうる研磨方法を提供することができる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the composition for metal polishing which is excellent in the grinding | polishing speed | rate with respect to the conductor film which consists of copper or a copper alloy, and can suppress generation | occurrence | production of dishing can be provided.
Moreover, according to this invention, the grinding | polishing method which is excellent in the grinding | polishing speed | rate of the conductor film which consists of copper or copper metal, and can suppress generation | occurrence | production of dishing can be provided.
以下、本発明の金属研磨用組成物及びそれを用いた研磨方法について詳細に説明する。 Hereinafter, the metal polishing composition of the present invention and the polishing method using the same will be described in detail.
[金属研磨用組成物]
本発明の金属研磨用組成物は、下記に示す各成分を含有してなり、半導体デバイスの製造工程における化学的機械的研磨に用いることを特徴とする。
(1)ペルオキソ二硫酸塩
(2A)分子内に少なくとも一つのスルホ基又はその塩を有するアニオン界面活性剤
(2B)分子内に少なくとも一つのカルボキシル基又はその塩を有するアニオン界面活性剤
(3)複素芳香環化合物
[Metal polishing composition]
The metal polishing composition of the present invention contains the following components, and is used for chemical mechanical polishing in a semiconductor device manufacturing process.
(1) Peroxodisulfate (2A) Anionic surfactant having at least one sulfo group or salt thereof in the molecule (2B) Anionic surfactant having at least one carboxyl group or salt in the molecule (3) Heteroaromatic compounds
本発明の金属研磨用組成物は、上記(1)ペルオキソ二硫酸塩、(2A)分子内に少なくとも一つのスルホ基又はその塩を有するアニオン界面活性剤、(2B)分子内に少なくとも一つのカルボキシル基又はその塩を有するアニオン界面活性剤、及び(3)複素芳香環化合物の各成分を含有することにより、半導体デバイスの製造工程においてCMPが実施される際における銅又は銅金属からなる導体膜に対する研磨速度が高く、且つ、被研磨物におけるディッシングの発生についても優れた抑制効果を発揮する。 The metal polishing composition of the present invention comprises (1) peroxodisulfate, (2A) an anionic surfactant having at least one sulfo group or salt thereof in the molecule, and (2B) at least one carboxyl in the molecule. By containing each component of an anionic surfactant having a group or a salt thereof, and (3) a heteroaromatic ring compound, a conductor film made of copper or copper metal when CMP is performed in a semiconductor device manufacturing process It has a high polishing rate and exhibits an excellent suppression effect on the occurrence of dishing on the object to be polished.
本発明における特徴の一つは、特定のアニオン界面活性剤を併用することである。界面活性剤にはその種類により、研磨速度を高めるもの、エロージョンやディッシング抑制に効果があるもの、選択比を変えるものなどがあるが、1種類で全ての性能を満たすものは殆んど無くまた、水系の研磨液では、異なる電荷の界面活性剤を用いると、pHにより研磨液中で凝集が起こりやすく、併用にはpHを選ぶ必要があった。本発明の金属研磨用組成物においては、ペルオキソ二硫酸塩、複素芳香環化合物を含有する金属研磨用組成物において、上記のごとき特定のアニオン界面活性剤を併用することで、界面活性剤の併用時も単独で使用した時の効果を損なうこと無く、加成性があり、さらには、ディッシングや研磨速度についても優れた効果を発揮することができる。 One of the features in the present invention is that a specific anionic surfactant is used in combination. Depending on the type of surfactant, there are those that increase the polishing rate, those that are effective in suppressing erosion and dishing, and those that change the selection ratio, but there are few that satisfy all the performance with one type. In the case of a water-based polishing liquid, when surfactants having different charges are used, aggregation tends to occur in the polishing liquid depending on the pH, and it is necessary to select a pH for the combined use. In the metal polishing composition of the present invention, in the metal polishing composition containing a peroxodisulfate salt and a heteroaromatic ring compound, by using a specific anionic surfactant as described above in combination, a surfactant can be used in combination. There is additivity without impairing the effects when used alone, and it is also possible to exert excellent effects on dishing and polishing rate.
本発明の金属研磨用組成物は、必要に応じて、上記に示した必須成分以外の他の任意成分を含有してもよい。 The metal polishing composition of this invention may contain other arbitrary components other than the essential component shown above as needed.
本発明の金属研磨用組成物が含む各成分は、1種のみであってもよいし、2種以上が併用されてもよい。以下、本発明の金属研磨用組成物が含む必須成分及び任意成分について順次説明する。 Each component contained in the metal polishing composition of the present invention may be only one type, or two or more types may be used in combination. Hereinafter, the essential components and optional components contained in the metal polishing composition of the present invention will be described in order.
<(1)ペルオキソ二硫酸塩>
本発明の金属研磨用組成物は、その好適な研磨対象である金属(銅又は銅合金)を酸化できる化合物(酸化剤)として、(1)ペルオキソ二硫酸塩を含有する。
<(1) Peroxodisulfate>
The metal polishing composition of the present invention contains (1) peroxodisulfate as a compound (oxidizing agent) that can oxidize a metal (copper or copper alloy) that is a suitable polishing target.
ペルオキソ二硫酸塩の中でも、ペルオキソ二硫酸アンモニウム、及びペルオキソ二硫酸カリウムが好ましく、高研磨速度と低ディッシングの点からは、ペルオキソ二硫酸アンモニウムが最も好ましい。 Among the peroxodisulfates, ammonium peroxodisulfate and potassium peroxodisulfate are preferable, and ammonium peroxodisulfate is most preferable from the viewpoint of high polishing rate and low dishing.
本発明の金属研磨用組成物におけるペルオキソ二硫酸塩の含有量は、研磨に使用する際の研磨用組成物の1L当たり、0.003mol〜0.5molとすることが好ましく、0.03mol〜0.2molとすることがより好ましく、0.1mol〜0.1molとすることが特に好ましい。即ち、酸化剤であるペルオキソ二硫酸塩の含有量は、金属の酸化が充分であり且つ高いCMP速度を確保する点で、0.003mol以上が好ましく、研磨面の荒れ防止の点から0.5mol以下が好ましい。 The peroxodisulfate content in the metal polishing composition of the present invention is preferably 0.003 mol to 0.5 mol, preferably 0.03 mol to 0 mol, per liter of the polishing composition when used for polishing. More preferably, the content is 0.2 mol, and particularly preferably 0.1 mol to 0.1 mol. That is, the content of peroxodisulfate that is an oxidizing agent is preferably 0.003 mol or more from the viewpoint of sufficient metal oxidation and ensuring a high CMP rate, and 0.5 mol from the viewpoint of preventing roughening of the polished surface. The following is preferred.
−他の酸化剤−
本発明においては、ペルオキソ二硫酸塩に加えて、他の酸化剤を併用することができる。他の酸化剤としては、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、重クロム酸塩、過マンガン酸塩、オゾン水及び銀(II)塩、鉄(III)塩などが挙げられ、一種以上の他の酸化剤をペルオキソ二硫酸塩と併用することもできる。ペルオキソ二硫酸塩と併用しうる他の酸化剤としては、過酸化水素、硝酸塩、ヨウ素酸塩、過ヨウ素酸塩が好ましく、中でも過酸化水素が特に好ましい。
-Other oxidizing agents-
In the present invention, other oxidizing agents can be used in combination with peroxodisulfate. Examples of other oxidizing agents include hydrogen peroxide, peroxide, nitrate, iodate, periodate, hypochlorite, chlorite, chlorate, perchlorate, and heavy chromium Acid salts, permanganates, ozone water, silver (II) salts, iron (III) salts, and the like, and one or more other oxidizing agents can be used in combination with peroxodisulfate. As other oxidizing agents that can be used in combination with peroxodisulfate, hydrogen peroxide, nitrate, iodate, and periodate are preferable, and hydrogen peroxide is particularly preferable.
<(2A)分子内に少なくとも一つのスルホ基又はその塩を有するアニオン界面活性剤>
本発明の金属研磨用組成物は、分子内に少なくとも一つのスルホ基又はその塩を有するアニオン界面活性剤(以下、適宜、「アニオン界面活性剤(A)」と称する)を必須成分として含有する。
<(2A) Anionic surfactant having at least one sulfo group or salt thereof in the molecule>
The metal polishing composition of the present invention contains an anionic surfactant having at least one sulfo group or a salt thereof in the molecule (hereinafter, appropriately referred to as “anionic surfactant (A)”) as an essential component. .
