JP2010129941A - Metal polishing liquid, and chemical mechanical polishing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a metal polishing liquid achieving high precise polishing at high speed, by which dishing is lessened even in high-purity materials and erosion is suppressed on fine wirings to manufacture an LSI chip with improved flatness, and to provide a chemical mechanical polishing method using the liquid, which ensures high productivity even in manufacturing large-scale substrates. <P>SOLUTION: The metal polishing liquid used for chemical mechanical flattening of semiconductor devices contains (A) a nonionic surfactant having a poly(oxyalkylene) group in its molecule and having an HLB value within a range of 12-18, (B) one or more nonionic surfactants selected from the group consisting of sucrose fatty acid esters and alkyl(poly)glucosides, (C) an oxidizing agent, (D) an organic acid, and (E) a heterocyclic compound. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体デバイスの製造に関するものであり、特に半導体デバイスの配線工程における金属研磨液およびそれを用いた化学的機械的研磨方法に関する。   The present invention relates to the manufacture of semiconductor devices, and more particularly to a metal polishing liquid in a wiring process of semiconductor devices and a chemical mechanical polishing method using the same.

半導体集積回路(以下LSIと記す)で代表される半導体デバイスの開発においては、高集積化・高速化のため、配線の微細化と積層化による高密度化・高集積化が求められている。このための技術として、絶縁性薄膜(SiOなど)や配線に用いられる金属薄膜を研磨し、基板の平滑化や配線形成時の余分な金属薄膜の除去を行う化学的機械的研磨(Chemical Mechanical Polishing、以下CMPと記す)等の種々の方法が用いられてきている。
CMPの一般的な方法は、円形の研磨定盤(プラテン)上に研磨パッドを貼り付け、研磨パッド表面を研磨液で浸して、パッドに基盤(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、研磨定盤及び基板の双方を回転させ、発生する機械的摩擦により基板の表面を平坦化するものである。
CMPに用いる金属用研磨液は、一般には砥粒(例えばアルミナ、シリカ)と酸化剤(例えば過酸化水素、過硫酸)とを含むものであって、酸化剤によって金属表面を酸化し、その酸化皮膜を砥粒で除去することで研磨していると考えられている。
In the development of a semiconductor device typified by a semiconductor integrated circuit (hereinafter referred to as LSI), high density and high integration by miniaturization and lamination of wiring are required for high integration and high speed. As a technique for this purpose, chemical mechanical polishing (Chemical Mechanical Polishing) that polishes an insulating thin film (SiO 2 or the like) or a metal thin film used for wiring and smoothes the substrate or removes excess metal thin film during wiring formation. Various methods such as Polishing (hereinafter referred to as CMP) have been used.
A general method of CMP is to apply a polishing pad on a circular polishing platen (platen), immerse the surface of the polishing pad with a polishing liquid, press the surface of the substrate (wafer) against the pad, In a state where pressure (polishing pressure) is applied, both the polishing platen and the substrate are rotated, and the surface of the substrate is flattened by the generated mechanical friction.
The metal polishing liquid used for CMP generally contains abrasive grains (for example, alumina, silica) and an oxidizing agent (for example, hydrogen peroxide, persulfuric acid). The metal surface is oxidized by the oxidizing agent, and the oxidation is performed. It is considered that the film is polished by removing the film with abrasive grains.

しかしながら、このような固体砥粒を含む金属用研磨液を用いてCMPを行うと、研磨傷(スクラッチ)、研磨面全体が必要以上に研磨される現象(シニング)、研磨金属面が平面状ではなく、中央のみがより深く研磨されて皿状のくぼみを生ずる現象(ディッシング)、金属配線間の絶縁体が必要以上に研磨されたうえ、複数の配線金属面表面が皿状の凹部を形成する現象(エロージョン)などが発生することがある。
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金属用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CMPされ、凹部に金属膜が残されて所望の導体パターンが得られるものの、固体砥粒を含む場合よりも機械的に柔らかい研磨パッドとの摩擦によってCMPが進むため、十分な研磨速度が得難いという問題点を有している。
However, when CMP is performed using a metal polishing liquid containing such solid abrasive grains, scratches (scratches), a phenomenon in which the entire polished surface is polished more than necessary (thinning), and the polished metal surface is flat In addition, a phenomenon in which only the center is polished deeper to form a dish-like depression (dishing), an insulator between metal wirings is polished more than necessary, and a plurality of wiring metal surface surfaces form dish-shaped recesses. A phenomenon (erosion) may occur.
In order to solve the problems in such conventional solid abrasive grains, a metal 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, refer to Patent Document 1). According to this method, although the metal film on the convex portion of the semiconductor substrate is selectively CMPed and the metal film is left in the concave portion to obtain a desired conductor pattern, it is mechanically softer than the case containing solid abrasive grains. Since CMP proceeds due to friction with the polishing pad, it is difficult to obtain a sufficient polishing rate.

また、最近は生産性向上のため、LSI製造時のウェハ径が大型化し、現在は直径200mm以上が汎用され、300mm以上の大きさでの製造も開始され始めてきた。このような大型化に伴って、研磨時の温度変化は大きくなるが、研磨温度の影響によってウエハの平坦性の制御は一層困難になっている。このためウェハ中心部と周辺部とでの研磨速度の差が大きくなり、面内均一性に対する改善要求が強くなってきている。   Recently, in order to improve productivity, the wafer diameter at the time of LSI manufacture has been increased, and nowadays, a diameter of 200 mm or more is widely used, and manufacturing with a size of 300 mm or more has started. With such an increase in size, the temperature change during polishing increases, but it becomes more difficult to control the flatness of the wafer due to the influence of the polishing temperature. For this reason, the difference in the polishing rate between the wafer central portion and the peripheral portion is increased, and the demand for improvement in the in-plane uniformity is increasing.

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

銅及び銅合金に対して機械的研磨手段をもたない化学研磨方法としては、溶解作用のみによる化学研磨方法も知られている(例えば、特許文献2参照。)。しかしながら、凸部の金属膜が選択的に化学的機械的に研磨されるCMPに比べ、ディッシングなどの問題が発生しやすく平坦性の確保が課題となっている。
その他にも研磨面の段差平坦化を目的として、研磨液にアニオン界面活性剤やカチオン界面活性剤を添加する手段も提案されているが、アニオン界面活性剤は、一般的に研磨速度を低下させる懸念があり、カチオン界面活性剤は安定性に問題があるなど、高研磨速度を維持しながら、ディッシングの発生を効果的に抑制する方法が望まれていた。
As a chemical polishing method having no mechanical polishing means for copper and a copper alloy, a chemical polishing method using only a dissolving action is also known (see, for example, Patent Document 2). However, as compared with CMP in which the metal film of the convex portion is selectively chemically and mechanically polished, problems such as dishing are likely to occur, and ensuring flatness is a problem.
In addition, for the purpose of flattening the level difference of the polished surface, means for adding an anionic surfactant or a cationic surfactant to the polishing liquid have been proposed, but anionic surfactants generally lower the polishing rate. There has been a concern, and there has been a demand for a method of effectively suppressing the occurrence of dishing while maintaining a high polishing rate, such as a problem with the stability of cationic surfactants.

また、ノニオン系界面活性剤を添加する方法として、多価アルコール化合物の部分エステル化物やこれらのアルキレンオキシド付加物、単糖類やこれらの脂肪酸エステルなどを添加したり、アニオン系界面活性剤と併用することも提案されている(特許文献5〜7参照)が、いまだ不十分な性能であり、近年のウエハ基板の大型化に対応し、高精細に高純度の材料を研磨するには、新たな方法が待ち望まれていた。また微細配線でのエロージョンが発生する問題もあった。
特開2001−127019号公報 特開昭49−122432号公報 特開2001−303050号公報 特開2001−298004号公報 特許第4021080号明細書 特開2004−55861号公報 特開2008−41782号公報
In addition, as a method of adding a nonionic surfactant, a partially esterified product of a polyhydric alcohol compound, an alkylene oxide adduct thereof, a monosaccharide or a fatty acid ester thereof, or the like is used in combination with an anionic surfactant. (Refer to Patent Documents 5 to 7), however, the performance is still inadequate. In response to the recent increase in the size of wafer substrates, a new method is required to polish high-purity materials with high definition. A method was awaited. There is also a problem that erosion occurs in fine wiring.
JP 2001-127019 A JP 49-122432 A JP 2001-303050 A JP 2001-298004 A Japanese Patent No. 4021080 JP 2004-58661 A JP 2008-41882 A

本発明が解決しようとする課題は、迅速な研磨速度を有し、且つ、高精細に、高純度の材料でもディッシングが少なく、微細配線でのエロージョンが抑制され、平坦性が向上したLSIの作製を可能とする金属用研磨液を提供することにある。
また、その金属用研磨液を用いて、大型化した基板でも高い生産性が得られる化学的機械的研磨方法を提供することにある。
The problem to be solved by the present invention is to fabricate an LSI that has a rapid polishing rate and that has high precision, high purity material, little dishing, erosion of fine wiring is suppressed, and flatness is improved. An object of the present invention is to provide a metal-polishing liquid that makes it possible to achieve this.
It is another object of the present invention to provide a chemical mechanical polishing method that uses the metal polishing liquid to obtain high productivity even with a large substrate.

