JP2007242969A - Polishing liquid for metal, and polishing method using the same - Google Patents

Polishing liquid for metal, and polishing method using the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polishing method being, capable of continuously polishing the residual film of a conductor film and a barrier metallic film by the same polishing liquid for a metal in a substrate with an insulating film, the barrier metal film and the conductor film, improving the flatness of a wiring section and the projecting section of the insulating film and capable of reducing a scratch and the polishing liquid for the metal used for the polishing method. <P>SOLUTION: The polishing liquid for the metal is used for the chemical-mechanical polishing of the conductor film consisting of copper or a copper alloy and the barrier metal film in the manufacture of a semiconductor device. The polishing liquid for the metal contains a component (1): a colloidal silica grain component, having a primary grain size of 10 to 35 nm and the degree of association of 5 or less and the component (2): the colloidal silica grain component, having the primary grain size of 50 to 100 nm and the degree of association of 5 or smaller. The polishing liquid for the metal further contains the component (3): an oxidant component and the component (4): an aminocarboxylic acid, having two or more of carboxyl groups. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、金属用研磨液及びそれを用いた研磨方法に関するものであり、より詳細には、半導体デバイス製造において配線工程に用いられる金属用研磨液及びそれを用いた研磨方法に関する。特に、銅平坦化に適用される化学的機械的技術において、高速度で研磨ができ、かつ同一の金属用研磨液で連続的に導体膜とバリア金属膜とを研磨する研磨方法及びにそれに用いられる金属用研磨液に関する。   The present invention relates to a metal polishing liquid and a polishing method using the same, and more particularly to a metal polishing liquid used in a wiring process in manufacturing a semiconductor device and a polishing method using the same. In particular, in a chemical mechanical technique applied to copper flattening, it is used for a polishing method capable of polishing at a high speed and continuously polishing a conductor film and a barrier metal film with the same metal polishing liquid. The present invention relates to a metal polishing slurry.

近年、半導体集積回路(以下、適宜「LSI」と称する。)で代表される半導体デバイスの開発においては、小型化・高速化のため、配線の微細化と積層化による高密度化・高集積化が求められている。このための技術としては、化学的機械的研磨(Chemical Mechanical Polishing、以下、適宜「CMP」と称する。)等の種々の技術が用いられてきている。   In recent years, in the development of semiconductor devices typified by semiconductor integrated circuits (hereinafter referred to as “LSI” where appropriate), high-density and high-integration by miniaturization and stacking of wirings for miniaturization and high speed. Is required. For this purpose, various techniques such as chemical mechanical polishing (hereinafter, referred to as “CMP” as appropriate) have been used.

CMPの一般的な方法は、円形の研磨定盤(プラテン)上に研磨パッドを貼り付け、研磨パッド表面を金属用研磨液で浸して、パッドに基板(ウエハ)の表面を押しつけ、その裏面から所定の圧力(研磨圧力)を加えた状態で、研磨定盤及び基板の双方を回転させ、発生する機械的摩擦により基板の表面を平坦化するものである。   A general method of CMP is to apply a polishing pad on a circular polishing platen (platen), immerse the polishing pad surface with a metal polishing liquid, press the surface of the substrate (wafer) against the pad, In a state where a predetermined pressure (polishing pressure) is applied, both the polishing platen and the substrate are rotated, and the surface of the substrate is flattened by the generated mechanical friction.

CMPに用いる金属用研磨溶液は、一般には、砥粒(例えば、アルミナ、シリカ)と酸化剤(例えば、過酸化水素、過硫酸)とを含むものであって、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いる。   A metal polishing solution used in CMP generally contains abrasive grains (eg, alumina, silica) and an oxidizing agent (eg, hydrogen peroxide, persulfuric acid), and oxidizes the metal surface with the oxidizing agent. It is considered that the oxide film is polished by removing with an abrasive.

しかしながら、このような固体砥粒を含む金属用研磨液を用いてCMPを行うと、研磨傷(スクラッチ)、研磨面全体が必要以上に研磨される現象(シニング)、研磨金属面が平面状ではなく、中央のみがより深く研磨されて皿状のくぼみを生ずる現象(ディッシング)、金属配線間の絶縁体が必要以上に研磨されたうえ、複数の配線金属面表面が皿状の凹部を形成する現象(エロージョン)などが発生することがある。   However, when CMP is performed using a metal polishing liquid containing such solid abrasive grains, scratches (scratches), a phenomenon in which the entire polished surface is polished more than necessary (thinning), and the polished metal surface is flat In addition, a phenomenon in which only the center is polished deeper to form a dish-like depression (dishing), an insulator between metal wirings is polished more than necessary, and a plurality of wiring metal surface surfaces form dish-shaped recesses. A phenomenon (erosion) may occur.

このような従来の固体砥粒における問題点を解決するために、砥粒を含まない金属用研磨液として、例えば、過酸化水素/リンゴ酸/ベンゾトリアゾール/ポリアクリル酸アンモニウム及び水からなる金属用研磨液及び研磨方法が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。同文献に記載の研磨方法によれば、半導体基体の凸部の金属膜が選択的にCMPされ、凹部に金属膜が残されて所望の導体パターンが得られるものの、従来の固体砥粒を含むよりもはるかに機械的に柔らかい研磨パッドとの摩擦によってCMPが進むため、充分な研磨速度が得難いという問題点がある。   In order to solve such problems in the conventional solid abrasive grains, as a metal polishing liquid not containing abrasive grains, for example, for metals consisting of hydrogen peroxide / malic acid / benzotriazole / ammonium polyacrylate and water A polishing liquid and a polishing method are disclosed (for example, refer to Patent Document 1). According to the polishing method described in this document, the metal film on the convex portion of the semiconductor substrate is selectively CMPed, and the metal film is left in the concave portion to obtain a desired conductor pattern, but the conventional solid abrasive grains are included. Since CMP proceeds by friction with a much softer polishing pad than mechanically, there is a problem that it is difficult to obtain a sufficient polishing rate.

また、研磨パッドの劣化を抑える有機化合物を含有する化学機械研磨用水系分散体が開示されている(例えば、特許文献2参照。)。しかしながら、この研磨用水系分散体によっても、配線部金属が過剰に研磨されて皿上に窪むディッシング現象に対する懸念がのこる。   Further, an aqueous dispersion for chemical mechanical polishing containing an organic compound that suppresses deterioration of the polishing pad is disclosed (for example, see Patent Document 2). However, even with this polishing aqueous dispersion, there is concern about the dishing phenomenon in which the wiring portion metal is excessively polished and recessed on the dish.

近年、生産性向上のため、LSI製造時のウエハ径が大型化しており、現在は直径200mm以上が汎用されており、300mm以上の大きさでの製造も開始され始めた。このようなウエハの大型化に伴い、ウエハ中心部と周辺部とでの研磨速度の差異が生じ易くなり、研磨の均一性を達成することが重要になってきている。   In recent years, in order to improve productivity, the diameter of a wafer at the time of manufacturing an LSI has been increased. Currently, a diameter of 200 mm or more is widely used, and manufacturing with a size of 300 mm or more has started. As the size of the wafer increases, a difference in polishing rate between the central portion of the wafer and the peripheral portion tends to occur, and it is important to achieve polishing uniformity.

これに対し、銅及び銅合金に対して機械的研磨手段をもたない化学研磨方法として、化学的溶解作用を利用した方法が知られている(例えば、特許文献3参照)。しかしながら、化学的溶解作用のみによる化学研磨方法は、凸部の金属膜が選択的に化学的機械的に研磨されるCMPに比べ、凹部の削れ込み、即ち、ディッシングなどにより基板の平面性に問題が発生する。   On the other hand, as a chemical polishing method having no mechanical polishing means for copper and copper alloys, a method using a chemical dissolution action is known (for example, see Patent Document 3). However, the chemical polishing method using only the chemical dissolution action has a problem with the flatness of the substrate due to the recess shaving, that is, dishing, as compared with CMP in which the metal film of the convex portion is selectively chemically mechanically polished. Will occur.

また、銅配線使用時には、銅イオンが絶縁材料へ拡散することを防止する目的で、配線部と絶縁層の間にバリア層と呼ばれる拡散防止層が一般に設けられる。このバリア層は、TaN、TaSiN、Ta、TiN、Ti、Ru、Nb、Ru、W、WN、Co、Zr、ZrN、及びCuTaなどの合金等から選ばれる1種を含む1層又は2層以上からなる金属膜(バリア金属膜)で構成されている。しかしながら、これらバリア層材料自体が導電性の性質を持っているため、リーク電流などのエラー発生を防ぐために絶縁層上のバリア層材料は完全に除去されなければならず、この除去加工は、金属配線材のバルク研磨と同様な方法によって達成されている(この方法を「バリアCMP」という場合がある)。   Further, when copper wiring is used, a diffusion preventing layer called a barrier layer is generally provided between the wiring portion and the insulating layer in order to prevent copper ions from diffusing into the insulating material. This barrier layer includes one or more layers including one selected from alloys such as TaN, TaSiN, Ta, TiN, Ti, Ru, Nb, Ru, W, WN, Co, Zr, ZrN, and CuTa. It is comprised by the metal film (barrier metal film) which consists of. However, since these barrier layer materials themselves have conductive properties, the barrier layer material on the insulating layer must be completely removed to prevent the occurrence of errors such as leakage current. This is achieved by a method similar to the bulk polishing of the wiring material (this method is sometimes referred to as “barrier CMP”).

現行では、半導体デバイス用製造ラインの生産効率を上げるために、導体膜の研磨速度がバリア金属膜の研磨速度に対して高い金属用研磨液を使用し、バリア金属膜を停止層として導体膜を研磨し、引き続いて、異なる金属用研磨液を用いて、導体膜及びバリア金属膜の研磨を行うという2段階の工程が用いられている。また、それに合わせて、それぞれの金属用研磨液に対する最適なプロセス消耗部材は異なるため、複数のパッドを用いて研磨が行われている。   At present, in order to increase the production efficiency of semiconductor device production lines, a metal polishing liquid is used whose conductor film polishing rate is higher than the barrier metal film polishing rate, and the conductor film is formed using the barrier metal film as a stop layer. A two-step process of polishing and subsequently polishing the conductor film and the barrier metal film using a different metal polishing liquid is used. In accordance with this, the optimum process consumable member for each metal polishing liquid is different, and therefore polishing is performed using a plurality of pads.

しかし、上記複数のパッドを用いた場合、それら各々に合わせたプロセス消耗部材が必要でありコストがかかること、さらに、製造プロセスが複雑になり総加工時間の遅延を招くことなどの問題点が多い。そこで、これらの問題を解決するために、1つのパッドで研磨を行うことが考えられる。しかし、1つのパッドで複数の金属用研磨液を用いてウエハを研磨するには、金属用研磨液の交換やその準備、さらにはパッドの洗浄に要する時間により、多大な時間と手間を有するなどの問題点が挙げられる。   However, when the plurality of pads are used, there are many problems such as that process consumable members corresponding to each of the pads are necessary and costly, and that the manufacturing process is complicated and the total processing time is delayed. . Therefore, in order to solve these problems, it is conceivable to perform polishing with one pad. However, polishing a wafer using a plurality of metal polishing liquids with a single pad requires a lot of time and effort depending on the time required for the replacement and preparation of the metal polishing liquid and the cleaning of the pads. The problem is mentioned.

そこで、絶縁膜(層間絶縁膜)、バリア金属膜及び導体膜を有する基板を、同一金属用研磨液で連続的に導体膜とバリア金属膜とを研磨する工程(以下、「1ステップ工程」という。)が考えられる。   Therefore, a process (hereinafter referred to as “one-step process”) in which a substrate having an insulating film (interlayer insulating film), a barrier metal film, and a conductor film is continuously polished with the same metal polishing liquid. .)

1ステップ工程が実現されると、金属用研磨液の交換頻度の低減に伴う研磨時間の迅速化が可能であり、半導体デバイス製造ラインの生産効率が上がること、さらに複数台の研磨装置を必要としないことに加えて、装置の小型化実現などの実用的な多くのメリットが期待できる。また、現行の研磨方法では、研磨後の廃液が2種類のスラリーが混合した状態になるので、処理が困難であるのに対し、1ステップ工程では金属用研磨液が1種類であることから、廃液処理が簡便になり、環境負荷低減にも寄与することが可能である。   If a one-step process is realized, it is possible to speed up the polishing time associated with the reduction in the frequency of replacement of the metal polishing liquid, increase the production efficiency of the semiconductor device manufacturing line, and further require a plurality of polishing apparatuses. In addition to this, many practical merits such as downsizing of the apparatus can be expected. Further, in the current polishing method, since the waste liquid after polishing is in a state where two types of slurry are mixed, it is difficult to process, whereas in one step process, there is one type of metal polishing liquid. Waste liquid treatment becomes simple and can contribute to reduction of environmental burden.

1ステップ工程を実現するには、導体膜、バリア金属膜、絶縁膜における研磨速度の比(以下、「選択比」という)を可能なだけ合わせる必要がある。
さらに、1ステップ金属用研磨液の実現に向けて障害になっているのが、導体膜とバリア膜を連続して研磨した場合、研磨を停止させる層、いわゆる停止層が存在しないことである。その結果、研磨面にスクラッチが発生し、配線部と絶縁膜凸部の平坦性が悪化するなどの問題が生じる。
このように、CMPにおける1ステップ工程の実現に関しては、未だ有効な技術は提供されていないのが現状である。
特開2001−127019号公報 特開2001−279231号公報 特開昭49−122432号公報
In order to realize the one-step process, it is necessary to match the polishing rate ratio (hereinafter referred to as “selection ratio”) in the conductor film, the barrier metal film, and the insulating film as much as possible.
Further, the obstacle to the realization of the one-step metal polishing liquid is that when the conductor film and the barrier film are polished continuously, there is no so-called stop layer. As a result, scratches occur on the polished surface, causing problems such as deterioration in flatness between the wiring portion and the insulating film convex portion.
Thus, regarding the realization of the one-step process in CMP, no effective technique has been provided yet.
JP 2001-127019 A JP 2001-279231 A JP 49-122432 A

前記問題点を考慮してなされた本発明の目的は、導体膜及びバリア金属膜を有する基板を、同一の金属用研磨液で連続的に研磨することが可能であり、研磨後の被研磨面の平坦性が良好で、且つ、スクラッチの発生を低減できる研磨方法、及びそれに用いる金属用研磨液を提供することにある。   An object of the present invention made in consideration of the above problems is that a substrate having a conductor film and a barrier metal film can be continuously polished with the same metal polishing liquid, and the polished surface after polishing It is another object of the present invention to provide a polishing method capable of reducing the generation of scratches and a metal-polishing liquid used therefor.

本発明者は、1ステップ工程に用いられる金属用研磨液における問題点について鋭意検討した結果、特定の研磨粒子と酸化剤とを含む金属用研磨液を用いることによって、導体膜及びバリア金属膜を同一の金属用研磨液で連続的に研磨することができると共に、絶縁膜が停止層(ストッパー層)として機能しうることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、前記課題を解決するための手段は以下の通りである。
As a result of earnestly examining the problems in the metal polishing liquid used in the one-step process, the present inventor has obtained a conductor film and a barrier metal film by using a metal polishing liquid containing specific polishing particles and an oxidizing agent. It has been found that it is possible to polish continuously with the same metal polishing liquid and that the insulating film can function as a stop layer (stopper layer), thereby completing the present invention.
That is, the means for solving the problems are as follows.