本発明におけるアニオン界面活性剤(A)として、具体的には、アルキルスルホン酸塩(例えば、スルホコハク酸ジオクチルエステル塩)、アルキルベンゼンスルホン酸(例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸(ソフト)、(ハード)、(分岐)、ドデシルベンゼンスルホン酸アンモニウム(ソフト)、(ハード)、(分岐)、ドデシルベンゼンスルホン酸トリエタノールアミン、ペンタデシルベンゼンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸1/2カルシウム塩、キシレンスルホン酸ナトリウム塩)、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩(例えば、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム)、アルキルジフェニルエーテルモノスルホン酸塩(例えば、アルキルジフェニルエーテルモノスルホン酸ナトリウム)、アルキルナフタレンスルホン酸塩(例えば、モノイソプロピルナフタレンスルホン酸、ジイソプロピルナフタレンスルホン酸、トリイソプロピルナフタレンスルホン酸アンモニウム、セスキブチルナフタリンスルホン酸ナトリウム塩)、アルキルスルホコハク酸塩(例えば、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウム、ポリオキシエチレンラウリルエーテルスルホコハク酸二ナトリウム、スルホコハク酸ジ−2−エチルヘキシルエステルナトリウム塩、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム塩、ジヘキシルスルホコハク酸ナトリウム塩、ジシクロヘキシルスルホコハク酸ナトリウム塩、ジアミルスルホコハク酸ナトリウム塩、ジトリデシルスルホコハク酸ナトリウム塩、オクタデシルスルホコハク酸アミドジナトリウム塩、スルホコハク酸ラウリルジナトリウム塩、ポリオキシエチレンラウリルエーテルスルホコハク酸半エステルジナトリウム塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルスルホコハク酸半エステルジナトリウム塩、ラウロイルエタノールスルホコハク酸アミドジナトリウム塩)、α−オレフィンスルホン酸塩、イゲポンT(商品名、I.G.FARBENINDUSTRIE社製)、イゲポンA(商品名、I.G.FARBENINDUSTRIE社製)、ネカール(商品名、BASF社製)、タモール(商品名、BASF社製)、N−アシルスルホン酸塩(例えば、ヤシ油脂肪酸メチルタウリンナトリウム、ポリオキシエチレンヤシ油脂肪族モノエタノールアミド硫酸ナトリウム、ラウリルメチルタウリン酸ナトリウム塩、ミリスチルメチルタウリン酸ナトリウム塩、パルミチルメチルタウリン酸ナトリウム塩、ステアリルメチルタウリン酸ナトリウム塩、牛脂油脂肪酸メチルタウリン酸ナトリウム塩)、ナフタレン及びその他芳香族スルホン酸ホルマリン縮合物(例えば、β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩、特殊芳香族スルホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩)、アルカンスルホン酸ナトリウム塩、イセチオン酸塩としてヤシ油脂肪酸(ヤシ油残基として一般にはラウリル基、ミリスチル基、パルミチル基、ステアリル基)エチルエステルスルホン酸ナトリウム塩などが挙げられる。 Specific examples of the anionic surfactant (A) in the present invention include alkyl sulfonates (for example, dioctyl sulfosuccinate ester salts), alkyl benzene sulfonic acids (for example, dodecyl benzene sulfonic acid (soft), (hard), ( Branched), ammonium dodecylbenzenesulfonate (soft), (hard), (branched), triethanolamine dodecylbenzenesulfonate, pentadecylbenzenesulfonate, 1/2 calcium salt of dodecylbenzenesulfonate, sodium salt of xylenesulfonate) Alkyl diphenyl ether disulfonate (eg, sodium alkyl diphenyl ether disulfonate), alkyl diphenyl ether monosulfonate (eg, sodium alkyl diphenyl ether monosulfonate), Lunaphthalene sulfonate (eg, monoisopropyl naphthalene sulfonic acid, diisopropyl naphthalene sulfonic acid, ammonium triisopropyl naphthalene sulfonate, sesquibutyl naphthalene sulfonate sodium salt), alkyl sulfosuccinate (eg, sodium dialkyl sulfosuccinate, polyoxyethylene) Lauryl ether sulfosuccinic acid disodium salt, sulfosuccinic acid di-2-ethylhexyl ester sodium salt, dioctyl sulfosuccinic acid sodium salt, dihexyl sulfosuccinic acid sodium salt, dicyclohexylsulfosuccinic acid sodium salt, diamylsulfosuccinic acid sodium salt, ditridecylsulfosuccinic acid sodium salt, Octadecylsulfosuccinamide disodium salt, lauryl disulfosuccinate Thorium salt, polyoxyethylene lauryl ether sulfosuccinic acid half-ester disodium salt, polyoxyethylene alkyl ether sulfosuccinic acid half-ester disodium salt, lauroyl ethanol sulfosuccinic acid amide disodium salt), α-olefin sulfonate, Igepon T (product) Name, IGFARBENINDUSTRIE), Igepon A (trade name, IGFARBENINDUSTRIE), Nekar (trade name, manufactured by BASF), Tamol (trade name, manufactured by BASF), N-acyl sulfonate (for example, palm Oil fatty acid methyl taurine sodium, polyoxyethylene coconut oil aliphatic monoethanolamide sodium sulfate, lauryl methyl tauric acid sodium salt, myristyl methyl tauric acid sodium salt, palmityl methyl tauric acid sodium salt, stearyl methyl tauric acid sodium Thorium salt, tallow oil fatty acid methyl taurate sodium salt), naphthalene and other aromatic sulfonic acid formalin condensates (for example, sodium salt of β-naphthalene sulfonic acid formalin condensate, sodium salt of special aromatic sulfonic acid formalin condensate) , Sodium alkane sulfonate, isethionate, coconut oil fatty acid (coconut oil residues are generally lauryl group, myristyl group, palmityl group, stearyl group) ethyl ester sulfonate sodium salt and the like.
アニオン界面活性剤(A)として用いうるこれらのアニオン界面活性剤の中でも、研磨速度とディッシングの点からは、アルキルベンゼンスルホン酸類、アルキルジフェニルエーテルスルホン酸、アルキルジフェニルエーテルモノスルホン酸、アルキルスルホコハク酸、アルキルナフタレンスルホン酸、α−オレフィンスルホン酸塩、イゲポンT、イゲポンA、ネカール、タモール、N−アシルスルホン酸塩、ナフタレン及びその他芳香族スルホン酸ホルマリン縮合物、アルカンスルホン酸ナトリウム塩、イセチオン酸塩としてヤシ油脂肪酸が好ましく、アルキルベンゼンスルホン酸類、アルキルジフェニルエーテルスルホン酸、アルキルジフェニルエーテルモノスルホン酸、アルキルスルホコハク酸、アルキルナフタレンスルホン酸、α−オレフィンスルホン酸塩、イゲポンT、イゲポンA、ネカール、タモール、N−アシルスルホン酸塩、ナフタレン及びその他芳香族スルホン酸ホルマリン縮合物、ヤシ油脂肪酸がより好ましく、アルキルベンゼンスルホン酸類、アルキルジフェニルエーテルスルホン酸、アルキルジフェニルエーテルモノスルホン酸、アルキルスルホコハク酸、アルキルナフタレンスルホン酸、α−オレフィンスルホン酸塩、イゲポンT、イゲポンA、ネカール、タモール、N−アシルスルホン酸塩、ヤシ油脂肪酸がさらに好ましい。 Among these anionic surfactants that can be used as the anionic surfactant (A), alkylbenzene sulfonic acids, alkyl diphenyl ether sulfonic acid, alkyl diphenyl ether monosulfonic acid, alkyl sulfosuccinic acid, alkyl naphthalene sulfone are used in terms of polishing rate and dishing. Coconut oil fatty acid as acid, α-olefin sulfonate, Igepon T, Igepon A, Necar, Tamol, N-acyl sulfonate, naphthalene and other aromatic sulfonic acid formalin condensate, alkane sulfonic acid sodium salt, isethionate Alkylbenzene sulfonic acids, alkyl diphenyl ether sulfonic acid, alkyl diphenyl ether monosulfonic acid, alkyl sulfosuccinic acid, alkyl naphthalene sulfonic acid, α-o Refin sulfonate, Igepon T, Igepon A, Necar, Tamol, N-acyl sulfonate, naphthalene and other aromatic sulfonic acid formalin condensate, coconut oil fatty acid are more preferable, alkylbenzene sulfonic acids, alkyl diphenyl ether sulfonic acid, alkyl Diphenyl ether monosulfonic acid, alkylsulfosuccinic acid, alkylnaphthalenesulfonic acid, α-olefin sulfonate, Igepon T, Igepon A, Nekar, Tamol, N-acyl sulfonate, and coconut oil fatty acid are more preferable.
本発明の金属研磨用組成物におけるアニオン界面活性剤(A)の含有量は、研磨速度とディッシングの点から、研磨に使用する際の金属研磨用組成物の1L当たり、0.00001g〜10gとすることが好ましく、0.0002g〜7gとすることがより好ましく、0.00005g〜6gとすることが特に好ましい。 The content of the anionic surfactant (A) in the metal polishing composition of the present invention is 0.00001 g to 10 g per liter of the metal polishing composition when used for polishing in terms of polishing speed and dishing. It is preferable to set it to 0.0002 g to 7 g, and particularly preferably 0.00005 g to 6 g.
<(2B)分子内に少なくとも一つのカルボキシル基又はその塩を有するアニオン界面活性剤>
本発明の金属研磨用組成物は、分子内に少なくとも一つのカルボキシル基又はその塩を有するアニオン界面活性剤(以下、適宜、「アニオン界面活性剤(B)」と称する)を必須成分として含む。
<(2B) Anionic surfactant having at least one carboxyl group or salt thereof in the molecule>
The metal polishing composition of the present invention contains an anionic surfactant having at least one carboxyl group or salt thereof in the molecule (hereinafter, appropriately referred to as “anionic surfactant (B)”) as an essential component.
