JP6638208B2 - Abrasive, storage solution for abrasive and polishing method - Google Patents

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本発明は、タングステン用研磨剤、当該研磨剤を得るための研磨剤用貯蔵液、及び、前記研磨剤を用いた研磨方法に関する。   The present invention relates to a polishing slurry for tungsten, a stock solution for the polishing slurry for obtaining the polishing slurry, and a polishing method using the polishing slurry.

近年、半導体集積回路(以下、「LSI」と言う。)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」と言う。)もその一つであり、CMPは、LSI製造工程(特に、多層配線形成工程における層間絶縁膜の平坦化、金属プラグ形成、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。   2. Description of the Related Art In recent years, a new fine processing technology has been developed in accordance with high integration or high performance of a semiconductor integrated circuit (hereinafter, referred to as “LSI”). Chemical mechanical polishing (hereinafter, referred to as “CMP”) is one of them. CMP is an LSI manufacturing process (particularly, planarization of an interlayer insulating film, formation of a metal plug, formation of a buried wiring, and the like in a multilayer wiring forming process). This is a technology that is frequently used in

CMP法を用いた埋め込み配線の形成について説明する。まず、あらかじめ形成された凹凸を表面に有する基板と、基板上に積層された層間絶縁膜(酸化膜等)とを有する積層体を準備する。次に、バリア金属膜(窒化チタン膜等)を層間絶縁膜上の全体に堆積する。さらに、凹部(溝部)を埋め込むようにバリア金属膜上の全体にタングステン材料膜(タングステン膜、タングステン合金膜等)の配線用金属膜を堆積する。次に、凹部以外の不要な配線用金属膜、及び、その下層のバリア金属膜をCMPにより除去して埋め込み配線を形成する。このような配線形成方法をダマシン法と呼ぶ(例えば、下記特許文献1参照)。   The formation of the buried wiring using the CMP method will be described. First, a stacked body including a substrate having pre-formed irregularities on its surface and an interlayer insulating film (such as an oxide film) stacked on the substrate is prepared. Next, a barrier metal film (such as a titanium nitride film) is deposited on the entire surface of the interlayer insulating film. Further, a wiring metal film of a tungsten material film (tungsten film, tungsten alloy film, or the like) is deposited on the entire barrier metal film so as to fill the recesses (grooves). Next, the unnecessary wiring metal film other than the concave portion and the underlying barrier metal film are removed by CMP to form a buried wiring. Such a wiring forming method is called a damascene method (for example, see Patent Document 1 below).

金属膜のCMPの一般的な方法は、円形の研磨定盤(プラテン)上に研磨布(研磨パッド)を貼り付け、研磨布の表面を金属膜用研磨剤で浸しながら、基板の金属膜を形成した面を研磨布に押し付けて、研磨布の裏面から所定の圧力(研磨圧力、研磨荷重)を金属膜に加えた状態で研磨定盤を回し、研磨剤と金属膜の凸部との機械的摩擦によって凸部の金属膜を除去するものである。   A general method of CMP of a metal film is to attach a polishing cloth (polishing pad) on a circular polishing platen (platen) and immerse the surface of the polishing cloth with a metal film polishing agent while polishing the metal film on the substrate. The formed surface is pressed against the polishing cloth, and the polishing platen is rotated while a predetermined pressure (polishing pressure, polishing load) is applied to the metal film from the back surface of the polishing cloth. This is to remove the metal film on the convex portion by the mechanical friction.

CMPに用いられる金属膜用研磨剤は、一般的には、酸化剤、固体砥粒及び水を含有し、必要に応じて金属酸化物溶解剤、金属防食剤等を更に含有している。このような研磨剤を用いて研磨を行う場合、まず、酸化剤によって金属膜表面が酸化されて酸化層が形成され、その酸化層を固体砥粒によって削り取るのが基本的なメカニズムと考えられている。凹部に埋め込まれた金属膜の表面の酸化層は、研磨布にあまり触れず、固体砥粒による削り取りの効果が及ばないため、CMPの進行に伴い凸部の金属層の酸化層が除去されて基板表面は平坦化される(例えば、下記非特許文献1参照)。   The polishing agent for metal film used in CMP generally contains an oxidizing agent, solid abrasive grains and water, and further contains a metal oxide dissolving agent, a metal anticorrosive, and the like as necessary. When polishing using such an abrasive, first, the metal film surface is oxidized by the oxidizing agent to form an oxide layer, and it is considered that a basic mechanism is to scrape the oxide layer with solid abrasive grains. I have. The oxide layer on the surface of the metal film embedded in the concave portion does not touch the polishing cloth so much that the effect of the scraping by the solid abrasive grains does not reach, so the oxide layer of the metal layer on the convex portion is removed with the progress of CMP. The substrate surface is flattened (for example, see Non-Patent Document 1 below).

タングステン材料膜(タングステン膜、タングステン合金膜等)を用いたダマシン配線形成における研磨工程としては、タングステン材料膜の大部分を研磨する荒研磨工程と、タングステン材料膜、絶縁膜及びバリア金属膜を研磨する仕上げ研磨工程とを備える2ステッププロセスが主流である。   As a polishing step in forming a damascene wiring using a tungsten material film (tungsten film, tungsten alloy film, etc.), a rough polishing step of polishing most of the tungsten material film, and a polishing of a tungsten material film, an insulating film, and a barrier metal film. The mainstream is a two-step process including a finish polishing step.

図1は、一般的なダマシン法による配線形成を説明するための断面模式図を示す。図1の(a)は荒研磨前の研磨対象の状態を示す。荒研磨前の研磨対象は、表面に凹凸が形成された絶縁膜1と、絶縁膜1の表面の凹凸に追従するように形成されたバリア層2と、凹凸を埋めるように堆積された配線金属(タングステン、タングステン合金等のタングステン材料)3とを有する。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining wiring formation by a general damascene method. FIG. 1A shows a state of an object to be polished before rough polishing. The objects to be polished before the rough polishing are an insulating film 1 having an uneven surface, a barrier layer 2 formed to follow the unevenness of the surface of the insulating film 1, and a wiring metal deposited to fill the unevenness. (Tungsten materials such as tungsten and tungsten alloy).

まず、図1の(b)に示すように、荒研磨用の研磨剤で、絶縁膜1の凸部が露出するまで研磨する。次に、図1の(c)に示すように、仕上げ研磨用の研磨剤で、絶縁膜1と配線金属3とが平坦になるように研磨する。   First, as shown in FIG. 1B, polishing is performed with a polishing agent for rough polishing until the projections of the insulating film 1 are exposed. Next, as shown in FIG. 1C, the insulating film 1 and the wiring metal 3 are polished with a polishing agent for finish polishing so as to be flat.

タングステン用研磨剤(タングステン材料用研磨剤)を荒研磨用の研磨剤として用いた場合、タングステン材料の研磨速度が絶縁材料の研磨速度よりも非常に速いために、タングステン材料を含む配線部では、絶縁材料が過剰研磨される「エロージョン」という現象が発生し、平坦性が低下する。その結果、配線抵抗の増加等の問題が生じてしまうため、仕上げ研磨工程においてはエロージョンを可能な限り低減することが要求される。   When a tungsten polishing agent (tungsten material polishing agent) is used as a rough polishing polishing agent, the polishing rate of the tungsten material is much higher than the polishing rate of the insulating material. A phenomenon called "erosion" in which the insulating material is excessively polished occurs, and the flatness is reduced. As a result, a problem such as an increase in wiring resistance occurs, so that it is required to reduce erosion as much as possible in the finish polishing step.