<1> 半導体デバイス製造において銅又は銅合金からなる導体膜とバリア金属膜との化学的機械的研磨に用いる金属用研磨液であって、下記成分(1)、成分(2)、成分(3)及び成分(4)を含むことを特徴とする金属用研磨液。
成分(1):1次粒子径が10〜35nmで、会合度が5以下であるコロイダルシリカ粒子
成分(2):1次粒子径が50〜100nmで、会合度が5以下あることを特徴とするコロイダルシリカ粒子
成分(3):酸化剤
成分(4):カルボキシル基を2つ以上有するアミノカルボン酸
<2> 前記成分(1)のコロイダルシリカ粒子及び前記成分(2)のコロイダルシリカ粒子が、同一の材料からなることを特徴とする<1>に記載の金属用研磨液。
<3> 前記成分(1)のコロイダルシリカ粒子及び前記成分(2)のコロイダルシリカ粒子の総量が、前記金属用研磨液中に0.001〜0.15質量%含有されることを特徴とする<1>乃至<2>のいずれか1つに記載の金属用研磨液。
<4> 前記成分(1)のコロイダルシリカ粒子の質量比が、前記成分(1)のコロイダルシリカ粒子及び前記成分(2)のコロイダルシリカ粒子の全質量に対して、0.005〜0.4であることを特徴とする<1>乃至<3>のいずれか1つに記載の金属用研磨液。
<5> 前記酸化剤が、過酸化水素、硝酸、ヨウ素酸カリウム、過ヨウ素酸、過ヨウ素酸カリウム、次亜塩素酸、及びオゾン水から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする<1>乃至<4>のいずれか1つに記載の金属用研磨液。
<6> 凹部を有する層間絶縁膜の表面に一面に形成されたバリア金属膜と、該バリア金属膜の表面に前記凹部が埋まるように形成された銅又は銅合金からなる導体膜とを有する基板を、該導体膜側の面を被研磨面として研磨する方法であって、前記導体膜とバリア金属膜とを、<1>乃至<5>のいずれか1つに記載の金属用研磨液を用いて連続的に研磨することを特徴とする研磨方法。
<7> 研磨定盤上に貼付した研磨パッドに、前記金属用研磨液を供給しながら、前記基板の被研磨面を研磨パッドに押圧した状態で、前記研磨パッドと基板とを相対的に移動させて被研磨面を研磨することを特徴とする<6>に記載の研磨方法。
<8> 前記基板の被研磨面を研磨パッドに押圧した時の圧力が3.5kPa〜20kPaであることを特徴とする<6>又は<7>に記載の研磨方法。
<9> 前記層間絶縁膜が、シリコン系被膜又は有機系被膜であることを特徴とする<6>乃至<8>のいずれか1つに記載の研磨方法。
<10> 前記バリア金属膜が、タンタル又はタンタル化合物、チタン又はチタン化合物、タングステン又はタングステン化合物、及びルテニウムから選ばれる少なくとも1種を含むことを特徴とする<6>乃至<9>のいずれか1つに記載の研磨方法。
<1> A metal-polishing liquid used for chemical mechanical polishing of a conductor film made of copper or a copper alloy and a barrier metal film in the manufacture of a semiconductor device, the following component (1), component (2), component (3 And a component (4).
Component (1): Colloidal silica particle component having a primary particle diameter of 10 to 35 nm and an association degree of 5 or less Component (2): having a primary particle diameter of 50 to 100 nm and an association degree of 5 or less Colloidal silica particle component (3): Oxidizing agent component (4): Aminocarboxylic acid having two or more carboxyl groups <2> The colloidal silica particles of component (1) and the colloidal silica particles of component (2) are: The metal polishing slurry according to <1>, comprising the same material.
<3> The total amount of the colloidal silica particles of the component (1) and the colloidal silica particles of the component (2) is contained in 0.001 to 0.15% by mass in the metal polishing liquid. The metal polishing slurry according to any one of <1> to <2>.
<4> The mass ratio of the colloidal silica particles of the component (1) is 0.005 to 0.4 relative to the total mass of the colloidal silica particles of the component (1) and the colloidal silica particles of the component (2). The metal polishing slurry according to any one of <1> to <3>, characterized in that:
<5> The oxidizing agent is at least one selected from hydrogen peroxide, nitric acid, potassium iodate, periodic acid, potassium periodate, hypochlorous acid, and ozone water <1 > To <4> The metal polishing slurry according to any one of the above.
<6> A substrate having a barrier metal film formed on the entire surface of an interlayer insulating film having a recess, and a conductor film made of copper or a copper alloy formed so that the recess is buried in the surface of the barrier metal film The conductive film and the barrier metal film are polished using the metal polishing liquid according to any one of <1> to <5> as a surface to be polished. A polishing method characterized by using and polishing continuously.
<7> While supplying the metal polishing liquid to the polishing pad attached on the polishing surface plate, the polishing pad and the substrate are relatively moved while the polishing surface of the substrate is pressed against the polishing pad. The polishing method according to <6>, wherein the surface to be polished is polished.
<8> The polishing method according to <6> or <7>, wherein the pressure when the surface to be polished of the substrate is pressed against a polishing pad is 3.5 kPa to 20 kPa.
<9> The polishing method according to any one of <6> to <8>, wherein the interlayer insulating film is a silicon film or an organic film.
<10> Any one of <6> to <9>, wherein the barrier metal film includes at least one selected from tantalum or a tantalum compound, titanium or a titanium compound, tungsten or a tungsten compound, and ruthenium. Polishing method as described in one.

本発明によれば、導体膜及びバリア金属膜を有する基板を、同一の金属用研磨液で連続的に研磨することが可能であり、研磨後の被研磨面の平坦性が良好で、且つ、スクラッチの発生を低減できる研磨方法、及びそれに用いる金属用研磨液を提供することができる。   According to the present invention, a substrate having a conductor film and a barrier metal film can be continuously polished with the same metal polishing liquid, the flatness of the polished surface after polishing is good, and It is possible to provide a polishing method capable of reducing the generation of scratches and a metal polishing liquid used therefor.

以下、本発明について詳細に説明する。
[金属用研磨液]
本発明の金属用研磨液は、半導体デバイス製造において銅又は銅合金からなる導体膜とバリア金属膜との化学的機械的研磨に用いる金属用研磨液であって、下記成分(1)、成分(2)、成分(3)及び成分(4)を含むことを特徴とする。
成分(1):1次粒子径が10〜35nmで、会合度が5以下であるコロイダルシリカ粒子
成分(2):1次粒子径が50〜100nmで、会合度が5以下あることを特徴とするコロイダルシリカ粒子
成分(3):酸化剤
成分(4):カルボキシル基を2つ以上有するアミノカルボン酸
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[Metal polishing liquid]
The metal polishing liquid of the present invention is a metal polishing liquid used for chemical mechanical polishing of a conductor film made of copper or a copper alloy and a barrier metal film in the manufacture of semiconductor devices, and comprises the following component (1), component ( 2), comprising component (3) and component (4).
Component (1): Colloidal silica particle component having a primary particle diameter of 10 to 35 nm and an association degree of 5 or less Component (2): having a primary particle diameter of 50 to 100 nm and an association degree of 5 or less Colloidal silica particle component (3): oxidizing agent component (4): aminocarboxylic acid having two or more carboxyl groups

本発明の金属用研磨液について以下に説明するが、これらに限定されるものではない。
本発明の金属用研磨液は、前記成分(1)、成分(2)、成分(3)及び成分(4)を必須成分として含有し、通常、水を含んで構成される。本発明の金属用研磨液は、所望により、さらに他の成分を含有してもよい。好ましい他の成分としては、いわゆる不動態膜形成剤として添加される化合物(複素環化合物など)、界面活性剤及び/又は親水性ポリマー、酸、アルカリ、緩衝剤、等の添加剤を挙げることができる。金属用研磨液が含有する上記各成分(必須成分及び任意成分)は、1種単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
The metal polishing liquid of the present invention will be described below, but is not limited thereto.
The metal polishing slurry of the present invention contains the component (1), component (2), component (3) and component (4) as essential components, and usually comprises water. The metal polishing slurry of the present invention may further contain other components as desired. Other preferable components include additives such as compounds added as so-called passive film forming agents (heterocyclic compounds, etc.), surfactants and / or hydrophilic polymers, acids, alkalis, buffers, and the like. it can. The respective components (essential components and optional components) contained in the metal polishing liquid may be used alone or in combination of two or more.

なお、本発明において「金属用研磨液」とは、研磨に使用する際の研磨液(即ち、必要により希釈された研磨液)のみならず、金属用研磨液の濃縮液をも包含する意である。
また、金属用研磨液の濃縮液とは、研磨に使用する際の金属用研磨液よりも、溶質の濃度が高く調製された金属用研磨液を意味し、研磨に使用する際に、水又は水溶液などで希釈して、研磨に使用されるものである。希釈倍率は、一般的には1〜20体積倍である。なお、本明細書において「濃縮」及び「濃縮液」とは、使用状態よりも「濃厚」及び「濃厚な液」を意味する慣用表現にしたがって用いており、蒸発などの物理的な濃縮操作を伴う一般的な用語の意味とは異なる用法で用いている。
In the present invention, the “metal polishing liquid” includes not only a polishing liquid used for polishing (that is, a polishing liquid diluted as necessary) but also a concentrated liquid of the metal polishing liquid. is there.
Further, the metal polishing liquid concentrate means a metal polishing liquid prepared with a higher solute concentration than the metal polishing liquid used for polishing, and when used for polishing, It is diluted with an aqueous solution and used for polishing. The dilution factor is generally 1 to 20 volume times. In this specification, “concentration” and “concentrated liquid” are used in accordance with conventional expressions meaning “thick” and “thick liquid” rather than the state of use, and physical concentration operations such as evaporation are performed. It is used in a different way from the meaning of the general terms involved.

以下、各構成成分について説明する。
<成分(1)及び成分(2)>
本発明の金属用研磨液は、成分(1)(以下、適宜、「第1コロイダルシリカ粒子」と称する)及び成分(2)(以下、適宜、「第2コロイダルシリカ粒子」と称する)を含有し、これらは研磨用粒子(砥粒)として機能する。成分(1)としては、1次粒子径が10〜35nmの範囲で、かつ会合度が5以下のコロイダルシリカ粒子からなる。成分(2)は、1次粒子径が50〜100nmで、会合度が5以下のコロイダルシリカ粒子からなる。
Hereinafter, each component will be described.
<Component (1) and Component (2)>
The metal polishing slurry of the present invention contains component (1) (hereinafter referred to as “first colloidal silica particles” as appropriate) and component (2) (hereinafter referred to as “second colloidal silica particles” as appropriate). These function as abrasive particles (abrasive grains). Component (1) is composed of colloidal silica particles having a primary particle diameter in the range of 10 to 35 nm and an association degree of 5 or less. Component (2) is composed of colloidal silica particles having a primary particle diameter of 50 to 100 nm and an association degree of 5 or less.

−成分(1)−
1次粒子径とは、コロイダルシリカ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。
このコロイダルシリカ粒子の粒子径は、電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社製 走査型電子顕微鏡 S4800)で撮影した写真を用いて、粒子全体の形状を把握した後、粒径が確認できる方向から粒子を観察し、任意に選択した100個以上の粒子においてその粒径を測定することから求めた。
-Component (1)-
The primary particle size is a particle size cumulative curve showing the relationship between the particle size of colloidal silica particles and the cumulative frequency obtained by integrating the number of particles having the particle size, and the particle at the point where the cumulative frequency of this curve is 50%. It means the diameter.
The particle size of the colloidal silica particles is determined from the direction in which the particle size can be confirmed after grasping the shape of the whole particle using a photograph taken with an electron microscope (scanning electron microscope S4800 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). The particle size was determined by measuring the particle size of 100 or more arbitrarily selected particles.

成分(1)含む金属用研磨液は、被研磨面である銅を含む金属、又はバリア金属膜を含む金属に対して機械的研磨作用を有し、ディッシングの発生を抑制しつつ同一金属用研磨液で連続的に導体膜の残膜とバリア金属膜とを研磨することが可能である。一方、成分(2)を含む金属用研磨液は、被研磨面である銅を含む金属に対して機械的研磨作用を有し、被研磨面を粗く研磨することが可能である。   The metal polishing liquid containing component (1) has a mechanical polishing action on a metal containing copper or a metal containing a barrier metal film as a surface to be polished, and polishing for the same metal while suppressing the occurrence of dishing. The residual film of the conductor film and the barrier metal film can be polished continuously with a liquid. On the other hand, the metal polishing liquid containing the component (2) has a mechanical polishing action on the metal containing copper, which is the surface to be polished, and can polish the surface to be polished roughly.

したがって、前記のように、成分(1)及び成分(2)を混合して砥粒として金属用研磨液に用いることにより、絶縁膜、バリア金属膜及び導体膜を有する基板を、同一金属用研磨液で連続的に導体膜とバリア金属膜とを研磨することができる。   Therefore, as described above, by mixing the component (1) and the component (2) and using them as abrasive grains in a metal polishing liquid, a substrate having an insulating film, a barrier metal film and a conductor film can be polished for the same metal. The conductor film and the barrier metal film can be continuously polished with the liquid.

本発明の成分(1)は会合度が5以下であることが好ましい。前記会合度が5を超えると、この会合度のコロイダルシリカ粒子を研磨粒子として含む金属用研磨液による研磨時において、エロージョン及びスクラッチが発生することが考えられる。
なお、本発明において、「コロイダルシリカ粒子」とは、「シリカが分散した状態においてコロイド状をなしている粒子」を意味する。
The component (1) of the present invention preferably has an association degree of 5 or less. When the degree of association exceeds 5, it is considered that erosion and scratches occur during polishing with a metal polishing liquid containing colloidal silica particles having this degree of association as abrasive particles.
In the present invention, “colloidal silica particles” means “particles in a colloidal state in a state where silica is dispersed”.

成分(1)の1次粒子径は10〜35nmの範囲であることが好ましく、15〜35nmの範囲であることがより好ましい。
第1コロイダルシリカ粒子の1次粒子径が10nmに満たないとバリア金属膜の研磨速度は低い値を示す。また、35nmを超えた場合においても、バリア金属膜の研磨速度は減少する傾向を示す。
成分(1)の2次粒子径は20〜70nmであることが好ましい。
成分(1)の含有量は、被研磨面表面の欠陥数を低減させる観点から、使用する際の金属用研磨液の全質量に対して0.000005〜0.06質量%が好ましく、0.000007〜0.04質量%がより好ましい。
The primary particle diameter of component (1) is preferably in the range of 10 to 35 nm, more preferably in the range of 15 to 35 nm.
When the primary particle diameter of the first colloidal silica particles is less than 10 nm, the polishing rate of the barrier metal film shows a low value. Even when the thickness exceeds 35 nm, the polishing rate of the barrier metal film tends to decrease.
The secondary particle size of component (1) is preferably 20 to 70 nm.
The content of the component (1) is preferably 0.000005 to 0.06% by mass with respect to the total mass of the metal polishing slurry when used, from the viewpoint of reducing the number of defects on the surface to be polished. More preferred is 000007 to 0.04 mass%.

−成分(2)−
本発明の成分(2)は会合度が5以下であることが好ましい。前記会合度が5を超えると、この会合度のコロイダルシリカ粒子を研磨粒子として含む金属用研磨液による研磨時において、エロージョン及びスクラッチが発生することが考えられる。
成分(2)の1次粒子径は50〜100nmの範囲であることが好ましい。
成分(2)の1次粒子径が50nmに満たない場合、Cuの研磨速度は著しく低下することとなる。また、100nmを超えると、Cuの研磨速度は高い値を示すが、研磨後のCu膜つきシリコンウエハ表面には多数のスクラッチが発生する。
成分(2)の含有量は、被研磨面表面の欠陥数を低減させる観点から、使用する際の金属用研磨液の全質量に対して0.000995〜0.09質量%の範囲が好ましく、0.001〜0.07質量%の範囲がより好ましい。
-Component (2)-
The component (2) of the present invention preferably has an association degree of 5 or less. When the degree of association exceeds 5, it is considered that erosion and scratches occur during polishing with a metal polishing liquid containing colloidal silica particles having this degree of association as abrasive particles.
The primary particle size of component (2) is preferably in the range of 50 to 100 nm.
When the primary particle diameter of the component (2) is less than 50 nm, the polishing rate of Cu is remarkably reduced. When the thickness exceeds 100 nm, the polishing rate of Cu shows a high value, but many scratches are generated on the surface of the silicon wafer with the Cu film after polishing.
From the viewpoint of reducing the number of defects on the surface to be polished, the content of component (2) is preferably in the range of 0.000995 to 0.09% by mass with respect to the total mass of the metal polishing slurry when used. The range of 0.001-0.07 mass% is more preferable.

上記各粒子の1次粒子径又は2次粒子径は動的光散乱法によって求められる。具体的には、動的光散乱法を採用した粒度分布測定装置(堀場製作所社製、LB−500)を用いて測定することができる。   The primary particle diameter or the secondary particle diameter of each particle is determined by a dynamic light scattering method. Specifically, it can measure using the particle size distribution measuring apparatus (Horiba Ltd. make, LB-500) which employ | adopted the dynamic light-scattering method.

なお、本発明における前記1次粒子径又は2次粒子径は、成分(1)の第1コロイダルシリカ粒子及び成分(2)の第2コロイダルシリカ粒子の粒子について各々上記方法により測定することができるが、金属用研磨液中に両者を混合した場合にも、電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社製 走査型電子顕微鏡 S4800)で撮影した写真を用いて、もしくは、動的光散乱法を採用した粒度分布測定装置(堀場製作所社製、LB−500)によりそれぞれの1次粒子径又は2次粒子径を確認することができる。   In addition, the said primary particle diameter or secondary particle diameter in this invention can be measured by said method about the particle | grains of the 1st colloidal silica particle of a component (1), and the 2nd colloidal silica particle of a component (2), respectively. However, even when both are mixed in a metal polishing liquid, the particle size distribution using a photograph taken with an electron microscope (scanning electron microscope S4800 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) or employing a dynamic light scattering method Each primary particle diameter or secondary particle diameter can be confirmed by a measuring device (manufactured by Horiba, Ltd., LB-500).

また、前記会合度とは、1次粒子が凝集した2次粒子の径を1次粒子の径で除した値(2次粒子径/1次粒子径)を意味する。ここで、会合度が1とは単分散した1次粒子のみのものを意味する。   The degree of association means a value obtained by dividing the diameter of secondary particles in which primary particles are aggregated by the diameter of primary particles (secondary particle diameter / primary particle diameter). Here, the degree of association of 1 means only monodispersed primary particles.

