JP2007073548A - Polishing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、研磨用組成物を用いた研磨方法に関する。 The present invention relates to a polishing method using a polishing composition.
半導体デバイスの配線を形成する場合にはまず、トレンチを有する絶縁体層の上にバリア層及び導体層を順次に形成する。その後、化学機械研磨により少なくともトレンチの外に位置する導体層の部分(導体層の外側部分)及びトレンチの外に位置するバリア層の部分(バリア層の外側部分)を除去する。この少なくとも導体層の外側部分及びバリア層の外側部分を除去するための研磨は通常、第1研磨工程と第2研磨工程に分けて行なわれる。第1研磨工程では、バリア層の外側部分の上面を露出させるべく、導体層の外側部分の一部を除去する。続く第2研磨工程では、絶縁体層を露出させるとともに平坦な表面を得るべく、少なくとも導体層の外側部分の残部及びバリア層の外側部分を除去する。 In forming a wiring of a semiconductor device, first, a barrier layer and a conductor layer are sequentially formed on an insulator layer having a trench. Thereafter, at least a portion of the conductor layer (outside portion of the conductor layer) located outside the trench and a portion of the barrier layer (outside portion of the barrier layer) located outside the trench are removed by chemical mechanical polishing. The polishing for removing at least the outer portion of the conductor layer and the outer portion of the barrier layer is usually performed in a first polishing step and a second polishing step. In the first polishing step, a part of the outer portion of the conductor layer is removed to expose the upper surface of the outer portion of the barrier layer. In the subsequent second polishing step, at least the remaining portion of the outer portion of the conductor layer and the outer portion of the barrier layer are removed to expose the insulator layer and obtain a flat surface.
特許文献1,2には、第1研磨工程及び第2研磨工程での使用が可能な研磨用組成物が開示されている。特許文献1,2の研磨用組成物には、ベンゾトリアゾールのような保護膜形成剤と、過酸化水素のような酸化剤と、グリシンのようなエッチング剤とが含有されている。しかしながら、これらの研磨用組成物を使用した場合には、トレンチの中に位置する導体層の部分の除去が過剰に進行して導体層の上面のレベルが低下するディッシングと呼ばれる現象に関する要求性能が十分に満足されなかったり、ベンゾトリアゾール由来の有機物残渣が異物として研磨後の研磨対象物の表面に残存しやすかったりして問題があった。
本発明の目的は、半導体デバイスの配線をより良好に形成可能な研磨方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a polishing method capable of better forming the wiring of a semiconductor device.
上記の目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、次のような研磨対象物の研磨方法を提供する。前記研磨対象物は、トレンチを有する絶縁体層と、絶縁体層の上に設けられたバリア層と、バリア層の上に設けられた導体層とを備え、バリア層及び導体層のそれぞれは、トレンチの中に位置する内側部分とトレンチの外に位置する外側部分とを有する。前記研磨方法は、導体層の外側部分の一部を除去してバリア層の外側部分の上面を露出させるべく、研磨対象物を研磨する予備研磨工程と、少なくとも導体層の外側部分の残部及びバリア層の外側部分を除去するべく、前記導体層の外側部分の一部が除去された研磨対象物を研磨する仕上げ研磨工程とを備える。前記予備研磨工程は、予備研磨工程において除去されるべき導体層の部分の大半を除去するべく、研磨対象物を研磨する第1予備研磨工程と、前記除去されるべき導体層の部分の残部を除去するべく、前記除去されるべき導体層の部分の大半が除去された研磨対象物を研磨する第2予備研磨工程とを備える。第2予備研磨工程での研磨対象物の研磨は、保護膜形成剤と、酸化剤と、エッチング剤とを含有する予備研磨用組成物を用いて行なわれる。前記保護膜形成剤は、ベンゾトリアゾール及びベンゾトリアゾール誘導体から選ばれる少なくとも一種の化合物と、一般式ROR’COOH及び一般式ROR’OPO3H2(Rはアルキル基又はアルキルフェニル基を表し、R’はポリオキシエチレン基、ポリオキシプロピレン基又はポリ(オキシエチレン・オキシプロピレン)基を表す。)で表される化合物から選ばれる少なくとも一種の化合物と含み、予備研磨用組成物のpHは8以上である。 In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 provides the following polishing method for an object to be polished. The polishing object includes an insulator layer having a trench, a barrier layer provided on the insulator layer, and a conductor layer provided on the barrier layer, and each of the barrier layer and the conductor layer includes: An inner portion located in the trench and an outer portion located outside the trench. The polishing method includes a preliminary polishing step of polishing an object to be polished so as to remove a part of the outer portion of the conductor layer and expose the upper surface of the outer portion of the barrier layer, and at least the remaining portion of the outer portion of the conductor layer and the barrier And a final polishing step of polishing a polishing object from which a part of the outer portion of the conductor layer has been removed in order to remove the outer portion of the layer. The pre-polishing step includes a first pre-polishing step for polishing an object to be polished to remove most of the conductor layer portion to be removed in the pre-polishing step, and a remaining portion of the conductor layer portion to be removed. A second pre-polishing step for polishing the object to be removed from which most of the portion of the conductor layer to be removed is removed. The polishing of the object to be polished in the second preliminary polishing step is performed using a preliminary polishing composition containing a protective film forming agent, an oxidizing agent, and an etching agent. The protective film forming agent includes at least one compound selected from benzotriazole and a benzotriazole derivative, a general formula ROR′COOH and a general formula ROR′OPO 3 H 2 (R represents an alkyl group or an alkylphenyl group, and R ′ Represents at least one compound selected from compounds represented by a polyoxyethylene group, a polyoxypropylene group or a poly (oxyethylene / oxypropylene) group), and the pH of the preliminary polishing composition is 8 or more. is there.
請求項2に記載の発明は、前記予備研磨用組成物に含まれる一般式ROR’COOH及び一般式ROR’OPO3H2で表される化合物から選ばれる少なくとも一種の化合物がポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸又はポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルリン酸である請求項1に記載の方法を提供する。 The invention according to claim 2 is characterized in that at least one compound selected from the compounds represented by the general formula ROR′COOH and the general formula ROR′OPO 3 H 2 contained in the preliminary polishing composition is a polyoxyethylene alkyl ether. The method according to claim 1, which is acetic acid or polyoxyethylene alkylphenyl ether phosphoric acid.
請求項3に記載の発明は、前記予備研磨用組成物が、一般式ROR’(Rはアルキル基又はアルキルフェニル基を表し、R’はポリオキシエチレン基又はポリオキシプロピレン基を表す。)で表される化合物をさらに含有する請求項1又は2に記載の方法を提供する。 In the invention according to claim 3, the preliminary polishing composition has the general formula ROR ′ (R represents an alkyl group or an alkylphenyl group, and R ′ represents a polyoxyethylene group or a polyoxypropylene group). A method according to claim 1 or 2 further comprising a compound represented.
請求項4に記載の発明は、前記仕上げ研磨工程での研磨対象物の研磨が、六員環骨格を有するトリアゾールと、水溶性高分子と、酸化剤と、砥粒とを含有する仕上げ研磨用組成物を用いて行なわれるものである請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法を提供する。前記トリアゾールは六員環骨格に疎水性官能基を有しており、仕上げ研磨用組成物中の前記トリアゾールの含有量は3g/L以下であり、仕上げ研磨用組成物のpHは7以上である。 According to a fourth aspect of the present invention, the polishing of the object to be polished in the final polishing step is for final polishing containing a triazole having a six-membered ring skeleton, a water-soluble polymer, an oxidizing agent, and abrasive grains. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the method is performed using a composition. The triazole has a hydrophobic functional group in a six-membered ring skeleton, the content of the triazole in the finish polishing composition is 3 g / L or less, and the pH of the finish polishing composition is 7 or more. .
請求項5に記載の発明は、次のような研磨方法を提供する。すなわち、請求項6に記載の研磨方法では、仕上げ研磨工程での研磨対象物の研磨は、六員環骨格を有するトリアゾールと、水溶性高分子と、酸化剤と、砥粒とを含有する仕上げ研磨用組成物を用いて行なわれる。前記トリアゾールは六員環骨格に疎水性官能基を有しており、仕上げ研磨用組成物中の前記トリアゾールの含有量は3g/L以下であり、仕上げ研磨用組成物のpHは7以上である。 The invention according to claim 5 provides the following polishing method. That is, in the polishing method according to claim 6, the polishing of the object to be polished in the final polishing step is a finish containing a triazole having a six-membered ring skeleton, a water-soluble polymer, an oxidizing agent, and abrasive grains. It is performed using a polishing composition. The triazole has a hydrophobic functional group in a six-membered ring skeleton, the content of the triazole in the finish polishing composition is 3 g / L or less, and the pH of the finish polishing composition is 7 or more. .
請求項6に記載の発明は、前記仕上げ研磨用組成物がカルボキシベンゾトリアゾール及びアミノベンゾトリアゾールの少なくともいずれか一方をさらに有する請求項4又は5に記載の方法を提供する。 The invention according to claim 6 provides the method according to claim 4 or 5, wherein the finish polishing composition further comprises at least one of carboxybenzotriazole and aminobenzotriazole.
本発明によれば、半導体デバイスの配線をより良好に形成可能な研磨方法が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the grinding | polishing method which can form the wiring of a semiconductor device better is provided.
以下、本発明の一実施形態を図1(a)〜(d)に従って説明する。
本実施形態においては、半導体デバイスの配線は以下のようにして形成される。まず、図1(a)に示すように、半導体基板(図示略)に設けられてトレンチ11を有する絶縁体層12の上にバリア層13及び導体層14を順次に形成する。その後、化学機械研磨により少なくともトレンチ11の外に位置する導体層14の部分(導体層14の外側部分)及びトレンチ11の外に位置するバリア層13の部分(バリア層13の外側部分)を除去する。その結果、図1(d)に示すように、トレンチ11の中に位置するバリア層13の部分(バリア層13の内側部分)の少なくとも一部及びトレンチ11の中に位置する導体層14の部分(導体層14の内側部分)の少なくとも一部が絶縁体層12の上に残る。こうして絶縁体層12の上に残った導体層14の部分が半導体デバイスの配線として機能することになる。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the present embodiment, the wiring of the semiconductor device is formed as follows. First, as shown in FIG. 1A, a
絶縁体層12は、例えば、二酸化ケイ素、フッ素をドープした二酸化ケイ素(SiOF)、又は炭素をドープした二酸化ケイ素(SiOC)から形成される。
バリア層13は、導体層14の形成に先立って、絶縁体層12の表面を覆うように絶縁体層12の上に形成される。バリア層13は、例えば、タンタル、タンタル合金又は窒化タンタルから形成される。バリア層13の厚さはトレンチ11の深さよりも小さい。
The
Prior to the formation of the
導体層14は、バリア層13の形成に引き続いて、少なくともトレンチ11が埋まるようにバリア層13の上に形成される。導体層14は、例えば、銅又は銅合金から形成される。
Following the formation of the
化学機械研磨により少なくとも導体層14の外側部分及びバリア層13の外側部分を除去する場合にはまず、図1(b)に示すように、導体層14の外側部分の大半を除去する(第1予備研磨工程)。この工程は、バリア層13の外側部分の上面が露出する前に終了される。その後、図1(c)に示すように、バリア層13の外側部分の上面を露出させるべく、導体層14の外側部分の残部の一部を除去する(第2予備研磨工程)。そして最後に、図1(d)に示すように、絶縁体層12を露出させるとともに平坦な表面を得るべく、少なくとも導体層14の外側部分の残部及びバリア層13の外側部分を除去する(仕上げ研磨工程)。
When removing at least the outer portion of the
最初の導体層14の外側部分の大半を除去するための研磨では第1研磨用組成物(第1予備研磨用組成物)が使用される。続く導体層14の外側部分の残部の一部を除去するための研磨では第2研磨用組成物(第2予備研磨用組成物)が使用される。最後の少なくとも導体層14の外側部分の残部及びバリア層13の外側部分を除去するための研磨では第3研磨用組成物(仕上げ研磨用組成物)が使用される。以下、第1〜第3研磨用組成物を順に説明する。
In the polishing for removing most of the outer portion of the
《第1研磨用組成物》
第1研磨用組成物は、所定量の水溶性高分子と砥粒と水とを混合することにより製造される。従って、第1研磨用組成物は、水溶性高分子、砥粒及び水から実質的になる。
<< First polishing composition >>
The first polishing composition is produced by mixing a predetermined amount of a water-soluble polymer, abrasive grains, and water. Accordingly, the first polishing composition consists essentially of a water-soluble polymer, abrasive grains, and water.
