JP2020096190A - Polishing liquid for CMP and polishing method using the same - Google Patents

Polishing liquid for CMP and polishing method using the same Download PDF

Info

Publication number
JP2020096190A
JP2020096190A JP2020025345A JP2020025345A JP2020096190A JP 2020096190 A JP2020096190 A JP 2020096190A JP 2020025345 A JP2020025345 A JP 2020025345A JP 2020025345 A JP2020025345 A JP 2020025345A JP 2020096190 A JP2020096190 A JP 2020096190A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polishing
metal
cmp
polishing liquid
mass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2020025345A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
祥晃 栗原
Yoshiaki Kurihara
祥晃 栗原
酒井 政則
Masanori Sakai
政則 酒井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Showa Denko Materials Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Chemical Co Ltd filed Critical Hitachi Chemical Co Ltd
Publication of JP2020096190A publication Critical patent/JP2020096190A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00Lapping machines or devices; Accessories
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09GPOLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
    • C09G1/00Polishing compositions
    • C09G1/02Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14Anti-slip materials; Abrasives
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting

Abstract

To provide a polishing liquid for CMP (chemical mechanical polishing) capable of improving the polishing rate of ruthenium-based metals compared to using conventional CMP polishing liquid, and a polishing method using the same.SOLUTION: The polishing liquid for CMP is for polishing a ruthenium-based metal and contains abrasive grains, a metal oxidizer, and water, in which the metal oxidant has a redox potential accompanied by the transfer of hydroxide ion, the redox potential is 0.68 V or more with respect to the standard hydrogen electrode, the pH of the CMP polishing liquid is 7.0-13.0, and the content of abrasive grains is 0.10 pts.mass or more per 100 pts.mass of the content of the abrasive grains and the content of the water.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、ルテニウム系金属を研磨するためのCMP用研磨液、及び、これを用いた研磨方法に関する。 The present invention relates to a CMP polishing liquid for polishing a ruthenium-based metal, and a polishing method using the same.

近年、半導体集積回路(LSI)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(CMP:Chemical Mechanical Polishing。以下「CMP」という。)法はその一つであり、LSI製造工程(特に多層配線形成工程)における層間絶縁材料の平坦化、金属プラグ形成、埋め込み配線形成等において頻繁に利用される技術である。 In recent years, a new fine processing technique has been developed along with higher integration and higher performance of semiconductor integrated circuits (LSI). The chemical mechanical polishing (CMP) method is one of such methods, and planarization of the interlayer insulating material, metal plug formation, and embedded wiring formation in the LSI manufacturing process (particularly, multilayer wiring forming process). It is a technique that is frequently used in such cases.

近年、LSIを高集積化及び高性能化するために、ダマシン配線を形成するダマシン法が主に採用されている。図1を用いてダマシン法の一例を説明する。まず、絶縁材料1の表面に溝部(凹部)2を形成する(図1(a)、(b))。次に、配線金属3を堆積して溝部2を埋め込む(図1(c))。このとき、図1(c)に示すように、絶縁材料1の凹凸の影響により、配線金属3の表面には凹凸が形成される。最後に、溝部2に埋め込まれた部分以外の配線金属3をCMPにより除去する(図1(d))。 In recent years, a damascene method for forming damascene wiring has been mainly adopted in order to highly integrate and improve the performance of an LSI. An example of the damascene method will be described with reference to FIG. First, the groove portion (recess) 2 is formed on the surface of the insulating material 1 (FIGS. 1A and 1B). Next, the wiring metal 3 is deposited to fill the groove 2 (FIG. 1C). At this time, as shown in FIG. 1C, due to the influence of the unevenness of the insulating material 1, unevenness is formed on the surface of the wiring metal 3. Finally, the wiring metal 3 other than the portion embedded in the groove 2 is removed by CMP (FIG. 1D).

前記配線金属(配線部用金属)としては、銅系金属(銅、銅合金等)が用いられることが多い。銅系金属は、絶縁材料中へ拡散することがある。これを防止するため、銅系金属と絶縁材料との間に層状のバリア金属が設けられる。前記バリア金属としては、タンタル系金属、チタン系金属等が用いられる。しかしながら、これらのバリア金属は、銅系金属との密着性が低い。そのため、バリア金属の上に配線部を直接形成するのではなく、銅系金属とバリア金属との密着性を保つため、シード層と呼ばれる銅系金属の薄膜(銅シード層)を設けた後に銅系金属を堆積することが一般的である。すなわち、図2に示すように、表面に凹部を有する絶縁材料1と、絶縁材料1の表面形状に追従するように絶縁材料1の上に設けられたバリア金属4と、バリア金属4の形状に追従するようにバリア金属4の上に設けられたシード層5と、凹部を埋込み且つ表面全体を被覆するようにシード層5の上に設けられた配線金属3と、を有する基体(例えば、基板)が用いられる。 A copper-based metal (copper, copper alloy, etc.) is often used as the wiring metal (wiring portion metal). Copper-based metals can diffuse into the insulating material. In order to prevent this, a layered barrier metal is provided between the copper-based metal and the insulating material. As the barrier metal, tantalum-based metal, titanium-based metal, or the like is used. However, these barrier metals have low adhesion to copper-based metals. Therefore, in order to maintain the adhesion between the copper-based metal and the barrier metal, instead of forming the wiring portion directly on the barrier metal, a copper-based metal thin film called a seed layer (copper seed layer) is provided, and then the copper is not formed. It is common to deposit a base metal. That is, as shown in FIG. 2, the insulating material 1 having a concave portion on the surface, the barrier metal 4 provided on the insulating material 1 so as to follow the surface shape of the insulating material 1, and the shape of the barrier metal 4 are formed. A base (for example, a substrate) having a seed layer 5 provided on the barrier metal 4 so as to follow and a wiring metal 3 provided on the seed layer 5 so as to fill the recess and cover the entire surface. ) Is used.

バリア金属4及びシード層5の形成には、物理気相成長法(Physical Vapor Deposition。以下「PVD法」という。)が用いられる場合がある。しかしながら、PVD法では、図3(a)に示すように、絶縁材料1に形成された溝部(凹部)の開口部近傍において、PVD法によって溝部の内壁面に形成された金属(バリア金属又はシード層)6の厚みが部分的に厚くなる傾向がある。この場合、配線の微細化が進むにつれ、図3(b)に示すように、溝部の内壁面に設けられた金属同士が接触することにより空孔(ボイド)7の発生が顕著になる。 In order to form the barrier metal 4 and the seed layer 5, a physical vapor deposition method (Physical Vapor Deposition, hereinafter referred to as “PVD method”) may be used. However, in the PVD method, as shown in FIG. 3A, in the vicinity of the opening of the groove (recess) formed in the insulating material 1, the metal (barrier metal or seed) formed on the inner wall surface of the groove by the PVD method is used. The thickness of the layer 6 tends to be partially thick. In this case, as the wiring becomes finer, as shown in FIG. 3B, the holes 7 become more prominent due to the metal provided on the inner wall surface of the groove contacting each other.

この問題の解決手段として、銅系金属との密着性に優れるルテニウム系金属を用いる手法が検討されている。すなわち、ルテニウム系金属を銅系金属に代わるシード層として用いる手法、又は、銅系金属を用いたシード層とバリア金属との間にルテニウム系金属を設ける手法が提案されている。ルテニウム系金属は、化学気相成長法(Chemical Vapor Deposition。以下「CVD法」という。)又は原子層堆積法(Atomic Layer Deposition。以下「ALD法」という。)により形成できる。CVD法又はALD法では、空孔の発生を抑制し易く、微細配線の形成に対応可能である。 As a means for solving this problem, a method of using a ruthenium-based metal, which has excellent adhesion to a copper-based metal, has been studied. That is, a method of using a ruthenium-based metal as a seed layer in place of a copper-based metal, or a method of providing a ruthenium-based metal between a seed layer using a copper-based metal and a barrier metal has been proposed. The ruthenium-based metal can be formed by a chemical vapor deposition method (hereinafter referred to as “CVD method”) or an atomic layer deposition method (atomic layer deposition. Hereinafter referred to as “ALD method”). With the CVD method or the ALD method, it is easy to suppress the generation of voids and it is possible to cope with the formation of fine wiring.

ルテニウム系金属を用いる場合、ダマシン配線を形成する過程においてCMPによってルテニウム系金属の一部が除去される必要がある。これに対し、貴金属を研磨する方法がいくつか提案されている。例えば、研磨粒子と、ジケトン、複素環化合物、尿素化合物及び両イオン性化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の添加剤と、を含む研磨液を用いて、プラチナ、イリジウム、ルテニウム、レニウム、ロジウム、パラジウム、銀、オスミウム、金等の貴金属を研磨する方法が提案されている(例えば、下記特許文献1参照)。また、研磨材と、液体キャリヤと、スルホン酸化合物又はその塩とを含む化学機械的研磨系を用いて貴金属を研磨する方法が提案されている(例えば、下記特許文献2参照)。さらに、下記特許文献3には、酸化剤と、研磨粒子と、水と、グアニジン構造を有する化合物とを含有してなる、ルテニウムを含有する層を有する基板を研磨するためのCMP用研磨液が記載されている。 When using a ruthenium-based metal, it is necessary to partially remove the ruthenium-based metal by CMP in the process of forming a damascene wiring. On the other hand, some methods of polishing a noble metal have been proposed. For example, using a polishing liquid containing abrasive particles and at least one additive selected from the group consisting of diketones, heterocyclic compounds, urea compounds and zwitterionic compounds, platinum, iridium, ruthenium, rhenium, rhodium , A method of polishing a noble metal such as palladium, silver, osmium, and gold has been proposed (see, for example, Patent Document 1 below). Further, a method of polishing a noble metal using a chemical mechanical polishing system containing an abrasive, a liquid carrier, and a sulfonic acid compound or a salt thereof has been proposed (for example, refer to Patent Document 2 below). Further, Patent Document 3 below discloses a CMP polishing liquid for polishing a substrate having a layer containing ruthenium, which contains an oxidizing agent, abrasive particles, water, and a compound having a guanidine structure. Have been described.

米国特許第6527622号明細書US Pat. No. 6,527,622 特表2006−519490号公報Japanese Patent Publication No. 2006-519490 国際公開第2009/054370号International Publication No. 2009/054370

しかしながら、従来の銅系金属用のCMP用研磨液及びバリア金属用のCMP用研磨液では、当該CMP用研磨液がルテニウム系金属の除去に特化したものでないため、ルテニウム系金属に対して充分な研磨速度は得られていない。また、CMP用研磨液に対しては、従来に比して、ルテニウム系金属の研磨速度を向上させることが望まれている。 However, in conventional CMP polishing liquids for copper-based metals and CMP polishing liquids for barrier metals, since the CMP polishing liquids are not specialized for removing ruthenium-based metals, they are sufficient for ruthenium-based metals. A high polishing rate has not been obtained. Further, with respect to the CMP polishing liquid, it is desired to improve the polishing rate of the ruthenium-based metal as compared with the conventional one.

本発明は、従来のCMP用研磨液を用いた場合と比較してルテニウム系金属の研磨速度を向上させることができるCMP用研磨液、及び、これを用いた研磨方法を提供する。 The present invention provides a CMP polishing liquid capable of improving the polishing rate of ruthenium-based metals as compared with the case of using a conventional CMP polishing liquid, and a polishing method using the same.

本発明者は、鋭意検討した結果、砥粒と、金属酸化剤と、水と、を含有し、前記金属酸化剤が、水酸化物イオンの授受を伴う酸化還元電位を有し、前記酸化還元電位が標準水素電極に対して0.68V以上であり、前記CMP用研磨液のpHが7.0〜13.0であり、前記砥粒の含有量が、前記砥粒の含有量及び前記水の含有量の合計100質量部に対して0.10質量部以上である、CMP用研磨液を用いることにより、従来のCMP用研磨液を用いた場合と比較してルテニウム系金属の研磨速度を向上させることができることを見出した。 The present inventor, as a result of diligent studies, contains abrasive grains, a metal oxidant, and water, and the metal oxidant has a redox potential accompanied by transfer of hydroxide ions, and the redox The potential is 0.68 V or more with respect to the standard hydrogen electrode, the pH of the CMP polishing liquid is 7.0 to 13.0, and the content of the abrasive grains is the content of the abrasive grains and the water. By using a polishing liquid for CMP which is 0.10 parts by mass or more with respect to a total content of 100 parts by mass, the polishing rate of the ruthenium-based metal is increased as compared with the case of using the conventional polishing liquid for CMP. It was found that it can be improved.

すなわち、本発明に係るCMP用研磨液は、ルテニウム系金属を研磨するためのCMP用研磨液であって、砥粒と、金属酸化剤と、水と、を含有し、前記金属酸化剤が、水酸化物イオンの授受を伴う酸化還元電位を有し、前記酸化還元電位が標準水素電極に対して0.68V以上であり、前記CMP用研磨液のpHが7.0〜13.0であり、前記砥粒の含有量が、前記砥粒の含有量及び前記水の含有量の合計100質量部に対して0.10質量部以上である。 That is, the CMP polishing liquid according to the present invention is a CMP polishing liquid for polishing a ruthenium-based metal, contains abrasive grains, a metal oxidizer, and water, and the metal oxidizer is It has an oxidation-reduction potential accompanied by transfer of hydroxide ions, the oxidation-reduction potential is 0.68 V or more with respect to a standard hydrogen electrode, and the polishing liquid for CMP has a pH of 7.0 to 13.0. The content of the abrasive grains is 0.10 parts by mass or more with respect to a total of 100 parts by mass of the content of the abrasive grains and the content of the water.

本発明に係るCMP用研磨液によれば、従来のCMP用研磨液を用いた場合と比較してルテニウム系金属の研磨速度を向上させることができる。 According to the CMP polishing liquid of the present invention, it is possible to improve the polishing rate of ruthenium-based metal as compared with the case of using the conventional CMP polishing liquid.

本発明者は、pH領域が中性領域又はアルカリ性領域であるCMP用研磨液に着目した上で、砥粒と、水酸化物イオンの授受を伴う酸化還元電位が標準水素電極に対して0.68V以上である金属酸化剤とを含有するCMP用研磨液のpHが7.0〜13.0である場合に、ルテニウム系金属を高研磨速度で研磨除去することに有効であることを見出した。 The present inventor has paid attention to a polishing liquid for CMP having a pH region in a neutral region or an alkaline region, and has an oxidation-reduction potential of 0. It has been found that when the pH of the polishing liquid for CMP containing the metal oxidant of 68 V or higher is 7.0 to 13.0, it is effective in polishing and removing the ruthenium-based metal at a high polishing rate. ..

次いで、本発明者は、砥粒の含有量が砥粒の含有量及び水の含有量の合計100質量部に対して0.10質量部以上である場合にルテニウム系金属を高研磨速度で研磨除去することに有効であることを見出した。 Next, the present inventor polishes a ruthenium-based metal at a high polishing rate when the content of abrasive grains is 0.10 parts by mass or more based on 100 parts by mass of the total content of abrasive grains and the content of water. It was found to be effective in removing.

以上のように、本発明に係るCMP用研磨液では、砥粒と、金属酸化剤と、水と、を含有し、金属酸化剤が、水酸化物イオンの授受を伴う酸化還元電位を有し、酸化還元電位が標準水素電極に対して0.68V以上であり、CMP用研磨液のpHが7.0〜13.0であり、砥粒の含有量が、砥粒の含有量及び水の含有量の合計100質量部に対して0.10質量部以上であることで、ルテニウム系金属を高研磨速度で研磨除去することができる。 As described above, the polishing liquid for CMP according to the present invention contains abrasive grains, a metal oxidizer, and water, and the metal oxidizer has an oxidation-reduction potential accompanied by transfer of hydroxide ions. , The oxidation-reduction potential is 0.68 V or more with respect to the standard hydrogen electrode, the pH of the polishing liquid for CMP is 7.0 to 13.0, the content of abrasive grains is the content of abrasive grains and water. When the content is 0.10 parts by mass or more based on 100 parts by mass in total, the ruthenium-based metal can be removed by polishing at a high polishing rate.

