JP2007207909A - Polishing solution for metal, and chemical mechanical polishing method employing same - Google Patents

Polishing solution for metal, and chemical mechanical polishing method employing same Download PDF

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    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09GPOLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
    • C09G1/00Polishing compositions
    • C09G1/02Polishing compositions containing abrasives or grinding agents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polishing solution for metal which can pursue both a high polishing speed and low erosion in polishing a workpiece (wafer) to be polished, and a chemical mechanical polishing method employing the same. <P>SOLUTION: The polishing solution for metal contains at least one kind of heterocyclic compound containing one or two nitrogen atoms as hetero atoms in a molecule, and a coloidal silica in which one part of its surface is covered with aluminum. In the chemical mechanical polishing method, a polishing pad on a polishing pad is brought into relative movement while allowing the pad to contact the face to be polished of the workpiece to be polished by rotating a polishing plate while supplying the polishing solution for metal. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体デバイスの製造工程において、化学的機械的な平坦化を行う際に用いられる金属用研磨液、及びそれを用いた研磨方法に関する。   The present invention relates to a metal polishing liquid used when performing chemical mechanical planarization in a semiconductor device manufacturing process, and a polishing method using the same.

半導体集積回路(以下LSIと記す)で代表される半導体デバイスの開発においては、小型化・高速化のため、近年配線の微細化と積層化による高密度化・高集積化が求められている。このための技術として化学的機械的研磨(Chemical Mechanical Polishing、以下CMPと記す)等の種々の技術が用いられてきている。
このCMPは層間絶縁膜等の被加工膜の表面平坦化、プラグ形成、埋め込み金属配線の形成等を行う場合に必須の技術であり、この技術を用いて、基板の平滑化や配線形成時の余分な金属薄膜の除去を行っている(例えば、特許文献1参照。)。
In the development of a semiconductor device represented by a semiconductor integrated circuit (hereinafter referred to as LSI), in recent years, in order to reduce the size and increase the speed, there has been a demand for higher density and higher integration by miniaturizing and stacking wiring. For this purpose, various techniques such as chemical mechanical polishing (hereinafter referred to as CMP) have been used.
This CMP is an indispensable technique for performing surface flattening of a film to be processed such as an interlayer insulating film, plug formation, formation of embedded metal wiring, etc., and this technique is used to smooth a substrate or form a wiring. The excess metal thin film is removed (for example, refer to Patent Document 1).

CMPの一般的な方法は、円形の研磨常盤(プラテン)上に研磨パッドを貼り付け、研磨パッド表面を研磨液で浸して、パッドに基板(ウエハ)の表面を押しつけ、その裏面から所定の圧力(研磨圧力)を加えた状態で、研磨常盤及び基板の双方を回転させ、発生する機械的摩擦により基盤の表面を平坦化するものである。
CMPに用いる金属用研磨溶液は、一般には、砥粒(例えばアルミナ、シリカ)と酸化剤(例えば過酸化水素、過硫酸)とが含まれる。基本的なメカニズムは、酸化剤によって金属表面を酸化し、その酸化皮膜を砥粒で除去することで研磨していると考えられており、その方法は、例えば、非特許文献1に記載されている。
A general method of CMP is to apply a polishing pad on a circular polishing platen (platen), immerse the surface of the polishing pad with a polishing liquid, press the surface of the substrate (wafer) against the pad, and apply a predetermined pressure from the back surface. In a state where (polishing pressure) is applied, both the polishing base plate and the substrate are rotated, and the surface of the substrate is flattened by the generated mechanical friction.
The metal polishing solution used for CMP generally contains abrasive grains (eg, alumina, silica) and an oxidizing agent (eg, hydrogen peroxide, persulfuric acid). It is considered that the basic mechanism is that the metal surface is oxidized by an oxidizing agent and the oxide film is polished by abrasive grains, and the method is described in Non-Patent Document 1, for example. Yes.

配線用の金属としては、従来からタングステン及びアルミニウムがインターコネクト構造体に汎用されてきた。しかしながら更なる高性能化を目指し、これらの金属より配線抵抗の低い銅を用いたLSIが開発されるようになった。この銅を配線する方法としては、例えば、特許文献2に記載されている、ダマシン法が知られている。また、コンタクトホールと配線用溝とを同時に層間絶縁膜に形成し、両者に金属を埋め込むデュアルダマシン法が広く用いられるようになってきた。銅金属の研磨においては、特に軟質の金属であるがため、益々高精度の研磨技術が要求されてきている。また、同時に、高生産性を発揮し得る高速金属研磨手段が求められている。   Conventionally, tungsten and aluminum have been widely used in interconnect structures as wiring metals. However, LSIs using copper, which has lower wiring resistance than these metals, have been developed with the aim of achieving higher performance. As a method for wiring this copper, for example, a damascene method described in Patent Document 2 is known. Further, a dual damascene method in which a contact hole and a wiring trench are simultaneously formed in an interlayer insulating film and a metal is embedded in both has been widely used. In the polishing of copper metal, since it is a particularly soft metal, a highly accurate polishing technique is increasingly required. At the same time, a high-speed metal polishing means capable of exhibiting high productivity is demanded.

特に、昨今は半導体デバイスの小型・高速化のため、配線の微細化と積層化によるいっそうの高密度化・高集積化が求められており、配線部金属が過剰に研磨されて皿状に窪むディッシング現象の低減や、金属配線間の絶縁体が必要以上に研磨された上、複数の金属面が皿上に窪むエロージョン現象の低減への要求がますます強くなりつつある。   In particular, in recent years, in order to reduce the size and speed of semiconductor devices, there has been a demand for higher density and higher integration by miniaturization and stacking of wiring. There is an increasing demand to reduce the dishing phenomenon, and to reduce the erosion phenomenon in which the insulator between the metal wirings is polished more than necessary and a plurality of metal surfaces are recessed on the plate.

本発明者がエロージョン現象に対して研究を行ったところ、サイズの大きい砥粒を用いるとエロージョンが大きくなるという結果が明らかとなった。この原因としては、主に砥粒の凝集と考えられる。この問題に対し、コロイダルシリカの表面をアルミニウムで被覆して粒子の凝集を少なくした砥粒を含む研磨液を用いることで、スクラッチ(研磨傷)を低減させる技術が知られている(例えば、特許文献3参照。)。
しかしながら、本発明者が、この特許文献3に記載の技術を用いて、高速研磨とエロージョンの低減との両立を試みたところ、未だ不十分であった。
米国特許4944836号明細書 特開平2−278822号公報 特開2003−197573号公報 ジャーナル・オブ・エレクトロケミカルソサエティ誌(Journal of Electrochemical Society)、1991年、第138巻、第11号、3460〜3464頁
When the present inventor conducted research on the erosion phenomenon, it was found that the erosion increases when a large size abrasive grain is used. The cause is considered to be mainly agglomeration of abrasive grains. In order to solve this problem, a technique for reducing scratches (polishing scratches) is known by using a polishing liquid containing abrasive grains in which the surface of colloidal silica is coated with aluminum to reduce particle aggregation (for example, patents). Reference 3).
However, when the inventor attempted to achieve both high-speed polishing and erosion reduction using the technique described in Patent Document 3, it was still insufficient.
US Pat. No. 4,944,836 JP-A-2-278822 JP 2003-197573 A Journal of Electrochemical Society, 1991, 138, 11, 3460-3464

本発明は、前記問題点に鑑みなされたものであり、以下の目的を達成することを課題とする。
即ち、本発明の目的は、被研磨体(ウエハ)を研磨する際に、高い研磨速度と低エロージョンとの両立を可能とする金属用研磨液、及びそれを用いた化学的機械的研磨方法を提供することにある。
This invention is made | formed in view of the said problem, and makes it a subject to achieve the following objectives.
That is, an object of the present invention is to provide a metal polishing liquid capable of achieving both high polishing speed and low erosion when polishing an object (wafer), and a chemical mechanical polishing method using the same. It is to provide.

本発明者は鋭意検討した結果、下記に示す組成の金属用研磨液を用いることにより問題を解決できることを見出し、上記目的を達成するに至った。   As a result of intensive studies, the present inventor has found that the problem can be solved by using a metal polishing liquid having the following composition, and has achieved the above object.

(1) 分子内にヘテロ原子として窒素原子を1個又は2個含む少なくとも1種の複素環化合物、及び、表面の一部がアルミニウムで覆われたコロイダルシリカを含有することを特徴とする金属用研磨液。 (1) For metal, characterized in that it contains at least one heterocyclic compound containing one or two nitrogen atoms as heteroatoms in the molecule and colloidal silica partially covered with aluminum. Polishing fluid.

(2) 前記複素環化合物が少なくとも1つのカルボキシ基を有することを特徴とする(1)に記載の金属用研磨液。 (2) The metal polishing slurry according to (1), wherein the heterocyclic compound has at least one carboxy group.

