JP2008251730A - Polishing solution and substrate for semiconductor integrated circuit polished by using same - Google Patents

Polishing solution and substrate for semiconductor integrated circuit polished by using same Download PDF

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孝洋 松野
Tadashi Inaba
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polishing solution that exerts a quick polishing speed and excellent copper/barrier-metal polishing selectivity to a copper wiring, and also, improves planarity while having almost no dishing. <P>SOLUTION: The polishing solution includes a heterocyclic compound and polymer particles respectively having a functional group capable of forming a complex with copper ions in the side chain. As the functional group capable of forming a complex with copper ions, it is preferable to be an amino-carboxylic acid group, an amino-phosphorous acid group, an imino-diacetic acid group, an imino-diphosphoric acid group, their ester groups or their nitrile groups. As the heterocyclic compound, it is preferable to include at least one kind of a benzotriazole derivative, a tetrazole and a tetrazole derivative, and a triazole and a triazole derivative. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体デバイスの製造に用いる研磨液及びそれを用いて研磨された半導体集積回路用基板に関するものであり、特に、半導体集積回路用基板に設けられた銅配線の化学的機械的平坦化に用いる研磨液に関する。   The present invention relates to a polishing liquid used for manufacturing a semiconductor device and a semiconductor integrated circuit substrate polished using the same, and more particularly, chemical mechanical planarization of a copper wiring provided on the semiconductor integrated circuit substrate. The present invention relates to a polishing liquid used for the above.

半導体集積回路(以下、「LSI」と記す。)で代表される半導体デバイスの開発においては、高集積化・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、絶縁性薄膜(SiOなど)や配線に用いられる金属薄膜を研磨し、基板の平滑化や配線形成時の余分な金属薄膜の除去を行う化学的機械的研磨(Chemical Mechanical Polishing、以下、「CMP」と記す。)等の種々の技術が用いられてきている。
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。
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。
In the development of semiconductor devices typified by semiconductor integrated circuits (hereinafter referred to as “LSI”), high density and high integration by miniaturization and lamination of wiring are required for high integration and high speed. It has been. As a technique for this purpose, chemical mechanical polishing (Chemical Mechanical Polishing) that polishes an insulating thin film (SiO 2 or the like) or a metal thin film used for wiring and smoothes the substrate or removes excess metal thin film during wiring formation. Various techniques such as Polishing, hereinafter referred to as “CMP”) have been used.
A general method of CMP is to apply a polishing pad on a circular polishing platen (platen), immerse the surface of the polishing pad with a polishing liquid, press the surface of the substrate (wafer) against the pad, In a state where 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.
A metal polishing solution used for 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 thought that it is grind | polishing by removing the oxide film with an abrasive grain.

しかしながら、このような固体砥粒を含む研磨液を用いてCMPを行うと、研磨傷(スクラッチ)、研磨面全体が必要以上に研磨される現象(シニング)、研磨金属面が平面状ではなく、中央部分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。
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、砥粒を含まず、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研磨液が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。この研磨液を用いれば、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、十分な研磨速度が得難いという問題点を有している。
However, when CMP is performed using a polishing liquid containing such solid abrasive grains, scratches (scratches), a phenomenon in which the entire polished surface is polished more than necessary (thinning), the polished metal surface is not flat, A phenomenon in which the central part is polished deeper to form a dish-shaped dent (dishing), an insulator between metal wirings is polished more than necessary, and a plurality of wiring metal surface surfaces form dish-shaped recesses ( Erosion) may occur.
In order to solve such problems in the conventional solid abrasive grains, a polishing liquid which does not contain abrasive grains and is composed of hydrogen peroxide / malic acid / benzotriazole / ammonium polyacrylate and water is disclosed (for example, , See Patent Document 1). By using this polishing liquid, 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 it is much more mechanical than conventional solid abrasive grains. In addition, since CMP proceeds due to friction with a soft polishing pad, it is difficult to obtain a sufficient polishing rate.

一方、更なる高性能化を目指し、配線用の金属として、従来汎用のタングステンやアルミニウムに代えて、配線抵抗の低い銅を用いたLSIが開発されるようになった。高密度化を目指す配線の微細化に伴って、銅配線の導電性や電子マイギュレート耐性などの向上が必要となり、それに伴って高純度銅に銀などの第3成分を微量添加した銅合金を用いることも検討されはじめてきている。同時に、これらの高精細で高純度の材料を汚染させることなく高生産性を発揮し得る高速金属研磨手段が求められている。   On the other hand, an LSI using copper having low wiring resistance has been developed as a metal for wiring in place of conventional general-purpose tungsten or aluminum as a metal for wiring. Along with the miniaturization of wiring aiming at higher density, it is necessary to improve the conductivity and electron migration resistance of the copper wiring, and accordingly, use a copper alloy in which a small amount of a third component such as silver is added to high purity copper. This is beginning to be considered. At the same time, there is a need for high-speed metal polishing means that can exhibit high productivity without contaminating these high-definition and high-purity materials.

また、最近は生産性向上のため、LSI製造時のウエハ径を大型化しており、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ている。このような大型化に伴い、ウエハ中心部と周辺部とでの研磨速度の差が大きくなり、面内均一性に対する改善要求が強くなってきている。   Recently, 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 manufacture with a size of 300 mm or more has also started. With such an increase in size, the difference in polishing rate between the wafer center and the periphery has increased, and the demand for improvement in in-plane uniformity has increased.

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は、溶解作用のみによる化学研磨方法も知られている(例えば、特許文献2参照。)。しかしながら、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、ディッシングなどの発生による問題が発生しやすく平坦性の確保が課題となっている。
その他にも研磨面の段差平坦化を目的として、研磨パッドの劣化を抑える化学機械研磨用水系分散体(例えば、特許文献3参照。)や、ウエハ表面を修正するのに有用なイミノニ酢酸とその塩から選ばれるキレート剤を含有する加工液(例えば、特許文献4参照。)、α−アミノ酸を含有する化学機械研磨組成物(例えば、特許文献5参照。)などが提案されている。
これらの研磨技術により、銅配線における研磨性能の向上が見られる。通常は、銅配線の高速研磨を実施した後、銅配線のバリア金属としてしばしば用いられるタンタルやその合金類と銅とを精密研磨して配線近傍の平滑化を行う。このため、銅配線の研磨時において、銅が削れやすく、タンタル等のバリア金属が削れにくいという、銅とバリア金属との研磨選択性(以下、適宜、「銅/バリア金属研磨選択性」と称する。)を有する研磨液の実現が望ましい。
As a chemical polishing method having no mechanical polishing means for copper and a copper alloy, a chemical polishing method using only a dissolving action is also known (see, for example, Patent Document 2). However, as compared with CMP in which the metal film of the convex portion is selectively chemically and mechanically polished, problems due to the occurrence of dishing and the like are likely to occur, and ensuring flatness is an issue.
In addition, for the purpose of flattening the level difference of the polishing surface, an aqueous dispersion for chemical mechanical polishing that suppresses deterioration of the polishing pad (see, for example, Patent Document 3), iminoniacetic acid useful for correcting the wafer surface, and its A processing fluid containing a chelating agent selected from salts (for example, see Patent Document 4), a chemical mechanical polishing composition containing an α-amino acid (for example, see Patent Document 5), and the like have been proposed.
By these polishing techniques, improvement in polishing performance in copper wiring can be seen. Usually, after high-speed polishing of copper wiring, tantalum or its alloys often used as a barrier metal of copper wiring and copper are polished precisely to smooth the vicinity of the wiring. For this reason, at the time of polishing copper wiring, the copper and barrier metal polishing selectivity (hereinafter referred to as “copper / barrier metal polishing selectivity” as appropriate) that copper is easily scraped and barrier metal such as tantalum is difficult to scrape. )) Is desirable.

特開2001−127019号公報JP 2001-127019 A 特開昭49−122432号公報JP 49-122432 A 特開2001−279231号公報JP 2001-279231 A 特表2002−538284号公報Special Table 2002-538284 Publication 特表2003−507894号公報Special table 2003-507894 gazette

本発明は、LSIの生産性を高めるため、銅金属及び銅合金を原料とする配線のより迅速な研磨を実現するために成されたものである。すなわち、本発明の主な目的は、銅配線に対し、迅速な研磨速度、及び、良好な銅/バリア金属研磨選択性を発揮し、更に、ディッシングが少なく平坦性を向上させることが可能な研磨液を提供することにある。   The present invention has been made in order to increase the productivity of LSIs, and to realize faster polishing of wirings made of copper metal and copper alloy as raw materials. That is, the main object of the present invention is to provide a polishing capable of providing a rapid polishing speed and good copper / barrier metal polishing selectivity to copper wiring, and further improving flatness with less dishing. To provide liquid.

本発明者らは、鋭意研究した結果、下記の研磨液により、上記目的を達成することができることを見出し、本発明の完成に至った。
<1> 銅イオンと錯体を形成しうる官能基を側鎖に有する重合体粒子、および複素環化合物を含有することを特徴とする研磨液。
As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above object can be achieved with the following polishing liquid, and have completed the present invention.
<1> A polishing liquid comprising polymer particles having a functional group capable of forming a complex with a copper ion in a side chain, and a heterocyclic compound.

<2> 前記銅イオンと錯体を形成しうる官能基が、アミノカルボン酸基、アミノリン酸基、イミノ二酢酸基、イミノ二リン酸基、もしくはそれらのエステル基、又はニトリル基であることを特徴とする<1>に記載の研磨液。 <2> The functional group capable of forming a complex with the copper ion is an aminocarboxylic acid group, an aminophosphoric acid group, an iminodiacetic acid group, an iminodiphosphoric acid group, or an ester group thereof, or a nitrile group. The polishing liquid according to <1>.

<3> 前記複素環化合物として、ベンゾトリアゾール誘導体を含むことを特徴とする<1>又は<2>に記載の研磨液。 <3> The polishing liquid according to <1> or <2>, wherein the heterocyclic compound contains a benzotriazole derivative.

<4> 前記複素環化合物として、テトラゾール及びテトラゾール誘導体の少なくとも一種を含むことを特徴とする<1>又は<2>に記載の研磨液。 <4> The polishing liquid according to <1> or <2>, wherein the heterocyclic compound contains at least one of tetrazole and a tetrazole derivative.

<5> 前記複素環化合物として、トリアゾール及びトリアゾール誘導体の少なくとも一種を含むことを特徴とする<1>又は<2>に記載の研磨液。 <5> The polishing liquid according to <1> or <2>, wherein the heterocyclic compound contains at least one of triazole and a triazole derivative.

<6> <1>〜<5>のいずれかに記載の研磨液を用いて化学的機械的研磨された半導体集積回路用基板。 <6> A substrate for a semiconductor integrated circuit, which is chemically and mechanically polished using the polishing liquid according to any one of <1> to <5>.

本発明によれば、銅配線に対し、迅速な研磨速度、及び、良好な銅/バリア金属研磨選択性を発揮し、更に、ディッシングが少なく平坦性を向上させることが可能な研磨液が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the polishing liquid which exhibits quick polishing speed and favorable copper / barrier metal polishing selectivity with respect to copper wiring, and can improve flatness with less dishing is provided. The

以下、本発明に係る研磨液及びこの研磨液を用いて銅配線が施された半導体集積回路用基板を研磨する方法について詳細に説明する。
本発明に係る研磨液は、銅イオンと錯体を形成しうる官能基を側鎖に有する重合体粒子、および複素環化合物を含有している。本発明の研磨液は、上記の重合体粒子が銅イオンと相互作用することにより、粒子としての作用効率が向上し、結果的に研磨速度が上昇すると考えられる。
Hereinafter, a polishing liquid according to the present invention and a method for polishing a substrate for a semiconductor integrated circuit provided with a copper wiring using the polishing liquid will be described in detail.
The polishing liquid according to the present invention contains polymer particles having a functional group capable of forming a complex with copper ions in the side chain, and a heterocyclic compound. In the polishing liquid of the present invention, it is considered that the above-described polymer particles interact with copper ions, thereby improving the working efficiency as particles and consequently increasing the polishing rate.

