JP2021145090A - Polishing liquid and polishing method - Google Patents

Polishing liquid and polishing method Download PDF

Info

Publication number
JP2021145090A
JP2021145090A JP2020044180A JP2020044180A JP2021145090A JP 2021145090 A JP2021145090 A JP 2021145090A JP 2020044180 A JP2020044180 A JP 2020044180A JP 2020044180 A JP2020044180 A JP 2020044180A JP 2021145090 A JP2021145090 A JP 2021145090A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polishing
acid
compound
hydrogen peroxide
polishing liquid
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
JP2020044180A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
裕 小野
Yutaka Ono
裕 小野
恵介 井上
Keisuke Inoue
恵介 井上
啓 古山
Hiroshi Furuyama
啓 古山
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.)
Resonac Corp
Original Assignee
Showa Denko Materials 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 Showa Denko Materials Co Ltd filed Critical Showa Denko Materials Co Ltd
Priority to JP2020044180A priority Critical patent/JP2021145090A/en
Publication of JP2021145090A publication Critical patent/JP2021145090A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

To provide a polishing liquid in which decomposition of hydrogen peroxide can be suppressed in a case where metal ions are mixed in, while obtaining an excellent polishing speed of tungsten material, and a polishing method using the same.SOLUTION: A polishing liquid contains abrasive grains, a hydrogen peroxide, a compound A, and water. The compound A has a phosphono group and at least one type selected from the group consisting of a carboxy group and a carboxylic acid base. The polishing method uses the polishing agent to polish a surface to be polished that includes a tungsten material 3.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、研磨液及び研磨方法に関する。 The present invention relates to a polishing liquid and a polishing method.

近年、半導体集積回路(以下、「LSI」と記す。)の高集積化又は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(以下、「CMP」と記す。)法もその一つであり、LSI製造工程、特に、多層配線形成工程における層間絶縁膜の平坦化、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, new microfabrication techniques have been developed along with the high integration or high performance of semiconductor integrated circuits (hereinafter referred to as "LSI"). The chemical mechanical polishing (hereinafter referred to as "CMP") method is also one of them, and is frequently used in the LSI manufacturing process, particularly in the flattening of the interlayer insulating film, the metal plug formation, the embedded wiring formation, etc. in the multilayer wiring formation process. This is the technology used.

CMPを用いた埋め込み配線形成としては、ダマシン法が知られている。ダマシン法では、例えば、まず、酸化珪素等の絶縁材料の表面にあらかじめ溝を形成した後、絶縁材料の表面に追従する形状のバリア材料(例えばバリア膜)を形成し、さらに、溝を埋め込むようにバリア材料全体の上に配線金属を堆積する。次に、溝に埋め込まれた配線金属以外の不要な配線金属を除去した後、配線金属の下層のバリア材料の一部をCMPにより除去して埋め込み配線を形成する。 The damascene method is known as an embedded wiring formation using CMP. In the damascene method, for example, first, a groove is formed in advance on the surface of an insulating material such as silicon oxide, then a barrier material (for example, a barrier membrane) having a shape that follows the surface of the insulating material is formed, and then the groove is embedded. The wiring metal is deposited on the entire barrier material. Next, after removing unnecessary wiring metal other than the wiring metal embedded in the groove, a part of the barrier material under the wiring metal is removed by CMP to form the embedded wiring.

近年、LSIには、配線金属又はバリア材料としてタングステン材料が用いられており、タングステン材料を除去するための研磨液が必要とされている。例えば、下記特許文献1には、砥粒、過酸化水素、鉄化合物等を含有する研磨液を用いてタングステン材料を研磨する技術が開示されている。このように、タングステン材料を研磨するための研磨液においては、過酸化水素が用いられる場合がある。 In recent years, a tungsten material has been used as a wiring metal or a barrier material in LSI, and a polishing liquid for removing the tungsten material is required. For example, Patent Document 1 below discloses a technique for polishing a tungsten material using a polishing liquid containing abrasive grains, hydrogen peroxide, an iron compound, and the like. As described above, hydrogen peroxide may be used in the polishing liquid for polishing the tungsten material.

タングステン材料の配線を研磨により形成する方法(ダマシンプロセス)の一例を図1に示す。被研磨体(基板)10は、図1(a)に示すように、表面に溝を有する絶縁材料(酸化珪素等)1と、絶縁材料の表面に追従する形状のバリア材料(窒化チタン等)2と、溝を埋め込むようにバリア材料2の全体を覆うタングステン材料(配線金属)3と、を有している。被研磨体10の研磨方法は、バリア材料2が露出するまでタングステン材料3を高い研磨速度で研磨する粗研磨工程(図1(a)〜図1(b))と、粗研磨工程において生じた段差を解消するための仕上げ研磨工程(図1(b)〜図1(c))として、絶縁材料1が露出するまでバリア材料2及びタングステン材料3を研磨する中研磨工程と、絶縁材料1、バリア材料2及びタングステン材料3を充分な研磨速度で研磨して被研磨面を平坦に仕上げる後研磨工程と、をこの順に有している。 FIG. 1 shows an example of a method (damaching process) of forming wiring of a tungsten material by polishing. As shown in FIG. 1A, the object to be polished (substrate) 10 includes an insulating material (silicon oxide or the like) 1 having a groove on the surface and a barrier material (titanium nitride or the like) having a shape that follows the surface of the insulating material. It has 2 and a tungsten material (wiring metal) 3 that covers the entire barrier material 2 so as to embed a groove. The polishing method of the object to be polished 10 occurred in a rough polishing step (FIGS. 1 (a) to 1 (b)) in which the tungsten material 3 was polished at a high polishing rate until the barrier material 2 was exposed, and a rough polishing step. As a finish polishing step (FIGS. 1 (b) to 1 (c)) for eliminating the step, a medium polishing step of polishing the barrier material 2 and the tungsten material 3 until the insulating material 1 is exposed, and an insulating material 1, The barrier material 2 and the tungsten material 3 are polished at a sufficient polishing rate to finish the surface to be polished flat, and then a polishing step is provided in this order.

特許第3822339号Patent No. 3822339

ところで、上述の研磨方法においては、必要とする研磨機の数及び工程に費やす時間を減らす観点から、同一の研磨機及び研磨布を用いて粗研磨工程及び仕上げ研磨工程を行うことが考えられる。ここで、粗研磨工程で用いる粗研磨用研磨液には、タングステン材料の研磨速度を増すための研磨促進剤として金属イオンが添加されていることが多い。一方、仕上げ研磨工程で用いる仕上げ研磨用研磨液には、過酸化水素を用いる場合があるものの、粗研磨工程ほど高いタングステン材料の研磨速度が求められないため、金属イオンを含有させないことが多い。しかしながら、同一の研磨機及び研磨布を用いて粗研磨工程及び仕上げ研磨工程を行う場合、粗研磨用研磨液が仕上げ研磨用研磨液に混入し、粗研磨用研磨液中の金属イオンが仕上げ研磨用研磨液に混入する可能性がある。この場合、混入した金属イオンによって仕上げ研磨用研磨液中の過酸化水素の分解が促進されることにより過酸化水素の含有量が減少し、仕上げ研磨工程における研磨速度が影響を受けやすい。 By the way, in the above-mentioned polishing method, from the viewpoint of reducing the number of required polishing machines and the time spent in the process, it is conceivable to perform the rough polishing step and the finish polishing step using the same polishing machine and polishing cloth. Here, in the rough polishing liquid used in the rough polishing step, metal ions are often added as a polishing accelerator for increasing the polishing speed of the tungsten material. On the other hand, although hydrogen peroxide may be used as the polishing liquid for finish polishing used in the finish polishing step, metal ions are often not contained because the polishing speed of the tungsten material is not required to be as high as in the rough polishing step. However, when the rough polishing step and the finish polishing step are performed using the same polishing machine and polishing cloth, the rough polishing polishing liquid is mixed with the finish polishing polishing liquid, and the metal ions in the rough polishing polishing liquid are used for finish polishing. It may be mixed in the polishing liquid. In this case, the mixed metal ions accelerate the decomposition of hydrogen peroxide in the polishing liquid for finish polishing, so that the content of hydrogen peroxide is reduced, and the polishing speed in the finish polishing step is easily affected.

金属イオンが過酸化水素の分解触媒として作用し得ることから、過酸化水素に加えて比較的多くの金属イオンを含む粗研磨用研磨液では、上記特許文献1に記載されているように、過酸化水素の分解抑制を目的として、リン酸、有機酸等が安定化剤として用いられることがある。しかし、本発明者の知見によれば、金属イオンを殆ど含有しない仕上げ研磨用研磨液に金属イオンが混入する場合のように、過酸化水素に加えて微量の金属イオンを含む状態において、これらの安定化剤は過酸化水素の分解を充分に抑制することができない。また、本発明者の知見によれば、過酸化水素の分解を抑制する物質はタングステン材料の研磨速度を低減させる場合がある。 Since metal ions can act as a decomposition catalyst for hydrogen peroxide, a polishing solution for rough polishing containing a relatively large amount of metal ions in addition to hydrogen peroxide is excessive as described in Patent Document 1 above. Phosphoric acid, organic acid and the like may be used as stabilizers for the purpose of suppressing the decomposition of hydrogen peroxide. However, according to the findings of the present inventor, these are in a state where a trace amount of metal ions are contained in addition to hydrogen peroxide, as in the case where metal ions are mixed in a polishing liquid for finish polishing containing almost no metal ions. Stabilizers cannot sufficiently suppress the decomposition of hydrogen peroxide. Further, according to the findings of the present inventor, a substance that suppresses the decomposition of hydrogen peroxide may reduce the polishing rate of the tungsten material.

本発明の一側面は、タングステン材料の優れた研磨速度を得つつ、金属イオンが混入した場合において過酸化水素の分解を抑制可能な研磨液を提供することを目的とする。また、本発明の他の一側面は、当該研磨液を用いた研磨方法を提供することを目的とする。 One aspect of the present invention is to provide a polishing liquid capable of suppressing the decomposition of hydrogen peroxide when metal ions are mixed in, while obtaining an excellent polishing rate of the tungsten material. Another aspect of the present invention is to provide a polishing method using the polishing liquid.

本発明者は、タングステン材料の研磨速度の低下を抑制しつつ金属イオンの混入による過酸化水素の分解を抑制可能な成分を用いることに着想し、特定の官能基を有する化合物を用いた場合に前記課題を達成できることを見出した。 The present inventor has conceived of using a component capable of suppressing the decomposition of hydrogen peroxide due to the mixing of metal ions while suppressing the decrease in the polishing rate of the tungsten material, and when a compound having a specific functional group is used. We have found that the above tasks can be achieved.

本発明の一側面は、砥粒と、過酸化水素と、化合物Aと、水と、を含有し、前記化合物Aが、ホスホノ基と、カルボキシ基及びカルボン酸塩基からなる群より選ばれる少なくとも一種と、を有する化合物である、研磨液を提供する。 One aspect of the present invention contains abrasive grains, hydrogen peroxide, compound A, and water, and the compound A is at least one selected from the group consisting of a phosphono group, a carboxy group, and a carboxylic acid base. A polishing liquid, which is a compound having the above, is provided.

