JP2007220995A - Polishing solution for metal - Google Patents

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JP2007220995A JP2006041363A JP2006041363A JP2007220995A JP 2007220995 A JP2007220995 A JP 2007220995A JP 2006041363 A JP2006041363 A JP 2006041363A JP 2006041363 A JP2006041363 A JP 2006041363A JP 2007220995 A JP2007220995 A JP 2007220995A
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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polishing solution for metal which comprises colloidal silica whose surface is partially covered with aluminum atom as a solid abrasive grain and can restrain residual of the solid abrasive grain on a polishing surface after polishing. <P>SOLUTION: The polishing solution comprises (a) colloidal silica whose surface is partially covered with aluminum atom, (b) organic acid, (c) passive film forming agent, and (d) at least one kind selected from cationic surfactant, nonionic surfactant and water soluble polymer. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、金属用研磨液に関し、特に半導体デバイス製造における配線工程に用いられる金属用研磨液に関する。   The present invention relates to a metal polishing liquid, and more particularly to a metal polishing liquid used in a wiring process in semiconductor device manufacturing.

半導体集積回路(以下、適宜「LSI」と称する。)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、適宜「CMP」と称する。)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、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うために用いられる(例えば、特許文献1参照)。
In the development of semiconductor devices represented by semiconductor integrated circuits (hereinafter referred to as “LSI” where appropriate), in recent years, miniaturization and stacking of wiring have led to higher density and higher integration for miniaturization and higher speed. It has been demanded. Various techniques such as chemical mechanical polishing (hereinafter, referred to as “CMP” as appropriate) have been used as techniques for this purpose.
This CMP is an indispensable technique for surface flattening of a film to be processed such as an interlayer insulating film, plug formation, formation of embedded metal wiring, etc., and an extra metal thin film at the time of substrate smoothing or wiring formation It is used for removing (see, for example, 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、パッドに基盤(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、研磨常盤及び基盤の双方を回転させ、発生する機械的摩擦により基盤の表面を平坦化するものである。   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 the state where (polishing pressure) is applied, both the polishing base plate and the base are rotated, and the surface of the base is flattened by the generated mechanical friction.

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、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。この銅配線用のターゲット材には、ファイブナイン以上の高純度銅ターゲットが用いられてきた。しかしながら、近年は更なる高密度化を目指す配線の微細化に伴って、銅配線の導電性や電子特性などの向上が必要となり、それに伴って高純度銅に第3成分を添加した銅合金を用いることも検討されはじめてきている。同時に、これらの高精細で高純度の材料を汚染させることなく高生産性を発揮し得る高速金属研磨手段が求められている。銅金属の研磨においては、特に軟質の金属であるがため、研磨金属面が皿上にたわむ現象(ディシング)、金属配線間の絶縁体が必要以上に研磨されたうえ、複数の配線金属面が皿上にたわむ現象(エロージョン)や、研磨傷(スクラッチ)が発生しやすく、益々高精度の研磨技術が要求されてきている。   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 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. As a target material for this copper wiring, a high purity copper target of five nines or more has been used. However, in recent years, with the miniaturization of wiring aiming at further higher density, it has become necessary to improve the conductivity and electronic characteristics of copper wiring, and accordingly, a copper alloy in which a third component is added to high-purity copper is required. It is also beginning to be considered for use. At the same time, there is a need for high-speed metal polishing means that can exhibit high productivity without contaminating these high-definition and high-purity materials. In the polishing of copper metal, since it is a particularly soft metal, the polishing metal surface is bent on the pan (dishing), the insulation between the metal wiring is polished more than necessary, and multiple wiring metal surfaces The phenomenon of erosion on the plate (erosion) and polishing scratches (scratches) are likely to occur, and a highly accurate polishing technique is increasingly required.

更に、昨今は生産性向上のため、LSI製造時のウエハ径が益々大型化しており、現在は直径200mm以上が汎用されており、300mm以上の大きさでの製造も開始され始めた。このようなウエハの大型化に伴い、ウエハ中心部と周辺部とでの研磨速度の差異が生じ易くなり、ウエハ面内での研磨の均一性に対する要求が益々厳しくなってきている。   Furthermore, in recent years, the wafer diameter at the time of manufacturing LSIs has been increased to improve productivity. Currently, the diameter of 200 mm or more is widely used, and the manufacture of 300 mm or more has started. As the size of the wafer increases, the difference in polishing rate between the central portion and the peripheral portion of the wafer tends to occur, and the demand for uniformity of polishing within the wafer surface has become increasingly severe.

また、LSI製造において銅配線使用時には、銅イオンが絶縁材料への拡散することを防止する目的で、配線部と絶縁層の間にバリア層と呼ばれる拡散防止層が一般に設けられる。バリア層は、TaN、TaSiN、Ta、TiN、Ti、Nb、W、WN、Co、Zr、ZrN、Ru及びCuTa合金から選ばれる1層又は2層以上から形成され、この除去加工は金属配線材のバルク研磨と同様な方法によって達成されている。   In addition, when copper wiring is used in LSI manufacturing, a diffusion preventing layer called a barrier layer is generally provided between the wiring portion and the insulating layer in order to prevent copper ions from diffusing into the insulating material. The barrier layer is formed of one layer or two or more layers selected from TaN, TaSiN, Ta, TiN, Ti, Nb, W, WN, Co, Zr, ZrN, Ru, and CuTa alloy. This is achieved by the same method as bulk polishing.

また、銅のバルク研磨では、特に幅広な金属配線部にディッシングが発生しやすいため、最終的な平坦化を達成するためには配線部とバリア部で研磨除去する量を調節できることが望ましい。このためバリア研磨用の研磨液には最適な銅/バリアメタルの研磨選択性を有することが望まれている。また,各レベルの配線層で配線ピッチや配線密度が異なるため、上記研磨選択性を適宜調整できることが更には望ましい。   Further, in bulk polishing of copper, dishing is likely to occur particularly in a wide metal wiring portion. Therefore, in order to achieve final planarization, it is desirable to be able to adjust the amount of polishing and removal in the wiring portion and the barrier portion. For this reason, it is desired that the polishing liquid for barrier polishing has an optimum copper / barrier metal polishing selectivity. In addition, since the wiring pitch and wiring density are different in each level of wiring layers, it is further desirable that the polishing selectivity can be adjusted as appropriate.

CMPに用いる金属用研磨液は、一般には、固体砥粒(例えば、アルミナ、シリカ)と酸化剤(例えば、過酸化水素、過硫酸)とが含まれる。かかる金属用研磨液を用いたCMPの基本的なメカニズムは、酸化剤によって金属表面を酸化し、その酸化皮膜を砥粒で除去することで研磨しているものと考えられている。   The metal polishing liquid used for CMP generally contains solid abrasive grains (for example, alumina and silica) and an oxidizing agent (for example, hydrogen peroxide and persulfuric acid). It is considered that the basic mechanism of CMP using such metal polishing liquid is that the metal surface is oxidized by an oxidizing agent and the oxide film is removed by abrasive grains.

しかしながら、このような固体砥粒を含む金属用研磨液を用いてCMPを行うと、研磨傷(スクラッチ)、研磨面全体が必要以上に研磨される現象(シニング)、研磨金属面が皿上にたわむ現象(ディッシング)、金属配線間の絶縁体が必要以上に研磨されたうえ、複数の配線金属面が皿上にたわむ現象(エロージョン)などが発生することがある。   However, when CMP is performed using a metal polishing liquid containing such solid abrasive grains, polishing scratches, a phenomenon in which the entire polishing surface is polished more than necessary (thinning), and the polishing metal surface on the plate There are cases where a phenomenon of bending (dishing), an insulator between metal wirings is unnecessarily polished, and a phenomenon that a plurality of wiring metal surfaces bend on a plate (erosion).