<重合体粒子>
本発明の研磨液は、銅イオンと錯体を形成しうる官能基を有する重合体粒子を含有する。上記銅イオンと錯体を形成しうる官能基とは、研磨すべき金属膜(銅配線)に由来する銅イオンと錯形成しうる官能基である。銅イオンと錯体を形成しうる官能基の具体例としては、カルボキシル基、リン酸基、スルホン酸基、ヒドロキシル基、アミノ基、好ましくは、アミノカルボン酸基、アミノリン酸基、イミノ二酢酸基、イミノ二リン酸基、及び二トリル基、あるいは、アミノカルボン酸基、アミノリン酸基、イミノ二酢酸基、及びイミノ二リン酸基の各エステル基が挙げられ、特に、イミノ二酢酸基が好ましい。
<Polymer particles>
The polishing liquid of the present invention contains polymer particles having a functional group capable of forming a complex with copper ions. The functional group capable of forming a complex with the copper ion is a functional group capable of forming a complex with a copper ion derived from a metal film (copper wiring) to be polished. Specific examples of the functional group capable of forming a complex with a copper ion include a carboxyl group, a phosphoric acid group, a sulfonic acid group, a hydroxyl group, an amino group, preferably an aminocarboxylic acid group, an aminophosphoric acid group, an iminodiacetic acid group, Examples include imino diphosphate groups and nitrile groups, or ester groups of aminocarboxylic acid groups, amino phosphate groups, imino diacetic acid groups, and imino diphosphate groups, and imino diacetic acid groups are particularly preferable.

本発明の研磨液に含まれる重合体粒子は、銅イオンと錯形成しうる官能基及びオレフィン性二重結合を含む単量体(以下、「官能基含有単量体」という場合がある)を重合して得ることができる。これにより、銅イオンと錯体を形成しうる官能基及びオレフィン性二重結合を含む単量体に由来する単位構造を含有する重合体粒子を得ることができる。
ここで、官能基含有単量体としては、例えば、アミノカルボン酸基又はそのエステル類とオレフィン性二重結合とを含む単量体、アミノリン酸基又はそのエステル類とオレフィン性二重結合とを含む単量体、イミノ二酢酸基又はそのエステル類とオレフィン性二重結合とを含む単量体、イミノ二リン酸基又はそのエステル類とオレフィン性二重結合とを含む単量体、ニトリル基とオレフィン性二重結合とを含む単量体などが挙げられる。
The polymer particles contained in the polishing liquid of the present invention are a monomer containing a functional group capable of complexing with copper ions and an olefinic double bond (hereinafter sometimes referred to as “functional group-containing monomer”). It can be obtained by polymerization. Thereby, the polymer particle containing the unit structure derived from the monomer containing the functional group which can form a complex with a copper ion, and an olefinic double bond can be obtained.
Here, as the functional group-containing monomer, for example, a monomer containing an aminocarboxylic acid group or an ester thereof and an olefinic double bond, an aminophosphate group or an ester thereof and an olefinic double bond are used. A monomer containing an iminodiacetic acid group or ester thereof and an olefinic double bond, a monomer containing an iminodiphosphate group or ester thereof and an olefinic double bond, a nitrile group And a monomer containing an olefinic double bond.

以下、本発明における官能基含有単量体の具体例[式(M−1)〜(M−8)で表される化合物]を示す。但し、本発明の研磨液に用いる重合体粒子を得るための官能基含有単量体は、これらに限定されるものではなく、下記に例示するものとは異なる官能基含有単量体を用いてもよい。   Specific examples of the functional group-containing monomer in the present invention [compounds represented by formulas (M-1) to (M-8)] are shown below. However, the functional group-containing monomer for obtaining the polymer particles used in the polishing liquid of the present invention is not limited to these, and a functional group-containing monomer different from those exemplified below is used. Also good.

Figure 2008251730
Figure 2008251730

官能基含有単量体の製造例として、例えば、イミノ二酢酸基のエステル類とオレフィン性二重結合とを含む単量体を製造する場合には、グリシジル(メタ)アクリレートなどのグリシジルエーテル基とオレフィン性二重結合とを含む単量体のグリシジルエーテル基にイミノ二酢酸のエステル類を付加反応させる方法などが挙げられる。そして、イミノ二酢酸基を有する重合体粒子を得るためには、前記付加反応生成物を単量体として、後述する方法によって重合体粒子を得たのち、イミノ二酢酸エステル基を塩基によって加水分解すれば、重合体粒子の末端にあるイミノ二酢酸エステル基は加水分解されるものの、(メタ)アクリレート基は重合体粒子から加水分解されにくい傾向がある。   As a production example of a functional group-containing monomer, for example, when producing a monomer containing an ester of iminodiacetic acid group and an olefinic double bond, a glycidyl ether group such as glycidyl (meth) acrylate, Examples thereof include a method in which an ester of iminodiacetic acid is added to a glycidyl ether group of a monomer containing an olefinic double bond. In order to obtain polymer particles having iminodiacetic acid groups, polymer particles are obtained by the method described later using the addition reaction product as a monomer, and then the iminodiacetic acid ester groups are hydrolyzed with a base. Then, although the iminodiacetic ester group at the terminal of the polymer particle is hydrolyzed, the (meth) acrylate group tends not to be hydrolyzed from the polymer particle.

本発明の研磨液に用いる重合体粒子は、さらに、銅イオンと錯体を形成しうる官能基を含むことなく、オレフィン性二重結合を含む単量体(以下、共重合可能な単量体という場合がある)に由来する構造単位を含んでもよい。
このような共重合可能な単量体としては、エチレン;α−オレフィン(例えば、プロピレン、1−ブテンなど);芳香族ビニル化合物(例えば、スチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン等);(メタ)アクリル酸エステル(例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル等)、;ハロゲン化ビニル化合物(例えば、塩化ビニル、塩化ビニリデン等);多官能性ビニル芳香族化合物(例えば、ジビニルベンゼン、トリビニルベンゼン、ジビニルトルエン、ジビニルキシレン、ジビニルナフタレン等);ポリビニルエーテルまたはポリアリルエーテル(例えば、エチレングリコールジビニルエーテル、エチレングリコールジアリルエーテル等);多価(メタ)アクリレート化合物(例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート等)などが挙げられる。
The polymer particles used in the polishing liquid of the present invention further contain a monomer containing an olefinic double bond (hereinafter referred to as copolymerizable monomer) without containing a functional group capable of forming a complex with copper ions. In some cases, the structural unit may be included.
Examples of such copolymerizable monomers include: ethylene; α-olefin (eg, propylene, 1-butene, etc.); aromatic vinyl compound (eg, styrene, vinyl toluene, α-methylstyrene, etc.); ) Acrylic acid esters (for example, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, etc.), vinyl halide compounds (for example, vinyl chloride, vinylidene chloride, etc.); polyfunctional vinyl Aromatic compounds (eg, divinylbenzene, trivinylbenzene, divinyltoluene, divinylxylene, divinylnaphthalene, etc.); polyvinyl ethers or polyallyl ethers (eg, ethylene glycol divinyl ether, ethylene glycol diallyl ether, etc.); polyvalent (meth) Acrylate compounds (e.g. And ethylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, and the like.

なお、本発明で用いる重合体粒子における官能基含有単量体に由来する構造単位の含有量としては、重合体粒子に対し、通常20%以上であり、好ましくは55〜75%程度である。上記構造単位の含有量が20%以上であれば、研磨速度が向上する傾向があるため、好ましい。   In addition, as content of the structural unit derived from the functional group containing monomer in the polymer particle used by this invention, it is 20% or more normally with respect to polymer particle, Preferably it is about 55 to 75%. If the content of the structural unit is 20% or more, the polishing rate tends to be improved, which is preferable.

重合体粒子の硬度を向上させるために、ジビニルベンゼンなどの多官能性ビニル芳香族化合物、エチレングリコールジ(メタ)アクリレートなどの多価(メタ)アクリレート化合物などのオレフィン性二重結合を分子内に複数含む共重合可能な単量体に由来する構造単位を、重合体粒子に含んでもよい。
また、重合体粒子におけるオレフィン性二重結合を分子内に複数含む共重合可能な単量体に由来する構造単位の割合としては、通常、50%以下、好ましくは10%〜20%程度である。
In order to improve the hardness of polymer particles, olefinic double bonds such as polyfunctional vinyl aromatic compounds such as divinylbenzene and polyvalent (meth) acrylate compounds such as ethylene glycol di (meth) acrylate are incorporated in the molecule. The polymer particles may contain structural units derived from a plurality of copolymerizable monomers.
The proportion of structural units derived from a copolymerizable monomer containing a plurality of olefinic double bonds in the polymer particles is usually 50% or less, preferably about 10% to 20%. .

銅イオンと錯体を形成しうる官能基及びオレフィン性二重結合を含む単量体等の重合法としては、通常の方法(例えばラジカル重合)を使用することができる。例えば、一般的合成方法としては、単量体および開始剤を溶剤に溶解させ、加熱することにより重合を行う一括重合法、乳化重合、加熱溶剤にモノマー種と開始剤の溶液を1時間〜10時間かけて滴下して加える滴下重合法などが挙げられ、特に滴下重合法が好ましい。
反応溶媒としては、例えばテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、ジイソプロピルエーテルなどのエーテル類やメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンのようなケトン類、酢酸エチルのようなエステル溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド溶剤、さらにはプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、シクロヘキサノンなどが挙げられる。
なお、重合反応は窒素やアルゴンなど不活性ガス雰囲気下で行われることが好ましい。
As a method for polymerizing a monomer containing a functional group capable of forming a complex with a copper ion and an olefinic double bond, an ordinary method (for example, radical polymerization) can be used. For example, as a general synthesis method, a monomer and an initiator are dissolved in a solvent and the polymerization is carried out by heating, a batch polymerization method, emulsion polymerization, a solution of monomer species and an initiator in a heating solvent for 1 hour to 10 hours. Examples thereof include a dropping polymerization method which is added dropwise over time, and the dropping polymerization method is particularly preferable.
Examples of the reaction solvent include ethers such as tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, diisopropyl ether, ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, ester solvents such as ethyl acetate, amide solvents such as dimethylformamide and dimethylacetamide, Furthermore, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, cyclohexanone and the like can be mentioned.
The polymerization reaction is preferably performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon.

また、重合開始剤としては、レドックス系重合開始剤(例えば、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩類、過酸化水素などの酸化剤と、L−アスコルビン酸塩、D−アスコルビン酸塩、亜硫酸塩、亜リン酸塩、ロンガリット、第一硫酸鉄、酒石酸等の還元剤の組み合わせ)、アゾ系開始剤(例えば、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリル、ジメチル2,2‘−アゾビス(2−メチルプロピオネート)等)等が挙げられる。
重合開始剤とともにチオール化合物などの連鎖移動剤を併用してもよい。所望により開始剤を追加、あるいは分割で添加し、反応終了後、溶剤に投入して粉体あるいは固形回収等の方法で所望のポリマーを回収する。反応の濃度は5〜50質量%であり、好ましくは10〜30質量%である。反応温度は、通常10℃〜150℃であり、好ましくは30℃〜120℃、さらに好ましくは60℃〜100℃である。
Examples of the polymerization initiator include redox polymerization initiators (for example, persulfates such as potassium persulfate, sodium persulfate, and ammonium persulfate, oxidizing agents such as hydrogen peroxide, L-ascorbate, and D-ascorbine. Acid, sulfite, phosphite, longalite, ferrous sulfate, tartaric acid, etc.), azo initiators (for example, azobisisobutyronitrile, azobisdimethylvaleronitrile, dimethyl 2, 2′-azobis (2-methylpropionate) and the like).
A chain transfer agent such as a thiol compound may be used in combination with the polymerization initiator. If desired, an initiator is added or added in portions, and after completion of the reaction, it is put into a solvent and a desired polymer is recovered by a method such as powder or solid recovery. The concentration of the reaction is 5 to 50% by mass, preferably 10 to 30% by mass. The reaction temperature is usually 10 ° C to 150 ° C, preferably 30 ° C to 120 ° C, more preferably 60 ° C to 100 ° C.