本発明における成分(1)及び成分(2)のコロイダルシリカ粒子としては、沈降シリカ、フュームドシリカ、コロイダルシリカ、合成シリカが好ましく、銅含有金属に対する研磨速度が高い観点からコロイダルシリカ又はフュームドシリカがより好ましく、コロイダルシリカが特に好ましい。   As the colloidal silica particles of component (1) and component (2) in the present invention, precipitated silica, fumed silica, colloidal silica, and synthetic silica are preferable, and colloidal silica or fumed silica from the viewpoint of high polishing rate for copper-containing metals. Is more preferable, and colloidal silica is particularly preferable.

これらの粒子は良く知られている製造法によって得ることができる。金属酸化物粒子の湿式製造法としては、例えば、金属アルコキシドを出発物質として、これを加水分解する方法によってコロイダルシリカ粒子が得られており、具体的には、アルコールを混合したアルカリ水溶液中に正珪酸メチルを、ある決まった速度で滴下して加水分解を起こさせ、粒成長の時期とクエンチによって粒成長を止める時期を経てコロイダルシリカ粒子を作製することができる。その他にアルミニウムやチタンなどのアルコキシドを用いてコロイド粒子が作成されている。この場合、一般的にはシリコンアルコキシドを用いるよりも加水分解速度が速く、超微細粒子を作製する際には都合が良い。   These particles can be obtained by well-known production methods. As a wet manufacturing method of metal oxide particles, for example, colloidal silica particles are obtained by a method of hydrolyzing metal alkoxide as a starting material. Colloidal silica particles can be produced by dropping methyl silicate at a certain rate to cause hydrolysis, and through a period of grain growth and a period of stopping grain growth by quenching. In addition, colloidal particles are made using alkoxides such as aluminum and titanium. In this case, the rate of hydrolysis is generally faster than when silicon alkoxide is used, which is convenient when producing ultrafine particles.

また、金属酸化物の乾式製造法としては、金属の塩化物を酸水素火炎中へ導入し、この脱塩素化された金属を酸化させる反応によってヒュームド粒子を得ることができる。更には、目的物質に含有させたい金属あるいは合金を粉砕して粉体とし、支燃性ガスを含む酸素火炎中にこれを投入して、金属の酸化熱によって連続的な反応を起こさせ、微細な酸化物粒子を得る方法も実用化されている。これら燃焼法によって作製された粒子は、製造過程で高熱を経験するため粒子がアモルファス化しており、また湿式粒子に比較すると内部に水酸基などの不純物が少ないために一般的に固体の密度が高く、また表面の水酸基の密度も低いことが特徴である。   Further, as a dry manufacturing method of metal oxide, fumed particles can be obtained by a reaction in which a metal chloride is introduced into an oxyhydrogen flame and the dechlorinated metal is oxidized. Furthermore, the metal or alloy to be contained in the target substance is pulverized into powder, and this is put into an oxygen flame containing a combustion-supporting gas, causing a continuous reaction by the oxidation heat of the metal, and fine A method for obtaining oxide particles has been put into practical use. Particles produced by these combustion methods are amorphized because they experience high heat during the manufacturing process, and generally have a high solid density because there are fewer impurities such as hydroxyl groups inside compared to wet particles. The surface hydroxyl group density is also low.

前述の窒化物は,例えば前記酸化物をカーボンなどの還元剤と共に窒素雰囲気中で昇温させることによって得ることができる。この場合、還元反応を起こさせながらも粒子間の溶着を起こさないように反応器内の温度分布を如何に均一にさせるかが非常に重要である。溶着を起こした粒子を含んでいる場合は、これらの粉体に速度エネルギーを与え、遮蔽版に衝突させることによって分散させる方法や、強固な凝集体の場合は、溶媒中に分散させてスラリー化したものを高圧ホモジナイザーなどの装置を用いて物理エネルギーを与え分散させる方法が一般的に行われている。   The aforementioned nitride can be obtained, for example, by raising the temperature of the oxide together with a reducing agent such as carbon in a nitrogen atmosphere. In this case, it is very important how the temperature distribution in the reactor is made uniform so as not to cause welding between particles while causing the reduction reaction. If the particles contain welded particles, give these powders velocity energy and disperse them by colliding them with the shielding plate. In the case of strong aggregates, disperse them in a solvent to form a slurry. In general, a method is used in which physical energy is applied and dispersed using an apparatus such as a high-pressure homogenizer.

成分(1)の第1コロイダルシリカ粒子と成分(2)の第2コロイダルシリカ粒子の総含有量は、0.001〜0.15質量%の範囲であることが好ましく、0.05〜0.1質量%の範囲であることがより好ましい。研磨速度の向上とウエハ面内における研磨速度のばらつきの低減に対する充分な効果を得る上で、0.001質量%以上が好ましく、CMPによる研磨速度が飽和するため、0.15質量%以下が好ましい。
また、金属用研磨液中における第1コロイダルシリカ粒子の質量比は、第1コロイダルシリカ粒子及び第2コロイダルシリカ粒子の全質量に対して、0.005〜0.4の範囲であることが好ましく、0.05〜0.1の範囲であることがより好ましい。
The total content of the first colloidal silica particles of the component (1) and the second colloidal silica particles of the component (2) is preferably in the range of 0.001 to 0.15% by mass, and 0.05 to 0. A range of 1% by mass is more preferable. In order to obtain a sufficient effect for improving the polishing rate and reducing variations in the polishing rate in the wafer surface, 0.001% by mass or more is preferable, and since the polishing rate by CMP is saturated, 0.15% by mass or less is preferable. .
The mass ratio of the first colloidal silica particles in the metal polishing liquid is preferably in the range of 0.005 to 0.4 with respect to the total mass of the first colloidal silica particles and the second colloidal silica particles. The range of 0.05 to 0.1 is more preferable.

<成分(3):酸化剤>
本発明の金属用研磨液は、酸化剤(研磨対象の金属を酸化できる化合物)を含有する。
酸化剤としては、例えば、過酸化水素、過酸化物、硝酸、硝酸塩、ヨウ素酸塩、過ヨウ素酸、過ヨウ素酸塩、次亜塩素酸、次亜塩素酸塩、亜塩素酸塩、塩素酸塩、過塩素酸塩、過硫酸塩、重クロム酸塩、過マンガン酸塩、オゾン水及び銀(II)塩、鉄(III)塩が挙げられる。
<Component (3): Oxidizing agent>
The metal polishing slurry of the present invention contains an oxidizing agent (a compound capable of oxidizing a metal to be polished).
Examples of the oxidizing agent include hydrogen peroxide, peroxide, nitric acid, nitrate, iodate, periodic acid, periodate, hypochlorous acid, hypochlorite, chlorite, and chloric acid. Examples thereof include salts, perchlorates, persulfates, dichromates, permanganates, ozone water, silver (II) salts, and iron (III) salts.

鉄(III)塩としては、例えば、硝酸鉄(III)、塩化鉄(III)、硫酸鉄(III)、臭化鉄(III)など無機の鉄(III)塩の他、鉄(III)の有機錯塩が好ましく用いられる。   Examples of the iron (III) salt include, in addition to inorganic iron (III) salts such as iron nitrate (III), iron chloride (III), iron sulfate (III), iron bromide (III), and iron (III) Organic complex salts are preferably used.

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

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

中でも、過酸化水素、硝酸、ヨウ素酸塩、次亜塩素酸、次亜塩素酸塩、塩素酸塩、過ヨウ素酸、過ヨウ素酸塩、過硫酸塩、オゾン水、鉄(III)の有機錯塩が好ましく、鉄(III)の有機錯塩を用いる場合の好ましい錯形成化合物は、クエン酸、酒石酸、アミノポリカルボン酸(具体的には、エチレンジアミン−N,N,N’,N’−四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、1,3−ジアミノプロパン−N,N,N’,N’−四酢酸、エチレンジアミン−N,N’−ジコハク酸(ラセミ体)、エチレンジアミンジコハク酸(SS体)、N−(2−カルボキシラートエチル)−L−アスパラギン酸、N−(カルボキシメチル)−L−アスパラギン酸、β−アラニンジ酢酸、メチルイミノジ酢酸、ニトリロ三酢酸、イミノジ酢酸)を挙げることができる。   Among them, hydrogen peroxide, nitric acid, iodate, hypochlorous acid, hypochlorite, chlorate, periodic acid, periodate, persulfate, ozone water, organic complex salt of iron (III) In the case of using an organic complex salt of iron (III), 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-carboxylateethyl) -L-aspartic acid, N- (carboxymethyl) -L-aspartic acid, β-alanine diacetic acid, methyliminodiacetic acid, nitrilotriacetic acid, iminodiacetic acid) Can.

前記酸化剤の中でも、過酸化水素、硝酸、ヨウ素酸カリウム、過ヨウ素酸、過ヨウ素酸カリウム、次亜塩素酸、オゾン水、過硫酸塩、並びに鉄(III)のエチレンジアミン−N,N,N’,N’−四酢酸、1,3−ジアミノプロパン−N,N,N’,N’−四酢酸及びエチレンジアミンジコハク酸(SS体)の錯体が最も好ましい。   Among the oxidizing agents, hydrogen peroxide, nitric acid, potassium iodate, periodic acid, potassium periodate, hypochlorous acid, ozone water, persulfate, and iron (III) ethylenediamine-N, N, N Most preferred are complexes of ', N'-tetraacetic acid, 1,3-diaminopropane-N, N, N', N'-tetraacetic acid and ethylenediamine disuccinic acid (SS form).

酸化剤の添加量は、研磨に使用する際の金属用研磨液の1Lあたり、0.003mol〜8molの範囲とすることが好ましく、0.03mol〜6molの範囲とすることがより好ましく、0.1mol〜4molの範囲とすることが特に好ましい。即ち、酸化剤の添加量は、金属の酸化が充分で高いCMP速度を確保する点で0.003mol以上であることが好ましく、研磨面の荒れ防止の点から8mol以下であることが好ましい。   The addition amount of the oxidizing agent is preferably in the range of 0.003 mol to 8 mol, more preferably in the range of 0.03 mol to 6 mol, per liter of the metal polishing liquid used for polishing. A range of 1 mol to 4 mol is particularly preferable. That is, the addition amount of the oxidizing agent is preferably 0.003 mol or more from the viewpoint of sufficient metal oxidation and ensuring a high CMP rate, and is preferably 8 mol or less from the viewpoint of preventing roughening of the polished surface.

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

<成分(4):カルボキシル基を2つ以上有するアミノカルボン酸>
本発明の金属用研磨液は、酸化の促進、pH調整、緩衝剤としての作用を示すカルボキシル基を2つ以上有するアミノカルボン酸を含有する。金属を酸化するための酸化剤とは構造が異なる化合物であり、前述の酸化剤として機能する酸を包含するものではない。
前記カルボキシル基を2つ以上有するアミノカルボン酸としては、アミノジカルボン酸、アミノトリカルボン酸が挙げられる。
アミノジカルボン酸の構造は、以下に示す一般式(I)で表すことができる。
<Component (4): Aminocarboxylic acid having two or more carboxyl groups>
The metal-polishing liquid of the present invention contains an aminocarboxylic acid having two or more carboxyl groups that exhibit the action of acceleration of oxidation, pH adjustment, and buffering agent. It is a compound having a structure different from that of an oxidizing agent for oxidizing a metal, and does not include an acid that functions as the aforementioned oxidizing agent.
Examples of the aminocarboxylic acid having two or more carboxyl groups include aminodicarboxylic acid and aminotricarboxylic acid.
The structure of aminodicarboxylic acid can be represented by the following general formula (I).

Figure 2007242969
Figure 2007242969

一般式(I)中、R1は単結合、アルキレン基、又はフェニレン基を表す。R2及びR3は、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、カルボキシル基、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、又はアリール基を表す。R4は、水素原子、ハロゲン原子、カルボキシル基、アルキル基又はアシル基を表す。R5はアルキレン基を表す。但し、R5が−CH2−のとき、R1がアルキレン基又はフェニル基、及び/又は、R4がハロゲン原子、カルボキシル基及びアルキル基のいずれか一つである。 In the general formula (I), R 1 represents a single bond, an alkylene group, or a phenylene group. R 2 and R 3 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, a carboxyl group, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, or an aryl group. R 4 represents a hydrogen atom, a halogen atom, a carboxyl group, an alkyl group or an acyl group. R 5 represents an alkylene group. However, R 5 is -CH 2 - when, R 1 is an alkylene group or a phenyl group, and / or, R 4 is one of a halogen atom, a carboxyl group and an alkyl group.

一般式(I)におけるR1及びR5としてのアルキレン基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれか一つであってもよく、好ましくは炭素数1〜8のアルキレン基であり、例えば、メチレン基、エチレン基を挙げることができる。
一般式(I)におけるR1及びR5としてのアルキレン基、及びR1としてのフェニレン基が有してもよい置換基としては、各々独立に、水酸基、ハロゲン原子等を挙げることができる。
The alkylene group as R 1 and R 5 in the general formula (I) may be any one of linear, branched and cyclic, and is preferably an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms. , Methylene group and ethylene group.
Examples of the substituent that the alkylene group as R 1 and R 5 and the phenylene group as R 1 may have in general formula (I) include a hydroxyl group and a halogen atom.

一般式(I)におけるR2及びR3としてのアルキル基は、好ましくは炭素数1〜8のアルキル基であり、例えば、メチル基、プロピル基などを挙げることができる。
一般式(I)におけるR2及びR3としてのシクロアルキル基は、好ましくは炭素数5〜15のシクロアルキル基であり、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基を挙げることができる。
一般式(I)におけるR2及びR3としてのアルケニル基は、好ましくは炭素数2〜9のアルケニル基であり、例えば、ビニル基、プロペニル基、アリル基を挙げることができる。
一般式(I)におけるR2及びR3としてのアルキニル基は、好ましくは炭素数2〜9のアルキニル基であり、例えば、エチニル基、プロピニル基、ブチニル基を挙げることができる。
一般式(I)におけるR2及びR3としてのアリール基は、好ましくは炭素数6〜15のアリール基であり、例えばフェニル基を挙げることができる。
これらの基におけるアルキレン鎖中には、酸素原子、硫黄原子などのヘテロ原子を有してもよい。
一般式(I)におけるR2及びR3としての各基が有してもよい置換基としては、水酸基、ハロゲン原子、芳香環(好ましくは炭素数3〜15の芳香環)等を挙げることができる。
The alkyl group as R 2 and R 3 in the general formula (I) is preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, and examples thereof include a methyl group and a propyl group.
The cycloalkyl group as R 2 and R 3 in the general formula (I) is preferably a cycloalkyl group having 5 to 15 carbon atoms, and examples thereof include a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cyclooctyl group.
The alkenyl group as R 2 and R 3 in the general formula (I) is preferably an alkenyl group having 2 to 9 carbon atoms, and examples thereof include a vinyl group, a propenyl group, and an allyl group.
The alkynyl group as R 2 and R 3 in the general formula (I) is preferably an alkynyl group having 2 to 9 carbon atoms, and examples thereof include an ethynyl group, a propynyl group, and a butynyl group.
The aryl group as R 2 and R 3 in the general formula (I) is preferably an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, and examples thereof include a phenyl group.
The alkylene chain in these groups may have a hetero atom such as an oxygen atom or a sulfur atom.
Examples of the substituent that each group represented by R 2 and R 3 in the general formula (I) may have include a hydroxyl group, a halogen atom, and an aromatic ring (preferably an aromatic ring having 3 to 15 carbon atoms). it can.

一般式(I)におけるR4としてのアルキル基は、好ましくは炭素数1〜8のアルキル基であり、例えば、メチル基、エチル基を挙げることができる。
一般式(I)におけるR4としてのアシル基は、好ましくは炭素数2〜9のアシル基であり、例えば、メチルカルボニル基を挙げることができる。
これらの基におけるアルキレン鎖中には、酸素原子、硫黄原子などのヘテロ原子を有してもよい。
一般式(I)におけるR4としての各基が有してもよい置換基としては、水酸基、アミノ基、ハロゲン原子、カルボキシル基を挙げることができる。
The alkyl group as R 4 in the general formula (I) is preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, and examples thereof include a methyl group and an ethyl group.
The acyl group as R 4 in the general formula (I) is preferably an acyl group having 2 to 9 carbon atoms, and examples thereof include a methylcarbonyl group.
The alkylene chain in these groups may have a hetero atom such as an oxygen atom or a sulfur atom.
Examples of the substituent that each group represented by R 4 in the general formula (I) may have include a hydroxyl group, an amino group, a halogen atom, and a carboxyl group.

一般式(I)において、R4は水素原子でないことが好ましい。 In the general formula (I), R 4 is preferably not a hydrogen atom.

