JP2006190890A - Polishing solution and polishing method using it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、研磨液、特に化学的機械的研磨用研磨液、これを用いる研磨方法、さらには半導体デバイスの製造方法に関する。更に詳しくは、半導体デバイスの製造における配線パターン上の金属層の化学的機械的研磨(以下「CMP」と記す。)の際に発生する、スクラッチと呼ばれる微小な研磨傷やディッシングと呼ばれる過剰研磨による凹みを低減させることが可能となる化学的機械的研磨用研磨液及び研磨方法に関する。 The present invention relates to a polishing liquid, particularly a polishing liquid for chemical mechanical polishing, a polishing method using the same, and a method for manufacturing a semiconductor device. More specifically, it is caused by minute polishing scratches called scratches or excessive polishing called dishing that occur during chemical mechanical polishing (hereinafter referred to as “CMP”) of a metal layer on a wiring pattern in the manufacture of semiconductor devices. The present invention relates to a chemical mechanical polishing polishing liquid and a polishing method capable of reducing dents.
エレクトロニクス業界の著しい発展により、デバイスは、トランジスター、IC、LSI(半導体集積回路)、超LSIと進化してきており、高集積化、高性能化のために様々な微細加工技術が研究開発されている。半導体デバイスの高集積化、高性能化のためには、トランジスターの様な個々の素子を小さくすることと同時に、その素子間をつなぐ配線も細く形成し、かつ多層構造にすることが非常に有効である。しかしながら、配線構造を多層化する場合、各層の凹凸により設計通りの配線が組めない、使用中にショートを起こす等デバイスの信頼性を大きく低下させるといった問題が発生することがある。これらの問題を解決するための手段として、各層における配線部の金属層の凹凸を研磨液(スラリー)と研磨布(パッド)により研磨して高い平坦性を実現するCMPが注目されている。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。現在では、低い電気抵抗を有するCu(銅)が配線金属として用いられており、この配線の銅層を研磨するCu−CMP用スラリーが活発に研究されている。 With the remarkable development of the electronics industry, devices have evolved into transistors, ICs, LSIs (semiconductor integrated circuits), and ultra LSIs, and various fine processing technologies have been researched and developed for higher integration and higher performance. . In order to achieve high integration and high performance of semiconductor devices, it is very effective to reduce the size of individual elements such as transistors, and to form thin interconnects between them, and to make a multilayer structure. It is. However, when the wiring structure is made multi-layered, problems such as the fact that the wiring as designed cannot be assembled due to the unevenness of each layer and the reliability of the device is greatly reduced such as causing a short circuit during use may occur. As a means for solving these problems, attention has been paid to CMP that realizes high flatness by polishing irregularities of a metal layer of a wiring portion in each layer with a polishing liquid (slurry) and a polishing cloth (pad). 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. At present, Cu (copper) having a low electric resistance is used as a wiring metal, and a Cu-CMP slurry for polishing a copper layer of the wiring is actively researched.
一般的なCMP用スラリーではアルミナやシリカ等の無機粒子を水中に分散させたスラリーが主に検討されている。しかしながら、金属層及び酸化金属層は硬度が低い物もあり、それよりも硬度の高い無機粒子で研磨をすると金属層、酸化金属層表面に引っかき傷(スクラッチ)が発生したり、粒子自体が層中に埋没されたりといった問題が発生することがある。これらの問題を回避するため、硬度の低い有機樹脂からなる粒子を研磨剤として用いたスラリー等も検討されている。しかしながら、これら柔らかい樹脂粒子を研磨剤として用いたスラリーでは、研磨速度が遅いために歩留まりが非常に低くなるという新たな問題が発生する。また、こうした樹脂粒子の研磨速度の低下を補うために金属表面を効果的にエッチングさせる様な化学試薬を添加する方法がある。しかしながら、これら化学試薬の添加では、研磨速度は向上するが、化学試薬の腐食による表面の荒れや配線部や接続孔での過剰研磨(ディッシング)が激しくなり、デバイスの配線抵抗の増加や断線といった別の問題が発生する。 As a general CMP slurry, a slurry in which inorganic particles such as alumina and silica are dispersed in water is mainly studied. However, some metal layers and metal oxide layers have low hardness, and when polished with inorganic particles having higher hardness, scratches (scratches) may be generated on the surface of the metal layer or metal oxide layer, or the particles themselves may be layered. Problems such as being buried inside may occur. In order to avoid these problems, a slurry using particles made of an organic resin having low hardness as an abrasive has been studied. However, a slurry using these soft resin particles as an abrasive causes a new problem that the yield is very low because the polishing rate is low. There is also a method of adding a chemical reagent that effectively etches the metal surface in order to compensate for the decrease in the polishing rate of the resin particles. However, the addition of these chemical reagents improves the polishing rate, but the surface becomes rough due to corrosion of the chemical reagent, and excessive polishing (dishing) in wiring parts and connection holes becomes severe, increasing the wiring resistance of the device and disconnection. Another problem occurs.
そこで、このような諸問題を解決するために各種金属または金属合金からなる金属膜研磨用スラリーとして、研磨剤として無機粒子と有機粒子の両者を含んだCMP用スラリーが特許文献1に開示されている。このスラリーでは、無機粒子の効果的な研磨に対し有機粒子が緩衝材として働くので、研磨剤への過剰な圧力がかかるのを防ぎ、スクラッチを低減出来るとされている。さらに、特許文献2では研磨剤として無機粒子と有機粒子の両者を含んだ組成に、防腐用ベンゾトリアゾールをも含んだCMP用スラリーが開示されている。ベンゾトリアゾールは酸化された金属膜上で反応保護膜を形成し、エッチングを適度に抑制するので、このスラリーでは上記効果に加え表面荒れも防ぐことが出来る。 Therefore, in order to solve these problems, as a metal film polishing slurry made of various metals or metal alloys, a CMP slurry containing both inorganic particles and organic particles as an abrasive is disclosed in Patent Document 1. Yes. In this slurry, since the organic particles act as a buffer material for effective polishing of the inorganic particles, it is said that excessive pressure on the abrasive can be prevented and scratches can be reduced. Further, Patent Document 2 discloses a CMP slurry containing a preservative benzotriazole in a composition containing both inorganic particles and organic particles as an abrasive. Since benzotriazole forms a reaction protective film on the oxidized metal film and moderately suppresses etching, this slurry can prevent surface roughness in addition to the above effects.
しかしながら、近年金属配線の更なる微細化および多層化に向けて、より高度の平坦性、高い研磨速度を実現出来るCMP用スラリーの開発が望まれていた。 However, in recent years, development of a slurry for CMP capable of realizing higher flatness and higher polishing rate has been desired for further miniaturization and multilayering of metal wiring.
そこで本発明は、研磨速度を向上させるとともに、配線部の金属層を研磨する際にスクラッチ、表面荒れを防ぎ、ディッシングの防止による高い平坦性の実現することができる研磨液(スラリー)及びそれを用いた研磨方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention improves the polishing rate, and prevents polishing and surface roughness when polishing the metal layer of the wiring portion, and a polishing liquid (slurry) capable of realizing high flatness by preventing dishing, and the polishing liquid (slurry) An object is to provide a polishing method used.
本発明者は鋭意検討した結果、下記研磨液及びそれを用いた研磨方法により上記課題を達成するに至った。 As a result of intensive studies, the present inventor has achieved the above-described problems with the following polishing liquid and a polishing method using the same.
(1)一般式(1)で表されるテトラゾール誘導体および一般式(II)で表されるアントラニル酸誘導体から選ばれる少なくとも一種を含み、且つ硬度の異なる少なくとも2種の砥粒を含有することを特徴とする研磨液。 (1) It contains at least one kind selected from a tetrazole derivative represented by the general formula (1) and an anthranilic acid derivative represented by the general formula (II), and contains at least two kinds of abrasive grains having different hardnesses. A characteristic polishing liquid.
式(I)中、R1及びR2は、各々独立に水素原子又は置換基を表す。R1及びR2はお互いに結合して環を形成してもよい。なお、R1及びR2が同時に水素原子の場合、一般式(I)で表される化合物は、その互変異性体でもよい。
式(II)中、式中、R3〜R8は、各々独立に、水素原子又は置換基を表す。R3〜R6のうちの隣り合った二つはお互いに結合して環を形成してもよい。また、M+は陽イオンを表す。
In formula (I), R 1 and R 2 each independently represents a hydrogen atom or a substituent. R 1 and R 2 may be bonded to each other to form a ring. In addition, when R < 1 > and R < 2 > are hydrogen atoms simultaneously, the compound represented with general formula (I) may be the tautomer.
In formula (II), in formula, R < 3 > -R < 8 > represents a hydrogen atom or a substituent each independently. Two adjacent ones of R 3 to R 6 may be bonded to each other to form a ring. M + represents a cation.
(2)当該硬度が異なる少なくとも2種の砥粒が(A)無機粒子と(B)有機粒子であることを特徴とする上記(1)に記載の研磨液。 (2) The polishing liquid according to (1) above, wherein at least two kinds of abrasive grains having different hardnesses are (A) inorganic particles and (B) organic particles.