(3) (1)又は(2)に記載の金属用研磨液を研磨定盤上の研磨パッドに供給し、該研磨定盤を回転させることで、該研磨パッドを被研磨体の被研磨面と接触させつつ相対運動させて研磨することを特徴とする化学的機械的研磨方法。 (3) The polishing liquid for metal according to (1) or (2) is supplied to the polishing pad on the polishing surface plate, and the polishing surface plate is rotated so that the polishing pad is polished on the surface to be polished. A chemical mechanical polishing method characterized by polishing with relative movement while being in contact with the substrate.

本発明によれば、被研磨体(ウエハ)を研磨する際に、高い研磨速度と低エロージョンとの両立を可能とする金属用研磨液、及びそれを用いた化学的機械的研磨方法を提供することができる。   According to the present invention, when polishing an object to be polished (wafer), a metal polishing liquid capable of achieving both high polishing speed and low erosion, and a chemical mechanical polishing method using the same are provided. be able to.

<金属用研磨液>
本発明の金属用研磨液は、必須成分として、分子内にヘテロ原子として窒素原子を1個又は2個含む少なくとも1種の複素環化合物、及び、表面の一部がアルミニウムで覆われたコロイダルシリカを含有し、他に、有機酸や酸化剤などを含有することが好ましく、通常は、各成分を溶解してなる水溶液に、前記コロイダルシリカ(砥粒)を分散させてなるスラリーの形態をとる。
好ましい態様としては、上記金属用研磨液に含まれる複素環化合物が少なくとも1つのカルボキシ基を有することである。
また、本発明の金属用研磨液の他の好ましい態様としては、pHが2〜9であることであり、より好ましくは、pHが5〜8である。
上記金属用研磨液を構成する各成分については、以下に詳述するが、それぞれの成分は1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
<Metal polishing liquid>
The metal polishing liquid of the present invention comprises, as essential components, at least one heterocyclic compound containing one or two nitrogen atoms as heteroatoms in the molecule, and colloidal silica partially covered with aluminum. In addition, it is preferable to contain an organic acid, an oxidizing agent, or the like. Usually, it takes the form of a slurry in which the colloidal silica (abrasive grains) is dispersed in an aqueous solution in which each component is dissolved. .
In a preferred embodiment, the heterocyclic compound contained in the metal polishing slurry has at least one carboxy group.
Moreover, as another preferable aspect of the metal polishing slurry of the present invention, the pH is 2 to 9, and more preferably the pH is 5 to 8.
Although each component which comprises the said metal polishing liquid is explained in full detail below, each component may use only 1 type and may use 2 or more types together.

なお、本発明において「金属用研磨液」とは、研磨に使用する組成(濃度)の研磨液のみならず、使用時に必要により希釈して用いる研磨濃縮液も本発明では特に断りのない限り、研磨液と称する。濃縮液は研磨に使用する際に、水又は水溶液などで希釈して、研磨に使用されるもので、希釈倍率は一般的には1〜20体積倍である。   In the present invention, the “metal polishing liquid” means not only a polishing liquid having a composition (concentration) used for polishing, but also a polishing concentrated liquid used by diluting if necessary when used unless otherwise specified in the present invention. This is called polishing liquid. When the concentrated liquid is used for polishing, it is diluted with water or an aqueous solution and used for polishing, and the dilution ratio is generally 1 to 20 times by volume.

〔分子内にヘテロ原子として窒素原子を1個又は2個含む複素環化合物〕
本発明の金属用研磨液は、被研磨体の金属表面に不動態膜を形成する化合物として、分子内にヘテロ原子として窒素原子を1個又は2個含む少なくとも1種の複素環化合物(以下、単に、複素環化合物と称する場合がある。)を含有する。
ここで、「複素環化合物」とは、ヘテロ原子を1個以上含んだ複素環を有する化合物である。また、ヘテロ原子は、炭素原子、又は水素原子以外の原子を意味し、複素環は、このヘテロ原子を少なくとも一つ有する環状化合物を意味する。
なお、窒素原子やその他のヘテロ原子は、複素環の環系の構成部分を形成する原子のみを意味し、環系に対して外部に位置していたり、少なくとも一つの非共役単結合により環系から分離していたり、環系のさらなる置換基の一部分であるような原子は意味しない。
[Heterocyclic compounds containing one or two nitrogen atoms as heteroatoms in the molecule]
The metal polishing liquid of the present invention is a compound that forms a passive film on the metal surface of an object to be polished, and is at least one heterocyclic compound containing 1 or 2 nitrogen atoms as heteroatoms in the molecule (hereinafter referred to as Simply referred to as a heterocyclic compound).
Here, the “heterocyclic compound” is a compound having a heterocyclic ring containing one or more heteroatoms. A heteroatom means an atom other than a carbon atom or a hydrogen atom, and a heterocycle means a cyclic compound having at least one heteroatom.
Note that a nitrogen atom or other heteroatom means only an atom that forms a component of a heterocyclic ring system, and is located outside the ring system or has at least one non-conjugated single bond to form a ring system. It does not mean an atom that is separated from or is part of a further substituent of the ring system.

本発明における複素環化合物は、その環系の構成部分を形成する原子として1個又は2個の窒素原子を含んでいればよく、環系の構成部分を形成する原子として窒素原子以外のヘテロ原子を更に含んでいてもよい。
本発明における複素環化合物を構成する窒素原子以外の好ましいヘテロ原子としては、硫黄原子、酸素原子、セレン原子、テルル原子、リン原子、ケイ素原子、及びホウ素原子が挙げられる。
The heterocyclic compound in the present invention only needs to contain one or two nitrogen atoms as the atoms forming the ring system component, and the hetero atoms other than the nitrogen atom as the atoms forming the ring system component. May further be included.
Preferable hetero atoms other than the nitrogen atom constituting the heterocyclic compound in the present invention include a sulfur atom, an oxygen atom, a selenium atom, a tellurium atom, a phosphorus atom, a silicon atom, and a boron atom.

まず、母核となる複素環について述べる。
本発明で用いる複素環化合物の複素環の環員数は特に限定されず、単環化合物あっても縮合環を有する多環化合物であってもよい。単環の場合の員数は、好ましくは3〜8であり、更に好ましくは5〜7であり、特に好ましくは5、及び6である。また、縮合環の場合の環数は、好ましくは2〜4であり、更に好ましくは2又は3である。
First, the heterocyclic ring that is the mother nucleus is described.
The number of members of the heterocyclic ring of the heterocyclic compound used in the present invention is not particularly limited, and may be a monocyclic compound or a polycyclic compound having a condensed ring. The number of members in the case of a single ring is preferably 3 to 8, more preferably 5 to 7, and particularly preferably 5 and 6. In the case of a condensed ring, the number of rings is preferably 2 to 4, more preferably 2 or 3.

複素環の具体例としては、例えば、以下のものが挙げられる。但し、これらに限定されるものではない。
即ち、ピロール環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、オキサゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、インダゾール環、キノリン環、フタラジン環、キノキサリン環、キナゾリン環、シンノリン環、プテリジン環、アクリジン環、ペリミジン環、フェナントロリン環、チアジアゾール環、オキサジアゾール環、ベンズイミダゾール環、ベンズオキサゾール環、ベンズチアゾール環、ベンズチアジアゾール環、ナフトイミダゾール環等が挙げられ、中でも好ましいものとして、ピリジン環、キノリン環、イミダゾール環、ベンズイミダゾール環、ピラゾール環、インダゾール環等が挙げられる。
Specific examples of the heterocyclic ring include the following. However, it is not limited to these.
Pyrrole ring, imidazole ring, pyrazole ring, thiazole ring, oxazole ring, pyridine ring, pyrazine ring, pyrimidine ring, pyridazine ring, indazole ring, quinoline ring, phthalazine ring, quinoxaline ring, quinazoline ring, cinnoline ring, pteridine ring, Examples include acridine ring, perimidine ring, phenanthroline ring, thiadiazole ring, oxadiazole ring, benzimidazole ring, benzoxazole ring, benzthiazole ring, benzthiadiazole ring, and naphthimidazole ring. Among them, pyridine ring, quinoline are preferable. Ring, imidazole ring, benzimidazole ring, pyrazole ring, indazole ring and the like.

次に、上記複素環が有しうる置換基について述べる。
本発明において、特定の部分を「基」と称した場合には、当該部分はそれ自体が置換されていなくても、一種以上の(可能な最多数までの)置換基で置換されていてもよいことを意味する。例えば、「アルキル基」とは置換又は無置換のアルキル基を意味する。
Next, substituents that the heterocyclic ring may have will be described.
In the present invention, when a specific moiety is referred to as a “group”, the moiety may be unsubstituted or substituted with one or more (up to the maximum possible) substituents. Means good. For example, “alkyl group” means a substituted or unsubstituted alkyl group.

