JP2009124092A - Cmp solution for tungsten and method of polishing substrate - Google Patents

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義和 大森
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide CMP solution with which a tungsten film is polished at high polishing speed and a polishing method by using the same. <P>SOLUTION: The CMP solution for the tungsten containing abrasive grains, periodic acid, a protection film forming agent and water includes the periodic acid of 0.15 mass% or more to the CMP solution for the tungsten. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、タングステン用CMP研磨液および基板の研磨方法に関する。   The present invention relates to a CMP polishing liquid for tungsten and a method for polishing a substrate.

近年、半導体集積回路(LSI)の高集積化、高性能化に伴って新たな微細加工技術が開発されている。化学機械研磨(以下、CMPという。)法もその一つであり、LSI製造工程、特に多層配線形成工程における層間絶縁膜の平坦化、金属プラグ形成、埋め込み配線形成において頻繁に利用される技術である(例えば、特許文献1参照)。   In recent years, new microfabrication techniques have been developed along with higher integration and higher performance of semiconductor integrated circuits (LSIs). A chemical mechanical polishing (hereinafter referred to as CMP) method is one of them, and is a technique frequently used in the planarization of an interlayer insulating film, the formation of a metal plug, and the formation of a buried wiring in an LSI manufacturing process, particularly a multilayer wiring forming process. Yes (see, for example, Patent Document 1).

CMP法を用いた埋め込み配線の形成について説明する。基板にあらかじめ溝を形成し、その溝表面の酸化膜等の層間絶縁膜上全体に、窒化チタンなどのバリア金属膜を堆積し、さらに、バリア金属膜上全体に溝を埋め込むように、タングステンなどの配線用金属膜を堆積する。次に、溝部以外の不要な配線用金薄膜及びその下層のバリア金属膜をCMPにより除去して埋め込み配線を形成する。この配線形成方法をダマシン法と呼ぶ。ダマシン法は、例えば、特許文献2に開示されている。   The formation of the buried wiring using the CMP method will be described. A trench is formed in advance in the substrate, a barrier metal film such as titanium nitride is deposited on the entire surface of the interlayer insulating film such as an oxide film on the surface of the trench, and further, tungsten or the like is embedded in the trench on the entire barrier metal film. A wiring metal film is deposited. Next, an unnecessary wiring gold thin film other than the groove and the underlying barrier metal film are removed by CMP to form a buried wiring. This wiring forming method is called a damascene method. The damascene method is disclosed in Patent Document 2, for example.

金属膜の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膜用研磨液で浸しながら、基板の金属膜を形成した面を研磨パッドに押し付けて、研磨パッドの裏面から所定の圧力(研磨圧力或いは研磨荷重)を金属膜に加えた状態で研磨定盤を回し、研磨液と金属膜の凸部との機械的摩擦によって凸部の金属膜を除去するものである。   A general method for CMP of a metal film is to polish a surface of a substrate on which a metal film is formed while attaching a polishing pad on a circular polishing platen (platen) and immersing the polishing pad surface in a metal film polishing liquid. Press the pad, rotate the polishing platen with a predetermined pressure (polishing pressure or polishing load) applied to the metal film from the back side of the polishing pad, and the convex part by mechanical friction between the polishing liquid and the convex part of the metal film The metal film is removed.

CMPに用いられる金属膜用研磨液は、一般には酸化剤、固体砥粒及び水からなっており、必要に応じてさらに金属酸化物溶解剤、金属防食剤などが添加される。まず酸化剤によって金属膜表面を酸化して酸化層を形成し、その酸化層を固体砥粒によって削り取るのが基本的なメカニズムと考えられている。凹部の金属膜表面の酸化層は研磨パッドにあまり触れず、固体砥粒による削り取りの効果が及ばないので、CMPの進行とともに凸部の金属層の酸化層が除去されて基板表面は平坦化される(例えば、非特許文献1参照)。   The metal film polishing liquid used in CMP is generally composed of an oxidizing agent, solid abrasive grains, and water, and a metal oxide solubilizer, a metal anticorrosive, and the like are further added as necessary. It is considered that the basic mechanism is to first oxidize the metal film surface with an oxidizing agent to form an oxide layer, and then scrape the oxide layer with solid abrasive grains. The oxide layer on the surface of the concave metal film does not touch the polishing pad so much that it does not have the effect of scraping off with solid abrasive grains, so the oxide layer of the metal layer on the convex portion is removed and the substrate surface is flattened with the progress of CMP. (See Non-Patent Document 1, for example).

例えば、タングステン用CMP研磨液としては、過酸化水素等の酸化剤、シリカ等の固体砥粒に鉄イオン等の触媒を含むCMP用研磨液、シリカ砥粒の平均粒径とNH4OHの添加量を適切に設定し、さらに酸化剤を含むウエハ研磨剤などが提案されている(例えば、特許文献3参照)。 For example, as a CMP polishing liquid for tungsten, an oxidizing agent such as hydrogen peroxide, a CMP polishing liquid containing a catalyst such as iron ions in a solid abrasive such as silica, an addition of an average particle diameter of silica abrasive and NH 4 OH There has been proposed a wafer polishing agent or the like that appropriately sets the amount and further contains an oxidizing agent (see, for example, Patent Document 3).

しかし、従来のタングステン用CMP研磨液を用いてCMP法で埋め込み配線を形成させる場合には、タングステン膜に対し高い研磨速度が得られにくい、鉄イオン等の不純物が研磨後にウエハに残留して半導体デバイスの特性を悪化させる、埋め込まれた金属配線の表面中央部分が等方的に腐食されて皿の様に窪む現象(以下、ディッシングという。)が発生する、高密度配線部の絶縁膜が目減りする現象(以下、エロージョンという。)が発生する、などの問題が起こりやすかった。また、従来のタングステン用CMP研磨液に金属酸化物溶解剤及び金属防食剤を添加する場合には、両剤のバランスを取ることは必ずしも容易ではなかった。
米国特許第4944836号明細書 特開平02−278822号公報 ジャ−ナル・オブ・エレクトロケミカルソサエティ誌(Journal of Electrochemical Society)、第138巻、第11号(1991年発行)、3460〜3464頁 特開平10−209092号公報
However, when a buried wiring is formed by a CMP method using a conventional CMP polishing liquid for tungsten, it is difficult to obtain a high polishing rate for the tungsten film, and impurities such as iron ions remain on the wafer after polishing and become a semiconductor. The insulating film of the high-density wiring section that causes the phenomenon that the central part of the surface of the embedded metal wiring is isotropically corroded and becomes a dish-like depression (hereinafter referred to as dishing) that deteriorates the device characteristics. Problems such as the occurrence of diminishing phenomena (hereinafter referred to as erosion) were likely to occur. In addition, when adding a metal oxide solubilizer and a metal anticorrosive to a conventional CMP polishing liquid for tungsten, it has not always been easy to balance both agents.
U.S. Pat. No. 4,944,836 Japanese Patent Laid-Open No. 02-278822 Journal of Electrochemical Society, Vol. 138, No. 11 (published in 1991), pages 3460-3464 Japanese Patent Laid-Open No. 10-209092

本発明の課題は、タングステン膜を高い研磨速度で研磨できるCMP研磨液及びそれを用いた研磨方法を提供することである。また、本発明は、CMP法でタングステン膜の埋め込み配線を形成させる際に、鉄イオン等の不純物による汚染がなく、高い研磨速度を落とさずに、エッチング、ディッシング及びエロージョンを抑制できるCMP研磨液及びそれを用いた基板の研磨方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a CMP polishing liquid capable of polishing a tungsten film at a high polishing rate and a polishing method using the same. In addition, the present invention provides a CMP polishing liquid that can suppress etching, dishing, and erosion without reducing contamination at a high polishing rate without being contaminated by impurities such as iron ions when a buried wiring of a tungsten film is formed by CMP. It is to provide a method for polishing a substrate using the same.

すなわち、本発明は、本発明は、(2)砥粒、過ヨウ素酸、保護膜形成剤及び水を含むタングステン用CMP研磨液であって、前記過ヨウ素酸をタングステン用CMP研磨液に対して0.15質量%以上含有してなることを特徴とするタングステン用CMP研磨液に関する。   That is, the present invention provides (2) a CMP polishing liquid for tungsten containing abrasive grains, periodic acid, a protective film forming agent, and water, wherein the periodic acid is used for the CMP polishing liquid for tungsten. The present invention relates to a CMP polishing liquid for tungsten characterized by containing 0.15% by mass or more.

また、本発明は、(2)前記保護膜形成剤の含有量が、タングステン用CMP研磨液に対して0.005〜10質量%であることを特徴とする前記(1)記載のタングステン用CMP研磨液に関する。   Further, the present invention provides (2) CMP for tungsten as described in (1) above, wherein the content of the protective film forming agent is 0.005 to 10% by mass with respect to the CMP polishing liquid for tungsten. It relates to the polishing liquid.

また、本発明は、(3)前記保護膜形成剤の含有量が、タングステン用CMP研磨液に対して0.01〜5質量%であることを特徴とする前記(1)記載のタングステン用CMP研磨液に関する。   Further, the present invention provides (3) CMP for tungsten according to (1), wherein the content of the protective film forming agent is 0.01 to 5% by mass with respect to the CMP polishing liquid for tungsten. It relates to the polishing liquid.

また、本発明は、(4)前記保護膜形成剤が、トリアゾール骨格を有する化合物及びイミダゾール骨格を有する化合物から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする前記(1)〜(3)のいずれか一項に記載のタングステン用CMP研磨液に関する。   In the present invention, any one of the above (1) to (3), wherein (4) the protective film forming agent is at least one selected from a compound having a triazole skeleton and a compound having an imidazole skeleton. The tungsten CMP polishing liquid according to claim 1.

また、本発明は、(5)前記保護膜形成剤が、イミダゾール骨格を有する化合物であることを特徴とする前記(1)〜(4)のいずれか一項に記載のタングステン用CMP研磨液に関する。   The present invention also relates to (5) the CMP polishing liquid for tungsten according to any one of (1) to (4), wherein the protective film forming agent is a compound having an imidazole skeleton. .

