JP2009245966A - Polishing solution for metal used for chemical mechanical polishing method - Google Patents

Polishing solution for metal used for chemical mechanical polishing method Download PDF

Info

Publication number
JP2009245966A
JP2009245966A JP2008087382A JP2008087382A JP2009245966A JP 2009245966 A JP2009245966 A JP 2009245966A JP 2008087382 A JP2008087382 A JP 2008087382A JP 2008087382 A JP2008087382 A JP 2008087382A JP 2009245966 A JP2009245966 A JP 2009245966A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
polishing
acid
metal
polishing liquid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2008087382A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Susumu Yoshikawa
将 吉川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujifilm Corp filed Critical Fujifilm Corp
Priority to JP2008087382A priority Critical patent/JP2009245966A/en
Publication of JP2009245966A publication Critical patent/JP2009245966A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polishing solution for a metal used for chemical mechanical polishing, which has a high polishing speed, improves flatness and hardly form a groove between wiring and an insulating layer. <P>SOLUTION: The polishing solution for the metal is used for chemical mechanical polishing in a semiconductor device manufacturing process, and contains a compound indicated by general formula (1), an oxidant, a complex ring compound, and organic acid. The general formula (1): A-Ph(COOH)<SB>2</SB>, wherein Ph indicates a phenyl ring group, and A indicates 1 to 4 substituents having an alkyl group of a carbon number ≥3, which are the substituents on a phenyl ring. When the number of A is 1 to 3, another monovalent substituent can be contained further on the phenyl ring. In the formula, two COOH groups are in metal or ortho position relationship with each other on the phenyl ring. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体デバイスの製造工程において、化学的機械的な平坦化を行う際に用いられる金属用研磨液、及びこれを用いた研磨方法に関する。   The present invention relates to a metal polishing liquid used when performing chemical mechanical planarization in a semiconductor device manufacturing process, and a polishing method using the same.

半導体集積回路(以下「LSI」と称する場合がある。)で代表される半導体デバイスの開発においては、半導体デバイスを高集積化・高速化するために、配線の微細化や積層化の方法が検討されている。
このための技術として、化学的機械的研磨(Chemical Mechanical Polishing、以下「CMP」と称する場合がある。)等の種々の技術が採用されている。CMPは、層間絶縁性膜(SiO2など)や配線に用いる金属薄膜を研磨して、基板を平滑化し、或いは配線形成時の余分な金属薄膜を除去するために用いられている。
In the development of semiconductor devices typified by semiconductor integrated circuits (hereinafter sometimes referred to as “LSI”), in order to increase the integration and speed of semiconductor devices, wiring miniaturization and lamination methods are studied. Has been.
As a technique for this purpose, various techniques such as chemical mechanical polishing (hereinafter sometimes referred to as “CMP”) are employed. CMP is used to polish an interlayer insulating film (such as SiO 2 ) or a metal thin film used for wiring to smooth the substrate or remove an excess metal thin film during wiring formation.

CMPの一般的な方法は、次の通りである。
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す。研磨パッドに基盤(ウェハ)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、研磨定盤及び基盤の双方を回転させる。
CMPでは、上記操作によって発生する機械的摩擦により、基盤の表面を平坦化する。
A general method of CMP is as follows.
A polishing pad is affixed on a circular polishing platen (platen), and the surface of the polishing pad is immersed in a polishing liquid. The surface of the substrate (wafer) is pressed against the polishing pad, and both the polishing surface plate and the substrate are rotated with a predetermined pressure (polishing pressure) applied from the back surface.
In CMP, the surface of the substrate is flattened by mechanical friction generated by the above operation.

一般的に、CMPに用いる研磨溶液は、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。この酸化剤が被研磨体である金属の表面を酸化して酸化皮膜を形成し、更に、砥粒がその酸化皮膜を除去することによって、金属表面を研磨しているものと考えられている。   Generally, a polishing solution used for CMP includes abrasive grains (for example, alumina and silica) and an oxidizing agent (for example, hydrogen peroxide and persulfuric acid). It is considered that this oxidant oxidizes the surface of the metal that is the object to be polished to form an oxide film, and the abrasive grains remove the oxide film to polish the metal surface.

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、中央のみがより深く研磨されて皿状のくぼみを生ずる現象(ディッシング)、金属配線間の絶縁体が必要以上に研磨されたうえ、複数の配線金属面表面が皿状の凹部を形成する現象(エロージョン)などが起こることがある。   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, Phenomenon that only the center is polished deeper to produce dish-like depressions (dishing), the insulator between metal wirings is polished more than necessary, and the surface of multiple metal surfaces forms dish-shaped recesses ( Erosion) may occur.

このような従来の固体砥粒における問題点を解決するために、砥粒を含まず、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およ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。)。
この方法によれば、半導体基体の凸部の金属膜が選択的に化学的機械的に研磨されて、凹部の金属膜は残されるので所望の半導体パターンが得られるとしている。しかし、この研磨液では固体砥粒を含まない研磨液と柔らかい研磨パッドとで研磨を行なうため、固体砥粒の摩擦によって機械的に研磨される従来の研磨液よりも研磨速度が遅く、研磨速度をより速めるような改善が望まれている。
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).
According to this method, the metal film on the convex portion of the semiconductor substrate is selectively chemically and mechanically polished to leave the metal film on the concave portion, so that a desired semiconductor pattern can be obtained. However, since this polishing liquid performs polishing with a polishing liquid that does not contain solid abrasive grains and a soft polishing pad, the polishing speed is slower than conventional polishing liquids that are mechanically polished by the friction of solid abrasive grains. Improvements that speed up the process are desired.

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。また、高密度化のための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いる。これと共に、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. In addition, with the miniaturization of wiring for higher density, it is necessary to improve the electrical conductivity and resistance to electronic migration of copper wiring. Along with this, copper containing a small amount of a third component such as silver added to high-purity copper The use of alloys is also being 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、近年、生産性向上のためウェハが大型化しており、現在は直径200mm以上のウェハが汎用され、300mm以上のウェハの製造も開始され始めている。このようなウェハの大型化に伴い、ウェハの中心部と周辺部とでの研磨速度の差が大きくなりやすく、ウェハの面内で均一に研磨できることが強く要求され始めている。   In recent years, wafers have become larger in order to improve productivity. Currently, wafers with a diameter of 200 mm or more are widely used, and the manufacture of wafers with a diameter of 300 mm or more has started. As the size of the wafer increases, the difference in polishing rate between the central portion and the peripheral portion of the wafer tends to increase, and there is a strong demand for uniform polishing within the wafer surface.

一方で、銅及び銅合金に対して機械的研磨手段を適用し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開示されている(例えば、特許文献2参照。)。
しかしながら、化学研磨方法は、凸部の金属膜が選択的に化学的機械的に研磨されるCMPに比べ、ディッシングなどの問題が発生しやすく、平坦性が課題となっている。
On the other hand, as a chemical polishing method in which mechanical polishing means is not applied to copper and a copper alloy, a chemical polishing method using only a dissolving action is also disclosed (for example, see Patent Document 2).
However, in the chemical polishing method, problems such as dishing are likely to occur and flatness is a problem as compared with CMP in which the metal film of the convex portion is selectively chemically and mechanically polished.

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、ウェハ表面を修正するのに有用なイミノジ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。
これらの技術により、銅配線における研磨性能が改善されつつあるが、一方で銅配線と絶縁層の間に溝が発生するという問題が生じており、この新たな課題を解決できる研磨液の実現が望まれている。
In addition, for the purpose of leveling the polishing surface, an aqueous dispersion for chemical mechanical polishing that suppresses deterioration of the polishing pad (see, for example, Patent Document 3), iminodiacetic 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.
These technologies are improving the polishing performance of copper wiring, but on the other hand, there is a problem that a groove is formed between the copper wiring and the insulating layer, and it is possible to realize a polishing liquid that can solve this new problem. It is desired.

更に半導体デバイスの製造工程においては、層間絶縁膜やBPSG膜(ボロン(B)、リン(P)をドープした二酸化珪素膜)の平坦化も重要である。従来、酸化珪素絶縁膜等の無機絶縁膜層を平坦化するために用いられるCMP用の研磨剤としては、フュームドシリカ系、酸化セリウム系の研磨剤が検討されてきた。
しかし、フュームドシリカ系及び酸化セリウムでは、研磨速度および平坦性が充分でなく、更なる改善が望まれている。
Further, in the semiconductor device manufacturing process, it is also important to flatten the interlayer insulating film and the BPSG film (silicon dioxide film doped with boron (B) and phosphorus (P)). Conventionally, fumed silica-based and cerium oxide-based abrasives have been studied as CMP abrasives used for planarizing an inorganic insulating film layer such as a silicon oxide insulating film.
However, in the fumed silica system and cerium oxide, the polishing rate and flatness are not sufficient, and further improvement is desired.

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 特開2003−507894号公報JP 2003-507894 A

本発明の課題は、迅速な研磨速度を有し、平坦性が向上し、配線と絶縁層との間に溝を形成しにくい化学的機械的研磨用の金属用研磨液を提供することにある。また、被研磨体(ウエハ)を研磨する際に、高い研磨速度と低ディッシングとの両立を可能とする金属用研磨液、及びそれを用いた化学的機械的研磨方法を提供することにある。   It is an object of the present invention to provide a metal polishing liquid for chemical mechanical polishing that has a rapid polishing rate, improves flatness, and hardly forms a groove between a wiring and an insulating layer. . Another object of the present invention is to provide a metal-polishing liquid capable of achieving both high polishing speed and low dishing when polishing an object (wafer), and a chemical mechanical polishing method using the same.

