JP2015029001A - Polishing liquid for cmp, and polishing method - Google Patents

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公二 三嶋
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polishing liquid for CMP by which the occurrence of an organic residue can be reduced.SOLUTION: A polishing liquid for CMP comprises (A) benzotriazole, (B) a citric acid, the amount of which is 3.0 or more times that of the benzotriazole, and (C) an oxidant.

Description

本発明の実施形態は、CMP用研磨液及び研磨方法に関する。   Embodiments described herein relate generally to a polishing liquid for CMP and a polishing method.

近年、半導体集積回路(以下、「LSI」と記す。)の高集積化及び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(Chemical Mechanical Polishing(以下、「CMP」と記す。))法もその一つである。CMP法は、LSI製造工程、特に多層配線形成工程における層間絶縁膜の平坦化、金属プラグの形成、埋め込み配線の形成等において頻繁に利用される技術である。   In recent years, new microfabrication techniques have been developed along with higher integration and higher performance of semiconductor integrated circuits (hereinafter referred to as “LSI”). One of them is a chemical mechanical polishing (hereinafter referred to as “CMP”) method. The CMP method is a technique frequently used in planarization of an interlayer insulating film, formation of a metal plug, formation of a buried wiring, etc. in an LSI manufacturing process, particularly in a multilayer wiring forming process.

最近は、LSIを高性能化するために、配線部に用いる導電性物質として、金属の中でも銅又は銅合金の利用が試みられている。しかし、銅又は銅合金に対しては、従来のアルミニウム合金配線の形成に用いられるドライエッチング法によって微細加工を施すことが困難であった。   Recently, in order to improve the performance of LSIs, attempts have been made to use copper or copper alloys among metals as conductive materials used in wiring portions. However, it has been difficult to finely process copper or a copper alloy by a dry etching method used for forming a conventional aluminum alloy wiring.

そこで、配線を形成するための技術として、いわゆるダマシン法が主に採用されている。ダマシン法では、まず、あらかじめ表面に凹部(溝部)及び凸部(隆起部)が形成された層間絶縁膜上に銅又は銅合金等の導電性物質を堆積して、凹部に導電性物質を埋め込む。次いで、凸部上に堆積された(凹部以外の)導電性物質をCMPにより除去して導電性物質からなる埋め込み配線を形成する。   Therefore, a so-called damascene method is mainly employed as a technique for forming the wiring. In the damascene method, first, a conductive material such as copper or a copper alloy is deposited on an interlayer insulating film in which concave portions (groove portions) and convex portions (protruded portions) are formed in advance on the surface, and the conductive material is embedded in the concave portions. . Next, the conductive material (other than the concave portion) deposited on the convex portion is removed by CMP to form a buried wiring made of the conductive material.

一般的に、導電性物質の下層には、層間絶縁膜中への導電性物質の拡散防止、密着性向上等のためのバリア導体層(以下、「バリア層」と記す。)が形成されている。バリア層は、例えば、タンタル、タンタル合金、窒化タンタル等の導体からなる層である。   In general, a barrier conductor layer (hereinafter referred to as “barrier layer”) is formed under the conductive material to prevent diffusion of the conductive material into the interlayer insulating film and improve adhesion. Yes. The barrier layer is a layer made of a conductor such as tantalum, a tantalum alloy, or tantalum nitride.

図1は、ダマシン法による配線形成工程の一例を示す模式断面図である。図1(a)に示すように、研磨前の基板100は、凹部及び凸部により構成される凹凸が表面に形成された層間絶縁膜1と、層間絶縁膜1の表面の凹凸に追従するように形成されたバリア層2と、凹凸を埋めるように堆積された導電性物質部3とを有する。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a wiring forming process by a damascene method. As shown in FIG. 1A, the substrate 100 before polishing is configured to follow the interlayer insulating film 1 having unevenness formed by recesses and protrusions formed on the surface, and the surface unevenness of the interlayer insulating film 1. And a conductive material portion 3 deposited so as to fill the unevenness.

バリア層2には、通常、導電性物質に比べ硬度が高い導体が用いられる。そのため、CMP用研磨液において、導電性物質用の研磨材料を組み合わせてもバリア層に対して充分な研磨速度が得られず、かつ、被研磨面の平坦性が悪くなる場合がある。従って、ダマシン法による配線形成では、導電性物質部3を研磨する第一の研磨工程と、バリア層2を研磨する第二の研磨工程からなる二段階の研磨工程を有する研磨方法が一般的に用いられる。   For the barrier layer 2, a conductor having a higher hardness than that of a conductive material is usually used. Therefore, even if a polishing material for a conductive substance is combined in the polishing slurry for CMP, a sufficient polishing rate cannot be obtained for the barrier layer, and the flatness of the surface to be polished may deteriorate. Therefore, in the wiring formation by the damascene method, a polishing method having a two-step polishing process generally including a first polishing process for polishing the conductive material portion 3 and a second polishing process for polishing the barrier layer 2 is generally used. Used.

すなわち、まず、図1(b)に示すように、第一の研磨工程として、導電性物質用の研磨液で、層間絶縁膜1の凸部上のバリア層2が露出するまで導電性物質部3を研磨する。次に、図1(c)に示すように、第二の研磨工程として、バリア層用の研磨液で層間絶縁膜1の凸部が露出するまでバリア層2を研磨して、研磨後の基板200を得る。   That is, first, as shown in FIG. 1B, in the first polishing step, the conductive material portion is exposed with the polishing liquid for the conductive material until the barrier layer 2 on the convex portion of the interlayer insulating film 1 is exposed. 3 is polished. Next, as shown in FIG. 1C, as a second polishing step, the barrier layer 2 is polished with a polishing liquid for the barrier layer until the protrusions of the interlayer insulating film 1 are exposed, and the substrate after polishing is polished. Get 200.

ところで、CMPによる研磨速度を高める方法として、CMP用研磨液への金属溶解剤の添加が有効とされている。しかしながら、金属溶解剤を用いると、導電性物質部3のエッチングが進行し、埋め込まれた導電性物質部の表面中央部分が研磨後に皿のように窪む現象(ディッシング)が発生し、平坦化効果が損なわれる場合がある。   By the way, as a method for increasing the polishing rate by CMP, it is effective to add a metal dissolving agent to the polishing liquid for CMP. However, if a metal solubilizer is used, the etching of the conductive material portion 3 progresses, and a phenomenon that the central portion of the surface of the embedded conductive material portion becomes depressed like a dish after polishing (dishing) occurs, resulting in flattening. The effect may be impaired.

これを防ぐために、金属防食剤としてベンゾトリアゾール(以下、「BTA」と記す。)を含有するCMP用研磨液を用いる方法が提案されている(例えば特許文献1参照)。また、平坦性を更に向上させるために、BTAに加えて、特定のイミダゾール類、ピラゾール類、チアゾール類、トリアゾール類又はグアニジン類を併用したCMP用研磨液が提案されている(例えば特許文献2参照)。   In order to prevent this, a method using a polishing slurry for CMP containing benzotriazole (hereinafter referred to as “BTA”) as a metal anticorrosive has been proposed (see, for example, Patent Document 1). In order to further improve the flatness, a polishing slurry for CMP using a specific imidazole, pyrazole, thiazole, triazole or guanidine in combination with BTA has been proposed (see, for example, Patent Document 2). ).

特開平08−083780号公報Japanese Patent Laid-Open No. 08-083780 特開2008−270826号公報JP 2008-270826 A

金属防食剤として用いられるBTAは、金属、特に銅との反応により不溶性の金属錯体を形成することが知られている。不溶性の金属錯体は、洗浄工程後にも埋め込み配線(金属配線)上に有機残渣として残り、後工程に影響を及ぼす可能性がある。例えば、上層部のパターンレイアウトを不正確にする、金属配線間のショートを誘発するなどの問題が挙げられる。   BTA used as a metal anticorrosive is known to form an insoluble metal complex by reaction with a metal, particularly copper. The insoluble metal complex remains as an organic residue on the embedded wiring (metal wiring) even after the cleaning process, which may affect the subsequent process. For example, there are problems such as inaccurate pattern layout in the upper layer and inducing a short circuit between metal wirings.

近年、LSIが多層配線構造を有することによって、配線のスケーリングがより一層進んでいる。そのようなLSIでは微量の有機残渣であってもデバイス特性を悪化させるため、有機残渣の低減が求められている。   In recent years, the scaling of wiring has further progressed due to the LSI having a multilayer wiring structure. Such LSIs are required to reduce organic residues in order to deteriorate device characteristics even with a small amount of organic residues.

本発明の実施形態は、上記課題を解決しようとするものであって、有機残渣の発生を低減できるCMP用研磨液を提供すること、また、有機残渣の発生を低減できる研磨方法を提供することを目的とする。   Embodiments of the present invention are intended to solve the above-described problems, and provide a polishing liquid for CMP that can reduce the generation of organic residues, and also provide a polishing method that can reduce the generation of organic residues. With the goal.

本発明の種々の実施形態は、BTAに対し3.0倍量以上のクエン酸を含むCMP用研磨液を用いることにより、導電性物質とBTAとを含む錯体(以下、「導電性物質の錯体」と記す。)が水溶性となることを見いだしてなされたものである。   Various embodiments of the present invention use a polishing slurry for CMP containing 3.0 times or more of citric acid with respect to BTA, thereby forming a complex containing a conductive substance and BTA (hereinafter referred to as a “conductive substance complex”). ")") Was found to be water-soluble.

すなわち、本発明は、(A)BTAと、(B)BTAに対し3.0倍量以上のクエン酸と、(C)酸化剤と、を含有するCMP用研磨液に関する実施形態を含む。   That is, the present invention includes an embodiment relating to a polishing slurry for CMP containing (A) BTA, (B) citric acid of 3.0 times or more with respect to BTA, and (C) an oxidizing agent.

(A)BTAの含有量は、CMP用研磨液100質量部に対して0.01〜2質量部が好ましい。   (A) As for content of BTA, 0.01-2 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of polishing liquid for CMP.

また、(B)クエン酸の含有量は、CMP用研磨液100質量部に対して8.0質量部以下が好ましい。   The content of (B) citric acid is preferably 8.0 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the polishing slurry for CMP.

(C)酸化剤として、例えば、過酸化水素、過ヨウ素酸塩、過硫酸塩、次亜塩素酸塩、及びオゾンからなる群から選ばれる少なくとも一種を使用できる。   (C) As the oxidizing agent, for example, at least one selected from the group consisting of hydrogen peroxide, periodate, persulfate, hypochlorite, and ozone can be used.

