JP2007227669A - Chemical mechanical polishing method - Google Patents

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Tomohiko Akatsuka
朝彦 赤塚
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a chemical mechanical polishing method capable of improving polishing processing efficiency by continuously polishing a conductor film and a barrier metal film on the same polishing table. <P>SOLUTION: The chemical mechanical polishing method is used to polish a workpiece having a barrier metal film and a conductor film provided on the barrier metal film in a process of manufacturing a semiconductor device. In this method, a first polishing process in which a polishing solution A is used to polish the conductor film, and a second polishing process in which a polishing solution B is used to polish the barrier metal film are continuously executed on the same polishing table having a polishing pad arranged thereon, and the polishing solutions A and B each contain components such as (1) particles having a primary grain size of 20-50 nm and degree of association of 2-5, (2) an organic acid and (3) an oxidizing agent. <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ける化学的機械的研磨方法に関する。更に詳しくは、本発明は、半導体デバイスの製造工程における研磨加工時に効率的な処理が可能な化学機械用研磨方法に関する。     The present invention relates to a chemical mechanical polishing method in a semiconductor device manufacturing process. More particularly, the present invention relates to a chemical mechanical polishing method capable of efficient processing during polishing processing in a semiconductor device manufacturing process.

微細化・高密度化が加速する半導体集積回路の形成において、銅は低抵抗材料であり、非常に有用な電気的接続材料として近年非常に着目されている。
現在、銅及び銅を主成分とする合金を用いた配線の形成は、一般的に次のようにして形成される。
即ち、絶縁膜に溝や接続孔等の凹部を形成し、バリア金属膜を形成した後に、その凹部を埋め込むように銅膜をメッキ法により成膜して、続いて、化学的機械的研磨(以下、CMPと称する。)によって、凹部以外の絶縁膜表面が完全に露出するまで研磨して表面を平坦化し、凹部に銅が埋め込まれた埋め込み銅配線やビアプラグ、コンタクトプラグ等の電気的接続部を形成している。
Copper is a low resistance material in the formation of semiconductor integrated circuits where miniaturization and high density are accelerated, and in recent years, it has attracted much attention as a very useful electrical connection material.
Currently, formation of wiring using copper and an alloy containing copper as a main component is generally performed as follows.
That is, after forming recesses such as grooves and connection holes in the insulating film and forming a barrier metal film, a copper film is formed by plating so as to fill the recesses, followed by chemical mechanical polishing ( (Hereinafter referred to as CMP), the surface of the insulating film other than the recesses is polished until it is completely exposed to flatten the surface, and copper is embedded in the recesses. Electrical connection portions such as embedded copper wiring, via plugs, contact plugs, etc. Is forming.

以下、埋め込み銅配線を形成する方法について説明する。
シリコン基板上に下層配線を有する絶縁膜からなる下層配線層が形成され、この上に、化学気相成長法でシリコン窒化膜を、化学気相成長方式或いは塗布方式で絶縁膜を、この順に形成する。次いで、絶縁膜に、配線パターン形状を有しシリコン窒化膜に達する凹部を形成する。
続いて、バリア金属膜をスパッタリング法により形成する。その後、この上に電解メッキ法により銅膜(導体膜)を凹部が埋め込まれるように全面に形成する。
その後、化学的機械的研磨(CMP)により銅膜を研磨して基板表面を平坦化する。続いて、シリコン窒化膜上のバリア金属膜が完全に除去されるまでCMPを継続する。
Hereinafter, a method of forming the buried copper wiring will be described.
A lower wiring layer made of an insulating film having a lower wiring is formed on a silicon substrate, on which a silicon nitride film is formed by chemical vapor deposition and an insulating film is formed in this order by chemical vapor deposition or coating. To do. Next, a recess having a wiring pattern shape and reaching the silicon nitride film is formed in the insulating film.
Subsequently, a barrier metal film is formed by a sputtering method. Thereafter, a copper film (conductor film) is formed on the entire surface by electrolytic plating so that the recesses are embedded.
Thereafter, the copper film is polished by chemical mechanical polishing (CMP) to planarize the substrate surface. Subsequently, CMP is continued until the barrier metal film on the silicon nitride film is completely removed.

CMPの一般的な方法は、研磨パッドを貼り付けた円形の研磨定盤(プラテン)を回転させながら、研磨パッド表面へ研磨液を滴下して保持させ、更に、パッド表面に基板(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)を加えた状態で基板を回転させ、研磨定盤/基板間の相対運動により発生する機械的摩擦により基板の表面を平坦化するものである。
CMPに用いる研磨液は、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、この技術は、例えば、非特許文献1に記述されている。
A general method of CMP is to rotate a circular polishing platen (platen) to which a polishing pad is attached while dripping and holding the polishing liquid on the surface of the polishing pad, and further to the surface of the substrate (wafer) on the pad surface. The front surface is pressed, the substrate is rotated with a predetermined pressure (polishing pressure) applied from the back surface, and the surface of the substrate is flattened by mechanical friction generated by the relative movement between the polishing platen and the substrate. .
The polishing liquid used for CMP generally includes 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 is that the metal surface is oxidized by an oxidizing agent and the oxide film is polished by removing with an abrasive. This technique is described in Non-Patent Document 1, for example. Yes.

しかしながら、このような固体砥粒を含む研磨液を用いて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)、研磨金属面が皿状にたわむ現象(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上、複数の配線金属面が皿状にたわむ現象(エロージョン)などが発生することがある。
また、研磨後に、被研磨面である基板表面に残留する研磨液を除去するために、研磨終了後に、研磨液に続いて連続的に超純水を滴下/供給して洗い流す工程が必要となる(水ポリッシングと言う)。
However, when CMP is performed using a polishing liquid containing such solid abrasive grains, scratches (scratches), a phenomenon in which the entire polished surface is polished more than necessary (thinning), and a phenomenon in which the polished metal surface bends in a dish shape. (Dishing), an insulator between metal wirings is polished more than necessary, and a plurality of wiring metal surfaces may be bent in a dish shape (erosion).
Further, in order to remove the polishing liquid remaining on the surface of the substrate, which is the surface to be polished, after polishing, a process of continuously dropping and supplying ultrapure water after the polishing liquid and washing it off after the polishing is necessary is required. (Referred to as water polishing).

更に、研磨中においては、固体砥粒や研磨屑(研磨生成物)が研磨パッド上に堆積し、研磨パッド表面への研磨液の保持力を低下させ、結果として、研磨効率を下げる原因となる。加えて、この堆積物は被研磨面へのキズの発生原因ともなり、研磨を行う上で大きな問題となる。
そこで、この堆積した固体砥粒や研磨屑は、ドレッシング又はコンディショニング(以下、コンディショニングと称する。)と呼ばれる処理により、次の研磨を行う前に除去する必要がある。
このように、研磨後には、水ポリッシングと研磨パッドのコンディショニングが必要であり、研磨処理の効率を考えた場合、これらの工程は省けることが望ましい。
Further, during polishing, solid abrasive grains and polishing debris (polishing product) accumulate on the polishing pad, reducing the retention of the polishing liquid on the surface of the polishing pad, resulting in a decrease in polishing efficiency. . In addition, this deposit also causes scratches on the surface to be polished, which is a major problem in polishing.
Therefore, it is necessary to remove the accumulated solid abrasive grains and polishing debris before performing the next polishing by a process called dressing or conditioning (hereinafter referred to as conditioning).
Thus, after polishing, water polishing and conditioning of the polishing pad are necessary, and it is desirable to omit these steps when considering the efficiency of the polishing process.

一方、従来の主たる方法では、CMPは、前述の銅膜を研磨するCu−CMPと、バリア金属膜を研磨するバリアCMPの2段階に分かれており、通常それぞれ異なる研磨液と研磨パッドで研磨が行われる。
この主たる理由としては、研磨液によって最適な研磨パッドの種類、パッドコンディショニングの条件が異なるためである。ここで言う最適とは、研磨速度、平坦化特性、キズ発生の有無等の研磨特性を総合的に調整された状態を言う。
このように、Cu−CMPとバリアCMPとを別々に行うことは、研磨パッド間の搬送時間や、各々の水ポリッシング時間、各々のコンディショニング時間等が余計にかかり、CMP処理の効率化の上で好ましくない。
On the other hand, in the conventional main method, the CMP is divided into two stages, Cu-CMP for polishing the copper film and barrier CMP for polishing the barrier metal film. Usually, polishing is performed with different polishing liquids and polishing pads. Done.
The main reason is that the optimum polishing pad type and pad conditioning conditions differ depending on the polishing liquid. The term “optimal” as used herein refers to a state in which polishing characteristics such as polishing speed, flattening characteristics, and the presence or absence of scratches are comprehensively adjusted.
Thus, performing Cu-CMP and barrier CMP separately requires extra transport time between each polishing pad, each water polishing time, each conditioning time, etc., and improves the efficiency of the CMP process. It is not preferable.

そこで、バリア金属膜と、該バリア金属膜上に設けられた銅膜などの導体膜とを有する被研磨体を研磨する化学的機械的研磨方法において、その研磨処理の効率化が望まれているのが現状である。
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)
Therefore, in a chemical mechanical polishing method for polishing an object to be polished having a barrier metal film and a conductor film such as a copper film provided on the barrier metal film, it is desired to increase the efficiency of the polishing process. is the current situation.
(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、本発明は、半導体デバイスの製造工程において、バリア金属膜と、該バリア金属膜上に設けられた導体膜とを有する被研磨体を研磨する化学的機械的研磨方法であって、導体膜とバリア金属膜とを同じ研磨定盤上で連続的に研磨することができ、研磨処理の効率が向上しうる化学的機械的研磨方法を提供することを目的とする。
This invention is made | formed in view of the said problem, and makes it a subject to achieve the following objectives.
That is, the present invention relates to a chemical mechanical polishing method for polishing an object to be polished having a barrier metal film and a conductor film provided on the barrier metal film in a semiconductor device manufacturing process, An object of the present invention is to provide a chemical mechanical polishing method in which the barrier metal film and the barrier metal film can be continuously polished on the same polishing surface plate and the efficiency of the polishing process can be improved.

本発明者は鋭意検討した結果、特定の組成を有する研磨液を用いることで、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。即ち、本発明は、     As a result of intensive studies, the present inventor has found that the problem can be solved by using a polishing liquid having a specific composition, and has achieved the above object. That is, the present invention

<1> バリア金属膜と、該バリア金属膜上に設けられた導体膜とを有する被研磨体を研磨する化学的機械的研磨方法であって、
研磨液Aを用いて前記導体膜を研磨する第1の研磨工程と、研磨液Bを用いて前記バリア金属膜を研磨する第2の研磨工程と、を研磨パッドが配置された同一の研磨定盤上で連続的に行い、且つ、前記研磨液A及び前記研磨液Bが下記の(1)〜(3)の成分を含むことを特徴とする化学的機械的研磨方法。
(1)一次粒子径が20〜50nmであり、且つ、会合度が2〜5である粒子
(2)有機酸
(3)酸化剤
<1> A chemical mechanical polishing method for polishing an object to be polished having a barrier metal film and a conductor film provided on the barrier metal film,
A first polishing step of polishing the conductor film using the polishing liquid A and a second polishing step of polishing the barrier metal film using the polishing liquid B are the same polishing step in which the polishing pad is disposed. A chemical mechanical polishing method, which is carried out continuously on a board, and wherein the polishing liquid A and the polishing liquid B contain the following components (1) to (3).
(1) Particles having a primary particle diameter of 20 to 50 nm and an association degree of 2 to 5 (2) Organic acid (3) Oxidizing agent

<2> 前記第1の研磨工程と前記第2の研磨工程とで用いられる研磨パッドが同一であることを特徴である<1>に記載の化学的機械的研磨方法。   <2> The chemical mechanical polishing method according to <1>, wherein the polishing pads used in the first polishing step and the second polishing step are the same.

<3> 前記研磨液A及び前記研磨液BのpHが、それぞれ2〜9であることを特徴とする<1>又は<2>に記載の化学的機械的研磨方法。   <3> The chemical mechanical polishing method according to <1> or <2>, wherein the polishing liquid A and the polishing liquid B each have a pH of 2 to 9.

<4> 前記(1)の粒子がコロイダルシリカであることを特徴とする<1>乃至<3>のいずれか1に記載の化学的機械的研磨方法。   <4> The chemical mechanical polishing method according to any one of <1> to <3>, wherein the particles of (1) are colloidal silica.

<5> 前記(1)の粒子の含有量が、下記の範囲内であることを特徴とする<1>乃至<4>のいずれか1に記載の化学的機械的研磨方法。
研磨液A:研磨液Aの質量に対して0.01〜2.0質量%
研磨液B:研磨液Bの質量に対して1.0〜10質量%
<5> The chemical mechanical polishing method according to any one of <1> to <4>, wherein the content of the particles (1) is within the following range.
Polishing liquid A: 0.01-2.0 mass% with respect to the mass of the polishing liquid A
Polishing liquid B: 1.0-10 mass% with respect to the mass of the polishing liquid B

<6> 前記(3)の酸化剤が、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、銀(II)塩、及び鉄(III)塩からなる群から選択される少なくとも1つであることを特徴とする<1>乃至<5>のいずれか1に記載の化学的機械的研磨方法。   <6> The oxidizing agent of (3) is hydrogen peroxide, peroxide, nitrate, iodate, periodate, hypochlorite, chlorite, chlorate, perchlorate <1> characterized by being at least one selected from the group consisting of persulfate, dichromate, permanganate, ozone water, silver (II) salt, and iron (III) salt Or the chemical mechanical polishing method according to any one of <5>.

