JP2013098392A - Polishing composition and polishing method - Google Patents

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Yuna Ishiyama
優奈 石山
Tatsuhiko Hirano
達彦 平野
Hiroshi Asano
宏 浅野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polishing composition suitable for polishing of a substrate including general metal wiring materials.SOLUTION: The polishing composition includes abrasive grains (a), a complexing agent (b), and a metal anticorrosive (c). The abrasive grains (a) have a plurality of projections on surfaces thereof, and an average of values obtained by dividing heights of projections on surfaces of grains having grain sizes larger than a volume average grain size of the abrasive grains, out of the abrasive grains, by widths in base parts of the projections is 0.245 or more. Further, it is preferable that an average height of projections on surfaces of grains having grain sizes larger than the volume average grain size of the abrasive grains, out of the abrasive grains, is 2.5 nm or more.

Description

本発明は、例えば、半導体集積回路(以下「LSI」という。)における、金属を含む基板表面(以下「研磨対象物」という。)の研磨用組成物に関する。   The present invention relates to a polishing composition for a substrate surface (hereinafter referred to as “polishing object”) containing a metal in, for example, a semiconductor integrated circuit (hereinafter referred to as “LSI”).

LSIの高集積化・高速化に伴って、新たな微細加工技術が開発されている。化学的機械的研磨(Chemical Mechanical Polishing、以下「CMP」という。)法もその一つであり、LSI製造工程、特に、多層配線形成工程における層間絶縁膜の平坦化、コンタクトプラグの形成、埋め込み配線の形成に適用されている。この技術は、例えば、特許文献1に開示されている。 Along with higher integration and higher speed of LSI, new fine processing technology has been developed. Chemical mechanical polishing (hereinafter referred to as “CMP”) is one of them, and planarization of an interlayer insulating film, formation of contact plugs, embedded wiring in an LSI manufacturing process, particularly a multilayer wiring forming process. Has been applied to the formation of. This technique is disclosed in Patent Document 1, for example.

埋め込み配線の形成においては、配線材料となる導電性物質として、アルミニウム(Al)、タングステン(W)、銅(Cu)またはそれらの合金が用いられている。そして、このような金属配線材料を含む基板表面を研磨する際に用いられる金属用の研磨用組成物は、典型的には、錯化剤および酸化剤を含有し、さらに必要に応じて砥粒を含有して効果的にエッチングを利用して研磨する。また、研磨後の研磨対象物の平滑性を改善するべく、金属防食剤をさらに添加した研磨用組成物を使用することも有効であるとされている。例えば、特許文献2には、アミノ酢酸および/またはアミド硫酸、酸化剤、ベンゾトリアゾールおよび水を含有した研磨用組成物を使用することの開示がある。 In the formation of the embedded wiring, aluminum (Al), tungsten (W), copper (Cu), or an alloy thereof is used as a conductive substance that becomes a wiring material. And the polishing composition for metals used when grind | polishing the board | substrate surface containing such a metal wiring material typically contains a complexing agent and an oxidizing agent, and also abrasive grains as needed. It is effectively polished using etching. It is also considered effective to use a polishing composition further added with a metal anticorrosive to improve the smoothness of the polished object after polishing. For example, Patent Document 2 discloses the use of a polishing composition containing aminoacetic acid and / or amidosulfuric acid, an oxidizing agent, benzotriazole, and water.

しかし、金属配線材料を含む基板表面を研磨する際に用いられる典型的な研磨用組成物の組成、特に上述した錯化剤、酸化剤及び金属防食剤の種類、含有量及び組合せについては種々検討されているが、全ての条件で使用できる万能な組合せは見当たらない。錯化剤、酸化剤及び金属防食剤の含有量の比や組合せがずれると、スクラッチ欠陥の発生や平坦性が損なわれるといった課題がある。 However, the composition of typical polishing compositions used for polishing a substrate surface containing a metal wiring material, in particular, various studies on the types, contents and combinations of the above complexing agents, oxidizing agents and metal anticorrosives However, there is no universal combination that can be used under all conditions. If the ratios and combinations of the contents of the complexing agent, the oxidizing agent, and the metal anticorrosive are shifted, there is a problem that the generation of scratch defects and the flatness are impaired.

特開昭62−102543号公報JP-A-62-102543 特開平8−83780号公報JP-A-8-83780

そこで本発明の目的は、一般的な金属配線材料を含む基板を研磨する用途で好適に用いることができる研磨用組成物を提供することにある。特に、従来の金属配線材料を含む基板を研磨するための典型的な研磨用組成物が洗浄等で当該基板上において希釈される環境において、研磨用組成物(特に錯化剤)が希釈されるにもかかわらず金属配線材料に対するエッチングが発生し、金属配線材料表面等の平滑性を損なうという新たな課題を見出した。本発明の目的は、前記の新たな課題を解決した研磨用組成物を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a polishing composition that can be suitably used for polishing a substrate containing a general metal wiring material. In particular, in an environment where a typical polishing composition for polishing a substrate containing a conventional metal wiring material is diluted on the substrate by cleaning or the like, the polishing composition (particularly the complexing agent) is diluted. Nevertheless, the metal wiring material was etched, and a new problem was found that the smoothness of the surface of the metal wiring material was impaired. The objective of this invention is providing the polishing composition which solved the said new subject.

本発明者らは、鋭意検討の結果、特定の砥粒を含むことで、金属配線材料表面等の平滑性を向上させる研磨用組成物を見出した。 As a result of intensive studies, the present inventors have found a polishing composition that improves the smoothness of the surface of a metal wiring material and the like by including specific abrasive grains.

すなわち、本発明の要旨は下記の通りである。
<1>(a)砥粒、(b)錯化剤、(c)金属防食剤を含む研磨用組成物であって、
前記(a)砥粒が複数の突起を表面に有し、前記砥粒のうち砥粒の体積平均粒子径よりも粒子径の大きな粒子が表面に有している突起の高さをそれぞれ同じ突起の基部における幅で除することにより得られる値の平均が0.245以上であることを特徴とする研磨用組成物。
<2>砥粒のうち砥粒の体積平均粒子径よりも粒子径の大きな粒子が表面に有している突起の平均高さは2.5nm以上である。
<3>砥粒が、コロイダルシリカである。
<4>砥粒の平均二次粒子径が、30nm〜100nmのコロイダルシリカである。
<5>研磨用組成物が、金属を含む基板を研磨する用途で使用される。
<6>前記金属が銅を含む。
<7>前記<1>〜<6>のいずれかに記載の研磨用組成物を用いて、金属を研磨する研磨方法。
<8>前記<7>の研磨方法を用いる工程を有する、金属を含む基板の製造方法。
That is, the gist of the present invention is as follows.
<1> A polishing composition comprising (a) abrasive grains, (b) a complexing agent, and (c) a metal anticorrosive,
(A) Abrasive grains have a plurality of protrusions on the surface, and the protrusions each having a particle having a particle diameter larger than the volume average particle diameter of the abrasive grains on the surface have the same protrusion height. A polishing composition characterized in that the average value obtained by dividing by the width at the base of is no less than 0.245.
<2> Of the abrasive grains, the average height of protrusions on the surface of particles having a particle diameter larger than the volume average particle diameter of the abrasive grains is 2.5 nm or more.
<3> The abrasive is colloidal silica.
<4> Colloidal silica having an average secondary particle diameter of 30 to 100 nm.
<5> Polishing composition is used for the use which grind | polishes the board | substrate containing a metal.
<6> The metal contains copper.
<7> A polishing method for polishing a metal using the polishing composition according to any one of <1> to <6>.
<8> A method for producing a metal-containing substrate, comprising the step of using the polishing method according to <7>.

本発明によれば、一般的な金属配線材料を含む基板を研磨する用途で好適に用いることができる研磨用組成物が提供される。特に、金属配線材料表面等の平滑性の向上に効果的な研磨用組成物が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the polishing composition which can be used suitably for the use which grind | polishes the board | substrate containing a general metal wiring material is provided. In particular, a polishing composition effective for improving the smoothness of the metal wiring material surface and the like is provided.

本発明の一実施形態に係る研磨用組成物中に含まれる砥粒粒子の外形を投影した輪郭を示す図。The figure which shows the outline which projected the external shape of the abrasive grain contained in the polishing composition which concerns on one Embodiment of this invention.