また、本発明は、(6)前記イミダゾール骨格を有する化合物が、2−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾール、2−イソプロピルイミダゾール、2−プロピルイミダゾール、2−ブチルイミダゾール、4−メチルイミダゾール、4−エチルイミダゾール、2,4−ジメチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾールから選ばれる少なくとも1種の化合物であることを特徴とする前記(4)又は(5)記載のタングステン用CMP研磨液に関する。   In the present invention, (6) the compound having an imidazole skeleton is 2-methylimidazole, 2-ethylimidazole, 2-isopropylimidazole, 2-propylimidazole, 2-butylimidazole, 4-methylimidazole, 4-ethyl. The tungsten CMP polishing liquid according to (4) or (5) above, which is at least one compound selected from imidazole, 2,4-dimethylimidazole, and 2-ethyl-4-methylimidazole.

また、本発明は、(7)前記砥粒の含有量が、タングステン用CMP研磨液に対して0.01〜10質量%であることを特徴とする前記(1)〜(6)のいずれか一項に記載のタングステン用CMP研磨液に関する。   Moreover, this invention is (7) Any one of said (1)-(6) characterized by the content of the said abrasive grain being 0.01-10 mass% with respect to CMP polishing liquid for tungsten. The present invention relates to a CMP polishing liquid for tungsten according to one item.

また、本発明は、(8)前記砥粒の含有量が、タングステン用CMP研磨液に対して0.05〜10質量%であることを特徴とする前記(1)〜(6)のいずれか一項に記載のタングステン用CMP研磨液に関する。   Moreover, this invention is (8) Any one of said (1)-(6) characterized by the content of the said abrasive grain being 0.05-10 mass% with respect to CMP polishing liquid for tungsten. The present invention relates to a CMP polishing liquid for tungsten according to one item.

また、本発明は、(9)前記砥粒の平均粒径が、10nm以上であることを特徴とする前記(1)〜(8)のいずれか一項に記載のタングステン用CMP研磨液に関する。   The present invention also relates to (9) the CMP polishing liquid for tungsten according to any one of (1) to (8), wherein an average particle diameter of the abrasive grains is 10 nm or more.

また、本発明は、(10)前記砥粒の平均粒径が、10〜80nmであることを特徴とする前記(1)〜(8)のいずれか一項に記載のタングステン用CMP研磨液に関する。   In addition, the present invention relates to (10) the CMP polishing liquid for tungsten according to any one of (1) to (8), wherein an average particle diameter of the abrasive grains is 10 to 80 nm. .

また、本発明は、(11)タングステン防食剤を含有することを特徴とする前記(1)〜(10)のいずれか一項に記載のタングステン用CMP研磨液に関する。   The present invention also relates to the CMP polishing liquid for tungsten according to any one of (1) to (10) above, which comprises (11) a tungsten anticorrosive.

また、本発明は、(12)前記タングステン防食剤の含有量が、タングステン用CMP研磨液に対して0.1〜5.0質量%であることを特徴とする前記(11)記載のタングステン用CMP研磨液に関する。   Moreover, this invention is (12) Content for the said tungsten anticorrosive agent is 0.1-5.0 mass% with respect to CMP polishing liquid for tungsten, The object for tungsten as described in said (11) characterized by the above-mentioned. The present invention relates to a CMP polishing liquid.

また、本発明は、(13)前記タングステン防食剤が有機酸であることを特徴とする前記(11)又は(12)記載のタングステン用CMP研磨液に関する。   The present invention also relates to (13) the CMP polishing liquid for tungsten according to (11) or (12), wherein the tungsten anticorrosive is an organic acid.

また、本発明は、(14)前記有機酸が、酒石酸及びリンゴ酸から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする前記(13)記載のタングステン用CMP研磨液に関する。   The present invention also relates to (14) the CMP polishing liquid for tungsten according to (13), wherein the organic acid is at least one selected from tartaric acid and malic acid.

また、本発明は、(15)前記有機酸の含有量が、タングステン用CMP研磨液に対して5質量%以下であることを特徴とする前記(13)又は(14)記載のタングステン用CMP研磨液に関する。   In the present invention, (15) the CMP polishing for tungsten according to the above (13) or (14), wherein the content of the organic acid is 5% by mass or less based on the CMP polishing liquid for tungsten. Regarding liquids.

また、本発明は、(16)前記酒石酸の含有量が、タングステン用CMP研磨液に対して0.1〜0.7質量%であることを特徴とする前記(14)記載のタングステン用CMP研磨液に関する。   Further, the present invention provides (16) the CMP polishing for tungsten according to the above (14), wherein the tartaric acid content is 0.1 to 0.7% by mass with respect to the CMP polishing liquid for tungsten. Regarding liquids.

また、本発明は、(17)前記リンゴ酸の含有量が、タングステン用CMP研磨液に対して0.1〜1.0質量%であることを特徴とする前記(14)記載のタングステン用CMP研磨液に関する。   Further, the present invention provides (17) CMP for tungsten according to (14), wherein the content of malic acid is 0.1 to 1.0% by mass with respect to the CMP polishing liquid for tungsten. It relates to the polishing liquid.

また、本発明は、(18)研磨対象が、タングステン、窒化タングステン、タングステン合金及びタングステン化合物から選択される少なくとも1種であることを特徴とする前記(1)〜(17)のいずれか一項に記載のタングステン用CMP研磨液に関する。   In the present invention, (18) the object to be polished is at least one selected from tungsten, tungsten nitride, a tungsten alloy, and a tungsten compound. The CMP polishing liquid for tungsten as described in 1 above.

また、本発明は、(19)研磨定盤の研磨布上に前記(1)〜(18)のいずれか一項に記載のタングステン用CMP研磨液を供給しながら、被研磨膜を有する基板を研磨布に押圧した状態で研磨定盤と基板を相対的に動かすことによって被研磨膜を研磨する研磨方法。   The present invention also provides: (19) a substrate having a film to be polished while supplying the CMP polishing liquid for tungsten according to any one of (1) to (18) above on a polishing cloth of a polishing surface plate; A polishing method for polishing a film to be polished by relatively moving a polishing platen and a substrate while pressed against a polishing cloth.

また、本発明は、(20)半導体集積回路における導体埋め込み配線を形成させる基板の研磨方法であって、
研磨定盤の研磨布上に前記(1)〜(18)のいずれかに記載のタングステン用CMP研磨液を供給しながら、タングステン、窒化タングステン、タングステン合金及びタングステン化合物からなる群から選択される少なくとも1種のタングステン膜と、該タングステン膜の下層にチタン、窒化チタン、チタン合金、チタン化合物、タンタル、窒化タンタル、タンタル合金及びタンタル化合物からなる群から選択される少なくとも1種のバリア金属膜を有する基板を研磨布に押圧した状態で、研磨定盤と基板を相対的に動かすことにより、前記タングステン膜とバリア金属膜とを連続して研磨することを特徴とする基板の研磨方法に関する。
The present invention also relates to (20) a method for polishing a substrate for forming a conductor embedded wiring in a semiconductor integrated circuit,
At least selected from the group consisting of tungsten, tungsten nitride, tungsten alloys and tungsten compounds while supplying the CMP polishing liquid for tungsten according to any one of (1) to (18) above onto the polishing cloth of the polishing surface plate One kind of tungsten film and at least one kind of barrier metal film selected from the group consisting of titanium, titanium nitride, titanium alloy, titanium compound, tantalum, tantalum nitride, tantalum alloy and tantalum compound are provided under the tungsten film. The present invention relates to a method for polishing a substrate, wherein the tungsten film and the barrier metal film are continuously polished by relatively moving the polishing surface plate and the substrate while the substrate is pressed against the polishing cloth.

本発明によれば、タングステン膜を高い研磨速度で研磨できるCMP研磨液及びそれを用いた研磨方法を提供することができる。また、本発明によれば、CMP法でタングステン膜の埋め込み配線を形成させる際に、鉄イオン等の不純物による汚染がなく、高い研磨速度を落とさずに、エッチング、ディッシング及びエロージョンを抑制できるCMP研磨液及びそれを用いた基板の研磨方法を提供することができる。   According to the present invention, a CMP polishing liquid capable of polishing a tungsten film at a high polishing rate and a polishing method using the same can be provided. In addition, according to the present invention, when a buried wiring of a tungsten film is formed by the CMP method, there is no contamination by impurities such as iron ions, and CMP polishing that can suppress etching, dishing and erosion without reducing a high polishing rate. A liquid and a method for polishing a substrate using the liquid can be provided.

本発明のタングステン用CMP研磨液は、砥粒、過ヨウ素酸、保護膜形成剤及び水を含むタングステン用CMP研磨液であって、前記過ヨウ素酸をタングステン用CMP研磨液に対して0.15質量%以上含有してなることを特徴とする。以下、上記各成分について詳細に説明する。   The CMP polishing liquid for tungsten of the present invention is a CMP polishing liquid for tungsten containing abrasive grains, periodic acid, a protective film forming agent and water, and the periodic acid is 0.15 relative to the CMP polishing liquid for tungsten. It is characterized by containing at least mass%. Hereafter, each said component is demonstrated in detail.

(砥粒)
本発明において、砥粒は、機械的研磨作用によりタングステン膜を研磨するために含有される。本発明で用いられる砥粒は、例えば、シリカ、アルミナ、セリア、チタニア、ジルコニア、ゲルマニア、炭化珪素等の無機物砥粒、ポリスチレン、ポリアクリル、ポリ塩化ビニル等の有機物砥粒などが挙げられる。これらのなかでも、シリカまたはアルミナが好ましく、研磨液中での分散安定性が良く、CMPにより発生する研磨傷(スクラッチ)の発生数が少ない点で、コロイダルシリカまたはヒュームドシリカが好ましい。コロイダルシリカはシリコンアルコキシドの加水分解又は珪酸ナトリウムのイオン交換による公知の製造方法により製造することができ、粒径制御性やアルカリ金属不純物の点で、テトラメトキシシラン又はテトラエトキシシラン等のシリコンアルコキシドを加水分解する方法が最も利用される。ヒュームドシリカは四塩化ケイ素を酸水素炎中で気相加水分解することにより製造できる。これら砥粒は1種類を単独で又は2種類以上を混合して用いることができる。
(Abrasive grains)
In the present invention, the abrasive grains are contained for polishing the tungsten film by a mechanical polishing action. Examples of the abrasive grains used in the present invention include inorganic abrasive grains such as silica, alumina, ceria, titania, zirconia, germania and silicon carbide, and organic abrasive grains such as polystyrene, polyacryl and polyvinyl chloride. Among these, silica or alumina is preferable, colloidal silica or fumed silica is preferable in that the dispersion stability in the polishing liquid is good and the number of polishing scratches (scratches) generated by CMP is small. Colloidal silica can be produced by a known production method based on hydrolysis of silicon alkoxide or ion exchange of sodium silicate. In terms of particle size controllability and alkali metal impurities, silicon alkoxide such as tetramethoxysilane or tetraethoxysilane is used. The method of hydrolysis is most utilized. Fumed silica can be produced by gas phase hydrolysis of silicon tetrachloride in an oxyhydrogen flame. These abrasive grains can be used alone or in combination of two or more.