一つの実施形態において、CMP用研磨液は、(D)砥粒を更に含有してもよい。(D)砥粒は、シリカ粒子、アルミナ粒子、セリア粒子、チタニア粒子、ジルコニア粒子、ゲルマニア粒子、及びこれらの変性物からなる群から選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましい。   In one embodiment, the CMP polishing liquid may further contain (D) abrasive grains. (D) The abrasive preferably contains at least one selected from the group consisting of silica particles, alumina particles, ceria particles, titania particles, zirconia particles, germania particles, and modified products thereof.

また、一つの実施形態において、CMP用研磨液は、(E)金属溶解剤を更に含有してもよい。(E)金属溶解剤は、有機酸、有機酸エステル、有機酸のアンモニウム塩、無機酸、及び無機酸のアンモニウム塩からなる群から選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましい。   In one embodiment, the CMP polishing liquid may further contain (E) a metal dissolving agent. (E) The metal solubilizer preferably contains at least one selected from the group consisting of organic acids, organic acid esters, ammonium salts of organic acids, inorganic acids, and ammonium salts of inorganic acids.

一つの実施形態において、CMP用研磨液は、(F)水溶性ポリマーを更に含有してもよい。   In one embodiment, the CMP polishing liquid may further contain (F) a water-soluble polymer.

更に、一つの実施形態において、CMP用研磨液は、(G)有機溶媒を更に含有してもよい。(G)有機溶媒は、炭酸エステル類、ラクトン類、グリコール類、アルコール類、エーテル類、ケトン類、エステル類、アミド類、スルホラン類、及びグリコール類の誘導体からなる群から選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましい。   Furthermore, in one embodiment, the polishing slurry for CMP may further contain (G) an organic solvent. (G) The organic solvent contains at least one selected from the group consisting of carbonate esters, lactones, glycols, alcohols, ethers, ketones, esters, amides, sulfolanes, and derivatives of glycols. It is preferable.

また、本発明は、上記CMP用研磨液を用いて研磨対象物を研磨する研磨方法に関する実施形態を含む。   The present invention also includes an embodiment relating to a polishing method for polishing an object to be polished using the CMP polishing liquid.

一つの実施形態において、研磨方法は、表面に隆起部及び溝部を有する層間絶縁膜と、前記表面に沿って層間絶縁膜を被覆するバリア層と、前記バリア層を被覆する導電性物質部と、を有する基板の前記導電性物質部を研磨して前記層間絶縁膜の隆起部上に位置するバリア層を露出させる第一の研磨工程と、第一の研磨工程により露出した前記バリア層を上記CMP用研磨液を用いて研磨して前記層間絶縁膜の隆起部を露出させる第二の研磨工程と、を備える。   In one embodiment, a polishing method includes an interlayer insulating film having a ridge and a groove on a surface, a barrier layer that covers the interlayer insulating film along the surface, and a conductive material portion that covers the barrier layer, A first polishing step of polishing the conductive material portion of the substrate having a surface to expose a barrier layer located on the raised portion of the interlayer insulating film, and the CMP of the barrier layer exposed by the first polishing step And a second polishing step in which the raised portions of the interlayer insulating film are exposed by polishing with a polishing slurry.

導電性物質部は、銅、銅合金、銅の酸化物、及び銅合金の酸化物からなる群から選ばれる少なくとも一種を含有することが好ましい。また、バリア層は、タンタル、タンタル化合物、チタン、チタン化合物、タングステン、タングステン化合物、ルテニウム、ルテニウム化合物、コバルト、及びコバルト化合物からなる群から選ばれる少なくとも一種を含有することが好ましい。   The conductive material portion preferably contains at least one selected from the group consisting of copper, copper alloys, copper oxides, and copper alloy oxides. The barrier layer preferably contains at least one selected from the group consisting of tantalum, tantalum compounds, titanium, titanium compounds, tungsten, tungsten compounds, ruthenium, ruthenium compounds, cobalt, and cobalt compounds.

本発明の実施形態であるCMP用研磨液を用いることにより、有機残渣の発生を低減できる。また、本発明の実施形態である研磨方法により、有機残渣の発生を低減できる。   By using the CMP polishing liquid according to the embodiment of the present invention, the generation of organic residues can be reduced. Moreover, generation | occurrence | production of an organic residue can be reduced with the grinding | polishing method which is embodiment of this invention.

図1は、ダマシン法による配線形成工程の一例を示す模式断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a wiring forming process by a damascene method.

以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。
[CMP用研磨液]
本発明の実施形態であるCMP用研磨液は、(A)BTAと、(B)BTAに対し3.0倍量以上のクエン酸と、(C)酸化剤とを少なくとも含有する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
[CMP polishing liquid]
The CMP polishing liquid according to the embodiment of the present invention contains at least (A) BTA, (B) 3.0 times or more citric acid with respect to BTA, and (C) an oxidizing agent.

本実施形態のCMP用研磨液は、導電性物質の錯体を水溶性にできる。本実施形態のCMP用研磨液を用いた際に導電性物質の錯体が水溶性となるメカニズムについては、例えば、以下のように推測される。   The CMP polishing liquid of this embodiment can make the complex of the conductive substance water-soluble. The mechanism by which the complex of the conductive substance becomes water-soluble when the CMP polishing liquid of this embodiment is used is estimated as follows, for example.

すなわち、従来、導電性物質(金属)とBTAとからなる錯体が不溶性を示すのは、BTAの窒素原子が金属と結合する際に、疎水性であるベンゼン環が錯体の外側に位置する状態になるという点に起因すると考えられる。金属はd軌道に電子を持っているが、閉核になるためには金属自身の電子だけでは足りない。そこで、金属は、BTAの窒素原子の孤立電子対から電子を引きつけて18電子則を満たす形で閉核状態を形成し、安定化する。つまり、BTAは窒素原子を内側にして金属を覆う形で金属に結合するため、金属錯体の外側にはベンゼン環が存在することになる。また、ベンゼン環同士の相互作用により、錯体同士が結合し、分子量の大きな金属錯体が形成される可能性も考えられる。その結果、金属錯体は不溶性となり、CMP後の金属配線上に有機残渣となって現れる。   That is, conventionally, a complex composed of a conductive substance (metal) and BTA shows insolubility because the hydrophobic benzene ring is located outside the complex when the nitrogen atom of BTA binds to the metal. This is considered to be caused by the fact that Metals have electrons in the d orbital, but the electrons themselves are not enough to become closed nuclei. Therefore, the metal attracts electrons from the lone pair of nitrogen atoms in BTA, forms a closed nucleus state in a form that satisfies the 18-electron rule, and stabilizes. That is, BTA binds to the metal so that the metal is covered with the nitrogen atom inside, so that a benzene ring exists outside the metal complex. In addition, there is a possibility that the complexes are bonded to each other by the interaction between the benzene rings, and a metal complex having a large molecular weight is formed. As a result, the metal complex becomes insoluble and appears as an organic residue on the metal wiring after CMP.

これに対し、本実施形態のCMP用研磨液は、クエン酸をBTAに対し過剰に含むため、金属とBTAとクエン酸とにより金属錯体が形成される。この際、金属に対し、水溶性のクエン酸が適度に配位して閉核となり、その結果、金属錯体の水への親和力が高くなる。更に、金属とBTAとクエン酸とにより金属錯体が形成された場合、錯体同士の結合が抑制され、金属錯体の分子量が小さく抑えられる。詳細な反応機構については明らかではないが、金属錯体が水溶性であると、CMP後の基板洗浄により金属錯体が除去されて、金属配線上の有機残渣が低減されると推測される。   In contrast, the CMP polishing liquid of this embodiment contains citric acid in excess of BTA, so that a metal complex is formed by metal, BTA, and citric acid. At this time, water-soluble citric acid is appropriately coordinated with the metal to form a closed nucleus, and as a result, the affinity of the metal complex for water increases. Furthermore, when a metal complex is formed with a metal, BTA, and citric acid, the coupling | bonding of complexes is suppressed and the molecular weight of a metal complex is suppressed small. Although the detailed reaction mechanism is not clear, it is presumed that when the metal complex is water-soluble, the metal complex is removed by cleaning the substrate after CMP, and the organic residue on the metal wiring is reduced.

[(A)成分:BTA]
本実施形態のCMP用研磨液はBTAを含有する。BTAは金属防食剤として作用し、BTAの含有によって、エッチング及び被研磨面の荒れを抑制できる。
[(A) component: BTA]
The polishing liquid for CMP of this embodiment contains BTA. BTA acts as a metal anticorrosive, and the inclusion of BTA can suppress etching and roughening of the surface to be polished.

BTAの含有量は、金属配線のエッチングの抑制及び被研磨面の荒れ抑制の観点から、CMP用研磨液100質量部に対して、好ましくは0.01質量部以上であり、より好ましくは0.02質量部以上であり、更に好ましくは0.05質量部以上である。また、BTAの含有量は、研磨速度の低下を抑える観点から、好ましくは2質量部以下であり、より好ましくは1質量部以下であり、更に好ましくは0.5質量部以下であり、特に好ましくは0.3質量部以下である。   The content of BTA is preferably 0.01 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the CMP polishing liquid from the viewpoint of suppression of etching of the metal wiring and suppression of roughness of the surface to be polished, and more preferably 0. 02 parts by mass or more, more preferably 0.05 parts by mass or more. Further, the content of BTA is preferably 2 parts by mass or less, more preferably 1 part by mass or less, still more preferably 0.5 parts by mass or less, particularly preferably from the viewpoint of suppressing a reduction in polishing rate. Is 0.3 parts by mass or less.

[(B)成分:BTAに対し3.0倍量以上のクエン酸]
本実施形態のCMP用研磨液は、有機残渣の発生を低減するために、BTAに対して3.0倍量以上のクエン酸を含有する。「3.0倍量以上」とは、質量比で3.0倍以上であることを意味する。
[(B) component: citric acid of 3.0 times or more relative to BTA]
The CMP polishing liquid of the present embodiment contains citric acid that is 3.0 times or more the amount of BTA in order to reduce the generation of organic residues. “3.0 times or more” means that the mass ratio is 3.0 or more.

