JP2011114073A - Cmp polishing method - Google Patents

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<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a CMP (Chemical Mechanical Polishing) polishing method, using a CMP polishing liquid for palladium polishing, which can improve a polishing rate of at least a palladium layer as compared with use of a conventional CMP polishing liquid. <P>SOLUTION: The CMP polishing method includes a polishing step in which a polishing pad is arranged opposite a palladium-layer side of a substrate having the palladium layer and while the CMP polishing liquid is supplied to between the palladium layer and polishing pad, the substrate is pressed against the polishing pad from the side opposite from the palladium layer to polish at least a part of the palladium layer with the polishing pad, and is characterized in that the CMP polishing liquid includes 1,2,4-triazole, phosphoric acids, an oxidant, and abrasive grins, and the polishing step includes a dressing step of dressing the polishing pad for ≥10% of a time T from the start to the end of polishing by the polishing pad in a period of the time T. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、CMP研磨方法に関し、より詳しくは、パラジウム研磨用CMP研磨方法に関する。   The present invention relates to a CMP polishing method, and more particularly to a CMP polishing method for palladium polishing.

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

CMPに用いられる金属用の研磨液は、一般に酸化剤及び固体砥粒を有しており、必要に応じてさらに酸化金属溶解剤、保護膜形成剤(金属防食剤)が添加される。研磨は、まず、酸化剤によって金属層表面を酸化し、その酸化層を固体砥粒によって削り取るのが基本的なメカニズムであると考えられている。   The metal polishing liquid used in CMP generally has an oxidizer and solid abrasive grains, and a metal oxide solubilizer and a protective film forming agent (metal corrosion inhibitor) are further added as necessary. Polishing is considered to have a basic mechanism of first oxidizing the surface of the metal layer with an oxidizing agent and scraping the oxidized layer with solid abrasive grains.

溝(凹部)上に堆積した金属層表面の酸化層は、研磨パッドにあまり触れず、固体砥粒による削り取りの効果が及ばないが、研磨パッドに触れる凸部上に堆積した金属層表面の酸化層では、削り取りが進む。従って、CMPの進行とともに、凸部上の金属層が除去されて基板表面は平坦化される(例えば、非特許文献1参照)。   The oxide layer on the surface of the metal layer deposited on the groove (concave portion) does not touch the polishing pad so much and does not have the effect of scraping off with the solid abrasive grains, but the oxidation of the surface of the metal layer deposited on the convex portion that touches the polishing pad. In the layer, scraping proceeds. Therefore, as the CMP progresses, the metal layer on the convex portion is removed and the substrate surface is flattened (for example, see Non-Patent Document 1).

一方、半導体素子の高集積化に伴い多ピン化、狭ピッチ化、さらに薄型実装化が要求されている。さらに、半導体素子と配線基板間での配線遅延やノイズ防止も重要な課題となっている。このために、半導体素子と配線基板との接続方式は、従来のワイヤボンディングを主体とした実装方式に替わりフリップチップ実装方式が広く採用されてきている。   On the other hand, with higher integration of semiconductor elements, there are demands for higher pin count, narrower pitch, and thinner mounting. Furthermore, wiring delay and noise prevention between the semiconductor element and the wiring board are also important issues. For this reason, a flip chip mounting method has been widely adopted as a connection method between a semiconductor element and a wiring board instead of a conventional mounting method mainly using wire bonding.

そして、このフリップチップ実装方式においては、半導体素子の電極端子上に突起電極を形成し、この突起電極を介して配線基板上に形成された接続端子に一括して接合するはんだバンプ接続法が広く使用されている。   In this flip chip mounting method, there is a wide solder bump connection method in which a protruding electrode is formed on an electrode terminal of a semiconductor element and bonded together to a connection terminal formed on the wiring board via the protruding electrode. in use.

また、ワイヤボンディングを用いた実装方式においても、コスト低減を目的として、これまで用いられてきた金ワイヤに変わって、銅ワイヤが採用される動きがある。その際には信頼性を向上させるため、ボンディングパッドにパラジウムやパラジウム合金が用いられる見込みである。 Also, in the mounting method using wire bonding, there is a movement to adopt a copper wire instead of the gold wire used so far for the purpose of cost reduction. In this case, palladium or a palladium alloy is expected to be used for the bonding pad in order to improve reliability.

CMP研磨液としては、基板に形成された窒化チタン又は窒化タンタル等からなる層を研磨対象とするものとして、保護膜形成剤、有機酸を添加した研磨液が知られている(特許文献2参照)。   As a CMP polishing liquid, a polishing liquid to which a protective film forming agent and an organic acid are added is known as a target for polishing a layer made of titanium nitride or tantalum nitride formed on a substrate (see Patent Document 2). ).

また、銅からなる層にCMPを適用する試みは、例えば、2−キノリンカルボン酸を添加した研磨液を用いる方法が知られている(特許文献3参照)。また、ニッケル層にCMPを適用する試みは、例えばHDD磁気ヘッド用研磨液として砥粒、有機酸、酸化剤を添加した研磨液を用いる方法が知られている(特許文献4参照)。   Further, as an attempt to apply CMP to a layer made of copper, for example, a method using a polishing liquid to which 2-quinolinecarboxylic acid is added is known (see Patent Document 3). As an attempt to apply CMP to the nickel layer, for example, a method using a polishing liquid to which abrasive grains, an organic acid, and an oxidizing agent are added is known as a polishing liquid for an HDD magnetic head (see Patent Document 4).

ところで、パラジウムは、一般に白金やルテニウム等と共に「貴金属」に分類される。このような貴金属層にCMPを適用する試みは、例えば、硫黄化合物を添加した研磨液や、ジケントン、窒素含有複素環化合物、又は両性イオン化合物の何れかを添加した研磨液、白金族系金属の酸化物を添加した研磨液を用いる方法が知られている(特許文献5、6、7参照)。   By the way, palladium is generally classified as “noble metal” together with platinum, ruthenium and the like. Attempts to apply CMP to such a noble metal layer include, for example, a polishing liquid to which a sulfur compound is added, a polishing liquid to which any of dikenton, a nitrogen-containing heterocyclic compound, or a zwitterionic compound is added, or a platinum group metal. A method using a polishing liquid to which an oxide is added is known (see Patent Documents 5, 6, and 7).

米国特許第4944836号明細書U.S. Pat. No. 4,944,836 特許第3780767号公報Japanese Patent No. 3780767 特許第3192968号公報Japanese Patent No. 3192968 特開2006−297501号公報JP 2006-297501 A 国際公開第01/44396号パンフレットInternational Publication No. 01/44396 Pamphlet 米国特許第6527622号明細書US Pat. No. 6,527,622 特開平11−121411号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-121411

ジャーナル・オブ・エレクトロケミカルソサエティ誌、第138巻11号(1991年発行)、3460〜3464頁Journal of Electrochemical Society, Vol.138, No.11 (1991), 3460-3464

しかし、これまではパラジウムをCMPによって研磨することについての十分な検討はなされていない。本発明者らの知見によれば、上記特許文献2、3、4の研磨液では、酸化されにくい上に硬度が高いパラジウムを研磨することが非常に困難であることが判明した。また上記特許文献5、6、7の研磨液では、白金やルテニウムが研磨できるとされるが、パラジウムを同じ研磨液で研磨しても研磨の進行が非常に困難であることが判明した。   However, until now, sufficient studies have not been made on polishing palladium by CMP. According to the knowledge of the present inventors, it has been found that the polishing liquids of Patent Documents 2, 3, and 4 are very difficult to polish palladium that is not easily oxidized and has high hardness. Further, in the polishing liquids of Patent Documents 5, 6, and 7, platinum and ruthenium can be polished. However, it has been found that the progress of polishing is very difficult even when palladium is polished with the same polishing liquid.

そこで、本発明は、パラジウム層の研磨速度を、従来の研磨液を用いた場合よりも向上させ、なおかつ長時間連続、もしくは複数枚連続で研磨しても安定した研磨速度で研磨することができるパラジウム層のCMP研磨方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention improves the polishing rate of the palladium layer as compared with the case of using a conventional polishing liquid, and can polish at a stable polishing rate even when polishing continuously for a long time or a plurality of sheets. An object of the present invention is to provide a CMP polishing method for a palladium layer.

本発明は、パラジウム層を有する基板の該パラジウム層側に研磨パッドを対向配置し、パラジウム層と研磨パッドの間にCMP研磨液を供給しながら、基板をパラジウム層と反対の側から研磨パッドに向けて加圧し、パラジウム層の少なくとも一部を研磨パッドで時間T研磨する研磨工程を備え、上記CMP研磨液は、a)1,2,4−トリアゾール、リン酸類、酸化剤及び砥粒を含有してなるパラジウム研磨用CMP研磨液であり、上記研磨工程は、研磨パッドによる研磨開始から研磨終了までの時間Tの間に、Tの10%以上の時間、研磨パッドについて目立てを行うドレス工程を含むことを特徴とするCMP研磨方法を提供する。
また、CMP研磨液は、b)有機溶剤、1,2,4−トリアゾール、リン酸類、酸化剤及び砥粒を含有してなるパラジウム研磨用CMP研磨液であってもよい。
In the present invention, a polishing pad is disposed opposite to a palladium layer side of a substrate having a palladium layer, and a CMP polishing liquid is supplied between the palladium layer and the polishing pad while the substrate is placed on the polishing pad from the side opposite to the palladium layer. And a polishing step of polishing at least a part of the palladium layer with a polishing pad for a time T. The CMP polishing liquid contains a) 1,2,4-triazole, phosphoric acid, oxidizing agent and abrasive grains. The above polishing process comprises a dressing process in which the polishing pad is sharpened for a time of 10% or more of T during the time T from the start of polishing by the polishing pad to the end of polishing. A CMP polishing method is provided.
Further, the CMP polishing liquid may be a CMP polishing liquid for palladium polishing which contains b) an organic solvent, 1,2,4-triazole, phosphoric acids, an oxidizing agent and abrasive grains.

このようなパラジウム研磨用CMP研磨方法によれば、パラジウム層を、従来のCMP研磨液を用いた場合よりも向上させ、所望の研磨速度で研磨することができる。a)1,2,4−トリアゾール、リン酸類、酸化剤及び砥粒を含有してなるパラジウム研磨用CMP研磨液、もしくは、b)有機溶剤、1,2,4−トリアゾール、リン酸類、酸化剤及び砥粒を含有してなるパラジウム研磨用CMP研磨液を用いることでパラジウムの研磨の進行が容易となるが、研磨の進行に伴い研磨パッドにパラジウム含有化合物が付着し、パラジウムの研磨が阻害される。さらに、この付着物は、酸、アルカリ等による洗浄では除去できず、その結果パラジウムの研磨速度が低下し、安定して研磨することができないという問題があった。
これに対し、上記構成のパラジウム研磨用CMP研磨方法によれば、複数枚連続もしくは/かつ長時間連続でパラジウム層を研磨する際に、研磨において生成する化合物を研磨パッドのドレスによって研磨パッド上から除去することで、従来のCMP研磨液を用いた場合よりも安定した研磨速度で研磨することができる。
According to such a CMP polishing method for palladium polishing, the palladium layer can be improved as compared with the case of using a conventional CMP polishing liquid, and can be polished at a desired polishing rate. a) CMP polishing liquid for polishing palladium containing 1,2,4-triazole, phosphoric acid, oxidizing agent and abrasive grains, or b) organic solvent, 1,2,4-triazole, phosphoric acid, oxidizing agent In addition, the use of a CMP polishing liquid for polishing a palladium containing abrasive grains facilitates the progress of palladium polishing, but as the polishing progresses, a palladium-containing compound adheres to the polishing pad, impairing the polishing of palladium. The Furthermore, this deposit cannot be removed by washing with acid, alkali or the like. As a result, there is a problem that the polishing rate of palladium is reduced and stable polishing cannot be performed.
On the other hand, according to the CMP polishing method for palladium polishing having the above-described configuration, when a palladium layer is polished continuously or / and continuously for a long time, a compound generated in the polishing is removed from above the polishing pad by the dressing of the polishing pad. By removing, polishing can be performed at a more stable polishing rate than when a conventional CMP polishing liquid is used.