本発明において、砥粒の平均粒径は、好ましくは10nm以上である。前記砥粒の平均粒径が10nm未満では、タングステン膜に対する研磨速度が低下する傾向にある。また、砥粒の平均粒径が80nmより大きくなると絶縁膜に対する研磨速度が速くなる傾向があり、絶縁膜が研磨されることによりエロージョンが大きくなってしまう傾向があるため、タングステン膜に対する高い研磨速度を落とさずに、エロージョンを抑制するという観点から、砥粒の平均粒径は、10〜80nmであることが好ましく、20〜60nmであることがより好ましい。砥粒の平均粒径は、光散乱法を利用し、N4 MD Sub-micron Particle Analyzer(Beckman Coulter,Inc.製)を用いて測定することができる。   In the present invention, the average grain size of the abrasive grains is preferably 10 nm or more. When the average grain size of the abrasive grains is less than 10 nm, the polishing rate for the tungsten film tends to decrease. Further, when the average grain size of the abrasive grains is larger than 80 nm, the polishing rate for the insulating film tends to increase, and the erosion tends to increase when the insulating film is polished. From the viewpoint of suppressing erosion without reducing the thickness, the average particle size of the abrasive grains is preferably 10 to 80 nm, and more preferably 20 to 60 nm. The average particle diameter of the abrasive grains can be measured using a light scattering method and using an N4 MD Sub-micron Particle Analyzer (manufactured by Beckman Coulter, Inc.).

また、前記砥粒は、一次粒子が凝集した凝集粒子であることが好ましく、平均2粒子未満の粒子が凝集した凝集粒子であることがより好ましく、平均1.2粒子未満の粒子が凝集した凝集粒子であることが特に好ましい。   The abrasive grains are preferably aggregated particles obtained by agglomerating primary particles, more preferably aggregated particles obtained by agglomerating particles having an average of less than 2 particles, and aggregates obtained by agglomerating particles having an average of less than 1.2 particles. Particular preference is given to particles.

本発明において、砥粒の含有量は、タングステン用CMP研磨液に対して、好ましくは0.01〜10質量%である。前記砥粒の含有量が0.01質量%未満では、タングステン膜に対する研磨速度が低下する傾向にあり、10質量%を超えると研磨液の保存安定性が損なわれる可能性がある。また、砥粒の含有量が0.05質量%未満では絶縁膜に対するタングステン膜研磨速度が低く、研磨時間が長くなるため、絶縁膜が研磨されることによりエロージョンが大きくなってしまう傾向がある。タングステン膜に対する高い研磨速度を落とさずに、エロージョンを抑制するという観点から、砥粒の含有量は、0.05〜10質量%であることが好ましく、0.1〜5質量%であることがより好ましい。   In the present invention, the content of abrasive grains is preferably 0.01 to 10% by mass with respect to the CMP polishing liquid for tungsten. If the content of the abrasive grains is less than 0.01% by mass, the polishing rate for the tungsten film tends to decrease, and if it exceeds 10% by mass, the storage stability of the polishing liquid may be impaired. Further, when the content of the abrasive grains is less than 0.05% by mass, the polishing rate of the tungsten film with respect to the insulating film is low and the polishing time becomes long, so that the erosion tends to increase when the insulating film is polished. From the viewpoint of suppressing erosion without reducing the high polishing rate for the tungsten film, the content of the abrasive grains is preferably 0.05 to 10% by mass, and preferably 0.1 to 5% by mass. More preferred.

(過ヨウ素酸)
本発明では、酸化剤として過ヨウ素酸を特定量用いることが重要である。過ヨウ素酸以外の公知の酸化剤を併用することができるが、タングステン膜を研磨するためには過ヨウ素酸が必須成分であり、過ヨウ素酸の化学的研磨作用によってタングステン膜を研磨すると推定される。
(Periodic acid)
In the present invention, it is important to use a specific amount of periodic acid as an oxidizing agent. Although known oxidants other than periodic acid can be used in combination, periodic acid is an essential component for polishing tungsten film, and it is estimated that chemical polishing action of periodic acid polishes tungsten film. The

本発明において用いられる過ヨウ素酸としては、タングステン膜を研磨できるものであれば制限はないが、例えば、オルト過ヨウ素酸(HIO)、二オルト過ヨウ素酸(H11)、メタ過ヨウ素酸(HIO)、メソ過ヨウ素酸(HIO)、ニメソ過ヨウ素酸(H)等を挙げることができ、入手が容易な点及び組成が安定している点からオルト過ヨウ素酸を使用することが好ましい。 The periodic acid used in the present invention is not limited as long as the tungsten film can be polished. For example, orthoperiodic acid (H 5 IO 6 ), diorthoperiodic acid (H 8 I 2 O 11). ), Metaperiodic acid (HIO 4 ), mesoperiodic acid (H 3 IO 5 ), nimesoperiodic acid (H 2 I 4 O 9 ), etc. Therefore, it is preferable to use orthoperiodic acid.

本発明では、過ヨウ素酸の含有量は、タングステン用CMP研磨液に対して0.15質量%以上であり、好ましくは0.2質量%〜10質量%、より好ましくは0.3質量%〜8質量%、特に好ましくは0.5質量%〜5質量%である。前記過ヨウ素酸の含有量を0.15質量%以上とすることにより、タングステン膜の酸化が十分となり、タングステン膜を1500Å/分以上の高い研磨速度で研磨するとこができる。前記過ヨウ素酸の含有量が10質量%を超えると、タングステン膜に対する研磨速度が速くなりすぎて研磨を制御するのが難しくなる傾向があるが、この点に関しては研磨装置の研磨条件を適宜設定することにより克服できる。   In the present invention, the content of periodic acid is 0.15% by mass or more with respect to the CMP polishing liquid for tungsten, preferably 0.2% by mass to 10% by mass, more preferably 0.3% by mass to It is 8 mass%, Most preferably, it is 0.5 mass%-5 mass%. By setting the content of periodic acid to 0.15 mass% or more, the tungsten film is sufficiently oxidized, and the tungsten film can be polished at a high polishing rate of 1500 Å / min or more. If the content of periodic acid exceeds 10% by mass, the polishing rate for the tungsten film tends to be too high and it becomes difficult to control the polishing. In this regard, the polishing conditions of the polishing apparatus are appropriately set. Can be overcome.

(保護膜形成剤)
本発明において、保護膜形成剤は、タングステン膜の表面に保護膜を形成しタングステン膜の腐食を抑制するために含有される。保護膜形成剤としては、例えば、トリアゾール骨格を有する化合物、ピリミジン骨格を有する化合物、イミダゾール骨格を有する化合物、グアニジン骨格を有する化合物、チアゾール骨格を有する化合物、ピラゾール骨格を有する化合物などが挙げられる。保護膜形成剤は1種類を単独で、もしくは2種類以上を混合して用いることができる。
(Protective film forming agent)
In the present invention, the protective film forming agent is contained in order to form a protective film on the surface of the tungsten film and suppress corrosion of the tungsten film. Examples of the protective film forming agent include a compound having a triazole skeleton, a compound having a pyrimidine skeleton, a compound having an imidazole skeleton, a compound having a guanidine skeleton, a compound having a thiazole skeleton, and a compound having a pyrazole skeleton. One type of protective film forming agent can be used alone, or two or more types can be mixed and used.

トリアゾール骨格を有する化合物としては、1,2,3−トリアゾール、1,2,4−トリアゾール、3−アミノ−1H−1,2,4−トリアゾール、ベンゾトリアゾール、1−ヒドロキシベンゾトリアゾール、1−ジヒドロキシプロピルベンゾトリアゾール、2,3−ジカルボキシプロピルベンゾトリアゾール、4−ヒドロキシベンゾトリアゾール、4−カルボキシル(−1H−)ベンゾトリアゾール、4−カルボキシル(−1H−)ベンゾトリアゾールメチルエステル、4−カルボキシル(−1H−)ベンゾトリアゾールブチルエステル、4−カルボキシル(−1H−)ベンゾトリアゾールオクチルエステル、5−ヘキシルベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、ナフトトリアゾール、ビス[(1−ベンゾトリアゾリル)メチル]ホスホン酸、3−アミノトリアゾール、5−メチルベンゾトリアゾール等を例示することができる。これらのなかでも、研磨速度とエッチング速度の点で、1,2,3−トリアゾール、1,2,4−トリアゾール、3−アミノ−1H−1,2,4−トリアゾール、4−アミノ−4H−1,2,4−トリアゾール、ベンゾトリアゾール、1−ヒドロキシベンゾトリアゾール、5−メチルベンゾトリアゾールがより好ましい。   Examples of the compound having a triazole skeleton include 1,2,3-triazole, 1,2,4-triazole, 3-amino-1H-1,2,4-triazole, benzotriazole, 1-hydroxybenzotriazole, and 1-dihydroxy. Propylbenzotriazole, 2,3-dicarboxypropylbenzotriazole, 4-hydroxybenzotriazole, 4-carboxyl (-1H-) benzotriazole, 4-carboxyl (-1H-) benzotriazole methyl ester, 4-carboxyl (-1H -) Benzotriazole butyl ester, 4-carboxyl (-1H-) benzotriazole octyl ester, 5-hexylbenzotriazole, tolyltriazole, naphthotriazole, bis [(1-benzotriazolyl) methyl] Acid, 3-aminotriazole, can be exemplified 5-methyl benzotriazole. Among these, in terms of polishing rate and etching rate, 1,2,3-triazole, 1,2,4-triazole, 3-amino-1H-1,2,4-triazole, 4-amino-4H- 1,2,4-triazole, benzotriazole, 1-hydroxybenzotriazole, and 5-methylbenzotriazole are more preferable.