本発明者は、本発明に係るCMP用研磨液によってルテニウム系金属を高研磨速度で研磨除去(CMP除去)できる理由について以下のように推測している。すなわち、まず、ルテニウム系金属と、水酸化物イオンの授受を伴う0.68V以上の酸化還元電位を有する金属酸化剤とがpH7.0〜13.0の範囲の中性領域又はアルカリ領域において接触すると、ルテニウム系金属の表面に酸化ルテニウム層が高速度で形成される。次いで、砥粒の含有量及び水の含有量の合計100質量部に対して0.10質量部以上の砥粒を含有した研磨液で酸化ルテニウム層を研磨することで、高速度で酸化ルテニウム層を除去できる。酸化ルテニウム層が除去されると、その下層から新たなルテニウム系金属が現れ、再び金属酸化剤によって酸化される。これを繰り返すことで、ルテニウム系金属を高研磨速度で研磨除去できる。 The present inventor speculates as to the reason why the ruthenium-based metal can be removed by polishing (CMP removal) at a high polishing rate with the CMP polishing liquid according to the present invention. That is, first, a ruthenium-based metal is contacted with a metal oxidant having a redox potential of 0.68 V or higher accompanied by transfer of hydroxide ions in a neutral region or an alkaline region of pH 7.0 to 13.0. Then, a ruthenium oxide layer is formed on the surface of the ruthenium-based metal at a high speed. Then, the ruthenium oxide layer is polished at a high speed by polishing the ruthenium oxide layer with a polishing liquid containing 0.10 parts by mass or more of abrasive particles with respect to a total of 100 parts by mass of the content of abrasive particles and the content of water. Can be removed. When the ruthenium oxide layer is removed, a new ruthenium-based metal appears from the lower layer and is oxidized again by the metal oxidant. By repeating this, the ruthenium-based metal can be removed by polishing at a high polishing rate.

酸化還元電位は、標準水素電極に対して0.68〜0.90Vであることが好ましい。 The redox potential is preferably 0.68 to 0.90 V with respect to the standard hydrogen electrode.

ルテニウム系金属は、ルテニウム、ルテニウム合金及びルテニウム化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種を含んでいてもよい。 The ruthenium-based metal may include at least one selected from the group consisting of ruthenium, ruthenium alloys and ruthenium compounds.

金属酸化剤は、次亜塩素酸、亜塩素酸、次亜臭素酸、オルト過ヨウ素酸、キセノン酸、過キセノン酸及びこれらの塩からなる群より選ばれる少なくとも1種を含んでいてもよい。これにより、ルテニウム系金属の研磨速度を更に向上させることができる。 The metal oxidant may contain at least one selected from the group consisting of hypochlorous acid, chlorous acid, hypobromite acid, orthoperiodic acid, xenonic acid, perxenonic acid and salts thereof. Thereby, the polishing rate of the ruthenium-based metal can be further improved.

金属酸化剤は、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カルシウム、亜鉛素酸ナトリウム及び亜鉛素酸カルシウムからなる群より選ばれる少なくとも1種を含んでいてもよい。これにより、ルテニウム系金属の研磨速度を更に向上させることができる。 The metal oxidizing agent may include at least one selected from the group consisting of sodium hypochlorite, calcium hypochlorite, sodium zincate and calcium zincate. Thereby, the polishing rate of the ruthenium-based metal can be further improved.

本発明に係るCMP用研磨液は、酸化金属溶解剤を更に含有してもよい。酸化金属溶解剤は、有機酸を含むことが好ましい。これにより、金属のエッチングを容易に抑制することができる。 The polishing liquid for CMP according to the present invention may further contain a metal oxide dissolving agent. The metal oxide dissolving agent preferably contains an organic acid. As a result, metal etching can be easily suppressed.

本発明者は、金属防食剤が、前記金属酸化剤で酸化されたルテニウム系金属との間で錯体を形成しうる効果があり、金属防食剤を用いることによりルテニウム系金属を更に高速に研磨除去できることを見出した。本発明に係るCMP用研磨液は、金属防食剤を更に含有することができる。これにより、ルテニウム系金属の研磨速度を更に向上させることができる。また、CMP用研磨液が金属防食剤を含有することにより、研磨対象である基体が半導体基板である場合において、バリア金属と同時に研磨除去される導電性物質が腐食されてしまうことを抑制できる。 The present inventor has an effect that a metal anticorrosive agent can form a complex with a ruthenium-based metal oxidized by the metal oxidizing agent, and a ruthenium-based metal is removed by polishing at a higher speed by using a metal anticorrosive agent. I found that I could do it. The CMP polishing liquid according to the present invention may further contain a metal anticorrosive agent. Thereby, the polishing rate of the ruthenium-based metal can be further improved. In addition, when the polishing liquid for CMP contains the metal anticorrosive, it is possible to prevent the conductive substance that is polished and removed at the same time as the barrier metal from being corroded when the substrate to be polished is a semiconductor substrate.

金属防食剤は、イミダゾール骨格を有する化合物、トリアゾール骨格を有する化合物、テトラゾール骨格を有する化合物、ピラゾール骨格を有する化合物、及び、ピリミジン骨格を有する化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましい。これにより、ルテニウム系金属の研磨速度を更に向上させることができる。 The metal anticorrosive agent preferably contains at least one selected from the group consisting of a compound having an imidazole skeleton, a compound having a triazole skeleton, a compound having a tetrazole skeleton, a compound having a pyrazole skeleton, and a compound having a pyrimidine skeleton. .. Thereby, the polishing rate of the ruthenium-based metal can be further improved.

本発明に係るCMP用研磨液は、有機溶媒を更に含有することができる。これにより、ルテニウム系金属の研磨速度を更に向上させることができる。 The polishing liquid for CMP according to the present invention may further contain an organic solvent. Thereby, the polishing rate of the ruthenium-based metal can be further improved.

本発明に係る研磨方法は、表面に隆起部及び溝部を有する層間絶縁材料と、当該層間絶縁材料の表面に追従して設けられたバリア金属と、当該バリア金属を被覆するように設けられた導電性物質と、を有する基体における導電性物質を研磨して層間絶縁材料の隆起部上に位置するバリア金属を露出させる第1の研磨工程と、上述したCMP用研磨液を用いて、第1の研磨工程により露出したバリア金属を研磨して層間絶縁材料の隆起部を露出させる第2の研磨工程と、を備える。 The polishing method according to the present invention includes an interlayer insulating material having a raised portion and a groove portion on the surface, a barrier metal provided so as to follow the surface of the interlayer insulating material, and a conductive material provided so as to cover the barrier metal. A first polishing step of polishing a conductive material in a substrate having a conductive substance to expose a barrier metal located on a raised portion of an interlayer insulating material, and a first polishing step using the polishing liquid for CMP described above. A second polishing step in which the barrier metal exposed in the polishing step is polished to expose the raised portion of the interlayer insulating material.

層間絶縁材料は、シリコン系化合物及び有機ポリマーからなる群より選ばれる少なくとも1種を含んでいてもよい。 The interlayer insulating material may include at least one selected from the group consisting of silicon compounds and organic polymers.

導電性物質は、銅、銅合金、銅の酸化物及び銅合金の酸化物からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましい。 The conductive substance preferably contains at least one selected from the group consisting of copper, copper alloys, copper oxides, and copper alloy oxides.

バリア金属は、ルテニウム、ルテニウム合金及びルテニウム化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましい。 The barrier metal preferably contains at least one selected from the group consisting of ruthenium, ruthenium alloys and ruthenium compounds.

本発明によれば、従来のCMP用研磨液を用いた場合と比較して、少なくともルテニウム系金属の研磨速度を向上させることができる。本発明によれば、ルテニウム系金属の研磨へのCMP用研磨液の応用(使用)を提供できる。また、本発明によれば、ルテニウム系金属を含むバリア金属(例えば、バリア層)を有する基体の研磨への、前記CMP用研磨液の応用(使用)を提供できる。 According to the present invention, the polishing rate of at least ruthenium-based metal can be improved as compared with the case of using the conventional CMP polishing liquid. According to the present invention, it is possible to provide application (use) of a polishing liquid for CMP to polishing a ruthenium-based metal. Further, according to the present invention, it is possible to provide an application (use) of the polishing liquid for CMP to polishing a substrate having a barrier metal (for example, a barrier layer) containing a ruthenium-based metal.

ダマシン配線を形成するダマシン法を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the damascene method which forms a damascene wiring. 銅系金属及びバリア金属の間にシード層が設けられている基体(例えば、基板)を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the base|substrate (for example, substrate) in which the seed layer is provided between the copper type metal and the barrier metal. PVD法により形成された金属の状態を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the state of the metal formed by PVD method. 銅シード層に代えてルテニウム系金属が設けられている基板を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the board|substrate in which the ruthenium type metal is provided instead of the copper seed layer. シード層及びバリア金属の間にルテニウム系金属が設けられている基板を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the board|substrate in which the ruthenium type metal is provided between the seed layer and the barrier metal. CMP用研磨液を用いて基体(例えば、基板)を研磨する工程を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the process of polishing a base|substrate (for example, substrate) using the polishing liquid for CMP.

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

本明細書において、「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。本明細書に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階の数値範囲の上限値又は下限値は、他の段階の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。本明細書に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。 In the present specification, the numerical range indicated by using "to" indicates a range including the numerical values before and after "to" as the minimum value and the maximum value, respectively. In the numerical ranges described stepwise in this specification, the upper limit value or the lower limit value of the numerical range of a certain stage may be replaced with the upper limit value or the lower limit value of the numerical range of another stage. In the numerical range described in this specification, the upper limit value or the lower limit value of the numerical range may be replaced with the values shown in the examples.

本明細書に例示する材料は、特に断らない限り、1種類単独で又は2種類以上を混合して用いることができる。本明細書において、組成物中の各成分の量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。「層」及び「膜」との語は、平面図として観察したときに、全面に形成されている形状の構造に加え、一部に形成されている形状の構造も包含される。 Unless otherwise specified, the materials exemplified in this specification can be used alone or in combination of two or more. In the present specification, the amount of each component in the composition refers to the total amount of the plurality of substances present in the composition, unless a plurality of substances corresponding to each component are present in the composition. means. The terms "layer" and "film" include not only the structure of the shape formed on the entire surface but also the structure of the part formed when observed as a plan view.

<CMP用研磨液>
本実施形態に係るCMP用研磨液は、ルテニウム系金属を研磨するためのCMP用研磨液である。本実施形態に係るCMP用研磨液は、砥粒と、金属酸化剤と、水と、を少なくとも含有する。本実施形態に係るCMP用研磨液の前記金属酸化剤は、水酸化物イオンの授受を伴う酸化還元電位を有し、その酸化還元電位は、標準水素電極に対して0.68V以上である。本実施形態に係るCMP用研磨液のpHは、7.0〜13.0(7.0以上13.0以下)である。本実施形態に係るCMP用研磨液において、砥粒の含有量は、砥粒の含有量及び水の含有量の合計100質量部に対して0.10質量部以上である。
<CMP polishing liquid>
The CMP polishing liquid according to the present embodiment is a CMP polishing liquid for polishing a ruthenium-based metal. The CMP polishing liquid according to the present embodiment contains at least abrasive grains, a metal oxidizer, and water. The metal oxidizing agent of the polishing liquid for CMP according to this embodiment has an oxidation-reduction potential accompanied by transfer of hydroxide ions, and the oxidation-reduction potential is 0.68 V or more with respect to the standard hydrogen electrode. The pH of the polishing liquid for CMP according to the present embodiment is 7.0 to 13.0 (7.0 or more and 13.0 or less). In the CMP polishing liquid according to the present embodiment, the content of the abrasive grains is 0.10 parts by mass or more with respect to the total 100 parts by mass of the content of the abrasive grains and the content of water.

[CMP用研磨液のpH]
本実施形態に係るCMP用研磨液のpHは、ルテニウム系金属の研磨速度が高速化する観点から、7.0〜13.0であり、7.0以上13.0未満であってもよい。本実施形態に係るCMP用研磨液のpHは、ルテニウム系金属の研磨速度が更に高速化する観点から、7.5〜12.0であることが好ましい。また、本実施形態に係るCMP用研磨液のpHは、砥粒の分散性が向上する観点から、8.0〜12.0であることがより好ましく、9.0〜11.5であることが更に好ましい。pHが7.0以上であることにより、pH7.0未満の領域と比べ、付加的効果として、バリア金属の研磨速度と比較して導電性物質(例えば、銅及び銅合金等の金属)のエッチング速度を抑制することができる。また、pHが13.0より大きいと、ルテニウム系金属が腐食されてしまうため、CMP用研磨液で研磨した基体(例えば、基板)の表面に凹凸が生じ易くなる。pHは、液温25℃におけるpHと定義する。
[PH of polishing liquid for CMP]
The pH of the CMP polishing liquid according to the present embodiment is 7.0 to 13.0, and may be 7.0 or more and less than 13.0, from the viewpoint of increasing the polishing rate of the ruthenium-based metal. The pH of the CMP polishing liquid according to the present embodiment is preferably 7.5 to 12.0 from the viewpoint of further increasing the polishing rate of the ruthenium-based metal. Further, the pH of the CMP polishing liquid according to the present embodiment is more preferably 8.0 to 12.0, and more preferably 9.0 to 11.5, from the viewpoint of improving the dispersibility of the abrasive grains. Is more preferable. Since the pH is 7.0 or higher, etching of the conductive material (for example, metal such as copper and copper alloy) is compared with the polishing rate of the barrier metal as an additional effect as compared with the region of pH lower than 7.0. The speed can be suppressed. If the pH is higher than 13.0, the ruthenium-based metal will be corroded, so that the surface of the substrate (for example, substrate) polished by the CMP polishing liquid is likely to have irregularities. The pH is defined as the pH at a liquid temperature of 25°C.

本実施形態に係るCMP用研磨液のpHは、7.0〜13.0である必要があり、金属酸化剤(例えば、有機酸)、酸化金属溶解剤等の含有量を調整することで所望のpHに調整することができる。また、本実施形態に係るCMP用研磨液のpHは、水酸化カリウムを添加することによっても調整可能である。さらに、アミノ酸、アンモニア、水酸化ナトリウム、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド等のアルカリ成分の添加でもpHを調整可能である。 The pH of the polishing liquid for CMP according to the present embodiment needs to be 7.0 to 13.0 and is desired by adjusting the content of a metal oxidizing agent (for example, an organic acid), a metal oxide dissolving agent, or the like. Can be adjusted to pH. The pH of the CMP polishing liquid according to the present embodiment can also be adjusted by adding potassium hydroxide. Further, the pH can be adjusted by adding an alkaline component such as amino acid, ammonia, sodium hydroxide or tetramethylammonium hydroxide.