上記問題を解決するためのタングステン用CMP研磨剤としては、例えば、下記特許文献2〜4に記載されている研磨剤が挙げられる。   Examples of the CMP polishing agent for tungsten for solving the above problem include polishing agents described in Patent Documents 2 to 4 below.

特許文献2には、砥粒と、過ヨウ素酸と、硝酸アンモニウムと、アンモニアとを含む研磨剤が記載されている。この研磨剤は、pHをアンモニアで調節して、タングステン膜及び絶縁膜の研磨速度を適切な範囲に調節することでエロージョンを低減させるものである。   Patent Literature 2 describes an abrasive containing abrasive grains, periodic acid, ammonium nitrate, and ammonia. This abrasive reduces erosion by adjusting the pH with ammonia and adjusting the polishing rate of the tungsten film and the insulating film to an appropriate range.

特許文献3には、ヒュームドシリカ及びコロイダルシリカの2種類の砥粒と、酸化剤とを含む研磨剤が記載されている。この研磨剤は、ヒュームドシリカ及びコロイダルシリカの混合比を調節することでタングステン膜及び絶縁膜の研磨速度を適切な範囲に調節するものである。   Patent Literature 3 describes an abrasive containing two types of abrasive grains, fumed silica and colloidal silica, and an oxidizing agent. This polishing agent adjusts the polishing rate of the tungsten film and the insulating film to an appropriate range by adjusting the mixing ratio of fumed silica and colloidal silica.

特許文献4には、砥粒と、鉄イオンと、イミダゾール環を有するポリマーとを含む研磨剤が記載されている。この研磨剤は、イミダゾール環を有するポリマーを用いることでタングステン膜のエッチング速度を低減させ、エロージョンを低減させるものである。   Patent Document 4 describes an abrasive containing abrasive grains, iron ions, and a polymer having an imidazole ring. This abrasive uses an polymer having an imidazole ring to reduce the etching rate of the tungsten film and reduce erosion.

米国特許第4944836号明細書U.S. Pat. No. 4,944,836 特許第4083528号公報Japanese Patent No. 4083528 特許第5319887号公報Japanese Patent No. 5321987 特許第5628990号公報Japanese Patent No. 5628990

ジャ−ナル・オブ・エレクトロケミカルソサエティ誌(Journal of Electrochemical Society)、第138巻、第11号(1991年発行)、3460〜3464頁Journal of Electrochemical Society, Vol. 138, No. 11, 1991, pp. 3460-3364.

しかしながら、特許文献2に記載の研磨剤では、タングステン膜に対する過ヨウ素酸の腐食作用が強いことからエロージョンの低減が難しく、研磨速度の調整のみでは、エロージョンが充分に低減されない等の問題がある。特許文献3に記載の研磨剤についても、研磨速度の調整のみでは、エロージョンが充分に低減されない等の問題がある。さらに、特許文献4に記載の研磨剤では、イミダゾール環を有するポリマーを用いることによるエッチング速度の低減効果が充分ではなく、エロージョンを充分に抑制できない、又は、タングステン膜の研磨速度を低下させる等の問題がある。   However, the polishing agent described in Patent Document 2 has a problem that erosion is difficult to reduce due to a strong corrosive effect of periodic acid on the tungsten film, and erosion is not sufficiently reduced only by adjusting the polishing rate. Even with the polishing agent described in Patent Document 3, there is a problem that erosion is not sufficiently reduced only by adjusting the polishing rate. Furthermore, in the polishing agent described in Patent Document 4, the effect of reducing the etching rate by using a polymer having an imidazole ring is not sufficient, and erosion cannot be sufficiently suppressed, or the polishing rate of the tungsten film is reduced. There's a problem.

本発明は、前記課題に鑑みなされたものであり、タングステン材料に対する良好な研磨速度を維持しながらエロージョンを低減することが可能なタングステン用研磨剤を提供することを目的とする。また、本発明は、前記研磨剤を得るための研磨剤用貯蔵液、及び、前記研磨剤を用いた研磨方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a tungsten polishing agent that can reduce erosion while maintaining a good polishing rate for a tungsten material. Another object of the present invention is to provide a stock solution for an abrasive for obtaining the above-mentioned abrasive, and a polishing method using the above-mentioned abrasive.

本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、重量平均分子量が5000〜250000である特定の多糖類を0.1〜2.0質量%含有する研磨剤を用いることで、タングステン材料に対する良好な研磨速度を維持しながらエロージョンを低減できることを見出した。   The present inventors have conducted intensive studies and found that, by using an abrasive containing 0.1 to 2.0% by mass of a specific polysaccharide having a weight average molecular weight of 5,000 to 250,000, a favorable tungsten material can be obtained. It has been found that erosion can be reduced while maintaining the polishing rate.

本発明の実施形態に係るタングステン用研磨剤は、砥粒と、酸化剤と、下記式(I)で表される構造単位を有する多糖類と、を含有し、前記多糖類の重量平均分子量が5000〜250000であり、前記多糖類の含有量が研磨剤の全質量を基準として0.1〜2.0質量%である。
(C10) (I)
An abrasive for tungsten according to an embodiment of the present invention contains abrasive grains, an oxidizing agent, and a polysaccharide having a structural unit represented by the following formula (I), and the weight average molecular weight of the polysaccharide is 5000 to 250,000, and the content of the polysaccharide is 0.1 to 2.0% by mass based on the total mass of the abrasive.
(C 6 H 10 O 5 ) (I)

本発明の実施形態に係るタングステン用研磨剤によれば、タングステン材料の高い研磨速度と、タングステン材料の低いエッチング速度とを高度に両立することが可能であり、タングステン材料に対する良好な研磨速度を維持しながらエロージョンを低減することができる。このような研磨剤によれば、研磨後の被研磨面の平坦性を向上させることができる。特に、本発明の実施形態に係るタングステン用研磨剤によれば、タングステン材料を含む埋め込み配線を形成する際に、タングステン材料に対する良好な研磨速度を維持しながらエロージョンを低減することができる。   According to the polishing slurry for tungsten according to the embodiment of the present invention, a high polishing rate of a tungsten material and a low etching rate of a tungsten material can be highly compatible, and a good polishing rate for a tungsten material is maintained. Erosion can be reduced while doing so. According to such an abrasive, the flatness of the polished surface after polishing can be improved. In particular, according to the abrasive for tungsten according to the embodiment of the present invention, when forming an embedded wiring containing a tungsten material, erosion can be reduced while maintaining a favorable polishing rate for the tungsten material.

前記多糖類は、デキストリン及びデキストラン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。この場合、タングステン材料に対する良好な研磨速度を維持しながらエロージョンを容易に低減することができる。   The polysaccharide preferably contains at least one selected from the group consisting of dextrin and dextran. In this case, erosion can be easily reduced while maintaining a good polishing rate for the tungsten material.

前記砥粒は、シリカを含むことが好ましい。この場合、タングステン材料に対する高い研磨速度を保ちながら研磨傷を低減させる効果が得られる。   The abrasive preferably contains silica. In this case, the effect of reducing polishing scratches while maintaining a high polishing rate for the tungsten material can be obtained.

前記シリカは、コロイダルシリカであることが好ましい。この場合、タングステン材料に対する高い研磨速度を保ちながら研磨傷を低減させる効果が得られる。   The silica is preferably colloidal silica. In this case, the effect of reducing polishing scratches while maintaining a high polishing rate for the tungsten material can be obtained.