第1研磨用組成物中の水溶性高分子は、第1研磨用組成物に第2又は第3研磨用組成物が混入することに起因して導体層14を研磨する第1研磨用組成物の能力が低下するのを抑制するために配合されている。第1研磨用組成物に含まれる水溶性高分子は、多糖類及びポリビニルアルコールから選ばれる少なくとも一種の化合物であるが、別の研磨用組成物の混入による第1研磨用組成物の能力の低下を強く抑制するためにはプルランであることが好ましい。多糖類は、澱粉、アミロペクチン及びグリコゲン等の貯蔵多糖類でもよいし、セルロース、ペクチン及びヘミセルロース等の構造多糖類でもよいし、プルラン及びエルシナン等の細胞外多糖類でもよい。
The water-soluble polymer in the first polishing composition is a first polishing composition that polishes the
第1研磨用組成物中の水溶性高分子の含有量が0.01質量%よりも少ない場合、さらに言えば0.05質量%よりも少ない場合には、別の研磨用組成物の混入による第1研磨用組成物の能力の低下があまり抑制されない。従って、別の研磨用組成物の混入による第1研磨用組成物の能力の低下を強く抑制するためには、第1研磨用組成物中の水溶性高分子の含有量は0.01質量%以上であることが好ましく、より好ましくは0.05質量%以上である。一方、第1研磨用組成物中の水溶性高分子の含有量が10質量%よりも多い場合、さらに言えば5質量%よりも多い場合には、導体層14を研磨する第1研磨用組成物の能力に低下が起こる虞がある。従って、導体層14に対してより高い研磨速度を得るためには、第1研磨用組成物中の水溶性高分子の含有量は10質量%以下であることが好ましく、より好ましくは5質量%以下である。
When the content of the water-soluble polymer in the first polishing composition is less than 0.01% by mass, more specifically, when it is less than 0.05% by mass, it is due to the mixing of another polishing composition. A decrease in the ability of the first polishing composition is not significantly suppressed. Therefore, in order to strongly suppress a decrease in the performance of the first polishing composition due to the mixing of another polishing composition, the content of the water-soluble polymer in the first polishing composition is 0.01% by mass. It is preferable that it is above, and more preferably 0.05% by mass or more. On the other hand, when the content of the water-soluble polymer in the first polishing composition is more than 10% by mass, more specifically, when it is more than 5% by mass, the first polishing composition for polishing the
第1研磨用組成物中の砥粒は、研磨対象物を機械的に研磨する役割を担い、導体層14を研磨する第1研磨用組成物の能力の向上に寄与する。第1研磨用組成物に含まれる砥粒は、導体層14に対してより高い研磨速度を得るためには、焼成粉砕シリカやフュームドシリカ、コロイダルシリカのようなシリカ又はコロイダルアルミナのようなアルミナであることが好ましい。その中でも、研磨後の研磨対象物の表面欠陥を低減することができる点で、フュームドシリカ、フュームドアルミナ又はコロイダルシリカがより好ましい。
The abrasive grains in the first polishing composition play a role of mechanically polishing the object to be polished, and contribute to improving the ability of the first polishing composition to polish the
第1研磨用組成物中の砥粒の含有量が0.1質量%よりも少ない場合、さらに言えば0.5質量%よりも少ない場合には、導体層14を研磨する第1研磨用組成物の能力があまり向上されない。従って、導体層14に対してより高い研磨速度を得るためには、第1研磨用組成物中の砥粒の含有量は0.1質量%以上であることが好ましく、より好ましくは0.5質量%以上である。一方、第1研磨用組成物中の砥粒の含有量が10質量%よりも多い場合、さらに言えば5質量%よりも多い場合には、砥粒が凝集を起こしやすくなる虞がある。従って、砥粒の凝集を抑制するためには、第1研磨用組成物中の砥粒の含有量10質量%以下であることが好ましく、より好ましくは5質量%以下である。
When the content of abrasive grains in the first polishing composition is less than 0.1% by mass, more specifically, when the content is less than 0.5% by mass, the first polishing composition for polishing the
第1研磨用組成物に含まれる砥粒の平均一次粒子径が10nmよりも小さい場合、さらに言えば20nmよりも小さい場合には、導体層14を研磨する第1研磨用組成物の能力があまり向上されない。従って、導体層14に対してより高い研磨速度を得るためには、第1研磨用組成物に含まれる砥粒の平均一次粒子径は10nm以上であることが好ましく、より好ましくは20nm以上である。一方、第1研磨用組成物に含まれる砥粒の平均一次粒子径が200nmよりも大きい場合、さらに言えば120nmよりも大きい場合には、砥粒が凝集を起こしやすくなる虞がある。従って、砥粒の凝集を抑制するためには、第1研磨用組成物に含まれる砥粒の平均一次粒子径は200nm以下であることが好ましく、より好ましくは120nm以下である。なお、砥粒の平均一次粒子径は、例えばBET法により測定される砥粒の比表面積から算出される。
When the average primary particle diameter of the abrasive grains contained in the first polishing composition is smaller than 10 nm, more specifically, smaller than 20 nm, the ability of the first polishing composition to polish the
《第2研磨用組成物》
第2研磨用組成物は、所定量の保護膜形成剤と酸化剤とエッチング剤(錯形成剤)と砥粒と水とを混合することによってpHが8以上になるように製造される。従って、第2研磨用組成物は、保護膜形成剤、酸化剤、エッチング剤、砥粒及び水から実質的になる。
<< Second polishing composition >>
The second polishing composition is manufactured to have a pH of 8 or more by mixing a predetermined amount of a protective film forming agent, an oxidizing agent, an etching agent (complex forming agent), abrasive grains, and water. Accordingly, the second polishing composition substantially comprises a protective film forming agent, an oxidizing agent, an etching agent, abrasive grains, and water.
第2研磨用組成物中の保護膜形成剤は、研磨対象物の表面に保護膜を形成する作用を有し、導体層14の表面に保護膜を形成して導体層14の内側部分が過剰に除去されるのを抑制することによりディッシング(図2(a)参照)の発生を抑制する。
The protective film forming agent in the second polishing composition has a function of forming a protective film on the surface of the object to be polished, and forms a protective film on the surface of the
第2研磨用組成物に含まれる保護膜形成剤は、ベンゾトリアゾール及びベンゾトリアゾール誘導体から選ばれる少なくとも一種の化合物と、下記の一般式(1)及び一般式(2)で表される化合物(アニオン界面活性剤)から選ばれる少なくとも一種の化合物とを含む。換言すれば、第2研磨用組成物は、ベンゾトリアゾール及びベンゾトリアゾール誘導体から選ばれる少なくとも一種の化合物からなる第1保護膜形成剤と、一般式(1)及び一般式(2)で表される化合物から選ばれる少なくとも一種の化合物からなる第2保護膜形成剤とを含有する。ベンゾトリアゾール誘導体は、例えば、ベンゾトリアゾールの五員環に結合している水素原子が他の原子団で置き換えられてなる。 The protective film forming agent contained in the second polishing composition includes at least one compound selected from benzotriazole and benzotriazole derivatives, and compounds represented by the following general formulas (1) and (2) (anions) And at least one compound selected from surfactants). In other words, the second polishing composition is represented by the first protective film forming agent comprising at least one compound selected from benzotriazole and a benzotriazole derivative, and the general formula (1) and the general formula (2). And a second protective film forming agent comprising at least one compound selected from compounds. The benzotriazole derivative is formed, for example, by replacing the hydrogen atom bonded to the five-membered ring of benzotriazole with another atomic group.
ROR’COOH …(1)
ROR’OPO3H2 …(2)
式(1),(2)において、Rはアルキル基又はアルキルフェニル基を表し、R’はポリオキシエチレン基、ポリオキシプロピレン基又はポリ(オキシエチレン・オキシプロピレン)基を表す。
ROR'COOH (1)
ROR'OPO 3 H 2 (2)
In the formulas (1) and (2), R represents an alkyl group or an alkylphenyl group, and R ′ represents a polyoxyethylene group, a polyoxypropylene group or a poly (oxyethylene / oxypropylene) group.
第2研磨用組成物に含まれる第1保護膜形成剤は、より強いディッシング抑制作用を得るためには、ベンゾトリアゾールであることが好ましい。
第2研磨用組成物中の第1保護膜形成剤の含有量が0.001g/Lよりも少ない場合、さらに言えば0.01g/Lよりも少ない場合には、導体層14の過剰な研磨を抑制するのに十分な保護膜が導体層14の表面に形成されない虞があり、その結果、ディッシングの発生があまり抑制されなかったり、導体層14の表面に荒れが生じたりする虞がある。従って、これらの弊害を避けるためには、第2研磨用組成物中の第1保護膜形成剤の含有量は0.001g/L以上であることが好ましく、より好ましくは0.01g/L以上である。一方、第2研磨用組成物中の第1保護膜形成剤の含有量が1g/Lよりも多い場合、さらに言えば0.1g/Lよりも多い場合には、導体層14の表面に過剰に保護膜が形成されるために導体層14の研磨が抑制されすぎる虞がある。従って、導体層14に対する適度な研磨速度を維持するためには、第2研磨用組成物中の第1保護膜形成剤の含有量は1g/L以下であることが好ましく、より好ましくは0.1g/L以下である。
The first protective film forming agent contained in the second polishing composition is preferably benzotriazole in order to obtain a stronger dishing suppressing action.
When the content of the first protective film forming agent in the second polishing composition is less than 0.001 g / L, more specifically, less than 0.01 g / L, excessive polishing of the
第2研磨用組成物に含まれる第2保護膜形成剤は、より強いディッシング抑制作用を得るためには、ポリオキシエチレンラウリルエーテル酢酸のようなポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸、あるいはポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルリン酸であることが好ましい。 In order to obtain a stronger dishing suppressing action, the second protective film forming agent contained in the second polishing composition may be a polyoxyethylene alkyl ether acetic acid such as polyoxyethylene lauryl ether acetic acid, or a polyoxyethylene alkyl phenyl. Ether phosphoric acid is preferred.
第2研磨用組成物中の第2保護膜形成剤の含有量が0.05g/Lよりも少ない場合、さらに言えば0.5g/Lよりも少ない場合、もっと言えば1g/Lよりも少ない場合には、ディッシングの発生があまり抑制されない。従って、ディッシングの発生を強く抑制するためには、第2研磨用組成物中の第2保護膜形成剤の含有量は0.05g/L以上であることが好ましく、より好ましくは0.5g/L以上、最も好ましくは1g/L以上である。一方、第2研磨用組成物中の第2保護膜形成剤の含有量が50g/Lよりも多い場合、さらに言えば30g/Lよりも多い場合、もっと言えば15g/Lよりも多い場合には、導体層14の研磨が抑制されすぎる虞がある。従って、導体層14に対する適度な研磨速度を維持するためには、第2研磨用組成物中の第2保護膜形成剤の含有量は50g/L以下であることが好ましく、より好ましくは30g/L以下、最も好ましくは15g/L以下である。
When the content of the second protective film forming agent in the second polishing composition is less than 0.05 g / L, more specifically less than 0.5 g / L, more specifically less than 1 g / L. In this case, the occurrence of dishing is not greatly suppressed. Therefore, in order to strongly suppress the occurrence of dishing, the content of the second protective film forming agent in the second polishing composition is preferably 0.05 g / L or more, more preferably 0.5 g / L. L or more, most preferably 1 g / L or more. On the other hand, when the content of the second protective film forming agent in the second polishing composition is more than 50 g / L, more than 30 g / L, more specifically more than 15 g / L. There is a possibility that the polishing of the
第2研磨用組成物に含まれる第2保護膜形成剤の分子量が200よりも小さい場合、さらに言えば400よりも小さい場合には、あまり強いディッシング抑制作用が得られない虞がある。従って、より強いディッシング抑制作用を得るためには、第2研磨用組成物に含まれる第2保護膜形成剤の分子量は200以上であることが好ましく、より好ましくは400以上である。一方、第2保護膜形成剤は、分子量が1000よりも大きい場合、さらに言えば700よりも大きい場合には水に溶解しにくくなる。従って、第2研磨用組成物中での第2保護膜形成剤の溶解性を良好にするためには、第2研磨用組成物に含まれる第2保護膜形成剤の分子量は1000以下であることが好ましく、より好ましくは700以下である。 When the molecular weight of the second protective film forming agent contained in the second polishing composition is smaller than 200, more specifically, smaller than 400, there is a possibility that a very strong dishing suppressing action cannot be obtained. Therefore, in order to obtain a stronger dishing suppressing action, the molecular weight of the second protective film forming agent contained in the second polishing composition is preferably 200 or more, more preferably 400 or more. On the other hand, the second protective film forming agent is difficult to dissolve in water when the molecular weight is larger than 1000, more specifically, larger than 700. Therefore, in order to improve the solubility of the second protective film forming agent in the second polishing composition, the molecular weight of the second protective film forming agent contained in the second polishing composition is 1000 or less. Is more preferable, and 700 or less is more preferable.
第2保護膜形成剤は、ポリオキシエチレン基、ポリオキシプロピレン基又はポリ(オキシエチレン・オキシプロピレン)基中の繰り返し単位の繰り返し数が2よりも少ない場合、さらに言えば3よりも少ない場合には、水に溶解しにくくなる。従って、第2研磨用組成物中での第2保護膜形成剤の溶解性を良好にするためには、第2研磨用組成物に含まれる第2保護膜形成剤のポリオキシエチレン基、ポリオキシプロピレン基又はポリ(オキシエチレン・オキシプロピレン)基中の繰り返し単位の繰り返し数は2以上であることが好ましく、より好ましくは3以上である。 The second protective film forming agent is used when the number of repeating units in the polyoxyethylene group, polyoxypropylene group or poly (oxyethylene / oxypropylene) group is less than 2, more specifically, less than 3. Becomes difficult to dissolve in water. Therefore, in order to improve the solubility of the second protective film forming agent in the second polishing composition, the polyoxyethylene group, the polyoxyethylene group of the second protective film forming agent contained in the second polishing composition is used. The number of repeating units in the oxypropylene group or poly (oxyethylene / oxypropylene) group is preferably 2 or more, more preferably 3 or more.