<7> 前記(3)の酸化剤が過酸化水素であることを特徴とする<6>に記載の化学的機械的研磨方法。   <7> The chemical mechanical polishing method according to <6>, wherein the oxidizing agent of (3) is hydrogen peroxide.

本発明によれば、半導体デバイスの製造工程において、バリア金属膜と、該バリア金属膜上に設けられた導体膜とを有する被研磨体を研磨する化学的機械的研磨方法であって、導体膜とバリア金属膜とを同じ研磨定盤上で連続的に研磨することができ、研磨処理の効率が向上しうる化学的機械的研磨方法を提供することができる。
この研磨方法によれば、面状が良好であり、且つ、残留物が抑制された研磨面を得ることができる。
According to the present invention, there is provided a chemical mechanical polishing method for polishing an object to be polished having a barrier metal film and a conductor film provided on the barrier metal film in a semiconductor device manufacturing process, the conductor film And the barrier metal film can be continuously polished on the same polishing surface plate, and a chemical mechanical polishing method capable of improving the efficiency of the polishing process can be provided.
According to this polishing method, it is possible to obtain a polished surface having a good surface shape and a reduced residue.

本発明の化学的機械的研磨方法は、バリア金属膜と、該バリア金属膜上に設けられた導体膜とを有する被研磨体を研磨する化学的機械的研磨方法であって、
研磨液Aを用いて前記導体膜を研磨する第1の研磨工程(以下、単に「第1の研磨工程」と称する場合がある。)と、研磨液Bを用いて前記バリア金属膜を研磨する第2の研磨工程(以下、単に「第2の研磨工程」と称する場合がある。)と、を研磨パッドが配置された同一の研磨定盤上で連続的に行い、且つ、前記研磨液A及び前記研磨液Bが下記の(1)〜(3)の成分を含むことを特徴とする化学的機械的研磨方法である。
(1)一次粒子径が20〜50nmであり、且つ、会合度が2〜5である粒子
(2)有機酸
(3)酸化剤
The chemical mechanical polishing method of the present invention is a chemical mechanical polishing method for polishing an object to be polished having a barrier metal film and a conductor film provided on the barrier metal film,
A first polishing step for polishing the conductor film using the polishing liquid A (hereinafter sometimes simply referred to as “first polishing step”), and the barrier metal film is polished using the polishing liquid B. A second polishing step (hereinafter sometimes simply referred to as a “second polishing step”) is continuously performed on the same polishing platen on which the polishing pad is disposed, and the polishing liquid A And the polishing liquid B contains the following components (1) to (3).
(1) Particles having a primary particle diameter of 20 to 50 nm and an association degree of 2 to 5 (2) Organic acid (3) Oxidizing agent

ここで、本発明において、「研磨液Aを用いて導体膜を研磨する第1の研磨工程と、研磨液Bを用いてバリア金属膜を研磨する第2の研磨工程と、を研磨パッドが配置された同一の研磨定盤上で連続的に行う」とは、研磨定盤上で研磨液Aを用いて導体膜の研磨を行った後、他の研磨定盤への移動や、コンディショニング等の処理を行うことなく、導体膜の研磨に用いたものと同一の研磨定盤上で、研磨液Bを用いてバリア金属膜の研磨を行うことを意味する。     Here, in the present invention, the polishing pad arranges “a first polishing step for polishing the conductor film using the polishing liquid A and a second polishing step for polishing the barrier metal film using the polishing liquid B”. "Continuously performed on the same polishing surface plate" means that after polishing the conductor film using the polishing liquid A on the polishing surface plate, the transfer to another polishing surface plate, conditioning, etc. It means that the barrier metal film is polished using the polishing liquid B on the same polishing surface plate as that used for polishing the conductor film without performing the treatment.

まず、本発明の化学的機械的研磨方法に用いられる研磨液A及び研磨液Bに以下について説明する。
なお、以下、研磨液A及び研磨液Bを総じて、「研磨液」と称する場合がある。
本発明における研磨液A及び研磨液Bは、前記(1)〜(3)の成分を含むことを要する。これら(1)〜(3)の成分の量をそれぞれ調整することで、研磨液Aは導体膜を研磨するのに好適な組成とすることができ、研磨液Bはバリア金属膜を研磨するのに好適な組成とすることができる。これにより、同一の研磨定盤上において、第1の研磨工程と第2の研磨工程とを行っても、被研磨体の導体膜とバリア金属膜とを研磨することが可能になる。
なお、以下に示す研磨液に対する各種成分の含有量(添加量)は、いずれも「研磨に使用する際の研磨液(即ち、水又は水溶液で希釈する場合は希釈後の研磨液を指す)」に対する含有量(添加量)である。
これら(1)〜(3)の成分について、詳細に説明する。
First, the following description will be made on the polishing liquid A and the polishing liquid B used in the chemical mechanical polishing method of the present invention.
Hereinafter, the polishing liquid A and the polishing liquid B may be collectively referred to as “polishing liquid”.
The polishing liquid A and the polishing liquid B in the present invention are required to contain the components (1) to (3). By adjusting the amount of each of these components (1) to (3), the polishing liquid A can have a composition suitable for polishing the conductor film, and the polishing liquid B polishes the barrier metal film. It can be set as a suitable composition. As a result, even if the first polishing step and the second polishing step are performed on the same polishing surface plate, the conductor film and the barrier metal film of the object to be polished can be polished.
In addition, the content (addition amount) of various components with respect to the polishing liquid shown below is “the polishing liquid used for polishing (that is, the diluted polishing liquid when diluted with water or an aqueous solution”). It is content (addition amount) with respect to.
The components (1) to (3) will be described in detail.

〔(1)一次粒子径が20〜50nmであり、且つ、会合度が2〜5である粒子〕
本発明における研磨液を構成する(1)一次粒子径が20〜50nmであり、且つ、会合度が2〜5である粒子(以下、適宜、特定粒子と称する。)は、砥粒として機能する粒子である。
この特定粒子としては、具体的には、ヒュームドシリカ、コロイダルシリカ、ヒュームドアルミナ、ヒュームドチタニアが挙げられ、中でも、研磨速度と研磨時に発生するキズの点から、コロイダルシリカが好ましいものとして挙げられる。
[(1) Particles having a primary particle size of 20 to 50 nm and an association degree of 2 to 5]
(1) Particles having a primary particle diameter of 20 to 50 nm and an association degree of 2 to 5 (hereinafter referred to as specific particles as appropriate) function as abrasive grains. Particles.
Specific examples of the specific particles include fumed silica, colloidal silica, fumed alumina, and fumed titania. Among them, colloidal silica is preferable in terms of polishing rate and scratches generated during polishing. It is done.

特定粒子として好ましいコロイダルシリカは、例えば、Si(OC、Si(sec−OC、Si(OCH、Si(OCのようなシリコンアルコキシド化合物を、ゾルゲル法により加水分解することにより得ることができる。このようにして得られるコロイダルシリカは、粒度分布が非常に急峻なものとなる。 Colloidal silica preferable as the specific particle is, for example, silicon alkoxide such as Si (OC 2 H 5 ) 4 , Si (sec-OC 4 H 9 ) 4 , Si (OCH 3 ) 4 , Si (OC 4 H 9 ) 4. The compound can be obtained by hydrolysis by a sol-gel method. The colloidal silica thus obtained has a very sharp particle size distribution.

本発明における特定粒子の一次粒子径は、20〜50nmであることを要し、25〜40nmがより好ましい。即ち、特定粒子の一次粒子径は、研磨パッドへの目詰まりを抑制し、研磨面へのキズの発生を防止する目的から、20nm以上の粒子が好ましく、また、ディッシングを抑制する目的で、50nm以下が好ましい。     The primary particle diameter of the specific particles in the present invention is required to be 20 to 50 nm, and more preferably 25 to 40 nm. That is, the primary particle diameter of the specific particles is preferably 20 nm or more for the purpose of suppressing clogging of the polishing pad and preventing scratches on the polishing surface, and 50 nm for the purpose of suppressing dishing. The following is preferred.

ここで、本発明における特定粒子の一次粒子径とは、特定粒子の粒子径と、その粒子径を持つ粒子数を積算した累積度数と、の関係を示す粒度累積曲線を求め、この曲線の累積度数が50%のポイントでの粒子径を意味するものである。
なお、この特定粒子の粒子径は、動的光散乱法から得られた粒度分布において求められる平均粒子径を表す。例えば、粒度分布を求める測定装置しては堀場製作所製LB−500等が用いられる。
Here, the primary particle size of the specific particle in the present invention is a particle size cumulative curve showing the relationship between the particle size of the specific particle and the cumulative frequency obtained by integrating the number of particles having the particle size. This means the particle diameter at the point where the frequency is 50%.
In addition, the particle diameter of this specific particle represents the average particle diameter calculated | required in the particle size distribution obtained from the dynamic light scattering method. For example, LB-500 manufactured by HORIBA, Ltd. is used as a measuring device for obtaining the particle size distribution.

また、本発明における特定粒子は、会合度が2〜5であることを要し、2〜3がより好ましい。即ち、特定粒子の会合度は、研磨パッドへの目詰まりを抑制し、研磨面へのキズの発生を防止する目的から、2以上の粒子が好ましく、また、ディッシングを抑制する目的で、5以下が好ましい。
ここで、会合度とは、一次粒子が凝集してなる二次粒子の径を一次粒子の径で除した値(二次粒子の径/一次粒子の径)を意味する。ここで、会合度が1とは、単分散した一次粒子のみのものを意味する。
Moreover, the specific particle in this invention requires that the degree of association is 2-5, and 2-3 are more preferable. That is, the degree of association of the specific particles is preferably 2 or more for the purpose of suppressing clogging of the polishing pad and preventing scratches on the polishing surface, and 5 or less for the purpose of suppressing dishing. Is preferred.
Here, the degree of association means a value obtained by dividing the diameter of secondary particles formed by aggregation of primary particles by the diameter of primary particles (secondary particle diameter / primary particle diameter). Here, the degree of association of 1 means only monodispersed primary particles.

上記のように、本発明における特定粒子は、その一部が会合していてもよい。
なお、特定粒子のうち会合してなる二次粒子は、粒子径が30〜80nmの範囲であることが好ましく、40〜70nmの範囲であることがより好ましい。
なお、二次粒子径は電子顕微鏡等で測定することができる。
As described above, some of the specific particles in the present invention may be associated with each other.
In addition, it is preferable that the secondary particle formed by associating among the specific particles has a particle size in the range of 30 to 80 nm, and more preferably in the range of 40 to 70 nm.
The secondary particle diameter can be measured with an electron microscope or the like.

このような特定粒子は、例えば、特公平1−59975号公報、特開平2−232254号公報、特開2005−60217号公報、特開2005−60219号公報等に記載の方法に従って合成できるほか、市販品を使用してもよい。     Such specific particles can be synthesized, for example, according to the methods described in JP-B-1-59975, JP-A-2-232254, JP-A-2005-60217, JP-A-2005-60219, Commercial products may be used.

本発明における(1)特定粒子は、導体膜を研磨する研磨液Aの質量に対して、0.01〜2.0質量%の割合で含有されることが好ましく、0.1〜1.5質量%の割合で含有されることがより好ましい。即ち、研磨液Aに対する特定粒子の含有量は、研磨速度の点で0.1質量%以上が好ましく、ディッシング点から2.0質量%以下が好ましい。
一方、本発明における(1)特定粒子は、バリア金属膜導体膜を研磨する研磨液Bの質量に対して、1.0〜10質量%の割合で含有されることが好ましく、4〜9質量%の割合で含有されることがより好ましい。即ち、研磨液Bに対する特定粒子の含有量は、研磨速度の点で1.0質量%以上が好ましく、導体膜(銅)/バリア金属膜研磨選択比の点から10質量%以下が好ましい。
(1) The specific particles in the present invention are preferably contained in a proportion of 0.01 to 2.0% by mass with respect to the mass of the polishing liquid A for polishing the conductor film, It is more preferable to contain it in the ratio of the mass%. That is, the content of the specific particles with respect to the polishing liquid A is preferably 0.1% by mass or more in terms of polishing rate, and is preferably 2.0% by mass or less from the dishing point.
On the other hand, the (1) specific particles in the present invention are preferably contained in a proportion of 1.0 to 10% by mass with respect to the mass of the polishing liquid B for polishing the barrier metal film conductor film. It is more preferable to contain it in the ratio of%. That is, the content of the specific particles with respect to the polishing liquid B is preferably 1.0% by mass or more in terms of polishing rate, and is preferably 10% by mass or less in terms of the conductive film (copper) / barrier metal film polishing selection ratio.

〔(2)有機酸〕
本発明における研磨液は有機酸を含有することを要する。ここでいう有機酸は、金属を酸化するために用いる(3)酸化剤とは構造が異なる化合物であり、その酸化剤として機能する酸を包含するものではない。
ここでの有機酸は、酸化の促進、pH調整、緩衝剤としての作用を有する。
[(2) Organic acid]
The polishing liquid in the present invention needs to contain an organic acid. The organic acid here is a compound having a structure different from that of (3) the oxidizing agent used for oxidizing the metal, and does not include an acid that functions as the oxidizing agent.
The organic acid here has an action of promoting oxidation, adjusting pH, and buffering agent.