イミダゾール骨格を有する化合物としては、2−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾール、2−イソプロピルイミダゾール、2−プロピルイミダゾール、2−ブチルイミダゾール、4−メチルイミダゾール、4−エチルイミダゾール、2,4−ジメチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、2−アミノイミダゾール等を例示することができる。   Examples of the compound having an imidazole skeleton include 2-methylimidazole, 2-ethylimidazole, 2-isopropylimidazole, 2-propylimidazole, 2-butylimidazole, 4-methylimidazole, 4-ethylimidazole, 2,4-dimethylimidazole, Examples include 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-undecylimidazole, 2-aminoimidazole and the like.

ピリミジン骨格を有する化合物としては、ピリミジン、1,2,4−トリアゾロ[1,5−a]ピリミジン、1,3,4,6,7,8−ヘキサハイドロ−2H−ピリミド[1,2−a]ピリミジン、1,3−ジフェニル−ピリミジン−2,4,6−トリオン、1,4,5,6−テトラハイドロピリミジン、2,4,5,6−テトラアミノピリミジンサルフェイト、2,4,5−トリハイドロキシピリミジン、2,4,6−トリアミノピリミジン、2,4,6−トリクロロピリミジン、2,4,6−トリメトキシピリミジン、2,4,6−トリフェニルピリミジン、2,4−ジアミノ−6−ヒドロキシルピリミジン、2,4−ジアミノピリミジン、2−アセトアミドピリミジン、2−アミノピリミジン、2−メチル−5,7−ジフェニル−(1,2,4)トリアゾロ(1,5−a)ピリミジン、2−メチルサルファニル−5,7−ジフェニル−(1,2,4)トリアゾロ(1,5−a)ピリミジン、2−メチルサルファニル−5,7−ジフェニル−4,7−ジヒドロ−(1,2,4)トリアゾロ(1,5−A)ピリミジン、4−アミノピラゾロ[3,4,−d]ピリミジン等が挙げられる。   Examples of the compound having a pyrimidine skeleton include pyrimidine, 1,2,4-triazolo [1,5-a] pyrimidine, 1,3,4,6,7,8-hexahydro-2H-pyrimido [1,2-a. Pyrimidine, 1,3-diphenyl-pyrimidine-2,4,6-trione, 1,4,5,6-tetrahydropyrimidine, 2,4,5,6-tetraaminopyrimidine sulfate, 2,4,5 -Trihydroxypyrimidine, 2,4,6-triaminopyrimidine, 2,4,6-trichloropyrimidine, 2,4,6-trimethoxypyrimidine, 2,4,6-triphenylpyrimidine, 2,4-diamino- 6-hydroxylpyrimidine, 2,4-diaminopyrimidine, 2-acetamidopyrimidine, 2-aminopyrimidine, 2-methyl-5,7-diphenyl- (1 2,4) Triazolo (1,5-a) pyrimidine, 2-methylsulfanyl-5,7-diphenyl- (1,2,4) triazolo (1,5-a) pyrimidine, 2-methylsulfanyl-5 , 7-diphenyl-4,7-dihydro- (1,2,4) triazolo (1,5-A) pyrimidine, 4-aminopyrazolo [3,4, -d] pyrimidine and the like.

グアニジン骨格を有する化合物としては、1,3−ジフェニルグアニジン、1−メチル−3−ニトログアニジン等を例示することができる。   Examples of the compound having a guanidine skeleton include 1,3-diphenylguanidine and 1-methyl-3-nitroguanidine.

チアゾール骨格を有する化合物としては、2−メルカプトベンゾチアゾ−ル、2−アミノチアゾール、4,5−ジメチルチアゾール、2−アミノ−2−チアゾリン、2,4−ジメチルチアゾール、2−アミノ−4−メチルチアゾール等を例示することができる。   Examples of the compound having a thiazole skeleton include 2-mercaptobenzothiazol, 2-aminothiazole, 4,5-dimethylthiazole, 2-amino-2-thiazoline, 2,4-dimethylthiazole, 2-amino-4- Examples thereof include methyl thiazole.

ピラゾール骨格を有する化合物としては、3,5−ジメチルピラゾール、3−メチル−5−ピラゾロン、3−アミノ−5−メチルピラゾール、3−アミノ−5−ヒドロキシピラゾール、3−アミノ−5−メチルピラゾール等を例示することができる。   Examples of the compound having a pyrazole skeleton include 3,5-dimethylpyrazole, 3-methyl-5-pyrazolone, 3-amino-5-methylpyrazole, 3-amino-5-hydroxypyrazole, and 3-amino-5-methylpyrazole. Can be illustrated.

前記保護膜形成剤のなかでも、トリアゾール骨格を有する化合物及びイミダゾール骨格を有する化合物から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。また、タングステン膜に対する高い研磨速度を落とさずに、タングステン膜のエッチングを抑制し、絶縁膜のディッシングやエロージョンを抑制するという観点から、イミダゾール骨格を有する化合物が好ましく、例えば、2−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾール、2−イソプロピルイミダゾール、2−プロピルイミダゾール、2−ブチルイミダゾール、4−メチルイミダゾール、4−エチルイミダゾール、2,4−ジメチルイミダゾール、2−エチルー4−メチルイミダゾールから選ばれる少なくとも1種の化合物が好ましい。   Among the protective film forming agents, at least one selected from a compound having a triazole skeleton and a compound having an imidazole skeleton is preferable. From the viewpoint of suppressing etching of the tungsten film and suppressing dishing and erosion of the insulating film without reducing the high polishing rate for the tungsten film, a compound having an imidazole skeleton is preferable, for example, 2-methylimidazole, 2 -At least one selected from ethylimidazole, 2-isopropylimidazole, 2-propylimidazole, 2-butylimidazole, 4-methylimidazole, 4-ethylimidazole, 2,4-dimethylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole Compounds are preferred.

本発明において、保護膜形成剤の含有量は、タングステン用CMP研磨液に対して、好ましくは0.005〜10質量%である。保護膜形成剤の含有量が0.005質量%未満又は10質量%を超える場合は、タングステン膜に対する研磨速度が低下する傾向にある。また、タングステン膜に対する高い研磨速度を落とさずに、タングステン膜のエッチングを抑制し、絶縁膜のディッシングやエロージョンを抑制するという観点から、保護膜形成剤の含有量は、0.01〜5質量%であることが好ましく、0.015〜5質量%であることがより好ましく、0.02〜5質量%であることが特に好ましい。前記保護膜形成剤の含有量が0.01質量%未満では、エッチング、ディッシングやエロージョンを抑制し難く、5質量%を超えるとタングステン膜の保護能力が強くなりすぎて研磨速度が遅くなってしまう傾向がある。   In the present invention, the content of the protective film forming agent is preferably 0.005 to 10% by mass with respect to the CMP polishing liquid for tungsten. When the content of the protective film forming agent is less than 0.005 mass% or exceeds 10 mass%, the polishing rate for the tungsten film tends to decrease. Further, from the viewpoint of suppressing etching of the tungsten film and suppressing dishing and erosion of the insulating film without reducing the high polishing rate for the tungsten film, the content of the protective film forming agent is 0.01 to 5% by mass. It is preferable that it is 0.015-5 mass%, and it is especially preferable that it is 0.02-5 mass%. If the content of the protective film forming agent is less than 0.01% by mass, it is difficult to suppress etching, dishing and erosion, and if it exceeds 5% by mass, the protective ability of the tungsten film becomes too strong and the polishing rate becomes slow. Tend.

(水)
本発明において水は、他の成分の溶媒および分散媒として含有される。用いられる水は、不純物をできるだけ含まないものが好ましく、イオン交換樹脂で不純物イオンを除去した後にフィルターを通して異物を除去した超純水がより好ましい。
(water)
In the present invention, water is contained as a solvent and dispersion medium for other components. The water used is preferably one containing as little impurities as possible, and more preferably ultrapure water obtained by removing foreign substances through a filter after removing impurity ions with an ion exchange resin.

(タングステン防食剤)
本発明のタングステン用CMP研磨剤は、タングステン防食剤を含むことができる。タングステン防食剤は、タングステン膜の表面を保護する(防食能を有する)作用があると推定され、ディッシングやエロージョン等の平坦性の問題を解決することが可能となる。タングステン防食剤としては、例えば、有機酸、有機酸エステル、有機酸でのアンモニウム塩、無機酸、無機酸のアンモニウム塩等が挙げられ、水溶性であれば特に制限はない。タングステン防食剤の具体例としては、酒石酸、マロン酸、クエン酸、リンゴ酸、グリコール酸、グルタミン酸、グリコン酸、シュウ酸、酒石酸、ピコリン酸、ニコチン酸、マンデル酸、ピコリン酸、酢酸、ギ酸、コハク酸、アジピン酸、グルタル酸、安息香酸、キナルジン酸、酪酸、吉草酸、乳酸、フタル酸、フマル酸、マレイン酸、アミノ酢酸、サリチル酸、グリセリン酸、ピメリン酸等の有機酸、これらの有機酸エステル、これら有機酸のアンモニウム塩、硫酸、硝酸、燐酸、酢酸、塩酸等の無機酸、これら無機酸のアンモニウム塩などが挙げられる。タングステン防食剤は1種類を単独で、もしくは2種類以上を混合して用いることができる。
(Tungsten anticorrosive)
The CMP polishing slurry for tungsten according to the present invention may contain a tungsten anticorrosive. The tungsten anticorrosive is presumed to have an effect of protecting the surface of the tungsten film (having anticorrosive ability), and can solve the problem of flatness such as dishing and erosion. Examples of the tungsten anticorrosive include organic acids, organic acid esters, ammonium salts with organic acids, inorganic acids, ammonium salts of inorganic acids, and the like, and are not particularly limited as long as they are water-soluble. Specific examples of tungsten anticorrosives include tartaric acid, malonic acid, citric acid, malic acid, glycolic acid, glutamic acid, glycolic acid, oxalic acid, tartaric acid, picolinic acid, nicotinic acid, mandelic acid, picolinic acid, acetic acid, formic acid, succinic acid. Acids, adipic acid, glutaric acid, benzoic acid, quinaldic acid, butyric acid, valeric acid, lactic acid, phthalic acid, fumaric acid, maleic acid, aminoacetic acid, salicylic acid, glyceric acid, pimelic acid and other organic acids, and these organic acid esters And ammonium salts of these organic acids, inorganic acids such as sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, acetic acid and hydrochloric acid, and ammonium salts of these inorganic acids. Tungsten anticorrosive can be used alone or in combination of two or more.