第2保護膜形成剤は、HLB(親水親油バランス)値が10よりも小さい場合、さらに言えば11.5よりも小さい場合には、水に溶解しにくくなり、乳濁状態となるので研磨対象物への一様な保護膜形成には不適当である。従って、第2研磨用組成物中での第2保護膜形成剤の溶解性を良好にするためには、第2研磨用組成物に含まれる第2保護膜形成剤のHLB値は10以上であることが好ましく、より好ましくは11.5以上である。一方、第2研磨用組成物に含まれる第2保護膜形成剤のHLB値が16よりも大きい場合、さらに言えば14よりも大きい場合には、あまり強いディッシング抑制作用が得られない虞がある。従って、より強いディッシング抑制作用を得るためには、第2研磨用組成物に含まれる第2保護膜形成剤のHLB値は16以下であることが好ましく、より好ましくは14以下である。なお、第2保護膜形成剤のHLB値は、例えばグリフィン法で求められる。 When the HLB (Hydrophilic Lipophilic Balance) value is smaller than 10, more specifically smaller than 11.5, the second protective film forming agent becomes difficult to dissolve in water and becomes a milky state, so that it is polished. It is not suitable for forming a uniform protective film on an object. Therefore, in order to improve the solubility of the second protective film forming agent in the second polishing composition, the HLB value of the second protective film forming agent contained in the second polishing composition is 10 or more. It is preferable that it is 11.5 or more. On the other hand, when the HLB value of the second protective film forming agent contained in the second polishing composition is greater than 16, more specifically, greater than 14, there is a possibility that a very strong dishing suppressing action may not be obtained. . Therefore, in order to obtain a stronger dishing suppressing action, the HLB value of the second protective film forming agent contained in the second polishing composition is preferably 16 or less, more preferably 14 or less. In addition, the HLB value of a 2nd protective film formation agent is calculated | required by the Griffin method, for example.
第2研磨用組成物中の酸化剤は、研磨対象物を酸化する作用を有し、導体層14の酸化を通じて導体層14を研磨する第2研磨用組成物の能力の向上に寄与する。第2研磨用組成物に含まれる酸化剤は、酸化剤に由来する研磨対象物の金属汚染を低減するためには、過酸化水素であることが好ましい。
The oxidizing agent in the second polishing composition has an action of oxidizing the object to be polished, and contributes to improvement in the ability of the second polishing composition to polish the
第2研磨用組成物中の酸化剤の含有量が0.3g/Lよりも少ない場合、さらに言えば1.5g/Lよりも少ない場合、もっと言えば3g/Lよりも少ない場合には、導体層14を研磨する第2研磨用組成物の能力があまり向上されない。従って、導体層14に対してより高い研磨速度を得るためには、第2研磨用組成物中の酸化剤の含有量は0.3g/L以上であることが好ましく、より好ましくは1.5g/L以上、最も好ましくは3g/L以上である。一方、第2研磨用組成物中の酸化剤の含有量が30g/Lよりも多い場合、さらに言えば15g/Lよりも多い場合、もっと言えば10g/Lよりも多い場合には、導体層14を研磨する第2研磨用組成物の能力が高くなりすぎてディッシングが発生しやすくなる虞がある。従って、ディッシングの発生を抑制するためには、第2研磨用組成物中の酸化剤の含有量は30g/L以下であることが好ましく、より好ましくは15g/L以下、最も好ましくは10g/L以下である。
When the content of the oxidizing agent in the second polishing composition is less than 0.3 g / L, more specifically when it is less than 1.5 g / L, more specifically when it is less than 3 g / L, The ability of the second polishing composition to polish the
第2研磨用組成物中のエッチング剤は、研磨対象物をエッチングする作用を有し、導体層14のエッチングを通じて導体層14を研磨する第2研磨用組成物の能力の向上に寄与する。第2研磨用組成物に含まれるエッチング剤は、例えば、グリシンやアラニン、バリンのようなα−アミノ酸であってもよく、導体層14に対してより高い研磨速度を得るためには、その中でもグリシンが好ましい。
The etching agent in the second polishing composition has an action of etching the object to be polished, and contributes to an improvement in the ability of the second polishing composition to polish the
第2研磨用組成物中のエッチング剤の含有量が0.5g/Lよりも少ない場合、さらに言えば1g/Lよりも少ない場合、もっと言えば3g/Lよりも少ない場合には、導体層14を研磨する第2研磨用組成物の能力があまり向上されない。従って、導体層14に対してより高い研磨速度を得るためには、第2研磨用組成物中のエッチング剤の含有量は0.5g/L以上であることが好ましく、より好ましくは1g/L以上、最も好ましくは3g/L以上である。一方、第2研磨用組成物中のエッチング剤の含有量が50g/Lよりも多い場合、さらに言えば30g/Lよりも多い場合、もっと言えば10g/Lよりも多い場合には、導体層14を研磨する第2研磨用組成物の能力が高くなりすぎてディッシングが発生しやすくなる虞がある。従って、ディッシングの発生を抑制するためには、第2研磨用組成物中のエッチング剤の含有量は50g/L以下であることが好ましく、より好ましくは30g/L以下、最も好ましくは10g/L以下である。
When the content of the etching agent in the second polishing composition is less than 0.5 g / L, more specifically less than 1 g / L, more specifically less than 3 g / L, the conductor layer The ability of the second polishing composition to polish 14 is not significantly improved. Therefore, in order to obtain a higher polishing rate for the
第2研磨用組成物中の砥粒は、研磨対象物を機械的に研磨する役割を担い、導体層14を研磨する第2研磨用組成物の能力の向上に寄与する。第2研磨用組成物に含まれる砥粒は、例えば、焼成粉砕シリカやフュームドシリカ、コロイダルシリカのようなシリカであっても、コロイダルアルミナのようなアルミナであってもよい。研磨後の研磨対象物の表面欠陥を低減するためにはシリカが好ましく、その中でもコロイダルシリカが特に好ましい。
The abrasive grains in the second polishing composition play a role of mechanically polishing the object to be polished, and contribute to an improvement in the ability of the second polishing composition to polish the
第2研磨用組成物中の砥粒の含有量が0.01g/Lよりも少ない場合、さらに言えば0.05g/Lよりも少ない場合、もっと言えば0.1g/Lよりも少ない場合には、導体層14を研磨する第2研磨用組成物の能力があまり向上されない。従って、導体層14に対してより高い研磨速度を得るためには、第2研磨用組成物中の砥粒の含有量は0.01g/L以上であることが好ましく、より好ましくは0.05g/L以上、最も好ましくは0.1g/L以上である。一方、第2研磨用組成物中の砥粒の含有量が200g/Lよりも多い場合、さらに言えば20g/Lよりも多い場合、もっと言えば10g/Lよりも多い場合には、導体層14を研磨する第2研磨用組成物の能力が高くなりすぎてディッシングが発生しやすくなる虞がある。従って、ディッシングの発生を抑制するためには、第2研磨用組成物中の砥粒の含有量は200g/L以下であることが好ましく、より好ましくは20g/L以下、最も好ましくは10g/L以下である。
When the content of the abrasive grains in the second polishing composition is less than 0.01 g / L, more specifically less than 0.05 g / L, and more specifically less than 0.1 g / L. However, the ability of the second polishing composition to polish the
平均一次粒子径が1nmよりも小さい砥粒は、研磨対象物を研磨する能力をほとんど有さない。従って、高い研磨速度を得るためには、第2研磨用組成物に含まれる砥粒の平均一次粒子径は1nm以上であることが好ましい。一方、第2研磨用組成物に含まれる砥粒の平均一次粒子径が500nmよりも大きい場合には、表面粗さの増大やスクラッチの発生などにより研磨後の研磨対象物の表面品質に低下がみられることがある。従って、研磨後の研磨対象物の表面品質の維持のためには、第2研磨用組成物に含まれる砥粒の平均一次粒子径は500nm以下であることが好ましい。砥粒の平均一次粒子径は、例えばBET法により測定される砥粒の比表面積から算出される。 Abrasive grains having an average primary particle size of less than 1 nm have almost no ability to polish an object to be polished. Therefore, in order to obtain a high polishing rate, the average primary particle size of the abrasive grains contained in the second polishing composition is preferably 1 nm or more. On the other hand, when the average primary particle diameter of the abrasive grains contained in the second polishing composition is larger than 500 nm, the surface quality of the polished object after polishing is reduced due to an increase in surface roughness or generation of scratches. May be seen. Therefore, in order to maintain the surface quality of the object to be polished after polishing, it is preferable that the average primary particle diameter of the abrasive grains contained in the second polishing composition is 500 nm or less. The average primary particle diameter of the abrasive grains is calculated from the specific surface area of the abrasive grains measured by, for example, the BET method.
特に、第2研磨用組成物に含まれる砥粒がコロイダルシリカである場合、砥粒として第2研磨用組成物に含まれるコロイダルシリカの平均一次粒子径に関して以下のことが言える。すなわち、砥粒として第2研磨用組成物に含まれるコロイダルシリカの平均一次粒子径が3nmよりも小さい場合、さらに言えば6nmよりも小さい場合には、導体層14を研磨する第2研磨用組成物の能力があまり向上されない。従って、導体層14に対してより高い研磨速度を得るためには、砥粒として第2研磨用組成物に含まれるコロイダルシリカの平均一次粒子径は3nm以上であることが好ましく、より好ましくは6nm以上である。一方、砥粒として第2研磨用組成物に含まれるコロイダルシリカの平均一次粒子径が200nmよりも大きい場合、さらに言えば100nmよりも大きい場合、もっと言えば50nmよりも大きい場合には、コロイダルシリカの沈降が起こりやすくなる虞がある。従って、コロイダルシリカの沈降防止のためには、砥粒として第2研磨用組成物に含まれるコロイダルシリカの平均一次粒子径は200nm以下であることが好ましく、より好ましくは100nm以下、最も好ましくは50nm以下である。
In particular, when the abrasive grains contained in the second polishing composition are colloidal silica, the following can be said with respect to the average primary particle diameter of the colloidal silica contained in the second polishing composition as abrasive grains. That is, when the average primary particle diameter of colloidal silica contained in the second polishing composition as abrasive grains is smaller than 3 nm, more specifically, smaller than 6 nm, the second polishing composition for polishing the
第2研磨用組成物のpHが8よりも小さいと、導体層14に対する高い研磨速度が得られなかったり、第2研磨用組成物中の砥粒が凝集を起こしたりするために実用上支障がある。従って、第2研磨用組成物のpHは8以上であることが必須である。一方、第2研磨用組成物のpHが高すぎると、第2研磨用組成物中の砥粒が溶解を起こす虞がある。従って、砥粒の溶解防止のためには、第2研磨用組成物のpHは13以下であることが好ましく、より好ましくは11以下である。
When the pH of the second polishing composition is less than 8, there is a practical problem because a high polishing rate for the
《第3研磨用組成物》
第3研磨用組成物は、六員環骨格を有する特定のトリルトリアゾールと水溶性高分子と酸化剤と砥粒と水とを混合することによってpHが7以上になるように製造される。従って、第3研磨用組成物は、六員環骨格を有する特定のトリアゾール、水溶性高分子、酸化剤、砥粒及び水から実質的になる。
<< 3rd polishing composition >>
The third polishing composition is produced so as to have a pH of 7 or more by mixing specific tolyltriazole having a six-membered ring skeleton, a water-soluble polymer, an oxidizing agent, abrasive grains, and water. Therefore, the third polishing composition substantially comprises a specific triazole having a six-membered ring skeleton, a water-soluble polymer, an oxidizing agent, abrasive grains, and water.
第3研磨用組成物中のトリアゾールは、六員環骨格に疎水性官能基を有しており、研磨対象物の表面に保護膜を形成する作用を有する保護膜形成剤としての役割を担う。このトリアゾールは、導体層14の表面に保護膜を形成して導体層14の内側部分が過剰に除去されるのを抑制することによりディッシング(図2(b)参照)の発生を抑制する。
Triazole in the third polishing composition has a hydrophobic functional group in the six-membered ring skeleton, and plays a role as a protective film forming agent having an action of forming a protective film on the surface of the polishing object. This triazole suppresses the occurrence of dishing (see FIG. 2B) by forming a protective film on the surface of the
第3研磨用組成物に含まれるトリアゾールの六員環骨格の疎水性官能基は、より高い保護膜形成作用を得るためには、アルキル基であることが好ましく、より好ましくはメチル基である。換言すれば、第3研磨用組成物に含まれるトリアゾールは、トリルトリアゾールであることが好ましい。 In order to obtain a higher protective film forming action, the hydrophobic functional group of the triazole 6-membered ring skeleton contained in the third polishing composition is preferably an alkyl group, more preferably a methyl group. In other words, the triazole contained in the third polishing composition is preferably tolyltriazole.