このような特性は、国際公開第2003/038883号パンフレットや国際公開第2000/039844号パンフレット等において具体的に開示されているCMP研磨液を使用した場合に比較しても、格段に優れるものである。   Such characteristics are remarkably superior even when CMP polishing liquids specifically disclosed in International Publication No. 2003/038883, International Publication No. 2000/039844, etc. are used. is there.

酸化剤としては、過酸化水素、過ヨウ素酸、過ヨウ素酸塩、ヨウ素酸塩、臭素酸塩及び過硫酸塩から選ばれる少なくとも一種がよく、砥粒としては、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア及びセリアから選ばれる少なくとも一種がよい。   The oxidizing agent is preferably at least one selected from hydrogen peroxide, periodic acid, periodate, iodate, bromate and persulfate, and the abrasive grains include alumina, silica, zirconia, titania and At least one selected from ceria is good.

砥粒の濃度は、パラジウム研磨用CMP研磨液の全量基準で0.1〜10質量%であるとよい。パラジウム研磨用CMP研磨液中の砥粒の濃度をこの範囲とすることで、削り取り作用を保持すると同時に、粒子が凝集沈降するのを抑制することができる。   The concentration of the abrasive grains is preferably 0.1 to 10% by mass based on the total amount of the CMP polishing liquid for palladium polishing. By setting the concentration of the abrasive grains in the CMP polishing liquid for palladium polishing in this range, it is possible to keep the scraping action and at the same time suppress the aggregation and sedimentation of the particles.

本発明のパラジウム研磨用CMP研磨方法によれば、パラジウム層の研磨速度を、従来のCMP研磨液を用いた場合よりも向上させ、所望の研磨速度で研磨することができる。また、本発明のパラジウム研磨用CMP研磨方法によれば、パラジウム層を長時間連続、もしくは複数枚連続で研磨する際に、従来のCMP研磨方法を用いた場合よりも安定した研磨速度で研磨することができる。   According to the CMP polishing method for palladium polishing of the present invention, the polishing rate of the palladium layer can be improved as compared with the case of using a conventional CMP polishing liquid, and polishing can be performed at a desired polishing rate. Also, according to the CMP polishing method for palladium polishing of the present invention, when the palladium layer is polished continuously for a long time or a plurality of continuously, polishing is performed at a more stable polishing rate than when the conventional CMP polishing method is used. be able to.

突起電極を有する基板の製造方法の第1実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 1st Embodiment of the manufacturing method of the board | substrate which has a protruding electrode. 突起電極を有する基板の製造方法の第2実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 2nd Embodiment of the manufacturing method of the board | substrate which has a protruding electrode. 突起電極を有する基板の製造方法の第3実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 3rd Embodiment of the manufacturing method of the board | substrate which has a protruding electrode. 第3実施形態の具体例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the specific example of 3rd Embodiment. 従来のパッドドレッサーの使用状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the use condition of the conventional pad dresser.

以下に、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail.

本発明のCMP研磨方法は、パラジウム層を有する基板の該パラジウム層側に研磨パッドを対向配置し、パラジウム層と研磨パッドの間にCMP研磨液を供給しながら、基板をパラジウム層と反対の側から研磨パッドに向けて加圧し、パラジウム層の少なくとも一部を研磨パッドで時間T研磨する研磨工程を備え、CMP研磨液は、a)1,2,4−トリアゾール、リン酸類、酸化剤及び砥粒を含有してなるパラジウム研磨用CMP研磨液であり、上記研磨工程は、研磨パッドによる研磨開始から研磨終了までの時間Tの間に、Tの10%以上の時間、研磨パッドについて目立てを行うドレス工程を含む。   In the CMP polishing method of the present invention, a polishing pad is disposed opposite to a palladium layer side of a substrate having a palladium layer, and a CMP polishing liquid is supplied between the palladium layer and the polishing pad, while the substrate is opposite to the palladium layer. And a polishing step in which at least a part of the palladium layer is polished for a time T with the polishing pad, and the CMP polishing liquid includes: a) 1,2,4-triazole, phosphoric acid, oxidizing agent and abrasive A CMP polishing liquid for palladium polishing containing grains. In the polishing step, the polishing pad is sharpened for a time of 10% or more of T during a time T from the start of polishing by the polishing pad to the end of polishing. Includes dressing process.

前記目立てには、公知のパッドドレッサーを使用することができる。パッドドレッサーとしては、研磨パッドの表面を削り取る又は荒らすことのできるものが好ましい。一般に砥石が付着されてなるドレッサーが用いられることが多く、砥石部分はダイヤモンド砥粒を使用した電着層、又は、ダイヤモンド砥粒を分散させたボンド層(メタルボンド、ビトリファイドボンド又はレジンボンド)より構成される。ダイヤモンド砥粒の粒度、集中度、砥石部分の幅、等は研磨パッドの材質等に合わせて適宜の値が採用できる。また、場合によってはダイヤモンド以外の砥粒を使用してもよい。   A known pad dresser can be used for the sharpening. The pad dresser is preferably one that can scrape or roughen the surface of the polishing pad. In general, a dresser to which a grindstone is attached is often used, and the grindstone portion is an electrodeposition layer using diamond abrasive grains or a bond layer (metal bond, vitrified bond or resin bond) in which diamond abrasive grains are dispersed. Composed. Appropriate values can be adopted for the grain size, the degree of concentration, the width of the grindstone portion, etc. of the diamond abrasive grains according to the material of the polishing pad. In some cases, abrasive grains other than diamond may be used.

パッドドレッサーを研磨パッド上で移動させる手段としては、例えば、図5に示されるような、従来と同様の構成が使用できる。図5の構成において、研磨定盤21は軸22に固定され、駆動装置(図示せず)によりAに示す方向に回転させることができる。研磨定盤21上には、研磨パッド23が貼り付けられている。パッドドレッサー26は、揺動腕24により回動支点25に結合されており、回動支点に動力を与える駆動装置(図示せず)により、Bの矢印の方向に、研磨パッドの内周部と外周部との間を揺動移動させることができる。これにより研磨パッドのドレッシングを行う。
揺動腕の揺動速度は、研磨パッドの内周部と外周部とで適正な値を選択し、研磨パッド表面の仕上がり状態が最適状態となるように設定することが好ましい。また、パッドドレッサーは、自転させなくともよいが、駆動手段を設け自転できるようにすることが、研磨パッド表面の目立ての点では好ましい。
As a means for moving the pad dresser on the polishing pad, for example, a configuration similar to the conventional one as shown in FIG. 5 can be used. In the configuration of FIG. 5, the polishing platen 21 is fixed to the shaft 22 and can be rotated in the direction indicated by A by a driving device (not shown). A polishing pad 23 is attached on the polishing surface plate 21. The pad dresser 26 is coupled to the rotation fulcrum 25 by the swing arm 24, and is driven in the direction indicated by the arrow B by a driving device (not shown) for supplying power to the rotation fulcrum. It can be swung between the outer periphery. Thus, dressing of the polishing pad is performed.
It is preferable that the swinging speed of the swinging arm is set so that an appropriate value is selected between the inner peripheral portion and the outer peripheral portion of the polishing pad so that the finished state of the polishing pad surface is in an optimum state. Further, the pad dresser does not need to rotate, but it is preferable in terms of sharpening the polishing pad surface to provide a driving means so that the pad dresser can rotate.

研磨パッドのドレスは、基体の研磨を行っている間に行う。これによって、研磨中に研磨パッドに付着する物質(例えば、パラジウムの錯体等)の除去と、研磨パッドの目立てとを同時に行いながら研磨することができるため、長時間及び/又は複数枚連続で基板を研磨する場合にも、研磨速度が低下するのを抑制することが可能となる。   The dressing of the polishing pad is performed while the substrate is being polished. As a result, the substrate can be polished for a long time and / or a plurality of sheets continuously because removal of substances adhering to the polishing pad (for example, palladium complex) during polishing and polishing of the polishing pad can be performed simultaneously. It is possible to suppress a decrease in the polishing rate even when polishing the substrate.

研磨パッドのドレス時間は、前記研磨時間をTとすると、研磨パッド上のパラジウム含有化合物を効率的に除去できる点で研磨時間Tの10%以上であることが好ましく、20%以上であることがより好ましく、30%以上であることが特に好ましい。研磨パッドのドレスは、連続して1回で行う必要は無く、研磨中に2回、もしくは3回以上に分けて行ってもよい。   The dressing time of the polishing pad is preferably 10% or more of the polishing time T, and preferably 20% or more in that the palladium-containing compound on the polishing pad can be efficiently removed, where T is the polishing time. More preferably, it is particularly preferably 30% or more. The dressing of the polishing pad does not need to be performed once in succession, and may be performed twice or three or more times during polishing.

研磨パッドのドレス圧力は、研磨パッド上のパラジウム含有化合物を効率的に除去できる点で1kPa以上であることが好ましく、2kPa以上であることがより好ましく、3kPa以上であることが特に好ましい。また、目立ての圧力の上限としては、研磨パッドの過剰な削りこみを防ぐことが出来る点で、150kPa以下であることが好ましく、120kPa以下であることがより好ましく、100kPa以下であることが特に好ましい。上記研磨方法を使用することにより、難水溶性のパラジウム含有化合物をより効率的に研磨パッド上から除去し、パラジウム層の研磨速度を従来のCMP研磨方法を用いた場合よりも向上させ、所望の研磨速度で研磨することが出来る。本発明のパラジウム研磨用CMP研磨方法によれば、パラジウム層を長時間連続、もしくは複数枚連続で研磨する際に、従来のCMP研磨方法を用いた場合よりも安定した研磨速度で研磨することができる。 The dressing pressure of the polishing pad is preferably 1 kPa or more, more preferably 2 kPa or more, and particularly preferably 3 kPa or more in that the palladium-containing compound on the polishing pad can be efficiently removed. Further, the upper limit of the sharpening pressure is preferably 150 kPa or less, more preferably 120 kPa or less, and particularly preferably 100 kPa or less from the viewpoint that excessive polishing of the polishing pad can be prevented. . By using the above polishing method, the poorly water-soluble palladium-containing compound is more efficiently removed from the polishing pad, and the polishing rate of the palladium layer is improved as compared with the conventional CMP polishing method. Polishing at a polishing rate is possible. According to the CMP polishing method for palladium polishing of the present invention, when the palladium layer is polished continuously for a long time or a plurality of sheets, polishing can be performed at a more stable polishing rate than when the conventional CMP polishing method is used. it can.