クエン酸の含有量としては、3.5倍量以上が好ましく、3.8倍量以上が更に好ましい。クエン酸の含有量の上限としては特に制限はないが、一般的にBTAに対して100倍量以下が好ましく、50倍量以下がより好ましく、10倍量以下が更に好ましい。   The citric acid content is preferably 3.5 times or more, and more preferably 3.8 times or more. The upper limit of the citric acid content is not particularly limited, but is generally preferably 100 times or less, more preferably 50 times or less, and still more preferably 10 times or less the amount of BTA.

また、クエン酸の含有量は、導電性物質部のエッチングを抑制する観点から、CMP用研磨液100質量部に対して、8.0質量部以下が好ましく、4.0質量部以下がより好ましく、2.0質量部以下が更に好ましく、1.0質量部以下が特に好ましい。   In addition, the content of citric acid is preferably 8.0 parts by mass or less, more preferably 4.0 parts by mass or less, with respect to 100 parts by mass of the polishing slurry for CMP, from the viewpoint of suppressing etching of the conductive substance part. 2.0 parts by mass or less is more preferable, and 1.0 part by mass or less is particularly preferable.

[(C)成分:酸化剤]
本実施形態のCMP用研磨液は、酸化剤を含有する。酸化剤としては、特に制限はないが、金属に対して酸化作用を有する化合物から選択でき、例えば、過酸化水素、過ヨウ素酸塩、過硫酸塩(ペルオキソ硫酸塩)、次亜塩素酸塩、オゾン等が挙げられ、その中でも過酸化水素が好ましい。塩としては、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属との塩、マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属との塩、アンモニウム塩などが挙げられる。これらの酸化剤は、被研磨面の荒れの発生を抑制しつつ、バリア層に対する良好な研磨速度を得られるという観点から好ましい。
[(C) component: oxidizing agent]
The CMP polishing liquid of this embodiment contains an oxidizing agent. The oxidizing agent is not particularly limited, and can be selected from compounds having an oxidizing action on metals, such as hydrogen peroxide, periodate, persulfate (peroxosulfate), hypochlorite, Examples include ozone, and among them, hydrogen peroxide is preferable. Examples of the salt include salts with alkali metals such as sodium and potassium, salts with alkaline earth metals such as magnesium and calcium, and ammonium salts. These oxidizing agents are preferable from the viewpoint of obtaining a good polishing rate for the barrier layer while suppressing the occurrence of roughness of the surface to be polished.

酸化剤は、水溶液として用いることができる。また、酸化剤は、一種類を単独で又は二種類以上を混合して用いることができる。   The oxidizing agent can be used as an aqueous solution. Moreover, an oxidizing agent can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.

酸化剤の含有量は、金属を酸化し、研磨速度を向上させる観点から、CMP用研磨液100質量部に対して、0.01質量部以上が好ましく、0.02質量部以上がより好ましく、0.05質量部以上が更に好ましく、0.1質量部以上が特に好ましい。また、酸化剤の含有量は、被研磨面の荒れを抑制する観点から、50質量部以下が好ましく、30質量部以下がより好ましく、15質量部以下が更に好ましい。特に、酸化剤の含有量は、導電性物質部の腐食を抑制する観点から、10質量部以下が特に好ましく、5質量部以下が極めて好ましく、3質量部以下が非常に好ましい。   The content of the oxidizing agent is preferably 0.01 parts by mass or more, more preferably 0.02 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the CMP polishing liquid, from the viewpoint of oxidizing the metal and improving the polishing rate. 0.05 mass part or more is still more preferable, and 0.1 mass part or more is especially preferable. Further, the content of the oxidizing agent is preferably 50 parts by mass or less, more preferably 30 parts by mass or less, and still more preferably 15 parts by mass or less from the viewpoint of suppressing the roughness of the surface to be polished. In particular, the content of the oxidizing agent is particularly preferably 10 parts by mass or less, particularly preferably 5 parts by mass or less, and very preferably 3 parts by mass or less from the viewpoint of suppressing corrosion of the conductive substance part.

[(D)成分:砥粒]
本実施形態のCMP用研磨液は、砥粒を更に含有してもよい。砥粒の含有により、機械的研磨力が向上し、研磨速度が向上する傾向がある。砥粒としては、特に制限はないが、例えば、シリカ粒子、アルミナ粒子、セリア粒子、チタニア粒子、ジルコニア粒子、ゲルマニア粒子、これらの変性物等が挙げられる。砥粒は、一種類を単独で又は二種類以上を混合して用いることができる。
[(D) component: abrasive]
The CMP polishing liquid of this embodiment may further contain abrasive grains. By containing the abrasive grains, the mechanical polishing power is improved and the polishing rate tends to be improved. The abrasive grains are not particularly limited, and examples thereof include silica particles, alumina particles, ceria particles, titania particles, zirconia particles, germania particles, and modified products thereof. An abrasive grain can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.

変性物としては、シリカ粒子、アルミナ粒子、セリア粒子、チタニア粒子、ジルコニア粒子、ゲルマニア粒子等の粒子の表面をアルキル基で変性したものが挙げられる。粒子の表面をアルキル基で変性する方法は、特に制限はないが、例えば、粒子の表面に存在する水酸基と、アルキル基を有するアルコキシシランとを反応させる方法が挙げられる。アルキル基を有するアルコキシシランとしては、特に制限はないが、モノメチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルモノメトキシシラン、モノエチルトリメトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、トリエチルモノメトキシシラン、モノメチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、トリメチルモノエトキシシラン等が挙げられる。反応方法としては、特に制限はなく、例えば、粒子とアルコキシシランとを分散液中又は研磨液中で、室温又は加熱下で反応させる。   Examples of the modified product include those obtained by modifying the surface of particles such as silica particles, alumina particles, ceria particles, titania particles, zirconia particles, and germania particles with an alkyl group. The method for modifying the surface of the particle with an alkyl group is not particularly limited, and examples thereof include a method of reacting a hydroxyl group present on the surface of the particle with an alkoxysilane having an alkyl group. The alkoxysilane having an alkyl group is not particularly limited, but monomethyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, trimethylmonomethoxysilane, monoethyltrimethoxysilane, diethyldimethoxysilane, triethylmonomethoxysilane, monomethyltriethoxysilane, dimethyl Examples include diethoxysilane and trimethylmonoethoxysilane. There is no restriction | limiting in particular as a reaction method, For example, particle | grains and alkoxysilane are made to react in a dispersion liquid or polishing liquid at room temperature or under heating.

砥粒の中でも、CMP用研磨液中での分散安定性に優れ、CMPにより発生する研磨傷(スクラッチ)の発生数が減少するという点で、シリカ粒子又はアルミナ粒子が好ましく、コロイダルシリカ又はコロイダルアルミナがより好ましい。   Among the abrasive grains, silica particles or alumina particles are preferable in that they are excellent in dispersion stability in a polishing liquid for CMP and the number of occurrence of polishing scratches (scratches) generated by CMP is reduced, and colloidal silica or colloidal alumina. Is more preferable.

砥粒の平均粒径は、研磨速度の観点から、10nm以上が好ましく、20nm以上がより好ましく、30nm以上が更に好ましい。また、砥粒の平均粒径は、研磨傷の低減の観点から、200nm以下が好ましく、150nm以下がより好ましく、120nm以下が更に好ましい。   The average particle size of the abrasive grains is preferably 10 nm or more, more preferably 20 nm or more, and further preferably 30 nm or more from the viewpoint of the polishing rate. The average particle size of the abrasive grains is preferably 200 nm or less, more preferably 150 nm or less, and still more preferably 120 nm or less, from the viewpoint of reducing polishing flaws.

砥粒の平均粒径は、光回折散乱式粒度分布計(例えば、COULTER Electronics社製、商品名:COULTER N4SD)で測定できる。例えば、光回折散乱式粒度分布計の測定条件は、測定温度20℃、溶媒屈折率1.333(水の屈折率に相当)、粒子屈折率Unknown(設定)、溶媒粘度1.005mPa・s(水の粘度に相当)、Run Time200sec、レーザ入射角90°とする。また、Intensity(散乱強度、濁度に相当)が5×10〜4×10の範囲に入るように、4×10よりも高い場合には水で希釈して測定する。 The average particle diameter of the abrasive grains can be measured with a light diffraction / scattering particle size distribution meter (for example, COULTER Electronics, trade name: COULTER N4SD). For example, the measurement conditions of a light diffraction / scattering particle size distribution meter are: measurement temperature 20 ° C., solvent refractive index 1.333 (corresponding to the refractive index of water), particle refractive index Unknown (setting), solvent viscosity 1.005 mPa · s ( Equivalent to the viscosity of water), Run Time 200 sec, laser incident angle 90 °. Further, Intensity (scattering intensity, corresponds to turbidity) is to fall in the range of 5 × 10 4 ~4 × 10 5 , is higher than 4 × 10 5 is measured by diluting with water.

砥粒を含有する場合、その含有量は、研磨速度を向上させる観点から、CMP用研磨液100質量部に対して、好ましくは0.01質量部以上、より好ましくは0.02質量部以上、更に好ましくは0.05質量部以上である。また、砥粒の含有量は、研磨傷の発生を抑制する観点から、好ましくは50質量部以下、より好ましくは30質量部以下、更に好ましくは20質量部以下である。   When the abrasive grains are contained, the content thereof is preferably 0.01 parts by mass or more, more preferably 0.02 parts by mass or more, with respect to 100 parts by mass of the CMP polishing liquid, from the viewpoint of improving the polishing rate. More preferably, it is 0.05 mass part or more. The content of abrasive grains is preferably 50 parts by mass or less, more preferably 30 parts by mass or less, and still more preferably 20 parts by mass or less, from the viewpoint of suppressing the generation of polishing flaws.

[(E)成分:金属溶解剤]
本実施形態のCMP用研磨液は、金属溶解剤を更に含有してもよい。(B)クエン酸も金属溶解剤となり得るが、更なる金属溶解剤の含有によって、より実用的な研磨速度とすることができる。なお、(E)成分である金属溶解剤には、クエン酸は含まれないものとする。
[(E) component: metal dissolving agent]
The CMP polishing liquid of this embodiment may further contain a metal dissolving agent. (B) Citric acid can also be a metal solubilizing agent, but a more practical polishing rate can be achieved by including a further metal solubilizing agent. In addition, the metal dissolving agent which is (E) component shall not contain a citric acid.