以下に、一般式(I)で表される化合物の具体例を、下記一般式(I)における官能基を明示することにより表1に示すが、これらに限定するものではない。   Specific examples of the compound represented by the general formula (I) are shown in Table 1 below by clarifying the functional group in the following general formula (I), but are not limited thereto.

Figure 2007242969
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Figure 2007242969
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次に、アミノトリカルボン酸の構造は、以下に示す一般式(II)で表すことができる。   Next, the structure of aminotricarboxylic acid can be represented by the following general formula (II).

Figure 2007242969
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一般式(II)中、R1は単結合、アルキレン基、又はフェニレン基を表す。R2及びR3は、各々独立に、水素原子、ハロゲン原子、カルボキシル基、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、又はアリール基を表す。R5はアルキレン基を表す。R6は、単結合、アルキレン基、アルキレンオキシ基又はフェニレン基を表す。但し、R5が−CH2−のとき、R1がアルキレン基又はフェニレン基、及び/又は、R6がアルキレン基、アルキレンオキシ基又はフェニレン基のいずれか一つである。 In general formula (II), R 1 represents a single bond, an alkylene group, or a phenylene group. R 2 and R 3 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, a carboxyl group, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, or an aryl group. R 5 represents an alkylene group. R 6 represents a single bond, an alkylene group, an alkyleneoxy group or a phenylene group. However, R 5 is -CH 2 - when, R 1 is an alkylene group or a phenylene group, and / or, R 6 is any one of an alkylene group, an alkylene group or a phenylene group.

一般式(II)におけるR1及びR5としてのアルキレン基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれか一つであってもよく、好ましくは炭素数1〜8のアルキレン基であり、例えば、メチレン基、エチレン基を挙げることができる。
一般式(II)におけるR1及びR5としてのアルキレン基、及びR1としてのフェニレン基が有してもよい置換基としては、各々独立に、水酸基、ハロゲン原子等を挙げることができる。
The alkylene group as R 1 and R 5 in the general formula (II) may be any one of linear, branched and cyclic, preferably an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms, , Methylene group and ethylene group.
Examples of the substituent that the alkylene group as R 1 and R 5 and the phenylene group as R 1 may have in the general formula (II) include a hydroxyl group and a halogen atom.

一般式(II)におけるR2及びR3としてのアルキル基は、好ましくは炭素数1〜8のアルキル基であり、例えば、メチル基、プロピル基などを挙げることができる。
一般式(II)におけるR2及びR3としてのシクロアルキル基は、好ましくは炭素数5〜15のシクロアルキル基であり、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基を挙げることができる。
一般式(II)におけるR2及びR3としてのアルケニル基は、好ましくは炭素数2〜9のアルケニル基であり、例えば、ビニル基、プロペニル基、アリル基を挙げることができる。
一般式(II)におけるR2及びR3としてのアルキニル基は、好ましくは炭素数2〜9のアルキニル基であり、例えば、エチニル基、プロピニル基、ブチニル基を挙げることができる。
一般式(II)におけるR2及びR3としてのアリール基は、好ましくは炭素数6〜15のアリール基であり、例えばフェニル基を挙げることができる。
これらの基におけるアルキレン鎖中には、酸素原子、硫黄原子などのヘテロ原子を有してもよい。
一般式(II)におけるR2及びR3としての各基が有してもよい置換基としては、水酸基、ハロゲン原子、芳香環(好ましくは炭素数3〜15の芳香環)等を挙げることができる。
The alkyl group as R 2 and R 3 in the general formula (II) is preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, and examples thereof include a methyl group and a propyl group.
The cycloalkyl group as R 2 and R 3 in the general formula (II) is preferably a cycloalkyl group having 5 to 15 carbon atoms, and examples thereof include a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cyclooctyl group.
The alkenyl group as R 2 and R 3 in the general formula (II) is preferably an alkenyl group having 2 to 9 carbon atoms, and examples thereof include a vinyl group, a propenyl group, and an allyl group.
The alkynyl group as R 2 and R 3 in the general formula (II) is preferably an alkynyl group having 2 to 9 carbon atoms, and examples thereof include an ethynyl group, a propynyl group, and a butynyl group.
The aryl group as R 2 and R 3 in the general formula (II) is preferably an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, and examples thereof include a phenyl group.
The alkylene chain in these groups may have a hetero atom such as an oxygen atom or a sulfur atom.
Examples of the substituent that each group represented by R 2 and R 3 in formula (II) may have include a hydroxyl group, a halogen atom, and an aromatic ring (preferably an aromatic ring having 3 to 15 carbon atoms). it can.

一般式(II)におけるR6としてのアルキレン基は、好ましくは炭素数1〜8のアルキレン基であり、例えば、メチレン基、エチレン基などを挙げることができる。
一般式(II)におけるR6としてのアルキレンオキシ基は、好ましくは炭素数1〜8のアルキレンオキシ基であり、例えば、メチレンオキシ基、エチレンオキシ基などを挙げることができる。
The alkylene group as R 6 in the general formula (II) is preferably an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms, and examples thereof include a methylene group and an ethylene group.
The alkyleneoxy group as R 6 in the general formula (II) is preferably an alkyleneoxy group having 1 to 8 carbon atoms, and examples thereof include a methyleneoxy group and an ethyleneoxy group.

以下に、一般式(II)で表される化合物の具体例を、下記一般式(II)における官能基を明示することにより表2に示すが、これらに限定するものではない。   Specific examples of the compound represented by the general formula (II) are shown in Table 2 below by clarifying the functional group in the following general formula (II), but are not limited thereto.

Figure 2007242969
Figure 2007242969

Figure 2007242969
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アミノジカルボン酸、又はアミノトリカルボン酸の添加量は、研磨に使用する際の金属用研磨液の1L中、0.0005〜0.5molとすることが好ましく、0.005mol〜0.3molとすることがより好ましく、0.01mol〜0.1molとすることが特に好ましい。即ち、エッチングの抑制の点から0.5mol以下が好ましく、充分な効果を得る上で0.0005mol以上が好ましい。   The amount of aminodicarboxylic acid or aminotricarboxylic acid added is preferably 0.0005 to 0.5 mol, preferably 0.005 mol to 0.3 mol, in 1 liter of the metal polishing liquid used for polishing. Is more preferable, and 0.01 mol to 0.1 mol is particularly preferable. That is, 0.5 mol or less is preferable from the viewpoint of suppressing etching, and 0.0005 mol or more is preferable for obtaining a sufficient effect.

<金属用研磨液のpH>
本発明の金属用研磨液のpHは2以上であり、好ましくはpH2〜10の範囲、より好ましくはpH3〜9の範囲である。この範囲において本発明の金属用研磨液は特に優れた効果を発揮する。本発明の金属用研磨液は、研磨に際し、水を含まない形態であってもよいし、水又は水溶液により希釈してもよい。水又は水溶液により希釈される場合、本発明におけるpHとは、水又は水溶液により希釈後の値を表す。
本発明における金属用研磨液のpHは、研磨面への吸着性や反応性、研磨金属の溶解性、被研磨面の電気化学的性質、化合物官能基の解離状態、液としての安定性などを考慮して設定することできる。
<PH of metal polishing liquid>
The pH of the metal polishing slurry of the present invention is 2 or more, preferably in the range of pH 2 to 10, more preferably in the range of pH 3 to 9. In this range, the metal polishing liquid of the present invention exhibits particularly excellent effects. In the polishing, the metal-polishing liquid of the present invention may be in a form containing no water, or may be diluted with water or an aqueous solution. When diluted with water or an aqueous solution, the pH in the present invention represents a value after dilution with water or an aqueous solution.
The pH of the metal polishing liquid in the present invention is determined by the adsorptivity and reactivity to the polishing surface, the solubility of the polishing metal, the electrochemical properties of the surface to be polished, the dissociation state of the compound functional group, the stability as the liquid It can be set in consideration.

pHは、例えば、後述する酸又はアルカリ剤の添加、さらには硫酸等の無機酸を添加することにより調整することができる。   The pH can be adjusted, for example, by adding an acid or an alkali agent described later, and further adding an inorganic acid such as sulfuric acid.

<他の成分>
−複素環化合物−
本発明の金属用研磨液は、研磨対象の金属表面に不動態膜を形成する化合物として、少なくとも1種の複素環化合物を含有することが好ましい。
<Other ingredients>
-Heterocyclic compounds-
The metal polishing liquid of the present invention preferably contains at least one heterocyclic compound as a compound that forms a passive film on the metal surface to be polished.

ここで、「複素環化合物」とは、ヘテロ原子を1個以上含んだ複素環を有する化合物である。ヘテロ原子とは、炭素原子及び水素原子以外の原子を意味する。複素環とはヘテロ原子を少なくとも一つ持つ環状化合物を意味する。ヘテロ原子は複素環の環系の構成部分を形成する原子のみを意味し、環系に対して外部に位置していたり、少なくとも一つの非共役単結合により環系から分離していたり、環系のさらなる置換基の一部分であるような原子は意味しない。   Here, the “heterocyclic compound” is a compound having a heterocyclic ring containing one or more heteroatoms. A heteroatom means an atom other than a carbon atom and a hydrogen atom. A heterocycle means a cyclic compound having at least one heteroatom. A heteroatom means only those atoms that form part of a heterocyclic ring system, either external to the ring system, separated from the ring system by at least one non-conjugated single bond, Atoms that are part of a further substituent of are not meant.

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

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

これらの複素環として、具体的には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。
例えば、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、より好ましくはトリアゾール環、テトラゾール環が挙げられる。
Specific examples of these heterocycles include the following. However, it is not limited to these.
For example, 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 ring, indolizine ring, indole ring, indazole ring, purine ring, quinolidine ring, isoquinoline ring, quinoline ring, naphthyridine ring, phthalazine ring, quinoxaline ring, quinazoline ring, cinnoline ring, pteridine ring, Lysine 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 triazole ring and tetrazole ring.

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

複素環化合物が有しうる置換基としては、例えば、以下のものが挙げられる。但し、これらに限定されるものではない。
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(置換基を有するカルバモイル基としては、例えば、N−ヒドロキシカルバモイル基、N−アシルカルバモイル基、N−スルホニルカルバモイル基、N−カルバモイルカルバモイル基、チオカルバモイル基、N−スルファモイルカルバモイル基)、カルバゾイル基、カルボキシ基又はその塩、オキサリル基、オキサモイル基、シアノ基、カルボンイミドイル基、ホルミル基、ヒドロキシ基、アルコキシ基(エチレンオキシ基もしくはプロピレンオキシ基単位を繰り返し含む基を含む)、アリールオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシルオキシ基、(アルコキシもしくはアリールオキシ)カルボニルオキシ基、カルバモイルオキシ基、スルホニルオキシ基、アミノ基、(アルキル、アリール、又はヘテロ環)アミノ基、アシルアミノ基、スルホンアミド基、ウレイド基、チオウレイド基、N−ヒドロキシウレイド基、イミド基、(アルコキシもしくはアリールオキシ)カルボニルアミノ基、スルファモイルアミノ基、セミカルバジド基、チオセミカルバジド基、ヒドラジノ基、アンモニオ基、オキサモイルアミノ基、N−(アルキルもしくはアリール)スルホニルウレイド基、N−アシルウレイド基、N−アシルスルファモイルアミノ基、ヒドロキシアミノ基、ニトロ基、4級化された窒素原子を含むヘテロ環基(例えば、ピリジニオ基、イミダゾリオ基、キノリニオ基、イソキノリニオ基)、イソシアノ基、イミノ基、メルカプト基、(アルキル、アリール、又はヘテロ環)チオ基、(アルキル、アリール、又はヘテロ環)ジチオ基、(アルキル又はアリール)スルホニル基、(アルキル又はアリール)スルフィニル基、スルホ基又はその塩、スルファモイル基(置換基を有するスルファモイル基としては、例えばN−アシルスルファモイル基、N−スルホニルスルファモイル基)又はその塩、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスフィニルオキシ基、ホスフィニルアミノ基、シリル基等が挙げられる。
Examples of the substituent that the heterocyclic compound may have include the following. However, it is not limited to these.
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 even 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, oxa Yl group, cyano group, carbonimidoyl group, formyl group, hydroxy group, alkoxy group (including groups containing ethyleneoxy group or propyleneoxy group unit), aryloxy group, heterocyclic oxy group, acyloxy group, (alkoxy group) Or aryloxy) carbonyloxy group, carbamoyloxy group, sulfonyloxy group, amino group, (alkyl, aryl, or heterocyclic) amino group, acylamino group, sulfonamido group, ureido group, thioureido group, N-hydroxyureido group, Imido group, (alkoxy or aryloxy) carbonylamino group, sulfamoylamino group, semicarbazide group, thiosemicarbazide group, hydrazino group, ammonio group, oxamoylamino group, N- (alkyl or aryl) sulfo Luureido group, N-acylureido group, N-acylsulfamoylamino 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 , 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 phosphinyloxy Group, phosphinylamino group, silyl group, etc. The

なお、ここで、「活性メチン基」とは、2つの電子求引性基で置換されたメチン基を意味する。「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。また、「塩」とはアルカリ金属、アルカリ土類金属、重金属などの陽イオンや、アンモニウムイオン、ホスホニウムイオンなどの有機の陽イオンを意味する。   Here, “active methine group” means a methine group substituted with two electron-attracting groups. “Electron withdrawing group” means, for example, acyl group, alkoxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, carbamoyl group, alkylsulfonyl group, arylsulfonyl group, sulfamoyl group, trifluoromethyl group, cyano group, nitro group, carvone An imidoyl group is meant. Two electron-withdrawing groups may be bonded to each other to form a cyclic structure. The “salt” means a cation such as alkali metal, alkaline earth metal or heavy metal, or an organic cation such as ammonium ion or phosphonium ion.

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

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

また、上記した置換基の2つが共同して環(芳香族又は非芳香族の炭化水素環、又は複素環。これらは、さらに組み合わされて多環縮合環を形成することができ、その例として、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、フルオレン環、トリフェニレン環、ナフタセン環、ビフェニル環、ピロール環、フラン環、チオフェン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、インドリジン環、インドール環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、イソベンゾフラン環、キノリジン環、キノリン環、フタラジン環、ナフチリジン環、キノキサリン環、キノキサゾリン環、イソキノリン環、カルバゾール環、フェナントリジン環、アクリジン環、フェナントロリン環、チアントレン環、クロメン環、キサンテン環、フェノキサチイン環、フェノチアジン環、フェナジン環、が挙げられる)を形成することもできる。   In addition, two of the above-described substituents can be combined to form a ring (aromatic or non-aromatic hydrocarbon ring or heterocyclic ring. These can be further combined to form a polycyclic fused ring. , 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, phenant Phosphorus ring, thianthrene ring, chromene ring, xanthene ring, phenoxathiin ring, phenothiazine ring, phenazine ring, also form mentioned are) is.

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

本発明で特に好ましく用いることができる複素環化合物として挙げられる、1,2,3,4−テトラゾール、1,2,3−トリアゾール、1,2,4−トリアゾールについて、その代表的な誘導体を以下に示す。   Representative examples of 1,2,3,4-tetrazole, 1,2,3-triazole and 1,2,4-triazole, which are mentioned as heterocyclic compounds that can be particularly preferably used in the present invention, are shown below. Shown in

本発明における(a)1,2,3,4−テトラゾール誘導体は、環を形成する窒素原子上に置換基を有さず、かつ5位に特定の置換基を有することが特徴である。
本発明における(b)1,2,3−トリアゾール誘導体は、環を形成する窒素原子上に置換基を有さず、かつ4位及び/又は5位に特定の置換基を有することが特徴である。
本発明における(c)1,2,4−トリアゾール誘導体は、環を形成する窒素原子上に置換基を有さず、かつ2位及び/又は5位に特定の置換基を有することが特徴である。
The (a) 1,2,3,4-tetrazole derivative in the present invention is characterized by having no substituent on the nitrogen atom forming the ring and having a specific substituent at the 5-position.
The (b) 1,2,3-triazole derivative in the present invention is characterized by having no substituent on the nitrogen atom forming the ring and having a specific substituent at the 4-position and / or 5-position. is there.
The (c) 1,2,4-triazole derivative in the present invention is characterized by having no substituent on the nitrogen atom forming the ring and having a specific substituent at the 2-position and / or 5-position. is there.

テトラゾールの5位に有してもよい置換基としては、スルホ基、アミノ基、カルバモイル基、カルボンアミド基、スルファモイル基、及びスルホンアミド基からなる群より選択された置換基、又はヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホ基、アミノ基、カルバモイル基、カルボンアミド基、スルファモイル基、及びスルホンアミド基からなる群より選択された少なくとも1つの置換基で置換されたアルキル基を挙げることができる。より好ましくは、ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホ基、アミノ基及びカルバモイル基からなる群より選択された少なくとも1つの置換基で置換されたアルキル基である。このアルキル基は、前述の置換基を少なくとも1つ有していれば、他の置換基を有していてもよい。   The substituent that may be present at the 5-position of tetrazole includes a substituent selected from the group consisting of a sulfo group, an amino group, a carbamoyl group, a carbonamido group, a sulfamoyl group, and a sulfonamido group, or a hydroxy group, a carboxy group, And an alkyl group substituted with at least one substituent selected from the group consisting of a group, a sulfo group, an amino group, a carbamoyl group, a carbonamido group, a sulfamoyl group, and a sulfonamido group. More preferably, it is an alkyl group substituted with at least one substituent selected from the group consisting of a hydroxy group, a carboxy group, a sulfo group, an amino group, and a carbamoyl group. This alkyl group may have other substituents as long as it has at least one of the aforementioned substituents.