官能基含有単量体として、アミノカルボン酸基等のエステル基とオレフィン性二重結合とを含む単量体を用いた場合、得られた重合体粒子を含有する重合体を、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属水素炭酸塩、アンモニアなどの塩基によって加水分解することによって、カルボキシル基、リン酸基、スルホン酸基、ヒドロキシル基、アミノ基、アミノカルボン酸基、アミノリン酸基、イミノ二酢酸基、イミノ二リン酸基等を有する重合体粒子に誘導する方法が好ましい。   When a monomer containing an ester group such as an aminocarboxylic acid group and an olefinic double bond is used as the functional group-containing monomer, the polymer containing the obtained polymer particles is converted to an alkali metal hydroxide. Products, alkaline earth metal hydroxides, alkali metal carbonates, alkali metal hydrogen carbonates, by hydrolysis with bases such as ammonia, carboxyl groups, phosphate groups, sulfonate groups, hydroxyl groups, amino groups, amino groups A method of inducing polymer particles having a carboxylic acid group, an aminophosphoric acid group, an iminodiacetic acid group, an iminodiphosphoric acid group or the like is preferable.

本発明の研磨液に用いる重合体粒子の平均粒径は、通常、0.001μm〜1μm程度であり、好ましくは、0.005μm〜0.5μm程度である。重合体粒子の平均粒径が0.001μm以上であると、分散体における重合体粒子の安定性が向上する傾向があり、平均粒径が1.0μm以下であると、ディッシングが低減する傾向があることから好ましい。   The average particle diameter of the polymer particles used in the polishing liquid of the present invention is usually about 0.001 μm to 1 μm, and preferably about 0.005 μm to 0.5 μm. When the average particle size of the polymer particles is 0.001 μm or more, the stability of the polymer particles in the dispersion tends to be improved, and when the average particle size is 1.0 μm or less, dishing tends to be reduced. This is preferable.

本発明の研磨液は上記のようにして得られる重合体粒子を必須成分とし、本発明の研磨液を用いて研磨を行う際、銅配線に対し、高い研磨速度、良好な銅/バリア金属研磨選択性、及びディッシングの発生の低減を確実に達成するためには、研磨液中の上記銅イオンと錯体を形成しうる官能基を側鎖に有する重合体粒子の含有量は、好ましくは0.001〜50質量%、より好ましくは0.01〜10質量%、特に好ましくは0.1〜5質量%とする。
なお、官能基含有単量体及び該単量体に由来する加水分解生成物(以下、残留モノマーという場合がある。)の合計含有量(質量%)が0.2%以下であることが好ましく、0.1%以下であることがより好ましい。上記残留モノマーの合計含有量が0.2%以下であると、半導体デバイスの研磨時に銅配線のエッチング速度が著しく抑制され、銅配線にディッシングを生じることを極めて効果的に防ぐことができ、しかも銅配線を高速に研磨することができる。
The polishing liquid of the present invention contains the polymer particles obtained as described above as essential components, and when polishing using the polishing liquid of the present invention, the copper wiring has a high polishing rate and good copper / barrier metal polishing. In order to reliably achieve the selectivity and the reduction in the occurrence of dishing, the content of the polymer particles having a functional group capable of forming a complex with the copper ion in the polishing liquid in the side chain is preferably 0.00. 001-50 mass%, more preferably 0.01-10 mass%, particularly preferably 0.1-5 mass%.
The total content (% by mass) of the functional group-containing monomer and the hydrolysis product derived from the monomer (hereinafter sometimes referred to as residual monomer) is preferably 0.2% or less. More preferably, it is 0.1% or less. When the total content of the residual monomers is 0.2% or less, the etching rate of the copper wiring is remarkably suppressed at the time of polishing the semiconductor device, and dishing of the copper wiring can be extremely effectively prevented. Copper wiring can be polished at high speed.

<複素環化合物>
本発明の研磨液は、研磨対象の銅表面に不動態膜を形成する化合物(不動態膜形成剤)として複素環化合物を含有する。
<Heterocyclic compound>
The polishing liquid of the present invention contains a heterocyclic compound as a compound (passive film forming agent) that forms a passive film on the copper surface to be polished.

「複素環化合物」とはヘテロ原子を含んだ複素環を有する化合物であり、具体的には、ベンゾトリアゾール誘導体、テトラゾールまたはテトラゾール誘導体、トリアゾールまたはトリアゾール誘導体などがあげられる。   The “heterocyclic compound” is a compound having a heterocyclic ring containing a hetero atom, and specific examples include a benzotriazole derivative, a tetrazole or tetrazole derivative, a triazole or triazole derivative, and the like.

本発明の研磨液に含み得るベンゾトリアゾール誘導体について、詳細に説明する。
本発明の研磨液に含有されるベンゾトリアゾール誘導体は、下記式(J)または(K)で表される化合物(以下、適宜、「ベンゾトリアゾール誘導体」と称する。)である。
The benzotriazole derivative that can be contained in the polishing liquid of the present invention will be described in detail.
The benzotriazole derivative contained in the polishing liquid of the present invention is a compound represented by the following formula (J) or (K) (hereinafter, appropriately referred to as “benzotriazole derivative”).

Figure 2008251730
Figure 2008251730

上記式中、Ra〜Rhは、それぞれ独立に、水素原子、カルボキシ基、ヒドロキシ基、アミノ基、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、ニトロ基、ハロゲン基、スルホニル基又はこれらの基を部分構造として含む置換基を表す。また、R及びRは、カルボキシ基、ヒドロキシ基、アミノ基、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、又はこれらの基を部分構造として含む置換基を表す。 In the above formula, each of R a to R h independently represents a hydrogen atom, a carboxy group, a hydroxy group, an amino group, an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, a nitro group, a halogen group, a sulfonyl group, or these groups. Represents a substituent contained as a partial structure. R 1 and R 2 represent a carboxy group, a hydroxy group, an amino group, an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, or a substituent containing these groups as a partial structure.

式(J)または(K)で表されるベンゾトリアゾール誘導体は、分子中に、カルボキシ基、ヒドロキシ基、アミノ基、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、ニトロ基、ハロゲン基、及びこれらの基を部分構造として含む置換基からなる群から選ばれる少なくとも1種が導入されていることが好ましい態様として挙げられる。   The benzotriazole derivative represented by the formula (J) or (K) includes a carboxy group, a hydroxy group, an amino group, an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, a nitro group, a halogen group, and these groups in the molecule. It is mentioned as a preferred embodiment that at least one selected from the group consisting of substituents containing as a partial structure is introduced.

式(J)または(K)のR及びRに導入しうる置換基としては、カルボキシ基を部分構造として含む置換基、ヒドロキシル基を部分構造として含む置換基、アミノ基を部分構造として含む置換基、及びアルキル基が好ましい。特に好ましくはN,N-ビス(ヒドロキシエチル)アミノメチル基、ヒドロキシメチル基、1,2-ジカルボキシエチル基、2,3-ジヒドロキシプロピル基、カルボキシメチル基、カルボキシエチル基、及び2-アミノカルボキシエチル基である。 Examples of the substituent that can be introduced into R 1 and R 2 of formula (J) or (K) include a substituent containing a carboxy group as a partial structure, a substituent containing a hydroxyl group as a partial structure, and an amino group as a partial structure. Substituents and alkyl groups are preferred. Particularly preferred are N, N-bis (hydroxyethyl) aminomethyl, hydroxymethyl, 1,2-dicarboxyethyl, 2,3-dihydroxypropyl, carboxymethyl, carboxyethyl, and 2-aminocarboxy. It is an ethyl group.

以下、本発明におけるベンゾトリアゾール誘導体の具体例[式(A−1)〜式(A−21)、式(B1)〜式(B−18b)で表される化合物]を示すが、これらに限定されるものではない。   Specific examples of the benzotriazole derivative in the present invention [compounds represented by formula (A-1) to formula (A-21), formula (B1) to formula (B-18b)] are shown below, but are not limited thereto. Is not to be done.

Figure 2008251730
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Figure 2008251730
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Figure 2008251730
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なお、本発明の研磨液に含み得るベンゾトリアゾール誘導体は、それぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
また、本発明の研磨液におけるベンゾトリアゾール誘導体の含有量は、研磨に使用する際の研磨液(使用液)の1L中、好ましくは、0.00001〜5mol、より好ましくは0.00005〜0.5molである。
In addition, the benzotriazole derivative which can be included in the polishing liquid of the present invention can be used alone or in combination of two or more.
The content of the benzotriazole derivative in the polishing liquid of the present invention is preferably 0.00001 to 5 mol, more preferably 0.00005 to 0.005 in 1 liter of the polishing liquid (use liquid) used for polishing. 5 mol.

本発明の研磨液に含み得るテトラゾールまたはテトラゾール誘導体について詳細に説明する。
上記テトラゾールまたはテトラゾール誘導体としては、好ましくは無置換のテトラゾール、あるいはカルボキシル基、アミノ基、ヒドロキシ基、又はそれらの少なくとも1つで置換されたアルキル基を置換基として含有するテトラゾール誘導体である。より好ましくは、無置換のテトラゾール、あるいは少なくとも1つのカルボキシ基またはアミノ基を含有するテトラゾール誘導体である。例えば、1H−テトラゾール、5−カルボキシ−1H−テトラゾール、1H−テトラゾール−5−酢酸、1H−テトラゾール−5−プロピオン酸、5−アミノ−1H−テトラゾールである。
The tetrazole or tetrazole derivative that can be contained in the polishing liquid of the present invention will be described in detail.
The tetrazole or tetrazole derivative is preferably an unsubstituted tetrazole or a tetrazole derivative containing a carboxyl group, an amino group, a hydroxy group, or an alkyl group substituted with at least one of them as a substituent. More preferably, it is an unsubstituted tetrazole or a tetrazole derivative containing at least one carboxy group or amino group. For example, 1H-tetrazole, 5-carboxy-1H-tetrazole, 1H-tetrazole-5-acetic acid, 1H-tetrazole-5-propionic acid, 5-amino-1H-tetrazole.

本発明の研磨液におけるテトラゾールまたはテトラゾール誘導体の含有量は、研磨に使用する際の研磨液(使用液)の1L中、好ましくは、0.00001〜5mol、より好ましくは0.00005〜0.5molである。   The content of tetrazole or tetrazole derivative in the polishing liquid of the present invention is preferably 0.00001 to 5 mol, more preferably 0.00005 to 0.5 mol, in 1 L of the polishing liquid (use liquid) when used for polishing. It is.

本発明の研磨液に含み得るトリアゾールまたはトリアゾール誘導体について、詳細に説明する。
トリアゾールまたはトリアゾール誘導体としては、1,2,3-トリアゾール、1,2,3-トリアゾール誘導体、1,2,4-トリアゾール、1,2,4-トリアゾール誘導体が挙げられる。好ましくは1,2,3-トリアゾール、1,2,3-トリアゾール誘導体である。
The triazole or triazole derivative that can be contained in the polishing liquid of the present invention will be described in detail.
Examples of the triazole or triazole derivative include 1,2,3-triazole, 1,2,3-triazole derivative, 1,2,4-triazole, and 1,2,4-triazole derivative. Preferred are 1,2,3-triazole and 1,2,3-triazole derivatives.

1,2,3-トリアゾールまたは1,2,3−トリアゾール誘導体としては、好ましくは、無置換の1,2,3−トリアゾール、あるいはヒドロキシ基、カルボキシ基及びアミノ基からなる群より選択された置換基、また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1,2,3−トリアゾール誘導体である。より好ましくは、無置換の1,2,3-トリアゾール、あるいはヒドロキシ基、または少なくとも1つのヒドロ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つ含む1,2,3−トリアゾール誘導体である。例えば、1H−1,2,3−トリアゾール、4−ヒドロキシ−1H−1,2,3−トリアゾール、4−ヒドロキシメチル−1H−1,2,3−トリアゾール、4−1H−1,2,3−トリアゾールである。   The 1,2,3-triazole or 1,2,3-triazole derivative is preferably an unsubstituted 1,2,3-triazole or a substituent selected from the group consisting of a hydroxy group, a carboxy group and an amino group Or a 1,2,3-triazole derivative containing, as a substituent, a group or an alkyl group substituted with at least one of these substituents. More preferably, it is an unsubstituted 1,2,3-triazole or a 1,2,3-triazole derivative containing at least one hydroxy group or an alkyl group substituted with at least one hydroxy group as a substituent. For example, 1H-1,2,3-triazole, 4-hydroxy-1H-1,2,3-triazole, 4-hydroxymethyl-1H-1,2,3-triazole, 4-1H-1,2,3 -Triazole.