上記の化学的機械的研磨用の金属用研磨液に係る課題について、本発明者は鋭意検討した結果、下記研磨液を用いることによって課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。本発明は下記の通りである。   As a result of intensive studies on the problems related to the above-mentioned metal-polishing liquid for chemical mechanical polishing, the present inventors have found that the problems can be solved by using the following polishing liquid, and have completed the present invention. The present invention is as follows.

<1>
半導体デバイス製造工程における化学的機械的研磨に用いられ、下記一般式(1)で表される化合物、酸化剤、複素芳香環化合物、および、有機酸を含有することを特徴とする金属用研磨液。
一般式(1): A―Ph(COOH)2
前記式においてPhはフェニル環基を、Aはフェニル環上の置換基であって、炭素数3以上のアルキル基を有する、1〜4の置換基を表す。Aの数が1〜3である場合には、フェニル環上に更に他の一価の置換基を含有してもよい。前記式において、2つのCOOH基は、フェニル環上において互いにメタまたはオルト位の関係にある。
<2>前記金属用研磨液に、砥粒を含有することを特徴とする、上記<1>に記載の金属用研磨液。
<3>
前記一般式(1)において、2つのCOOH基がフェニル環上において互いにオルト位の関係にある、上記<1>または<2>に記載の金属用研磨液。
<4>
前記一般式(1)のA中のアルキル基の炭素数が9以上である上記<1>〜<3>のいずれか一に記載の金属用研磨液。
<5>
前記金属研磨液に含有される複素芳香環化合物が、テトラゾール類、1,2,4−トリアゾール類、1,2,3−トリアゾール類、もしくは、ベンゾトリアゾール類であることを特徴とする上記<1>〜<4>のいずれか一に記載の金属用研磨液。
<1>
A metal polishing liquid characterized by comprising a compound represented by the following general formula (1), an oxidant, a heteroaromatic ring compound, and an organic acid, which is used for chemical mechanical polishing in a semiconductor device manufacturing process. .
General formula (1): A-Ph (COOH) 2
In the above formula, Ph represents a phenyl ring group, A represents a substituent on the phenyl ring, and represents a 1-4 substituent having an alkyl group having 3 or more carbon atoms. When the number of A is 1 to 3, another monovalent substituent may be further contained on the phenyl ring. In the above formula, the two COOH groups are in a meta or ortho position relative to each other on the phenyl ring.
<2> The metal polishing liquid according to <1>, wherein the metal polishing liquid contains abrasive grains.
<3>
The metal polishing slurry according to <1> or <2> above, wherein in the general formula (1), two COOH groups are in an ortho-position relationship with each other on the phenyl ring.
<4>
The metal polishing slurry according to any one of <1> to <3>, wherein the alkyl group in A in the general formula (1) has 9 or more carbon atoms.
<5>
<1 above, wherein the heteroaromatic ring compound contained in the metal polishing liquid is tetrazole, 1,2,4-triazole, 1,2,3-triazole, or benzotriazole. > The polishing liquid for metals as described in any one of <4>.

本発明によれば、迅速な研磨速度を有し、平坦性が向上し、配線と絶縁層との間に溝を形成しにくい化学的機械的研磨用の金属用研磨液を提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a metal polishing liquid for chemical mechanical polishing that has a rapid polishing rate, improves flatness, and hardly forms a groove between a wiring and an insulating layer.

<化学的機械的研磨用の金属用研磨液>
本発明の化学的機械的研磨用の金属用研磨液(以下、「CMP研磨液」と称する場合がある。)は、半導体デバイスの化学的機械的研磨に使用される金属用研磨液であって、本発明の一般式(1)で表される化合物を含むことを特徴とする。
<Metal polishing liquid for chemical mechanical polishing>
The metal-polishing liquid for chemical-mechanical polishing of the present invention (hereinafter sometimes referred to as “CMP polishing liquid”) is a metal-polishing liquid used for chemical-mechanical polishing of semiconductor devices. And a compound represented by the general formula (1) of the present invention.

本発明における「研磨液」は、研磨に使用する際の研磨液(即ち、必要により希釈された研磨液)のみならず、研磨液の濃縮液を含んでいる。濃縮液または濃縮された研磨液とは、研磨に使用する際の研磨液よりも、溶質の濃度が高く調製された研磨液を意味し、研磨に使用する際に、水または水溶液などで希釈して、研磨に使用されるものである。
希釈倍率は、一般的には1〜20体積倍である。
The “polishing liquid” in the present invention includes not only a polishing liquid used for polishing (that is, a polishing liquid diluted as necessary) but also a concentrated liquid of the polishing liquid. The concentrated liquid or the concentrated polishing liquid means a polishing liquid prepared with a higher solute concentration than the polishing liquid used for polishing, and is diluted with water or an aqueous solution when used for polishing. And used for polishing.
The dilution factor is generally 1 to 20 volume times.

なお、金属用研磨液の濃縮液作製時に添加する成分の内、室温での水に対する溶解度が5質量%未満のものの配合量は、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。
なお、本明細書において「濃縮」及び「濃縮液」とは、使用状態よりも「濃厚」及び「濃厚な液」を意味する慣用表現にしたがって用いており、蒸発などの物理的な濃縮操作を伴う一般的な用語の意味とは異なる用法で用いている。
In addition, among the components added when preparing the concentrate of the metal polishing liquid, the blending amount of water having a solubility in water at room temperature of less than 5% by mass is to prevent precipitation when the concentrate is cooled to 5 ° C. The solubility in water at room temperature is preferably within 2 times, more preferably within 1.5 times.
In this specification, “concentration” and “concentrated liquid” are used in accordance with conventional expressions meaning “thick” and “thick liquid” rather than the state of use, and physical concentration operations such as evaporation are performed. It is used in a different way from the meaning of the general terms involved.

本発明のCMP研磨液は、構成成分として本発明の一般式(1)で表される化合物と、酸化剤、複素芳香環化合物、有機酸とを含有し、更に、シリカゾルと、溶媒/分散媒とを含有することが好ましい。
本発明のCMP研磨液は、更に他の成分を含有してもよく、好ましい成分としては例えば界面活性剤、及び各種添加剤を挙げることができる。研磨液には、各成分を2種以上添加してもよい。
以下、本発明の金属用研磨液の成分について説明する。
The CMP polishing liquid of the present invention contains a compound represented by the general formula (1) of the present invention, an oxidizing agent, a heteroaromatic ring compound, and an organic acid as constituents, and further includes a silica sol, a solvent / dispersion medium It is preferable to contain.
The CMP polishing liquid of the present invention may further contain other components, and preferred components include, for example, surfactants and various additives. Two or more kinds of each component may be added to the polishing liquid.
Hereinafter, the components of the metal polishing slurry of the present invention will be described.

〔本発明の一般式(1)で表される化合物〕
本発明のCMP研磨液は、少なくとも一種の一般式(1)で表される化合物を含有する。
一般式(1) A−Ph(COOH)2
前記式においてPhはフェニル環基を、Aはフェニル環上の置換基であって、炭素数3以上のアルキル基を有する、1〜4の置換基を表す。複数のAは互いに異なっていても同じでもよい。Aの数が1〜3である場合には、フェニル環上に更に他の一価の置換基を含有してもよい。前記式において、二つのCOOH基は、フェニル環上において互いにメタ位またはオルト位の関係にある。
本発明の一般式(1)で表される化合物を含有するCMP研磨液が、迅速な研磨速度を有し、平坦性が向上し、配線と絶縁層との間に溝を形成しにくい理由については明らかとなっていないが、銅及び/またはタンタル面に適度な強さで吸着し、銅の酸化及び溶解を防いでいるためと推測される。しかしながら、本発明はこのような推測によって限定されることはない。
[Compound represented by the general formula (1) of the present invention]
The CMP polishing liquid of the present invention contains at least one compound represented by the general formula (1).
General formula (1) A-Ph (COOH) 2
In the above formula, Ph represents a phenyl ring group, A represents a substituent on the phenyl ring, and represents a 1-4 substituent having an alkyl group having 3 or more carbon atoms. Several A may mutually differ or may be the same. When the number of A is 1 to 3, another monovalent substituent may be further contained on the phenyl ring. In the above formula, the two COOH groups are in a meta or ortho position relative to each other on the phenyl ring.
About the reason why the CMP polishing liquid containing the compound represented by the general formula (1) of the present invention has a rapid polishing rate, improves flatness, and hardly forms a groove between the wiring and the insulating layer. Although it is not clear, it is presumed that the copper and / or tantalum surface adsorbed with an appropriate strength to prevent the copper from being oxidized and dissolved. However, the present invention is not limited by such estimation.