本発明の5位に置換基を有する(a)1,2,3,4−テトラゾール誘導体において、より好ましくはヒドロキシ基又はカルボキシ基の少なくとも1つで置換されたアルキル基を置換基として含有することを特徴としたテトラゾール誘導体である。より好ましくは、少なくとも1つのカルボキシ基で置換されたアルキル基を置換基として含有することを特徴としたテトラゾール誘導体である。例えば1H−テトラゾール−5−酢酸、1H−テトラゾール−5−コハク酸が挙げられる。   The (a) 1,2,3,4-tetrazole derivative having a substituent at the 5-position of the present invention preferably contains an alkyl group substituted with at least one of a hydroxy group or a carboxy group as a substituent. It is a tetrazole derivative characterized by the following. More preferably, it is a tetrazole derivative characterized by containing an alkyl group substituted with at least one carboxy group as a substituent. For example, 1H-tetrazole-5-acetic acid and 1H-tetrazole-5-succinic acid can be mentioned.

1,2,3−トリアゾールの4位及び/又は5位に有してもよい置換基としては、ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホ基、アミノ基、カルバモイル基、カルボンアミド基、スルファモイル基、及びスルホンアミド基からなる群より選択された置換基、又はヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホ基、アミノ基、カルバモイル基、カルボンアミド基、スルファモイル基、及びスルホンアミド基からなる群より選択された少なくとも1つの置換基で置換されたアルキル基又はアリール基を挙げることができる。   Examples of the substituent that may be present at the 4-position and / or 5-position of 1,2,3-triazole include a hydroxy group, a carboxy group, a sulfo group, an amino group, a carbamoyl group, a carbonamido group, a sulfamoyl group, and a sulfone group. A substituent selected from the group consisting of an amide group, or at least one substitution selected from the group consisting of a hydroxy group, a carboxy group, a sulfo group, an amino group, a carbamoyl group, a carbonamido group, a sulfamoyl group, and a sulfonamide group An alkyl group or an aryl group substituted with a group can be mentioned.

より好ましくは、ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホ基及びアミノ基からなる群より選択された置換基、又はヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホ基及びアミノ基からなる群より選択された少なくとも1つの置換基で置換されたアルキル基である。このアルキル基及びアリール基は、前述の置換基を少なくとも1つ有していれば、他の置換基を有していてもよい。また、1,2,3−トリアゾールの4位と5位のいずれか一方に置換しているものがより好ましい。   More preferably, a substituent selected from the group consisting of a hydroxy group, a carboxy group, a sulfo group and an amino group, or at least one substituent selected from the group consisting of a hydroxy group, a carboxy group, a sulfo group and an amino group A substituted alkyl group. The alkyl group and aryl group may have other substituents as long as they have at least one of the above-described substituents. Moreover, what substituted by either one of 4-position and 5-position of 1,2,3-triazole is more preferable.

本発明の4位及び/又は5位に置換基を有する(b)1,2,3−トリアゾール誘導体において、より好ましくはヒドロキシ基及びカルボキシ基からなる群より選択された置換基、又はそれらの置換基の少なくとも1つで置換されたアルキル基を置換基として含有することを特徴とした(b)1,2,3−トリアゾール誘導体である。より好ましくは、カルボキシ基、又は少なくとも1つのカルボキシ基で置換されたアルキル基を置換基として少なくとも1つ含有することを特徴とした(b)1,2,3−トリアゾール誘導体である。例えば4−カルボキシ−1H−1,2,3−トリアゾール、4,5−ジカルボキシ−1H−1,2,3−トリアゾール、1H−1,2,3−トリアゾール−4−酢酸、4−カルボキシ−5−カルボキシメチル−1H−1,2,3−トリアゾールである。   In the (b) 1,2,3-triazole derivative having a substituent at the 4-position and / or 5-position of the present invention, more preferably a substituent selected from the group consisting of a hydroxy group and a carboxy group, or a substitution thereof (B) A 1,2,3-triazole derivative characterized by containing an alkyl group substituted with at least one of the groups as a substituent. More preferred is a (b) 1,2,3-triazole derivative characterized in that it contains at least one carboxy group or an alkyl group substituted with at least one carboxy group as a substituent. For example, 4-carboxy-1H-1,2,3-triazole, 4,5-dicarboxy-1H-1,2,3-triazole, 1H-1,2,3-triazole-4-acetic acid, 4-carboxy- 5-Carboxymethyl-1H-1,2,3-triazole.

1,2,4−トリアゾールの3位及び/又は5位に有してもよい置換基としては、スルホ基、カルバモイル基、カルボンアミド基、スルファモイル基、及びスルホンアミド基からなる群より選択された置換基、又はヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホ基、アミノ基、カルバモイル基、カルボンアミド基、スルファモイル基、及びスルホンアミド基からなる群より選択された少なくとも1つの置換基で置換されたアルキル基又はアリール基を挙げることができる。   The substituent that may be present at the 3-position and / or 5-position of 1,2,4-triazole was selected from the group consisting of a sulfo group, a carbamoyl group, a carbonamido group, a sulfamoyl group, and a sulfonamido group. An alkyl group or aryl substituted with a substituent, or at least one substituent selected from the group consisting of a hydroxy group, a carboxy group, a sulfo group, an amino group, a carbamoyl group, a carbonamido group, a sulfamoyl group, and a sulfonamido group The group can be mentioned.

より好ましくは、ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホ基及びアミノ基からなる群より選択された少なくとも1つの置換基で置換されたアルキル基である。このアルキル基及びアリール基は、前述の置換基を少なくとも1つ有していれば、他の置換基を有していてもよい。また、1,2,4−トリアゾールの3位と5位のいずれか一方に置換しているものがより好ましい。   More preferably, it is an alkyl group substituted with at least one substituent selected from the group consisting of a hydroxy group, a carboxy group, a sulfo group and an amino group. The alkyl group and aryl group may have other substituents as long as they have at least one of the above-described substituents. Moreover, what substituted by any one of 3rd-position and 5th-position of 1,2,4-triazole is more preferable.

本発明の3位及び/又は5位に置換基を有する(c)1,2,4−トリアゾール誘導体において、より好ましくはヒドロキシ基及びカルボキシ基の少なくとも1つで置換されたアルキル基を置換基として含有することを特徴とした(c)1,2,4−トリアゾール誘導体である。より好ましくは、少なくとも1つのカルボキシ基で置換されたアルキル基を置換基として少なくとも1つ含有することを特徴とした(c)1,2,4−トリアゾール誘導体である。例えば3−カルボキシ−1,2,4−トリアゾール、3,5−ジカルボキシ−1,2,4−トリアゾール、1,2,4−トリアゾール−3−酢酸である。   In the (c) 1,2,4-triazole derivative having a substituent at the 3-position and / or 5-position of the present invention, more preferably, an alkyl group substituted with at least one of a hydroxy group and a carboxy group is used as a substituent. (C) 1,2,4-triazole derivative characterized by containing. More preferably, (c) 1,2,4-triazole derivative is characterized in that it contains at least one alkyl group substituted with at least one carboxy group as a substituent. For example, 3-carboxy-1,2,4-triazole, 3,5-dicarboxy-1,2,4-triazole, 1,2,4-triazole-3-acetic acid.

(具体的化合物例)
以下に、本発明で好適に使用しうる(a)1,2,3,4−テトラゾール誘導体、(b)1,2,3−トリアゾール誘導体及び(c)1,2,4−トリアゾール誘導体の具体例をそれぞれ(a−1〜a−26、b−1〜b−26、c−1〜c−19)に挙げるが、本発明はこれらに制限されるものではない。
(Specific compound examples)
Specific examples of (a) 1,2,3,4-tetrazole derivatives, (b) 1,2,3-triazole derivatives and (c) 1,2,4-triazole derivatives that can be suitably used in the present invention are shown below. Examples are given in (a-1 to a-26, b-1 to b-26, c-1 to c-19), respectively, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2007242969
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Figure 2007242969
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Figure 2007242969
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本発明で用いる複素環化合物は、単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。また、本発明で用いる複素環化合物は、常法に従って合成できるほか、市販品を使用してもよい。   The heterocyclic compounds used in the present invention may be used alone or in combination of two or more. Moreover, the heterocyclic compound used by this invention can be synthesize | combined according to a conventional method, and may use a commercial item.

本発明で用いる複素環化合物の添加量は、総量として、研磨に使用する際の金属用研磨液(即ち、水又は水溶液で希釈する場合は希釈後の金属用研磨液)1L中、0.0001〜1.0molの範囲が好ましく、より好ましくは0.0005〜0.5molの範囲、更に好ましくは0.0005〜0.05molの範囲である。   The total amount of the heterocyclic compound used in the present invention is 0.0001 in 1 L of a metal polishing liquid used for polishing (that is, a metal polishing liquid after dilution when diluted with water or an aqueous solution). The range of -1.0 mol is preferable, More preferably, it is the range of 0.0005-0.5 mol, More preferably, it is the range of 0.0005-0.05 mol.

−界面活性剤及び/又は親水性ポリマー−
本発明の研磨用組成物は、界面活性剤及び/又は親水性ポリマーを含有することが好ましい。
界面活性剤及び/又は親水性ポリマーとしては、酸型が望ましく、塩構造をとる場合には、アンモニウム塩、カリウム塩、ナトリウム塩等が挙げられ、特にアンモニウム塩およびカリウム塩が好ましい。
-Surfactant and / or hydrophilic polymer-
The polishing composition of the present invention preferably contains a surfactant and / or a hydrophilic polymer.
As the surfactant and / or the hydrophilic polymer, an acid form is desirable, and in the case of taking a salt structure, ammonium salt, potassium salt, sodium salt and the like can be mentioned, and ammonium salt and potassium salt are particularly preferable.

界面活性剤と親水性ポリマーは、いずれも被研磨面への接触角を低下させる作用を有して、均一な研磨を促す作用を有する。用いられる界面活性剤及び/又は親水性ポリマーとしては、以下の群から選ばれたものが好適である。   Both the surfactant and the hydrophilic polymer have the action of reducing the contact angle to the surface to be polished and the action of promoting uniform polishing. As the surfactant and / or hydrophilic polymer to be used, those selected from the following group are suitable.

陰イオン界面活性剤として、カルボン酸塩、スルホン酸塩、硫酸エステル塩、リン酸エステル塩が挙げられ、カルボン酸塩として、石鹸、N−アシルアミノ酸塩、ポリオキシエチレンまたはポリオキシプロピレンアルキルエーテルカルボン酸塩、アシル化ペプチド;スルホン酸塩として、アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼン及びアルキルナフタレンスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸塩、スルホコハク酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、N−アシルスルホン酸塩;硫酸エステル塩として、硫酸化油、アルキル硫酸塩、アルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレン又はポリオキシプロピレンアルキルアリルエーテル硫酸塩、アルキルアミド硫酸塩;リン酸エステル塩として、アルキルリン酸塩、ポリオキシエチレン又はポリオキシプロピレンアルキルアリルエーテルリン酸塩を挙げることができる。   Examples of the anionic surfactant include carboxylate, sulfonate, sulfate ester salt and phosphate ester salt. As the carboxylate salt, soap, N-acyl amino acid salt, polyoxyethylene or polyoxypropylene alkyl ether carboxyl Acid salt, acylated peptide; as sulfonate, alkyl sulfonate, alkyl benzene and alkyl naphthalene sulfonate, naphthalene sulfonate, sulfosuccinate, α-olefin sulfonate, N-acyl sulfonate; sulfate ester Salts include sulfated oil, alkyl sulfates, alkyl ether sulfates, polyoxyethylene or polyoxypropylene alkyl allyl ether sulfates, alkyl amide sulfates; phosphate ester salts such as alkyl phosphates, polyoxyethylene or polyoxy B pyrene alkyl allyl ether phosphate can be exemplified.

陽イオン界面活性剤として、脂肪族アミン塩、脂肪族4級アンモニウム塩、塩化ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩;両性界面活性剤として、カルボキシベタイン型、スルホベタイン型、アミノカルボン酸塩、イミダゾリニウムベタイン、レシチン、アルキルアミンオキサイドを挙げることができる。
非イオン界面活性剤として、エーテル型、エーテルエステル型、エステル型、含窒素型が挙げられ、エーテル型として、ポリオキシエチレンアルキルおよびアルキルフェニルエーテル、アルキルアリルホルムアルデヒド縮合ポリオキシエチレンエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックポリマー、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルが挙げられ、エーテルエステル型として、グリセリンエステルのポリオキシエチレンエーテル、ソルビタンエステルのポリオキシエチレンエーテル、ソルビトールエステルのポリオキシエチレンエーテル、エステル型として、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、グリセリンエステル、ポリグリセリンエステル、ソルビタンエステル、プロピレングリコールエステル、ショ糖エステル、含窒素型として、脂肪酸アルカノールアミド、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、ポリオキシエチレンアルキルアミド等が例示される。
その他に、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤などが挙げられる。
As cationic surfactant, aliphatic amine salt, aliphatic quaternary ammonium salt, benzalkonium chloride salt, benzethonium chloride, pyridinium salt, imidazolinium salt; as amphoteric surfactant, carboxybetaine type, sulfobetaine type, Mention may be made of aminocarboxylates, imidazolinium betaines, lecithins, alkylamine oxides.
Nonionic surfactants include ether type, ether ester type, ester type and nitrogen-containing type. Ether type includes polyoxyethylene alkyl and alkylphenyl ether, alkylallyl formaldehyde condensed polyoxyethylene ether, polyoxyethylene poly Examples include oxypropylene block polymer, polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ether, ether ester type, glycerin ester polyoxyethylene ether, sorbitan ester polyoxyethylene ether, sorbitol ester polyoxyethylene ether, ester type, Polyethylene glycol fatty acid ester, glycerin ester, polyglycerin ester, sorbitan ester, propylene glycol ester Le, sucrose esters, nitrogen-containing type, fatty acid alkanolamides, polyoxyethylene fatty acid amides, polyoxyethylene alkyl amide, and the like.
In addition, fluorine surfactants, silicone surfactants, and the like can be given.

ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリエチレングリコールアルキルエーテル、ポリエチレングリコールアルケニルエーテル、アルキルポリエチレングリコール、アルキルポリエチレングリコールアルキルエーテル、アルキルポリエチレングリコールアルケニルエーテル、アルケニルポリエチレングリコール、アルケニルポリエチレングリコールアルキルエーテル、アルケニルポリエチレングリコールアルケニルエーテル、ポリプロピレングリコールアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールアルケニルエーテル、アルキルポリプロピレングリコール、アルキルポリプロピレングリコールアルキルエーテル、アルキルポリプロピレングリコールアルケニルエーテル、アルケニルポリプロピレングリコール、アルケニルポリプロピレングリコールアルキルエーテル及びアルケニルポリプロピレングリコールアルケニルエーテル等のエーテル;アルギン酸、ペクチン酸、カルボキシメチルセルロース、カードラン及びプルラン等の多糖類;グリシンアンモニウム塩及びグリシンナトリウム塩等のアミノ酸塩;ポリアスパラギン酸、ポリグルタミン酸、ポリリシン、ポリリンゴ酸、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等が挙げられる。   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 ether, polypropylene glycol alkenyl ether, alkyl polypropylene glycol, alkyl polypropylene glycol alkyl ether, alkyl polypropylene glycol alkenyl ether, alkenyl poly Ethers such as pyrene glycol, alkenyl polypropylene glycol alkyl ether and alkenyl polypropylene glycol alkenyl ether; polysaccharides such as alginic acid, pectic acid, carboxymethylcellulose, curdlan and pullulan; amino acid salts such as glycine ammonium salt and glycine sodium salt; polyaspartic acid , Polyglutamic acid, polylysine, polymalic acid, polymethacrylic acid, polymethacrylic acid ammonium salt, polymethacrylic acid sodium salt, polymaleic acid, polyitaconic acid, polyfumaric acid, poly (p-styrenecarboxylic acid), polyacrylic acid, polyacrylamide, Amino polyacrylamide, polyacrylic acid ammonium salt, polyacrylic acid sodium salt, polyamic acid, polyamic acid ammonia Salts, polycarboxylic acids and salts thereof, such as polyamic acid sodium salt and polyglyoxylic acid; polyvinyl alcohol, vinyl polymers such as polyvinyl pyrrolidone and acrolein and the like.