本発明におけるアニオン界面活性剤(B)としては、脂肪酸塩(例えば、牛脂脂肪酸ソーダ、ステアリン酸ソーダ、オレイン酸カリウム、ヒマシ油カリ、マルセル石鹸ナトリウム塩、ミリスチン酸カリウム、ラウリン酸カリウム、ラウリン酸石鹸TEA塩、ヤシ油脂肪酸石鹸カリウム塩、ヤシ油脂肪酸石鹸TEA塩)、N−アシルアミノ酸塩(例えば、ヤシ油脂肪酸サルコシントリエタノールアミン、ヤシ油脂肪酸サルコシンナトリウム塩、ラウロイルサルコシンナトリウム塩、オレオイルサルコシンナトリウム塩)、エーテルカルボン酸塩(例えば、ポリオキシエチレン又はポリオキシプロピレンアルキルエーテルカルボン酸塩、ポリオキシエチレントリデシルエーテルカルボン酸塩、ポリオキシエチレンオレイルエーテルカルボン酸塩)、アシル化ペプチド、ポリカルボン酸型高分子界面活性剤、アルキルエーテルカルボン酸又はその塩)、ガムロジン系不均化ロジン石鹸ナトリウム塩、ロジン石鹸ナトリウム塩、マレイン酸変性ロジン石鹸ナトリウム塩、アルケニルコハク酸ジ(モノ)カリウム塩、アラニン型界面活性剤(例えば、ヤシ油メチル−β−アラニンナトリウム塩、ラウロイル−β−アラニンナトリウム塩、ミリストイル−β−アラニンナトリウム塩)などが挙げられる。 Examples of the anionic surfactant (B) in the present invention include fatty acid salts (for example, beef tallow fatty acid soda, sodium stearate, potassium oleate, castor oil potash, marcel soap sodium salt, potassium myristate, potassium laurate, lauric acid soap. TEA salt, coconut oil fatty acid soap potassium salt, coconut oil fatty acid soap TEA salt), N-acyl amino acid salt (for example, coconut oil fatty acid sarcosine triethanolamine, coconut oil fatty acid sarcosine sodium salt, lauroyl sarcosine sodium salt, oleoyl sarcosine sodium) Salt), ether carboxylate (for example, polyoxyethylene or polyoxypropylene alkyl ether carboxylate, polyoxyethylene tridecyl ether carboxylate, polyoxyethylene oleyl ether carboxylate) Acylated peptide, polycarboxylic acid type polymer surfactant, alkyl ether carboxylic acid or salt thereof), gum rosin disproportionated rosin soap sodium salt, rosin soap sodium salt, maleic acid modified rosin soap sodium salt, alkenyl succinic acid di (Mono) potassium salt, alanine type surfactant (for example, coconut oil methyl-β-alanine sodium salt, lauroyl-β-alanine sodium salt, myristoyl-β-alanine sodium salt) and the like.
アニオン界面活性剤(B)として用いうるこれらのアニオン界面活性剤の中でも、研磨速度とディッシングの点からは、脂肪酸塩、N−アシルアミノ酸塩、アシル化ペプチド、ガムロジン系不均化ロジン石鹸ナトリウム塩、ロジン石鹸ナトリウム塩、マレイン酸変性ロジン石鹸ナトリウム塩、アルケニルコハク酸ジ(モノ)カリウム塩、アラニン型界面活性剤が好ましく、脂肪酸塩、N−アシルアミノ酸塩、アシル化ペプチド、ガムロジン系不均化ロジン石鹸ナトリウム塩、マレイン酸変性ロジン石鹸ナトリウム塩、アルケニルコハク酸ジ(モノ)カリウム塩、アラニン型界面活性剤がより好ましく、脂肪酸塩、N−アシルアミノ酸塩、アシル化ペプチド、マレイン酸変性ロジン石鹸ナトリウム塩、アルケニルコハク酸ジ(モノ)カリウム塩、アラニン型界面活性剤がさらに好ましい。 Among these anionic surfactants that can be used as the anionic surfactant (B), fatty acid salts, N-acyl amino acid salts, acylated peptides, gum rosin-based disproportionated rosin soap sodium salts are preferable in terms of polishing rate and dishing. Rosin soap sodium salt, maleic acid modified rosin soap sodium salt, alkenyl succinic acid di (mono) potassium salt, alanine type surfactant is preferable, fatty acid salt, N-acyl amino acid salt, acylated peptide, gum rosin disproportionation Rosin soap sodium salt, maleic acid-modified rosin soap sodium salt, alkenyl succinic acid di (mono) potassium salt, and alanine type surfactants are more preferred, fatty acid salt, N-acyl amino acid salt, acylated peptide, maleic acid-modified rosin soap Sodium salt, alkenyl succinic acid di (mono) potassium salt Alanine type surfactants are more preferred.
本発明の金属研磨用組成物におけるアニオン界面活性剤(B)の含有量は、研磨速度とディッシングの点から、研磨に使用する際の金属研磨用組成物の1L当たり、0.00001g〜10gとすることが好ましく、0.0002g〜7gとすることがより好ましく、0.0005g〜6gとすることが特に好ましい。 The content of the anionic surfactant (B) in the metal polishing composition of the present invention is 0.00001 g to 10 g per liter of the metal polishing composition when used for polishing in terms of polishing rate and dishing. It is preferable to set it to 0.0002 g to 7 g, and particularly preferably 0.0005 g to 6 g.
また、アニオン界面活性剤(A)とアニオン界面活性剤(B)との含有比(質量比)としては、、アニオン界面活性剤(A)を1質量部に対して、アニオン界面活性剤(B)を0.001〜1000質量部が好ましく、0.005〜500質量部より好ましく、0.01〜100質量部がさらに好ましい。 The content ratio (mass ratio) between the anionic surfactant (A) and the anionic surfactant (B) is 1 part by weight of the anionic surfactant (A). 0.001-1000 mass parts is preferable, 0.005-500 mass parts is more preferable, and 0.01-100 mass parts is further more preferable.
<(2C)他の界面活性剤>
本発明の金属研磨用組成物は、必須成分であるアニオン界面活性剤(A)及びアニオン界面活性剤(B)に加えて、必要に応じて、以下に挙げる他のアニオン界面活性剤、非イオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤を任意成分として含有してもよい。但し、これらの他の界面活性剤のうちカチオン界面活性剤については、組成物のpHによっては凝集を生じうるため、使用にあたっては、凝集を生じさせないものを組成物の設計に応じて適宜選択する必要がある。
<(2C) Other surfactant>
In addition to the anionic surfactant (A) and the anionic surfactant (B), which are essential components, the metal polishing composition of the present invention includes other anionic surfactants and nonionics listed below as necessary. A surfactant, a cationic surfactant, and an amphoteric surfactant may be contained as optional components. However, among these other surfactants, the cationic surfactant may cause aggregation depending on the pH of the composition. Therefore, in use, a surfactant that does not cause aggregation is appropriately selected according to the design of the composition. There is a need.
他のアニオン界面活性剤としては、例えば、硫酸エステル塩として、硫酸化油、アルキル硫酸塩(例えば、ラウリル硫酸ナトリウム、高級アルコール硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸トリエタノールアミン、ラウリル硫酸アンモニウム)、アルキルエーテル硫酸塩(例えば、ポリオキシエチレン又はポリオキシプロピレンアルキルエーテル硫酸塩(例えば、ポリオキシエチレンラウリル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸トリエタノールアミン)、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(例えば、カリウムオクチルホスフェート、カリウムラウリルホスフェート、カリウムオクチルエーテルホスフェート)、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(例えば、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルリン酸)、等を挙げることができる。 Other anionic surfactants include, for example, sulfate salts such as sulfated oils, alkyl sulfates (for example, sodium lauryl sulfate, higher alcohol sodium sulfate, lauryl sulfate triethanolamine, ammonium lauryl sulfate), alkyl ether sulfates ( For example, polyoxyethylene or polyoxypropylene alkyl ether sulfate (for example, sodium polyoxyethylene lauryl sulfate, polyoxyethylene lauryl ether sulfate triethanolamine), alkylamide sulfate; alkyl phosphate ( For example, potassium octyl phosphate, potassium lauryl phosphate, potassium octyl ether phosphate), polyoxyethylene or polyoxypropylene alkyl allyl ether phosphate For example, polyoxyethylene alkyl phenyl ether phosphoric acid), and the like.
非イオン界面活性剤としては、例えば、エーテル型、エーテルエステル型、エステル型、含窒素型が挙げられる。具体的にには、エーテル型として、ポリオキシアルキレンアルキルおよびポリオキシアルキレンアルキルフェニルエーテル(例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレン高級アルコールエーテル、ポリオキシエチレンミリステルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルドデシルエーテル)、ポリオキシエチレン誘導体(例えば、ポリオキシエチレンジスルホン化フェニルエーテル)、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、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、等が挙げられる。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、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル(例えば、ポリエチレングリコールモノラウレート、ポリエチレングリコールモノステアレート、ポリエチレングリコールジステアレート、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油)、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル(例えば、ポリオキシエチレンソルビタンモノヤシ油脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリイソステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノヤシ脂肪酸エステル、テトラオレイン酸ポリオキシエチレンソルビット)、ソルビトールエステルのポリオキシエチレンエーテルが挙げられる。エステル型として、ソルビタン脂肪酸エステル(例えば、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタントリステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエート、ソルビタンセスキオレエート)、グリセリン脂肪酸エステル(例えば、グリセロールモノステアレート、グリセロールモノオレエート)、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、ショ糖エステル等が挙げられる。含窒素型として、脂肪酸アルカノールアミド(例えば、ヤシ脂肪酸ジエタノールアミド)、ポリオキシエチレンアルキルアミン(例えば、ポリオキシエチレンラウリルアミン)、ポリオキシエチレンアルキルアミド(例えば、ポリオキシエチレンラウリン酸アミド)等が挙げられる。また、フッ素系界面活性剤、アセチレン含有非イオン性界面活性剤(例えば、ジイソブチルジメチルブチンジオールポリオキシエチレングリコールエーテル)等が挙げられる。 Examples of the nonionic surfactant include ether type, ether ester type, ester type, and nitrogen-containing type. Specifically, polyoxyalkylene alkyl and polyoxyalkylene alkyl phenyl ether (for example, polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyalkylene alkyl ether) Ethylene higher alcohol ether, polyoxyethylene myristol ether, polyoxyethylene octyldodecyl ether), polyoxyethylene derivatives (for example, polyoxyethylene disulfonated phenyl ether), polyoxyethylene polyoxypropylene glycol, alkylallyl formaldehyde condensed polyoxy Ethylene ether, polyoxyethylene polyoxypropylene block polymer, polyoxyethylene polio Dipropylene alkyl ethers, and the like. As ether ester type, polyoxyethylene ether of glycerin ester, polyoxyethylene fatty acid ester (for example, polyethylene glycol monolaurate, polyethylene glycol monostearate, polyethylene glycol distearate, polyoxyethylene hydrogenated castor oil), polyoxyethylene Sorbitan fatty acid esters (for example, polyoxyethylene sorbitan monococonut oil fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene sorbitan monopalmitate, polyoxyethylene sorbitan monostearate, polyoxyethylene sorbitan tristearate, polyoxy Ethylene sorbitan monooleate, polyoxyethylene sorbitan trioleate, polyoxyethylene sorbate Emissions triisostearate, polyoxyethylene sorbitan mono coconut fatty acid ester, polyoxyethylene sorbit tetraoleate), include polyoxyethylene ethers of sorbitol esters. As ester types, sorbitan fatty acid esters (for example, sorbitan monolaurate, sorbitan monopalmitate, sorbitan monostearate, sorbitan tristearate, sorbitan monooleate, sorbitan trioleate, sorbitan sesquioleate), glycerin fatty acid esters (for example Glycerol monostearate, glycerol monooleate), polyglycerol ester, sorbitan ester, propylene glycol ester, sucrose ester and the like. Examples of the nitrogen-containing type include fatty acid alkanolamide (for example, coconut fatty acid diethanolamide), polyoxyethylene alkylamine (for example, polyoxyethylene laurylamine), polyoxyethylene alkylamide (for example, polyoxyethylene lauric acid amide), and the like. It is done. Moreover, a fluorine-type surfactant, an acetylene containing nonionic surfactant (For example, diisobutyl dimethyl butynediol polyoxyethylene glycol ether) etc. are mentioned.