本発明の一側面に係る研磨液によれば、タングステン材料の優れた研磨速度を得つつ、金属イオンが混入した場合において過酸化水素の分解を抑制できる。本発明の一側面に係る研磨液によれば、金属イオンの混入による過酸化水素の分解を抑制可能な成分を用いるものの、タングステン材料の充分な研磨速度を維持できる。 According to the polishing liquid according to one aspect of the present invention, it is possible to suppress the decomposition of hydrogen peroxide when metal ions are mixed while obtaining an excellent polishing rate of the tungsten material. According to the polishing liquid according to one aspect of the present invention, although a component capable of suppressing the decomposition of hydrogen peroxide due to the mixing of metal ions is used, a sufficient polishing rate of the tungsten material can be maintained.

本発明の他の一側面は、上述の研磨液を用いて、タングステン材料を含む被研磨面を研磨する工程を備える、研磨方法を提供する。 Another aspect of the present invention provides a polishing method comprising a step of polishing a surface to be polished containing a tungsten material using the above-mentioned polishing liquid.

本発明の一側面によれば、タングステン材料の優れた研磨速度を得つつ、金属イオンが混入した場合において過酸化水素の分解を抑制可能な研磨液を提供できる。本発明の他の一側面によれば、当該研磨液を用いた研磨方法を提供することができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to provide a polishing liquid capable of suppressing the decomposition of hydrogen peroxide when metal ions are mixed while obtaining an excellent polishing rate of the tungsten material. According to another aspect of the present invention, it is possible to provide a polishing method using the polishing liquid.

図1は、タングステン材料の配線を研磨により形成する方法を説明するための断面模式図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining a method of forming wiring of a tungsten material by polishing.

以下、本発明の実施形態について説明する。但し、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and can be variously modified and implemented within the scope of the gist thereof.

<定義>
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。「A又はB」とは、A及びBのどちらか一方を含んでいればよく、両方とも含んでいてもよい。本明細書に例示する材料は、特に断らない限り、1種を単独で又は2種以上を組み合わせ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含有量は、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。「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。「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の作用が達成されれば、本用語に含まれる。
<Definition>
In the present specification, the numerical range indicated by using "~" indicates a range including the numerical values before and after "~" as the minimum value and the maximum value, respectively. In the numerical range described stepwise in the present specification, the upper limit value or the lower limit value of the numerical range of one step may be replaced with the upper limit value or the lower limit value of the numerical range of another step. In the numerical range described in the present specification, the upper limit value or the lower limit value of the numerical range may be replaced with the value shown in the examples. "A or B" may include either A or B, or both. Unless otherwise specified, the materials exemplified in the present specification may be used alone or in combination of two or more. In the present specification, the content of each component in the composition is the total amount of the plurality of substances present in the composition unless otherwise specified, when a plurality of substances corresponding to each component are present in the composition. Means. The term "membrane" includes a structure having a shape formed on the entire surface and a structure having a shape formed on a part of the structure when observed as a plan view. The term "process" is included in this term not only in an independent process but also in the case where the desired action of the process is achieved even if it cannot be clearly distinguished from other processes.

本明細書において、「研磨速度」(Polishing Rate)とは、研磨される物質が研磨により除去される速度(例えば、被研磨面に対して垂直方向の単位時間あたりの厚み減少量。Removal Rate)を意味する。 In the present specification, the “polishing rate” is the rate at which the substance to be polished is removed by polishing (for example, the amount of thickness reduction per unit time in the direction perpendicular to the surface to be polished. Removal Rate). Means.

<研磨液>
本実施形態に係る研磨液は、砥粒と、過酸化水素と、化合物Aと、水と、を含有し、前記化合物Aが、ホスホノ基と、カルボキシ基及びカルボン酸塩基からなる群より選ばれる少なくとも一種と、を有する化合物である。本実施形態に係る研磨液は、CMP研磨液として用いることができる。本実施形態に係る研磨液は、タングステン材料を含む被研磨面を研磨するための研磨液であってよい。
<Abrasive liquid>
The polishing liquid according to the present embodiment contains abrasive grains, hydrogen peroxide, compound A, and water, and the compound A is selected from the group consisting of a phosphono group, a carboxy group, and a carboxylic acid base. It is a compound having at least one kind. The polishing liquid according to this embodiment can be used as a CMP polishing liquid. The polishing liquid according to the present embodiment may be a polishing liquid for polishing a surface to be polished containing a tungsten material.

本実施形態に係る研磨液によれば、タングステン材料の優れた研磨速度を得つつ、金属イオン(例えばFeイオン)が混入した場合において過酸化水素の分解を抑制できる。本実施形態に係る研磨液によれば、金属イオンの混入による過酸化水素の分解を抑制可能な成分を用いるものの、タングステン材料の充分な研磨速度を維持できる。本実施形態によれば、タングステン材料を含む被研磨面の研磨への研磨液の応用を提供することができる。本実施形態に係る研磨液は、半導体デバイスの配線形成工程等における研磨に用いることができる。 According to the polishing liquid according to the present embodiment, it is possible to suppress the decomposition of hydrogen peroxide when metal ions (for example, Fe ions) are mixed while obtaining an excellent polishing rate of the tungsten material. According to the polishing liquid according to the present embodiment, although a component capable of suppressing the decomposition of hydrogen peroxide due to the mixing of metal ions is used, a sufficient polishing rate of the tungsten material can be maintained. According to this embodiment, it is possible to provide an application of a polishing liquid for polishing a surface to be polished containing a tungsten material. The polishing liquid according to this embodiment can be used for polishing in a wiring forming step of a semiconductor device or the like.

本実施形態に係る研磨液は、ダマシンプロセスの仕上げ研磨工程(中研磨工程及び後研磨工程)におけるタングステン材料の研磨に好適に用いることができる。本実施形態に係る研磨液は、表面に溝を有する絶縁材料と、絶縁材料の表面に追従する形状のバリア材料と、溝を埋め込むようにバリア材料の全体を覆う配線金属と、を有する被研磨体(バリア材料又は配線金属がタングステン材料である被研磨体)の研磨方法であって、バリア材料が露出するまで配線金属を研磨する第1研磨工程(粗研磨工程)と、絶縁材料が露出するまでバリア材料及び配線金属を研磨する第2研磨工程(中研磨工程)と、絶縁材料、バリア材料及び配線金属を研磨する第3研磨工程(後研磨工程)と、を備える研磨方法における第2研磨工程及び/又は第3研磨工程に用いることができる。上述の被研磨体は、タングステン材料を含む配線金属を有してよい。絶縁材料は、酸化珪素であってよい。バリア材料は、窒化チタンであってよい。本実施形態に係る研磨液によれば、同一の研磨機及び研磨布を用いて粗研磨工程及び仕上げ研磨工程を行う場合において、粗研磨工程で用いた研磨液(本実施形態に係る研磨液とは異なる研磨液)の金属イオンが、仕上げ研磨工程において、本実施形態に係る研磨液に混入した場合であっても過酸化水素の分解を抑制することができる。 The polishing liquid according to this embodiment can be suitably used for polishing a tungsten material in the finish polishing step (medium polishing step and post-polishing step) of the damascene process. The polishing liquid according to the present embodiment has an insulating material having a groove on the surface, a barrier material having a shape that follows the surface of the insulating material, and a wiring metal that covers the entire barrier material so as to embed the groove. A method for polishing a body (a body to be polished whose barrier material or wiring metal is a tungsten material), in which a first polishing step (coarse polishing step) of polishing the wiring metal until the barrier material is exposed and an insulating material are exposed. Second polishing in a polishing method including a second polishing step (medium polishing step) for polishing the barrier material and the wiring metal, and a third polishing step (post-polishing step) for polishing the insulating material, the barrier material and the wiring metal. It can be used in the process and / or the third polishing process. The above-mentioned object to be polished may have a wiring metal containing a tungsten material. The insulating material may be silicon oxide. The barrier material may be titanium nitride. According to the polishing liquid according to the present embodiment, when the rough polishing step and the finish polishing step are performed using the same polishing machine and polishing cloth, the polishing liquid used in the rough polishing step (the polishing liquid according to the present embodiment). Metal ions of different polishing liquids) can suppress the decomposition of hydrogen peroxide even when they are mixed in the polishing liquid according to the present embodiment in the finish polishing step.

本実施形態に係る研磨液における金属イオンの含有量は、研磨液の全質量を基準として数ppm程度(例えば、5ppm以下、4ppm以下又は3ppm以下)であってよい。粗研磨用研磨液中に含まれる金属イオンの量は、数ppm〜数十ppmであることが多いことから、仕上げ研磨用研磨液に混入する可能性のある金属イオンの量は、それ以下の数ppm程度であると考えられる。本実施形態に係る研磨液は、金属イオンを含有しなくてもよい。 The content of metal ions in the polishing liquid according to the present embodiment may be about several ppm (for example, 5 ppm or less, 4 ppm or less, or 3 ppm or less) based on the total mass of the polishing liquid. Since the amount of metal ions contained in the polishing liquid for rough polishing is often several ppm to several tens of ppm, the amount of metal ions that may be mixed in the polishing liquid for finish polishing is less than that. It is considered to be about several ppm. The polishing liquid according to this embodiment does not have to contain metal ions.

(砥粒)
本実施形態に係る研磨液は、タングステン材料及び絶縁材料の充分な研磨速度を得やすい観点から、砥粒を含有する。砥粒は、タングステン材料及び絶縁材料の充分な研磨速度を更に得やすい観点から、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一種を含むことが好ましい。シリカを含む砥粒としては、コロイダルシリカを用いてもよい。アルミナを含む砥粒としては、コロイダルアルミナを用いてもよい。
(Abrasive grain)
The polishing liquid according to the present embodiment contains abrasive grains from the viewpoint of easily obtaining a sufficient polishing rate of the tungsten material and the insulating material. The abrasive grains include at least one selected from the group consisting of silica, alumina, ceria, titania, zirconia, germania, and modified products thereof from the viewpoint of further obtaining a sufficient polishing rate of the tungsten material and the insulating material. Is preferable. Colloidal silica may be used as the abrasive grains containing silica. Colloidal alumina may be used as the abrasive grains containing alumina.

前記変性物としては、シリカ、アルミナ、セリア、チタニア、ジルコニア、ゲルマニア等を含む粒子の表面をアルキル基で変性したものなどが挙げられる。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、粒子の表面に存在する水酸基と、アルキル基を有するアルコキシシランと、を反応させる方法が挙げられる。アルキル基を有するアルコキシシランとしては、特に制限はないが、モノメチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルモノメトキシシラン、モノエチルトリメトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、トリエチルモノメトキシシラン、モノメチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、トリメチルモノエトキシシラン等が挙げられる。反応方法としては、特に制限はなく、例えば、粒子とアルコキシシランとを含有する研磨液(室温の研磨液等)中で反応させてもよく、前記反応を加速するために加熱してもよい。 Examples of the modified product include those obtained by modifying the surface of particles containing silica, alumina, ceria, titania, zirconia, germania and the like with an alkyl group. The method for modifying the surface of the particles with an alkyl group is not particularly limited, and examples thereof include a method of reacting a hydroxyl group existing on the surface of the particles with an alkoxysilane having an alkyl group. The alkoxysilane having an alkyl group is not particularly limited, but is monomethyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, trimethylmonomethoxysilane, monoethyltrimethoxysilane, diethyldimethoxysilane, triethylmonomethoxysilane, monomethyltriethoxysilane, dimethyl. Examples thereof include diethoxysilane and trimethylmonoethoxysilane. The reaction method is not particularly limited, and for example, the reaction may be carried out in a polishing liquid containing particles and an alkoxysilane (such as a polishing liquid at room temperature), or heating may be performed in order to accelerate the reaction.