以下、本発明の一実施形態を説明する。
本実施形態の研磨用組成物は、先に背景技術欄において説明したようなLSIを製造するための研磨に使用され、特に金属用の研磨工程で主に使用されるのが好ましい。従って、この研磨用組成物は、LSI製造で金属が用いられる配線やコンタクトホール、ビアホールを形成する研磨用途等で使用される。その際の金属としては、例えば、銅、タングステン、タンタル、チタン、コバルト、ルテニウム、ならびにそれらの酸化物、合金および化合物が挙げられる。その中でも銅、タンタル、チタン、ルテニウムならびにそれらの酸化物、合金および化合物が好ましく、銅ならびにそれらの酸化物、合金および化合物がより好ましい。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.
The polishing composition of the present embodiment is used for polishing for producing an LSI as described above in the Background Art section, and is preferably used mainly in a metal polishing step. Therefore, this polishing composition is used in polishing applications for forming wirings, contact holes, and via holes in which metals are used in LSI manufacturing. Examples of the metal at that time include copper, tungsten, tantalum, titanium, cobalt, ruthenium, and oxides, alloys and compounds thereof. Among these, copper, tantalum, titanium, ruthenium and oxides, alloys and compounds thereof are preferable, and copper and oxides, alloys and compounds thereof are more preferable.

本実施形態の研磨用組成物は、特定の砥粒を含み、さらに任意で他の添加剤とともに、水などの溶媒に混合して調製される。そして、本実施形態の研磨用組成物は、研磨対象物上の金属配線材料表面等の平滑性の向上に効果的な研磨用組成物が提供される。平滑性とは、研磨後の研磨対象物である基板表面の平ら度合いや滑らか度合いをいい、例えば表面粗さ(Ra)、自乗平均面粗さ(RMS)等であらわされる。従来の金属配線材料を含む基板を研磨するための典型的な研磨用組成物の使用において、前記の平滑性が損なわれる原因としては、酸化剤による研磨対象物への過度の酸化、錯化剤による研磨対象物への過度のエッチング、研磨対象物への金属防食剤の効果が低い等が挙げられる。そして、この平滑性が損なわれる原因となる現象が発生する環境としては、研磨用組成物の条件の異なる研磨工程への転用に伴う組成、各含有量及び組み合わせ等のミスマッチ並びに研磨工程前後にある洗浄工程等で研磨用組成物が希釈されることにともなう組成及び含有量の最適範囲のずれ等が考えられる。特に、発明者らは、従来の金属配線材料を含む基板を研磨するための典型的な研磨用組成物が洗浄等で当該基板上において希釈される環境において、研磨用組成物が希釈されるにもかかわらず金属配線材料に対するエッチングが発生し、金属配線材料表面等の平滑性を損なうという新たな課題を見出した。   The polishing composition of the present embodiment contains specific abrasive grains and is further prepared by optionally mixing with other additives in a solvent such as water. The polishing composition of this embodiment provides a polishing composition that is effective for improving the smoothness of the surface of the metal wiring material on the object to be polished. The smoothness refers to the flatness and smoothness of the substrate surface that is the object to be polished after polishing, and is represented by, for example, surface roughness (Ra), root mean square roughness (RMS), or the like. In the use of a typical polishing composition for polishing a substrate containing a conventional metal wiring material, the cause of the loss of smoothness is excessive oxidation of the object to be polished by an oxidizing agent, complexing agent. Excessive etching on the polishing object due to the above, and the effect of the metal anticorrosive agent on the polishing object is low. The environment in which the phenomenon that causes the smoothness to be impaired occurs is the composition accompanying the diversion to the polishing process under different conditions of the polishing composition, the mismatch of each content and combination, and before and after the polishing process. Deviations in the optimum range of the composition and content associated with dilution of the polishing composition in the cleaning step and the like are conceivable. In particular, the inventors dilute the polishing composition in an environment where a typical polishing composition for polishing a substrate containing a conventional metal wiring material is diluted on the substrate by cleaning or the like. Nevertheless, the metal wiring material was etched, and a new problem was found that the smoothness of the surface of the metal wiring material was impaired.

この金属配線材料表面等の平滑性低下は、従来のディッシングやエロージョンといった課題と異なり、基盤表面(特に金属配線材料表面)に不規則かつ局所的に発生する欠陥である。メカニズムの詳細は分かっていないが、おそらく次の3つのいずれかであると考えられる。   This decrease in smoothness on the surface of the metal wiring material is a defect that occurs irregularly and locally on the substrate surface (particularly the surface of the metal wiring material), unlike the conventional problems such as dishing and erosion. Details of the mechanism are unknown, but it is probably one of the following three.

(1)錯化剤のエッチング作用が強く、研磨用組成物の希釈に伴い金属防食剤の濃度が低下して金属防食効果が低下し、平滑性が低下する。
(2)研磨用組成物の希釈が不均一に起こり、部位によって錯化剤のエッチング作用が金属防食剤の効果を上回ることによって平滑性が低下する。
(3)研磨用組成物の希釈に伴い、研磨用組成物中の砥粒濃度が低下し、研磨対象物表面の機械的除去効果が低下し、平滑性が低下する。
(1) The etching action of the complexing agent is strong, and the concentration of the metal anticorrosive decreases with dilution of the polishing composition, the metal anticorrosive effect decreases, and the smoothness decreases.
(2) The polishing composition is non-uniformly diluted, and the etching action of the complexing agent exceeds the effect of the metal anticorrosive agent depending on the site, so that the smoothness is lowered.
(3) With the dilution of the polishing composition, the abrasive concentration in the polishing composition decreases, the mechanical removal effect on the surface of the polishing object decreases, and the smoothness decreases.

(砥粒)
本実施形態の研磨用組成物は、特定の砥粒を含む。本発明の特定の砥粒とは、具体的には複数の突起を表面に有する砥粒を含む砥粒をいう。この特定の砥粒を使用することにより前述の平滑性低下を抑制できるメカニズムの詳細は定かではないが、おそらく砥粒が表面に複数の突起を持つことにより研磨対象物表面の機械的除去効果が増大するからであると推測される。そして、その効果は、砥粒を含む研磨用組成物が洗浄等で希釈される環境においても、複数の突起を表面に持たない砥粒と比較して維持されるからだと推測される。
(Abrasive grains)
The polishing composition of this embodiment contains specific abrasive grains. The specific abrasive grain of the present invention specifically refers to an abrasive grain containing abrasive grains having a plurality of protrusions on the surface. Although the details of the mechanism that can suppress the above-described decrease in smoothness by using this specific abrasive grain are not certain, the mechanical removal effect on the surface of the object to be polished is probably due to the abrasive grains having multiple protrusions on the surface. It is presumed that it increases. And it is estimated that the effect is maintained as compared with abrasive grains that do not have a plurality of protrusions on the surface even in an environment where the polishing composition containing abrasive grains is diluted by washing or the like.

使用可能な砥粒は、無機粒子、有機粒子、及び有機無機複合粒子のいずれであってもよい。無機粒子の具体例としては、例えば、シリカ、アルミナ、セリア、チタニアなどの金属酸化物からなる粒子、並びに窒化ケイ素粒子、炭化ケイ素粒子及び窒化ホウ素粒子が挙げられる。有機粒子の具体例としては、例えばポリメタクリル酸メチル(PMMA)粒子が挙げられる。その中でもシリカ粒子が好ましく、特に好ましいのはコロイダルシリカである。   The usable abrasive grains may be any of inorganic particles, organic particles, and organic-inorganic composite particles. Specific examples of the inorganic particles include particles made of metal oxides such as silica, alumina, ceria, titania, and silicon nitride particles, silicon carbide particles, and boron nitride particles. Specific examples of the organic particles include polymethyl methacrylate (PMMA) particles. Among these, silica particles are preferable, and colloidal silica is particularly preferable.