有機酸としては、具体的には、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、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。
Specifically, an organic acid 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 Examples thereof include acids, tartaric acid, citric acid, lactic acid, and salts thereof such as ammonium salts and alkali metal salts, sulfuric acid, nitric acid, ammonia, ammonium salts, and mixtures thereof.

また、アミノ酸も本発明における有機酸として好ましく用いられる。アミノ酸としては水溶性のものが好ましく、以下の群から選ばれたものがより適している。
即ち、例えば、グリシン、ジヒドロキシエチルグリシン、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等が挙げられる。
Amino acids are also preferably used as the organic acid in the present invention. The amino acid is preferably water-soluble, and those selected from the following group are more suitable.
That is, for example, glycine, dihydroxyethyl 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-cysteine, L-methionine, L-ethionine, L-lanthionine, L-cystathionine, L- Cystine, L-cysteic acid, L-aspartic acid, L-glutamic acid, S- (carboxyme Chill) -L-cystine, 4-aminobutyric acid, L-asparagine, L-glutamine, azaserine, L-arginine, L-canavanine, L-citrulline, δ-hydroxy-L-lysine, creatine, L-quinurenin, L- Examples include amino acids such as histidine, 1-methyl-L-histidine, 3-methyl-L-histidine, ergothioneine, L-tryptophan, actinomycin C1, apamin, angiotensin I, angiotensin II, and antipine.

これらの有機酸の中でも、導電膜を研磨する研磨液Aには、グリシン、ジヒドロキシエチルグリシン、シュウ酸、マロン酸、コハク酸が好適であり、特に、グリシン、ジヒドロキシエチルグリシンが好ましい。
また、バリア金属膜を研磨する研磨液Bには、乳酸、グリコール酸、グルタル酸が好適であり、特に、グリコール酸が好ましい。
Among these organic acids, glycine, dihydroxyethyl glycine, oxalic acid, malonic acid, and succinic acid are preferable for the polishing liquid A for polishing the conductive film, and glycine and dihydroxyethyl glycine are particularly preferable.
Moreover, lactic acid, glycolic acid, and glutaric acid are suitable for the polishing liquid B for polishing the barrier metal film, and glycolic acid is particularly preferred.

本発明における(2)有機酸は、導体膜を研磨する研磨液A:1Lに対して、0.01〜0.5molの割合で添加されることが好ましく、0.05〜0.3molの割合で含有されることがより好ましい。即ち、研磨液Aに対する有機酸の添加量は、研磨速度の点で0.01mol以上が好ましく、平坦化特性の点から0.5mol以下が好ましい。
一方、本発明における(2)有機酸は、バリア金属膜導体膜を研磨する研磨液B:1Lに対して、0.05〜0.7molの割合で添加されることが好ましく、0.1〜0.5molの割合で含有されることがより好ましい。即ち、研磨液Bに対する有機酸の添加量は、研磨速度の点で0.05mol以上が好ましく、平坦化特性の点から0.7mol以下が好ましい。
In the present invention, (2) the organic acid is preferably added in a proportion of 0.01 to 0.5 mol, and a proportion of 0.05 to 0.3 mol, based on 1 L of the polishing liquid A for polishing the conductor film. More preferably, it is contained. That is, the amount of the organic acid added to the polishing liquid A is preferably 0.01 mol or more in terms of polishing rate, and preferably 0.5 mol or less in terms of planarization characteristics.
On the other hand, (2) the organic acid in the present invention is preferably added at a ratio of 0.05 to 0.7 mol with respect to 1 L of polishing liquid B for polishing the barrier metal film conductor film, More preferably, it is contained at a ratio of 0.5 mol. That is, the amount of the organic acid added to the polishing liquid B is preferably 0.05 mol or more in terms of polishing rate, and is preferably 0.7 mol or less in terms of planarization characteristics.

[(3)酸化剤]
本発明における研磨液A及び研磨液Bは、研磨対象の金属を酸化できる化合物として、酸化剤を含有することを要する。
酸化剤として、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、銀(II)塩、及び鉄(III)塩が好ましいものとして挙げられるが、不純物濃度、コストの点から、過酸化水素がより好ましく用いられる。
[(3) Oxidizing agent]
The polishing liquid A and the polishing liquid B in the present invention need to contain an oxidizing agent as a compound capable of oxidizing the metal to be polished.
Specific examples of oxidizing agents include hydrogen peroxide, peroxides, nitrates, iodates, periodates, hypochlorites, chlorites, chlorates, perchlorates, and persulfates. Salts, dichromates, permanganates, ozone water, silver (II) salts, and iron (III) salts are preferable, but hydrogen peroxide is more preferably used in terms of impurity concentration and cost. It is done.

前記鉄(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)などの無機の鉄(III)塩の他、鉄(III)の有機錯塩が好ましく用いられる。
また、鉄(III)の有機錯塩を用いる場合、鉄(III)錯塩を構成する錯形成化合物としては、例えば、酢酸、クエン酸、シュウ酸、サリチル酸、ジエチルジチオカルバミン酸、コハク酸、酒石酸、グリコール酸、グリシン、アラニン、アスパラギン酸、チオグリコール酸、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−エタンジチオール、マロン酸、グルタル酸、3−ヒドロキシ酪酸、プロピオン酸、フタル酸、イソフタル酸、3−ヒドロキシサリチル酸、3,5−ジヒドロキシサリチル酸、没食子酸、安息香酸、マレイン酸などやこれらの塩の他、アミノポリカルボン酸及びその塩が挙げられる。
Examples of the iron (III) salt include iron (III) in addition to inorganic iron (III) salts such as iron (III) nitrate, iron (III) chloride, iron (III) sulfate, and iron (III) bromide. ) Organic complex salts are preferably used.
In addition, when an organic complex salt of iron (III) is used, examples of complex-forming compounds constituting the iron (III) complex salt include acetic acid, citric acid, oxalic acid, salicylic acid, diethyldithiocarbamic acid, succinic acid, tartaric acid, and glycolic acid. Glycine, alanine, aspartic acid, thioglycolic acid, ethylenediamine, trimethylenediamine, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,2-ethanedithiol, malonic acid, glutaric acid, 3-hydroxybutyric acid, propionic acid, phthalic acid, isophthalic acid In addition to 3-hydroxysalicylic acid, 3,5-dihydroxysalicylic acid, gallic acid, benzoic acid, maleic acid, and the like, and aminopolycarboxylic acids and salts thereof.

上記アミノポリカルボン酸及びその塩の具体例としては、エチレンジアミン−N,N,N’,N’−四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、1,3−ジアミノプロパン−N,N,N’,N’−四酢酸、1,2−ジアミノプロパン−N,N,N’,N’−四酢酸、エチレンジアミン−N,N’−ジコハク酸(ラセミ体)、エチレンジアミンジコハク酸(SS体)、N−(2−カルボキシラートエチル)−L−アスパラギン酸、N−(カルボキシメチル)−L−アスパラギン酸、β−アラニンジ酢酸、メチルイミノジ酢酸、ニトリロ三酢酸、シクロヘキサンジアミン四酢酸、イミノジ酢酸、グリコールエーテルジアミン四酢酸、エチレンジアミン1−N,N’−ニ酢酸、エチレンジアミンオルトヒドロキシフェニル酢酸、N,N−ビス(2−ヒドロキシベンジル)エチレンジアミン−N,N−ジ酢酸など及びその塩が挙げられる。対塩の種類は、アルカリ金属塩及びアンモニウム塩が好ましく、特にはアンモニウム塩が好ましい。     Specific examples of the aminopolycarboxylic acid and salts thereof include ethylenediamine-N, N, N ′, N′-tetraacetic acid, diethylenetriaminepentaacetic acid, 1,3-diaminopropane-N, N, N ′, N′— Tetraacetic acid, 1,2-diaminopropane-N, N, N ′, N′-tetraacetic acid, ethylenediamine-N, N′-disuccinic acid (racemic), ethylenediamine disuccinic acid (SS), N- (2 -Carboxylate ethyl) -L-aspartic acid, N- (carboxymethyl) -L-aspartic acid, β-alanine diacetic acid, methyliminodiacetic acid, nitrilotriacetic acid, cyclohexanediaminetetraacetic acid, iminodiacetic acid, glycol etherdiaminetetraacetic acid, ethylenediamine 1-N, N′-diacetic acid, ethylenediamine orthohydroxyphenylacetic acid, N, N-bis (2-hydride) Kishibenjiru) ethylenediamine -N, it includes and salts thereof such as N- diacetic acid. The kind of the counter salt is preferably an alkali metal salt or an ammonium salt, and particularly preferably an ammonium salt.

前述した酸化剤の中でも、過酸化水素、ヨウ素酸塩、次亜塩素酸塩、塩素酸塩、過硫酸塩、鉄(III)の有機錯塩が好ましい。特に、鉄(III)の有機錯塩を用いる場合、その好ましい錯形成化合物は、クエン酸、酒石酸、アミノポリカルボン酸(具体的には、エチレンジアミン−N,N,N’,N’−四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、1,3−ジアミノプロパン−N,N,N’,N’−四酢酸、エチレンジアミン−N,N’−ジコハク酸(ラセミ体)、エチレンジアミンジコハク酸(SS体)、N−(2−カルボキシラートエチル)−L−アスパラギン酸、N−(カルボキシメチル)−L−アスパラギン酸、β−アラニンジ酢酸、メチルイミノジ酢酸、ニトリロ三酢酸、イミノジ酢酸)を挙げることができる。     Among the oxidizing agents described above, hydrogen peroxide, iodate, hypochlorite, chlorate, persulfate, and organic complex salts of iron (III) are preferable. In particular, when an organic complex salt of iron (III) is used, preferred complex-forming compounds are citric acid, tartaric acid, aminopolycarboxylic acid (specifically, ethylenediamine-N, N, N ′, N′-tetraacetic acid, Diethylenetriaminepentaacetic acid, 1,3-diaminopropane-N, N, N ′, N′-tetraacetic acid, ethylenediamine-N, N′-disuccinic acid (racemic), ethylenediaminedisuccinic acid (SS), N- ( 2-carboxylate ethyl) -L-aspartic acid, N- (carboxymethyl) -L-aspartic acid, β-alanine diacetic acid, methyliminodiacetic acid, nitrilotriacetic acid, iminodiacetic acid).

更に、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。     Further, among the oxidizing agents, hydrogen peroxide, persulfate, and iron (III) ethylenediamine-N, N, N ′, N′-tetraacetic acid, 1,3-diaminopropane-N, N, N ′ , N′-tetraacetic acid, and ethylenediamine disuccinic acid (SS form) are most preferable.

本発明における(3)酸化剤は、導体膜を研磨する研磨液A:1Lに対して、0.001〜5molの割合で添加されることが好ましく、0.1〜4molの割合で含有されることがより好ましい。即ち、研磨液Aに対する酸化剤の添加量は、研磨速度の点で0.001mol以上が好ましく、コストの点から5mol以下が好ましい。
一方、本発明における(2)酸化剤は、バリア金属膜導体膜を研磨する研磨液B:1Lに対して、0.001〜0.5molの割合で添加されることが好ましく、0.005〜0.2molの割合で含有されることがより好ましい。即ち、研磨液Bに対する酸化剤の添加量は、導体膜の研磨速度の点で0.001mol以上が好ましく、平坦化特性の点から0.2mol以下が好ましい。
(3) The oxidizing agent in the present invention is preferably added in a proportion of 0.001 to 5 mol, and contained in a proportion of 0.1 to 4 mol, with respect to 1 L of the polishing liquid A for polishing the conductor film. It is more preferable. That is, the amount of the oxidizing agent added to the polishing liquid A is preferably 0.001 mol or more from the viewpoint of polishing rate, and is preferably 5 mol or less from the viewpoint of cost.
On the other hand, (2) the oxidizing agent in the present invention is preferably added in a proportion of 0.001 to 0.5 mol with respect to 1 L of polishing liquid B for polishing the barrier metal film conductor film, More preferably, it is contained in a proportion of 0.2 mol. That is, the amount of the oxidizing agent added to the polishing liquid B is preferably 0.001 mol or more from the viewpoint of the polishing rate of the conductor film, and preferably 0.2 mol or less from the viewpoint of planarization characteristics.

本発明における研磨液は、上記(1)〜(3)の成分以外にも、下記に示すような、種々の成分を添加することができる。
以下、その他の成分について説明する。
In addition to the components (1) to (3) above, various components as shown below can be added to the polishing liquid in the present invention.
Hereinafter, other components will be described.