本実施形態においてCMP用研磨液のpHは、pHメータ(例えば、横河電機株式会社製の型番:PH81)で測定することができる。CMP用研磨液のpHとしては、標準緩衝液(フタル酸塩pH緩衝液[pH:4.01(25℃)]、中性リン酸塩pH緩衝液[pH:6.86(25℃)]及びホウ酸塩pH緩衝液[pH:9.12(25℃)])を用いて3点校正した後、電極をCMP用研磨液に入れ、2分以上経過して安定した後の値を採用することができる。 In this embodiment, the pH of the polishing liquid for CMP can be measured with a pH meter (for example, model number: PH81 manufactured by Yokogawa Electric Co., Ltd.). The pH of the polishing liquid for CMP is a standard buffer solution (phthalate pH buffer solution [pH: 4.01 (25°C)], neutral phosphate pH buffer solution [pH: 6.86 (25°C)]. And borate pH buffer [pH: 9.12 (25°C)]), and after calibrating at 3 points, put the electrode into the polishing liquid for CMP and use the value after 2 minutes or more to stabilize can do.

以下、CMP用研磨液の構成成分等について説明する。 The constituent components of the CMP polishing liquid will be described below.

[砥粒]
本実施形態に係るCMP用研磨液は、砥粒を含有する。砥粒(砥粒表面)は、砥粒の凝集を容易に抑制できる観点から、負のゼータ電位(負電荷)を有していることが好ましく、−5mV以下のゼータ電位を有していることがより好ましく、−10mV以下のゼータ電位を有していることが更に好ましく、−20mV以下のゼータ電位を有していることが特に好ましい。なお、砥粒のゼータ電位は、一般に市販されている砥粒(負電荷を有する砥粒)を使用することで容易に調整することができる。
[Abrasive]
The CMP polishing liquid according to the present embodiment contains abrasive grains. The abrasive grains (abrasive grain surface) preferably have a negative zeta potential (negative charge) from the viewpoint of easily suppressing aggregation of the abrasive grains, and have a zeta potential of -5 mV or less. Is more preferable, the zeta potential of −10 mV or less is more preferable, and the zeta potential of −20 mV or less is particularly preferable. The zeta potential of the abrasive grains can be easily adjusted by using generally commercially available abrasive grains (abrasive grains having a negative charge).

なお、本実施形態に係るCMP用研磨液のようにpHが中性領域又はアルカリ性領域である場合、このようなCMP用研磨液中においてコロイダルシリカ粒子は、−20mV以下のゼータ電位を有する傾向がある。このように砥粒が−20mV以下のゼータ電位を有する場合、研磨砥粒の凝集を容易に抑制することが可能であり、CMP用研磨液中によく分散させることができる。 When the pH is in the neutral region or the alkaline region as in the CMP polishing liquid according to the present embodiment, the colloidal silica particles in such a CMP polishing liquid tend to have a zeta potential of -20 mV or less. is there. When the abrasive grains have a zeta potential of -20 mV or less as described above, it is possible to easily suppress the agglomeration of the abrasive grains and to disperse them well in the CMP polishing liquid.

CMP用研磨液中での砥粒のゼータ電位の測定には、例えば、スペクトリス株式会社製、商品名:Zetasizer 3000 HS(「Zetasizer」は登録商標。)を使用できる。より具体的には、Zetasizer 3000 HSの推奨される散乱光量となるようにCMP用研磨液を水で希釈して、室温(25℃)にて測定する。 To measure the zeta potential of the abrasive grains in the CMP polishing liquid, for example, Spectris Co., Ltd., trade name: Zetasizer 3000 HS (“Zetasizer” is a registered trademark) can be used. More specifically, the polishing liquid for CMP is diluted with water so that the recommended scattered light amount of Zetasizer 3000 HS is obtained, and the measurement is performed at room temperature (25° C.).

砥粒は、特に制限はないが、シリカ、アルミナ、セリア、チタニア、ジルコニア、ゲルマニア及びこれらの変性物からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましい。シリカとしては、コロイダルシリカを用いてもよい。上記変性物としては、例えば、シリカ、アルミナ、セリア、チタニア、ジルコニア、ゲルマニア等の砥粒粒子の表面をアルキル基で変性したものが挙げられる。砥粒粒子の表面をアルキル基で変性する方法としては、特に制限はないが、例えば、砥粒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。 The abrasive grain is not particularly limited, but preferably contains at least one selected from the group consisting of silica, alumina, ceria, titania, zirconia, germania and modified products thereof. Colloidal silica may be used as the silica. Examples of the modified products include silica, alumina, ceria, titania, zirconia, germania, and the like, whose surface is modified with an alkyl group. The method of modifying the surface of the abrasive particles 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 abrasive particle with an alkoxysilane having an alkyl group.

砥粒は、1種類単独で又は2種類以上を混合して用いることができる。 The abrasive grains may be used alone or in combination of two or more.

本実施形態に係るCMP用研磨液は、平均粒子径が10〜100nmである砥粒を含有することが好ましく、平均粒子径が10〜100nmであり且つコロイダルシリカを含む砥粒を含有することがより好ましい。また、本実施形態に係るCMP用研磨液は、平均粒子径が25〜80nmである砥粒を含有することが好ましく、平均粒子径が25〜80nmであり且つコロイダルシリカを含む砥粒を含有することがより好ましい。平均粒子径が10nm以上であれば、バリア金属の研磨速度が低くなることを容易に抑制できる。平均粒子径が100nm以下であれば、CMP用研磨液中での砥粒の分散安定性が低下することを容易に抑制できる。 The polishing liquid for CMP according to the present embodiment preferably contains abrasive grains having an average particle diameter of 10 to 100 nm, and contains abrasive grains having an average particle diameter of 10 to 100 nm and containing colloidal silica. More preferable. Further, the polishing liquid for CMP according to the present embodiment preferably contains abrasive grains having an average particle size of 25 to 80 nm, and contains abrasive grains having an average particle size of 25 to 80 nm and containing colloidal silica. Is more preferable. When the average particle size is 10 nm or more, it is possible to easily suppress a decrease in the polishing rate of the barrier metal. When the average particle diameter is 100 nm or less, it is possible to easily suppress deterioration of dispersion stability of abrasive grains in the CMP polishing liquid.

ここで、前記「平均粒子径」とは、例えば、下記の方法により測定することができる。すなわち、適量のCMP用研磨液を量り取り、動的光散乱方式粒度分布計が必要とする散乱光強度の範囲に入るように必要に応じてCMP用研磨液を水で希釈して測定サンプルを調製する。次に、この測定サンプルを動的光散乱方式粒度分布計に投入して測定を行い、D50として得られる値を平均粒子径とする。このような機能を有する動的光散乱方式の粒度分布計としては、例えば、BECKMAN COULTER社製、商品名:COULTER N5型(「COULTER」は登録商標。)が挙げられる。また、粒度分布測定結果のD50の値をCMP用研磨液中の砥粒の平均粒子径(以下、平均粒子径という。)とすることができる。 Here, the “average particle size” can be measured, for example, by the following method. That is, an appropriate amount of the CMP polishing liquid is weighed, and the CMP polishing liquid is diluted with water as necessary so that a measurement sample is obtained so that it falls within the range of the scattered light intensity required by the dynamic light scattering particle size distribution analyzer. Prepare. Next, this measurement sample is put into a dynamic light scattering type particle size distribution meter for measurement, and the value obtained as D50 is taken as the average particle size. As a dynamic light scattering type particle size distribution analyzer having such a function, for example, BECKMAN COULTER, trade name: COULTER N5 type (“COULTER” is a registered trademark) can be mentioned. Further, the value of D50 of the particle size distribution measurement result can be used as the average particle diameter of the abrasive grains in the CMP polishing liquid (hereinafter referred to as the average particle diameter).

砥粒の含有量は、ルテニウム系金属の研磨速度の低下を抑制する観点から、砥粒の含有量及び水の含有量の合計100質量部に対して0.10質量部以上である。砥粒の含有量は、ルテニウム系金属の研磨速度が更に高速化する観点から、砥粒の含有量及び水の含有量の合計100質量部に対して、0.20質量部以上が好ましく、0.50質量部以上がより好ましく、1.00質量部以上が更に好ましく、1.50質量部以上が特に好ましく、2.00質量部以上が極めて好ましく、2.50質量部以上が非常に好ましい。砥粒の前記含有量は、5.00質量部以上であってもよく、7.50質量部以上であってもよく、10.00質量部以上であってもよい。砥粒の含有量は、研磨キズの発生が抑制され易い傾向がある観点から、砥粒の含有量及び水の含有量の合計100質量部に対して、50.00質量部以下が好ましく、40.00質量部以下がより好ましく、25.00質量部以下が更に好ましく、20.00質量部以下が特に好ましく、15.00質量部以下が極めて好ましい。 The content of the abrasive grains is 0.10 parts by mass or more based on 100 parts by mass of the total content of the abrasive grains and the content of water, from the viewpoint of suppressing a decrease in the polishing rate of the ruthenium-based metal. The content of the abrasive grains is preferably 0.20 parts by mass or more, based on 100 parts by mass of the total content of the abrasive grains and the content of water, from the viewpoint of further increasing the polishing rate of the ruthenium-based metal. It is more preferably 0.50 parts by mass or more, still more preferably 1.00 parts by mass or more, particularly preferably 1.50 parts by mass or more, very preferably 2.00 parts by mass or more, and very preferably 2.50 parts by mass or more. The content of the abrasive grains may be 5.00 parts by mass or more, 7.50 parts by mass or more, or 10.00 parts by mass or more. The content of the abrasive grains is preferably 50.00 parts by mass or less, based on 100 parts by mass of the total content of the abrasive grains and the content of water, from the viewpoint that the occurrence of polishing scratches is likely to be suppressed, and 40 It is more preferably 0.000 parts by mass or less, further preferably 25.00 parts by mass or less, particularly preferably 20.00 parts by mass or less, and most preferably 15.00 parts by mass or less.

[金属酸化剤]
本実施形態に係るCMP用研磨液は、金属酸化剤を含有する。前記金属酸化剤は、水酸化物イオンの授受を伴う酸化還元電位を有している。本実施形態に係るCMP用研磨液は、ルテニウム系金属の研磨速度を向上させる観点から、標準水素電極(NHE)に対して0.68V以上である酸化還元電位を有する金属酸化剤Aを含有している。前記酸化還元電位は、ルテニウム系金属の研磨速度を更に向上させる観点から、0.70V以上が好ましく、0.75V以上がより好ましく、0.80V以上が更に好ましく、0.85V以上が特に好ましい。前記酸化還元電位は、ルテニウム系金属の研磨速度を更に向上させる観点から、0.90V以下が好ましく、0.89V以下がより好ましい。これらの観点から、前記酸化還元電位は、0.68〜0.90Vが好ましく、0.68〜0.89Vがより好ましく、0.70〜0.90Vであってもよい。
[Metal oxidizer]
The CMP polishing liquid according to the present embodiment contains a metal oxidizing agent. The metal oxidant has a redox potential accompanied by transfer of hydroxide ions. The polishing liquid for CMP according to the present embodiment contains a metal oxidizer A having a redox potential of 0.68 V or more with respect to a standard hydrogen electrode (NHE) from the viewpoint of improving the polishing rate of a ruthenium-based metal. ing. From the viewpoint of further improving the ruthenium-based metal polishing rate, the redox potential is preferably 0.70 V or higher, more preferably 0.75 V or higher, further preferably 0.80 V or higher, and particularly preferably 0.85 V or higher. The redox potential is preferably 0.90 V or less, and more preferably 0.89 V or less, from the viewpoint of further improving the polishing rate of the ruthenium-based metal. From these viewpoints, the redox potential is preferably 0.68 to 0.90 V, more preferably 0.68 to 0.89 V, and may be 0.70 to 0.90 V.

金属酸化剤Aとしては、特に制限はないが、次亜塩素酸、亜塩素酸、次亜臭素酸、オルト過ヨウ素酸、キセノン酸、過キセノン酸、これらの塩等が挙げられる。前記塩としては、アンモニウム塩、カリウム塩、ナトリウム塩、カルシウム塩等が挙げられる。具体的には例えば、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カルシウム、亜鉛素酸ナトリウム及び亜鉛素酸カルシウムが挙げられる。次亜塩素酸イオン(ClO)を含む次亜塩素酸及び次亜塩素酸塩は、式「Cl + 2OH ⇔ ClO + HO +2e」のとおりに水酸化物イオンの授受を伴う酸化還元電位(0.89V)を有している。前記金属酸化剤Aとしては、ルテニウム系金属の研磨速度を更に向上させる観点から、ヒドロキシルアミン及び酸化銀からなる群より選ばれる少なくとも1種を用いてもよい。 The metal oxidizer A is not particularly limited, but examples thereof include hypochlorous acid, chlorous acid, hypobromite, orthoperiodic acid, xenonic acid, perxenonic acid, and salts thereof. Examples of the salt include ammonium salt, potassium salt, sodium salt, calcium salt and the like. Specific examples include sodium hypochlorite, calcium hypochlorite, sodium zincate and calcium zincate. Hypochlorous acid and hypochlorite containing hypochlorite ion (ClO ) exchange a hydroxide ion according to the formula “Cl +2OH ⇔ ClO +H 2 O +2e ”. It has an associated redox potential (0.89 V). As the metal oxidizer A, at least one selected from the group consisting of hydroxylamine and silver oxide may be used from the viewpoint of further improving the polishing rate of a ruthenium-based metal.

本実施形態に係るCMP用研磨液は、標準水素電極に対して0.68V未満の酸化還元電位(水酸化物イオンの授受を伴う酸化還元電位)を有する金属酸化剤Bを更に含有してもよい。金属酸化剤Bとしては、アンモニア等が挙げられる。 The polishing liquid for CMP according to the present embodiment may further contain a metal oxidant B having a redox potential of less than 0.68 V (a redox potential accompanied by transfer of hydroxide ions) with respect to the standard hydrogen electrode. Good. Examples of the metal oxidizer B include ammonia.

金属酸化剤A及び金属酸化剤Bのそれぞれは、1種類単独で又は2種類以上を混合して用いることができる。 Each of the metal oxidizer A and the metal oxidizer B can be used alone or in combination of two or more.

金属酸化剤の含有量(金属酸化剤A及び金属酸化剤Bの合計量)は、金属が充分に酸化され易く、ルテニウム系金属の研磨速度が更に向上する傾向がある観点から、砥粒の含有量及び水の含有量の合計100質量部に対して、0.005質量部以上が好ましく、0.01質量部以上がより好ましく、0.02質量部以上が更に好ましく、0.025質量部以上が特に好ましい。金属酸化剤の前記含有量は、0.05質量部以上であってもよく、0.10質量部以上であってもよく、0.50質量部以上であってもよく、1.00質量部以上であってもよく、1.50質量部以上であってもよい。金属酸化剤の含有量(金属酸化剤A及び金属酸化剤Bの合計量)は、被研磨面に荒れが生じることが容易に抑制される傾向がある観点から、砥粒の含有量及び水の含有量の合計100質量部に対して、5.00質量部以下が好ましく、4.00質量部以下がより好ましく、2.00質量部以下が更に好ましい。これらの観点から、金属酸化剤の含有量(金属酸化剤A及び金属酸化剤Bの合計量)は、砥粒の含有量及び水の含有量の合計100質量部に対して、0.005〜5.00質量部が好ましく、0.01〜4.00質量部がより好ましく、0.02〜2.00質量部が更に好ましい。 The content of the metal oxidizer (the total amount of the metal oxidizer A and the metal oxidizer B) is sufficient to oxidize the metal and tends to further improve the polishing rate of the ruthenium-based metal. 0.005 parts by mass or more is preferable, 0.01 parts by mass or more is more preferable, 0.02 parts by mass or more is further preferable, and 0.025 parts by mass or more is per 100 parts by mass of the total amount and the content of water. Is particularly preferable. The content of the metal oxidizing agent may be 0.05 parts by mass or more, 0.10 parts by mass or more, 0.50 parts by mass or more, and 1.00 parts by mass. It may be the above or 1.50 parts by mass or more. The content of the metal oxidizer (the total amount of the metal oxidizer A and the metal oxidizer B) is such that the occurrence of roughness on the surface to be polished tends to be easily suppressed, and the content of the abrasive grains and water The total content is 100 parts by mass, preferably 5.00 parts by mass or less, more preferably 4.00 parts by mass or less, and further preferably 2.00 parts by mass or less. From these viewpoints, the content of the metal oxidizer (the total amount of the metal oxidizer A and the metal oxidizer B) is 0.005 to 100 parts by mass in total of the content of the abrasive grains and the content of water. 5.00 parts by mass is preferable, 0.01 to 4.00 parts by mass is more preferable, and 0.02 to 2.00 parts by mass is further preferable.