砥粒は表面修飾されていてもよい。通常のコロイダルシリカは、酸性条件下でゼータ電位の値がゼロに近いために、酸性条件下ではシリカ粒子同士が互いに電気的に反発せず凝集を起こしやすい。これに対し、酸性条件でもゼータ電位が比較的大きな負の値を有するように表面修飾された砥粒は、酸性条件下においても互いに強く反発して良好に分散する結果、研磨用組成物の保存安定性を向上させることになる。このような表面修飾砥粒は、例えば、アルミニウム、チタン又はジルコニウムなどの金属あるいはそれらの酸化物を砥粒と混合して砥粒の表面にドープさせることにより得ることができる。   The abrasive grains may be surface-modified. Since ordinary colloidal silica has a zeta potential value close to zero under acidic conditions, silica particles are not electrically repelled with each other under acidic conditions and are likely to agglomerate. On the other hand, abrasive grains whose surfaces are modified so that the zeta potential has a relatively large negative value even under acidic conditions are strongly repelled from each other and dispersed well even under acidic conditions, resulting in storage of the polishing composition. Stability will be improved. Such surface-modified abrasive grains can be obtained, for example, by mixing a metal such as aluminum, titanium or zirconium or an oxide thereof with the abrasive grains and doping the surface of the abrasive grains.

研磨用組成物中の砥粒が表面に有している突起の数は、砥粒1つあたり平均で3つ以上であることが好ましく、より好ましくは5つ以上である。   The number of the protrusions on the surface of the abrasive grains in the polishing composition is preferably 3 or more on an average per abrasive grain, and more preferably 5 or more.

ここでいう突起とは、砥粒の粒子径に比べて十分に小さい高さ及び幅を有するものである。さらに言えば、図1において点A及び点Bを通る曲線ABとして示されている部分の長さが、砥粒粒子の最大内接円の円周長さ、より正確には、砥粒粒子の外形を投影した輪郭に内接する最大の円の円周長さの4分の1を超えないような突起である。なお、突起の幅とは、突起の基部における幅のことをいい、図1においては点Aと点Bの間の距離として表されるものである。また、突起の高さとは、突起の基部と、その基部から最も離れた突起の部位との間の距離のことをいい、図1においては直線ABと直交する線分CDの長さとして表されるものである。   The protrusions herein have a height and width that are sufficiently smaller than the particle diameter of the abrasive grains. Furthermore, in FIG. 1, the length of the portion shown as the curve AB passing through the points A and B is the circumferential length of the largest inscribed circle of the abrasive grains, more precisely, the abrasive grains. The projections do not exceed a quarter of the circumference of the largest circle inscribed in the contour projected from the contour. Note that the width of the protrusion refers to the width at the base of the protrusion, and is represented as the distance between the point A and the point B in FIG. Further, the height of the protrusion refers to the distance between the base of the protrusion and the portion of the protrusion farthest from the base, and is represented as the length of the line segment CD orthogonal to the straight line AB in FIG. Is.

研磨用組成物中の砥粒のうち砥粒の体積平均粒子径よりも粒子径の大きな粒子が表面に有している突起の高さをそれぞれ同じ突起の基部における幅で除することにより得られる値の平均は0.245以上であることが必須であり、好ましくは0.255以上である。この値の平均が0.245以上である場合には、突起の形状が比較的鋭いことが理由で、砥粒の機械的研磨力が向上する。その結果、研磨用組成物が希釈されることに伴い発生する平滑性が低下した基板表面の修復効果が高くなる。また、この値の平均が0.255以上である場合には、砥粒の機械的研磨力が向上する。なお、砥粒の各突起の高さ及びその基部における幅は、一般的な画像解析ソフトウエアを用いて、走査型電子顕微鏡による砥粒粒子の画像を解析することにより求めることができる。   It is obtained by dividing the height of the projections on the surface of the abrasive grains in the polishing composition having a particle diameter larger than the volume average particle diameter of the abrasive grains by the width at the base of the same projection. The average value is essential to be 0.245 or more, preferably 0.255 or more. When the average of these values is 0.245 or more, the mechanical polishing power of the abrasive grains is improved because the shape of the protrusion is relatively sharp. As a result, the effect of repairing the substrate surface with reduced smoothness caused by dilution of the polishing composition is enhanced. Moreover, when the average of this value is 0.255 or more, the mechanical polishing power of the abrasive grains is improved. The height of each protrusion of the abrasive grains and the width at the base thereof can be obtained by analyzing the image of the abrasive grains with a scanning electron microscope using general image analysis software.

研磨用組成物中の砥粒のうち砥粒の体積平均粒子径よりも粒子径の大きな粒子が表面に有している突起の平均高さは、2.5nm以上であることが好ましく、より好ましくは2.7nm以上、さらに好ましくは3.0nm以上である。この場合、研磨用組成物に含まれる砥粒の機械的研磨力が向上する。その結果、研磨用組成物が希釈されることに伴い発生する平滑性が低下した基板表面の修復効果が高くなる。なお、砥粒の突起の平均高さも、一般的な画像解析ソフトウエアを用いて求めることができる。   Of the abrasive grains in the polishing composition, the average height of protrusions on the surface of particles having a particle diameter larger than the volume average particle diameter of the abrasive grains is preferably 2.5 nm or more, more preferably Is 2.7 nm or more, more preferably 3.0 nm or more. In this case, the mechanical polishing power of the abrasive grains contained in the polishing composition is improved. As a result, the effect of repairing the substrate surface with reduced smoothness caused by dilution of the polishing composition is enhanced. Note that the average height of the projections of the abrasive grains can also be obtained using general image analysis software.

研磨用組成物中の砥粒のうち砥粒の体積平均粒子径よりも粒子径の大きな粒子の平均アスペクト比は、1.0以上であることが好ましく、より好ましくは1.05以上である。この場合、研磨用組成物に含まれる砥粒の機械的研磨力が向上する。その結果、研磨用組成物が希釈されることに伴い発生する平滑性が低下した基板表面の修復効果が高くなる。なお、砥粒の平均アスペクト比は、走査型電子顕微鏡による砥粒粒子の画像に外接する最小の長方形の長辺の長さを同じ長方形の短辺の長さで除することにより得られる値の平均であり、一般的な画像解析ソフトウエアを用いて求めることができる。   Of the abrasive grains in the polishing composition, the average aspect ratio of particles having a particle diameter larger than the volume average particle diameter of the abrasive grains is preferably 1.0 or more, and more preferably 1.05 or more. In this case, the mechanical polishing power of the abrasive grains contained in the polishing composition is improved. As a result, the effect of repairing the substrate surface with reduced smoothness caused by dilution of the polishing composition is enhanced. The average aspect ratio of the abrasive grains is a value obtained by dividing the length of the longest side of the smallest rectangle circumscribing the image of the abrasive grains by a scanning electron microscope by the length of the short side of the same rectangle. Average and can be determined using common image analysis software.

砥粒の含有量の下限は0.001質量%であることが好ましく、より好ましくは0.005質量%、さらに好ましくは0.01質量%である。砥粒の含有量が多くなるにつれて、砥粒の機械的研磨力が向上する。その結果、研磨用組成物が希釈されることに伴い発生する平滑性が低下した基板表面の修復効果が高くなる。また、砥粒の含有量の上限は20質量%であることが好ましく、より好ましくは15質量%、さらに好ましくは10質量%である。砥粒の含有量が少なくなるにつれて、研磨用組成物の材料コストを抑えることができるのに加え、砥粒の凝集が起こりにくい。また、表面欠陥の少ない研磨面を得られやすい。   The lower limit of the abrasive content is preferably 0.001% by mass, more preferably 0.005% by mass, and still more preferably 0.01% by mass. As the abrasive content increases, the mechanical polishing power of the abrasive improves. As a result, the effect of repairing the substrate surface with reduced smoothness caused by dilution of the polishing composition is enhanced. Moreover, it is preferable that the upper limit of content of an abrasive grain is 20 mass%, More preferably, it is 15 mass%, More preferably, it is 10 mass%. As the content of the abrasive grains decreases, the material cost of the polishing composition can be reduced, and in addition, aggregation of the abrasive grains hardly occurs. Moreover, it is easy to obtain a polished surface with few surface defects.