本発明の実施形態に係る研磨剤のpHは、2.0〜6.0であることが好ましい。この場合、タングステン材料及び絶縁材料の研磨速度を充分に向上させる効果と共に、砥粒が溶解して研磨剤の液状安定性が低下することを抑制する効果を得ることができる。   The pH of the polishing slurry according to the embodiment of the present invention is preferably 2.0 to 6.0. In this case, an effect of sufficiently improving the polishing rate of the tungsten material and the insulating material and an effect of suppressing a decrease in the liquid stability of the abrasive due to dissolution of the abrasive grains can be obtained.

本発明の実施形態に係る研磨剤は、(メタ)アクリル酸系重合体を更に含有してもよい。   The abrasive according to the embodiment of the present invention may further contain a (meth) acrylic acid-based polymer.

前記(メタ)アクリル酸系重合体は、アクリル酸の単独重合体、メタクリル酸の単独重合体、及び、アクリル酸とメタクリル酸とを単量体成分として含む組成物を重合させて得られる共重合体からなる群より選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。この場合、タングステン材料に対する良好な研磨速度を維持しながらエロージョンを容易に低減することができる。   The (meth) acrylic acid-based polymer is a homopolymer of acrylic acid, a homopolymer of methacrylic acid, or a copolymer obtained by polymerizing a composition containing acrylic acid and methacrylic acid as monomer components. It is preferably at least one selected from the group consisting of coalescence. In this case, erosion can be easily reduced while maintaining a good polishing rate for the tungsten material.

本発明の実施形態に係る研磨剤は、タングステン材料と、バリア材料及び絶縁材料からなる群より選ばれる少なくとも1種と、を含む被研磨面を研磨するために用いられてもよい。   The polishing agent according to the embodiment of the present invention may be used for polishing a surface to be polished including a tungsten material and at least one selected from the group consisting of a barrier material and an insulating material.

本発明の実施形態に係る研磨剤用貯蔵液は、前記研磨剤を得るための研磨剤用貯蔵液であって、水で希釈することにより前記研磨剤が得られる。このような研磨剤用貯蔵液によれば、研磨剤の輸送、保管等に必要なコスト、スペース等が低減できる。   The stock solution for an abrasive according to the embodiment of the present invention is a stock solution for an abrasive for obtaining the above-mentioned abrasive, and is obtained by diluting with water. According to such a stock solution for an abrasive, costs, space, and the like required for transporting and storing the abrasive can be reduced.

本発明の実施形態に係る研磨方法は、本発明の実施形態に係る研磨剤、又は、本発明の実施形態に係る研磨剤用貯蔵液から得られる研磨剤を用いて被研磨面を研磨する工程を備える。前記被研磨面は、タングステン材料を含むことができる。   The polishing method according to the embodiment of the present invention includes the step of polishing the surface to be polished using the polishing slurry according to the embodiment of the present invention or the polishing slurry obtained from the stock solution for polishing according to the embodiment of the present invention. Is provided. The polished surface may include a tungsten material.

本発明によれば、タングステン材料に対する良好な研磨速度を維持しながらエロージョンを低減することができる。特に、本発明によれば、タングステン材料を含む埋め込み配線を形成(例えば、CMP法を用いて形成)する際に、タングステン材料に対する良好な研磨速度を維持しながらエロージョンを低減することができる。   According to the present invention, erosion can be reduced while maintaining a good polishing rate for a tungsten material. In particular, according to the present invention, when forming a buried wiring containing a tungsten material (for example, by using a CMP method), erosion can be reduced while maintaining a favorable polishing rate for the tungsten material.

本発明によれば、タングステン材料の研磨への研磨剤の応用を提供することができる。本発明によれば、タングステン材料を含む埋め込み配線の形成への研磨剤の応用を提供することができる。本発明によれば、タングステン材料と、バリア材料及び絶縁材料からなる群より選ばれる少なくとも1種と、を有する被研磨面の研磨への研磨剤の応用を提供することができる。本発明によれば、タングステン材料を荒研磨する荒研磨工程と、タングステン材料と、絶縁材料及びバリア材料からなる群より選ばれる少なくとも1種とを研磨する仕上げ研磨工程とを備えるプロセスにおける前記仕上げ研磨工程への研磨剤の応用を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an application of an abrasive to polishing of a tungsten material. ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the application of an abrasive to formation of the embedded wiring containing a tungsten material can be provided. According to the present invention, it is possible to provide an application of an abrasive for polishing a surface to be polished having a tungsten material and at least one selected from the group consisting of a barrier material and an insulating material. According to the present invention, the final polishing in the process includes a rough polishing step of roughly polishing a tungsten material, and a final polishing step of polishing at least one selected from the group consisting of an insulating material and a barrier material. The application of the abrasive to the process can be provided.

図1は、ダマシン法による配線形成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 wiring formation by a damascene method. 図2は、タングステン配線付きパターン基板のストライプ状パターン部(配線金属部と絶縁膜部とが交互に並んだ部分)におけるエロージョンを説明するための断面模式図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining erosion in a stripe-shaped pattern portion (a portion where a wiring metal portion and an insulating film portion are alternately arranged) of a pattern substrate with tungsten wiring.

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

<定義>
本明細書において、「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸及びメタクリル酸の少なくとも一方を意味する。「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。「〜」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。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。「研磨速度(Polishing Rate)」とは、単位時間当たりに材料が除去される速度(除去速度=Removal Rate)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。
<Definition>
In the present specification, “(meth) acrylic acid” means at least one of acrylic acid and methacrylic acid. The term "step" is included in the term as well as an independent step, even if it is not clearly distinguishable from other steps, provided that the intended action of that step is achieved. The numerical range indicated by using “to” indicates a range including the numerical values described before and after “to” as the minimum value and the maximum value, respectively. When there are a plurality of substances corresponding to each component in the composition, the amount of each component in the composition means the total amount of the plurality of substances present in the composition unless otherwise specified. “Polishing Rate” means the rate at which material is removed per unit time (removal rate = Removal Rate). The terms “layer” and “film” include, when observed as a plan view, a structure partially formed in addition to a structure formed over the entire surface.

本明細書において、「タングステン用研磨剤」とは、タングステン材料を研磨するための研磨剤を意味する。「タングステン材料」とは、タングステンを50モル%以上含む材料を意味し、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、酸化タングステン、タングステンシリサイド及び窒化タングステン)等が挙げられる。   As used herein, the term “abrasive for tungsten” means an abrasive for polishing a tungsten material. The “tungsten material” means a material containing 50 mol% or more of tungsten, and includes tungsten, a tungsten alloy, a tungsten compound (for example, tungsten oxide, tungsten silicide, and tungsten nitride).

本明細書において、X倍に希釈するとは、研磨剤用貯蔵液に水を加えることによって、研磨剤の質量が、もとの研磨剤用貯蔵液の質量のX倍になることとして定義される。例えば、研磨剤用貯蔵液の質量に対して同質量の水を加えて研磨剤を得ることは、2倍に希釈することと定義される。   In the present specification, dilution by a factor of X is defined as that the mass of the polishing slurry becomes X times the mass of the original polishing stock by adding water to the polishing slurry. . For example, obtaining an abrasive by adding the same mass of water to the mass of the stock solution for an abrasive is defined as diluting twice.