カチオン界面活性剤としては、例えば、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。 Examples of the cationic surfactant 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、例えば、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)が挙げられる。 Examples of amphoteric surfactants include alkylbetaine type (for example, lauric betaine (lauryldimethylaminoacetic acid betaine, stearylbetaine, 2-alkyl-N-carboxymethyl-N-hydroxyethylimidazolium betaine), amine oxide type (for example, Lauryl dimethylamine oxide).
本発明の金属研磨用組成物における界面活性剤の総含有量は、研磨に使用する際の金属研磨用組成物の1L中、0.00001g〜10gとすることが好ましく、0.0002g〜7gとすることがより好ましく0.0005g〜6gとすることが特に好ましい。
ここで、界面活性剤の総含有量とは、本発明の金属研磨用組成物における必須成分である、アニオン界面活性剤(A)、アニオン界面活性剤(B)、及び所望により用いられる他の界面活性剤の総量を意味する。
The total content of the surfactant in the metal polishing composition of the present invention is preferably 0.00001 g to 10 g, and 0.0002 g to 7 g in 1 L of the metal polishing composition when used for polishing. It is more preferable to make it 0.0005 g to 6 g.
Here, the total content of the surfactant is an essential component in the metal polishing composition of the present invention, an anionic surfactant (A), an anionic surfactant (B), and other optionally used It means the total amount of surfactant.
<(3)複素芳香環化合物>
本発明の金属研磨用組成物は、研磨対象の金属(銅又は銅合金)表面に不動態膜を形成する化合物として、少なくとも1種の複素芳香環化合物を含有する。
<(3) Heteroaromatic ring compound>
The metal polishing composition of the present invention contains at least one heteroaromatic ring compound as a compound that forms a passive film on the surface of a metal (copper or copper alloy) 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.
まず、母核となる複素芳香環について述べる。
本発明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。
First, the heteroaromatic ring that is the mother nucleus is described.
The number of members of the heterocyclic ring of the heteroaromatic ring compound that can be used in the present invention is not particularly limited, and it 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, indolizine, indole, indazole, purine, quinolidine, isoquinoline, quinoline, naphthyridine, phthalazine, quinoxaline, quinazoline, cinnoline, pteridine, Lysine ring, perimidine ring, phenanthroline ring, carbazole ring, carboline ring, phenazine ring, antilysine 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.
次に、複素芳香環が有しうる置換基について述べる。
本発明において、特定の部分を「基」と称した場合には、当該部分はそれ自体が置換されていなくても、一種以上の(可能な最多数までの)置換基で置換されていてもよいことを意味する。例えば、「アルキル基」とは置換又は無置換のアルキル基を意味する。
Next, substituents that the heteroaromatic ring may have will be described.
In the present invention, when a specific moiety is referred to as a “group”, the moiety may be unsubstituted or substituted with one or more (up to the maximum possible) substituents. Means good. For example, “alkyl group” means a substituted or unsubstituted alkyl group.
複素芳香環化合物が有しうる置換基としては、例えば、以下のものが挙げられる。但し、これらに限定されるものではない。
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)、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、ヘテロ環オキシカルボニル基、カルバモイル基(置換基を有するカルバモイル基としては、例えば、N−ヒドロキシカルバモイル基、N−アシルカルバモイル基、N−スルホニルカルバモイル基、N−カルバモイルカルバモイル基、チオカルバモイル基、N−スルファモイルカルバモイル基)、カルバゾイル基、カルボキシル基又はその塩、オキサリル基、オキサモイル基、シアノ基、カルボンイミドイル基、ホルミル基、ヒドロキシ基、アルコキシ基(エチレンオキシ基もしくはプロピレンオキシ基単位を繰り返し含む基を含む)、アリールオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシルオキシ基、(アルコキシもしくはアリールオキシ)カルボニルオキシ基、カルバモイルオキシ基、スルホニルオキシ基、アミノ基、(アルキル、アリール、又はヘテロ環)アミノ基、アシルアミノ基、スルホンアミド基、ウレイド基、チオウレイド基、N−ヒドロキシウレイド基、イミド基、(アルコキシもしくはアリールオキシ)カルボニルアミノ基、スルファモイルアミノ基、セミカルバジド基、チオセミカルバジド基、ヒドラジノ基、アンモニオ基、オキサモイルアミノ基、N−(アルキルもしくはアリール)スルホニルウレイド基、N−アシルウレイド基、N−アシルスルファモイルアミノ基、ヒドロキシアミノ基、ニトロ基、4級化された窒素原子を含むヘテロ環基(例えば、ピリジニオ基、イミダゾリオ基、キノリニオ基、イソキノリニオ基)、イソシアノ基、イミノ基、メルカプト基、(アルキル、アリール、又はヘテロ環)チオ基、(アルキル、アリール、又はヘテロ環)ジチオ基、(アルキル又はアリール)スルホニル基、(アルキル又はアリール)スルフィニル基、スルホ基又はその塩、スルファモイル基(置換基を有するスルファモイル基としては、例えばN−アシルスルファモイル基、N−スルホニルスルファモイル基)又はその塩、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスフィニルオキシ基、ホスフィニルアミノ基、シリル基等が挙げられる。
Examples of the substituent that the heteroaromatic ring compound may have include the following. However, it is not limited to these.
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, and even a polycyclic alkyl group such as a bicycloalkyl group is active. A methine group), an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, a heterocyclic group (regardless of the position of substitution), an acyl group, an alkoxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, a heterocyclic oxycarbonyl group, a carbamoyl group ( Examples of the carbamoyl group having a substituent include an N-hydroxycarbamoyl group, an N-acylcarbamoyl group, an N-sulfonylcarbamoyl group, an N-carbamoylcarbamoyl group, a thiocarbamoyl group, and an N-sulfamoylcarbamoyl group), a carbazoyl group. , Carboxyl group or salt thereof, oxalyl group, oxy Moyl group, cyano group, carbonimidoyl group, formyl group, hydroxy group, alkoxy group (including groups containing repeating ethyleneoxy or propyleneoxy group units), aryloxy group, heterocyclic oxy group, acyloxy group, (alkoxy Or aryloxy) carbonyloxy group, carbamoyloxy group, sulfonyloxy group, amino group, (alkyl, aryl, or heterocyclic) amino group, acylamino group, sulfonamido group, ureido group, thioureido group, N-hydroxyureido group, Imido group, (alkoxy or aryloxy) carbonylamino group, sulfamoylamino group, semicarbazide group, thiosemicarbazide group, hydrazino group, ammonio group, oxamoylamino group, N- (alkyl or aryl) sulfur Nylureido group, N-acylureido group, N-acylsulfamoylamino group, hydroxyamino group, nitro group, heterocyclic group containing a quaternized nitrogen atom (for example, pyridinio group, imidazolio group, quinolinio group, isoquinolinio group ), Isocyano group, imino group, mercapto group, (alkyl, aryl, or heterocyclic) thio group, (alkyl, aryl, or heterocyclic) dithio group, (alkyl or aryl) sulfonyl group, (alkyl or aryl) sulfinyl group , A sulfo group or a salt thereof, a sulfamoyl group (the sulfamoyl group having a substituent is, for example, an N-acylsulfamoyl group or an N-sulfonylsulfamoyl group) or a salt thereof, a phosphino group, a phosphinyl group, a phosphinyloxy Group, phosphinylamino group, silyl group, etc. It is.
なお、ここで、「活性メチン基」とは、2つの電子求引性基で置換されたメチン基を意味する。「電子求引性基」とは、例えば、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、カルバモイル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、スルファモイル基、トリフルオロメチル基、シアノ基、ニトロ基、カルボンイミドイル基を意味する。また、2つの電子求引性基は互いに結合して環状構造をとっていてもよい。また、「塩」とはアルカリ金属、アルカリ土類金属、重金属などの陽イオンや、アンモニウムイオン、ホスホニウムイオンなどの有機の陽イオンを意味する。 Here, “active methine group” means a methine group substituted with two electron-attracting groups. “Electron withdrawing group” means, for example, acyl group, alkoxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, carbamoyl group, alkylsulfonyl group, arylsulfonyl group, sulfamoyl group, trifluoromethyl group, cyano group, nitro group, carvone An imidoyl group is meant. Two electron-withdrawing groups may be bonded to each other to form a cyclic structure. The “salt” means a cation such as alkali metal, alkaline earth metal or heavy metal, or an organic cation such as ammonium ion or phosphonium ion.