固体砥粒を含有する金属用研磨液の使用は、研磨後に、被研磨面に残留する研磨液を除去するために通常行なわれる洗浄工程が複雑となる。さらに洗浄後の液(廃液)を処理するには固体砥粒を沈降分離する必要があるなどコスト面での問題点が存在する。
さらに、CMPにおける固体砥粒を含む金属用研磨液の使用は、高い研磨速度が得られるものの、その一方、研磨液中に固体砥粒の凝集が生じるという問題がある。
米国特許第4944836号明細書
The use of a metal-polishing liquid containing solid abrasive grains complicates the cleaning process normally performed to remove the polishing liquid remaining on the surface to be polished after polishing. Furthermore, in order to process the liquid after washing (waste liquid), there is a problem in terms of cost, for example, it is necessary to settle and separate solid abrasive grains.
Further, the use of a metal polishing liquid containing solid abrasive grains in CMP has a problem that although a high polishing rate can be obtained, solid abrasive grains agglomerate in the polishing liquid.
U.S. Pat. No. 4,944,836

上述したような、固体砥粒を含む金属用研磨液が有する問題を解決するために、表面の一部がアルミニウム原子で覆われているコロイダルシリカ(以下、適宜、「特定コロイダルシリカ」と称する。)を固体砥粒として含有する金属用研磨液が検討されている。特定コロイダルシリカは、pH7以下でのゼータ電位がマイナスであることが確認されており、かかる特性を有する特定コロイダルシリカは、金属用研磨液中で互いに凝集せずに安定に存在することができるため、金属研磨液に特定コロイダルシリカを含有することで、固体砥粒の凝集抑制に優れた効果を発揮する。
しかし、その一方で、CMPの主たる研磨対象である銅は、水溶液中でCu+2の状態で存在し正に帯電しているため、特定コロイダルシリカは銅表面に吸着しやすい。このため、特定コロイダルシリカを含有する金属用研磨液の使用すると、CMP後の被研磨面上に多量の特定コロイダルシリカが残留してしまい、これが得られたLSIにおける欠陥の原因になることがある。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされてものであり、表面の一部がアルミニウム原子で覆われているコロイダルシリカを固体砥粒として含有する金属用研磨液であって、研磨後における被研磨面上の該固体砥粒の残留を抑制しうる金属用研磨液を提供することを目的とする。
In order to solve the problems of the metal polishing liquid containing solid abrasive grains as described above, colloidal silica in which a part of the surface is covered with aluminum atoms (hereinafter referred to as “specific colloidal silica” as appropriate). ) Has been investigated as a solid abrasive. The specific colloidal silica has been confirmed to have a negative zeta potential at a pH of 7 or less, and the specific colloidal silica having such characteristics can exist stably without agglomerating with each other in the metal polishing liquid. By including the specific colloidal silica in the metal polishing liquid, an effect excellent in suppressing aggregation of solid abrasive grains is exhibited.
However, on the other hand, copper, which is the main polishing target of CMP, exists in an aqueous solution in the state of Cu +2 and is positively charged. Therefore, the specific colloidal silica is easily adsorbed on the copper surface. For this reason, when a metal polishing liquid containing specific colloidal silica is used, a large amount of specific colloidal silica remains on the polished surface after CMP, which may cause defects in the obtained LSI. .
The present invention is made in view of the above problems, and is a metal-polishing liquid containing colloidal silica whose surface is partially covered with aluminum atoms as solid abrasive grains, and is polished after polishing. An object of the present invention is to provide a metal-polishing liquid capable of suppressing the residue of the solid abrasive grains on the surface.

本発明者等は鋭意検討した結果、金属研磨液中に、特定コロイダルシリカとともに、研磨性能に影響を与えない範囲で、カチオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、及び水溶性高分子から選択される少なくとも1種を添加することにより、前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明の金属用研磨液は以下の通りである。
<1>(a)表面の一部がアルミニウム原子で覆われているコロイダルシリカ(特定コロイダルシリカ)と、(b)有機酸と、(c)不動態膜形成剤と、(d)カチオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、及び水溶性高分子から選択される少なくとも1種とを含有することを特徴とする金属用研磨液。
<2> 前記(d)カチオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、及び、水溶性高分子から選択される少なくとも1種の含有量が、金属用研磨液の全質量に対し、0.0001質量%〜1質量%の範囲であることを特徴とする前記<1>に記載の金属用研磨液。
As a result of intensive studies, the present inventors have selected from cationic surfactants, nonionic surfactants, and water-soluble polymers within a range that does not affect the polishing performance together with the specific colloidal silica in the metal polishing liquid. It has been found that the above-mentioned problems can be solved by adding at least one of the above-described compounds, and the present invention has been completed.
That is, the metal polishing liquid of the present invention is as follows.
<1> (a) Colloidal silica whose surface is partially covered with aluminum atoms (specific colloidal silica), (b) an organic acid, (c) a passive film forming agent, and (d) a cationic interface A metal-polishing liquid comprising an activator, a nonionic surfactant, and at least one selected from water-soluble polymers.
<2> The content of at least one selected from (d) a cationic surfactant, a nonionic surfactant, and a water-soluble polymer is 0.0001 with respect to the total mass of the metal polishing slurry. The metal polishing slurry according to <1>, wherein the polishing slurry is in the range of mass% to 1 mass%.

本発明によれば、表面の一部がアルミニウム原子で覆われているコロイダルシリカを固体砥粒として含有する金属用研磨液であって、研磨後における被研磨面上の該固体砥粒の残留を抑制しうる金属用研磨液を提供することができる。   According to the present invention, there is provided a metal-polishing liquid containing colloidal silica whose surface is partially covered with aluminum atoms as solid abrasive grains, the solid abrasive grains remaining on the surface to be polished after polishing. The metal-polishing liquid which can be suppressed can be provided.

[金属用研磨液]
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の金属用研磨液は、(a)表面の珪素原子の少なくとも一部をアルミニウム原子に置き換えたコロイダルシリカ(特定コロイダルシリカ)と、(b)有機酸と、(c)不動態膜形成剤と、(d)カチオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、及び水溶性高分子から選択される少なくとも1種とを含有し、他に、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。
[Metal polishing liquid]
The present invention will be described in detail below.
The metal-polishing liquid of the present invention comprises: (a) colloidal silica (specific colloidal silica) in which at least part of silicon atoms on the surface is replaced with aluminum atoms; (b) an organic acid; and (c) a passive film forming agent. And (d) at least one selected from a cationic surfactant, a nonionic surfactant, and a water-soluble polymer, and in addition, preferably contains an oxidizing agent, etc. It takes the form of a slurry in which the colloidal silica (abrasive grains) is dispersed in an aqueous solution obtained by dissolving each component.

また、本発明に金属用研磨液のpHとしては2〜7であることが好ましい。   Moreover, it is preferable that it is 2-7 as pH of the polishing liquid for metals in this invention.

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。   Each component constituting the metal polishing liquid will be described in detail below, but each component may be used alone or in combination of two or more.

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.

<(a)表面の一部がアルミニウム原子で覆われているコロイダルシリカ>
本発明の金属用研磨液は砥粒の少なくとも一部として、(a)表面の一部がアルミニウム原子で覆われているコロイダルシリカ(特定コロイダルシリカ)を含有する。
<(A) Colloidal silica in which part of the surface is covered with aluminum atoms>
The metal-polishing liquid of the present invention contains (a) colloidal silica whose surface is partially covered with aluminum atoms (specific colloidal silica) as at least a part of the abrasive grains.

本発明において「表面の一部がアルミニウムで覆われているコロイダルシリカ」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、アルミニウム原子が存在している状態を意味するものであり、該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であってもよく、また、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であってもよい。   In the present invention, “a colloidal silica whose surface is partially covered with aluminum” means a state in which aluminum atoms are present on the surface of colloidal silica having a site containing a silicon atom having a coordination number of 4. A colloidal silica surface may be bonded to an aluminum atom coordinated with four oxygen atoms to form a new surface in which the aluminum atom is fixed in a four-coordinate state, and It may be in a state in which silicon atoms existing on the surface are once extracted and a new surface is formed in which aluminum atoms are replaced.

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。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. 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.

このようなコロイダルシリカ粒子表面の珪素原子をアルミニウム原子に置き換え、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 a specific colloidal silica by replacing silicon atoms on the surface of such colloidal silica particles with, for example, a method of adding an aluminate compound such as sodium aluminate to a dispersion of colloidal silica is preferably used. Can do. 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.

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とによって、酸性においても分散性に優れている。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 is acidic in that the aluminosilicate site generated by the reaction between the tetracoordinate aluminate ion and the silanol group on the surface of the colloidal silica fixes a negative charge and gives the particle a large negative zeta potential. Is also excellent in dispersibility. 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.

このような構造即ち、コロイダルシリカ表面においてケイ素原子とアルミニウム原子との置換が生じていることは、例えば、砥粒の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。   Such a structure, that is, the occurrence of substitution of silicon atoms and aluminum atoms on the colloidal silica surface can be easily confirmed, for example, by measuring the zeta potential of the abrasive grains.

コロイダルシリカ表面の珪素原子をアルミニウム原子に置換する量としては、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)が、好ましくは0.001%以上50%以下、更に好ましくは0.01%以上25%以下、特に好ましくは0.1%以上10%以下である。
コロイダルシリカ表面の珪素原子をアルミニウム原子に置換する場合の、アルミニウム原子への置換量は、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。
The amount of substitution of silicon atoms on the surface of colloidal silica with aluminum atoms is such that the surface atom substitution rate (number of introduced aluminum atoms / number of surface silicon atom sites) of colloidal silica is preferably 0.001% or more and 50% or less, and more preferably. Is from 0.01% to 25%, particularly preferably from 0.1% to 10%.
When the silicon atom on the surface of the colloidal silica is replaced with an aluminum atom, the substitution amount with the aluminum atom is controlled by controlling the addition amount (concentration) of an aluminate compound, aluminum alkoxide, etc. added to the colloidal silica dispersion. It can be appropriately controlled.