以下、本発明の一般式(1)で表される化合物について詳細に説明する。
Aはフェニル環上の置換基であり、存在するAの数は、1〜4、好ましくは1〜2、更に好ましくは1である。Aが2以上存在する場合には、Aは互いに同じであっても異なっていてもよい。少なくとも1つのAが、フェニル環上のいずれかの−COOH基のメタ位に存在することが好ましい。
Aの数が1〜3である場合には、フェニル環上に更に他の一価の置換基を含有してもよい。そのような置換基の例としては、ハロゲン原子、スルホ基、アミノ基、ヒドロキシ基、ホスホン酸基(PO3H2基)、もしくは、シアノ基などが好適に挙げられる。
Aは炭素数3以上のアルキル基を含む。A中のアルキル基は、好ましくは炭素数3〜30のアルキル基である。アルキル基には、直鎖または分岐鎖の、置換もしくは無置換のアルキル基が含まれ、シクロアルキル基等の単環式アルキル基、およびビシクロアルキル基のような多環式アルキル基でもよい。上記アルキル基は炭素数6以上がより好ましく、更に好ましくは炭素数9以上である。
Hereinafter, the compound represented by the general formula (1) of the present invention will be described in detail.
A is a substituent on the phenyl ring, and the number of A present is 1 to 4, preferably 1 to 2, and more preferably 1. When two or more A exist, A may be the same or different. It is preferred that at least one A is present at the meta position of any —COOH group on the phenyl ring.
When the number of A is 1 to 3, another monovalent substituent may be further contained on the phenyl ring. Preferable examples of such a substituent include a halogen atom, a sulfo group, an amino group, a hydroxy group, a phosphonic acid group (PO 3 H 2 group), or a cyano group.
A includes an alkyl group having 3 or more carbon atoms. The alkyl group in A is preferably an alkyl group having 3 to 30 carbon atoms. The alkyl group includes a linear or branched, substituted or unsubstituted alkyl group, and may be a monocyclic alkyl group such as a cycloalkyl group or a polycyclic alkyl group such as a bicycloalkyl group. The alkyl group has more preferably 6 or more carbon atoms, and still more preferably 9 or more carbon atoms.

アルキル基の例としてはn−プロピル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、n−オクチル基、エイコシル基、および2−エチルヘキシル基を挙げることができる。
シクロアルキル基としては置換もしくは無置換のシクロアルキル基が含まれる。置換もしくは無置換のシクロアルキル基は、炭素数5〜30のシクロアルキル基が好ましい。例としては、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、4−n−ドデシルシクロヘキシル基を挙げることができる。
ビシクロアルキル基としては、炭素数5〜30の置換もしくは無置換のビシクロアルキル基、つまり、炭素数5〜30のビシクロアルカンから水素原子を一個取り去った一価の基を挙げることができる。例として、ビシクロ[1,2,2]ヘプタン−2−イル基、ビシクロ[2,2,2]オクタン−3−イル基を挙げることができる。更に環構造が多いトリシクロ構造なども包含するものである。
Examples of the alkyl group include n-propyl group, isopropyl group, tert-butyl group, n-octyl group, eicosyl group, and 2-ethylhexyl group.
The cycloalkyl group includes a substituted or unsubstituted cycloalkyl group. The substituted or unsubstituted cycloalkyl group is preferably a cycloalkyl group having 5 to 30 carbon atoms. Examples include a cyclohexyl group, a cyclopentyl group, and a 4-n-dodecylcyclohexyl group.
Examples of the bicycloalkyl group include a substituted or unsubstituted bicycloalkyl group having 5 to 30 carbon atoms, that is, a monovalent group obtained by removing one hydrogen atom from a bicycloalkane having 5 to 30 carbon atoms. Examples include a bicyclo [1,2,2] heptan-2-yl group and a bicyclo [2,2,2] octan-3-yl group. Further, it includes a tricyclo structure having many ring structures.

A中のアルキル基、シクロアルキル基等の単環式アルキル基、ビシクロアルキル等の多環式アルキル基上の任意に存在する置換基としては、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、ヘテロ環オキシカルボニル基、カルバモイル基(置換基を有するカルバモイル基としては、例えば、N−ヒドロキシカルバモイル基、N−アシルカルバモイル基、N−スルホニルカルバモイル基、N−カルバモイルカルバモイル基、チオカルバモイル基、N−スルファモイルカルバモイル基)、カルバゾイル基、オキサリル基、オキサモイル基、シアノ基、カルボンイミドイル基、ホルミル基、アルコキシ基(エチレンオキシ基若しくはプロピレンオキシ基単位を繰り返し含む基を含む)、アリールオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシルオキシ基、(アルコキシ若しくはアリールオキシ)カルボニルオキシ基、カルバモイルオキシ基、スルホニルオキシ基、アルキル、アリール、又はヘテロ環)アミノ基、アシルアミノ基、スルホンアミド基、ウレイド基、チオウレイド基、イミド基、(アルコキシ若しくはアリールオキシ)カルボニルアミノ基、スルファモイルアミノ基、セミカルバジド基、チオセミカルバジド基、オキサモイルアミノ基、N−(アルキル若しくはアリール)スルホニルウレイド基、N−アシルウレイド基、N−アシルスルファモイルアミノ基、ヒドロキシアミノ基、ニトロ基、4級化された窒素原子を含むヘテロ環基(例えば、ピリジニオ基、イミダゾリオ基、キノリニオ基、イソキノリニオ基)、イソシアノ基、(アルキル、アリール、又はヘテロ環)チオ基、(アルキル、アリール、又はヘテロ環)ジチオ基、(アルキル又はアリール)スルホニル基、(アルキル又はアリール)スルフィニル基、スルファモイル基(置換基を有するスルファモイル基としては、例えば、N−アシルスルファモイル基、N−スルホニルスルファモイル基)、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスフィニルオキシ基、ホスフィニルアミノ基、シリル基等が挙げられ、好ましくはハロゲン原子、アシル基、アルコキシカルボニル基、シアノ基、アルコキシ基(エチレンオキシ基若しくはプロピレンオキシ基単位を繰り返し含む基を含む)、アリールオキシ基、ヘテロ環オキシ基、(アルキル、アリール、又はヘテロ環)アミノ基、アシルアミノ基、スルホンアミド基、ウレイド基等が挙げられる。上記置換基の定義における“アシル”、“アルキル”、“アルコキシ”中の炭素数は1〜10であり、1〜5であることが好ましく、更に1〜3であることが好ましい。上記置換基の定義における“アリール”はフェニルあるいはナフチルであることが好ましく、フェニルであることが更に好ましい。   As the optional substituent on the monocyclic alkyl group such as an alkyl group and cycloalkyl group in A and the polycyclic alkyl group such as bicycloalkyl, an acyl group, an alkoxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, a hetero group Ring oxycarbonyl group, carbamoyl group (the carbamoyl group having a substituent includes, for example, N-hydroxycarbamoyl group, N-acylcarbamoyl group, N-sulfonylcarbamoyl group, N-carbamoylcarbamoyl group, thiocarbamoyl group, N-sulfoyl group, Famoylcarbamoyl group), carbazoyl group, oxalyl group, oxamoyl group, cyano group, carbonimidoyl group, formyl group, alkoxy group (including groups containing repeating ethyleneoxy group or propyleneoxy group units), aryloxy group, hetero Ring oxy group, a Ruoxy group, (alkoxy or aryloxy) carbonyloxy group, carbamoyloxy group, sulfonyloxy group, alkyl, aryl, or heterocyclic) amino group, acylamino group, sulfonamido group, ureido group, thioureido group, imide group, (alkoxy) Or aryloxy) carbonylamino group, sulfamoylamino group, semicarbazide group, thiosemicarbazide group, oxamoylamino group, N- (alkyl or aryl) sulfonylureido group, N-acylureido group, N-acylsulfamoylamino group , Hydroxyamino group, nitro group, heterocyclic group containing a quaternized nitrogen atom (eg, pyridinio group, imidazolio group, quinolinio group, isoquinolinio group), isocyano group, (alkyl, aryl, or hetero ) Thio group, (alkyl, aryl, or heterocyclic) dithio group, (alkyl or aryl) sulfonyl group, (alkyl or aryl) sulfinyl group, sulfamoyl group (substituent sulfamoyl group includes, for example, N-acylsulfuryl group) (Famoyl group, N-sulfonylsulfamoyl group), phosphino group, phosphinyl group, phosphinyloxy group, phosphinylamino group, silyl group, etc., preferably halogen atom, acyl group, alkoxycarbonyl group, A cyano group, an alkoxy group (including a group repeatedly containing an ethyleneoxy group or a propyleneoxy group unit), an aryloxy group, a heterocyclic oxy group, an (alkyl, aryl, or heterocyclic) amino group, an acylamino group, a sulfonamide group, Examples include ureido groups. The number of carbon atoms in “acyl”, “alkyl”, and “alkoxy” in the definition of the substituent is 1 to 10, preferably 1 to 5, and more preferably 1 to 3. “Aryl” in the definition of the substituent is preferably phenyl or naphthyl, and more preferably phenyl.

更に好ましい基A−は、X−Y−で表される基である。前記Xは、上述したアルキル基、シクロアルキル基等の単環式アルキル基、またはビシクロアルキル等の多環式アルキル基を表す。
前記Yは、Xとフェニル環の間の連結基を表す。−Y−が表す基としては、単結合、−O−、−S−、−CONH−、−NHCO−、−NR−(Rは水素原子または炭素数1〜30のアルキル基を表し、Xと同じであってもよい)、−CO−、−NHCONH−、−COO−、−OCO−、−OCONH−、フェニレン基(−C64−)及びこれらの組合わせが挙げられる。好ましいYとしては、単結合、−O−、−S−、−CONH−、−NHCO−が挙げられる。
Further preferred group A- is a group represented by XY-. X represents a monocyclic alkyl group such as the above-described alkyl group or cycloalkyl group, or a polycyclic alkyl group such as bicycloalkyl.
Y represents a linking group between X and the phenyl ring. As the group represented by —Y—, a single bond, —O—, —S—, —CONH—, —NHCO—, —NR— (R represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, May be the same), —CO—, —NHCONH—, —COO—, —OCO—, —OCONH—, a phenylene group (—C 6 H 4 —) and combinations thereof. Preferred Y includes a single bond, —O—, —S—, —CONH—, and —NHCO—.