上記の金属用研磨液に係る問題点について、本発明者は鋭意検討した結果、下記金属用研磨液を用いることによって問題を解決できることを見出し、課題を達成するに至った。即ち本発明の課題を解決する手段は、以下の通りである。   As a result of intensive studies on the problems associated with the above-described metal polishing liquid, the present inventors have found that the problem can be solved by using the following metal polishing liquid, and have achieved the object. That is, the means for solving the problems of the present invention are as follows.

<1> (A)分子内にポリ(オキシアルキレン)基を有し、且つHLB値が12〜18の範囲である非イオン性界面活性剤、(B)ショ糖脂肪酸エステル及びアルキル(ポリ)グルコシドからなる群から選ばれた1種以上の非イオン性界面活性剤、(C)酸化剤、(D)有機酸、および(E)複素環化合物 を含有する半導体デバイスの化学的機械的平坦化用の金属用研磨液。 <1> (A) Nonionic surfactant having a poly (oxyalkylene) group in the molecule and an HLB value in the range of 12 to 18, (B) sucrose fatty acid ester and alkyl (poly) glucoside For chemical mechanical planarization of a semiconductor device containing at least one nonionic surfactant selected from the group consisting of: (C) an oxidizing agent, (D) an organic acid, and (E) a heterocyclic compound Polishing liquid for metal.

<2> 前記(A)分子内にポリ(オキシアルキレン)基を有し、且つHLB値が12〜18の範囲である非イオン性界面活性剤の量を(a)とし、前記(B)ショ糖脂肪酸エステル、またはアルキル(ポリ)グルコシドから選ばれた1種以上の非イオン性界面活性剤の量を(b)としたとき、比率(a)/(b)が、0.3〜10の範囲である<1>に記載の金属用研磨液。 <2> The amount of the nonionic surfactant having a poly (oxyalkylene) group in the molecule (A) and having an HLB value in the range of 12 to 18 is defined as (a). When the amount of one or more nonionic surfactants selected from sugar fatty acid esters or alkyl (poly) glucosides is (b), the ratio (a) / (b) is 0.3 to 10 The metal polishing slurry according to <1>, which is a range.

<3> 前記ショ糖脂肪酸エステルが、ショ糖脂肪酸モノエステルを含む請求項1または請求項2に記載の金属用研磨液。
<4> 前記アルキル(ポリ)グルコシドが、デシルグルコシド、ラウリルグルコシドから選択される、<1>から<3>のいずれか一項に記載の金属用研磨液。
<3> The metal polishing slurry according to claim 1 or 2, wherein the sucrose fatty acid ester contains a sucrose fatty acid monoester.
<4> The metal polishing slurry according to any one of <1> to <3>, wherein the alkyl (poly) glucoside is selected from decyl glucoside and lauryl glucoside.

<5> 前記金属用研磨液が、半導体デバイスの化学的機械的平坦化において、主として銅配線の研磨に用いられる<1>から<4>のいずれか一項に記載の金属用研磨液。
<6> <1>〜<5>のいずれか1項に記載の金属用研磨液を研磨定盤上の研磨パッドに供給し、該研磨定盤を回転させることで、該研磨パッドを被研磨体の被研磨面と接触させつつ相対運動させて研磨する化学的機械的研磨方法。
<5> The metal polishing liquid according to any one of <1> to <4>, wherein the metal polishing liquid is mainly used for polishing copper wiring in chemical mechanical planarization of a semiconductor device.
<6> The metal polishing liquid according to any one of <1> to <5> is supplied to a polishing pad on a polishing surface plate, and the polishing surface plate is rotated to rotate the polishing pad. A chemical mechanical polishing method in which polishing is carried out by relative movement while being in contact with a surface to be polished.

本発明では、(A)分子内にポリ(オキシアルキレン)基を有する特定の非イオン性界面活性剤と、(B)ショ糖脂肪酸エステル等の非イオン性界面活性剤とを、併用することによって、迅速な研磨速度が得られ、ディッシングが少なく、平坦性が向上した基板が得られた。この効果が得られた理由は定かではないが、(A)ポリ(オキシアルキレン)基を有する特定の非イオン性界面活性剤と、(B)ショ糖脂肪酸エステル等の非イオン性界面活性剤とは、その構造に起因して、選択的に銅などの導電性金属に吸着し、バリア金属には吸着し難い。さらに、高温ではミセル状態となり不溶化して吸着膜を形成しないが、低温では可溶化して吸着膜を形成し、この膜によってディッシングが少なく、しかも大きな研磨速度が得られたものと考えられる。   In the present invention, (A) a specific nonionic surfactant having a poly (oxyalkylene) group in the molecule and (B) a nonionic surfactant such as a sucrose fatty acid ester are used in combination. As a result, a substrate having a high polishing rate, a low dishing, and improved flatness was obtained. The reason why this effect is obtained is not clear, but (A) a specific nonionic surfactant having a poly (oxyalkylene) group, and (B) a nonionic surfactant such as a sucrose fatty acid ester Is selectively adsorbed on a conductive metal such as copper and hardly adsorbed on a barrier metal due to its structure. Further, although it becomes a micelle state at high temperature and insolubilizes and does not form an adsorbed film, it is considered that the adsorbed film is formed by solubilizing at low temperature, and this film has less dishing and a high polishing rate.

本発明によって、半導体デバイスの製造における化学的機械的研磨において、迅速な研磨速度を有し、且つ、高精細に、高純度の材料でもディッシングが少なく、微細配線でのエロージョンが抑制され、平坦性が向上したLSIの作製を可能とする金属用研磨液を提供することができる。
また、その金属用研磨液を用いて、大型化した基板でも高い生産性が得られる化学的機械的研磨方法を提供することができる。
According to the present invention, in chemical mechanical polishing in the manufacture of semiconductor devices, it has a rapid polishing rate, and even with high-definition, high-purity material, less dishing, erosion in fine wiring is suppressed, and flatness It is possible to provide a metal-polishing liquid that enables the production of an LSI with improved resistance.
Further, it is possible to provide a chemical mechanical polishing method using the metal polishing liquid, which can obtain high productivity even with a large-sized substrate.

以下、本発明の具体的態様について説明する。
[金属用研磨液]
本発明の金属用研磨液は、半導体デバイスの製造工程において、主として銅、又は銅合金からなる導体膜の化学的機械的研磨に用いる金属用研磨液であって、(A)分子内にポリ(オキシアルキレン)基を有し、且つHLB値が12〜18の範囲である非イオン性界面活性剤(以下、界面活性剤Aと称することがある)、(B)ショ糖脂肪酸エステル及びアルキル(ポリ)グルコシドからなる群から選ばれた1種以上の非イオン性界面活性剤(以下、界面活性剤Bと称することがある)、(C)酸化剤、(D)有機酸、および(E)複素環化合物 を含有することを特徴とする。
以下、本発明の金属用研磨液に含まれる各構成成分について順次説明する。
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described.
[Metal polishing liquid]
The metal polishing liquid of the present invention is a metal polishing liquid used for chemical mechanical polishing of a conductor film mainly composed of copper or a copper alloy in the manufacturing process of a semiconductor device. A nonionic surfactant having an oxyalkylene) group and an HLB value in the range of 12 to 18 (hereinafter sometimes referred to as surfactant A), (B) sucrose fatty acid ester and alkyl (poly ) One or more nonionic surfactants selected from the group consisting of glucosides (hereinafter sometimes referred to as surfactant B), (C) oxidizing agents, (D) organic acids, and (E) complex It contains a ring compound.
Hereinafter, each component contained in the metal-polishing liquid of the present invention will be sequentially described.

<(A)分子内にポリ(オキシアルキレン)基を有し、且つHLB値が12〜18の範囲である非イオン性界面活性剤>
本発明において用いられる界面活性剤Aは、分子内にオキシアルキレン基を、4個〜50個の範囲、好ましくは8個〜30個の範囲で有し、オキシアルキレン基としては、オキシエチレン基、オキシプロピレン基、オキシブチレン基、オキシエチレン基、オキシプロピレン基が挙げられ、これらを単独で又は複合して含むことができる。
オキシアルキレン基が上記範囲内にあると、ディッシングが良好であり、また同様の理由でオキシアルキレン基としては、オキシエチレン基が好ましい。
<(A) Nonionic surfactant having a poly (oxyalkylene) group in the molecule and an HLB value in the range of 12 to 18>
The surfactant A used in the present invention has an oxyalkylene group in the molecule in the range of 4 to 50, preferably in the range of 8 to 30, and the oxyalkylene group includes an oxyethylene group, Examples thereof include an oxypropylene group, an oxybutylene group, an oxyethylene group, and an oxypropylene group, and these can be included alone or in combination.
When the oxyalkylene group is within the above range, dishing is good, and for the same reason, the oxyalkylene group is preferably an oxyethylene group.