疎水性官能基を持つ六員環骨格を有するトリアゾールは、官能基を持たない六員環骨格を有するトリアゾール(例えばベンゾトリアゾール)に比べて、研磨後の研磨対象物の表面への有機物残渣の残存を招く虞が少ない。これは、疎水性官能基を持つ六員環骨格を有するトリアゾールは、官能基を持たない六員環骨格を有するトリアゾールに比べて、導体層14の表面に保護膜を形成する作用が強く、比較的少量の添加でもって、導体層14の過剰な研磨を抑制するのに十分な保護膜を導体層14の表面に形成するためである。
Triazole having a six-membered ring skeleton having a hydrophobic functional group is more likely to retain organic residue on the surface of the object to be polished after polishing than a triazole having a six-membered ring skeleton having no functional group (for example, benzotriazole). There is little possibility of inviting. This is because the triazole having a six-membered ring skeleton having a hydrophobic functional group has a stronger action of forming a protective film on the surface of the
第3研磨用組成物中の六員環骨格に疎水性官能基を有するトリアゾールの含有量が0.1g/Lよりも少ない場合、さらに言えば0.3g/Lよりも少ない場合、もっと言えば0.5g/Lよりも少ない場合には、導体層14の過剰な研磨を抑制するのに十分な保護膜が導体層14の表面に形成されない虞がある。そしてその結果、ディッシングの発生があまり抑制されない虞がある。従って、ディッシングの発生を強く抑制するためには、第3研磨用組成物中の六員環骨格に疎水性官能基を有するトリアゾールの含有量は0.1g/L以上であることが好ましく、より好ましくは0.3g/L以上、最も好ましくは0.5g/L以上である。一方、第3研磨用組成物中の六員環骨格に疎水性官能基を有するトリアゾールの含有量が3g/Lよりも多い場合には、ベンゾトリアゾールを用いた場合と同じように、トリアゾール由来の有機物残渣が異物として研磨後の研磨対象物の表面に残存しやすくなる。従って、第3研磨用組成物中の六員環骨格に疎水性官能基を有するトリアゾールの含有量は3g/L以下であることが必須である。また、第3研磨用組成物中の六員環骨格に疎水性官能基を有するトリアゾールの含有量が2g/Lよりも多い場合、さらに言えば1.5g/Lよりも多い場合には、導体層14の表面に過剰に保護膜が形成されるために導体層14の研磨が抑制されすぎる虞がある。従って、導体層14に対する適度な研磨速度を維持するためには、第3研磨用組成物中の六員環骨格に疎水性官能基を有するトリアゾールの含有量は2g/L以下であることが好ましく、より好ましくは1.5g/L以下である。
When the content of triazole having a hydrophobic functional group in the six-membered ring skeleton in the third polishing composition is less than 0.1 g / L, more specifically less than 0.3 g / L, more specifically When the amount is less than 0.5 g / L, there is a possibility that a protective film sufficient to suppress excessive polishing of the
第3研磨用組成物中の水溶性高分子は、絶縁体層12を研磨する第3研磨用組成物の能力を向上させるために配合されている。第3研磨用組成物に含まれる水溶性高分子は、絶縁体層12に対してより高い研磨速度を得るためには、多糖類、セルロース誘導体又はポリビニルアルコールであることが好ましく、その中でもより好ましくは、プルラン、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース又はポリビニルアルコールである。ポリアクリル酸アンモニウムは、ディッシングの発生を招く虞があるため好ましくない。
The water-soluble polymer in the third polishing composition is blended in order to improve the ability of the third polishing composition to polish the
第3研磨用組成物中の水溶性高分子の含有量が0.01g/Lよりも少ない場合、さらに言えば0.1g/Lよりも少ない場合、もっと言えば1g/Lよりも少ない場合には、絶縁体層12を研磨する第3研磨用組成物の能力があまり向上されない。また、バリア層13及び同バリア層13に近接する絶縁体層12の上面のレベルが低下するファングと呼ばれる現象(図2(b)参照)を招く虞もある。従って、絶縁体層12に対してより高い研磨速度を得るとともにファングの発生を抑制するためには、第3研磨用組成物中の水溶性高分子の含有量は0.01g/L以上であることが好ましく、より好ましくは0.1g/L以上、最も好ましくは1g/L以上である。一方、第3研磨用組成物中の水溶性高分子の含有量が100g/Lよりも多い場合、さらに言えば50g/Lよりも多い場合、もっと言えば10g/Lよりも多い場合には、バリア層13を研磨する第3研磨用組成物の能力に低下が起こる虞がある。従って、バリア層13に対してより高い研磨速度を得るためには、第3研磨用組成物中の水溶性高分子の含有量は100g/L以下であることが好ましく、より好ましくは50g/L以下、最も好ましくは10g/L以下である。
When the content of the water-soluble polymer in the third polishing composition is less than 0.01 g / L, more specifically less than 0.1 g / L, more specifically less than 1 g / L. However, the ability of the third polishing composition to polish the
第3研磨用組成物中の酸化剤は、研磨対象物を酸化する作用を有し、バリア層13及び導体層14の酸化を通じてバリア層13及び導体層14を研磨する第3研磨用組成物の能力の向上に寄与する。第3研磨用組成物に含まれる酸化剤は、バリア層13及び導体層14に対してより高い研磨速度を得るためには、過酸化水素であることが好ましい。
The oxidizing agent in the third polishing composition has an action of oxidizing the object to be polished, and the third polishing composition polishes the
第3研磨用組成物中の酸化剤の含有量が0.1g/Lよりも少ない場合、さらに言えば0.3g/Lよりも少ない場合、もっと言えば0.5g/Lよりも少ない場合には、バリア層13及び導体層14を研磨する第3研磨用組成物の能力があまり向上されない。その結果、除去されるべき導体層14の部分が除去されることなく残って導体層14の上面が突出する逆ディッシングと呼ばれる現象(図2(c)参照)を招く虞がある。従って、バリア層13及び導体層14に対してより高い研磨速度を得ることにより逆ディッシングの発生を抑制するためには、第3研磨用組成物中の酸化剤の含有量は0.1g/L以上であることが好ましく、より好ましくは0.3g/L以上、最も好ましくは0.5g/L以上である。一方、第3研磨用組成物中の酸化剤の含有量が6g/Lよりも多い場合、さらに言えば5g/Lよりも多い場合、もっと言えば4g/Lよりも多い場合には、導体層14の表面に過剰に酸化層が形成される虞がある。そしてその結果、除去されるべき導体層14の部分が除去されることなく残って逆ディッシングの発生を招く虞がある。従って、逆ディッシングの発生を抑制するためには、第3研磨用組成物中の酸化剤の含有量は6g/L以下であることが好ましく、より好ましくは5g/L以下、最も好ましくは4g/L以下である。
When the content of the oxidizing agent in the third polishing composition is less than 0.1 g / L, more specifically less than 0.3 g / L, and more specifically less than 0.5 g / L. However, the ability of the third polishing composition to polish the
第3研磨用組成物中の砥粒は、研磨対象物を機械的に研磨する役割を担い、導体層14を研磨する第3研磨用組成物の能力の向上に寄与する。第3研磨用組成物に含まれる砥粒は、例えば、焼成粉砕シリカやフュームドシリカ、コロイダルシリカのようなシリカであっても、コロイダルアルミナのようなアルミナであってもよい。研磨後の研磨対象物の表面欠陥を低減するためにはシリカが好ましく、その中でもコロイダルシリカが特に好ましい。
The abrasive grains in the third polishing composition play a role of mechanically polishing the object to be polished, and contribute to an improvement in the ability of the third polishing composition to polish the
第3研磨用組成物中の砥粒の含有量が30g/Lよりも少ない場合、さらに言えば50g/Lよりも少ない場合、もっと言えば80g/Lよりも少ない場合には、絶縁体層12、バリア層13及び導体層14を研磨する第3研磨用組成物の能力があまり向上されない。従って、絶縁体層12、バリア層13及び導体層14に対してより高い研磨速度を得るためには、第3研磨用組成物中の砥粒の含有量は30g/L以上であることが好ましく、より好ましくは50g/L以上、最も好ましくは80g/L以上である。一方、第3研磨用組成物中の砥粒の含有量が300g/Lよりも多い場合、さらに言えば200g/Lよりも多い場合、もっと言えば160g/Lよりも多い場合には更なる研磨速度の向上はほとんど得られない。従って、第3研磨用組成物中の砥粒の含有量は300g/L以下であることが好ましく、より好ましくは200g/L以下、最も好ましくは160g/L以下である。
When the content of abrasive grains in the third polishing composition is less than 30 g / L, more specifically less than 50 g / L, more specifically less than 80 g / L, the
平均一次粒子径が10nmよりも小さい砥粒は、研磨対象物を研磨する能力をほとんど有さない。従って、高い研磨速度を得るためには、研磨用組成物に含まれる砥粒の平均一次粒子径は10nm以上であることが好ましい。一方、砥粒の平均一次粒子径が500nmよりも大きい場合には、表面粗さの増大やスクラッチの発生などにより研磨後の研磨対象物の表面品質に低下がみられることがある。従って、研磨後の研磨対象物の表面品質の維持のためには、研磨用組成物に含まれる砥粒の平均一次粒子径は500nm以下であることが好ましい。砥粒の平均一次粒子径は、例えばBET法により測定される砥粒の比表面積から算出される。 Abrasive grains having an average primary particle diameter of less than 10 nm have almost no ability to polish an object to be polished. Therefore, in order to obtain a high polishing rate, it is preferable that the average primary particle diameter of the abrasive grains contained in the polishing composition is 10 nm or more. On the other hand, when the average primary particle diameter of the abrasive grains is larger than 500 nm, the surface quality of the polished object after polishing may be reduced due to an increase in surface roughness or generation of scratches. Therefore, in order to maintain the surface quality of the object to be polished after polishing, it is preferable that the average primary particle diameter of the abrasive grains contained in the polishing composition is 500 nm or less. The average primary particle diameter of the abrasive grains is calculated from the specific surface area of the abrasive grains measured by, for example, the BET method.
特に、第3研磨用組成物に含まれる砥粒がコロイダルシリカである場合、砥粒として第3研磨用組成物に含まれるコロイダルシリカの平均一次粒子径に関して以下のことが言える。すなわち、砥粒として第3研磨用組成物に含まれるコロイダルシリカの平均一次粒子径が10nmよりも小さい場合、さらに言えば15nmよりも小さい場合、もっと言えば20nmよりも小さい場合には、絶縁体層12、バリア層13及び導体層14を研磨する第3研磨用組成物の能力があまり向上されない。従って、絶縁体層12、バリア層13及び導体層14に対してより高い研磨速度を得るためには、砥粒として第3研磨用組成物に含まれるコロイダルシリカの平均一次粒子径は10nm以上であることが好ましく、より好ましくは15nm以上、最も好ましくは20nm以上である。一方、砥粒として第3研磨用組成物に含まれるコロイダルシリカの平均一次粒子径が100nmよりも大きい場合、さらに言えば70nmよりも大きい場合、もっと言えば60nmよりも大きい場合には、コロイダルシリカが沈降しやすくなるために第3研磨用組成物の保存安定性が低下する虞がある。従って、コロイダルシリカの沈降防止のためには、砥粒として第3研磨用組成物に含まれるコロイダルシリカの平均一次粒子径は100nm以下であることが好ましく、より好ましくは70nm以下、最も好ましくは60nm以下である。
In particular, when the abrasive grains contained in the third polishing composition are colloidal silica, the following can be said with respect to the average primary particle diameter of the colloidal silica contained in the third polishing composition as abrasive grains. That is, when the average primary particle diameter of the colloidal silica contained in the third polishing composition as abrasive grains is smaller than 10 nm, more specifically smaller than 15 nm, more specifically smaller than 20 nm, the insulator The ability of the third polishing composition to polish the
第3研磨用組成物のpHが7よりも小さいと、バリア層13を研磨する第3研磨用組成物の能力が不足したり、第3研磨用組成物中の砥粒が凝集を起こしたり、逆ディッシングが発生したりして実用上支障がある。従って、第3研磨用組成物のpHは7以上であることが必須である。ただし、たとえpHが7以上であってもpHが低くなるにつれて、上記の弊害は起こりやすい傾向がある。従って、第3研磨用組成物のpHは7.5以上であることが好ましい。一方、第3研磨用組成物のpHが高すぎると、第3研磨用組成物中の砥粒が溶解を起こす虞がある。従って、砥粒の溶解防止のためには、第3研磨用組成物のpHは13以下であることが好ましく、より好ましくは11以下である。
When the pH of the third polishing composition is less than 7, the ability of the third polishing composition to polish the
本実施形態によれば以下の利点が得られる。
・ 第1予備研磨工程で使用される第1研磨用組成物には、第1研磨用組成物に第2又は第3研磨用組成物が混入することに起因して導体層14を研磨する第1研磨用組成物の能力が低下するのを抑制する作用を有する多糖類及びポリビニルアルコールから選ばれる少なくとも一種の化合物が含まれている。そのため、第1研磨用組成物に第2又は第3研磨用組成物が混入しても、導体層14を研磨する第1研磨用組成物の能力の低下は抑制される。従って、本実施形態によれば、第1予備研磨工程において、効率よく導体層14の外側部分の除去を行うことができる。
According to the present embodiment, the following advantages can be obtained.