前記タングステン防食剤のなかでも有機酸が好適であり、例えば、酒石酸、マロン酸、クエン酸、リンゴ酸、フタル酸、マレイン酸などが挙げられる。また、タングステン膜に対する高い研磨速度を落とさずに、タングステン膜のエッチングを抑制し、絶縁膜のディッシングやエロージョンを抑制するという観点から、酒石酸又はリンゴ酸が好ましい。   Among the tungsten anticorrosives, organic acids are suitable, and examples thereof include tartaric acid, malonic acid, citric acid, malic acid, phthalic acid, and maleic acid. Also, tartaric acid or malic acid is preferable from the viewpoint of suppressing etching of the tungsten film and suppressing dishing or erosion of the insulating film without reducing the high polishing rate for the tungsten film.

本発明において、タングステン防食剤の含有量は、タングステン膜のエッチングやディッシングを抑制し、絶縁膜のエロージョンを抑制するという観点から、タングステン用CMP研磨液に対して、0.1〜5質量%であることが好ましい。   In the present invention, the content of the tungsten anticorrosive is 0.1 to 5% by mass with respect to the CMP polishing liquid for tungsten from the viewpoint of suppressing etching and dishing of the tungsten film and suppressing erosion of the insulating film. Preferably there is.

また、本発明において、タングステン防食剤として有機酸を用いる場合、その含有量は、タングステン用CMP研磨液に対して、5質量%以下とすることが好ましい。   Moreover, in this invention, when using an organic acid as a tungsten anticorrosive agent, it is preferable that the content shall be 5 mass% or less with respect to CMP polishing liquid for tungsten.

また、本発明において、タングステン防食剤として酒石酸を単独で用いる場合、その含有量は、タングステン用CMP研磨液に対して0.1〜0.7質量%であることが好ましく、0.2質量%〜0.6質量%であることがより好ましく、0.25〜0.5質量%であることがより好ましい。前記酒石酸の含有量が0.1質量%未満では、タングステン膜の保護が不十分でタングステン膜のエッチングを抑制し難くなる。前記酒石酸の含有量が0.7質量%を超える場合は、CMP研磨液のpHが低くなり、タングステン膜の酸化が促進されタングステン膜のエッチングを抑制し難くなる。   In the present invention, when tartaric acid is used alone as the tungsten anticorrosive, the content thereof is preferably 0.1 to 0.7% by mass, and 0.2% by mass with respect to the CMP polishing liquid for tungsten. More preferably, it is -0.6 mass%, and it is more preferable that it is 0.25-0.5 mass%. When the tartaric acid content is less than 0.1% by mass, the tungsten film is not sufficiently protected, and it becomes difficult to suppress etching of the tungsten film. When the content of tartaric acid exceeds 0.7% by mass, the pH of the CMP polishing liquid becomes low, the oxidation of the tungsten film is promoted, and the etching of the tungsten film becomes difficult to suppress.

また、本発明において、タングステン防食剤としてリンゴ酸を単独で用いる場合、その含有量は、タングステン用CMP研磨液に対して0.1〜1.0質量%であることが好ましく、0.2〜0.8質量%であることがより好ましく、0.3〜0.7質量%であることがより好ましい。前記リンゴ酸の含有量が0.1質量%未満では、タングステン膜の保護が不十分でタングステン膜のエッチングを抑制し難くなる。前記リンゴ酸の含有量が1.0質量%を超える場合は、CMP研磨液のpHが低くなり、タングステン膜の酸化が促進されタングステン膜のエッチングを抑制し難くなる。   In the present invention, when malic acid is used alone as the tungsten anticorrosive, the content thereof is preferably 0.1 to 1.0% by mass with respect to the CMP polishing liquid for tungsten, It is more preferable that it is 0.8 mass%, and it is more preferable that it is 0.3-0.7 mass%. If the content of malic acid is less than 0.1% by mass, the tungsten film is not sufficiently protected and it is difficult to suppress etching of the tungsten film. When the content of malic acid exceeds 1.0% by mass, the pH of the CMP polishing liquid becomes low, the oxidation of the tungsten film is promoted, and the etching of the tungsten film is hardly suppressed.

また、本発明において、タングステン防食剤として酒石酸とリンゴ酸を混合して用いる場合、その含有量は、酒石酸とリンゴ酸の総量が、タングステン用CMP研磨液に対して0.1〜0.7質量%であることが好ましく、0.2〜0.6質量%であることがより好ましく、0.25〜0.5質量%であることがより好ましい。前記含有量が0.1質量%未満では、タングステン膜の保護が不十分でタングステン膜のエッチングを抑制し難くなる。前記含有量が0.7質量%を超える場合は、CMP研磨液のpHが低くなり、タングステン膜の酸化が促進されタングステン膜のエッチングを抑制し難くなる。   In the present invention, when tartaric acid and malic acid are mixed and used as the tungsten anticorrosive, the total content of tartaric acid and malic acid is 0.1 to 0.7 mass relative to the CMP polishing liquid for tungsten. %, More preferably 0.2 to 0.6% by mass, and even more preferably 0.25 to 0.5% by mass. When the content is less than 0.1% by mass, the protection of the tungsten film is insufficient and it becomes difficult to suppress the etching of the tungsten film. When the content exceeds 0.7% by mass, the pH of the CMP polishing liquid becomes low, the oxidation of the tungsten film is promoted, and the etching of the tungsten film is hardly suppressed.

(研磨対象)
本発明のタングステン用CMP研磨液は、例えば図1に示すように、凹凸のある絶縁膜と、その上に形成されたバリア金属膜と、さらに凹凸を埋めるように形成されたタングステン膜とを有する研磨対象物の研磨に使用することができる。本発明のタングステン用CMP研磨液の研磨対象はタングステン膜であり、例えば、タングステン、窒化タングステン、タングステン合金及びタングステン化合物から選択される少なくとも1種である。これらタングステン膜のなかでも、タングステン、窒化タングステン、タングステン合金などが研磨速度とエッチング速度とのバランスの点で好ましい。なお、本明細書において、タングステンを含む金属を単にタングステン金属ということがある。
(Polishing target)
For example, as shown in FIG. 1, the CMP polishing liquid for tungsten of the present invention has an insulating film with projections and depressions, a barrier metal film formed thereon, and a tungsten film formed to fill the projections and depressions. It can be used for polishing a polishing object. An object to be polished by the CMP polishing liquid for tungsten of the present invention is a tungsten film, for example, at least one selected from tungsten, tungsten nitride, a tungsten alloy, and a tungsten compound. Among these tungsten films, tungsten, tungsten nitride, tungsten alloy and the like are preferable in terms of the balance between the polishing rate and the etching rate. Note that in this specification, a metal containing tungsten may be simply referred to as tungsten metal.

上記本発明のタングステン用CMP研磨液は、タングステン膜を高い研磨速度で研磨できる。また、タングステン用CMP研磨液に含まれる各成分の種類や含有量を適宜選択することにより、タングステン膜に対する高い研磨速度を落とさずエッチング及びディッシングを抑制し、絶縁膜に対するエロージョンを抑制することができる。   The CMP polishing liquid for tungsten according to the present invention can polish a tungsten film at a high polishing rate. In addition, by appropriately selecting the type and content of each component contained in the CMP polishing liquid for tungsten, etching and dishing can be suppressed without reducing the high polishing rate for the tungsten film, and erosion to the insulating film can be suppressed. .

(研磨方法)
本発明の研磨方法は、研磨定盤の研磨布上に本発明のタングステン用CMP研磨液を供給しながら、被研磨膜を有する基板を研磨布に押圧した状態で研磨定盤と基板を相対的に動かすことによって被研磨膜を研磨する研磨方法である。前記被研磨膜はタングステン膜であり、例えば、タングステン、窒化タングステン、タングステン合金及びタングステン化合物から選択される少なくとも1種であり、公知のスパッタ法、メッキ法により成膜できる。
(Polishing method)
In the polishing method of the present invention, while supplying the CMP polishing liquid for tungsten of the present invention onto the polishing cloth of the polishing surface plate, the polishing surface plate and the substrate are relatively moved while the substrate having the film to be polished is pressed against the polishing cloth. This is a polishing method in which the film to be polished is polished by moving the film. The film to be polished is a tungsten film, for example, at least one selected from tungsten, tungsten nitride, a tungsten alloy, and a tungsten compound, and can be formed by a known sputtering method or plating method.

また、本発明の研磨方法は、半導体集積回路における導体埋め込み配線を形成させる基板の研磨方法であって、研磨定盤の研磨布上に本発明のタングステン用CMP研磨液を供給しながら、タングステン、窒化タングステン、タングステン合金及びタングステン化合物からなる群から選択される少なくとも1種のタングステン膜と、該タングステン膜の下層にチタン、窒化チタン、チタン合金、チタン化合物、タンタル、窒化タンタル、タンタル合金及びタンタル化合物からなる群から選択される少なくとも1種のバリア金属膜を有する基板を研磨布に押圧した状態で、研磨定盤と基板を相対的に動かすことにより、前記タングステン膜とバリア金属膜とを連続して研磨することを特徴とする基板の研磨方法である。前記バリア金属膜は、チタン、窒化チタン、チタン合金、チタン化合物、タンタル、窒化タンタル、タンタル合金及びタンタル化合物からなる群から選択される少なくとも1種からなる単層構造であっても、2種以上からなる積層構造であってもよい。図1におけるバリア金属膜は、チタンと窒化チタンからなる2層構造となっているが、これに限定されるものではない。上記金属のなかでも、チタン又は窒化チタンが、タングステン、窒化タングステン、タングステン合金などのタングステン膜との密着性の点で好ましい。   Further, the polishing method of the present invention is a method of polishing a substrate for forming a conductor embedded wiring in a semiconductor integrated circuit, while supplying the tungsten CMP polishing liquid of the present invention onto a polishing cloth of a polishing surface plate, At least one tungsten film selected from the group consisting of tungsten nitride, tungsten alloy and tungsten compound, and titanium, titanium nitride, titanium alloy, titanium compound, tantalum, tantalum nitride, tantalum alloy and tantalum compound under the tungsten film The tungsten film and the barrier metal film are continuously moved by relatively moving the polishing platen and the substrate in a state where the substrate having at least one kind of barrier metal film selected from the group consisting of is pressed against the polishing cloth. And polishing the substrate. Even if the barrier metal film has a single layer structure consisting of at least one selected from the group consisting of titanium, titanium nitride, titanium alloy, titanium compound, tantalum, tantalum nitride, tantalum alloy and tantalum compound, two or more types The laminated structure which consists of may be sufficient. The barrier metal film in FIG. 1 has a two-layer structure made of titanium and titanium nitride, but is not limited to this. Among the above metals, titanium or titanium nitride is preferable in terms of adhesion to tungsten films such as tungsten, tungsten nitride, and tungsten alloys.