砥粒の平均一次粒子径の下限は10nmであることが好ましく、より好ましくは15nm、さらに好ましくは20nmである。砥粒の平均一次粒子径が大きくなるにつれて、砥粒の機械的研磨力が向上する。その結果、研磨用組成物が希釈されることに伴い発生する平滑性が低下した基板表面の修復効果が高くなる。また、砥粒の平均一次粒子径の上限は80nmであることが好ましく、より好ましくは70nm、さらに好ましくは60nmである。砥粒の平均一次粒子径が小さくなるにつれて、表面欠陥の少ない研磨面を得られやすい。なお、砥粒の平均一次粒子径の値は、例えば、BET法で測定される砥粒の比表面積に基づいて計算することができる。   The lower limit of the average primary particle diameter of the abrasive grains is preferably 10 nm, more preferably 15 nm, and still more preferably 20 nm. As the average primary particle diameter of the abrasive grains increases, the mechanical polishing power of the abrasive grains improves. As a result, the effect of repairing the substrate surface with reduced smoothness caused by dilution of the polishing composition is enhanced. Moreover, it is preferable that the upper limit of the average primary particle diameter of an abrasive grain is 80 nm, More preferably, it is 70 nm, More preferably, it is 60 nm. As the average primary particle diameter of the abrasive grains decreases, it is easy to obtain a polished surface with few surface defects. In addition, the value of the average primary particle diameter of an abrasive grain can be calculated based on the specific surface area of the abrasive grain measured by BET method, for example.

砥粒の平均二次粒子径の下限は10nmであることが好ましく、より好ましくは20nm、さらに好ましくは30nmである。砥粒の平均二次粒子径が大きくなるにつれて、砥粒の機械的研磨力が向上する。その結果、研磨用組成物が希釈されることに伴い発生する平滑性が低下した基板表面の修復効果が高くなる。また、砥粒の平均二次粒子径の上限は、特に制限はないが、例えば100nmであることが好ましく、より好ましくは90nm、さらに好ましくは80nmである。砥粒の平均二次粒子径が小さくなるにつれて、表面欠陥の少ない研磨面を得られやすい。なお、砥粒の平均二次粒子径の値は、例えば、レーザー光散乱法により測定することができる。   The lower limit of the average secondary particle diameter of the abrasive grains is preferably 10 nm, more preferably 20 nm, still more preferably 30 nm. As the average secondary particle diameter of the abrasive grains increases, the mechanical polishing power of the abrasive grains improves. As a result, the effect of repairing the substrate surface with reduced smoothness caused by dilution of the polishing composition is enhanced. The upper limit of the average secondary particle diameter of the abrasive grains is not particularly limited, but is preferably 100 nm, for example, more preferably 90 nm, and still more preferably 80 nm. As the average secondary particle diameter of the abrasive grains decreases, it is easy to obtain a polished surface with few surface defects. In addition, the value of the average secondary particle diameter of an abrasive grain can be measured by the laser light scattering method, for example.

(酸化剤)
研磨用組成物には、前述の特定の砥粒、錯化剤及び金属防食剤以外に酸化剤をさらに含有させることができる。酸化剤は研磨対象物の表面を酸化する作用を有し、研磨用組成物中に酸化剤を加えた場合には、研磨用組成物による研磨速度が向上する効果がある。
(Oxidant)
The polishing composition may further contain an oxidizing agent in addition to the specific abrasive grains, complexing agent and metal anticorrosive described above. The oxidizing agent has an action of oxidizing the surface of the object to be polished, and when an oxidizing agent is added to the polishing composition, there is an effect of improving the polishing rate by the polishing composition.

使用可能な酸化剤は、例えば過酸化物である。過酸化物の具体例としては、例えば、過酸化水素、過酢酸、過炭酸塩、過酸化尿素および過塩素酸、ならびに過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウムおよび過硫酸アンモニウムなどの過硫酸塩が挙げられる。中でも過硫酸塩および過酸化水素が研磨速度の観点から好ましく、水溶液中での安定性および環境負荷への観点から過酸化水素が特に好ましい。   An oxidizing agent that can be used is, for example, a peroxide. Specific examples of the peroxide include, for example, hydrogen peroxide, peracetic acid, percarbonate, urea peroxide and perchloric acid, and persulfates such as sodium persulfate, potassium persulfate and ammonium persulfate. Among them, persulfate and hydrogen peroxide are preferable from the viewpoint of polishing rate, and hydrogen peroxide is particularly preferable from the viewpoint of stability in an aqueous solution and environmental load.

研磨用組成物中の酸化剤の含有量は、0.01質量%以上であることが好ましく、より好ましくは0.05質量%以上、さらに好ましくは0.1質量%以上である。酸化剤の含有量が多くなるにつれて、研磨速度を向上させることができる。   The content of the oxidizing agent in the polishing composition is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.05% by mass or more, and further preferably 0.1% by mass or more. As the content of the oxidizing agent increases, the polishing rate can be improved.

研磨用組成物中の酸化剤の含有量は、20質量%以下であることが好ましく、より好ましくは10質量%以下、さらに好ましくは5質量%以下である。酸化剤の含有量が少なくなるにつれて、研磨用組成物の材料コストを抑えることができるのに加え、研磨使用後の研磨用組成物の処理、すなわち廃液処理の負荷を軽減することができる。また、酸化剤による研磨対象物表面の過剰な酸化が起こりにくくなるため、研磨後の研磨対象物の平滑性が向上する。   The content of the oxidizing agent in the polishing composition is preferably 20% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and further preferably 5% by mass or less. As the content of the oxidizing agent decreases, the material cost of the polishing composition can be reduced, and the load on the processing of the polishing composition after polishing, that is, the waste liquid treatment can be reduced. In addition, since the surface of the object to be polished is not easily oxidized by the oxidizing agent, the smoothness of the object to be polished after polishing is improved.

(錯化剤)
研磨用組成物には、錯化剤を含む。研磨用組成物中に含まれる錯化剤は、研磨対象物の表面を化学的にエッチングする作用を有し、研磨用組成物による研磨速度を向上させる働きをする。
(Complexing agent)
The polishing composition contains a complexing agent. The complexing agent contained in the polishing composition has an action of chemically etching the surface of the object to be polished, and functions to improve the polishing rate by the polishing composition.

研磨用組成物中の錯化剤の含有量は、0.001質量%以上であることが好ましく、より好ましくは0.01質量%以上、さらに好ましくは0.1質量%以上である。錯化剤の含有量が多くなるにつれて、研磨対象物の表面へのエッチング効果が増す。その結果、研磨用組成物による研磨速度が向上する。   The content of the complexing agent in the polishing composition is preferably 0.001% by mass or more, more preferably 0.01% by mass or more, and further preferably 0.1% by mass or more. As the content of the complexing agent increases, the etching effect on the surface of the polishing object increases. As a result, the polishing rate by the polishing composition is improved.

研磨用組成物中の錯化剤の含有量は、30質量%以下であることが好ましく、より好ましくは20質量%以下、さらに好ましくは10質量%以下である。錯化剤の含有量が少なくなるにつれて、錯化剤による研磨対象物の表面に対する過剰なエッチングが起こりにくく。その結果、研磨後の研磨対象物の平滑性が向上する。   The complexing agent content in the polishing composition is preferably 30% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, and still more preferably 10% by mass or less. As the content of the complexing agent decreases, excessive etching of the surface of the object to be polished by the complexing agent is less likely to occur. As a result, the smoothness of the polished object after polishing is improved.