この研磨方法を適用するに当たり、基板の被研磨面を研磨定盤の研磨パッドに押しあて、被研磨面と研磨パッドとの間にCMP研磨液を供給しながら、基板の裏面(被研磨面と反対の面)に所定の圧力を加えた状態で、基板を研磨定盤に対して相対的に動かすことによって被研磨面を研磨することが好ましい。   In applying this polishing method, the surface to be polished of the substrate is pressed against the polishing pad of the polishing surface plate and a CMP polishing liquid is supplied between the surface to be polished and the polishing pad, The surface to be polished is preferably polished by moving the substrate relative to the polishing surface plate with a predetermined pressure applied to the opposite surface).

研磨装置としては、例えば、回転数を変更可能なモータ等が取り付けてあり、研磨パッドを貼り付け可能な定盤と、基板を保持するホルダーと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、特に制限はないが、一般的な不織布、発泡ポリウレタン、多孔質フッ素樹脂等が使用できる。研磨条件には、特に制限はないが、基板が飛び出さないように定盤の回転速度を、200rpm以下の低回転にすることが好ましい。   As the polishing apparatus, for example, a general polishing apparatus having a motor capable of changing the number of rotations and having a surface plate to which a polishing pad can be attached and a holder for holding the substrate can be used. Although there is no restriction | limiting in particular as a polishing pad, A general nonwoven fabric, a foaming polyurethane, a porous fluororesin, etc. can be used. The polishing conditions are not particularly limited, but the rotation speed of the surface plate is preferably set to a low rotation of 200 rpm or less so that the substrate does not jump out.

研磨パッドに押しあてた基板へ加える圧力(研磨圧力)は、4〜100kPaであることが好ましく、基板面内の均一性及びパターンの平坦性の見地から、6〜60kPaであることがより好ましい。上記CMP研磨液を用いることにより、低研磨圧力において高い研磨速度でパラジウム層を研磨することができる。低い研磨圧力で研磨が可能であるということは、研磨層の剥離、チッピング、小片化、クラッキング等の防止や、パターンの平坦性の観点から重要である。   The pressure applied to the substrate pressed against the polishing pad (polishing pressure) is preferably 4 to 100 kPa, and more preferably 6 to 60 kPa from the viewpoint of uniformity within the substrate surface and pattern flatness. By using the CMP polishing liquid, the palladium layer can be polished at a high polishing rate at a low polishing pressure. The fact that polishing is possible with a low polishing pressure is important from the viewpoint of preventing peeling of the polishing layer, chipping, fragmentation, cracking, etc., and the flatness of the pattern.

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

研磨されるパラジウム層は、パラジウムを含む層であればよく、パラジウム層中のパラジウム含有量は、パラジウム層の全質量に対し、通常40〜100質量%、好ましくは60〜100質量%の範囲である。   The palladium layer to be polished may be a layer containing palladium, and the palladium content in the palladium layer is usually 40 to 100% by mass, preferably 60 to 100% by mass with respect to the total mass of the palladium layer. is there.

CMP研磨液の効果が最も発揮される基板は、パラジウム層を有する基板であり、好ましくは、シリコン等の半導体ウエハ上に、少なくとも絶縁膜層、ニッケル層(ニッケルを含有する層をいう)、パラジウム層がこの順に形成された基板である。なお、絶縁膜層とニッケル層の間には、下地金属層が形成されていてもよい。   The substrate that exhibits the most effective CMP polishing liquid is a substrate having a palladium layer. Preferably, on a semiconductor wafer such as silicon, at least an insulating film layer, a nickel layer (referred to as a nickel-containing layer), palladium A layer is a substrate formed in this order. A base metal layer may be formed between the insulating film layer and the nickel layer.

パラジウム層を形成する材料としては、パラジウム、パラジウム合金、その他のパラジウム化合物などが挙げられる。   Examples of the material for forming the palladium layer include palladium, a palladium alloy, and other palladium compounds.

ニッケル層を形成する材料としては、ニッケル、ニッケル合金、その他のニッケル化合物などが挙げられる。   Examples of the material for forming the nickel layer include nickel, a nickel alloy, and other nickel compounds.

下地金属層は、層間絶縁膜へ導電性物質が拡散するのを防ぐ層である。下地金属層を形成する材料としては、タンタル、タンタル合金、窒化タンタル、その他のタンタル化合物、チタン、チタン合金、窒化チタン、その他のチタン化合物、タングステン、窒化タングステン、タングステン合金又はその他のタングステン化合物などが挙げられる。   The base metal layer is a layer that prevents the conductive material from diffusing into the interlayer insulating film. Materials for forming the base metal layer include tantalum, tantalum alloy, tantalum nitride, other tantalum compounds, titanium, titanium alloy, titanium nitride, other titanium compounds, tungsten, tungsten nitride, tungsten alloy, or other tungsten compounds. Can be mentioned.

絶縁膜層は、SiO膜及びSiN膜、SiON膜などが挙げられる。 Examples of the insulating film layer include a SiO 2 film, a SiN film, and a SiON film.

以下、CMP研磨液を用いる研磨方法を、図面を参照しながら説明する。図1は、突起電極を有する基板の製造方法の第1実施形態を示す断面図であり、この製造方法の工程の一部に上記研磨方法が適用される。   Hereinafter, a polishing method using a CMP polishing liquid will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a method for manufacturing a substrate having protruding electrodes, and the polishing method is applied to a part of the steps of the manufacturing method.

図1(a)に示す基板は、シリコンウエハ1と、シリコンウエハ1上に形成された凹凸を有する絶縁膜2と、絶縁膜2の凹凸面を被覆するアンダーバリアメタル層3とを備えている。なお、このアンダーバリアメタル層3がパラジウム層に相当する。このような基板のアンダーバリアメタル層3をCMP研磨液を用いて研磨する。すなわち、アンダーバリアメタル層3と研磨パッドの間に、a)1,2,4−トリアゾール、リン酸類、酸化剤及び砥粒を含有してなるパラジウム研磨用CMP研磨液、もしくは、b)有機溶剤、1,2,4−トリアゾール、リン酸類、酸化剤及び砥粒を含有してなるパラジウム研磨用CMP研磨液を供給しながら、基板を研磨パッドで研磨して、絶縁膜2の凸部を露出させる。   The substrate shown in FIG. 1A includes a silicon wafer 1, an insulating film 2 having unevenness formed on the silicon wafer 1, and an under barrier metal layer 3 covering the uneven surface of the insulating film 2. . The under barrier metal layer 3 corresponds to a palladium layer. The under barrier metal layer 3 of such a substrate is polished using a CMP polishing liquid. Namely, a) CMP polishing liquid for palladium polishing comprising a) 1,2,4-triazole, phosphoric acid, oxidizing agent and abrasive grains between the under barrier metal layer 3 and the polishing pad, or b) an organic solvent. While supplying a CMP polishing liquid for palladium polishing containing 1,2,4-triazole, phosphoric acid, oxidizing agent and abrasive grains, the substrate is polished with a polishing pad to expose the convex portion of the insulating film 2 Let

このような研磨により、絶縁膜2の凸部上に形成されたアンダーバリアメタル層3が除去される。図1(b)は、このような研磨で得られる基板を示す断面図である。   By such polishing, the under barrier metal layer 3 formed on the convex portion of the insulating film 2 is removed. FIG.1 (b) is sectional drawing which shows the board | substrate obtained by such grinding | polishing.

次に、絶縁膜2の凹部上に形成されたアンダーバリアメタル層3が露出するように、アンダーバリアメタル層3が除去された絶縁膜2の凸部上に、レジストパターン4を形成する。図1(c)は、レジストパターン4が形成された基板を示す断面図である。   Next, a resist pattern 4 is formed on the convex portion of the insulating film 2 from which the under barrier metal layer 3 has been removed so that the under barrier metal layer 3 formed on the concave portion of the insulating film 2 is exposed. FIG. 1C is a cross-sectional view showing the substrate on which the resist pattern 4 is formed.

次に、電界メッキ法等の方法により、レジストパターン4が形成された基板における凹部に、突起電極5を形成し、絶縁膜2の表面から突出させる。図1(d)は、突起電極5が形成された基板を示す断面図である。最後に、レジストパターン4を除去することにより、シリコンウエハ1上に突起電極5が形成された基板を得ることができる。図1(e)は、このようにして得られた突起電極を有する基板を示す断面図である。なお、突起電極5としては、一般的に金、銀、銅、ニッケルやはんだ等の材料が使用される。   Next, the protruding electrode 5 is formed in the concave portion of the substrate on which the resist pattern 4 is formed by a method such as electroplating, and is protruded from the surface of the insulating film 2. FIG. 1D is a cross-sectional view showing the substrate on which the protruding electrodes 5 are formed. Finally, by removing the resist pattern 4, it is possible to obtain a substrate on which the protruding electrodes 5 are formed on the silicon wafer 1. FIG. 1E is a cross-sectional view showing the substrate having the protruding electrodes obtained as described above. The protruding electrode 5 is generally made of a material such as gold, silver, copper, nickel or solder.

図2は、突起電極を有する基板の製造方法の第2実施形態を示す断面図であり、この製造方法の工程の一部においても上記研磨方法が適用される。但し、図2においては、研磨方法適用前の基板と(図2(a))と、最終的に得られる突起電極を有する基板(図2(b))のみを示しており、この間のCMP研磨、レジストパターン形成、突起電極形成、レジストパターン除去の各工程は、第1実施形態と同様に行なわれる。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing a second embodiment of a method for manufacturing a substrate having protruding electrodes, and the above polishing method is also applied to a part of the steps of the manufacturing method. However, FIG. 2 shows only the substrate before applying the polishing method (FIG. 2 (a)) and the substrate having the finally obtained protruding electrode (FIG. 2 (b)). The steps of resist pattern formation, bump electrode formation, and resist pattern removal are performed in the same manner as in the first embodiment.

図2(a)に示す基板は、シリコンウエハ1と、シリコンウエハ1上に形成された凹凸を有する絶縁膜2と、絶縁膜2の凹凸面を被覆する下地金属膜6と、下地金属膜6上に形成されたアンダーバリアメタル層3と、を備えている。なお、このアンダーバリアメタル層3がパラジウム層に相当する。なお、下地金属膜6の形成は、シリコンウエハ1へのアンダーバリアメタル層3の成分の拡散抑制や、シリコンウエハ1とアンダーバリアメタル層3の密着性向上を目的として行なわれる。   The substrate shown in FIG. 2A includes a silicon wafer 1, an insulating film 2 having unevenness formed on the silicon wafer 1, a base metal film 6 covering the uneven surface of the insulating film 2, and a base metal film 6. An under barrier metal layer 3 formed thereon. The under barrier metal layer 3 corresponds to a palladium layer. The base metal film 6 is formed for the purpose of suppressing the diffusion of the components of the under barrier metal layer 3 into the silicon wafer 1 and improving the adhesion between the silicon wafer 1 and the under barrier metal layer 3.