(3)当該硬度が異なる少なくとも2種の砥粒が、(A)金属酸化物と(B)有機重合体粒子であることを特徴とする上記(1)に記載の研磨液。
(4)当該2種の砥粒が、下記A群から選択される砥粒とB群から選択される砥粒であることを特徴とする上記(1)に記載の研磨液。
A群:ヒュームドシリカ、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、及び炭化ケイ素。
B群:ポリスチレン及びスチレン系共重合体、(メタ)アクリル樹脂及びアクリル系共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリアセタール、飽和ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、フェノキシ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ−1−ブテン、ポリ−4−メチル−1−ペンテンのポリオレフィン及びオレフィン系共重合体、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、及びアルキッド樹脂。
(3) The polishing liquid according to (1), wherein the at least two types of abrasive grains having different hardnesses are (A) metal oxide and (B) organic polymer particles.
(4) The polishing liquid according to (1), wherein the two types of abrasive grains are abrasive grains selected from the following group A and abrasive grains selected from the group B.
Group A: fumed silica, colloidal silica, synthetic silica, ceria, alumina, titania, zirconia, germania, manganese oxide, and silicon carbide.
Group B: polystyrene and styrene copolymer, (meth) acrylic resin and acrylic copolymer, polyvinyl chloride, polyacetal, saturated polyester, polyamide, polyimide, polycarbonate, phenoxy resin, polyethylene, polypropylene, poly-1-butene Polyolefins and olefin copolymers of poly-4-methyl-1-pentene, phenol resins, urethane resins, urea resins, melamine resins, epoxy resins, and alkyd resins.
(5)硬度が異なる少なくとも2種の砥粒における高い硬度の砥粒の平均粒径が0.01
〜1μmであり、低い硬度の砥粒の平均粒径が、該高い硬度の砥粒の平均粒径の2〜50倍であることを特徴とする上記(1)〜(4)のいずれかに記載の研磨液。
(6)高い硬度の砥粒の濃度が0.1〜20質量%であり、低い硬度の砥粒の濃度が高い硬度の砥粒の濃度の0.1〜10倍であることを特徴とする上記(1)〜(5)のいずれかに記載の研磨液。
(5) The average particle size of the high hardness abrasive grains in at least two types of abrasive grains having different hardnesses is 0.01.
Any one of the above (1) to (4), wherein the average particle size of the low-hardness abrasive grains is 2 to 50 times the average particle size of the high-hardness abrasive grains The polishing liquid as described.
(6) The high hardness abrasive grain concentration is 0.1 to 20% by mass, and the low hardness abrasive grain concentration is 0.1 to 10 times the high hardness abrasive grain concentration. The polishing liquid according to any one of (1) to (5) above.
(7)更に、酸化剤を含有することを特徴とする上記(1)〜(6)のいずれかに記載の研磨液。
(8)上記(1)〜(7)のいずれかに記載の研磨液を、被研磨面と接触させ、被研磨面と研磨面を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。
(7) The polishing liquid according to any one of (1) to (6), further comprising an oxidizing agent.
(8) Chemical mechanical characterized in that the polishing liquid according to any one of (1) to (7) is brought into contact with the surface to be polished, and the surface to be polished and the polishing surface are moved relative to each other for polishing. Polishing method.
本発明の研磨液は、特に半導体デバイスの製造における化学的機械的研磨に用いる研磨液として、研磨速度を向上させるとともに、配線部の金属層を研磨する際にスクラッチ、表面荒れを防ぎ、ディッシングの防止による高い平坦性の実現することができ、半導体デバイスの歩留まり、生産性を向上することが出来る。 The polishing liquid of the present invention is a polishing liquid used for chemical mechanical polishing particularly in the manufacture of semiconductor devices, and improves the polishing rate, prevents scratches and surface roughness when polishing the metal layer of the wiring portion, and prevents dishing. High flatness can be realized by prevention, and the yield and productivity of semiconductor devices can be improved.
以下、本発明の具体的態様について説明する。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described.
なお、本明細書において「濃縮」及び「濃縮液」とは、使用状態よりも「濃厚」及び「濃厚な液」を意味する慣用表現にしたがって用いており、蒸発などの物理的な濃縮操作を伴う一般的な用語の意味とは異なる用法で用いている。
すなわち、濃縮液または濃縮された研磨液とは、研磨に使用する際の研磨液よりも、溶質の濃度が高く調製された研磨液を意味し、研磨に使用する際に、水または水溶液などで希釈して、研磨に使用されるものである。希釈倍率は、一般的には1〜20体積倍である。
本発明において「研磨液」とは、研磨に使用する際の研磨液(即ち、必要により希釈された研磨液)のみならず、研磨液の濃縮液をも包含する意である。
In this specification, “concentration” and “concentrated liquid” are used in accordance with conventional expressions meaning “thick” and “thick liquid” rather than the state of use, and physical concentration operations such as evaporation are performed. It is used in a different way from the meaning of the general terms involved.
That is, the concentrated liquid or the concentrated polishing liquid means a polishing liquid prepared with a higher solute concentration than the polishing liquid used for polishing, and when used for polishing, water or an aqueous solution is used. It is diluted and used for polishing. The dilution factor is generally 1 to 20 volume times.
In the present invention, the “polishing liquid” means not only a polishing liquid used for polishing (that is, a polishing liquid diluted as necessary) but also a concentrated liquid of the polishing liquid.
本発明の研磨液は、構成成分として少なくとも、一般式(I)で表されるテトラゾール誘導体および一般式(II)で表されるアントラニル酸誘導体から選ばれる少なくとも1種、及び硬度の異なる少なくとも2種の砥粒を含有し、好ましくは酸化剤を含有する、通常水溶液である。
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、例えば、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各成分は1種でも2種以上併用してもよい。
The polishing liquid of the present invention has at least one selected from a tetrazole derivative represented by the general formula (I) and an anthranilic acid derivative represented by the general formula (II) as a constituent component, and at least two kinds having different hardnesses. Usually, it is an aqueous solution containing an abrasive, preferably containing an oxidizing agent.
The polishing liquid of the present invention may further contain other components, and examples of preferable components include organic acids, inorganic acids, surfactants, water-soluble polymers, and additives.
Each of 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。 Hereinafter, each component will be described.
〔一般式(I)で表されるテトラゾール誘導体および一般式(II)で表されるアントラニル酸誘導体〕 [Tetrazole derivative represented by general formula (I) and anthranilic acid derivative represented by general formula (II)]
式(I)中、R1及びR2は、各々独立に、水素原子又は置換基を表す。R1及びR2はお互いに結合して環を形成してもよい。なお、R1及びR2が同時に水素原子の場合、一般式(I)で表される化合物は、その互変異性体でもよい。
式(II)中、R3〜R8は、各々独立に、水素原子又は置換基を表す。R3〜R6のうちの隣り合った二つはお互いに結合して環を形成してもよい。M+は陽イオンを表す。
In formula (I), R 1 and R 2 each independently represents a hydrogen atom or a substituent. R 1 and R 2 may be bonded to each other to form a ring. In addition, when R < 1 > and R < 2 > are hydrogen atoms simultaneously, the compound represented with general formula (I) may be the tautomer.
In formula (II), R 3 to R 8 each independently represents a hydrogen atom or a substituent. Two adjacent ones of R 3 to R 6 may be bonded to each other to form a ring. M + represents a cation.
なお、本明細書に於ける基(原子団)の表記に於いて、置換及び無置換を記していない表記は、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 the group (atomic group) in this specification, the description which does not describe substitution and non-substitution includes the thing which has a substituent with the thing which does not have a substituent. . 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).
式(I)におけるR1及びR2としての置換基は、特に限定されないが、例えば以下のものが挙げられる。 Although the substituent as R < 1 > and R < 2 > in Formula (I) is not specifically limited, For example, the following are mentioned.
ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、または沃素原子)、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、カルボキシ基またはその塩、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(Carbonimidoyl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、 Halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom or iodine atom), alkyl group (straight chain, branched or cyclic alkyl group, and active methine group even if it is a polycyclic alkyl group such as a bicycloalkyl group) ), Alkenyl group, alkynyl group, aryl group, heterocyclic group (regarding the position of substitution), acyl group, alkoxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, heterocyclic oxycarbonyl group, carbamoyl group (substituent) Examples of the carbamoyl group having an N-hydroxycarbamoyl group, N-acylcarbamoyl group, N-sulfonylcarbamoyl group, N-carbamoylcarbamoyl group, thiocarbamoyl group, N-sulfamoylcarbamoyl group), carbazoyl group, carboxy Group or a salt thereof, oxalyl group, oxamoy Group, cyano group, carbonimidoyl group (Carbonimidoyl group), formyl group, hydroxy group, alkoxy group (including groups containing ethyleneoxy group or propyleneoxy group unit), aryloxy group, heterocyclic oxy group, acyloxy group , (Alkoxy or aryloxy) carbonyloxy group, carbamoyloxy group, sulfonyloxy group,
アミノ基、(アルキル、アリール、またはヘテロ環)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、またはヘテロ環)チオ基、(アルキル、アリール、またはヘテロ環)ジチオ基、(アルキルまたはアリール)スルホニル基、(アルキルまたはアリール)スルフィニル基、スルホ基またはその塩、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)またはその塩、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。 Amino 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, sulfamoyl Amino group, semicarbazide group, thiosemicarbazide group, hydrazino group, ammonio group, oxamoylamino group, N- (alkyl or aryl) sulfonylureido group, N-acylureido group, N-acylsulfamoylamino group, hydroxyamino group, A nitro group, a heterocyclic group containing a quaternized nitrogen atom (eg, pyridinio group, imidazolio group, quinolinio group, isoquinolinio group), isocyano group, imino group, mercapto group, (alkyl, aryl, or heterocyclic) thio group , (Alki , Aryl, or heterocyclic) dithio group, (alkyl or aryl) sulfonyl group, (alkyl or aryl) sulfinyl group, sulfo group or a salt thereof, sulfamoyl group (sulfamoyl group having a substituent) Moyl group, N-sulfonylsulfamoyl group) or a salt thereof, phosphino group, phosphinyl group, phosphinyloxy group, phosphinylamino group, silyl group and the like.