ここで、コロイダルシリカ表面へのアルミニウム原子の導入量(導入アルミニウム原子数/表面珪素原子サイト数)は、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し、それらが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)から見積もることができ、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 amount of aluminum atoms introduced into the colloidal silica surface (number of introduced aluminum atoms / number of surface silicon atom sites) is consumed from the unreacted aluminum compound remaining after the reaction among the aluminum compounds added to the dispersion. The amount of the obtained aluminum compound was calculated, assuming that they reacted 100%, 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 (5-8 pieces / nm 2) it can be estimated from actual measurements obtained specific colloidal silica per se and elemental analysis, aluminum is not present inside the particles, assuming spread uniformly and thinly on the surface, the colloidal silica The surface area / specific gravity and the number of silanol groups per unit surface area are obtained.

具体的な製法としては例えば、コロイダルシリカを1〜50質量%の範囲で水に分散させ、該分散液にpH調整剤を加えてpHを7〜11に調整し、その後、室温近傍にて、アルミン酸アンモニウム水溶液を添加し、その温度で1〜10時間攪拌する。その後、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方法が挙げられる。
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。
As a specific production method, for example, colloidal silica is dispersed in water in the range of 1 to 50% by mass, a pH adjuster is added to the dispersion to adjust the pH to 7 to 11, and then at around room temperature, Add aqueous ammonium aluminate and stir at that temperature for 1-10 hours. Then, the method of removing an impurity by ion exchange, ultrafiltration, etc., and obtaining specific colloidal silica is mentioned.
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.

本発明の研磨用組成物に含有される砥粒のうち、特定コロイダルシリカの質量割合は、好ましくは50%以上であり、特に好ましくは80%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。
研磨用組成物の使用時の研磨液における特定コロイダルシリカの含有量は、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。
Among the abrasive grains contained in the polishing composition of the present invention, the mass ratio of the specific colloidal silica is preferably 50% or more, and particularly preferably 80% or more. All of the contained abrasive grains may be a specific colloidal silica.
The content of the specific colloidal silica in the polishing liquid when using the polishing composition is preferably 0.001% by mass to 5% by mass, and more preferably 0.01% by mass to 0.5% by mass. Yes, particularly preferably 0.05% by mass or more and 0.2% by mass or less.

本発明の研磨用組成物には、前記特定コロイダルシリカに加えて、本発明の効果を損なわない範囲で特定コロイダルシリカ以外の砥粒を含むことができる。ここで用いうる砥粒としては、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。
表面の珪素原子の少なくとも一部をアルミニウム原子に置換したコロイダルシリカ以外の砥粒のサイズは、前記特定コロイダルシリカと同等以上2倍以下であることが好ましい。
In addition to the specific colloidal silica, the polishing composition of the present invention can contain abrasive grains other than the specific colloidal silica as long as the effects of the present invention are not impaired. As the abrasive grains that can be used here, fumed silica, colloidal silica, ceria, alumina, titania and the like are preferable, and colloidal silica is particularly preferable.
The size of the abrasive grains other than colloidal silica in which at least a part of silicon atoms on the surface are replaced with aluminum atoms is preferably equal to or more than twice that of the specific colloidal silica.

本発明の研磨用組成物は、特定コロイダルシリカ以外の砥粒を含有してもよい。金属用研磨液に含有される全砥粒のうち、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。   The polishing composition of the present invention may contain abrasive grains other than the specific colloidal silica. Among all the abrasive grains contained in the metal polishing slurry, the content of the specific colloidal silica is preferably 50% by mass or more, and particularly preferably 80% by mass or more.

本発明の研磨用組成物において、特定コロイダルシリカ以外で砥粒として用いうるものとしては、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。   In the polishing composition of the present invention, fumed silica, colloidal silica, ceria, alumina, titania and the like are preferable, and colloidal silica is particularly preferable. These sizes are preferably equal to or more than that of the specific colloidal silica, and are preferably twice or less.

<(b)有機酸>
本発明の金属用研磨液は有機酸を含有する。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ものである。有機酸としては水溶性のものが好ましい。
<(B) Organic acid>
The metal polishing slurry of the present invention contains an organic acid. The organic acid here is not a metal oxidizing agent, but has an action of promoting oxidation, adjusting pH, and buffering agent. The organic acid is preferably water-soluble.

有機酸としては、以下の群から選ばれたものがより適している。
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。
さらに、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のアミノ酸が挙げられる。
As the organic acid, one selected from the following group is 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.
Furthermore, 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-amino Butyric acid, L-asparagine, L-glutamine, azaserine, L-arginine, L-canavanine, L-citrulline, δ-hydroxy-L-lysine, creatine, L-kynurenine, L-histidine, 1-methyl-L-histidine, Examples include amino acids such as 3-methyl-L-histidine, ergothioneine, L-tryptophan, actinomycin C1, apamin, angiotensin I, angiotensin II, and antipine.

上記した有機酸の中でも、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。   Among the above organic acids, in particular, malic acid, tartaric acid, citric acid, glycine, glycolic acid, β-alanine, hydroxyethyliminodiacetic acid, iminodiacetic acid, and dihydroxyethylglycine while maintaining a practical CMP rate. It is preferable in that the etching rate can be effectively 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、研磨速度が充分に確保される添加量という点で0.005mol以上が好ましく、過剰なエッチングを制御するという点で0.5mol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 0.005 mol or more in terms of the addition amount that ensures a sufficient polishing rate, and is preferably 0.5 mol or less in terms of controlling excessive etching.

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

<(c)不動態膜形成剤>
本発明の金属用研磨液は、研磨対象の金属表面に不動態膜を形成し基板上での化学反応を抑制する化合物として少なくとも1種の複素環化合物を含有する。
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。ヘテロ原子とは、炭素原子、又は水素原子以外の原子を意味する。複素環とはヘテロ原子を少なくとも一つ持つ環状化合物を意味する。ヘテロ原子は複素環の環系の構成部分を形成する原子のみを意味し、環系に対して外部に位置していたり、少なくとも一つの非共役単結合により環系から分離していたり、環系のさらなる置換基の一部分であるような原子は意味しない。
<(C) Passive film forming agent>
The metal polishing liquid of the present invention contains at least one heterocyclic compound as a compound that forms a passive film on the metal surface to be polished and suppresses a chemical reaction on the substrate.
Here, the “heterocyclic compound” is a compound having a heterocyclic ring containing one or more heteroatoms. A hetero atom means an atom other than a carbon atom or a hydrogen atom. A heterocycle means a cyclic compound having at least one heteroatom. A heteroatom means only those atoms that form part of a heterocyclic ring system, either external to the ring system, separated from the ring system by at least one non-conjugated single bond, Atoms that are part of a further substituent of are not meant.

ヘテロ原子として好ましくは、窒素原子、硫黄原子、酸素原子、セレン原子、テルル原子、リン原子、ケイ素原子、及びホウ素原子であり、さらに好ましくは、窒素原子、硫黄原子、酸素原子、及びセレン原子であり、特に好ましくは、窒素原子、硫黄原子、及び酸素原子であり、最も好ましくは窒素原子、及び硫黄原子である。   A hetero atom is preferably a nitrogen atom, a sulfur atom, an oxygen atom, a selenium atom, a tellurium atom, a phosphorus atom, a silicon atom, and a boron atom, and more preferably a nitrogen atom, a sulfur atom, an oxygen atom, and a selenium atom. And particularly preferably a nitrogen atom, a sulfur atom and an oxygen atom, and most preferably a nitrogen atom and a sulfur atom.

まず、母核となる複素環について述べる。
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良い。単環の場合の員数は、好ましくは3〜8であり、さらに好ましくは5〜7であり、特に好ましくは5、及び6である。また、縮合環を有する場合の環数は、好ましくは2〜4であり、さらに好ましくは2又は3である。
これらの複素環として具体的に、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。
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. The number of rings in the case of having a condensed ring is preferably 2 to 4, more preferably 2 or 3.
Specific examples of these heterocyclic rings include the following. However, it is not limited to these.

ピロール環、チオフェン環、フラン環、ピラン環、チオピラン環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、ピロリジン環、ピラゾリジン環、イミダゾリジン環、イソオキサゾリジン環、イソチアゾリジン環、ピペリジン環、ピペラジン環、モルホリン環、チオモルホリン環、クロマン環、チオクロマン環、イソクロマン環、イソチオクロマン環、インドリン環、イソインドリン環、ピリンジン環、インドリジン環、インドール環、インダゾール環、プリン環、キノリジン環、イソキノリン環、キノリン環、ナフチリジン環、フタラジン環、キノキサリン環、キナゾリン環、シンノリン環、プテリジン環、アクリジン環、ペリミジン環、フェナントロリン環、カルバゾール環、カルボリン環、フェナジン環、アンチリジン環、チアジアゾール環、オキサジアゾール環、トリアジン環、トリアゾール環、テトラゾール環、ベンズイミダゾール環、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、ベンズフロキサン環、ナフトイミダゾール環、ベンズトリアゾール環、テトラアザインデン環等が挙げられ、より好ましくはトリアゾール環、テトラゾール環が挙げられる。   Pyrrole ring, thiophene ring, furan ring, pyran ring, thiopyran ring, imidazole ring, pyrazole ring, thiazole ring, isothiazole ring, oxazole ring, isoxazole ring, pyridine ring, pyrazine ring, pyrimidine ring, pyridazine ring, pyrrolidine ring, Pyrazolidine ring, imidazolidine ring, isoxazolidine ring, isothiazolidine ring, piperidine ring, piperazine ring, morpholine ring, thiomorpholine ring, chroman ring, thiochroman ring, isochroman ring, isothiochroman ring, indoline ring, isoindoline ring, pyringin Ring, indolizine ring, indole ring, indazole ring, purine ring, quinolidine ring, isoquinoline ring, quinoline ring, naphthyridine ring, phthalazine ring, quinoxaline ring, quinazoline ring, cinnoline ring, pteridine ring, acridine Perimidine ring, phenanthroline ring, carbazole ring, carboline ring, phenazine ring, anti-lysine ring, thiadiazole ring, oxadiazole ring, triazine ring, triazole ring, tetrazole ring, benzimidazole ring, benzoxazole ring, benzthiazole ring, benz A thiadiazole ring, a benzfuroxan ring, a naphthimidazole ring, a benztriazole ring, a tetraazaindene ring and the like are mentioned, and a triazole ring and a tetrazole ring are more preferred.