金属酸化剤Aの含有量は、金属が充分に酸化され易く、ルテニウム系金属の研磨速度が更に向上する傾向がある観点から、砥粒の含有量及び水の含有量の合計100質量部に対して、0.005質量部以上が好ましく、0.01質量部以上がより好ましく、0.02質量部以上が更に好ましく、0.025質量部以上が特に好ましい。金属酸化剤Aの前記含有量は、0.03質量部以上であってもよく、0.04質量部以上であってもよく、0.05質量部以上であってもよい。金属酸化剤Aの含有量は、被研磨面に荒れが生じることが容易に抑制される傾向がある観点から、砥粒の含有量及び水の含有量の合計100質量部に対して、5質量部以下が好ましく、4質量部以下がより好ましく、2質量部以下が更に好ましい。 The content of the metal oxidizer A is such that the metal is easily oxidized sufficiently and the polishing rate of the ruthenium-based metal tends to be further improved, so that the total content of the abrasive grains and the content of water is 100 parts by mass. 0.005 parts by mass or more is preferable, 0.01 parts by mass or more is more preferable, 0.02 parts by mass or more is further preferable, and 0.025 parts by mass or more is particularly preferable. The content of the metal oxidizer A may be 0.03 parts by mass or more, 0.04 parts by mass or more, and may be 0.05 parts by mass or more. The content of the metal oxidizer A is 5 parts by mass with respect to the total of 100 parts by mass of the content of the abrasive grains and the content of water from the viewpoint that roughening of the surface to be polished tends to be easily suppressed. It is preferably at most 4 parts by mass, more preferably at most 4 parts by mass, still more preferably at most 2 parts by mass.

金属酸化剤の含有量(金属酸化剤A及び金属酸化剤Bの合計量)における金属酸化剤Aの含有量の比率(金属酸化剤Aの含有量/金属酸化剤A及び金属酸化剤Bの合計量)は、金属が充分に酸化され易く、ルテニウム系金属の研磨速度が更に向上する傾向がある観点から、0.5質量%以上が好ましく、1.0質量%以上がより好ましく、1.5質量%以上が更に好ましい。金属酸化剤の含有量における金属酸化剤Aの含有量の比率の上限は、100質量%以下である。金属酸化剤の含有量における金属酸化剤Aの含有量の比率は、10質量%以下であってもよく、5質量%以下であってもよく、3.5質量%以下であってもよく、2.0質量%以下であってもよい。 Ratio of the content of the metal oxidizer A in the content of the metal oxidizer (the total amount of the metal oxidizer A and the metal oxidizer B) (the content of the metal oxidizer A/the total of the metal oxidizer A and the metal oxidizer B) The amount) is preferably 0.5% by mass or more, more preferably 1.0% by mass or more, and 1.5 from the viewpoint that the metal is easily oxidized sufficiently and the polishing rate of the ruthenium-based metal tends to be further improved. It is more preferably at least mass%. The upper limit of the ratio of the content of the metal oxidizing agent A to the content of the metal oxidizing agent is 100% by mass or less. The ratio of the content of the metal oxidant A to the content of the metal oxidant may be 10% by mass or less, 5% by mass or less, or 3.5% by mass or less, It may be 2.0% by mass or less.

[酸化金属溶解剤]
本実施形態に係るCMP用研磨液は、酸化金属溶解剤を含有してもよい。酸化金属溶解剤としては、例えば、有機酸、有機酸エステル、有機酸の塩(例えば、アンモニウム塩)、無機酸、無機酸の塩(例えば、アンモニウム塩)等の化合物(後述する金属防食剤に該当する化合物、及び、金属酸化剤に該当する化合物を除く)が挙げられ、水溶性であれば特に制限はない。酸化金属溶解剤としては、炭酸グアニジン、ジアミノピリジン(例えば、2,3−ジアミノピリジン)、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、p−トルエンスルホン酸、乳酸、キナルジン酸等の有機酸;これらの有機酸エステル;前記有機酸のアンモニウム塩;塩酸、クロム酸等の無機酸;塩化アンモニウム、重クロム酸アンモニウム、二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、金属のエッチングが抑制され易い観点から、有機酸が好ましい。有機酸としては、例えば、炭酸グアニジン、ジアミノピリジン、グリコール酸、乳酸、コハク酸、アジピン酸、グルタル酸、リンゴ酸、マロン酸、マレイン酸、酒石酸、安息香酸、サリチル酸、キナルジン酸、酪酸及び吉草酸からなる群より選ばれる少なくとも1種が好ましい。酸化金属溶解剤は、1種類単独で又は2種類以上を混合して用いることができる。
[Metal oxide dissolving agent]
The polishing liquid for CMP according to this embodiment may contain a metal oxide dissolving agent. Examples of the metal oxide-dissolving agent include compounds such as organic acids, organic acid esters, salts of organic acids (for example, ammonium salts), inorganic acids, salts of inorganic acids (for example, ammonium salts) (for metal anticorrosive agents described later). Corresponding compounds and compounds corresponding to metal oxidizers) are included, and there is no particular limitation as long as they are water-soluble. Examples of the metal oxide dissolving agent include guanidine carbonate, diaminopyridine (for example, 2,3-diaminopyridine), formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, 2-methylbutyric acid, n-hexanoic acid, 3,3-dimethyl. Butyric 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, malon Organic acids such as acids, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, maleic acid, phthalic acid, malic acid, tartaric acid, citric acid, p-toluenesulfonic acid, lactic acid, quinaldic acid; these organic acid esters; Examples thereof include ammonium salts of organic acids; inorganic acids such as hydrochloric acid and chromic acid; ammonium salts of inorganic acids such as ammonium chloride, ammonium dichromate, and ammonium dichromate. Among these, organic acids are preferable from the viewpoint of easily suppressing metal etching. Examples of the organic acid include guanidine carbonate, diaminopyridine, glycolic acid, lactic acid, succinic acid, adipic acid, glutaric acid, malic acid, malonic acid, maleic acid, tartaric acid, benzoic acid, salicylic acid, quinaldic acid, butyric acid and valeric acid. At least one selected from the group consisting of is preferred. The metal oxide dissolving agent may be used alone or in combination of two or more.

酸化金属溶解剤の含有量は、ルテニウム系金属が更に高速に研磨除去される観点、並びに、導電性物質及びバリア金属の研磨速度の低下が抑制され易い傾向がある観点から、砥粒の含有量及び水の含有量の合計100質量部に対して、0.02質量部以上が好ましく、0.03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、0.10質量部以上が特に好ましい。酸化金属溶解剤の前記含有量は、0.30質量部以上であってもよく、0.50質量部以上であってもよく、0.60質量部以上であってもよく、0.70質量部以上であってもよく、1.00質量部以上であってもよく、1.20質量部以上であってもよく、1.50質量部以上であってもよく、1.70質量部以上であってもよい。酸化金属溶解剤の含有量は、エッチングの抑制が容易であり、被研磨面に荒れが生じることが容易に抑制される傾向がある観点から、砥粒の含有量及び水の含有量の合計100質量部に対して、5.00質量部以下が好ましく、3.00質量部以下がより好ましく、2.00質量部以下が更に好ましい。これらの観点から、酸化金属溶解剤の含有量は、砥粒の含有量及び水の含有量の合計100質量部に対して、0.02〜5.00質量部が好ましく、0.03〜3.00質量部がより好ましく、0.05〜2.00質量部が更に好ましい。 The content of the metal oxide dissolving agent is the content of the abrasive grains from the viewpoint that the ruthenium-based metal is removed by polishing at a higher speed, and that the reduction in the polishing rate of the conductive substance and the barrier metal tends to be suppressed. And 0.02 parts by mass or more, more preferably 0.03 parts by mass or more, further preferably 0.05 parts by mass or more, and 0.10 parts by mass or more with respect to a total of 100 parts by mass of the water content. Particularly preferred. The content of the metal oxide dissolving agent may be 0.30 parts by mass or more, 0.50 parts by mass or more, 0.60 parts by mass or more, 0.70 parts by mass. Parts or more, 1.00 parts by mass or more, 1.20 parts by mass or more, 1.50 parts by mass or more, 1.70 parts by mass or more May be The content of the metal oxide dissolving agent is 100 in total of the content of the abrasive grains and the content of water from the viewpoint that the etching is easily suppressed and the surface to be polished is easily suppressed from being roughened. The amount is preferably 5.00 parts by mass or less, more preferably 3.00 parts by mass or less, still more preferably 2.00 parts by mass or less, relative to the parts by mass. From these viewpoints, the content of the metal oxide dissolving agent is preferably 0.02 to 5.00 parts by mass, and 0.03 to 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the content of the abrasive grains and the content of water. 0.00 parts by mass is more preferable, and 0.05 to 2.00 parts by mass is further preferable.

[金属防食剤]
本実施形態に係るCMP用研磨液は、金属防食剤を含有していてもよい。金属防食剤としては、金属表面に対して保護膜を形成する作用を有する物質であれば特に制限はないが、効果を発揮するために有効な量の水溶性を有していれば、従来公知の物質を特に制限なく使用することができる。金属防食剤は、1種類単独で又は2種類以上を混合して用いることができる。金属防食剤としては、具体的には、アントラニル酸、サリチルアルドキシム、イミダゾール骨格を有する化合物(以下「イミダゾール化合物」と表記する。)、トリアゾール骨格を有する化合物(以下「トリアゾール化合物」と表記する。)、テトラゾール骨格を有する化合物(以下「テトラゾール化合物」と表記する。)、ピラゾール骨格を有する化合物(以下「ピラゾール化合物」と表記する。)、ピリミジン骨格を有する化合物(以下「ピリミジン化合物」と表記する。)等が挙げられる。中でも、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、ピラゾール化合物及びピリミジン化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種が好ましく、トリアゾール化合物がより好ましい。
[Metallic anticorrosive]
The CMP polishing liquid according to the present embodiment may contain a metal anticorrosive agent. The metal anticorrosive agent is not particularly limited as long as it is a substance having an action of forming a protective film on the metal surface, but conventionally known as long as it has an effective amount of water solubility to exert the effect. The substances described above can be used without particular limitation. The metal anticorrosive agent may be used alone or in combination of two or more. Specific examples of the metal anticorrosive agent include anthranilic acid, salicylaldoxime, a compound having an imidazole skeleton (hereinafter referred to as “imidazole compound”), and a compound having a triazole skeleton (hereinafter referred to as “triazole compound”). ), a compound having a tetrazole skeleton (hereinafter referred to as “tetrazole compound”), a compound having a pyrazole skeleton (hereinafter referred to as “pyrazole compound”), a compound having a pyrimidine skeleton (hereinafter referred to as “pyrimidine compound”). .) and the like. Among them, at least one selected from the group consisting of imidazole compounds, triazole compounds, tetrazole compounds, pyrazole compounds and pyrimidine compounds is preferable, and triazole compounds are more preferable.

イミダゾール化合物としては、2−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾール、2−イソプロピルイミダゾール、2−プロピルイミダゾール、2−ブチルイミダゾール、4−メチルイミダゾール、2、4−ジメチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、2−アミノイミダゾール等が挙げられる。 Examples of the imidazole compound include 2-methylimidazole, 2-ethylimidazole, 2-isopropylimidazole, 2-propylimidazole, 2-butylimidazole, 4-methylimidazole, 2,4-dimethylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole. , 2-undecylimidazole, 2-aminoimidazole and the like.

トリアゾール化合物としては、1,2,3−トリアゾール;1,2,4−トリアゾール;3−アミノ−1H−1,2,4−トリアゾール、1−アセチル−1H−1,2,3−トリアゾロ[4,5−b]ピリジン、1H−1,2,3−トリアゾロ[4,5−b]ピリジン、1,2,4−トリアゾロ[4,3−a]ピリジン−3(2H)−オン、3H−1,2,3−トリアゾロ[4,5−b]ピリジン−3−オール等のトリアゾール誘導体;ベンゾトリアゾール;1−ヒドロキシベンゾトリアゾール、1−ジヒドロキシプロピルベンゾトリアゾール、2,3−ジカルボキシプロピルベンゾトリアゾール、4−ヒドロキシベンゾトリアゾール、4−カルボキシル−1H−ベンゾトリアゾール、4−カルボキシル−1H−ベンゾトリアゾールメチルエステル、4−カルボキシル−1H−ベンゾトリアゾールブチルエステル、4−カルボキシル−1H−ベンゾトリアゾールオクチルエステル、5−ヘキシルベンゾトリアゾール、[1,2,3−ベンゾトリアゾリル−1−メチル][1,2,4−トリアゾリル−1−メチル][2−エチルヘキシル]アミン、トリルトリアゾール、ナフトトリアゾール、ビス[(1−ベンゾトリアゾリル)メチル]ホスホン酸、3−アミノトリアゾール等のベンゾトリアゾール誘導体などが挙げられる。中でも、ベンゾトリアゾール及びベンゾトリアゾール誘導体からなる群より選ばれる少なくとも1種が好ましい。 Examples of the triazole compound include 1,2,3-triazole; 1,2,4-triazole; 3-amino-1H-1,2,4-triazole and 1-acetyl-1H-1,2,3-triazolo[4. ,5-b]Pyridine, 1H-1,2,3-triazolo[4,5-b]pyridine, 1,2,4-triazolo[4,3-a]pyridin-3(2H)-one, 3H- Triazole derivatives such as 1,2,3-triazolo[4,5-b]pyridin-3-ol; benzotriazole; 1-hydroxybenzotriazole, 1-dihydroxypropylbenzotriazole, 2,3-dicarboxypropylbenzotriazole, 4-hydroxybenzotriazole, 4-carboxyl-1H-benzotriazole, 4-carboxyl-1H-benzotriazole methyl ester, 4-carboxyl-1H-benzotriazole butyl ester, 4-carboxyl-1H-benzotriazole octyl ester, 5- Hexylbenzotriazole, [1,2,3-benzotriazolyl-1-methyl][1,2,4-triazolyl-1-methyl][2-ethylhexyl]amine, tolyltriazole, naphthotriazole, bis[(1 Examples thereof include benzotriazolyl)methyl]phosphonic acid and benzotriazole derivatives such as 3-aminotriazole. Among them, at least one selected from the group consisting of benzotriazole and benzotriazole derivatives is preferable.

テトラゾール化合物としては、1H−テトラゾール、5−アミノ−1H−テトラゾール、5−メチル−1H−テトラゾール、5−フェニル−1H−テトラゾール、1−(2−ジアミノエチル)−5−メルカプトテトラゾール等が挙げられる。 Examples of the tetrazole compound include 1H-tetrazole, 5-amino-1H-tetrazole, 5-methyl-1H-tetrazole, 5-phenyl-1H-tetrazole, 1-(2-diaminoethyl)-5-mercaptotetrazole and the like. ..