1,2,4−トリアゾール誘導体としては、好ましくは、無置換の1,2,4−トリアゾール、あるいはカルボキシル基またはヒドロキシ基で置換したもの、また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1,2,4−トリアゾール誘導体である。より好ましくは、無置換の1,2,4−トリアゾール、あるいは少なくとも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1,2,4−トリアゾール誘導体である。例えば、1H−1,2,4−トリアゾール、3−ヒドロキシ−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−酢酸等が挙げられる。   The 1,2,4-triazole derivative is preferably an unsubstituted 1,2,4-triazole, one substituted with a carboxyl group or a hydroxy group, or substituted with at least one of a hydroxy group and a carboxy group It is a 1,2,4-triazole derivative containing an alkyl group as a substituent. More preferably, it is an unsubstituted 1,2,4-triazole or a 1,2,4-triazole derivative containing at least one alkyl group substituted with at least one carboxy group as a substituent. For example, 1H-1,2,4-triazole, 3-hydroxy-1,2,4-triazole, 3,5-dicarboxy-1,2,4-triazole, 1,2,4-triazole-3-acetic acid Etc.

本発明の研磨液におけるトリアゾール又はトリアゾール誘導体の含有量は、研磨に使用する際の研磨液(使用液)の1L中、好ましくは、0.00001〜5mol、より好ましくは0.00005〜0.5molである。   The content of triazole or triazole derivative in the polishing liquid of the present invention is preferably 0.00001 to 5 mol, more preferably 0.00005 to 0.5 mol, in 1 liter of the polishing liquid (use liquid) used for polishing. It is.

本発明の研磨液は、必須構成成分、すなわち、銅イオンと錯体を形成しうる官能基を側鎖に有する重合体粒子および複素環化合物を含有する他は、その処方に特に制限はない。本発明の効果を損なわない限りにおいては、公知の研磨液に用いられる化合物を目的に応じて選択して添加することができる。
一般に、研磨液には、例えば、酸化剤、有機酸、及び砥粒が含まれるが、本発明の研磨液は必ずしも砥粒を含まなくてもよい。一方、本発明の研磨液は、更に他の成分を含有してもよく、好ましい他の成分としては、例えば、界面活性剤、水溶性ポリマー、分散剤、防腐剤、消泡剤、及び各種添加剤を挙げることができる。本発明の研磨液には、上記各成分を2種以上添加してもよい。
The polishing liquid of the present invention is not particularly limited in its formulation except that it contains essential constituents, that is, polymer particles having a functional group capable of forming a complex with copper ions in the side chain and a heterocyclic compound. As long as the effects of the present invention are not impaired, compounds used in known polishing liquids can be selected and added depending on the purpose.
In general, the polishing liquid contains, for example, an oxidizing agent, an organic acid, and abrasive grains, but the polishing liquid of the present invention does not necessarily contain abrasive grains. On the other hand, the polishing liquid of the present invention may further contain other components. Examples of preferable other components include surfactants, water-soluble polymers, dispersants, preservatives, antifoaming agents, and various additives. An agent can be mentioned. Two or more of the above components may be added to the polishing liquid of the present invention.

なお、本発明において、「研磨液」とは、研磨に使用する際の研磨液(すなわち、必要により希釈された研磨液。本明細書では「使用液」と称する場合がある。)のみならず、研磨液の濃縮液を含む。具体的には、濃縮液又は濃縮された研磨液とは、研磨に使用する際の研磨液(使用液)よりも、溶質の濃度が高く調製された研磨液を意味する。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。   In the present invention, the “polishing liquid” is not limited to a polishing liquid used for polishing (that is, a polishing liquid diluted as necessary. In this specification, it may be referred to as “use liquid”). Including a concentrate of polishing liquid. Specifically, the concentrated liquid or the concentrated polishing liquid means a polishing liquid prepared with a higher solute concentration than the polishing liquid (use liquid) used for polishing. 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 involve physical concentration operations such as evaporation. The meaning of common terms is different.

このような濃縮液又は濃縮された研磨液は、研磨に使用する際に、水又は水溶液などで希釈される。希釈倍率は、一般的には1〜20体積倍である。
なお、研磨液の濃縮液を作製する場合、構成成分の溶解度を考慮することが好ましい。例えば、添加する成分の内、室温での水に対する溶解度が5質量%未満の成分の配合量は、濃縮液を5℃に冷却した際の析出を防止する点で、室温での水に対する溶解度の2倍以内とすることが好ましく、1.5倍以内とすることがより好ましい。
Such concentrated liquid or concentrated polishing liquid is diluted with water or an aqueous solution when used for polishing. The dilution factor is generally 1 to 20 volume times.
In addition, when producing the concentrate of polishing liquid, it is preferable to consider the solubility of a structural component. For example, among the components to be added, the amount of the component having a solubility in water at room temperature of less than 5% by mass is the amount of solubility in water at room temperature in terms of preventing precipitation when the concentrate is cooled to 5 ° C. It is preferably within 2 times, more preferably within 1.5 times.

以下、本発明の研磨液に用いうる前記必須成分以外の構成成分について説明する。   Hereinafter, components other than the essential components that can be used in the polishing liquid of the present invention will be described.

<酸化剤>
本発明の研磨液は、研磨対象の金属(銅配線)を酸化することができる化合物(酸化剤)を含有することが好ましい。
具体的には、過酸化水素、過酸化物、硝酸塩、ヨウ素酸塩、過ヨウ素酸塩、次亜塩素酸塩、亜塩素酸塩、塩素酸塩、過塩素酸塩、過硫酸塩、重クロム酸塩、過マンガン酸塩、オゾン水および銀(II)塩、鉄(III)塩が挙げられ、過酸化水素がより好ましく用いられる。
<Oxidizing agent>
The polishing liquid of the present invention preferably contains a compound (oxidant) capable of oxidizing the metal (copper wiring) to be polished.
Specifically, hydrogen peroxide, peroxide, nitrate, iodate, periodate, hypochlorite, chlorite, chlorate, perchlorate, persulfate, dichromium Examples thereof include acid salts, permanganates, ozone water, silver (II) salts, and iron (III) salts, and hydrogen peroxide is more preferably used.

酸化剤の添加量は、研磨に使用する際の研磨液の1L中、0.003mol〜8molとすることが好ましく、0.03mol〜6molとすることがより好ましく、0.1mol〜4molとすることが特に好ましい。即ち、酸化剤の添加量は、研磨対象である銅を十分酸化して高いCMP速度を確保する点で0.003mol以上が好ましく、研磨面の荒れ防止の点から8mol以下が好ましい。   The addition amount of the oxidizing agent is preferably 0.003 mol to 8 mol, more preferably 0.03 mol to 6 mol, and more preferably 0.1 mol to 4 mol in 1 L of the polishing liquid used for polishing. Is particularly preferred. That is, the addition amount of the oxidizing agent is preferably 0.003 mol or more from the viewpoint of sufficiently oxidizing the copper to be polished to ensure a high CMP rate, and preferably 8 mol or less from the viewpoint of preventing roughening of the polished surface.

<有機酸>
本発明の研磨液は、上記酸化剤とは別に有機酸を含有することが好ましい。ここでいう有機酸は、金属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。
有機酸としては、水溶性のものが望ましく、アミノ酸又はそれ以外の酸を用いることができる。
アミノ酸としては、以下の群から選ばれたものがより適している。
グリシン、L−アラニン、β−アラニン、L−2−アミノ酪酸、L−ノルバリン、L−バリン、L−ロイシン、L−ノルロイシン、L−イソロイシン、L−アロイソロイシン、L−フェニルアラニン、L−プロリン、サルコシン、L−オルニチン、L−リシン、タウリン、L−セリン、L−トレオニン、L−アロトレオニン、L−ホモセリン、L−チロシン、3,5−ジヨード−L−チロシン、β−(3,4−ジヒドロキシフェニル)−L−アラニン、L−チロキシン、4−ヒドロキシ−L−プロリン、L−システィン、L−メチオニン、L−エチオニン、L−ランチオニン、L−シスタチオニン、L−シスチン、L−システィン酸、L−アスパラギン酸、L−グルタミン酸、S−(カルボキシメチル)−L−システィン、4−アミノ酪酸、L−アスパラギン、L−グルタミン、アザセリン、L−アルギニン、L−カナバニン、L−シトルリン、δ−ヒドロキシ−L−リシン、クレアチン、L−キヌレニン、L−ヒスチジン、1−メチル−L−ヒスチジン、3−メチル−L−ヒスチジン、エルゴチオネイン、L−トリプトファン、アクチノマイシンC1、アパミン、アンギオテンシンI、アンギオテンシンII及びアンチパイン等のアミノ酸等が挙げられる。
さらに、以下に示す一般式(1)、一般式(2)及びそれらのアンモニウム塩やアルカリ金属塩等が挙げられる。
<Organic acid>
The polishing liquid of the present invention preferably contains an organic acid separately from the oxidizing agent. The organic acid here 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 above-described oxidizing agent.
The organic acid is preferably water-soluble, and amino acids or other acids can be used.
As the amino acid, one selected from the following group is more suitable.
Glycine, L-alanine, β-alanine, L-2-aminobutyric acid, L-norvaline, L-valine, L-leucine, L-norleucine, L-isoleucine, L-alloisoleucine, L-phenylalanine, L-proline, Sarcosine, L-ornithine, L-lysine, taurine, L-serine, L-threonine, L-allothreonine, L-homoserine, L-tyrosine, 3,5-diiodo-L-tyrosine, β- (3,4- Dihydroxyphenyl) -L-alanine, L-thyroxine, 4-hydroxy-L-proline, L-cystine, L-methionine, L-ethionine, L-lanthionine, L-cystathionine, L-cystine, L-cystine acid, L Aspartic acid, L-glutamic acid, S- (carboxymethyl) -L-cysteine, 4-aminobutyric acid, L Asparagine, L-glutamine, azaserine, L-arginine, L-canavanine, L-citrulline, δ-hydroxy-L-lysine, creatine, L-quinurenin, L-histidine, 1-methyl-L-histidine, 3-methyl -Amino acids such as L-histidine, ergothioneine, L-tryptophan, actinomycin C1, apamin, angiotensin I, angiotensin II and antipine.
Furthermore, the following general formula (1), general formula (2), and their ammonium salts and alkali metal salts are exemplified.

Figure 2008251730
Figure 2008251730

一般式(1)中、Rは、単結合、アルキレン基、又はフェニレン基を表す。R及びR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。R及びR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、又はアシル基を表す。但し、Rが単結合のとき、R及びRの少なくともいずれか一方は水素原子ではない。 In general formula (1), 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 and R 5 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, a carboxyl group, an alkyl group, or an acyl group. However, when R 1 is a single bond, at least one of R 4 and R 5 is not a hydrogen atom.

Figure 2008251730
Figure 2008251730

一般式(2)中、Rは単結合、アルキレン基、又はフェニレン基を表す。R及びR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。Rは、水素原子、ハロゲン原子、カルボキシル基、又はアルキル基を表す。R10はアルキレン基を表す。但し、R10が−CH−のとき、Rは単結合ではないか、Rが水素原子ではないかの少なくともいずれかである。 In general formula (2), R 6 represents a single bond, an alkylene group, or a phenylene group. R 7 and R 8 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 9 represents a hydrogen atom, a halogen atom, a carboxyl group, or an alkyl group. R 10 represents an alkylene group. However, when R 10 is —CH 2 —, R 6 is not a single bond or R 9 is not a hydrogen atom.