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良いことを意味する。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。本発明で用いる複素環化合物に使用できる置換基は、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。
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. Examples of the substituent that can be used in the heterocyclic compound used in the present invention include the following. However, it is not limited to these.

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(エチレンオキシ基もしくはプロピレンオキシ基単位を繰り返し含む基を含む)、アリールオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシルオキシ基、(アルコキシもしくはアリールオキシ)カルボニルオキシ基、カルバモイルオキシ基、スルホニルオキシ基、アミノ基、(アルキル、アリール、又はヘテロ環)アミノ基、アシルアミノ基、スルホンアミド基、ウレイド基、チオウレイド基、N−ヒドロキシウレイド基、イミド基、(アルコキシもしくはアリールオキシ)カルボニルアミノ基、スルファモイルアミノ基、セミカルバジド基、チオセミカルバジド基、ヒドラジノ基、アンモニオ基、オキサモイルアミノ基、N−(アルキルもしくはアリール)スルホニルウレイド基、N−アシルウレイド基、N−アシルスルファモイルアミノ基、ヒドロキシアミノ基、ニトロ基、4級化された窒素原子を含むヘテロ環基(例えばピリジニオ基、イミダゾリオ基、キノリニオ基、イソキノリニオ基)、イソシアノ基、イミノ基、メルカプト基、(アルキル、アリール、又はヘテロ環)チオ基、(アルキル、アリール、又はヘテロ環)ジチオ基、(アルキル又はアリール)スルホニル基、(アルキル又はアリール)スルフィニル基、スルホ基又はその塩、スルファモイル基(置換基を有するスルファモイル基としては、例えばN−アシルスルファモイル基、N−スルホニルスルファモイル基)又はその塩、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスフィニルオキシ基、ホスフィニルアミノ基、シリル基等が挙げられる。   Halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom or iodine atom), alkyl group (straight chain, branched or cyclic alkyl group, and active methine group even if it is a polycyclic alkyl group such as a bicycloalkyl group) ), Alkenyl group, alkynyl group, aryl group, heterocyclic group (regarding the position of substitution), acyl group, alkoxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, heterocyclic oxycarbonyl group, carbamoyl group (substituent) Examples of the carbamoyl group having an N-hydroxycarbamoyl group, N-acylcarbamoyl group, N-sulfonylcarbamoyl group, N-carbamoylcarbamoyl group, thiocarbamoyl group, N-sulfamoylcarbamoyl group), carbazoyl group, carboxy Group or a salt thereof, oxalyl group, oxamoyl group A cyano group, a carbonimidoyl group, a formyl group, a hydroxy group, an alkoxy group (including a group that repeatedly contains an ethyleneoxy group or a propyleneoxy group unit), an aryloxy group, a heterocyclic oxy group, an acyloxy group, (alkoxy or aryloxy) ) Carbonyloxy group, carbamoyloxy group, sulfonyloxy group, amino group, (alkyl, aryl, or heterocyclic) amino group, acylamino group, sulfonamide group, ureido group, thioureido group, N-hydroxyureido group, imide group, (Alkoxy or aryloxy) carbonylamino group, sulfamoylamino group, semicarbazide group, thiosemicarbazide group, hydrazino group, ammonio group, oxamoylamino group, N- (alkyl or aryl) sulfonylurea Group, N-acylureido group, N-acylsulfamoylamino group, hydroxyamino group, nitro group, quaternized heterocyclic group containing nitrogen atom (for example, pyridinio group, imidazolio group, quinolinio group, isoquinolinio group) , Isocyano group, imino group, mercapto group, (alkyl, aryl, or heterocyclic) thio group, (alkyl, aryl, or heterocyclic) dithio group, (alkyl or aryl) sulfonyl group, (alkyl or aryl) sulfinyl group, 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, or a phosphinyloxy group. Phosphinylamino group, silyl group and the like.

なお、活性メチン基とは2つの電子求引性基で置換されたメチン基を意味し、電子求引性基とは、例えば、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、カルバモイル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、スルファモイル基、トリフルオロメチル基、シアノ基、ニトロ基、カルボンイミドイル基を意味する。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との塩を意味する。   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 salt with a cation such as alkali metal, alkaline earth metal or heavy metal, or an organic cation such as ammonium ion or phosphonium ion.

これらの中でも好ましい置換基としては、例えばハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、又は沃素原子)、アルキル基(直鎖、分岐又は環状のアルキル基であり、ビシクロアルキル基のように多環アルキル基であっても、活性メチン基を含んでもよい)、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロ環基(置換する位置は問わない)、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、ヘテロ環オキシカルボニル基、カルバモイル基、N−ヒドロキシカルバモイル基、N−アシルカルバモイル基、N−スルホニルカルバモイル基、N−カルバモイルカルバモイル基、チオカルバモイル基、N−スルファモイルカルバモイル基、カルバゾイル基、オキサリル基、オキサモイル基、シアノ基、カルボンイミドイル基、ホルミル基、ヒドロキシ基、アルコキシ基(エチレンオキシ基もしくはプロピレンオキシ基単位を繰り返し含む基を含む)、アリールオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシルオキシ基、(アルコキシもしくはアリールオキシ)カルボニルオキシ基、カルバモイルオキシ基、スルホニルオキシ基、(アルキル、アリール、又はヘテロ環)アミノ基、アシルアミノ基、スルホンアミド基、ウレイド基、チオウレイド基、N−ヒドロキシウレイド基、イミド基、(アルコキシもしくはアリールオキシ)カルボニルアミノ基、スルファモイルアミノ基、セミカルバジド基、チオセミカルバジド基、ヒドラジノ基、アンモニオ基、オキサモイルアミノ基、N−(アルキルもしくはアリール)スルホニルウレイド基、N−アシルウレイド基、N−アシルスルファモイルアミノ基、ヒドロキシアミノ基、ニトロ基、4級化された窒素原子を含むヘテロ環基(例えばピリジニオ基、イミダゾリオ基、キノリニオ基、イソキノリニオ基)、イソシアノ基、イミノ基、メルカプト基、(アルキル、アリール、又はヘテロ環)チオ基、(アルキル、アリール、又はヘテロ環)ジチオ基、(アルキル又はアリール)スルホニル基、(アルキル又はアリール)スルフィニル基、スルホ基又はその塩、スルファモイル基、N−アシルスルファモイル基、N−スルホニルスルファモイル基又はその塩、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスフィニルオキシ基、ホスフィニルアミノ基、シリル基等が挙げられる。なおここで活性メチン基とは2つの電子求引性基で置換されたメチン基を意味し、ここに電子求引性基とはアシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、カルバモイル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、スルファモイル基、トリフルオロメチル基、シアノ基、ニトロ基、カルボンイミドイル基が挙げられる。   Among these, preferable substituents include, for example, halogen atoms (fluorine atoms, chlorine atoms, bromine atoms, or iodine atoms), alkyl groups (straight chain, branched or cyclic alkyl groups, and polycyclic groups such as bicycloalkyl groups). An alkyl group or an active methine group), an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, a heterocyclic group (regarding the position of substitution), an acyl group, an alkoxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, hetero Ring oxycarbonyl group, carbamoyl group, N-hydroxycarbamoyl group, N-acylcarbamoyl group, N-sulfonylcarbamoyl group, N-carbamoylcarbamoyl group, thiocarbamoyl group, N-sulfamoylcarbamoyl group, carbazoyl group, oxalyl group, Oxamoyl group, cyano group, carbonimido Group, formyl group, hydroxy group, alkoxy group (including groups containing ethyleneoxy group or propyleneoxy group unit), aryloxy group, heterocyclic oxy group, acyloxy group, (alkoxy or aryloxy) carbonyloxy group, carbamoyl Oxy group, sulfonyloxy group, (alkyl, aryl, or heterocyclic) amino group, acylamino group, sulfonamide group, ureido group, thioureido group, N-hydroxyureido group, imide group, (alkoxy or aryloxy) carbonylamino group , Sulfamoylamino group, semicarbazide group, thiosemicarbazide group, hydrazino group, ammonio group, oxamoylamino group, N- (alkyl or aryl) sulfonylureido group, N-acylureido group, N-acyl Sulfamoylamino group, hydroxyamino group, nitro group, heterocyclic group containing a quaternized nitrogen atom (eg, pyridinio group, imidazolio group, quinolinio group, isoquinolinio group), isocyano group, imino group, mercapto group, ( Alkyl, aryl, or heterocyclic) thio group, (alkyl, aryl, or heterocyclic) dithio group, (alkyl or aryl) sulfonyl group, (alkyl or aryl) sulfinyl group, sulfo group or a salt thereof, sulfamoyl group, N- Examples include acylsulfamoyl group, N-sulfonylsulfamoyl group or a salt thereof, phosphino group, phosphinyl group, phosphinyloxy group, phosphinylamino group, silyl group and the like. Here, the active methine group means a methine group substituted with two electron-withdrawing groups, and the electron-withdrawing group here means an acyl group, an alkoxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, a carbamoyl group, an alkyl group. Examples include a sulfonyl group, an arylsulfonyl group, a sulfamoyl group, a trifluoromethyl group, a cyano group, a nitro group, and a carbonimidoyl group.