但し、適用する基体が半導体集積回路用シリコン基板などの場合はアルカリ金属、アルカリ土類金属、ハロゲン化物等による汚染は望ましくないため、酸型が望ましく、塩構造をとる場合には、アンモニウム塩が望ましい。基体がガラス基板等である場合はその限りではない。上記例示化合物の中でも、ポリアクリル酸アンモニウム塩、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックポリマーがより好ましい。   However, when the substrate to be applied is a silicon substrate for a semiconductor integrated circuit or the like, contamination by alkali metal, alkaline earth metal, halide, etc. is not desirable, so an acid type is desirable. desirable. This is not the case when the substrate is a glass substrate or the like. Among the above exemplified compounds, polyacrylic acid ammonium salt, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, polyethylene glycol, and polyoxyethylene polyoxypropylene block polymer are more preferable.

界面活性剤及び/又は親水性ポリマーの添加量は、総量として、研磨に使用する際の研磨組成物の1L中、0.001〜10gとすることが好ましく、0.01〜5gとすることがより好ましく0.02〜3gとすることが特に好ましい。即ち、界面活性剤及び/又は親水性ポリマーの添加量は、充分な効果を得る上で、0.001g以上が好ましく、CMP速度の低下防止の点から10g以下が好ましい。また、これらの界面活性剤及び/又は親水性ポリマーの重量平均分子量としては、500〜100000が好ましく、特には2000〜50000が好ましい。
界面活性剤は1種のみでもよいし、2種以上を使用してもよく、異なる種類の活性剤を併用することもできる。
The total amount of the surfactant and / or hydrophilic polymer added is preferably 0.001 to 10 g, and preferably 0.01 to 5 g in 1 L of the polishing composition when used for polishing. More preferably, it is 0.02 to 3 g. That is, the addition amount of the surfactant and / or the hydrophilic polymer is preferably 0.001 g or more for obtaining a sufficient effect, and is preferably 10 g or less from the viewpoint of preventing the CMP rate from being lowered. Moreover, as a weight average molecular weight of these surfactant and / or hydrophilic polymer, 500-100000 are preferable, and 2000-50000 are especially preferable.
Only one type of surfactant may be used, two or more types may be used, and different types of surfactants may be used in combination.

−キレート剤、アルカリ、緩衝剤−
本発明においては、さらに、キレート剤、アルカリ、緩衝剤を加えることが好ましい。以下に、本発明に用い得るキレート剤、アルカリ、緩衝剤について説明する。
-Chelating agents, alkalis, buffering agents-
In the present invention, it is preferable to further add a chelating agent, an alkali, and a buffer. Below, the chelating agent, alkali, and buffering agent which can be used for this invention are demonstrated.

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

キレート剤は必要に応じて2種以上併用してもよい。
キレート剤の添加量は混入する多価金属イオンなどの金属イオンを封鎖するのに充分な量であればよく、例えば、研磨に使用する際の金属用研磨液の1L中、0.0003mol〜0.07molの範囲になるように添加する。
Two or more chelating agents may be used in combination as necessary.
The addition amount of the chelating agent may be an amount sufficient to sequester metal ions such as mixed polyvalent metal ions. For example, 0.0003 mol to 0 in 1 L of a metal polishing liquid used for polishing. 0.07 mol is added.

−アルカリ剤、緩衝剤−
また、本発明の金属用研磨液は、必要に応じて、pH調整のためにアルカリ剤、さらにはpHの変動抑制の点から緩衝剤を含有することができる。
-Alkaline agent, buffer agent-
Moreover, the metal polishing liquid of the present invention can contain an alkali agent for pH adjustment and further a buffering agent from the viewpoint of suppressing pH fluctuations, if necessary.

アルカリ剤及び緩衝剤としては、水酸化アンモニウム及びテトラメチルアンモニウムハイドロキサイドなどの有機水酸化アンモニウム、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミンなどのようなアルカノールアミン類などの非金属アルカリ剤、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムなどのアルカリ金属水酸化物、炭酸塩、リン酸塩、ホウ酸塩、四ホウ酸塩、ヒドロキシ安息香酸塩、グリシル塩、N,N−ジメチルグリシン塩、ロイシン塩、ノルロイシン塩、グアニン塩、3,4−ジヒドロキシフェニルアラニン塩、アラニン塩、アミノ酪酸塩、2−アミノ−2−メチル−1,3−プロパンジオール塩、バリン塩、プロリン塩、トリスヒドロキシアミノメタン塩、リシン塩などを用いることができる。   Alkaline agents and buffering agents include organic ammonium hydroxides such as ammonium hydroxide and tetramethylammonium hydroxide, nonmetallic alkali agents such as alkanolamines such as diethanolamine, triethanolamine, triisopropanolamine, and the like. Alkali metal hydroxides such as sodium, potassium hydroxide and lithium hydroxide, carbonate, phosphate, borate, tetraborate, hydroxybenzoate, glycyl salt, N, N-dimethylglycine salt, leucine Salt, norleucine salt, guanine salt, 3,4-dihydroxyphenylalanine salt, alanine salt, aminobutyrate, 2-amino-2-methyl-1,3-propanediol salt, valine salt, proline salt, trishydroxyaminomethane salt Lysine salt etc. can be used .

アルカリ剤及び緩衝剤の具体例としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム、リン酸三ナトリウム、リン酸三カリウム、リン酸二ナトリウム、リン酸二カリウム、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸カリウム、四ホウ酸ナトリウム(ホウ砂)、四ホウ酸カリウム、o−ヒドロキシ安息香酸ナトリウム(サリチル酸ナトリウム)、o−ヒドロキシ安息香酸カリウム、5−スルホ−2−ヒドロキシ安息香酸ナトリウム(5−スルホサリチル酸ナトリウム)、5−スルホ−2−ヒドロキシ安息香酸カリウム(5−スルホサリチル酸カリウム)、水酸化アンモニウムなどを挙げることができる。
特に好ましいアルカリ剤としては、水酸化アンモニウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム及びテトラメチルアンモニウムハイドロキサイドである。
Specific examples of the alkali agent and buffer include sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, sodium bicarbonate, potassium bicarbonate, trisodium phosphate, tripotassium phosphate, diphosphate phosphate. Sodium, dipotassium phosphate, sodium borate, potassium borate, sodium tetraborate (borax), potassium tetraborate, sodium o-hydroxybenzoate (sodium salicylate), potassium o-hydroxybenzoate, 5-sulfo Examples include sodium 2-hydroxybenzoate (sodium 5-sulfosalicylate), potassium 5-sulfo-2-hydroxybenzoate (potassium 5-sulfosalicylate), ammonium hydroxide, and the like.
Particularly preferred alkali agents are ammonium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide and tetramethylammonium hydroxide.

アルカリ剤及び緩衝剤の添加量としては、pHが好ましい範囲に維持される量であればよく、研磨に使用する際の金属用研磨液の1L中、0.0001mol〜1.0molの範囲とすることが好ましく、0.003mol〜0.5molの範囲とすることがより好ましい。   The addition amount of the alkaline agent and the buffering agent may be an amount that can maintain the pH within a preferable range, and is in the range of 0.0001 mol to 1.0 mol in 1 L of the metal polishing liquid used for polishing. It is preferable that the range be 0.003 mol to 0.5 mol.

本発明においては、液の流動性や研磨性能の安定性等の点から、金属用研磨液の比重は0.8〜1.5の範囲とすることが好ましく、0.95〜1.35の範囲とすることが特に好ましい。   In the present invention, the specific gravity of the metal polishing liquid is preferably in the range of 0.8 to 1.5 from the viewpoint of fluidity of the liquid and stability of the polishing performance, and preferably 0.95 to 1.35. The range is particularly preferable.

[研磨方法]
本発明の研磨方法は、凹部を有する層間絶縁膜の表面に一面に形成されたバリア金属膜と、該バリア金属膜の表面に前記凹部が埋まるように形成された銅又は銅合金からなる導体膜とを有する基板を、該導体膜側の面を被研磨面として研磨する方法であって、前記導体膜とバリア金属膜とを、本発明の金属用研磨液を用いて連続的に研磨することを特徴とする。
[Polishing method]
The polishing method of the present invention includes a barrier metal film formed on the entire surface of an interlayer insulating film having a recess, and a conductor film made of copper or a copper alloy formed so that the recess is buried in the surface of the barrier metal film. The conductive film and the barrier metal film are continuously polished using the metal polishing liquid of the present invention. It is characterized by.

すなわち、本発明の研磨方法は、1種類の金属用研磨液で絶縁膜の前記凹部以外の表面に製膜され凸状に突き出た導体膜を化学的機械研磨した後、続いて同一の金属用研磨液で連続的に導体膜の残膜とバリア金属膜とを研磨することが可能な金属用研磨液を用いた化学的機械研磨方法であり、かかる金属用研磨液として、本発明の金属用研磨液を用いるものである。   That is, in the polishing method of the present invention, the conductive film formed on the surface other than the concave portion of the insulating film with a single type of metal polishing liquid is chemically and mechanically polished, and then applied to the same metal. A chemical mechanical polishing method using a metal polishing liquid capable of continuously polishing a residual film of a conductor film and a barrier metal film with a polishing liquid, and as the metal polishing liquid, A polishing liquid is used.

本発明の研磨方法で使用する金属用研磨液は、濃縮液であって使用する際に水を加えて希釈して使用液とする場合、又は、各成分が後述する水溶液の形態でこれらを混合し、必要により水を加え希釈して使用液とする場合、あるいは使用液として調製されている場合がある。本発明における金属用研磨液としては、特に制限されないが、本発明では上記いずれの態様も適用できる。   The metal polishing liquid used in the polishing method of the present invention is a concentrated liquid, and when used, it is diluted by adding water to make a working liquid, or each component is mixed in the form of an aqueous solution described later. However, if necessary, it may be diluted by adding water to obtain a working solution, or it may be prepared as a working solution. Although it does not restrict | limit especially as a metal polishing liquid in this invention, Any said aspect is applicable in this invention.

本発明の研磨方法は、金属用研磨液を研磨定盤上の研磨パッドに供給し、これを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(相対的に移動)させて研磨する研磨方法である。   In the polishing method of the present invention, a metal-polishing liquid is supplied to a polishing pad on a polishing surface plate, and this is brought into contact with the surface to be polished to cause the surface to be polished and the polishing pad to move relative to each other (relatively move). A polishing method for polishing.

研磨する装置としては、被研磨面を有する半導体基板等を保持するホルダーと研磨パッドとを貼り付けた(回転数が変更可能なモータ等を取り付けてある)研磨定盤を有する一般的な研磨装置が使用できる。   As a polishing apparatus, a general polishing apparatus having a polishing surface plate (with a motor or the like capable of changing the number of rotations) attached with a holder for holding a semiconductor substrate having a surface to be polished and a polishing pad. Can be used.

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、研磨用のパッドは、無発泡構造パッドでも発泡構造パッドでもよい。前者はプラスチック板のように硬質の合成樹脂バルク材をパッドに用いるものである。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。   As the polishing pad, a general nonwoven fabric, foamed polyurethane, porous fluororesin, or the like can be used, and there is no particular limitation. The polishing pad may be a non-foamed structure pad or a foamed structure pad. The former uses a hard synthetic resin bulk material like a plastic plate for a pad. The latter is further divided into three types: an independent foam (dry foam system), a continuous foam (wet foam system), and a two-layer composite (laminate system), and a two-layer composite (laminate system) is particularly preferable. Foaming may be uniform or non-uniform.

さらに、研磨パッドは、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、研磨パッドについては、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。
Furthermore, the polishing pad may contain abrasive grains (for example, ceria, silica, alumina, resin, etc.) used for polishing.
In addition, each of the polishing pads may be 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.

研磨条件には制限はないが、研磨定盤の線速度は1m/s以上が望ましい。
被研磨面(被研磨膜)を有する半導体基板を研磨パッドに押圧した時の圧力(押しつけ圧力)は、20kPa以下であることが好ましく、さらに13kPa以下の低圧条件下にすることによって、高研磨速度を維持したままの状態で、研磨速度のウエハ面内均一性及びパターンの平坦性を向上させることが可能であるためより好ましい。
なお、押しつけ圧力が20kPaを超えると、平坦性が悪化する場合がある。
また、押しつけ圧力の下限としては、特に制限されないが、2.0kPa以上が好ましく、3.5kPa以上がより好ましい。
The polishing conditions are not limited, but the linear velocity of the polishing platen is preferably 1 m / s or more.
The pressure (pressing pressure) when a semiconductor substrate having a surface to be polished (film to be polished) is pressed against the polishing pad is preferably 20 kPa or less, and further by a low pressure condition of 13 kPa or less, a high polishing rate. This is more preferable because it is possible to improve the uniformity of the polishing rate within the wafer surface and the flatness of the pattern while maintaining the above.
In addition, when pressing pressure exceeds 20 kPa, flatness may deteriorate.
Further, the lower limit of the pressing pressure is not particularly limited, but is preferably 2.0 kPa or more, and more preferably 3.5 kPa or more.

研磨している間、研磨パッドには金属用研磨液をポンプ等で連続的に供給する。この供給量に制限はないが、研磨パッドの表面が常に金属用研磨液で覆われていることが好ましい。研磨終了後の半導体基板は、流水中で良く洗浄した後、スピンドライヤ等を用いて半導体基板上に付着した水滴を払い落としてから乾燥させる。   During polishing, a polishing liquid for metal is continuously supplied to the polishing pad with a pump or the like. Although the supply amount is not limited, it is preferable that the surface of the polishing pad is always covered with a metal polishing liquid. The semiconductor substrate after polishing is thoroughly washed in running water, and then dried after removing water droplets adhering to the semiconductor substrate using a spin dryer or the like.

本発明の研磨方法では、金属用研磨液を希釈する水溶液は、次に述べる水溶液と同じである。水溶液は、予め、酸化剤、酸、添加剤、界面活性剤のうち少なくとも1つ以上を含有した水で、水溶液中に含有した成分と希釈される金属用研磨液の成分を合計した成分が、金属用研磨液を使用して研磨する際の成分となるようにする。金属用研磨液を水溶液で希釈して使用する場合は、溶解しにくい成分を水溶液の形で配合することができ、より濃縮した金属用研磨液を調製することができる。   In the polishing method of the present invention, the aqueous solution for diluting the metal polishing liquid is the same as the aqueous solution described below. The aqueous solution is a water containing at least one of an oxidizing agent, an acid, an additive, and a surfactant in advance, and a component obtained by totaling the components contained in the aqueous solution and the components of the metal polishing liquid to be diluted, It becomes the component at the time of grinding | polishing using the metal polishing liquid. When the metal polishing liquid is diluted with an aqueous solution, components that are difficult to dissolve can be blended in the form of an aqueous solution, and a more concentrated metal polishing liquid can be prepared.

濃縮された金属用研磨液に水又は水溶液を加え希釈する方法としては、濃縮された金属用研磨液を供給する配管と水又は水溶液を供給する配管を途中で合流させて混合し、混合し希釈された金属用研磨液を研磨パッドに供給する方法がある。混合は、圧力を付した状態で狭い通路を通して液同士を衝突混合する方法、配管中にガラス管などの充填物を詰め液体の流れを分流分離、合流させることを繰り返し行う方法、配管中に動力で回転する羽根を設ける方法など通常に行われている方法を採用することができる。   As a method of diluting by adding water or an aqueous solution to the concentrated metal polishing liquid, the pipe for supplying the concentrated metal polishing liquid and the pipe for supplying the water or the aqueous solution are joined together and mixed, mixed and diluted. There is a method of supplying the polished metal polishing liquid to the polishing pad. Mixing is a method in which liquids collide with each other through a narrow passage under pressure, a method in which a filling such as a glass tube is filled in a pipe, and the flow of liquid is repeatedly separated and merged. Conventional methods such as a method of providing blades that rotate in the above can be employed.

金属用研磨液の供給速度は、10〜1000ml/minの範囲が好ましく、研磨速度のウエハ面内均一性及びパターンの平坦性を満足するためには、170〜800ml/minの範囲であることがより好ましい。   The supply rate of the metal polishing liquid is preferably in the range of 10 to 1000 ml / min. In order to satisfy the uniformity of the polishing rate within the wafer surface and the flatness of the pattern, the supply rate is preferably in the range of 170 to 800 ml / min. More preferred.

濃縮された金属用研磨液を水又は水溶液などにより希釈し、研磨する方法としては、金属用研磨液を供給する配管と水又は水溶液を供給する配管を独立に設け、それぞれから所定量の液を研磨パッドに供給し、研磨パッドと被研磨面の相対運動で混合しつつ研磨する方法が挙げられる。又は、1つの容器に、所定量の濃縮された金属用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金属用研磨液を供給し、研磨をする方法も適用可能である。   As a method of diluting and polishing the concentrated metal polishing liquid with water or an aqueous solution, a pipe for supplying the metal polishing liquid and a pipe for supplying water or an aqueous solution are provided independently, and a predetermined amount of liquid is supplied from each. A method of polishing while supplying to the polishing pad and mixing by the relative motion of the polishing pad and the surface to be polished can be mentioned. Alternatively, it is also possible to apply a method in which a predetermined amount of concentrated metal polishing liquid and water or an aqueous solution are mixed in one container, and then the mixed metal polishing liquid is supplied to the polishing pad to perform polishing. is there.