<研磨剤>
本実施形態に係る研磨剤は、タングステン用研磨剤(タングステン又はタングステン合金用研磨剤等のタングステン材料用研磨剤)である。本実施形態に係る研磨剤は、研磨時に被研磨面に触れる組成物であり、例えばCMP用の研磨剤である。本実施形態に係る研磨剤は、砥粒と、酸化剤と、下記式(I)で表される構造単位を有する多糖類と、を含有し、前記多糖類の重量平均分子量が5000〜250000であり、前記多糖類の含有量が研磨剤の全質量を基準として0.1〜2.0質量%である。
(C10) (I)
<Abrasive>
The polishing agent according to the present embodiment is a polishing agent for tungsten (a polishing agent for a tungsten material such as a polishing agent for tungsten or a tungsten alloy). The abrasive according to the present embodiment is a composition that comes into contact with the surface to be polished during polishing, and is, for example, an abrasive for CMP. The abrasive according to the present embodiment contains abrasive grains, an oxidizing agent, and a polysaccharide having a structural unit represented by the following formula (I), and the polysaccharide has a weight average molecular weight of 5,000 to 250,000. The content of the polysaccharide is 0.1 to 2.0% by mass based on the total mass of the abrasive.
(C 6 H 10 O 5 ) (I)

本実施形態に係る研磨剤を用いて配線金属のタングステン材料を除去することによりエロージョンを低減することができる。この理由は明確ではないが、本実施形態に係る研磨剤において、式(I)で表される構造単位を有する多糖類中の水酸基が、酸化剤によってタングステン材料が酸化されて得られる酸化タングステンに起因して生成するタングステン酸(HWO)等のオキソ酸と錯体を形成したためと考えられる。この錯体は、タングステン材料、及び、タングステン材料近傍の酸化膜を保護する膜として働くため、被研磨面において錯体によって保護されていない部分が優先的に除去され、エロージョンが低減すると考えられる。 Erosion can be reduced by removing the tungsten material of the wiring metal using the abrasive according to the present embodiment. Although the reason for this is not clear, in the abrasive according to the present embodiment, the hydroxyl group in the polysaccharide having the structural unit represented by the formula (I) is converted into tungsten oxide obtained by oxidizing a tungsten material with an oxidizing agent. This is probably because a complex was formed with an oxo acid such as tungstic acid (H 2 WO 4 ) generated due to this. Since this complex functions as a film for protecting the tungsten material and an oxide film near the tungsten material, it is considered that a portion of the surface to be polished that is not protected by the complex is preferentially removed, and erosion is reduced.

以下、本実施形態に係る研磨剤に含まれる成分等についてより詳細に説明する。   Hereinafter, components and the like contained in the abrasive according to the present embodiment will be described in more detail.

(砥粒)
本実施形態に係る研磨剤は、砥粒を含有する。砥粒の構成材料としては、シリカ、アルミナ、セリア、ジルコニア、セリウムの水酸化物、樹脂粒子等が挙げられる。
(Abrasive)
The abrasive according to the present embodiment contains abrasive grains. Examples of the constituent material of the abrasive grains include silica, alumina, ceria, zirconia, cerium hydroxide, and resin particles.

砥粒は、シリカを含むことが好ましい。シリカを含む砥粒は、他の種類の砥粒と比較してタングステン材料との親和性が高く、タングステン材料との接触頻度が増加すると考えられる。そのため、シリカを含む砥粒を用いることにより、タングステン材料の研磨速度が向上しやすいと考えられる。また、シリカを含む砥粒を用いることにより、タングステン材料に対する高い研磨速度を保ちながら研磨傷を低減させる効果を得ることができる。   The abrasive preferably contains silica. It is considered that the abrasive containing silica has a higher affinity for the tungsten material than other types of abrasive, and the frequency of contact with the tungsten material increases. Therefore, it is considered that the polishing rate of the tungsten material is easily improved by using the abrasive containing silica. Further, by using abrasive grains containing silica, an effect of reducing polishing scratches while maintaining a high polishing rate for a tungsten material can be obtained.

シリカとしては、例えば、コロイダルシリカ及びヒュームドシリカが挙げられる。中でも、シリカとしては、タングステン材料の研磨速度が更に高くなる傾向がある観点、研磨傷(研磨後の表面に現れる傷をいう。以下同じ)が少ない観点、及び、粒子径の選択が容易である観点から、コロイダルシリカが好ましい。砥粒は、シリカからなる粒子(シリカ粒子)であってもよい。   Examples of the silica include colloidal silica and fumed silica. Above all, as silica, the viewpoint that the polishing rate of the tungsten material tends to be further increased, the viewpoint that polishing scratches (refer to the scratches appearing on the surface after polishing; the same applies hereinafter), and the selection of the particle size are easy. From the viewpoint, colloidal silica is preferred. The abrasive grains may be particles made of silica (silica particles).

砥粒は、1種類単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。例えば、シリカを含む砥粒と、シリカ以外を含む砥粒とを併用することができる。   Abrasive grains can be used alone or in combination of two or more. For example, an abrasive containing silica and an abrasive containing other than silica can be used in combination.

研磨剤中における砥粒の平均粒子径は、機械的研磨力が充分となりタングステン材料及び絶縁材料の研磨速度が更に速くなる傾向がある観点から、10nm以上が好ましく、30nm以上がより好ましく、40nm以上が更に好ましい。砥粒の平均粒子径は、砥粒の分散安定性が良好である観点から、200nm以下が好ましく、120nm以下がより好ましく、90nm以下が更に好ましい。なお、砥粒として、シリカ以外を含む砥粒を用いる場合も、上記平均粒子径を満たす砥粒を用いることが好ましい。   The average particle diameter of the abrasive grains in the abrasive is preferably 10 nm or more, more preferably 30 nm or more, and 40 nm or more from the viewpoint that the mechanical polishing force is sufficient and the polishing rate of the tungsten material and the insulating material tends to be further increased. Is more preferred. The average particle diameter of the abrasive grains is preferably 200 nm or less, more preferably 120 nm or less, and still more preferably 90 nm or less, from the viewpoint of good dispersion stability of the abrasive grains. In addition, also when using the abrasive grain containing things other than silica as an abrasive grain, it is preferable to use the abrasive grain which satisfies the said average particle diameter.

砥粒の平均粒子径は、光子相関法で測定できる。具体的には例えば、マルバーンインスツルメンツ社製の装置名:ゼータサイザー3000HS、ベックマンコールター社製の装置名:N5等で平均粒子径を測定できる。N5を用いた測定方法は、下記のとおりである。具体的には例えば、砥粒の含有量を0.2質量%に調整した水分散液を調製し、この水分散液を1cm角のセルに約4mL(Lは「リットル」を示す。以下同じ)入れ、装置内にセルを設置する。そして、分散媒の屈折率を1.33、粘度を0.887mPa・sに設定し、25℃において測定を行うことで得られる値を砥粒の平均粒子径として採用できる。   The average particle size of the abrasive grains can be measured by a photon correlation method. Specifically, for example, the average particle diameter can be measured using a device name: Zetasizer 3000HS manufactured by Malvern Instruments, a device name: N5 manufactured by Beckman Coulter, or the like. The measuring method using N5 is as follows. Specifically, for example, an aqueous dispersion in which the content of abrasive grains is adjusted to 0.2% by mass is prepared, and about 4 mL of this aqueous dispersion is placed in a 1 cm square cell (L indicates "liter". The same applies hereinafter). ), And install the cell in the device. The value obtained by setting the refractive index of the dispersion medium to 1.33 and the viscosity to 0.887 mPa · s and performing the measurement at 25 ° C. can be used as the average particle diameter of the abrasive grains.