ピラゾール化合物としては、3,5−ジメチルピラゾール、3−アミノ−5−メチルピラゾール、4−メチルピラゾール、3−アミノ−5−ヒドロキシピラゾール等が挙げられる。 Examples of the pyrazole compound include 3,5-dimethylpyrazole, 3-amino-5-methylpyrazole, 4-methylpyrazole, 3-amino-5-hydroxypyrazole and the like.

ピリミジン化合物としては、ピリミジン、1,2,4−トリアゾロ[1,5−a]ピリミジン、1,3,4,6,7,8−ヘキサハイドロ−2H−ピリミド[1,2−a]ピリミジン、1,3−ジフェニル−ピリミジン−2,4,6−トリオン、1,4,5,6−テトラハイドロピリミジン、2,4,5,6−テトラアミノピリミジンサルフェイト、2,4,5−トリハイドロキシピリミジン、2,4,6−トリアミノピリミジン、2,4,6−トリクロロピリミジン、2,4,6−トリメトキシピリミジン、2,4,6−トリフェニルピリミジン、2,4−ジアミノ−6−ヒドロキシルピリミジン、2,4−ジアミノピリミジン、2−アセトアミドピリミジン、2−アミノピリミジン、2−メチル−5,7−ジフェニル−(1,2,4)トリアゾロ(1,5−a)ピリミジン、2−メチルサルファニル−5,7−ジフェニル−(1,2,4)トリアゾロ(1,5−a)ピリミジン、2−メチルサルファニル−5,7−ジフェニル−4,7−ジヒドロ−(1,2,4)トリアゾロ(1,5−a)ピリミジン、4−アミノピラゾロ[3,4−d]ピリミジン等が挙げられる。 Examples of the pyrimidine compound include pyrimidine, 1,2,4-triazolo[1,5-a]pyrimidine, 1,3,4,6,7,8-hexahydro-2H-pyrimido[1,2-a]pyrimidine, 1,3-Diphenyl-pyrimidine-2,4,6-trione, 1,4,5,6-tetrahydropyrimidine, 2,4,5,6-tetraaminopyrimidine sulfate, 2,4,5-trihydroxy Pyrimidine, 2,4,6-triaminopyrimidine, 2,4,6-trichloropyrimidine, 2,4,6-trimethoxypyrimidine, 2,4,6-triphenylpyrimidine, 2,4-diamino-6-hydroxyl Pyrimidine, 2,4-diaminopyrimidine, 2-acetamidopyrimidine, 2-aminopyrimidine, 2-methyl-5,7-diphenyl-(1,2,4)triazolo(1,5-a)pyrimidine, 2-methylsulfa Nyl-5,7-diphenyl-(1,2,4)triazolo(1,5-a)pyrimidine, 2-methylsulfanyl-5,7-diphenyl-4,7-dihydro-(1,2,4) Examples thereof include triazolo(1,5-a)pyrimidine and 4-aminopyrazolo[3,4-d]pyrimidine.

金属防食剤の含有量は、導電性物質(例えば、配線部用金属)のエッチングの抑制が容易であり、被研磨面に荒れが生じることが容易に抑制される傾向がある観点から、砥粒の含有量及び水の含有量の合計100質量部に対して、0.01質量部以上が好ましく、0.05質量部以上がより好ましく、0.10質量部以上が更に好ましく、0.20質量部以上が特に好ましい。金属防食剤の前記含有量は、0.25質量部以上であってもよく、0.40質量部以上であってもよく、0.50質量部以上であってもよく、0.75質量部以上であってもよく、1.00質量部以上であってもよい。金属防食剤の含有量は、導電性物質(例えば、配線部用金属)及びバリア金属の研磨速度の低下が抑制され易い傾向がある観点から、砥粒の含有量及び水の含有量の合計100質量部に対して、10.00質量部以下が好ましく、5.00質量部以下がより好ましく、2.00質量部以下が更に好ましい。これらの観点から、金属防食剤の含有量は、砥粒の含有量及び水の含有量の合計100質量部に対して、0.01〜10.00質量部が好ましく、0.05〜5.00質量部がより好ましく、0.10〜2.00質量部が更に好ましい。 The content of the metal anticorrosive agent is such that it is easy to suppress the etching of the conductive substance (for example, the metal for the wiring part), and it is easy to suppress the occurrence of roughness on the surface to be polished. 0.01 mass part or more is preferable, 0.05 mass part or more is more preferable, 0.10 mass part or more is still more preferable, and 0.20 mass is relative to the total 100 mass parts of the content of water and the content of water. Part or more is particularly preferable. The content of the metal anticorrosive may be 0.25 parts by mass or more, may be 0.40 parts by mass or more, may be 0.50 parts by mass or more, and may be 0.75 parts by mass. It may be the above or more, and may be 1.00 parts by mass or more. The content of the metal anticorrosive agent is 100 in total of the content of the abrasive grains and the content of water from the viewpoint that the decrease in the polishing rate of the conductive substance (for example, the metal for the wiring portion) and the barrier metal tends to be suppressed. The amount is preferably 10.00 parts by mass or less, more preferably 5.00 parts by mass or less, still more preferably 2.00 parts by mass or less. From these viewpoints, the content of the metal anticorrosive agent is preferably 0.01 to 10.00 parts by mass, and 0.05 to 5.5 parts by mass with respect to the total of 100 parts by mass of the content of the abrasive grains and the content of water. 00 parts by mass is more preferable, and 0.10 to 2.00 parts by mass is further preferable.

[水溶性ポリマー]
本実施形態に係るCMP用研磨液は、水溶性ポリマーを更に含有することができる。水溶性ポリマーの重量平均分子量(Mw)は、500以上が好ましく、1500以上がより好ましく、5000以上が更に好ましい。水溶性ポリマーの重量平均分子量の上限は、特に制限はないが、溶解度に優れる観点から、500万以下が好ましい。水溶性ポリマーの重量平均分子量が500以上であると、ルテニウム系金属の更に高い研磨速度が得られる傾向がある。水溶性ポリマーの重量平均分子量は、以下の条件でゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、標準ポリスチレンの検量線を用いて測定することができる。
[Water-soluble polymer]
The CMP polishing liquid according to the present embodiment may further contain a water-soluble polymer. The weight average molecular weight (Mw) of the water-soluble polymer is preferably 500 or more, more preferably 1500 or more, still more preferably 5000 or more. The upper limit of the weight average molecular weight of the water-soluble polymer is not particularly limited, but is preferably 5,000,000 or less from the viewpoint of excellent solubility. When the weight average molecular weight of the water-soluble polymer is 500 or more, a higher polishing rate for the ruthenium-based metal tends to be obtained. The weight average molecular weight of the water-soluble polymer can be measured by gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions using a calibration curve of standard polystyrene.

(GPC条件)
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(「Shodex」は登録商標)
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/min
測定時間:45min
(GPC condition)
Sample: 10 μL
Standard polystyrene: manufactured by Tosoh Corporation, standard polystyrene (molecular weight: 190000, 17900, 9100, 2980, 578, 474, 370, 266).
Detector: Hitachi, RI-monitor, product name: L-3000
Integrator: Hitachi, Ltd., GPC integrator, product name: D-2200
Pump: Hitachi, Ltd., trade name: L-6000
Degassing device: Showa Denko KK, trade name: Shodex DEGAS (“SHODEX” is a registered trademark)
Column: Hitachi Chemical Co., Ltd., trade name: GL-R440, GL-R430, GL-R420 are connected in this order and used Eluent: Tetrahydrofuran (THF)
Measurement temperature: 23 ℃
Flow rate: 1.75 mL/min
Measurement time: 45 min

水溶性ポリマーとしては、特に制限されず、例えば、ポリカルボン酸、ポリカルボン酸の塩、ポリカルボン酸エステル、多糖類及びビニル系ポリマーからなる群より選ばれる少なくとも1種が挙げられる。水溶性ポリマーとしては、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等のポリカルボン酸;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等のポリカルボン酸の塩;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エステル;アルギン酸、ペクチン酸、カルボキシメチルセルロ−ス、寒天、カ−ドラン及びプルラン等の多糖類;ポリビニルアルコ−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、1種類単独で又は2種類以上を混合して用いることができる。 The water-soluble polymer is not particularly limited, and examples thereof include at least one selected from the group consisting of polycarboxylic acids, salts of polycarboxylic acids, polycarboxylic acid esters, polysaccharides, and vinyl polymers. As the water-soluble polymer, polyaspartic acid, polyglutamic acid, polylysine, polymalic acid, polymethacrylic acid, polyamic acid, polymaleic acid, polyitaconic acid, polyfumaric acid, poly(p-styrenecarboxylic acid), polyacrylic acid, polyacrylamide, Polycarboxylic acids such as aminopolyacrylamide and polyglyoxylic acid; polycarboxylic acids such as ammonium polymethacrylate, sodium polymethacrylate, ammonium polyacrylate, sodium polyacrylate, ammonium polyamic acid and sodium polyamic acid Acid salts; polycarboxylic acid esters such as polyaspartic acid ester, polyglutamic acid ester, polymethacrylic acid ester, polyamic acid ester, polymaleic acid ester, polyfumaric acid ester, polyacrylic acid ester; alginic acid, pectic acid, carboxymethylcellulose Examples thereof include polysaccharides such as sucrose, agar, cardan and pullulan; and vinyl polymers such as polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone and polyacrolein. The water-soluble polymer may be used alone or in combination of two or more.

水溶性ポリマーの含有量は、被研磨面に荒れが生じることが容易に抑制される傾向がある観点から、砥粒の含有量及び水の含有量の合計100質量部に対して、0.001質量部以上が好ましく、0.002質量部以上がより好ましく、0.005質量部以上が更に好ましい。水溶性ポリマーの含有量は、CMP用研磨液に含まれる砥粒の安定性が向上する傾向がある観点から、砥粒の含有量及び水の含有量の合計100質量部に対して、15.00質量部以下が好ましく、10.00質量部以下がより好ましく、5.00質量部以下が更に好ましい。これらの観点から、水溶性ポリマーの含有量は、砥粒の含有量及び水の含有量の合計100質量部に対して、0.001〜15.00質量部が好ましく、0.002〜10.00質量部がより好ましく、0.005〜5.00質量部が更に好ましい。 The content of the water-soluble polymer is 0.001 relative to 100 parts by mass of the total content of the abrasive grains and the content of water, from the viewpoint that roughening of the surface to be polished tends to be easily suppressed. The amount is preferably at least parts by mass, more preferably at least 0.002 parts by mass, still more preferably at least 0.005 parts by mass. From the viewpoint that the stability of the abrasive grains contained in the polishing liquid for CMP tends to improve, the content of the water-soluble polymer is 15. With respect to 100 parts by mass of the total content of the abrasive grains and the content of water. The amount is preferably 00 parts by mass or less, more preferably 10.00 parts by mass or less, still more preferably 5.00 parts by mass or less. From these viewpoints, the content of the water-soluble polymer is preferably 0.001 to 15.00 parts by mass, and 0.002 to 10. parts with respect to the total of 100 parts by mass of the content of the abrasive grains and the content of water. 00 parts by mass is more preferable, and 0.005 to 5.00 parts by mass is further preferable.

[有機溶媒]
本実施形態に係るCMP用研磨液は、有機溶媒を更に含有することができる。有機溶媒としては、特に制限はないが、水と任意に混合できる溶媒が好ましい。
[Organic solvent]
The CMP polishing liquid according to the present embodiment may further contain an organic solvent. The organic solvent is not particularly limited, but a solvent that can be arbitrarily mixed with water is preferable.

有機溶媒の具体例としては、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、プロピル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等のグリコール類;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などの、グリコール類の誘導体;テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメトキシエタン、ポリエチレンオキサイド、エチレングリコールモノメチル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エーテル類;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(イソプロピルアルコール)、3−メチル−3−メトキシブタノール等のアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;フェノール等のフェノール類;ジメチルホルムアミド等のアミド類;スルホラン等のスルホラン類;N−メチルピロリドン;乳酸エチルが挙げられる。これらの中でも、添加剤(金属防食剤等)を研磨液中に容易に分散できる観点、及び、水と任意に混合し易い観点から、炭酸エステル類、ラクトン類、グリコール類及びその誘導体、エーテル類、アルコール類、ケトン類、フェノール類、アミド類並びにスルホラン類からなる群より選ばれる少なくとも1種が好ましく、グリコールモノエーテル類、アルコール類及び炭酸エステル類からなる群より選ばれる少なくとも1種がより好ましい。有機溶媒は、1種類単独で又は2種類以上を混合して用いることができる。 Specific 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 propyl lactone; ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, Glycols such as triethylene glycol and tripropylene glycol; 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, di Propylene glycol monopropyl ether, triethylene glycol monopropyl ether, tripropylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol monobutyl ether, triethylene glycol monobutyl ether, tripropylene glycol monobutyl ether Glycol monoethers such as butyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, tripropylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, propylene glycol diethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, dipropylene Glycol diethyl ether, triethylene glycol diethyl ether, tripropylene glycol diethyl ether, ethylene glycol dipropyl ether, propylene glycol dipropyl ether, diethylene glycol dipropyl ether, dipropylene glycol dipro Pill ether, triethylene glycol dipropyl ether, tripropylene glycol dipropyl ether, ethylene glycol dibutyl ether, propylene glycol dibutyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, dipropylene glycol dibutyl ether, triethylene glycol dibutyl ether, tripropylene glycol dibutyl ether, etc. Derivatives of glycols such as glycol diethers; tetrahydrofuran, dioxane, dimethoxyethane, polyethylene oxide, ethers such as ethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate; methanol, ethanol, propanol, Alcohols such as n-butanol, n-pentanol, n-hexanol, isopropanol (isopropyl alcohol) and 3-methyl-3-methoxybutanol; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; phenols such as phenol; dimethylformamide and the like Amides; sulfolanes such as sulfolane; N-methylpyrrolidone; ethyl lactate. Among them, carbonic acid esters, lactones, glycols and their derivatives, ethers from the viewpoint that additives (metal anticorrosives, etc.) can be easily dispersed in the polishing liquid, and that they can be easily mixed with water. , At least one selected from the group consisting of alcohols, ketones, phenols, amides and sulfolanes, and more preferably at least one selected from the group consisting of glycol monoethers, alcohols and carbonates. . The organic solvent may be used alone or in combination of two or more.

有機溶媒の含有量は、研磨液の基体(例えば、基板)に対する濡れ性が低くなることが容易に抑制される傾向がある観点から、砥粒の含有量及び水の含有量の合計100質量部に対して、0.10質量部以上が好ましく、0.20質量部以上がより好ましく、0.50質量部以上が更に好ましく、0.75質量部以上が特に好ましい。有機溶媒の前記含有量は、1.00質量部以上であってもよく、2.00質量部以上であってもよく、3.00質量部以上であってもよく、4.00質量部以上であってもよい。有機溶媒の含有量は、分散性が低下することが容易に抑制される傾向がある観点から、砥粒の含有量及び水の含有量の合計100質量部に対して、50.00質量部以下が好ましく、30.00質量部以下がより好ましく、10.00質量部以下が更に好ましく、5質量部以下が特に好ましい。これらの観点から、有機溶媒の含有量は、砥粒の含有量及び水の含有量の合計100質量部に対して、0.10〜50.00質量部が好ましく、0.20〜30.00質量部がより好ましく、0.50〜10.00質量部が更に好ましい。 The content of the organic solvent is 100 parts by mass in total of the content of the abrasive grains and the content of water from the viewpoint that the wettability of the polishing liquid with respect to the substrate (for example, the substrate) tends to be easily suppressed. On the other hand, 0.10 parts by mass or more is preferable, 0.20 parts by mass or more is more preferable, 0.50 parts by mass or more is further preferable, and 0.75 parts by mass or more is particularly preferable. The content of the organic solvent may be 1.00 parts by mass or more, 2.00 parts by mass or more, 3.00 parts by mass or more, and 4.00 parts by mass or more. May be The content of the organic solvent is 50.00 parts by mass or less based on 100 parts by mass of the total content of the abrasive grains and the content of water from the viewpoint that the dispersibility tends to be easily suppressed. Is preferred, 30.00 parts by mass or less is more preferred, 10.00 parts by mass or less is still more preferred, and 5 parts by mass or less is particularly preferred. From these viewpoints, the content of the organic solvent is preferably 0.10 to 50.00 parts by mass, and 0.20 to 30.00 parts with respect to 100 parts by mass in total of the content of the abrasive grains and the content of water. A mass part is more preferable, and 0.50-10.00 mass parts is still more preferable.