本発明において好ましく用いられる界面活性剤Aとしては、ポリアルキレンオキシアルキルエーテル、ポリアルキレンオキシアルコキシアルキルエーテル、ポリアルキレンオキシアルキルフェニルエーテルなどである。アルキル基としては、炭素数が8〜30、好ましくは10〜20の分岐構造を含んでもよいアルキル基であり、アルコキシアルキル基としては炭素数1〜20、好ましくは6〜12のアルコキシ基で置換されたアルキル基が好ましく、アルキルフェニル基としては、炭素数が1〜20、好ましくは6〜12の分岐構造を含んでもよいアルキル基で置換されたフェニル基が好ましい。   Surfactant A preferably used in the present invention includes polyalkyleneoxyalkyl ether, polyalkyleneoxyalkoxyalkyl ether, polyalkyleneoxyalkylphenyl ether and the like. The alkyl group is an alkyl group that may have a branched structure having 8 to 30 carbon atoms, preferably 10 to 20 carbon atoms, and the alkoxyalkyl group is substituted with an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, preferably 6 to 12 carbon atoms. The alkyl group is preferably a phenyl group substituted with an alkyl group which may contain a branched structure having 1 to 20, preferably 6 to 12 carbon atoms.

界面活性剤AのHLBとしては、12〜18の範囲であることを要し、好ましくは14〜17の範囲である。界面活性剤AとしてHLBが上記範囲内にあるものを用いることで、ディッシングが良好となる。   The HLB of the surfactant A needs to be in the range of 12-18, and is preferably in the range of 14-17. By using the surfactant A having an HLB within the above range, dishing is improved.

界面活性剤Aの好ましい具体例、当該界面活性剤のHLBを挙げるが、本発明は、これらに制限されるものではない。なお下記化合物名の( )は、オキシアルキレン単位の数を示している。
ポリオキシエチレン(5)デシルエーテル (HLB 12.1)(青木油脂製 FINESURF D−1305)
ポリオキシエチレン(8)オクチルフェニルエーテル (HLB 12.5)(ダウケミカル社製 Triton X−114)
ポリオキシエチレン(8)トリデシルエーテル (HLB 12.7)(青木油脂製 FINESURF TD−80)
ポリオキシエチレン(50)ステアリルエーテル (HLB 17.8)(青木油脂製 BLAUNON SR−750)
ポリオキシエチレン(50)ラウリルエーテル (HLB 12.6)(ミヨシ油脂製 ペレテックス2465)
ポリオキシエチレン(9)セカンダリーアルコールエーテル(HLB 13.3)(青木油脂製 FINESURF 290)
なお、上記「ポリオキシエチレン(9)セカンダリーアルコールエーテル」の「セカンダリーアルコールエーテル」とは、種々の炭素数が混合している2級アルコールから生成されるエーテルである。
Although the preferable specific example of surfactant A and HLB of the said surfactant are mentioned, this invention is not restrict | limited to these. In addition, () in the following compound name indicates the number of oxyalkylene units.
Polyoxyethylene (5) decyl ether (HLB 12.1) (FINESURF D-1305 made by Aoki Yushi)
Polyoxyethylene (8) octylphenyl ether (HLB 12.5) (Triton X-114 manufactured by Dow Chemical Company)
Polyoxyethylene (8) tridecyl ether (HLB 12.7) (FINESURF TD-80 made by Aoki Yushi)
Polyoxyethylene (50) stearyl ether (HLB 17.8) (Blanoon SR-750, manufactured by Aoki Yushi)
Polyoxyethylene (50) Lauryl ether (HLB 12.6) (Peretex 2465 made by Miyoshi Oil & Fats)
Polyoxyethylene (9) secondary alcohol ether (HLB 13.3) (FINESURF 290 made by Aoki Yushi)
The “secondary alcohol ether” of the “polyoxyethylene (9) secondary alcohol ether” is an ether produced from a secondary alcohol in which various carbon numbers are mixed.

<(B)ショ糖脂肪酸エステル及びアルキル(ポリ)グルコシドからなる群から選ばれた1種以上の非イオン性界面活性剤>
本発明において用いられる界面活性剤Bのショ糖脂肪酸エステルとしては、炭素数が8〜18の脂肪酸基を有する脂肪酸エステルであり、1〜8個の脂肪酸基がショ糖に置換されていても良い。
これらの具体的化合物としては、ショ糖脂肪酸モノエステル、ショ糖脂肪酸ジエステル、ショ糖脂肪酸トリエステル、ショ糖脂肪酸ポリエステル、またはこれらの混合物である。
<(B) One or more nonionic surfactants selected from the group consisting of sucrose fatty acid esters and alkyl (poly) glucosides>
The sucrose fatty acid ester of the surfactant B used in the present invention is a fatty acid ester having a fatty acid group having 8 to 18 carbon atoms, and 1 to 8 fatty acid groups may be substituted with sucrose. .
These specific compounds are sucrose fatty acid monoesters, sucrose fatty acid diesters, sucrose fatty acid triesters, sucrose fatty acid polyesters, or mixtures thereof.

好ましくは、炭素数が8〜18の脂肪酸基を1個置換したショ糖脂肪酸モノエステルである。
脂肪酸としては分岐脂肪酸、不飽和脂肪酸でもよいが、好ましくは飽和の直鎖脂肪酸である。例としてはカプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸などが好ましい。
Preferably, it is a sucrose fatty acid monoester in which one fatty acid group having 8 to 18 carbon atoms is substituted.
The fatty acid may be a branched fatty acid or an unsaturated fatty acid, but is preferably a saturated linear fatty acid. As examples, capric acid, lauric acid, myristic acid, pentadecylic acid, palmitic acid, margaric acid, stearic acid and the like are preferable.

ショ糖脂肪酸エステルの具体例としては、ショ糖ステアリン酸モノエステル、ショ糖パルミチン酸モノエステル、ショ糖ミリスチン酸モノエステル、ショ糖ラウリン酸モノエステル、などが挙げられる。これらはジエステル、トリエステル、ポリエステルであってもよく、モノエステルを含む混合物であってもよい。
ショ糖脂肪酸モノエステルにショ糖脂肪酸ジエステル、ショ糖脂肪酸トリエステル、ショ糖脂肪酸ポリエステルが混合したものも好ましい態様である。
Specific examples of the sucrose fatty acid ester include sucrose stearic acid monoester, sucrose palmitic acid monoester, sucrose myristic acid monoester, sucrose lauric acid monoester, and the like. These may be diesters, triesters, polyesters, or may be mixtures containing monoesters.
A sucrose fatty acid monoester mixed with sucrose fatty acid diester, sucrose fatty acid triester, and sucrose fatty acid polyester is also a preferred embodiment.

好適な市販品としては、第一工業製薬製 DKエステルSS(モノエステル100%、HLB=19)、DKエステルF−110(モノエステル/ジ・トリ・ポリエステル=質量比50/50、HLB=11)、DKエステルF−90(モノエステル/ジ・トリ・ポリエステル=質量比45/55、HLB=9.5)、DKエステルF−70(モノエステル/ジ・トリ・ポリエステル=質量比40/60、HLB=8)、DKエステルF−50(モノエステル/ジ・トリ・ポリエステル=質量比30/70、HLB=6)などが挙げられる。なお上記においてモノエステルとは、ステアリン酸モノエステル/パルミチン酸モノエステル=質量比70/30の混合物 を意味する。   As a suitable commercial item, DK ester SS (monoester 100%, HLB = 19), DK ester F-110 (monoester / di-tri-polyester = mass ratio 50/50, HLB = 11, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. ), DK ester F-90 (monoester / di-tri polyester = mass ratio 45/55, HLB = 9.5), DK ester F-70 (monoester / di-tri polyester = mass ratio 40/60) , HLB = 8), DK ester F-50 (monoester / di-tri-polyester = mass ratio 30/70, HLB = 6), and the like. In the above, the monoester means a mixture of stearic acid monoester / palmitic acid monoester = mass ratio 70/30.

また、アルキル(ポリ)グルコシドとしては、炭素数が8〜18のアルキル基、好ましくは炭素数9〜14のアルキル基を有する(ポリ)グルコシドであり、複数のアルキル基を置換していても良い。
本発明において、「アルキル(ポリ)グルコシド」と表記する場合、「アルキルグルコシド(糖の縮合度が1の化合物)」及び「アルキルポリグルコシド」の双方又はいずれかを指し、ここで「ポリ」とは糖の縮合度が1より大きいことを表す。本発明におけるアルキルポリグルコシドにおいては、糖の縮合度は、1.1〜5.0であるものが好ましく、1.1〜2.0がさらに好ましい。
具体的な例としては、デシルグルコシド(HLB=10)、ラウリルグリコシド(HLB=11)、炭素数12のアルキル基と炭素数14のアルキル基が混合したアルキルポリグリコシド(糖の縮合度=1.2、HLB=11.5)などが挙げられる。
The alkyl (poly) glucoside is a (poly) glucoside having an alkyl group having 8 to 18 carbon atoms, preferably an alkyl group having 9 to 14 carbon atoms, and a plurality of alkyl groups may be substituted. .
In the present invention, the expression “alkyl (poly) glucoside” refers to both and / or “alkyl glucoside (compound having a sugar condensation degree of 1)” and “alkyl polyglucoside”. Represents that the condensation degree of sugar is larger than 1. In the alkylpolyglucoside in the present invention, the condensation degree of sugar is preferably 1.1 to 5.0, and more preferably 1.1 to 2.0.
Specific examples include decyl glucoside (HLB = 10), lauryl glycoside (HLB = 11), alkyl polyglycoside in which an alkyl group having 12 carbon atoms and an alkyl group having 14 carbon atoms are mixed (condensation degree of sugar = 1. 2, HLB = 11.5).