In the first polishing composition used in the first preliminary polishing step, the first polishing composition is used to polish the
・ 第2予備研磨工程で使用される第2研磨用組成物には、ディッシングの発生を抑制する働きをする保護膜形成剤として、ベンゾトリアゾール及びベンゾトリアゾール誘導体から選ばれる少なくとも一種の化合物に加えて一般式(1)及び一般式(2)で表される化合物から選ばれる少なくとも一種の化合物が含まれている。そのため、第2研磨用組成物によれば、保護膜形成剤としてベンゾトリアゾールを含有するものの一般式(1)及び一般式(2)で表される化合物から選ばれる少なくとも一種の化合物を含有していない従来の研磨用組成物に比べて、より強くディッシングの発生を抑制することができる。従って、本実施形態によれば、第2予備研磨工程において、ディッシングの発生を抑制しながら導体層14の外側部分の除去を行うことができる。
In addition to at least one compound selected from benzotriazole and benzotriazole derivatives, the second polishing composition used in the second preliminary polishing step is used as a protective film forming agent that functions to suppress the occurrence of dishing. At least one compound selected from the compounds represented by general formula (1) and general formula (2) is included. Therefore, according to the second polishing composition, although it contains benzotriazole as a protective film forming agent, it contains at least one compound selected from the compounds represented by general formula (1) and general formula (2). The occurrence of dishing can be more strongly suppressed as compared with conventional polishing compositions that do not. Therefore, according to the present embodiment, the outer portion of the
・ 仕上げ研磨工程で使用される第3研磨用組成物には、第3研磨用組成物1L当たり3g以下の六員環骨格に疎水性官能基を有するトリアゾールが保護膜形成剤として含まれている。そのため、保護膜形成剤としてベンゾトリアゾールを含有する従来の研磨用組成物のように保護膜形成剤由来の有機物残渣が異物として研磨後の研磨対象物の表面に多く残存することがない。従って、本実施形態によれば、仕上げ研磨工程において、保護膜形成剤由来の有機物残渣が異物として研磨後の研磨対象物の表面に残存するのを抑制しながら少なくとも導体層14の外側部分及びバリア層13の外側部分の除去を行うことができる。
-The third polishing composition used in the final polishing step contains, as a protective film forming agent, a triazole having a hydrophobic functional group on a 6-membered ring skeleton of 3 g or less per liter of the third polishing composition. . Therefore, unlike the conventional polishing composition containing benzotriazole as the protective film forming agent, a large amount of organic residue derived from the protective film forming agent does not remain as foreign matter on the surface of the polished object after polishing. Therefore, according to the present embodiment, in the final polishing step, at least the outer portion of the
前記実施形態は次のように変更されてもよい。
・ 第1研磨用組成物にはエッチング剤を添加してもよい。エッチング剤を第1研磨用組成物に添加すると、エッチング剤の作用によって導体層14がエッチングされることにより、導体層14を研磨する第1研磨用組成物の能力が向上する。第1研磨用組成物に添加されるエッチング剤は、導体層14に対してより高い研磨速度を得るためには、α−アミノ酸を含む有機酸から選ばれる化合物であることが好ましく、より好ましくはグリシン又はα−アラニンである。α−アミノ酸は、グリシン、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、アロイソロイシン、セリン、トレオニン、アロトレオニン、システイン、メチオニン、フェニルアラニン、トリプトファン、チロシン、プロリン及びシスチン等の中性アミノ酸でもよいし、アルギニン及びヒスチジン等の塩基性アミノ酸でもよいし、グルタミン酸及びアスパラギン酸等の酸性アミノ酸でもよい。α−アミノ酸以外の有機酸は、シュウ酸、クエン酸、コハク酸、マレイン酸、酒石酸、2−キノリンカルボン酸(キナルジン酸)、2−ピリジンカルボン酸、2,6−ピリジンカルボン酸及びキノン酸のいずれであってもよい。
The embodiment may be modified as follows.
-An etching agent may be added to the first polishing composition. When the etching agent is added to the first polishing composition, the
第1研磨用組成物中のエッチング剤の含有量が0.01質量%よりも少ない場合、さらに言えば0.1質量%よりも少ない場合には、導体層14を研磨する第1研磨用組成物の能力があまり向上されない。従って、導体層14に対してより高い研磨速度を得るためには、第1研磨用組成物中のエッチング剤の含有量は0.01質量%以上であることが好ましく、より好ましくは0.1質量%以上である。一方、第1研磨用組成物中のエッチング剤の含有量が20質量%よりも多い場合、さらに言えば10質量%よりも多い場合には、大量のエッチング剤が必要となるために不経済である。従って、経済的な観点からすると、第1研磨用組成物中のエッチング剤の含有量は10質量%以下であることが好ましく、より好ましくは5質量%以下である。
When the content of the etching agent in the first polishing composition is less than 0.01% by mass, and more specifically, less than 0.1% by mass, the first polishing composition for polishing the
・ 第1研磨用組成物には保護膜形成剤を添加してもよい。保護膜形成剤を第1研磨用組成物に添加すると、保護膜形成剤の作用によって導体層14の表面に保護膜が形成されることにより、研磨後の研磨対象物の表面欠陥(面荒れやピットなど)が低減される。第1研磨用組成物に添加される保護膜形成剤は、研磨後の研磨対象物の表面欠陥を大きく低減するためには、トリアゾール、イミダゾール及びそれらの誘導体から選ばれる化合物であることが好ましく、より好ましくはベンゾトリアゾール及びその誘導体から選ばれる化合物である。
A protective film forming agent may be added to the first polishing composition. When a protective film forming agent is added to the first polishing composition, a protective film is formed on the surface of the
第1研磨用組成物中の保護膜形成剤の含有量が0.0001質量%よりも少ない場合には、研磨後の研磨対象物の表面欠陥があまり低減されない。従って、研磨後の研磨対象物の表面欠陥を大きく低減するためには、第1研磨用組成物中の保護膜形成剤の含有量は0.0001質量%以上であることが好ましい。一方、第1研磨用組成物中の保護膜形成剤の含有量が0.02質量%よりも多い場合、さらに言えば0.01質量%よりも多い場合には、第1研磨用組成物中に第2又は第3研磨用組成物が混入したときに導体層14を研磨する第1研磨用組成物の能力が大きく低下する虞がある。従って、導体層14に対してより高い研磨速度を得るためには、第1研磨用組成物中のエッチング剤の含有量は0.02質量%以下であることが好ましく、より好ましくは0.01質量%以下である。
When the content of the protective film forming agent in the first polishing composition is less than 0.0001% by mass, the surface defects of the polished object after polishing are not significantly reduced. Therefore, in order to greatly reduce the surface defects of the polished object after polishing, the content of the protective film forming agent in the first polishing composition is preferably 0.0001% by mass or more. On the other hand, when the content of the protective film forming agent in the first polishing composition is more than 0.02% by mass, and more specifically, more than 0.01% by mass, When the second or third polishing composition is mixed in, the ability of the first polishing composition to polish the
・ 第1研磨用組成物には酸化剤を添加してもよい。酸化剤を第1研磨用組成物に添加すると、酸化剤の作用によって導体層14が酸化されることにより、導体層14を研磨する第1研磨用組成物の能力が向上する。第1研磨用組成物に添加される酸化剤は、過酸化水素、過硫酸、過ヨウ素酸、過塩素酸、過酢酸、過蟻酸、硝酸又はそれらの塩のいずれでもよい。ただし、酸化剤に由来する研磨対象物の金属汚染を低減するためには、第1研磨用組成物に添加される酸化剤は過酸化水素であることが好ましい。
-An oxidizing agent may be added to the first polishing composition. When the oxidizing agent is added to the first polishing composition, the
第1研磨用組成物中の酸化剤の含有量が0.1質量%よりも少ない場合、さらに言えば1質量%よりも少ない場合には、導体層14を研磨する第1研磨用組成物の能力があまり向上されない。従って、導体層14に対してより高い研磨速度を得るためには、第1研磨用組成物中の酸化剤の含有量は0.1質量%以上であることが好ましく、より好ましくは1質量%以上である。一方、第1研磨用組成物中の酸化剤の含有量が10質量%よりも多い場合、さらに言えば5質量%よりも多い場合には、大量の酸化剤が必要となるために不経済である。従って、経済的な観点からすると、第1研磨用組成物中の酸化剤の含有量は10質量%以下であることが好ましく、より好ましくは5質量%以下である。
When the content of the oxidizing agent in the first polishing composition is less than 0.1% by mass, and more specifically, less than 1% by mass, the first polishing composition for polishing the
・ 第1研磨用組成物は使用前に濃縮原液を希釈することによって調製されてもよい。
・ 第1研磨用組成物には必要に応じて防腐剤や消泡剤のような公知の添加剤を添加してもよい。
The first polishing composition may be prepared by diluting the concentrated stock solution before use.
-You may add well-known additives, such as antiseptic | preservative and an antifoamer, to the 1st polishing composition as needed.
・ 第2研磨用組成物に含まれる砥粒を省いてもよい。この場合でも、第2研磨用組成物に含まれるエッチング剤及び酸化剤の働きによって導体層14を研磨する第2研磨用組成物の能力を確保することは可能である。ただし、導体層14に対してより高い研磨速度を得るためには、第2研磨用組成物には砥粒が含まれていることが好ましい。
-You may omit the abrasive grain contained in the 2nd polishing composition. Even in this case, it is possible to ensure the ability of the second polishing composition to polish the
・ 第2研磨用組成物には、下記一般式(3)で表される化合物(ノニオン界面活性剤)を添加してもよい。一般式(3)で表される化合物を第2研磨用組成物に添加すると、導体層14を研磨する第2研磨用組成物の能力が向上する。一般式(3)で表される化合物は、一般式(1)及び一般式(2)で表される化合物と同様、研磨対象物の表面に保護膜を形成する作用を有するが、一般式(3)で表される化合物による保護膜は、一般式(1)及び一般式(2)で表される化合物による保護膜に比べて保護作用が低い。そのため、一般式(3)で表される化合物を第2研磨用組成物に添加すると、前記実施形態の第2研磨用組成物の場合には一般式(1)又は一般式(2)で表される化合物による比較的保護作用の高い保護膜が形成されるところに一部、一般式(3)で表される化合物による比較的保護作用の低い保護膜が形成されることになる。以上が、一般式(3)で表される化合物を第2研磨用組成物に添加すると導体層14を研磨する第2研磨用組成物の能力が向上する理由と考えられる。第2研磨用組成物に含まれる一般式(3)で表される化合物は、導体層14に対してより高い研磨速度を得るためには、ポリオキシエチレンラウリルエーテルのようなポリオキシエチレンアルキルエーテルであることが好ましい。
-A compound (nonionic surfactant) represented by the following general formula (3) may be added to the second polishing composition. When the compound represented by the general formula (3) is added to the second polishing composition, the ability of the second polishing composition to polish the
ROR’ …(3)
式(3)において、Rはアルキル基又はアルキルフェニル基を表し、R’はポリオキシエチレン基又はポリオキシプロピレン基を表す。
ROR '(3)
In the formula (3), R represents an alkyl group or an alkylphenyl group, and R ′ represents a polyoxyethylene group or a polyoxypropylene group.
第2研磨用組成物中の一般式(3)で表される化合物の含有量が50g/Lよりも多い場合、さらに言えば10g/Lよりも多い場合、もっと言えば5g/Lよりも多い場合には、一般式(1)及び一般式(2)で表される化合物によるディッシング抑制作用が弱められる虞があり、その結果、ディッシングが発生しやすくなる虞がある。また、導体層14を研磨する第2研磨用組成物の能力が却って低下する虞もある。従って、こうした弊害を避けるためには、第2研磨用組成物中の一般式(3)で表される化合物の含有量は50g/L以下であることが好ましく、より好ましくは10g/L以下、最も好ましくは5g/L以下である。
When the content of the compound represented by the general formula (3) in the second polishing composition is more than 50 g / L, further more than 10 g / L, and more more than 5 g / L. In some cases, the dishing suppression action by the compounds represented by the general formula (1) and the general formula (2) may be weakened, and as a result, dishing may easily occur. In addition, the ability of the second polishing composition to polish the
第2研磨用組成物に含まれる一般式(3)で表される化合物の分子量が300よりも小さい場合、さらに言えば400よりも小さい場合、もっと言えば500よりも小さい場合には、導体層14を研磨する第2研磨用組成物の能力があまり向上されない。従って、導体層14に対してより高い研磨速度を得るためには、第2研磨用組成物に含まれる一般式(3)で表される化合物の分子量は300以上であることが好ましく、より好ましくは400以上、最も好ましくは500以上である。一方、一般式(3)で表される化合物は、分子量が1500よりも大きい場合、さらに言えば1200よりも大きい場合、もっと言えば1000よりも大きい場合には、水に溶解しにくくなる。また、一般式(3)で表される化合物の分子量がそのように大きい場合には、導体層14を研磨する第2研磨用組成物の能力が却って低下する虞もある。従って、こうした弊害を避けるためには、第2研磨用組成物に含まれる一般式(3)で表される化合物の分子量は1500以下であることが好ましく、より好ましくは1200以下、最も好ましくは1000以下である。
When the molecular weight of the compound represented by the general formula (3) contained in the second polishing composition is less than 300, more specifically less than 400, more specifically less than 500, the conductor layer The ability of the second polishing composition to polish 14 is not significantly improved. Therefore, in order to obtain a higher polishing rate for the
第2研磨用組成物に含まれる一般式(3)で表される化合物のHLB値が13よりも小さい場合、さらに言えば14よりも小さい場合には、導体層14を研磨する第2研磨用組成物の能力があまり向上されない。従って、導体層14に対してより高い研磨速度を得るためには、第2研磨用組成物に含まれる一般式(3)で表される化合物のHLB値は13以上であることが好ましく、より好ましくは14以上である。一方、第2研磨用組成物に含まれる一般式(3)で表される化合物のHLB値が18よりも大きい場合、さらに言えば17よりも大きい場合には、一般式(1)及び一般式(2)で表される化合物によるディッシング抑制作用が弱められる虞があり、その結果、ディッシングが発生しやすくなる虞がある。従って、ディッシングを抑制するためには、第2研磨用組成物に含まれる一般式(3)で表される化合物のHLB値は18以下であることが好ましく、より好ましくは17以下である。なお、一般式(3)で表される化合物のHLB値は、例えばグリフィン法で求められる。
When the HLB value of the compound represented by the general formula (3) contained in the second polishing composition is smaller than 13, more specifically, smaller than 14, the second polishing abrasive for polishing the
・ 第2研磨用組成物には必要に応じてpH調整剤を添加することもできる。第2研磨用組成物に添加されるpH調整剤はいずれであってもよいが、導体層14を研磨する研磨用組成物の能力が向上することから、水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物やアンモニアのようなアルカリが好ましい。
-A pH adjuster can also be added to the 2nd polishing composition as needed. Any pH adjuster may be added to the second polishing composition. However, since the ability of the polishing composition to polish the
・ 第2研磨用組成物は使用前に濃縮原液を希釈することによって調製されてもよい。濃縮原液の濃縮率は3倍以下が好ましい。
・ 第2研磨用組成物には必要に応じて防腐剤や消泡剤のような公知の添加剤を添加してもよい。
-The second polishing composition may be prepared by diluting the concentrated stock solution before use. The concentration rate of the concentrated stock solution is preferably 3 times or less.