このような基板のアンダーバリアメタル層3及び下地金属膜6を、CMP研磨液を用いて研磨する。すなわち、アンダーバリアメタル層3と研磨パッドの間に、a)1,2,4−トリアゾール、リン酸類、酸化剤及び砥粒を含有してなるパラジウム研磨用CMP研磨液、もしくは、b)有機溶剤、1,2,4−トリアゾール、リン酸類、酸化剤及び砥粒を含有してなるパラジウム研磨用CMP研磨液を供給しながら、基板を研磨パッドで研磨して、絶縁膜2の凸部を露出させる。このような研磨により、絶縁膜2の凸部上に形成されたアンダーバリアメタル層3及び下地金属膜6が除去される。そして、このようにして得られた基板に対して、第1実施形態と同様に、レジストパターン形成、突起電極形成、レジストパターン除去を行なうことで、図2(b)に示す、シリコンウエハ1上に突起電極5が形成された基板を得ることができる。   The under barrier metal layer 3 and the base metal film 6 of such a substrate are polished using a CMP polishing liquid. Namely, a) CMP polishing liquid for palladium polishing comprising a) 1,2,4-triazole, phosphoric acid, oxidizing agent and abrasive grains between the under barrier metal layer 3 and the polishing pad, or b) an organic solvent. While supplying a CMP polishing liquid for palladium polishing containing 1,2,4-triazole, phosphoric acid, oxidizing agent and abrasive grains, the substrate is polished with a polishing pad to expose the convex portion of the insulating film 2 Let By such polishing, the under barrier metal layer 3 and the base metal film 6 formed on the convex portion of the insulating film 2 are removed. Then, by performing resist pattern formation, bump electrode formation, and resist pattern removal on the substrate thus obtained in the same manner as in the first embodiment, the silicon wafer 1 shown in FIG. A substrate on which the protruding electrode 5 is formed can be obtained.

図3は、突起電極を有する基板の製造方法の第3実施形態を示す断面図であり、この製造方法の工程の一部においても上記研磨方法が適用される。但し、図3においては、研磨方法適用前の基板と(図3(a))と、最終的に得られる突起電極を有する基板(図3(b))のみを示しており、この間のCMP研磨、レジストパターン形成、突起電極形成、レジストパターン除去の各工程は、第1実施形態と同様に行なわれる。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing a third embodiment of a method for manufacturing a substrate having protruding electrodes, and the above polishing method is also applied to a part of the steps of the manufacturing method. However, FIG. 3 shows only the substrate before application of the polishing method (FIG. 3A) and the substrate having the bump electrode finally obtained (FIG. 3B). The steps of resist pattern formation, bump electrode formation, and resist pattern removal are performed in the same manner as in the first embodiment.

図3(a)に示す基板は、シリコンウエハ1と、シリコンウエハ1上に形成された凹凸を有する絶縁膜2と、絶縁膜2の凹凸面を被覆する下地金属膜6と、下地金属膜6上に形成された第1のアンダーバリアメタル層3bと、第1のアンダーバリアメタル層3b上に形成された第2のアンダーバリアメタル層3aと、を備えている。なお、この第1のアンダーバリアメタル層3b又は第2のアンダーバリアメタル層3aがパラジウム層に相当する。   The substrate shown in FIG. 3A includes a silicon wafer 1, an insulating film 2 having unevenness formed on the silicon wafer 1, a base metal film 6 covering the uneven surface of the insulating film 2, and a base metal film 6. A first under-barrier metal layer 3b formed above and a second under-barrier metal layer 3a formed on the first under-barrier metal layer 3b are provided. The first under barrier metal layer 3b or the second under barrier metal layer 3a corresponds to a palladium layer.

このような基板の第1のアンダーバリアメタル層3b、第2のアンダーバリアメタル層3a及び下地金属膜6をCMP研磨液を用いて研磨する。すなわち、第2のアンダーバリアメタル層3aと研磨パッドの間に、a)1,2,4−トリアゾール、リン酸類、酸化剤及び砥粒を含有してなるパラジウム研磨用CMP研磨液、もしくは、b)有機溶剤、1,2,4−トリアゾール、リン酸類、酸化剤及び砥粒を含有してなるパラジウム研磨用CMP研磨液を供給しながら、基板を研磨パッドで研磨して、絶縁膜2の凸部を露出させる。このような研磨により、絶縁膜2の凸部上に形成された第1のアンダーバリアメタル層3b、第2のアンダーバリアメタル層3a及び下地金属膜6が除去される。そして、このようにして得られた基板に対して、第1実施形態と同様に、レジストパターン形成、突起電極形成、レジストパターン除去を行なうことで、図3(b)に示す、シリコンウエハ1上に突起電極5が形成された基板を得ることができる。   The first under barrier metal layer 3b, the second under barrier metal layer 3a, and the base metal film 6 of such a substrate are polished using a CMP polishing liquid. That is, between the second under-barrier metal layer 3a and the polishing pad, a) a palladium-polishing CMP polishing solution containing 1,2,4-triazole, phosphoric acid, oxidizing agent and abrasive grains, or b ) While supplying a CMP polishing liquid for palladium polishing containing an organic solvent, 1,2,4-triazole, phosphoric acid, oxidizer and abrasive grains, the substrate is polished with a polishing pad, and the protrusion of the insulating film 2 Expose the part. By such polishing, the first under barrier metal layer 3b, the second under barrier metal layer 3a, and the base metal film 6 formed on the convex portion of the insulating film 2 are removed. The substrate thus obtained is subjected to resist pattern formation, bump electrode formation, and resist pattern removal in the same manner as in the first embodiment, so that the silicon wafer 1 shown in FIG. A substrate on which the protruding electrode 5 is formed can be obtained.

図3における第1のアンダーバリアメタル層をニッケル層、第2のアンダーバリアメタル層をパラジウム層とした例(アンダーバリアメタルが2層からなる構造)を図4に示す。   FIG. 4 shows an example in which the first under barrier metal layer in FIG. 3 is a nickel layer and the second under barrier metal layer is a palladium layer (a structure having two under barrier metals).

図4(a)に示す基板は、シリコン基板11上に設けられた絶縁膜12の凹凸部上に、下地金属層15、ニッケル層14及びパラジウム層13がこの順に形成されてなるものである。CMP研磨液を用いて、パラジウム層13、ニッケル層14及び下地金属層15を研磨し、図4(b)に示すように、絶縁膜12の凸部を露出させることができる。   The substrate shown in FIG. 4A is obtained by forming a base metal layer 15, a nickel layer 14 and a palladium layer 13 in this order on an uneven portion of an insulating film 12 provided on a silicon substrate 11. By using a CMP polishing liquid, the palladium layer 13, the nickel layer 14, and the base metal layer 15 can be polished to expose the protrusions of the insulating film 12 as shown in FIG. 4B.

CMP研磨液を用いる研磨方法の他の例としては、絶縁膜12の凸部上に存在するパラジウム層13を研磨してニッケル層14を露出させる第1の研磨工程と、絶縁膜層12の凸部上に存在するニッケル層14、下地金属層15、及び絶縁膜12の凹部を埋め込んでいるパラジウム層13の一部を研磨して、絶縁膜の凸部を露出させる第2の研磨工程とを含む研磨方法であって、この2つの研磨工程のうち、少なくとも第1の研磨工程で、CMP研磨液が用いる方法が挙げられる。   As another example of the polishing method using the CMP polishing liquid, there are a first polishing step in which the palladium layer 13 existing on the convex portion of the insulating film 12 is polished to expose the nickel layer 14, and the convexity of the insulating film layer 12. A second polishing step of polishing a part of the palladium layer 13 filling the concave portion of the insulating layer 12 by polishing the nickel layer 14 existing on the portion, the base metal layer 15, and the concave portion of the insulating film 12; Among these two polishing steps, a method using a CMP polishing liquid in at least the first polishing step is mentioned.

(1,2,4−トリアゾール)
本発明に係る研磨方法に用いるCMP研磨液は、錯化剤として1,2,4−トリアゾールを含有する。錯化剤は、金属に配位し錯体を形成することができる物質であるが、1,2,4−トリアゾールについても、後述するリン酸類と共に、パラジウムに対して錯体を形成すると考えられ、ここで形成された錯体が研磨されやすいために良好な研磨速度が得られるものと推定される。また、含窒素化合物であればパラジウムと錯体を形成できると考えられるが、本発明者らの検討によれば、1,2,4−トリアゾール以外の化合物では、パラジウム層に対する研磨速度を向上させることはできない。例えば、1,2,4−トリアゾールに代えて、構造の類似する1,2,3−トリアゾールや、3−アミノ−1,2,4−トリアゾールを使用しても、パラジウム層に対する良好な研磨速度を得ることは難しい。
(1,2,4-triazole)
The CMP polishing liquid used in the polishing method according to the present invention contains 1,2,4-triazole as a complexing agent. A complexing agent is a substance that can coordinate with a metal to form a complex, but 1,2,4-triazole is also considered to form a complex with palladium together with phosphoric acids described below. It is presumed that a good polishing rate can be obtained because the complex formed in is easily polished. Further, it is considered that a nitrogen-containing compound can form a complex with palladium. However, according to studies by the present inventors, a compound other than 1,2,4-triazole can improve the polishing rate for the palladium layer. I can't. For example, even if 1,2,3-triazole having a similar structure or 3-amino-1,2,4-triazole is used instead of 1,2,4-triazole, a good polishing rate for the palladium layer is achieved. Hard to get.

1,2,4−トリアゾールの含有量は、CMP研磨液全質量に対して、0.001〜20質量%であることが好ましい。この含有量が、0.001質量%未満になると、CMPによるパラジウム層の研磨速度が小さくなる傾向があり、下限値としては、0.01質量%であることがより好ましく、0.05質量%であることが特に好ましい。また、20質量%を超えると、パラジウム層の研磨速度は飽和する傾向があり、上限値としては、15質量%であることがより好ましく、12質量%であることが更に好ましく、10質量%であることが特に好ましい。   The content of 1,2,4-triazole is preferably 0.001 to 20% by mass with respect to the total mass of the CMP polishing liquid. When this content is less than 0.001% by mass, the polishing rate of the palladium layer by CMP tends to be low, and the lower limit is more preferably 0.01% by mass, and 0.05% by mass It is particularly preferred that Further, if it exceeds 20% by mass, the polishing rate of the palladium layer tends to be saturated, and the upper limit is more preferably 15% by mass, further preferably 12% by mass, and 10% by mass. It is particularly preferred.

(リン酸類)
本発明に係る研磨方法に用いるCMP研磨液は、リン酸類を含有する。リン酸類は、後述する酸化剤によって酸化された金属を、錯化及び/又は溶解することによって金属膜の研磨を促進すると考えられ、パラジウムに対する酸化金属溶解剤としての機能を有するものと推定される。
(Phosphoric acids)
The CMP polishing liquid used for the polishing method according to the present invention contains phosphoric acids. Phosphoric acids are thought to promote the polishing of the metal film by complexing and / or dissolving the metal oxidized by the oxidizing agent described later, and are presumed to have a function as a metal oxide dissolving agent for palladium. .