研磨する装置としては、基板を保持するホルダと、研磨布(パッド)を貼り付け可能で、回転数が変更可能なモータ等を取り付けてある研磨定盤とを有する一般的な研磨装置が使用できる。研磨布としては、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。   As a polishing apparatus, a general polishing apparatus having a holder for holding a substrate and a polishing surface plate to which a polishing cloth (pad) can be attached and a motor or the like capable of changing the number of rotations can be used. . As an abrasive cloth, a general nonwoven fabric, a polyurethane foam, a porous fluororesin, etc. can be used, and there is no restriction | limiting in particular.

研磨条件には制限はないが、定盤の回転速度は基板が飛び出さないように200rpm以下の低回転が好ましい。被研磨膜を有する基板の研磨布への押し付け圧力は1〜100kPaであることが好ましく、CMP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、5〜50kPaであることがより好ましい。   The polishing conditions are not limited, but the rotation speed of the surface plate is preferably a low rotation of 200 rpm or less so that the substrate does not jump out. The pressing pressure of the substrate having the film to be polished onto the polishing cloth is preferably 1 to 100 kPa, and in order to satisfy the uniformity of the wafer in the wafer surface at the CMP rate and the flatness of the pattern, it is preferably 5 to 50 kPa. More preferred.

研磨している間、研磨布には本発明のタングステン用CMP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、研磨布の表面が常に研磨液で覆われていることが好ましい。研磨終了後の基板は、流水中でよく洗浄後、スピンドライ等を用いて基板上に付着した水滴を払い落としてから乾燥させることが好ましい。   During polishing, the CMP polishing liquid for tungsten of the present invention is continuously supplied to the polishing cloth with a pump or the like. Although there is no restriction | limiting in this supply amount, it is preferable that the surface of polishing cloth is always covered with polishing liquid. The substrate after polishing is preferably washed in running water and then dried after removing water droplets adhering to the substrate using spin drying or the like.

本発明の研磨方法は、表面が凹部および凸部からなる層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜を表面に沿って被覆するバリア金属膜と、前記凹部を充填してバリア金属膜を被覆するタングステン膜とを有する基板の研磨に用いられるのが好ましい。この場合の研磨工程は、タングステン膜を研磨して前記凸部のバリア金属膜を露出させる第1の研磨工程と、少なくともバリア金属膜および凹部の金属を研磨して凸部の層間絶縁膜を露出させる第2の研磨工程とを含む。本発明の研磨液を使用すれば、第1の研磨工程と第2の研磨工程を連続して研磨することができる。   The polishing method according to the present invention includes an interlayer insulating film having a concave portion and a convex surface, a barrier metal film covering the interlayer insulating film along the surface, and a tungsten film filling the concave portion and covering the barrier metal film. It is preferably used for polishing a substrate having In this case, the polishing step is a first polishing step in which the tungsten film is polished to expose the barrier metal film of the convex portion, and at least the barrier metal film and the metal in the concave portion are polished to expose the interlayer insulating film of the convex portion. And a second polishing step. If the polishing liquid of this invention is used, a 1st grinding | polishing process and a 2nd grinding | polishing process can be grind | polished continuously.

層間絶縁膜としては、シリコン系被膜や有機ポリマ膜が挙げられる。シリコン系被膜としては、二酸化ケイ素、フルオロシリケートグラス、トリメチルシランやジメトキシジメチルシランを出発原料として得られるオルガノシリケートグラス、シリコンオキシナイトライド、水素化シルセスキオキサン等のシリカ系被膜や、シリコンカーバイド及びシリコンナイトライドが挙げられる。また、有機ポリマ膜としては、全芳香族系低誘電率層間絶縁膜が挙げられる。特に、オルガノシリケートグラスが好ましい。これらの膜は、CVD法、スピンコート法、ディップコート法、またはスプレー法によって成膜される。   Examples of the interlayer insulating film include a silicon-based film and an organic polymer film. Silicon-based coatings include silicon dioxide, fluorosilicate glass, organosilicate glass obtained using trimethylsilane and dimethoxydimethylsilane as starting materials, silicon-based coatings such as silicon oxynitride and silsesquioxane hydride, silicon carbide and A silicon nitride is mentioned. Examples of the organic polymer film include a wholly aromatic low dielectric constant interlayer insulating film. In particular, organosilicate glass is preferable. These films are formed by a CVD method, a spin coating method, a dip coating method, or a spray method.

第1の研磨工程では、タングステン膜を研磨することにより、基板上の凸部のバリア金属膜が表面に露出し、凹部に前記タングステン膜が残された所望の導体パターンが得られる。引き続き、第2の研磨工程では、少なくとも、前記露出しているバリア金属膜および凹部のタングステン膜を研磨する。凸部のバリア金属膜の下層の層間絶縁膜が全て露出し、凹部に金属配線層となる前記タングステン膜が残され、凸部と凹部との境界にバリア金属膜の断面が露出した所望のパターンが得られた時点で研磨を終了する。研磨終了時のより優れた平坦性を確保するために、さらに、オーバー研磨(例えば、第2の研磨工程で所望のパターンを得られるまでの時間が100秒の場合、この100秒の研磨に加えて50秒追加して研磨することをオーバー研磨50%という。)して凸部の層間絶縁膜の一部を含む深さまで研磨しても良い。   In the first polishing step, by polishing the tungsten film, the desired barrier metal film with the convex portions on the substrate exposed on the surface and the tungsten film remaining in the concave portions is obtained. Subsequently, in the second polishing step, at least the exposed barrier metal film and the tungsten film in the recess are polished. Desired pattern in which the interlayer insulating film below the convex barrier metal film is exposed, the tungsten film serving as the metal wiring layer is left in the concave portion, and the cross section of the barrier metal film is exposed at the boundary between the convex portion and the concave portion Polishing is finished when In order to ensure better flatness at the end of polishing, over polishing (for example, if the time until a desired pattern is obtained in the second polishing step is 100 seconds, in addition to this 100 second polishing) Polishing for an additional 50 seconds may be referred to as over-polishing 50%), and may be polished to a depth including a portion of the convex interlayer insulating film.

本発明の研磨方法は、同一条件下の研磨においてタングステン膜/バリア金属膜/層間絶縁膜の研磨速度比が、1/1〜4/2〜5で研磨されるのが好ましい。   In the polishing method of the present invention, it is preferable that the polishing rate ratio of tungsten film / barrier metal film / interlayer insulating film is polished at 1/1 to 4/2 to 5 in polishing under the same conditions.

以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例により制限するものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, this invention is not restrict | limited by these Examples.

実施例1〜6および比較例1〜4
(タングステン用CMP研磨液の調製)
表1に示す各成分を所定量(質量%)混合して、実施例1〜6および比較例1〜4のタングステン用CMP研磨液を調製した。コロイダルシリカは、テトラエトキシシランのアンモニア水溶液中での加水分解により作製した平均粒径40nmのものを用いた。平均粒径の測定は、光散乱法によって求め、測定にはN4 MD Sub-micron Particle Analyzer(Beckman Coulter,Inc.製)を用いた。
Examples 1-6 and Comparative Examples 1-4
(Preparation of CMP polishing liquid for tungsten)
Each component shown in Table 1 was mixed in a predetermined amount (mass%) to prepare CMP polishing liquids for tungsten of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 4. The colloidal silica having an average particle diameter of 40 nm prepared by hydrolysis of tetraethoxysilane in an aqueous ammonia solution was used. The average particle size was measured by a light scattering method, and N4 MD Sub-micron Particle Analyzer (manufactured by Beckman Coulter, Inc.) was used for the measurement.

(タングステン用CMP研磨液の評価)
[基体]
基体1:厚さ800nmのタングステン膜を形成したシリコン基板
基体2:厚さ200nmの窒化チタン膜を形成したシリコン基板
基体3:二酸化シリコン中に配線溝深さ0.5μm、幅0.5〜100μmのパターン溝を形成し、次に公知のスパッタ法によってバリア金属膜として厚さ30nmの窒化チタン膜を形成し、さらに同様にスパッタ法により配線金属であるタングステン膜を1.0μm形成して公知の熱処理によって埋め込んだシリコン基板
[研磨条件]
研磨パッド:発泡ポリウレタン樹脂(ロ−ム&ハース社製、型番IC1010)
研磨圧力:210gf/cm(20.6kPa)
基板と研磨定盤との相対速度:100m/min
[エッチング条件]
タングステン用CMP研磨液の液温:60℃
タングステン用CMP研磨液の液量:100g
回転数:100min−1
(1)タングステン膜に対する研磨速度
実施例1〜6および比較例1〜4の各タングステン用CMP研磨液を用いて、基体1を上記研磨条件で1分間研磨し、研磨前後のタングステン膜厚差をシート抵抗測定器(ナプソン株式会社製、RT−80/RG−80)を用いて測定し、研磨速度(Å/分)を求めた。
(Evaluation of CMP polishing liquid for tungsten)
[Substrate]
Base 1: Silicon substrate on which a 800 nm thick tungsten film is formed Base 2: Silicon substrate on which a 200 nm thick titanium nitride film is formed Base 3: Wiring groove depth in silicon dioxide 0.5 μm, width 0.5-100 μm Next, a titanium nitride film having a thickness of 30 nm is formed as a barrier metal film by a known sputtering method, and a tungsten film as a wiring metal is similarly formed by 1.0 μm by a sputtering method. Silicon substrate embedded by heat treatment [Polishing conditions]
Polishing pad: Polyurethane foam resin (Rohm & Haas, model number IC1010)
Polishing pressure: 210 gf / cm 2 (20.6 kPa)
Relative speed between substrate and polishing platen: 100 m / min
[Etching conditions]
Liquid temperature of CMP polishing liquid for tungsten: 60 ° C
Amount of CMP polishing liquid for tungsten: 100 g
Rotation speed: 100min -1
(1) Polishing speed for tungsten film Using each of the CMP polishing liquids for tungsten of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 4, the substrate 1 was polished for 1 minute under the above polishing conditions, and the difference in tungsten film thickness before and after polishing was determined. Measurement was performed using a sheet resistance measuring instrument (RT-80 / RG-80, manufactured by Napson Co., Ltd.) to obtain a polishing rate (Å / min).