使用可能な錯化剤は、例えば、無機酸、有機酸、およびアミノ酸である。無機酸の具体例としては、例えば、硫酸、硝酸、ホウ酸、炭酸、次亜リン酸、亜リン酸およびリン酸が挙げられる。有機酸の具体例としては、例えば、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、クエン酸および乳酸が挙げられる。メタンスルホン酸、エタンスルホン酸およびイセチオン酸などの有機硫酸も使用可能である。無機酸または有機酸の代わりにあるいは無機酸または有機酸と組み合わせて、無機酸または有機酸のアンモニウム塩やアルカリ金属塩などの塩を用いてもよい。アミノ酸の具体例としては、例えば、グリシン、α−アラニン、β−アラニン、N−メチルグリシン、N,N−ジメチルグリシン、2−アミノ酪酸、ノルバリン、バリン、ロイシン、ノルロイシン、イソロイシン、フェニルアラニン、プロリン、サルコシン、オルニチン、リシン、タウリン、セリン、トレオニン、ホモセリン、チロシン、ビシン、トリシン、3,5−ジヨード−チロシン、β−(3,4−ジヒドロキシフェニル)−アラニン、チロキシン、4−ヒドロキシ−プロリン、システイン、メチオニン、エチオニン、ランチオニン、シスタチオニン、シスチン、システイン酸、アスパラギン酸、グルタミン酸、S−(カルボキシメチル)−システイン、4−アミノ酪酸、アスパラギン、グルタミン、アザセリン、アルギニン、カナバニン、シトルリン、δ−ヒドロキシ−リシン、クレアチン、ヒスチジン、1−メチル−ヒスチジン、3−メチル−ヒスチジンおよびトリプトファンが挙げられる。その中でも錯化剤としては、研磨向上の観点から、グリシン、アラニン、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、グリコール酸、イセチオン酸またはそれらのアンモニウム塩もしくはアルカリ金属塩が好ましい。   Complexing agents that can be used are, for example, inorganic acids, organic acids, and amino acids. Specific examples of the inorganic acid include sulfuric acid, nitric acid, boric acid, carbonic acid, hypophosphorous acid, phosphorous acid and phosphoric acid. Specific examples of the organic acid include, for example, formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, 2-methylbutyric acid, n-hexanoic acid, 3,3-dimethylbutyric acid, 2-ethylbutyric acid, 4-methylpentanoic acid, n-heptanoic acid, 2-methylhexanoic acid, n-octanoic acid, 2-ethylhexanoic acid, benzoic acid, glycolic acid, salicylic acid, glyceric acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid Maleic acid, phthalic acid, malic acid, tartaric acid, citric acid and lactic acid. Organic sulfuric acids such as methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid and isethionic acid can also be used. A salt such as an ammonium salt or an alkali metal salt of an inorganic acid or an organic acid may be used instead of or in combination with the inorganic acid or the organic acid. Specific examples of amino acids include, for example, glycine, α-alanine, β-alanine, N-methylglycine, N, N-dimethylglycine, 2-aminobutyric acid, norvaline, valine, leucine, norleucine, isoleucine, phenylalanine, proline, Sarcosine, ornithine, lysine, taurine, serine, threonine, homoserine, tyrosine, bicine, tricine, 3,5-diiodo-tyrosine, β- (3,4-dihydroxyphenyl) -alanine, thyroxine, 4-hydroxy-proline, cysteine , Methionine, ethionine, lanthionine, cystathionine, cystine, cysteic acid, aspartic acid, glutamic acid, S- (carboxymethyl) -cysteine, 4-aminobutyric acid, asparagine, glutamine, azaserine, arginine, canavani , Citrulline, .delta.-hydroxy - lysine, creatine, histidine, 1-methyl - histidine, 3-methyl - include histidine and tryptophan. Among them, as a complexing agent, glycine, alanine, malic acid, tartaric acid, citric acid, glycolic acid, isethionic acid, or an ammonium salt or alkali metal salt thereof is preferable from the viewpoint of improving polishing.

(金属防食剤)
研磨用組成物には、金属防食剤を含む。研磨用組成物中に金属防食剤を加えた場合には、研磨用組成物を用いて研磨した後の研磨対象物の表面にディッシング等の表面欠陥がより生じにくくなる効果がある。また、その金属防食剤は、研磨用組成物中に酸化剤及び/又は錯化剤が含まれている場合には、酸化剤による研磨対象物の表面の酸化を緩和するとともに、酸化剤による研磨対象物の表面の金属の酸化により生じる金属イオンと反応して不溶性の錯体を生成する働きをする。その結果、錯化剤による研磨対象物の表面へのエッチングを抑制することができ、研磨後の研磨対象物の平滑性が向上する。
(Metal anticorrosive)
The polishing composition contains a metal anticorrosive. When a metal anticorrosive is added to the polishing composition, there is an effect that surface defects such as dishing are less likely to occur on the surface of the object to be polished after polishing with the polishing composition. In addition, when the polishing composition contains an oxidizing agent and / or a complexing agent, the metal anticorrosive agent reduces oxidation of the surface of the object to be polished by the oxidizing agent and polishes by the oxidizing agent. It reacts with metal ions generated by oxidation of the metal on the surface of the object to generate an insoluble complex. As a result, etching on the surface of the object to be polished by the complexing agent can be suppressed, and the smoothness of the object to be polished after polishing is improved.

使用可能な金属防食剤の種類は特に限定されないが、好ましくは複素環式化合物である。複素環式化合物中の複素環の員数は特に限定されない。また、複素環式化合物は、単環化合物であってもよいし、縮合環を有する多環化合物であってもよい。   Although the kind of metal anticorrosive which can be used is not specifically limited, Preferably it is a heterocyclic compound. The number of heterocyclic rings in the heterocyclic compound is not particularly limited. The heterocyclic compound may be a monocyclic compound or a polycyclic compound having a condensed ring.