本発明においては、金属用研磨液が含有すべき成分を少なくとも2つの構成成分に分けて、それらを使用する際に、水又は水溶液を加え希釈して研磨定盤上の研磨パッドに供給し、被研磨面と接触させて被研磨面と研磨パッドを相対運動させて研磨する方法も用いることができる。   In the present invention, the component to be contained in the metal polishing liquid is divided into at least two components, and when they are used, water or an aqueous solution is added and diluted to be supplied to the polishing pad on the polishing platen, A method in which the surface to be polished and the polishing pad are moved relative to each other and brought into contact with the surface to be polished can also be used.

例えば、酸化剤を1つの構成成分(A)とし、酸、添加剤、界面活性剤及び水を1つの構成成分(B)とし、それらを使用する際に水又は水溶液で構成成分(A)と構成成分(B)を希釈して使用する。
また、溶解度の低い添加剤を2つの構成成分(C)と(D)とに分け、酸化剤、添加剤及び界面活性剤を1つの構成成分(C)とし、酸、添加剤、界面活性剤及び水を1つの構成成分(D)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(C)と構成成分(D)とを希釈して使用する。
For example, an oxidant is one component (A), an acid, an additive, a surfactant, and water are one component (B). The component (B) is diluted before use.
In addition, the low-solubility additive is divided into two components (C) and (D), and the oxidizing agent, additive, and surfactant are one component (C), and the acid, additive, and surfactant And water as one component (D), and when using them, water or an aqueous solution is added to dilute the component (C) and the component (D).

この例の場合、構成成分(C)と構成成分(D)と水又は水溶液をそれぞれ供給する3つの配管が必要であり、希釈混合は、3つの配管を、研磨パッドに供給する1つの配管に結合し、その配管内で混合する方法があり、この場合、2つの配管を結合してから他の1つの配管を結合することも可能である。
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とを混合し、混合経路を長くして溶解時間を確保してから、さらに水又は水溶液の配管を結合する方法である。
In the case of this example, three pipes for supplying the component (C), the component (D), and water or an aqueous solution are required, and dilution mixing is performed on one pipe that supplies the three pads to the polishing pad. There is a method of combining and mixing in the pipe. In this case, it is also possible to combine two pipes and then connect another pipe.
For example, a constituent component containing an additive that is difficult to dissolve is mixed with another constituent component, a mixing path is lengthened to secure a dissolution time, and then a pipe for water or an aqueous solution is further combined.

その他の混合方法は、上記したように直接に3つの配管をそれぞれ研磨パッドに導き、研磨パッドと被研磨面の相対運動により混合する方法、1つの容器に3つの構成成分を混合して、そこから研磨パッドに希釈された金属用研磨液を供給する方法が挙げられる。上記した研磨方法において、酸化剤を含む1つの構成成分を40℃以下にし、他の構成成分を室温から100℃の範囲に加温し、且つ1つの構成成分と他の構成成分又は水もしくは水溶液を加え希釈して使用する際に、混合した後に40℃以下とするようにすることもできる。温度が高いと溶解度が高くなるため、金属用研磨液の溶解度の低い原料の溶解度を上げるために好ましい方法である。   Other mixing methods are as described above, in which the three pipes are each guided directly to the polishing pad and mixed by the relative movement of the polishing pad and the surface to be polished, and the three components are mixed in one container. And a method of supplying the diluted metal polishing liquid to the polishing pad. In the above polishing method, one constituent component containing an oxidizing agent is made 40 ° C. or lower, the other constituent components are heated in the range of room temperature to 100 ° C., and one constituent component and another constituent component or water or an aqueous solution When the mixture is diluted and used, it can be adjusted to 40 ° C. or lower after mixing. Since the solubility increases when the temperature is high, this is a preferable method for increasing the solubility of the raw material having a low solubility in the metal polishing slurry.

酸化剤を含まない他の成分を室温から100℃の範囲で加温して溶解させた原料は、温度が下がると溶液中に析出するため、温度が低下したその成分を用いる場合は、予め加温して析出したものを溶解させる必要がある。これには、加温し溶解した構成成分液を送液する手段と、析出物を含む液を攪拌しておき、送液し配管を加温して溶解させる手段を採用することができる。加温した成分が酸化剤を含む1つの構成成分の温度を40℃以上に高めると酸化剤が分解してくる恐れがあるので、加温した構成成分とこの加温した構成成分を冷却する酸化剤を含む1つの構成成分で混合した場合、40℃以下となるようにする。   A raw material in which other components not containing an oxidizing agent are heated and dissolved in the range of room temperature to 100 ° C. is precipitated in the solution when the temperature is lowered. It is necessary to dissolve what is deposited by heating. For this, a means for feeding a heated component solution and a means for stirring the liquid containing the precipitate, feeding the liquid, and heating and dissolving the pipe can be employed. When the temperature of one component containing an oxidant is increased to 40 ° C. or higher, the oxidant may be decomposed. Therefore, the heated component and the oxidation for cooling the heated component When mixed with one component containing an agent, the temperature is set to 40 ° C. or lower.

また、本発明においては、上述したように金属用研磨液の成分を二分割以上に分割して、研磨面に供給してもよい。この場合、酸化剤を含む成分と酸を含有する成分とに分割して供給する事が好ましい。また、金属用研磨液を濃縮液とし、希釈水を別にして研磨面に供給してもよい。   In the present invention, as described above, the component of the metal polishing liquid may be divided into two or more parts and supplied to the polishing surface. In this case, it is preferable to divide and supply the component containing an oxidizing agent and the component containing an acid. Alternatively, the metal polishing liquid may be a concentrated liquid, and the diluted water may be separately supplied to the polishing surface.

金属用研磨液の供給方法としては、上述したように金属用研磨液の成分を二分割以上に分割して、研磨面に供給する場合、また、金属用研磨液を濃縮液とし、希釈水を別にして研磨面に供給する場合に区別される。しかし、いずれの金属用研磨液の供給方法においても、本発明における研磨方法では、1種類の金属用研磨液で絶縁膜の凸部上に製膜された導体膜を化学的機械研磨した後、続いて同一の金属用研磨液で連続的に導体膜の残膜とバリア金属膜とを研磨することが可能である。   As a method for supplying the metal polishing liquid, as described above, when the metal polishing liquid component is divided into two or more parts and supplied to the polishing surface, the metal polishing liquid is used as a concentrate, and dilution water is used. Another distinction is made when supplying to the polishing surface. However, in any of the methods for supplying a metal polishing liquid, in the polishing method of the present invention, after chemical mechanical polishing of a conductor film formed on a convex portion of an insulating film with one type of metal polishing liquid, Subsequently, the remaining film of the conductor film and the barrier metal film can be continuously polished with the same metal polishing liquid.

本発明の研磨方法により研磨される対象は、凹部を有する層間絶縁膜の表面に一面に形成されたバリア金属膜と、該バリア金属膜の表面に前記凹部が埋まるように形成された銅又は銅合金からなる導体膜と、を有する基板である。この基板は半導体基板であり、銅金属及び/又は銅合金からなる配線を持つLSIであることが好ましく、特に配線が銅合金であることが好ましい。   The object to be polished by the polishing method of the present invention is a barrier metal film formed on the entire surface of an interlayer insulating film having a recess, and copper or copper formed so that the recess is buried in the surface of the barrier metal film. And a conductor film made of an alloy. This substrate is a semiconductor substrate, and is preferably an LSI having wiring made of copper metal and / or copper alloy, and the wiring is particularly preferably a copper alloy.

更には、銅合金の中でも銀を含有する銅合金が好ましい。銅合金に含有される銀含量は、40質量%以下が好ましく、より好ましくは10質量%以下、さらに好ましくは1質量%以下であり、0.00001〜0.1質量%の範囲である銅合金において最も優れた効果を発揮する。   Furthermore, the copper alloy containing silver is preferable among copper alloys. The silver content contained in the copper alloy is preferably 40% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, still more preferably 1% by mass or less, and a copper alloy in the range of 0.00001 to 0.1% by mass. The most excellent effect is exhibited.

本発明においては、研磨する対象である半導体基板が、例えば、DRAMデバイス系ではハーフピッチで0.15μm以下が好ましく、0.10μm以下がより好ましく、0.08μm以下がさらに好ましい。一方、MPUデバイス系では0.12μm以下が好ましく、0.09μm以下がより好ましく、0.07μm以下の配線を持つLSIであることがさらに好ましい。これらのLSIに対して、本発明の金属用研磨液を用いることにより、特に優れた効果を発揮する。   In the present invention, the semiconductor substrate to be polished is preferably 0.15 μm or less, more preferably 0.10 μm or less, and further preferably 0.08 μm or less in a half pitch in a DRAM device system, for example. On the other hand, in the MPU device system, 0.12 μm or less is preferable, 0.09 μm or less is more preferable, and an LSI having a wiring of 0.07 μm or less is more preferable. By using the metal polishing liquid of the present invention for these LSIs, particularly excellent effects are exhibited.

(基板)
本発明に用いられる基板の例としては、8インチ、12インチ半導体用ウエハ製造工程、あるいは、マイクロマシン製造工程に用いられるものが挙げられる。その種類としては、半導体用シリコンウエハやSOIウエハ、半導体レーザなどに使用される化合物半導体のサファイヤ基板なども含まれる。他には、高分子のフィルム基板上に配線パターンを形成し、平坦化する用途にも用いられる。
本発明の金属用研磨液でCMPを行う対象ウエハは、直径が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。
(substrate)
Examples of the substrate used in the present invention include those used in 8-inch and 12-inch semiconductor wafer manufacturing processes or micromachine manufacturing processes. The types include compound semiconductor sapphire substrates used for semiconductor silicon wafers, SOI wafers, semiconductor lasers, and the like. In addition, it is used for the purpose of flattening by forming a wiring pattern on a polymer film substrate.
The target wafer to be subjected to CMP with the metal polishing liquid of the present invention preferably has a diameter of 200 mm or more, particularly preferably 300 mm or more. The effect of the present invention is remarkably exhibited when the thickness is 300 mm or more.

(層間絶縁膜)
本発明における層間絶縁膜としては、誘電率が2.6以下の特性を有するものであることが好ましく、例えば、シリコン系被膜、有機系層間絶縁膜などを挙げることができ、特に炭素をドープしたシリコン系被膜を用いることが好ましい。
本発明における層間絶縁膜の厚さは、多層配線における配線の上部と下部、又は世代間(ノード)により適宜調整可能である。
研磨対象である被加工体としては、支持体基板上に導電性材料膜が形成されたウエハ、支持体基板上に形成された配線上に設けられた層間絶縁膜に導電性材料膜が形成された積層体など、半導体デバイス製造工程において平坦化を必要とする全ての段階の材料を挙げることができる。
(Interlayer insulation film)
The interlayer insulating film in the present invention preferably has a dielectric constant of 2.6 or less, and examples thereof include a silicon-based film and an organic interlayer insulating film, and particularly doped with carbon. It is preferable to use a silicon-based film.
The thickness of the interlayer insulating film in the present invention can be appropriately adjusted depending on the upper and lower portions of the wiring in the multilayer wiring or between generations (nodes).
As a workpiece to be polished, a conductive material film is formed on a wafer in which a conductive material film is formed on a support substrate, and an interlayer insulating film provided on a wiring formed on the support substrate. Examples of the material of all the stages that require planarization in the semiconductor device manufacturing process, such as a laminated body.

(バリア金属膜)
バリア金属膜とは、半導体基板上に設けられる銅又は銅合金からなる導体膜(配線)と層間絶縁膜との間に、銅の拡散を防ぐための膜(層)である。
バリア層膜の材料としては、低抵抗のメタル材料であることが好ましく、具体的には、タンタル又はタンタル化合物、チタン又はチタン化合物、タングステン又はタングステン化合物、及びルテニウムから選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましく、TiN、TiW、Ta、TaN、W、WN、Ruを含むことがより好ましく、中でもTa、TaNが特に好ましい。
バリア金属膜の厚さとしては、20〜30nm程度とすることが好ましい。
(Barrier metal film)
The barrier metal film is a film (layer) for preventing diffusion of copper between a conductor film (wiring) made of copper or a copper alloy provided on a semiconductor substrate and an interlayer insulating film.
The material of the barrier layer film is preferably a low-resistance metal material, and specifically includes at least one selected from tantalum or a tantalum compound, titanium or a titanium compound, tungsten or a tungsten compound, and ruthenium. It is more preferable that TiN, TiW, Ta, TaN, W, WN, and Ru are included, and Ta and TaN are particularly preferable.
The thickness of the barrier metal film is preferably about 20 to 30 nm.

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。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。なお、研磨条件等は次の通りである。   Hereinafter, the present invention will be described specifically by way of examples. The present invention is not limited to these examples. The polishing conditions are as follows.

<砥粒(粒子)の調製>
アルコキシシランの加水分解から得られるコロイダルシリカ粒子の一般的な合成方法を用いて、コロイダルシリカ粒子を作製した。即ち、メタノールとアンモニア、純水及び分散剤を50℃以上の一定の温度下で攪拌しながら混合した溶液に、正珪酸メチルと有機溶媒の混合物を滴下させ、砥粒を作製した。
なお、成分(1)の第1コロイダルシリカ粒子及び成分(2)の第2コロイダルシリカ粒子の粒径制御は、粒子の攪拌速度を調節することにより制御した。その後、成分(1)の第1コロイダルシリカ粒子及び成分(2)の第2コロイダルシリカ粒子について、反応生成後に大量のメタノールを加えてクエンチさせ、必要に応じてエバポレーターにて水溶媒に置換し、成分(1)の第1コロイダルシリカ粒子及び成分(2)の第2コロイダルシリカ粒子の調製を完了した。
<Preparation of abrasive grains>
Colloidal silica particles were prepared using a general synthesis method of colloidal silica particles obtained from hydrolysis of alkoxysilane. That is, a mixture of normal methyl silicate and an organic solvent was dropped into a solution in which methanol, ammonia, pure water and a dispersant were mixed with stirring at a constant temperature of 50 ° C. or higher to prepare abrasive grains.
In addition, particle size control of the 1st colloidal silica particle of a component (1) and the 2nd colloidal silica particle of a component (2) was controlled by adjusting the stirring speed of particle | grains. Thereafter, the first colloidal silica particles of component (1) and the second colloidal silica particles of component (2) are quenched by adding a large amount of methanol after reaction generation, and replaced with an aqueous solvent by an evaporator as necessary. Preparation of the 1st colloidal silica particle of a component (1) and the 2nd colloidal silica particle of a component (2) was completed.

上記のようにして調製した砥粒としては、第1コロイダルシリカ粒子が扶桑化学社製コロイダルシリカで、商品名:PL−07(体積平均粒径:7nm)、PL−1(体積平均粒径:15nm)、PL−2(体積平均粒径:25nm)、PL−3(体積平均粒径:35nm)、PL−5(体積平均粒径:55nm)を用いた。また、第2コロイダルシリカ粒子として扶桑化学社製コロイダルシリカで、商品名:PL−7(体積平均粒径:70nm)、PL−10(体積平均粒径:100nm)、PL−20(体積平均粒径:180nm)を用いた。   As abrasive grains prepared as described above, the first colloidal silica particles are colloidal silica manufactured by Fuso Chemical Co., Ltd., trade names: PL-07 (volume average particle diameter: 7 nm), PL-1 (volume average particle diameter: 15 nm), PL-2 (volume average particle size: 25 nm), PL-3 (volume average particle size: 35 nm), and PL-5 (volume average particle size: 55 nm) were used. Further, as the second colloidal silica particles, colloidal silica manufactured by Fuso Chemical Co., Ltd., trade names: PL-7 (volume average particle size: 70 nm), PL-10 (volume average particle size: 100 nm), PL-20 (volume average particle) (Diameter: 180 nm) was used.