以下、一般式(1)及び(2)で示される有機酸の具体例を示すが、これに限定されるものではない。

Figure 2008251730
Hereinafter, although the specific example of the organic acid shown by General formula (1) and (2) is shown, it is not limited to this.
Figure 2008251730

Figure 2008251730
Figure 2008251730

本発明の研磨液に含ませる有機酸としては、特に一般式(1)および一般式(2)を含むアミノ酸誘導体が実用的なCMP速度を維持しつつ、エッチング速度を効果的に抑制できるという点で好ましい。
アミノ酸以外の有機酸としては、以下の群から選ばれたものがより適している。
ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、2−メチル酪酸、n−ヘキサン酸、3,3−ジメチル酪酸、2−エチル酪酸、4−メチルペンタン酸、n−ヘプタン酸、2−メチルヘキサン酸、n−オクタン酸、2−エチルヘキサン酸、安息香酸、グリコール酸、サリチル酸、グリセリン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、マレイン酸、フタル酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、乳酸、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸、イミノ二酢酸、ジヒドロキシエチルグリシン、及びそれらのアンモニウム塩やアルカリ金属塩等の塩が挙げられる。これらの中ではリンゴ酸、酒石酸、クエン酸、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸、イミノ二酢酸、ジヒドロキシエチルグリシン等が実用的なCMP速度を維持しつつ、エッチング速度を効果的に抑制できるという点で好ましい。
As the organic acid contained in the polishing liquid of the present invention, in particular, the amino acid derivatives containing the general formula (1) and the general formula (2) can effectively suppress the etching rate while maintaining a practical CMP rate. Is preferable.
As organic acids other than amino acids, those selected from the following group are more suitable.
Formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, 2-methylbutyric acid, n-hexanoic acid, 3,3-dimethylbutyric acid, 2-ethylbutyric acid, 4-methylpentanoic acid, n-heptanoic acid, 2-methylhexanoic acid , N-octanoic acid, 2-ethylhexanoic acid, benzoic acid, glycolic acid, salicylic acid, glyceric acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, maleic acid, phthalic acid, malic acid, Examples thereof include tartaric acid, citric acid, lactic acid, hydroxyethyliminodiacetic acid, iminodiacetic acid, dihydroxyethylglycine, and salts such as ammonium salts and alkali metal salts thereof. Among these, malic acid, tartaric acid, citric acid, hydroxyethyliminodiacetic acid, iminodiacetic acid, dihydroxyethylglycine and the like are preferable in that the etching rate can be effectively suppressed while maintaining a practical CMP rate.

有機酸の添加量は、研磨に使用する際の研磨液の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、有機酸の添加量は、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 addition amount of the organic acid is preferably 0.0005 to 0.5 mol, more preferably 0.005 mol to 0.3 mol, and more preferably 0.01 mol to 1 mol in 1 L of the polishing liquid used for polishing. The amount is particularly preferably 0.1 mol. That is, the addition amount of the organic acid is preferably 0.5 mol or less from the viewpoint of suppressing etching, and 0.0005 mol or more is preferable for obtaining a sufficient effect.

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

<界面活性剤/親水性ポリマー>
本発明の研磨液は、界面活性剤や親水性ポリマーを含有することが好ましい。
界面活性剤と親水性ポリマーは、いずれも被研磨面の接触角を低下させる作用を有し、均一な研磨を促す効果を奏する。本発明の研磨剤に添加する界面活性剤や親水性ポリマーとしては、以下の群から選ばれたものが好適である。
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、リン酸エステル塩等が挙げられ、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、及びイミダゾリニウム塩等が挙げられる。両性界面活性剤として、カルボキシベタイン型、アミノカルボン酸塩、イミダゾリニウムベタイン、レシチン、アルキルアミンオキサイド等を挙げることができる。非イオン界面活性剤として、アルコール型、アミド型、エーテル型、エーテルエステル型、エステル型、含窒素型等が挙げられ、また、フッ素系界面活性剤などが挙げられる。
さらに、親水性ポリマーとしては、ポリエチレングリコール等のポリグリコール類、ポリビニルアルコール、ポロビニルピロリドン、アルギン酸等の多糖類、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸等のカルボン酸含有ポリマー等が挙げられる。
<Surfactant / Hydrophilic polymer>
The polishing liquid of the present invention preferably contains a surfactant and a hydrophilic polymer.
Both the surfactant and the hydrophilic polymer have an effect of reducing the contact angle of the surface to be polished, and have an effect of promoting uniform polishing. As the surfactant and hydrophilic polymer added to the abrasive of the present invention, those selected from the following group are suitable.
Examples of the anionic surfactant include carboxylate, sulfonate, sulfate ester salt, phosphate ester salt and the like. Examples of the cationic surfactant include aliphatic amine salt, aliphatic quaternary ammonium salt, benzalkco chloride. Examples thereof include nium salts, benzethonium chloride, pyridinium salts, and imidazolinium salts. Examples of amphoteric surfactants include carboxybetaine type, aminocarboxylate, imidazolinium betaine, lecithin, alkylamine oxide and the like. Nonionic surfactants include alcohol type, amide type, ether type, ether ester type, ester type, nitrogen-containing type, and fluorine type surfactants.
Furthermore, examples of the hydrophilic polymer include polyglycols such as polyethylene glycol, polysaccharides such as polyvinyl alcohol, polovinyl pyrrolidone, and alginic acid, and carboxylic acid-containing polymers such as polymethacrylic acid and polyacrylic acid.

なお、上記のものは、酸もしくはそのアンモニウム塩の方が、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ハロゲン化物等による汚染がなく望ましい。上記例示化合物の中でもシクロヘキサノール、ポリアクリル酸アンモニウム塩、ポリビニルアルコール、コハク酸アミド、ポロビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックポリマーがより好ましい。   Of the above, the acid or its ammonium salt is preferably free from contamination by alkali metals, alkaline earth metals, halides and the like. Among the above exemplified compounds, cyclohexanol, polyacrylic acid ammonium salt, polyvinyl alcohol, succinic acid amide, polo vinyl pyrrolidone, polyethylene glycol, and polyoxyethylene polyoxypropylene block polymer are more preferable.

これらの界面活性剤や親水性ポリマーの重量平均分子量としては、500〜100000が好ましく、特には2000〜50000が好ましい。   The weight average molecular weight of these surfactants and hydrophilic polymers is preferably from 500 to 100,000, particularly preferably from 2,000 to 50,000.

界面活性剤及び/又は親水性ポリマーの添加量は、総量として、研磨に使用する際の研磨液の1L中、0.001〜10gとすることが好ましく、0.01〜5gとすることがより好ましく0.1〜3gとすることが特に好ましい。   The total amount of the surfactant and / or hydrophilic polymer added is preferably 0.001 to 10 g and more preferably 0.01 to 5 g in 1 L of a polishing liquid used for polishing. It is particularly preferably 0.1 to 3 g.

<pH調整剤>
本発明の研磨液を所定のpHとすべく、pH調整剤としてアルカリ、酸、又は緩衝剤を添加することが好ましい。
アルカリ、酸、又は緩衝剤としては、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、硝酸、硫酸、リン酸などの無機酸、炭酸ナトリウムなどの炭酸塩、リン酸三ナトリウムなどのリン酸塩、ホウ酸塩、四ホウ酸塩、ヒドロキシ安息香酸塩等を好ましく挙げることができる。特に好ましいアルカリ剤としては、水酸化アンモニウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム及びテトラメチルアンモニウムハイドロキサイドである。
<PH adjuster>
In order to make the polishing liquid of the present invention have a predetermined pH, it is preferable to add an alkali, an acid, or a buffer as a pH adjuster.
Examples of the alkali, acid, or buffer include non-metallic alkaline agents such as organic ammonium hydroxides such as ammonium hydroxide and tetramethylammonium hydroxide, alkanolamines such as diethanolamine, triethanolamine, and triisopropanolamine. Alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide, potassium hydroxide and lithium hydroxide, inorganic acids such as nitric acid, sulfuric acid and phosphoric acid, carbonates such as sodium carbonate, phosphates and borates such as trisodium phosphate Preferred examples include tetraborate and hydroxybenzoate. Particularly preferred alkali agents are ammonium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide and tetramethylammonium hydroxide.

アルカリ、酸、又は緩衝剤の添加量としては、研磨剤の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研磨液の1L中、0.0001mol〜1.0molとすることが好ましく、0.003mol〜0.5molとすることがより好ましい。
研磨に使用する際の研磨液のpHは3〜12が好ましく、より好ましくは4〜9であり、5〜8が特に好ましい。本発明の研磨液は上記範囲のpHにおいて特に優れた効果を発揮することができる。
The addition amount of alkali, acid, or buffering agent may be an amount that maintains the pH of the polishing agent in a preferable range, and 0.0001 mol to 1.0 mol in 1 L of a polishing liquid used for polishing. It is preferable to do it, and it is more preferable to set it as 0.003 mol-0.5 mol.
3-12 are preferable, as for pH of the polishing liquid at the time of using for grinding | polishing, More preferably, it is 4-9, and 5-8 are especially preferable. The polishing liquid of the present invention can exhibit particularly excellent effects at a pH in the above range.

<キレート剤>
本発明の研磨液は、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を含有していてもよい。キレート剤としては、例えばカルシウムやマグネシウムの沈澱防止剤である汎用の硬水軟化剤やその類縁化合物を用いることができ、必要に応じてこれらを2種以上併用しても良い。キレート剤の添加量は混入する多価金属イオンなどの金属イオンを封鎖するのに充分な量であれば良く、例えば、研磨に使用する際の研磨液の1L中、0.0003mol〜0.07molになるように添加する。
<Chelating agent>
The polishing liquid of the present invention may contain a chelating agent as necessary in order to reduce adverse effects such as mixed polyvalent metal ions. As a chelating agent, for example, a general-purpose hard water softening agent that is a precipitation inhibitor of calcium or magnesium or a similar compound thereof can be used, and two or more of these may be used in combination as necessary. The addition amount of the chelating agent may be an amount sufficient to sequester metal ions such as mixed polyvalent metal ions, for example, 0.0003 mol to 0.07 mol in 1 L of a polishing liquid used for polishing. Add to be.

<消泡剤>
本発明の研磨液には、さらに、消泡剤が含有されていてもよい。消泡剤としては、例えば、ポリエーテル型、特殊エステル型、エマルジョン型、シリコンベースエマルジョン型、特殊ノニオン型、シリコーン型等の消泡剤が挙げられる。中でもシリコンベースエマルジョン型及びシリコーン型の消泡剤が好ましい。本発明の研磨液に消泡剤を含有させる場合、二種以上を含有させてもよい。
本発明の研磨液における消泡剤の含有量(質量%)としては通常0.0001〜5%、好ましくは0.005〜3%、更に好ましくは0.05〜1%である。
<Antifoaming agent>
The polishing liquid of the present invention may further contain an antifoaming agent. Examples of the antifoaming agent include polyether type, special ester type, emulsion type, silicon base emulsion type, special nonion type, silicone type and the like. Of these, silicone-based emulsion type and silicone type antifoaming agents are preferred. When the polishing liquid of the present invention contains an antifoaming agent, two or more kinds may be contained.
The content (% by mass) of the antifoaming agent in the polishing liquid of the present invention is usually 0.0001 to 5%, preferably 0.005 to 3%, and more preferably 0.05 to 1%.

<砥粒>
本発明の研磨液は、重合体粒子以外の砥粒を含有することもできる。好ましい砥粒としては、例えば、シリカ(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)、セリア、アルミナ、チタニア、ジルコニア、ゲルマニア、酸化マンガン、炭化ケイ素、ポリスチレン、ポリアクリル、ポリテレフタレートなどが挙げられるが、コロイダルシリカを用いることがより好ましい。
砥粒の平均粒径は5nm〜1000nmが好ましく、特に10nm〜200nmが好ましい。
砥粒の添加量としては、砥粒による効果を発揮させたい場合には、使用する際の研磨液の全質量に対して0.01〜20質量%であることが好ましく、0.05〜5質量%の範囲であることがより好ましい。砥粒による充分な効果を得る上で0.01質量%以上が好ましく、CMPによる研磨速度が飽和するため、20質量%以下が好ましい。但し、本発明の研磨液は、銅/バリア金属研磨選択性を十分発揮させるためには、砥粒を含有しないことが特に好ましい。
<Abrasive>
The polishing liquid of the present invention can also contain abrasive grains other than polymer particles. Examples of preferable abrasive grains include silica (precipitated silica, fumed silica, colloidal silica, synthetic silica), ceria, alumina, titania, zirconia, germania, manganese oxide, silicon carbide, polystyrene, polyacryl, polyterephthalate, and the like. However, it is more preferable to use colloidal silica.
The average grain size of the abrasive grains is preferably 5 nm to 1000 nm, particularly preferably 10 nm to 200 nm.
The addition amount of the abrasive grains is preferably 0.01 to 20% by mass with respect to the total mass of the polishing liquid in use when it is desired to exert the effect of the abrasive grains, and 0.05 to 5%. More preferably, it is in the range of mass%. For obtaining a sufficient effect by the abrasive grains, 0.01% by mass or more is preferable, and since the polishing rate by CMP is saturated, 20% by mass or less is preferable. However, it is particularly preferable that the polishing liquid of the present invention does not contain abrasive grains in order to sufficiently exhibit the copper / barrier metal polishing selectivity.