複素環が有しうる置換基は、例えば、以下のものが挙げられる。
即ち、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、又は沃素原子)、アルキル基(直鎖、分岐又は環状のアルキル基であり、ビシクロアルキル基のように多環アルキル基であっても、活性メチン基を含んでもよい)、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロ環基(置換する位置は問わない)、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、ヘテロ環オキシカルボニル基、カルバモイル基(置換基を有するカルバモイル基としては、例えば、N−ヒドロキシカルバモイル基、N−アシルカルバモイル基、N−スルホニルカルバモイル基、N−カルバモイルカルバモイル基、チオカルバモイル基、N−スルファモイルカルバモイル基)、カルバゾイル基、カルボキシ基又はその塩、オキサリル基、オキサモイル基、シアノ基、カルボンイミドイル基、ホルミル基、ヒドロキシ基、アルコキシ基(エチレンオキシ基若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、(アルコキシ若しくはアリールオキシ)カルボニルオキシ基、カルバモイルオキシ基、スルホニルオキシ基、アミノ基、(アルキル、アリール、又はヘテロ環)アミノ基、アシルアミノ基、スルホンアミド基、ウレイド基、チオウレイド基、N−ヒドロキシウレイド基、イミド基、(アルコキシ若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−(アルキル若しくはアリール)スルホニルウレイド基、N−アシルウレイド基、N−アシルスルファモイルアミノ基、ヒドロキシアミノ基、ニトロ基、4級化された窒素原子を含むヘテロ環基(例えば、ピリジニオ基、イミダゾリオ基、キノリニオ基、イソキノリニオ基)、イソシアノ基、イミノ基、メルカプト基、(アルキル、アリール、又はヘテロ環)チオ基、(アルキル、アリール、又はヘテロ環)ジチオ基、(アルキル又はアリール)スルホニル基、(アルキル又はアリール)スルフィニル基、スルホ基又はその塩、スルファモイル基(置換基を有するスルファモイル基としては、例えば、N−アシルスルファモイル基、N−スルホニルスルファモイル基)又はその塩、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスフィニルオキシ基、ホスフィニルアミノ基、シリル基等が挙げられる。但し、これらに限定されるものではない。
Examples of the substituent that the heterocyclic ring may have include the following.
That is, 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, even if a polycyclic alkyl group such as a bicycloalkyl group is active) A methine group), an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, a heterocyclic group (regardless of the position of substitution), an acyl group, an alkoxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, a heterocyclic oxycarbonyl group, a carbamoyl group ( Examples of the carbamoyl group having a substituent include an N-hydroxycarbamoyl group, an N-acylcarbamoyl group, an N-sulfonylcarbamoyl group, an N-carbamoylcarbamoyl group, a thiocarbamoyl group, and an N-sulfamoylcarbamoyl group), a carbazoyl group. Carboxy group or a salt thereof, oxalyl group, oxamo Group, cyano group, carbonimidoyl group, formyl group, hydroxy group, alkoxy group (including groups containing ethyleneoxy group or propyleneoxy group unit repeatedly), aryloxy group, heterocyclic oxy group, acyloxy group, (alkoxy group) Or aryloxy) carbonyloxy group, carbamoyloxy group, sulfonyloxy group, amino group, (alkyl, aryl, or heterocyclic) amino group, acylamino group, sulfonamido group, ureido group, thioureido group, N-hydroxyureido group, Imido group, (alkoxy or aryloxy) carbonylamino group, sulfamoylamino group, semicarbazide group, thiosemicarbazide group, hydrazino group, ammonio group, oxamoylamino group, N- (alkyl or aryl) sulfoni Ureido group, N-acylureido group, N-acylsulfamoylamino group, hydroxyamino group, nitro group, quaternized heterocyclic group containing nitrogen atom (eg, pyridinio group, imidazolio group, quinolinio group, isoquinolinio group ), Isocyano group, imino group, mercapto group, (alkyl, aryl, or heterocyclic) thio group, (alkyl, aryl, or heterocyclic) dithio group, (alkyl or aryl) sulfonyl group, (alkyl or aryl) sulfinyl group , A sulfo group or a salt thereof, a sulfamoyl group (the sulfamoyl group having a substituent is, for example, an N-acylsulfamoyl group or an N-sulfonylsulfamoyl group) or a salt thereof, a phosphino group, a phosphinyl group, a phosphinyl group Examples include oxy group, phosphinylamino group, silyl group, etc. The However, it is not limited to these.

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 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.

本発明において用いられる複素環化合物は、少なくとも1つのカルボキシ基を有するものが好ましく、2つ以上のカルボキシ基を有するものがより好ましい。
具体的には、キナルジン酸、ピリジン−3,4−ジカルボン酸、キノリン−2−カルボン酸、イミダゾール−4−カルボン酸、ベンズイミダゾール−4−カルボン酸、ピラゾール−4−カルボン酸、インダゾール−3−カルボン酸等が挙げられる。
The heterocyclic compound used in the present invention preferably has at least one carboxy group, and more preferably has two or more carboxy groups.
Specifically, quinaldic acid, pyridine-3,4-dicarboxylic acid, quinoline-2-carboxylic acid, imidazole-4-carboxylic acid, benzimidazole-4-carboxylic acid, pyrazole-4-carboxylic acid, indazole-3- A carboxylic acid etc. are mentioned.

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

本発明で用いる複素環化合物の添加量は、総量として、研磨に使用する際の金属用研磨液(即ち、水又は水溶液で希釈する場合は希釈後の金属用研磨液。以降の「研磨に使用する際の金属用研磨液」も同意である。)1L中、0.0001〜1.0molが好ましく、より好ましくは0.0002〜0.1mol、更に好ましくは0.0002〜0.01molである。即ち、複素環化合物の添加量は、ディッシング低減の点で0.0001mol以上が好ましく、高研磨速度維持の点で1.0mol以下が好ましい。   The total amount of the heterocyclic compound used in the present invention is the metal polishing liquid used for polishing (that is, the diluted metal polishing liquid when diluted with water or an aqueous solution. "The metal polishing liquid when doing this" is also in agreement.) In 1 L, 0.0001 to 1.0 mol is preferable, more preferably 0.0002 to 0.1 mol, and still more preferably 0.0002 to 0.01 mol. . That is, the addition amount of the heterocyclic compound is preferably 0.0001 mol or more from the viewpoint of reducing dishing and 1.0 mol or less from the viewpoint of maintaining a high polishing rate.

〔表面の一部がアルミニウムで覆われたコロイダルシリカ〕
本発明の金属用研磨液は砥粒の少なくとも一部として、表面の一部がアルミニウムで覆われたコロイダルシリカを含有する。以下、適宜、特定コロイダルシリカと称する。
本発明において「表面の一部がアルミニウムで覆われたコロイダルシリカ」とは、配位数4の珪素原子を含むサイトを有するコロイダルシリカ表面に、アルミニウムが存在している状態を意味するものであり、コロイダルシリカ表面に4個の酸素原子が配位したアルミニウム原子が結合し、アルミニウム原子が4配位の状態で固定された新たな表面が生成した状態のものであってもよく、また、コロイダルシリカ表面に存在する珪素原子が一旦引き抜かれて、アルミニウム原子と置き換わった新たな表面が生成した状態のものであってもよい。
[Colloidal silica with a part of the surface covered with aluminum]
The metal-polishing liquid of the present invention contains colloidal silica whose surface is partially covered with aluminum as at least a part of the abrasive grains. Hereinafter, it is referred to as specific colloidal silica as appropriate.
In the present invention, “a colloidal silica whose surface is partially covered with aluminum” means a state in which aluminum is present on the surface of the colloidal silica having a site containing a silicon atom having a coordination number of 4. In addition, an aluminum atom coordinated with four oxygen atoms may be bonded to the surface of colloidal silica to form a new surface in which the aluminum atom is fixed in a four-coordinate state. It may be in a state in which silicon atoms present on the silica surface are once extracted, and a new surface replacing aluminum atoms is generated.

特定コロイダルシリカの調製に用いられるコロイダルシリカとしては、粒子内部にアルカリ金属などの不純物を含有しない、アルコキシシランの加水分解により得たコロイダルシリカであることがより好ましい。一方、ケイ酸アルカリ水溶液からアルカリを除去する方法で製造したコロイダルシリカも用いることができるものの、この場合、粒子の内部に残留するアルカリ金属が徐々に溶出し、研磨性能に影響を及ぼす懸念がある。このような観点からは、前記アルコキシシランの加水分解により得られたものが原料としてはより好ましい。
原料となるコロイダルシリカの粒径は、砥粒の使用目的に応じて適宜選択されるが、一般的には10〜200nm程度である。
The colloidal silica used for the preparation of the specific colloidal silica is more preferably a colloidal silica obtained by hydrolysis of alkoxysilane that does not contain impurities such as alkali metals inside the particles. On the other hand, although colloidal silica produced by a method of removing alkali from an alkali silicate aqueous solution can also be used, in this case, there is a concern that the alkali metal remaining in the particles gradually elutes and affects the polishing performance. . From such a viewpoint, a material obtained by hydrolysis of the alkoxysilane is more preferable as a raw material.
The particle size of the colloidal silica used as a raw material is appropriately selected according to the purpose of use of the abrasive grains, but is generally about 10 to 200 nm.