<研磨条件>
研磨装置として、ラップマスター社製装置「LGP−612」を使用し、下記の条件で研磨を行った。具体的には、研磨装置の研磨定盤の研磨パッド上に、後述する金属用研磨液のスラリーを供給しながら、研磨基板を研磨パッドに押し当てた状態で研磨定盤と基板とを相対的に動かして金属膜を研磨した。
・テ−ブル回転数: 64rpm
・ヘッド回転数: 65rpm
・研磨圧力: 13kPa
・研磨パッド: ロデール・ニッタ株式会社製 品番IC−1400
・スラリー供給速度: 200ml/分
<Polishing conditions>
As a polishing apparatus, an apparatus “LGP-612” manufactured by Lapmaster Co. was used, and polishing was performed under the following conditions. Specifically, while supplying a slurry of a metal polishing liquid to be described later onto a polishing pad of a polishing surface plate of a polishing apparatus, the polishing surface plate and the substrate are relatively moved while being pressed against the polishing pad. To polish the metal film.
Table rotation speed: 64 rpm
-Head rotation speed: 65rpm
・ Polishing pressure: 13 kPa
・ Polishing pad: Product number IC-1400 manufactured by Rodel Nitta Co., Ltd.
・ Slurry supply rate: 200 ml / min

基板としては、フォトリソグラフィー工程と反応性イオンエッチング工程によりシリコン酸化膜(絶縁膜)をパターニングして、幅0.09〜100μm、深さ600nmの配線用溝と接続孔(凹部)を形成し、さらに、スパッタリング法により厚さ20nmのTa膜(バリア金属膜)を形成し、続いてスパッタリング法により厚さ50nmの銅膜を形成後、メッキ法により合計厚さ1000nmの銅膜(導体膜)を形成した8inchウエハを使用した。   As a substrate, a silicon oxide film (insulating film) is patterned by a photolithography process and a reactive ion etching process to form wiring grooves and connection holes (recesses) having a width of 0.09 to 100 μm and a depth of 600 nm, Further, a Ta film (barrier metal film) having a thickness of 20 nm is formed by sputtering, and then a copper film having a thickness of 50 nm is formed by sputtering, and then a copper film (conductor film) having a total thickness of 1000 nm is formed by plating. The formed 8-inch wafer was used.

[評価項目]
(研磨速度)
−銅及びTa膜−
導体膜及びバリア金属膜である、銅及びTa膜のCMP前後での膜厚差を電気抵抗値から換算して求めた。膜厚差測定は国際電気アルファ株式会社製VR−200を用いて行った。具体的には、研磨速度(nm/分)=〔(研磨前の銅及びTa膜の厚さ)−(研磨後の銅及びTa膜の厚さ)〕/研磨時間で測定した。
[Evaluation item]
(Polishing speed)
-Copper and Ta films-
The film thickness difference before and after CMP of the copper film and the Ta film as the conductor film and the barrier metal film was calculated from the electric resistance value. The film thickness difference measurement was performed using VR-200 manufactured by Kokusai Denki Alpha Co., Ltd. Specifically, it was measured by polishing rate (nm / min) = [(thickness of copper and Ta film before polishing) − (thickness of copper and Ta film after polishing)] / polishing time.

(選択比)
なお、研磨試験の結果として、各種膜の研磨速度、該研磨速度より計算される選択比を算出した。ここで、選択比とは、それぞれにおける材料の研磨速度の比を示す。これらの比が小さいほど、異なる膜が均一に研磨されることを示す。
(Selection ratio)
As a result of the polishing test, the polishing rate of various films and the selection ratio calculated from the polishing rate were calculated. Here, the selection ratio indicates the ratio of the polishing rate of the material in each. A smaller ratio indicates that different films are polished uniformly.

−絶縁膜−
絶縁膜である、シリコン酸化膜のCMP前後での膜厚差を電気抵抗値から換算して求めた。膜厚差測定はフィルメトリックス株式会社製、F20を用いて行った。具体的には、研磨速度(nm/分)=〔(研磨前の絶縁膜の厚さ)−(研磨後の絶縁膜の厚さ)〕/研磨時間で測定した。
-Insulating film-
The difference in film thickness before and after CMP of the silicon oxide film, which is an insulating film, was calculated from the electric resistance value. The film thickness difference was measured using F20 manufactured by Filmetrics Co., Ltd. Specifically, it was measured by polishing rate (nm / min) = [(thickness of insulating film before polishing) − (thickness of insulating film after polishing)] / polishing time.

(銅膜及びTa膜のスクラッチの有無)
研磨後の各基板の外観を目視で観察した。評価基準は、○;スクラッチがない、△;数本のスクラッチが観測される、×;明らかに問題となる数のスクラッチが観測される、とした。
(Scratch of copper film and Ta film)
The appearance of each substrate after polishing was visually observed. The evaluation criteria were as follows: ◯: no scratch, Δ: several scratches observed, x: a clearly problematic number of scratches observed.

<実施例1>
−金属用研磨液組成−
複素環化合物:ベンゾトリアゾール 0.01質量%
成分(1):PL−1 0.02質量%
成分(2):PL−10 0.05質量%
成分(3):過酸化水素 1質量%
成分(4):下記A−1 0.8質量%
pH(アンモニア水と硫酸で調整) 6.5
<Example 1>
-Metal polishing composition-
Heterocyclic compound: 0.01% by mass of benzotriazole
Ingredient (1): PL-1 0.02 mass%
Ingredient (2): PL-10 0.05 mass%
Ingredient (3): Hydrogen peroxide 1% by mass
Component (4): A-1 below 0.8% by mass
pH (adjusted with aqueous ammonia and sulfuric acid) 6.5

Figure 2007242969
Figure 2007242969

各成分が上記の濃度となるよう水溶液を調製し、高速ホモジナイザーで撹拌して均一に分散させて実施例1の金属用研磨液を得た。   An aqueous solution was prepared so that each component had the above concentration, and the mixture was stirred and dispersed uniformly with a high-speed homogenizer to obtain a metal polishing liquid of Example 1.

各成分が上記の濃度となるよう水溶液を調製し、高速ホモジナイザーで撹拌して均一に分散させて金属用研磨液を得た。なお、第1コロイダルシリカ粒子及び第2コロイダルシリカ粒子については、前記市販のコロイダルシリカから、粒径が表3に示す値のものを選択した。   An aqueous solution was prepared so that each component had the above concentration, and stirred with a high-speed homogenizer to uniformly disperse to obtain a metal polishing liquid. In addition, about the 1st colloidal silica particle and the 2nd colloidal silica particle, the particle size of the value shown in Table 3 was selected from the commercially available colloidal silica.

上記のようにして得た金属用研磨液を用いて、前記条件で研磨を行い、前記の項目について評価した。結果を表3に示す。   Using the metal polishing liquid obtained as described above, polishing was performed under the above conditions, and the above items were evaluated. The results are shown in Table 3.

<実施例2〜12、比較例1〜9>
実施例1と同様にして、表3に記載の粒径を有する砥粒を使用して、各々金属用研磨液を調製し、これらを用いて同様に研磨を行い、同様の評価を行った。結果を表3にまとめて示す。なお、比較例5、8及び9においては、それぞれ成分(1)又は成分(2)の範囲から外れる砥粒を用いているため、数値に括弧を付けて記載した。
<Examples 2 to 12 and Comparative Examples 1 to 9>
In the same manner as in Example 1, abrasives having particle sizes shown in Table 3 were used to prepare metal polishing liquids, and these were used to perform similar polishing, and the same evaluation was performed. The results are summarized in Table 3. In Comparative Examples 5, 8, and 9, since abrasive grains that are out of the range of component (1) or component (2) are used, the numerical values are shown in parentheses.

Figure 2007242969
Figure 2007242969

表3に示すように、実施例の金属用研磨液を用いた場合には、一定の研磨速度を確保しつつ、平坦性が良好で、かつ、スクラッチの発生がない研磨面を得ることができることがわかった。
詳細には、アミノカルボン酸を含有する研磨液を用いると、Cu膜が高い研磨速度で研磨可能であることが分かった。これに対し、アミノカルボン酸以外の有機酸を用いた比較例1乃至比較例4では、Cu膜の研磨速度が低下することがわかった。
As shown in Table 3, when the metal polishing liquid of the example is used, it is possible to obtain a polished surface with good flatness and no generation of scratches while ensuring a constant polishing rate. I understood.
Specifically, it was found that when a polishing liquid containing aminocarboxylic acid is used, the Cu film can be polished at a high polishing rate. On the other hand, it was found that in Comparative Examples 1 to 4 using an organic acid other than aminocarboxylic acid, the polishing rate of the Cu film was lowered.

成分(2)の粒径が55〜70nmの範囲においてCu膜が高い研磨速度で研磨可能であることが分かった。さらに、比較例5及び比較例6から明らかなように、前記の範囲以外の粒径、もしくは第2コロイダルシリカ粒子を含まない場合においては、Cu膜の研磨速度は極端に低下することが確認された。
また、Ta膜は第1コロイダルシリカ粒子の粒径が15〜30nmの範囲において効率よく研磨されることが分かった。また、比較例5、比較例7及び比較例8から明らかなように、前記の範囲以外の粒径もしくは第1コロイダルシリカ粒子を含まない場合においては、Ta膜の研磨速度が低下することが分かった。
さらに、第1コロイダルシリカ粒子の粒径を変化させることによって、絶縁膜の研磨速度を選択的にコントロールすることが可能であることが確認された。
比較例9から明らかなように、第1コロイダルシリカ粒子の粒径が35nmより大きい粒子を用いた場合においては、Taの研磨速度は比較的高い値を示したが、研磨後のTa膜つきシリコンウエハ表面を光学顕微鏡で観察したところ、表面に多くのスクラッチが発生していることが確認できた。
It was found that the Cu film can be polished at a high polishing rate when the particle size of the component (2) is in the range of 55 to 70 nm. Further, as apparent from Comparative Example 5 and Comparative Example 6, it was confirmed that the polishing rate of the Cu film was extremely reduced when the particle size outside the above range or the second colloidal silica particles were not included. It was.
Further, it was found that the Ta film is efficiently polished when the particle size of the first colloidal silica particles is in the range of 15 to 30 nm. Further, as is clear from Comparative Example 5, Comparative Example 7 and Comparative Example 8, it is found that the Ta film polishing rate decreases when the particle size outside the above range or the first colloidal silica particles are not included. It was.
Furthermore, it was confirmed that the polishing rate of the insulating film can be selectively controlled by changing the particle size of the first colloidal silica particles.
As is clear from Comparative Example 9, when the first colloidal silica particles having a particle size larger than 35 nm were used, the Ta polishing rate showed a relatively high value. When the wafer surface was observed with an optical microscope, it was confirmed that many scratches were generated on the surface.

<実施例13>
シリコンウエハ表面に、フォトリソグラフィー工程と反応性イオンエッチング工程によりシリコン酸化膜をパターニングして、幅0.09〜100μm、深さ600nmの配線用溝と接続孔(凹部)を形成し、さらに、スパッタリング法により厚さ20nmのTa膜を形成し、続いてスパッタリング法により厚さ50nmの銅膜を形成後、メッキ法により合計厚さ1000nmの銅膜(導体膜)を形成したパターンウエハを60×60mmに切った物を用いて、そのパターンウエハ表面を実施例7の金属用研磨液で120秒間の研磨を行った。
<Example 13>
A silicon oxide film is patterned on the silicon wafer surface by a photolithography process and a reactive ion etching process to form wiring grooves and connection holes (recesses) having a width of 0.09 to 100 μm and a depth of 600 nm. A Ta film having a thickness of 20 nm is formed by the sputtering method, a copper film having a thickness of 50 nm is subsequently formed by the sputtering method, and then a patterned wafer having a copper film (conductor film) having a total thickness of 1000 nm is formed by the plating method. The surface of the patterned wafer was polished for 120 seconds with the metal polishing liquid of Example 7 using the cut piece.

その結果、Ta膜より上面にあるCu膜は除去され、その後露出したTa膜を同一の金属用研磨液で研磨した状態になった。
研磨終了後のシリコンウエハ表面を光学顕微鏡で観察したところ、配線用溝以外のシリコン酸化膜と配線溝のCu膜が露出していることが確認され、Ta膜は完全に除去されていることがわかった。
As a result, the Cu film on the upper surface of the Ta film was removed, and the exposed Ta film was then polished with the same metal polishing liquid.
When the surface of the silicon wafer after polishing was observed with an optical microscope, it was confirmed that the silicon oxide film other than the wiring groove and the Cu film in the wiring groove were exposed, and the Ta film was completely removed. all right.

Claims (10)

半導体デバイス製造において銅又は銅合金からなる導体膜とバリア金属膜との化学的機械的研磨に用いる金属用研磨液であって、下記成分(1)、成分(2)、成分(3)及び成分(4)を含むことを特徴とする金属用研磨液。
成分(1):1次粒子径が10〜35nmで、会合度が5以下であるコロイダルシリカ粒子
成分(2):1次粒子径が50〜100nmで、会合度が5以下あることを特徴とするコロイダルシリカ粒子
成分(3):酸化剤
成分(4):カルボキシル基を2つ以上有するアミノカルボン酸
A metal-polishing liquid used for chemical mechanical polishing of a conductor film made of copper or a copper alloy and a barrier metal film in the manufacture of semiconductor devices, comprising the following component (1), component (2), component (3) and component (4) The metal polishing liquid characterized by including.
Component (1): Colloidal silica particle component having a primary particle diameter of 10 to 35 nm and an association degree of 5 or less Component (2): having a primary particle diameter of 50 to 100 nm and an association degree of 5 or less Colloidal silica particle component (3): oxidizing agent component (4): aminocarboxylic acid having two or more carboxyl groups
前記成分(1)のコロイダルシリカ粒子及び前記成分(2)のコロイダルシリカ粒子が、同一の材料からなることを特徴とする請求項1に記載の金属用研磨液。   The metal polishing slurry according to claim 1, wherein the colloidal silica particles of the component (1) and the colloidal silica particles of the component (2) are made of the same material. 前記成分(1)のコロイダルシリカ粒子及び前記成分(2)のコロイダルシリカ粒子の総量が、前記金属用研磨液中に0.001〜0.15質量%含有されることを特徴とする請求項1乃至請求項2のいずれか1項に記載の金属用研磨液。   The total amount of the colloidal silica particles of the component (1) and the colloidal silica particles of the component (2) is contained in 0.001 to 0.15% by mass in the metal polishing liquid. The metal polishing slurry according to any one of claims 2 to 3. 前記成分(1)のコロイダルシリカ粒子の質量比が、前記成分(1)のコロイダルシリカ粒子及び前記成分(2)のコロイダルシリカ粒子の全質量に対して、0.005〜0.4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項に記載の金属用研磨液。   The mass ratio of the colloidal silica particles of the component (1) is 0.005 to 0.4 based on the total mass of the colloidal silica particles of the component (1) and the colloidal silica particles of the component (2). The metal polishing slurry according to any one of claims 1 to 3, wherein 前記酸化剤が、過酸化水素、硝酸、ヨウ素酸カリウム、過ヨウ素酸、過ヨウ素酸カリウム、次亜塩素酸、及びオゾン水から選ばれる少なくとも1種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項に記載の金属用研磨液。   The oxidizing agent is at least one selected from hydrogen peroxide, nitric acid, potassium iodate, periodic acid, potassium periodate, hypochlorous acid, and ozone water. Item 5. The metal polishing slurry according to any one of items 4 to 4. 凹部を有する層間絶縁膜の表面に一面に形成されたバリア金属膜と、該バリア金属膜の表面に前記凹部が埋まるように形成された銅又は銅合金からなる導体膜とを有する基板を、該導体膜側の面を被研磨面として研磨する方法であって、前記導体膜とバリア金属膜とを、請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の金属用研磨液を用いて連続的に研磨することを特徴とする研磨方法。   A substrate having a barrier metal film formed over the entire surface of the interlayer insulating film having a recess, and a conductor film made of copper or a copper alloy formed so that the recess is buried in the surface of the barrier metal film, A method for polishing a surface on a conductor film side as a surface to be polished, wherein the conductor film and the barrier metal film are continuously formed using the metal polishing liquid according to any one of claims 1 to 5. Polishing method characterized by performing polishing. 研磨定盤上に貼付した研磨パッドに、前記金属用研磨液を供給しながら、前記基板の被研磨面を研磨パッドに押圧した状態で、前記研磨パッドと基板とを相対的に移動させて被研磨面を研磨することを特徴とする請求項6に記載の研磨方法。   While supplying the metal polishing liquid to the polishing pad affixed on the polishing surface plate, the polishing pad and the substrate are relatively moved while the polishing surface of the substrate is pressed against the polishing pad. The polishing method according to claim 6, wherein the polishing surface is polished. 前記基板の被研磨面を研磨パッドに押圧した時の圧力が3.5kPa〜20kPaであることを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の研磨方法。   The polishing method according to claim 6 or 7, wherein a pressure when the surface to be polished of the substrate is pressed against a polishing pad is 3.5 kPa to 20 kPa. 前記層間絶縁膜が、シリコン系被膜又は有機系被膜であることを特徴とする請求項6乃至請求項8のいずれか1項に記載の研磨方法。   The polishing method according to any one of claims 6 to 8, wherein the interlayer insulating film is a silicon-based film or an organic-based film. 前記バリア金属膜が、タンタル又はタンタル化合物、チタン又はチタン化合物、タングステン又はタングステン化合物、及びルテニウムから選ばれる少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項6乃至請求項9のいずれか1項に記載の研磨方法。   The said barrier metal film contains at least 1 sort (s) chosen from a tantalum or a tantalum compound, titanium or a titanium compound, tungsten or a tungsten compound, and ruthenium, The any one of Claim 6 thru | or 9 characterized by the above-mentioned. Polishing method.
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