(2)タングステン膜に対するエッチング速度
実施例1〜6および比較例1〜4の各タングステン用CMP研磨液を用いて基体1を上記エッチング条件で5分間エッチングし、エッチング前後のタングステン膜厚差をシート抵抗測定器(ナプソン株式会社製、RT−80/RG−80)を用いて測定し、エッチング速度(Å/分)を求めた。
(2) Etching rate for tungsten film The substrate 1 is etched for 5 minutes under the above etching conditions using the tungsten CMP polishing liquids of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 4, and the difference in tungsten film thickness before and after the etching is sheeted. It measured using the resistance measuring device (RT-80 / RG-80 by Napson Corporation), and calculated | required the etching rate (エ ッ チ ン グ / min).

(3)窒化チタン膜に対する研磨速度
実施例1〜6および比較例1〜4の各タングステン用CMP研磨液を用いて、基体2を上記研磨条件で0.5分間研磨し、研磨前後の窒化チタン膜厚差をシート抵抗測定器(ナプソン株式会社製、RT−80/RG−80)を用いて測定し、研磨速度(Å/分)を求めた。
(3) Polishing Rate for Titanium Nitride Film Using the tungsten CMP polishing liquids of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 4, the substrate 2 was polished for 0.5 minutes under the above polishing conditions, and titanium nitride before and after polishing. The film thickness difference was measured using a sheet resistance measuring device (manufactured by Napson Co., Ltd., RT-80 / RG-80) to determine the polishing rate (Å / min).

(4)ディッシング量
実施例1〜6および比較例1〜4の各タングステン用CMP研磨液を用いて基体3を上記研磨条件で、基体表面全面で、パターンの凸部の二酸化シリコンが露出するまで研磨を行った。そして触針式段差計(日本真空技術株式会社製、Dektak V−200Si)を用いて、配線金属部幅100μm、絶縁膜部幅100μmが交互に並んだストライプ状パターン部の研磨後の表面形状を測定し、絶縁膜部に対する配線金属部の膜減り量であるディッシング量(Å)を求めた。
(4) Dishing amount Using the CMP polishing liquids for tungsten in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 4 until the substrate 3 is exposed on the entire surface of the substrate under the above polishing conditions until the silicon dioxide on the convex portions of the pattern is exposed. Polishing was performed. Then, using a stylus level difference meter (Dektak V-200Si, manufactured by Nippon Vacuum Technology Co., Ltd.), the surface shape after polishing of the stripe-shaped pattern portion in which the wiring metal portion width 100 μm and the insulating film portion width 100 μm are alternately arranged The dishing amount (Å), which is a film reduction amount of the wiring metal part with respect to the insulating film part, was obtained.

(5)エロージョン量
実施例1〜6および比較例1〜4の各タングステン用CMP研磨液を用いて基体3を上記研磨条件で、基体表面全面で、パターンの凸部の二酸化シリコンが露出するまで研磨を行った。そして触針式段差計(日本真空技術株式会社製、Dektak V−200Si)を用いて、配線金属部幅4.5μm、絶縁膜部幅0.5μmが交互に並んだ総幅2.5mmのストライプ状パターン部の研磨後の表面形状を測定し、ストライプ状パターン部周辺の絶縁膜フィールド部に対するパターン中央付近の絶縁膜部の膜減り量であるエロージョン量(Å)を求めた。
(5) Erosion Amount Using the CMP polishing liquid for tungsten of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 4 under the above polishing conditions, until the silicon dioxide on the convex portions of the pattern is exposed on the entire surface of the substrate. Polishing was performed. Then, using a stylus step meter (Dektak V-200Si, manufactured by Nippon Vacuum Technology Co., Ltd.), a stripe having a total width of 2.5 mm in which a wiring metal part width of 4.5 μm and an insulating film part width of 0.5 μm are alternately arranged. The surface shape of the patterned pattern portion after polishing was measured, and the erosion amount (Å), which is the amount of film reduction of the insulating film portion near the center of the pattern with respect to the insulating film field portion around the striped pattern portion, was obtained.

以上(1)〜(5)の評価結果を表1に示す。
Table 1 shows the evaluation results of (1) to (5) above.

表1より、実施例1〜6のタングステン膜用CMP研磨液は、タングステン膜を高い研磨速度で研磨することができた。また、実施例1〜6のタングステン膜用CMP研磨液は、タングステン膜に対するエッチング速度が遅く、ディッシング及びエロージョンを抑制することができた。これに対して、オルト過ヨウ素酸の含有量が少ない比較例1〜4のタングステン用CMP研磨液は、タングステン膜の研磨速度が遅く、タングステン膜を除去することが出来なかった。なお、比較例1〜4のタングステン用CMP研磨液はタングステン膜を除去することが出来なかったため、ディッシング量及びエロージョン量は測定できなかった。
実施例7〜16
表2に示す各成分を所定量(質量%)混合して、実施例7〜16のタングステン用CMP研磨液を調製し、実施例1と同様に評価した。結果を表2に示す。
From Table 1, the CMP polishing liquid for tungsten films of Examples 1 to 6 was able to polish the tungsten film at a high polishing rate. Moreover, the CMP polishing liquid for tungsten films of Examples 1 to 6 had a low etching rate with respect to the tungsten film, and could suppress dishing and erosion. On the other hand, the CMP polishing liquid for tungsten of Comparative Examples 1 to 4 having a low orthoperiodic acid content has a low polishing rate for the tungsten film, and the tungsten film cannot be removed. In addition, since the CMP polishing liquid for tungsten of Comparative Examples 1 to 4 could not remove the tungsten film, the dishing amount and the erosion amount could not be measured.
Examples 7-16
Each component shown in Table 2 was mixed in a predetermined amount (mass%) to prepare tungsten CMP polishing liquids of Examples 7 to 16, and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.

表2より、実施例7〜16のタングステン用CMP研磨液は、タングステン膜を高い研磨速度で研磨することができた。特に、保護膜形成剤の含有量がタングステン用CMP研磨液に対して0.01〜5質量%である実施例7〜12のタングステン膜用CMP研磨液は、タングステン膜に対するエッチング速度が遅く、ディッシング及びエロージョンを抑制することができた。

実施例17〜28
表3に示す各成分を所定量(質量%)混合して、実施例17〜28のタングステン用CMP研磨液を調製し、実施例1と同様に評価した。結果を表3に示す。
From Table 2, the CMP polishing liquid for tungsten in Examples 7 to 16 was able to polish the tungsten film at a high polishing rate. In particular, the tungsten film CMP polishing liquids of Examples 7 to 12 in which the content of the protective film forming agent is 0.01 to 5% by mass with respect to the tungsten CMP polishing liquid has a low etching rate with respect to the tungsten film, and dishing. And erosion could be suppressed.

Examples 17-28
Each component shown in Table 3 was mixed in a predetermined amount (mass%) to prepare tungsten CMP polishing liquids of Examples 17 to 28 and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.

表3より、実施例17〜28のタングステン用CMP研磨液は、タングステン膜を高い研磨速度で研磨することができた。特に、保護膜形成剤がイミダゾール骨格を有する化合物である実施例17〜24のタングステン膜用CMP研磨液は、タングステン膜に対するエッチング速度が遅く、ディッシング及びエロージョンを抑制することができた。

実施例28〜35
表4に示す各成分を所定量(質量%)混合して、実施例28〜35のタングステン用CMP研磨液を調製し、実施例1と同様に評価した。結果を表4に示す。
From Table 3, the CMP polishing liquid for tungsten of Examples 17 to 28 was able to polish the tungsten film at a high polishing rate. In particular, the CMP polishing liquid for tungsten films of Examples 17 to 24, in which the protective film forming agent is a compound having an imidazole skeleton, has a low etching rate with respect to the tungsten film, and can suppress dishing and erosion.

Examples 28-35
Each component shown in Table 4 was mixed in a predetermined amount (mass%) to prepare tungsten CMP polishing liquids of Examples 28 to 35 and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 4.

表4より、実施例28〜35のタングステン用CMP研磨液は、タングステン膜を高い研磨速度で研磨することができた。特に、砥粒の含有量がタングステン用CMP研磨液に対して0.05〜10質量%である実施例28〜33のタングステン膜用CMP研磨液は、タングステン膜を高い研磨速度で研磨することができた。また、タングステン膜に対するエッチング速度が遅く、ディッシング及びエロージョンを抑制することができた。

実施例36〜40
表5に示す各成分を所定量(質量%)混合して、実施例36〜40のタングステン用CMP研磨液を調製し、実施例1と同様に評価した。結果を表5に示す。
From Table 4, the tungsten CMP polishing liquids of Examples 28 to 35 were able to polish the tungsten film at a high polishing rate. In particular, the tungsten film CMP polishing liquids of Examples 28 to 33 having an abrasive content of 0.05 to 10% by mass with respect to the tungsten CMP polishing liquid can polish the tungsten film at a high polishing rate. did it. Moreover, the etching rate with respect to the tungsten film was slow, and dishing and erosion could be suppressed.

Examples 36-40
Each component shown in Table 5 was mixed in a predetermined amount (mass%) to prepare CMP polishing liquid for tungsten of Examples 36 to 40, and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 5.

表5より、実施例36〜40のタングステン用CMP研磨液は、タングステン膜を高い研磨速度で研磨することができた。特に、砥粒の平均粒径が、10〜80nmである実施例36のタングステン膜用CMP研磨液は、タングステン膜を高い研磨速度で研磨することができた。また、タングステン膜に対するエッチング速度が遅く、ディッシング及びエロージョンを抑制することができた。   From Table 5, the CMP polishing liquid for tungsten of Examples 36 to 40 was able to polish the tungsten film at a high polishing rate. In particular, the tungsten film CMP polishing liquid of Example 36 having an average grain size of 10 to 80 nm was able to polish the tungsten film at a high polishing rate. Moreover, the etching rate with respect to the tungsten film was slow, and dishing and erosion could be suppressed.


実施例41〜46
表6に示す各成分を所定量(質量%)混合して、実施例41〜46のタングステン用CMP研磨液を調製し、実施例1と同様に評価した。結果を表6に示す。

Examples 41-46
Each component shown in Table 6 was mixed in a predetermined amount (mass%) to prepare the CMP polishing liquid for tungsten of Examples 41 to 46, and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 6.