なお、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、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(Carbonimidoyl基)を意味する。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。
The active methine group means a methine group substituted with two electron-withdrawing groups. Examples of the electron-withdrawing group include an acyl group, an alkoxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, a carbamoyl group, and an alkyl group. A sulfonyl group, an arylsulfonyl group, a sulfamoyl group, a trifluoromethyl group, a cyano group, a nitro group, and a carbonimidoyl group (Carbonimidoyl group) are 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、または沃素原子)、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(Carbonimidoyl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、またはヘテロ環)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、 Among these, preferable substituents include, for example, halogen atoms (fluorine atoms, chlorine atoms, bromine atoms, or iodine atoms), alkyl groups (straight chain, branched or cyclic alkyl groups, and polycyclic groups such as bicycloalkyl groups). An 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, an aryloxycarbonyl group, hetero Ring oxycarbonyl group, carbamoyl group, N-hydroxycarbamoyl group, N-acylcarbamoyl group, N-sulfonylcarbamoyl group, N-carbamoylcarbamoyl group, thiocarbamoyl group, N-sulfamoylcarbamoyl group, carbazoyl group, oxalyl group, Oxamoyl group, cyano group, carboximide Group (Carbonimide group), formyl group, hydroxy group, alkoxy group (including groups containing ethyleneoxy group or propyleneoxy group unit), aryloxy group, heterocyclic oxy group, acyloxy group, (alkoxy or aryloxy) A carbonyloxy group, a carbamoyloxy group, a sulfonyloxy group, an (alkyl, aryl, or heterocyclic) amino group, an acylamino group, a sulfonamide group, a ureido group, a thioureido group, an N-hydroxyureido group, an imide group,
(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、またはヘテロ環)チオ基、(アルキル、アリール、またはヘテロ環)ジチオ基、(アルキルまたはアリール)スルホニル基、(アルキルまたはアリール)スルフィニル基、スルホ基またはその塩、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またはその塩、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(Carbonimidoyl基)が挙げられる。 (Alkoxy or aryloxy) carbonylamino group, sulfamoylamino group, semicarbazide group, thiosemicarbazide group, hydrazino group, ammonio group, oxamoylamino group, N- (alkyl or aryl) sulfonylureido group, N-acylureido 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, 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, sulfamoy Group, N- acylsulfamoyl group, N- sulfonylsulfamoyl group or a salt thereof, a phosphino group, phosphinyl group, phosphinyloxy group, phosphinylamino group, and a silyl group. 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 (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、または沃素原子)、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).
R1及びR2が結合して、式(I)における−C−N−結合とともに、形成する環としては、単環であっても多環であってもよく、好ましくは5〜6員環の単環、または5〜6員環から構成される多環である。 The ring formed by combining R 1 and R 2 together with the —C—N— bond in formula (I) may be monocyclic or polycyclic, preferably a 5- to 6-membered ring. Or a polycyclic ring composed of a 5- to 6-membered ring.
上記置換基は、さらに上記置換基で置換されていてもよい。 The above substituent may be further substituted with the above substituent.
一般式(I)で表される化合物の分子量は、好ましくは20〜600、より好ましくは40〜400である。 The molecular weight of the compound represented by the general formula (I) is preferably 20 to 600, more preferably 40 to 400.
一般式(I)で表される化合物の具体例を以下に挙げるが、これらに限定するものではない。 Specific examples of the compound represented by the general formula (I) are shown below, but are not limited thereto.
一般式(I)で表される化合物の中で好ましいものとしては、化合物I−1、I−3、I−4、I−10、I−15、I−21、I−22、I−23、I−41、I−48が挙げられ、化合物I−1、I−4、I−15、I−22、I−23がより好ましい。
また、一般式(I)で表される化合物は単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
Among the compounds represented by the general formula (I), preferred are compounds I-1, I-3, I-4, I-10, I-15, I-21, I-22, I-23. , I-41 and I-48, and compounds I-1, I-4, I-15, I-22 and I-23 are more preferable.
Moreover, the compound represented by general formula (I) may be used independently, and may be used together 2 or more types.
一般式(I)で表される化合物は、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 compound represented by the general formula (I) can be synthesized according to a conventional method, or a commercially available product may be used.
式(II)におけるR3〜R8としての置換基は、特に限定されないが、例えば以下のものが挙げられる。 Although the substituent as R < 3 > -R < 8 > in Formula (II) is not specifically limited, For example, the following are mentioned.
ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、または沃素原子)、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、カルボキシ基またはその塩、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(Carbonimidoyl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、 Halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom or iodine atom), alkyl group (straight chain, branched or cyclic alkyl group, and active methine group even if it is a polycyclic alkyl group such as a bicycloalkyl group) ), Alkenyl group, alkynyl group, aryl group, heterocyclic group (regarding the position of substitution), acyl group, alkoxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, heterocyclic oxycarbonyl group, carbamoyl group (substituent) Examples of the carbamoyl group having an N-hydroxycarbamoyl group, N-acylcarbamoyl group, N-sulfonylcarbamoyl group, N-carbamoylcarbamoyl group, thiocarbamoyl group, N-sulfamoylcarbamoyl group), carbazoyl group, carboxy Group or a salt thereof, oxalyl group, oxamoy Group, cyano group, carbonimidoyl group (Carbonimidoyl group), formyl group, hydroxy group, alkoxy group (including groups containing ethyleneoxy group or propyleneoxy group unit), aryloxy group, heterocyclic oxy group, acyloxy group , (Alkoxy or aryloxy) carbonyloxy group, carbamoyloxy group, sulfonyloxy group,
アミノ基、(アルキル、アリール、またはヘテロ環)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、またはヘテロ環)チオ基、(アルキル、アリール、またはヘテロ環)ジチオ基、(アルキルまたはアリール)スルホニル基、(アルキルまたはアリール)スルフィニル基、スルホ基またはその塩、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)またはその塩、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。 Amino 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, sulfamoyl Amino group, semicarbazide group, thiosemicarbazide group, hydrazino group, ammonio group, oxamoylamino group, N- (alkyl or aryl) sulfonylureido group, N-acylureido group, N-acylsulfamoylamino group, hydroxyamino group, A nitro group, a heterocyclic group containing a quaternized nitrogen atom (eg, pyridinio group, imidazolio group, quinolinio group, isoquinolinio group), isocyano group, imino group, mercapto group, (alkyl, aryl, or heterocyclic) thio group , (Alki , Aryl, or heterocyclic) dithio group, (alkyl or aryl) sulfonyl group, (alkyl or aryl) sulfinyl group, sulfo group or a salt thereof, sulfamoyl group (sulfamoyl group having a substituent) Moyl group, N-sulfonylsulfamoyl group) or a salt thereof, phosphino group, phosphinyl group, phosphinyloxy group, phosphinylamino group, silyl group and the like.
なお、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、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(Carbonimidoyl基)を意味する。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。 The active methine group means a methine group substituted with two electron-withdrawing groups. Examples of the electron-withdrawing group include an acyl group, an alkoxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, a carbamoyl group, and an alkyl group. A sulfonyl group, an arylsulfonyl group, a sulfamoyl group, a trifluoromethyl group, a cyano group, a nitro group, and a carbonimidoyl group (Carbonimidoyl group) are 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.
これら置換基は、これら置換基でさらに置換されていてもよい。 These substituents may be further substituted with these substituents.
これらの中でも好ましい置換基としては、R3〜R6のうち少なくとも1つが、置換基を有しないアルキル基以外の置換基であり、さらに好ましくは、R7〜R8のそれぞれが水素原子である。特に好ましくは、R3〜R6のうち少なくとも1つが上述の電子吸引性基でかつR7〜R8のそれぞれが水素原子である。 Among these, as preferred substituents, at least one of R 3 to R 6 is a substituent other than an alkyl group having no substituent, and more preferably, each of R 7 to R 8 is a hydrogen atom. . Particularly preferably, at least one of R 3 to R 6 is the above-described electron-withdrawing group, and each of R 7 to R 8 is a hydrogen atom.
M+としての陽イオンは、特に限定されないが、例えば、水素イオン、アルカリ金属イオン(例えば、Na+、K+、Li+など)、アンモニウムイオン(例えば、NH4 +、4級アンモニウムイオンなど)を挙げることができる。 The cation as M + is not particularly limited. For example, hydrogen ion, alkali metal ion (eg, Na + , K + , Li +, etc.), ammonium ion (eg, NH 4 + , quaternary ammonium ion, etc.) Can be mentioned.
一般式(II)で表される化合物の分子量は、好ましくは20〜600、より好ましくは40〜400である。 The molecular weight of the compound represented by the general formula (II) is preferably 20 to 600, more preferably 40 to 400.
一般式(II)で表される化合物の具体例を以下に挙げるが、これらに限定するものではない。 Specific examples of the compound represented by the general formula (II) are shown below, but are not limited thereto.
上記の化合物の中で、II−2、II−5、II−9、II−27、II−29、II−30、II−33、II−35、II−37が好ましく、II−5、II−9、II−27、II−29、II−33が特に好ましい。 Among the above compounds, II-2, II-5, II-9, II-27, II-29, II-30, II-33, II-35 and II-37 are preferred, and II-5, II -9, II-27, II-29 and II-33 are particularly preferred.