これらの中でも、複素芳香環化合物における好ましい置換基としては、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)、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、ヘテロ環オキシカルボニル基、カルバモイル基、N−ヒドロキシカルバモイル基、N−アシルカルバモイル基、N−スルホニルカルバモイル基、N−カルバモイルカルバモイル基、チオカルバモイル基、N−スルファモイルカルバモイル基、カルバゾイル基、オキサリル基、オキサモイル基、シアノ基、カルボンイミドイル基、ホルミル基、ヒドロキシ基、アルコキシ基(エチレンオキシ基もしくはプロピレンオキシ基単位を繰り返し含む基を含む)、アリールオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシルオキシ基、(アルコキシもしくはアリールオキシ)カルボニルオキシ基、カルバモイルオキシ基、スルホニルオキシ基、(アルキル、アリール、又はヘテロ環)アミノ基、アシルアミノ基、スルホンアミド基、ウレイド基、チオウレイド基、N−ヒドロキシウレイド基、イミド基、(アルコキシもしくはアリールオキシ)カルボニルアミノ基、スルファモイルアミノ基、セミカルバジド基、チオセミカルバジド基、ヒドラジノ基、アンモニオ基、オキサモイルアミノ基、N−(アルキルもしくはアリール)スルホニルウレイド基、N−アシルウレイド基、N−アシルスルファモイルアミノ基、ヒドロキシアミノ基、ニトロ基、4級化された窒素原子を含むヘテロ環基(例えばピリジニオ基、イミダゾリオ基、キノリニオ基、イソキノリニオ基)、イソシアノ基、イミノ基、メルカプト基、(アルキル、アリール、又はヘテロ環)チオ基、(アルキル、アリール、又はヘテロ環)ジチオ基、(アルキル又はアリール)スルホニル基、(アルキル又はアリール)スルフィニル基、スルホ基又はその塩、スルファモイル基、N−アシルスルファモイル基、N−スルホニルスルファモイル基又はその塩、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスフィニルオキシ基、ホスフィニルアミノ基、シリル基等が挙げられる。
なおここで活性メチン基とは2つの電子求引性基で置換されたメチン基を意味し、ここに電子求引性基とはアシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、カルバモイル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、スルファモイル基、トリフルオロメチル基、シアノ基、ニトロ基、カルボンイミドイル基が挙げられる。
Among these, preferable substituents in the heteroaromatic ring compound include, 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, and bicycloalkyl). A group such as a polycyclic alkyl group or an active methine group), an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, a heterocyclic group (regarding the position of substitution), an acyl group, an alkoxycarbonyl group, Aryloxycarbonyl group, heterocyclic oxycarbonyl group, carbamoyl group, N-hydroxycarbamoyl group, N-acylcarbamoyl group, N-sulfonylcarbamoyl group, N-carbamoylcarbamoyl group, thiocarbamoyl group, N-sulfamoylcarbamoyl group, A carbazoyl group, an oxalyl group, an oxamoyl group, Ano group, carbonimidoyl group, formyl group, hydroxy group, alkoxy group (including groups containing repeating ethyleneoxy group or propyleneoxy group units), aryloxy group, heterocyclic oxy group, acyloxy group, (alkoxy or aryloxy) ) Carbonyloxy group, carbamoyloxy group, sulfonyloxy group, (alkyl, aryl, or heterocyclic) amino group, acylamino group, sulfonamide group, ureido group, thioureido group, N-hydroxyureido group, imide group, (alkoxy or Aryloxy) carbonylamino group, sulfamoylamino group, semicarbazide group, thiosemicarbazide group, hydrazino group, ammonio group, oxamoylamino group, N- (alkyl or aryl) sulfonylureido group, N- Silureido group, N-acylsulfamoylamino group, hydroxyamino group, nitro group, quaternized heterocyclic group containing nitrogen atom (for example, pyridinio group, imidazolio group, quinolinio group, isoquinolinio group), isocyano group, imino group Group, mercapto group, (alkyl, aryl, or heterocyclic) thio group, (alkyl, aryl, or heterocyclic) dithio group, (alkyl or aryl) sulfonyl group, (alkyl or aryl) sulfinyl group, sulfo group or a salt thereof Sulfamoyl group, N-acylsulfamoyl group, N-sulfonylsulfamoyl group or a salt thereof, phosphino group, phosphinyl group, phosphinyloxy group, phosphinylamino group, silyl group and the like.
Here, the active methine group means a methine group substituted with two electron-withdrawing groups, and the electron-withdrawing group here means an acyl group, an alkoxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, a carbamoyl group, an alkyl group. Examples thereof include a sulfonyl group, an arylsulfonyl group, a sulfamoyl group, a trifluoromethyl group, a cyano group, a nitro group, and a carbonimidoyl group.
さらに好ましくは、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。 More 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, and a polycyclic alkyl group such as a bicycloalkyl group) And may contain 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)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、その例として、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、フルオレン環、トリフェニレン環、ナフタセン環、ビフェニル環、ピロール環、フラン環、チオフェン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、インドリジン環、インドール環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、イソベンゾフラン環、キノリジン環、キノリン環、フタラジン環、ナフチリジン環、キノキサリン環、キノキサゾリン環、イソキノリン環、カルバゾール環、フェナントリジン環、アクリジン環、フェナントロリン環、チアントレン環、クロメン環、キサンテン環、フェノキサチイン環、フェノチアジン環、フェナジン環、が挙げられる)を形成することもできる。 In addition, two of the above-described substituents can be combined to form a ring (aromatic or non-aromatic hydrocarbon ring or heteroaromatic ring), and these can be further combined to form a polycyclic fused ring. Benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring, phenanthrene ring, fluorene ring, triphenylene ring, naphthacene ring, biphenyl ring, pyrrole ring, furan ring, thiophene ring, imidazole ring, oxazole ring, thiazole ring, pyridine ring, pyrazine ring, Pyrimidine ring, pyridazine ring, indolizine ring, indole ring, benzofuran ring, benzothiophene ring, isobenzofuran ring, quinolidine ring, quinoline ring, phthalazine ring, naphthyridine ring, quinoxaline ring, quinoxazoline ring, isoquinoline ring, carbazole ring, phenant Lysine ring, acridine ring, phena Tororin ring, thianthrene ring, chromene ring, xanthene ring, phenoxathiin ring, phenothiazine ring, phenazine ring, also form mentioned are) is.
複素芳香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。 Specific examples of the heteroaromatic ring compound include, but are not limited to, the following.
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。 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.
本発明の金属研磨用組成物における複素芳香環化合物の含有量としては、総量として、研磨に使用する際の金属研磨用組成物(即ち、水又は水溶液で希釈する場合は希釈後の金属研磨用組成物)1L中、0.0001mol〜1.0molの範囲が好ましく、より好ましくは0.0005mol〜0.5molの範囲、更に好ましくは0.0005mol〜0.05molの範囲である。 The content of the heteroaromatic ring compound in the metal polishing composition of the present invention is the total amount of the metal polishing composition used for polishing (that is, for metal polishing after dilution when diluted with water or an aqueous solution). Composition) In 1 L, the range of 0.0001 mol to 1.0 mol is preferable, more preferably 0.0005 mol to 0.5 mol, and still more preferably 0.0005 mol to 0.05 mol.
<有機酸>
本発明における金属研磨用組成物は、更に少なくとも1種の有機酸を含有することが好ましい。ここでいう有機酸は、金属の酸化剤ではなく、酸化の促進、pH調整、緩衝剤としての作用を有する。
<Organic acid>
The metal polishing composition in the present invention preferably further contains at least one organic acid. The organic acid here is not a metal oxidizing agent, but has an action of promoting oxidation, adjusting pH, and buffering agent.
有機酸としては、水溶性のものが望ましい。以下の群から選ばれたものがより適している。即ち、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、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸、イミノ二酢酸、アセドアミドイミノ二酢酸、ニトリロ三プロパン酸、ニトリロ三メチルホスホン酸、ジヒドロキシエチルグリシン、トリシン、及びそれらのアンモニウム塩やアルカリ金属塩等の塩、アンモニウム塩類、又はそれらの混合物等が挙げられる。 The organic acid is preferably water-soluble. Those selected from the following group are more suitable. That is, 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-methyl Hexanoic 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, apple Acid, tartaric acid, citric acid, lactic acid, hydroxyethyliminodiacetic acid, iminodiacetic acid, acedamidoiminodiacetic acid, nitrilotripropanoic acid, nitrilotrimethylphosphonic acid, dihydroxyethylglycine, tricine, and ammonium salts and alkali metals thereof Examples thereof include salts such as salts, ammonium salts, and mixtures thereof.
また、アミノ酸としては、水溶性のものが好ましい。水溶性のアミノ酸としては、以下の群から選ばれたものがより適している。
即ち、グリシン、L−アラニン、β−アラニン、L−2−アミノ酪酸、L−ノルバリン、L−バリン、L−ロイシン、L−ノルロイシン、L−イソロイシン、L−アロイソロイシン、L−フェニルアラニン、L−プロリン、サルコシン、L−オルニチン、L−リシン、タウリン、L−セリン、L−トレオニン、L−アロトレオニン、L−ホモセリン、L−チロシン、3,5−ジヨード−L−チロシン、β−(3,4−ジヒドロキシフェニル)−L−アラニン、L−チロキシン、4−ヒドロキシ−L−プロリン、L−システィン、L−メチオニン、L−エチオニン、L−ランチオニン、L−シスタチオニン、L−シスチン、L−システィン酸、L−アスパラギン酸、L−グルタミン酸、S−(カルボキシメチル)−L−システィン、4−アミノ酪酸、L−アスパラギン、L−グルタミン、アザセリン、L−アルギニン、L−カナバニン、L−シトルリン、δ−ヒドロキシ−L−リシン、クレアチン、L−キヌレニン、L−ヒスチジン、1−メチル−L−ヒスチジン、3−メチル−L−ヒスチジン、エルゴチオネイン、L−トリプトファン、アクチノマイシンC1、アパミン、アンギオテンシンI、アンギオテンシンII及びアンチパイン等が挙げられる。
Moreover, as an amino acid, a water-soluble thing is preferable. As the water-soluble amino acid, those selected from the following group are more suitable.