パラジウムに対する酸化金属溶解剤としての機能を有する化合物としては、種々の無機酸、有機酸等が考えられるが、本発明者らの検討によれば、リン酸類以外の酸では、パラジウムに対する良好な研磨速度を得ることは難しい。   As the compound having a function as a metal oxide solubilizer for palladium, various inorganic acids, organic acids, and the like can be considered, but according to the study by the present inventors, good polishing against palladium is possible with acids other than phosphoric acids. Getting speed is difficult.

リン酸類とは、リン酸、亜リン酸及び次亜リン酸、これらの縮合体、並びにこれらの誘導体(塩を含む)を意味する(例えば、リン酸、リン酸誘導体、ピロリン酸、ピロリン酸誘導体、ポリリン酸、ポリリン酸誘導体、これらの塩等)。リン酸類の具体的例としては、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸、ピロリン酸、トリメタリン酸、テトラメタリン酸、ピロ亜リン酸、ポリリン酸などが挙げられる。また、リン酸類の塩の例としては、リン酸類の陰イオンと、陽イオンとの塩であり、陽イオンの例としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、チタン、ジルコニウム、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、銀、パラジウム、亜鉛、アルミニウム、ガリウム、錫、アンモニウムなどのイオンがある。これらの塩は、分子内に1個の金属と2個の水素を有する第一塩、2個の金属と1個の水素を有する第二塩、3個の金属を有する第三塩のいずれでもよく、酸性塩、アルカリ性塩、中性塩のいずれでもよい。これらのリン酸類は、1種類を単独で用いても2種類以上を混合して用いてもよい。   Phosphoric acids mean phosphoric acid, phosphorous acid and hypophosphorous acid, condensates thereof, and derivatives thereof (including salts) (for example, phosphoric acid, phosphoric acid derivatives, pyrophosphoric acid, pyrophosphoric acid derivatives) , Polyphosphoric acid, polyphosphoric acid derivatives, and salts thereof). Specific examples of phosphoric acids include phosphoric acid, phosphorous acid, hypophosphorous acid, pyrophosphoric acid, trimetaphosphoric acid, tetrametaphosphoric acid, pyrophosphorous acid, polyphosphoric acid and the like. Examples of phosphoric acid salts are salts of phosphoric acid anions and cations. Examples of cations are lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, beryllium, magnesium, calcium, strontium. There are ions such as barium, titanium, zirconium, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, silver, palladium, zinc, aluminum, gallium, tin, and ammonium. These salts are either a first salt having one metal and two hydrogens in the molecule, a second salt having two metals and one hydrogen, or a third salt having three metals. Any of acid salts, alkaline salts and neutral salts may be used. These phosphoric acids may be used alone or in combination of two or more.

上記リン酸類の含有量は、CMP研磨液全質量に対して、0.001〜20質量%であることが好ましい。この含有量が、0.001質量%未満になると、CMPによるパラジウム層、ニッケル層、下地金層の研磨速度が小さくなる傾向があり、下限値としては、0.01質量%であることがより好ましく、0.02質量%であることが特に好ましい。また、20質量%を超えると、パラジウム層の研磨速度は飽和する傾向があり、上限値としては、15質量%であることがより好ましく、10質量%であることが特に好ましい。   The phosphoric acid content is preferably 0.001 to 20% by mass with respect to the total mass of the CMP polishing liquid. When the content is less than 0.001% by mass, the polishing rate of the palladium layer, the nickel layer, and the underlying gold layer by CMP tends to be small, and the lower limit is more preferably 0.01% by mass. Preferably, it is 0.02% by mass. Moreover, when it exceeds 20 mass%, the grinding | polishing rate of a palladium layer tends to be saturated, As an upper limit, it is more preferable that it is 15 mass%, and it is especially preferable that it is 10 mass%.

(酸化剤)
本発明に係る研磨方法に用いるCMP研磨液に含まれる酸化剤は、層形成用等として基板に用いられる金属の酸化剤である。酸化剤としては、過酸化水素(H)、過ヨウ素酸、過ヨウ素酸塩、ヨウ素酸塩、臭素酸塩、過硫酸塩等が挙げられ、その中でも過酸化水素が特に好ましい。これらは、1種類単独で又は2種類以上混合して用いることができる。
(Oxidant)
The oxidizing agent contained in the CMP polishing liquid used in the polishing method according to the present invention is a metal oxidizing agent used for the substrate for layer formation or the like. Examples of the oxidizing agent include hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), periodic acid, periodate, iodate, bromate, persulfate, etc. Among them, hydrogen peroxide is particularly preferable. These can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.

基板が、集積回路用素子を含むシリコン基板である場合は、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が望ましくないので、不揮発成分を含まない酸化剤が望ましい。但し、適用対象の基板が、半導体素子を含まないガラス基板等である場合は、不揮発成分を含む酸化剤であっても差し支えない。   In the case where the substrate is a silicon substrate including an integrated circuit element, contamination by alkali metal, alkaline earth metal, halide, or the like is not desirable, and thus an oxidizing agent that does not include a nonvolatile component is desirable. However, when the substrate to be applied is a glass substrate or the like that does not include a semiconductor element, an oxidant that includes a nonvolatile component may be used.

酸化剤の含有量は、CMP研磨液全質量に対して、0.05〜20質量%であることが好ましく、0.1〜15質量%であることがより好ましく、0.1〜10質量%であることが特に好ましい。この含有量が、0.05質量%未満では、金属の酸化が不充分でパラジウム層、ニッケル層、下地金属層の研磨速度が低くなる傾向があり、20質量%を超えると、研磨面に荒れが生じる傾向がある。   The content of the oxidizing agent is preferably 0.05 to 20% by mass, more preferably 0.1 to 15% by mass, and 0.1 to 10% by mass with respect to the total mass of the CMP polishing liquid. It is particularly preferred that If this content is less than 0.05% by mass, metal oxidation is insufficient, and the polishing rate of the palladium layer, nickel layer, and underlying metal layer tends to be low, and if it exceeds 20% by mass, the polished surface is roughened. Tend to occur.

(砥粒)
砥粒としては、具体的には、ヒュームドアルミナ、遷移アルミナ、ヒュームドシリカ、コロイダルシリカ、ジルコニア、チタニア、セリア等を挙げることができ、中でもヒュームドアルミナ、遷移アルミナ、ヒュームドシリカ、コロイダルシリカが好ましく、研磨速度を高速に保ちながら研磨傷の発生を抑制できる点で、コロイダルシリカがさらに好ましい。
(Abrasive grains)
Specific examples of the abrasive grains include fumed alumina, transition alumina, fumed silica, colloidal silica, zirconia, titania, ceria, etc., among which fumed alumina, transition alumina, fumed silica, colloidal silica. Colloidal silica is more preferable because it can suppress the generation of polishing flaws while maintaining a high polishing rate.

砥粒の含有量は、CMP研磨液全質量に対して0.1質量%〜10質量%であることが好ましく、0.2質量%〜8.0質量%の範囲であることがより好ましい。この含有量が、0.1質量%以上であれば物理的な削り取り作用を得ることができ、CMPによる研磨速度が大きくなる傾向がある。また、10質量%以下であれば粒子が凝集沈降するのを抑制できる傾向にある。また、10質量%を超える量を含有しても、含有に見合った研磨速度の増加が見られない傾向がある。このような傾向は、パラジウム層の研磨速度により顕著に見られる傾向がある。   The content of the abrasive grains is preferably 0.1% by mass to 10% by mass and more preferably 0.2% by mass to 8.0% by mass with respect to the total mass of the CMP polishing liquid. If this content is 0.1% by mass or more, a physical scraping action can be obtained, and the polishing rate by CMP tends to increase. Moreover, if it is 10 mass% or less, it exists in the tendency which can suppress that a particle | grain coagulates and settles. Moreover, even if it contains an amount exceeding 10% by mass, there is a tendency that an increase in the polishing rate commensurate with the content is not observed. Such a tendency tends to be noticeable depending on the polishing rate of the palladium layer.

砥粒の平均一次粒子径は、平坦性が向上し、かつ研磨後の被研磨面に残る傷の発生を抑制できる点で、300nm以下であることが好ましく、200nm以下であることがより好ましく、150nm以下であることが特に好ましく、100nm以下であることが極めて好ましい。また、平均一次粒子径の下限としては、特に制限はないが、充分な物理的な削り取り作用を得ることができる点で、1nmであることがより好ましく、3nmであることが特に好ましく、5nmであることが極めて好ましい。   The average primary particle diameter of the abrasive grains is preferably 300 nm or less, more preferably 200 nm or less, in terms of improving flatness and suppressing the generation of scratches remaining on the polished surface after polishing. It is particularly preferably 150 nm or less, and very preferably 100 nm or less. Further, the lower limit of the average primary particle diameter is not particularly limited, but is preferably 1 nm, more preferably 3 nm, and particularly preferably 5 nm in that sufficient physical scraping action can be obtained. Very preferably.

砥粒の平均二次粒子径は、5〜500nmであることが好ましい。平坦性が向上する点で、上記平均二次粒子径は、上限値が、300nmであることが好ましく、200nmであることがより好ましく、100nmであることが特に好ましい。また、砥粒によるメカニカルな反応層(酸化層)除去能力を確保でき、研磨速度が速くなる点で、上記平均二次粒子径は、下限値が、5nmであることがより好ましく、10nmであることが特に好ましい。   The average secondary particle diameter of the abrasive grains is preferably 5 to 500 nm. In terms of improving flatness, the upper limit of the average secondary particle diameter is preferably 300 nm, more preferably 200 nm, and particularly preferably 100 nm. Further, the average secondary particle diameter is more preferably 5 nm, more preferably 10 nm in that the ability to remove the mechanical reaction layer (oxide layer) by the abrasive grains can be ensured and the polishing rate is increased. It is particularly preferred.

CMP研磨液中の砥粒の平均一次粒子径は、透過型電子顕微鏡(例えば株式会社日立製作所製のS4700)を用いて測定することができる。   The average primary particle diameter of the abrasive grains in the CMP polishing liquid can be measured using a transmission electron microscope (for example, S4700 manufactured by Hitachi, Ltd.).

具体的な測定方法としては、例えば、上記の二種の砥粒を含む複合粒子と、そのほかの成分を混合して試験液を作製し、この試験液を適量採取する。採取量としては、砥粒含有量を考慮して決定し、例えば砥粒含有量1質量%の時は0.2cc程度採取する。採取した試験液を乾燥し、観察する。   As a specific measuring method, for example, a composite solution containing the above two kinds of abrasive grains and other components are mixed to prepare a test solution, and an appropriate amount of this test solution is collected. The amount to be collected is determined in consideration of the abrasive content. For example, when the abrasive content is 1% by mass, about 0.2 cc is collected. The collected test solution is dried and observed.