さらに、上記例示化合物におけるカルボキシ基の水素原子をNa+、K+、Li+、アン
モニウムイオン(例えば、NH4 +、4級アンモニウムイオンなどのアンモニウムイオン)で置換し塩としたものを挙げることができる。
Further, examples include salts obtained by substituting the hydrogen atom of the carboxy group in the above exemplary compounds with Na + , K + , Li + , or ammonium ions (for example, ammonium ions such as NH 4 + or quaternary ammonium ions). it can.
また、一般式(II)で表される化合物は単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。 Moreover, the compound represented by general formula (II) may be used independently, and may be used together 2 or more types.
一般式(II)で表される化合物は、市販品を使用してもよいし、常法に従って合成してもよい。
例えば、化合物II−29は、Synthesis (8), 654−659 (1983)に記載の合成法に準じて合成することができる。化合物II−37は、Tetrahedron Letters, 51(7), 1861−1866 (1995)
及び Tetrahedron Letters, 44(25), 4741−4745 (2003) に記載の方法に準じて合成することができる。他の化合物もこれらに記載の方法に準じて合成することができる。
The compound represented by the general formula (II) may be a commercially available product or may be synthesized according to a conventional method.
For example, Compound II-29 can be synthesized according to the synthesis method described in Synthesis (8), 654-659 (1983). Compound II-37 was prepared according to Tetrahedron Letters, 51 (7), 1861-1866 (1995).
And Tetrahedron Letters, 44 (25), 4741-4745 (2003). Other compounds can also be synthesized according to the methods described therein.
一般式(I)または(II)で表される化合物(テトラゾール誘導体およびアントラニル酸誘導体)の添加量は、総量として、研磨に使用する際の研磨液(即ち、溶媒で希釈する場合は希釈後の研磨液。以降の「研磨に使用する際の研磨液」も同意である。)の1L中、0.0001〜1.0molが好ましく、より好ましくは0.001〜0.5 mol、更に好ましくは0.01〜0.5molである。すなわち、一般式(I)または(II)で表される化合物の添加量は、酸化剤及び一般式(I)または(II)で表される化合物の劣化(無効果、分解)防止の点から研磨液1L中1.0mol以下が好ましく、充分な効果を得る上で0.0001mol以上が好ましい。一般式(I)または(II)で表される化合物の添加量よりも少ない添加量で、チオシアン酸塩、チオエーテル類、チオ硫酸塩又はメソイオン化合物を併用してもよい。 The total amount of the compound represented by the general formula (I) or (II) (tetrazole derivative and anthranilic acid derivative) is a polishing liquid used for polishing (ie, diluted with a solvent after dilution). Polishing liquid. 0.001 to 1.0 mol is preferable, more preferably 0.001 to 0.5 mol, and still more preferably, in 1 L of “polishing liquid when used for polishing”. 0.01 to 0.5 mol. That is, the addition amount of the compound represented by the general formula (I) or (II) is from the viewpoint of preventing deterioration (ineffective, decomposition) of the oxidizing agent and the compound represented by the general formula (I) or (II). 1.0 mol or less is preferable in 1 L of polishing liquid, and 0.0001 mol or more is preferable for obtaining a sufficient effect. The thiocyanate, thioether, thiosulfate or meso ion compound may be used in combination with an addition amount smaller than the addition amount of the compound represented by formula (I) or (II).
〔砥粒〕
本発明の研磨液は硬度の異なる少なくとも2種以上の砥粒を含有する。ここで述べる硬度とは、使用粒子と同様の組成を有する10μmの粒子を微小圧縮試験機(例えば、島津製作所製「MCT−500W」)において、20℃にて、粒径の10%を変位させる際にかかる荷重(強度)を指し、粒径の10%を変位させる際にかかる荷重(強度)が粒子間で3MPa以上異なる際には、それぞれの粒子硬度は異なるものと定義する。
[Abrasive]
The polishing liquid of the present invention contains at least two kinds of abrasive grains having different hardness. The hardness described here is a 10 μm particle having the same composition as the used particle, and 10% of the particle diameter is displaced at 20 ° C. in a micro compression tester (for example, “MCT-500W” manufactured by Shimadzu Corporation). When the load (strength) applied when displacing 10% of the particle size differs by 3 MPa or more between the particles, the particle hardness is defined as different.
すなわち、本発明の研磨液が含有する砥粒について、最も硬度の高い砥粒と最も硬度の低い砥粒の硬度差は3MPa以上であり、より好ましくは10MPa以上、さらに好ましくは20MPa以上である。すなわち、低硬度粒子の緩衝材の働きを十分に発揮し、スクラッチ発生を低減する目的で低硬度粒子と高硬度粒子の硬度差は3MPa以上である。 That is, for the abrasive grains contained in the polishing liquid of the present invention, the hardness difference between the abrasive grains having the highest hardness and the abrasive grains having the lowest hardness is 3 MPa or more, more preferably 10 MPa or more, and further preferably 20 MPa or more. That is, the hardness difference between the low hardness particles and the high hardness particles is 3 MPa or more for the purpose of sufficiently exerting the function of the buffer material of the low hardness particles and reducing the occurrence of scratches.
本発明の研磨液が含有する砥粒の硬度は20〜2000MPaであることが好ましい。より好ましくは20〜1000MPa、さらに好ましくは30〜500MPaである。すなわち、研磨力の著しい低下を防ぐ上で硬度は20MPa以上が好ましく、また、低硬度粒子の緩衝材の働きを十分に発揮し、スクラッチ発生を低減する目的で2000MPa以下の硬度が好ましい。 The hardness of the abrasive grains contained in the polishing liquid of the present invention is preferably 20 to 2000 MPa. More preferably, it is 20-1000 MPa, More preferably, it is 30-500 MPa. That is, the hardness is preferably 20 MPa or more in order to prevent a significant decrease in polishing force, and the hardness of 2000 MPa or less is preferable for the purpose of sufficiently exerting the function of a buffer material for low-hardness particles and reducing the occurrence of scratches.
硬度が異なる2種以上の砥粒は(A)無機粒子及び(B)有機粒子のそれぞれ少なくとも1種から選ばれることが好ましい。前記無機粒子は金属酸化物、有機粒子は有機重合体粒子がより好ましい。 The two or more types of abrasive grains having different hardnesses are preferably selected from at least one of (A) inorganic particles and (B) organic particles. More preferably, the inorganic particles are metal oxides, and the organic particles are organic polymer particles.
上記無機粒子として具体的にはヒュームドシリカ、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、炭化ケイ素等から
選ばれる少なくとも1種の無機粒子、またはこれらのうち任意に組み合わせた物を用いることが出来る。組み合わせる数、比率などは限定させず任意に選択出来る。好ましくはヒュームドシリカ、コロイダルシリカ、アルミナ、チタニア、より好ましくはコロイダルシリカである。
Specifically, the inorganic particles include at least one kind of inorganic particles selected from fumed silica, colloidal silica, synthetic silica, ceria, alumina, titania, zirconia, germania, manganese oxide, silicon carbide, etc., or any of them. Combinations can be used. The number and ratio to be combined can be arbitrarily selected without limitation. Fumed silica, colloidal silica, alumina and titania are preferable, and colloidal silica is more preferable.
上記有機粒子として具体的にはポリスチレン及びスチレン系共重合体、(メタ)アクリル樹脂及びアクリル系共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリアセタール、飽和ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、フェノキシ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ−1−ブテン、ポリ−4−メチル−1−ペンテンのポリオレフィン及びオレフィン系共重合体、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、アルキッド樹脂等から選ばれる少なくとも1種の有機粒子、またはこれらのうち任意に組み合わせた物を用いることが出来る。組み合わせる数、比率などは限定させず任意に選択出来る。好ましくはポリスチレン及びスチレン系共重合体、(メタ)アクリル樹脂及びアクリル系共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリアセタール、飽和ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、フェノキシ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ−1−ブテン、ポリ−4−メチル−1−ペンテンのポリオレフィン及びオレフィン系共重合体、メラミン樹脂が望ましい。より好ましくは(メタ)アクリル樹脂及びアクリル系共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリアセタール、飽和ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、フェノキシ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ−1−ブテン、ポリ−4−メチル−1−ペンテンのポリオレフィン及びオレフィン系共重合体が望ましい。 Specific examples of the organic particles include polystyrene and styrene copolymer, (meth) acrylic resin and acrylic copolymer, polyvinyl chloride, polyacetal, saturated polyester, polyamide, polyimide, polycarbonate, phenoxy resin, polyethylene, polypropylene, Poly-1-butene, poly-4-methyl-1-pentene polyolefin and olefin copolymer, phenolic resin, urethane resin, urea resin, melamine resin, epoxy resin, alkyd resin, etc. Particles or any combination of these can be used. The number and ratio to be combined can be arbitrarily selected without limitation. Preferably polystyrene and styrene copolymer, (meth) acrylic resin and acrylic copolymer, polyvinyl chloride, polyacetal, saturated polyester, polyamide, polyimide, polycarbonate, phenoxy resin, polyethylene, polypropylene, poly-1-butene, Poly-4-methyl-1-pentene polyolefins, olefin copolymers, and melamine resins are desirable. More preferably, (meth) acrylic resin and acrylic copolymer, polyvinyl chloride, polyacetal, saturated polyester, polyamide, polyimide, polycarbonate, phenoxy resin, polyethylene, polypropylene, poly-1-butene, poly-4-methyl-1 -Polyolefins and olefinic copolymers of pentene are desirable.