That is, glycine, L-alanine, β-alanine, L-2-aminobutyric acid, L-norvaline, L-valine, L-leucine, L-norleucine, L-isoleucine, L-alloisoleucine, L-phenylalanine, L- Proline, sarcosine, L-ornithine, L-lysine, taurine, L-serine, L-threonine, L-allothreonine, L-homoserine, L-tyrosine, 3,5-diiodo-L-tyrosine, β- (3 4-Dihydroxyphenyl) -L-alanine, L-thyroxine, 4-hydroxy-L-proline, L-cystine, L-methionine, L-ethionine, L-lanthionine, L-cystathionine, L-cystine, L-cysteic acid , L-aspartic acid, L-glutamic acid, S- (carboxymethyl) -L-cysteine, 4-aminobutyric acid Acid, L-asparagine, L-glutamine, azaserine, L-arginine, L-canavanine, L-citrulline, δ-hydroxy-L-lysine, creatine, L-kynurenine, L-histidine, 1-methyl-L-histidine, Examples include 3-methyl-L-histidine, ergothioneine, L-tryptophan, actinomycin C1, apamin, angiotensin I, angiotensin II, and antipine.
本発明においては、上記の有機酸又はアミノ酸の中でも、特に以下のアミノ酸を用いることが好ましい。
即ち、グリシン、イミノ二酢酸、メチルイミノ二酢酸、N−メチルグリシン、ニトリロ三プロパン酸、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸、L−アラニン、β−アラニン、グリシルグリシン、ジヒドロキシエチルグリシン、アセトアミドイミノ二酢酸、トリシン等である。
In the present invention, among the above organic acids or amino acids, the following amino acids are particularly preferably used.
Glycine, iminodiacetic acid, methyliminodiacetic acid, N-methylglycine, nitrilotripropanoic acid, hydroxyethyliminodiacetic acid, L-alanine, β-alanine, glycylglycine, dihydroxyethylglycine, acetamidoiminodiacetic acid, tricine Etc.
有機酸の含有量は、研磨に使用する際の金属研磨用組成物の1L中、0.005mol〜0.5molとすることが好ましく、0.01mol〜0.3molとすることがより好ましく、0.05mol〜0.3molとすることが特に好ましい。即ち、有機酸の添加量は、研磨速度向上の点で0.01mol以上が好ましく、ディッシングを悪化させない点で0.3mol以下が好ましい。 The content of the organic acid is preferably 0.005 mol to 0.5 mol, more preferably 0.01 mol to 0.3 mol in 1 L of the metal polishing composition used for polishing. It is especially preferable to set it as 0.05 mol-0.3 mol. That is, the addition amount of the organic acid is preferably 0.01 mol or more from the viewpoint of improving the polishing rate, and 0.3 mol or less is preferable from the viewpoint of not deteriorating dishing.
本発明の金属研磨用組成物において、有機酸は単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。また、これらの有機酸は、常法に従って合成できるほか、市販品を使用してもよい。 In the metal polishing composition of the present invention, the organic acid may be used alone or in combination of two or more. These organic acids can be synthesized according to a conventional method, or commercially available products may be used.
<砥粒>
本発明の研磨用組成物は、砥粒を含有することが好ましい。
好ましい砥粒としては、例えば、シリカ(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る。これらの中でも、シリカ、セリア、アルミナ、チタニア等が好ましく用いられる。
<Abrasive grains>
The polishing composition of the present invention preferably contains abrasive grains.
Examples of preferable abrasive grains include silica (precipitated silica, fumed silica, colloidal silica, synthetic silica), ceria, alumina, titania, zirconia, germania, manganese oxide, diamond, and the like. Among these, silica, ceria, alumina, titania and the like are preferably used.
本発明の研磨用組成物に含有される砥粒の平均粒径(一次粒径)は5nm〜300nmの範囲であることが好ましく、より好ましくは10nm〜200nmである。充分な研磨加工速度を達成する目的から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で粒子径は100nm以下が好ましい。 The average particle size (primary particle size) of the abrasive grains contained in the polishing composition of the present invention is preferably in the range of 5 nm to 300 nm, more preferably 10 nm to 200 nm. Particles of 20 nm or more are preferred for the purpose of achieving a sufficient polishing speed. The particle size is preferably 100 nm or less for the purpose of preventing excessive frictional heat during polishing.
また、本発明の効果を損なわない範囲において、前記した如き一般的な無機砥粒のみならず、有機重合体粒子を併用することも可能である。さらに、アルミン酸イオンまた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。 In addition, not only the general inorganic abrasive grains as described above but also organic polymer particles can be used in combination as long as the effects of the present invention are not impaired. In addition, colloidal silica surface-modified with aluminate ions or borate ions, colloidal silica with controlled surface potential, colloidal silica with various surface treatments, composite abrasive grains made of multiple materials, etc. It is also possible to use it accordingly.
本発明の金属研磨用組成物における砥粒の含有量は、目的に応じて適宜選択されるが、一般には、金属研磨用組成物の全質量に対して、0〜30質量%の範囲で用いられる。
また、本発明においては、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、砥粒の含有は20質量%以下であることが好ましく、15質量%以下であることがより好ましい。
The content of the abrasive grains in the metal polishing composition of the present invention is appropriately selected according to the purpose, but generally used in the range of 0 to 30% by mass with respect to the total mass of the metal polishing composition. It is done.
In the present invention, the content of abrasive grains is preferably 20% by mass or less, and more preferably 15% by mass or less from the viewpoint of suppressing scratches caused by abrasive grains.
砥粒は、1種のみ用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。同じ種類でサイズ違いものや、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。 Only one type of abrasive grain may be used, or two or more types may be used in combination. It is also possible to use the same type of different sizes or different types of abrasive grains.
<金属研磨用組成物のpH>
本発明の金属研磨用組成物においては、研磨面への反応性や吸着性、研磨金属の溶解性、被研磨面の電気化学的性質、化合物が有する官能基の解離状態、液としての安定性などにより、適宜、前記した成分の種類、添加量、或いは、pHを設定することが好ましい。
<PH of metal polishing composition>
In the metal polishing composition of the present invention, the reactivity and adsorptivity to the polishing surface, the solubility of the polishing metal, the electrochemical properties of the surface to be polished, the dissociation state of the functional group of the compound, the stability as a liquid It is preferable to appropriately set the type, amount of addition, or pH of the above-described components by, for example.
本発明の金属研磨用組成物のpHは、平坦化性能の点から、3〜12であることが好ましく、より好ましくは8.0〜12.0の範囲である。pHは、緩衝剤、アルカリ剤などを適宜選択して組成物中に添加することで容易に調整することができる。 The pH of the metal polishing composition of the present invention is preferably 3 to 12 and more preferably in the range of 8.0 to 12.0 from the viewpoint of planarization performance. The pH can be easily adjusted by appropriately selecting a buffering agent, an alkaline agent and the like and adding them to the composition.
<キレート剤>
本発明の金属研磨用組成物は、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)を添加することも可能である。
<Chelating agent>
In the metal polishing composition of the present invention, a chelating agent (that is, a hard water softening agent) can be added as necessary in order to reduce adverse effects such as mixed polyvalent metal ions.
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 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-hydroxy Njiru) 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種以上併用してもよい。
キレート剤の含有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金属研磨用組成物の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 content of the chelating agent may be an amount sufficient to sequester metal ions such as mixed multivalent metal ions. For example, in 1 L of a metal polishing composition used for polishing, 0.0003 mol to It adds so that it may become the range of 0.07 mol.
以上説明した本発明の金属研磨用組成物は、以下に詳述する研磨方法に好適に用いることができる。 The metal polishing composition of the present invention described above can be suitably used for the polishing method described in detail below.
[研磨方法]
本発明の研磨方法は、半導体デバイスの製造工程において、銅又は銅合金からなる導体膜とバリア膜とを有する基板を、本発明の金属研磨用組成物を用いて化学的機械的に研磨することを特徴とする。
[Polishing method]
The polishing method of the present invention comprises chemically and mechanically polishing a substrate having a conductor film made of copper or a copper alloy and a barrier film using the metal polishing composition of the present invention in a semiconductor device manufacturing process. It is characterized by.
より具体的には、本発明の研磨方法は、本発明の金属研磨用組成物を研磨定盤上の研磨パッドに供給し、該研磨定盤を回転させることで、該研磨パッドを被研磨体(導体膜とバリア膜とを有する基板)の被研磨面と接触させつつ相対運動させて研磨することを特徴とする化学的機械的研磨方法である。以下、この化学的機械的研磨方法について詳細に説明する。 More specifically, in the polishing method of the present invention, the metal polishing composition of the present invention is supplied to a polishing pad on a polishing platen, and the polishing plate is rotated to rotate the polishing pad. It is a chemical mechanical polishing method characterized in that polishing is carried out by making a relative movement while contacting a surface to be polished of (a substrate having a conductor film and a barrier film). Hereinafter, this chemical mechanical polishing method will be described in detail.
(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(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)を用いることができる。
(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 an object to be polished (semiconductor substrate or the like) having a surface to be polished and a polishing pad are attached (a motor or the like whose rotation speed can be changed is attached). A general polishing apparatus provided with a polishing surface plate can be used. For example, FREX300 (Ebara Seisakusho) can be used.