砥粒の平均粒径は、10〜200nmが好ましく、20〜100nmがより好ましく、50〜80nmが更に好ましい。ここでいう「平均粒径」とは、砥粒の平均二次粒径をいう。上記平均粒径(平均二次粒径)は、例えば、上記砥粒を水に分散させた試料を作製し、光回折散乱式粒度分布計により測定することができる。具体的には例えば、COULTER Electronics社製のCOULTER N4SDを用いて、測定温度:20℃、溶媒屈折率:1.333(水)、粒子屈折率:Unknown(設定)、溶媒粘度:1.005cp(水)、Run Time:200秒、レーザ入射角:90°、Intensity(散乱強度、濁度に相当):5E+04〜4E+05の範囲に入るように測定し、4E+05よりも高い場合には水で希釈して測定することができる。コロイダル粒子は、通常、水に分散された状態で得られるので、上記散乱強度の範囲に入るように適宜希釈して測定することもできる。目安としては、粒子が0.5〜2.0質量%含まれるように調整すればよい。 The average particle size of the abrasive grains is preferably 10 to 200 nm, more preferably 20 to 100 nm, and even more preferably 50 to 80 nm. The "average particle size" here means the average secondary particle size of the abrasive grains. The average particle size (average secondary particle size) can be measured, for example, by preparing a sample in which the abrasive grains are dispersed in water and using a light diffraction / scattering type particle size distribution meter. Specifically, for example, using COOLTER N4SD manufactured by COOLTER Electronics, measurement temperature: 20 ° C., solvent refraction rate: 1.333 (water), particle refraction rate: Unknown (setting), solvent viscosity: 1.005 cp ( Water), Run Time: 200 seconds, Laser incident angle: 90 °, Integrity (corresponding to scattering intensity and turbidity): Measure so that it falls within the range of 5E + 04 to 4E + 05, and if it is higher than 4E + 05, dilute it with water. Can be measured. Since the colloidal particles are usually obtained in a state of being dispersed in water, they can be appropriately diluted and measured so as to fall within the above scattering intensity range. As a guide, it may be adjusted so that the particles are contained in an amount of 0.5 to 2.0% by mass.

砥粒は、研磨液中での分散安定性が良く、研磨(CMP等)により発生するスクラッチ(研磨傷)の発生数が少ない観点から、平均粒径が200nm以下のコロイダルシリカ、及び、平均粒径が200nm以下のコロイダルアルミナからなる群より選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましく、平均粒径が100nm以下のコロイダルシリカ、及び、平均粒径が100nm以下のコロイダルアルミナからなる群より選ばれる少なくとも一種を含むことがより好ましい。 Abrasive grains have good dispersion stability in the polishing liquid, and from the viewpoint that the number of scratches (polishing scratches) generated by polishing (CMP, etc.) is small, colloidal silica having an average particle size of 200 nm or less and average grains. It is preferable to contain at least one selected from the group consisting of colloidal alumina having a diameter of 200 nm or less, and at least one selected from the group consisting of colloidal silica having an average particle size of 100 nm or less and colloidal alumina having an average particle size of 100 nm or less. It is more preferable to include.

砥粒の含有量は、研磨液の全質量を基準として、好ましくは0.01〜50質量%、より好ましくは0.02〜30質量%、更に好ましくは0.05〜20質量%、特に好ましくは0.1〜20質量%、極めて好ましくは0.5〜10質量%、非常に好ましくは1〜5質量%、より一層好ましくは1〜3質量%、更に好ましくは1〜2質量%である。砥粒の含有量が0.01質量%以上であることにより、タングステン材料及び絶縁材料の充分な研磨速度が更に得られやすく、50質量%以下であることにより、スクラッチの発生を抑制しやすい。 The content of abrasive grains is preferably 0.01 to 50% by mass, more preferably 0.02 to 30% by mass, still more preferably 0.05 to 20% by mass, and particularly preferably, based on the total mass of the polishing liquid. Is 0.1 to 20% by mass, extremely preferably 0.5 to 10% by mass, very preferably 1 to 5% by mass, even more preferably 1 to 3% by mass, still more preferably 1 to 2% by mass. .. When the content of the abrasive grains is 0.01% by mass or more, it is easy to obtain a sufficient polishing rate of the tungsten material and the insulating material, and when it is 50% by mass or less, it is easy to suppress the occurrence of scratches.

(過酸化水素)
本実施形態に係る研磨液は、過酸化水素を含有する。過酸化水素は、酸化剤として用いることができる。過酸化水素は、タングステン材料の表面を酸化し、タングステン材料の研磨速度を向上させることができる。
(hydrogen peroxide)
The polishing liquid according to this embodiment contains hydrogen peroxide. Hydrogen peroxide can be used as an oxidizing agent. Hydrogen peroxide can oxidize the surface of the tungsten material and improve the polishing rate of the tungsten material.

過酸化水素の含有量(過酸化水素濃度)は、研磨液の全質量を基準として、好ましくは0.01〜50質量%、より好ましくは0.02〜30質量%、更に好ましくは0.05〜15質量%、特に好ましくは0.1〜10質量%、極めて好ましくは0.3〜5質量%、非常に好ましくは0.5〜3質量%、より一層好ましくは0.7〜2質量%、更に好ましくは0.9〜1質量%である。過酸化水素の含有量が0.01質量%以上であることにより、タングステン材料の優れた研磨速度が得られやすい。過酸化水素の含有量が50質量%以下であることにより、被研磨面の荒れを低減しやすい。過酸化水素の含有量は、分解した後の過酸化水素の残存量であってよい。研磨液における過酸化水素の含有量は、ヨウ素滴定法により測定可能であり、具体的には、後述の実施例に記載の方法で測定できる。 The content of hydrogen peroxide (hydrogen peroxide concentration) is preferably 0.01 to 50% by mass, more preferably 0.02 to 30% by mass, and further preferably 0.05, based on the total mass of the polishing liquid. ~ 15% by mass, particularly preferably 0.1 to 10% by mass, extremely preferably 0.3 to 5% by mass, very preferably 0.5 to 3% by mass, and even more preferably 0.7 to 2% by mass. , More preferably 0.9 to 1% by mass. When the content of hydrogen peroxide is 0.01% by mass or more, an excellent polishing rate of the tungsten material can be easily obtained. When the content of hydrogen peroxide is 50% by mass or less, it is easy to reduce the roughness of the surface to be polished. The content of hydrogen peroxide may be the residual amount of hydrogen peroxide after decomposition. The content of hydrogen peroxide in the polishing liquid can be measured by the iodine titration method, and specifically, it can be measured by the method described in Examples described later.

過酸化水素の含有量は、酸化剤の全質量(研磨液に含まれる酸化剤の全質量)を基準として下記の範囲が好ましい。過酸化水素の含有量は、タングステン材料の優れた研磨速度が得られやすい観点から、50質量%以上が好ましく、55質量%以上がより好ましく、60質量%以上が更に好ましく、65質量%以上が特に好ましく、80質量%以上が極めて好ましく、90質量%以上が非常に好ましく、95質量%以上がより一層好ましく、98質量%以上が更に好ましく、99質量%以上が特に好ましい。研磨液中の酸化剤は、実質的に過酸化水素からなる(酸化剤の100質量%が実質的に過酸化水素である)態様であってもよい。過酸化水素の含有量は、分解した後の過酸化水素の残存量であってよい。 The content of hydrogen peroxide is preferably in the following range based on the total mass of the oxidizing agent (total mass of the oxidizing agent contained in the polishing liquid). The content of hydrogen peroxide is preferably 50% by mass or more, more preferably 55% by mass or more, further preferably 60% by mass or more, and 65% by mass or more, from the viewpoint that an excellent polishing rate of the tungsten material can be easily obtained. Particularly preferably, 80% by mass or more is extremely preferable, 90% by mass or more is very preferable, 95% by mass or more is further preferable, 98% by mass or more is further preferable, and 99% by mass or more is particularly preferable. The oxidizing agent in the polishing liquid may be in an embodiment substantially composed of hydrogen peroxide (100% by mass of the oxidizing agent is substantially hydrogen peroxide). The content of hydrogen peroxide may be the residual amount of hydrogen peroxide after decomposition.

(酸化剤)
本実施形態に係る研磨液は、過酸化水素以外の酸化剤を含有してよい。酸化剤としては、硝酸、過ヨウ素酸カリウム、次亜塩素酸、オゾン水等が挙げられる。被研磨体が集積回路用素子を含むシリコン基板である場合、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ハロゲン化物等による汚染は望ましくないので、不揮発成分を含まない酸化剤が好ましい。
(Oxidant)
The polishing liquid according to this embodiment may contain an oxidizing agent other than hydrogen peroxide. Examples of the oxidizing agent include nitric acid, potassium periodate, hypochlorous acid, ozone water and the like. When the object to be polished is a silicon substrate containing an element for an integrated circuit, contamination with an alkali metal, an alkaline earth metal, a halide or the like is not desirable, and therefore an oxidizing agent containing no non-volatile component is preferable.

(化合物A)
本実施形態に係る研磨液は、ホスホノ基と、カルボキシ基及びカルボン酸塩基からなる群より選ばれる少なくとも一種と、を有する化合物Aを含有する。化合物Aは、1以上のホスホノ基と、1以上のカルボキシ基又はカルボン酸塩基と、を有する。ホスホノ基は、「−PO」で表される官能基である。化合物Aは、ホスホノ基を包含する官能基として、リン酸基「−O−PO」(ホスホノオキシ基)を有していてもよい。カルボン酸塩基としては、カルボキシ基の水素原子が金属原子(ナトリウム原子、カリウム原子等)に置換された官能基などが挙げられる。化合物Aは、ホスホノ基とカルボキシ基とカルボン酸塩基とを有していてもよい。
(Compound A)
The polishing liquid according to the present embodiment contains a compound A having a phosphono group and at least one selected from the group consisting of a carboxy group and a carboxylic acid base. Compound A has one or more phosphono groups and one or more carboxy groups or carboxylic acid bases. The phosphono group is a functional group represented by " -PO 3 H 2". Compound A, as a functional group including a phosphono group, may have a phosphate group "-O-PO 3 H 2 '(phosphonooxy group). Examples of the carboxylic acid base include a functional group in which the hydrogen atom of the carboxy group is replaced with a metal atom (sodium atom, potassium atom, etc.). Compound A may have a phosphono group, a carboxy group, and a carboxylic acid base.

化合物Aは、過酸化水素分解抑制剤として用いることができる。研磨液が化合物Aを含有することにより、研磨液への金属イオンの混入による過酸化水素の分解を抑制することができる。研磨液が過酸化水素及び化合物Aを含有することにより、金属イオンの混入による過酸化水素の分解を抑制するとともに、タングステン材料の充分な研磨速度を維持することができる。 Compound A can be used as a hydrogen peroxide decomposition inhibitor. Since the polishing liquid contains the compound A, the decomposition of hydrogen peroxide due to the mixing of metal ions in the polishing liquid can be suppressed. When the polishing liquid contains hydrogen peroxide and compound A, it is possible to suppress the decomposition of hydrogen peroxide due to the mixing of metal ions and maintain a sufficient polishing rate of the tungsten material.