さらに好ましくは、例えばハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、又は沃素原子)、アルキル基(直鎖、分岐又は環状のアルキル基であり、ビシクロアルキル基のように多環アルキル基であっても、活性メチン基を含んでもよい)、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロ環基(置換する位置は問わない)が挙げられる。   More preferably, for example, a halogen atom (a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom), an alkyl group (a linear, branched or cyclic alkyl group, and a polycyclic alkyl group such as a bicycloalkyl group) And may contain an active methine group), an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, or a heterocyclic group (regarding the position of substitution).

また、上記置換基の2つが共同して環(芳香族、又は非芳香族の炭化水素環、又は複素環。これらは、さらに組み合わされて多環縮合環を形成することができる。例えばベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、フルオレン環、トリフェニレン環、ナフタセン環、ビフェニル環、ピロール環、フラン環、チオフェン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、インドリジン環、インドール環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、イソベンゾフラン環、キノリジン環、キノリン環、フタラジン環、ナフチリジン環、キノキサリン環、キノキサゾリン環、イソキノリン環、カルバゾール環、フェナントリジン環、アクリジン環、フェナントロリン環、チアントレン環、クロメン環、キサンテン環、フェノキサチイン環、フェノチアジン環、フェナジン環、が挙げられる。)を形成することもできる。   Two of the above substituents can be combined to form a ring (aromatic or non-aromatic hydrocarbon ring or heterocyclic ring. These can be further combined to form a polycyclic fused ring. For example, a benzene ring. , Naphthalene ring, anthracene ring, phenanthrene ring, fluorene ring, triphenylene ring, naphthacene ring, biphenyl ring, pyrrole ring, furan ring, thiophene ring, imidazole ring, oxazole ring, thiazole ring, pyridine ring, pyrazine ring, pyrimidine ring, pyridazine Ring, indolizine ring, indole ring, benzofuran ring, benzothiophene ring, isobenzofuran ring, quinolidine ring, quinoline ring, phthalazine ring, naphthyridine ring, quinoxaline ring, quinoxazoline ring, isoquinoline ring, carbazole ring, phenanthridine ring, acridine Ring, phenanthroline ring Thianthrene ring, chromene ring, xanthene ring, phenoxathiin ring, a phenothiazine ring and a phenazine ring.) May also be formed.

本発明で特に好ましく用いることができる複素環化合物の具体例としては、これらに限定されるものではないが以下のものが挙げられる。すなわち、1−Hテトラゾール、5アミノ1,2,3,4テトラゾール、5メチル1,2,3,4テトラゾール、1,2,3トリアゾール、1,2,3ベンゾトリアゾール、4アミノ1,2,3トリアゾール、4,5ジアミノ1,2,3トリアゾール、1,2,4トリアゾール、3アミノ1,2,4トリアゾール、3,5ジアミノ1,2,4トリアゾールである。   Specific examples of the heterocyclic compound that can be particularly preferably used in the present invention include, but are not limited to, the following. That is, 1-H tetrazole, 5 amino 1,2,3,4 tetrazole, 5 methyl 1,2,3,4 tetrazole, 1,2,3 triazole, 1,2,3 benzotriazole, 4 amino 1,2, 3 triazole, 4,5 diamino 1,2,3 triazole, 1,2,4 triazole, 3 amino 1,2,4 triazole, 3,5 diamino 1,2,4 triazole.

本発明で用いる複素環化合物は、単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。)1L中、0.0001〜1.0molが好ましく、より好ましくは0.0005〜0.5mol、更に好ましくは0.0005〜0.05molである。   The total amount of the heterocyclic compound used in the present invention is 0. In 1 L of a metal polishing liquid used for polishing (that is, a metal polishing liquid after dilution when diluted with water or an aqueous solution). 0001-1.0 mol is preferable, More preferably, it is 0.0005-0.5 mol, More preferably, it is 0.0005-0.05 mol.

<(d)カチオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、及び、水溶性高分子>
本発明の金属用研磨液は、カチオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、及び、水溶性高分子から選択される少なくとも1種を含有する。(d)成分の含有量は、金属用研磨液の全質量に対し、0.0001質量%〜1質量%の範囲であることが好ましい。
<(D) Cationic surfactant, nonionic surfactant, and water-soluble polymer>
The metal polishing slurry of the present invention contains at least one selected from a cationic surfactant, a nonionic surfactant, and a water-soluble polymer. (D) It is preferable that content of a component is the range of 0.0001 mass%-1 mass% with respect to the total mass of the polishing liquid for metals.

−カチオン性界面活性剤−
カチオン性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好ましく、これらの中でも、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がより好ましい。
カチオン性界面活性剤の添加量は、総量として、研磨に使用する際の金属用研磨液の1L中、0.0001〜10g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。
-Cationic surfactant-
As the cationic surfactant, aliphatic amine salts, aliphatic quaternary ammonium salts, benzalkonium chloride salts, benzethonium chloride, pyridinium salts, and imidazolinium salts are preferable. Among these, aliphatic amine salts, aliphatic More preferred are quaternary ammonium salts and benzalkonium chloride salts.
The total amount of the cationic surfactant added is preferably 0.0001 to 10 g and more preferably 0.01 to 5 g in 1 L of a metal polishing liquid used for polishing. 0.1-3 g is particularly preferable.

−ノニオン性界面活性剤−
ノニオン性界面活性剤として、エーテル型、エーテルエステル型、エステル型、含窒素型が挙げられ、エーテル型として、ポリオキシエチレンアルキルおよびアルキルフェニルエーテル、アルキルアリルホルムアルデヒド縮合ポリオキシエチレンエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックポリマー、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルが挙げられ、エーテルエステル型として、グリセリンエステルのポリオキシエチレンエーテル、ソルビタンエステルのポリオキシエチレンエーテル、ソルビトールエステルのポリオキシエチレンエーテル、エステル型として、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、グリセリンエステル、ポリグリセリンエステル、ソルビタンエステル、プロピレングリコールエステル、ショ糖エステル、含窒素型として、脂肪酸アルカノールアミド、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、ポリオキシエチレンアルキルアミド等が例示される。
-Nonionic surfactant-
Nonionic surfactants include ether type, ether ester type, ester type, and nitrogen-containing type. Ether type includes polyoxyethylene alkyl and alkylphenyl ether, alkylallyl formaldehyde condensed polyoxyethylene ether, polyoxyethylene poly Examples include oxypropylene block polymer, polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ether, ether ester type, glycerin ester polyoxyethylene ether, sorbitan ester polyoxyethylene ether, sorbitol ester polyoxyethylene ether, ester type, Polyethylene glycol fatty acid ester, glycerol ester, polyglycerol ester, sorbitan ester, propylene glycol ester Ether, sucrose ester, a nitrogen-containing type, fatty acid alkanolamides, polyoxyethylene fatty acid amides, polyoxyethylene alkyl amide, and the like.

ノニオン性界面活性剤の添加量は、総量として、研磨に使用する際の金属用研磨液の1L中、0.0001〜10g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 nonionic surfactant added is preferably 0.0001 to 10 g, more preferably 0.01 to 5 g in 1 liter of the metal polishing liquid used for polishing. 0.1-3 g is particularly preferable.

−水溶性高分子−
水溶性高分子としては、ポリアクリル酸及びその塩、ポリメタクリル酸及びその塩、ポリアミド酸及びその塩、ポリマレイン酸、ポリイタコン酸、ポリフマル酸、ポリ(p−スチレンカルボン酸)、及びポリグリオキシル酸等のポリカルボン酸及びその塩が挙げられる。さらに、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン及びポリアクロレイン等のビニル系ポリマーが挙げられる。
-Water-soluble polymer-
Examples of water-soluble polymers include polyacrylic acid and salts thereof, polymethacrylic acid and salts thereof, polyamic acid and salts thereof, polymaleic acid, polyitaconic acid, polyfumaric acid, poly (p-styrenecarboxylic acid), and polyglyoxylic acid. And polycarboxylic acids thereof and salts thereof. Furthermore, vinyl polymers such as polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone and polyacrolein can be mentioned.