このような特定コロイダルシリカを得る方法としては、例えば、コロイダルシリカの分散液にアルミン酸ソーダ等のアルミン酸化合物を添加する方法を好適に用いることができる。この方法は、特許第3463328号公報、特開昭63−123807号公報に詳細に記載され、この記載を本発明に適用することができる。
また、その他の方法として、コロイダルシリカの分散液にアルミニウムアルコキシドを添加する方法が挙げられる。
ここで用いるアルミニウムアルコキシドはいかなるものでもよいが、好ましくは、アルミニウムイソプロポキシド、アルミニウムブトキシド、アルミニウムメトキシド、アルミニウムエトキシドであり、特に好ましくはアルミニウムイソプロポキシド、アルミニウムブトキシドである。
As a method for obtaining such specific colloidal silica, for example, a method of adding an aluminate compound such as sodium aluminate to a dispersion of colloidal silica can be suitably used. This method is described in detail in Japanese Patent No. 3463328 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-123807, and this description can be applied to the present invention.
As another method, a method of adding aluminum alkoxide to a dispersion of colloidal silica can be mentioned.
The aluminum alkoxide used here may be any, but is preferably aluminum isopropoxide, aluminum butoxide, aluminum methoxide, or aluminum ethoxide, and particularly preferably aluminum isopropoxide or aluminum butoxide.

上記の方法により得られた特定コロイダルシリカは、4配位のアルミン酸イオンとコロイダルシリカ表面のシラノール基との反応によって生成したアルミノシリケイトサイトを有し、これが負の電荷を固定し、粒子に負の大きなゼータポテンシャルを与える。これにより、特定コロイダルシリカは、酸性においても分散性に優れるという特徴を有する。
したがって、前述の如き方法によって製造した特定コロイダルシリカには、アルミニウム原子が4個の酸素原子に配位された状態で存在することが重要である。
The specific colloidal silica obtained by the above method has an aluminosilicate site generated by the reaction of tetracoordinate aluminate ions and silanol groups on the surface of the colloidal silica, which fixes a negative charge and makes the particles negative. Gives a large zeta potential. Thereby, the specific colloidal silica has a feature that it is excellent in dispersibility even in an acidic state.
Therefore, it is important that the specific colloidal silica produced by the method as described above exists in a state where an aluminum atom is coordinated to four oxygen atoms.

なお、本発明における特定コロイダルシリカ表面に存在する、4個の酸素原子が配位したアルミニウム原子は、例えば、ゼータ電位を測定することによって容易に確認することができる。   In addition, the aluminum atom which four oxygen atoms coordinated in the specific colloidal silica surface in this invention can be confirmed easily by measuring a zeta potential, for example.

本発明における特定コロイダルシリカにおいて、アルミニウムで覆われた量としては、コロイダルシリカの表面原子置換率(導入アルミニウム原子数/表面珪素原子サイト数)で表される。この表面原子置換率は、好ましくは0.001%以上20%以下、更に好ましくは0.01%以上10%以下、特に好ましくは0.1%以上5%以下である。
この表面原子置換率は、原料のコロイダルシリカの分散液に添加するアルミン酸化合物、アルミニウムアルコキシドなどの添加量(濃度)を制御することにより、適宜制御することができる。
In the specific colloidal silica in the present invention, the amount covered with aluminum is represented by the surface atom substitution rate of the colloidal silica (number of introduced aluminum atoms / number of surface silicon atom sites). This surface atom substitution rate is preferably 0.001% to 20%, more preferably 0.01% to 10%, and particularly preferably 0.1% to 5%.
This surface atomic substitution rate can be appropriately controlled by controlling the amount (concentration) of an aluminate compound, aluminum alkoxide, etc. added to the raw material colloidal silica dispersion.

ここで、特定コロイダルシリカの表面原子置換率(導入アルミニウム原子数/表面珪素原子サイト数)は、以下のようにして求めることができる。
まず、分散液中に添加したアルミニウム系化合物のうち、反応後に残存する未反応アルミニウム系化合物から消費されたアルミニウム系化合物の量を算出する。この消費されたアルミニウム系化合物が100%反応したと仮定し、コロイダルシリカ直径から換算される表面積、コロイダルシリカの比重2.2、及び単位表面積あたりのシラノール基数(5〜8個/nm2)から表面原子置換率を見積もることができる。実際の測定は、得られた特定コロイダルシリカ自体を元素分析し、アルミニウムが粒子内部に存在せず、表面に均一に薄くひろがると仮定し、上記コロイダルシリカの表面積/比重、及び、単位表面積あたりのシラノール基数を用いて求める。
Here, the surface atom substitution rate (number of introduced aluminum atoms / number of surface silicon atom sites) of the specific colloidal silica can be determined as follows.
First, of the aluminum compound added to the dispersion, the amount of aluminum compound consumed from the unreacted aluminum compound remaining after the reaction is calculated. Assuming that the consumed aluminum-based compound has reacted 100%, from the surface area converted from the colloidal silica diameter, the specific gravity of colloidal silica 2.2, and the number of silanol groups per unit surface area (5 to 8 / nm 2 ) The surface atom substitution rate can be estimated. The actual measurement is performed by elemental analysis of the obtained specific colloidal silica itself, assuming that aluminum does not exist inside the particles and spreads uniformly and thinly on the surface, and the surface area / specific gravity of the colloidal silica and the unit surface area per unit surface area. Obtained using the number of silanol groups.

本発明における特定コロイダルシリカの具体的な製造方法について下記に示す。
まず、コロイダルシリカを1〜50質量%の範囲で水に分散させ、該分散液のpHを7〜11に調整し、その後、室温近傍にて攪拌しながら、アルミン酸ナトリウム水溶液を添加し、そのまま0.5〜10時間攪拌する。
これにより得られたゾルを、イオン交換や限外濾過などにより不純物を除去して、特定コロイダルシリカを得ることができる。
A specific method for producing the specific colloidal silica in the present invention is shown below.
First, colloidal silica is dispersed in water in the range of 1 to 50% by mass, the pH of the dispersion is adjusted to 7 to 11, and then an aqueous sodium aluminate solution is added while stirring near room temperature, Stir for 0.5-10 hours.
Impurities are removed from the sol thus obtained by ion exchange, ultrafiltration, or the like to obtain specific colloidal silica.

得られた特定コロイダルシリカのサイズ(体積相当径)は、3mから200nmが好ましく、5nmから100nmが更に好ましく、10nmから60nmが特に好ましい。
なお、特定コロイダルシリカの粒径(体積相当径)は、動的光散乱法により測定した値を採用している。
The size (volume equivalent diameter) of the specific colloidal silica obtained is preferably 3 m to 200 nm, more preferably 5 nm to 100 nm, and particularly preferably 10 nm to 60 nm.
In addition, the value measured by the dynamic light scattering method is employ | adopted for the particle size (volume equivalent diameter) of specific colloidal silica.

また、本発明の金属用研磨液中の特定コロイダルシリカの含有量は、その効果を発現するために、研磨に使用する際の金属用研磨液の質量に対して、好ましくは0.001質量%以上5質量%以下であり、更に好ましくは0.01質量%以上0.5質量%以下であり、特に好ましくは0.05質量%以上0.2質量%以下である。   Further, the content of the specific colloidal silica in the metal polishing liquid of the present invention is preferably 0.001% by mass with respect to the mass of the metal polishing liquid used for polishing in order to exhibit the effect. The content is 5% by mass or less, more preferably 0.01% by mass or more and 0.5% by mass or less, and particularly preferably 0.05% by mass or more and 0.2% by mass or less.

本発明の金属用研磨液に含有される砥粒のうち、特定コロイダルシリカの含有割合は、好ましくは50質量%以上であり、特に好ましくは80質量%以上である。含有される砥粒の全てが特定コロイダルシリカであってもよい。   Among the abrasive grains contained in the metal polishing slurry of the present invention, the content of the specific colloidal silica is preferably 50% by mass or more, and particularly preferably 80% by mass or more. All of the contained abrasive grains may be a specific colloidal silica.

本発明の金属用研磨液に対し、特定コロイダルシリカ以外で砥粒として用いられるものとしては、ヒュームドシリカ、コロイダルシリカ、セリア、アルミナ、チタニア等が好ましく、特に好ましくはコロイダルシリカである。これらのサイズは、特定コロイダルシリカと同等か、それ以上、また、2倍以下であることが好ましい。   For the metal polishing slurry of the present invention, fumed silica, colloidal silica, ceria, alumina, titania, etc. are preferred as abrasive grains other than specific colloidal silica, and colloidal silica is particularly preferred. These sizes are preferably equal to or more than that of the specific colloidal silica, and are preferably twice or less.