本発明における有機粒子は、それ自体、無機粒子よりも相当程度柔らかいので、無機粒子に対し金属層への研磨力は非常に小さい。しかしながら、研磨液中の有機粒子に対し無機粒子が付着し、無機−有機粒子の複合粒子を研磨液中で形成すれば、無機粒子の実効的粒子径が増大し、研磨速度の向上とスクラッチの低減が同時に達成される粒子とすることも可能である。この様な複合粒子の形成は、重合体粒子が有するカルボキシル基、スルホン酸基、ヒドロキシル基、アミノ基等の表面官能基に由来する静電的相互作用によって結合されていても良いし、アルコキシシラン、アルミニウムアルコキシド、チタンアルコキシド等を共存させシランカップリング剤の様な添加剤によって化学的結合されていても良い。
この様な相互作用等が働かず、無機粒子、有機粒子が単独で存在し、個々に研磨に対して効果を及ぼしていても良い。
Since the organic particles in the present invention are considerably softer than the inorganic particles themselves, the polishing force on the metal layer is very small compared to the inorganic particles. However, if the inorganic particles adhere to the organic particles in the polishing liquid and the inorganic-organic particle composite particles are formed in the polishing liquid, the effective particle size of the inorganic particles increases, improving the polishing rate and improving the scratch rate. It is also possible for the particles to be reduced simultaneously. Such composite particles may be formed by electrostatic interactions derived from surface functional groups such as carboxyl groups, sulfonic acid groups, hydroxyl groups, amino groups, etc. of polymer particles, or alkoxysilanes. In addition, aluminum alkoxide, titanium alkoxide or the like may be present and chemically bonded by an additive such as a silane coupling agent.
Such interaction or the like does not work, and inorganic particles and organic particles may exist alone, and may individually have an effect on polishing.
前述のように、本発明の研磨液は、3MPa以上異なる少なくとも2種の砥粒、すなわち、「高い硬度の砥粒」及び「低い硬度の砥粒」を含有する。
ここで「高い硬度の砥粒」とは、研磨液中に存在するある砥粒よりも3MPa以上高い硬度の砥粒を意味し、「低い硬度の砥粒」とは、「高い硬度の砥粒」よりも硬度が3MPa以上低い砥粒すべてを意味する。すなわち、硬度が3MPa以上低い砥粒が存在するという前提で「高い硬度の砥粒」を決めることで、「低い硬度の砥粒」が決まる。研磨液中には、「高い硬度の砥粒」及び「低い硬度の砥粒」以外にも、「高い硬度の砥粒」よりも、硬度が高い砥粒、「高い硬度の砥粒」よりも硬度が3MPa未満の範囲で低い硬度の砥粒が存在しうる。
「高い硬度の砥粒」は、全砥粒の量に対し、好ましくは20〜80質量%、より好ましくは40〜60質量%である。
「高い硬度の砥粒」と「低い硬度の砥粒」の総量は、全砥粒の量に対し、好ましくは50〜100質量%、より好ましくは80〜100質量%である。
As described above, the polishing liquid of the present invention contains at least two kinds of abrasive grains different by 3 MPa or more, that is, “high hardness abrasive grains” and “low hardness abrasive grains”.
Here, “high hardness abrasive grains” means abrasive grains having a hardness of 3 MPa or more higher than certain abrasive grains present in the polishing liquid, and “low hardness abrasive grains” means “high hardness abrasive grains”. ”Means all abrasive grains having a hardness of 3 MPa or more. In other words, “low hardness abrasive grains” are determined by determining “high hardness abrasive grains” on the assumption that there are abrasive grains having a hardness of 3 MPa or more. In addition to “high hardness abrasive grains” and “low hardness abrasive grains”, the polishing liquid has higher hardness than “high hardness abrasive grains” and “high hardness abrasive grains”. Abrasive grains having a low hardness in the range of less than 3 MPa may exist.
The “high hardness abrasive grains” are preferably 20 to 80 mass%, more preferably 40 to 60 mass%, based on the amount of the total abrasive grains.
The total amount of the “high hardness abrasive grains” and the “low hardness abrasive grains” is preferably 50 to 100 mass%, more preferably 80 to 100 mass%, based on the total abrasive grains.
「高い硬度の砥粒」の平均粒径は0.01〜1μmが好ましく、より好ましくは0.01〜0.5μmである。金属層を研磨する際の研磨力が十分に大きく、被研磨面に研磨残りの金属を発生させない目的で0.01μm以上が好ましい。又、スクラッチの発生、及び溶媒への分散性の観点から1μm以下が好ましい。
尚、砥粒の平均粒径は、前記の微小圧縮試験機(例えば、島津製作所製「MCT−500W」)で、測定することができる。
The average particle size of the “high hardness abrasive grains” is preferably 0.01 to 1 μm, more preferably 0.01 to 0.5 μm. The polishing force when polishing the metal layer is sufficiently large, and 0.01 μm or more is preferable for the purpose of preventing generation of unpolished metal on the surface to be polished. Moreover, 1 micrometer or less is preferable from a viewpoint of generation | occurrence | production of a scratch and the dispersibility to a solvent.
In addition, the average particle diameter of an abrasive grain can be measured with the said micro compression tester (For example, "MCT-500W" by Shimadzu Corporation).
「低い硬度の砥粒」の平均粒径は、「高い硬度の砥粒」の平均粒径の2〜50倍であることが好ましく、より好ましくは2〜20倍である。金属層を研磨する際の高硬度粒子にかかる過剰研磨に対する緩衝効果が十分に発揮し、半導体ウエハに対するスクラッチを抑える目的で2倍以上が好ましい。又、無機粒子の研磨効果を十分に発揮し、研磨速度の低下を防ぐだけでなく、溶媒への良分散性を得る目的で粒子径は50倍以下が好ましい。 The average particle diameter of the “low hardness abrasive grains” is preferably 2 to 50 times, more preferably 2 to 20 times the average particle diameter of the “high hardness abrasive grains”. The buffering effect against excessive polishing applied to the high-hardness particles when polishing the metal layer is sufficiently exhibited, and is preferably twice or more for the purpose of suppressing scratches on the semiconductor wafer. Further, the particle diameter is preferably 50 times or less for the purpose of not only sufficiently exhibiting the polishing effect of the inorganic particles and preventing the reduction of the polishing rate but also obtaining good dispersibility in the solvent.
「高い硬度の砥粒」の濃度は、研磨液中に0.1〜20質量%の割合で含まれていることが好ましい。より好ましくは0.1〜10質量%である。金属層を研磨する際の研磨力が十分に大きく、被研磨面に研磨残りの金属を発生させない目的で濃度は0.1質量%以上が好ましい。又、半導体ウエハに対するスクラッチの低減、ディッシングの抑制の目的で濃度は20質量%以下が好ましい。 The concentration of “high hardness abrasive grains” is preferably contained in the polishing liquid at a ratio of 0.1 to 20 mass%. More preferably, it is 0.1-10 mass%. The concentration is preferably 0.1% by mass or more for the purpose of having a sufficiently large polishing force when polishing the metal layer and preventing generation of unpolished metal on the surface to be polished. The concentration is preferably 20% by mass or less for the purpose of reducing scratches on the semiconductor wafer and suppressing dishing.
「低い硬度の砥粒」の濃度は、「高い硬度の砥粒」の濃度の0.1〜10倍であることが好ましい。より好ましくは1〜10倍である。金属層を研磨する際の高硬度粒子にかかる過剰研磨に対する緩衝効果が十分に発揮し、半導体ウエハに対するスクラッチを抑える目的で0.1倍以上が好ましい。又、無機粒子の研磨効果を十分に発揮し、研磨速度の低下を防ぐ目的で10倍以下が好ましい。
「低い硬度の砥粒」の中で、「高い硬度の砥粒」よりも10MPa以上低い砥粒の割合が5〜100質量%であることが好ましく、20MPa以上低い砥粒の割合が3〜100質量%であることがより好ましい。
The concentration of “low hardness abrasive grains” is preferably 0.1 to 10 times the concentration of “high hardness abrasive grains”. More preferably, it is 1 to 10 times. The buffering effect against excessive polishing applied to the high-hardness particles when polishing the metal layer is sufficiently exhibited, and is preferably 0.1 times or more for the purpose of suppressing scratches on the semiconductor wafer. Further, it is preferably 10 times or less for the purpose of sufficiently exerting the polishing effect of the inorganic particles and preventing the reduction of the polishing rate.
In the “low hardness abrasive grains”, the ratio of abrasive grains 10 MPa or more lower than “high hardness abrasive grains” is preferably 5 to 100 mass%, and the ratio of abrasive grains 20 MPa or more lower is 3 to 100%. More preferably, it is mass%.