〔不動態膜形成剤〕
本発明における研磨液は、研磨対象の金属表面に不動態膜を形成し、被研磨体上での化学反応を抑制する化合物として、不動態膜形成剤を添加することができる。この不動態膜形成剤としては、複素環化合物が用いられる。
ここで、「複素環化合物」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。また、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。更に、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、環系の更なる置換基の一部分であるような原子は意味しない。
[Passive film forming agent]
In the polishing liquid of the present invention, a passive film forming agent can be added as a compound that forms a passive film on the metal surface to be polished and suppresses a chemical reaction on the object to be polished. A heterocyclic compound is used as the passive film forming agent.
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. Moreover, the heterocyclic ring means a cyclic compound having at least one hetero atom. Furthermore, a heteroatom means only those atoms that form part of a heterocyclic ring system, located 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 the ring system 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、更に好ましくは、窒素原子、硫黄原子、酸素原子、及びセレン原子が挙げられ、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。     The 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、本発明において、不動態膜形成剤として用いられる複素環化合物の母核となる複素環について述べる。
本発明で用いられる複素環化合物を構成する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、縮合環を有する場合の環員数は、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, in the present invention, a heterocyclic ring serving as a mother nucleus of a heterocyclic compound used as a passive film forming agent will be described.
The number of ring members of the heterocyclic ring constituting 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 ring members in the case of having a condensed ring is preferably 2 to 4, more preferably 2 or 3.

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。
即ち、ピロール環、チオフェン環、フラン環、ピラン環、チオピラン環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、ピロリジン環、ピラゾリジン環、イミダゾリジン環、イソオキサゾリジン環、イソチアゾリジン環、ピペリジン環、ピペラジン環、モルホリン環、チオモルホリン環、クロマン環、チオクロマン環、イソクロマン環、イソチオクロマン環、インドリン環、イソインドリン環、ピリンジン環、インドリジン環、インドール環、インダゾール環、プリン環、キノリジン環、イソキノリン環、キノリン環、ナフチリジン環、フタラジン環、キノキサリン環、キナゾリン環、シンノリン環、プテリジン環、アクリジン環、ペリミジン環、フェナントロリン環、カルバゾール環、カルボリン環、フェナジン環、アンチリジン環、チアジアゾール環、オキサジアゾール環、トリアジン環、トリアゾール環、テトラゾール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾチアジアゾール環、ベンゾフロキサン環、ナフトイミダゾール環、ベンゾトリアゾール環、テトラアザインデン環等が挙げられ、より好ましくは、ベンゾトリアゾール環、トリアゾール環、テトラゾール環である。
Specific examples of these heterocyclic rings include the following. However, it is not limited to these.
That is, pyrrole ring, thiophene ring, furan ring, pyran ring, thiopyran ring, imidazole ring, pyrazole ring, thiazole ring, isothiazole ring, oxazole ring, isoxazole ring, pyridine ring, pyrazine ring, pyrimidine ring, pyridazine ring, pyrrolidine Ring, pyrazolidine ring, imidazolidine ring, isoxazolidine ring, isothiazolidine ring, piperidine ring, piperazine ring, morpholine ring, thiomorpholine ring, chroman ring, thiochroman ring, isochroman ring, isothiochroman ring, indoline ring, isoindoline ring , Pyridine, indolizine, indole, indazole, purine, quinolidine, isoquinoline, quinoline, naphthyridine, phthalazine, quinoxaline, quinazoline, cinnoline, pteridine, Gin ring, 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, benzothiazole ring Benzothiadiazole ring, benzofuroxan ring, naphthimidazole ring, benzotriazole ring, tetraazaindene ring and the like, more preferably benzotriazole ring, triazole ring and tetrazole ring.

次に、上記複素環に導入しうる置換基について述べる。
なお、本発明において、下記に示すように、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 can be introduced into the heterocyclic ring will be described.
In the present invention, as described below, when a specific part is referred to as a “group”, the part may be one or more (up to the maximum possible number) even if the part itself is not substituted. It means that it may be substituted with a substituent. For example, “alkyl group” means a substituted or unsubstituted alkyl group.

複素環に導入しうる置換基は、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。
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、(アルキル基、アリール基、又はヘテロ環基)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。
Examples of the substituent that can be introduced into the heterocyclic ring include the following. However, it is not limited to these.
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 group, aryl group, or heterocyclic group) amino group, acylamino group, sulfonamido group, ureido group, thioureido group, N-hydroxy Ureido group, imide group, (alkoxy or aryloxy) carbonylamino group, sulfamoylamino group, semicarbazide group, thiosemicarbazide group, hydrazino group, ammonio group, oxamoylamino group, N- (alkyl or aryl) s A sulfonylurea group, an N-acylureido group, an N-acylsulfamoylamino group, a hydroxyamino group, a nitro group, a heterocyclic group containing a quaternized nitrogen atom (eg, pyridinio group, imidazolio group, quinolinio group, isoquinolinio group) ), Isocyano group, imino group, mercapto group, (alkyl, aryl, or heterocyclic) thio group, (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, phosphinylamino, and silyl groups. I can get lost.

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。また、2つの電子求引性基は互いに結合して環状構造をとっていてもよい。
前述の置換基中における塩とは、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により形成された塩を意味する。
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 in the above-mentioned substituent means a salt formed by 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、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。     Among these, preferable substituents include, for example, a halogen atom (a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom), an alkyl group (a linear, branched, or cyclic alkyl group, and many like a bicycloalkyl group). A cyclic 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, Heterocyclic oxycarbonyl group, carbamoyl group, N-hydroxycarbamoyl group, N-acylcarbamoyl group, N-sulfonylcarbamoyl group, N-carbamoylcarbamoyl group, thiocarbamoyl group, N-sulfamoylcarbamoyl group, carbazoyl group, oxalyl group , Oxamoyl group, cyano group, carboximide Ruyl 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, Carbamoloxy 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) carbonyl Amino 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 -Acylsulfamoyl group, N-sulfonylsulfamoyl group or a salt thereof, phosphino group, phosphinyl group, phosphinyloxy group, phosphinylamino group, silyl group and the like.

更に好ましくは、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). Or an active methine group may be included), 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つが互いに結合して環構造を形成していてもよい。形成される環構造としては、芳香族、又は非芳香族の炭化水素環、又は複素環が挙げられ、これらは、更に組み合わされて多環縮合環を形成することができる。
置換基により形成される環構造として、具体的には、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。
Two of the above substituents may be bonded to each other to form a ring structure. Examples of the ring structure formed include an aromatic or non-aromatic hydrocarbon ring or a heterocyclic ring, and these can be further combined to form a polycyclic fused ring.
Specific examples of the ring structure formed by the substituent include, 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, phenothiazine ring, phenazine ring It is below.

本発明において、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。
即ち、1−Hベンゾトリアゾール、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、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 benzotriazole, 1-H tetrazole, 5-amino-1,2,3,4-tetrazole, 5-methyl-1,2,3,4-tetrazole, 1,2,3-triazole, 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.

本発明における複素環化合物は、単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
また、このような複素環化合物は、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 compound in this invention may be used independently and may be used together 2 or more types.
Moreover, such a heterocyclic compound can be synthesized according to a conventional method, or a commercially available product may be used.

本発明における複素環化合物(不動態膜形成剤)は、導体膜を研磨する研磨液A:1Lに対して、0.01〜100mmolの割合で添加されることが好ましく、0.1〜30mmolの割合で含有されることがより好ましい。即ち、研磨液Aに対する複素環化合物の添加量は、平坦化特性の点で0.01mmol以上が好ましく、研磨速度の点から100mmol以下が好ましい。
一方、本発明における複素環化合物(不動態膜形成剤)は、バリア金属膜導体膜を研磨する研磨液B:1Lに対して、1〜100mmolの割合で添加されることが好ましく、5〜50mmolの割合で含有されることがより好ましい。即ち、研磨液Bに対する複素環化合物の添加量は、平坦化特性の点で1mmol以上が好ましく、研磨速度の点から100mmol以下が好ましい。
The heterocyclic compound (passive film forming agent) in the present invention is preferably added at a ratio of 0.01 to 100 mmol with respect to 1 L of polishing liquid A for polishing the conductor film, More preferably, it is contained in a proportion. That is, the amount of the heterocyclic compound added to the polishing liquid A is preferably 0.01 mmol or more in terms of planarization characteristics, and is preferably 100 mmol or less in terms of polishing rate.
On the other hand, the heterocyclic compound (passive film forming agent) in the present invention is preferably added in a ratio of 1 to 100 mmol with respect to 1 L of polishing liquid B for polishing the barrier metal film conductor film, and 5 to 50 mmol. More preferably, it is contained in a proportion of That is, the amount of the heterocyclic compound added to the polishing liquid B is preferably 1 mmol or more in terms of planarization characteristics, and is preferably 100 mmol or less in terms of polishing rate.

〔pH調整剤〕
本発明における研磨液は、必要に応じて、pH調整のために酸剤、アルカリ剤を、更には、pHの変動抑制の点から緩衝剤を含有することができる。
酸剤としては、無機酸が用いられる。この無機酸としては、硫酸、硝酸、ホウ酸、燐酸、炭酸などが挙げられ、中でも、硝酸、燐酸、炭酸が好ましい。
[PH adjuster]
The polishing liquid in the present invention can contain an acid agent and an alkali agent for pH adjustment, and further a buffering agent from the viewpoint of pH fluctuation suppression, if necessary.
An inorganic acid is used as the acid agent. Examples of the inorganic acid include sulfuric acid, nitric acid, boric acid, phosphoric acid, and carbonic acid. Among these, nitric acid, phosphoric acid, and carbonic acid are preferable.

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、炭酸塩、リン酸塩、ホウ酸塩、四ホウ酸塩、ヒドロキシ安息香酸塩、グリシル塩、N,N−ジメチルグリシン塩、ロイシン塩、ノルロイシン塩、グアニン塩、3,4−ジヒドロキシフェニルアラニン塩、アラニン塩、アミノ酪酸塩、2−アミノ−2−メチル−1,3−プロパンジオール塩、バリン塩、プロリン塩、トリスヒドロキシアミノメタン塩、リシン塩などを用いることができる。     Alkaline agents and buffering agents include organic ammonium hydroxides such as ammonia, ammonium hydroxide and tetramethylammonium hydroxide, non-metallic alkaline agents such as alkanolamines such as diethanolamine, triethanolamine, triisopropanolamine, Alkali metal hydroxide such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, carbonate, phosphate, borate, tetraborate, hydroxybenzoate, glycyl salt, N, N-dimethylglycine salt , Leucine salt, norleucine salt, guanine salt, 3,4-dihydroxyphenylalanine salt, alanine salt, aminobutyrate, 2-amino-2-methyl-1,3-propanediol salt, valine salt, proline salt, trishydroxyamino Use methane salt, lysine salt, etc. It is possible.

アルカリ剤及び緩衝剤の具体例としては、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム、リン酸三ナトリウム、リン酸三カリウム、リン酸二ナトリウム、リン酸二カリウム、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸カリウム、四ホウ酸ナトリウム(ホウ砂)、四ホウ酸カリウム、o−ヒドロキシ安息香酸ナトリウム(サリチル酸ナトリウム)、o−ヒドロキシ安息香酸カリウム、5−スルホ−2−ヒドロキシ安息香酸ナトリウム(5−スルホサリチル酸ナトリウム)、5−スルホ−2−ヒドロキシ安息香酸カリウム(5−スルホサリチル酸カリウム)、水酸化アンモニウムなどを挙げることができる。     Specific examples of alkaline agents and buffering agents include ammonia, sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, sodium bicarbonate, potassium bicarbonate, trisodium phosphate, tripotassium phosphate, phosphorus Disodium acid, dipotassium phosphate, sodium borate, potassium borate, sodium tetraborate (borax), potassium tetraborate, sodium o-hydroxybenzoate (sodium salicylate), potassium o-hydroxybenzoate, 5 -Sodium sulfo-2-hydroxybenzoate (sodium 5-sulfosalicylate), potassium 5-sulfo-2-hydroxybenzoate (potassium 5-sulfosalicylate), ammonium hydroxide and the like.

特に好ましいアルカリ剤及び緩衝剤として、アンモニア、水酸化アンモニウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム及びテトラメチルアンモニウムハイドロキサイドである。     Particularly preferred alkali agents and buffering agents are ammonia, ammonium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide and tetramethylammonium hydroxide.

これらのpH調整剤(酸剤、アルカリ剤、緩衝剤)の添加量としては、その総量が、pHが好ましい範囲に維持される量であればよく、研磨液A及び研磨液Bのいずれの場合であっても、研磨液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。     The addition amount of these pH adjusters (acid agent, alkali agent, buffer agent) may be an amount that maintains the pH within a preferable range, and in any case of polishing liquid A and polishing liquid B. Even so, it is preferably 0.0001 mol to 1.0 mol and more preferably 0.003 mol to 0.5 mol in 1 L of the polishing liquid.

上記のpH調整剤により調整される研磨液のpHは、研磨に使用する際の研磨液において、研磨液A及び研磨液Bのいずれの場合であっても、2〜9であることが好ましい。また、導体膜を研磨する研磨液Aの場合には、pHが4.0〜9.0であることが好ましく、バリア金属膜を研磨する研磨液Bの場合には、pHが2.0〜6.0であることが好ましい。
この範囲において本発明における研磨液は特に優れた効果を発揮する。
The pH of the polishing liquid adjusted by the above pH adjuster is preferably 2 to 9 in any of the polishing liquid A and the polishing liquid B in the polishing liquid used for polishing. In the case of the polishing liquid A for polishing the conductor film, the pH is preferably 4.0 to 9.0. In the case of the polishing liquid B for polishing the barrier metal film, the pH is 2.0 to 9.0. It is preferably 6.0.
In this range, the polishing liquid in the present invention exhibits particularly excellent effects.