〔酸化剤〕
本発明の金属用研磨液は、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。
具体的には、過酸化水素、過酸化物、硝酸塩、ヨウ素酸塩、過ヨウ素酸塩、次亜塩素酸塩、亜塩素酸塩、塩素酸塩、過塩素酸塩、過硫酸塩、重クロム酸塩、過マンガン酸塩、オゾン水、及び銀(II)塩、鉄(III)塩が挙げられるが、中でも、過酸化水素がより好ましく用いられる。
〔Oxidant〕
The metal polishing liquid of the present invention preferably contains a compound (oxidant) capable of oxidizing the metal to be polished.
Specifically, hydrogen peroxide, peroxide, nitrate, iodate, periodate, hypochlorite, chlorite, chlorate, perchlorate, persulfate, dichromium Acid salts, permanganates, ozone water, silver (II) salts, and iron (III) salts are mentioned, among which hydrogen peroxide is more preferably used.

酸化剤の添加量は、研磨に使用する際の金属用研磨液の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 liter of the metal polishing liquid used for polishing. It is particularly preferable to do this. 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.

〔有機酸〕
本発明に係る金属用研磨液は更に少なくとも1種の有機酸を含有することが好ましい。ここでいう有機酸は、金属の酸化剤ではなく、酸化の促進、pH調整、緩衝剤としての作用を有する。
有機酸の例として、例えば、有機酸、アミノ酸が挙げられる。
[Organic acid]
The metal polishing slurry according to the present invention preferably further contains at least one organic acid. The organic acid here is not a metal oxidizing agent, but has an action of promoting oxidation, adjusting pH, and buffering agent.
Examples of organic acids include organic acids and amino acids.

有機酸としては、水溶性のものが望ましい。以下の群から選ばれたものがより適している。
即ち、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、2−メチル酪酸、n−ヘキサン酸、3,3−ジメチル酪酸、2−エチル酪酸、4−メチルペンタン酸、n−ヘプタン酸、2−メチルヘキサン酸、n−オクタン酸、2−エチルヘキサン酸、安息香酸、グリコール酸、サリチル酸、グリセリン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、マレイン酸、フタル酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、乳酸、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸、イミノ二酢酸、ジヒドロキシエチルグリシン、及びそれらのアンモニウム塩やアルカリ金属塩等の塩、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、シュウ酸、ギ酸、マロン酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸、イミノ二酢酸、ジヒドロキシエチルグリシン等が好適である。
The organic acid is preferably water-soluble. Those selected from the following group are more suitable.
That is, formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, 2-methylbutyric acid, n-hexanoic acid, 3,3-dimethylbutyric acid, 2-ethylbutyric acid, 4-methylpentanoic acid, n-heptanoic acid, 2-methyl Hexanoic acid, n-octanoic acid, 2-ethylhexanoic acid, benzoic acid, glycolic acid, salicylic acid, glyceric acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, maleic acid, phthalic acid, apple Acid, tartaric acid, citric acid, lactic acid, hydroxyethyliminodiacetic acid, iminodiacetic acid, dihydroxyethylglycine, and salts thereof such as ammonium salt and alkali metal salt, sulfuric acid, nitric acid, ammonia, ammonium salts, or a mixture thereof Is mentioned. Among these, oxalic acid, formic acid, malonic acid, malic acid, tartaric acid, citric acid, hydroxyethyliminodiacetic acid, iminodiacetic acid, dihydroxyethylglycine and the like are preferable.

また、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。
即ち、グリシン、L−アラニン、β−アラニン、L−2−アミノ酪酸、L−ノルバリン、L−バリン、L−ロイシン、L−ノルロイシン、L−イソロイシン、L−アロイソロイシン、L−フェニルアラニン、L−プロリン、サルコシン、L−オルニチン、L−リシン、タウリン、L−セリン、L−トレオニン、L−アロトレオニン、L−ホモセリン、L−チロシン、3,5−ジヨード−L−チロシン、β−(3,4−ジヒドロキシフェニル)−L−アラニン、L−チロキシン、4−ヒドロキシ−L−プロリン、L−システィン、L−メチオニン、L−エチオニン、L−ランチオニン、L−シスタチオニン、L−シスチン、L−システィン酸、L−アスパラギン酸、L−グルタミン酸、S−(カルボキシメチル)−L−システィン、4−アミノ酪酸、L−アスパラギン、L−グルタミン、アザセリン、L−アルギニン、L−カナバニン、L−シトルリン、δ−ヒドロキシ−L−リシン、クレアチン、L−キヌレニン、L−ヒスチジン、1−メチル−L−ヒスチジン、3−メチル−L−ヒスチジン、エルゴチオネイン、L−トリプトファン、アクチノマイシンC1、アパミン、アンギオテンシンI、アンギオテンシンII、及びアンチパイン等が挙げられる。
特に、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、グリシン、グリコール酸、β−アラニン、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸、イミノ二酢酸、ジヒドロキシエチルグリシン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。
Moreover, as an amino acid, a water-soluble thing is preferable. Those selected from the following group are more suitable.
That is, glycine, L-alanine, β-alanine, L-2-aminobutyric acid, L-norvaline, L-valine, L-leucine, L-norleucine, L-isoleucine, L-alloisoleucine, L-phenylalanine, L- Proline, sarcosine, L-ornithine, L-lysine, taurine, L-serine, L-threonine, L-allothreonine, L-homoserine, L-tyrosine, 3,5-diiodo-L-tyrosine, β- (3 4-Dihydroxyphenyl) -L-alanine, L-thyroxine, 4-hydroxy-L-proline, L-cystine, L-methionine, L-ethionine, L-lanthionine, L-cystathionine, L-cystine, L-cysteic acid , L-aspartic acid, L-glutamic acid, S- (carboxymethyl) -L-cysteine, 4-aminobutyric acid Acid, L-asparagine, L-glutamine, azaserine, L-arginine, L-canavanine, L-citrulline, δ-hydroxy-L-lysine, creatine, L-kynurenine, L-histidine, 1-methyl-L-histidine, Examples include 3-methyl-L-histidine, ergothioneine, L-tryptophan, actinomycin C1, apamin, angiotensin I, angiotensin II, and antipine.
Especially for malic acid, tartaric acid, citric acid, glycine, glycolic acid, β-alanine, hydroxyethyliminodiacetic acid, iminodiacetic acid, dihydroxyethylglycine, while maintaining a practical CMP rate, the etching rate is effectively increased. This is preferable in that it can be suppressed.

有機酸の添加量は、研磨に使用する際の金属用研磨液の1L中、0.005〜0.5molとすることが好ましく、0.01〜0.3molとすることがより好ましく、0.05〜0.3molとすることが特に好ましい。即ち、有機酸の添加量は、研磨速度向上の点で0.01mol以上が好ましく、ディッシングを悪化させないという点で0.3mol以下が好ましい。   The addition amount of the organic acid is preferably 0.005 to 0.5 mol, more preferably 0.01 to 0.3 mol, in 1 L of the metal polishing liquid used for polishing. It is especially preferable to set it as 05-0.3 mol. That is, the addition amount of the organic acid is preferably 0.01 mol or more from the viewpoint of improving the polishing rate, and 0.3 mol or less is preferable from the viewpoint of not deteriorating dishing.

本発明の金属用研磨液において、上記有機酸は単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
また、これらの有機酸は、常法に従って合成できるほか、市販品を使用してもよい。
In the metal polishing slurry of the present invention, the organic acids may be used alone or in combination of two or more.
These organic acids can be synthesized according to a conventional method, or commercially available products may be used.

本発明の金属用研磨液は、更に他の成分を含有してもよく、例えば、界面活性剤、親水性ポリマー、及び、その他の添加剤を挙げることができる。   The metal polishing slurry of the present invention may further contain other components, and examples thereof include a surfactant, a hydrophilic polymer, and other additives.

(界面活性剤/親水性ポリマー)
本発明の研磨液は、界面活性剤や親水性ポリマーを含有することが好ましい。
界面活性剤及び親水性ポリマーは、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や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。
(Surfactant / Hydrophilic polymer)
The polishing liquid of the present invention preferably contains a surfactant and 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 the hydrophilic polymer used, those selected from the following groups are suitable.

陰イオン界面活性剤としては、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る。
陽イオン界面活性剤としては、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が挙げられる。
両性界面活性剤としては、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られる。
非イオン界面活性剤としては、エーテル型、エーテルエステル型、エステル型、含窒素型が挙げられる。
また、フッ素系界面活性剤も用いることもできる。
Examples of the anionic surfactant include carboxylate, sulfonate, sulfate ester salt, and phosphate ester salt.
Examples of the cationic surfactant include aliphatic amine salts, aliphatic quaternary ammonium salts, benzalkonium chloride salts, benzethonium chloride, pyridinium salts, and imidazolinium salts.
Examples of amphoteric surfactants include carboxybetaine type, aminocarboxylate, imidazolinium betaine, lecithin, and alkylamine oxide.
Nonionic surfactants include ether type, ether ester type, ester type, and nitrogen-containing type.
Moreover, a fluorochemical surfactant can also be used.