化合物Aが過酸化水素分解抑制効果を有する理由は明確ではないが、金属イオンと化合物Aとが相互作用した際に形成されるキレート化合物が、金属イオンそのものに比べて過酸化水素の分解に影響を与えづらいためであると考えられる。 The reason why compound A has an effect of suppressing hydrogen peroxide decomposition is not clear, but the chelate compound formed when the metal ion and compound A interact with each other affects the decomposition of hydrogen peroxide as compared with the metal ion itself. It is thought that this is because it is difficult to give.

ホスホノ基を有するもののカルボキシ基及びカルボン酸塩基を有さないリン酸、並びに、カルボキシ基又はカルボン酸塩基を有するもののホスホノ基を有さない有機酸(クエン酸、グリシン等)及びその塩は、過酸化水素分解抑制効果を有さない。化合物A以外にもキレート剤として用いられる化合物は存在するが、例えば、ホスホノ基を有するもののカルボキシ基及びカルボン酸塩基を有さない化合物として、ニトリロトリス(メチレンホスホン酸)は、過酸化水素分解抑制効果が低く、1−ヒドロキシエタン−1,1−ジホスホン酸は、過酸化水素分解抑制効果を発現するが、タングステン材料の研磨速度が低下する傾向がある。 Phosphoric acids that have a phosphono group but do not have a carboxy group and a carboxylic acid base, and organic acids that have a carboxy group or a carboxylic acid base but do not have a phosphono group (citrate, glycine, etc.) and salts thereof are excessive. It does not have the effect of suppressing hydrogen oxide decomposition. There are compounds other than compound A that are used as chelating agents. For example, nitrilotris (methylenephosphonic acid) suppresses hydrogen peroxide decomposition as a compound having a phosphono group but no carboxy group and carboxylic acid base. The effect is low, and 1-hydroxyethane-1,1-diphosphonic acid exhibits an effect of suppressing hydrogen peroxide decomposition, but the polishing rate of the tungsten material tends to decrease.

化合物Aは、ホスホノ基と、カルボキシ基及びカルボン酸塩基からなる群より選ばれる少なくとも一種と、を有する脂肪族化合物又は芳香族化合物を含んでよい。化合物Aにおけるホスホノ基、カルボキシ基及びカルボン酸塩基のそれぞれは、主鎖(最も長い炭素鎖)に結合してよく、側鎖に結合してよい。化合物Aは、ホスホノ基、カルボキシ基及びカルボン酸塩基以外の官能基(水酸基、エステル基等)を有してよい。 Compound A may include an aliphatic compound or an aromatic compound having a phosphono group and at least one selected from the group consisting of a carboxy group and a carboxylic acid base. Each of the phosphono group, carboxy group and carboxylic acid base in Compound A may be bonded to the main chain (longest carbon chain) or to the side chain. Compound A may have a functional group (hydroxyl group, ester group, etc.) other than the phosphono group, the carboxy group and the carboxylic acid base.

化合物Aは、タングステン材料の優れた研磨速度を得やすい観点、及び、金属イオンが混入した場合において過酸化水素の分解を抑制しやすい観点から、下記の少なくとも一つを満たすことが好ましい。
・化合物Aは、ホスホノ基と、カルボキシ基とを有することが好ましい。
・化合物Aは、ホスホノ基と、カルボキシ基及びカルボン酸塩基からなる群より選ばれる少なくとも一種と、を有する脂肪族化合物を含むことが好ましい。
・化合物Aにおけるホスホノ基の数は、5以下が好ましく、4以下がより好ましく、3以下が更に好ましく、2以下が特に好ましい。
・化合物Aにおけるカルボキシ基及びカルボン酸塩基の総数は、2以上が好ましく、3以上がより好ましい。
・化合物Aにおけるカルボキシ基及びカルボン酸塩基の総数は、5以下が好ましく、4以下がより好ましく、3以下が更に好ましい。
・化合物Aは、ホスホノ基と、カルボキシ基及びカルボン酸塩基からなる群より選ばれる少なくとも一種と、が結合した炭素原子を有することが好ましい。
・化合物Aの炭素数(カルボキシ基及びカルボン酸塩基の炭素原子を含む)は、2以上が好ましく、3以上がより好ましく、5以上が更に好ましく、6以上が特に好ましく、7以上が極めて好ましい。
・化合物Aの炭素数(カルボキシ基及びカルボン酸塩基の炭素原子を含む)は、10以下が好ましく、9以下がより好ましく、8以下が更に好ましく、7以下が特に好ましい。
・化合物Aがアルキレン基を有する場合、アルキレン基の炭素鎖(カルボキシ基及びカルボン酸塩基の炭素原子を除く)は、1以上であり、2以上が好ましく、3以上がより好ましく、4以上が更に好ましい。
・化合物Aがアルキレン基を有する場合、アルキレン基の炭素鎖(カルボキシ基及びカルボン酸塩基の炭素原子を除く)は、6以下が好ましく、5以下がより好ましく、4以下が更に好ましい。
Compound A preferably satisfies at least one of the following from the viewpoint of easily obtaining an excellent polishing rate of the tungsten material and easily suppressing the decomposition of hydrogen peroxide when metal ions are mixed.
-Compound A preferably has a phosphono group and a carboxy group.
-Compound A preferably contains an aliphatic compound having a phosphono group and at least one selected from the group consisting of a carboxy group and a carboxylic acid base.
-The number of phosphono groups in compound A is preferably 5 or less, more preferably 4 or less, further preferably 3 or less, and particularly preferably 2 or less.
-The total number of carboxy groups and carboxylic acid bases in compound A is preferably 2 or more, and more preferably 3 or more.
-The total number of carboxy groups and carboxylic acid bases in compound A is preferably 5 or less, more preferably 4 or less, and even more preferably 3 or less.
-Compound A preferably has a carbon atom to which a phosphono group and at least one selected from the group consisting of a carboxy group and a carboxylic acid base are bonded.
-The carbon number of compound A (including the carbon atom of the carboxy group and the carboxylic acid base) is preferably 2 or more, more preferably 3 or more, further preferably 5 or more, particularly preferably 6 or more, and extremely preferably 7 or more.
-The carbon number of compound A (including the carbon atom of the carboxy group and the carboxylic acid base) is preferably 10 or less, more preferably 9 or less, further preferably 8 or less, and particularly preferably 7 or less.
When compound A has an alkylene group, the carbon chain of the alkylene group (excluding the carbon atom of the carboxy group and the carboxylic acid base) is 1 or more, preferably 2 or more, more preferably 3 or more, and further 4 or more. preferable.
When the compound A has an alkylene group, the carbon chain of the alkylene group (excluding the carbon atom of the carboxy group and the carboxylic acid base) is preferably 6 or less, more preferably 5 or less, still more preferably 4 or less.

化合物Aとしては、水溶性化合物を用いることができる。化合物Aとしては、3−ホスホノ安息香酸、4−ホスホノ安息香酸、4−ホスホノブチル酸、2−(ホスホノオキシ)安息香酸、4−ホスホノプロピオン酸、2−ホスホノブタン−1,2,4−トリカルボン酸、これらの塩(例えば、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩)などが挙げられる。化合物Aは、タングステン材料の優れた研磨速度を得やすい観点、金属イオンが混入した場合において過酸化水素の分解を抑制しやすい観点、及び、容易に入手できる観点から、2−ホスホノブタン−1,2,4−トリカルボン酸及びその塩からなる群より選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましい。 As the compound A, a water-soluble compound can be used. Compound A includes 3-phosphonobenzoic acid, 4-phosphonobenzoic acid, 4-phosphonobutyl acid, 2- (phosphonooxy) benzoic acid, 4-phosphonopropionic acid, 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid. Examples thereof include alkali metal salts such as sodium salt and potassium salt. Compound A contains 2-phosphonobutane-1,2 from the viewpoint of easily obtaining an excellent polishing rate of the tungsten material, easily suppressing the decomposition of hydrogen peroxide when metal ions are mixed, and easily obtaining the compound A. , 4-Tricarboxylic acid and salts thereof preferably contain at least one selected from the group.

化合物Aの含有量は、研磨液の全質量を基準として、好ましくは0.001〜10質量%、より好ましくは0.002〜10質量%、更に好ましくは0.005〜5質量%、特に好ましくは0.01〜2質量%、極めて好ましくは0.015〜1質量%、非常に好ましくは0.02〜0.5質量%、より一層好ましくは0.025〜0.3質量%、更に好ましくは0.03〜0.1質量%、特に好ましくは0.03〜0.08質量%、極めて好ましくは0.03〜0.05質量%である。化合物Aの含有量が0.001質量%以上であることにより、金属イオンが混入した際の過酸化水素の分解を抑制しやすい。化合物Aの含有量が10質量%以下であることにより、砥粒の沈降等を防ぎやすく、研磨液の優れた安定性を得やすい。 The content of the compound A is preferably 0.001 to 10% by mass, more preferably 0.002 to 10% by mass, still more preferably 0.005 to 5% by mass, and particularly preferably 0.005 to 5% by mass, based on the total mass of the polishing liquid. Is 0.01 to 2% by mass, extremely preferably 0.015 to 1% by mass, very preferably 0.02 to 0.5% by mass, even more preferably 0.025 to 0.3% by mass, still more preferably. Is 0.03 to 0.1% by mass, particularly preferably 0.03 to 0.08% by mass, and extremely preferably 0.03 to 0.05% by mass. When the content of compound A is 0.001% by mass or more, it is easy to suppress the decomposition of hydrogen peroxide when metal ions are mixed. When the content of the compound A is 10% by mass or less, it is easy to prevent sedimentation of abrasive grains and the like, and it is easy to obtain excellent stability of the polishing liquid.

(酸化金属溶解剤)
本実施形態に係る研磨液は、酸化剤により酸化されたタングステン材料の溶解を促進し、タングステン材料の研磨速度を向上させやすい観点から、酸化金属溶解剤(酸化剤に該当する化合物を除く)を含有してもよい。酸化金属溶解剤としては、酸化されたタングステン材料を水に溶解させることができるものであれば、特に制限はないが、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等の有機酸(但し、化合物A、及び、第一解離定数が2.0〜4.0であるアミノ酸を除く);前記有機酸の有機酸エステル;前記有機酸のアンモニウム塩;塩酸、硫酸等の無機酸;前記無機酸のアンモニウム塩(過硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、塩化アンモニウム、クロム酸等)などが挙げられる。酸化金属溶解剤は、タングステン材料の優れた研磨速度を得やすい観点、及び、実用的な研磨速度を維持しつつ、エッチングを効果的に抑制しやすい観点から、有機酸を含むことが好ましく、ギ酸、マロン酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、サリチル酸、及び、アジピン酸からなる群より選ばれる少なくとも一種を含むことがより好ましい。酸化金属溶解剤は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
(Metal oxide solubilizer)
The polishing liquid according to the present embodiment contains a metal oxide dissolving agent (excluding compounds corresponding to the oxidizing agent) from the viewpoint of promoting the dissolution of the tungsten material oxidized by the oxidizing agent and easily improving the polishing speed of the tungsten material. It may be contained. The metal oxide dissolving agent is not particularly limited as long as it can dissolve the oxidized tungsten material in water, but formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, 2-methylbutyric acid, n- Hexanoic acid, 3,3-dimethylbutyric acid, 2-ethylbutyric acid, 4-methylpentanoic acid, n-heptanoic acid, 2-methylhexanoic acid, n-octanoic acid, 2-ethylhexanoic acid, benzoic acid, glycolic acid, salicylic acid , Glyceric acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimeric acid, maleic acid, phthalic acid, malic acid, tartaric acid, citric acid, p-toluenesulfonic acid and other organic acids (however, compound A , And amino acids having a first dissociation constant of 2.0-4.0); organic acid ester of the organic acid; ammonium salt of the organic acid; inorganic acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid; ammonium of the inorganic acid Examples thereof include salts (ammonium persulfate, ammonium nitrate, ammonium chloride, chromium acid, etc.). The metal oxide dissolving agent preferably contains an organic acid from the viewpoint of easily obtaining an excellent polishing rate of the tungsten material and easily suppressing etching while maintaining a practical polishing rate, and formic acid is preferable. , Malic acid, malic acid, tartaric acid, citric acid, salicylic acid, and at least one selected from the group consisting of adipic acid. One type of metal oxide dissolving agent may be used alone, or two or more types may be used in combination.