また、上記砥粒の平均二次粒子径とは、CMP研磨液中の砥粒の平均二次粒子径をいい、例えば、光回折散乱式粒度分布計(例えば、COULTER Electronics社製の COULTER N4SD)を用いて測定することができる。
(有機溶媒)
CMP研磨液には、有機溶媒をさらに含有することも出来る。
The average secondary particle diameter of the abrasive grains refers to the average secondary particle diameter of the abrasive grains in the CMP polishing liquid. For example, a light diffraction / scattering particle size distribution meter (for example, COULTER N4SD manufactured by COULTER Electronics). Can be measured.
(Organic solvent)
The CMP polishing liquid can further contain an organic solvent.

有機溶媒としては、水と任意で混合できるものが好ましい。
例えばエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート等の炭酸エステル;ブチロラクトン、プロピロラクトン等のラクトン;エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール等のグリコール;グリコール誘導体として、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテルやエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノエチルエーテルやエチレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、トリエチレングリコールモノプロピルエーテル、トリプロピレングリコールモノプロピルエーテルやエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル等のグリコールモノエーテル;エチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテルやエチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、トリプロピレングリコールジエチルエーテルやエチレングリコールジプロピルエーテル、プロピレングリコールジプロピルエーテル、ジエチレングリコールジプロピルエーテル、ジプロピレングリコールジプロピルエーテル、トリエチレングリコールジプロピルエーテル、トリプロピレングリコールジプロピルエーテルやエチレングリコールジブチルエーテル、プロピレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジプロピレングリコールジブチルエーテル、トリエチレングリコールジブチルエーテル、トリプロピレングリコールジブチルエーテル等のグリコールジエーテル;テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメトキシエタン、ポリエチレンオキサイド、エチレングリコールモノメチルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のエーテル;メタノール、エタノール、プロパノール、n−ブタノール、n−ペンタノール、n−ヘキサノール、イソプロパノール等のアルコール;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン;酢酸エチル、乳酸エチル等のカルボン酸エステル;その他フェノール、ジメチルホルムアミド、n−メチルピロリドン、スルホラン等が挙げられる。これらの中でも好ましい有機溶媒は、グリコール、グリコール誘導体、アルコール、炭酸エステル、カルボン酸エステルであり、より好ましい有機溶媒は、グリコール、カルボン酸エステルである。
As an organic solvent, what can be mixed with water arbitrarily is preferable.
For example, carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and methyl ethyl carbonate; lactones such as butyrolactone and propyrolactone; ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol, tripropylene glycol, and the like As glycol derivatives, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monomethyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol Ethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether, tripropylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monopropyl ether, diethylene glycol monopropyl ether, dipropylene glycol mono Propyl ether, triethylene glycol monopropyl ether, tripropylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol monobutyl ether, triethylene glycol monobutyl ether, tripropylene glycol Glycol monoethers such as butyl monobutyl ether; ethylene glycol dimethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, tripropylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, propylene glycol diethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, dipropylene Glycol diethyl ether, triethylene glycol diethyl ether, tripropylene glycol diethyl ether, ethylene glycol dipropyl ether, propylene glycol dipropyl ether, diethylene glycol dipropyl ether, dipropylene glycol dipropyl Glycols such as ether, triethylene glycol dipropyl ether, tripropylene glycol dipropyl ether, ethylene glycol dibutyl ether, propylene glycol dibutyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, dipropylene glycol dibutyl ether, triethylene glycol dibutyl ether, tripropylene glycol dibutyl ether Diether: ether such as tetrahydrofuran, dioxane, dimethoxyethane, polyethylene oxide, ethylene glycol monomethyl acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate; methanol, ethanol, propanol, n-butanol, n-pentanol, n- Hexano Alcohols such as isopropanol; acetone, ketones such as methyl ethyl ketone, ethyl acetate, carboxylic acid esters such as ethyl lactate; other phenols, dimethylformamide, n- methylpyrrolidone, and sulfolane. Among these, preferred organic solvents are glycols, glycol derivatives, alcohols, carbonic acid esters, and carboxylic acid esters, and more preferred organic solvents are glycols and carboxylic acid esters.

上記有機溶媒の含有量は、CMP研磨液全質量に対して、0.1〜95質量%であることが好ましい。この含有量が、0.1質量%未満になると、連続してパラジウム層を研磨したときのパラジウム層に対する研磨速度が徐々に低下する傾向があり、下限値としては、0.2質量%であることがより好ましく、0.5質量%であることが特に好ましい。また、95質量%を超えると、CMP研磨液成分の溶解性が悪化したり、砥粒の凝集が促進されたりする傾向があり、上限値としては、50質量%であることがより好ましく、20質量%であることが特に好ましい。   The content of the organic solvent is preferably 0.1 to 95% by mass with respect to the total mass of the CMP polishing liquid. When the content is less than 0.1% by mass, the polishing rate for the palladium layer when the palladium layer is continuously polished tends to gradually decrease, and the lower limit is 0.2% by mass. Is more preferable, and it is especially preferable that it is 0.5 mass%. On the other hand, if it exceeds 95% by mass, the solubility of the CMP polishing liquid component tends to deteriorate or the agglomeration of the abrasive grains tends to be promoted, and the upper limit is more preferably 50% by mass. It is particularly preferable that the content is% by mass.

(金属防食剤)
CMP研磨液には、金属防食剤をさらに含有させることもできる。金属防食剤は、金属層のエッチングを抑止し、ディッシングに対する特性を向上させる化合物である。
(Metal anticorrosive)
The CMP polishing liquid may further contain a metal anticorrosive. The metal anticorrosive is a compound that suppresses etching of the metal layer and improves the dishing property.

金属防食剤としては、具体的には例えば、イミン、1,2,4−トリアゾール以外のアゾール、メルカプタン及び糖類等を挙げることができ、上記の中でも金属層のエッチング速度の抑制と金属層の研磨速度の両立の観点で含窒素環状化合物が好適である。これらは単独で又は二種類以上を組み合わせて使用することができる。   Specific examples of the metal anticorrosive include imines, azoles other than 1,2,4-triazole, mercaptans, saccharides, and the like. Among them, the metal layer etching rate is suppressed and the metal layer is polished. A nitrogen-containing cyclic compound is preferable from the viewpoint of achieving both speeds. These can be used alone or in combination of two or more.

イミンは、具体的には、ジチゾン、ロイン(2,2’−ビキノリン)、ネオクプロイン(2,9−ジメチル−1,10−フェナントロリン)、バソクプロイン(2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン)及びキュペラゾン(ビスシクロヘキサノンオキサリルヒドラゾン)等を挙げることができる。   Specifically, imines are dithizone, loin (2,2′-biquinoline), neocuproin (2,9-dimethyl-1,10-phenanthroline), bathocuproine (2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1). , 10-phenanthroline) and cuperazone (biscyclohexanone oxalyl hydrazone).

アゾールは、具体的には、ベンズイミダゾール−2−チオ−ル、トリアジンジチオール、トリアジントリチオール、2−[2−(ベンゾチアゾリル)]チオプロピオン酸、2−[2−(ベンゾチアゾリル)]チオブチル酸、2−メルカプトベンゾチアゾール、1,2,3−トリアゾール、2−アミノ−1H−1,2,4−トリアゾール、3−アミノ−1H−1,2,4−トリアゾール、3,5−ジアミノ−1H−1,2,4−トリアゾール、ベンゾトリアゾール、1−ヒドロキシベンゾトリアゾール、1−ジヒドロキシプロピルベンゾトリアゾール、2,3−ジカルボキシプロピルベンゾトリアゾール、4−ヒドロキシベンゾトリアゾール、4−カルボキシル−1H−ベンゾトリアゾール、4−カルボキシル−1H−ベンゾトリアゾールメチルルエステル、4−カルボキシル−1H−ベンゾトリアゾールブチルエステル、4−カルボキシル−1H−ベンゾトリアゾールオクチルエステル、5−ヘキシルベンゾトリアゾール、[1,2,3−ベンゾトリアゾリル−1−メチル][1,2,4−トリアゾリル−1−メチル][2−エチルヘキシル]アミン、トリルトリアゾール、ナフトトリアゾール、ビス[(1−ベンゾトリアゾリル)メチル]ホスホン酸、テトラゾール、5−アミノ−テトラゾール、5−メチル−テトラゾール、1−メチル−5−メルカプトテトラゾール及び1−N,N−ジメチルアミノエチル−5−テトラゾール等を挙げることができる。   Specifically, the azole is benzimidazol-2-thiol, triazinedithiol, triazinetrithiol, 2- [2- (benzothiazolyl)] thiopropionic acid, 2- [2- (benzothiazolyl)] thiobutyric acid, 2 -Mercaptobenzothiazole, 1,2,3-triazole, 2-amino-1H-1,2,4-triazole, 3-amino-1H-1,2,4-triazole, 3,5-diamino-1H-1 , 2,4-triazole, benzotriazole, 1-hydroxybenzotriazole, 1-dihydroxypropylbenzotriazole, 2,3-dicarboxypropylbenzotriazole, 4-hydroxybenzotriazole, 4-carboxyl-1H-benzotriazole, 4- Carboxyl-1H-benzotriazole methyl Ester, 4-carboxyl-1H-benzotriazole butyl ester, 4-carboxyl-1H-benzotriazole octyl ester, 5-hexylbenzotriazole, [1,2,3-benzotriazolyl-1-methyl] [1,2, , 4-Triazolyl-1-methyl] [2-ethylhexyl] amine, tolyltriazole, naphthotriazole, bis [(1-benzotriazolyl) methyl] phosphonic acid, tetrazole, 5-amino-tetrazole, 5-methyl-tetrazole 1-methyl-5-mercaptotetrazole and 1-N, N-dimethylaminoethyl-5-tetrazole.

メルカプタンは、具体的には、ノニルメルカプタン及びドデシルメルカプタン等を挙げることができる。   Specific examples of mercaptans include nonyl mercaptan and dodecyl mercaptan.

糖類は、具体的には、グルコース、セルロース等挙げることができる。糖類としては、多糖類を使用することが好ましい。   Specific examples of the saccharide include glucose and cellulose. As the saccharide, a polysaccharide is preferably used.

前記金属防食剤を含有する場合、その含有量は、1,2,4−トリアゾールとリン酸類による研磨速度向上効果を損なわない範囲であることが好ましく、エッチング抑制機能と研磨速度との両立を図る点で、CMP研磨液全質量に対して、0.005〜2.0質量%とすることが好ましい。より高いエッチング性能を得ることができる点で、0.01質量%以上とすることがより好ましく、0.02質量%以上とするが更に好ましい。また、好適な研磨速度を得やすくなる点で、1.0質量%以下とすることがより好ましく、0.5質量%以下とすることが特に好ましい。   When the metal anticorrosive agent is contained, the content thereof is preferably in a range that does not impair the polishing rate improvement effect by 1,2,4-triazole and phosphoric acids, and achieves both an etching suppression function and a polishing rate. In this respect, the content is preferably 0.005 to 2.0 mass% with respect to the total mass of the CMP polishing liquid. In view of obtaining higher etching performance, it is more preferably 0.01% by mass or more, and further preferably 0.02% by mass or more. Moreover, it is more preferable to set it as 1.0 mass% or less at the point which becomes easy to obtain a suitable grinding | polishing rate, and it is especially preferable to set it as 0.5 mass% or less.