また、親水性ポリマーとしては、ポリエチレングリコール等のポリグリコール類、ポリビニルアルコール、ポロビニルピロリドン、アルギン酸等の多糖類、ポリメタクリル酸等のカルボン酸含有ポリマー等が挙げられる。   Examples of the hydrophilic polymer include polyglycols such as polyethylene glycol, polysaccharides such as polyvinyl alcohol, polovinyl pyrrolidone, and alginic acid, and carboxylic acid-containing polymers such as polymethacrylic acid.

なお、上記のものは、酸若しくはそのアンモニウム塩の方が、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がなく望ましい。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。   Of the above, the acid or its ammonium salt is preferably free from contamination by alkali metals, alkaline earth metals, halides and 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.

これらの界面活性剤や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 weight average molecular weight of these surfactants and hydrophilic polymers is preferably from 500 to 100,000, particularly preferably from 2,000 to 50,000.

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金属用研磨液の1L中、0.001〜10gとすることが好ましく、0.01〜5gとすることがより好ましく0.1〜3gとすることが特に好ましい。   The total amount of the surfactant and / or hydrophilic polymer added is preferably 0.001 to 10 g and preferably 0.01 to 5 g in 1 liter of the metal polishing slurry used for polishing. Is more preferably 0.1 to 3 g.

〔pH調整剤〕
本発明の金属用研磨液は、所定のpHとすべく、酸剤、アルカリ剤、又は緩衝剤を添加されることが好ましい。
酸剤としては、無機酸が用いられ、この無機酸としては、硫酸、硝酸、ホウ酸、燐酸などが挙げられる。中でも硫酸が好ましい。
アルカリ剤及び緩衝剤としては、アンモニア、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、炭酸ナトリウムなどの炭酸塩、リン酸三ナトリウムなどのリン酸塩、ホウ酸塩、四ホウ酸塩、ヒドロキシ安息香酸塩などを挙げることができる。
特に好ましいアルカリ剤としては、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。
[PH adjuster]
It is preferable that an acid agent, an alkali agent, or a buffering agent is added to the metal polishing slurry of the present invention so as to have a predetermined pH.
As the acid agent, an inorganic acid is used, and examples of the inorganic acid include sulfuric acid, nitric acid, boric acid, phosphoric acid and the like. Of these, sulfuric acid is preferred.
Alkaline agents and buffering agents include organic ammonium hydroxides such as ammonia, ammonium hydroxide and tetramethylammonium hydroxide, non-metallic alkaline agents such as alkanolamines such as diethanolamine, triethanolamine, triisopropanolamine, Alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide, potassium hydroxide and lithium hydroxide, carbonates such as sodium carbonate, phosphates such as trisodium phosphate, borate, tetraborate, hydroxybenzoate, etc. Can be mentioned.
Particularly preferred alkali agents are ammonium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide and tetramethylammonium hydroxide.

pH調整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金属用研磨液の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金属用研磨液のpHは3〜12が好ましく、より好ましくは4〜9であり、特に5〜8が好ましい。この範囲において本発明の金属用研磨機は特に優れた効果を発揮する。
上記酸剤、アルカリ剤、緩衝剤を用いることで、本発明の金属用研磨液のpHを上記好ましい範囲に調整するものである。
The addition amount of the pH adjuster may be an amount that allows the pH to be maintained in a preferable range, and is preferably 0.0001 mol to 1.0 mol in 1 L of the metal polishing liquid used for polishing. More preferably, the amount is 0.003 mol to 0.5 mol.
3-12 are preferable, as for pH of the metal polishing liquid at the time of using for grinding | polishing, More preferably, it is 4-9, and 5-8 are especially preferable. Within this range, the metal polishing machine of the present invention exhibits particularly excellent effects.
By using the acid agent, alkali agent and buffer, the pH of the metal polishing slurry of the present invention is adjusted to the above preferred range.

〔キレート剤〕
本発明に係る金属用研磨液は、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(即ち、硬水軟化剤)を含有していてもよい。
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を用いることができ、必要に応じてこれらを2種以上併用してもよい。
キレート剤の添加量は混入する多価金属イオンなどの金属イオンを封鎖するのに充分な量であればよく、例えば、研磨に使用する際の金属用研磨液の1L中、0.0003mol〜0.07molになるように添加することが好ましい。
[Chelating agent]
The metal-polishing liquid according to the present invention may contain a chelating agent (that is, a hard water softening agent) as necessary in order to reduce adverse effects such as mixed polyvalent metal ions.
As a chelating agent, a general-purpose hard water softening agent that is a precipitation inhibitor of calcium or magnesium or an analogous compound thereof can be used, and two or more of these may be used in combination as necessary.
The addition amount of the chelating agent may be an amount sufficient to sequester metal ions such as mixed polyvalent metal ions. For example, 0.0003 mol to 0 in 1 L of a metal polishing liquid used for polishing. It is preferable to add it to 0.07 mol.

<化学的機械的研磨方法>
本発明の化学的機械的研磨方法は、本発明の金属用研磨液を研磨定盤上の研磨パッドに供給し、該研磨定盤を回転させることで、該研磨パッドを被研磨体の被研磨面と接触させつつ相対運動させて研磨することを特徴とする。
以下、この化学的機械的研磨方法について詳細に説明する。
<Chemical mechanical polishing method>
In the chemical mechanical polishing method of the present invention, the metal polishing liquid of the present invention is supplied to the polishing pad on the polishing surface plate, and the polishing surface plate is rotated, whereby the polishing pad is polished on the object to be polished. It is characterized by polishing with relative movement while being in contact with a surface.
Hereinafter, this chemical mechanical polishing method will be described in detail.

(研磨装置)
まず、本発明の研磨方法を実施できる装置について説明する。
本発明に適用可能な研磨装置としては、被研磨面を有する被研磨体(半導体基板等)を保持するホルダーと、研磨パッドを貼り付けた(回転数が変更可能なモータ等を取り付けてある)研磨定盤と、を備える一般的な研磨装置が使用でき、例えば、FREX300(荏原製作所)を用いることができる。
(Polishing equipment)
First, an apparatus capable of carrying out the polishing method of the present invention will be described.
As a polishing apparatus applicable to the present invention, a holder for holding an object to be polished (semiconductor substrate or the like) having a surface to be polished and a polishing pad are attached (a motor or the like whose rotation speed can be changed is attached). A general polishing apparatus provided with a polishing surface plate can be used. For example, FREX300 (Ebara Seisakusho) can be used.

(研磨圧力)
本発明の研磨方法では、研磨圧力、即ち、被研磨面と前記研磨パッドとの接触圧力が3000〜250000Paで研磨を行うことが好ましく、6500〜14000Paで研磨を行うことがより好ましい。
(Polishing pressure)
In the polishing method of the present invention, polishing is preferably performed at a polishing pressure, that is, a contact pressure between the surface to be polished and the polishing pad of 3000 to 250,000 Pa, and more preferably 6500 to 14000 Pa.

(研磨定盤の回転数)
本発明の研磨方法では、研磨定盤の回転数が50〜200rpmで研磨を行うことが好ましく、60〜150rpmで研磨を行うことがより好ましい。
(Number of rotations of polishing surface plate)
In the polishing method of the present invention, the polishing is preferably performed at a rotation speed of the polishing platen of 50 to 200 rpm, more preferably 60 to 150 rpm.

(研磨液供給方法)
本発明では対象金属を研磨する間、研磨定盤上の研磨パッドに金属用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。
(Polishing liquid supply method)
In the present invention, the metal polishing liquid is continuously supplied to the polishing pad on the polishing surface plate by a pump or the like while the target metal is polished. Although there is no restriction | limiting in this supply amount, it is preferable that the surface of a polishing pad is always covered with polishing liquid.

本発明の研磨方法には、濃縮された研磨液に水又は水溶液を加え希釈して用いることもできる。希釈方法としては、例えば、濃縮された研磨液を供給する配管と、水又は水溶液を供給する配管と、を途中で合流させて混合し、希釈された研磨液を研磨パッドに供給する方法などを挙げることができる。その場合の混合は、圧力を付した状態で狭い通路を通して液同士を衝突混合する方法、配管中にガラス管などの充填物を詰め液体の流れを分流分離、合流させることを繰り返し行う方法、配管中に動力で回転する羽根を設ける方法など、通常に行われている方法を用いることができる。   In the polishing method of the present invention, water or an aqueous solution can be added to a concentrated polishing liquid for dilution. As a dilution method, for example, a method of supplying a concentrated polishing liquid to a polishing pad by joining and mixing a pipe for supplying a concentrated polishing liquid and a pipe for supplying water or an aqueous solution together in the middle. Can be mentioned. In this case, mixing is a method in which liquids collide with each other through a narrow passage with pressure applied, a method in which a filling such as a glass tube is filled in the piping, a flow of liquid is separated and separated, and piping is repeated. Conventional methods such as a method of providing blades that rotate with power can be used.