<研磨対象>
本発明の研磨液を用いて研磨を行う対象に関しては、銅配線を有する半導体集積回路用基板が好適である。
中でも、研磨対象となる半導体集積回路用基板(以下、「半導体デバイス」ということがある。)は、銅金属及び/又は銅合金からなる配線を有するLSIであることが好ましく、特に銅合金の配線を有する場合が好ましい。更には、銅合金の中でも銀を含有する銅合金が好ましい。
銅合金の配線に含まれる銀の含有量は、銅合金中の40質量%以下が好ましく、特には10質量%以下、更には1質量%以下が好ましく、0.00001〜0.1質量%の範囲である銅合金に対し最も優れた効果を発揮することができる。
なお、半導体デバイスの層間絶縁膜は特に制限されず、例えばSiOが挙げられる。
<Polishing target>
With respect to an object to be polished using the polishing liquid of the present invention, a semiconductor integrated circuit substrate having a copper wiring is suitable.
Among them, a substrate for a semiconductor integrated circuit to be polished (hereinafter sometimes referred to as “semiconductor device”) is preferably an LSI having a wiring made of copper metal and / or a copper alloy, particularly a copper alloy wiring. Is preferred. Furthermore, the copper alloy containing silver is preferable among copper alloys.
The content of silver contained in the copper alloy wiring is preferably 40% by mass or less in the copper alloy, particularly 10% by mass or less, more preferably 1% by mass or less, and 0.00001 to 0.1% by mass. The most excellent effect can be exhibited with respect to the copper alloy in the range.
The interlayer insulating film of a semiconductor device is not particularly limited, for example, SiO 2 and the like.

<配線の太さ>
本発明の研磨液を使用して研磨する半導体デバイスについては、例えば、DRAMデバイス系の場合、そのハーフピッチが0.15μm以下であるものが好ましく、更に0.10μm以下であるものが好ましく、特に0.08μm以下であるものが好ましい。
一方、MPUデバイス系の場合、そのハーフピッチが0.12μm以下が好ましく、更に0.09μm以下が好ましく、特に0.07μm以下であるものが好ましい。
このようなLSIに対して、本発明の研磨液は特に優れた効果を発揮することができる。
<Thickness of wiring>
For semiconductor devices to be polished using the polishing liquid of the present invention, for example, in the case of a DRAM device system, the half pitch is preferably 0.15 μm or less, more preferably 0.10 μm or less, particularly What is 0.08 micrometer or less is preferable.
On the other hand, in the case of an MPU device system, the half pitch is preferably 0.12 μm or less, more preferably 0.09 μm or less, and particularly preferably 0.07 μm or less.
For such LSI, the polishing liquid of the present invention can exhibit particularly excellent effects.

<バリア金属>
本発明において研磨対象となる半導体デバイスは、銅金属及び/又は銅合金からなる配線と層間絶縁膜との間に銅の拡散を防ぐ為のバリア層が設けられていることが好ましい。
バリア層としては低抵抗のメタル材料が好ましく、特に、TiN、TiW、Ta、TaN、W、WNが好ましく、中でもTa及びTaNが特に好ましい。
<Barrier metal>
In the semiconductor device to be polished in the present invention, it is preferable that a barrier layer for preventing diffusion of copper is provided between a wiring made of copper metal and / or a copper alloy and an interlayer insulating film.
The barrier layer is preferably a low-resistance metal material, particularly TiN, TiW, Ta, TaN, W, or WN, and particularly preferably Ta or TaN.

本発明の研磨液によりCMPを行なう対象となるウエハ(半導体集積回路用基板)の大きさは特に限定されないが、径が200mm以上であることが好ましく、300mm以上がより好ましい。ウエハ径が300mm以上である時に本発明の効果を顕著に発揮することができる。   The size of the wafer (semiconductor integrated circuit substrate) to be subjected to CMP with the polishing liquid of the present invention is not particularly limited, but the diameter is preferably 200 mm or more, more preferably 300 mm or more. The effect of the present invention can be remarkably exhibited when the wafer diameter is 300 mm or more.

<化学的機械的平坦化:研磨方法>
本発明の研磨液を用い、半導体集積回路用基板の銅配線を化学的機械的研磨によって研磨する方法は特に限定されない。例えば、研磨対象である半導体集積回路用基板を保持するホルダー、回転数が変更可能なモータ等を備え、研磨パッドが貼り付けられた研磨定盤等を有する一般的な研磨装置を使用する。そして、本発明の研磨液を研磨定盤上の研磨パッドに供給し、ホルダーに保持された基板の被研磨面と接触させるとともに、被研磨面と研磨パッドを相対運動させることで研磨することが好ましい。
<Chemical mechanical planarization: polishing method>
A method for polishing the copper wiring of the substrate for a semiconductor integrated circuit by chemical mechanical polishing using the polishing liquid of the present invention is not particularly limited. For example, a general polishing apparatus that includes a holder for holding a semiconductor integrated circuit substrate to be polished, a motor whose rotation speed can be changed, and the like, and a polishing platen to which a polishing pad is attached is used. Then, the polishing liquid of the present invention is supplied to the polishing pad on the polishing surface plate, brought into contact with the surface to be polished of the substrate held by the holder, and polishing can be performed by relatively moving the surface to be polished and the polishing pad. preferable.

本発明の研磨液を使用する際の好ましい態様としては、例えば、(1)濃縮液であって、研磨に使用する際に水又は水溶液を加えて希釈して使用液とする態様、(2)各成分を後述する水溶液の形態で準備し、これらを混合し、必要により水を加えて希釈して使用液とする態様、(3)使用液として既に調製されている態様などが挙げられる。
本発明の研磨液を用いて研磨を行う方法としては、上記のいずれの態様も適用することができる。
Preferred embodiments when using the polishing liquid of the present invention include, for example, (1) a concentrated liquid which is diluted by adding water or an aqueous solution when used for polishing, and (2) Examples include preparing each component in the form of an aqueous solution to be described later, mixing them, and adding water to dilute if necessary to obtain a working solution, and (3) a mode already prepared as a working solution.
Any of the above embodiments can be applied as a method for polishing using the polishing liquid of the present invention.

<研磨パッド>
研磨パッドは、半導体集積回路基板の銅配線の研磨に使用することができれば特に限定されるものではなく、無発泡構造パッドでも発泡構造パッドでもよい。無発泡構造パッド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として用いるものである。また、発泡構造パッドは更に独立発泡体(乾式発泡系)、連続発泡体(湿式発泡系)、及び2層複合体(積層系)の3種に分けられ、特には2層複合体(積層系)が好ましい。研磨パッドにおける発泡は、均一でも不均一でもよい。
研磨パッドは、更に本発明の研磨液に含ませることができる砥粒(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、研磨パッドの硬さは軟質のものと硬質のものがあり、どちらでも使用することができる。なお、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。
研磨パッドの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、被研磨面(基板)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。
<Polishing pad>
The polishing pad is not particularly limited as long as it can be used for polishing the copper wiring of the semiconductor integrated circuit substrate, and may be a non-foamed structure pad or a foamed structure pad. The non-foamed structure pad uses a hard synthetic resin bulk material as a pad like a plastic plate. Further, the foam structure pad is further divided into three types, that is, an independent foam (dry foam system), a continuous foam (wet foam system), and a two-layer composite (laminated system). ) Is preferred. Foaming in the polishing pad may be uniform or non-uniform.
The polishing pad may further contain abrasive grains (for example, ceria, silica, alumina, resin, etc.) that can be included in the polishing liquid of the present invention. Moreover, the hardness of a polishing pad has a soft thing and a hard thing, Either can be used. In the laminated system, it is preferable to use one having a different hardness for each layer.
As the material for the polishing pad, non-woven fabric, artificial leather, polyamide, polyurethane, polyester, polycarbonate and the like are preferable. Further, the surface that comes into contact with the surface to be polished (substrate) may be subjected to processing such as lattice grooves, holes, concentric grooves, and spiral grooves.

研磨条件は特に制限はないが、研磨定盤の回転速度は研磨中の基板が飛び出さないように200rpm以下の回転とすることが好ましい。
半導体集積回路用基板を保持するホルダーの回転速度は特に制限されない。
半導体集積回路用基板の研磨パッドへの押しつけ圧力は5〜500g/cmであることが好ましく、研磨速度のウエハ面内の均一性及びパターンの平坦性をより高めるためには12〜240g/cmであることがより好ましい。
The polishing conditions are not particularly limited, but the rotation speed of the polishing surface plate is preferably set to 200 rpm or less so that the substrate being polished does not pop out.
The rotation speed of the holder for holding the semiconductor integrated circuit substrate is not particularly limited.
The pressure applied to the polishing pad of the semiconductor integrated circuit substrate is preferably 5 to 500 g / cm 2 , and 12 to 240 g / cm 2 in order to further improve the uniformity of the polishing rate within the wafer surface and the flatness of the pattern. 2 is more preferable.

研磨している間、研磨パッドには本発明の研磨液をポンプ等で連続的に供給する。研磨液の供給量は特に制限はないが、研磨パッドの表面が常に研磨液で覆われていることが好ましい。
研磨液の供給速度は、研磨速度のウエハ面内の均一性及びパターンの平坦性をより高めるため、10〜1000ml/minとすることが好ましく、170〜800ml/minとすることがより好ましい。
During polishing, the polishing liquid of the present invention is continuously supplied to the polishing pad by a pump or the like. The supply amount of the polishing liquid is not particularly limited, but it is preferable that the surface of the polishing pad is always covered with the polishing liquid.
The polishing liquid supply rate is preferably 10 to 1000 ml / min, and more preferably 170 to 800 ml / min in order to further improve the uniformity of the polishing rate within the wafer surface and the flatness of the pattern.

研磨終了後の半導体集積回路用基板は、流水中で十分洗浄した後、スピンドライヤ等を用いて基板上に付着している水滴を払い落としてから乾燥させることが好ましい。   After the polishing, the semiconductor integrated circuit substrate is preferably thoroughly washed in running water, and then dried after removing water droplets adhering to the substrate using a spin dryer or the like.

本発明の研磨液を用いて基板の研磨を行う場合、前記(1)の方法のように濃縮液を希釈する際には、下記に示す水溶液を用いることができる。
希釈用の水溶液は、酸化剤、有機酸、添加剤、及び界面活性剤のうち少なくとも1つ以上を予め水に含有させた水溶液が好ましく、この水溶液中に含有されている成分と、希釈される濃縮液中に含有している成分と、を合計した成分が、研磨する際に使用する研磨液、即ち使用液の成分となるようにする。
このように濃縮液を水溶液で希釈して使用する場合には、溶解しにくい成分を水溶液の形で後から配合することができるため、より濃縮した濃縮液を調製することができる。
When the substrate is polished using the polishing liquid of the present invention, the aqueous solution shown below can be used when diluting the concentrated liquid as in the method (1).
The aqueous solution for dilution is preferably an aqueous solution in which at least one of an oxidizing agent, an organic acid, an additive, and a surfactant is preliminarily contained in water, and is diluted with the components contained in this aqueous solution. A component obtained by adding up the components contained in the concentrated liquid is used as a polishing liquid used for polishing, that is, a component of the used liquid.
When the concentrated solution is diluted with an aqueous solution in this way, components that are difficult to dissolve can be added later in the form of an aqueous solution, so that a more concentrated concentrated solution can be prepared.

また、濃縮液に水又は水溶液を加えて希釈する方法としては、例えば、濃縮された研磨液を供給する配管と水又は水溶液を供給する配管とを途中で合流させて混合し、混合により希釈された研磨液の使用液を研磨パッドに供給する方法がある。濃縮液と水又は水溶液との混合は、圧力を付与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、通常の方法を採用することができる。   Further, as a method of diluting by adding water or an aqueous solution to the concentrated liquid, for example, a pipe for supplying a concentrated polishing liquid and a pipe for supplying water or an aqueous solution are joined together and mixed, and diluted by mixing. There is a method of supplying a used liquid of the polishing liquid to the polishing pad. Mixing of concentrated liquid and water or aqueous solution is a method of colliding and mixing liquids through a narrow passage with pressure applied, filling the pipe with a filler such as a glass tube, and separating and separating the liquid flow. Ordinary methods such as a method of repeatedly performing and a method of providing blades that rotate by power in the pipe can be employed.