(水溶性ポリマ)
CMP研磨液には、研磨後の平坦性を向上出来る点で、水溶性ポリマを含有させることができる。上記の観点では、水溶性ポリマの重量平均分子量としては、500以上とすることが好ましく、1500以上とすることがより好ましく、5000以上とすることが特に好ましい。重量平均分子量の上限は、特に規定するものではないが、溶解性の観点から、500万が好ましい。重量平均分子量が、500未満では高い研磨速度が発現しない傾向にある。
(Water-soluble polymer)
The CMP polishing liquid can contain a water-soluble polymer in that the flatness after polishing can be improved. In view of the above, the weight average molecular weight of the water-soluble polymer is preferably 500 or more, more preferably 1500 or more, and particularly preferably 5000 or more. The upper limit of the weight average molecular weight is not particularly specified, but 5 million is preferable from the viewpoint of solubility. When the weight average molecular weight is less than 500, a high polishing rate tends not to be exhibited.

なお、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法(GPC)により標準ポリスチレンの検量線を用いて測定することができ、より具体的には下記のような条件で測定することができる。
使用機器:日立L−6000型〔株式会社日立製作所製〕
カラム:ゲルパックGL−R420+ゲルパックGL−R430+ゲルパックGL−R440〔日立化成工業株式会社製 計3本〕
溶離液:テトラヒドロフラン
測定温度:40℃
流量:1.75ml/min.
検出器:L−3300RI〔株式会社日立製作所製〕
The weight average molecular weight can be measured using a standard polystyrene calibration curve by gel permeation chromatography (GPC), and more specifically can be measured under the following conditions.
Equipment used: Hitachi L-6000 (manufactured by Hitachi, Ltd.)
Column: Gel pack GL-R420 + gel pack GL-R430 + gel pack GL-R440 [manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., 3 in total]
Eluent: Tetrahydrofuran Measurement temperature: 40 ° C
Flow rate: 1.75 ml / min.
Detector: L-3300RI [manufactured by Hitachi, Ltd.]

重量平均分子量が500以上の水溶性ポリマとしては、CMP研磨液の成分の溶解性が低下せず、砥粒が凝集しなければ特に制限はないが、具体的には、多糖類、ポリカルボン酸化合物、ビニルポリマ、グリコールポリマ等を挙げることができ、これらは単独で又は2種類以上混合して用いることができる。なお、水溶性ポリマは単一のモノマーからなるホモポリマーであっても、2つ以上のモノマーからなる共重合体(コポリマー)であってもよい。   The water-soluble polymer having a weight average molecular weight of 500 or more is not particularly limited as long as the solubility of the components of the CMP polishing liquid does not decrease and the abrasive grains do not aggregate. Specifically, polysaccharides, polycarboxylic acids A compound, a vinyl polymer, a glycol polymer, etc. can be mentioned, These can be used individually or in mixture of 2 or more types. The water-soluble polymer may be a homopolymer composed of a single monomer or a copolymer (copolymer) composed of two or more monomers.

上記水溶性ポリマとして使用する多糖類の具体例としては、例えばアルギン酸、ペクチン酸、カルボキシメチルセルロース、寒天、カードラン及びプルラン等を挙げることができる。また、上記水溶性ポリマとして使用するポリカルボン酸化合物の具体例としては、例えば、ポリアスパラギン酸、ポリグルタミン酸、ポリリシン、ポリリンゴ酸、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸アンモニウム塩、ポリメタクリル酸ナトリウム塩、ポリアミド酸、ポリマレイン酸、ポリイタコン酸、ポリフマル酸、ポリ(p−スチレンカルボン酸)、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、アミノポリアクリルアミド、ポリアクリル酸アンモニウム塩、ポリアクリル酸ナトリウム塩、ポリアミド酸、ポリアミド酸アンモニウム塩、ポリアミド酸ナトリウム塩及びポリグリオキシル酸等のポリカルボン酸、ポリカルボン酸エステル及びポリカルボン酸塩を挙げることができる。   Specific examples of the polysaccharide used as the water-soluble polymer include alginic acid, pectic acid, carboxymethylcellulose, agar, curdlan and pullulan. Specific examples of the polycarboxylic acid compound used as the water-soluble polymer include polyaspartic acid, polyglutamic acid, polylysine, polymalic acid, polymethacrylic acid, polymethacrylic acid ammonium salt, polymethacrylic acid sodium salt, and polyamide. Acid, polymaleic acid, polyitaconic acid, polyfumaric acid, poly (p-styrenecarboxylic acid), polyacrylic acid, polyacrylamide, aminopolyacrylamide, polyacrylic acid ammonium salt, polyacrylic acid sodium salt, polyamic acid, polyamic acid ammonium salt And polycarboxylic acids such as polyamic acid sodium salt and polyglyoxylic acid, polycarboxylic acid esters and polycarboxylic acid salts.

さらに、上記水溶性ポリマとして使用するビニルポリマの具体例としては、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン及びポリアクロレイン等を挙げることができる。また、ポリエチレングリコール等を使用することもできる。   Furthermore, specific examples of the vinyl polymer used as the water-soluble polymer include polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone and polyacrolein. Polyethylene glycol or the like can also be used.

上記水溶性ポリマの化合物を使用するときは、適用する基板が半導体集積回路用シリコン基板等の場合は、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。基板が、ガラス基板等である場合はその限りではない。   When the above water-soluble polymer compound is used, if the substrate to be applied is a silicon substrate for a semiconductor integrated circuit or the like, contamination with alkali metal, alkaline earth metal, halide, etc. is not desirable. Is desirable. This is not the case when the substrate is a glass substrate or the like.

上記水溶性ポリマの化合物の中でも、高平坦化が可能である点で、プルラン、ポリリンゴ酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール及びポリビニルピロリドン、それらのエステル及びそれらのアンモニウム塩が好ましい。   Among the above water-soluble polymer compounds, pullulan, polymalic acid, polymethacrylic acid, polyacrylic acid, polyacrylamide, polyvinyl alcohol and polyvinyl pyrrolidone, esters thereof and ammonium salts thereof are capable of being highly flattened. preferable.

水溶性ポリマを含有する場合、水溶性ポリマの含有量は、CMP研磨液全質量に対して5質量%以下であることが好ましく、2質量%以下であることがより好ましい。この含有量が、5質量%以下であれば砥粒の凝集を抑えることが出来る。   In the case of containing a water-soluble polymer, the content of the water-soluble polymer is preferably 5% by mass or less, more preferably 2% by mass or less, based on the total mass of the CMP polishing liquid. If this content is 5% by mass or less, aggregation of abrasive grains can be suppressed.

(CMP研磨液)
CMP研磨液は、上記化合物を混合することにより得ることができる。CMP研磨液を構成する化合物の割合は、上述した各化合物の好適な含有量になるように調整することが好ましい。パラジウム研磨用CMP研磨液を構成する化合物の割合が上記の範囲にし、この研磨液を用いたCMP研磨中に、研磨パッドを研磨時間の20%以上の時間、目立て(ドレス)を行うことで、パラジウム層の研磨速度を向上でき、複数枚連続で研磨しても安定した研磨速度で研磨することができる。
(CMP polishing liquid)
The CMP polishing liquid can be obtained by mixing the above compounds. It is preferable to adjust the ratio of the compound constituting the CMP polishing liquid so as to obtain a suitable content of each compound described above. The ratio of the compound constituting the CMP polishing liquid for palladium polishing is in the above range, and during polishing with CMP using this polishing liquid, the polishing pad is dressed for 20% or more of the polishing time, The polishing rate of the palladium layer can be improved, and polishing can be performed at a stable polishing rate even when a plurality of sheets are continuously polished.

(pH)
CMP研磨液のpHは、パラジウム層のCMP研磨速度が大きくなるという観点から、1〜12であることが好ましい。pHが1〜6であれば、所定のCMPによる研磨速度が確保できる傾向があり、実用的なCMP研磨液となりうる。pHは、1〜5であることがより好ましく、1〜4であることが特に好ましい。
(PH)
The pH of the CMP polishing liquid is preferably 1 to 12 from the viewpoint of increasing the CMP polishing rate of the palladium layer. If pH is 1-6, there exists a tendency which can ensure the grinding | polishing speed by predetermined | prescribed CMP, and it can become a practical CMP polishing liquid. The pH is more preferably 1 to 5, and particularly preferably 1 to 4.

以下、実施例により本発明を説明する。なお、本発明はこれらの実施例に制限するものではない。   Hereinafter, the present invention will be described by way of examples. In addition, this invention is not restrict | limited to these Examples.

(CMP研磨条件)
実施例1〜3及び比較例1〜7で用いるCMP研磨は、下記の装置及び条件を用いて非研磨基板の研磨を行った。
研磨装置:Mirra(APPLIED MATERIALS社製)
CMP研磨液流量:200mL/分
被研磨基板:厚さ0.3μmのパラジウム層をスパッタ法で形成したシリコン基板
研磨パッド:独立気泡を持つ発泡ポリウレタン樹脂(ローム・アンド・ハース・ジャパン株式会社製、型番IC1000)
研磨圧力:29.4kPa(4psi)
基板と研磨定盤との相対速度:68m/分
研磨時間:1〜3分
研磨パッドドレス条件:表1に示す(研磨中:In−situ、研磨前:Ex−situ)
研磨パッドドレス時間:表1に示す
洗浄:CMP処理後、超音波水による洗浄を行った後、スピンドライヤで乾燥させた。
(CMP polishing conditions)
The CMP polishing used in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 7 was performed on an unpolished substrate using the following apparatus and conditions.
Polishing device: Mirra (Applied Materials)
CMP polishing liquid flow rate: 200 mL / minute Polishing substrate: Silicon substrate polishing pad formed by sputtering a palladium layer having a thickness of 0.3 μm: Foam polyurethane resin having closed cells (manufactured by Rohm and Haas Japan, Model number IC1000)
Polishing pressure: 29.4 kPa (4 psi)
Relative speed between substrate and polishing platen: 68 m / min Polishing time: 1-3 minutes Polishing pad dress condition: shown in Table 1 (during polishing: In-situ, before polishing: Ex-situ)
Polishing pad dressing time: Cleaning shown in Table 1: After CMP treatment, cleaning with ultrasonic water was performed, followed by drying with a spin dryer.

(CMP研磨液作製方法)
実施例1〜3及び比較例1〜7で用いるCMP研磨液は、CMP研磨液全質量に対して、砥粒としてコロイダルシリカ(平均二次粒子径43nm)を10質量%、酸化剤として30%過酸化水素水を10質量%、表1に示す酸化金属溶解剤を0〜5質量%、表1に示す錯化剤を0〜0.5質量%、残部に純水を含有して調製した。
(CMP polishing liquid preparation method)
The CMP polishing liquid used in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 7 is 10% by mass of colloidal silica (average secondary particle diameter 43 nm) as abrasive grains and 30% as an oxidizing agent with respect to the total mass of the CMP polishing liquid. It was prepared by containing 10% by mass of hydrogen peroxide, 0-5% by mass of the metal oxide solubilizer shown in Table 1, 0-0.5% by mass of the complexing agent shown in Table 1, and pure water in the balance. .