酸化金属溶解剤の含有量は、研磨液の全質量を基準として、好ましくは0.001〜20質量%、より好ましくは0.002〜10質量%、更に好ましくは0.005〜5質量%、特に好ましく0.01〜1質量%、極めて好ましく0.05〜0.5質量%、非常に好ましく0.1〜0.3質量%、より一層好ましくは0.1〜0.2質量%である。酸化金属溶解剤の含有量が0.001質量%以上であることにより、配線金属(例えばタングステン材料)及びバリア材料(例えばバリア金属)の優れた研磨速度が得られやすい。酸化金属溶解剤の含有量が20質量%以下であることにより、タングステン材料のエッチングを抑制して被研磨面の荒れを低減しやすい。 The content of the metal oxide dissolving agent is preferably 0.001 to 20% by mass, more preferably 0.002 to 10% by mass, still more preferably 0.005 to 5% by mass, based on the total mass of the polishing liquid. It is particularly preferably 0.01 to 1% by mass, extremely preferably 0.05 to 0.5% by mass, very preferably 0.1 to 0.3% by mass, and even more preferably 0.1 to 0.2% by mass. .. When the content of the metal oxide dissolving agent is 0.001% by mass or more, excellent polishing speed of the wiring metal (for example, tungsten material) and the barrier material (for example, barrier metal) can be easily obtained. When the content of the metal oxide dissolving agent is 20% by mass or less, it is easy to suppress the etching of the tungsten material and reduce the roughness of the surface to be polished.

(金属防食剤)
本実施形態に係る研磨液は、金属防食剤(金属の防食剤)を含有してもよい。金属防食剤は、タングステン材料と、タングステン材料以外の金属(例えば銅)とを同時に研磨する際に当該金属の表面を保護するために用いることができる。金属防食剤として、2−メルカプトベンゾチアゾ−ル;1,2,3−トリアゾ−ル、1,2,4−トリアゾ−ル、3−アミノ−1H−1,2,4−トリアゾ−ル、ベンゾトリアゾ−ル、1−ヒドロキシベンゾトリアゾ−ル、1−ヒドロキシプロピルベンゾトリアゾ−ル、2,3−ジカルボキシプロピルベンゾトリアゾ−ル、4−ヒドロキシベンゾトリアゾ−ル、4−カルボキシル(−1H−)ベンゾトリアゾ−ル、4−カルボキシル(−1H−)ベンゾトリアゾ−ルメチルエステル、4−カルボキシル(−1H−)ベンゾトリアゾ−ルブチルエステル、4−カルボキシル(−1H−)ベンゾトリアゾ−ルオクチルエステル、5−ヘキシルベンゾトリアゾ−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−ル、ナフトトリアゾ−ル、ビス[(1−ベンゾトリアゾリル)メチル]ホスホン酸等のトリアゾール系防食剤(トリアゾール骨格を有する化合物);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]ピリミジン等のピリミジン系防食剤(ピリミジン骨格を有する化合物);ポリアクリル酸、アクリル酸の共重合体、ポリメタクリル酸、メタクリル酸の共重合体等の重合体などが挙げられる。配線金属が銅を含む場合、金属防食剤は、防食作用に優れる観点から、ポリアクリル酸、アクリル酸の共重合体、ポリメタクリル酸、メタクリル酸の共重合体、及び、トリアゾール系防食剤からなる群より選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましい。金属防食剤は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
(Metal corrosion inhibitor)
The polishing liquid according to the present embodiment may contain a metal anticorrosive agent (metal anticorrosive agent). The metal corrosion inhibitor can be used to protect the surface of the tungsten material and the surface of the metal other than the tungsten material (for example, copper) when polishing at the same time. As a metal anticorrosive agent, 2-mercaptobenzothiazol; 1,2,3-triazol, 1,2,4-triazol, 3-amino-1H-1,2,4-triazol, Bentotriazol, 1-hydroxybenzotriazol, 1-hydroxypropylbenzotriazol, 2,3-dicarboxypropylbenzotriazol, 4-hydroxybenzotriazol, 4-carboxyl (-) 1H-) benzotriazol, 4-carboxyl (-1H-) benzotriazol methyl ester, 4-carboxyl (-1H-) benzotriazol butyl ester, 4-carboxyl (-1H-) benzotriazol octyl ester, 5 -Hexyl benzotriazol, [1,2,3-benzotriazolyl-1-methyl] [1,2,4-triazolyl-1-methyl] [2-ethylhexyl] amine, tolyltriazol, naphthotriazo- Triazole anticorrosive agents (compounds having a triazole skeleton) such as le, bis [(1-benzotriazolyl) methyl] phosphonic acid; pyrimidin, 1,2,4-triazolo [1,5-a] pyrimidin, 1, 3,4,6,7,8-Hexahydro-2H-pyrimidin [1,2-a] pyrimidine, 1,3-diphenyl-pyrimidine-2,4,6-trione, 1,4,5,6-tetra Hydropyrimidine, 2,4,5,6-tetraaminopyrimidine sulfate, 2,4,5-trihydroxypyrimidine, 2,4,6-triaminopyrimidine, 2,4,6-trichloropyrimidine, 2,4 6-Trimethoxypyrimidine, 2,4,6-triphenylpyrimidine, 2,4-diamino-6-hydroxylpyrimidine, 2,4-diaminopyrimidine, 2-acetamidopyrimidine, 2-aminopyrimidine, 2-methyl-5, 7-Diphenyl- (1,2,4) triazolo (1,5-a) pyrimidine, 2-methylsulfanyl-5,7-diphenyl- (1,2,4) triazolo (1,5-a) pyrimidine, Pyrimidines such as 2-methylsulfanyl-5,7-diphenyl-4,7-dihydro- (1,2,4) triazolo (1,5-a) pyrimidine, 4-aminopyrazolo [3,4-d] pyrimidine Anticorrosive agents (compounds having a pyrimidine skeleton); polymers such as polyacrylic acid, copolymers of acrylic acid, polymethacrylic acid, copolymers of methacrylic acid and the like can be mentioned. When the wiring metal contains copper, the metal anticorrosive agent is composed of polyacrylic acid, a copolymer of acrylic acid, a copolymer of polymethacrylic acid and methacrylic acid, and a triazole-based anticorrosive agent from the viewpoint of excellent anticorrosion action. It is preferable to include at least one selected from the group. One type of metal corrosion inhibitor may be used alone, or two or more types may be used in combination.

金属防食剤の含有量は、研磨液の全質量を基準として、好ましくは0.001〜10質量%、より好ましくは0.005〜5質量%、更に好ましくは0.01〜2質量%である。金属防食剤の含有量が0.001質量%以上であることにより、配線金属のエッチングを抑制し被研磨面の荒れを低減しやすい。金属防食剤の含有量が10質量%以下であることにより、配線金属及びバリア材料(例えばバリア金属)の研磨速度が良好になる傾向がある。 The content of the metal corrosion inhibitor is preferably 0.001 to 10% by mass, more preferably 0.005 to 5% by mass, still more preferably 0.01 to 2% by mass, based on the total mass of the polishing liquid. .. When the content of the metal anticorrosive agent is 0.001% by mass or more, it is easy to suppress the etching of the wiring metal and reduce the roughness of the surface to be polished. When the content of the metal anticorrosive agent is 10% by mass or less, the polishing rate of the wiring metal and the barrier material (for example, the barrier metal) tends to be good.

(水)
本実施形態に係る研磨液は、水を含有する。研磨液における水の含有量は、他の含有成分の含有量を除いた研磨液の残部でよい。
(water)
The polishing liquid according to this embodiment contains water. The water content in the polishing liquid may be the balance of the polishing liquid excluding the contents of other contained components.

(研磨液のpH)
本実施形態に係る研磨液のpHは、下記の範囲が好ましい。研磨液のpHは、タングステン材料のエッチング速度を抑制しやすい観点から、4.0以下が好ましく、3.7以下がより好ましく、3.5以下が更に好ましく、3.3以下が特に好ましく、3.0以下が極めて好ましく、2.8以下が非常に好ましく、2.7以下がより一層好ましい。研磨液のpHは、研磨装置の腐食を抑制しやすい観点から、2.0以上が好ましく、2.1以上がより好ましく、2.2以上が更に好ましく、2.5以上が特に好ましく、2.6以上が極めて好ましく、2.7以上が非常に好ましい。これらの観点から、pHは、2.0〜4.0であることが好ましい。研磨液のpHは、液温25℃におけるpHと定義する。
(PH of polishing liquid)
The pH of the polishing liquid according to this embodiment is preferably in the following range. The pH of the polishing liquid is preferably 4.0 or less, more preferably 3.7 or less, further preferably 3.5 or less, particularly preferably 3.3 or less, from the viewpoint of easily suppressing the etching rate of the tungsten material. 0.0 or less is extremely preferable, 2.8 or less is very preferable, and 2.7 or less is even more preferable. The pH of the polishing liquid is preferably 2.0 or more, more preferably 2.1 or more, further preferably 2.2 or more, and particularly preferably 2.5 or more, from the viewpoint of easily suppressing corrosion of the polishing apparatus. 6 or more is extremely preferable, and 2.7 or more is very preferable. From these viewpoints, the pH is preferably 2.0 to 4.0. The pH of the polishing liquid is defined as the pH at a liquid temperature of 25 ° C.

本実施形態に係る研磨液のpHは、pHメータ(例えば、株式会社堀場製作所製の商品名:Model(F−51))で測定できる。例えば、フタル酸塩pH標準液(pH:4.01)、中性リン酸塩pH標準液(pH:6.86)及びホウ酸塩pH標準液(pH:9.18)を校正液として用いてpHメータを3点校正した後、pHメータの電極を研磨液に入れて、2分以上経過して安定した後の値を測定する。このとき、校正液及び研磨液の液温は25℃とする。 The pH of the polishing liquid according to this embodiment can be measured with a pH meter (for example, trade name: Model (F-51) manufactured by HORIBA, Ltd.). For example, a phthalate pH standard solution (pH: 4.01), a neutral phosphate pH standard solution (pH: 6.86) and a borate pH standard solution (pH: 9.18) are used as calibration solutions. After calibrating the pH meter at three points, put the electrode of the pH meter in the polishing solution and measure the value after it stabilizes after 2 minutes or more. At this time, the liquid temperatures of the calibration liquid and the polishing liquid are set to 25 ° C.