-You may add well-known additives, such as antiseptic | preservative and an antifoamer, to the 2nd polishing composition as needed.
・ 第3研磨用組成物には、親水性官能基を持つ六員環骨格を有するトリアゾールを添加してもよい。親水性官能基を持つ六員環骨格を有するトリアゾールを第3研磨用組成物に添加すると、絶縁体層12及び導体層14を研磨する第3研磨用組成物の能力が向上する。このトリアゾールの六員環骨格の親水性官能基は、絶縁体層12及び導体層14に対してより高い研磨速度を得るためには、カルボキシル基又はアミノ基であることが好ましく、より好ましくはカルボキシル基である。より具体的には、第3研磨用組成物に添加される親水性官能基を持つ六員環骨格を有するトリアゾールは、絶縁体層12及び導体層14に対してより高い研磨速度を得るためには、カルボキシベンゾトリアゾール又はアミノベンゾトリアゾールであることが好ましく、より好ましくはカルボキシベンゾトリアゾールである。
-A triazole having a six-membered ring skeleton having a hydrophilic functional group may be added to the third polishing composition. When a triazole having a six-membered ring skeleton having a hydrophilic functional group is added to the third polishing composition, the ability of the third polishing composition to polish the
第3研磨用組成物中の親水性官能基を持つ六員環骨格を有するトリアゾールの含有量が10g/Lよりも多い場合、さらに言えば7g/Lよりも多い場合、もっと言えば5g/Lよりも多い場合には、導体層14を研磨する第3研磨用組成物の能力が高すぎるためにディッシングが発生しやすくなる虞がある。また、絶縁体層12を研磨する第3研磨用組成物の能力が高すぎるためにファングが発生しやすくなる虞もある。従って、ディッシング及びファングの発生を抑制するためには、第3研磨用組成物中の親水性官能基を持つ六員環骨格を有するトリアゾールの含有量は10g/L以下であることが好ましく、より好ましくは7g/L以下、最も好ましくは5g/L以下である。
When the content of triazole having a six-membered ring skeleton having a hydrophilic functional group in the third polishing composition is more than 10 g / L, more specifically more than 7 g / L, more specifically, 5 g / L. In the case where the amount is more than the upper limit, the ability of the third polishing composition to polish the
・ 第3研磨用組成物には必要に応じてpH調整剤を添加することもできる。第3研磨用組成物に添加されるpH調整剤はいずれであってもよいが、バリア層13を研磨する研磨用組成物の能力が向上することから、水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物やアンモニアのようなアルカリが好ましい。
-A pH adjuster can also be added to the 3rd polishing composition as needed. Any pH adjuster may be added to the third polishing composition, but since the ability of the polishing composition to polish the
・ 第3研磨用組成物には、ベンゾトリアゾール、1−(2´,3´−ジヒドロキシプロピル)ベンゾトリアゾールなどの官能基を持たない六員環骨格を有するトリアゾールを添加してもよい。ただし、官能基を持たない六員環骨格を有するトリアゾールが第3研磨用組成物中に多く含まれていると、このトリアゾール由来の有機物残渣が異物として研磨後の研磨対象物の表面に残存しやすくなる。有機物残渣が研磨後の研磨対象物の表面に残るのをより確実に防ぐためには、第3研磨用組成物中の官能基を持たない六員環骨格を有するトリアゾールの含有量は、第3研磨用組成物中の疎水性官能基を持つ六員環骨格を有するトリアゾールの含有量との合計が3g/L以下となるように設定されることが好ましい。 A triazole having a six-membered ring skeleton having no functional group such as benzotriazole or 1- (2 ′, 3′-dihydroxypropyl) benzotriazole may be added to the third polishing composition. However, if a large amount of triazole having a six-membered ring skeleton having no functional group is contained in the third polishing composition, the organic residue derived from this triazole remains as a foreign substance on the surface of the polished object after polishing. It becomes easy. In order to more reliably prevent the organic residue from remaining on the surface of the polished object after polishing, the content of triazole having a six-membered ring skeleton having no functional group in the third polishing composition is the third polishing It is preferable that the total of the content of triazole having a six-membered ring skeleton having a hydrophobic functional group in the composition for use is 3 g / L or less.
・ 第3研磨用組成物には、1,2,4−トリアゾール、1H−テトラゾール又は5,5´−ビ−1H−テトラゾール2アンモニウム塩を添加してもよい。ただし、これらのアゾールが第3研磨用組成物中に多く含まれていると、これらアゾール由来の有機物残渣が異物として研磨後の研磨対象物の表面に多く残存したり、ディッシングの発生を招いたりする虞がある。従って、こうした弊害を避けるためには、第3研磨用組成物中の1,2,4−トリアゾール、1H−テトラゾール又は5,5´−ビ−1H−テトラゾール2アンモニウム塩の含有量は1g/L未満であることが好ましい。 In the third polishing composition, 1,2,4-triazole, 1H-tetrazole or 5,5′-bi-1H-tetrazole diammonium salt may be added. However, if these azoles are contained in a large amount in the third polishing composition, many organic residues derived from these azoles remain as foreign substances on the surface of the polished object after polishing, or dishing may occur. There is a risk of doing. Therefore, in order to avoid such harmful effects, the content of 1,2,4-triazole, 1H-tetrazole or 5,5′-bi-1H-tetrazole diammonium salt in the third polishing composition is 1 g / L. It is preferable that it is less than.
・ 第3研磨用組成物は使用前に濃縮原液を希釈することによって調製されてもよい。
・ 第3研磨用組成物には必要に応じて防腐剤や消泡剤のような公知の添加剤を添加してもよい。
The third polishing composition may be prepared by diluting the concentrated stock solution before use.
-You may add well-known additives, such as antiseptic | preservative and an antifoamer, to the 3rd polishing composition as needed.
次に、本発明の実施例及び比較例を説明する。
《実施例1〜17及び比較例1〜20》
水溶性高分子又はそれに代わる化合物、砥粒、エッチング剤、ベンゾトリアゾール、過酸化水素及び水を適宜に混合することにより実施例1〜17及び比較例1〜20の第1研磨用組成物を調製した。各第1研磨用組成物中の水溶性高分子又はそれに代わる化合物、砥粒、エッチング剤、ベンゾトリアゾール及び過酸化水素の詳細並びに各第1研磨用組成物のpHは表1に示すとおりである。
Next, examples and comparative examples of the present invention will be described.
<< Examples 1-17 and Comparative Examples 1-20 >>
The 1st polishing composition of Examples 1-17 and Comparative Examples 1-20 is prepared by mixing water-soluble polymer or a compound replaced with it, an abrasive grain, an etching agent, benzotriazole, hydrogen peroxide, and water suitably. did. The details of the water-soluble polymer in each first polishing composition or a compound in place thereof, abrasive grains, etching agent, benzotriazole and hydrogen peroxide, and the pH of each first polishing composition are as shown in Table 1. .
表2の“研磨速度”欄には、実施例1〜17及び比較例1〜20の各第1研磨用組成物を用いて、直径200mmの銅ブランケットウエハを表3に示す研磨条件で研磨したときに得られる研磨速度を示す。研磨速度は、研磨前後の各ウエハの厚みの差を研磨時間で除することにより求めた。ウエハの厚みの測定には、国際電気システムサービス株式会社のシート抵抗測定機“VR−120”を使用した。具体的には、“無添加”欄には、添加剤を添加することなく実施例1〜17及び比較例1〜20の各第1研磨用組成物をそのまま用いたときの研磨速度を示す。“BTA0.01質量%”欄には、第1研磨用組成物中のベンゾトリアゾールの含有量が0.01質量%になるようにベンゾトリアゾールが添加された各第1研磨用組成物を用いたときの研磨速度を示す。“BTA0.02質量%”欄には、第1研磨用組成物中のベンゾトリアゾールの含有量が0.02質量%になるようにベンゾトリアゾールが添加された各第1研磨用組成物を用いたときの研磨速度を示す。“PVP0.1質量%”欄には、第1研磨用組成物中のポリビニルピロリドンの含有量が0.1質量%になるようにポリビニルピロリドンが添加された各第1研磨用組成物を用いたときの研磨速度を示す。“乳酸0.1質量%”欄には、第1研磨用組成物中の乳酸の含有量が0.1質量%になるように乳酸が添加された各第1研磨用組成物を用いたときの研磨速度を示す。 In the “polishing rate” column of Table 2, a copper blanket wafer having a diameter of 200 mm was polished under the polishing conditions shown in Table 3 using each of the first polishing compositions of Examples 1 to 17 and Comparative Examples 1 to 20. The polishing rate sometimes obtained is shown. The polishing rate was determined by dividing the difference in thickness of each wafer before and after polishing by the polishing time. For measuring the thickness of the wafer, a sheet resistance measuring machine “VR-120” manufactured by Kokusai Electric System Service Co., Ltd. was used. Specifically, the “additionless” column shows the polishing rate when the first polishing compositions of Examples 1 to 17 and Comparative Examples 1 to 20 were used as they were without adding any additives. In the “BTA 0.01% by mass” column, each first polishing composition to which benzotriazole was added so that the content of benzotriazole in the first polishing composition was 0.01% by mass was used. The polishing rate is shown. In the “BTA 0.02 mass%” column, each first polishing composition to which benzotriazole was added so that the content of benzotriazole in the first polishing composition was 0.02 mass% was used. The polishing rate is shown. In the “PVP 0.1 mass%” column, each first polishing composition to which polyvinyl pyrrolidone was added so that the content of polyvinyl pyrrolidone in the first polishing composition was 0.1 mass% was used. The polishing rate is shown. When each of the first polishing compositions to which lactic acid is added so that the content of lactic acid in the first polishing composition is 0.1% by mass is used in the “lactic acid 0.1% by mass” column The polishing rate is shown.
表2の“研磨速度維持率”欄には、実施例1〜17及び比較例1〜20の各第1研磨用組成物をそのまま用いたときの研磨速度の値を、ベンゾトリアゾール、ポリビニルピロリドン又は乳酸が所定量添加された各第1研磨用組成物を用いたときの研磨速度の値で除することにより求められる研磨速度維持率を示す。具体的には、第1研磨用組成物中のベンゾトリアゾールの含有量が0.01質量%になるように各第1研磨用組成物にベンゾトリアゾールを添加したときの研磨速度維持率を“BTA0.01質量%”欄に示す。第1研磨用組成物中のベンゾトリアゾールの含有量が0.02質量%になるように各第1研磨用組成物にベンゾトリアゾールを添加したときの研磨速度維持率を“BTA0.02質量%”欄に示す。第1研磨用組成物中のポリビニルピロリドンの含有量が0.1質量%になるように各第1研磨用組成物にポリビニルピロリドンを添加したときの研磨速度維持率を“PVP0.1質量%”欄に示す。第1研磨用組成物中の乳酸の含有量が0.1質量%になるように各第1研磨用組成物に乳酸を添加したときの研磨速度維持率を“乳酸0.1質量%”欄に示す。 In the “polishing rate maintenance ratio” column of Table 2, the values of the polishing rate when each of the first polishing compositions of Examples 1 to 17 and Comparative Examples 1 to 20 are used as they are, benzotriazole, polyvinylpyrrolidone or The polishing rate maintenance rate calculated | required by remove | dividing by the value of the grinding | polishing rate when using each 1st polishing composition to which lactic acid was added in the predetermined amount is shown. Specifically, the polishing rate maintenance rate when adding benzotriazole to each first polishing composition so that the content of benzotriazole in the first polishing composition is 0.01% by mass is expressed as “BTA0. .01 mass% "column. The polishing rate maintenance rate when adding benzotriazole to each first polishing composition so that the content of benzotriazole in the first polishing composition is 0.02% by mass is “BTA 0.02% by mass”. Shown in the column. The polishing rate maintenance rate when adding polyvinylpyrrolidone to each first polishing composition so that the content of polyvinylpyrrolidone in the first polishing composition is 0.1% by mass is “PVP 0.1% by mass”. Shown in the column. The column for “polishing lactic acid 0.1% by mass” indicates the polishing rate maintenance rate when lactic acid is added to each first polishing composition so that the content of lactic acid in the first polishing composition is 0.1% by mass. Shown in
《実施例18〜36及び比較例21〜32》
ベンゾトリアゾール、ポリオキシエチレンラウリルエーテル酢酸又はそれに代わる化合物、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、過酸化水素の31%水溶液、グリシン、コロイダルシリカゾル及びpH調整剤を適宜に混合し、必要に応じて水で希釈することにより実施例18〜36及び比較例21〜32の第2研磨用組成物を調製した。各第2研磨用組成物中のベンゾトリアゾール、ポリオキシエチレンラウリルエーテル酢酸又はそれに代わる化合物、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、過酸化水素の31%水溶液、グリシン、コロイダルシリカ及びpH調整剤の詳細並びに各第2研磨用組成物のpHは表4に示すとおりである。
<< Examples 18 to 36 and Comparative Examples 21 to 32 >>
Benzotriazole, polyoxyethylene lauryl ether acetic acid or an alternative compound, polyoxyethylene lauryl ether, 31% aqueous solution of hydrogen peroxide, glycine, colloidal silica sol and pH adjuster are mixed appropriately and diluted with water as necessary. Thus, the second polishing compositions of Examples 18 to 36 and Comparative Examples 21 to 32 were prepared. Details of benzotriazole, polyoxyethylene lauryl ether acetic acid or an alternative compound, polyoxyethylene lauryl ether, 31% aqueous solution of hydrogen peroxide, glycine, colloidal silica and pH adjuster in each second polishing composition 2 The pH of the polishing composition is as shown in Table 4.