〔酸化剤〕
本発明の研磨液は、研磨対象の金属を酸化できる化合物(酸化剤)を含有することが好ましい。酸化剤としては、例えば、過酸化水素、過酸化物、硝酸塩、ヨウ素酸塩、過ヨウ素酸塩、次亜塩素酸塩、亜塩素酸塩、塩素酸塩、過塩素酸塩、過硫酸塩、重クロム酸塩、過マンガン酸塩、オゾン水および銀(II)塩、鉄(III)塩が挙げられる。鉄(III)塩としては例えば、硝酸鉄(III)、塩化鉄(III)、硫酸鉄(III)、臭化鉄(III)など無機の鉄(III)塩の他、鉄(III)の有機錯塩が好ましく用いられる。
〔Oxidant〕
The polishing liquid of the present invention preferably contains a compound (oxidant) capable of oxidizing the metal to be polished. Examples of the oxidizing agent include hydrogen peroxide, peroxide, nitrate, iodate, periodate, hypochlorite, chlorite, chlorate, perchlorate, persulfate, Bichromate, permanganate, ozone water and silver (II) salt, iron (III) salt are mentioned. Examples of iron (III) salts include inorganic iron (III) salts such as iron nitrate (III), iron chloride (III), iron sulfate (III), iron bromide (III), and organic iron (III) salts. Complex salts are preferably used.
鉄(III)の有機錯塩を用いる場合、鉄(III)錯塩を構成する錯形成化合物としては、例えば、酢酸、クエン酸、シュウ酸、サリチル酸、ジエチルジチオカルバミン酸、コハク酸、酒石酸、グリコール酸、グリシン、アラニン、アスパラギン酸、チオグリコール酸、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−エタンジチオール、マロン酸、グルタル酸、3−ヒドロキシ酪酸、プロピオン酸、フタル酸、イソフタル酸、3−ヒドロキシサリチル酸、3,5−ジヒドロキシサリチル酸、没食子酸、安息香酸、マレイン酸などやこれらの塩の他、アミノポリカルボン酸及びその塩が挙げられる。 When an organic complex salt of iron (III) is used, examples of complex-forming compounds constituting the iron (III) complex salt include acetic acid, citric acid, oxalic acid, salicylic acid, diethyldithiocarbamic acid, succinic acid, tartaric acid, glycolic acid, glycine , Alanine, aspartic acid, thioglycolic acid, ethylenediamine, trimethylenediamine, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,2-ethanedithiol, malonic acid, glutaric acid, 3-hydroxybutyric acid, propionic acid, phthalic acid, isophthalic acid, 3 Aminopolycarboxylic acid and its salt are mentioned other than -hydroxy salicylic acid, 3,5-dihydroxy salicylic acid, gallic acid, benzoic acid, maleic acid, etc. and these salts.
アミノポリカルボン酸及びその塩としては、エチレンジアミン−N,N,N’,N’−四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、1,3−ジアミノプロパン−N,N,N’,N’−四酢酸、1,2−ジアミノプロパン−N,N,N’,N’−四酢酸、エチレンジアミン−N,N’−ジコハク酸(ラセミ体)、エチレンジアミンジコハク酸(SS体)、N−(2−カルボキシラートエチル)−L−アスパラギン酸、N−(カルボキシメチル)−L−アスパラギン酸、β−アラニンジ酢酸、メチルイミノジ酢酸、ニトリロ三酢酸、シクロヘキサンジアミン四酢酸、イミノジ酢酸、グリコールエーテルジアミン四酢酸、エチレンジアミン1−N,N’−ニ酢酸、エチレンジアミンオルトヒドロキシフェニル酢酸、N,N−ビス(2−ヒドロキシベンジル)エチレンジアミン−N,N−ジ酢酸など及びその塩が挙げられる。対塩の種類は、アルカリ金属塩及びアンモニウム塩が好ましく、特にはアンモニウム塩が好ましい。 Examples of aminopolycarboxylic acids and salts thereof include ethylenediamine-N, N, N ′, N′-tetraacetic acid, diethylenetriaminepentaacetic acid, 1,3-diaminopropane-N, N, N ′, N′-tetraacetic acid, , 2-Diaminopropane-N, N, N ′, N′-tetraacetic acid, ethylenediamine-N, N′-disuccinic acid (racemic), ethylenediamine disuccinic acid (SS), N- (2-carboxylate ethyl) ) -L-aspartic acid, N- (carboxymethyl) -L-aspartic acid, β-alanine diacetic acid, methyliminodiacetic acid, nitrilotriacetic acid, cyclohexanediaminetetraacetic acid, iminodiacetic acid, glycol etherdiaminetetraacetic acid, ethylenediamine 1-N, N'-diacetic acid, ethylenediamine orthohydroxyphenylacetic acid, N, N-bis (2-hydroxybenzidine ) Ethylenediamine -N, include and salts thereof such as N- diacetic acid. The kind of the counter salt is preferably an alkali metal salt or an ammonium salt, and particularly preferably an ammonium salt.
中でも、過酸化水素、ヨウ素酸塩、次亜塩素酸塩、塩素酸塩、鉄(III)の有機錯塩が好ましく、鉄(III)の有機錯塩を用いる場合の好ましい錯形成化合物は、クエン酸、酒石酸、アミノポリカルボン酸(具体的には、エチレンジアミン−N,N,N’,N’−四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、1,3−ジアミノプロパン−N,N,N’,N’−四酢酸、エチレンジアミン−N,N’−ジコハク酸(ラセミ体)、エチレンジアミンジコハク酸(SS体)、N−(2−カルボキシラートエチル)−L−アスパラギン酸、N−(カルボキシメチル)−L−アスパラギン酸、β−アラニンジ酢酸、メチルイミノジ酢酸、ニトリロ三酢酸、イミノジ酢酸)を挙げることができる。
酸化剤の中でも過酸化水素並びに鉄(III)のエチレンジアミン−N,N,N’,N’−四酢酸、1,3−ジアミノプロパン−N,N,N’,N’−四酢酸及びエチレンジアミンジコハク酸(SS体)錯体が最も好ましい。
Among them, hydrogen peroxide, iodate, hypochlorite, chlorate, and an organic complex salt of iron (III) are preferable, and a preferable complex-forming compound in the case of using an organic complex salt of iron (III) is citric acid, Tartaric acid, aminopolycarboxylic acid (specifically, ethylenediamine-N, N, N ′, N′-tetraacetic acid, diethylenetriaminepentaacetic acid, 1,3-diaminopropane-N, N, N ′, N′-tetraacetic acid , Ethylenediamine-N, N′-disuccinic acid (racemic), ethylenediamine disuccinic acid (SS), N- (2-carboxylateethyl) -L-aspartic acid, N- (carboxymethyl) -L-aspartic acid , Β-alanine diacetic acid, methyliminodiacetic acid, nitrilotriacetic acid, iminodiacetic acid).
Among the oxidizing agents, hydrogen peroxide and iron (III) ethylenediamine-N, N, N ′, N′-tetraacetic acid, 1,3-diaminopropane-N, N, N ′, N′-tetraacetic acid and ethylenediaminedi A succinic acid (SS body) complex is most preferable.
酸化剤の添加量は、研磨に使用する際の研磨液の1L中、0.003mol〜8molとすることが好ましく、0.03mol〜6molとすることがより好ましく、0.1mol〜4molとすることが特に好ましい。即ち、酸化剤の添加量は、金属の酸化が十分で高い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8mol以下が好ましい。 The addition amount of the oxidizing agent is preferably 0.003 mol to 8 mol, more preferably 0.03 mol to 6 mol, and more preferably 0.1 mol to 4 mol in 1 L of the polishing liquid used for polishing. Is particularly preferred. That is, the addition amount of the oxidizing agent is preferably 0.003 mol or more from the viewpoint of sufficient metal oxidation and ensuring a high CMP rate, and is preferably 8 mol or less from the viewpoint of preventing roughening of the polished surface.
〔酸〕
本発明の研磨液は更に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、アミノ酸が挙げられる。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やアミノ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。
〔acid〕
The polishing liquid of the present invention preferably further 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 acids include inorganic acids, organic acids, and amino acids within that 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, organic acids and amino acids are particularly preferably present, and amino acids are 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.
アミノ酸としては、水溶性のものが好ましい。以下の群から選ばれたものがより適している。例えば、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−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のアミノ酸等から少なくとも1種を含むことが望ましい。特に、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、グリシン、グリコール酸については実用的なCMP速度を維持しつつ、エッチング速度を効果的に抑制できるという点で好ましい。 The amino acid is preferably water-soluble. Those selected from the following group are more suitable. For example, 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-diodo-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- Cystic acid, L-aspartic acid, L-glutamic acid, S- (carboxymethyl) -L-cysteine, 4-amino Butyric 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, It is desirable to include at least one of amino acids such as 3-methyl-L-histidine, ergothioneine, L-tryptophan, actinomycin C1, apamin, angiotensin I, angiotensin II and antipine. In particular, malic acid, tartaric acid, citric acid, glycine, and glycolic acid are preferable in that the etching rate can be effectively suppressed while maintaining a practical CMP rate.
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とすることが好ましく、0.005mol〜0.3molとすることがより好ましく、0.01mol〜0.1molとすることが特に好ましい。即ち、酸の添加量は、エッチングの抑制の点から0.5mol以下が好ましく、充分な効果を得る上で0.0005mol以上が好ましい。 The addition amount of the acid is preferably 0.0005 mol to 0.5 mol, more preferably 0.005 mol to 0.3 mol, and more preferably 0.01 mol to 0 mol in 1 L of the polishing liquid used for polishing. .1 mol is particularly preferable. That is, the amount of acid added is preferably 0.5 mol or less from the viewpoint of suppressing etching, and 0.0005 mol or more is preferable for obtaining a sufficient effect.
〔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-hydroxybe Jill) 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.