以下に、本発明の一般式(1)で表される化合物の具体例を示すが、本発明の一般式(1)で表される化合物はこれらに限定されない。

Figure 2009245966
Although the specific example of a compound represented by General formula (1) of this invention below is shown, the compound represented by General formula (1) of this invention is not limited to these.
Figure 2009245966

本発明の一般式(1)で表される化合物は、市販の化合物を原料として容易に合成することができる。   The compound represented by the general formula (1) of the present invention can be easily synthesized using a commercially available compound as a raw material.

また、本発明の一般式(1)で表される化合物の添加量としては、研磨に使用する際の研磨液中、好ましくは1×10-5〜0.1質量%であるが、より好ましくは1×10-4〜0.05質量%であり、更に好ましくは1×10-4〜0.01質量%である。 Further, the amount of the compound represented by the general formula (1) of the present invention is preferably 1 × 10 −5 to 0.1% by mass in the polishing liquid when used for polishing, more preferably. Is 1 × 10 −4 to 0.05 mass%, more preferably 1 × 10 −4 to 0.01 mass%.

また、研磨液に砥粒としてシリカゾルを添加する場合には、本発明の一般式(1)で表される化合物の添加量は、シリカゾルに対して、0.001〜10質量%であることが好ましく、0.01〜5質量%であることがより好ましく、0.01〜1質量%であることが更に好ましい。
また、本発明の一般式(1)で表される化合物の添加量は、酸化剤に対して、1×10-5〜100質量%であることが好ましく、1×10-4〜10質量%であることがより好ましく、1×10-3〜1質量%であることが更に好ましい。
Moreover, when adding a silica sol as an abrasive grain to polishing liquid, the addition amount of the compound represented by General formula (1) of this invention may be 0.001-10 mass% with respect to a silica sol. Preferably, it is 0.01-5 mass%, More preferably, it is 0.01-1 mass%.
Moreover, it is preferable that the addition amount of the compound represented by General formula (1) of this invention is 1 * 10 < -5 > -100 mass% with respect to an oxidizing agent, 1 * 10 < -4 > -10 mass%. It is more preferable that it is 1 × 10 −3 to 1% by mass.

〔砥粒〕
本発明の金属用研磨液は、砥粒を更に含むことが好ましい。砥粒として、シリカゾルの少なくとも1種を含有することが好ましい。
前記シリカゾルは、市販品を使用してもよいが、テトラメトキシシラン及び有機溶媒を含む混合液と、アルカリ触媒及び水を含む混合液とを、アルカリ触媒、水、及び有機溶媒を含む混合液に添加することによりテトラメトキシシランを加水分解及び重縮合して製造されたシリカゾルがより好ましい。使用する有機溶媒としてはメタノールであることが好ましく、アルカリ触媒としてはアンモニアであることが好ましい。
[Abrasive]
The metal-polishing liquid of the present invention preferably further contains abrasive grains. It is preferable to contain at least one silica sol as the abrasive.
The silica sol may be a commercially available product, but a mixed solution containing tetramethoxysilane and an organic solvent and a mixed solution containing an alkali catalyst and water are mixed into a mixed solution containing an alkali catalyst, water, and an organic solvent. A silica sol produced by adding and hydrolyzing and polycondensing tetramethoxysilane is more preferable. The organic solvent used is preferably methanol, and the alkali catalyst is preferably ammonia.

シリカゾルに含まれるシリカ粒子は、大きさの揃った球状の粒子であることが好ましく、その平均二次粒径は10〜100nmであることが好ましく、より好ましくは20nm〜50nmである。また、二次粒子の平均粒径は一次粒子の平均粒経の3倍以下であることが好ましく、1.5〜3.0倍がより好ましく、1.5〜2.5倍が特に好ましい。   The silica particles contained in the silica sol are preferably spherical particles having a uniform size, and the average secondary particle size is preferably 10 to 100 nm, more preferably 20 to 50 nm. Moreover, it is preferable that the average particle diameter of a secondary particle is 3 times or less of the average particle diameter of a primary particle, 1.5-3.0 times are more preferable, and 1.5-2.5 times are especially preferable.

本発明で使用するシリカゾル中のシリカ濃度は特に限定されないが、10〜50質量%であることが好ましく、15〜30質量%であることがより好ましい。   Although the silica density | concentration in the silica sol used by this invention is not specifically limited, It is preferable that it is 10-50 mass%, and it is more preferable that it is 15-30 mass%.

本発明で使用するシリカゾルのpHは、6.0〜9.0であることが好ましく、7.0〜8.0がより好ましい。   The pH of the silica sol used in the present invention is preferably 6.0 to 9.0, and more preferably 7.0 to 8.0.

本発明で使用するシリカゾルに含まれる金属不純物は、Al、Ca、B、Ba、Co、Cr、Cu、Fe、Mg、Mn、Na、Ni、Pb、Sr、Ti、Zn、Zr、U、Th等が挙げられる。これらの金属不純物の含有量の合計は、絶縁膜の絶縁性を維持する観点から、1ppm以下であることが好ましく、0.1ppm以下であることがより好ましく、0.01ppm以下であることが更に好ましい。   The metal impurities contained in the silica sol used in the present invention are Al, Ca, B, Ba, Co, Cr, Cu, Fe, Mg, Mn, Na, Ni, Pb, Sr, Ti, Zn, Zr, U, Th. Etc. The total content of these metal impurities is preferably 1 ppm or less, more preferably 0.1 ppm or less, and further preferably 0.01 ppm or less from the viewpoint of maintaining the insulating properties of the insulating film. preferable.

金属不純物含有量を1ppm以下とする手段としては、キレート樹脂やイオン交換樹脂を用いた金属除去法が挙げられる。
また、金属不純物含有量は、誘導結合プラズマ質量分析装置(ICP-MS)により測定することができる。
Examples of means for setting the metal impurity content to 1 ppm or less include a metal removal method using a chelate resin or an ion exchange resin.
The metal impurity content can be measured by an inductively coupled plasma mass spectrometer (ICP-MS).

以上で説明したシリカゾルの総添加量は、十分な研磨速度を得るという観点から、研磨に使用する際の金属用研磨液中、固形分換算で0.01質量%〜10質量%が好ましく、0.05質量%〜1質量%がより好ましい。   From the viewpoint of obtaining a sufficient polishing rate, the total amount of silica sol described above is preferably 0.01% by mass to 10% by mass in terms of solid content in a metal polishing liquid used for polishing. 0.05 mass% to 1 mass% is more preferable.

本発明の研磨液は上記シリカゾル以外の砥粒を含有してもよい。好ましくは特開2006−261333号の12頁の段落番号[0042]に記載のものを使用することができる。好ましい添加量も同様である。   The polishing liquid of the present invention may contain abrasive grains other than the silica sol. Preferably, those described in paragraph No. [0042] on page 12 of JP-A No. 2006-261333 can be used. The preferable addition amount is also the same.

〔酸化剤〕
本発明において酸化剤とは、研磨対象の金属を酸化できる化合物をいう。酸化剤としては、例えば、過酸化水素、過酸化物、硝酸塩、ヨウ素酸塩、過ヨウ素酸塩、次亜塩素酸塩、亜塩素酸塩、過硫酸塩、オゾン水および銀(II)塩、鉄(III)塩が挙げられる。好ましくは過酸化水素である。
〔Oxidant〕
In the present invention, the oxidizing agent refers to a compound capable of oxidizing a metal to be polished. Examples of the oxidizing agent include hydrogen peroxide, peroxide, nitrate, iodate, periodate, hypochlorite, chlorite, persulfate, ozone water and silver (II) salt, An iron (III) salt is mentioned. Hydrogen peroxide is preferable.

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

酸化剤の添加量は、金属の酸化が十分で高いCMP速度を確保する点で金属用研磨液1L中、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。0.03mol〜6molがより好ましく、0.1mol〜4molとすることが特に好ましい。   The amount of the oxidizing agent added is preferably 0.003 mol or more in 1 L of the metal polishing liquid from the viewpoint of sufficient metal oxidation and ensuring a high CMP rate, and preferably 8 mol or less from the viewpoint of preventing roughening of the polished surface. 0.03 mol to 6 mol is more preferable, and 0.1 mol to 4 mol is particularly preferable.

〔有機酸〕
本発明の金属用研磨液は、上記酸化剤とは別に有機酸を含有する。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、アミノ酸やそれ以外の酸が挙げられる。
[Organic acid]
The metal polishing slurry of the present invention 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 includes amino acids and other acids.

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、N−メチルグリシン、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、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−ド−L−チロシン、ジヒドロキシエチルグリシン、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。   As the amino acid, one selected from the following group is more suitable. Glycine, L-alanine, β-alanine, N-methylglycine, L-2-aminobutyric acid, L-norvaline, L-valine, L-leucine, L-norleucine, L-isoleucine, L-alloisoleucine, L-phenylalanine , L-proline, L-ornithine, L-lysine, taurine, L-serine, L-threonine, L-allothreonine, L-homoserine, L-tyrosine, 3,5-diodo-L-tyrosine, dihydroxyethyl Glycine, β- (3,4-dihydroxyphenyl) -L-alanine, L-thyroxine, 4-hydroxy-L-proline, L-cysteine, L-methionine, L-ethionine, L-lanthionine, L-cystathionine, L -Cystine, L-cysteic acid, L-aspartic acid, L-glutamic acid, S- (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, Examples thereof include amino acids such as 1-methyl-L-histidine, 3-methyl-L-histidine, ergothioneine, L-tryptophan, actinomycin C1, apamin, angiotensin I, angiotensin II, and antipine.