但し、適用する被研磨体が半導体集積回路用シリコン基板などの場合はアルカリ金属、アルカリ土類金属、ハロゲン化物等による汚染は望ましくないため、水溶性高分子が酸の場合は、酸のまま用いるか、もしくは、そのアンモニウム塩の状態で用いることが望ましい。水溶性高分子としては、上記の中でも、ポリアクリル酸アンモニウム塩、ポリビニルアルコール、ポロビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックポリマーがより好ましい。   However, if the object to be polished is a silicon substrate for a semiconductor integrated circuit or the like, contamination with alkali metal, alkaline earth metal, halide, etc. is not desirable, so if the water-soluble polymer is an acid, use it as an acid. Or the ammonium salt is preferably used. Among the above, as the water-soluble polymer, polyacrylic acid ammonium salt, polyvinyl alcohol, polo vinyl pyrrolidone, polyethylene glycol, and polyoxyethylene polyoxypropylene block polymer are more preferable.

水溶性高分子の添加量は、総量として、研磨に使用する際の金属用研磨液の1L中、0.0001〜30gとすることが好ましく、0.01〜10g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 water-soluble polymer added is preferably 0.0001 to 30 g, more preferably 0.01 to 10 g in 1 L of a metal polishing liquid used for polishing. It is especially preferable to set it as 1-3g.

本発明に係る(d)成分である、界面活性剤及び/又は水溶性高分子の添加量は、充分な効果を得る上で、金属用研磨液の1L中0.001g以上が好ましく、CMP速度の低下防止の点から10g以下が好ましい。
また、これらの界面活性剤及び/又は水溶性高分子の重量平均分子量としては、50〜100000が好ましく、特には200〜50000が好ましい。
本発明に係る界面活性剤は、1種のみでもよいし、2種以上を使用してもよく、異なる種類の活性剤を併用することもできる。
The addition amount of the surfactant and / or water-soluble polymer as component (d) according to the present invention is preferably 0.001 g or more in 1 liter of the metal polishing liquid in order to obtain a sufficient effect. 10 g or less is preferable from the viewpoint of preventing the decrease in the thickness.
Moreover, as a weight average molecular weight of these surfactant and / or water-soluble polymer, 50-100000 are preferable, and 200-50000 are especially preferable.
Only one type of surfactant according to the present invention may be used, two or more types may be used, and different types of surfactants may be used in combination.

また、本発明に係る(d)成分と(a)成分である特定コロイダルシリカとの含有比としては、質量比で、0.0001:1〜1:0.001であることが好ましく、0.001:1〜1:0.01であることがより好ましく、0.005:1〜1:0.1であることが特に好ましい。   The content ratio of the component (d) according to the present invention to the specific colloidal silica as the component (a) is preferably 0.0001: 1 to 1: 0.001 in terms of mass ratio. The ratio is more preferably 001: 1 to 1: 0.01, and particularly preferably 0.005: 1 to 1: 0.1.

なお、本発明の金属用研磨液は、本発明の効果を損なわない範囲で、本発明に係る界面活性剤以外の他の界面活性剤子を含有してもよい。   In addition, the metal-polishing liquid of this invention may contain other surfactants other than the surfactant which concerns on this invention in the range which does not impair the effect of this invention.

<(e)酸化剤>
本発明の研磨液は、研磨対象の金属を酸化できる化合物(酸化剤)を含有することが好ましい。
酸化剤としては、例えば、過酸化水素、過酸化物、硝酸塩、ヨウ素酸塩、過ヨウ素酸塩、次亜塩素酸塩、亜塩素酸塩、塩素酸塩、過塩素酸塩、過硫酸塩、重クロム酸塩、過マンガン酸塩、オゾン水及び銀(II)塩、鉄(III)塩が挙げられる。
鉄(III)塩としては例えば、硝酸鉄(III)、塩化鉄(III)、硫酸鉄(III)、臭化鉄(III)など無機の鉄(III)塩の他、鉄(III)の有機錯塩が好ましく用いられる。
<(E) Oxidizing agent>
The polishing liquid of the present invention preferably contains a compound (oxidant) that can oxidize the metal to be polished.
Examples of the oxidizing agent include hydrogen peroxide, peroxide, nitrate, iodate, periodate, hypochlorite, chlorite, chlorate, perchlorate, persulfate, Examples thereof include dichromate, permanganate, ozone water, silver (II) salt, and iron (III) salt.
Examples of iron (III) salts include inorganic iron (III) salts such as iron nitrate (III), iron chloride (III), iron sulfate (III), iron bromide (III), and organic iron (III) salts. Complex salts are preferably used.

鉄(III)の有機錯塩を用いる場合、鉄(III)錯塩を構成する錯形成化合物としては、例えば、酢酸、クエン酸、シュウ酸、サリチル酸、ジエチルジチオカルバミン酸、コハク酸、酒石酸、グリコール酸、チオグリコール酸、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−エタンジチオール、マロン酸、グルタル酸、3−ヒドロキシ酪酸、プロピオン酸、フタル酸、イソフタル酸、3−ヒドロキシサリチル酸、3,5−ジヒドロキシサリチル酸、没食子酸、安息香酸、マレイン酸などやこれらの塩の他、アミノポリカルボン酸及びその塩が挙げられる。   When an organic complex salt of iron (III) is used, examples of the complex-forming compound constituting the iron (III) complex salt include acetic acid, citric acid, oxalic acid, salicylic acid, diethyldithiocarbamic acid, succinic acid, tartaric acid, glycolic acid, thiol Glycolic acid, ethylenediamine, trimethylenediamine, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,2-ethanedithiol, malonic acid, glutaric acid, 3-hydroxybutyric acid, propionic acid, phthalic acid, isophthalic acid, 3-hydroxysalicylic acid, 3,5 -In addition to dihydroxysalicylic acid, gallic acid, benzoic acid, maleic acid and the like and salts thereof, aminopolycarboxylic acids and salts thereof may be mentioned.

アミノポリカルボン酸及びその塩としては、エチレンジアミン−N,N,N',N'−四酢酸、1,3−ジアミノプロパン−N,N,N',N'−四酢酸、エチレンジアミン−N,N'−ジコハク酸(ラセミ体)、エチレンジアミンジコハク酸(SS体)、N−(2−カルボキシラートエチル)−L−アスパラギン酸、N−(カルボキシメチル)−L−アスパラギン酸、β−アラニンジ酢酸、メチルイミノジ酢酸、ニトリロ三酢酸、イミノジ酢酸など及びその塩が挙げられる。対塩の種類は、アンモニウム塩が好ましい。   Aminopolycarboxylic acids and salts thereof include ethylenediamine-N, N, N ′, N′-tetraacetic acid, 1,3-diaminopropane-N, N, N ′, N′-tetraacetic acid, ethylenediamine-N, N '-Disuccinic acid (racemic), ethylenediamine disuccinic acid (SS), N- (2-carboxylateethyl) -L-aspartic acid, N- (carboxymethyl) -L-aspartic acid, β-alanine diacetic acid, Examples thereof include methyliminodiacetic acid, nitrilotriacetic acid, iminodiacetic acid, and salts thereof. The type of counter salt is preferably an ammonium salt.

酸化剤の中でも、過酸化水素、過硫酸塩、並びに鉄(III)のエチレンジアミン−N,N,N',N'−四酢酸、1,3−ジアミノプロパン−N,N,N',N'−四酢酸及びエチレンジアミンジコハク酸(SS体)の錯体が最も好ましい。   Among the oxidizing agents, hydrogen peroxide, persulfate, and iron (III) ethylenediamine-N, N, N ′, N′-tetraacetic acid, 1,3-diaminopropane-N, N, N ′, N ′ -Most preferred is a complex of tetraacetic acid and ethylenediamine disuccinic acid (SS form).

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あたり、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 per 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.

また、酸化剤は、研磨液を使用して研磨を行う際に、酸化剤以外の他の成分を含む組成物に混合して使用することが好ましい。酸化剤を混合する時期としては、研磨液を使用する直前の1時間以内が好ましく、更に好ましくは5分以内、特に好ましくは、研磨装置にて研磨液を供給する直前に混合器を設け、被研磨面へ供給する直前5秒以内に混合することである。   Moreover, it is preferable to mix and use an oxidizing agent in the composition containing other components other than an oxidizing agent, when grind | polishing using polishing liquid. The timing for mixing the oxidizing agent is preferably within 1 hour immediately before using the polishing liquid, more preferably within 5 minutes, and particularly preferably, a mixer is provided immediately before the polishing liquid is supplied by the polishing apparatus. Mixing within 5 seconds immediately before feeding to the polishing surface.