(pH緩衝剤)
本実施形態に係る研磨液は、研磨液のpHを調整し安定させるために、必要に応じてpH緩衝剤を含有してもよい。pH緩衝剤としては、研磨液のpHを調整し安定化可能であれば特に制限はない。本実施形態に係る研磨液は、好ましいpH範囲2.0〜4.0に調整しやすい観点、水と任意に混合できる観点、及び、研磨液の特性に悪影響を与えにくい観点から、第一解離定数が2.0〜4.0であるアミノ酸を含有することが好ましい。第一解離定数が2.0〜4.0であるアミノ酸としては、グリシン、アスパラギン、アラニン、グルタミン酸、グルタミン、バリン、グルタミン、ロイシン、イソロイシン、リシン、セリン、トレオニン、フェニルアラニン、チロシン、メチオニン、トリプトファン、β−アラニン等が挙げられ、入手の容易さの観点から、グリシンが好ましい。
(PH buffer)
The polishing liquid according to the present embodiment may contain a pH buffer, if necessary, in order to adjust and stabilize the pH of the polishing liquid. The pH buffer is not particularly limited as long as the pH of the polishing liquid can be adjusted and stabilized. The polishing liquid according to the present embodiment is first dissociated from the viewpoint that it is easy to adjust the pH range to a preferable pH range of 2.0 to 4.0, that it can be arbitrarily mixed with water, and that it does not adversely affect the characteristics of the polishing liquid. It preferably contains an amino acid having a constant of 2.0 to 4.0. Amino acids having a first dissociation constant of 2.0 to 4.0 include glycine, asparagine, alanine, glutamic acid, glutamine, valine, glutamine, leucine, isoleucine, lysine, serine, threonine, phenylalanine, tyrosine, methionine, tryptophan, Examples thereof include β-alanine, and glycine is preferable from the viewpoint of easy availability.

<研磨方法>
本実施形態に係る研磨方法は、本実施形態に係る研磨液を用いて、タングステン材料を含む被研磨面を研磨する研磨工程を備える。前記研磨液は、研磨液用貯蔵液を水で希釈することにより得られる研磨液であってもよい。被研磨面は、少なくともタングステン材料を含有する層を有していてもよい。タングステン材料としては、例えば、タングステン及びタングステン化合物が挙げられる。タングステン化合物としては、タングステン合金等が挙げられる。
<Polishing method>
The polishing method according to the present embodiment includes a polishing step of polishing a surface to be polished containing a tungsten material using the polishing liquid according to the present embodiment. The polishing liquid may be a polishing liquid obtained by diluting the storage liquid for the polishing liquid with water. The surface to be polished may have a layer containing at least a tungsten material. Examples of the tungsten material include tungsten and a tungsten compound. Examples of the tungsten compound include a tungsten alloy and the like.

研磨工程では、例えば、被研磨体(例えば基板)の被研磨面を定盤(研磨定盤)の研磨布に押しあて、被研磨体における被研磨面とは反対側の面(被研磨体の裏面)から被研磨体に所定の圧力を加えた状態で、本実施形態に係る研磨液を被研磨面と研磨布との間に供給して、被研磨体を定盤に対して相対的に動かすことで被研磨面を研磨することができる。研磨工程では、タングステン材料を含む被研磨材料を研磨することができる。被研磨材料は、膜状(被研磨膜)であってもよく、タングステン材料を含む膜であってもよい。成膜方法としては、公知のスパッタ法、メッキ法等が挙げられる。 In the polishing step, for example, the surface to be polished of the object to be polished (for example, the substrate) is pressed against the polishing cloth of the platen (polishing platen), and the surface of the object to be polished opposite to the surface to be polished (of the object to be polished). With a predetermined pressure applied to the object to be polished from the back surface), the polishing liquid according to this embodiment is supplied between the surface to be polished and the polishing cloth to make the object to be polished relatively relative to the platen. The surface to be polished can be polished by moving it. In the polishing step, the material to be polished including the tungsten material can be polished. The material to be polished may be in the form of a film (film to be polished) or may be a film containing a tungsten material. Examples of the film forming method include known sputtering methods and plating methods.

研磨工程は、本実施形態に係る研磨液を用いて、タングステン材料と、バリア材料(例えばバリア金属)及び絶縁材料からなる群より選ばれる少なくとも一種と、を含む被研磨面を研磨する工程であってもよい。研磨工程は、例えば、少なくとも、タングステン材料を含む層と、バリア層及び絶縁層からなる群より選ばれる少なくとも一種と、を有する被研磨体(例えば基板)を研磨する工程であってもよい。 The polishing step is a step of polishing a surface to be polished containing a tungsten material and at least one selected from the group consisting of a barrier material (for example, a barrier metal) and an insulating material using the polishing liquid according to the present embodiment. You may. The polishing step may be, for example, a step of polishing an object to be polished (for example, a substrate) having at least a layer containing a tungsten material and at least one selected from the group consisting of a barrier layer and an insulating layer.

バリア材料としては、タンタル、タンタル合金、タンタル化合物(酸化タンタル、窒化タンタル等)、チタン、チタン合金、チタン化合物(酸化チタン、窒化チタン等)などが挙げられる。バリア材料としてタングステン材料を用いてもよい。絶縁材料としては、酸化珪素、窒化珪素等が挙げられる。 Examples of the barrier material include tantalum, tantalum alloy, tantalum compound (tantalum oxide, tantalum nitride, etc.), titanium, titanium alloy, titanium compound (titanium oxide, titanium nitride, etc.) and the like. A tungsten material may be used as the barrier material. Examples of the insulating material include silicon oxide and silicon nitride.

研磨工程では、図1に示す被研磨体(基板)10を研磨することができる。例えば、研磨工程は、バリア材料2が露出するまでタングステン材料3を研磨する第1研磨工程(粗研磨工程)と、絶縁材料1が露出するまでバリア材料2及びタングステン材料3を研磨する第2研磨工程(中研磨工程)と、絶縁材料1、バリア材料2及びタングステン材料3を研磨する第3研磨工程(後研磨工程)と、をこの順に有していてもよい。 In the polishing step, the object to be polished (substrate) 10 shown in FIG. 1 can be polished. For example, the polishing steps include a first polishing step (coarse polishing step) in which the tungsten material 3 is polished until the barrier material 2 is exposed, and a second polishing step in which the barrier material 2 and the tungsten material 3 are polished until the insulating material 1 is exposed. It may have a step (medium polishing step) and a third polishing step (post-polishing step) for polishing the insulating material 1, the barrier material 2 and the tungsten material 3 in this order.

上述の第2研磨工程及び第3研磨工程においてタングステン材料の研磨速度は、粗研磨で要求されるほどの研磨速度(>100nm/min)は不要であるが、研磨時間を短くできる観点から、40nm/min以上が好ましい。 In the above-mentioned second polishing step and third polishing step, the polishing rate of the tungsten material does not need to be the polishing rate (> 100 nm / min) required for rough polishing, but 40 nm from the viewpoint of shortening the polishing time. / Min or more is preferable.

研磨装置としては、例えば、研磨布により研磨する場合、研磨される被研磨体を保持できるホルダーと、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定盤と、を有する一般的な研磨装置を使用できる。研磨布としては、一般的な不織布、発泡ポリウレタン、多孔質フッ素樹脂等が使用でき、特に制限がない。 As the polishing device, for example, when polishing with a polishing cloth, a holder capable of holding the object to be polished and a surface plate connected to a motor or the like whose rotation speed can be changed and to which the polishing pad can be attached are provided. You can use a general polishing device that you have. As the polishing pad, general non-woven fabric, polyurethane foam, porous fluororesin and the like can be used, and there is no particular limitation.

研磨条件には制限はないが、定盤の回転速度は、被研磨体が飛び出さないように200rpm以下の低回転が好ましい。被研磨面を有する被研磨体(例えば、半導体基板等の基板)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観点から、5〜50kPaであることがより好ましい。研磨している間、研磨布には研磨液をポンプ等で連続的に供給することができる。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 as low as 200 rpm or less so that the object to be polished does not pop out. The pressing pressure of the object to be polished (for example, a substrate such as a semiconductor substrate) having a surface to be polished is preferably 1 to 100 kPa, and the uniformity in the surface to be polished and the flatness of the pattern can be improved. From the viewpoint of satisfaction, it is more preferably 5 to 50 kPa. During polishing, a polishing liquid can be continuously supplied to the polishing cloth by a pump or the like. There is no limit to the amount of this supply, but it is preferable that the surface of the polishing pad is always covered with the polishing liquid.

研磨布の表面状態を常に同一にして研磨(CMP等)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実施することが好ましい。例えば、ダイヤモンド粒子のついたドレッサを用いて、少なくとも水を含む液で研磨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、被研磨体の洗浄工程を更に実施することが好ましい。研磨終了後の被研磨体を流水中でよく洗浄後、スピンドライ等を用いて、被研磨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、公知の洗浄方法(例えば、市販の洗浄液を被研磨体の被研磨面に流しつつ、ポリウレタンでできたブラシを回転させながら当該ブラシを被研磨体に一定の圧力で押し付けて被研磨体上の付着物を除去する方法)を実施した後に乾燥させることがより好ましい。 In order to perform polishing (CMP or the like) so that the surface condition of the polishing pad is always the same, it is preferable to carry out a conditioning step of the polishing pad before polishing. For example, a dresser with diamond particles is used to condition the polishing pad with a liquid containing at least water. Subsequently, it is preferable to further carry out the cleaning step of the object to be polished after carrying out the polishing method according to the present embodiment. It is preferable that the object to be polished after polishing is thoroughly washed in running water, and then the water droplets adhering to the object to be polished are wiped off by using spin dry or the like and then dried. Further, a known cleaning method (for example, while flowing a commercially available cleaning liquid onto the surface to be polished of the object to be polished, the brush is pressed against the object to be polished with a constant pressure while rotating a brush made of polyurethane, and the brush is pressed onto the object to be polished. It is more preferable to dry after carrying out the method for removing the deposits of the above.

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。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples as long as the technical idea of the present invention is not deviated.

<CMP用研磨液の作製>
(実施例1)
脱イオン水700gにリンゴ酸1.5gを溶解させた後、グリシン0.017gを溶解させ、さらに、50質量%2−ホスホノブタン−1,2,4−トリカルボン酸水溶液0.04gを加えて混合液を得た。この混合液にコロイダルシリカ(二酸化珪素の含有量が20質量%の水分散液、pH:8.1、比重:1.1、粘度:3.5mPa・s、平均二次粒径:60nm)70gを添加した後、30質量%過酸化水素水33gを添加した。さらに、残分の脱イオン水を追加して全量1000gの研磨液を作製した。
<Preparation of polishing liquid for CMP>
(Example 1)
After dissolving 1.5 g of malic acid in 700 g of deionized water, 0.017 g of glycine is dissolved, and 0.04 g of a 50 mass% 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid aqueous solution is added to the mixed solution. Got 70 g of colloidal silica (aqueous dispersion having a silicon dioxide content of 20% by mass, pH: 8.1, specific gravity: 1.1, viscosity: 3.5 mPa · s, average secondary particle size: 60 nm) in this mixed solution. Was added, and then 33 g of 30 mass% hydrogen peroxide solution was added. Further, the remaining deionized water was added to prepare a polishing liquid having a total amount of 1000 g.