濃縮液を水又は水溶液などにより希釈しつつ研磨を行う方法としては、更に、研磨液を供給する配管と水又は水溶液を供給する配管とを独立に設け、それぞれから所定量の液を研磨パッドに供給し、研磨パッドと被研磨面(基板)の相対運動によって混合しつつ研磨する方法がある。また、1つの容器に、所定量の濃縮液と水又は水溶液とを入れて混合してから、研磨パッドにその混合した研磨液を供給して研磨を行う方法を用いることもできる。   As a method of polishing while diluting the concentrate with water or an aqueous solution, a pipe for supplying the polishing liquid and a pipe for supplying water or an aqueous solution are provided independently, and a predetermined amount of liquid is supplied to the polishing pad from each. There is a method of supplying and polishing while mixing by the relative movement of the polishing pad and the surface to be polished (substrate). Alternatively, a method may be used in which a predetermined amount of concentrated liquid and water or an aqueous solution are mixed in one container and then the mixed polishing liquid is supplied to the polishing pad for polishing.

さらに別の研磨方法として、本発明の研磨液に含有すべき成分を少なくとも2つの構成成分に分け、それらを使用する際に、水又は水溶液を加えて希釈して研磨定盤上の研磨パッドに供給し、基板の被研磨面と接触させるとともに被研磨面と研磨パッドを相対運動させて研磨を行う方法がある。
例えば、酸化剤を構成成分(A)とし、有機酸、添加剤、界面活性剤、及び水を構成成分(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)及び構成成分(B)をそれぞれ希釈することができる。
また、溶解度の低い添加剤を2つの構成成分(A)と(B)に分け、例えば、酸化剤、添加剤、及び界面活性剤を構成成分(A)とし、有機酸、添加剤、界面活性剤、及び水を構成成分(B)とし、それらを使用する際に水又は水溶液を加え、構成成分(A)及び構成成分(B)を希釈して使用することもできる。
As yet another polishing method, the component to be contained in the polishing liquid of the present invention is divided into at least two components, and when these components are used, they are diluted by adding water or an aqueous solution to the polishing pad on the polishing platen. There is a method in which polishing is performed by supplying and contacting the surface to be polished of the substrate and moving the surface to be polished and the polishing pad relative to each other.
For example, an oxidant is used as the component (A), an organic acid, an additive, a surfactant, and water are used as the component (B). Each component (B) can be diluted.
Further, an additive having low solubility is divided into two constituent components (A) and (B). For example, an oxidizing agent, an additive, and a surfactant are used as the constituent component (A), and an organic acid, an additive, and a surface active agent are used. An agent and water can be used as the component (B), and when they are used, water or an aqueous solution can be added to dilute the component (A) and the component (B).

上記のような希釈混合を行う場合、例えば、構成成分(A)と、構成成分(B)と、水又は水溶液とをそれぞれ供給するための3つの配管を設け、さらにこれらの3つの配管を、研磨パッドに研磨液を供給するための1つの配管に結合し、その配管内で混合する方法がある。この場合、2つの配管を合流させてから他の1つの配管と合流させることも可能である。具体的には、まず、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、更に、水又は水溶液の配管と合流させる方法である。
その他の混合方法として、上記したような3つの配管をそれぞれ直接研磨パッドに導き、研磨パッドと基板の被研磨面の相対運動により混合させる方法や、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研磨液(使用液)を供給する方法がある。
When performing the above-described dilution and mixing, for example, three pipes for supplying the component (A), the component (B), and water or an aqueous solution are provided, and these three pipes are further provided. There is a method in which a polishing pipe is connected to one pipe for supplying a polishing liquid and mixed in the pipe. In this case, it is possible to join two pipes and then join another pipe. Specifically, first, a constituent component containing an additive that is difficult to dissolve is mixed with another constituent component, the mixing path is lengthened to ensure a dissolution time, and further combined with a water or aqueous solution pipe. Is the method.
As other mixing methods, the above-mentioned three pipes are each guided directly to the polishing pad and mixed by relative movement of the polishing pad and the surface to be polished of the substrate, or three components are mixed in one container. Then, there is a method of supplying a diluted polishing liquid (use liquid) to the polishing pad.

また、上記のようにして本発明の研磨液を供給して研磨を行う場合、例えば、酸化剤を含む1つの構成成分(A)の温度を40℃以下とし、他の構成成分(B)の温度を室温から100℃の範囲に加温し、これらの構成成分を混合する際、又は、水若しくは水溶液を加えて希釈する際に、研磨液の温度が40℃以下となるようにする。この方法は、温度が高いと溶解度が高くなる現象を利用し、研磨液の溶解度の低い成分の溶解度を上げるために好ましい方法である。   Further, when polishing is performed by supplying the polishing liquid of the present invention as described above, for example, the temperature of one component (A) containing an oxidizing agent is set to 40 ° C. or less, and the other component (B) The temperature is raised in the range of room temperature to 100 ° C., and when these components are mixed, or when diluted by adding water or an aqueous solution, the temperature of the polishing liquid is adjusted to 40 ° C. or lower. This method is a preferable method for increasing the solubility of a component having a low solubility in the polishing liquid by utilizing the phenomenon that the solubility increases at a high temperature.

上記の構成成分(B)を室温から100℃の範囲で加温することで溶解させた原料の一部は、温度が下がると溶液中に析出する場合がある。このような低温状態となった構成成分(B)を用いる場合は、予め加温し、析出した原料を溶解させればよい。これには、加温により原料が溶解した構成成分(B)を送液する手段や、析出物を含む液を攪拌し、これを送液するときに配管を加温して溶解させる手段などを採用することができる。なお、加温した構成成分(B)により、酸化剤を含む構成成分(A)の温度を40℃以上に高めると酸化剤が分解する恐れがあるので、この加温した構成成分(B)と酸化剤を含む構成成分(A)とを混合した場合、40℃以下となるようにすることが好ましい。   A part of the raw material in which the constituent component (B) is dissolved by heating in the range of room temperature to 100 ° C. may be precipitated in the solution when the temperature is lowered. When the component (B) in such a low temperature state is used, it may be heated in advance and the precipitated raw material may be dissolved. For this, there are means for feeding the component (B) in which the raw material is dissolved by heating, means for stirring the liquid containing the precipitate, and heating and dissolving the piping when feeding the liquid, etc. Can be adopted. In addition, since there exists a possibility that an oxidizing agent may decompose | disassemble when the temperature of the structural component (A) containing an oxidizing agent is raised to 40 degreeC or more with the heated structural component (B), this heated structural component (B) and When the component (A) containing an oxidizing agent is mixed, it is preferable that the temperature is 40 ° C. or lower.

このように、本発明の研磨液を用いる研磨方法においては、研磨液の成分を二つ以上に分割して供給してもよい。この場合、酸化剤を含む成分と有機酸を含む成分とに分けて供給することが好ましい。また、研磨液を濃縮液とし、希釈水を別にして研磨面に供給してもよい。   Thus, in the polishing method using the polishing liquid of the present invention, the components of the polishing liquid may be divided and supplied in two or more. In this case, it is preferable that the component containing the oxidizing agent and the component containing the organic acid be supplied separately. Alternatively, the polishing liquid may be a concentrated liquid, and diluted water may be separately supplied to the polishing surface.

本発明における好ましい態様は以下の通りである。
(1)半導体デバイスの化学的機械的平坦化に使用される研磨液であって、銅イオンと錯体を形成しうる官能基及びオレフィン性二重結合を含む単量体に由来する単位構造を含有する重合体粒子を含むことを特徴とする研磨液。
(2)ベンゾトリアゾール誘導体を少なくとも1種含有することを特徴とする(1)に記載の研磨液。
(3)テトラゾールまたはテトラゾール誘導体を少なくとも1種含有することを特徴とする(1)に記載の研磨液。
(4)トリアゾールまたはトリアゾール誘導体を少なくとも1種含有することを特徴とする(1)に記載の研磨液。
(5)銅イオンと錯体を形成しうる官能基が、カルボキシル基、リン酸基、スルホン酸基、ヒドロキシル基、アミノ基、アミノカルボン酸基、アミノリン酸基、イミノ二酢酸基、イミノ二リン酸基、又はそれらのエステル基のいずれか、又はニトリル基であることを特徴とする(1)〜(4)に記載の研磨液。
(6)アミノ酸を少なくとも1種含有することを特徴とする(1)〜(5)に記載の研磨液。
(7)前記一般式(1)または一般式(2)で表される化合物を少なくとも1種含有することを特徴とする(1)〜(5)に記載の研磨液。
Preferred embodiments in the present invention are as follows.
(1) A polishing liquid used for chemical mechanical planarization of semiconductor devices, containing a unit structure derived from a monomer containing a functional group capable of forming a complex with copper ions and an olefinic double bond A polishing liquid comprising polymer particles to be processed.
(2) The polishing liquid according to (1), comprising at least one benzotriazole derivative.
(3) The polishing liquid according to (1), comprising at least one tetrazole or a tetrazole derivative.
(4) The polishing liquid according to (1), which contains at least one triazole or triazole derivative.
(5) The functional group capable of forming a complex with a copper ion is a carboxyl group, a phosphoric acid group, a sulfonic acid group, a hydroxyl group, an amino group, an aminocarboxylic acid group, an aminophosphoric acid group, an iminodiacetic acid group, or an iminodiphosphoric acid. The polishing liquid according to any one of (1) to (4), which is a group, any of those ester groups, or a nitrile group.
(6) The polishing liquid according to (1) to (5), which contains at least one amino acid.
(7) The polishing liquid according to any one of (1) to (5), wherein the polishing liquid contains at least one compound represented by the general formula (1) or the general formula (2).

本発明の研磨液は、半導体デバイスの製造工程における導体集積回路用基板の銅配線の化学的機械的平坦化に用いる研磨液として極めて有用なものとなる。すなわち、本発明の研磨液を使用することにより、研磨速度、及び銅/バリア金属(タンタル等)研磨選択性に優れ、更に、ディッシングの発生が少なく平坦性をも向上させることができる。
また、このことから、LSIにおける、コロージョン、スクラッチ、シニング、エロージョンなどの研磨の局部的な不均一に伴う欠陥の発生を低レベルに維持することが可能となる。
The polishing liquid of the present invention is extremely useful as a polishing liquid used for chemical mechanical planarization of copper wiring of a substrate for a conductor integrated circuit in a semiconductor device manufacturing process. That is, by using the polishing liquid of the present invention, the polishing rate and the copper / barrier metal (such as tantalum) polishing selectivity are excellent, and the flatness can be improved with less dishing.
This also makes it possible to maintain a low level of occurrence of defects due to local non-uniformity of polishing such as corrosion, scratching, thinning, and erosion in LSI.

本発明のCMP用研磨液は、LSI、ダイオード、トランジスタ、半導体チップなどの集積回路を有する半導体装置のほか、プリント配線板など銅配線が形成された基板の研磨材料として好適に用いることができる。   The polishing slurry for CMP of the present invention can be suitably used as a polishing material for a substrate on which a copper wiring such as a printed wiring board is formed in addition to a semiconductor device having an integrated circuit such as an LSI, a diode, a transistor, or a semiconductor chip.

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は下記の実施例により限定されるものでない。   Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following examples.

−重合粒子含有液の調整−
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート/プロピレングリコールモノメチルエーテル=70/30に、単量体(M−1)、スチレンン、及びジビニルベンゼンを70/10/20の割合で仕込み、溶解させた。この溶液に和光純薬工業(株)製重合開始剤V−601を6mol%加え、これを窒素雰囲気下、80℃で2時間攪拌した。この液にさらに10%水酸化カリウム水溶液を10mol%加え、50℃で5時間攪拌した。
これを濃縮した後、塩酸で中和した後、電気透析(microacilyer S3、ASTOM社製、以下同様。透析条件:流速自動、電圧自動、以下同様。)により精製し、重合体粒子含有液Pを得た。この重合体粒子含有液P中、重合体粒子は15質量%、単量体(X−1)由来の成分は1.2質量%含まれていた。
-Preparation of polymer particle-containing liquid-
Monomer (M-1), styrene, and divinylbenzene were charged and dissolved in propylene glycol monomethyl ether acetate / propylene glycol monomethyl ether = 70/30 at a ratio of 70/10/20. To this solution, 6 mol% of a polymerization initiator V-601 manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. was added, and this was stirred at 80 ° C. for 2 hours in a nitrogen atmosphere. To this solution was further added 10 mol% of 10% aqueous potassium hydroxide solution, and the mixture was stirred at 50 ° C. for 5 hours.
This was concentrated, neutralized with hydrochloric acid, and then purified by electrodialysis (microacyler S3, manufactured by ASTOM, the same applies hereinafter. Dialysis conditions: automatic flow velocity, automatic voltage, the same applies hereinafter), and polymer particle-containing solution P was obtained. Obtained. In the polymer particle-containing liquid P, 15% by mass of polymer particles and 1.2% by mass of the component derived from the monomer (X-1) were contained.