〔添加剤〕
また、本発明の研磨液には以下の添加剤を用いることが好ましい。
アンモニア;ジメチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、プロピレンジアミン等のアルキルアミンや、エチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム及びキトサン等のアミン;ジチゾン、クプロイン(2,2’−ビキノリン)、ネオクプロイン(2,9−ジメチル−1,10−フェナントロリン)、バソクプロイン(2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン)及びキュペラゾン(ビスシクロヘキサノンオキサリルヒドラゾン)等のイミン;ベンズイミダゾール−2−チオール、2−[2−(ベンゾチアゾリル)]チオプロピオン酸、2−[2−(ベンゾチアゾリル)]チオブチル酸、2−メルカプトベンゾチアゾール、1,2,3−トリアゾール、1,2,4−トリアゾール、3−アミノ−1H−1,2,4−トリアゾール、ベンゾトリアゾール、1−ヒドロキシベンゾトリアゾール、1−ジヒドロキシプロピルベンゾトリアゾール、2,3−ジカルボキシプロピルベンゾトリアゾール、4−ヒドロキシベンゾトリアゾール、4−カルボキシル−1H−ベンゾトリアゾール、4−メトキシカルボニル−1H−ベンゾトリアゾール、4−ブトキシカルボニル−1H−ベンゾトリアゾール、4−オクチルオキシカルボニル−1H−ベンゾトリアゾール、5−ヘキシルベンゾトリアゾール、N−(1,2,3−ベンゾトリアゾリル−1−メチル)−N−(1,2,4−トリアゾリル−1−メチル)−2−エチルヘキシルアミン、トリルトリアゾール、ナフトトリアゾール、ビス[(1−ベンゾトリアゾリル)メチル]ホスホン酸等のアゾール;ノニルメルカプタン、ドデシルメルカプタン、トリアジンチオール、トリアジンジチオール、トリアジントリチオール等のメルカプタン、その他、アントラニル酸、アミノトルイル酸、キナルジン酸などが挙げられる。これらの中でも特にキトサン、エチレンジアミンテトラ酢酸、L−トリプトファン、キュペラゾン、トリアジンジチオール、ベンゾトリアゾール、4−ヒドロキシベンゾトリアゾール、4−カルボキシル−1H−ベンゾトリアゾールブチルエステル、トリルトリアゾール、ナフトトリアゾールが高いCMP速度と低いエッチング速度を両立する上で好ましい。
〔Additive〕
Moreover, it is preferable to use the following additives for the polishing liquid of the present invention.
Ammonia; alkylamines such as dimethylamine, trimethylamine, triethylamine and propylenediamine; amines such as ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), sodium diethyldithiocarbamate and chitosan; dithizone, cuproin (2,2'-biquinoline), neocuproin (2, Imines such as 9-dimethyl-1,10-phenanthroline), bathocuproine (2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) and cuperazone (biscyclohexanone oxalyl hydrazone); benzimidazole-2-thiol, 2- [2- (benzothiazolyl)] thiopropionic acid, 2- [2- (benzothiazolyl)] thiobutyric acid, 2-mercaptobenzothiazole, 1,2,3-triazole, 1,2,4- Triazole, 3-amino-1H-1,2,4-triazole, benzotriazole, 1-hydroxybenzotriazole, 1-dihydroxypropylbenzotriazole, 2,3-dicarboxypropylbenzotriazole, 4-hydroxybenzotriazole, 4- Carboxyl-1H-benzotriazole, 4-methoxycarbonyl-1H-benzotriazole, 4-butoxycarbonyl-1H-benzotriazole, 4-octyloxycarbonyl-1H-benzotriazole, 5-hexylbenzotriazole, N- (1,2 , 3-Benzotriazolyl-1-methyl) -N- (1,2,4-triazolyl-1-methyl) -2-ethylhexylamine, tolyltriazole, naphthotriazole, bis [(1-benzotriazolyl) Chill] azole such as phosphonic acid; nonyl mercaptan, dodecyl mercaptan, triazine thiol, triazine dithiol, mercaptan triazine trithiol etc., other, anthranilic acid, Aminotoruiru acid, quinaldic acid. Among these, chitosan, ethylenediaminetetraacetic acid, L-tryptophan, cuperazone, triazinedithiol, benzotriazole, 4-hydroxybenzotriazole, 4-carboxyl-1H-benzotriazole butyl ester, tolyltriazole, and naphthotriazole are high in CMP rate and low. This is preferable for achieving both etching rates.
これら添加剤の添加量は、研磨に使用する際の研磨液の1L中、0.0001mol〜0.5molとすることが好ましく0.001mol〜0.2molとすることがより好ましく、0.005mol〜0.1molとすることが特に好ましい。即ち、添加剤の添加量は、エッチング抑制の点から0.0001mol以上が好ましく、CMP速度低下防止の点から0.5mol以下が好ましい。 The additive amount of these additives is preferably 0.0001 mol to 0.5 mol, more preferably 0.001 mol to 0.2 mol, and more preferably 0.005 mol to 0.2 mol in 1 L of a polishing liquid used for polishing. The amount is particularly preferably 0.1 mol. That is, the addition amount of the additive is preferably 0.0001 mol or more from the viewpoint of suppressing etching, and preferably 0.5 mol or less from the viewpoint of preventing a decrease in CMP rate.
〔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;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; 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-a Sulfonic 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、500〜100000が好ましく、特には2000〜50000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, 500-100000 are preferable, and 2000-50000 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、0.0001mol〜1.0molとすることが好ましく0.003mol〜0.5molとすることがより好ましい。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 is preferably 0.0001 mol to 1.0 mol in 1 L of a polishing liquid used for polishing. More preferably, the amount is 0.003 mol to 0.5 mol. 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% by mass). %) Can be used. The water is preferably pure water or ion-exchanged water that does not contain macro particles as much as possible. Examples of the alcohol include methyl alcohol, ethyl alcohol, and isopropyl alcohol, and examples of the glycol include ethylene glycol, tetramethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, and polyethylene glycol. The content of the dispersion medium in the polishing liquid is 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%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 concentrated liquid of polishing liquid is less than twice the solubility with respect to the solvent at room temperature. 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.
[配線金属原材料]
本発明においては、研磨する対象は、例えばLSI等の半導体における、銅金属及び/又は銅合金からなる配線が好ましく、特には銅合金が好ましい。更には、銅合金の中でも銀を含有する銅合金が好ましい。銅合金に含有される銀含量は、40質量%以下が好ましく、特には10質量%以下、さらには1質量%以下が好ましく、0.00001〜0.1質量%の範囲である銅合金において最も優れた効果を発揮する。
[Wiring metal raw materials]
In the present invention, the object to be polished is preferably a wiring made of a copper metal and / or a copper alloy in a semiconductor such as LSI, and a copper alloy is particularly preferable. Furthermore, the copper alloy containing silver is preferable among copper alloys. The silver content contained in the copper alloy is preferably 40% by mass or less, particularly 10% by mass or less, more preferably 1% by mass or less, and most preferably in the range of 0.00001 to 0.1% by mass. Exhibits excellent effects.
〔配線の太さ〕
本発明においては、研磨する対象である半導体が、例えばDRAMデバイス系ではハーフピッチで0.15μm以下で特には0.10μm以下、更には0.08μm以下、一方、MPUデバイス系では0.12μm以下で特には0.09μm以下、更には0.07μm以下の配線を持つLSIであることが好ましい。これらのLSIに対して、本発明の研磨液は特に優れた効果を発揮する。
[Wiring thickness]
In the present invention, the semiconductor to be polished is, for example, a DRAM device system having a half pitch of 0.15 μm or less, particularly 0.10 μm or less, more preferably 0.08 μm or less, while MPU device system is 0.12 μm or less. In particular, an LSI having a wiring of 0.09 μm or less, more preferably 0.07 μm or less is preferable. The polishing liquid of the present invention exhibits particularly excellent effects on these LSIs.
〔バリア金属〕
本発明においては、半導体の銅金属及び/または銅合金からなる配線と層間絶縁膜との間に、銅の拡散を防ぐ為のバリア層を設けることが好ましい。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。
[Barrier metal]
In the present invention, it is preferable to provide a barrier layer for preventing the diffusion of copper between the wiring made of copper metal and / or a copper alloy of the semiconductor and the 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.
〔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、5〜500g/cm2であることが好ましく、研磨速度のウエハ面内均一性及びパターンの平坦性を満足するためには、12〜240g/cm2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 5 to 500 g / cm 2 in order to satisfy the uniformity of the polishing rate within the wafer surface and the flatness of the pattern. Is more preferably 12 to 240 g / cm 2 .
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 the concentrated polishing liquid by adding water or an aqueous solution, 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 the 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、研磨速度のウエ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. Is a method of supplying a diluted polishing liquid 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.
〔ウエハ〕
本発明の研磨液でCMPを行なう対象ウエハは、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.
以下実施例によって本発明をより詳しく説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
<実施例1>
(研磨液の調製)
化合物(I−1) 0.01質量%
砥粒1(コロイダルシリカ(1):平均粒子径30nm) 10質量%
砥粒2(アクリル樹脂(1):平均粒子径135nm) 5質量%
過酸化水素(酸化剤) 1質量%
グリシン(酸) 0.8質量%
pH(アンモニア水と硫酸で調整) 7.0
各成分が上記の濃度となるよう水溶液を調製し、高速ホモジナイザーで撹拌して均一に分散させて研磨液を得た。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples, but the present invention is not limited thereto.