(実施例2)
50質量%2−ホスホノブタン−1,2,4−トリカルボン酸水溶液の使用量を0.2gへ変更したこと以外は実施例1と同様に行い、研磨液を作製した。
(Example 2)
A polishing solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of the 50 mass% 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid aqueous solution used was changed to 0.2 g.

(実施例3)
50質量%2−ホスホノブタン−1,2,4−トリカルボン酸水溶液の使用量を0.4gへ変更したこと以外は実施例1と同様に行い、研磨液を作製した。
(Example 3)
A polishing solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of the 50 mass% 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid aqueous solution used was changed to 0.4 g.

(実施例4)
50質量%2−ホスホノブタン−1,2,4−トリカルボン酸水溶液の使用量を0.6gへ変更したこと以外は実施例1と同様に行い、研磨液を作製した。
(Example 4)
A polishing solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of the 50 mass% 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid aqueous solution used was changed to 0.6 g.

(比較例1)
50質量%2−ホスホノブタン−1,2,4−トリカルボン酸水溶液を用いなかったこと以外は実施例1と同様に行い、研磨液を作製した。
(Comparative Example 1)
A polishing solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that the 50 mass% 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid aqueous solution was not used.

(比較例2)
50質量%2−ホスホノブタン−1,2,4−トリカルボン酸水溶液0.04gに代えて、50質量%クエン酸水溶液0.8gを用いたこと以外は実施例1と同様に行い、研磨液を作製した。
(Comparative Example 2)
A polishing solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.8 g of a 50 mass% citric acid aqueous solution was used instead of 0.04 g of a 50 mass% 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid aqueous solution. bottom.

(比較例3)
50質量%2−ホスホノブタン−1,2,4−トリカルボン酸水溶液0.04gに代えて、80質量%リン酸水溶液0.4gを用いたこと以外は実施例1と同様に行い、研磨液を作製した。
(Comparative Example 3)
A polishing solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.4 g of an 80 mass% phosphoric acid aqueous solution was used instead of 0.04 g of a 50 mass% 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid aqueous solution. bottom.

(比較例4)
50質量%2−ホスホノブタン−1,2,4−トリカルボン酸水溶液0.04gに代えて、グリシン0.4gを用いたこと以外は実施例1と同様に行い、研磨液を作製した。
(Comparative Example 4)
A polishing solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.4 g of glycine was used instead of 0.04 g of the 50 mass% 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid aqueous solution.

(比較例5)
50質量%2−ホスホノブタン−1,2,4−トリカルボン酸水溶液0.04gに代えて、50質量%1−ヒドロキシエタン−1,1−ジホスホン酸水溶液0.2gを用いたこと以外は実施例1と同様に行い、研磨液を作製した。
(Comparative Example 5)
Example 1 except that 0.2 g of a 50 mass% 1-hydroxyethane-1,1-diphosphonic acid aqueous solution was used instead of 0.04 g of a 50 mass% 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid aqueous solution. The same procedure as above was carried out to prepare a polishing liquid.

(比較例6)
50質量%2−ホスホノブタン−1,2,4−トリカルボン酸水溶液0.04gに代えて、50質量%1−ヒドロキシエタン−1,1−ジホスホン酸水溶液0.4gを用いたこと以外は実施例1と同様に行い、研磨液を作製した。
(Comparative Example 6)
Example 1 except that 0.4 g of a 50 mass% 1-hydroxyethane-1,1-diphosphonic acid aqueous solution was used instead of 0.04 g of a 50 mass% 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid aqueous solution. The same procedure as above was carried out to prepare a polishing liquid.

(比較例7)
50質量%2−ホスホノブタン−1,2,4−トリカルボン酸水溶液0.04gに代えて、50質量%ニトリロトリス(メチレンホスホン酸)水溶液0.2gを用いたこと以外は実施例1と同様に行い、研磨液を作製した。
(Comparative Example 7)
The same procedure as in Example 1 was carried out except that 0.2 g of a 50 mass% nitrilotris (methylenephosphonic acid) aqueous solution was used instead of 0.04 g of the 50 mass% 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid aqueous solution. , A polishing solution was prepared.

<pH測定>
研磨液のpHを下記測定条件により測定した。測定結果を表1に示す。
測定器:株式会社堀場製作所、商品名:Model(F−51)
校正液:フタル酸塩pH標準液(pH:4.01)、中性リン酸塩pH標準液(pH:6.86)及びホウ酸塩pH標準液(pH:9.18)
測定温度:25℃
測定手順:校正液を用いて3点校正した後、電極を測定対象に入れてから25℃で2分以上放置し、安定したときのpHを測定値とした。
<pH measurement>
The pH of the polishing liquid was measured under the following measurement conditions. The measurement results are shown in Table 1.
Measuring instrument: HORIBA, Ltd., Product name: Model (F-51)
Calibration solution: phthalate pH standard solution (pH: 4.01), neutral phosphate pH standard solution (pH: 6.86) and borate pH standard solution (pH: 9.18)
Measurement temperature: 25 ° C
Measurement procedure: After calibrating at three points using a calibration solution, the electrodes were placed in the measurement target and then left at 25 ° C. for 2 minutes or longer, and the pH when stable was taken as the measured value.

<過酸化水素分解率の測定>
作製直後の研磨液を100g量り取り、研磨液の過酸化水素濃度を後述の方法で測定したところ、過酸化水素濃度は1.0質量%であった。
<Measurement of hydrogen peroxide decomposition rate>
When 100 g of the polishing liquid immediately after production was weighed and the hydrogen peroxide concentration of the polishing liquid was measured by the method described later, the hydrogen peroxide concentration was 1.0% by mass.

作製直後の研磨液を別途100g量り取り、10質量%の硝酸鉄九水和物水溶液を0.02g(Feイオン2.8ppmに相当)添加することにより試験液Aを作製した。試験液Aの作製直後に過酸化水素濃度(初期過酸化水素濃度)を後述の方法で測定した。その後、試験液Aを65℃のウォーターバスに1時間浸漬した後、過酸化水素濃度(分解後過酸化水素濃度)を後述の方法で測定した。過酸化水素分解率は下記式より算出した。測定結果を表1に示す。なお、硝酸鉄九水和物水溶液を加えない条件で上記試験を行ったところ、比較例1の研磨液の過酸化水素分解率は0.2%であり、過酸化水素分解率は小さかった。
過酸化水素分解率[%]=100×(初期過酸化水素濃度[ppm]−分解後過酸化水素濃度[ppm])/初期過酸化水素濃度[ppm]
A test solution A was prepared by separately weighing 100 g of the polishing solution immediately after the preparation and adding 0.02 g (corresponding to 2.8 ppm of Fe ions) of a 10 mass% iron nitrate hexahydrate aqueous solution. Immediately after the preparation of the test solution A, the hydrogen peroxide concentration (initial hydrogen peroxide concentration) was measured by the method described later. Then, the test solution A was immersed in a water bath at 65 ° C. for 1 hour, and then the hydrogen peroxide concentration (hydrogen peroxide concentration after decomposition) was measured by the method described below. The hydrogen peroxide decomposition rate was calculated from the following formula. The measurement results are shown in Table 1. When the above test was carried out under the condition that the aqueous solution of iron nitrate nineahydrate was not added, the hydrogen peroxide decomposition rate of the polishing solution of Comparative Example 1 was 0.2%, and the hydrogen peroxide decomposition rate was small.
Hydrogen peroxide decomposition rate [%] = 100 × (initial hydrogen peroxide concentration [ppm] -decomposed hydrogen peroxide concentration [ppm]) / initial hydrogen peroxide concentration [ppm]

(過酸化水素濃度の測定)
上述の研磨液及び試験液Aの過酸化水素濃度は、既法であるヨウ素滴定法により測定した。まず、研磨液又は試験液Aを1.0g量り取った後、0.05質量%の七モリブデン酸六アンモニウム・四水和物及び10質量%の硫酸を含む硫酸水溶液を5.0g加えた。さらに、0.1mol/Lヨウ化カリウム(KI)水溶液5.0g、及び、純水30gを添加して試験液Bを作製した。0.1mol/Lチオ硫酸ナトリウム(Na)水溶液を滴定液として用いると共に、滴定装置(平沼産業株式会社製の電位差滴定装置COM−2500)を用いて、上述の試験液Bの滴定を行った。過酸化水素濃度は以下の計算式により算出した。
過酸化水素濃度[ppm]=D×K×M×1000000/S
D:加えたNa水溶液(滴定液)の体積[L]
K:1molのNaに対する過酸化水素の質量当量=17[g/mol]
M:Na水溶液(滴定液)の濃度[mol/L]
(Measurement of hydrogen peroxide concentration)
The hydrogen peroxide concentration of the above-mentioned polishing solution and test solution A was measured by an existing iodine titration method. First, 1.0 g of the polishing solution or the test solution A was weighed, and then 5.0 g of a sulfuric acid aqueous solution containing 0.05% by mass of hexaammonium heptamolybdate / tetrahydrate and 10% by mass of sulfuric acid was added. Further, 5.0 g of a 0.1 mol / L potassium iodide (KI) aqueous solution and 30 g of pure water were added to prepare a test solution B. A 0.1 mol / L sodium thiosulfate (Na 2 S 2 O 3 ) aqueous solution was used as the titrator, and a titrator (potentiometric titrator COM-2500 manufactured by Hiranuma Sangyo Co., Ltd.) was used to prepare the above-mentioned test solution B. Titration was performed. The hydrogen peroxide concentration was calculated by the following formula.
Hydrogen peroxide concentration [ppm] = D × K × M × 1000000 / S
D: Volume of added Na 2 S 2 O 3 aqueous solution (titration solution) [L]
K: Mass equivalent of hydrogen peroxide to 1 mol of Na 2 S 2 O 3 = 17 [g / mol]
M: Concentration of Na 2 S 2 O 3 aqueous solution (titration solution) [mol / L]

<研磨速度の測定>
(評価用試験ウエハー)
膜厚600nmのタングステン膜をCVD法で直径30cmのシリコンウエハ上に形成したタングステンウエハーを用いた。
<Measurement of polishing speed>
(Evaluation test wafer)
A tungsten wafer in which a tungsten film having a film thickness of 600 nm was formed on a silicon wafer having a diameter of 30 cm by a CVD method was used.

(研磨方法)
CMP研磨装置(株式会社AMAT製、ReflexionLK)を用い、定盤に各研磨液(比較例2〜4の研磨液を除く)を滴下しながら、下記条件にてタングステン膜の研磨を行い、タングステン研磨速度を測定した。
研磨布:IC−1010
研磨荷重:3psi(20.6kPa)
回転速度:93rpm(ヘッド)、87rpm(定盤)
研磨液滴下速度:300mL/min
研磨時間:1min
(Polishing method)
Using a CMP polishing device (Reflexion LK manufactured by AMAT Co., Ltd.), while dropping each polishing liquid (excluding the polishing liquids of Comparative Examples 2 to 4) on the surface plate, the tungsten film is polished under the following conditions to polish the tungsten. The speed was measured.
Abrasive cloth: IC-1010
Polishing load: 3psi (20.6kPa)
Rotation speed: 93 rpm (head), 87 rpm (surface plate)
Abrasive droplet speed: 300 mL / min
Polishing time: 1 min

(タングステン研磨速度の算出)
研磨前後のタングステン膜の膜厚をシート抵抗測定器(株式会社日立国際電気製、VR−120/08S)により測定し、膜厚差から研磨速度を算出した。測定結果を表1に示す。
(Calculation of tungsten polishing speed)
The film thickness of the tungsten film before and after polishing was measured with a sheet resistance measuring instrument (VR-120 / 08S, manufactured by Hitachi Kokusai Electric Inc.), and the polishing rate was calculated from the film thickness difference. The measurement results are shown in Table 1.