金属溶解剤としては、特に制限はないが、有機酸、有機酸エステル、有機酸のアンモニウム塩、無機酸、無機酸のアンモニウム塩等が挙げられ、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、p−トルエンスルホン酸、アスパラギン酸、グルタミン酸、グリシン、ヒスチジン等の有機酸;これらの有機酸エステル及びこれら有機酸のアンモニウム塩;塩酸、硫酸、硝酸、クロム酸等の無機酸;塩化アンモニウム、過硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、クロム酸アンモニウム等の無機酸のアンモニウム塩などが挙げられる。これらの中では、実用的な研磨速度を維持しつつ、エッチング速度を効果的に抑制できるという点で、ギ酸、マロン酸、リンゴ酸、酒石酸、サリチル酸、アジピン酸等が好ましい。金属溶解剤は、一種類を単独で又は二種類以上を混合して用いることができる。   The metal solubilizer is not particularly limited, and examples thereof include organic acids, organic acid esters, ammonium salts of organic acids, inorganic acids, ammonium salts of inorganic acids, and the like. For example, formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, Herbic 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-ethylhexane 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, p-toluenesulfonic acid, aspartic acid , Organic acids such as glutamic acid, glycine and histidine; these organic acid esters and ammonium salts of these organic acids; hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, chlorine Inorganic acids such as acid, ammonium chloride, ammonium persulfate, ammonium nitrate, and ammonium salts of inorganic acids such as ammonium chromate acid. Among these, formic acid, malonic acid, malic acid, tartaric acid, salicylic acid, adipic acid and the like are preferable in that the etching rate can be effectively suppressed while maintaining a practical polishing rate. A metal dissolving agent can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.

金属溶解剤を含有する場合、その含有量は、導電性物質部及びバリア層の研磨速度を向上させる観点から、CMP用研磨液100質量部に対して、好ましくは0.001質量部以上、より好ましくは0.01質量部以上、更に好ましくは0.05質量部以上である。また、金属溶解剤の含有量は、エッチングの抑制及び被研磨面の荒れ抑制の観点から、好ましくは20質量部以下、より好ましくは10質量部以下、更に好ましくは5質量部以下、特に好ましくは3質量部以下であり、極めて好ましくは1質量部以下である。   When the metal solubilizer is contained, the content thereof is preferably 0.001 part by mass or more with respect to 100 parts by mass of the polishing slurry for CMP from the viewpoint of improving the polishing rate of the conductive substance part and the barrier layer. Preferably it is 0.01 mass part or more, More preferably, it is 0.05 mass part or more. In addition, the content of the metal solubilizer is preferably 20 parts by mass or less, more preferably 10 parts by mass or less, still more preferably 5 parts by mass or less, particularly preferably from the viewpoint of suppressing etching and suppressing roughness of the surface to be polished. It is 3 parts by mass or less, and very preferably 1 part by mass or less.

[(F)成分:水溶性ポリマー]
本実施形態のCMP用研磨液は、(F)水溶性ポリマーを更に含有してもよい。ここで「水溶性」とは、水100gに対して25℃において0.01g以上溶解することをいう。水溶性ポリマーは、被研磨面の荒れの発生を効果的に抑制できるという観点から好ましく用いることができる。
[(F) component: water-soluble polymer]
The CMP polishing liquid of this embodiment may further contain (F) a water-soluble polymer. Here, “water-soluble” means that 0.01 g or more is dissolved in 100 g of water at 25 ° C. The water-soluble polymer can be preferably used from the viewpoint that the occurrence of roughness of the surface to be polished can be effectively suppressed.

水溶性ポリマーとしては、特に制限されず、ポリカルボン酸とその誘導体、多糖類、ビニル系ポリマー等が挙げられる。ポリカルボン酸の誘導体には、ポリカルボン酸の塩、ポリカルボン酸エステル、ポリカルボン酸アミド等が含まれる。   The water-soluble polymer is not particularly limited, and examples thereof include polycarboxylic acids and derivatives thereof, polysaccharides, and vinyl polymers. Polycarboxylic acid derivatives include polycarboxylic acid salts, polycarboxylic acid esters, polycarboxylic acid amides, and the like.

水溶性ポリマーとしては、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、ポリグリオキシル酸、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、ポリアミド酸アンモニウム塩、ポリアミド酸ナトリウム塩、ポリアスパラギン酸エステル、ポリグルタミン酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、ポリアミド酸エステル、ポリマレイン酸エステル、ポリフマル酸エステル、ポリアクリル酸エステル等のポリカルボン酸とその誘導体;
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、プルラン等の多糖類;
ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクロレイン等のビニル系ポリマーなどが挙げられる。
水溶性ポリマーは、一種類を単独で又は二種類以上を混合して用いることができる。
Examples of water-soluble polymers include:
Polyaspartic acid, polyglutamic acid, polylysine, polymalic acid, polymethacrylic acid, polyamic acid, polymaleic acid, polyitaconic acid, polyfumaric acid, poly (p-styrenecarboxylic acid), polyacrylic acid, polyacrylamide, aminopolyacrylamide, polyglyoxyl Acid, polymethacrylic acid ammonium salt, polymethacrylic acid sodium salt, polyacrylic acid ammonium salt, polyacrylic acid sodium salt, polyamic acid ammonium salt, polyamic acid sodium salt, polyaspartic acid ester, polyglutamic acid ester, polymethacrylic acid ester, Polycarboxylic acids such as polyamic acid ester, polymaleic acid ester, polyfumaric acid ester, polyacrylic acid ester and derivatives thereof;
Polysaccharides such as alginic acid, pectic acid, carboxymethylcellulose, agar, curdlan, pullulan;
Examples thereof include vinyl polymers such as polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone and polyacrolein.
One type of water-soluble polymer can be used alone, or two or more types can be mixed and used.

水溶性ポリマーの重量平均分子量(Mw)は、高い研磨速度を得る観点から、好ましくは500以上、より好ましくは1500以上、更に好ましくは5000以上である。水溶性ポリマーの重量平均分子量の上限に特に制限はないが、溶解度の観点から500万以下が好ましい。より好ましくは100万以下、更に好ましくは20万以下であり、特に好ましくは10万以下であり、極めて好ましくは5万以下であり、非常に好ましくは2万以下である。水溶性ポリマーの重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定できる。   The weight average molecular weight (Mw) of the water-soluble polymer is preferably 500 or more, more preferably 1500 or more, and still more preferably 5000 or more, from the viewpoint of obtaining a high polishing rate. The upper limit of the weight average molecular weight of the water-soluble polymer is not particularly limited, but is preferably 5 million or less from the viewpoint of solubility. More preferably, it is 1,000,000 or less, More preferably, it is 200,000 or less, Especially preferably, it is 100,000 or less, Very preferably, it is 50,000 or less, Very preferably, it is 20,000 or less. The weight average molecular weight of the water-soluble polymer can be measured by gel permeation chromatography.

水溶性ポリマーが「ポリカルボン酸とその誘導体」以外である場合、その重量平均分子量は、例えば、以下の条件で測定し、「Mw」として得られる値を読み取ることで測定できる。
試料:10μL
標準ポリスチレン:東ソー株式会社製標準ポリスチレン(分子量;190000、17900、9100、2980、578、474、370、266)
検出器:株式会社日立製作所製、RI−モニター、商品名「L−3000」
インテグレーター:株式会社日立製作所製、GPCインテグレーター、商品名「D−2200」
ポンプ:株式会社日立製作所製、商品名「L−6000」
デガス装置:昭和電工株式会社製、商品名「Shodex DEGAS」
カラム:日立化成株式会社製、商品名「GL−R440」、「GL−R430」、「GL−R420」をこの順番で連結して使用
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
測定温度:23℃
流速:1.75mL/分
測定時間:45分
When the water-soluble polymer is other than “polycarboxylic acid and derivatives thereof”, the weight average molecular weight can be measured, for example, by measuring the following conditions and reading the value obtained as “Mw”.
Sample: 10 μL
Standard polystyrene: Standard polystyrene manufactured by Tosoh Corporation (molecular weight: 190000, 17900, 9100, 2980, 578, 474, 370, 266)
Detector: manufactured by Hitachi, Ltd., RI-monitor, trade name “L-3000”
Integrator: Hitachi, Ltd., GPC integrator, product name “D-2200”
Pump: Hitachi, Ltd., trade name “L-6000”
Degassing device: Showa Denko Co., Ltd., trade name "Shodex DEGAS"
Column: Hitachi Chemical Co., Ltd., trade names “GL-R440”, “GL-R430”, “GL-R420” connected in this order and used as eluent: tetrahydrofuran (THF)
Measurement temperature: 23 ° C
Flow rate: 1.75 mL / min Measurement time: 45 minutes

水溶性ポリマーが「ポリカルボン酸とその誘導体」である場合、その重量平均分子量は、例えば、下記の条件により測定し、「Mw」として得られる値を読み取ることで測定できる。
使用機器(検出器):株式会社日立製作所製、L−3300型液体クロマトグラフ用示差屈折率計
ポンプ:株式会社日立製作所製、L−7100型液体クロマトグラフ用
データ処理:株式会社日立製作所製、D−2520型GPCインテグレーター
カラム:昭和電工株式会社製、Shodex Asahipak GF−710HQ、内径7.6mm×300mm
溶離液:50mM−NaHPO水溶液/アセトニトリル=90/10(v/v)
流量:0.6mL/分
試料:樹脂分濃度2%になるように溶離液と同じ組成の溶液で調整し、0.45μmのポリテトラフルオロエチレンフィルターでろ過
注入量:0.4μL
校正用標準物質:Polymer Laboratories製、狭分子量ポリアクリル酸ナトリウム
When the water-soluble polymer is “polycarboxylic acid and derivatives thereof”, the weight average molecular weight can be measured, for example, by measuring under the following conditions and reading the value obtained as “Mw”.
Equipment used (detector): Hitachi, Ltd., L-3300 differential refractometer for liquid chromatograph Pump: Hitachi, Ltd., L-7100 type liquid chromatograph Data processing: Hitachi, Ltd. D-2520 type GPC integrator column: Showa Denko KK, Shodex Asahipak GF-710HQ, inner diameter 7.6 mm × 300 mm
Eluent: 50 mM Na 2 HPO 4 aqueous solution / acetonitrile = 90/10 (v / v)
Flow rate: 0.6 mL / min Sample: Adjust with a solution having the same composition as the eluent so that the resin concentration is 2%, and filter with a 0.45 μm polytetrafluoroethylene filter Injection volume: 0.4 μL
Calibration standard material: Polymer Laboratories, low molecular weight sodium polyacrylate

水溶性ポリマーの含有量は、被研磨面の荒れを抑制する観点から、CMP用研磨液100質量部に対して、好ましくは0.001質量部以上、より好ましくは0.005質量部以上、更に好ましくは0.01質量部以上である。また、水溶性ポリマーの含有量は、CMP用研磨液の粘度を低く保ち、取り扱いやすくする観点から、好ましくは15質量部以下、より好ましくは5質量部以下、更に好ましくは1質量部以下、特に好ましくは0.5質量部以下である。   The content of the water-soluble polymer is preferably 0.001 parts by mass or more, more preferably 0.005 parts by mass or more, and more preferably 0.005 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the CMP polishing liquid, from the viewpoint of suppressing the roughness of the surface to be polished. Preferably it is 0.01 mass part or more. The content of the water-soluble polymer is preferably 15 parts by mass or less, more preferably 5 parts by mass or less, still more preferably 1 part by mass or less, particularly from the viewpoint of keeping the CMP polishing liquid low in viscosity and easy to handle. Preferably it is 0.5 mass part or less.