<Example 1>
(Preparation of polishing liquid)
Compound (I-1) 0.01% by mass
Abrasive grain 1 (Colloidal silica (1): average particle diameter 30 nm) 10% by mass
Abrasive grain 2 (acrylic resin (1): average particle diameter 135 nm) 5% by mass
Hydrogen peroxide (oxidant) 1% by mass
Glycine (acid) 0.8% by mass
pH (adjusted with aqueous ammonia and sulfuric acid) 7.0
An aqueous solution was prepared so that each component had the above concentration, and stirred with a high-speed homogenizer to uniformly disperse to obtain a polishing liquid.
<実施例2〜62、比較例1〜5>
実施例1と同様にして、表1に記載の化合物及び砥粒を使用して、実施例2〜62及び比較例1〜5の研磨液を調製し研磨試験を行った。酸、酸化剤、pHは実施例1と同様とした。なお、表1における砥粒の濃度(%)は、質量%である。
<Examples 2 to 62 and Comparative Examples 1 to 5>
In the same manner as in Example 1, using the compounds and abrasive grains shown in Table 1, polishing liquids of Examples 2 to 62 and Comparative Examples 1 to 5 were prepared and subjected to a polishing test. The acid, oxidizing agent, and pH were the same as in Example 1. In addition, the density | concentration (%) of the abrasive grain in Table 1 is the mass%.
<研磨速度評価>
下記の条件で、研磨装置の研磨定盤の研磨布上に研磨液を供給しながら、基板を研磨布に押し当てた状態で研磨定盤と基板を相対的に動かして金属膜を研磨し、その時の研磨速度を測定した。
基板:4cm×4cmの銅膜付きシリコンウエハ
基板と研磨定盤との相対速度:60m/分
研磨圧力:168 hPa
研磨パッド:IC1400
研磨液の供給速度:50ml/分
研磨速度の測定:研磨前後の銅膜の厚さを、電気抵抗から求め、下記式により研磨速度を算出した。
研磨速度(A/分)=(研磨前の銅膜の厚さ−研磨後の銅膜の厚さ)/研磨時間
<Polishing rate evaluation>
Under the following conditions, while supplying the polishing liquid onto the polishing cloth of the polishing surface plate of the polishing apparatus, the metal film is polished by moving the polishing surface plate and the substrate relatively while pressing the substrate against the polishing cloth, The polishing rate at that time was measured.
Substrate: 4 cm × 4 cm silicon wafer with copper film Relative speed between substrate and polishing surface plate: 60 m / min Polishing pressure: 168 hPa
Polishing pad: IC1400
Polishing liquid supply rate: 50 ml / min Measurement of polishing rate: The thickness of the copper film before and after polishing was determined from the electrical resistance, and the polishing rate was calculated according to the following formula.
Polishing rate (A / min) = (thickness of copper film before polishing−thickness of copper film after polishing) / polishing time
<研磨特性評価>
研磨特性を評価する為に、下記の条件で、研磨装置の研磨定盤の研磨布上に研磨液を供給しながら、パターンが形成された配線基板を研磨布に押し当てた状態で研磨定盤と基板を相対的に動かして金属膜を研磨し、そのときの段差を測定した。
基板:タンタルがバリア金属膜として用いられ、深さが500nmの溝が形成された1200nmの銅膜が付いたシリコンウエハを4cm×4cmに切った基板。
基板と研磨定盤との相対速度:60m/分
研磨圧力:168 hPa
研磨パッド:IC1400
研磨液の供給速度:50ml/分
段差の測定: 触針式の段差測定計を用い、100μm/100μmのライン/スペースでの段差を測定した。
<Polishing property evaluation>
In order to evaluate the polishing characteristics, the polishing surface plate is pressed against the polishing cloth while supplying the polishing liquid onto the polishing cloth of the polishing surface plate of the polishing apparatus under the following conditions. The metal film was polished by relatively moving the substrate and the step was measured.
Substrate: A substrate in which tantalum is used as a barrier metal film and a silicon wafer with a 1200 nm copper film in which a groove having a depth of 500 nm is formed is cut into 4 cm × 4 cm.
Relative speed between substrate and polishing platen: 60 m / min Polishing pressure: 168 hPa
Polishing pad: IC1400
Polishing liquid supply speed: 50 ml / min Step difference measurement: Using a stylus type step difference measuring instrument, the step difference was measured at a line / space of 100 μm / 100 μm.
<銅膜のスクラッチの有無>
研磨後の各基板の外観を目視で観察した。評価基準は、A;スクラッチがなし、B;数本のスクラッチが観測される、C;明らかに問題となる数のスクラッチが観測される、とした。
評価結果を表1に示す。
<Scratch of copper film>
The appearance of each substrate after polishing was visually observed. The evaluation criteria were A: no scratch, B: several scratches observed, C: a clearly problematic number of scratches observed.
The evaluation results are shown in Table 1.
<一般式(I)又は(II)で表される化合物>
化合物II−29のように、Synthesis (8), 654-659 (1983) などに記載の方法に準じて合成するか、化合物I−1、I−2、II−10のように、和光純薬工業(株)などの市販品を用いた。
<砥粒>
実施例、比較例で使用した砥粒を表2に示す。
<Compound represented by formula (I) or (II)>
It is synthesized according to the method described in Synthesis (8), 654-659 (1983), etc., as in Compound II-29, or Wako Pure Chemical Industries, as in Compounds I-1, I-2, II-10. Commercial products such as Kogyo Co., Ltd. were used.
<Abrasive grains>
Table 2 shows the abrasive grains used in Examples and Comparative Examples.
<砥粒の平均粒径>
微小圧縮試験機(島津製作所製「MCT−500W」)で測定した。
<砥粒の硬度>
微小圧縮試験機(島津製作所製「MCT−500W」)のサンプル板に、粒径約10μmの粉体の形で各粒子を乗せ、荷重をかけ圧縮した。20℃にて、粒径の10%を変形させるのに必要な圧力を強度とした。
<Average particle size of abrasive grains>
It measured with the micro compression tester (Shimadzu "MCT-500W").
<Hardness of abrasive grains>
Each particle was placed in the form of a powder having a particle size of about 10 μm on a sample plate of a micro compression tester (manufactured by Shimadzu Corporation “MCT-500W”) and compressed under a load. The pressure required to deform 10% of the particle size at 20 ° C. was defined as the strength.
表1の結果によれば、硬度が異なる2種の砥粒(有機粒子、無機粒子の混合系)とともに、テトラゾール誘導体またはアントラニル酸誘導体を含有する実施例1〜62の研磨液では、高い研磨速度、低ディッシング、スクラッチも観測されない。一方、保護膜形成材としてベンゾトリアゾール(BTA)を用いた比較例1では、ディッシングが大きくなっていることがわかる。またコロイダルシリカのみを砥粒として用いた比較例2では研磨速度の低下に加え、スクラッチも多数観測された。ジビニルベンゼン樹脂のみを砥粒として
用いた比較例3では研磨速度の大幅な低下に加え、ディッシングも非常に大きな値となった。複数の砥粒を用いてもBTAを使用した比較例4及び5ではディッシング、スクラッチの点で劣ることがわかる。
According to the results of Table 1, the polishing liquids of Examples 1 to 62 containing a tetrazole derivative or an anthranilic acid derivative together with two types of abrasive grains (mixed system of organic particles and inorganic particles) having different hardnesses have a high polishing rate. Low dishing and scratches are not observed. On the other hand, it can be seen that dishing is large in Comparative Example 1 using benzotriazole (BTA) as the protective film forming material. In Comparative Example 2 in which only colloidal silica was used as the abrasive grains, many scratches were observed in addition to the decrease in the polishing rate. In Comparative Example 3 in which only divinylbenzene resin was used as the abrasive, not only the polishing rate was significantly reduced, but also dishing was a very large value. It can be seen that Comparative Examples 4 and 5 using BTA are inferior in terms of dishing and scratching even when a plurality of abrasive grains are used.
Claims (8)
式(II)中、式中、R3〜R8は、各々独立に、水素原子又は置換基を表す。R3〜R6のうちの隣り合った二つはお互いに結合して環を形成してもよい。また、M+は陽イオンを表す。 It contains at least one selected from a tetrazole derivative represented by the general formula (1) and an anthranilic acid derivative represented by the general formula (II), and contains at least two kinds of abrasive grains having different hardnesses. Polishing fluid.
In formula (II), in formula, R < 3 > -R < 8 > represents a hydrogen atom or a substituent each independently. Two adjacent ones of R 3 to R 6 may be bonded to each other to form a ring. M + represents a cation.
A群:ヒュームドシリカ、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、及び炭化ケイ素。
B群:ポリスチレン及びスチレン系共重合体、(メタ)アクリル樹脂及びアクリル系共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリアセタール、飽和ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、フェノキシ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ−1−ブテン、ポリ−4−メチル−1−ペンテンのポリオレフィン及びオレフィン系共重合体、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、及びアルキッド樹脂。 The polishing liquid according to claim 1, wherein the at least two kinds of abrasive grains having different hardnesses are abrasive grains selected from the following group A and abrasive grains selected from the group B.
Group A: fumed silica, colloidal silica, synthetic silica, ceria, alumina, titania, zirconia, germania, manganese oxide, and silicon carbide.
Group B: polystyrene and styrene copolymer, (meth) acrylic resin and acrylic copolymer, polyvinyl chloride, polyacetal, saturated polyester, polyamide, polyimide, polycarbonate, phenoxy resin, polyethylene, polypropylene, poly-1-butene Polyolefins and olefin copolymers of poly-4-methyl-1-pentene, phenol resins, urethane resins, urea resins, melamine resins, epoxy resins, and alkyd resins.
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