金属防食剤としての複素環化合物の具体例は、例えば、ピロール化合物、ピラゾール化合物、イミダゾール化合物、トリアゾール化合物、テトラゾール化合物、ピリジン化合物、ピラジン化合物、ピリダジン化合物、ピリンジン化合物、インドリジン化合物、インドール化合物、イソインドール化合物、インダゾール化合物、プリン化合物、キノリジン化合物、キノリン化合物、イソキノリン化合物、ナフチリジン化合物、フタラジン化合物、キノキサリン化合物、キナゾリン化合物、シンノリン化合物、ブテリジン化合物、チアゾール化合物、イソチアゾール化合物、オキサゾール化合物、イソオキサゾール化合物およびフラザン化合物などの含窒素複素環化合物が挙げられる。ピラゾール化合物の具体例として、例えば、1H−ピラゾール、4−ニトロ−3−ピラゾールカルボン酸および3,5−ピラゾールカルボン酸が挙げられる。イミダゾール化合物の具体例としては、例えば、イミダゾール、1−メチルイミダゾール、2−メチルイミダゾール、4−メチルイミダゾール、1,2−ジメチルピラゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−イソプロピルイミダゾール、ベンゾイミダゾール、5,6−ジメチルベンゾイミダゾール、2−アミノベンゾイミダゾール、2−クロロベンゾイミダゾールおよび2−メチルベンゾイミダゾールが挙げられる。トリアゾール化合物の具体例としては、例えば、1,2,3−トリアゾール、1,2,4−トリアゾール、1−メチル−1,2,4−トリアゾール、メチル−1H−1,2,4−トリアゾール−3−カルボキシレート、1,2,4−トリアゾール−3−カルボン酸、1,2,4−トリアゾール−3−カルボン酸メチル、3−アミノ−1H−1,2,4−トリアゾール、3−アミノ−5−ベンジル−4H−1,2,4−トリアゾール、3−アミノ−5−メチル−4H−1,2,4−トリアゾール、3−ニトロ−1,2,4−トリアゾール、3−ブロモ−5−ニトロ−1,2,4−トリアゾール、4−(1,2,4−トリアゾール−1−イル)フェノール、4−アミノ−1,2,4−トリアゾール、4−アミノ−3,5−ジプロピル−4H−1,2,4−トリアゾール、4−アミノ−3,5−ジメチル−4H−1,2,4−トリアゾール、4−アミノ−3,5−ジペプチル−4H−1,2,4−トリアゾール、5−メチル−1,2,4−トリアゾール−3,4−ジアミン、1−ヒドロキシベンゾトリアゾール、1−アミノベンゾトリアゾール、1−カルボキシベンゾトリアゾール、5−クロロ−1H−ベンゾトリアゾール、5−ニトロ−1H−ベンゾトリアゾール、5−カルボキシ−1H−ベンゾトリアゾール、5,6−ジメチル−1H−ベンゾトリアゾール、1−(1’’,2’−ジカルボキシエチル)ベンゾトリアゾールが挙げられる。テトラゾール化合物の具体例としては、例えば、1H−テトラゾール、5−メチルテトラゾール、5−アミノテトラゾール、および5−フェニルテトラゾールが挙げられる。インドール化合物の具体例としては、例えば、1H−インドール、1−メチル−1H−インドール、2−メチル−1H−インドール、3−メチル−1H−インドール、4−メチル−1H−インドール、5−メチル−1H−インドール、6−メチル−1H−インドール、および7−メチル−1H−インドールが挙げられる。インダゾール化合物の具体例としては、例えば、1H−インダゾールおよび5−アミノ−1H−インダゾールが挙げられる。金属防食剤は、トリアゾール骨格有する複素環化合物でありことが好ましく、それらの中でも1,2,3−トリアゾール、および1,2,4−トリアゾールが特に好ましい。これらの複素環化合物は、研磨対象物の表面への化学的または物理的吸着力が高いため、より強固な保護膜を研磨対象物の表面に形成する。このことは、研磨用組成物を用いて研磨した後の研磨対象物の表面の過剰なエッチングを抑制することができる。その結果、過剰な研磨を抑制することができる。   Specific examples of the heterocyclic compound as the metal anticorrosive include, for example, a pyrrole compound, a pyrazole compound, an imidazole compound, a triazole compound, a tetrazole compound, a pyridine compound, a pyrazine compound, a pyridazine compound, a pyridine compound, an indolizine compound, an indole compound, Indole compounds, indazole compounds, purine compounds, quinolidine compounds, quinoline compounds, isoquinoline compounds, naphthyridine compounds, phthalazine compounds, quinoxaline compounds, quinazoline compounds, cinnoline compounds, buteridine compounds, thiazole compounds, isothiazole compounds, oxazole compounds, isoxazole compounds and Examples thereof include nitrogen-containing heterocyclic compounds such as furazane compounds. Specific examples of the pyrazole compound include 1H-pyrazole, 4-nitro-3-pyrazole carboxylic acid, and 3,5-pyrazole carboxylic acid. Specific examples of the imidazole compound include, for example, imidazole, 1-methylimidazole, 2-methylimidazole, 4-methylimidazole, 1,2-dimethylpyrazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-isopropylimidazole, and benzimidazole. 5,6-dimethylbenzimidazole, 2-aminobenzimidazole, 2-chlorobenzimidazole and 2-methylbenzimidazole. Specific examples of the triazole compound include, for example, 1,2,3-triazole, 1,2,4-triazole, 1-methyl-1,2,4-triazole, methyl-1H-1,2,4-triazole- 3-carboxylate, 1,2,4-triazole-3-carboxylic acid, methyl 1,2,4-triazole-3-carboxylate, 3-amino-1H-1,2,4-triazole, 3-amino- 5-benzyl-4H-1,2,4-triazole, 3-amino-5-methyl-4H-1,2,4-triazole, 3-nitro-1,2,4-triazole, 3-bromo-5 Nitro-1,2,4-triazole, 4- (1,2,4-triazol-1-yl) phenol, 4-amino-1,2,4-triazole, 4-amino-3,5-dipropyl-4H -1, , 4-triazole, 4-amino-3,5-dimethyl-4H-1,2,4-triazole, 4-amino-3,5-dipeptyl-4H-1,2,4-triazole, 5-methyl-1 2,4-triazole-3,4-diamine, 1-hydroxybenzotriazole, 1-aminobenzotriazole, 1-carboxybenzotriazole, 5-chloro-1H-benzotriazole, 5-nitro-1H-benzotriazole, 5 -Carboxy-1H-benzotriazole, 5,6-dimethyl-1H-benzotriazole, 1- (1 ″, 2′-dicarboxyethyl) benzotriazole. Specific examples of the tetrazole compound include 1H-tetrazole, 5-methyltetrazole, 5-aminotetrazole, and 5-phenyltetrazole. Specific examples of indole compounds include 1H-indole, 1-methyl-1H-indole, 2-methyl-1H-indole, 3-methyl-1H-indole, 4-methyl-1H-indole, 5-methyl- 1H-indole, 6-methyl-1H-indole, and 7-methyl-1H-indole. Specific examples of the indazole compound include 1H-indazole and 5-amino-1H-indazole. The metal anticorrosive is preferably a heterocyclic compound having a triazole skeleton, and among them, 1,2,3-triazole and 1,2,4-triazole are particularly preferable. Since these heterocyclic compounds have a high chemical or physical adsorption force to the surface of the object to be polished, a stronger protective film is formed on the surface of the object to be polished. This can suppress excessive etching of the surface of the object to be polished after polishing with the polishing composition. As a result, excessive polishing can be suppressed.

研磨用組成物中の金属防食剤の含有量は、0.001質量%以上であることが好ましく、より好ましくは0.005質量%以上、さらに好ましくは0.01質量%以上である。金属防食剤の含有量が多くなるにつれて、研磨用組成物を用いて研磨した後の研磨対象物の表面の過剰なエッチングを抑制することができる。その結果、研磨後の研磨対象物の平滑性が向上する。   The content of the metal anticorrosive in the polishing composition is preferably 0.001% by mass or more, more preferably 0.005% by mass or more, and further preferably 0.01% by mass or more. As the content of the metal anticorrosive increases, excessive etching of the surface of the object to be polished after polishing with the polishing composition can be suppressed. As a result, the smoothness of the polished object after polishing is improved.

研磨用組成物中の金属防食剤の含有量はまた、10質量%以下であることが好ましく、より好ましくは5質量%以下、さらに好ましくは1質量%以下である。金属防食剤の含有量が少なくなるにつれて、研磨用組成物による研磨速度が向上する効果がある。   The content of the metal anticorrosive in the polishing composition is also preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and further preferably 1% by mass or less. As the content of the metal anticorrosive decreases, there is an effect that the polishing rate by the polishing composition is improved.

(研磨用組成物のpH及びpH調整剤)
研磨用組成物のpHは11以下であることが好ましく、より好ましくは10以下、さらに好ましくは9以下である。研磨用組成物のpHが小さくなるにつれて、研磨用組成物の安全性が増すと共に、研磨速度が向上する。また、研磨用組成物のpHは3以上であることが好ましく、より好ましくは4以上、さらに好ましくは5以上である。研磨対象物のpHが大きくなるにつれて、研磨用組成物による研磨対象物の表面のエッチングが起こりにくくなり、その結果として表面欠陥の発生をより抑えることができる。
(Polishing composition pH and pH adjuster)
It is preferable that pH of polishing composition is 11 or less, More preferably, it is 10 or less, More preferably, it is 9 or less. As the pH of the polishing composition decreases, the safety of the polishing composition increases and the polishing rate improves. Moreover, it is preferable that pH of polishing composition is 3 or more, More preferably, it is 4 or more, More preferably, it is 5 or more. As the pH of the polishing object increases, etching of the surface of the polishing object by the polishing composition is less likely to occur, and as a result, generation of surface defects can be further suppressed.

研磨用組成物のpHを所望の値に調整するために必要に応じて使用されるpH調整剤は酸及びアルカリのいずれであってもよく、また無機及び有機の化合物のいずれであってもよい。   The pH adjuster used as necessary to adjust the pH of the polishing composition to a desired value may be either acid or alkali, and may be any of inorganic and organic compounds. .

(界面活性剤)
研磨用組成物には、前述の特定の砥粒、錯化剤及び金属防食剤以外に、界面活性剤をさらに含有させることができる。研磨用組成物中に界面活性剤を加えた場合には、研磨用組成物を用いた研磨により形成される配線の脇に凹みがより生じにくくなるのに加え、研磨用組成物を用いて研磨した後の研磨対象物の表面にディッシングがより生じにくくなる効果がある。
(Surfactant)
In addition to the above-mentioned specific abrasive grains, complexing agent and metal anticorrosive agent, the polishing composition may further contain a surfactant. When a surfactant is added to the polishing composition, dents are less likely to be formed on the sides of the wiring formed by polishing using the polishing composition, and polishing is performed using the polishing composition. There is an effect that dishing is less likely to occur on the surface of the polished object after the polishing.

使用可能な界面活性剤の種類は特に限定されず、陰イオン性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤、両性界面活性剤および非イオン性界面活性剤のいずれであってもよい。複数種類の界面活性剤を組み合わせて使用してもよく、特に陰イオン性界面活性剤と非イオン性界面活性剤を組み合わせて使用することが、配線の脇に凹みやディッシングの観点から好ましい。   The type of surfactant that can be used is not particularly limited, and may be any of an anionic surfactant, a cationic surfactant, an amphoteric surfactant, and a nonionic surfactant. A plurality of types of surfactants may be used in combination, and it is particularly preferable to use a combination of an anionic surfactant and a nonionic surfactant from the viewpoint of dents or dishing on the side of the wiring.