〔界面活性剤及び/又は親水性化合物〕
本発明における研磨液は、界面活性剤及び/又は親水性化合物を含有することが好ましい。界面活性剤及び親水性化合物(親水性ポリマーを含む)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。
[Surfactant and / or hydrophilic compound]
The polishing liquid in the present invention preferably contains a surfactant and / or a hydrophilic compound. Both the surfactant and the hydrophilic compound (including the hydrophilic polymer) have an action of reducing the contact angle of the surface to be polished, and an action of promoting uniform polishing.

用いられる界面活性剤及び親水性化合物としては、以下の群から選ばれたものが好適である。
陰イオン界面活性剤としては、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、カルボン酸塩として、石鹸、N−アシルアミノ酸塩、ポリオキシエチレン又はポリオキシプロピレンアルキルエーテルカルボン酸塩、アシル化ペプチド;スルホン酸塩として、アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼン及びアルキルナフタレンスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸塩、スルホコハク酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、N−アシルスルホン酸塩;硫酸エステル塩として、硫酸化油、アルキル硫酸塩、アルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレン又はポリオキシプロピレンアルキルアリルエーテル硫酸塩、アルキルアミド硫酸塩;リン酸エステル塩として、アルキルリン酸塩、ポリオキシエチレン又はポリオキシプロピレンアルキルアリルエーテルリン酸塩が好ましいものとして例示される。
As the surfactant and the hydrophilic compound to be used, those selected from the following group are suitable.
Examples of the anionic surfactant include carboxylate, sulfonate, sulfate ester, and phosphate ester salt. Examples of the carboxylate include soap, N-acyl amino acid salt, polyoxyethylene, or polyoxypropylene alkyl ether. Carboxylate, acylated peptide; as sulfonate, alkylsulfonate, alkylbenzene and alkylnaphthalenesulfonate, naphthalenesulfonate, sulfosuccinate, α-olefinsulfonate, N-acylsulfonate; sulfuric acid As ester salts, sulfated oil, alkyl sulfates, alkyl ether sulfates, polyoxyethylene or polyoxypropylene alkyl allyl ether sulfates, alkylamide sulfates; as phosphate ester salts, alkyl phosphates, polyoxyethylene or Polyoxy B pyrene alkyl allyl ether phosphoric acid salt can be exemplified as preferred.

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。
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.

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、エーテル型として、ポリオキシエチレンアルキル及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;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好ましいものとして例示される。
これらの他、フッ素系界面活性剤などを用いることもできる。
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 Polyoxypropylene 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, Ester; a nitrogen-containing type, fatty acid alkanolamides, polyoxyethylene fatty acid amides, polyoxyethylene alkyl amide, and the like as preferred.
In addition to these, fluorine-based surfactants and the like can also be used.

更に、その他の界面活性剤、親水性化合物(親水性ポリマーを含む)等としては、グリセリンエステル、ソルビタンエステル、メトキシ酢酸、エトキシ酢酸、3−エトキシプロピオン酸及びアラニンエチルエステル等のエステル;ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリエチレングリコールアルキルエーテル、ポリエチレングリコールアルケニルエーテル、アルキルポリエチレングリコール、アルキルポリエチレングリコールアルキルエーテル、アルキルポリエチレングリコールアルケニルエーテル、アルケニルポリエチレングリコール、アルケニルポリエチレングリコールアルキルエーテル、アルケニルポリエチレングリコールアルケニルエーテル、ポリプロピレングリコールアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールアルケニルエーテル、アルキルポリプロピレングリコール、アルキルポリプロピレングリコールアルキルエーテル、アルキルポリプロピレングリコールアルケニルエーテル、アルケニルポリプロピレングリコール、アルケニルポリプロピレングリコールアルキルエーテル、及びアルケニルポリプロピレングリコールアルケニルエーテル等のエーテル;アルギン酸、ペクチン酸、カルボキシメチルセルロース、カードラン及びプルラン等の多糖類;グリシンアンモニウム塩及びグリシンナトリウム塩等のアミノ酸塩;     Furthermore, as other surfactants and hydrophilic compounds (including hydrophilic polymers), esters such as glycerin ester, sorbitan ester, methoxyacetic acid, ethoxyacetic acid, 3-ethoxypropionic acid and alanine ethyl ester; polyethylene glycol, Polypropylene glycol, polytetramethylene glycol, polyethylene glycol alkyl ether, polyethylene glycol alkenyl ether, alkyl polyethylene glycol, alkyl polyethylene glycol alkyl ether, alkyl polyethylene glycol alkenyl ether, alkenyl polyethylene glycol, alkenyl polyethylene glycol alkyl ether, alkenyl polyethylene glycol alkenyl ether, Polypropylene glycol alkyl Ethers, polypropylene glycol alkenyl ethers, alkyl polypropylene glycols, alkyl polypropylene glycol alkyl ethers, alkyl polypropylene glycol alkenyl ethers, alkenyl polypropylene glycols, alkenyl polypropylene glycol alkyl ethers, and alkenyl polypropylene glycol alkenyl ethers; alginic acid, pectinic acid, carboxymethylcellulose Polysaccharides such as curdlan and pullulan; amino acid salts such as glycine ammonium salt and glycine sodium salt;

ポリアスパラギン酸、ポリグルタミン酸、ポリリシン、ポリリンゴ酸、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸アンモニウム塩、ポリメタクリル酸ナトリウム塩、ポリアミド酸、ポリマレイン酸、ポリイタコン酸、ポリフマル酸、ポリ(p−スチレンカルボン酸)、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、アミノポリアクリルアミド、ポリアクリル酸アンモニウム塩、ポリアクリル酸ナトリウム塩、ポリアミド酸、ポリアミド酸アンモニウム塩、ポリアミド酸ナトリウム塩、及びポリグリオキシル酸等のポリカルボン酸及びその塩;ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン及びポリアクロレイン等のビニル系ポリマー;メチルタウリン酸アンモニウム塩、メチルタウリン酸ナトリウム塩、硫酸メチルナトリウム塩、硫酸エチルアンモニウム塩、硫酸ブチルアンモニウム塩、ビニルスルホン酸ナトリウム塩、1−アリルスルホン酸ナトリウム塩、2−アリルスルホン酸ナトリウム塩、メトキシメチルスルホン酸ナトリウム塩、エトキシメチルスルホン酸アンモニウム塩、3−エトキシプロピルスルホン酸ナトリウム塩、メトキシメチルスルホン酸ナトリウム塩、エトキシメチルスルホン酸アンモニウム塩、3−エトキシプロピルスルホン酸ナトリウム塩及びスルホコハク酸ナトリウム塩等のスルホン酸及びその塩;プロピオンアミド、アクリルアミド、メチル尿素、ニコチンアミド、コハク酸アミド及びスルファニルアミド等のアミド等が挙げられる。   Polyaspartic acid, polyglutamic acid, polylysine, polymalic acid, polymethacrylic acid, polymethacrylic acid ammonium salt, polymethacrylic acid sodium salt, polyamic acid, polymaleic acid, polyitaconic acid, polyfumaric acid, poly (p-styrenecarboxylic acid), poly Polycarboxylic acids such as acrylic acid, polyacrylamide, aminopolyacrylamide, ammonium polyacrylate, sodium polyacrylate, polyamic acid, polyamic acid ammonium salt, polyamic acid sodium salt, and polyglyoxylic acid and salts thereof; polyvinyl alcohol Vinyl polymers such as polyvinylpyrrolidone and polyacrolein; methyl taurate ammonium salt, methyl taurate sodium salt, methyl sodium sulfate salt, ethylammonium sulfate Salt, butylammonium sulfate salt, vinylsulfonic acid sodium salt, 1-allylsulfonic acid sodium salt, 2-allylsulfonic acid sodium salt, methoxymethylsulfonic acid sodium salt, ethoxymethylsulfonic acid ammonium salt, 3-ethoxypropylsulfonic acid sodium salt Sulfonic acid such as methoxymethylsulfonic acid sodium salt, ethoxymethylsulfonic acid ammonium salt, 3-ethoxypropylsulfonic acid sodium salt and sulfosuccinic acid sodium salt; propionamide, acrylamide, methylurea, nicotinamide, succinic acid Amides such as amides and sulfanilamides, etc.

上記の例示された化合物の中でも、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。     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.

但し、上記のような化合物を含む研磨液を適用する被研磨体が、半導体集積回路用のシリコン基板などの場合は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ハロゲン化物等による汚染は望ましくないため、酸若しくはそのアンモニウム塩を用いることが好ましい。一方、被研磨体がガラス基板等である場合はその限りではない。     However, if the object to be polished to which the polishing liquid containing the above compound is applied is a silicon substrate for a semiconductor integrated circuit or the like, contamination with alkali metal, alkaline earth metal, halide, etc. is not desirable. Or it is preferable to use the ammonium salt. On the other hand, this is not the case when the object to be polished is a glass substrate or the like.

これらの界面活性剤及び/又は親水性化合物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 / or hydrophilic compounds is preferably 500 to 100,000, particularly 2000 to 50,000.

界面活性剤及び/又は親水性化合物の添加量は、研磨液A及び研磨液Bのいずれの場合であっても、研磨液1L中、0.001g〜10gとすることが好ましく、0.01g〜5gとすることがより好ましく0.1g〜3gとすることが特に好ましい。すなわち、界面活性剤及び/又は親水性化合物の添加量は、充分な添加効果を得る上で、0.001g以上が好ましく、CMP速度の低下防止の点から10g以下が好ましい。     The addition amount of the surfactant and / or the hydrophilic compound is preferably 0.001 g to 10 g in 1 L of the polishing liquid A, regardless of whether the polishing liquid A or the polishing liquid B is used. More preferably 5 g, and particularly preferably 0.1 g to 3 g. That is, the addition amount of the surfactant and / or the hydrophilic compound is preferably 0.001 g or more in order to obtain a sufficient addition effect, and is preferably 10 g or less from the viewpoint of preventing a decrease in the CMP rate.

〔分散媒〕
本発明における研磨液には、分散媒として、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。
アルコールとしては、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、研磨液A及び研磨液Bのいずれの場合であっても、75〜95質量%、好ましくは85〜90質量%である。研磨液の被研磨体への供給性の観点から75質量%以上が好ましい。
[Dispersion medium]
In the polishing liquid of the present invention, as a dispersion medium, water alone or water as a main component (in the dispersion medium, 50 to 99% by mass), and a water-soluble organic solvent such as alcohol or glycol as a minor component ( 1 to 30% by mass) can be used.
The water is preferably pure water or ion-exchanged water that does not contain macro particles as much as possible.
Examples of the alcohol include methyl alcohol, ethyl alcohol, and isopropyl alcohol, and examples of the glycol include ethylene glycol, tetramethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, and polyethylene glycol.
The content of the dispersion medium in the polishing liquid is 75 to 95% by mass, preferably 85 to 90% by mass, regardless of whether the polishing liquid A or the polishing liquid B is used. 75 mass% or more is preferable from a viewpoint of the supply property to the to-be-polished body of polishing liquid.

本発明における研磨液A及び研磨液Bは、研磨面への吸着性や反応性、研磨対象の金属の溶解性、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。     The polishing liquid A and the polishing liquid B in the present invention are adsorptive and reactive to the polishing surface, the solubility of the metal to be polished, the electrochemical properties of the surface to be polished, the dissociation state of the compound functional group, and the stability as the liquid Depending on the properties, it is preferable to set the compound species, addition amount, pH and dispersion medium in a timely manner.

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.

〔バリア金属膜と導体膜とを有する被研磨体〕
本発明において、前述の研磨液に研磨される対象、すなわちバリア金属膜と導体膜とを有する被研磨体は、下記のような配線を有するものが好ましい。
本発明において、研磨する対象(被研磨体)は、銅金属及び/又は銅合金からなる配線を有することが好ましく、特に、銅合金からなる配線を有することが好ましい。配線を構成する材料は、銅合金の中でも銀を含有する銅合金が好ましい。銅合金に含有される銀含量は、40質量%以下が好ましく、特に、10質量%以下、更には1質量%以下が好ましく、0.00001〜0.1質量%の範囲で銀を含有する銅合金において最も優れた効果を発揮する。
[Polished object having a barrier metal film and a conductor film]
In the present invention, the object to be polished by the polishing liquid, that is, the object to be polished having the barrier metal film and the conductor film preferably has the following wiring.
In the present invention, the object to be polished (the object to be polished) preferably has a wiring made of a copper metal and / or a copper alloy, and particularly preferably has a wiring made of a copper alloy. The material constituting the wiring is preferably a copper alloy containing silver among the copper alloys. The silver content contained in the copper alloy is preferably 40% by mass or less, particularly 10% by mass or less, more preferably 1% by mass or less, and copper containing silver in the range of 0.00001 to 0.1% by mass. Exhibits the most excellent effect in alloys.