<実施例1>
下記に示す組成の研磨液を調製し、実施例1の研磨液を得た。また、この研磨液を、下記の方法により研磨試験を行って評価した。
<Example 1>
A polishing liquid having the composition shown below was prepared, and the polishing liquid of Example 1 was obtained. Further, this polishing liquid was evaluated by conducting a polishing test by the following method.

−研磨液の組成−
・過酸化水素(酸化剤)・・・5g
・ベンゾトリアゾール誘導体A−1・・・1.0g
・重合体粒子含有液P・・・40g
・純水・・・全量が1000mlとなる量
研磨液のpHは、アンモニア水と硝酸とを用いることによって6.6に調整された。
なお、上記過酸化水素、ベンゾトリアゾール誘導体、及び重合体粒子の質量は、これらの成分自体の質量を示す。
-Composition of polishing liquid-
・ Hydrogen peroxide (oxidant) ... 5g
・ Benzotriazole derivative A-1 ... 1.0 g
・ Polymer particle-containing liquid P ... 40 g
-Pure water: The amount in which the total amount becomes 1000 ml The pH of the polishing liquid was adjusted to 6.6 by using ammonia water and nitric acid.
The masses of the hydrogen peroxide, the benzotriazole derivative, and the polymer particles indicate the masses of these components themselves.

−研磨試験−
・研磨パッド:IC1400XY+K Groove(ロームアンドハース社)
・研磨機:LGP−612(LapmaSterSFT社)
・押さえ圧力:140hPa
・研磨液供給速度:200ml/min
・銅ブランケットウエハ:厚さ1.4μmの銅膜を形成したウエハ(直径200mm)
・タンタルブランケットウエハ:厚さ1μmのタンタル膜を形成したウエハ(直径200mm)
・パターンウエハ:atdf社製CMP854パターンウエハ(直径200mm)
・研磨パッド/ウエハの回転数:95/120rpm
・定盤温調:20℃
・研磨液の供給時の温度:25℃
-Polishing test-
-Polishing pad: IC1400XY + K Groove (Rohm and Haas)
・ Polisher: LGP-612 (LapmaSterSFT)
・ Pressing pressure: 140 hPa
Polishing liquid supply rate: 200 ml / min
・ Copper blanket wafer: Wafer (diameter 200 mm) on which a copper film with a thickness of 1.4 μm is formed
Tantalum blanket wafer: Wafer (diameter 200 mm) on which a tantalum film with a thickness of 1 μm is formed
Pattern wafer: CMP854 pattern wafer (200 mm diameter) manufactured by atdf
Polishing pad / wafer rotation speed: 95/120 rpm
-Surface plate temperature control: 20 ° C
・ Temperature when supplying polishing liquid: 25 ° C

−評価方法−
・研磨速度:銅ブランケットウエハ面上の49箇所と、タンタルブランケットウエハ面上の49箇所に対し、金属膜のCMP前後での膜厚を電気抵抗値から換算して、それぞれの平均研磨速度を求めた。また、求められた研磨速度を、下記の式に導入し、銅とタンタルの研磨速度比(銅/タンタル研磨速度比)を算出した。
-Evaluation method-
Polishing rate: For 49 points on the copper blanket wafer surface and 49 points on the tantalum blanket wafer surface, the film thickness of the metal film before and after CMP is converted from the electrical resistance value, and the respective average polishing rate is obtained. It was. Further, the obtained polishing rate was introduced into the following formula, and the polishing rate ratio of copper and tantalum (copper / tantalum polishing rate ratio) was calculated.

(銅/タンタル研磨速度比)=(銅の平均研磨速度)/(タンタルの平均研磨速度) (Copper / tantalum polishing rate ratio) = (average polishing rate of copper) / (average polishing rate of tantalum)

・ディッシング:パターンウエハに対し、非配線部の銅が完全に研磨されるまでの時間に加えて、該時間の30%に相当する時間研磨し、ラインアンドスペース部(ライン100μm、スペース100μm)のディッシングを触針式段差計で測定した。
上記研磨液を用いてCMPを行って得られた銅平均研磨速度、ディッシング、及び銅/タンタル研磨速度比を下記表1に示す。
-Dishing: In addition to the time until copper of the non-wiring portion is completely polished on the pattern wafer, polishing is performed for a time corresponding to 30% of the time, and the line and space portion (line 100 μm, space 100 μm) Dishing was measured with a stylus profilometer.
Table 1 below shows the average copper polishing rate, dishing, and copper / tantalum polishing rate ratio obtained by performing CMP using the above polishing liquid.

<実施例2〜5>
実施例1の研磨液の組成において、ベンゾトリアゾール誘導体A−1を表1に示す不動態膜形成剤にそれぞれ代えた以外は、実施例1と同様にして、実施例2〜5の研磨液を調製した。
得られた研磨液を用いて、実施例1と同様の方法で、銅平均研磨速度、ディッシング、及び銅/タンタル研磨速度比を求めた。結果を表1に併記する。
<Examples 2 to 5>
In the composition of the polishing liquid of Example 1, the polishing liquids of Examples 2 to 5 were prepared in the same manner as in Example 1 except that the benzotriazole derivative A-1 was replaced with the passive film forming agent shown in Table 1, respectively. Prepared.
Using the resulting polishing liquid, the copper average polishing rate, dishing, and copper / tantalum polishing rate ratio were determined in the same manner as in Example 1. The results are also shown in Table 1.

<実施例6>
下記に示す組成の研磨液を調製し、実施例6の研磨液を得た。得られた研磨液を用いて、実施例1と同様の方法で、銅平均研磨速度、ディッシング、及び銅/タンタル研磨速度比を求めた。結果を表1に併記する。
<Example 6>
A polishing liquid having the composition shown below was prepared to obtain a polishing liquid of Example 6. Using the resulting polishing liquid, the copper average polishing rate, dishing, and copper / tantalum polishing rate ratio were determined in the same manner as in Example 1. The results are also shown in Table 1.

−研磨液の組成−
・過酸化水素(酸化剤)・・・5g
・ベンゾトリアゾール誘導体A−1・・・1.0g
・重合体粒子含有液P・・・20g
・有機酸X−1・・・5g
・純水・・・全量が1000mlとなる量
研磨液のpHは、アンモニア水と硝酸とを用いることによって6.6に調整された。
なお、上記過酸化水素、ベンゾトリアゾール誘導体、及び重合体粒子の質量は、これらの成分自体の質量を示す。
-Composition of polishing liquid-
・ Hydrogen peroxide (oxidant) ... 5g
・ Benzotriazole derivative A-1 ... 1.0 g
・ Polymer particle-containing liquid P 20 g
・ Organic acid X-1 ... 5g
-Pure water: The amount in which the total amount becomes 1000 ml The pH of the polishing liquid was adjusted to 6.6 by using ammonia water and nitric acid.
The masses of the hydrogen peroxide, the benzotriazole derivative, and the polymer particles indicate the masses of these components themselves.

<比較例1>
下記に示す組成の研磨液を調製し、比較例1の研磨液を得た。得られた研磨液を用いて、実施例1と同様の方法で、銅平均研磨速度、ディッシング、及び銅/タンタル研磨速度比を求めた。結果を表1に併記する。
<Comparative Example 1>
A polishing liquid having the composition shown below was prepared, and a polishing liquid of Comparative Example 1 was obtained. Using the resulting polishing liquid, the copper average polishing rate, dishing, and copper / tantalum polishing rate ratio were determined in the same manner as in Example 1. The results are also shown in Table 1.

−研磨液の組成−
・過酸化水素(酸化剤)・・・5g
・グリシン・・・10g
・ベンゾトリアゾール(芳香環化合物)・・・1.5g
・コロイダルシリカ(砥粒)・・・12g
・純水・・・全量が1000mlとなる量
研磨液のpHは、アンモニア水と硝酸とを用いることによって6.6に調整された。
なお、上記過酸化水素、グリシン、ベンゾトリアゾール、およびコロイダルシリカの質量は、これらの成分自体の質量を示す。
-Composition of polishing liquid-
・ Hydrogen peroxide (oxidant) ... 5g
・ Glycine ... 10g
・ Benzotriazole (aromatic ring compound) ・ ・ ・ 1.5g
・ Colloidal silica (abrasive) ... 12g
-Pure water: The amount in which the total amount becomes 1000 ml The pH of the polishing liquid was adjusted to 6.6 by using ammonia water and nitric acid.
The masses of hydrogen peroxide, glycine, benzotriazole, and colloidal silica indicate the masses of these components themselves.

Figure 2008251730
Figure 2008251730

表1に示されるように、本発明に係る重合体粒子を含有する研磨液(実施例1〜6)は、これを含有しない研磨液(比較例1)と比較して、銅研磨速度を著しく低下させることなく、ディッシングが大幅に改善されることが明らかとなった。
また、実施例1〜6の研磨液は、比較例1の研磨液に比べ銅/タンタル研磨速度比が高く、特に本発明において好ましい不動態膜形成剤を含有する研磨液(実施例1〜4、6)は、不動態膜形成剤としてベンゾトリアゾールを含有する研磨液(実施例5)と比較して、銅/タンタル研磨速度比がより一層改善されることが明らかとなった。
このような結果から、本発明の研磨液は、主として銅配線を有する基板の研磨に好適に用いることができることがわかる。
As shown in Table 1, the polishing liquid containing the polymer particles according to the present invention (Examples 1 to 6) has a significantly higher copper polishing rate than the polishing liquid not containing this (Comparative Example 1). It became clear that dishing was greatly improved without reducing it.
In addition, the polishing liquids of Examples 1 to 6 have a higher copper / tantalum polishing rate ratio than the polishing liquid of Comparative Example 1, and in particular, a polishing liquid containing a passive film forming agent preferable in the present invention (Examples 1 to 4). 6) was found to further improve the copper / tantalum polishing rate ratio as compared with the polishing liquid containing benzotriazole as a passive film forming agent (Example 5).
From these results, it can be seen that the polishing liquid of the present invention can be suitably used mainly for polishing a substrate having copper wiring.

Claims (6)

銅イオンと錯体を形成しうる官能基を側鎖に有する重合体粒子、および複素環化合物を含有することを特徴とする研磨液。   A polishing liquid comprising polymer particles having a functional group capable of forming a complex with a copper ion in a side chain, and a heterocyclic compound. 前記銅イオンと錯体を形成しうる官能基が、アミノカルボン酸基、アミノリン酸基、イミノ二酢酸基、イミノ二リン酸基、もしくはそれらのエステル基、又はニトリル基であることを特徴とする請求項1に記載の研磨液。   The functional group capable of forming a complex with the copper ion is an aminocarboxylic acid group, an aminophosphoric acid group, an iminodiacetic acid group, an iminodiphosphoric acid group, or an ester group thereof, or a nitrile group. Item 10. The polishing liquid according to Item 1. 前記複素環化合物として、ベンゾトリアゾール誘導体を含むことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の研磨液。   The polishing liquid according to claim 1, wherein the heterocyclic compound contains a benzotriazole derivative. 前記複素環化合物として、テトラゾール及びテトラゾール誘導体の少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の研磨液。   The polishing liquid according to claim 1, wherein the heterocyclic compound contains at least one of tetrazole and a tetrazole derivative. 前記複素環化合物として、トリアゾール及びトリアゾール誘導体の少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の研磨液。   The polishing liquid according to claim 1, wherein the heterocyclic compound contains at least one of triazole and a triazole derivative. 請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の研磨液を用いて化学的機械的研磨された半導体集積回路用基板。   A substrate for a semiconductor integrated circuit, which has been chemically and mechanically polished using the polishing liquid according to claim 1.
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