これらのうちで本発明の界面活性剤Bとして好ましい化合物は、少なくとも一つのショ糖脂肪酸モノエステルを含有したショ糖脂肪酸エステル、またはデシルグルコシドである。   Among these, a preferable compound as the surfactant B of the present invention is sucrose fatty acid ester containing at least one sucrose fatty acid monoester, or decylglucoside.

本発明で用いる上記した界面活性剤A、および界面活性剤Bの添加量は、前記いずれの態様をとるものであっても、総量として、研磨に使用する際の金属用研磨液(即ち、水または水溶液で希釈する場合は希釈後の金属用研磨液)中、それぞれ独立に1〜1000ppmの範囲が好ましく、より好ましくは10〜800ppmの範囲、更に好ましくは20〜600ppmの範囲である。
界面活性剤Aと界面活性剤Bとの質量比率としては、界面活性剤Aの含有量を(a)とし、界面活性剤Bの含有量を(b)としたとき、質量基準で(a)/(b)が0.3〜10の範囲が好ましく、0.5〜5.0の範囲がより好ましく、0.7〜1.0の範囲がさらに好ましい。この範囲内であると研磨速度およびディッシングが良好である。
The addition amount of the above-described surfactant A and surfactant B used in the present invention may be any of the above-described embodiments, and as a total amount, the metal polishing liquid (i.e. water) Or when diluting with aqueous solution, the range of 1-1000 ppm is each independently preferable in the metal polishing liquid after dilution), More preferably, it is the range of 10-800 ppm, More preferably, it is the range of 20-600 ppm.
As the mass ratio of the surfactant A and the surfactant B, the content of the surfactant A is (a), and the content of the surfactant B is (b). / (B) is preferably in the range of 0.3 to 10, more preferably in the range of 0.5 to 5.0, and still more preferably in the range of 0.7 to 1.0. Within this range, the polishing rate and dishing are good.

本発明の効果を損なわない範囲内において、他の構造の非イオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤を添加して使用することもできる。   As long as the effects of the present invention are not impaired, a nonionic surfactant, an anionic surfactant, a cationic surfactant, and an amphoteric surfactant having other structures may be added and used.

界面活性剤A、界面活性剤B以外の非イオン性界面活性剤で、本発明に使用可能な非イオン性界面活性剤としては、具体的には、ソルビタン脂肪酸エステル(例えば、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタントリステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエート、ソルビタンセスキオレエート)、グリセリン脂肪酸エステル(例えば、グリセロールモノステアレート、グリセロールモノオレエート)、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、脂肪酸アルカノールアミド(例えば、ヤシ脂肪酸ジエタノールアミド)等が挙げられる。また、フッ素系界面活性剤、アセチレン含有非イオン性界面活性剤(例えば、ジイソブチルジメチルブチンジオールポリオキシエチレングリコールエーテル)等が挙げられる。   Specific examples of the nonionic surfactant other than the surfactant A and the surfactant B that can be used in the present invention include sorbitan fatty acid esters (for example, sorbitan monolaurate, Sorbitan monopalmitate, sorbitan monostearate, sorbitan tristearate, sorbitan monooleate, sorbitan trioleate, sorbitan sesquioleate), glycerin fatty acid ester (eg glycerol monostearate, glycerol monooleate), polyglycerin ester Sorbitan ester, propylene glycol ester, fatty acid alkanolamide (for example, coconut fatty acid diethanolamide) and the like. Moreover, a fluorine-type surfactant, an acetylene containing nonionic surfactant (For example, diisobutyl dimethyl butynediol polyoxyethylene glycol ether) etc. are mentioned.

またアニオン性界面活性剤としては、カルボン酸系、スルホン酸系、リン酸エステル系、硫酸エステル系及びそれらの混合系界面活性剤が好ましく、特にカルボン酸系及び硫酸エステル系界面活性剤が好ましい。   As the anionic surfactant, carboxylic acid, sulfonic acid, phosphate ester, sulfate ester and mixed surfactants thereof are preferable, and carboxylic acid and sulfate surfactants are particularly preferable.

カルボン酸系界面活性剤としては、−CONR−基(Rは、H、またはメチル基を表す。)を有するものが好ましい。例えば、N−アシルアミノ酸塩(例えば、ヤシ油脂肪酸サルコシントリエタノールアミン、ラウロイルサルコシンカリウム、オレイルサルコシン、ラウロイルメチルアラニンナトリウム)、が挙げられる。 As the carboxylic acid surfactant, those having a —CONR 4 — group (R 4 represents H or a methyl group) are preferable. Examples include N-acyl amino acid salts (for example, coconut oil fatty acid sarcosine triethanolamine, lauroyl sarcosine potassium, oleyl sarcosine, sodium lauroylmethylalanine).

スルホン酸系界面活性剤としては、フェニル基、−CONR−基(Rは、H、または炭素数1〜3のアルキル基を表す。)、及び−COO−基からなる群より選ばれる少なくとも一つの基を有するものが好ましい。例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸、ヤシ油脂肪酸メチルタウリンナトリウム、ジ(あるいはモノ)アルキルスルホコハク酸(例えば、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、炭素数12〜14のアルキルエーテル−ポリオキシエチレン4付加体のスルホコハク酸二ナトリウム)、などが挙げられる。 The sulfonic acid surfactant is at least selected from the group consisting of a phenyl group, a —CONR 5 — group (R 5 represents H or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms), and a —COO— group. Those having one group are preferred. For example, dodecylbenzenesulfonic acid, coconut oil fatty acid methyl taurine sodium, di (or mono) alkylsulfosuccinic acid (for example, sodium dioctylsulfosuccinate, disodium sulfosuccinate of alkyl ether-polyoxyethylene 4-adduct having 12 to 14 carbon atoms) ), Etc.

リン酸エステル系界面活性剤としては、ポリオキシエチレン基、またはフェニル基を有するものが好ましい。例えば、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルリン酸、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸(例えば、ジ−(ポリオキシエチレン10付加体)のラウリルエーテルリン酸ナトリウム、ジ(ポリオキシエチレン2付加体−炭素数12〜15のアルキルエーテルリン酸)、などが挙げられる。   As the phosphate ester surfactant, those having a polyoxyethylene group or a phenyl group are preferable. For example, polyoxyethylene alkylphenyl ether phosphoric acid, polyoxyethylene alkyl ether phosphoric acid (for example, di- (polyoxyethylene 10 adduct) sodium lauryl ether phosphate, di (polyoxyethylene diadduct-carbon number 12) ˜15 alkyl ether phosphoric acid), and the like.

硫酸エステル系界面活性剤としては、ポリオキシエチレン基、または−CONR−基(Rは、Hまたはメチル基を表す。)を有するものが好ましい。例えば、ポリオキシエチレンヤシ油脂肪酸モノエタノールアミド硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸(例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸トリエタノールアミン)、などが挙げられる。 As the sulfate ester surfactant, those having a polyoxyethylene group or a —CONR 6 — group (R 6 represents H or a methyl group) are preferable. For example, polyoxyethylene coconut oil fatty acid sodium monoethanolamide sulfate, polyoxyethylene alkyl ether sulfate (for example, sodium polyoxyethylene lauryl ether sulfate, polyoxyethylene lauryl ether sulfate triethanolamine) and the like can be mentioned.

これらのアニオン性界面活性剤は、アルカリ金属塩(例えば、ナトリウム塩、カリウム塩)、アンモニウム塩、及びアミン塩(例えば、トリエタノールアミン塩)を形成していてもよい。好ましくはアミン塩であり、特に好ましくはアンモニウム塩、カリウム塩である。   These anionic surfactants may form alkali metal salts (for example, sodium salts, potassium salts), ammonium salts, and amine salts (for example, triethanolamine salts). An amine salt is preferable, and an ammonium salt and a potassium salt are particularly preferable.

またカチオン性界面活性剤としては、アルキルアミン塩類(例えば、ココナットアミンアセテート、ステアリルアミンアセテート)、第四級アンモニウム塩類(例えば、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド、セチルトリメチルアンモニウムクロライド、ジステアリルジメチルアンモニウムクロライド、アルキルベンジルジメチルアンモニウムクロライド)、アルキルピリジニウム塩類(例えば、セチルピリジニウムクロライド)等が挙げられる。   Examples of cationic surfactants include alkylamine salts (for example, coconut amine acetate, stearylamine acetate), quaternary ammonium salts (for example, lauryltrimethylammonium chloride, stearyltrimethylammonium chloride, cetyltrimethylammonium chloride, distearyl). Dimethylammonium chloride, alkylbenzyldimethylammonium chloride), alkylpyridinium salts (for example, cetylpyridinium chloride) and the like.