(配線の太さ)
本発明においては、前述の研磨液で研磨する対象である被研磨体が、例えば、DRAMデバイス系では、ハーフピッチで0.15μm以下である配線を有するLSIであることが好ましく、また、0.10μm以下の配線を有することがより好ましく、0.09μm以下の配線を有することが更に好ましい。
一方、MPUデバイス系では、ハーフピッチで0.12μm以下である配線を有するLSIであることが好ましく、また、0.09μm以下の配線を有することがより好ましく、0.07μm以下の配線を有することが更に好ましい。
これらのLSIに対して、前述の研磨液は特に優れた効果を発揮する。
(Wiring thickness)
In the present invention, the object to be polished with the above-mentioned polishing liquid is preferably an LSI having a wiring with a half pitch of 0.15 μm or less in a DRAM device system. It is more preferable to have a wiring of 10 μm or less, and it is even more preferable to have a wiring of 0.09 μm or less.
On the other hand, in the MPU device system, it is preferable that the LSI has a wiring with a half pitch of 0.12 μm or less, more preferably 0.09 μm or less, and more preferably 0.07 μm or less. Is more preferable.
For these LSIs, the above-described polishing liquid exhibits particularly excellent effects.

(バリア金属膜)
前述の研磨液が研磨する対象である被研磨体は、導体膜(銅金属及び/又は銅合金からなる配線)と後述の絶縁膜との間に、銅の拡散を防ぐためのバリア金属膜を有する。このバリア金属膜を構成する材料は、低抵抗のメタル材料がよく、複数の材料による積層構造でもよい。
バリア金属膜を構成する材料としては、TiN、TiW、Ta、TaN、W、WN、Ruの群より選ばれる少なくとも一種類以上が好ましく、中でも、Ta及び/又はTaNが好ましい。
(Barrier metal film)
The object to be polished by the polishing liquid described above has a barrier metal film for preventing copper diffusion between a conductor film (wiring made of copper metal and / or copper alloy) and an insulating film described later. Have. The material constituting the barrier metal film is preferably a low-resistance metal material, and may be a laminated structure of a plurality of materials.
The material constituting the barrier metal film is preferably at least one selected from the group consisting of TiN, TiW, Ta, TaN, W, WN, and Ru, and among these, Ta and / or TaN are preferable.

(絶縁膜)
前述の研磨液が研磨する対象である被研磨体は絶縁膜を有することが好ましい。この絶縁膜としては、無機絶縁膜や有機絶縁膜を適用することができる。本発明における絶縁膜としては、具体的には、定圧CVD法やプラズマCVD法により作製される、酸化シリコン膜等の無機絶縁膜を用いることができる。また、テトラアルコキシランの加水分解生成物を主成分とし、塗布法により得られる有機絶縁膜や、有機SOGと呼ばれるポリオルガノシロキサンを主成分とする低比誘電率の有機絶縁膜を用いることもできる。
(Insulating film)
It is preferable that the object to be polished by the polishing liquid has an insulating film. As this insulating film, an inorganic insulating film or an organic insulating film can be applied. Specifically, as the insulating film in the present invention, an inorganic insulating film such as a silicon oxide film manufactured by a constant pressure CVD method or a plasma CVD method can be used. In addition, an organic insulating film obtained by a coating method having a hydrolyzed product of tetraalkoxylane as a main component, or an organic insulating film having a low relative dielectric constant having a polyorganosiloxane called an organic SOG as a main component can also be used. .

(ウエハ)
本発明における研磨液で研磨する対象である被研磨体(ウエハ)は、径が200mm以上であることが好ましく、特には300mm以上が好ましい。300mm以上である時に顕著に本発明の効果を発揮する。
(Wafer)
The object to be polished (wafer) to be polished with the polishing liquid in the present invention preferably has a diameter of 200 mm or more, particularly preferably 300 mm or more. The effect of the present invention is remarkably exhibited when the thickness is 300 mm or more.

〔化学的機械的研磨方法〕
本発明においては、第1の研磨工程として、研磨パッドが配置された研磨定盤上に、研磨液Aを供給して導電膜を研磨した後、他の処理工程(コンディショニング)等を行うことなく、第2の研磨工程として、第1の研磨工程で用いたものと同一の研磨定盤上に、研磨液Bを供給してバリア金属膜を研磨する。これにより、バリア金属膜と導体膜とを一つの研磨定盤上で連続的に研磨することができる。
本発明において、第1の研磨工程は、バリア金属膜上の導体膜が全て除去され、更に30%の過研磨を行った点を終点とした。この終点になった時点で研磨液Aの供給を止め、これにより第1の研磨工程が終了する。その後、研磨定盤上への研磨液Bの供給が始まることで、第2の研磨工程が開始される。
第2の研磨工程は、絶縁膜上のバリア金属膜が除去され、更に絶縁膜を30nm研磨した点を終点とした。
上記第1の研磨工程及び第2の研磨工程における終点は、いずれも、渦電流式終点検出器により検出することができる。
[Chemical mechanical polishing method]
In the present invention, as the first polishing step, after supplying the polishing liquid A onto the polishing surface plate on which the polishing pad is disposed and polishing the conductive film, without performing other processing steps (conditioning) or the like. As the second polishing step, the barrier metal film is polished by supplying the polishing liquid B onto the same polishing surface plate as used in the first polishing step. Thereby, the barrier metal film and the conductor film can be continuously polished on one polishing surface plate.
In the present invention, in the first polishing step, the end point was that all the conductor film on the barrier metal film was removed and further overpolishing was performed at 30%. When the end point is reached, the supply of the polishing liquid A is stopped, whereby the first polishing step is completed. Thereafter, the supply of the polishing liquid B onto the polishing surface plate is started, whereby the second polishing process is started.
In the second polishing step, the end point was determined by removing the barrier metal film on the insulating film and further polishing the insulating film by 30 nm.
The end points in the first polishing step and the second polishing step can both be detected by an eddy current type end point detector.

上述のように、本発明の研磨方法は、同一の研磨定盤上で第1の研磨工程と第2の研磨工程とが連続的に行われるが、この研磨定盤に配置された研磨パッドは、第1の研磨工程と第2の研磨工程とで同じものを用いてもよいし、異なるものを用いてもよい。研磨処理の効率化の点から、第1の研磨工程と第2の研磨工程とで同一の研磨パッドを用いることが好ましい。
以下、この化学的機械的研磨方法(以下、単に「研磨方法」と称する場合がある。)について説明する。
As described above, in the polishing method of the present invention, the first polishing step and the second polishing step are continuously performed on the same polishing surface plate. The polishing pad disposed on this polishing surface plate is The same thing may be used by a 1st grinding | polishing process and a 2nd grinding | polishing process, and a different thing may be used. From the viewpoint of increasing the efficiency of the polishing process, it is preferable to use the same polishing pad in the first polishing step and the second polishing step.
Hereinafter, this chemical mechanical polishing method (hereinafter sometimes simply referred to as “polishing method”) will be described.

本発明における研磨液は、(a)濃縮液であって使用する際に水を加えて希釈して使用液とする態様、(b)各成分が次項に述べる水溶液の形態で準備され、これらを混合し、必要により水を加え希釈して使用液とする態様、(c)最初から使用液として調製されている態様がある。
本発明の研磨方法は、このような態様により調整された研磨液の使用液を、研磨定盤に配置された研磨パッド上に供給し、該研磨パッドと被研磨体の被研磨面と接触させて、被研磨面と研磨パッドを相対運動させることで、研磨を行う方法である。
The polishing liquid in the present invention is (a) a concentrated liquid which is prepared by adding water to dilute to use the liquid, and (b) each component is prepared in the form of an aqueous solution described in the next section. There is an embodiment in which the mixture is mixed and diluted with water as necessary to obtain a use solution, and (c) an embodiment prepared as a use solution from the beginning.
The polishing method of the present invention supplies the polishing liquid used according to such an embodiment onto a polishing pad disposed on a polishing surface plate, and makes the polishing pad contact the surface to be polished of the object to be polished. Thus, polishing is performed by moving the surface to be polished and the polishing pad relative to each other.

研磨の際に用いられる装置としては、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、研磨パッドが配置された研磨定盤(回転数が変更可能なモータ等を取り付けてある)と、を有する一般的な研磨装置が使用できる。
ここで、研磨パッドとしては、一般的な不織布、発泡ポリウレタン、多孔質フッ素樹脂などが使用でき、特に制限がない。
また、研磨条件には制限はないが、被研磨体の被研磨面を研磨パッドへ押しつける際の圧力は、0.68〜34.5kPaであることが好ましく、研磨速度のウエハ面内均一性及びパターンの平坦性を満足するためには、3.40〜20.7kPaであることがより好ましい。
As an apparatus used for polishing, a holder for holding an object to be polished (semiconductor substrate or the like) having a surface to be polished and a polishing surface plate (a motor capable of changing the number of rotations) on which a polishing pad is arranged are attached. Can be used.
Here, as a polishing pad, a general nonwoven fabric, a polyurethane foam, a porous fluororesin, etc. can be used, and there is no restriction | limiting in particular.
Further, the polishing conditions are not limited, but the pressure when pressing the surface to be polished of the object to be polished against the polishing pad is preferably 0.68 to 34.5 kPa. In order to satisfy the flatness of the pattern, it is more preferably 3.40 to 20.7 kPa.

ここで、研磨液の供給速度は、10〜1000ml/minが好ましく、研磨速度の面内均一性及びパターンの平坦性を満足するためには、170〜800ml/minであることがより好ましい。
Here, the supply rate of the polishing liquid is preferably 10 to 1000 ml / min, and more preferably 170 to 800 ml / min in order to satisfy the in-plane uniformity of the polishing rate and the flatness of the pattern.

また、第1の研磨工程及び第2の研磨工程において、研磨が継続している間、装置内の研磨パッドには、研磨液をポンプ等で連続的に供給する。この供給量に制限はないが、研磨パッドの表面が常に研磨液で覆われていることが好ましい。
本発明における第1の研磨工程、及び第2の研磨工程が終了し、研磨が終了した後の被研磨体は、流水中で良く洗浄した後、スピンドライヤ等を用いて被研磨体(被研磨面)上に付着した水滴を払い落としてから乾燥させる。
In the first polishing step and the second polishing step, while the polishing is continued, the polishing liquid is continuously supplied to the polishing pad in the apparatus by a pump or the like. Although there is no restriction | limiting in this supply amount, it is preferable that the surface of a polishing pad is always covered with polishing liquid.
After the first polishing step and the second polishing step in the present invention are completed, the object to be polished after the polishing is thoroughly washed in running water, and then the object to be polished (polishing object) using a spin dryer or the like. The water droplets adhering to the surface) are wiped off and dried.

前記(a)や(b)の態様において、研磨液の使用液を得る際に用いられる希釈用の水溶液は、下記に示す水溶液と同様である。
水溶液は、予め、酸化剤、有機酸、界面活性剤のうち少なくとも1つ以上を含有した水で、水溶液中に含有した成分と希釈される研磨液の成分を合計した成分が、実際の研磨に用いられる際の研磨液の使用液の成分となるようにする。
このように、使用液にする際に、水溶液で希釈して使用する場合は、溶解しにくい成分を水溶液の形で配合することが可能であるため、より濃縮した研磨液を調製することができる。
In the embodiments (a) and (b), the diluting aqueous solution used when obtaining the working liquid of the polishing liquid is the same as the aqueous solutions shown below.
The aqueous solution is water containing at least one of an oxidizing agent, an organic acid, and a surfactant in advance, and a component obtained by adding up the components contained in the aqueous solution and the components of the polishing liquid to be diluted is used for actual polishing. It becomes a component of the working liquid of the polishing liquid when used.
As described above, when diluting with an aqueous solution when using the solution, it is possible to mix components that are difficult to dissolve in the form of an aqueous solution, so that a more concentrated polishing liquid can be prepared. .

前記(a)の態様のように、濃縮された研磨液に、水又は水溶液を加え希釈する方法としては、研磨装置内で、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することが好ましい。このようにして混合し希釈された研磨液の使用液が、研磨パッドに供給されて、研磨が行われる。この液体の混合には、圧力を付した状態で狭い通路を通して液同士を衝突混合する方法、配管中にガラス管などの充填物を詰め液体の流れを分流分離、合流させることを繰り返し行う方法、配管中に動力で回転する羽根を設ける方法など通常に行われている方法を採用することができる。 As a method of diluting by adding water or an aqueous solution to the concentrated polishing liquid as in the aspect (a), a pipe for supplying the concentrated polishing liquid and a pipe for supplying the water or the aqueous solution in the polishing apparatus. Are preferably mixed and mixed in the middle. The polishing liquid mixed and diluted in this way is supplied to the polishing pad to perform polishing. For mixing the liquid, a method in which the liquids collide with each other through a narrow passage under pressure, a method in which a filling such as a glass tube is filled in the pipe, a flow of the liquid is separated, and the liquid flow is repeatedly performed, Conventional methods such as a method of providing blades that rotate with power in the pipe can be employed.

濃縮された研磨液を水又は水溶液などにより希釈しつつ、研磨する方法としては、研磨装置内に、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との相対運動で混合しつつ研磨する方法が用いられる。また、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混合してから、研磨パッドにその混合した研磨液を供給し、研磨をする方法を適用することもできる。     As a method of polishing while diluting the concentrated polishing liquid with water or an aqueous solution, etc., a pipe for supplying the polishing liquid and a pipe for supplying water or an aqueous solution are independently provided in the polishing apparatus, and a predetermined amount is provided from each. The liquid is supplied to the polishing pad, and the polishing is performed while mixing by the relative movement of the polishing pad and the surface to be polished. It is also possible to apply a method in which a predetermined amount of the concentrated polishing liquid and water or an aqueous solution are mixed in one container and then the mixed polishing liquid is supplied to the polishing pad to perform polishing.