(研磨圧力)
本発明の研磨方法では、研磨圧力、即ち、被研磨面と前記研磨パッドとの接触圧力が3000Pa〜25000Paの範囲で研磨を行うことが好ましく、6500Pa〜14000Paの範囲で研磨を行うことがより好ましい。
(Polishing pressure)
In the polishing method of the present invention, polishing is preferably performed at a polishing pressure, that is, a contact pressure between the surface to be polished and the polishing pad in the range of 3000 Pa to 25000 Pa, and more preferably in the range of 6500 Pa to 14000 Pa. .
(研磨定盤の回転数)
本発明の研磨方法では、研磨定盤の回転数が500rpm〜200rpmで研磨を行うことが好ましく、60rpm〜150rpmで研磨を行うことがより好ましい。
(Number of rotations of polishing surface plate)
In the polishing method of the present invention, polishing is preferably performed at a rotation speed of the polishing platen of 500 rpm to 200 rpm, more preferably 60 rpm to 150 rpm.
(研磨液供給方法)
本発明では対象金属を研磨する間、研磨定盤上の研磨パッドに金属研磨用組成物(研磨液、以下同様。)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。
(Polishing liquid supply method)
In the present invention, a metal polishing composition (polishing liquid, the same applies hereinafter) is continuously supplied by a pump or the like to a polishing pad on a polishing surface plate while polishing the target metal. 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.
本発明の研磨方法には、濃縮された研磨液に水又は水溶液を加え希釈して用いることもできる。希釈方法としては、例えば、濃縮された研磨液を供給する配管と、水又は水溶液を供給する配管と、を途中で合流させて混合し、希釈された研磨液を研磨パッドに供給する方法などを挙げることができる。その場合の混合は、圧力を付した状態で狭い通路を通して液同士を衝突混合する方法、配管中にガラス管などの充填物を詰め液体の流れを分流分離、合流させることを繰り返し行う方法、配管中に動力で回転する羽根を設ける方法など、通常に行われている方法を用いることができる。 In the polishing method of the present invention, water or an aqueous solution can be added to a concentrated polishing liquid for dilution. As a dilution method, for example, a method of supplying a concentrated polishing liquid to a polishing pad by joining and mixing a pipe for supplying a concentrated polishing liquid and a pipe for supplying water or an aqueous solution together in the middle. Can be mentioned. In this case, mixing is a method in which liquids collide with each other through a narrow passage with pressure applied, a method in which a filling such as a glass tube is filled in the piping, a flow of liquid is separated and separated, and piping is repeated. Conventional methods such as a method of providing blades that rotate with power can be used.
また、他の希釈方法としては、研磨液を供給する配管と水又は水溶液を供給する配管とをそれぞれ独立に設け、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により混合する方法する方法も本発明に用いることができる。
更に、1つの容器に、所定量の濃縮された研磨液と水又は水溶液を入れて混合し、所定の濃度に希釈した後に、その混合液を研磨パッドに供給する方法も、本発明に適用することができる。
Further, as another dilution method, a pipe for supplying a 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, and the polishing pad and the surface to be polished are provided. A method of mixing by relative motion can also be used in the present invention.
Further, a method in which a predetermined amount of concentrated polishing liquid and water or an aqueous solution are mixed in one container, mixed and diluted to a predetermined concentration, and then the mixed liquid is supplied to the polishing pad is also applicable to the present invention. be able to.
これらの方法以外に、研磨液が含有すべき成分を少なくとも2つの構成成分に分けて、それらを使用する際に、水又は水溶液を加え希釈して研磨パッドに供給する方法も、本発明に用いることができる。この場合、酸化剤を含む成分と、本発明における有機酸を含有する成分と、に分割して供給することが好ましい。 In addition to these methods, a method in which the component to be contained in the polishing liquid is divided into at least two components, and when these are used, water or an aqueous solution is added and diluted to be supplied to the polishing pad is also used in the present invention. be able to. In this case, it is preferable to divide and supply the component containing an oxidizing agent and the component containing the organic acid in the present invention.
具体的には、酸化剤を1つの構成成分(A)とし、有機酸、添加剤、界面活性剤、複素環化合物、砥粒、及び水を1つの構成成分(B)とすることが好ましく、それらを使用する際に水又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。この場合、構成成分(A)と構成成分(B)と水又は水溶液とをそれぞれ供給する3つの配管が必要であり、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、その配管内で混合してもよく、2つの配管を結合してから他の1つの配管を結合して混合してもよい。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、更に水又は水溶液の配管を結合することで研磨液を供給することも可能である。 Specifically, the oxidizing agent is preferably one component (A), and the organic acid, additive, surfactant, heterocyclic compound, abrasive grains, and water are preferably one component (B). When using them, the component (A) and the component (B) are diluted with water or an aqueous solution. In this case, three pipes for supplying the component (A), the component (B), and water or an aqueous solution are necessary, and the three pipes are connected to one pipe for supplying the polishing pad, The two pipes may be combined and then another one pipe may be combined and mixed. For example, a component containing a hard-to-dissolve additive is mixed with other components, and the mixing path is lengthened to ensure a dissolution time, and then a polishing liquid is supplied by further coupling a water or aqueous solution pipe. It is also possible.
また、上記の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して供給してもよいし、1つの容器に3つの構成成分を混合した後に、その混合液を研磨パッドに供給してもよい。更に、金属研磨用組成物を濃縮液とし、希釈水を別にして研磨面に供給してもよい。 Further, the above three pipes may be led to the polishing pad and mixed and supplied by the relative movement of the polishing pad and the surface to be polished. After mixing the three components in one container, the mixed solution is supplied. You may supply to a polishing pad. Further, the metal polishing composition may be used as a concentrate, and the diluted water may be separately supplied to the polishing surface.
(研磨液の供給量)
本発明の研磨方法において、研磨液の研磨定盤上への供給量は50ml/min〜500ml/minとすることが好ましく、100ml/min〜300ml/minであることがより好ましい。
(Abrasive supply amount)
In the polishing method of the present invention, the supply amount of the polishing liquid onto the polishing surface plate is preferably 50 ml / min to 500 ml / min, and more preferably 100 ml / min to 300 ml / min.
(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、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。
(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. 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.
本発明における研磨パッドは、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。 The polishing pad in the present invention may further contain abrasive grains (for example, ceria, silica, alumina, resin, etc.) used for polishing. In addition, each has a softness and a hardness, and either of them 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. Further, the surface that contacts the polished surface may be subjected to processing such as lattice grooves / holes / concentric grooves / helical grooves.
次に、本発明の研磨方法において研磨が施される被研磨体(基板、ウエハ)について説明する。 Next, an object to be polished (substrate, wafer) to be polished in the polishing method of the present invention will be described.
(配線金属材料)
本発明における被研磨体は、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。
(Wiring metal material)
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.
(配線の太さ)
本発明における被研磨体は、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被研磨体に対して、本発明に使用される研磨液は特に優れた効果を発揮する。
(Wiring thickness)
In the DRAM device system, for example, the object to be polished 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.
The polishing liquid used in the present invention exhibits a particularly excellent effect on the object to be polished having such wiring.
(バリア層)
本発明における被研磨体において、配線(銅又は銅合金からなる導体膜)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 layer)
In the object to be polished in the present invention, a barrier layer for preventing copper diffusion is provided between a wiring (a conductor film made of copper or a copper alloy) and an insulating film (including an 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.
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.
[実施例1〜10、比較例1〜5]
実施例1〜10及び比較例1〜5の金属研磨用組成物(研磨液)として、研磨液101〜110、研磨液201〜205を各々調製し、研磨試験及び評価を行なった。
[Examples 1 to 10, Comparative Examples 1 to 5]
As the metal polishing compositions (polishing liquids) of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 5, polishing liquids 101 to 110 and polishing liquids 201 to 205 were prepared, and polishing tests and evaluations were performed.
(金属研磨用組成物の調製)
下記組成を混合し、金属研磨用組成物である、研磨液101〜110、研磨液201〜205を調製した。
(Preparation of metal polishing composition)
The following compositions were mixed to prepare polishing liquids 101 to 110 and polishing liquids 201 to 205 which are metal polishing compositions.
−金属研磨用組成物の組成−
・アニオン界面活性剤(A)又は比較用界面活性剤 表1に示す種類及び含有量
・アニオン界面活性剤(B)又は比較用界面活性剤 表1に示す種類及び含有量
・砥粒:表1に示す砥粒 10g/L
・有機酸:表1に示す化合物 5g/L
・複素環化合物:ベンゾトリアゾール 0.5g/L
・酸化剤 表1に示す種類及び含有量
純水を加えて全量を1000mlとし、各々PH9.5の金属研磨用組成物とした。
-Composition of metal polishing composition-
-Anionic surfactant (A) or comparative surfactant-Types and contents shown in Table 1-Anionic surfactant (B) or comparative surfactant-Types and contents shown in Table 1-Abrasive grains: Table 1 10g / L of abrasive grains shown in
Organic acid: compounds shown in Table 1 5 g / L
・ Heterocyclic compound: benzotriazole 0.5 g / L
-Oxidizing agent The kind shown in Table 1 and content Pure water was added to make the total amount 1000 ml, and each was a metal polishing composition of PH 9.5.
(研磨試験)
以下の条件で研磨を行い、研磨速度及びディッシングの評価を行った。
・研磨装置:FREX300(荏原製作所)
・被研磨体(ウエハ):
(1)研磨速度算出用;シリコン基板上に厚み1.5μmのCu膜を形成した
直径300mmのブランケットウエハ
(2)ディッシング評価用;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)
・研磨条件;
研磨圧力(被研磨面と前記研磨パッドとの接触圧力):10.5kPa
研磨液供給速度:200ml/min
研磨定盤回転数:104rpm
研磨ヘッド回転数:105rpm(加工線速度:1.0m/sec)
(Polishing test)
Polishing was performed under the following conditions, and the polishing rate and dishing were evaluated.