[(G)成分:有機溶媒]
本実施形態のCMP用研磨液は、(G)有機溶媒を更に含有してもよい。有機溶剤としては、特に制限はないが、水溶性の有機溶剤が好ましい。ここで「水溶性」とは、水100gに対して25℃において0.1g以上溶解することをいう。有機溶媒の使用により、CMP用研磨液の被研磨面、特に、層間絶縁膜に対する濡れ性が向上し、研磨速度が向上する傾向がある。
[(G) component: organic solvent]
The polishing slurry for CMP of this embodiment may further contain (G) an organic solvent. Although there is no restriction | limiting in particular as an organic solvent, A water-soluble organic solvent is preferable. Here, “water-soluble” means that 0.1 g or more dissolves in 100 g of water at 25 ° C. The use of an organic solvent tends to improve the wettability of the polishing liquid for CMP to the surface to be polished, particularly the interlayer insulating film, and improve the polishing rate.

有機溶剤としては、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類;ブチロラクトン、プロピオラクトン等のラクトン類;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、ポリエチレングリコール等のグリコール類;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、3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール等のアルコール類(モノアルコール類);テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメトキシエタン等のエーテル類(グリコール類の誘導体を除く);アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;酢酸エチル、乳酸エチル等のエステル類(炭酸エステル類及びラクトン類を除く);ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン等のアミド類;スルホラン等のスルホラン類などが挙げられる。   Examples of the organic solvent include carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and methyl ethyl carbonate; lactones such as butyrolactone and propiolactone; ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, Glycols such as triethylene glycol, tripropylene glycol, polyethylene glycol; alcohols such as methanol, ethanol, propanol, n-butanol, n-pentanol, n-hexanol, isopropanol, 3-methoxy-3-methyl-1-butanol (Monoalcohols); ethers such as tetrahydrofuran, dioxane, dimethoxyethane (excluding derivatives of glycols); Acetone, ketones such as methyl ethyl ketone, ethyl acetate, (excluding such carbonic esters and lactones) esters such as ethyl lactate; dimethylformamide, amides such as N- methyl pyrrolidone; and sulfolane such as sulfolane.

有機溶剤はグリコール類の誘導体であってもよい。例えば、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、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、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、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類;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、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、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、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類;エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、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グリコールエーテルエステル類などが挙げられる。   The organic solvent may be a derivative of glycols. For example, 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 monoethyl 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 monopropyl ether Glycol monoethers such as 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 monobutyl ether Class: 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 Ter, 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 ether, triethylene Glycol diethers such as 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 And glycol ether esters such as ethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, and propylene glycol monomethyl ether acetate.

中でも、炭酸エステル類、グリコール類、アルコール類、及びグリコール類の誘導体が好ましく、アルコール類がより好ましい。有機溶剤は、一種類を単独で又は二種類以上を混合して用いることができる。   Among these, carbonate esters, glycols, alcohols, and derivatives of glycols are preferable, and alcohols are more preferable. An organic solvent can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.

有機溶媒を含有する場合、その含有量は、CMP用研磨液の被研磨面に対する濡れ性を向上させる観点から、CMP用研磨液100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.5質量部以上、更に好ましくは0.8質量部以上である。また、有機溶媒の含有量は、分散性の低下を抑制する観点から、CMP用研磨液100質量部に対して、好ましくは50質量部以下、より好ましくは20質量部以下、更に好ましくは10質量部以下であり、特に好ましくは5質量部以下である。   In the case of containing an organic solvent, the content is preferably 0.1 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the CMP polishing liquid, from the viewpoint of improving the wettability of the CMP polishing liquid to the surface to be polished. Preferably it is 0.5 mass part or more, More preferably, it is 0.8 mass part or more. In addition, the content of the organic solvent is preferably 50 parts by mass or less, more preferably 20 parts by mass or less, and still more preferably 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polishing slurry for CMP from the viewpoint of suppressing a decrease in dispersibility. Or less, particularly preferably 5 parts by mass or less.

[(H)成分:水]
本実施形態のCMP用研磨液は水を含有してもよい。水の含有量は上記の含有成分の残部でよい。
[(H) component: water]
The CMP polishing liquid of this embodiment may contain water. The water content may be the balance of the above-mentioned components.

[(I)成分:金属防食剤]
本実施形態のCMP用研磨液は、水溶性を示す金属防食剤を更に含有してもよい。ここで「水溶性」とは、水100gに対して25℃において0.01g以上溶解することをいう。水溶性を示す金属防食剤としては、例えば、トリアゾール化合物、ピリジン化合物、ピラゾール化合物、ピリミジン化合物、イミダゾール化合物、グアニジン化合物、チアゾール化合物、テトラゾール化合物、トリアジン化合物等が挙げられる。金属防食剤は、一種類を単独で又は二種類以上を混合して用いることができる。ここで「化合物」とは、その骨格を有する化合物の総称であり、例えばトリアゾール化合物とはトリアゾール骨格を有する化合物を意味する。なお、(I)成分である金属防食剤には、BTAは含まれないものとする。
[(I) component: metal anticorrosive]
The CMP polishing liquid of this embodiment may further contain a water-soluble metal anticorrosive. Here, “water-soluble” means that 0.01 g or more is dissolved in 100 g of water at 25 ° C. Examples of water-soluble metal anticorrosives include triazole compounds, pyridine compounds, pyrazole compounds, pyrimidine compounds, imidazole compounds, guanidine compounds, thiazole compounds, tetrazole compounds, and triazine compounds. A metal anticorrosive can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types. Here, “compound” is a general term for compounds having the skeleton, and for example, a triazole compound means a compound having a triazole skeleton. In addition, BTA is not contained in the metal anticorrosive which is (I) component.

[pH]
本実施形態のCMP用研磨液のpHは、実用的な研磨速度が得られる限り、制限されるものではない。pHは、導電性物質部及び/又はバリア層の研磨速度を確保する観点からは、1.0以上が好ましい。また、pHは、同様に、導電性物質部及び/又はバリア層の研磨速度を確保する観点から12.0以下が好ましく、6.0以下がより好ましい。
[PH]
The pH of the CMP polishing liquid of this embodiment is not limited as long as a practical polishing rate is obtained. The pH is preferably 1.0 or more from the viewpoint of securing the polishing rate of the conductive substance part and / or the barrier layer. Similarly, the pH is preferably 12.0 or less, more preferably 6.0 or less, from the viewpoint of securing the polishing rate of the conductive material part and / or the barrier layer.

砥粒を用いる場合には、砥粒のゼータ電位、安定性等の観点から、pHは、1.5以上が好ましく、2.0以上がより好ましい。また、同様の観点から、4.0以下が好ましく、3.5以下がより好ましい。   In the case of using abrasive grains, the pH is preferably 1.5 or more, and more preferably 2.0 or more, from the viewpoint of the zeta potential, stability, etc. of the abrasive grains. Moreover, 4.0 or less is preferable from the same viewpoint, and 3.5 or less is more preferable.

なお、CMP用研磨液のpHは、pHメータ(例えば、横河電機株式会社製「Model pH81」、株式会社堀場製作所製「Model F−51」)で測定できる。   The pH of the polishing slurry for CMP can be measured with a pH meter (for example, “Model pH81” manufactured by Yokogawa Electric Corporation, “Model F-51” manufactured by Horiba, Ltd.).

[保存方法]
本実施形態のCMP用研磨液は、使用される全ての成分を含む一液のCMP用研磨液として保管してもよいが、上記各成分を複数の液に分けて準備し、保管してもよい。複数の液は、研磨直前に、それぞれが所定の濃度になるように混合され、CMP用研磨液として用いられる。成分によっては、予め混合しておくと安定性が低下したり、砥粒が凝集したりする可能性がある。複数の液に分けての保存は、これらを解決するという観点から好ましい。例えば、(C)酸化剤の水溶液と、それ以外の成分を含む溶液(又は分散液)との二液に分けてもよく、(C)酸化剤として過酸化水素を使用する場合は、安定性の面で、過酸化水素水溶液と、それ以外の成分を含む溶液(又は分散液)との二液として保存及び/又は運搬し、研磨前に混合することが好ましい。
[Preservation method]
The CMP polishing liquid of this embodiment may be stored as a one-part CMP polishing liquid containing all the components used, but the above components may be prepared and stored in a plurality of liquids. Good. A plurality of liquids are mixed so that each has a predetermined concentration immediately before polishing, and used as a polishing liquid for CMP. Depending on the component, if mixed in advance, the stability may decrease or the abrasive grains may aggregate. Storage in a plurality of liquids is preferable from the viewpoint of solving these problems. For example, (C) an aqueous solution of an oxidizing agent and a solution (or dispersion) containing other components may be divided into two liquids. (C) When hydrogen peroxide is used as an oxidizing agent, In this aspect, it is preferable to store and / or transport the aqueous solution of hydrogen peroxide and the solution (or dispersion) containing other components as two liquids and mix them before polishing.

また、一液のCMP用研磨液及び二液とした場合の複数の液は、保存、運搬等を容易にする点で、又は、用途に応じて各成分の量を調整できる点で、濃縮してもよい。濃縮倍率としては特に制限はないが、濃縮の利点と、成分が析出しない程度の濃度であることの両立を図る観点から、2〜10倍程度が好ましい。なお、濃縮とは、使用時に希釈して用いられることを意味する。濃縮するためには、CMP用研磨液から所定量の水を蒸発させる以外にも、予め水の量を減じて作成する方法等がある。   In addition, a single polishing liquid for CMP and a plurality of liquids in the case of two liquids are concentrated in terms of facilitating storage, transportation, etc., or in that the amount of each component can be adjusted according to the application. May be. Although there is no restriction | limiting in particular as a concentration ratio, About 2 to 10 times is preferable from the viewpoint of aiming at coexistence of the advantage of concentration and the density | concentration of the grade which a component does not precipitate. Concentration means that it is used after being diluted. In order to concentrate, in addition to evaporating a predetermined amount of water from the CMP polishing liquid, there is a method of reducing the amount of water in advance.