前記(b)の態様のように、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、それらを使用する際に、必要に応じて、水又は水溶液を加え希釈して、研磨液の使用液を調製することも、本発明において好適である。
この場合、具体的には、例えば、(3)酸化剤を1つの構成成分(A)とし、(2)有機酸、界面活性剤、及び水を1つの構成成分(B)とし、それらを使用する際に、必要に応じて、水又は水溶液で構成成分(A)と構成成分(B)を希釈する方法が用いられる。
また、溶解度の低い添加剤を2つの構成成分(A)と(B)とに分け、(3)酸化剤、及び界面活性剤を1つの構成成分(A)とし、(2)有機酸、界面活性剤、及び水を1つの構成成分(B)とし、それらを使用する際に、水又は水溶液を加え構成成分(A)と構成成分(B)を希釈して使用することも可能である。
As in the embodiment (b), the component to be contained in the polishing liquid is divided into at least two components, and when these are used, if necessary, diluted with water or an aqueous solution to dilute the polishing liquid. It is also suitable in the present invention to prepare a working solution.
In this case, specifically, for example, (3) an oxidizing agent is one constituent component (A), (2) an organic acid, a surfactant, and water are one constituent component (B), and they are used. When doing, the method of diluting a structural component (A) and a structural component (B) with water or aqueous solution as needed is used.
In addition, the low-solubility additive is divided into two components (A) and (B), (3) the oxidizing agent and the surfactant are one component (A), and (2) the organic acid, the interface It is also possible to use the activator and water as one component (B) and dilute the component (A) and component (B) by adding water or an aqueous solution when using them.

上記の例のように研磨液の使用液を調製しつつ、研磨する方法の場合、研磨装置内に、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、希釈混合するには、3つの配管を、研磨パッドに供給する1つの配管に結合し、その配管内で混合する方法が用いられる。
また、2つの配管を結合してから他の1つの配管を結合することも可能である。これは、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方法に好適である。
このように混合されてなる研磨液の使用液は、引き続き、研磨定盤上の研磨パッドに供給され、被研磨面と接触させて被研磨面と研磨パッドとを相対運動させることで、研磨が行われる。
In the case of the method of polishing while preparing the working liquid of the polishing liquid as in the above example, three pipes for supplying the component (A), the component (B) and water or an aqueous solution, respectively, into the polishing apparatus In order to dilute and mix, three pipes are connected to one pipe supplied to the polishing pad and mixed in the pipe.
It is also possible to combine two pipes and then connect another one pipe. This is suitable, for example, for a method in which 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 a pipe for water or an aqueous solution is further combined. It is.
The use liquid of the polishing liquid thus mixed is continuously supplied to the polishing pad on the polishing surface plate and brought into contact with the surface to be polished to move the surface to be polished and the polishing pad relative to each other so that polishing can be performed. Done.

また、研磨装置内での他の混合方法としては、上記したように直接に3つの配管をそれぞれ研磨パッドに導き、研磨パッドと被研磨面との相対運動により混合する方法、1つの容器で、構成成分(A)、構成成分(B)、及び水又は水溶液の3つを混合して、そこから研磨パッドに希釈された研磨液を供給する方法がある。     Further, as another mixing method in the polishing apparatus, as described above, each of the three pipes is directly guided to the polishing pad and mixed by the relative movement of the polishing pad and the surface to be polished. There is a method of mixing the constituent component (A), the constituent component (B), and water or an aqueous solution, and supplying the diluted polishing liquid to the polishing pad therefrom.

上述の(b)の態様において、(3)酸化剤を含む1つの構成成分を40℃以下にし、他の構成成分を室温から100℃の範囲に加温したものを用い、これらを混合する際に、又は、これらを混合して、更に水若しくは水溶液を加え希釈する際に、液温を40℃以下とするという方法を用いることもできる。この方法は、液温が高いと溶質の溶解度が高くなるため、研磨液を構成する溶解度の低い原料の溶解度を上げるために好ましい方法である。
また、(3)酸化剤を含む1つの構成成分の温度を40℃以上に高めると酸化剤が分解してくる恐れがあるので、上記のように、加温した他の構成成分と(3)酸化剤を含む1つの構成成分とを混合した際に、又は、これらを混合し、更に希釈する際に、40℃以下となるようにすることが望ましい。
In the above-described embodiment (b), when (3) one component containing an oxidizing agent is made 40 ° C. or lower and the other components are heated in the range of room temperature to 100 ° C., these are mixed. Alternatively, it is also possible to use a method of mixing these and further diluting by adding water or an aqueous solution to a liquid temperature of 40 ° C. or lower. This method is a preferable method for increasing the solubility of the raw material having a low solubility constituting the polishing liquid because the solubility of the solute increases when the liquid temperature is high.
Further, (3) since the oxidizing agent may be decomposed when the temperature of one constituent component containing the oxidizing agent is increased to 40 ° C. or higher, as described above, (3) It is desirable that the temperature be 40 ° C. or lower when one constituent component containing an oxidizing agent is mixed, or when these components are mixed and further diluted.

上記のように、酸化剤を含まない他の構成成分を、室温から100℃の範囲で加温して溶解させたものは、温度が下がると溶解していた成分が溶液中に析出するため、研磨装置内には、加温して析出されうる成分を溶解させる手段が設けられることが好ましい。これには、加温し溶解した構成成分液を送液する手段や、析出物を含む液を攪拌しておき、送液し配管を加温して溶解させる手段を採用することができる。     As mentioned above, other components that do not contain an oxidant are heated and dissolved in the range from room temperature to 100 ° C., because the dissolved components are precipitated in the solution when the temperature drops, The polishing apparatus is preferably provided with a means for dissolving components that can be deposited by heating. For this, it is possible to employ a means for feeding a component liquid that has been heated and dissolved, or a means for stirring a liquid containing precipitates, feeding the liquid, and heating and dissolving the piping.

以上のように、本発明においては、研磨液の成分を二分割以上に分割して、研磨面に供給してもよい。この場合、(3)酸化剤を含む成分と(2)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。また、研磨液を濃縮液とし、希釈水を別にして研磨面に供給してもよい。     As described above, in the present invention, the components of the polishing liquid may be divided into two or more parts and supplied to the polishing surface. In this case, it is preferable to divide and supply (3) a component containing an oxidizing agent and (2) a component containing an organic acid. Alternatively, the polishing liquid may be a concentrated liquid, and diluted water may be separately supplied to the polishing surface.

(研磨パッド)
本発明において用いられる研磨パッドは、無発泡構造パッドでも発泡構造パッドでもよい。前者はプラスチック板のように硬質の合成樹脂バルク材をパッドに用いるものである。また、後者は更に独立発泡体(乾式発泡系)、連続発泡体(湿式発泡系)、2層複合体(積層系)の3つがあり、特には2層複合体(積層系)が好ましい。発泡は、均一でも不均一でもよい。
(Polishing pad)
The polishing pad used in the present invention 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.

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。     Further, it may contain abrasive grains (for example, ceria, silica, alumina, resin, etc.) used for polishing. In addition, the hardness may be either soft or hard, and either may be used. In the laminated system, it is preferable to use a different hardness for each layer. The material is preferably non-woven fabric, artificial leather, polyamide, polyurethane, polyester, polycarbonate or the like. In addition, the surface contacting the polishing surface may be subjected to processing such as lattice grooves / holes / concentric grooves / helical grooves.

本発明の研磨方法を実施できる装置は、特に限定されないが、Mirra Mesa CMP、Reflexion CMP(アプライドマテリアルズ)、FREX200、FREX300 (荏原製作所)、NPS3301、NPS2301(ニコン)、A−FP−310A、A−FP−210A(東京精密)、2300 TERES(ラムリサーチ)、Momentum(ノベラス)などを挙げることができる。     Although the apparatus which can implement the polishing method of the present invention is not particularly limited, Mirror Mesa CMP, Reflexion CMP (Applied Materials), FREX200, FREX300 (Ebara Manufacturing), NPS3301, NPS2301 (Nikon), A-FP-310A, A -FP-210A (Tokyo Seimitsu), 2300 TERES (ram research), Momentum (novelas), etc. can be mentioned.

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.

<(1)特定粒子、及び他の砥粒>
以下のように、公知の方法に基づき、(1)特定粒子、及び他の砥粒を作製し、準備した。
・コロイダルシリカ(S−1):特開2005−60217号公報に記載の方法に基づき作製されたコロイダルシリカ(一次粒子径15nm、二次粒子径40nm、会合度2.7)
・コロイダルシリカ(S−2):特開2005−60217号公報に記載の方法に基づき作製されたコロイダルシリカ(一次粒子径20nm、二次粒子径50nm、会合度2.5)
・コロイダルシリカ(S−3):特開2005−60217号公報に記載の方法に基づき作製されたコロイダルシリカ(一次粒子径35nm、二次粒子径70nm、会合度2.0)
・コロイダルシリカ(S−4):特開2005−60217号公報に記載の方法に基づき作製されたコロイダルシリカ(一次粒子径20nm、二次粒子径25nm、会合度1.3)
・コロイダルシリカ(S−5):特開2005−60219号公報に記載の方法に基づき作製されたコロイダルシリカ(一次粒子径20nm、二次粒子径140nm、会合度7.0)
・コロイダルシリカ(S−6):特開2005−60217号公報に記載の方法に基づき作製されたコロイダルシリカ(一次粒子径20nm、二次粒子径60nm、会合度3.0)
<(1) Specific particles and other abrasive grains>
Based on a known method, (1) specific particles and other abrasive grains were prepared and prepared as follows.
Colloidal silica (S-1): Colloidal silica produced based on the method described in JP-A-2005-60217 (primary particle diameter 15 nm, secondary particle diameter 40 nm, association degree 2.7)
Colloidal silica (S-2): Colloidal silica prepared based on the method described in JP-A-2005-60217 (primary particle diameter 20 nm, secondary particle diameter 50 nm, association degree 2.5)
Colloidal silica (S-3): Colloidal silica prepared based on the method described in JP-A-2005-60217 (primary particle diameter 35 nm, secondary particle diameter 70 nm, association degree 2.0)
Colloidal silica (S-4): Colloidal silica prepared based on the method described in JP-A-2005-60217 (primary particle diameter 20 nm, secondary particle diameter 25 nm, association degree 1.3)
Colloidal silica (S-5): Colloidal silica produced based on the method described in JP-A-2005-60219 (primary particle diameter 20 nm, secondary particle diameter 140 nm, association degree 7.0)
Colloidal silica (S-6): Colloidal silica produced based on the method described in JP-A-2005-60217 (primary particle diameter 20 nm, secondary particle diameter 60 nm, association degree 3.0)

<研磨液Aの調製>
下記の組成を混合した後、高速ホモジナイザーで撹拌して均一に分散させて研磨液A−1〜A−6を得た。
・(1)特定粒子、又は他の砥粒 2.0g/L
・(3)酸化剤:過酸化水素 (表1の記載の濃度になる量)
・(2)有機酸:表1に記載の化合物 (表1の記載の濃度になる量)
・複素環化合物:ベンゾトリアゾール (表1の記載の濃度になる量)
・純水 全量が1000mlとなる量
なお、研磨液A−1〜A−6のpHは、表1の記載の値になるようにアンモニア水と硝酸とを用いて調整した。
<Preparation of polishing liquid A>
After mixing the following composition, the mixture was stirred and uniformly dispersed with a high-speed homogenizer to obtain polishing liquids A-1 to A-6.
(1) Specific particles or other abrasive grains 2.0 g / L
・ (3) Oxidizing agent: hydrogen peroxide (amount that gives the concentration shown in Table 1)
(2) Organic acid: compounds listed in Table 1 (amounts that result in the concentrations listed in Table 1)
-Heterocyclic compound: benzotriazole (amount to be the concentration shown in Table 1)
-Pure water The total amount of 1000 ml The pH of the polishing liquids A-1 to A-6 was adjusted using ammonia water and nitric acid so as to have the values shown in Table 1.

<研磨液Bの調製>
下記の組成を混合した後、高速ホモジナイザーで撹拌して均一に分散させて研磨液B−1〜B−5を得た。
・(1)特定粒子、又は他の砥粒 90g/L
・(3)酸化剤:過酸化水素 (表1の記載の濃度になる量)
・(2)有機酸:表1に記載の化合物 (表1の記載の濃度になる量)
・複素環化合物:ベンゾトリアゾール (表1の記載の濃度になる量)
・純水 全量が1000mlとなる量
なお、研磨液B−1〜B−5のpHは、表1の記載の値になるようにアンモニア水と硝酸とを用いて調整した。
<Preparation of polishing liquid B>
After mixing the following composition, the mixture was stirred and uniformly dispersed with a high-speed homogenizer to obtain polishing liquids B-1 to B-5.
・ (1) Specific particles or other abrasive grains 90g / L
・ (3) Oxidizing agent: hydrogen peroxide (amount that gives the concentration shown in Table 1)
(2) Organic acid: compounds listed in Table 1 (amounts that result in the concentrations listed in Table 1)
-Heterocyclic compound: benzotriazole (amount to be the concentration shown in Table 1)
-Pure water Amount of the total amount of 1000 ml The pH of the polishing liquids B-1 to B-5 was adjusted using ammonia water and nitric acid so as to have the values shown in Table 1.