表6より、実施例41〜46のタングステン用CMP研磨液は、タングステン膜を高い研磨速度で研磨することができた。特に、タングステン防食剤が酒石酸又はリンゴ酸である実施例41及び42のタングステン膜用CMP研磨液は、タングステン膜に対するエッチング速度が遅く、ディッシング及びエロージョンを抑制することができた。

実施例47〜55
表7に示す各成分を所定量(質量%)混合して、実施例47〜55のタングステン用CMP研磨液を調製し、実施例1と同様に評価した。結果を表7に示す。
From Table 6, the tungsten CMP polishing liquids of Examples 41 to 46 were able to polish the tungsten film at a high polishing rate. In particular, the tungsten film CMP polishing liquid of Examples 41 and 42 in which the tungsten anticorrosive was tartaric acid or malic acid had a slow etching rate with respect to the tungsten film, and was able to suppress dishing and erosion.

Examples 47-55
Each component shown in Table 7 was mixed in a predetermined amount (mass%) to prepare tungsten CMP polishing liquids of Examples 47 to 55 and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 7.

表7より、実施例47〜55のタングステン用CMP研磨液は、タングステン膜を高い研磨速度で研磨することができた。特に、酒石酸の含有量が、タングステン用CMP研磨液に対して0.1〜0.7質量%である実施例47〜49のタングステン膜用CMP研磨液、リンゴ酸の含有量が、タングステン用CMP研磨液に対して0.1〜1.0質量%である実施例50〜52のタングステン膜用CMP研磨液は、タングステン膜に対するエッチング速度が遅く、ディッシング及びエロージョンを抑制することができた。   From Table 7, the CMP polishing liquid for tungsten of Examples 47-55 was able to polish the tungsten film at a high polishing rate. In particular, the tungsten film CMP polishing liquids of Examples 47 to 49 in which the tartaric acid content is 0.1 to 0.7% by mass with respect to the tungsten CMP polishing liquid, and the malic acid content is tungsten CMP. The CMP polishing liquid for tungsten films of Examples 50 to 52, which is 0.1 to 1.0% by mass with respect to the polishing liquid, has a low etching rate with respect to the tungsten film, and can suppress dishing and erosion.

タングステン膜を有する基板の断面図である。It is sectional drawing of the board | substrate which has a tungsten film.

Claims (20)

砥粒、過ヨウ素酸、保護膜形成剤及び水を含むタングステン用CMP研磨液であって、前記過ヨウ素酸をタングステン用CMP研磨液に対して0.15質量%以上含有してなることを特徴とするタングステン用CMP研磨液。   A CMP polishing liquid for tungsten containing abrasive grains, periodic acid, a protective film forming agent, and water, wherein the periodic acid is contained in an amount of 0.15% by mass or more based on the CMP polishing liquid for tungsten. CMP polishing liquid for tungsten. 前記保護膜形成剤の含有量が、タングステン用CMP研磨液に対して0.005〜10質量%であることを特徴とする請求項1記載のタングステン用CMP研磨液。   2. The CMP polishing liquid for tungsten according to claim 1, wherein the content of the protective film forming agent is 0.005 to 10 mass% with respect to the CMP polishing liquid for tungsten. 前記保護膜形成剤の含有量が、タングステン用CMP研磨液に対して0.01〜5質量%であることを特徴とする請求項1記載のタングステン用CMP研磨液。   2. The CMP polishing liquid for tungsten according to claim 1, wherein the content of the protective film forming agent is 0.01 to 5 mass% with respect to the CMP polishing liquid for tungsten. 前記保護膜形成剤が、トリアゾール骨格を有する化合物及びイミダゾール骨格を有する化合物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1〜3のいずれか一項に記載のタングステン用CMP研磨液。   The CMP polishing liquid for tungsten according to any one of claims 1 to 3, wherein the protective film forming agent is at least one selected from a compound having a triazole skeleton and a compound having an imidazole skeleton. 前記保護膜形成剤が、イミダゾール骨格を有する化合物であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のタングステン用CMP研磨液。   The CMP polishing liquid for tungsten according to any one of claims 1 to 4, wherein the protective film forming agent is a compound having an imidazole skeleton. 前記イミダゾール骨格を有する化合物が、2−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾール、2−イソプロピルイミダゾール、2−プロピルイミダゾール、2−ブチルイミダゾール、4−メチルイミダゾール、4−エチルイミダゾール、2,4−ジメチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾールから選ばれる少なくとも1種の化合物であることを特徴とする請求項4又は5記載のタングステン用CMP研磨液。   The compound having the imidazole skeleton is 2-methylimidazole, 2-ethylimidazole, 2-isopropylimidazole, 2-propylimidazole, 2-butylimidazole, 4-methylimidazole, 4-ethylimidazole, 2,4-dimethylimidazole, The CMP polishing liquid for tungsten according to claim 4 or 5, wherein the CMP polishing liquid is at least one compound selected from 2-ethyl-4-methylimidazole. 前記砥粒の含有量が、タングステン用CMP研磨液に対して0.01〜10質量%であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のタングステン用CMP研磨液。   7. The CMP polishing liquid for tungsten according to claim 1, wherein the content of the abrasive grains is 0.01 to 10% by mass with respect to the CMP polishing liquid for tungsten. 前記砥粒の含有量が、タングステン用CMP研磨液に対して0.05〜10質量%であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のタングステン用CMP研磨液。   7. The CMP polishing liquid for tungsten according to claim 1, wherein a content of the abrasive grains is 0.05 to 10% by mass with respect to the CMP polishing liquid for tungsten. 前記砥粒の平均粒径が、10nm以上であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載のタングステン用CMP研磨液。   The CMP polishing liquid for tungsten according to any one of claims 1 to 8, wherein an average particle diameter of the abrasive grains is 10 nm or more. 前記砥粒の平均粒径が、10〜80nmであることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載のタングステン用CMP研磨液。   9. The CMP polishing liquid for tungsten according to claim 1, wherein an average particle diameter of the abrasive grains is 10 to 80 nm. タングステン防食剤を含有することを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載のタングステン用CMP研磨液。   11. The tungsten CMP polishing liquid according to claim 1, further comprising a tungsten anticorrosive. 前記タングステン防食剤の含有量が、タングステン用CMP研磨液に対して0.1〜5.0質量%であることを特徴とする請求項11記載のタングステン用CMP研磨液。   12. The CMP polishing liquid for tungsten according to claim 11, wherein the content of the tungsten anticorrosive is 0.1 to 5.0% by mass with respect to the CMP polishing liquid for tungsten. 前記タングステン防食剤が有機酸であることを特徴とする請求項11又は12記載のタングステン用CMP研磨液。   The CMP polishing liquid for tungsten according to claim 11 or 12, wherein the tungsten anticorrosive is an organic acid. 前記有機酸が、酒石酸及びリンゴ酸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13記載のタングステン用CMP研磨液。   The CMP polishing liquid for tungsten according to claim 13, wherein the organic acid is at least one selected from tartaric acid and malic acid. 前記有機酸の含有量が、タングステン用CMP研磨液に対して5質量%以下であることを特徴とする請求項13又は14記載のタングステン用CMP研磨液。   15. The CMP polishing liquid for tungsten according to claim 13, wherein the content of the organic acid is 5% by mass or less based on the CMP polishing liquid for tungsten. 前記酒石酸の含有量が、タングステン用CMP研磨液に対して0.1〜0.7質量%であることを特徴とする請求項14記載のタングステン用CMP研磨液。   The tungsten CMP polishing liquid according to claim 14, wherein the tartaric acid content is 0.1 to 0.7 mass% with respect to the tungsten CMP polishing liquid. 前記リンゴ酸の含有量が、タングステン用CMP研磨液に対して0.1〜1.0質量%であることを特徴とする請求項14記載のタングステン用CMP研磨液。   15. The CMP polishing liquid for tungsten according to claim 14, wherein a content of the malic acid is 0.1 to 1.0% by mass with respect to the CMP polishing liquid for tungsten. 研磨対象が、タングステン、窒化タングステン、タングステン合金及びタングステン化合物から選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項1〜17のいずれか一項に記載のタングステン用CMP研磨液。   18. The CMP polishing liquid for tungsten according to claim 1, wherein the polishing target is at least one selected from tungsten, tungsten nitride, a tungsten alloy, and a tungsten compound. 研磨定盤の研磨布上に請求項1〜18のいずれか一項に記載のタングステン用CMP研磨液を供給しながら、被研磨膜を有する基板を研磨布に押圧した状態で研磨定盤と基板を相対的に動かすことによって被研磨膜を研磨する研磨方法。   A polishing surface plate and a substrate in a state where a substrate having a film to be polished is pressed against the polishing cloth while supplying the CMP polishing liquid for tungsten according to any one of claims 1 to 18 onto the polishing cloth of the polishing surface plate. A polishing method for polishing a film to be polished by relatively moving the surface. 半導体集積回路における導体埋め込み配線を形成させる基板の研磨方法であって、
研磨定盤の研磨布上に請求項1〜18のいずれかに記載のタングステン用CMP研磨液を供給しながら、タングステン、窒化タングステン、タングステン合金及びタングステン化合物からなる群から選択される少なくとも1種のタングステン膜と、該タングステン膜の下層にチタン、窒化チタン、チタン合金、チタン化合物、タンタル、窒化タンタル、タンタル合金及びタンタル化合物からなる群から選択される少なくとも1種のバリア金属膜を有する基板を研磨布に押圧した状態で、研磨定盤と基板を相対的に動かすことにより、前記タングステン膜とバリア金属膜とを連続して研磨することを特徴とする基板の研磨方法。
A method of polishing a substrate for forming a conductor-embedded wiring in a semiconductor integrated circuit,
While supplying the CMP polishing liquid for tungsten according to any one of claims 1 to 18 on the polishing cloth of the polishing surface plate, at least one selected from the group consisting of tungsten, tungsten nitride, tungsten alloy, and tungsten compound Polishing a substrate having a tungsten film and at least one barrier metal film selected from the group consisting of titanium, titanium nitride, titanium alloy, titanium compound, tantalum, tantalum nitride, tantalum alloy and tantalum compound under the tungsten film A method for polishing a substrate, wherein the tungsten film and the barrier metal film are continuously polished by relatively moving the polishing platen and the substrate while being pressed against the cloth.
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