表4の“研磨速度”欄には、実施例18〜36及び比較例21〜32の各第2研磨用組成物を用いて、直径200mmの銅ブランケットウエハを表5に示す研磨条件で研磨したときに得られる研磨速度を示す。研磨速度は、研磨前後の各ウエハの厚みの差を研磨時間で除することにより求めた。ウエハの厚みの測定には、国際電気システムサービス株式会社のシート抵抗測定機“VR−120”を使用した。 In the “polishing rate” column of Table 4, a copper blanket wafer having a diameter of 200 mm was polished under the polishing conditions shown in Table 5 using the second polishing compositions of Examples 18 to 36 and Comparative Examples 21 to 32. The polishing rate sometimes obtained is shown. The polishing rate was determined by dividing the difference in thickness of each wafer before and after polishing by the polishing time. For measuring the thickness of the wafer, a sheet resistance measuring machine “VR-120” manufactured by Kokusai Electric System Service Co., Ltd. was used.
表4の“ディッシング”欄には、実施例18〜36及び比較例21〜32の各第2研磨用組成物を用いて研磨したSEMATEC社の銅パターンウエハ(854マスクパターン)でディッシング量を測定した結果を示す。具体的には、SEMATEC社の銅パターンウエハは、トレンチを有する二酸化ケイ素製の絶縁体層の上にタンタル製のバリア層及び厚さ10000Åの銅製の導体層が順に設けられてなり、深さ5000Åの初期凹部を上面に有している。この銅パターンウエハを、実施例18〜36及び比較例21〜32の各第2研磨用組成物を用いて研磨する前に、実施例1の第1研磨用組成物を用いて、導体層の厚さが300nmになるまで表5に示す研磨条件で予備研磨した。続いて、実施例18〜36及び比較例21〜32の各第2研磨用組成物を用いて、バリア層の上面が露出するまで表5に示す研磨条件で同じ銅パターンウエハを研磨した。その後、ケーエルエー・テンコール社の接触式表面測定装置であるプロファイラ“HRP340”を用いて、100μm幅のトレンチが孤立して形成されている各ウエハの領域でディッシング量を測定した。 In the "Dishing" column of Table 4, the dishing amount was measured with a copper pattern wafer (854 mask pattern) of SEMATEC, polished using each of the second polishing compositions of Examples 18 to 36 and Comparative Examples 21 to 32. The results are shown. Specifically, a copper pattern wafer manufactured by SEMATEC has a barrier layer made of tantalum and a copper conductor layer having a thickness of 10,000 mm on an insulating layer made of silicon dioxide having a trench, and has a depth of 5000 mm. Initial recesses on the top surface. Before polishing this copper pattern wafer with each of the second polishing compositions of Examples 18 to 36 and Comparative Examples 21 to 32, the first polishing composition of Example 1 was used to Pre-polishing was performed under the polishing conditions shown in Table 5 until the thickness reached 300 nm. Then, the same copper pattern wafer was grind | polished on the grinding | polishing conditions shown in Table 5 using each 2nd polishing composition of Examples 18-36 and Comparative Examples 21-32 until the upper surface of a barrier layer was exposed. Thereafter, using a profiler “HRP340” which is a contact surface measuring device manufactured by KLA-Tencor Corporation, the dishing amount was measured in each wafer region in which trenches having a width of 100 μm were formed in isolation.
表4の“分散安定性”欄には、実施例18〜36及び比較例21〜32の各第2研磨用組成物の分散安定性を評価した結果を示す。具体的には、80℃の恒温槽中に30日間静置した実施例18〜36及び比較例21〜32の各第2研磨用組成物において凝集及び沈降の有無を観察し、その観察結果に基づいて各第2研磨用組成物の分散安定性を評価した。“分散安定性”欄中、○は凝集及び沈降が認められなかったことを示し、×は凝集又は沈降が認められたことを示す。 In the "dispersion stability" column of Table 4, the results of evaluating the dispersion stability of each of the second polishing compositions of Examples 18 to 36 and Comparative Examples 21 to 32 are shown. Specifically, the presence or absence of aggregation and sedimentation was observed in each of the second polishing compositions of Examples 18 to 36 and Comparative Examples 21 to 32 that were allowed to stand for 30 days in an 80 ° C. constant temperature bath. Based on this, the dispersion stability of each second polishing composition was evaluated. In the “dispersion stability” column, “◯” indicates that aggregation and sedimentation were not observed, and “x” indicates that aggregation or sedimentation was observed.
実施例及び比較例で使用したポリオキシエチレンラウリルエーテル酢酸は、分子量が441、ポリオキシエチレン基中の繰り返し単位の繰り返し数が2.5、HLB値が12.2である。比較例で使用したヤシ油脂肪酸サルコシントリエタノールアミンは、分子量が444、HLB値が9.8である。比較例で使用したポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸アンモニウムは、分子量が374.5、ポリオキシエチレン基中の繰り返し単位の繰り返し数が2、HLB値が10.9である。実施例で使用したポリオキシエチレンラウリルエーテルは、分子量が802、HLB値が15.8である。 The polyoxyethylene lauryl ether acetic acid used in Examples and Comparative Examples has a molecular weight of 441, the number of repeating units in the polyoxyethylene group is 2.5, and the HLB value is 12.2. The palm oil fatty acid sarcosine triethanolamine used in the comparative example has a molecular weight of 444 and an HLB value of 9.8. The polyoxyethylene lauryl ether ammonium sulfate used in the comparative example has a molecular weight of 374.5, the number of repeating units in the polyoxyethylene group is 2, and the HLB value is 10.9. The polyoxyethylene lauryl ether used in the examples has a molecular weight of 802 and an HLB value of 15.8.
《実施例37〜64及び比較例33〜42》
トリアゾール、水溶性高分子、過酸化水素、コロイダルシリカゾル及びpH調整剤を適宜に混合し、必要に応じて水で希釈することにより実施例37〜64及び比較例33〜42の第3研磨用組成物を調製した。各第3研磨用組成物中のトリアゾール、水溶性高分子、過酸化水素、コロイダルシリカ及びpH調整剤の詳細並びに各第3研磨用組成物のpHは表6に示すとおりである。
<< Examples 37 to 64 and Comparative Examples 33 to 42 >>
The third polishing composition of Examples 37 to 64 and Comparative Examples 33 to 42 are appropriately mixed with triazole, water-soluble polymer, hydrogen peroxide, colloidal silica sol and pH adjuster and diluted with water as necessary. A product was prepared. Table 6 shows the details of triazole, water-soluble polymer, hydrogen peroxide, colloidal silica and pH adjuster in each third polishing composition, and the pH of each third polishing composition.
表7の“銅研磨速度”欄、“タンタル研磨速度”欄及び“二酸化ケイ素研磨速度”欄には、実施例37〜64及び比較例33〜42の各第3研磨用組成物を用いて、各直径200mmの銅ブランケットウエハ、タンタルブランケットウエハ及び二酸化ケイ素(TEOS)ブランケットウエハを表8に示す研磨条件で研磨したときに得られる研磨速度を示す。研磨速度は、研磨前後の各ウエハの厚みの差を研磨時間で除することにより求めた。銅ブランケットウエハ及びタンタルブランケットウエハの厚みの測定には国際電気システムサービス株式会社のシート抵抗測定機“VR−120”を使用し、二酸化ケイ素ブランケットウエハの厚みの測定にはケーエルエー・テンコール社の薄膜測定装置“ASET−F5x”を使用した。銅ブランケットウエハに対する各第3研磨用組成物の研磨速度を“銅研磨速度”欄に示し、タンタルブランケットウエハに対する各第3研磨用組成物の研磨速度を“タンタル研磨速度”欄に示し、二酸化ケイ素ブランケットウエハに対する各第3研磨用組成物の研磨速度を“二酸化ケイ素研磨速度”欄に示す。 In the “Copper polishing rate” column, “Tantalum polishing rate” column and “Silicon dioxide polishing rate” column of Table 7, the third polishing compositions of Examples 37 to 64 and Comparative Examples 33 to 42 were used. The polishing rate obtained when each 200 mm diameter copper blanket wafer, tantalum blanket wafer and silicon dioxide (TEOS) blanket wafer is polished under the polishing conditions shown in Table 8 is shown. The polishing rate was determined by dividing the difference in thickness of each wafer before and after polishing by the polishing time. To measure the thickness of copper blanket wafers and tantalum blanket wafers, use the sheet resistance measuring instrument “VR-120” of Kokusai Electric System Service Co., Ltd., and measure the thickness of silicon dioxide blanket wafers by KLA-Tencor Corporation. The equipment “ASET-F5x” was used. The polishing rate of each third polishing composition for the copper blanket wafer is shown in the “copper polishing rate” column, the polishing rate of each third polishing composition for the tantalum blanket wafer is shown in the “tantalum polishing rate” column, and silicon dioxide. The polishing rate of each third polishing composition for the blanket wafer is shown in the “Silicon dioxide polishing rate” column.
表7の“ポットライフ”欄には、実施例37〜64及び比較例33〜42の第3研磨用組成物のポットライフについて評価した結果を示す。具体的には、調製直後の実施例37〜64及び比較例33〜42の第3研磨用組成物と、調整してから密閉容器中でしばらく保存した後の実施例37〜64及び比較例33〜42の第3研磨用組成物とをそれぞれ用いて、銅ブランケットウエハ、タンタルブランケットウエハ及び二酸化ケイ素ブランケットウエハを表8に示す研磨条件で研磨した。そして、研磨前後の各ウエハの厚みの差からそのウエハに対する第3研磨用組成物の研磨速度を算出し、調製直後の第3研磨用組成物での研磨速度と、調製後しばらく経過した第3研磨用組成物での研磨速度の比較に基づいて、各第3研磨用組成物のポットライフについて評価した。“ポットライフ”欄中、○は、調整後半年を経過しても調製直後の80%を超える研磨速度が得られたことを示し、△は、調整後三ヶ月を経過した時点では調製直後の80%を超える研磨速度が得られたが、調整後半年を経過すると調製直後の80%未満の研磨速度しか得られなかったことを示し、×は、調整後三ヶ月を経過した時点で調製直後の80%未満の研磨速度しか得られなかったことを示す。 The “pot life” column of Table 7 shows the results of evaluating the pot life of the third polishing compositions of Examples 37 to 64 and Comparative Examples 33 to 42. Specifically, the third polishing compositions of Examples 37 to 64 and Comparative Examples 33 to 42 immediately after preparation, and Examples 37 to 64 and Comparative Example 33 after being stored for a while in a sealed container after adjustment. A copper blanket wafer, a tantalum blanket wafer, and a silicon dioxide blanket wafer were polished under the polishing conditions shown in Table 8 using the third polishing composition of .about.42, respectively. Then, the polishing rate of the third polishing composition with respect to the wafer is calculated from the difference in thickness of each wafer before and after polishing, and the polishing rate with the third polishing composition immediately after preparation and the third after a while after preparation. Based on the comparison of the polishing rate in the polishing composition, the pot life of each third polishing composition was evaluated. In the “pot life” column, ◯ indicates that a polishing rate exceeding 80% immediately after preparation was obtained even after the second half of the adjustment, and Δ indicates that immediately after preparation three months after preparation. A polishing rate exceeding 80% was obtained, but after the second half of the adjustment, only less than 80% of the polishing rate immediately after the preparation was obtained. It shows that only a polishing rate of less than 80% was obtained.
表7の“腐食性”欄には、実施例37〜64及び比較例33〜42の各第3研磨用組成物の腐食作用の強さを評価した結果を示す。具体的には、まず、SEMATEC社の銅パターンウエハ(854マスクパターン)を、実施例1の第1研磨用組成物を用いて、導体層の厚さが300nmになるまで表3に示す研磨条件で研磨し、さらに、実施例28の第2研磨用組成物を用いて、バリア層の上面が露出するまで表5に示す研磨条件で研磨した。その後、実施例37〜64及び比較例33〜42の第3研磨用組成物を用いて、表8に示す研磨条件で同じ銅パターンウエハをさらに研磨した。そして、株式会社ニコンの微分干渉顕微鏡“OPTIPHOTO300”を用いて、研磨後のウエハ表面における配線の腐食の有無を観察し、その観察結果に基づいて第3研磨用組成物の腐食作用の強さを評価した。“腐食性”欄中、○は腐食が認められたことを示し、△は腐食がやや認められたことを示す。 In the “Corrosive” column of Table 7, the results of evaluating the strength of the corrosive action of each of the third polishing compositions of Examples 37 to 64 and Comparative Examples 33 to 42 are shown. Specifically, first, a polishing pattern shown in Table 3 was applied to a copper pattern wafer (854 mask pattern) manufactured by SEMATEC until the thickness of the conductor layer reached 300 nm using the first polishing composition of Example 1. Further, the second polishing composition of Example 28 was used for polishing under the polishing conditions shown in Table 5 until the upper surface of the barrier layer was exposed. Thereafter, the same copper pattern wafer was further polished under the polishing conditions shown in Table 8 using the third polishing compositions of Examples 37 to 64 and Comparative Examples 33 to 42. Then, using a differential interference microscope “OPTIPHOTO300” of Nikon Corporation, the presence or absence of corrosion of the wiring on the polished wafer surface was observed, and the strength of the third polishing composition was determined based on the observation result. evaluated. In the “Corrosive” column, ○ indicates that corrosion was observed, and Δ indicates that corrosion was slightly recognized.