シリカを含む砥粒の含有量は、研磨傷の低減効果と、タングステン材料の研磨速度の向上効果とを更に高度に両立させる観点から、砥粒の全質量を基準として、50質量%を超えることが好ましく、60質量%以上がより好ましく、70質量%以上が更に好ましく、80質量%以上が特に好ましく、90質量%以上が極めて好ましく、95質量%以上が非常に好ましい。シリカを含む砥粒の含有量の上限は、砥粒の全質量を基準として例えば100質量%である。   The content of the abrasive grains containing silica should be more than 50% by mass based on the total mass of the abrasive grains, from the viewpoint of achieving a higher level of both the effect of reducing the polishing scratches and the effect of improving the polishing rate of the tungsten material. Is preferably 60% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, particularly preferably 80% by mass or more, particularly preferably 90% by mass or more, and very preferably 95% by mass or more. The upper limit of the content of the abrasive grains containing silica is, for example, 100% by mass based on the total mass of the abrasive grains.

シリカを含む砥粒の含有量は、機械的研磨力が充分となりタングステン材料及び絶縁材料の研磨速度が更に速くなる傾向がある観点から、研磨剤の全質量を基準として、0.4質量%以上が好ましく、0.6質量%以上がより好ましく、0.8質量%以上が更に好ましい。シリカを含む砥粒の含有量は、研磨剤の粘度上昇を避けやすい観点、砥粒の凝集を避けやすい観点、研磨傷が低減しやすい観点、研磨剤の取り扱いが容易である観点等から、研磨剤の全質量を基準として、15質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましく、7質量%以下が更に好ましく、4質量%以下が特に好ましい。   The content of the abrasive grains containing silica is 0.4% by mass or more based on the total mass of the polishing agent, from the viewpoint that the mechanical polishing force becomes sufficient and the polishing rate of the tungsten material and the insulating material tends to be further increased. Is preferably 0.6% by mass or more, more preferably 0.8% by mass or more. The content of the abrasive grains containing silica is polished from the viewpoint that the viscosity of the abrasive is easily increased, the agglomeration of the abrasives is easily avoided, the abrasive scratch is easily reduced, and the handling of the abrasive is easy. It is preferably 15% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, still more preferably 7% by mass or less, particularly preferably 4% by mass or less, based on the total mass of the agent.

砥粒の含有量は、機械的研磨力が充分となりタングステン材料及び絶縁材料の研磨速度が更に速くなる傾向がある観点から、研磨剤の全質量を基準として、0.4質量%以上が好ましく、0.6質量%以上がより好ましく、0.8質量%以上が更に好ましい。砥粒の含有量は、研磨剤の粘度上昇を避けやすい観点、砥粒の凝集を避けやすい観点、研磨傷が低減しやすい観点、研磨剤の取り扱いが容易である観点等から、研磨剤の全質量を基準として、15質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましく、7質量%以下が更に好ましく、4質量%以下が特に好ましい。   The content of the abrasive grains is preferably 0.4% by mass or more based on the total mass of the abrasive, from the viewpoint that the mechanical polishing force becomes sufficient and the polishing rate of the tungsten material and the insulating material tends to be further increased. 0.6 mass% or more is more preferable, and 0.8 mass% or more is still more preferable. The content of the abrasive is determined by considering the viewpoint that the viscosity of the abrasive is easily increased, the agglomeration of the abrasive is easily avoided, the abrasive scratch is easily reduced, and the handling of the abrasive is easy. It is preferably 15% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, further preferably 7% by mass or less, particularly preferably 4% by mass or less, based on the mass.

(酸化剤)
本実施形態に係る研磨剤は、酸化剤を含有する。酸化剤としては、過酸化水素;過酢酸;過安息香酸;過マンガン酸カリウム等の過マンガン酸化合物;過硫酸アンモニウムなどが挙げられる。過酸化水素は、価格が安く、液体での供給が可能である観点から、他の種類の酸化剤よりも好ましい。酸化剤は、1種類単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。
(Oxidant)
The polishing agent according to the present embodiment contains an oxidizing agent. Examples of the oxidizing agent include hydrogen peroxide; peracetic acid; perbenzoic acid; permanganate compounds such as potassium permanganate; and ammonium persulfate. Hydrogen peroxide is preferred over other types of oxidizing agents because they are inexpensive and can be supplied in liquid form. The oxidizing agent can be used alone or in combination of two or more.

過酸化水素の含有量は、タングステン材料の研磨速度の向上効果が得られやすい観点から、酸化剤の全質量を基準として、50質量%を超えることが好ましく、60質量%以上がより好ましく、70質量%以上が更に好ましく、80質量%以上が特に好ましく、90質量%以上が極めて好ましく、95質量%以上が非常に好ましい。過酸化水素の含有量の上限は、酸化剤の全質量を基準として例えば100質量%である。   The content of hydrogen peroxide is preferably more than 50% by mass, more preferably 60% by mass or more, based on the total mass of the oxidizing agent, from the viewpoint that the effect of improving the polishing rate of the tungsten material is easily obtained. It is more preferably at least 80% by mass, particularly preferably at least 80% by mass, very preferably at least 90% by mass, and very preferably at least 95% by mass. The upper limit of the content of hydrogen peroxide is, for example, 100% by mass based on the total mass of the oxidizing agent.

酸化剤の含有量は、タングステン材料の研磨速度の向上効果が得られやすい観点から、研磨剤の全質量を基準として、0.1質量%以上が好ましく、0.5質量%以上がより好ましく、1質量%以上が更に好ましい。酸化剤の含有量は、タングステン材料のエッチングの進行を抑制しやすく、タングステン材料の研磨速度を制御しやすい観点から、研磨剤の全質量を基準として、10質量%以下が好ましく、7質量%以下がより好ましく、4質量%以下が更に好ましい。これらの観点から、酸化剤の含有量は、研磨剤の全質量を基準として、0.1〜10質量%が好ましく、0.5〜7質量%がより好ましく、1〜4質量%が更に好ましい。   The content of the oxidizing agent is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more, based on the total mass of the polishing agent, from the viewpoint that the effect of improving the polishing rate of the tungsten material is easily obtained. 1% by mass or more is more preferable. The content of the oxidizing agent is preferably 10% by mass or less, more preferably 7% by mass or less based on the total mass of the polishing agent, from the viewpoint of easily suppressing the progress of etching of the tungsten material and easily controlling the polishing rate of the tungsten material. Is more preferable, and 4% by mass or less is further preferable. From these viewpoints, the content of the oxidizing agent is preferably from 0.1 to 10% by mass, more preferably from 0.5 to 7% by mass, and still more preferably from 1 to 4% by mass, based on the total mass of the abrasive. .