[研磨方法]
本発明の実施形態である研磨方法は、上記実施形態のCMP用研磨液を用いて研磨対象物を研磨する工程を有する。研磨対象物としては、半導体基板、磁気ヘッド用基板、磁気ディスク用基板等が挙げられる。
[Polishing method]
A polishing method according to an embodiment of the present invention includes a step of polishing an object to be polished using the CMP polishing liquid of the above embodiment. Examples of the polishing object include a semiconductor substrate, a magnetic head substrate, and a magnetic disk substrate.

本実施形態の研磨方法は、好ましくは、半導体デバイスにおける金属配線(配線層)の形成に適用できる。例えば、本実施形態の研磨方法により、導電性物質部と、バリア層と、層間絶縁膜とを有する半導体基板を研磨する。同一条件下の研磨において導電性物質部/バリア層/層間絶縁膜の研磨速度比は、0.1〜2/1/0.1〜2が好ましい。   The polishing method of this embodiment is preferably applicable to the formation of metal wiring (wiring layer) in a semiconductor device. For example, a semiconductor substrate having a conductive material portion, a barrier layer, and an interlayer insulating film is polished by the polishing method of this embodiment. In the polishing under the same conditions, the polishing rate ratio of the conductive material part / barrier layer / interlayer insulating film is preferably 0.1 / 2/1 / 0.1-2.

本実施形態の研磨方法は、表面(被研磨面)に隆起部(凸部)及び溝部(凹部)を有する層間絶縁膜と、前記表面に沿って層間絶縁膜を被覆するバリア層と、前記バリア層を被覆する導電性物質部と、を有する基板における前記導電性物質部を研磨して、前記層間絶縁膜の隆起部上に位置するバリア層を露出させる第一の研磨工程と、第一の研磨工程により露出したバリア層を上記実施形態のCMP用研磨液を用いて研磨して前記層間絶縁膜の隆起部を露出させる第二の研磨工程とを備える。導電性物質部は、層間絶縁膜の溝部を充填するようにしてバリア層を被覆していてもよい。   The polishing method of the present embodiment includes an interlayer insulating film having a raised portion (convex portion) and a groove portion (concave portion) on the surface (surface to be polished), a barrier layer that covers the interlayer insulating film along the surface, and the barrier A first polishing step of polishing the conductive material portion of the substrate having a conductive material portion covering the layer to expose a barrier layer located on the raised portion of the interlayer insulating film; And a second polishing step for exposing the raised portion of the interlayer insulating film by polishing the barrier layer exposed by the polishing step using the CMP polishing liquid of the above embodiment. The conductive material portion may cover the barrier layer so as to fill the groove portion of the interlayer insulating film.

上記実施形態のCMP用研磨液は、好ましくはバリア層を研磨する第二の研磨工程において用いられ、第二の研磨工程後の金属配線上の有機残渣の発生を低減できる。有機残渣の発生が低減されると、上層部のパターンレイアウトの正確性が向上し、また、金属配線間のショートの発生を防止できる。   The CMP polishing liquid of the above embodiment is preferably used in the second polishing step for polishing the barrier layer, and the generation of organic residues on the metal wiring after the second polishing step can be reduced. When the generation of the organic residue is reduced, the accuracy of the pattern layout of the upper layer portion is improved and the occurrence of a short circuit between the metal wirings can be prevented.

層間絶縁膜としては、シリコン系被膜及び有機ポリマー膜から選択される少なくとも一種が挙げられる。シリコン系被膜としては、二酸化ケイ素、フルオロシリケートグラス、トリメチルシラン、ジメトキシジメチルシラン等を出発原料として得られるオルガノシリケートグラス;シリコンオキシナイトライド、水素化シルセスキオキサン等のシリカ系被膜;シリコンカーバイド膜、シリコンナイトライド膜等が挙げられる。また、有機ポリマー膜としては、全芳香族系低誘電率膜が挙げられる。これらの中でも特に、二酸化ケイ素膜が好ましい。層間絶縁膜は、CVD法、スピンコート法、ディップコート法、スプレー法等によって成膜できる。層間絶縁膜の具体例としては、LSI製造工程、特に多層配線形成工程における層間絶縁膜等が挙げられる。   Examples of the interlayer insulating film include at least one selected from a silicon-based film and an organic polymer film. Silicon-based coatings: organosilicate glasses obtained using silicon dioxide, fluorosilicate glass, trimethylsilane, dimethoxydimethylsilane and the like as starting materials; silica-based coatings such as silicon oxynitride and silsesquioxane hydride; silicon carbide films And a silicon nitride film. Examples of the organic polymer film include wholly aromatic low dielectric constant films. Among these, a silicon dioxide film is particularly preferable. The interlayer insulating film can be formed by CVD, spin coating, dip coating, spraying, or the like. Specific examples of the interlayer insulating film include an interlayer insulating film in an LSI manufacturing process, particularly a multilayer wiring forming process.

導電性物質部の構成材料としては、銅、銅合金、銅の酸化物、銅合金の酸化物、タングステン、タングステン合金、銀、金等の金属が主成分である物質などが挙げられ、中でも、銅、銅合金、銅の酸化物、銅合金の酸化物等の銅が主成分である物質が好ましい。導電性物質部としては、公知のスパッタ法、メッキ法等により前記物質を成膜した膜を使用できる。   Examples of the constituent material of the conductive substance part include copper, copper alloy, copper oxide, copper alloy oxide, tungsten, tungsten alloy, a substance mainly composed of metal such as silver, gold, etc. Substances containing copper as the main component, such as copper, copper alloys, copper oxides, and copper alloy oxides, are preferred. As the conductive material portion, a film in which the material is formed by a known sputtering method, plating method or the like can be used.

バリア層は、層間絶縁膜中へ導電性物質の拡散を防止するため、及び、層間絶縁膜と導電性物質部との密着性向上のために形成される。バリア層は、タンタル;窒化タンタル、タンタル合金等のタンタル化合物;チタン;窒化チタン、チタン合金等のチタン化合物;タングステン;窒化タングステン、タングステン合金等のタングステン化合物;ルテニウム;窒化ルテニウム、ルテニウム合金等のルテニウム化合物;コバルト;窒化コバルト、コバルト合金等のコバルト化合物を含むことが好ましく、タンタル又はタンタル化合物を含むことがより好ましい。バリア層は、これらの一種からなる単層構造であっても、二種以上の層からなる積層構造であってもよい。   The barrier layer is formed in order to prevent the conductive material from diffusing into the interlayer insulating film and to improve the adhesion between the interlayer insulating film and the conductive material portion. The barrier layer is made of tantalum; tantalum compounds such as tantalum nitride and tantalum alloys; titanium; titanium compounds such as titanium nitride and titanium alloys; tungsten; tungsten compounds such as tungsten nitride and tungsten alloys; ruthenium; ruthenium such as ruthenium nitride and ruthenium alloys. Compound; Cobalt; Cobalt compound such as cobalt nitride and cobalt alloy is preferably included, and tantalum or a tantalum compound is more preferable. The barrier layer may have a single layer structure made of one of these or a laminated structure made of two or more layers.

研磨装置としては、例えば研磨パッドにより研磨する場合、研磨される基板を保持できるホルダと、回転数を変更可能なモータなどに接続され、かつ、研磨パッドを貼り付け可能な研磨定盤とを有する一般的な研磨装置が使用できる。研磨パッドとしては、特に制限はなく、一般的な不織布、発泡ポリウレタン、多孔質フッ素樹脂等を使用できる。   As a polishing apparatus, for example, when polishing with a polishing pad, the polishing apparatus includes a holder that can hold a substrate to be polished, and a polishing platen that is connected to a motor that can change the number of rotations and to which a polishing pad can be attached. A general polishing apparatus can be used. 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.

研磨条件には制限はないが、定盤の回転速度は基板が飛び出さないように200回/分以下の低回転が好ましい。基板の被研磨面を研磨パッドへ押し付ける圧力は、1〜100kPaが好ましく、研磨速度の被研磨面内均一性及びパターンの平坦性を満足するためには、2〜50kPaがより好ましい。研磨している間、好ましくは、研磨パッドには上記実施形態のCMP用研磨液をポンプなどで連続的に供給する。この供給量に制限はないが、例えば、研磨パッドの表面を常に研磨液で覆うことができる量が好ましい。   The polishing conditions are not limited, but the rotation speed of the surface plate is preferably a low rotation of 200 times / minute or less so that the substrate does not jump out. The pressure for pressing the surface to be polished of the substrate against the polishing pad is preferably 1 to 100 kPa, and 2 to 50 kPa is more preferable in order to satisfy the uniformity within the surface to be polished and the flatness of the pattern. During polishing, preferably, the polishing slurry for CMP of the above embodiment is continuously supplied to the polishing pad by a pump or the like. Although there is no restriction | limiting in this supply amount, For example, the quantity which can always coat | cover the surface of a polishing pad with polishing liquid is preferable.

研磨終了後の基板は、流水中でよく洗浄後、スピンドライ等を用いて基板上に付着した水滴を払い落としてから乾燥させることが好ましい。また、洗浄方法として、市販の洗浄液を基板の被研磨面に流しつつ、ポリウレタンでできたブラシを回転させながら、一定の圧力で押し付け基板上の付着物を除去する、公知の洗浄方法を適用できる。   The substrate after polishing is preferably washed in running water and then dried after removing water droplets adhering to the substrate using spin drying or the like. Further, as a cleaning method, a known cleaning method can be applied in which a commercially available cleaning liquid is allowed to flow on the surface of the substrate to be polished and a brush made of polyurethane is rotated to remove deposits on the substrate by pressing with a constant pressure. .

研磨パッドの表面状態を常に同一にしてCMPを行うために、研磨の前に研磨パッドのコンディショニング工程を加えることが好ましい。例えば、ダイヤモンド粒子のついたドレッサを用いて、少なくとも水を含む液で研磨パッドのコンディショニングを行う。続いて本実施形態の研磨方法を実施する。   In order to perform CMP with the surface state of the polishing pad always the same, it is preferable to add a polishing pad conditioning step before polishing. For example, using a dresser with diamond particles, the polishing pad is conditioned with a liquid containing at least water. Subsequently, the polishing method of this embodiment is performed.