(液状特性評価)
測定温度:25±5℃
pH:HORIBA製、型番F−51で測定した。
(Liquid property evaluation)
Measurement temperature: 25 ± 5 ° C
pH: Measured with model number F-51 manufactured by HORIBA.

(研磨品評価項目)
研磨速度:上記条件で研磨および洗浄したパラジウム層の研磨速度を次式より((PdRR)=(研磨前後でのパラジウム層の膜厚差)/(研磨時間(分)))求めた。研磨前後での膜厚差を電気抵抗値から換算して求めた。
(Abrasive product evaluation items)
Polishing rate: The polishing rate of the palladium layer polished and washed under the above conditions was determined from the following formula ((PdRR) = (thickness difference of the palladium layer before and after polishing) / (polishing time (minutes))). The film thickness difference before and after polishing was calculated from the electric resistance value.

実施例1〜3及び比較例1〜7における1分間と2分間及び3分間研磨でのパラジウム研磨速度及び1分研磨に対する3分研磨のパラジウム研磨速度低下率を表1に示す。   Table 1 shows the palladium polishing rate for polishing for 1 minute, 2 minutes and 3 minutes in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 7 and the rate of decrease in the palladium polishing rate for 3-minute polishing relative to 1-minute polishing.

Figure 2011114073
Figure 2011114073

以下、表1に示す結果について詳しく説明する。実施例1では、研磨パッドのドレスを基板の研磨中に研磨初期33%の時間行った。CMP研磨液には、酸化金属溶解剤をリン酸5質量%、錯化剤を1,2,4−トリアゾール0.5質量%としたものを用いた。実施例1は、1分間、3分間のパラジウム研磨速度がそれぞれ、65nm/分、58nm/分と、比較例1〜7より高い値を示し、1分間研磨に対する3分間研磨のパラジウム研磨速度低下率が、11%と、比較例1より低い値を示した。   Hereinafter, the results shown in Table 1 will be described in detail. In Example 1, the polishing pad was dressed for 33% of the initial time during polishing of the substrate. As the CMP polishing liquid, a metal oxide solubilizer containing 5% by mass of phosphoric acid and a complexing agent of 0.5% by mass of 1,2,4-triazole was used. In Example 1, the palladium polishing rates for 1 minute and 3 minutes are 65 nm / min and 58 nm / min, respectively, which are higher than those of Comparative Examples 1 to 7, and the rate of decrease in palladium polishing rate of polishing for 3 minutes relative to polishing for 1 minute. However, the value was 11%, which was lower than that of Comparative Example 1.

実施例2では、研磨パッドのドレスを基板の研磨中に研磨初期66%の時間行った。CMP研磨液には、酸化金属溶解剤をリン酸5質量%、錯化剤を1,2,4−トリアゾール0.5質量%としたものを用いた。実施例2は、1分間、3分間のパラジウム研磨速度がそれぞれ、68nm/分、66nm/分と、比較例1〜7より高い値を示し、1分間研磨に対する3分間研磨のパラジウム研磨速度低下率が、3%と、比較例1より低い値を示した。   In Example 2, the polishing pad was dressed for 66% of the initial polishing time while the substrate was being polished. As the CMP polishing liquid, a metal oxide solubilizer containing 5% by mass of phosphoric acid and a complexing agent of 0.5% by mass of 1,2,4-triazole was used. In Example 2, the palladium polishing rates for 1 minute and 3 minutes were 68 nm / min and 66 nm / min, respectively, which were higher than those of Comparative Examples 1 to 7, and the rate of decrease in palladium polishing rate of polishing for 3 minutes relative to polishing for 1 minute. However, the value was 3%, which was lower than that of Comparative Example 1.

実施例3では、研磨パッドのドレスを基板の研磨中に常に行った。CMP研磨液には、酸化金属溶解剤をリン酸5質量%、錯化剤を1,2,4−トリアゾール0.5質量%としたものを用いた。実施例3は、1分間、2分間、及び3分間のパラジウム研磨速度がそれぞれ、70nm/分、71nm/分、70nm/分と、比較例1〜7より高い値を示し、1分間研磨に対する3分間研磨のパラジウム研磨速度低下率が、0%と、比較例1より低い値を示した。   In Example 3, the polishing pad was always dressed during the polishing of the substrate. As the CMP polishing liquid, a metal oxide solubilizer containing 5% by mass of phosphoric acid and a complexing agent of 0.5% by mass of 1,2,4-triazole was used. In Example 3, the palladium polishing rates for 1 minute, 2 minutes, and 3 minutes were 70 nm / minute, 71 nm / minute, and 70 nm / minute, respectively, higher values than Comparative Examples 1 to 7, and 3 for 1 minute polishing. The rate of decrease in the palladium polishing rate for minute polishing was 0%, which was lower than that of Comparative Example 1.

比較例5及び7ではCMP研磨液に、酸化金属溶解剤として、リン酸を含有するが、研磨速度は非常に低い。しかし、比較例2のようにリン酸に加えて、錯化剤として1,2,4−トリアゾールを含有することにより、研磨速度が大きく向上していることがわかる。しかしながら、研磨速度低下率が非常に大きかった。実施例6〜10では、比較例2で用いられているリン酸、1,2,4−トリアゾールに加えて、有機溶媒を含有することにより、高いパラジウム研磨速度を維持しつつ、パラジウム研磨速度低下率を大きく低減することができた。   In Comparative Examples 5 and 7, the CMP polishing liquid contains phosphoric acid as a metal oxide dissolving agent, but the polishing rate is very low. However, it can be seen that the polishing rate is greatly improved by containing 1,2,4-triazole as a complexing agent in addition to phosphoric acid as in Comparative Example 2. However, the polishing rate reduction rate was very large. In Examples 6 to 10, in addition to the phosphoric acid and 1,2,4-triazole used in Comparative Example 2, by containing an organic solvent, the palladium polishing rate decreases while maintaining a high palladium polishing rate. The rate could be greatly reduced.

比較例4、6ではCMP研磨液に、酸化金属溶解剤として、リン酸を含有するが、研磨速度は非常に低い。しかし、比較例1のようにリン酸に加えて、錯化剤として1,2,4−トリアゾールを含有することにより、研磨速度が向上していることがわかる。実施例1〜3では、比較例1で用いられているEx−situのドレスに変えて、In−situのドレスを用いた研磨方法にすることにより、高いパラジウム研磨速度を維持しつつ、パラジウム研磨速度低下率を大きく低減することができた。   In Comparative Examples 4 and 6, the CMP polishing liquid contains phosphoric acid as a metal oxide dissolving agent, but the polishing rate is very low. However, it can be seen that the polishing rate is improved by containing 1,2,4-triazole as a complexing agent in addition to phosphoric acid as in Comparative Example 1. In Examples 1 to 3, instead of the Ex-situ dress used in Comparative Example 1, a polishing method using an In-situ dress is used to maintain a high palladium polishing rate while maintaining a palladium polishing. The rate of speed reduction could be greatly reduced.

1…シリコンウエハ、2,12…絶縁膜、3…アンダーバリアメタル層、3a…第2のアンダーバリアメタル層、3b…第1のアンダーバリアメタル層、4…レジストパターン、5…突起電極、6,15…下地金属膜、11…シリコン基板、13…パラジウム層、14…ニッケル層。21…研磨定盤、22…軸、23…研磨パッド、24…揺動腕、25…回動支点、26…パッドドレッサー、A…研磨定盤の回転方向、B…パッドドレッサーの振動方向   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon wafer, 2, 12 ... Insulating film, 3 ... Under barrier metal layer, 3a ... 2nd under barrier metal layer, 3b ... 1st under barrier metal layer, 4 ... Resist pattern, 5 ... Projection electrode, 6 , 15 ... Underlying metal film, 11 ... Silicon substrate, 13 ... Palladium layer, 14 ... Nickel layer. DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 ... Polishing surface plate, 22 ... Axis, 23 ... Polishing pad, 24 ... Swing arm, 25 ... Rotating fulcrum, 26 ... Pad dresser, A ... Rotation direction of polishing surface plate, B ... Vibration direction of pad dresser

Claims (6)

パラジウム層を有する基板の該パラジウム層側に研磨パッドを対向配置し、前記パラジウム層と前記研磨パッドの間にCMP研磨液を供給しながら、前記基板を前記パラジウム層と反対の側から前記研磨パッドに向けて加圧し、前記パラジウム層の少なくとも一部を前記研磨パッドで研磨する研磨工程を備え、
前記CMP研磨液は、1,2,4−トリアゾール、リン酸類、酸化剤及び砥粒を含有するCMP研磨液であり、
前記研磨工程は、前記研磨パッドによる研磨開始から研磨終了までの時間Tの間に、前記Tの10%以上の時間、前記研磨パッドについて目立てを行うドレス工程を含む
ことを特徴とするCMP研磨方法。
A polishing pad is disposed opposite to the palladium layer side of a substrate having a palladium layer, and a CMP polishing liquid is supplied between the palladium layer and the polishing pad, and the substrate is removed from the side opposite to the palladium layer. And a polishing step of polishing at least a part of the palladium layer with the polishing pad.
The CMP polishing liquid is a CMP polishing liquid containing 1,2,4-triazole, phosphoric acid, oxidizing agent and abrasive grains,
The polishing process includes a dressing process in which the polishing pad is sharpened for a time of 10% or more of T during a time T from the start of polishing by the polishing pad to the end of polishing. .
前記酸化剤は、過酸化水素、過ヨウ素酸、過ヨウ素酸塩、ヨウ素酸塩、臭素酸塩及び過硫酸塩から選ばれる少なくとも一種である請求項1記載のCMP研磨方法。   The CMP polishing method according to claim 1, wherein the oxidizing agent is at least one selected from hydrogen peroxide, periodic acid, periodate, iodate, bromate, and persulfate. 前記砥粒は、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア及びセリアから選ばれる少なくとも一種からなる砥粒である請求項1または2に記載のCMP研磨方法。   The CMP polishing method according to claim 1, wherein the abrasive grains are abrasive grains made of at least one selected from alumina, silica, zirconia, titania, and ceria. 前記砥粒の含有量は、CMP研磨液全質量基準で0.1〜10質量%である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のCMP研磨方法。   The CMP polishing method according to any one of claims 1 to 3, wherein the content of the abrasive grains is 0.1 to 10% by mass based on the total mass of the CMP polishing liquid. 前記CMP研磨液は、有機溶媒を更に含有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載のCMP研磨方法。   The CMP polishing method according to any one of claims 1 to 4, wherein the CMP polishing liquid further contains an organic solvent. 前記有機溶媒は、グリコール、グリコール誘導体、アルコール、炭酸エステル及びカルボン酸エステルから選ばれる少なくとも一種である、請求項5記載のCMP研磨方法。   The CMP polishing method according to claim 5, wherein the organic solvent is at least one selected from glycol, glycol derivative, alcohol, carbonate ester, and carboxylate ester.
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