[保存方法]
本実施形態に係るCMP用研磨液は、砥粒と、金属酸化剤と、水とを少なくとも含む一液式研磨液として保存してもよく、スラリ(第一の液)と添加液(第二の液)とを混合して前記研磨液となるように前記研磨液の構成成分をスラリと添加液とに分けた複数液式(例えば、二液式)の研磨液セットとして保存してもよい。スラリは、例えば、砥粒及び水を少なくとも含む。添加液は、例えば、金属酸化剤及び水を少なくとも含む。金属酸化剤及びその他の添加剤は、スラリ及び添加液のうち添加液に含まれることが好ましい。
[Preservation method]
The CMP polishing liquid according to the present embodiment may be stored as a one-liquid polishing liquid containing at least abrasive grains, a metal oxidizer, and water, and a slurry (first liquid) and an addition liquid (second liquid). Liquid) may be mixed and stored as a plural-liquid type (eg, two-liquid type) polishing liquid set in which the constituent components of the polishing liquid are divided into a slurry and an additive liquid so as to form the polishing liquid. .. The slurry contains, for example, at least abrasive grains and water. The additive liquid contains, for example, at least a metal oxidant and water. The metal oxidizing agent and other additives are preferably contained in the additive liquid among the slurry and the additive liquid.

前記研磨液セットにおいては、研磨直前又は研磨時に、スラリ及び添加液が混合されて研磨液が作製される。また、一液式研磨液は、水の含有量を減じた研磨液用貯蔵液として保存されると共に、研磨時に水で希釈して用いられてもよい。複数液式の研磨液セットは、水の含有量を減じたスラリ用貯蔵液及び添加液用貯蔵液として保存されると共に、研磨時に水で希釈して用いられてもよい。 In the polishing liquid set, the slurry and the additive liquid are mixed immediately before or during polishing to prepare a polishing liquid. In addition, the one-component polishing liquid may be stored as a storage liquid for polishing liquid in which the content of water is reduced, and may be used by diluting with water during polishing. The plural-liquid type polishing liquid set may be stored as a slurry storage liquid and an additive liquid storage liquid having a reduced water content, and may be used by diluting with water during polishing.

<研磨方法>
本実施形態に係るCMP用研磨液は、半導体デバイスにおける配線層の形成に適用できる。本実施形態に係るCMP用研磨液は、例えば、導電性物質と、バリア金属と、層間絶縁材料とを有する基体(例えば、基板)のCMPに使用することができる。導電性物質、バリア金属及び層間絶縁材料の形状は、例えば、層状又は膜状(例えば、導電性物質層、バリア層及び層間絶縁膜)である。同一条件下のCMPにおいて導電性物質/バリア金属/層間絶縁材料の研磨速度比は、0.1〜1/1/0.1〜1が好ましい。
<Polishing method>
The CMP polishing liquid according to this embodiment can be applied to the formation of a wiring layer in a semiconductor device. The CMP polishing liquid according to the present embodiment can be used for CMP of a base (for example, a substrate) having a conductive substance, a barrier metal, and an interlayer insulating material, for example. The shapes of the conductive substance, the barrier metal and the interlayer insulating material are, for example, layered or film-shaped (for example, the conductive substance layer, the barrier layer and the interlayer insulating film). In CMP under the same conditions, the polishing rate ratio of conductive material/barrier metal/interlayer insulating material is preferably 0.1/1/1/0.1-1.

層間絶縁材料の構成材料としては、例えば、シリコン系化合物及び有機ポリマーからなる群より選ばれる少なくとも1種が挙げられる。シリコン系化合物としては、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化合物;シリコンカーバイド;シリコンナイトライドなどが挙げられる。また、有機ポリマーとしては、全芳香族系低誘電率層間絶縁材料等が挙げられる。これらの中でも特に、二酸化ケイ素が好ましい。これらの材料(例えば、膜)は、CVD法、スピンコート法、ディップコート法又はスプレー法によって形成(例えば、成膜)することができる。層間絶縁材料の具体例としては、LSI製造工程(特に多層配線形成工程)における層間絶縁材料が挙げられる。 Examples of the constituent material of the interlayer insulating material include at least one selected from the group consisting of silicon compounds and organic polymers. As the silicon-based compound, silicon dioxide, fluorosilicate glass, trimethylsilane, a silica-based compound such as silicon oxynitride or hydrogenated silsesquioxane obtained by using dimethoxydimethylsilane as a starting material; silicon carbide; silicon Night ride etc. are mentioned. Examples of organic polymers include wholly aromatic low-dielectric constant interlayer insulating materials. Of these, silicon dioxide is particularly preferable. These materials (for example, a film) can be formed (for example, a film) by a CVD method, a spin coat method, a dip coat method or a spray method. As a specific example of the interlayer insulating material, an interlayer insulating material in an LSI manufacturing process (in particular, a multilayer wiring forming process) can be mentioned.

導電性物質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が挙げられ、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。導電性物質としては、公知のスパッタ法又はメッキ法により形成した前記物質(例えば、膜)を使用できる。 Examples of the constituent material of the conductive material include copper, copper alloys, copper oxides, oxides of copper alloys, tungsten, tungsten alloys, silver, gold, and other materials containing metal as a main component. Copper-based materials such as alloys, copper oxides, copper alloy oxides are preferred. As the conductive substance, the above substance (for example, a film) formed by a known sputtering method or plating method can be used.

バリア金属は、層間絶縁材料中へ導電性物質の構成材料が拡散することを防止するため、及び、層間絶縁材料と導電性物質との密着性向上のために形成される。バリア金属としては、タングステン、タングステン合金、タングステン化合物(例えば、窒化タングステン)等のタングステン系金属;チタン、チタン合金、チタン化合物(例えば、窒化チタン)等のチタン系金属;タンタル、タンタル合金、タンタル化合物(例えば、窒化タンタル)等のタンタル系金属;ルテニウム、ルテニウム合金、ルテニウム化合物(例えば、窒化ルテニウム)等のルテニウム系金属;コバルト、コバルト合金、コバルト化合物(例えば、窒化コバルト)等のコバルト系金属;マンガン、マンガン合金、マンガン化合物(例えば、窒化マンガン)等のマンガン系金属などが好ましく、タンタル系金属、コバルト系金属及びルテニウム系金属からなる群より選ばれる少なくとも1種がより好ましく、ルテニウム系金属が更に好ましい。バリア金属は、これらの1種からなる単層構造であってもよく、2種以上の層からなる積層構造であってもよい。なお、「合金」との記載は、例えばその金属含量が50質量%を超えるものをいう。 The barrier metal is formed to prevent the constituent material of the conductive material from diffusing into the interlayer insulating material and to improve the adhesion between the interlayer insulating material and the conductive material. As the barrier metal, a tungsten-based metal such as tungsten, a tungsten alloy, a tungsten compound (eg, tungsten nitride); a titanium-based metal such as titanium, a titanium alloy, a titanium compound (eg, titanium nitride); a tantalum, a tantalum alloy, a tantalum compound. (Eg, tantalum nitride) and other tantalum-based metals; ruthenium, ruthenium alloys, ruthenium compounds (eg, ruthenium nitride) and other ruthenium-based metals; cobalt, cobalt alloys, cobalt compounds (eg, cobalt nitride) and other cobalt-based metals, Manganese-based metals such as manganese, manganese alloys, and manganese compounds (eg, manganese nitride) are preferred, and at least one selected from the group consisting of tantalum-based metals, cobalt-based metals and ruthenium-based metals is more preferred, and ruthenium-based metals are preferred. More preferable. The barrier metal may have a single layer structure composed of one of these or a laminated structure composed of two or more layers. The term "alloy" refers to, for example, a metal content of which exceeds 50% by mass.

研磨装置としては、例えば、研磨布(研磨パッド)により研磨する場合、研磨される基体(例えば、基板)を保持できるホルダと、回転数が変更可能なモータ等と接続され且つ研磨布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。研磨布としては、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 device, for example, when polishing with a polishing cloth (polishing pad), a holder that can hold a substrate (for example, a substrate) to be polished, a motor that can change the number of revolutions, and the like are attached and the polishing cloth is attached. A general polishing apparatus having a possible polishing platen can be used. The polishing cloth is not particularly limited, and general non-woven fabric, foamed polyurethane, porous fluororesin and the like can be used.

研磨条件には制限はないが、定盤の回転速度は、基体が飛び出さないように200min−1以下の低回転が好ましい。被研磨面を有する基体(例えば、半導体基板)の研磨布への押し付け圧力は、1〜100kPaであることが好ましく、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であることがより好ましい。研磨している間、研磨布には、本実施形態に係るCMP用研磨液をポンプ等で連続的に供給することが好ましい。この供給量に制限はないが、研磨布の表面が常に研磨液で覆われていることが好ましい。 The polishing conditions are not limited, but the rotation speed of the surface plate is preferably a low rotation of 200 min −1 or less so that the substrate does not jump out. The pressing pressure of the substrate (for example, a semiconductor substrate) having the surface to be polished against the polishing cloth is preferably 1 to 100 kPa, and in order to satisfy the uniformity of the polishing rate within the surface and the flatness of the pattern. , 2 to 50 kPa is more preferable. During polishing, it is preferable to continuously supply the polishing liquid for CMP according to this embodiment to the polishing cloth with a pump or the like. Although there is no limitation on the supply amount, it is preferable that the surface of the polishing cloth is always covered with the polishing liquid.

研磨終了後の基体は、流水中でよく洗浄後、スピンドライ等で、基体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、市販の洗浄液を基体表面に流しつつ、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て基体上の付着物を除去する、公知の洗浄方法を用いた後に乾燥させることがより好ましい。 It is preferable that the substrate after completion of polishing is thoroughly washed in running water and then dried by spin drying or the like to remove water droplets adhering to the substrate. Further, it is more preferable to use a known cleaning method in which a commercially available cleaning liquid is allowed to flow over the surface of the substrate, and a brush made of polyurethane is rotated and pressed at a constant pressure to remove deposits on the substrate, followed by drying. ..

研磨布の表面状態を常に同一にして化学機械研磨を行うために、研磨の前に研磨布のコンディショニング工程を行うことが好ましい。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布のコンディショニングを行う。続いて、本実施形態に係る研磨方法を実施した後に基体洗浄工程を行うことが好ましい。 In order to carry out chemical mechanical polishing with the surface state of the polishing cloth always the same, it is preferable to perform a conditioning step of the polishing cloth before polishing. For example, a dresser with diamond particles is used to condition the polishing cloth with a liquid containing at least water. Subsequently, it is preferable to perform the substrate cleaning step after performing the polishing method according to the present embodiment.

本実施形態に係る研磨方法は、例えば、表面に凸部(隆起部)及び凹部(溝部)を有する層間絶縁材料(例えば、層間絶縁膜)と、当該層間絶縁材料の表面に追従して設けられたバリア金属(例えば、バリア層)と、当該バリア金属を被覆するように設けられた導電性物質(例えば、導電性物質層)とを有する基体(例えば、基板)における導電性物質を研磨して層間絶縁材料の凸部上に位置するバリア金属を露出させる第1の研磨工程と、本実施形態に係るCMP用研磨液を用いて、第1の研磨工程により露出したバリア金属を研磨して層間絶縁材料の凸部を露出させる第2の研磨工程とを備える。導電性物質は、層間絶縁材料の凹部に充填されるようにしてバリア金属を被覆していてもよい。 The polishing method according to the present embodiment is provided, for example, by following an interlayer insulating material (for example, an interlayer insulating film) having a convex portion (raised portion) and a concave portion (groove portion) on the surface and the surface of the interlayer insulating material. A conductive substance in a base (eg, substrate) having a barrier metal (eg, barrier layer) and a conductive substance (eg, conductive substance layer) provided so as to cover the barrier metal. The first polishing step of exposing the barrier metal located on the convex portion of the interlayer insulating material, and the barrier metal exposed by the first polishing step are polished by using the CMP polishing liquid according to the present embodiment. A second polishing step of exposing the convex portion of the insulating material. The conductive substance may cover the barrier metal so as to fill the concave portion of the interlayer insulating material.

本実施形態に係る研磨方法は、上記バリア金属を研磨する第2の研磨工程において好適に用いることが可能であり、金属配線部におけるシームの発生を抑制することができる。 The polishing method according to the present embodiment can be suitably used in the second polishing step of polishing the barrier metal, and can suppress the occurrence of seams in the metal wiring portion.

次に、基体が半導体基板である場合を例示して、場合により図面を参照しながら、本実施形態に係る研磨方法を更に詳細に説明する。基体が半導体基板である場合においてルテニウム系金属が用いられる例としては、ダマシン配線の形成工程が挙げられる。 Next, the polishing method according to the present embodiment will be described in more detail with reference to the drawings in some cases by exemplifying a case where the base body is a semiconductor substrate. An example of using a ruthenium-based metal when the base body is a semiconductor substrate is a damascene wiring forming step.

例えば、図4に示すように、銅シード層に代わるシード層としてルテニウム系金属を含むバリア層を用いる手法が挙げられる。図4において、符号11は層間絶縁膜、符号12は第1のバリア層、符号13は第2のバリア層、符号14は導電性物質層である。第2のバリア層13は、ルテニウム系金属を含む。図4に示される半導体基板は、例えば、層間絶縁膜11の表面に溝部(凹部)を形成し、層間絶縁膜11の表面の形状に追従するように第1のバリア層12を層間絶縁膜11上に形成し、次いで、第1のバリア層12の形状に追従するように第2のバリア層13を第1のバリア層12上に形成し、最後に、凹部を埋め込み且つ表面全体を被覆するように導電性物質層14を第2のバリア層13上に形成することで得られる。バリア層を形成する方法としては、PVD法以外の方法が好ましく、CVD法及びALD法からなる群より選ばれる少なくとも1種の方法がより好ましく、CVD法が更に好ましい。これにより、微細配線(例えば、配線幅15nm以下)を形成する場合に、配線部分に空孔が生じることを更に抑制できると共に、本実施形態に係るCMP用研磨液を用いて研磨したときに良好な研磨速度でバリア層を除去し易くなる。 For example, as shown in FIG. 4, a method of using a barrier layer containing a ruthenium-based metal as a seed layer instead of the copper seed layer can be used. In FIG. 4, reference numeral 11 is an interlayer insulating film, reference numeral 12 is a first barrier layer, reference numeral 13 is a second barrier layer, and reference numeral 14 is a conductive material layer. The second barrier layer 13 contains a ruthenium-based metal. In the semiconductor substrate shown in FIG. 4, for example, a groove (recess) is formed on the surface of the interlayer insulating film 11, and the first barrier layer 12 is provided so as to follow the shape of the surface of the interlayer insulating film 11. Formed on the first barrier layer 12, and then the second barrier layer 13 is formed on the first barrier layer 12 so as to follow the shape of the first barrier layer 12, and finally, the recesses are filled and the entire surface is covered. It is obtained by forming the conductive material layer 14 on the second barrier layer 13 as described above. As a method for forming the barrier layer, a method other than the PVD method is preferable, at least one method selected from the group consisting of the CVD method and the ALD method is more preferable, and the CVD method is further preferable. Accordingly, when forming fine wiring (for example, wiring width of 15 nm or less), it is possible to further suppress the formation of voids in the wiring portion, and it is preferable when polishing is performed using the CMP polishing liquid according to the present embodiment. It becomes easy to remove the barrier layer at a high polishing rate.