表7の“ディッシング”欄には、実施例37〜64及び比較例33〜42の各第3研磨用組成物を用いてSEMATEC社の銅パターンウエハ(854マスクパターン)を研磨したときにディッシングがどれだけ改善されるかを評価した結果を示す。具体的には、上述のように、実施例1の第1研磨用組成物及び実施例28の第2研磨用組成物を用いて銅パターンウエハを研磨した後、実施例37〜64及び比較例33〜42の第3研磨用組成物を用いて、表8に示す研磨条件で同じ銅パターンウエハを研磨した。第3研磨用組成物を用いた研磨の前後に、プロファイラ“HRP340”を用いて、100μm幅のトレンチが孤立して形成されているウエハの領域でディッシング量を測定した。そして、第3研磨用組成物を用いた研磨の前のディッシング量から第3研磨用組成物を用いた研磨の後のディッシング量を減じた値に基づいて、第3研磨用組成物によりディッシングがどれだけ改善されたかを評価した。“ディッシング”欄中、○は、第3研磨用組成物を用いた研磨の前のディッシング量から第3研磨用組成物を用いた研磨の後のディッシング量を減じた値が20nm以上であることを示し、△は5nm以上20nm未満、×は5nm未満であることを示す。 In the “Dishing” column of Table 7, dishing occurs when a SEMATEC copper pattern wafer (854 mask pattern) is polished using the third polishing compositions of Examples 37 to 64 and Comparative Examples 33 to 42. The result of evaluating how much it is improved is shown. Specifically, as described above, after polishing the copper pattern wafer using the first polishing composition of Example 1 and the second polishing composition of Example 28, Examples 37 to 64 and Comparative Examples The same copper pattern wafer was grind | polished on the grinding | polishing conditions shown in Table 8 using the 3rd polishing composition of 33-42. Before and after polishing with the third polishing composition, a profiler “HRP340” was used to measure the dishing amount in the region of the wafer in which trenches having a width of 100 μm were isolated. Based on a value obtained by subtracting the dishing amount after polishing using the third polishing composition from the dishing amount before polishing using the third polishing composition, dishing is performed by the third polishing composition. We evaluated how much it improved. In the “Dishing” column, ○ indicates that the value obtained by subtracting the dishing amount after polishing using the third polishing composition from the dishing amount before polishing using the third polishing composition is 20 nm or more. , Δ indicates 5 nm or more and less than 20 nm, and × indicates less than 5 nm.
表7の“ファング”欄には、実施例37〜64及び比較例33〜42の各第3研磨用組成物を用いて研磨したSEMATEC社の銅パターンウエハ(854マスクパターン)でファングの発生の程度を評価した結果を示す。具体的には、上述のように、実施例1の第1研磨用組成物及び実施例28の第2研磨用組成物を用いて銅パターンウエハを研磨した後、実施例37〜64及び比較例33〜42の第3研磨用組成物を用いて、表8に示す研磨条件で同じ銅パターンウエハを研磨した。その後、プロファイラ“HRP340”を用いて、100μm幅のトレンチが孤立して形成されている各ウエハの領域でファング量を測定し、その測定結果に基づいてファングの発生の程度を評価した。“ファング”欄中、○は、ファング量が5nm未満であることを示し、△は5nm以上10nm未満、×は10nm以上であることを示す。 In the "Fang" column of Table 7, occurrence of fangs is generated in a copper pattern wafer (854 mask pattern) manufactured by SEMATEC that is polished using each of the third polishing compositions of Examples 37 to 64 and Comparative Examples 33 to 42. The result of evaluating the degree is shown. Specifically, as described above, after polishing the copper pattern wafer using the first polishing composition of Example 1 and the second polishing composition of Example 28, Examples 37 to 64 and Comparative Examples The same copper pattern wafer was grind | polished on the grinding | polishing conditions shown in Table 8 using the 3rd polishing composition of 33-42. Thereafter, the profiler “HRP340” was used to measure the amount of fang in each wafer region in which 100 μm-wide trenches were isolated, and the degree of fang generation was evaluated based on the measurement result. In the “Fang” column, ◯ indicates that the amount of fang is less than 5 nm, Δ indicates that it is 5 nm or more and less than 10 nm, and x indicates that it is 10 nm or more.
表7の“逆ディッシング”欄には、実施例37〜64及び比較例33〜42の各第3研磨用組成物を用いて研磨したSEMATEC社の銅パターンウエハ(854マスクパターン)で逆ディッシングの発生の有無を測定した結果を示す。具体的には、まず、銅パターンウエハを、実施例1の第1研磨用組成物を用いて、導体層の厚さが300nmになるまで表3に示す研磨条件で研磨し、さらに、実施例24の第2研磨用組成物を用いて、バリア層の上面が露出するまで表5に示す研磨条件で研磨した。その後、実施例37〜64及び比較例33〜42の第3研磨用組成物を用いて、表8に示す研磨条件で同じ銅パターンウエハを仕上げ研磨した。仕上げ研磨後に、プロファイラ“HRP340”を用いて、100μm幅のトレンチが孤立して形成されているウエハの領域で逆ディッシングの有無を測定した。“逆ディッシング”欄中、○は、逆ディッシングが発生しなかったことを示し、×は、逆ディッシングが発生したことを示す。 In the column “Reverse dishing” in Table 7, reverse dishing was performed on a copper pattern wafer (854 mask pattern) of SEMATEC that was polished using the third polishing compositions of Examples 37 to 64 and Comparative Examples 33 to 42. The result of measuring the presence or absence of occurrence is shown. Specifically, first, a copper pattern wafer was polished using the first polishing composition of Example 1 under the polishing conditions shown in Table 3 until the thickness of the conductor layer reached 300 nm. Polishing was performed under the polishing conditions shown in Table 5 using the 24 second polishing composition until the upper surface of the barrier layer was exposed. Then, the same copper pattern wafer was finish-polished on the grinding | polishing conditions shown in Table 8 using the 3rd polishing composition of Examples 37-64 and Comparative Examples 33-42. After finishing polishing, the profiler “HRP340” was used to measure the presence or absence of reverse dishing in the region of the wafer in which trenches having a width of 100 μm were formed in isolation. In the “reverse dishing” column, “◯” indicates that reverse dishing has not occurred, and “x” indicates that reverse dishing has occurred.
表7の“残留異物の個数”欄には、実施例37〜64及び比較例33〜42の各第3研磨用組成物を用いて研磨した後の直径200mmの銅ブランケットウエハ表面に存在する異物の個数を測定した結果を示す。具体的には、まず、各第3研磨用組成物を用いて銅ブランケットウエハを表8に示す研磨条件で60秒間研磨し、次に、三菱化学株式会社の洗浄液“MCX−SDR4”で研磨後の銅ブランケットウエハを洗浄した。その後、ケーエルエー・テンコール社の表面異物検査装置“Surfscan SP1TBI”を用いて、ウエハ表面に存在する0.2μm以上の大きさの異物の個数を測定した。 In the “Number of residual foreign matter” column of Table 7, foreign matter present on the surface of a copper blanket wafer having a diameter of 200 mm after polishing using the third polishing compositions of Examples 37 to 64 and Comparative Examples 33 to 42 The results of measuring the number of the are shown. Specifically, first, a copper blanket wafer was polished for 60 seconds under the polishing conditions shown in Table 8 using each third polishing composition, and then polished with a cleaning solution “MCX-SDR4” manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation. The copper blanket wafer was cleaned. Thereafter, the number of foreign matters having a size of 0.2 μm or more present on the wafer surface was measured using a surface foreign matter inspection apparatus “Surfscan SP1TBI” manufactured by KLA-Tencor.
前記実施形態より把握できる技術的思想について以下に記載する。
・ 前記第1予備研磨工程での研磨対象物の研磨は、多糖類及びポリビニルアルコールから選ばれる少なくとも一種の化合物と、砥粒とを含有する別の予備研磨用組成物を用いて行なわれるものである請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
The technical idea that can be grasped from the embodiment will be described below.
The polishing of the polishing object in the first preliminary polishing step is performed using another preliminary polishing composition containing at least one compound selected from polysaccharides and polyvinyl alcohol and abrasive grains. The method according to any one of claims 1 to 6.
・ 前記第1予備研磨工程での研磨対象物の研磨は、多糖類及びポリビニルアルコールから選ばれる少なくとも一種の化合物と、砥粒とを含有する別の予備研磨用組成物を用いて行なわれるものであり、この予備研磨用組成物に含まれる多糖類及びポリビニルアルコールから選ばれる少なくとも一種の化合物はプルランである請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。 The polishing of the polishing object in the first preliminary polishing step is performed using another preliminary polishing composition containing at least one compound selected from polysaccharides and polyvinyl alcohol and abrasive grains. The method according to any one of claims 1 to 6, wherein at least one compound selected from a polysaccharide and polyvinyl alcohol contained in the preliminary polishing composition is pullulan.
11…トレンチ、12…絶縁体層、13…バリア層、14…導体層。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
導体層の外側部分の一部を除去してバリア層の外側部分の上面を露出させるべく、研磨対象物を研磨する予備研磨工程と、
少なくとも導体層の外側部分の残部及びバリア層の外側部分を除去するべく、前記導体層の外側部分の一部が除去された研磨対象物を研磨する仕上げ研磨工程とを備え、前記予備研磨工程は、
予備研磨工程において除去されるべき導体層の部分の大半を除去するべく、研磨対象物を研磨する第1予備研磨工程と、
前記除去されるべき導体層の部分の残部を除去するべく、前記除去されるべき導体層の部分の大半が除去された研磨対象物を研磨する第2予備研磨工程とを備え、
前記第2予備研磨工程での研磨対象物の研磨は、保護膜形成剤と、酸化剤と、エッチング剤とを含有する予備研磨用組成物を用いて行なわれるものであり、前記保護膜形成剤は、ベンゾトリアゾール及びベンゾトリアゾール誘導体から選ばれる少なくとも一種の化合物と、一般式ROR’COOH及び一般式ROR’OPO3H2(Rはアルキル基又はアルキルフェニル基を表し、R’はポリオキシエチレン基、ポリオキシプロピレン基又はポリ(オキシエチレン・オキシプロピレン)基を表す。)で表される化合物から選ばれる少なくとも一種の化合物とを含み、予備研磨用組成物のpHは8以上である
ことを特徴とする方法。 A method for polishing an object to be polished, the polishing object comprising: an insulator layer having a trench; a barrier layer provided on the insulator layer; and a conductor layer provided on the barrier layer. Each of the barrier layer and the conductor layer has an inner portion located in the trench and an outer portion located outside the trench, the method comprising:
A preliminary polishing step of polishing the object to be polished in order to remove a part of the outer portion of the conductor layer and expose the upper surface of the outer portion of the barrier layer;
A final polishing step of polishing a polishing object from which a part of the outer portion of the conductor layer has been removed in order to remove at least the remainder of the outer portion of the conductor layer and the outer portion of the barrier layer, and the preliminary polishing step comprises ,
A first preliminary polishing step for polishing an object to be polished in order to remove most of the portion of the conductor layer to be removed in the preliminary polishing step;
A second preliminary polishing step of polishing a polishing object from which most of the portion of the conductor layer to be removed is removed in order to remove the remainder of the portion of the conductor layer to be removed;
The polishing of the object to be polished in the second preliminary polishing step is performed using a preliminary polishing composition containing a protective film forming agent, an oxidizing agent, and an etching agent, and the protective film forming agent Represents at least one compound selected from benzotriazole and benzotriazole derivatives, a general formula ROR′COOH and a general formula ROR′OPO 3 H 2 (R represents an alkyl group or an alkylphenyl group, R ′ represents a polyoxyethylene group; , Represents a polyoxypropylene group or a poly (oxyethylene / oxypropylene) group.), And the pH of the preliminary polishing composition is 8 or more. And how to.
導体層の外側部分の一部を除去してバリア層の外側部分の上面を露出させるべく、研磨対象物を研磨する予備研磨工程と、
少なくとも導体層の外側部分の残部及びバリア層の外側部分を除去するべく、前記導体層の外側部分の一部が除去された研磨対象物を研磨する仕上げ研磨工程とを備え、
前記仕上げ研磨工程での研磨対象物の研磨は、六員環骨格を有するトリアゾールと、水溶性高分子と、酸化剤と、砥粒とを含有する仕上げ研磨用組成物を用いて行なわれるものであり、前記トリアゾールは六員環骨格に疎水性官能基を有しており、仕上げ研磨用組成物中の前記トリアゾールの含有量は3g/L以下であり、仕上げ研磨用組成物のpHは7以上である
ことを特徴とする方法。 A method for polishing an object to be polished, the polishing object comprising: an insulator layer having a trench; a barrier layer provided on the insulator layer; and a conductor layer provided on the barrier layer. Each of the barrier layer and the conductor layer has an inner portion located in the trench and an outer portion located outside the trench, the method comprising:
A preliminary polishing step of polishing the object to be polished in order to remove a part of the outer portion of the conductor layer and expose the upper surface of the outer portion of the barrier layer;
A final polishing step of polishing a polishing object from which a part of the outer portion of the conductor layer has been removed in order to remove at least the remainder of the outer portion of the conductor layer and the outer portion of the barrier layer;
The polishing of the polishing object in the final polishing step is performed using a final polishing composition containing a triazole having a six-membered ring skeleton, a water-soluble polymer, an oxidizing agent, and abrasive grains. The triazole has a hydrophobic functional group in a six-membered ring skeleton, the content of the triazole in the finish polishing composition is 3 g / L or less, and the pH of the finish polishing composition is 7 or more A method characterized in that
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