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、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、グリシン、N−メチルグリシン、ジヒドロキシエチルグリシン、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 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, and salts thereof such as ammonium salt and alkali metal salt.
Among these, glycine, N-methylglycine, dihydroxyethyl glycine, malic acid, tartaric acid, citric acid, hydroxyethyliminodiacetic acid, iminodiacetic acid, etc. are effective in etching rate while maintaining a practical CMP rate. It is preferable in that it can be suppressed.

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〜0.2molとすることが特に好ましい。即ち、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 0.2 mol. That is, the amount of acid added 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.

〔複素芳香環化合物〕
本発明における金属用研磨液には、酸化剤の劣化を抑制し、且つ、金属表面に不動態膜を形成し、研磨速度を制御する不動態膜形成剤としての機能を有する化合物、具体的には、複素芳香環化合物を含有する。複素芳香環化合物として、特開2006-261333号 4頁 段落[0016]に記載の複素環化合物を使用することができる。
[Heteroaromatic ring compound]
The metal polishing liquid according to the present invention includes a compound having a function as a passive film forming agent that suppresses deterioration of the oxidant, forms a passive film on the metal surface, and controls the polishing rate, specifically Contains a heteroaromatic ring compound. As the heteroaromatic ring compound, the heterocyclic compound described in JP-A-2006-261333, page 4, paragraph [0016] can be used.

複素芳香環化合物としては、分子内に3以上の窒素原子を有し、且つ、縮環構造を有する複素芳香環化合物、及び、分子内に4以上の窒素原子を有する複素芳香環化合物が好ましいものとして挙げられる。更に、複素芳香環化合物は、カルボキシル基、アミノ基、スルホ基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、若しくはカルボキシル基、アミノ基、スルホ基、ヒドロキシ基の少なくとも一つで置換されたアルキル基、からなる群より選択される置換基を含むことが好ましい。前記アルコキシ基あるいはアルキル基の炭素数は好ましくは1〜5、より好ましくは1〜3である。
本発明における複素芳香環化合物としては、具体的には、テトラゾールおよびその誘導体、1,2,3−トリアゾールおよびその誘導体および1,3,4−トリアゾールおよびその誘導体、ベンゾトリアゾールおよびその誘導体が好ましい。
Preferred heteroaromatic ring compounds are those having 3 or more nitrogen atoms in the molecule and a condensed ring structure, and heteroaromatic ring compounds having 4 or more nitrogen atoms in the molecule As mentioned. Further, the heteroaromatic ring compound is selected from the group consisting of a carboxyl group, an amino group, a sulfo group, a hydroxy group, an alkoxy group, or an alkyl group substituted with at least one of a carboxyl group, an amino group, a sulfo group, and a hydroxy group. It preferably contains selected substituents. The alkoxy group or alkyl group preferably has 1 to 5 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms.
Specifically, as the heteroaromatic ring compound in the present invention, tetrazole and derivatives thereof, 1,2,3-triazole and derivatives thereof, 1,3,4-triazole and derivatives thereof, and benzotriazole and derivatives thereof are preferable.

テトラゾール誘導体として好ましくは、カルボキシル基、アミノ基、ヒドロキシ基またはアルコ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テトラゾール誘導体である。より好ましくは、少なくとも1つのカルボキシ基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−テトラゾールなどを挙げることができる。
The tetrazole derivative is preferably a tetrazole derivative containing an alkyl group substituted with at least one of a carboxyl group, an amino group, a hydroxy group or an alkoxy group as a substituent. More preferably, it is a tetrazole derivative containing at least one carboxy group or amino group.
For example, 5-carboxy-1H-tetrazole, 1H-tetrazol-5-acetic acid, 1H-tetrazole-5-propionic acid, 5-amino-1H-tetrazole and the like can be mentioned.

1,2,3−トリアゾール誘導体として好ましくは、ヒドロキシ基、カルボキシル基または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、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つ含有する1,2,3−トリアゾール誘導体である。
例えば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 derivative preferably contains a substituent selected from the group consisting of a hydroxy group, a carboxyl group or an amino group, or an alkyl group substituted with at least one of these substituents 1,2,3-triazole derivatives. More preferably, it is 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, 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好ましくは、カルボキシル基またはヒドロキシ基が置換したもの、あるいはヒドロキシ基及びカルボキシル基の少なくとも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、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−酢酸である。
The 1,2,4-triazole derivative is preferably a 1,2,4-triazole derivative having a substituent, which is substituted with a carboxyl group or a hydroxy group, or an alkyl group substituted with at least one of a hydroxy group and a carboxyl group. Triazole derivative. More preferably, it is a 1,2,4-triazole derivative containing at least one alkyl group substituted with at least one carboxy group as a substituent.
For example, 3-hydroxy-1,2,4-triazole, 3,5-dicarboxy-1,2,4-triazole, 1,2,4-triazole-3-acetic acid.

これらの化合物は市販品を使用することもでき、以下の文献を参照して合成することもできる。
テトラゾール誘導体は、Chemische Berichte, 34, 3120 (1901)、 Chemische Berichte, 89, 2648, (1956)、Chemische Berichte, 89, 2652, (1956) 、Journal of Medicinal Chemistry, 29, 538-549 (1986)、Carbohydrate Research, 73, 323-326 (1979)、1,2,3−トリアゾール誘導体は、Carbohydrate Research,38,107-115(1974)、Journal of Organic Chemistry,21,190(1956)、1,2,4−トリアゾール誘導体は、Chemistry of Heterocyclic Compounds, 16, 199 (1979)、Chemistry of Heterocyclic Compounds, 5, 121-122 (1969)、 Journal of Organic Chemistry, 34, 3221, 3227 (1969)、Journal of Organic Chemistry, 31, 265, 272 (1966)を参考して合成することができる。
These compounds can also use a commercial item, and can also synthesize | combine with reference to the following literatures.
Tetrazole derivatives are described in Chemische Berichte, 34, 3120 (1901), Chemische Berichte, 89, 2648, (1956), Chemische Berichte, 89, 2652, (1956), Journal of Medicinal Chemistry, 29, 538-549 (1986), Carbohydrate Research, 73, 323-326 (1979), 1,2,3-triazole derivatives are Carbohydrate Research, 38,107-115 (1974), Journal of Organic Chemistry, 21,190 (1956), 1,2,4-triazole derivatives Chemistry of Heterocyclic Compounds, 16, 199 (1979), Chemistry of Heterocyclic Compounds, 5, 121-122 (1969), Journal of Organic Chemistry, 34, 3221, 3227 (1969), Journal of Organic Chemistry, 31, 265 , 272 (1966).

本発明における複素環化合物の添加量は、総量として、研磨に使用する際の研磨液に対して、0.001〜1質量%の範囲であることが好ましく、より好ましくは、0.005〜0.1質量%の範囲であり、更に好ましくは、0.005〜0.05質量%の範囲である。   The total amount of the heterocyclic compound added in the present invention is preferably in the range of 0.001 to 1% by mass, more preferably 0.005 to 0% with respect to the polishing liquid used for polishing. .1% by mass, and more preferably 0.005 to 0.05% by mass.

〔無機酸〕
本発明の研磨液は更に無機酸を含有することができる。ここでの酸は、酸化の促進、pH調整、緩衝剤としての作用を有する。無機酸としては、硫酸、硝酸、ホウ酸、燐酸などが挙げられ、無機酸の中では硝酸が好ましい。
酸の添加量は、エッチングを抑制し無機酸の添加の効果を発揮させるという観点から、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。
[Inorganic acid]
The polishing liquid of the present invention can further contain an inorganic acid. The acid here has an action of promoting oxidation, adjusting pH, and buffering agent. Examples of the inorganic acid include sulfuric acid, nitric acid, boric acid, phosphoric acid and the like. Among inorganic acids, nitric acid is preferable.
The addition amount of the acid is preferably 0.0005 to 0.5 mol in 1 L of the polishing liquid used for polishing from the viewpoint of suppressing the etching and exhibiting the effect of adding the inorganic acid. It is more preferable to set it as 005 mol-0.3 mol, and it is especially preferable to set it as 0.01 mol-0.1 mol.

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

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

〔界面活性剤〕
本発明の金属用研磨液は、界面活性剤を併用してもよい。界面活性剤は、被研磨面の接触角を低下させる作用を有して、均一な研磨を促す作用を有する。用いられる界面活性剤及び/又は親水性ポリマーとしては、以下の群から選ばれたものが好適である。
[Surfactant]
The metal polishing slurry of the present invention may be used in combination with a surfactant. The surfactant has an action of reducing the contact angle of the surface to be polished and has an action of promoting uniform polishing. As the surfactant and / or hydrophilic polymer to be used, those selected from the following group are suitable.