(多糖類)
本実施形態に係る研磨剤は、下記式(I)で表される構造単位を有する多糖類を含有する。多糖類は、式(I)で表される構造単位を少なくとも一つ有していればよい。例えば、多糖類は、式(I)で表される構造単位からなる化合物であってもよく、式(I)で表される構造単位を分子中の一部に有する化合物であってもよい。式(I)で表される構造単位を有する多糖類は、例えば、水酸基を有していてもよく、(C10)骨格部分に水酸基を有していてもよい。
(C10) (I)
(Polysaccharide)
The abrasive according to the present embodiment contains a polysaccharide having a structural unit represented by the following formula (I). The polysaccharide only needs to have at least one structural unit represented by the formula (I). For example, the polysaccharide may be a compound comprising the structural unit represented by the formula (I) or a compound having the structural unit represented by the formula (I) in a part of the molecule. The polysaccharide having a structural unit represented by the formula (I) may have, for example, a hydroxyl group, or may have a hydroxyl group in a (C 6 H 10 O 5 ) skeleton portion.
(C 6 H 10 O 5 ) (I)

多糖類は、下記一般式(Ia)で表される構造単位を有していてもよい。nは、エロージョンの低減効果が得られやすい観点、並びに、タングステン材料及び絶縁材料の研磨速度が更に速くなる観点から、45〜1400が好ましく、60〜1250がより好ましい。
(C10 (Ia)
[式(Ia)中、nは、30〜1500を示す。]
The polysaccharide may have a structural unit represented by the following general formula (Ia). n is preferably from 45 to 1400, more preferably from 60 to 1250, from the viewpoint that the effect of reducing erosion is easily obtained and the polishing rate of the tungsten material and the insulating material is further increased.
(C 6 H 10 O 5 ) n (Ia)
[In Formula (Ia), n represents 30 to 1500. ]

式(I)で表される構造単位を有する多糖類としては、デキストリン;マルトデキストリン;α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン、γ−シクロデキストリン等のシクロデキストリンなどが挙げられる。多糖類は、タングステン材料に対する良好な研磨速度を維持しながらエロージョンを低減することが容易である観点から、デキストリン及びデキストラン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。   Examples of the polysaccharide having the structural unit represented by the formula (I) include dextrin; maltodextrin; cyclodextrin such as α-cyclodextrin, β-cyclodextrin, and γ-cyclodextrin. The polysaccharide preferably contains at least one selected from the group consisting of dextrin and dextran, from the viewpoint that erosion can be easily reduced while maintaining a good polishing rate for the tungsten material.

上記デキストリンとしては、澱粉の分解により得られる、分解物末端にアルデヒド基を有したデキストリン(他のデキストリンとの区別のため、「一般デキストリン」ともいう。);澱粉の分解の過程で一部分解されにくいものを精製することにより分取した難消化性デキストリン;前記アルデヒド末端を水素添加により還元し、ヒドロキシル基に変えた還元型デキストリン等が挙げられる。デキストリンとしては、これらのいずれの化合物も使用できる。   As the dextrin, dextrin having an aldehyde group at the terminal of a decomposed product obtained by decomposition of starch (also referred to as “general dextrin” for distinction from other dextrins); Indigestible dextrins obtained by purifying difficult dextrins; reduced dextrins in which the aldehyde terminals are reduced by hydrogenation to be converted into hydroxyl groups. Any of these compounds can be used as dextrin.

多糖類は、水溶性多糖類であってもよい。「水溶性多糖類」とは、25℃において水100gに対して0.01g以上溶解する多糖類として定義する。多糖類は、1種類単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。   The polysaccharide may be a water-soluble polysaccharide. “Water-soluble polysaccharide” is defined as a polysaccharide that is soluble in 0.01 g or more in 100 g of water at 25 ° C. Polysaccharides can be used alone or in combination of two or more.

多糖類(デキストリン、デキストラン等)の重量平均分子量は、タングステン材料に対する良好な研磨速度を維持しながらエロージョンを低減する観点から、5000〜250000である。多糖類の重量平均分子量は、エロージョンの低減効果が得られやすい観点から、7500以上が好ましく、10000以上がより好ましく、15000以上が更に好ましく、20000以上が特に好ましい。多糖類の重量平均分子量は、タングステン材料及び絶縁材料の研磨速度が更に速くなる観点から、225000以下が好ましく、200000以下がより好ましい。これらの観点から、多糖類の重量平均分子量は、7500〜225000が好ましく、10000〜200000がより好ましく、15000〜200000が更に好ましく、20000〜200000が特に好ましい。   The weight average molecular weight of the polysaccharide (dextrin, dextran, etc.) is 5,000 to 250,000 from the viewpoint of reducing erosion while maintaining a good polishing rate for the tungsten material. The weight average molecular weight of the polysaccharide is preferably 7,500 or more, more preferably 10,000 or more, still more preferably 15,000 or more, and particularly preferably 20,000 or more, from the viewpoint of easily obtaining the effect of reducing erosion. The weight average molecular weight of the polysaccharide is preferably 225,000 or less, more preferably 200,000 or less, from the viewpoint of further increasing the polishing rate of the tungsten material and the insulating material. From these viewpoints, the weight average molecular weight of the polysaccharide is preferably 7500 to 225,000, more preferably 10,000 to 200,000, further preferably 15,000 to 200,000, and particularly preferably 20,000 to 200,000.

重量平均分子量(Mw)は、例えば、以下の条件で、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC:Gel Permeation Chromatography)を用いて測定することができる。   The weight average molecular weight (Mw) can be measured using, for example, gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions.

{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」
カラム:日立化成株式会社製、商品名「GL−R440」、「GL−R430」、「GL−R420」をこの順番で連結して使用
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
測定温度:23℃
流速:1.75mL/分
測定時間:45分
{conditions}
Sample: 10 μL
Standard polystyrene: manufactured by Tosoh Corporation, standard polystyrene (molecular weight: 190000, 17900, 9100, 2980, 578, 474, 370, 266)
Detector: RI-Monitor, manufactured by Hitachi, Ltd., trade name "L-3000"
Integrator: GPC integrator manufactured by Hitachi, Ltd., product name "D-2200"
Pump: Hitachi Ltd., product name "L-6000"
Degassing device: Showa Denko Co., Ltd., trade name "Shodex DEGAS"
Column: Hitachi Chemical Co., Ltd., trade names "GL-R440", "GL-R430", and "GL-R420" used in this order. Eluent: tetrahydrofuran (THF)
Measurement temperature: 23 ° C
Flow rate: 1.75 mL / min Measurement time: 45 minutes

多糖類(デキストリン、デキストラン等)の含有量は、タングステン材料に対する良好な研磨速度を維持しながらエロージョンを低減する観点から、研磨剤の全質量を基準として0.1〜2.0質量%である。多糖類の含有量は、エロージョンの低減効果が得られやすい観点から、研磨剤の全質量を基準として、0.2質量%以上が好ましく、0.3質量%以上がより好ましく、0.4質量%以上が更に好ましく、0.5質量%以上が特に好ましい。多糖類の含有量は、タングステン材料の研磨速度の向上効果が得られやすい観点から、研磨剤の全質量を基準として、1.5質量%以下が好ましく、1.0質量%以下がより好ましい。これらの観点から、多糖類の含有量は、研磨剤の全質量を基準として、0.2〜2.0質量%が好ましく、0.3〜1.5質量%がより好ましく、0.4〜1.5質量%が更に好ましく、0.5〜1.0質量%が特に好ましい。   The content of the polysaccharide (dextrin, dextran, etc.) is 0.1 to 2.0% by mass based on the total mass of the abrasive from the viewpoint of reducing erosion while maintaining a good polishing rate for the tungsten material. . The content of the polysaccharide is preferably 0.2% by mass or more, more preferably 0.3% by mass or more, and more preferably 0.4% by mass, based on the total mass of the abrasive, from the viewpoint of easily obtaining the effect of reducing erosion. % Or more, more preferably 0.5% by mass or more. The content of the polysaccharide is preferably 1.5% by mass or less, more preferably 1.0% by mass or less, based on the total mass of the abrasive, from the viewpoint that the effect of improving the polishing rate of the tungsten material is easily obtained. From these viewpoints, the content of the polysaccharide is preferably from 0.2 to 2.0% by mass, more preferably from 0.3 to 1.5% by mass, and more preferably from 0.4 to 1.5% by mass, based on the total mass of the abrasive. 1.5 mass% is more preferable, and 0.5 to 1.0 mass% is particularly preferable.