両性界面活性剤としては、アルキルベタイン型(例えば、ラウリンベタイン(ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ステアリルベタイン、2−アルキル−N−カルボキシメチル−N−ヒドロキシエチルイミダゾリウムベタイン)、アミンオキサイド型(例えば、ラウリルジメチルアミンオキサイド)等が挙げられる。
これら、本発明における界面活性剤A、界面活性剤Bに包含されない他の構造界面活性剤の添加量としては、界面活性剤A及び界面活性剤Bの総量に対して0.5以下とすることが好ましい。
Amphoteric surfactants include alkylbetaine types (for example, lauric betaine (lauryldimethylaminoacetic acid betaine, stearylbetaine, 2-alkyl-N-carboxymethyl-N-hydroxyethylimidazolium betaine), amine oxide type (for example, lauryl). Dimethylamine oxide) and the like.
The addition amount of other structural surfactants not included in the surfactant A and the surfactant B in the present invention is 0.5 or less with respect to the total amount of the surfactant A and the surfactant B. Is preferred.

<(C)酸化剤>
本発明の金属用研磨液は、被研磨物の金属を酸化する酸化剤を含有する。
酸化剤としては、例えば、過酸化水素、ペルオキソ二硫酸塩、過酸化物、硝酸塩、ヨウ素酸塩、過ヨウ素酸塩、次亜塩素酸塩、亜塩素酸塩、塩素酸塩、過塩素酸塩、過硫酸塩、重クロム酸塩、過マンガン酸塩、オゾン水及び銀(II)塩、鉄(III)塩が挙げられる。
<(C) Oxidizing agent>
The metal polishing liquid of the present invention contains an oxidizing agent that oxidizes the metal of the object to be polished.
Examples of the oxidizing agent include hydrogen peroxide, peroxodisulfate, peroxide, nitrate, iodate, periodate, hypochlorite, chlorite, chlorate, and perchlorate. Persulfates, dichromates, permanganates, ozone water and silver (II) salts, iron (III) salts.

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

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

アミノポリカルボン酸及びその塩としては、エチレンジアミン−N,N,N’、N’−四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、1,3−ジアミノプロパン−N,N,N’、N’−四酢酸、1,2−ジアミノプロパン−N,N,N’、N’−四酢酸、エチレンジアミン−N,N’−ジコハク酸(ラセミ体)、エチレンジアミンジコハク酸(SS体)、N−(2−カルボキシラートエチル)−L−アスパラギン酸、N−(カルボキシメチル)−L−アスパラギン酸、β−アラニンジ酢酸、メチルイミノジ酢酸、ニトリロ三酢酸、シクロヘキサンジアミン四酢酸、イミノジ酢酸、グリコールエーテルジアミン四酢酸、エチレンジアミン1−N,N’−二酢酸、エチレンジアミンオルトヒドロキシフェニル酢酸、N,N−ビス(2−ヒドロキシベンジル)エチレンジアミン−N,N−ジ酢酸など及びその塩が挙げられる。対塩の種類は、アルカリ金属塩及びアンモニウム塩が好ましく、特にはアンモニウム塩が好ましい。   Examples of aminopolycarboxylic acids and salts thereof include ethylenediamine-N, N, N ′, N′-tetraacetic acid, diethylenetriaminepentaacetic acid, 1,3-diaminopropane-N, N, N ′, N′-tetraacetic acid, , 2-Diaminopropane-N, N, N ′, N′-tetraacetic acid, ethylenediamine-N, N′-disuccinic acid (racemic), ethylenediamine disuccinic acid (SS), N- (2-carboxylate ethyl) ) -L-aspartic acid, N- (carboxymethyl) -L-aspartic acid, β-alanine diacetic acid, methyliminodiacetic acid, nitrilotriacetic acid, cyclohexanediaminetetraacetic acid, iminodiacetic acid, glycol etherdiaminetetraacetic acid, ethylenediamine 1-N, N′-diacetic acid, ethylenediamine orthohydroxyphenylacetic acid, N, N-bis (2-hydroxybenzidine ) Ethylenediamine -N, it includes and salts thereof such as N- diacetic acid. The kind of the counter salt is preferably an alkali metal salt or an ammonium salt, and particularly preferably an ammonium salt.

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

前記酸化剤の中でも、過酸化水素、過硫酸塩、並びに鉄(III)のエチレンジアミン−N,N,N’、N’−四酢酸、1,3−ジアミノプロパン−N,N,N’、N’−四酢酸及びエチレンジアミンジコハク酸(SS体)の錯体が最も好ましい。   Among the oxidizing agents, hydrogen peroxide, persulfate, and iron (III) ethylenediamine-N, N, N ′, N′-tetraacetic acid, 1,3-diaminopropane-N, N, N ′, N A complex of '-tetraacetic acid and ethylenediamine disuccinic acid (SS form) is most preferred.

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

酸化剤は、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秒以内に混合することである。   The oxidizing agent is preferably used by mixing with a composition containing other components other than the oxidizing agent when polishing using 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. Mixing within 5 seconds immediately before feeding to the polishing surface.

<(D)有機酸>
本発明に係る金属用研磨液は、更に少なくとも1種の有機酸を含有する。ここでいう有機酸は、金属の酸化剤ではなく、酸化の促進、pH調整、緩衝剤としての作用を有する。
有機酸の例として、例えば、有機酸、アミノ酸が挙げられる。
<(D) Organic acid>
The metal polishing slurry according to the present invention further contains at least one organic acid. The organic acid here is not a metal oxidizing agent, but has an action of promoting oxidation, adjusting pH, and buffering agent.
Examples of organic acids include organic acids and amino acids.

有機酸としては、水溶性のものが望ましい。以下の群から選ばれたものがより適している。
即ち、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、2−メチル酪酸、n−ヘキサン酸、3,3−ジメチル酪酸、2−エチル酪酸、4−メチルペンタン酸、n−ヘプタン酸、2−メチルヘキサン酸、n−オクタン酸、2−エチルヘキサン酸、安息香酸、グリコール酸、サリチル酸、グリセリン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、マレイン酸、フタル酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、乳酸、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸、イミノ二酢酸、アセドアミドイミノ二酢酸、ニトリロ三プロパン酸、ニトリロ三メチルホスホン酸、ジヒドロキシエチルグリシン、トリシン、及びそれらのアンモニウム塩やアルカリ金属塩等の塩、アンモニウム塩類、又はそれらの混合物等が挙げられる。
The organic acid is preferably water-soluble. Those selected from the following group are more suitable.
That is, formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, 2-methylbutyric acid, n-hexanoic acid, 3,3-dimethylbutyric acid, 2-ethylbutyric acid, 4-methylpentanoic acid, n-heptanoic acid, 2-methyl Hexanoic acid, n-octanoic acid, 2-ethylhexanoic acid, benzoic acid, glycolic acid, salicylic acid, glyceric acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, maleic acid, phthalic acid, apple Acid, tartaric acid, citric acid, lactic acid, hydroxyethyliminodiacetic acid, iminodiacetic acid, acedamidoiminodiacetic acid, nitrilotripropanoic acid, nitrilotrimethylphosphonic acid, dihydroxyethylglycine, tricine, and ammonium salts and alkali metals thereof Examples thereof include salts such as salts, ammonium salts, and mixtures thereof.

また、アミノ酸としては、水溶性のものが好ましい。以下の群から選ばれたものがより適している。
即ち、グリシン、L−アラニン、β−アラニン、L−2−アミノ酪酸、L−ノルバリン、L−バリン、L−ロイシン、L−ノルロイシン、L−イソロイシン、L−アロイソロイシン、L−フェニルアラニン、L−プロリン、サルコシン、L−オルニチン、L−リシン、タウリン、L−セリン、L−トレオニン、L−アロトレオニン、L−ホモセリン、L−チロシン、3,5−ジヨード−L−チロシン、β−(3,4−ジヒドロキシフェニル)−L−アラニン、L−チロキシン、4−ヒドロキシ−L−プロリン、L−システィン、L−メチオニン、L−エチオニン、L−ランチオニン、L−シスタチオニン、L−シスチン、L−システィン酸、L−アスパラギン酸、L−グルタミン酸、S−(カルボキシメチル)−L−システィン、4−アミノ酪酸、L−アスパラギン、L−グルタミン、アザセリン、L−アルギニン、L−カナバニン、L−シトルリン、δ−ヒドロキシ−L−リシン、クレアチン、L−キヌレニン、L−ヒスチジン、1−メチル−L−ヒスチジン、3−メチル−L−ヒスチジン、エルゴチオネイン、L−トリプトファン、アクチノマイシンC1、アパミン、アンギオテンシンI、アンギオテンシンII及びアンチパイン等が挙げられる。
Moreover, as an amino acid, a water-soluble thing is preferable. Those selected from the following group are more suitable.
That is, glycine, L-alanine, β-alanine, L-2-aminobutyric acid, L-norvaline, L-valine, L-leucine, L-norleucine, L-isoleucine, L-alloisoleucine, L-phenylalanine, L- Proline, sarcosine, L-ornithine, L-lysine, taurine, L-serine, L-threonine, L-allothreonine, L-homoserine, L-tyrosine, 3,5-diiodo-L-tyrosine, β- (3 4-Dihydroxyphenyl) -L-alanine, L-thyroxine, 4-hydroxy-L-proline, L-cystine, L-methionine, L-ethionine, L-lanthionine, L-cystathionine, L-cystine, L-cysteic acid , L-aspartic acid, L-glutamic acid, S- (carboxymethyl) -L-cysteine, 4-aminobutyric acid Acid, L-asparagine, L-glutamine, azaserine, L-arginine, L-canavanine, L-citrulline, δ-hydroxy-L-lysine, creatine, L-kynurenine, L-histidine, 1-methyl-L-histidine, Examples include 3-methyl-L-histidine, ergothioneine, L-tryptophan, actinomycin C1, apamin, angiotensin I, angiotensin II, and antipine.