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

非イオン界面活性剤として、エーテル型、エーテルエステル型、エステル型、含窒素型が挙げられる。
エーテル型の非イオン界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルおよびアルキルフェニルエーテル、アルキルアリルホルムアルデヒド縮合ポリオキシエチレンエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックポリマー、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルが挙げられる。
エーテルエステル型の非イオン界面活性剤としては、グリセリンエステルのポリオキシエチレンエーテル、ソルビタンエステルのポリオキシエチレンエーテル、ソルビトールエステルのポリオキシエチレンエーテルが挙げられる。
エステル型の非イオン界面活性剤としては、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、グリセリンエステル、ポリグリセリンエステル、ソルビタンエステル、プロピレングリコールエステル、ショ糖エステルが挙げられる。
含窒素型の非イオン界面活性剤としては、脂肪酸アルカノールアミド、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、ポリオキシエチレンアルキルアミド等が例示される。
また、フッ素系界面活性剤などが挙げられる。
Nonionic surfactants include ether type, ether ester type, ester type, and nitrogen-containing type.
Examples of ether type nonionic surfactants include polyoxyethylene alkyl and alkylphenyl ether, alkylallyl formaldehyde condensed polyoxyethylene ether, polyoxyethylene polyoxypropylene block polymer, and polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ether.
Examples of ether ester type nonionic surfactants include glycerin ester polyoxyethylene ether, sorbitan ester polyoxyethylene ether, and sorbitol ester polyoxyethylene ether.
Examples of the ester type nonionic surfactant include polyethylene glycol fatty acid ester, glycerin ester, polyglycerin ester, sorbitan ester, propylene glycol ester, and sucrose ester.
Examples of the nitrogen-containing nonionic surfactant include fatty acid alkanolamide, polyoxyethylene fatty acid amide, polyoxyethylene alkylamide and the like.
Moreover, a fluorine-type surfactant etc. are mentioned.

但し、適用する基体が半導体集積回路用シリコン基板などの場合はアルカリ金属、アルカリ土類金属、ハロゲン化物等による汚染は望ましくないため、酸もしくはそのアンモニウム塩が望ましい。基体がガラス基板等である場合はその限りではない。   However, when the substrate to be applied is a silicon substrate for a semiconductor integrated circuit or the like, contamination with an alkali metal, an alkaline earth metal, a halide, or the like is not desirable, so an acid or an ammonium salt thereof is desirable. This is not the case when the substrate is a glass substrate or the like.

界面活性剤の添加量は、総量として、研磨に使用する際の金属用研磨液の1L中、0.001〜10g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。即ち、界面活性剤の添加量は、充分な効果を得る上で、0.001g以上が好ましく、CMP速度の低下防止の点から10g以下が好ましい。   The total amount of the surfactant added is preferably 0.001 to 10 g, more preferably 0.01 to 5 g in 1 L of the metal polishing liquid used for polishing. It is particularly preferable to set it to ˜3 g. That is, the addition amount of the surfactant is preferably 0.001 g or more in order to obtain a sufficient effect, and is preferably 10 g or less from the viewpoint of preventing the CMP rate from being lowered.

〔アルカリ剤及び緩衝剤〕
本発明の金属用研磨液は、必要に応じて、pH調整のためにアルカリ剤、更にはpHの変動抑制の点から緩衝剤を含有することができる。アルカリ剤及び緩衝剤としては、特開2006−261333号の14頁の段落番号[0049]に記載のものを使用することができる。好ましい添加量も同様である。
[Alkaline agent and buffer]
The metal-polishing liquid of the present invention can contain an alkali agent for pH adjustment and further a buffering agent from the viewpoint of suppressing pH fluctuations, if necessary. As the alkali agent and buffer, those described in paragraph No. [0049] on page 14 of JP-A No. 2006-261333 can be used. The preferable addition amount is also the same.

〔溶媒〕
本発明のCMP研磨液の溶媒は、例えば水、アルコール類(例えば、メタノール、エタノール、2−プロパノールなど)、エーテル類(例えば、ジオキサン、テトラヒドロフランなど)が挙げられるが、水が最も好ましい。
〔solvent〕
Examples of the solvent for the CMP polishing liquid of the present invention include water, alcohols (for example, methanol, ethanol, 2-propanol and the like), and ethers (for example, dioxane and tetrahydrofuran), and water is most preferable.

〔金属用研磨液のpH〕
本発明の研磨液のpHは、3以上9以下であることが好ましく、4以上7.5以下であることがより好ましい。金属用研磨液が濃縮液であって使用する際に水や溶媒を加えて希釈して使用液とする場合には、上記pHの範囲は、水や溶媒で希釈した後の値を示す。
[PH of polishing liquid for metal]
The pH of the polishing liquid of the present invention is preferably 3 or more and 9 or less, and more preferably 4 or more and 7.5 or less. When the metal polishing liquid is a concentrated liquid and is diluted with water or a solvent when used, the above pH range indicates a value after dilution with water or a solvent.

<研磨方法、金属用研磨液の調製方法等>
金属用研磨液は、濃縮液であって使用する際に水や溶媒を加えて希釈して使用液とする場合、または、各成分が次項に述べる水溶液の形態でこれらを混合し、必要により水を加え希釈して使用液とする場合、あるいは使用液として調製されている場合がある。本発明の研磨液を用いた研磨方法は、いずれの場合にも適用でき、研磨液を研磨定盤上の研磨パッドに供給し、被研磨面と接触させて被研磨面と研磨パッドを相対運動させて研磨する研磨方法である。
<Polishing method, preparation method of metal polishing liquid, etc.>
The metal polishing liquid is a concentrated liquid, and when used, it is diluted with water or a solvent to prepare a working liquid, or each component is mixed in the form of an aqueous solution described in the next section. May be diluted to give a working solution or may be prepared as a working solution. The polishing method using the polishing liquid of the present invention can be applied to any case, supplying the polishing liquid to the polishing pad on the polishing surface plate, and bringing the polishing surface and the polishing pad into relative motion by bringing them into contact with the surface to be polished. This is a polishing method for polishing.

研磨する装置としては、被研磨面を有する半導体基板等を保持するホルダーと研磨パッドを貼り付けた(回転数が変更可能なモータ等を取り付けてある)研磨定盤を有する一般的な研磨装置が使用できる。研磨パッドとしては、一般的な不織布、発泡ポリウレタン、多孔質フッ素樹脂などが使用でき、特に制限がない。
研磨条件には制限はないが、研磨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。被研磨面(被研磨膜)を有する半導体基板の研磨パッドへの押しつけ圧力は、10〜600hPaであることが好ましく、研磨速度のウェ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、20〜250hPaであることがより好ましい。
As an apparatus for polishing, there is a general polishing apparatus having a polishing surface plate with a holder for holding a semiconductor substrate having a surface to be polished and a polishing pad attached (a motor etc. capable of changing the number of rotations is attached). Can be used. As the polishing pad, a general nonwoven fabric, foamed polyurethane, porous fluororesin, or the like can be used, and there is no particular limitation.
The polishing conditions are not limited, but the rotation speed of the polishing surface plate is preferably a low rotation of 200 rpm or less so that the substrate does not jump out. The pressure applied to the polishing pad of the semiconductor substrate having the surface to be polished (film to be polished) is preferably 10 to 600 hPa, and in order to satisfy the uniformity of the polishing rate within the wafer surface and the flatness of the pattern, More preferably, it is 20-250 hPa.

研磨している間、研磨パッドには研磨液をポンプ等で連続的に供給する。この供給量に制限はないが、研磨パッドの表面が常に研磨液で覆われていることが好ましい。研磨終了後の半導体基板は、流水中で良く洗浄した後、スピンドライヤ等を用いて半導体基板上に付着した水滴を払い落としてから乾燥させる。本発明の研磨方法では、希釈する水溶液は、次ぎに述べる水溶液と同じである。水溶液は、予め酸化剤、酸、添加剤、界面活性剤のうち少なくとも1つ以上を含有した水で、水溶液中に含有した成分と希釈される研磨液の成分を合計した成分が、研磨液を使用して研磨する際の成分となるようにする。水溶液で希釈して使用する場合は、溶解しにくい成分を水溶液の形で配合することができ、より濃縮した研磨液を調製することができる。   During polishing, a polishing liquid is continuously supplied to the polishing pad with a pump or the like. Although there is no restriction | limiting in this supply amount, it is preferable that the surface of a polishing pad is always covered with polishing liquid. The semiconductor substrate after polishing is thoroughly washed in running water, and then dried after removing water droplets adhering to the semiconductor substrate using a spin dryer or the like. In the polishing method of the present invention, the aqueous solution to be diluted is the same as the aqueous solution described below. The aqueous solution is water containing at least one of an oxidizing agent, an acid, an additive, and a surfactant in advance, and the total amount of the components contained in the aqueous solution and the components of the polishing liquid to be diluted is the polishing liquid. Use it as a component when polishing. When diluted with an aqueous solution and used, components that are difficult to dissolve can be blended in the form of an aqueous solution, and a more concentrated polishing liquid can be prepared.

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

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

濃縮された研磨液を水または水溶液などにより希釈し、研磨する方法としては、研磨液を供給する配管と水または水溶液を供給する配管を独立に設け、それぞれから所定量の液を研磨パッドに供給し、研磨パッドと被研磨面の相対運動で混合しつつ研磨する方法である。または、1つの容器に、所定量の濃縮された研磨液と水または水溶液を入れ混合してから、研磨パッドにその混合した研磨液を供給し、研磨をする方法がある。   As a method of diluting the concentrated polishing liquid with water or an aqueous solution and polishing, 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 from each to the polishing pad In this method, the polishing pad and the surface to be polished are mixed while being mixed by relative movement. Alternatively, there is a method in which a predetermined amount of concentrated polishing liquid and water or an aqueous solution are mixed in one container, and then the mixed polishing liquid is supplied to a polishing pad for polishing.