<(f)キレート剤>
本発明の金属用研磨液は、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(すなわち硬水軟化剤)を含有することが好ましい。キレート剤としては、カルシウムやマグネシウムの沈澱防止剤である汎用の硬水軟化剤やその類縁化合物であり、例えば、ニトリロ三酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、エチレンジアミン四酢酸、N,N,N−トリメチレンホスホン酸、エチレンジアミン−N,N,N',N'−テトラメチレンスルホン酸、トランスシクロヘキサンジアミン四酢酸、1,2−ジアミノプロパン四酢酸、グリコールエーテルジアミン四酢酸、エチレンジアミンオルトヒドロキシフェニル酢酸、エチレンジアミンジ琥珀酸(SS体)、N−(2−カルボキシラートエチル)−L−アスパラギン酸、β−アラニンジ酢酸、2−ホスホノブタン−1,2,4−トリカルボン酸、1−ヒドロキシエチリデン−1,1−ジホスホン酸、N,N'−ビス(2−ヒドロキシベンジル)エチレンジアミン−N,N'−ジ酢酸、1,2−ジヒドロキシベンゼン−4,6−ジスルホン酸等が挙げられる。
<(F) Chelating agent>
The metal polishing liquid of the present invention preferably contains a chelating agent (that is, a hard water softening agent) as necessary in order to reduce adverse effects such as mixed polyvalent metal ions. Chelating agents include general water softeners and related compounds that are calcium and magnesium precipitation inhibitors, such as nitrilotriacetic acid, diethylenetriaminepentaacetic acid, ethylenediaminetetraacetic acid, N, N, N-trimethylenephosphonic acid. , Ethylenediamine-N, N, N ′, N′-tetramethylenesulfonic acid, transcyclohexanediaminetetraacetic acid, 1,2-diaminopropanetetraacetic acid, glycol etherdiaminetetraacetic acid, ethylenediamine orthohydroxyphenylacetic acid, ethylenediamine disuccinic acid ( SS form), N- (2-carboxylateethyl) -L-aspartic acid, β-alanine diacetic acid, 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid, 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid, N , N′-bis (2-hydroxyben Le) ethylenediamine -N, N'-diacetic acid, 1,2-dihydroxy-4,6-disulfonic acid.

キレート剤は必要に応じて2種以上併用してもよい。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良く、例えば、研磨に使用する際の研磨液の1L中、0.0003mol〜0.07molになるように添加する。   Two or more chelating agents may be used in combination as 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 0.07 mol in 1 L of a polishing liquid used for polishing. Add to be.

<(g)pH調整剤>
本発明の金属用研磨液は、必要に応じて、pH調整のために、無機酸、アルカリ剤、さらにはpHの変動抑制の点から緩衝剤を含有することができる。無機酸としては、硫酸、硝酸、ホウ酸、燐酸、炭酸などが挙げられ、無機酸の中では硝酸、燐酸が好ましい。
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。
<(G) pH adjuster>
The metal polishing slurry of the present invention may contain an inorganic acid, an alkali agent, and further a buffer from the viewpoint of suppressing pH fluctuations, as necessary, for pH adjustment. Examples of the inorganic acid include sulfuric acid, nitric acid, boric acid, phosphoric acid, and carbonic acid. Among inorganic acids, nitric acid and phosphoric acid are preferable.
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。
上記酸、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.
By using the acid, alkali agent and buffer, the pH of the metal polishing slurry of the present invention is adjusted to the above preferred range.

<(h)分散媒>
本発明においては、散媒として水単独、又は水を主成分(分散媒中、50〜99質量%)とし、アルコ−ル、グリコ−ル等の水溶性有機溶媒を副成分(1〜30質量%)として配合したものが使用できる。水は、できる限り巨大粒子を含まない純水又はイオン交換水が好ましい。アルコ−ルとしては、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコールが、グリコ−ル類としては、エチレングリコール、テトラメチレングリコール、ジエチレングリコ−ル、プロピレングリコ−ル、ポリエチレングリコ−ル、等が挙げられる。研磨液中に占める分散媒の含有量は、75〜95質量%、好ましくは85〜90質量%である。研磨液の基板上への供給性の観点から75質量%以上が好ましい。
<(H) Dispersion medium>
In the present invention, water alone or water as a main component (50 to 99% by mass in the dispersion medium) is used as a dispersion medium, and a water-soluble organic solvent such as alcohol or glycol is used as a minor component (1 to 30% by mass). %) Can be used. The water is preferably pure water or ion-exchanged water that does not contain macro particles as much as possible. Examples of the alcohol include methyl alcohol, ethyl alcohol, and isopropyl alcohol, and examples of the glycol include ethylene glycol, tetramethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, and polyethylene glycol. The content of the dispersion medium in the polishing liquid is 75 to 95% by mass, preferably 85 to 90% by mass. 75 mass% or more is preferable from a viewpoint of the supply property to the board | substrate of polishing liquid.

本発明においては、研磨面への吸着性や反応性、研磨金属の溶解性、被研磨面の電気化学的性質、化合物官能基の解離状態、液としての安定性などにより、適時化合物種、添加量やpH、分散媒を設定することが好ましい。   In the present invention, depending on the adsorptivity and reactivity to the polishing surface, the solubility of the polishing metal, the electrochemical properties of the surface to be polished, the dissociation state of the compound functional group, the stability as a liquid, etc. It is preferable to set the amount, pH, and dispersion medium.

なお、研磨液の濃縮液作製時に添加する成分の内、室温での溶媒に対する溶解度が5%未満の物の配合量は、室温での溶媒に対する溶解度の2倍以内とすることが好ましく、1.5倍以内とすることがより好ましい。この添加量が2倍以上では濃縮液を5℃に冷却した際の析出を防止するのが困難となる。   In addition, it is preferable that the compounding quantity of the thing with the solubility with respect to the solvent in room temperature among the components added at the time of preparation of the concentrated liquid of polishing liquid is less than twice the solubility with respect to the solvent at room temperature. More preferably, it is within 5 times. If this addition amount is twice or more, it becomes difficult to prevent precipitation when the concentrate is cooled to 5 ° C.

[化学的機械的研磨方法]
本発明の金属用研磨液が好適に適用される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により実施されてる。
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]
A chemical mechanical polishing method to which the metal polishing liquid of the present invention is suitably applied is to supply the metal polishing liquid of the present invention to a polishing pad on a polishing surface plate, and rotate the polishing surface plate. The polishing is performed by moving the polishing pad relative to the surface to be polished while being in contact with the surface to be polished.
Hereinafter, this chemical mechanical polishing method will be described in detail.

(研磨装置)
本発明の金属用研磨液が適用される研磨方法を実施できる装置について説明する。
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)
An apparatus capable of carrying out a polishing method to which the metal polishing liquid of the present invention is applied will be described.
As a polishing apparatus, a holder for holding an object to be polished (semiconductor substrate or the like) having a surface to be polished, and a polishing platen to which a polishing pad is attached (a motor or the like whose rotation speed can be changed is attached), A general polishing apparatus provided can be used. For example, FREX300 (Ebara Manufacturing Co., Ltd.) can be used.

(研磨圧力)
本発明が適用される研磨方法では、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 to which the present invention is applied, 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)
本発明が適用される研磨方法では、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 to which the present invention is applied, polishing is preferably performed at a rotation speed of the polishing platen of 50 to 200 rpm, and more preferably 60 to 150 rpm.

(研磨液供給方法)
研磨液供給は、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とにより行われる。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)
The polishing liquid is supplied by continuously supplying the metal polishing liquid to the polishing pad on the polishing surface plate with a pump or the like while polishing the target metal. Although there is no restriction | limiting in this supply amount, it is preferable that the surface of a polishing pad is always covered with polishing liquid.

本発明が適用される研磨方法には、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 to which the present invention is applied, 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, it is also possible to apply 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.

これらの方法以外に、研磨液が含有すべき成分を少なくとも2つの構成成分に分けて、それらを使用する際に、水又は水溶液を加え希釈して研磨パッドに供給する方法も、本発明に用いることができる。この場合、酸化剤を含む成分と、本発明における有機酸等の他の成分と、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 a component containing an oxidizing agent and another component such as an organic acid in the present invention.

具体的には、酸化剤を1つの構成成分(A)とし、有機酸、不導体膜形成剤、界面活性剤及び/又は水溶性高分子、添加剤、並びに水を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, an oxidizing agent is one component (A), and an organic acid, a non-conductive film forming agent, a surfactant and / or a water-soluble polymer, an additive, and water are one component (B). It is preferable to dilute the component (A) and the component (B) with water or an aqueous solution when using them. 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)
本発明の金属用研磨液が適用される研磨方法において、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 to which the metal polishing liquid of the present invention is applied, 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)
研磨パッドとしては、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)
There is no restriction | limiting in particular as a polishing pad, A non-foaming structure pad or a foaming structure pad may be sufficient. 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、本発明の金属用研磨液を用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 using the metal polishing liquid of the present invention will be described.