((メタ)アクリル酸系重合体)
本実施形態に係る研磨剤は、(メタ)アクリル酸系重合体((メタ)アクリル酸重合体)を含有してもよい。(メタ)アクリル酸系重合体は、(メタ)アクリル酸由来の構造単位を有する重合体である。(メタ)アクリル酸系重合体としては、例えば、(メタ)アクリル酸の単独重合体(ポリアクリル酸及びポリメタクリル酸)、及び、(メタ)アクリル酸と他の単量体成分とを含む組成物を重合させて得られる共重合体((メタ)アクリル酸由来の構造単位を有する共重合体。(メタ)アクリル酸と他の単量体成分との共重合体)が挙げられる。(メタ)アクリル酸と共重合可能な単量体成分としては、(メタ)アクリル酸メチル等の(メタ)アクリル酸アルキルなどが挙げられる。(メタ)アクリル酸系重合体としては、タングステン材料に対する良好な研磨速度を維持しながらエロージョンを低減することが容易である観点から、アクリル酸の単独重合体、メタクリル酸の単独重合体、及び、アクリル酸とメタクリル酸とを単量体成分として含む組成物を重合させて得られる共重合体(以下、「アクリル酸/メタクリル酸共重合体」と言う)からなる群より選ばれる少なくとも1種が好ましい。アクリル酸/メタクリル酸共重合体を得るための組成物は、アクリル酸及びメタクリル酸以外の単量体成分(アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル等)を含んでいてもよい。
((Meth) acrylic acid polymer)
The abrasive according to the present embodiment may contain a (meth) acrylic acid-based polymer ((meth) acrylic acid polymer). The (meth) acrylic acid polymer is a polymer having a structural unit derived from (meth) acrylic acid. As the (meth) acrylic acid-based polymer, for example, homopolymers of (meth) acrylic acid (polyacrylic acid and polymethacrylic acid), and compositions containing (meth) acrylic acid and other monomer components (A copolymer having a structural unit derived from (meth) acrylic acid; a copolymer of (meth) acrylic acid and another monomer component) obtained by polymerizing the product. Examples of the monomer component copolymerizable with (meth) acrylic acid include alkyl (meth) acrylates such as methyl (meth) acrylate. As the (meth) acrylic acid-based polymer, a homopolymer of acrylic acid, a homopolymer of methacrylic acid, and a viewpoint of easily reducing erosion while maintaining a good polishing rate for a tungsten material, and At least one selected from the group consisting of copolymers obtained by polymerizing a composition containing acrylic acid and methacrylic acid as monomer components (hereinafter, referred to as "acrylic acid / methacrylic acid copolymer") preferable. The composition for obtaining the acrylic acid / methacrylic acid copolymer may contain monomer components other than acrylic acid and methacrylic acid (methyl acrylate, methyl methacrylate, etc.).

(メタ)アクリル酸由来の構造単位を有する共重合体は、アミド基、ヒドロキシ基、ウレア基、カルボキシル基、メチル基、スルホ基等の官能基を有する単量体成分を用いることにより、アミド基、ヒドロキシ基、ウレア基、カルボキシル基、メチル基、スルホ基等の側鎖を有していてもよい。例えば、前記アクリル酸/メタクリル酸共重合体は、アクリル酸及びメタクリル酸以外の前記単量体成分を用いることにより、アミド基、ヒドロキシ基、ウレア基、カルボキシル基、メチル基、スルホ基等の側鎖を有していてもよい。また、(メタ)アクリル酸系重合体の重合形態には、特に制限はないが、ブロック共重合体、ランダム共重合体等が挙げられる。   The copolymer having a structural unit derived from (meth) acrylic acid is converted into an amide group by using a monomer component having a functional group such as an amide group, a hydroxy group, a urea group, a carboxyl group, a methyl group, and a sulfo group. , A hydroxy group, a urea group, a carboxyl group, a methyl group, a sulfo group or the like. For example, the acrylic acid / methacrylic acid copolymer uses the monomer components other than acrylic acid and methacrylic acid to form an amide group, a hydroxy group, a urea group, a carboxyl group, a methyl group, a sulfo group, and the like. It may have a chain. The polymerization form of the (meth) acrylic acid-based polymer is not particularly limited, and examples thereof include a block copolymer and a random copolymer.

アクリル酸/メタクリル酸共重合体を用いる場合、メタクリル酸に対するアクリル酸の共重合比(モル比:アクリル酸/メタクリル酸)は、特に制限はないが、1/99〜95/5が好ましい。共重合比(アクリル酸/メタクリル酸)は、タングステン材料の高い研磨速度と、タングステン材料の低いエッチング速度とを更に高度に両立する観点、及び、溶解性に優れる観点から、1/99〜40/60がより好ましい。   When an acrylic acid / methacrylic acid copolymer is used, the copolymerization ratio of acrylic acid to methacrylic acid (molar ratio: acrylic acid / methacrylic acid) is not particularly limited, but is preferably from 1/99 to 95/5. The copolymerization ratio (acrylic acid / methacrylic acid) is from 1/99 to 40 / from the viewpoint of achieving a higher degree of compatibility between the high polishing rate of the tungsten material and the low etching rate of the tungsten material, and from the viewpoint of excellent solubility. 60 is more preferred.

(メタ)アクリル酸系重合体は、水溶性高分子であってもよい。「水溶性高分子」とは、25℃において水100gに対して0.1g以上溶解する高分子として定義する。(メタ)アクリル酸系重合体は、1種類単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。   The (meth) acrylic acid-based polymer may be a water-soluble polymer. “Water-soluble polymer” is defined as a polymer that dissolves in an amount of 0.1 g or more per 100 g of water at 25 ° C. The (meth) acrylic acid-based polymer can be used alone or in combination of two or more.

(メタ)アクリル酸系重合体の重量平均分子量は、タングステン材料のエッチング速度が抑制されやすくなる観点から、1000以上が好ましい。(メタ)アクリル酸系重合体の重量平均分子量は、高い研磨速度を発現しやすくなる観点から、2000以上がより好ましく、4000以上が更に好ましい。(メタ)アクリル酸系重合体の重量平均分子量の上限は、特に制限はないが、研磨剤への溶解性及び研磨剤の保存安定性に優れる観点から、500万以下が好ましく、100万以下がより好ましく、50万以下が更に好ましい。これらの観点から、(メタ)アクリル酸系重合体の重量平均分子量は、1000以上500万以下が好ましい。   The weight average molecular weight of the (meth) acrylic acid-based polymer is preferably 1000 or more from the viewpoint that the etching rate of the tungsten material is easily suppressed. The weight average molecular weight of the (meth) acrylic acid-based polymer is preferably 2,000 or more, more preferably 4,000 or more, from the viewpoint of easily exhibiting a high polishing rate. The upper limit of the weight average molecular weight of the (meth) acrylic acid-based polymer is not particularly limited, but is preferably 5,000,000 or less, more preferably 1,000,000 or less, from the viewpoint of excellent solubility in the abrasive and storage stability of the abrasive. More preferably, it is even more preferably 500,000 or less. From these viewpoints, the weight average molecular weight of the (meth) acrylic acid-based polymer is preferably from 1,000 to 5,000,000.

重量平均分子量(Mw)は、例えば、以下の条件で、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を用いて測定することができる。   The weight average molecular weight (Mw) can be measured using, for example, gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions.