陰イオン性界面活性剤の具体例としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル、ポリオキシエチレンアルキル酢酸エステル、ポリオキシエチレンアルキル燐酸エステル、アルキル硫酸エステル、ポリオキシエチレンアルキル硫酸、アルキル硫酸、アルキルベンゼンスルホン酸、アルキルリン酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル、ポリオキシエチレンスルホコハク酸、アルキルスルホコハク酸、アルキルナフタレンスルホン酸、アルキルエーテル硫酸およびそれらの塩が挙げられる。ここに具体例として開示されたものは、研磨対象物表面への化学的または物理的吸着力が高いために、より強固な保護膜を研磨対象物表面に形成する。このことは、研磨用組成物を用いて研磨した後の研磨対象物の表面の平坦性を向上させるうえで効果的である。   Specific examples of the anionic surfactant include, for example, polyoxyethylene alkyl sulfate ester, polyoxyethylene alkyl acetate ester, polyoxyethylene alkyl phosphate ester, alkyl sulfate ester, polyoxyethylene alkyl sulfate, alkyl sulfate, alkylbenzene sulfone. Examples include acids, alkyl phosphate esters, polyoxyethylene alkyl phosphate esters, polyoxyethylene sulfosuccinic acid, alkyl sulfosuccinic acid, alkyl naphthalene sulfonic acid, alkyl ether sulfuric acid, and salts thereof. Since what is disclosed here as a specific example has a high chemical or physical adsorption force to the surface of the object to be polished, a stronger protective film is formed on the surface of the object to be polished. This is effective in improving the flatness of the surface of the object to be polished after polishing with the polishing composition.

陽イオン性界面活性剤の具体例としては、例えば、アルキルトリメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルベンジルジメチルアンモニウム塩、およびアルキルアミン塩が挙げられる。   Specific examples of the cationic surfactant include, for example, alkyl trimethyl ammonium salt, alkyl dimethyl ammonium salt, alkyl benzyl dimethyl ammonium salt, and alkyl amine salt.

両性界面活性剤の具体例としては、例えば、アルキルベタインおよびアルキルアミンオキシドが挙げられる。   Specific examples of amphoteric surfactants include alkyl betaines and alkyl amine oxides.

非イオン性界面活性剤の具体例としては、例えば、ソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、およびアルキルアルカノールアミドが挙げられる。ここに具体例として開示されたものは、研磨対象物表面への化学的または物理的吸着力が高いために、より強固な保護膜を研磨対象物表面に形成する。このことは、研磨用組成物を用いて研磨した後の研磨対象物の表面の平坦性を向上させるうえで効果的である。   Specific examples of the nonionic surfactant include sorbitan fatty acid ester, glycerin fatty acid ester, polyoxyethylene fatty acid ester, polyoxyethylene alkylamine, and alkylalkanolamide. Since what is disclosed here as a specific example has a high chemical or physical adsorption force to the surface of the object to be polished, a stronger protective film is formed on the surface of the object to be polished. This is effective in improving the flatness of the surface of the object to be polished after polishing with the polishing composition.

研磨用組成物中の界面活性剤の含有量は、0.001g/L以上であることが好ましく、より好ましくは0.005g/L以上、さらに好ましくは0.01g/L以上である。界面活性剤の含有量が多くなるにつれて、研磨用組成物を用いて研磨した後の研磨対象物の表面の平坦性が向上する効果がある。   The content of the surfactant in the polishing composition is preferably 0.001 g / L or more, more preferably 0.005 g / L or more, and still more preferably 0.01 g / L or more. As the content of the surfactant increases, there is an effect that the flatness of the surface of the object to be polished after polishing with the polishing composition is improved.

研磨用組成物中の界面活性剤の含有量は、10g/L以下であることが好ましく、より好ましくは5g/L以下、さらに好ましくは1g/L以下である。界面活性剤の含有量が少なくなるにつれて、研磨用組成物による研磨速度が向上する効果がある。   The content of the surfactant in the polishing composition is preferably 10 g / L or less, more preferably 5 g / L or less, and still more preferably 1 g / L or less. As the surfactant content decreases, the polishing rate of the polishing composition is improved.

(水溶性高分子)
研磨用組成物には、前述の特定の砥粒、錯化剤及び金属防食剤以外に、水溶性高分子をさらに含有させることができる。研磨用組成物中に水溶性高分子を加えた場合には、砥粒の表面または研磨対象物の表面に、その水溶性高分子が吸着することにより研磨用組成物による研磨速度をコントロールすることが可能であることに加え、研磨中に生じる不溶性の成分を研磨用組成物中で安定化することができる効果がある。
(Water-soluble polymer)
The polishing composition can further contain a water-soluble polymer in addition to the above-mentioned specific abrasive, complexing agent and metal anticorrosive. When a water-soluble polymer is added to the polishing composition, the polishing rate by the polishing composition is controlled by adsorbing the water-soluble polymer on the surface of the abrasive grains or the surface of the object to be polished. In addition, the insoluble components generated during polishing can be stabilized in the polishing composition.

使用可能な水溶性高分子は特に限定されず、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、カードランおよびプルランなどの多糖類、ポリカルボン酸およびその塩、ポリビニルアルコールおよびポリアクロレインなどのビニル系ポリマー、ポリグリセリンおよびポリグリセリンエステルが挙げられる。中でもカルボキシメチルセルロース、プルラン、ポリカルボン酸およびその塩、ポリビニルアルコールが好ましく、特に好ましいのはプルラン、ポリビニルアルコールである。   Water-soluble polymers that can be used are not particularly limited. For example, alginic acid, pectic acid, carboxymethylcellulose, polysaccharides such as curdlan and pullulan, polycarboxylic acids and salts thereof, vinyl polymers such as polyvinyl alcohol and polyacrolein, Polyglycerol and polyglycerol ester are mentioned. Of these, carboxymethylcellulose, pullulan, polycarboxylic acid and salts thereof, and polyvinyl alcohol are preferable, and pullulan and polyvinyl alcohol are particularly preferable.

前記実施形態は次のように変更されてもよい。
・ 前記実施形態の研磨用組成物は、防腐剤や防カビ剤のような公知の添加剤を必要に応じてさらに含有してもよい。防腐剤および防カビ剤の具体例としては、例えば、2−メチル−4−イソチアゾリン−3−オンや5−クロロ−2−メチル−4−イソチアゾリン−3−オンなどのイソチアゾリン系防腐剤、パラオキシ安息香酸エステル類およびフェノキシエタノールが挙げられる。
・ 前記実施形態の研磨用組成物は一液型であってもよいし、二液型をはじめとする多液型であってもよい。
・ 前記実施形態の研磨用組成物は、研磨用組成物の原液を水などの希釈液を使って、例えば10倍以上に希釈することによって調製されてもよい。
・ 前記実施形態の研磨用組成物は、半導体デバイスの配線を形成するための研磨以外の用途で使用されてもよい。
The embodiment may be modified as follows.
-The polishing composition of the said embodiment may further contain well-known additives, such as antiseptic | preservative and a fungicide, as needed. Specific examples of the antiseptic and fungicide include, for example, isothiazoline-based preservatives such as 2-methyl-4-isothiazolin-3-one and 5-chloro-2-methyl-4-isothiazolin-3-one, and paraoxybenzoic acid. Examples include acid esters and phenoxyethanol.
The polishing composition of the above embodiment may be a one-component type or a multi-component type including a two-component type.
-The polishing composition of the said embodiment may be prepared by diluting the undiluted | stock solution of polishing composition 10 times or more using diluents, such as water.
-The polishing composition of the said embodiment may be used for uses other than grinding | polishing for forming the wiring of a semiconductor device.

次に、本発明の実施例および比較例を説明する。
砥粒としてのコロイダルシリカ、酸化剤としての過酸化水素、錯化剤としてのグリシン、金属防食剤としてベンゾトリアゾールを水に混合し実施例1、2及び比較例1〜5の研磨用組成物を調製した。各組成物中の砥粒の詳細は表1に示すとおりである。なお、酸化剤としての過酸化水素は、濃度が1質量%となるように添加している。また、錯化剤としてのグリシンは、1質量%になるように添加している。金属防食剤としてのベンゾトリアゾールは0.01質量%となるように添加している。
Next, examples and comparative examples of the present invention will be described.
Colloidal silica as abrasive grains, hydrogen peroxide as an oxidizing agent, glycine as a complexing agent, and benzotriazole as a metal anticorrosive agent were mixed with water, and the polishing compositions of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 5 were mixed. Prepared. Details of the abrasive grains in each composition are as shown in Table 1. Hydrogen peroxide as an oxidizing agent is added so that the concentration becomes 1% by mass. Further, glycine as a complexing agent is added so as to be 1% by mass. Benzotriazole as a metal anticorrosive is added so as to be 0.01% by mass.