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。
ウェハは、径が200mm以上であることが好ましく、特には300mm以上が好ましい。300mm以上である時に顕著に本発明の効果を発揮する。
The object to be polished in the present invention is preferably a substrate (wafer) having wiring made of copper or a copper alloy.
The diameter of the wafer is preferably 200 mm or more, and particularly preferably 300 mm or more. The effect of the present invention is remarkably exhibited when the thickness is 300 mm or more.

(配線金属材料)
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)
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.

〔特定コロイダルシリカ(A−1)の調製〕
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重量%、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℃で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。
[Preparation of specific colloidal silica (A-1)]
Ammonia water is added to 1000 g of a 20 mass% aqueous dispersion of colloidal silica to adjust the pH to 9.0, and then the Al 2 O 3 concentration is 3.6% by weight and Na 2 O / Al with stirring at room temperature. 15.9 g of an aqueous sodium aluminate solution having a 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, 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 group-type strongly basic anion exchange. A column packed with a resin (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.

〔特定コロイダルシリカ(A−2)の調製〕
特定コロイダルシリカ(A−1)の調製において、加熱処理を行わずに、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。
[Preparation of specific colloidal silica (A-2)]
In the preparation of the specific colloidal silica (A-1), a column filled with a hydrogen-type strongly acidic cation exchange resin (Amberlite IR-120B) without performing heat treatment, and a hydroxyl group-type strongly basic anion exchange resin ( A column packed with Amberlite IRA-410) was passed through a column at a space velocity of 1 h -1 at room temperature, and the initial distillation was cut.

得られた特定コロイダルシリカA−1〜A−2は、調製後の増粘、ゲル化は見られなかった。   The obtained specific colloidal silicas A-1 to A-2 did not show thickening or gelation after preparation.

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。上記の方法により求めた特定コロイダルシリカのアルミニウム被覆量は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30nmであった。
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. The aluminum coating amount of the specific colloidal silica obtained by the above method was 1%. Moreover, the size (volume equivalent diameter) of specific colloidal silica was 30 nm when measured by the above-mentioned method.

<実施例1〜9、比較例1>
(金属用研磨液の調製)
前記により得られた特定コロイダルシリカを砥粒として、下記に示す組成で、実施例及び比較例の金属用研磨液(1)〜(12)を調製した。
<Examples 1 to 9, Comparative Example 1>
(Preparation of metal polishing liquid)
Using the specific colloidal silica obtained as described above as abrasive grains, metal polishing liquids (1) to (12) of Examples and Comparative Examples were prepared with the compositions shown below.

−金属用研磨液の組成−
・(a)特定コロイダルシリカ(平均粒子径30nm) ・・・5g/L
・(b)有機酸:グリシン ・・・10g/L
・(c)不動態膜形成剤:ベンゾトリアゾール(BTA)・・・1g/L
・(d)表1に示す界面活性剤又は水溶性高分子 ・・・(表1に記載の量)
・(e)酸化剤:30%過酸化水素 ・・・15g/L
純水を加えて全量1000mLとし、また、硝酸及びアンモニアを用いてpHを4.5に調整した。なお、(e)酸化剤は研磨直前に研磨液に加えた。
-Composition of metal polishing liquid-
・ (A) Specific colloidal silica (average particle size 30 nm) 5 g / L
・ (B) Organic acid: Glycine ... 10g / L
(C) Passive film forming agent: benzotriazole (BTA) 1 g / L
(D) Surfactant or water-soluble polymer shown in Table 1 (amount described in Table 1)
(E) Oxidizing agent: 30% hydrogen peroxide ... 15 g / L
Pure water was added to make a total volume of 1000 mL, and the pH was adjusted to 4.5 using nitric acid and ammonia. Note that (e) the oxidizing agent was added to the polishing liquid immediately before polishing.

前記のようにして得られた各金属用研磨液を用い、以下に示す研磨方法により研磨を行い行った。   Using each metal polishing liquid obtained as described above, polishing was performed by the following polishing method.

(研磨方法: 8inchウェハを用いた研磨)
研磨装置としてラップマスター社製装置「LGP−613」を使用し、下記の条件で、研磨液を供給しながら各ウエハに設けられた銅膜を研磨した。
被研磨体(基盤):8inch銅膜付きシリコンウエハ
テ−ブル回転数 :50rpm
ヘッド回転数 :50rpm
研磨圧力 :168hPa
研磨パッド :ロデール・ニッタ株式会社製 品番IC-1400
研磨液供給速度 :200ml/分
(Polishing method: Polishing using 8-inch wafer)
The apparatus “LGP-613” manufactured by Lapmaster Co. was used as a polishing apparatus, and the copper film provided on each wafer was polished under the following conditions while supplying the polishing liquid.
Object to be polished (base): Silicon wafer with 8 inch copper film Table rotation speed: 50 rpm
Head rotation speed: 50 rpm
Polishing pressure: 168 hPa
Polishing pad: Product number IC-1400 manufactured by Rodel Nitta Co., Ltd.
Polishing liquid supply speed: 200 ml / min

(評価)
(1)研磨後の被研磨面上の残留砥粒の評価
研磨後の各ウェハを充分に水洗し乾燥した後、(株)日立ハイテクノロジー製の走査型電子顕微鏡「S−4800」を用いてウェハ表面状態を観察し、ウェハ表面に残留する砥粒を確認した。評価基準は以下の通りである。結果を表1に示す。
−評価基準−
○:砥粒がほぼない状態(1平方cmあたり10個未満程度)
△:砥粒が確認される状態(1平方cmあたり10個以上1000個未満程度)
×:一面に砥粒が確認される状態(1平方cmあたり1000個以上程度)
(Evaluation)
(1) Evaluation of Residual Abrasive Grains on Polished Surface after Polishing After each wafer after polishing was sufficiently washed with water and dried, using a scanning electron microscope “S-4800” manufactured by Hitachi High-Technology Corporation. The wafer surface state was observed, and the abrasive grains remaining on the wafer surface were confirmed. The evaluation criteria are as follows. The results are shown in Table 1.
-Evaluation criteria-
○: No abrasive grains (less than 10 per square centimeter)
(Triangle | delta): The state by which an abrasive grain is confirmed (about 10 or more per square centimeter and less than about 1000 pieces)
X: A state in which abrasive grains are confirmed on one surface (about 1000 or more per square centimeter)

(2)金属用研磨液の経時後における沈殿・凝集発生の評価
各金属用研磨液を24時間静置した後、研磨液中における沈殿・凝集の発生の有無を目視にて確認した。評価基準は以下の通りである。結果を表1に示す
−評価基準−
○:目視にて沈殿が確認されない
×:目視にて沈殿が確認される
(2) Evaluation of Precipitation / Aggregation Generation after Time of Metal Polishing Liquid After each metal polishing liquid was allowed to stand for 24 hours, the presence / absence of precipitation / aggregation in the polishing liquid was visually confirmed. The evaluation criteria are as follows. The results are shown in Table 1 -Evaluation criteria-
○: Precipitation is not visually confirmed ×: Precipitation is visually confirmed

Figure 2007220995
Figure 2007220995

表1に示されるように、(a)特定コロイダルシリカを含有する金属研磨液中に、本発明に係る(d)成分(カチオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、及び、水溶性高分子から選択される少なくとも1種)を添加した実施例の金属用研磨液は、研磨後における被研磨面上の砥粒の残留が抑制されていることが確認された。また、(d)成分の添加量は、被研磨面上の砥粒の残留抑制、及び、研磨液における砥粒の分散安定性の点から、0.0001質量%〜1質量%の範囲内であることが、特に好適であることが確認された。   As shown in Table 1, (a) component (d) (cationic surfactant, nonionic surfactant, and water-soluble polymer) according to the present invention is contained in a metal polishing liquid containing specific colloidal silica. It was confirmed that in the metal polishing liquid of the example to which at least one selected from (1) was added, residual abrasive grains on the surface to be polished after polishing were suppressed. In addition, the amount of component (d) added is within the range of 0.0001% by mass to 1% by mass from the viewpoint of suppressing residual abrasive grains on the surface to be polished and the dispersion stability of the abrasive grains in the polishing liquid. It has been confirmed that it is particularly suitable.

Claims (2)

(a)表面の一部がアルミニウム原子で覆われているコロイダルシリカと、
(b)有機酸と、
(c)不動態膜形成剤と、
(d)カチオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、及び、水溶性高分子から選択される少なくとも1種と、
を含有することを特徴とする金属用研磨液。
(A) colloidal silica in which part of the surface is covered with aluminum atoms;
(B) an organic acid;
(C) a passive film-forming agent;
(D) at least one selected from a cationic surfactant, a nonionic surfactant, and a water-soluble polymer;
A metal-polishing liquid, comprising:
前記(d)カチオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、及び、水溶性高分子から選択される少なくとも1種の含有量が、金属用研磨液の全質量に対し、0.0001質量%〜1質量%の範囲であることを特徴とする請求項1に記載の金属用研磨液。   The content of at least one selected from (d) a cationic surfactant, a nonionic surfactant, and a water-soluble polymer is 0.0001% by mass to the total mass of the metal polishing slurry. The metal polishing slurry according to claim 1, wherein the metal polishing slurry is in the range of 1% by mass.
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