Figure 2021145090
Figure 2021145090

<評価結果>
表1から、化合物Aを用いていない比較例1において過酸化水素分解率は2.1%であり、良好ではなかった。また、タングステン研磨速度は42.0nm/minであった。
<Evaluation result>
From Table 1, in Comparative Example 1 in which Compound A was not used, the hydrogen peroxide decomposition rate was 2.1%, which was not good. The tungsten polishing rate was 42.0 nm / min.

化合物Aを用いた実施例1〜4では、過酸化水素分解率が1.2%以下であり、充分な過酸化水素分解抑制効果を示した。化合物Aの使用量が増加すると、過酸化水素分解率が低下して、過酸化水素分解抑制効果が向上することが分かる。また、実施例1〜4のタングステン研磨速度は、比較例1と比較して低下しておらず、40nm/min以上であり良好であった。これにより、化合物Aがタングステン材料の研磨を阻害していないことが分かる。 In Examples 1 to 4 using Compound A, the hydrogen peroxide decomposition rate was 1.2% or less, and a sufficient effect of suppressing hydrogen peroxide decomposition was exhibited. It can be seen that as the amount of compound A used increases, the hydrogen peroxide decomposition rate decreases and the hydrogen peroxide decomposition suppressing effect improves. Further, the tungsten polishing rate of Examples 1 to 4 was not decreased as compared with Comparative Example 1, and was good at 40 nm / min or more. From this, it can be seen that Compound A does not inhibit the polishing of the tungsten material.

カルボキシ基を有するもののホスホノ基を有さないクエン酸を用いた比較例2では、過酸化水素分解率が3.8%であり、過酸化水素分解抑制効果は確認されなかった。ホスホノ基を有するもののカルボキシ基及びカルボン酸塩基を有さないリン酸を用いた比較例3では、過酸化水素分解率が5.7%であり、過酸化水素分解抑制効果は確認されなかった。カルボキシ基を有し、金属と相互作用することで知られるグリシンを用いた比較例4では、過酸化水素分解率が1.9%であり、過酸化水素分解抑制効果は確認されなかった。比較例2〜4の結果から、ホスホノ基を有するもののカルボキシ基及びカルボン酸塩基を有さない化合物、並びに、カルボキシ基又はカルボン酸塩基を有するもののホスホノ基を有さない化合物では、過酸化水素分解抑制効果が得られないことが分かる。 In Comparative Example 2 using citric acid having a carboxy group but no phosphono group, the hydrogen peroxide decomposition rate was 3.8%, and the effect of suppressing hydrogen peroxide decomposition was not confirmed. In Comparative Example 3 using phosphoric acid having a phosphono group but not a carboxy group and a carboxylic acid base, the hydrogen peroxide decomposition rate was 5.7%, and the effect of suppressing hydrogen peroxide decomposition was not confirmed. In Comparative Example 4 using glycine, which has a carboxy group and is known to interact with a metal, the hydrogen peroxide decomposition rate was 1.9%, and the effect of suppressing hydrogen peroxide decomposition was not confirmed. From the results of Comparative Examples 2 to 4, the compound having a phosphono group but not having a carboxy group and a carboxylic acid base, and the compound having a carboxy group or a carboxylic acid base but not having a phosphono group were decomposed by hydrogen peroxide. It can be seen that the inhibitory effect cannot be obtained.

金属キレート効果を有するリン酸化合物として、1−ヒドロキシエタン−1,1−ジホスホン酸を用いた比較例5、6では、過酸化水素分解率がそれぞれ0.7%、0.2%であり、過酸化水素分解抑制効果を確認できたが、タングステン研磨速度が38.6nm/min、34.4nm/minであり、優れたタングステン研磨速度が得られなかった。タングステン研磨速度が低下する原因は明確ではないが、1−ヒドロキシエタン−1,1−ジホスホン酸がタングステン材料の表面に吸着し保護することで研磨速度が低下すると考えられる。 In Comparative Examples 5 and 6 in which 1-hydroxyethane-1,1-diphosphonic acid was used as the phosphoric acid compound having a metal chelating effect, the hydrogen peroxide decomposition rates were 0.7% and 0.2%, respectively. Although the effect of suppressing hydrogen peroxide decomposition could be confirmed, the tungsten polishing rates were 38.6 nm / min and 34.4 nm / min, and excellent tungsten polishing rates could not be obtained. Although the cause of the decrease in the tungsten polishing rate is not clear, it is considered that the polishing rate is reduced by adsorbing and protecting 1-hydroxyethane-1,1-diphosphonic acid on the surface of the tungsten material.

金属キレート効果を有するリン酸化合物であるニトリロトリス(メチレンホスホン酸)を用いた比較例7では、過酸化水素分解率が1.3%であり、充分な過酸化水素分解抑制効果を示さず、同濃度の2−ホスホノブタン−1,2,4−トリカルボン酸を用いた実施例2に比べて過酸化水素分解抑制効果は低かった。 In Comparative Example 7 using nitrilotris (methylenephosphonic acid), which is a phosphoric acid compound having a metal chelating effect, the hydrogen peroxide decomposition rate was 1.3%, and a sufficient effect of suppressing hydrogen peroxide decomposition was not exhibited. The effect of suppressing hydrogen peroxide decomposition was lower than that of Example 2 in which 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid having the same concentration was used.

1…絶縁材料、2…バリア材料、3…タングステン材料、10…被研磨体。 1 ... Insulation material, 2 ... Barrier material, 3 ... Tungsten material, 10 ... Body to be polished.

Claims (11)

砥粒と、過酸化水素と、化合物Aと、水と、を含有し、
前記化合物Aが、ホスホノ基と、カルボキシ基及びカルボン酸塩基からなる群より選ばれる少なくとも1種と、を有する化合物である、研磨液。
Containing abrasive grains, hydrogen peroxide, compound A, and water,
A polishing solution, wherein the compound A is a compound having a phosphono group and at least one selected from the group consisting of a carboxy group and a carboxylic acid base.
前記化合物Aが、ホスホノ基とカルボキシ基とを有する化合物である、請求項1に記載の研磨液。 The polishing liquid according to claim 1, wherein the compound A is a compound having a phosphono group and a carboxy group. 前記化合物Aが2−ホスホノブタン−1,2,4−トリカルボン酸を含む、請求項1又は2に記載の研磨液。 The polishing solution according to claim 1 or 2, wherein the compound A contains 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid. 前記化合物Aの含有量が研磨液の全質量を基準として0.001〜10質量%である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の研磨液。 The polishing liquid according to any one of claims 1 to 3, wherein the content of the compound A is 0.001 to 10% by mass based on the total mass of the polishing liquid. 前記砥粒が、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一種を含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の研磨液。 The polishing solution according to any one of claims 1 to 4, wherein the abrasive grains contain at least one selected from the group consisting of silica, alumina, ceria, titania, zirconia, germania, and modified products thereof. 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研磨液。 The polishing liquid according to any one of claims 1 to 5, further containing a metal oxide dissolving agent. 前記酸化金属溶解剤が有機酸(但し、前記化合物A、及び、第一解離定数が2.0〜4.0であるアミノ酸を除く)を含む、請求項6に記載の研磨液。 The polishing solution according to claim 6, wherein the metal oxide solubilizer contains an organic acid (excluding the compound A and an amino acid having a first dissociation constant of 2.0 to 4.0). 前記酸化金属溶解剤が、ギ酸、マロン酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、サリチル酸、及び、アジピン酸からなる群より選ばれる少なくとも一種を含む、請求項7に記載の研磨液。 The polishing solution according to claim 7, wherein the metal oxide dissolving agent contains at least one selected from the group consisting of formic acid, malonic acid, malic acid, tartaric acid, citric acid, salicylic acid, and adipic acid. pHが2.0〜4.0である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の研磨液。 The polishing liquid according to any one of claims 1 to 8, which has a pH of 2.0 to 4.0. 第一解離定数が2.0〜4.0であるアミノ酸を更に含有する、請求項1〜9のいずれか一項に記載の研磨液。 The polishing liquid according to any one of claims 1 to 9, further containing an amino acid having a first dissociation constant of 2.0 to 4.0. 請求項1〜10のいずれか一項に記載の研磨液を用いて、タングステン材料を含む被研磨面を研磨する、研磨方法。 A polishing method for polishing a surface to be polished containing a tungsten material using the polishing liquid according to any one of claims 1 to 10.
JP2020044180A 2020-03-13 2020-03-13 Polishing liquid and polishing method Pending JP2021145090A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020044180A JP2021145090A (en) 2020-03-13 2020-03-13 Polishing liquid and polishing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020044180A JP2021145090A (en) 2020-03-13 2020-03-13 Polishing liquid and polishing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2021145090A true JP2021145090A (en) 2021-09-24

Family

ID=77767147

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020044180A Pending JP2021145090A (en) 2020-03-13 2020-03-13 Polishing liquid and polishing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2021145090A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101330956B1 (en) Polishing solution for cmp and polishing method
JP4568604B2 (en) Polishing liquid and polishing method
JP5447437B2 (en) Polishing liquid and polishing method
JP5287720B2 (en) Polishing liquid for metal film and polishing method
JP7028193B2 (en) Polishing liquid and polishing method
KR20140119096A (en) Polishing fluid for metal and polishing method
JP6915678B2 (en) Abrasives, storage solutions for abrasives and polishing methods
JP4850167B2 (en) Polishing liquid and polishing method
JP2005064285A (en) Polishing solution and polishing method for cmp
JP4618987B2 (en) Polishing liquid and polishing method
JP6939886B2 (en) Polishing method and polishing liquid
TW201420739A (en) Polishing composition
CN100447959C (en) Metal polishing liquid and polishing method using it
JP2021145090A (en) Polishing liquid and polishing method
JP6638208B2 (en) Abrasive, storage solution for abrasive and polishing method
JP2009147394A (en) Polishing agent and polishing method
KR102649775B1 (en) Chemical mechanical polishing of tungsten using compositions and methods comprising quaternary phosphonium compounds
JP2017122134A (en) Polishing liquid for metal film and polishing method using the same
JP6592998B2 (en) Abrasive for tungsten, stock solution for abrasive, and polishing method
JP7491397B2 (en) Polishing liquid and polishing method
US20240228830A1 (en) Polishing liquid and polishing method
JP7487507B2 (en) Abrasive and polishing method
JP2018026422A (en) Tungsten polishing agent for buffing, storage solution for the same, and polishing method
WO2022172438A1 (en) Abrasive agent and abrading method
JP2017013202A (en) Polishing method for tungsten material

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230116

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20231121

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20231128

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20231213

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240305

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240405