本発明においては、上記の有機酸、又はアミノ酸の中でも、特に以下のアミノカルボン酸を用いることが好ましい。
即ち、グリシン、イミノ二酢酸、メチルイミノ二酢酸、n−メチルグリシン、ニトリロ三プロパン酸、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸、β−アラニン、グリシルグリシン、ジヒドロキシエチルグリシン、アセドアミドイミノ二酢酸、トリシン等である。
In the present invention, among the above organic acids or amino acids, it is particularly preferable to use the following aminocarboxylic acids.
That is, glycine, iminodiacetic acid, methyliminodiacetic acid, n-methylglycine, nitrilotripropanoic acid, hydroxyethyliminodiacetic acid, β-alanine, glycylglycine, dihydroxyethylglycine, acedamidoiminodiacetic acid, tricine, etc. is there.

本発明の金属用研磨液において、上記有機酸は単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
また、これらの有機酸は、常法に従って合成できるほか、市販品を使用してもよい。
In the metal polishing slurry of the present invention, the organic acids may be used alone or in combination of two or more.
These organic acids can be synthesized according to a conventional method, or commercially available products may be used.

有機酸の添加量は、研磨に使用する際の金属用研磨液の1L中、0.005〜0.5molとすることが好ましく、0.01〜0.3molとすることがより好ましく、0.05〜0.3molとすることが特に好ましい。即ち、有機酸の添加量は、研磨速度向上の点で0.005mol以上が好ましく、ディッシングを悪化させない点で0.5mol以下が好ましい。   The addition amount of the organic acid is preferably 0.005 to 0.5 mol, more preferably 0.01 to 0.3 mol in 1 L of the metal polishing liquid used for polishing. It is especially preferable to set it as 05-0.3 mol. That is, the addition amount of the organic acid is preferably 0.005 mol or more from the viewpoint of improving the polishing rate, and preferably 0.5 mol or less from the viewpoint of not worsening dishing.

無機酸としては、硫酸、硝酸、ホウ酸、燐酸などが挙げられ、無機酸の中では硫酸、硝酸、燐酸が好ましい。   Examples of the inorganic acid include sulfuric acid, nitric acid, boric acid, phosphoric acid, and among the inorganic acids, sulfuric acid, nitric acid, and phosphoric acid are preferable.

無機酸の添加量は、研磨に使用する際の金属用研磨液の1L中、0.005〜0.5molとすることが好ましく、0.03〜0.3molとすることがより好ましく、0.05〜0.3molとすることが特に好ましい。即ち、無機酸の添加量は、研磨速度向上の点で0.005mol以上が好ましく、ディッシングを悪化させない点で0.5mol以下が好ましい。   The addition amount of the inorganic acid is preferably 0.005 to 0.5 mol, more preferably 0.03 to 0.3 mol in 1 L of the metal polishing liquid used for polishing. It is especially preferable to set it as 05-0.3 mol. That is, the addition amount of the inorganic acid is preferably 0.005 mol or more from the viewpoint of improving the polishing rate, and 0.5 mol or less is preferable from the viewpoint of not deteriorating dishing.

〔pH〕
本発明においては、研磨面への吸着性や反応性、研磨金属の溶解性、被研磨面の電気化学的性質、化合物官能基の解離状態、液としての安定性などにより、適時pHを設定することが好ましい。
本発明の金属用研磨液のpHは3〜10であることが好ましく、pH4〜9であることが好ましく、より好ましくはpH6〜8の範囲である。この範囲において本発明の金属用研磨液は、特に優れた効果を発揮する。なお、本発明の研磨液は水を含まない形態であってもよい。この場合、上記pHは、本発明の金属用研磨液を、研磨に使用する状態での水に溶かした場合の値を表す。
[PH]
In the present invention, the timely pH is set according to the adsorptivity and reactivity to the polishing surface, the solubility of the polishing metal, the electrochemical properties of the surface to be polished, the dissociation state of the compound functional group, the stability as a liquid, etc. It is preferable.
The pH of the metal polishing slurry of the present invention is preferably 3 to 10, preferably 4 to 9, and more preferably 6 to 8. In this range, the metal polishing slurry of the present invention exhibits particularly excellent effects. The polishing liquid of the present invention may be in a form that does not contain water. In this case, the above pH represents a value when the metal polishing liquid of the present invention is dissolved in water in a state used for polishing.

<(E)複素環化合物>
また、本発明では、金属用研磨液の防食剤として従来より用いられている下記の(E)複素環化合物を併用する。
(E)複素環化合物としては、1,2,3,4−テトラゾール、5−アミノ−1,2,3,4−テトラゾール、5−メチル−1,2,3,4−テトラゾール、1H−テトラゾール−5−酢酸、1H−テトラゾール−5−コハク酸、1,2,3−トリアゾール、4−アミノ−1,2,3−トリアゾール、4,5−ジアミノ−1,2,3−トリアゾール、4−カルボキシ−1H−1,2,3−トリアゾール、4,5−ジカルボキシ−1H−1,2,3−トリアゾール、1H−1,2,3−トリアゾール−4−酢酸、4−カルボキシ−5−カルボキシメチル−1H−1,2,3−トリアゾール、1,2,4−トリアゾール、3−アミノ−1,2,4−トリアゾール、3,5−ジアミノ−1,2,4−トリアゾール、3−カルボキシ−1,2,4−トリアゾール、3,5−ジカルボキシ−1,2,4−トリアゾール、1,2,4−トリアゾール−3−酢酸、1Hベンゾトリアゾール、1H−ベンゾトリアゾール−5−カルボン酸等が挙げられる。
<(E) Heterocyclic compound>
Moreover, in this invention, the following (E) heterocyclic compound conventionally used as a corrosion inhibitor of metal polishing liquid is used together.
(E) As heterocyclic compounds, 1,2,3,4-tetrazole, 5-amino-1,2,3,4-tetrazole, 5-methyl-1,2,3,4-tetrazole, 1H-tetrazole -5-acetic acid, 1H-tetrazole-5-succinic acid, 1,2,3-triazole, 4-amino-1,2,3-triazole, 4,5-diamino-1,2,3-triazole, 4- Carboxy-1H-1,2,3-triazole, 4,5-dicarboxy-1H-1,2,3-triazole, 1H-1,2,3-triazole-4-acetic acid, 4-carboxy-5-carboxy Methyl-1H-1,2,3-triazole, 1,2,4-triazole, 3-amino-1,2,4-triazole, 3,5-diamino-1,2,4-triazole, 3-carboxy- 1,2,4-G Azole, 3,5-dicarboxy-1,2,4-triazole, 1,2,4-triazole-3-acetic acid, 1H-benzotriazole, 1H-benzotriazole-5-carboxylic acid and the like.

上記の化合物で特に好ましくは、1,2,3,4−テトラゾール、5−アミノ−1,2,3,4−テトラゾール、5−メチル−1,2,3,4−テトラゾール、1H−テトラゾール−5−酢酸、1H−テトラゾール−5−コハク酸などである。   Particularly preferred among the above compounds are 1,2,3,4-tetrazole, 5-amino-1,2,3,4-tetrazole, 5-methyl-1,2,3,4-tetrazole, 1H-tetrazole- 5-acetic acid, 1H-tetrazole-5-succinic acid and the like.

<砥粒>
本発明の金属用研磨液は砥粒を含有することができる。好ましい砥粒としては、例えば、シリカ(沈降シリカ、フュームドシリカ、コロイダルシリカ、合成シリカ)、セリア、アルミナ、チタニア、ジルコニア、ゲルマニア、酸化マンガン、炭化ケイ素、ポリスチレン、ポリアクリル、ポリテレフタレートなどが挙げられる。
また、砥粒は、平均粒径が5〜1000nmの粒子が好ましく、特には10〜200nmが好ましい。
砥粒を用いる場合の添加量としては、使用する際の金属用研磨液の全質量に対して0.01〜20質量%であることが好ましく、0.05〜5質量%の範囲であることがより好ましい。研磨速度の向上とウエハ面内の研磨速度のばらつきの低減における充分な効果を得る上で0.01質量%以上が好ましく、CMPによる研磨速度が飽和するため、20質量%以下が好ましい。
<Abrasive grains>
The metal-polishing liquid of the present invention can contain abrasive grains. Examples of preferable abrasive grains include silica (precipitated silica, fumed silica, colloidal silica, synthetic silica), ceria, alumina, titania, zirconia, germania, manganese oxide, silicon carbide, polystyrene, polyacryl, polyterephthalate, and the like. It is done.
The abrasive grains are preferably particles having an average particle diameter of 5 to 1000 nm, particularly preferably 10 to 200 nm.
The addition amount when using abrasive grains is preferably 0.01 to 20% by mass, and in the range of 0.05 to 5% by mass, based on the total mass of the metal polishing liquid used. Is more preferable. 0.01% by mass or more is preferable for obtaining a sufficient effect in improving the polishing rate and reducing variation in the polishing rate within the wafer surface, and 20% by mass or less is preferable because the polishing rate by CMP is saturated.