また、図5に示すように、配線金属(例えば、銅)を用いたシード層15と、第1のバリア層12との間に第2のバリア層13を設ける手法が挙げられる。すなわち、図4における第2のバリア層13の形成後に、配線金属を用いてシード層15を形成する工程を加えることで、図5に示す構造の半導体基板が得られる。 Further, as shown in FIG. 5, a method of providing the second barrier layer 13 between the first barrier layer 12 and the seed layer 15 using a wiring metal (for example, copper) can be mentioned. That is, the semiconductor substrate having the structure shown in FIG. 5 is obtained by adding the step of forming the seed layer 15 using the wiring metal after forming the second barrier layer 13 in FIG.

本実施形態に係るCMP用研磨液を用いて基体を研磨する工程を、図6を用いて説明する。図6において、符号11は層間絶縁膜、符号12は第1のバリア層、符号13は第2のバリア層、符号14は導電性物質層である。第2のバリア層13は、ルテニウム系金属を含む。図6(a)は、基板の研磨前の状態を示す断面図であり、図6(b)は、第1の研磨工程後における基板の状態を示す断面図であり、図6(c)は、第2の研磨工程後における基板の状態を示す断面図である。 The step of polishing the substrate using the CMP polishing liquid according to this embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 6, reference numeral 11 is an interlayer insulating film, reference numeral 12 is a first barrier layer, reference numeral 13 is a second barrier layer, and reference numeral 14 is a conductive material layer. The second barrier layer 13 contains a ruthenium-based metal. FIG. 6A is a cross-sectional view showing the state of the substrate before polishing, FIG. 6B is a cross-sectional view showing the state of the substrate after the first polishing step, and FIG. FIG. 6B is a cross-sectional view showing the state of the substrate after the second polishing step.

まず、導電性物質層14を、導電性物質用のCMP用研磨液を用いて研磨して、層間絶縁膜11の凸部上に存在する第2のバリア層13を露出させ、図6(b)に示す構造の基板を得る(第1の研磨工程)。次いで、層間絶縁膜11の凸部上に存在する第2のバリア層13及び第1のバリア層12、並びに、層間絶縁膜11の凹部内に存在する導電性物質層14の一部を研磨して、層間絶縁膜11の凸部を露出させ、図6(c)に示す基板を得る(第2の研磨工程)。この2つの研磨工程のうち、少なくとも第2の研磨工程で本実施形態に係るCMP用研磨液が用いられることが好ましい。また、平坦性を向上させるため、第2の研磨工程において、層間絶縁膜11が露出した後、所定時間研磨を続行(オーバー研磨)してもよい。 First, the conductive material layer 14 is polished using a CMP polishing liquid for a conductive material to expose the second barrier layer 13 present on the convex portion of the interlayer insulating film 11, and then, as shown in FIG. A substrate having a structure shown in () is obtained (first polishing step). Then, the second barrier layer 13 and the first barrier layer 12 existing on the convex portion of the interlayer insulating film 11 and a part of the conductive substance layer 14 existing in the concave portion of the interlayer insulating film 11 are polished. The convex portion of the interlayer insulating film 11 is exposed to obtain the substrate shown in FIG. 6C (second polishing step). Of the two polishing steps, it is preferable to use the CMP polishing liquid according to the present embodiment in at least the second polishing step. Further, in order to improve the flatness, in the second polishing step, polishing may be continued (over-polishing) for a predetermined time after the interlayer insulating film 11 is exposed.

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に係る研磨方法を更に説明する。 Hereinafter, the polishing method according to the present 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の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凹部(基板露出部)を形成して、凸部と凹部とを有する層間絶縁膜を得る。タンタル等を含むバリア層を蒸着又はCVD等により層間絶縁膜上に成膜し、表面の凸凹に沿って層間絶縁膜を被覆するバリア層を得る。さらに、前記凹部を充填してバリア層を被覆するように、銅等を含む導電性物質層を蒸着、めっき又はCVD等により形成する。このようにして得られた基体において、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0.001〜0.1μm程度が好ましく、導電性物質層の厚さは0.01〜3.0μm程度が好ましい。 First, an interlayer insulating film such as silicon dioxide is laminated on a silicon substrate. Then, a well-known means such as resist layer formation and etching is used to form recesses (substrate exposed portions) having a predetermined pattern on the surface of the interlayer insulating film, to obtain an interlayer insulating film having protrusions and recesses. A barrier layer containing tantalum or the like is formed on the interlayer insulating film by vapor deposition or CVD to obtain a barrier layer covering the interlayer insulating film along the unevenness of the surface. Further, a conductive material layer containing copper or the like is formed by vapor deposition, plating, CVD or the like so as to fill the recess and cover the barrier layer. In the substrate thus obtained, the thickness of the interlayer insulating film is preferably about 0.01 to 2.0 μm, the thickness of the barrier layer is preferably about 0.001 to 0.1 μm, and the thickness of the conductive material layer is The thickness is preferably about 0.01 to 3.0 μm.

次に、例えば、導電性物質層/バリア層の研磨速度比が充分大きい導電性物質用の研磨液を用いて、この基体の表面の導電性物質層をCMPにより研磨する(第1の研磨工程)。これにより、層間絶縁膜の凸部上に位置するバリア層が表面に露出し、凹部に導電性物質層が残された所望の導体パターンが得られる。この研磨が進行する際に、層間絶縁膜の凸部上に位置するバリア層の一部が導電性物質層と同時に研磨されてもよい。第1の研磨工程により得られたパターン面は、第2の研磨工程の被研磨面として、本実施形態に係るCMP用研磨液を用いて研磨することができる。 Next, for example, the conductive substance layer on the surface of the base is polished by CMP using a polishing liquid for a conductive substance having a sufficiently large polishing rate ratio of the conductive substance layer/barrier layer (first polishing step). ). As a result, a desired conductor pattern is obtained in which the barrier layer located on the convex portion of the interlayer insulating film is exposed on the surface and the conductive material layer is left in the concave portion. When this polishing proceeds, a part of the barrier layer located on the convex portion of the interlayer insulating film may be polished simultaneously with the conductive material layer. The patterned surface obtained by the first polishing step can be polished using the CMP polishing liquid according to the present embodiment as a surface to be polished in the second polishing step.

第2の研磨工程では、得られた基体の被研磨面を研磨布に押圧した状態で、研磨布と被研磨面の間に本実施形態に係るCMP用研磨液を供給しながら、研磨定盤と基体とを相対的に動かすことにより、第1の研磨工程により露出したバリア層を研磨する。本実施形態に係るCMP用研磨液は、導電性物質層、バリア層及び層間絶縁膜を研磨可能であるが、第2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 surface to be polished of the obtained substrate is pressed against the polishing cloth, the polishing plate for CMP according to the present embodiment is supplied between the polishing cloth and the surface to be polished while polishing the surface plate. And the substrate are moved relative to each other to polish the barrier layer exposed in the first polishing step. The polishing liquid for CMP according to this embodiment can polish the conductive material layer, 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凸部が全て露出し、配線層(金属配線部)となる導電性物質層が凹部に残され、凸部と凹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。 All the convex portions of the interlayer insulating film covered with the barrier layer are exposed, the conductive material layer to be the wiring layer (metal wiring portion) is left in the concave portion, and the cross section of the barrier layer is formed at the boundary between the convex portion and the concave portion. The polishing is completed when the exposed desired pattern is obtained.

研磨終了時に更に優れた平坦性を確保するために、オーバー研磨して、層間絶縁膜の凸部の一部を含む深さまで研磨してもよい。例えば、第2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秒追加して研磨することをオーバー研磨50%という。 In order to secure more excellent flatness at the end of polishing, overpolishing may be performed and polishing may be performed to a depth including a part of the convex portion of the interlayer insulating film. For example, when the time required to obtain a desired pattern in the second polishing step is 100 seconds, polishing for 50 seconds in addition to polishing for 100 seconds is referred to as overpolishing 50%.

このようにして形成された金属配線の上に、層間絶縁膜及び第2層目の金属配線を更に形成し、その配線間及び配線上に再度層間絶縁膜を形成後、研磨して基体(例えば、半導体基板)の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することができる。 An interlayer insulating film and a second-layer metal wiring are further formed on the metal wiring thus formed, and an interlayer insulating film is formed again between and on the wiring, and then polished to form a substrate (for example, , The semiconductor substrate) to be a smooth surface. By repeating this process a predetermined number of times, a semiconductor device having a desired number of wiring layers can be manufactured.

本実施形態に係るCMP用研磨液は、上記のような基体(例えば、半導体基板)に形成された金属膜の研磨だけでなく、磁気ヘッド等の基板を研磨するためにも使用することができる。 The CMP polishing liquid according to the present embodiment can be used not only for polishing a metal film formed on a substrate (for example, a semiconductor substrate) as described above, but also for polishing a substrate such as a magnetic head. ..

以下、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、本実施例記載の種類及び比率以外の種類及び比率でも差し支えなく、研磨対象の組成及び構造も、本実施例記載の組成及び構造以外の組成及び構造でも差し支えない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples without departing from the technical idea of the present invention. For example, the type of the material of the polishing liquid and the compounding ratio thereof may be types and ratios other than the types and ratios described in the present embodiment, and the composition and structure to be polished are also compositions and structures other than those described in the present embodiment. And the structure does not matter.

[CMP用研磨液の作製]
(実施例1)
平均粒子径が60nmであり且つ約−20mVのゼータ電位を有する市販のコロイダルシリカ2.50質量部、次亜塩素酸ナトリウム0.025質量部、アンモニア0.50質量部、炭酸グアニジン1.00質量部、2,3−ジアミノピリジン0.10質量部、ベンゾトリアゾール0.50質量部、3−メチル−3−メトキシブタノール2.00質量部、及び、純水97.50質量部を秤量及び混合した後に混合物を撹拌し、CMP用研磨液1を作製した。
[Preparation of polishing liquid for CMP]
(Example 1)
2.50 parts by mass of commercially available colloidal silica having an average particle size of 60 nm and a zeta potential of about -20 mV, sodium hypochlorite 0.025 parts by mass, ammonia 0.50 parts by mass, guanidine carbonate 1.00 parts by mass. Parts, 2,3-diaminopyridine 0.10 parts by mass, benzotriazole 0.50 parts by mass, 3-methyl-3-methoxybutanol 2.00 parts by mass, and pure water 97.50 parts by mass were mixed and mixed. After that, the mixture was stirred to prepare CMP polishing liquid 1.

(実施例2〜15及び比較例1,2)
表1〜表3に示す各成分を秤量及び混合した後に混合物を撹拌し、実施例1と同様に操作してCMP用研磨液2〜17を作製した。
(Examples 2 to 15 and Comparative Examples 1 and 2)
The components shown in Tables 1 to 3 were weighed and mixed, and then the mixture was stirred and operated in the same manner as in Example 1 to prepare polishing liquids 2 to 17 for CMP.

[CMP用研磨液の評価]
(pHの評価)
横河電機株式会社製、商品名:PH81を用いてCMP用研磨液1〜17におけるpHを測定した。標準緩衝液(フタル酸塩pH緩衝液[pH:4.01(25℃)]、中性リン酸塩pH緩衝液[pH:6.86(25℃)]及びホウ酸塩pH緩衝液[pH:9.12(25℃)])を用いて3点校正した後、電極をCMP用研磨液に入れ、2分以上経過して安定した後の値(25℃)をCMP用研磨液のpHとした。結果を表1〜表3に示す。
[Evaluation of polishing liquid for CMP]
(Evaluation of pH)
The pH of the CMP polishing liquids 1 to 17 was measured using a product name: PH81 manufactured by Yokogawa Electric Corporation. Standard buffer (phthalate pH buffer [pH: 4.01 (25°C)], neutral phosphate pH buffer [pH: 6.86 (25°C)] and borate pH buffer [pH : 9.12 (25° C.)]), the electrode was placed in the CMP polishing liquid, and the value (25° C.) after stabilizing for 2 minutes or more was determined as the pH of the CMP polishing liquid. And The results are shown in Tables 1 to 3.

(ゼータ電位の評価)
スペクトリス株式会社製、商品名:Zetasizer 3000 HSを用いてCMP用研磨液1〜17における砥粒のゼータ電位(25℃)を測定した。その結果、CMP用研磨液13におけるゼータ電位が−20mVを超えていたのに対して、CMP用研磨液1〜12及び14〜17におけるゼータ電位は−20mV以下を示した。
(Evaluation of zeta potential)
The zeta potential (25° C.) of the abrasive grains in the CMP polishing liquids 1 to 17 was measured using Spectris Co., Ltd., trade name: Zetasizer 3000 HS. As a result, the zeta potential in the CMP polishing liquid 13 exceeded -20 mV, whereas the zeta potential in the CMP polishing liquids 1 to 12 and 14 to 17 was -20 mV or less.

[研磨特性の評価]
(ブランケット基板の作製)
以下の基板を20mm×20mmの小片に劈開し、下記の研磨に使用した。
ルテニウムブランケット基板:CVD法で形成されたルテニウム膜(厚さ:約90Å)を有するシリコン基板。
[Evaluation of polishing characteristics]
(Fabrication of blanket substrate)
The following substrate was cleaved into small pieces of 20 mm×20 mm and used for the following polishing.
Ruthenium blanket substrate: A silicon substrate having a ruthenium film (thickness: about 90Å) formed by the CVD method.

(基板の研磨工程)
前記CMP用研磨液を用いて前記ブランケット基板を下記研磨条件で60秒間化学機械研磨した。
(Substrate polishing process)
The blanket substrate was chemically mechanically polished for 60 seconds under the following polishing conditions using the CMP polishing liquid.

{研磨条件}
研磨装置:株式会社ナノファクター製、商品名:FACT−200
研磨布:ローム・アンド・ハース・エレクトロニック・マテリアルズCMP社製、商品名:VP−3200
定盤回転数:80min−1
研磨圧力:10kPa
研磨液の供給量:8mL/min
{Polishing conditions}
Polishing device: Nano Factor Co., Ltd., trade name: FACT-200
Abrasive cloth: Rohm and Haas Electronic Materials CMP, trade name: VP-3200
Plate rotation speed: 80 min -1
Polishing pressure: 10 kPa
Supply rate of polishing liquid: 8mL/min

(ルテニウム研磨速度の評価)
上記条件で研磨したルテニウムブランケット基板の研磨速度を、研磨前後のルテニウム膜の膜厚の差から求めた。ルテニウム膜の膜厚は、4探針式抵抗測定器を使用して求めたシート抵抗の値から換算して求めた。結果を表1〜表3に示す。
(Evaluation of ruthenium polishing rate)
The polishing rate of the ruthenium blanket substrate polished under the above conditions was determined from the difference in the thickness of the ruthenium film before and after polishing. The film thickness of the ruthenium film was calculated by converting the sheet resistance value obtained using a 4-probe resistance measuring device. The results are shown in Tables 1 to 3.