以下、半導体デバイスにおける配線層の形成を一例として本実施形態の研磨方法を更に説明する。   Hereinafter, the polishing method of this embodiment will be further described by taking the formation of a wiring layer in a semiconductor device as an example.

まず、シリコン基板上に二酸化ケイ素等からなる層間絶縁膜を積層する。次いで、レジスト層形成、エッチング等の公知の手段によって、層間絶縁膜の表面に所定パターンの溝部を形成して、隆起部と溝部とを有する層間絶縁膜を得る。この層間絶縁膜上にタンタル等からなるバリア層を蒸着又はCVD等により成膜し、表面の凹凸に沿って層間絶縁膜を被覆するバリア層を得る。更に、前記凹部を充填してバリア層を被覆する銅等からなる導電性物質部を蒸着、めっき又はCVD等により形成する。各層の厚さは、半導体デバイスの種類に応じて適宜定められるものであるが、例えば、層間絶縁膜の厚さは0.01〜2.0μm程度が好ましく、バリア層の厚さは0.01〜1.0μm程度が好ましく、また、導電性物質部の厚さは0.01〜3.0μm程度が好ましい。   First, an interlayer insulating film made of silicon dioxide or the like is laminated on a silicon substrate. Next, a groove portion having a predetermined pattern is formed on the surface of the interlayer insulating film by a known means such as resist layer formation or etching to obtain an interlayer insulating film having a raised portion and a groove portion. A barrier layer made of tantalum or the like is formed on the interlayer insulating film by vapor deposition or CVD, and a barrier layer that covers the interlayer insulating film along the surface irregularities is obtained. Further, a conductive material portion made of copper or the like that fills the concave portion and covers the barrier layer is formed by vapor deposition, plating, CVD, or the like. The thickness of each layer is appropriately determined according to the type of the semiconductor device. For example, the thickness of the interlayer insulating film is preferably about 0.01 to 2.0 μm, and the thickness of the barrier layer is 0.01. The thickness of the conductive material portion is preferably about 0.01 to 3.0 μm.

次に、例えば、導電性物質部/バリア層の研磨速度比が充分大きい導電性物質用のCMP用研磨液を用いて、基板の表面の導電性物質部をCMPにより研磨する(第一の研磨工程)。これにより、層間絶縁膜の隆起部上に位置するバリア層が表面に露出し、溝部に導電性物質が残された所望の配線パターンが得られる。この研磨が進行する際に、層間絶縁膜の隆起部上に位置するバリア層の一部が導電性物質部と同時に研磨されてもよい。第一の研磨工程により得られた配線パターン面は、第二の研磨工程の被研磨面として、上記実施形態のCMP用研磨液を用いて研磨される。   Next, for example, the conductive material portion on the surface of the substrate is polished by CMP using a polishing slurry for the conductive material having a sufficiently large polishing rate ratio of the conductive material portion / barrier layer (first polishing). Process). As a result, a desired wiring pattern in which the barrier layer located on the raised portion of the interlayer insulating film is exposed on the surface and the conductive material remains in the groove portion is obtained. As this polishing proceeds, a part of the barrier layer located on the raised portion of the interlayer insulating film may be polished simultaneously with the conductive material portion. The wiring pattern surface obtained by the first polishing process is polished using the CMP polishing liquid of the above embodiment as a surface to be polished in the second polishing process.

第二の研磨工程では、得られた基板の被研磨面を研磨パッドに押圧した状態で研磨パッドと被研磨面の間に上記実施形態のCMP用研磨液を供給しながら研磨定盤と基板とを相対的に動かすことにより、第一の研磨工程により露出したバリア層を研磨する。上記実施形態のCMP用研磨液は、導電性物質部、バリア層及び層間絶縁膜を研磨可能であるが、第二の研磨工程では、露出しているバリア層を少なくとも研磨する。   In the second polishing step, while the polishing surface of the obtained substrate is pressed against the polishing pad, the polishing surface plate and the substrate are supplied while supplying the CMP polishing liquid of the above embodiment between the polishing pad and the polishing surface. The barrier layer exposed by the first polishing step is polished by relatively moving. The CMP polishing liquid of the above embodiment can polish the conductive material portion, the barrier layer, and the interlayer insulating film, but in the second polishing step, at least the exposed barrier layer is polished.

バリア層に被覆されていた層間絶縁膜の隆起部が全て露出し、溝部に配線層となる導電性物質部が残され、隆起部と溝部との境界にバリア層の断面が露出した所望のパターンが得られた時点で研磨を終了する。   Desired pattern in which all the raised portions of the interlayer insulating film covered with the barrier layer are exposed, the conductive material portion that becomes the wiring layer is left in the groove portion, and the cross section of the barrier layer is exposed at the boundary between the raised portion and the groove portion Polishing is finished when

研磨終了時に優れた平坦性を確保するために、更に、オーバー研磨して層間絶縁膜の隆起部の一部を含む量を研磨してもよい。例えば、第二の研磨工程で所望のパターンを得られるまでの時間が100秒の場合、この100秒の研磨に加えて50秒追加して研磨してもよい。   In order to ensure excellent flatness at the end of polishing, an amount including a part of the raised portion of the interlayer insulating film may be further polished by overpolishing. For example, when the time until a desired pattern is obtained in the second polishing step is 100 seconds, polishing may be performed by adding 50 seconds in addition to the polishing for 100 seconds.

このようにして形成された配線層の上に、更に、パッシベーション層、層間絶縁膜、バリア層及び第二層目の導電性物質部を形成し、研磨して半導体基板全面に亘って平滑な面とする。この工程を所定数繰り返すことにより、所望の配線層数を有する半導体デバイスを製造できる。   A passivation layer, an interlayer insulating film, a barrier layer, and a second conductive material portion are further formed on the wiring layer formed in this way, and polished to obtain a smooth surface over the entire surface of the semiconductor substrate. And By repeating this step a predetermined number, a semiconductor device having a desired number of wiring layers can be manufactured.

以下に、実施例により本発明を更に詳しく説明するが、本発明の技術思想を逸脱しない限り、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。例えば、研磨液の材料の種類及びその配合比率は、本実施例に記載の種類及び配合比率以外でも差し支えない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. However, the present invention is not limited to these examples without departing from the technical idea of the present invention. For example, the kind of polishing liquid material and the blending ratio thereof may be other than the kind and blending ratio described in the present embodiment.

[実施例1]
BTA0.10質量部、クエン酸0.4質量部、30質量%過酸化水素水1.0質量部、酒石酸0.1質量部、ポリアクリル酸(重量平均分子量8,000)0.1質量部、メタノール1.0質量部、及び水97.3質量部を撹拌して混合し、CMP用研磨液(1)を作製した。CMP用研磨液(1)のpHは2.3であった。
なお、後述する「析出物」の有無を確認しやすくするために、CMP用研磨液(1)中には砥粒を配合しなかった。以下のCMP用研磨液(2)〜(8)においても同様である。
[Example 1]
BTA 0.10 parts by mass, citric acid 0.4 parts by mass, 30% by mass hydrogen peroxide solution 1.0 part by mass, tartaric acid 0.1 parts by mass, polyacrylic acid (weight average molecular weight 8,000) 0.1 parts by mass Then, 1.0 part by mass of methanol and 97.3 parts by mass of water were stirred and mixed to prepare a polishing slurry for CMP (1). The CMP polishing liquid (1) had a pH of 2.3.
In order to facilitate the confirmation of the presence or absence of “precipitates” described later, no abrasive grains were blended in the CMP polishing liquid (1). The same applies to the following polishing liquids for CMP (2) to (8).

<pHの測定方法>
pHの測定には、pHメータ(株式会社堀場製作所製、「Model F−51」)を使用した。標準緩衝液(フタル酸塩pH緩衝液pH:4.21(25℃)、中性リン酸塩pH緩衝液pH6.86(25℃)、ホウ酸塩pH緩衝液pH:9.04(25℃))を用いて、3点校正した後、電極をCMP用研磨液(25℃)に入れて、3分以上経過して安定した後の値を測定した。
<Measurement method of pH>
A pH meter (manufactured by Horiba, Ltd., “Model F-51”) was used for pH measurement. Standard buffer (phthalate pH buffer pH: 4.21 (25 ° C.), neutral phosphate pH buffer pH 6.86 (25 ° C.), borate pH buffer pH: 9.04 (25 ° C. )), The electrode was put in a CMP polishing liquid (25 ° C.), and the value after 3 minutes had passed and stabilized was measured.

[実施例2〜4]
表1に示す各成分を混合し、実施例1と同様に操作してCMP用研磨液(2)〜(4)を作製した。
[Examples 2 to 4]
The components shown in Table 1 were mixed and operated in the same manner as in Example 1 to prepare CMP polishing liquids (2) to (4).

[比較例1]
BTA0.10質量部、30%過酸化水素水1.0質量部、酒石酸0.1質量部、ポリアクリル酸(重量平均分子量8,000)0.1質量部、メタノール1.0質量部及び水97.7質量部を撹拌して混合し、CMP用研磨液(5)を作製した。CMP用研磨液(5)のpHは2.8であった。
[Comparative Example 1]
0.10 parts by mass of BTA, 1.0 part by mass of 30% aqueous hydrogen peroxide, 0.1 part by mass of tartaric acid, 0.1 part by mass of polyacrylic acid (weight average molecular weight 8,000), 1.0 part by mass of methanol and water 97.7 parts by mass of the mixture was stirred and mixed to prepare a polishing slurry for CMP (5). The pH of the polishing slurry for CMP (5) was 2.8.

[比較例2〜4]
表1に示す各成分を混合し、比較例1と同様に操作してCMP用研磨液(6)〜(8)を作製した。
[Comparative Examples 2 to 4]
The components shown in Table 1 were mixed and operated in the same manner as in Comparative Example 1 to prepare CMP polishing liquids (6) to (8).