また、他の希釈方法としては、研磨液を供給する配管と水又は水溶液を供給する配管とをそれぞれ独立に設け、それぞれから所定量の液を研磨パッドに供給し、研磨パッドと被研磨面の相対運動により混合する方法する方法も本発明に用いることができる。
更に、1つの容器に、所定量の濃縮された研磨液と水又は水溶液を入れて混合し、所定の濃度に希釈した後に、その混合液を研磨パッドに供給する方法も、本発明に適用することができる。
Further, as another dilution method, a pipe for supplying a polishing liquid and a pipe for supplying water or an aqueous solution are provided independently, and a predetermined amount of liquid is supplied from each to the polishing pad, and the polishing pad and the surface to be polished are provided. A method of mixing by relative motion can also be used in the present invention.
Further, a method in which a predetermined amount of concentrated polishing liquid and water or an aqueous solution are mixed in one container, mixed and diluted to a predetermined concentration, and then the mixed liquid is supplied to the polishing pad is also applicable to the present invention. be able to.

これらの方法以外に、研磨液が含有すべき成分を少なくとも2つの構成成分に分けて、それらを使用する際に、水又は水溶液を加え希釈して研磨パッドに供給する方法も、本発明に用いることができる。この場合、酸化剤を含む成分と、有機酸を含有する成分と、に分割して供給することが好ましい。   In addition to these methods, a method in which the component to be contained in the polishing liquid is divided into at least two components, and when these are used, water or an aqueous solution is added and diluted to be supplied to the polishing pad is also used in the present invention. be able to. In this case, it is preferable to divide and supply the component containing an oxidizing agent and the component containing an organic acid.

具体的には、酸化剤を1つの構成成分(A)とし、有機酸、添加剤、界面活性剤、複素環化合物、砥粒、及び水を1つの構成成分(B)とすることが好ましく、それらを使用する際に水又は水溶液で構成成分(A)と構成成分(B)を希釈して使用する。この場合、構成成分(A)と構成成分(B)と水又は水溶液とをそれぞれ供給する3つの配管が必要であり、3つの配管を研磨パッドに供給する1つの配管に結合し、その配管内で混合してもよく、2つの配管を結合してから他の1つの配管を結合して混合してもよい。例えば、溶解しにくい添加剤を含む構成成分と他の構成成分を混合し、混合経路を長くして溶解時間を確保してから、更に水又は水溶液の配管を結合することで研磨液を供給することも可能である。   Specifically, the oxidizing agent is preferably one component (A), and the organic acid, additive, surfactant, heterocyclic compound, abrasive grains, and water are preferably one component (B). When using them, the component (A) and the component (B) are diluted with water or an aqueous solution. In this case, three pipes for supplying the component (A), the component (B), and water or an aqueous solution are necessary, and the three pipes are connected to one pipe for supplying the polishing pad, The two pipes may be combined and then another one pipe may be combined and mixed. For example, a constituent component containing an additive that is difficult to dissolve is mixed with another constituent component, a mixing path is lengthened to ensure a dissolution time, and then a polishing liquid is supplied by combining a pipe of water or an aqueous solution. It is also possible.

また、上記の3つの配管をそれぞれ研磨パッドに導き研磨パッドと被研磨面の相対運動により混合して供給してもよいし、1つの容器に3つの構成成分を混合した後に、その混合液を研磨パッドに供給してもよい。更に、金属用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。   Further, the above three pipes may be led to the polishing pad and mixed and supplied by the relative movement of the polishing pad and the surface to be polished. After mixing the three components in one container, the mixed solution is supplied. You may supply to a polishing pad. Further, the metal polishing liquid may be a concentrated liquid, and the diluted water may be separately supplied to the polishing surface.

(研磨液の供給量)
本発明の研磨方法において、研磨液の研磨定盤上への供給量は50〜500ml/minとすることが好ましく、100〜300ml/minであることがより好ましい。
(Abrasive supply amount)
In the polishing method of the present invention, the supply amount of the polishing liquid onto the polishing surface plate is preferably 50 to 500 ml / min, and more preferably 100 to 300 ml / min.

(研磨パッド)
本発明の研磨方法において用いられる研磨パッドは、特に制限はなく、無発泡構造パッドでも発泡構造パッドでもよい。前者はプラスチック板のように硬質の合成樹脂バルク材をパッドに用いるものである。また、後者は更に独立発泡体(乾式発泡系)、連続発泡体(湿式発泡系)、2層複合体(積層系)の3つがあり、特には2層複合体(積層系)が好ましい。発泡は、均一でも不均一でもよい。
(Polishing pad)
The polishing pad used in the polishing method of the present invention is not particularly limited, and may be a non-foamed structure pad or a foamed structure pad. The former uses a hard synthetic resin bulk material like a plastic plate for a pad. Further, the latter further includes three types of a closed foam (dry foam system), a continuous foam (wet foam system), and a two-layer composite (laminated system), and a two-layer composite (laminated system) is particularly preferable. Foaming may be uniform or non-uniform.

本発明における研磨パッドは、更に研磨に用いる砥粒(例えば、セリア、シリカ、アルミナ、樹脂など)を含有したものでもよい。また、それぞれに硬さは軟質のものと硬質のものがあり、どちらでもよく、積層系ではそれぞれの層に異なる硬さのものを用いることが好ましい。材質としては不織布、人工皮革、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエステル、ポリカーボネート等が好ましい。また、研磨面と接触する面には、格子溝/穴/同心溝/らせん状溝などの加工を施してもよい。   The polishing pad in the present invention may further contain abrasive grains (for example, ceria, silica, alumina, resin, etc.) used for polishing. In addition, 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.

次に、本発明の研磨方法において研磨が施される被研磨体(基板、ウエハ)について説明する。   Next, an object to be polished (substrate, wafer) to be polished in the polishing method of the present invention will be described.

(配線金属材料)
本発明における被研磨体は、銅又は銅合金からなる配線を持つ基板(ウエハ)であることが好ましい。配線金属材料としては、銅合金の中でも銀を含有する銅合金が適している。銅合金に含有される銀含量は、10質量%以下、更には1質量%以下で優れた効果を発揮し、0.00001〜0.1質量%の範囲である銅合金において最も優れた効果を発揮する。
(Wiring metal material)
The object to be polished in the present invention is preferably a substrate (wafer) having wiring made of copper or a copper alloy. As the wiring metal material, a copper alloy containing silver is suitable among the copper alloys. The silver content contained in the copper alloy exhibits an excellent effect at 10% by mass or less, further 1% by mass or less, and the most excellent effect in the copper alloy in the range of 0.00001 to 0.1% by mass. Demonstrate.

(配線の太さ)
本発明における被研磨体は、例えば、DRAMデバイス系では、ハーフピッチで、好ましくは0.15μm以下、より好ましくは0.10μm以下、更に好ましくは0.08μm以下の配線を有することが好ましい。
一方、MPUデバイス系では、好ましくは0.12μm以下、より好ましくは0.09μm以下、更に好ましくは0.07μm以下の配線を有することが好ましい。
このような配線を有する被研磨体に対して、本発明に使用される研磨液は特に優れた効果を発揮する。
(Wiring thickness)
In the DRAM device system, for example, the object to be polished in the present invention preferably has a wiring with a half pitch, preferably 0.15 μm or less, more preferably 0.10 μm or less, and further preferably 0.08 μm or less.
On the other hand, the MPU device system preferably has a wiring of preferably 0.12 μm or less, more preferably 0.09 μm or less, and still more preferably 0.07 μm or less.
The polishing liquid used in the present invention exhibits a particularly excellent effect on the object to be polished having such wiring.

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

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

[実施例1〜10、比較例1〜7]
下記表1に示す研磨液101〜110、201〜207を調製し、研磨試験及び評価を行った。
(金属用研磨液の調製)
下記組成を混合し、各金属用研磨液を調整した。
・複素環化合物:表1に示す化合物 ・・・0.5mmol/L(又は添加なし)
・砥粒:表1に記載のコロイダルシリカ ・・・2g/L
・有機酸:ジヒドロキシエチルグリシン ・・・0.18mol/L
酸化剤:過酸化水素 ・・・9g/L
純水を加えて全量を1000mLとし、また、アンモニア水と硫酸で調整してpH6.5とした。
[Examples 1 to 10, Comparative Examples 1 to 7]
Polishing liquids 101 to 110 and 201 to 207 shown in Table 1 below were prepared, and polishing tests and evaluations were performed.
(Preparation of metal polishing liquid)
The following compositions were mixed to prepare each metal polishing liquid.
-Heterocyclic compound: Compound shown in Table 1 ... 0.5 mmol / L (or no addition)
Abrasive grains: colloidal silica listed in Table 1 2 g / L
Organic acid: dihydroxyethyl glycine ... 0.18 mol / L
Oxidizing agent: hydrogen peroxide 9g / L
Pure water was added to bring the total volume to 1000 mL, and the pH was adjusted to 6.5 with ammonia water and sulfuric acid.