〔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/又は銅合金からなる配線を持つ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、さらには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 made of copper metal and / or 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, and 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以下で特には0.10μm以下、更には0.08μm以下、一方、MPUデバイス系では0.12μm以下で特には0.09μm以下、更には0.07μm以下の配線を持つ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, a DRAM device system having a half pitch of 0.15 μm or less, particularly 0.10 μm or less, more preferably 0.08 μm or less, while MPU device system is 0.12 μm or less. In particular, an LSI having a wiring of 0.09 μm or less, more preferably 0.07 μm or less is preferable. 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、Ru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, WN, and Ru are particularly preferable, and Ta and TaN are particularly preferable.

〔研磨方法〕
金属用研磨液は、濃縮液であって使用する際に水を加えて希釈して使用液とする場合、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。本発明の金属用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。
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、5〜500g/cmであることが好ましく、研磨速度のウエハ面内均一性及びパターンの平坦性を満足するためには、12〜240g/cmであることがより好ましい。
[Polishing method]
The metal polishing liquid is a concentrated liquid, and when used, it is diluted with water to make a working liquid, or each component is mixed in the form of an aqueous solution described in the next section, and water is added if necessary. In some cases, it is used as a working solution after dilution. The polishing method using the metal polishing liquid of the present invention can be applied to any case, and the polishing liquid is supplied to the polishing pad on the polishing surface plate and brought into contact with the surface to be polished to thereby connect the surface to be polished and the polishing pad. This is a polishing method in which polishing is performed by relative movement.
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 5 to 500 g / cm 2 in order to satisfy the uniformity of the polishing rate within the wafer surface and the flatness of the pattern. Is more preferably 12 to 240 g / cm 2 .

研磨している間、研磨パッドには金属用研磨液をポンプ等で連続的に供給する。この供給量に制限はないが、研磨パッドの表面が常に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金属用研磨液の成分を合計した成分が、金属用研磨液を使用して研磨する際の成分となるようにする。水溶液で希釈して使用する場合は、溶解しにくい成分を水溶液の形で配合することができ、より濃縮した金属用研磨液を調製することができる。   During polishing, a polishing liquid for metal 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. After the polishing, the semiconductor substrate 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 that contains 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 metal polishing liquid to be diluted is a metal. It becomes the component at the time of grinding | polishing using the polishing liquid. 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 metal polishing liquid can be prepared.

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

金属用研磨液の供給速度は100〜500ml/minが好ましく、研磨速度のウエハ面内均一性及びパターンの平坦性を満足するためには、150〜300ml/minであることがより好ましい。   The supply rate of the metal polishing liquid is preferably 100 to 500 ml / min, and more preferably 150 to 300 ml / min in order to satisfy the uniformity of the polishing rate within the wafer surface and the flatness of the pattern.

濃縮された金属用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、金属用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金属用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金属用研磨液を供給し、研磨をする方法がある。   As a method of diluting and polishing the concentrated metal polishing liquid with water or an aqueous solution, a pipe for supplying the metal polishing liquid and a pipe for supplying water or an aqueous solution are provided independently, and a predetermined amount of liquid is supplied from each. This is a method of polishing while supplying to the polishing pad and mixing by the relative movement of the polishing pad and the surface to be polished. Alternatively, there is a method in which a predetermined amount of concentrated metal polishing liquid and water or an aqueous solution are mixed in one container, and then the mixed metal polishing liquid is supplied to a polishing pad for polishing.

本発明の別の研磨方法は、金属用研磨液が含有すべき成分を少なくとも2つの構成成分に分けて、それらを使用する際に、水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(1)とし、酸、添加剤、界面活性剤及び水を1つの構成成分(2)とし、それらを使用する際に水または水溶液で構成成分(1)と構成成分(2)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(1)と(2)に分け、酸化剤、添加剤及び界面活性剤を1つの構成成分(1)とし、酸、添加剤、界面活性剤及び水を1つの構成成分(2)とし、それらを使用する際に水または水溶液を加え構成成分(1)と構成成分(2)を希釈して使用する。この例の場合、構成成分(1)と構成成分(2)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。
According to another polishing method of the present invention, a component to be contained in a metal polishing liquid is divided into at least two components, and when using them, a water or aqueous solution is added to dilute the polishing pad on a polishing platen. The surface to be polished is brought into contact with the surface to be polished, and the surface to be polished and the polishing pad are moved relative to each other for polishing.
For example, an oxidizing agent is one component (1), an acid, an additive, a surfactant, and water are one component (2), and when they are used, the component (1) Dilute component (2) for use.
Further, the low-solubility additive is divided into two components (1) and (2), and the oxidizing agent, additive and surfactant are one component (1), and the acid, additive, surfactant and Water is used as one component (2), and when they are used, water or an aqueous solution is added to dilute component (1) and component (2). In the case of this example, three pipes for supplying the component (1), the component (2), and water or an aqueous solution are required, and dilution mixing is performed on one pipe for supplying the three pipes 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.

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、さら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金属用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, it is a method in which 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 pipe for water or an aqueous solution is further combined. 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. A method for supplying a diluted metal polishing liquid to a 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 piping can be employed. When the temperature of one component containing an oxidant is increased to 40 ° C. or higher, the oxidant may be decomposed. Therefore, the heated component and the oxidation for cooling the heated component When mixed with one component containing an agent, the temperature is set to 40 ° C. or lower.

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

〔パッド〕
研磨用のパッドは、無発泡構造パッドでも発泡構造パッドでもよい。前者はプラスチック板のように硬質の合成樹脂バルク材をパッドに用いるものである。また、後者は更に独立発泡体(乾式発泡系)、連続発泡体(湿式発泡系)、2層複合体(積層系)の3つがあり、特には2層複合体(積層系)が好ましい。発泡は、均一でも不均一でもよい。
更に研磨に用いる砥粒(例えば、セリア、シリカ、アルミナ、樹脂など)を含有したものでもよい。また、それぞれに硬さは軟質のものと硬質のものがあり、どちらでもよく、積層系ではそれぞれの層に異なる硬さのものを用いることが好ましい。材質としては不織布、人工皮革、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエステル、ポリカーボネート等が好ましい。また、研磨面と接触する面には、格子溝/穴/同心溝/らせん状溝などの加工を施してもよい。
〔pad〕
The polishing pad may be a non-foamed structure pad or a foamed structure pad. The former uses a hard synthetic resin bulk material like a plastic plate for a pad. Further, the latter further includes three types of a closed foam (dry foam system), a continuous foam (wet foam system), and a two-layer composite (laminated system), and a two-layer composite (laminated system) is particularly preferable. Foaming may be uniform or non-uniform.
Further, it may contain abrasive grains (for example, ceria, silica, alumina, resin, etc.) used for polishing. In addition, the hardness may be either soft or hard, and either may be used. In the laminated system, it is preferable to use a different hardness for each layer. The material is preferably non-woven fabric, artificial leather, polyamide, polyurethane, polyester, polycarbonate or the like. In addition, the surface contacting the polishing surface may be subjected to processing such as lattice grooves / holes / concentric grooves / helical grooves.

〔ウエハ〕
本発明の金属用研磨液でCMPを行なう対象ウエハは、径が200mm以上であることが好ましく、特には300mm以上が好ましい。300mm以上である時に顕著に本発明の効果を発揮する。
[Wafer]
The 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, and 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、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。
(実施例1〜5、および比較例1〜3)
下記に示す組成(組成1)により、研磨液を調製し、実施例1〜7、および比較例1〜5の金属用研磨液を得た。この各金属用研磨液を用いて、下記に示す方法により評価した。結果を表2に示した。
Hereinafter, the present invention will be described by way of examples. The present invention is not limited to these examples.
(Examples 1-5 and Comparative Examples 1-3)
A polishing liquid was prepared with the composition shown below (Composition 1), and metal polishing liquids of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 5 were obtained. Using each of these metal polishing liquids, evaluation was carried out by the following methods. The results are shown in Table 2.

(組成1)
界面活性剤A 表1に記載
界面活性剤B 表1に記載
30%過酸化水素〔酸化剤〕 10g/L
グリシン〔有機酸〕 10g/L
ベンゾトリアゾール〔複素環化合物〕 100mg/L
コロイダルシリカ(平均粒子径30nm:砥粒) 5g/L
純水を加えて全量 1000mL
pH(アンモニア水と硝酸で調整) pH7.0
(Composition 1)
Surfactant A Listed in Table 1 Surfactant B Listed in Table 1 30% Hydrogen peroxide [Oxidizing agent] 10 g / L
Glycine [organic acid] 10g / L
Benzotriazole [heterocyclic compound] 100 mg / L
Colloidal silica (average particle size 30 nm: abrasive grains) 5 g / L
Add pure water, total volume 1000mL
pH (adjusted with ammonia water and nitric acid) pH 7.0

(評価方法)
1.研磨速度
研磨装置として荏原製作所製装置「FREX−300」を使用し、下記の条件で、スラリーを供給しながら各ウェハに設けられた膜を研磨し、その研磨速度を算出した。
(Evaluation methods)
1. Polishing rate A device “FREX-300” manufactured by Ebara Corporation was used as a polishing device, and the film provided on each wafer was polished while supplying slurry under the following conditions, and the polishing rate was calculated.