・ Polishing equipment: FREX300 (Ebara Works)
-Object to be polished (wafer):
(1) For polishing rate calculation; a 1.5 μm thick Cu film was formed on a silicon substrate
300 mm diameter blanket wafer (2) For dishing evaluation; 300 mm diameter copper wiring wafer (pattern wafer)
(Mask pattern 754CMP (ATDF))
Polishing pad: IC1400-K Groove (Rodel)
・ Polishing conditions;
Polishing pressure (contact pressure between the surface to be polished and the polishing pad): 10.5 kPa
Polishing liquid supply rate: 200 ml / min
Polishing platen rotation speed: 104rpm
Polishing head rotation speed: 105 rpm (Processing linear velocity: 1.0 m / sec)
(評価方法)
1)研磨速度
研磨速度の算出は、前記(1)の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。
2)ディッシング
ディッシングの評価は、前記(2)のパターンウエハに対し、非配線部の銅が完全に研磨されるまでの時間に加え、更にその時間の25%分だけ余分に研磨を行い、ラインアンドスペース部(ライン10μm、スペース10μm)の段差を、接触式段差計DektakV3201(Veeco社製)で測定した。
以上の結果を表1に示す。
(Evaluation methods)
1) Polishing rate The polishing rate is calculated by polishing the blanket wafer of (1) for 60 seconds, and converting the metal film thickness before and after polishing from the electrical resistance value for 49 equally spaced locations on the wafer surface. The average value of the values obtained and divided by the polishing time was taken as the polishing rate.
2) Dishing The evaluation of dishing was performed on the pattern wafer of (2) above, in addition to the time until the copper in the non-wiring portion was completely polished, and further polishing by 25% of the time. The step of the and space part (line 10 μm, space 10 μm) was measured with a contact-type step gauge Dektak V3201 (manufactured by Veeco).
The results are shown in Table 1.
なお、表1に界面活性剤(1)及び(2)として示す組み合わせは、本発明における界面活性剤A及びBの組み合わせ、又は、本発明の範囲外となる2種の界面活性剤の組み合わせを示す。 The combinations shown in Table 1 as surfactants (1) and (2) are combinations of surfactants A and B in the present invention, or combinations of two surfactants that are outside the scope of the present invention. Show.
表1から明らかなように、界面活性剤A及びBの2種の組み合わせ、酸化剤としてペルオキソ二硫酸塩、及び複素芳香環化合物を含有する実施例の各研磨液は、化学的機械的研磨方法(本発明の研磨方法)に適用した際に、高い研磨速度と、低ディッシングを両立できることがわかった。一方、界面活性剤A及びBいずれか一方のみを含有する比較例の研磨液は、高い研磨速度と低ディッシングとの両立は困難であり、界面活性剤を増量した場合においても、研磨速度が低下かディッシングが悪化するのみであった。 As is apparent from Table 1, each of the polishing liquids of Examples containing two combinations of surfactants A and B, peroxodisulfate as an oxidizing agent, and a heteroaromatic ring compound is a chemical mechanical polishing method. It was found that when applied to (the polishing method of the present invention), both a high polishing rate and low dishing can be achieved. On the other hand, the comparative polishing liquid containing only one of surfactants A and B is difficult to achieve both high polishing rate and low dishing, and even when the amount of surfactant is increased, the polishing rate decreases. Or the dishing only worsened.
[実施例11]
実施例1において、更に、ノニオン界面活性剤であるグリセロールモノステアラートを0.002g/Lを添加した以外は、実施例1と同様にして研磨液111を調製した。得られた研磨液111を用いて、実施例1と同様の研磨を行なったところ、ディッシングは実施例1と同等であり、研磨速度は670nm/minという結果を得た。
[Example 11]
In Example 1, a polishing liquid 111 was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.002 g / L of glycerol monostearate as a nonionic surfactant was further added. When polishing was performed in the same manner as in Example 1 using the obtained polishing liquid 111, dishing was equivalent to that in Example 1, and a polishing rate of 670 nm / min was obtained.
[比較例6、7]
実施例11において、ヤシ油脂肪酸サルコシントリエタノールアミンを用いなかった以外は、実施例11と同様にして比較例6の研磨液206を得た。
また、実施例11において、ドデシルベンゼンスルホン酸を用いなかった以外は、実施例11と同様にして比較例7の研磨液207を調製した。
得られた研磨液206及び207を用いて、実施例11と同様の研磨を行ない、研磨速度及びディッシングについて実施例11の研磨液111との比較を行ったところ、研磨液206については研磨速度が320nm/minに低下し、研磨液207についてはデッシングが89nmと悪化した。
[Comparative Examples 6 and 7]
A polishing liquid 206 of Comparative Example 6 was obtained in the same manner as in Example 11 except that the coconut oil fatty acid sarcosine triethanolamine was not used in Example 11.
In Example 11, a polishing liquid 207 of Comparative Example 7 was prepared in the same manner as Example 11 except that dodecylbenzenesulfonic acid was not used.
Using the obtained polishing liquids 206 and 207, the same polishing as in Example 11 was performed, and the polishing speed and dishing were compared with the polishing liquid 111 of Example 11. As a result, the polishing liquid 206 had a polishing speed of It decreased to 320 nm / min, and with respect to the polishing liquid 207, the dishing deteriorated to 89 nm.
実施例11、比較例6及び7の結果からも、界面活性剤A及びBの両方が存在して初めて、高研磨速度と、低ディッシングが達成できることがわかる。 From the results of Example 11 and Comparative Examples 6 and 7, it is understood that a high polishing rate and a low dishing can be achieved only when both the surfactants A and B are present.
[実施例12]
実施例1において、界面活性剤Aとして牛脂肪酸ソーダを0.001g/Lさらに加えた以外は、実施例1と同様にして研磨液112を調製し、実施例1と同様の評価を行なった。その結果、研磨速度は542nm/minであり、ディシングは17nmであった。
[Example 12]
A polishing liquid 112 was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.001 g / L of beef fatty acid soda was further added as the surfactant A in Example 1, and the same evaluation as in Example 1 was performed. As a result, the polishing rate was 542 nm / min and the dishing was 17 nm.
[比較例8]
実施例1において、酸化剤を過酸化水素(10g/L)に変更した以外は実施例1と同様にして研磨液208を調製し、実施例1と同様の研磨を行なった。その結果、研磨速度は421nm/minと低く、ディッシングは156nmであった。
この結果より、酸化剤としてペルオキソ二硫酸塩と、界面活性剤A及びBとを用いた場合に、初めて高い研磨速度と低ディッシングが得られることがわかる。
[Comparative Example 8]
A polishing liquid 208 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the oxidizing agent was changed to hydrogen peroxide (10 g / L) in Example 1, and the same polishing as in Example 1 was performed. As a result, the polishing rate was as low as 421 nm / min and the dishing was 156 nm.
This result shows that a high polishing rate and low dishing can be obtained for the first time when peroxodisulfate and surfactants A and B are used as oxidizing agents.
Claims (3)
(1)ペルオキソ二硫酸塩
(2A)分子内に少なくとも一つのスルホ基又はその塩を有するアニオン界面活性剤
(2B)分子内に少なくとも一つのカルボキシル基又はその塩を有するアニオン界面活性剤
(3)複素芳香環化合物 A metal polishing composition comprising the following components and used for chemical mechanical polishing in a semiconductor device manufacturing process.
(1) Peroxodisulfate (2A) Anionic surfactant having at least one sulfo group or salt thereof in the molecule (2B) Anionic surfactant having at least one carboxyl group or salt in the molecule (3) Heteroaromatic compounds
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Cited By (5)
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JP2009267325A (en) * | 2008-04-24 | 2009-11-12 | Uwiz Technology Co Ltd | Constituent of chemico-mechanical polishing |
JP2014205757A (en) * | 2013-04-11 | 2014-10-30 | 山口精研工業株式会社 | Finish polishing abrasive composition, method for polishing magnetic disk substrate, method for producing magnetic disk substrate, and magnetic disk substrate |
KR20170073628A (en) * | 2014-10-21 | 2017-06-28 | 캐보트 마이크로일렉트로닉스 코포레이션 | Cobalt dishing control agents |
KR20170121155A (en) | 2015-02-24 | 2017-11-01 | 가부시키가이샤 후지미인코퍼레이티드 | Polishing composition and polishing method |
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009267325A (en) * | 2008-04-24 | 2009-11-12 | Uwiz Technology Co Ltd | Constituent of chemico-mechanical polishing |
JP2014205757A (en) * | 2013-04-11 | 2014-10-30 | 山口精研工業株式会社 | Finish polishing abrasive composition, method for polishing magnetic disk substrate, method for producing magnetic disk substrate, and magnetic disk substrate |
KR20170073628A (en) * | 2014-10-21 | 2017-06-28 | 캐보트 마이크로일렉트로닉스 코포레이션 | Cobalt dishing control agents |
JP2017539077A (en) * | 2014-10-21 | 2017-12-28 | キャボット マイクロエレクトロニクス コーポレイション | Cobalt dishing control agent |
KR102525356B1 (en) * | 2014-10-21 | 2023-04-25 | 씨엠씨 머티리얼즈, 인코포레이티드 | Cobalt dishing control agents |
KR20170121155A (en) | 2015-02-24 | 2017-11-01 | 가부시키가이샤 후지미인코퍼레이티드 | Polishing composition and polishing method |
US11339310B2 (en) | 2017-03-22 | 2022-05-24 | Fujimi Incorporated | Polishing composition |
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