(本実施例で使用されるコロイダルシリカ)
特定コロイダルシリカは、下記のようにして作製した、表面の一部がアルミニウムで覆われたコロイダルシリカであり、導入アルミニウム原子数/表面珪素原子サイト数=1%であった。また、特定コロイダルシリカのサイズ(体積相当径)は、前述の方法で測定したところ、45nmであった。
また、その他のコロイダルシリカとして、特定コロイダルシリカではない、つまり、表面の珪素原子がアルミニウム原子により置換されていないコロイダルシリカ(PL3:扶桑化学工業社製、体積平均粒径が40nm)を用いた。なお、表1中では、このコロイダルシリカを非特定コロイダルシリカと表記する。
(Colloidal silica used in this example)
The specific colloidal silica was colloidal silica produced as follows and having a part of the surface covered with aluminum, and the number of introduced aluminum atoms / the number of surface silicon atom sites = 1%. Moreover, the size (volume equivalent diameter) of the specific colloidal silica was 45 nm as measured by the method described above.
Further, as other colloidal silica, colloidal silica that is not specific colloidal silica, that is, silicon atoms on the surface are not substituted with aluminum atoms (PL3: manufactured by Fuso Chemical Industries, Ltd., volume average particle diameter is 40 nm) was used. In Table 1, this colloidal silica is expressed as non-specific colloidal silica.

(特定コロイダルシリカの作製)
サイズ(体積相当径)が40nmのコロイダルシリカの20質量%水分散物1000gに、アンモニア水を加えてpHを9.0に調整し、その後室温にて攪拌しながら、Al23濃度3.6質量%、Na2O/Al23モル比1.50のアルミン酸ナトリウム水溶液15.9gを、数分以内にゆっくり添加し0.5時間攪拌した。得られたゾルは、SUS製オートクレーブ装置に入れ、130℃4時間加熱後、水素型強酸性陽イオン交換樹脂(アンバーライトIR−120B)を充填したカラムと、水酸基型強塩基性陰イオン交換樹脂(アンバーライトIRA−410)を充填したカラムと、に空間速度1h-1で室温にて通液し、初留はカットした。
このようにして得られた特定コロイダルシリカの表面原子置換率(導入アルミニウム原子数/表面珪素原子サイト数)は以下のようにして求めた。
まず、分散液中に添加したアルミン酸ナトリウムのうち、反応後に残存する未反応アルミン酸ナトリウムから消費されたアルミン酸ナトリウムの量を算出した。この消費されたアルミン酸ナトリウムが100%反応したと仮定し、コロイダルシリカ直径から換算される表面積、コロイダルシリカの比重2.2、及び単位表面積あたりのシラノール基数(5〜8個/nm2)から、表面原子置換率を見積った。
(Production of specific colloidal silica)
To 1000 g of a 20% by mass aqueous colloidal silica dispersion having a size (volume equivalent diameter) of 40 nm, aqueous ammonia is added to adjust the pH to 9.0, and the mixture is then stirred at room temperature with an Al 2 O 3 concentration of 3. 15.9 g of an aqueous sodium aluminate solution having a 6 mass% Na 2 O / Al 2 O 3 molar ratio of 1.50 was slowly added within a few minutes and stirred for 0.5 hours. The obtained sol was placed in a SUS autoclave apparatus, heated at 130 ° C. for 4 hours, and then filled with a hydrogen-type strongly acidic cation exchange resin (Amberlite IR-120B), and a hydroxyl-type strongly basic anion exchange resin. A column packed with (Amberlite IRA-410) was passed through the column at a space velocity of 1 h −1 at room temperature, and the initial distillation was cut.
The surface atom substitution rate (number of introduced aluminum atoms / number of surface silicon atom sites) of the specific colloidal silica thus obtained was determined as follows.
First, of the sodium aluminate added to the dispersion, the amount of sodium aluminate consumed from the unreacted sodium aluminate remaining after the reaction was calculated. Assuming that 100% of the consumed sodium aluminate has reacted, from the surface area converted from the colloidal silica diameter, the specific gravity of the colloidal silica of 2.2, and the number of silanol groups per unit surface area (5 to 8 / nm 2 ) The surface atom substitution rate was estimated.

(研磨試験)
以下の条件で研磨を行い、研磨速度及びエロージョンの評価を行った。
・研磨装置:FREX300(荏原製作所)
・被研磨体(ウエハ):
(1)研磨速度算出用;シリコン基板上に厚み1μmのCu膜を形成した
直径300mmのブランケットウエハ
(2)エロージョン評価用;直径300mmの銅配線ウエハ(パターンウエハ)
(マスクパターン754CMP(ATDF社))
・研磨パッド:IC1400XY−K Groove(ロデール社製)
・研磨条件;
研磨圧力(被研磨面と前記研磨パッドとの接触圧力):10324Pa
研磨液供給速度:200ml/min
研磨定盤回転数:100rpm
研磨ヘッド回転数:50rpm
(Polishing test)
Polishing was performed under the following conditions, and the polishing rate and erosion were evaluated.
・ Polishing equipment: FREX300 (Ebara Works)
-Object to be polished (wafer):
(1) For polishing rate calculation; a Cu film having a thickness of 1 μm was formed on a silicon substrate
300 mm diameter blanket wafer (2) For erosion evaluation; 300 mm diameter copper wiring wafer (pattern wafer)
(Mask pattern 754CMP (ATDF))
Polishing pad: IC1400XY-K Groove (made by Rodel)
・ Polishing conditions;
Polishing pressure (contact pressure between the surface to be polished and the polishing pad): 10324 Pa
Polishing liquid supply rate: 200 ml / min
Polishing platen rotation speed: 100rpm
Polishing head rotation speed: 50 rpm

(評価方法)
研磨速度の算出:前記(1)のブランケットウエハを60秒間研磨し、ウエハ面上の均等間隔の49箇所に対し、研磨前後での金属膜厚を電気抵抗値から換算して求め、それらを研磨時間で割って求めた値の平均値を研磨速度とした。
エロージョンの評価:前記(2)のパターンウエハに対し、非配線部の銅が完全に研磨されるまでの時間に加え、更にその時間の20%分だけ余分に研磨を行い、ラインアンドスペース部(ライン100μm、スペース100μm)の段差を、接触式段差計DektakV3201(Veeco社製)で測定した。
表1に、評価結果を示す。
(Evaluation methods)
Polishing speed calculation: The blanket wafer of (1) above is polished for 60 seconds, and the metal film thickness before and after polishing is calculated from the electrical resistance value at 49 equally spaced locations on the wafer surface and polished. The average value obtained by dividing by time was defined as the polishing rate.
Evaluation of erosion: In addition to the time until the copper in the non-wiring portion is completely polished on the pattern wafer of (2), an extra polishing is performed for 20% of the time, and the line and space portion ( The level difference of the line 100 μm and the space 100 μm was measured with a contact-type level gauge Dektak V3201 (manufactured by Veeco).
Table 1 shows the evaluation results.

Figure 2007207909
Figure 2007207909

表1から明らかなように、本発明の金属用研磨液を用いた化学的機械的研磨方法(本発明の研磨方法)によれば、700nm/min以上の高い研磨速度と、低エロージョンと、が両立できることが分かった。特に、トリアゾール類が、複素環化合物が少なくとも1つのカルボキシ基を有する時に、エロージョンが少なく、本発明の顕著な効果が得られることが分かる。   As is apparent from Table 1, according to the chemical mechanical polishing method using the metal polishing liquid of the present invention (the polishing method of the present invention), a high polishing rate of 700 nm / min or more and low erosion are obtained. It turns out that it is compatible. In particular, it can be seen that triazoles have little erosion when the heterocyclic compound has at least one carboxy group, and the remarkable effects of the present invention can be obtained.

Claims (3)

分子内にヘテロ原子として窒素原子を1個又は2個含む少なくとも1種の複素環化合物、及び、表面の一部がアルミニウムで覆われたコロイダルシリカを含有することを特徴とする金属用研磨液。   A metal-polishing liquid comprising at least one heterocyclic compound containing one or two nitrogen atoms as heteroatoms in a molecule and colloidal silica partially covered with aluminum. 前記複素環化合物が少なくとも1つのカルボキシ基を有することを特徴とする請求項1に記載の金属用研磨液。   The metal polishing slurry according to claim 1, wherein the heterocyclic compound has at least one carboxy group. 請求項1又は請求項2に記載の金属用研磨液を研磨定盤上の研磨パッドに供給し、該研磨定盤を回転させることで、該研磨パッドを被研磨体の被研磨面と接触させつつ相対運動させて研磨することを特徴とする化学的機械的研磨方法。   The metal polishing liquid according to claim 1 or 2 is supplied to a polishing pad on a polishing surface plate, and the polishing surface plate is rotated to bring the polishing pad into contact with the surface to be polished of the object to be polished. A chemical mechanical polishing method, wherein polishing is carried out while relatively moving.
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