本発明の別の研磨方法は、研磨液が含有すべき成分を少なくとも2つの構成成分に分けて、それらを使用する際に、水または水溶液を加え希釈して研磨定盤上の研磨パッドに供給し、被研磨面と接触させて被研磨面と研磨パッドを相対運動させて研磨する方法である。
例えば、酸化剤を1つの構成成分(A)とし、酸化剤以外の他の成分及び水を1つの構成成分(B)とし、それらを使用する際に水または水溶液で構成成分(A)と構成成分(B)を希釈して使用する。
また、溶解度の低い添加剤を2つの構成成分(A)と(B)に分け、それらを使用する際に水または水溶液を加え構成成分(A)と構成成分(B)を希釈して使用する。この例の場合、構成成分(A)と構成成分(B)と水または水溶液をそれぞれ供給する3つの配管が必要であり、希釈混合は、3つの配管を、研磨パッドに供給する1つの配管に結合し、その配管内で混合する方法があり、この場合、2つの配管を結合してから他の1つの配管を結合することも可能である。
なお、ここで、アミノ酸誘導体等の有機酸は、2つの構成成分のうち、複素芳香環化合物とともに、(B)に添加することが溶液経時安定性の観点から好ましい。
According to another polishing method of the present invention, the component to be contained in the polishing liquid is divided into at least two components, and when these components are used, they are diluted by adding water or an aqueous solution and supplied to the polishing pad on the polishing platen. In this method, the surface to be polished and the polishing pad are moved relative to each other and brought into contact with the surface to be polished.
For example, the oxidizing agent is one constituent component (A), the other components other than the oxidizing agent and water are one constituent component (B), and the constituent component (A) is composed of water or an aqueous solution when using them. Dilute component (B) before use.
In addition, the low-solubility additive is divided into two components (A) and (B), and when they are used, water or an aqueous solution is added to dilute the components (A) and (B). . In the case of this example, three pipes for supplying the component (A), the component (B), and water or an aqueous solution are required, and dilution mixing is performed on one pipe that supplies the three pads to the polishing pad. There is a method of combining and mixing in the pipe. In this case, it is also possible to combine two pipes and then connect another pipe.
Here, the organic acid such as an amino acid derivative is preferably added to (B) together with the heteroaromatic ring compound out of the two constituent components from the viewpoint of solution aging stability.

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

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

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

〔配線金属原材料〕
本発明においては、研磨する対象である半導体が、銅金属及び/又は銅合金で形成された配線を持つLSIであることが好ましく、特には銅合金が好ましい。更には、銅合金の中でも銀を含有する銅合金が好ましい。銅合金に含有される銀含量は、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おいて最も優れた効果を発揮する。
[Raw metal materials]
In the present invention, the semiconductor to be polished is preferably an LSI having wiring formed of copper metal and / or a copper alloy, and particularly preferably a copper alloy. Furthermore, the copper alloy containing silver is preferable among copper alloys. The silver content contained in the copper alloy is preferably 40% by mass or less, particularly 10% by mass or less, more preferably 1% by mass or less, most preferably in the range of 0.00001 to 0.1% by mass. Exhibits excellent effects.

〔配線の太さ〕
本発明においては、研磨する対象である半導体が、例えばDRAMデバイス系ではハーフピッチで0.15μm以下が好ましく、0.10μm以下がより好ましく、更には0.08μm以下の配線を有するLSIであることが好ましい。
一方、MPUデバイス系では0.12μm以下が好ましく、より好ましくは0.09μm以下であり、更には0.07μm以下の配線を有するLSIであることが好ましい。これらの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。
[Wiring thickness]
In the present invention, the semiconductor to be polished is, for example, an LSI having a wiring with a half pitch of 0.15 μm or less, more preferably 0.10 μm or less, and further 0.08 μm or less in a DRAM device system. Is preferred.
On the other hand, in the MPU device system, it is preferably 0.12 μm or less, more preferably 0.09 μm or less, and further preferably an LSI having a wiring of 0.07 μm or less. The polishing liquid of the present invention exhibits particularly excellent effects on these LSIs.

〔バリア金属〕
本発明においては、半導体が銅金属及び/また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を設けることが好ましい。バリア層としては低抵抗のメタル材料がよく、特にはTiN、TiW、Ta、TaN、W、WNが好ましく、中でもTa、TaNが特に好ましい。
[Barrier metal]
In the present invention, it is preferable to provide a barrier layer for preventing the diffusion of copper between the wiring in which the semiconductor is made of copper metal and / or a copper alloy and the interlayer insulating film. As the barrier layer, a low-resistance metal material is preferable, and TiN, TiW, Ta, TaN, W, and WN are particularly preferable, and Ta and TaN are particularly preferable.

〔無機絶縁膜〕
本発明の研磨液で研磨される無機絶縁膜は、前述の層間絶縁膜として用いられ、酸化珪素、窒化珪素が挙げられる。それらの膜は、どのような作成法で作成されても構わないが、例えば低圧CVD法、プラズマCVD法が挙げられる。これらの膜に、リン、ホウ素等の元素をドープされていてもよい。
[Inorganic insulating film]
The inorganic insulating film polished with the polishing liquid of the present invention is used as the aforementioned interlayer insulating film, and examples thereof include silicon oxide and silicon nitride. These films may be formed by any method, and examples thereof include a low pressure CVD method and a plasma CVD method. These films may be doped with an element such as phosphorus or boron.

〔研磨パッド〕
研磨用のパッドは、特開2006−261333号公報の16頁の段落[0067]に記載のものを使用することができる。
[Polishing pad]
As the polishing pad, the one described in paragraph [0067] on page 16 of JP-A No. 2006-261333 can be used.

〔ウェハ〕
本発明の金属用研磨液でCMPを行なう対象ウェハは、径が200mm以上であることが好ましく、特には300mm以上が好ましい。300mm以上である時に顕著に本発明の効果を発揮する。
[Wafer]
The target wafer to be subjected to CMP with the metal polishing liquid of the present invention preferably has a diameter of 200 mm or more, particularly preferably 300 mm or more. The effect of the present invention is remarkably exhibited when the thickness is 300 mm or more.

以下に合成例と実施例を挙げて本発明の特徴を更に具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。   The features of the present invention will be described more specifically with reference to synthesis examples and examples. The materials, amounts used, ratios, processing details, processing procedures, and the like shown in the following examples can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed as being limited by the specific examples shown below.

合成例1(例示化合物(1-1)の合成)

Figure 2009245966
Synthesis Example 1 (Synthesis of Exemplified Compound (1-1))
Figure 2009245966

5−ヒドロキシイソフタル酸(18.2g、和光純薬製)をN−メチルピロリドン(200ml)に溶解し、炭酸カリウム(26g)、デシルブロミド(24.4g、東京化成工業製)を添加後、反応液を90℃に昇温させたのち、3時間攪拌した。反応液を1Lの氷水中に攪拌しながら添加し、析出物を吸引ろ過、更に、水(500mL)で掛け洗いを行った。更にろ過物をアセトニトリルで再結晶させ、化合物1−1(29.5g)を得た。   5-hydroxyisophthalic acid (18.2 g, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) is dissolved in N-methylpyrrolidone (200 ml), and potassium carbonate (26 g) and decyl bromide (24.4 g, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) are added and reacted. The liquid was heated to 90 ° C. and stirred for 3 hours. The reaction solution was added to 1 L of ice water with stirring, and the precipitate was filtered by suction, and further washed with water (500 mL). Further, the filtrate was recrystallized from acetonitrile to obtain Compound 1-1 (29.5 g).

合成例2(例示化合物(1−2)の合成)
原料に、4−ヒドロキシフタル酸を用い、アルキル化剤としてドデシルブロミドを用いた事を以外は上記合成例1と同様にして、例示化合物(1−2)を得た。
1−3以降の他の例示化合物も、原料を適宜選択することにより、合成例1及び2に従って製造することができる。
以下、実施例により本発明を説明する。本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
Synthesis Example 2 (Synthesis of Exemplified Compound (1-2))
Exemplified compound (1-2) was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 except that 4-hydroxyphthalic acid was used as a raw material and dodecyl bromide was used as an alkylating agent.
Other exemplary compounds after 1-3 can also be produced according to Synthesis Examples 1 and 2 by appropriately selecting raw materials.
Hereinafter, the present invention will be described by way of examples. The present invention is not limited to these examples.

[実施例1]
下記に示す処方の金属用研磨液1を調製した。この金属用研磨液を、下記の方法により研磨試験を行って評価した。
[Example 1]
A metal polishing liquid 1 having the following formulation was prepared. This metal polishing liquid was evaluated by conducting a polishing test by the following method.

(金属用研磨液1)
過酸化水素(酸化剤,30%溶液) 18.0g/L
グリシン(有機酸) 0.20mol/L
ベンゾトリアゾール(複素芳香環化合物) 0.050g/L
本発明の化合物(1−1) 0.093mol/L
コロイダルシリカ(砥粒) 0.5g/L
純水を加えて全量 1000mL
pH(アンモニア水と硝酸で調整) 7.5
(Metal polishing liquid 1)
Hydrogen peroxide (oxidant, 30% solution) 18.0 g / L
Glycine (organic acid) 0.20 mol / L
Benzotriazole (heteroaromatic ring compound) 0.050 g / L
Compound (1-1) of the present invention 0.093 mol / L
Colloidal silica (abrasive) 0.5g / L
Add pure water, total volume 1000mL
pH (adjusted with ammonia water and nitric acid) 7.5

(研磨試験)
研磨パッド: ローム アンド ハース社製、品番IC-1400、
(K−grv)+(A21)
研磨機 : LGP−612(LapmaSterSFT社)
押さえ圧力: 140hPa
研磨液供給速度: 200ml/min
銅ブランケットウェハ: 厚さ1.4μmの銅膜を形成したウェハ(200mm)
タンタルブランケットウェハ: 厚さ1μmのタンタル膜を形成したウェハ(200mm)
パターンウェハ: セマテック社製CMP854パターンウェハ(200mm)
テ−ブル回転数: 64rpm
ヘッド回転数: 65rpm
定盤温調: 20℃
(Polishing test)
Polishing pad: Rohm and Haas, part number IC-1400,
(K-grv) + (A21)
Polishing machine: LGP-612 (LapmaSterSFT)
Holding pressure: 140 hPa
Polishing liquid supply rate: 200 ml / min
Copper blanket wafer: Wafer (200 mm) on which a copper film with a thickness of 1.4 μm is formed
Tantalum blanket wafer: Wafer on which a tantalum film with a thickness of 1 μm is formed (200 mm)
Pattern wafer: CMP854 pattern wafer (200 mm) manufactured by Sematec
Table rotation speed: 64 rpm
Head rotation speed: 65rpm
Surface plate temperature control: 20 ° C

(評価方法)
−銅ブランケットウェハの研磨速度−
上記銅ブランケットウェハ面上の49箇所に対し、金属膜のCMP前後での膜厚さを電気抵抗値から換算して、平均研磨速度を求めた。結果を表1に示す。
(Evaluation methods)
-Polishing speed of copper blanket wafer-
For 49 locations on the copper blanket wafer surface, the thickness of the metal film before and after CMP was converted from the electrical resistance value, and the average polishing rate was determined. The results are shown in Table 1.