Figure 2020096190
Figure 2020096190

Figure 2020096190
Figure 2020096190

Figure 2020096190
Figure 2020096190

表1〜表3に示す実施例のように、CMP用研磨液が、水酸化物イオンの授受を伴う酸化還元電位を有する金属酸化剤を含有し、当該酸化還元電位の標準水素電極に対する酸化還元電位が0.68V以上であり、CMP用研磨液のpHが7.0〜13.0であり、砥粒の含有量が、前記砥粒の含有量及び前記水の含有量の合計100質量部に対して0.10質量部以上であると、高研磨速度(5Å/min以上)のルテニウム研磨速度が得られていることがわかる。 As in the examples shown in Tables 1 to 3, the polishing liquid for CMP contains a metal oxidant having a redox potential accompanied by the transfer of hydroxide ions, and the redox potential of the standard hydrogen electrode at the redox potential is reduced. The potential is 0.68 V or more, the pH of the polishing liquid for CMP is 7.0 to 13.0, and the content of the abrasive grains is 100 parts by mass in total of the content of the abrasive grains and the content of the water. On the other hand, when it is 0.10 parts by mass or more, it can be seen that a high polishing rate (5 Å/min or more) of ruthenium polishing rate is obtained.

これに対し、表3に示すように、比較例では、ルテニウム研磨速度が5Å/min未満であり、ルテニウム系金属を研磨するためのCMP用研磨液として適さないことがわかる。 On the other hand, as shown in Table 3, in the comparative example, the ruthenium polishing rate was less than 5Å/min, and it was found that it was not suitable as a CMP polishing liquid for polishing a ruthenium-based metal.

本発明によれば、半導体デバイスの配線形成工程において、バリア層に用いられるバリア金属の高い研磨速度を実現することができる。 According to the present invention, a high polishing rate of a barrier metal used for a barrier layer can be realized in a wiring forming process of a semiconductor device.

1…絶縁材料、2…溝部(凹部)、3…配線金属、4…バリア金属、5,15…シード層、6…金属(バリア金属又はシード層)、7…空孔(ボイド)、11…層間絶縁膜、12…第1のバリア層、13…第2のバリア層、14…導電性物質層。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Insulating material, 2... Groove part (concave part), 3... Wiring metal, 4... Barrier metal, 5,15... Seed layer, 6... Metal (barrier metal or seed layer), 7... Hole (void), 11... Interlayer insulating film, 12... First barrier layer, 13... Second barrier layer, 14... Conductive material layer.

Claims (14)

ルテニウム系金属を研磨するためのCMP用研磨液であって、
砥粒と、金属酸化剤と、水と、を含有し、
前記金属酸化剤が、水酸化物イオンの授受を伴う酸化還元電位を有し、
前記酸化還元電位が標準水素電極に対して0.68V以上であり、
前記CMP用研磨液のpHが7.0〜13.0であり、
前記砥粒の含有量が、前記砥粒の含有量及び前記水の含有量の合計100質量部に対して0.10質量部以上である、CMP用研磨液。
A polishing liquid for CMP for polishing a ruthenium-based metal,
Contains abrasive grains, a metal oxidizer, and water,
The metal oxidant has a redox potential accompanied by the transfer of hydroxide ions,
The redox potential is 0.68 V or more with respect to a standard hydrogen electrode,
The pH of the polishing liquid for CMP is 7.0 to 13.0,
The polishing liquid for CMP, wherein the content of the abrasive grains is 0.10 parts by mass or more based on 100 parts by mass of the total content of the abrasive grains and the content of the water.
前記酸化還元電位が標準水素電極に対して0.68〜0.90V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 redox potential is 0.68 to 0.90 V with respect to a standard hydrogen electrode. 前記ルテニウム系金属が、ルテニウム、ルテニウム合金及びルテニウム化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、請求項1又は2に記載のCMP用研磨液。 The polishing liquid for CMP according to claim 1 or 2, wherein the ruthenium-based metal contains at least one selected from the group consisting of ruthenium, ruthenium alloys, and ruthenium compounds. 前記金属酸化剤が、次亜塩素酸、亜塩素酸、次亜臭素酸、オルト過ヨウ素酸、キセノン酸、過キセノン酸及びこれらの塩からなる群より選ばれる少なくとも1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。 2. The metal oxidant contains at least one selected from the group consisting of hypochlorous acid, chlorous acid, hypobromic acid, orthoperiodic acid, xenonic acid, perxenonic acid and salts thereof. The polishing liquid for CMP according to any one of items 1 to 3. 前記金属酸化剤が、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カルシウム、亜鉛素酸ナトリウム及び亜鉛素酸カルシウムからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載のCMP用研磨液。 The metal oxidant contains at least one selected from the group consisting of sodium hypochlorite, calcium hypochlorite, sodium zincate and calcium zincate, according to any one of claims 1 to 4. The polishing liquid for CMP described. 酸化金属溶解剤を更に含有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載のCMP用研磨液。 The polishing liquid for CMP according to claim 1, further comprising a metal oxide dissolving agent. 前記酸化金属溶解剤が有機酸を含む、請求項6に記載のCMP用研磨液。 The polishing liquid for CMP according to claim 6, wherein the metal oxide dissolving agent contains an organic acid. 金属防食剤を更に含有する、請求項1〜7のいずれか一項に記載のCMP用研磨液。 The polishing liquid for CMP according to claim 1, further comprising a metal anticorrosive agent. 前記金属防食剤が、イミダゾール骨格を有する化合物、トリアゾール骨格を有する化合物、テトラゾール骨格を有する化合物、ピラゾール骨格を有する化合物、及び、ピリミジン骨格を有する化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、請求項8に記載のCMP用研磨液。 The metal corrosion inhibitor comprises at least one selected from the group consisting of a compound having an imidazole skeleton, a compound having a triazole skeleton, a compound having a tetrazole skeleton, a compound having a pyrazole skeleton, and a compound having a pyrimidine skeleton. Item 9. A polishing liquid for CMP according to Item 8. 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。 The polishing liquid for CMP according to any one of claims 1 to 9, further containing an organic solvent. 表面に隆起部及び溝部を有する層間絶縁材料と、当該層間絶縁材料の前記表面に追従して設けられたバリア金属と、当該バリア金属を被覆するように設けられた導電性物質と、を有する基体における前記導電性物質を研磨して前記層間絶縁材料の前記隆起部上に位置する前記バリア金属を露出させる第1の研磨工程と、
請求項1〜10のいずれか一項に記載のCMP用研磨液を用いて、前記第1の研磨工程により露出した前記バリア金属を研磨して前記層間絶縁材料の前記隆起部を露出させる第2の研磨工程と、を備える、研磨方法。
A substrate having an interlayer insulating material having a ridge and a groove on the surface, a barrier metal provided so as to follow the surface of the interlayer insulating material, and a conductive substance provided so as to cover the barrier metal. Polishing the conductive material to expose the barrier metal located on the ridges of the interlayer insulating material.
A second method for polishing the barrier metal exposed in the first polishing step to expose the raised portion of the interlayer insulating material using the polishing liquid for CMP according to claim 1. And a polishing step.
前記層間絶縁材料が、シリコン系化合物及び有機ポリマーからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、請求項11に記載の研磨方法。 The polishing method according to claim 11, wherein the interlayer insulating material contains at least one selected from the group consisting of silicon compounds and organic polymers. 前記導電性物質が、銅、銅合金、銅の酸化物及び銅合金の酸化物からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、請求項11又は12に記載の研磨方法。 The polishing method according to claim 11 or 12, wherein the conductive substance contains at least one selected from the group consisting of copper, copper alloys, copper oxides, and copper alloy oxides. 前記バリア金属が、ルテニウム、ルテニウム合金及びルテニウム化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、請求項11〜13のいずれか一項に記載の研磨方法。 The polishing method according to any one of claims 11 to 13, wherein the barrier metal contains at least one selected from the group consisting of ruthenium, ruthenium alloys, and ruthenium compounds.
JP2020025345A 2015-03-04 2020-02-18 Polishing liquid for CMP and polishing method using the same Pending JP2020096190A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015042357 2015-03-04
JP2015042357 2015-03-04

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017503675A Division JPWO2016140246A1 (en) 2015-03-04 2016-03-02 Polishing liquid for CMP and polishing method using the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2020096190A true JP2020096190A (en) 2020-06-18

Family

ID=56849384

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017503675A Pending JPWO2016140246A1 (en) 2015-03-04 2016-03-02 Polishing liquid for CMP and polishing method using the same
JP2020025345A Pending JP2020096190A (en) 2015-03-04 2020-02-18 Polishing liquid for CMP and polishing method using the same

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017503675A Pending JPWO2016140246A1 (en) 2015-03-04 2016-03-02 Polishing liquid for CMP and polishing method using the same

Country Status (3)

Country Link
JP (2) JPWO2016140246A1 (en)
TW (1) TW201641660A (en)
WO (1) WO2016140246A1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023026813A1 (en) * 2021-08-24 2023-03-02 Jsr株式会社 Chemical mechanical polishing composition, and polishing method
WO2023026778A1 (en) * 2021-08-24 2023-03-02 Jsr株式会社 Chemical mechanical polishing composition and polishing method
WO2023026780A1 (en) * 2021-08-24 2023-03-02 Jsr株式会社 Composition for chemical mechanical polishing and polishing method
WO2023026814A1 (en) * 2021-08-24 2023-03-02 Jsr株式会社 Composition for chemical mechanical polishing and polishing method
WO2023026779A1 (en) * 2021-08-24 2023-03-02 Jsr株式会社 Composition for chemical mechanical polishing and polishing method

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3582252B1 (en) * 2017-02-08 2022-02-23 Showa Denko Materials Co., Ltd. Polishing method
KR102324957B1 (en) 2017-05-25 2021-11-15 후지필름 일렉트로닉 머티리얼스 유.에스.에이., 아이엔씨. Chemical Mechanical Polishing Slurries for Cobalt Applications
SG11202002314WA (en) * 2017-09-29 2020-04-29 Hitachi Chemical Co Ltd Polishing solution, polishing solution set, and polishing method
WO2019151144A1 (en) * 2018-02-05 2019-08-08 Jsr株式会社 Chemical mechanical polishing composition and polishing method
WO2019239555A1 (en) * 2018-06-14 2019-12-19 日立化成株式会社 Polishing liquid and polishing method
EP3674442A1 (en) 2018-12-24 2020-07-01 IMEC vzw Etching using an electrolyzed chloride solution
EP3926662A4 (en) * 2019-02-13 2023-01-11 Tokuyama Corporation Onium salt-containing processing solution for semiconductor wafers
JP7081010B2 (en) * 2019-02-13 2022-06-06 株式会社トクヤマ Processing liquid for semiconductor wafers containing onium salt
KR20210125997A (en) * 2019-02-13 2021-10-19 가부시끼가이샤 도꾸야마 Treatment liquid for semiconductor wafers containing hypochlorite ions and a pH buffer
JPWO2021005980A1 (en) * 2019-07-05 2021-01-14

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5970783A (en) * 1982-10-15 1984-04-21 Hodogaya Chem Co Ltd Corrosion preventive method of alkali chlorate electrolysis device
JP2003136406A (en) * 2001-10-25 2003-05-14 Speedfam Co Ltd Method and system for recycling abrasive
JP2005515646A (en) * 2002-01-18 2005-05-26 キャボット マイクロエレクトロニクス コーポレイション CMP systems and methods using amine-containing polymers
JP2008172222A (en) * 2006-12-21 2008-07-24 Rohm & Haas Electronic Materials Cmp Holdings Inc Ruthenium-barrier polishing slurry
JP2009010031A (en) * 2007-06-26 2009-01-15 Fujifilm Corp Metal polishing liquid and polishing method using the same
JP2011503873A (en) * 2007-11-09 2011-01-27 キャボット マイクロエレクトロニクス コーポレイション Compositions and methods for ruthenium and tantalum barrier CMP
JP2014069260A (en) * 2012-09-28 2014-04-21 Fujimi Inc Polishing composition
JP2015029001A (en) * 2013-07-30 2015-02-12 日立化成株式会社 Polishing liquid for cmp, and polishing method

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5970783A (en) * 1982-10-15 1984-04-21 Hodogaya Chem Co Ltd Corrosion preventive method of alkali chlorate electrolysis device
JP2003136406A (en) * 2001-10-25 2003-05-14 Speedfam Co Ltd Method and system for recycling abrasive
JP2005515646A (en) * 2002-01-18 2005-05-26 キャボット マイクロエレクトロニクス コーポレイション CMP systems and methods using amine-containing polymers
JP2008172222A (en) * 2006-12-21 2008-07-24 Rohm & Haas Electronic Materials Cmp Holdings Inc Ruthenium-barrier polishing slurry
JP2009010031A (en) * 2007-06-26 2009-01-15 Fujifilm Corp Metal polishing liquid and polishing method using the same
JP2011503873A (en) * 2007-11-09 2011-01-27 キャボット マイクロエレクトロニクス コーポレイション Compositions and methods for ruthenium and tantalum barrier CMP
JP2014069260A (en) * 2012-09-28 2014-04-21 Fujimi Inc Polishing composition
JP2015029001A (en) * 2013-07-30 2015-02-12 日立化成株式会社 Polishing liquid for cmp, and polishing method

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023026813A1 (en) * 2021-08-24 2023-03-02 Jsr株式会社 Chemical mechanical polishing composition, and polishing method
WO2023026778A1 (en) * 2021-08-24 2023-03-02 Jsr株式会社 Chemical mechanical polishing composition and polishing method
WO2023026780A1 (en) * 2021-08-24 2023-03-02 Jsr株式会社 Composition for chemical mechanical polishing and polishing method
WO2023026814A1 (en) * 2021-08-24 2023-03-02 Jsr株式会社 Composition for chemical mechanical polishing and polishing method
WO2023026779A1 (en) * 2021-08-24 2023-03-02 Jsr株式会社 Composition for chemical mechanical polishing and polishing method

Also Published As

Publication number Publication date
TW201641660A (en) 2016-12-01
JPWO2016140246A1 (en) 2017-12-07
WO2016140246A1 (en) 2016-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2020096190A (en) Polishing liquid for CMP and polishing method using the same
TWI410469B (en) Polishing solution for metal and polishing method
JP5141792B2 (en) CMP polishing liquid and polishing method
JP4568604B2 (en) Polishing liquid and polishing method
WO2014175393A1 (en) Cmp polishing solution and polishing method using same
JP2008263215A (en) Polishing liquid, and method of polishing
WO2014175397A1 (en) Cmp polishing solution and polishing method using same
JPWO2007123235A1 (en) Polishing liquid and polishing method for CMP
JP2009278061A (en) Polishing solution for cmp and polishing method
JP2012182158A (en) Polishing liquid and method for polishing substrate using polishing liquid
JP5493526B2 (en) Polishing liquid and polishing method for CMP
JP2011091248A (en) Polishing liquid for cobalt, and substrate polishing method using the same
JP2013038237A (en) Cmp polishing liquid and polishing method
JP2012134358A (en) Cmp polishing liquid and polishing method
JP2012015353A (en) Polishing liquid for cmp and polishing method using the same
JPWO2017213255A1 (en) Polishing solution for CMP and polishing method
JP6459275B2 (en) Polishing liquid for CMP and polishing method using the same
TWI722306B (en) Grinding method and slurry
JP2015029001A (en) Polishing liquid for cmp, and polishing method
JP2012015352A (en) Polishing liquid for cmp and polishing method using the same
WO2015178476A1 (en) Polishing solution for metal films, and polishing method using same
TW200937513A (en) Method for polishing substrate
JP2010114402A (en) Polishing solution for cmp, and polishing method using the polishing solution for cmp

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200316

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210525

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210630

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20211102