<析出物の評価>
CMP用研磨液(1)〜(8)100質量部に、それぞれ0.2質量部の水酸化銅(II)を添加し、撹拌し、一日静置した後、銅錯体からなる析出物の有無を目視により確認した。錯体が水へ溶解する場合には析出物は観察されず、反対に、錯体が水へ溶解しない場合にはCMP用研磨液中に析出物(固体)が現れる。その結果を表1に示す。
<Evaluation of precipitate>
After adding 0.2 parts by mass of copper hydroxide (II) to 100 parts by mass of CMP polishing liquids (1) to (8), stirring, and allowing to stand for one day, The presence or absence was confirmed visually. When the complex is dissolved in water, no precipitate is observed. Conversely, when the complex is not dissolved in water, a precipitate (solid) appears in the CMP polishing liquid. The results are shown in Table 1.

なお、前記「一日静置後」とは、前記水酸化銅(II)を添加してから24〜25時間静置した後を意味するものとする。   The “after standing for one day” means after 24 to 25 hours after adding the copper hydroxide (II).

Figure 2015029001
Figure 2015029001

表1に示されるように、BTAに対し3.0倍量以上のクエン酸を含有するCMP用研磨液(1)〜(4)では、不溶性の銅錯体が析出しなかった。反対に、クエン酸を含有しないCMP用研磨液(5)〜(7)では、不溶性の銅錯体が析出した。また、クエン酸を含有しているが、その含有量がBTAに対し3.0倍量未満であるCMP用研磨液(8)でも、不溶性の銅錯体が析出した。   As shown in Table 1, insoluble copper complexes did not precipitate in CMP polishing liquids (1) to (4) containing citric acid of 3.0 times or more relative to BTA. In contrast, in the CMP polishing liquids (5) to (7) containing no citric acid, insoluble copper complexes were precipitated. Further, insoluble copper complex was also deposited in the polishing slurry for CMP (8) containing citric acid but having a content of less than 3.0 times that of BTA.

すなわち、BTAに対し3.0倍量以上のクエン酸を含有するCMP用研磨液では、不溶性の銅錯体が形成されることがなく、析出物を低減できた。   That is, in the polishing slurry for CMP containing citric acid of 3.0 times or more with respect to BTA, insoluble copper complexes were not formed, and precipitates could be reduced.

以上に実施例を用いて本発明の実施形態の効果を示した。実施例において用いた(A)ベンゾトリアゾール、(B)ベンゾトリアゾールに対し3.0倍量以上のクエン酸、及び(C)酸化剤以外にも、任意成分である砥粒、金属溶解剤等を用いた場合にも、同様に優れた効果が得られる。   The effects of the embodiment of the present invention have been shown using the above examples. In addition to (A) benzotriazole and (B) benzotriazole used in the examples, 3.0 times or more of citric acid, and (C) an oxidizing agent, an abrasive such as an optional component, a metal dissolving agent, etc. Similarly, excellent effects can be obtained when used.

導電性物質とBTAの錯体は水に不溶であり、有機残渣が多く発生することが知られていた。本発明の実施形態であるCMP用研磨液によれば、導電性物質とBTAとクエン酸の錯体が形成され、水溶性となるため、洗浄性が良好になり、有機残渣が低減される。   It has been known that a complex of a conductive substance and BTA is insoluble in water, and many organic residues are generated. According to the polishing slurry for CMP that is an embodiment of the present invention, a complex of a conductive substance, BTA, and citric acid is formed and becomes water-soluble, so that the detergency is improved and the organic residue is reduced.

[実施例5〜8]
実施例1〜4のCMP用研磨液(1)〜(4)に、コロイダルシリカ粒子5.0質量部を添加し、同質量部の水を減じたCMP用研磨液(9)〜(12)をそれぞれ作成した。得られたCMP用研磨液(9)〜(12)を用い、半導体基板への埋め込み配線形成工程において、バリア層の研磨を行った(前記第二の研磨工程に用いた)。バリア層及び層間絶縁膜層の一部が良好に除去され、かつ、目視観察により被研磨面に有機残渣が認められず、第二の研磨工程に適したCMP用研磨液となることが確認された。
[Examples 5 to 8]
Polishing liquids for CMP (9) to (12) in which 5.0 parts by mass of colloidal silica particles were added to the polishing liquids for CMP (1) to (4) in Examples 1 to 4 and the same part by mass of water was reduced. Was created respectively. Using the obtained polishing liquids for CMP (9) to (12), the barrier layer was polished in the step of forming the embedded wiring on the semiconductor substrate (used in the second polishing step). It was confirmed that a part of the barrier layer and the interlayer insulating film layer was removed well, and organic residue was not observed on the surface to be polished by visual observation, and it became a CMP polishing liquid suitable for the second polishing step. It was.

1 層間絶縁膜
2 バリア導体層
3 導電性物質部
100 研磨前の基板
200 研磨後の基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Interlayer insulating film 2 Barrier conductor layer 3 Conductive substance part 100 Substrate before polishing 200 Substrate after polishing

Claims (15)

(A)ベンゾトリアゾールと、(B)ベンゾトリアゾールに対し3.0倍量以上のクエン酸と、(C)酸化剤とを含有する、CMP用研磨液。   A polishing slurry for CMP, comprising (A) benzotriazole, (B) citric acid at least 3.0 times the amount of benzotriazole, and (C) an oxidizing agent. 前記(A)ベンゾトリアゾールの含有量が、CMP用研磨液100質量部に対して0.01〜2質量部である、請求項1に記載のCMP用研磨液。   The polishing liquid for CMP according to claim 1, wherein the content of the (A) benzotriazole is 0.01 to 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polishing liquid for CMP. 前記(B)クエン酸の含有量が、CMP用研磨液100質量部に対して8.0質量部以下である、請求項1又は2に記載のCMP用研磨液。   The CMP polishing liquid according to claim 1 or 2, wherein the content of the (B) citric acid is 8.0 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the CMP polishing liquid. 前記(C)酸化剤が、過酸化水素、過ヨウ素酸塩、過硫酸塩、次亜塩素酸塩、及びオゾンからなる群から選ばれる少なくとも一種を含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載のCMP用研磨液。   The (C) oxidizing agent includes at least one selected from the group consisting of hydrogen peroxide, periodate, persulfate, hypochlorite, and ozone. Polishing liquid for CMP as described in 2. above. (D)砥粒を更に含有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載のCMP用研磨液。   (D) Polishing liquid for CMP as described in any one of Claims 1-4 which further contains an abrasive grain. 前記(D)砥粒が、シリカ粒子、アルミナ粒子、セリア粒子、チタニア粒子、ジルコニア粒子、ゲルマニア粒子、及びこれらの変性物からなる群から選ばれる少なくとも一種を含む、請求項5に記載のCMP用研磨液。   The CMP (D) according to claim 5, wherein the abrasive grains (D) include at least one selected from the group consisting of silica particles, alumina particles, ceria particles, titania particles, zirconia particles, germania particles, and modified products thereof. Polishing fluid. (E)金属溶解剤を更に含有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載のCMP用研磨液。   (E) CMP polishing liquid as described in any one of Claims 1-6 which further contains a metal dissolving agent. 前記(E)金属溶解剤が、有機酸、有機酸エステル、有機酸のアンモニウム塩、無機酸、及び無機酸のアンモニウム塩からなる群から選ばれる少なくとも一種を含む、請求項7に記載のCMP用研磨液。   The CMP agent according to claim 7, wherein the (E) metal solubilizer includes at least one selected from the group consisting of organic acids, organic acid esters, ammonium salts of organic acids, inorganic acids, and ammonium salts of inorganic acids. Polishing fluid. (F)水溶性ポリマーを更に含有する、請求項1〜8のいずれか一項に記載のCMP用研磨液。   (F) Polishing liquid for CMP as described in any one of Claims 1-8 which further contains a water-soluble polymer. (G)有機溶媒を更に含有する、請求項1〜9のいずれか一項に記載のCMP用研磨液。   (G) Polishing liquid for CMP as described in any one of Claims 1-9 which further contains an organic solvent. 前記(G)有機溶媒が、炭酸エステル類、ラクトン類、グリコール類、アルコール類、エーテル類、ケトン類、エステル類、アミド類、スルホラン類、及びグリコール類の誘導体からなる群から選ばれる少なくとも一種を含む、請求項10に記載のCMP用研磨液。   (G) The organic solvent is at least one selected from the group consisting of carbonate esters, lactones, glycols, alcohols, ethers, ketones, esters, amides, sulfolanes, and glycol derivatives. The polishing slurry for CMP according to claim 10, further comprising: 請求項1〜11のいずれか一項に記載のCMP用研磨液を用いて研磨対象物を研磨する、研磨方法。   The grinding | polishing method which grind | polishes a grinding | polishing target object using the polishing liquid for CMP as described in any one of Claims 1-11. 表面に隆起部及び溝部を有する層間絶縁膜と、前記表面に沿って層間絶縁膜を被覆するバリア導体層と、前記バリア導体層を被覆する導電性物質部と、を有する基板の前記導電性物質部を研磨して前記層間絶縁膜の隆起部上に位置するバリア導体層を露出させる第一の研磨工程と、
第一の研磨工程により露出した前記バリア導体層を請求項1〜11のいずれか一項に記載のCMP用研磨液を用いて研磨して前記層間絶縁膜の隆起部を露出させる第二の研磨工程とを備える、研磨方法。
The conductive material of a substrate having an interlayer insulating film having a raised portion and a groove on the surface, a barrier conductor layer covering the interlayer insulating film along the surface, and a conductive material portion covering the barrier conductor layer A first polishing step of polishing a portion to expose a barrier conductor layer located on the raised portion of the interlayer insulating film;
The said 2nd grinding | polishing which polishes the said barrier conductor layer exposed by the 1st grinding | polishing process using the polishing liquid for CMP as described in any one of Claims 1-11, and exposes the protruding part of the said interlayer insulation film. A polishing method comprising: a step.
前記導電性物質部が、銅、銅合金、銅の酸化物、及び銅合金の酸化物からなる群から選ばれる少なくとも一種を含有する、請求項13に記載の研磨方法。   The polishing method according to claim 13, wherein the conductive substance part contains at least one selected from the group consisting of copper, a copper alloy, a copper oxide, and a copper alloy oxide. 前記バリア導体層が、タンタル、タンタル化合物、チタン、チタン化合物、タングステン、タングステン化合物、ルテニウム、ルテニウム化合物、コバルト、及びコバルト化合物からなる群から選ばれる少なくとも一種を含有する、請求項13又は14に記載の研磨方法。   The barrier conductor layer contains at least one selected from the group consisting of tantalum, a tantalum compound, titanium, a titanium compound, tungsten, a tungsten compound, ruthenium, a ruthenium compound, cobalt, and a cobalt compound. Polishing method.
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