−ディッシング−
上記パターンウェハに対し、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50%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。
得られた値が小さいほど、平坦性に優れることを意味する。
-Dishing-
In addition to the time until the copper in the non-wiring portion is completely polished, the pattern wafer is polished for a time corresponding to 50% of the time, and dishing of the line and space portion (line 100 μm, space 100 μm) is performed. Measured with a stylus profilometer.
It means that flatness is excellent, so that the obtained value is small.

−銅配線と絶縁層間の溝の深さ−
上記ディッシングの評価での研磨方法でパターンウェハを研磨し、電子顕微鏡(SEM)でウェハの断面を観察した。その様子を図1に模式的に示す。絶縁層と絶縁層との間に設けられたタンタルと、銅配線との間に形成される溝の深さ(銅配線上部平坦面から溝の最も深い部分までの距離)を測定し、その結果を表1に示す。
−Groove depth between copper wiring and insulation layer−
The pattern wafer was polished by the polishing method in the dishing evaluation, and the cross section of the wafer was observed with an electron microscope (SEM). This is schematically shown in FIG. Measure the depth of the groove (distance from the upper flat surface of the copper wiring to the deepest part of the groove) formed between the tantalum provided between the insulating layer and the tantalum and the copper wiring. Is shown in Table 1.

[実施例2〜8]
実施例1における金属用研磨液1の処方において、本発明の化合物(1−1)、有機酸、複素芳香環化合物をそれぞれ表1に記載の化合物とした以外は、実施例1と同様にして実施例2〜8の研磨液を調製し、実施例1と同様に研磨試験を行った。結果を表1に示す。
[Examples 2 to 8]
In the formulation of the metal polishing slurry 1 in Example 1, the same procedure as in Example 1 was conducted except that the compound (1-1) of the present invention, the organic acid, and the heteroaromatic compound were changed to the compounds shown in Table 1, respectively. Polishing liquids of Examples 2 to 8 were prepared, and a polishing test was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

[比較例1〜3]
本発明の化合物(1−1)を、それぞれ表1に記載した本発明の一般式(1)以外の化合物にした以外は、実施例1と同様にして比較例1〜3の研磨液を調製し、実施例1と同様に研磨試験を行った。結果を表1に示す。
[Comparative Examples 1-3]
The polishing liquids of Comparative Examples 1 to 3 were prepared in the same manner as in Example 1 except that the compound (1-1) of the present invention was changed to a compound other than the general formula (1) of the present invention described in Table 1. Then, a polishing test was conducted in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

Figure 2009245966
Figure 2009245966

比較化合物1

Figure 2009245966

比較化合物2

Figure 2009245966
Comparative compound 1
Figure 2009245966

Comparative compound 2

Figure 2009245966

表1に示されるように、本発明の一般式(1)で表される化合物を含有する金属用研磨液は、グリシンのように研磨速度が速い有機酸を含有する研磨液に対して、研磨速度を大きく低下させることなく、ディッシング改良及び銅配線と絶縁層間に生じる溝を改良する効果に優れることが明らかとなった。   As shown in Table 1, the metal polishing liquid containing the compound represented by the general formula (1) of the present invention is polished against a polishing liquid containing an organic acid having a high polishing rate, such as glycine. It became clear that the effect of improving the dishing and improving the groove formed between the copper wiring and the insulating layer was excellent without significantly reducing the speed.

実施例において研磨したパターンウェハの断面を、電子顕微鏡(SEM)でみた場合の模式図である。It is a schematic diagram at the time of seeing the cross section of the pattern wafer grind | polished in the Example with an electron microscope (SEM).

Claims (5)

半導体デバイス製造工程における化学的機械的研磨に用いられ、下記一般式(1)で表される化合物、酸化剤、複素芳香環化合物、および、有機酸を含有することを特徴とする金属用研磨液。
一般式(1): A−Ph(COOH)2
前記式においてPhはフェニル環基を、Aはフェニル環上の置換基であって、炭素数3以上のアルキル基を有する、1〜4の置換基を表す。複数のAは互いに異なっていても同じでもよい。Aの数が1〜3である場合には、フェニル環上に更に他の一価の置換基を含有してもよい。前記式において、2つのCOOH基は、フェニル環上において互いにメタ位またはオルト位の関係にある。
A metal polishing liquid characterized by comprising a compound represented by the following general formula (1), an oxidant, a heteroaromatic ring compound, and an organic acid, which is used for chemical mechanical polishing in a semiconductor device manufacturing process. .
General formula (1): A-Ph (COOH) 2
In the above formula, Ph represents a phenyl ring group, A represents a substituent on the phenyl ring, and represents a 1-4 substituent having an alkyl group having 3 or more carbon atoms. Several A may mutually differ or may be the same. When the number of A is 1 to 3, another monovalent substituent may be further contained on the phenyl ring. In the above formula, the two COOH groups are in a meta or ortho position relative to each other on the phenyl ring.
更に砥粒を含有することを特徴とする、請求項1に記載の金属用研磨液。   The metal polishing slurry according to claim 1, further comprising abrasive grains. 前記一般式(1)において、2つのCOOH基がフェニル環上において互いにオルト位の関係にある、請求項1または2に記載の金属用研磨液。 The metal polishing slurry according to claim 1 or 2, wherein in the general formula (1), two COOH groups are in an ortho-position relationship with each other on the phenyl ring. 前記一般式(1)のA中のアルキル基の炭素数が9以上である請求項1〜3のいずれか一項に記載の金属用研磨液。 The metal polishing slurry according to claim 1, wherein the alkyl group in A of the general formula (1) has 9 or more carbon atoms. 前記金属研磨液に含有される複素芳香環化合物が、テトラゾール類、1,2,4−トリアゾール類、1,2,3−トリアゾール類、もしくは、ベンゾトリアゾール類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金属用研磨液。   The heteroaromatic ring compound contained in the metal polishing liquid is a tetrazole, 1,2,4-triazole, 1,2,3-triazole, or benzotriazole. The metal-polishing liquid as described in any one of -4.
JP2008087382A 2008-03-28 2008-03-28 Polishing solution for metal used for chemical mechanical polishing method Pending JP2009245966A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008087382A JP2009245966A (en) 2008-03-28 2008-03-28 Polishing solution for metal used for chemical mechanical polishing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008087382A JP2009245966A (en) 2008-03-28 2008-03-28 Polishing solution for metal used for chemical mechanical polishing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009245966A true JP2009245966A (en) 2009-10-22

Family

ID=41307574

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008087382A Pending JP2009245966A (en) 2008-03-28 2008-03-28 Polishing solution for metal used for chemical mechanical polishing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2009245966A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20060075688A1 (en) Polishing composition and method of polishing with the same
JP5140469B2 (en) Metal polishing liquid and chemical mechanical polishing method
JP5202258B2 (en) Metal polishing composition and chemical mechanical polishing method
US20080242091A1 (en) Metal-polishing liquid and polishing method
US8277681B2 (en) Metal polishing slurry and chemical mechanical polishing method
JP2006269600A (en) Chemical mechanical polishing method and polishing liquid used therefor
JP2008227098A (en) Metal polishing solution
JP4070622B2 (en) Polishing liquid for metal and polishing method
JP2006049790A (en) Polishing liquid for metal, and polishing method
JP2007258606A (en) Polishing solution for chemical-mechanical polishing
JP2007081316A (en) Polishing liquid for metal and chemical mechanical polishing method
JP2007088024A (en) Polishing method
JP2007227758A (en) Polishing solution for metal
JP2007194261A (en) Polishing method
JP2009289887A (en) Metal polishing solution, chemical mechanical polishing method and new compound
JP2007227525A (en) Polishing solution for noble metal and chemical-mechanical polishing method
JP2007220995A (en) Polishing solution for metal
JP2007088284A (en) Aqueous polishing slurry and chemical mechanical polishing method
JP2009238930A (en) Polishing solution for metal, and chemical mechanical polishing method
JP2007194593A (en) Polishing liquid for metal and polishing method using the same
JP4954558B2 (en) Polishing liquid for metal and chemical mechanical polishing method using the same
JP2006086353A (en) Polishing solution for copper and polishing method
JP2006100570A (en) Polishing composition and polishing method using the same
JP2006093580A (en) Chemical mechanical polishing method
JP2009238954A (en) Metal polishing composition and chemical mechanical polishing method