・基盤 :12inch銅膜付きシリコンウェハ
・テ−ブル回転数:104rpm
・ヘッド回転数 :105rpm
(加工線速度=1.0m/s)
・研磨圧力 :10.5kPa
・研磨パッド :ローム アンド ハース社製 品番IC−1400
(K−grv)+(A21)
・スラリー供給速度:190ml/分
・ Base: Silicon wafer with 12 inch copper film ・ Table rotation speed: 104 rpm
-Head rotation speed: 105 rpm
(Processing linear velocity = 1.0 m / s)
・ Polishing pressure: 10.5kPa
Polishing pad: Product number IC-1400 manufactured by Rohm and Haas
(K-grv) + (A21)
・ Slurry supply rate: 190 ml / min

研磨前後の電気抵抗から膜厚を換算した。具体的には、下記式を用いて測定した。
研磨速度(nm/分)=(研磨前の銅膜の厚さ−研磨後の銅膜の厚さ)/研磨時間
The film thickness was converted from the electrical resistance before and after polishing. Specifically, it measured using the following formula.
Polishing rate (nm / min) = (thickness of copper film before polishing−thickness of copper film after polishing) / polishing time

2.ディッシング、エロージョン
ディッシング、エロージョン評価用基板は、フォトリソグラフィー工程と反応性イオンエッチング工程によりシリコン酸化膜をパターニングして、幅0.09〜100μm、深さ600nmの配線用溝と接続孔を形成、さらに、スッパタリング法により厚さ20nmのTa膜を形成し、続いてスッパタリング法により厚さ50nmの銅膜を形成後、メッキ法により合計厚さ1000nmの銅膜を形成した12インチウエハを用いた。
この基板を下記の条件で、研磨装置(荏原製作所製装置「FREX−300」)の研磨定盤の研磨布上にスラリーを供給しながら研磨し、オーバポリッシュ30%で100μm/100μmのLine/Spaceでの段差を触針式の段差測定計を用いて測定し、ディッシングを求めた。
また、オーバポリッシュ30%で0.5μm/0.5μmのLine/Spaceでの段差を触針式の段差測定計を用いて測定し、エロージョンを求めた。
2. Dishing, erosion Dishing, erosion evaluation substrate is formed by patterning a silicon oxide film by a photolithography process and a reactive ion etching process to form wiring grooves and connection holes having a width of 0.09 to 100 μm and a depth of 600 nm. A 12-inch wafer was used in which a Ta film having a thickness of 20 nm was formed by a sputtering method, a copper film having a thickness of 50 nm was subsequently formed by a sputtering method, and a copper film having a total thickness of 1000 nm was formed by a plating method. .
This substrate is polished under the following conditions while supplying slurry onto a polishing cloth of a polishing surface plate of a polishing apparatus (equipment “FREX-300” manufactured by Ebara Seisakusho), and 100 μm / 100 μm Line / Space with 30% overpolish. The step was measured with a stylus type step meter to obtain dishing.
Further, the erosion was determined by measuring the step in 0.5 μm / 0.5 μm Line / Space with 30% overpolish using a stylus type step gauge.

Figure 2010129941
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表1におけるショ糖脂肪酸モノエステルは、ステアリン酸エステル/パルミチン酸エステル=70/30(質量比)の混合物である第一工業製薬製DKエステルSSを用いた。またショ糖脂肪酸モノエステルとショ糖脂肪酸ジ/トリ/ポリエステルとの50:50(質量比)混合物は、ステアリン酸エステル/パルミチン酸エステル=70/30(質量比)の混合物である第一工業製薬製DKエステルF−110を用いた。   As the sucrose fatty acid monoester in Table 1, DK ester SS manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., which is a mixture of stearic acid ester / palmitic acid ester = 70/30 (mass ratio), was used. The 50:50 (mass ratio) mixture of sucrose fatty acid monoester and sucrose fatty acid di / tri / polyester is a mixture of stearic acid ester / palmitic acid ester = 70/30 (mass ratio). DK ester F-110 produced was used.

Figure 2010129941
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表2から、本発明の実施例1〜7は、界面活性剤Aと界面活性剤Bとを併用することによって、銅の研磨速度を低下させることなく、しかもディッシング、エロージョンが小さく、平坦性が良好であることがわかる。特に界面活性剤A/界面活性剤Bの含有量の比が0.3〜10の範囲内にある実施例1〜5はエロージョンがさらに小さく良好である。これに対し、界面活性剤Aもしくは界面活性剤Bのいずれかを欠いた比較例1および比較例2は、ディッシングが大きく、平坦性に劣るものであった。また界面活性剤AのHLB値が12〜18の範囲内にない界面活性剤Aと、界面活性剤Bとを併用した比較例3、および比較例4はエロージョンが大きく、平坦性に劣るものであった。また界面活性剤Bとして本発明の範囲でないアニオン系界面活性剤を用いた比較例5はエロージョンが大きいものであった。   From Table 2, Examples 1-7 of this invention do not reduce the polishing rate of copper by using surfactant A and surfactant B together, and dishing and erosion are small, and flatness is low. It turns out that it is favorable. In particular, Examples 1 to 5 in which the ratio of the content of surfactant A / surfactant B is within the range of 0.3 to 10 are good because the erosion is further small. In contrast, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 lacking either surfactant A or surfactant B had large dishing and poor flatness. Further, Comparative Example 3 and Comparative Example 4 in which the surfactant A not having the HLB value of the surfactant A in the range of 12 to 18 and the surfactant B are used together have large erosion and poor flatness. there were. Further, Comparative Example 5 using an anionic surfactant not in the scope of the present invention as the surfactant B had a large erosion.

Claims (6)

(A)分子内にポリ(オキシアルキレン)基を有し、且つHLB値が12〜18の範囲である非イオン性界面活性剤、(B)ショ糖脂肪酸エステル及びアルキル(ポリ)グルコシドからなる群より選ばれた1種以上の非イオン性界面活性剤、(C)酸化剤、(D)有機酸、および(E)複素環化合物 を含有する半導体デバイスの化学的機械的平坦化用の金属用研磨液。   (A) A group consisting of a nonionic surfactant having a poly (oxyalkylene) group in the molecule and an HLB value in the range of 12 to 18, (B) sucrose fatty acid ester and alkyl (poly) glucoside For metal for chemical mechanical planarization of a semiconductor device containing one or more nonionic surfactants selected from (C) an oxidizing agent, (D) an organic acid, and (E) a heterocyclic compound Polishing fluid. 前記(A)分子内にポリ(オキシアルキレン)基を有し、且つHLB値が12〜18の範囲である非イオン性界面活性剤の含有量を(a)とし、前記(B)ショ糖脂肪酸エステル、またはアルキル(ポリ)グルコシドから選ばれた1種以上の非イオン性界面活性剤の含有量を(b)としたとき、質量比率(a)/(b)が、0.3〜10の範囲である請求項1に記載の金属用研磨液。   The content of the nonionic surfactant (A) having a poly (oxyalkylene) group in the molecule and an HLB value in the range of 12 to 18 is (a), and (B) the sucrose fatty acid. When the content of one or more nonionic surfactants selected from esters or alkyl (poly) glucosides is (b), the mass ratio (a) / (b) is 0.3 to 10 The metal polishing slurry according to claim 1, which is in a range. 前記ショ糖脂肪酸エステルが、ショ糖脂肪酸モノエステルを含む請求項1または請求項2に記載の金属用研磨液。   The metal polishing slurry according to claim 1 or 2, wherein the sucrose fatty acid ester contains a sucrose fatty acid monoester. 前記アルキル(ポリ)グルコシドが、デシルグルコシド、ラウリルグルコシドから選択される、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の金属用研磨液。   The metal polishing liquid according to any one of claims 1 to 3, wherein the alkyl (poly) glucoside is selected from decyl glucoside and lauryl glucoside. 前記金属用研磨液が、半導体デバイスの化学的機械的平坦化において、主として銅配線の研磨に用いられる請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の金属用研磨液。   The metal polishing liquid according to any one of claims 1 to 4, wherein the metal polishing liquid is mainly used for polishing copper wiring in chemical mechanical planarization of a semiconductor device. 請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の金属用研磨液を研磨定盤上の研磨パッドに供給し、該研磨定盤を回転させることで、該研磨パッドを被研磨体の被研磨面と接触させつつ相対運動させて研磨する化学的機械的研磨方法。   The metal polishing liquid according to any one of claims 1 to 5 is supplied to a polishing pad on a polishing surface plate and the polishing surface plate is rotated to rotate the polishing surface plate. A chemical mechanical polishing method in which polishing is performed by making a relative movement while being in contact with a polishing surface.
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