Figure 2007227669
Figure 2007227669

研磨液A−1〜A−6と、研磨液B−1〜B−5と、を下記表2のように組み合わせて、実施例1〜4、及び比較例1〜6とし、以下に示す各種の研磨試験を行った。     The polishing liquids A-1 to A-6 and the polishing liquids B-1 to B-5 were combined as shown in Table 2 below to give Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 6, and various types shown below. A polishing test was conducted.

<研磨時間の測定>
研磨装置として、荏原製作所製装置「FREX−300」を使用し、下記の条件で、スラリー(研磨液A及び研磨液B)を供給しながら、下記の研磨対象ウエハに設けられた導体膜及びバリア金属膜を研磨した。
なお、研磨工程は下記に示す通りである。
即ち、研磨定盤に配置された研磨パッド上に、研磨液Aを供給して導体膜を全て研磨した後(第1の研磨工程)、連続して、同じ研磨定盤に配置された同じ研磨パッド上に、研磨液Bを供給してバリア金属膜を研磨し(第2の研磨工程)、更に続けて、水ポリッシュで被研磨面を清浄化する、といった工程を経て研磨を行った。
なお、研磨液Aを用いた第1の研磨工程の終点は、同研磨装置に付帯の渦電流式終点検出器を用いて、30%相当の過研磨を行った点とした。ここで、研磨液Aの供給を止め、研磨液Bの供給を開始して、連続的にバリア金属膜の研磨を行った。ここで、第2の研磨工程の終点は、バリア金属膜を除去し、更に酸化シリコン膜を30nm相当研磨した点とした。
上記のようにして、研磨に要した時間(第1の研磨工程に要する研磨時間+第2の研磨工程に要する研磨時間)を求めた。結果を下記表2に示す。
<Measurement of polishing time>
As a polishing apparatus, an apparatus “FREX-300” manufactured by Ebara Corporation is used, and a slurry (polishing liquid A and polishing liquid B) is supplied under the following conditions, and a conductive film and a barrier provided on the following wafer to be polished: The metal film was polished.
The polishing process is as shown below.
That is, the polishing liquid A is supplied onto the polishing pad placed on the polishing surface plate to polish all the conductor film (first polishing step), and then the same polishing is continuously placed on the same polishing surface plate. Polishing was performed through a process of supplying the polishing liquid B onto the pad to polish the barrier metal film (second polishing process) and then cleaning the surface to be polished with water polish.
The end point of the first polishing step using the polishing liquid A was a point where overpolishing corresponding to 30% was performed using an eddy current type end point detector attached to the polishing apparatus. Here, the supply of the polishing liquid A was stopped, the supply of the polishing liquid B was started, and the barrier metal film was continuously polished. Here, the end point of the second polishing step was a point where the barrier metal film was removed and the silicon oxide film was further polished by 30 nm.
As described above, the time required for polishing (polishing time required for the first polishing step + polishing time required for the second polishing step) was determined. The results are shown in Table 2 below.


(研磨対象) 研磨対象ウエハ:12inch(φ300mm)銅膜付きパターンウエハ 754CMP003、atdf社製(シリコン基板上に、500nmの酸化膜を蒸着し、ここにパターンを形成した後、25nmのTa膜(バリア金属膜)と、4000nmのCu膜(導体膜)と、をこの順に製膜したもの)

(Polishing target) Polishing target wafer: Pattern wafer with 12 inch (φ300 mm) copper film 754CMP003, manufactured by atdf (on the silicon substrate, a 500 nm oxide film was deposited and a pattern was formed on the 25 nm Ta film (barrier Metal film) and 4000 nm Cu film (conductor film) in this order)

(研磨条件)
・加工線速度:2.0m/s
・研磨圧力:140hPa
・研磨パッド:ロデール・ニッタ株式会社製 品番IC−1400 K−grv+A21
・スラリー供給速度:300ml/分
(Polishing conditions)
・ Processing linear velocity: 2.0m / s
・ Polishing pressure: 140 hPa
・ Polishing pad: Product number IC-1400 K-grv + A21 manufactured by Rodel Nitta Co., Ltd.
・ Slurry supply rate: 300 ml / min

<導体膜及びバリア金属膜の研磨残りの観察>
絶縁膜上に、銅およびバリア膜が残っていないか、上述の研磨時間の測定に記載の方法により研磨が終了した後のパターンウエハの露出した被研磨面に対して、導体膜及びバリア金属膜の研磨残りの有無を、微分干渉式光学顕微鏡(MX−80,オリンパス社製)を用いて目視で観察した。なお、測定結果は以下の二段階で評価した。結果を下記表2に示す。
○:導体膜およびバリア金属膜の研磨残りなし
×:導体膜およびバリア金属膜の研磨残りあり
<Observation of polishing residue of conductor film and barrier metal film>
Conductor film and barrier metal film on the exposed polished surface of the patterned wafer after copper or barrier film remains on the insulating film or after polishing is finished by the method described in the above measurement of polishing time The presence or absence of polishing residue was visually observed using a differential interference optical microscope (MX-80, manufactured by Olympus Corporation). The measurement results were evaluated in the following two stages. The results are shown in Table 2 below.
○: No polishing residue of conductor film and barrier metal film ×: Polishing residue of conductor film and barrier metal film

<キズの測定>
キズの評価は、下記に示す研磨対象ウエハ(ブランケットウエハ)を、上述の研磨時間の測定に記載の方法により研磨し、その研磨が終了した後の露出した被研磨面に対して、KLAテンコール社製、異物検査装置SP1−TBIを用い、被研磨面に存在する0.2μm以上のキズを計測することで行った。
研磨対象ウエハ:12inch(φ300mm)銅膜付きブランケットウエハ(シリコン基板上に、500nmの酸化膜を蒸着し、その上に、25nmのTa膜(バリア金属膜)と、4000nmのCu膜(導体膜)と、をこの順に製膜したもの)
<Measurement of scratches>
The scratches are evaluated by polishing a wafer to be polished (blanket wafer) shown below by the method described in the above-mentioned measurement of the polishing time, and the exposed polished surface after the polishing is finished with KLA Tencor. This was done by measuring a scratch of 0.2 μm or more present on the surface to be polished, using a manufactured foreign matter inspection apparatus SP1-TBI.
Wafer to be polished: Blanket wafer with 12 inch (φ300 mm) copper film (a 500 nm oxide film is deposited on a silicon substrate, and then a 25 nm Ta film (barrier metal film) and a 4000 nm Cu film (conductor film)) And in this order)

被研磨面に存在する0.2μm以上のキズの数を、下記の三段階で評価した。結果を下記表2に示す。
○:10個未満
△:10個以上50個未満(許容の範囲)
×:50個以上
The number of scratches of 0.2 μm or more present on the surface to be polished was evaluated in the following three stages. The results are shown in Table 2 below.
○: Less than 10 △: 10 or more and less than 50 (allowable range)
×: 50 or more

<ディッシング及びエロージョンの測定>
上述の研磨時間の測定に記載の方法により研磨が終了した後のパターンウエハの露出した被研磨面におけるディッシング及びエロージョンを、接触式段差測定装置 Dektak V320Si(Veeco社)を用いて測定した。
<Dishing and erosion measurement>
The dishing and erosion on the exposed polished surface of the pattern wafer after the polishing was finished by the method described in the above measurement of the polishing time were measured using a contact level difference measuring device Dektak V320Si (Veeco).

Figure 2007227669
Figure 2007227669

表2の結果より、実施例1〜4の研磨試験のように、一つの研磨定盤及び一つの研磨パッドで導体膜とバリア金属膜とを連続的に研磨した場合であっても、その研磨面には、研磨残りの見られず、キズの問題もないことが分かる。また、実施例1〜4では、総研磨時間、ディッシング、及びエロージョンについては、比較例と同等以上の結果が得られることが分かる。
一方、コロイダルシリカの1次粒子径が小さすぎる研磨液A又は研磨液Bを用いた比較例1、2は、ディッシングやエロージョンについては実施例と同等であり、研磨面に研磨残りが発生しないものの、総研磨時間が実施例と比べて長くなる傾向にあり、研磨面に多くのキズが発生していることが分かる。
また、コロイダルシリカの会合度が低すぎる研磨液A又は研磨液Bを用いた比較例3及び比較例5は、総研磨時間、ディッシングやエロージョンについては実施例と同等であり、研磨面のキズについても問題ないものの、研磨面に研磨残りがあることが分かる。これは、コロイダルシリカの研磨パッドへの目詰まりが発生し易いためである。
また、コロイダルシリカの会合度が高すぎる研磨液A又は研磨液Bを用いた比較例4及び比較例6は、総研磨時間が短く研磨速度に優れ、研磨面に研磨残りが発生しないものの、ディッシング及びエロージョンが大きく、研磨面に多くのキズが発生していることが分かる。
From the results of Table 2, even when the conductor film and the barrier metal film were continuously polished with one polishing surface plate and one polishing pad as in the polishing tests of Examples 1 to 4, the polishing was performed. It can be seen that there is no polishing residue on the surface and there is no problem of scratches. Moreover, in Examples 1-4, it turns out that the result more than equivalent to a comparative example is obtained about total polishing time, dishing, and erosion.
On the other hand, Comparative Examples 1 and 2 using the polishing liquid A or the polishing liquid B in which the primary particle diameter of the colloidal silica is too small are equivalent to the examples in the dishing and erosion, and no polishing residue occurs on the polished surface. It can be seen that the total polishing time tends to be longer than in the example, and many scratches are generated on the polished surface.
Further, Comparative Example 3 and Comparative Example 5 using the polishing liquid A or the polishing liquid B in which the degree of association of the colloidal silica is too low are equivalent to the examples in terms of the total polishing time, dishing and erosion, and scratches on the polished surface Although there is no problem, it can be seen that there is a polishing residue on the polished surface. This is because clogging of the colloidal silica into the polishing pad is likely to occur.
Further, Comparative Example 4 and Comparative Example 6 using the polishing liquid A or the polishing liquid B in which the degree of association of the colloidal silica is too high, the total polishing time is short, the polishing speed is excellent, and no polishing residue is generated on the polishing surface. It can also be seen that the erosion is large and that many scratches are generated on the polished surface.

Claims (7)

バリア金属膜と、該バリア金属膜上に設けられた導体膜とを有する被研磨体を研磨する化学的機械的研磨方法であって、
研磨液Aを用いて前記導体膜を研磨する第1の研磨工程と、研磨液Bを用いて前記バリア金属膜を研磨する第2の研磨工程と、を研磨パッドが配置された同一の研磨定盤上で連続的に行い、且つ、前記研磨液A及び前記研磨液Bが下記の(1)〜(3)の成分を含むことを特徴とする化学的機械的研磨方法。
(1)一次粒子径が20〜50nmであり、且つ、会合度が2〜5である粒子
(2)有機酸
(3)酸化剤
A chemical mechanical polishing method for polishing an object to be polished having a barrier metal film and a conductor film provided on the barrier metal film,
A first polishing step of polishing the conductor film using the polishing liquid A and a second polishing step of polishing the barrier metal film using the polishing liquid B are the same polishing step in which the polishing pad is disposed. A chemical mechanical polishing method, which is carried out continuously on a board, and wherein the polishing liquid A and the polishing liquid B contain the following components (1) to (3).
(1) Particles having a primary particle diameter of 20 to 50 nm and an association degree of 2 to 5 (2) Organic acid (3) Oxidizing agent
前記第1の研磨工程と前記第2の研磨工程とで用いられる研磨パッドが同一であることを特徴である請求項1に記載の化学的機械的研磨方法。     The chemical mechanical polishing method according to claim 1, wherein the polishing pads used in the first polishing step and the second polishing step are the same. 前記研磨液A及び前記研磨液BのpHが、それぞれ2〜9であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の化学的機械的研磨方法。     The chemical mechanical polishing method according to claim 1 or 2, wherein the polishing liquid A and the polishing liquid B each have a pH of 2 to 9. 前記(1)の粒子がコロイダルシリカであることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の化学的機械的研磨方法。     The chemical mechanical polishing method according to any one of claims 1 to 3, wherein the particles of (1) are colloidal silica. 前記(1)の粒子の含有量が、下記の範囲内であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の化学的機械的研磨方法。
研磨液A:研磨液Aの質量に対して0.01〜2.0質量%
研磨液B:研磨液Bの質量に対して1.0〜10質量%
5. The chemical mechanical polishing method according to claim 1, wherein the content of the particles of (1) is within the following range.
Polishing liquid A: 0.01-2.0 mass% with respect to the mass of the polishing liquid A
Polishing liquid B: 1.0-10 mass% with respect to the mass of the polishing liquid B
前記(3)の酸化剤が、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、銀(II)塩、及び鉄(III)塩からなる群から選択される少なくとも1つであることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の化学的機械的研磨方法。     The oxidizing agent (3) is hydrogen peroxide, peroxide, nitrate, iodate, periodate, hypochlorite, chlorite, chlorate, perchlorate, persulfate The at least one selected from the group consisting of a salt, a dichromate, a permanganate, ozone water, a silver (II) salt, and an iron (III) salt. 6. The chemical mechanical polishing method according to any one of 5 above. 前記(3)の酸化剤が過酸化水素であることを特徴とする請求項6に記載の化学的機械的研磨方法。     The chemical mechanical polishing method according to claim 6, wherein the oxidizing agent of (3) is hydrogen peroxide.
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