表1の“砥粒”欄の“一次粒子径(nm)(BET法)”欄には、各研磨用組成物中の砥粒についてBET法で測定した平均一次粒子径を示す。表1の“砥粒”欄の“二次粒子径(nm)”欄には、各研磨用組成物中の砥粒についてマイクロトラックUPAによるレーザー散乱法で測定した平均二次粒子径を示す。表1の“砥粒”欄の“含有量(質量%)”欄には、各研磨用組成物中の砥粒の含有量を示す。表1の“砥粒”欄の“表面の突起の有無”欄には、各研磨用組成物中の砥粒の表面の突起の有無を示す。表1の“砥粒”欄の“突起の平均幅(nm)”欄には、各研磨用組成物中の砥粒粒子のうち砥粒粒子の体積平均粒子径よりも粒子径の大きな粒子が表面に有している突起の基部における幅の平均を測定した結果を示す。表1の“砥粒”欄の“突起の平均高さ(nm)”欄には、各研磨用組成物中の砥粒粒子のうち砥粒粒子の体積平均粒子径よりも粒子径の大きな粒子が表面に有している突起の高さの平均を測定した結果を示す。表1の“砥粒”欄の“突起の高さ/突起の幅の平均”欄には、各研磨用組成物中の砥粒のうち砥粒の体積平均粒子径よりも粒子径の大きな粒子が表面に有している突起の高さをそれぞれ同じ突起の基部における幅で除することにより得られる値の平均を測定した結果を示す。   The “primary particle diameter (nm) (BET method)” column in the “Abrasive grain” column of Table 1 shows the average primary particle diameter measured by the BET method for the abrasive grains in each polishing composition. The “secondary particle diameter (nm)” column in the “abrasive grain” column of Table 1 shows the average secondary particle diameter measured by a laser scattering method using Microtrac UPA for the abrasive grains in each polishing composition. The “content (mass%)” column in the “abrasive grain” column of Table 1 shows the content of abrasive grains in each polishing composition. The “presence / absence of projections on the surface” column in the “abrasive grain” column of Table 1 indicates the presence / absence of projections on the surface of the abrasive grains in each polishing composition. In the “average grain width (nm)” column of the “abrasive grain” column of Table 1, particles having a particle diameter larger than the volume average particle diameter of the abrasive grains among the abrasive grains in each polishing composition are listed. The result of having measured the average of the width | variety in the base of the protrusion which has on the surface is shown. In the “Abrasive grain” column of Table 1, the “average height of projections (nm)” column is a particle having a particle diameter larger than the volume average particle diameter of the abrasive grains among the abrasive grains in each polishing composition. The result of having measured the average of the height of the processus | protrusion which the surface has is shown. In the "Abrasive grain" column of Table 1, the "projection height / protrusion width average" column contains particles having a particle diameter larger than the volume average particle diameter of the abrasive grains among the abrasive grains in each polishing composition. The result of having measured the average of the value obtained by dividing | segmenting the height of the processus | protrusion which each has on the surface by the width | variety in the base of the same processus | protrusion is shown.

Figure 2013098392
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実施例1、2及び比較例1〜5の各研磨用組成物を用いて、銅配線金属を含有するパターン付きウェハを一定時間研磨した後、同一プラテン上で超純水による該基板表面の洗浄を行い、該基板表面上の銅表面のRaの値を測定して評価した結果を表1の“評価”欄の“Ra”欄に示した。なお、研磨条件は表2に示すとおりであり、Raの測定条件は表3に示すとおりである。   Using the polishing compositions of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 5, after polishing a patterned wafer containing a copper wiring metal for a certain period of time, cleaning the substrate surface with ultrapure water on the same platen Table 1 shows the result of evaluation by measuring the Ra value of the copper surface on the substrate surface in the “Ra” column of the “Evaluation” column of Table 1. The polishing conditions are as shown in Table 2, and the Ra measurement conditions are as shown in Table 3.

Figure 2013098392
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表1に示すように、実施例1及び2の研磨用組成物を用いた場合には、本発明の条件を満たさない比較例1〜5の研磨用組成物に比べて、表面粗さの低減において顕著に優れた効果を奏することが認められた。本実施例及び比較例では、研磨後の洗浄により、研磨パッド上に残留したスラリーは超純水によって75倍以上に希釈されると考えられる。本発明の研磨用組成物が、このように洗浄などにより研磨用組成物が希釈される環境での平滑性低下の抑制において顕著に優れた効果を奏する理由は明らかではないが、特定の条件を満たす複数の突起を表面に有する砥粒を使用することにより、研磨対象物表面の機械的除去効果が増大するからであると推定される。そして、その効果は、砥粒を含む研磨用組成物が洗浄等で希釈される環境においても、複数の突起を表面に持たない砥粒と比較して維持されるからだと推定される。 As shown in Table 1, when the polishing compositions of Examples 1 and 2 were used, the surface roughness was reduced as compared with the polishing compositions of Comparative Examples 1 to 5 that did not satisfy the conditions of the present invention. It was confirmed that the method had a remarkably excellent effect. In this example and the comparative example, it is considered that the slurry remaining on the polishing pad is diluted 75 times or more with ultrapure water by the cleaning after polishing. Although it is not clear why the polishing composition of the present invention has a remarkably excellent effect in suppressing smoothness deterioration in an environment where the polishing composition is diluted by washing or the like in this way, it is not clear that specific conditions are satisfied. It is presumed that the mechanical removal effect on the surface of the object to be polished is increased by using abrasive grains having a plurality of filling projections on the surface. And it is estimated that the effect is maintained as compared with abrasive grains that do not have a plurality of protrusions on the surface even in an environment in which a polishing composition containing abrasive grains is diluted by cleaning or the like.

Claims (8)

(a)砥粒、(b)錯化剤、(c)金属防食剤を含む研磨用組成物であって、
前記(a)砥粒が複数の突起を表面に有し、前記砥粒のうち砥粒の体積平均粒子径よりも粒子径の大きな粒子が表面に有している突起の高さをそれぞれ同じ突起の基部における幅で除することにより得られる値の平均が0.245以上であることを特徴とする研磨用組成物。
A polishing composition comprising (a) abrasive grains, (b) a complexing agent, and (c) a metal anticorrosive,
(A) Abrasive grains have a plurality of protrusions on the surface, and the protrusions each having a particle having a particle diameter larger than the volume average particle diameter of the abrasive grains on the surface have the same protrusion height. A polishing composition characterized in that the average value obtained by dividing by the width at the base of is no less than 0.245.
前記砥粒のうち砥粒の体積平均粒子径よりも粒子径の大きな粒子が表面に有している突起の平均高さは2.5nm以上である、請求項1に記載の研磨用組成物。   The polishing composition according to claim 1, wherein the average height of protrusions on the surface of particles having a particle diameter larger than the volume average particle diameter of the abrasive grains is 2.5 nm or more. 前記砥粒が、コロイダルシリカである、請求項1又は2のいずれか一項に記載の研磨用組成物。   The polishing composition according to claim 1, wherein the abrasive grains are colloidal silica. 前記砥粒の平均二次粒子径が、30nm〜100nmのコロイダルシリカである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の研磨用組成物。   Polishing composition as described in any one of Claims 1-3 whose average secondary particle diameter of the said abrasive grain is colloidal silica of 30 nm-100 nm. 前記研磨用組成物が、金属を含む基板を研磨する用途で使用される、請求項1〜4のいずれか一項に記載の研磨用組成物。   The polishing composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the polishing composition is used in an application for polishing a substrate containing a metal. 前記金属が銅を含む、請求項5に記載の研磨用組成物。   The polishing composition according to claim 5, wherein the metal contains copper. 請求項1〜6のいずれか一項に記載の研磨用組成物を用いて、金属を研磨する研磨方法。   The grinding | polishing method which grind | polishes a metal using the polishing composition as described in any one of Claims 1-6. 請求項7の研磨方法を用いる工程を有する、金属を含む基板の製造方法。


The manufacturing method of the board | substrate containing a metal which has the process of using the grinding | polishing method of Claim 7.


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