{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」
カラム:日立化成株式会社製、商品名「GL−R440」、「GL−R430」、「GL−R420」をこの順番で連結して使用
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
測定温度:23℃
流速:1.75mL/分
測定時間:45分
{conditions}
Sample: 10 μL
Standard polystyrene: manufactured by Tosoh Corporation, standard polystyrene (molecular weight: 190000, 17900, 9100, 2980, 578, 474, 370, 266)
Detector: RI-Monitor, manufactured by Hitachi, Ltd., trade name "L-3000"
Integrator: GPC integrator manufactured by Hitachi, Ltd., product name "D-2200"
Pump: Hitachi Ltd., product name "L-6000"
Degassing device: Showa Denko Co., Ltd., trade name "Shodex DEGAS"
Column: Hitachi Chemical Co., Ltd., trade names "GL-R440", "GL-R430", and "GL-R420" used in this order. Eluent: tetrahydrofuran (THF)
Measurement temperature: 23 ° C
Flow rate: 1.75 mL / min Measurement time: 45 minutes

(メタ)アクリル酸系重合体の含有量は、タングステン材料の耐エッチング性に更に優れる観点から、研磨剤の全質量を基準として、0.005質量%以上が好ましく、0.01質量%以上がより好ましく、0.05質量%以上が更に好ましい。(メタ)アクリル酸系重合体の含有量は、タングステン材料及び絶縁材料の研磨速度に更に優れる観点から、研磨剤の全質量を基準として、2質量%以下が好ましく、1質量%以下がより好ましい。これらの観点から、(メタ)アクリル酸系重合体の含有量は、研磨剤の全質量を基準として、0.005〜2質量%が好ましく、0.01〜1質量%がより好ましく、0.05〜1質量%が更に好ましい。   The content of the (meth) acrylic acid-based polymer is preferably 0.005% by mass or more, and more preferably 0.01% by mass or more based on the total mass of the abrasive, from the viewpoint of further improving the etching resistance of the tungsten material. More preferably, the content is more preferably 0.05% by mass or more. The content of the (meth) acrylic acid-based polymer is preferably 2% by mass or less, more preferably 1% by mass or less based on the total mass of the abrasive, from the viewpoint of further improving the polishing rate of the tungsten material and the insulating material. . From these viewpoints, the content of the (meth) acrylic acid-based polymer is preferably 0.005 to 2% by mass, more preferably 0.01 to 1% by mass, and more preferably 0.01 to 1% by mass, based on the total mass of the abrasive. The amount is more preferably from 0.5 to 1% by mass.

(その他の添加剤)
本実施形態に係る研磨剤は、研磨剤中の砥粒の分散性の向上、研磨剤の化学的安定性の向上、研磨速度の向上等の目的で、上記成分以外の添加剤を更に含有することができる。このような添加剤としては、酸成分、腐食防止剤、消泡剤等が挙げられる。その他の添加剤の研磨剤中の含有量は、研磨剤の特性を損なわない範囲で任意に決定できる。
(Other additives)
The abrasive according to the present embodiment further contains additives other than the above components for the purpose of improving the dispersibility of the abrasive grains in the abrasive, improving the chemical stability of the abrasive, improving the polishing rate, and the like. be able to. Examples of such additives include an acid component, a corrosion inhibitor, an antifoaming agent, and the like. The content of the other additives in the abrasive can be arbitrarily determined as long as the properties of the abrasive are not impaired.

本実施形態に係る研磨剤は、酸成分を含有してもよい。酸成分によりpHを制御することにより、水系分散体の分散性、安定性及び研磨速度を更に向上させることができる。酸成分は、例えば、有機酸及び無機酸からなる群より選ばれる少なくとも1種である。有機酸としては、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−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、クエン酸等が挙げられる。無機酸としては、特に制限はないが、塩酸、硫酸、硝酸、クロム酸等が挙げられる。酸成分は、1種類単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。   The abrasive according to the present embodiment may contain an acid component. By controlling the pH with an acid component, the dispersibility, stability and polishing rate of the aqueous dispersion can be further improved. The acid component is, for example, at least one selected from the group consisting of organic acids and inorganic acids. The organic acid is not particularly limited, but is formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, 2-methylbutyric acid, n-hexanoic acid, 3,3-dimethylbutyric acid, 2-ethylbutyric acid, 4-methylpentanoic acid , N-heptanoic acid, 2-methylhexanoic acid, n-octanoic acid, 2-ethylhexanoic acid, benzoic acid, glycolic acid, salicylic acid, glyceric acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid , Pimelic acid, maleic acid, phthalic acid, malic acid, tartaric acid, citric acid and the like. The inorganic acid is not particularly limited, and examples thereof include hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, and chromic acid. The acid component can be used alone or in combination of two or more.

本実施形態に係る研磨剤は、腐食防止剤を含有してもよい。腐食防止剤を用いることにより、タングステン材料の耐エッチング性を更に向上させることができる。腐食防止剤としては、特に制限はないが、トリアゾール骨格を有する化合物、イミダゾール骨格を有する化合物、ピリミジン骨格を有する化合物、グアニジン骨格を有する化合物、チア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等が挙げられる。腐食防止剤は、1種類単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。   The abrasive according to the present embodiment may contain a corrosion inhibitor. By using the corrosion inhibitor, the etching resistance of the tungsten material can be further improved. The corrosion inhibitor is not particularly limited, and examples thereof include a compound having a triazole skeleton, a compound having an imidazole skeleton, a compound having a pyrimidine skeleton, a compound having a guanidine skeleton, a compound having a thiazole skeleton, and a compound having a pyrazole skeleton. Can be The corrosion inhibitors can be used alone or in combination of two or more.

トリアゾール骨格を有する化合物としては、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、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、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、5−メチルベンゾトリアゾール等が挙げられる。これらの中でも、タングステン材料の高い研磨速度と、タングステン材料の低いエッチング速度とを更に高度に両立する観点から、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、4−アミノ−4H−1,2,4−トリアゾール、ベンゾトリアゾール、1−ヒドロキシベンゾトリアゾール、5−メチルベンゾトリアゾールが好ましい。   Compounds having a triazole skeleton include 1,2,3-triazole, 1,2,4-triazole, 3-amino-1H-1,2,4-triazole, benzotriazole, 1-hydroxybenzotriazole, 1-dihydroxy Propylbenzotriazole, 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-hexyl benzotriazole, tolyltriazole, naphthotriazole, bis [(1-benzotriazolyl) methyl] pho Acid, 3-aminotriazole, 5-methyl benzotriazole. Among these, 1,2,3-triazole, 1,2,4-triazole, and 3-amino-1H-, from the viewpoint of achieving a higher degree of compatibility between a high polishing rate of a tungsten material and a low etching rate of a tungsten material. Preferred are 1,2,4-triazole, 4-amino-4H-1,2,4-triazole, benzotriazole, 1-hydroxybenzotriazole and 5-methylbenzotriazole.

イミダゾール骨格を有する化合物としては、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、4−エチルイミダゾール、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 compound having an imidazole skeleton include 2-methylimidazole, 2-ethylimidazole, 2-isopropylimidazole, 2-propylimidazole, 2-butylimidazole, 4-methylimidazole, 4-ethylimidazole, 2,4-dimethylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-undecylimidazole, 2-aminoimidazole and the like can be mentioned.

ピリミジン骨格を有する化合物としては、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 compound having a pyrimidine skeleton 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-Trihydroxypyrimidine, 2,4,6-triaminopyrimidine, 2,4,6-trichloropyrimidine, 2,4,6-trimethoxypyrimidine, 2,4,6-triphenylpyrimidine, 2,4- Diamino-6-hydroxypyrimidine, 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, 2-methylsulfanyl -5,7-diphenyl-4,7-dihydro- [1,2,4] triazolo [1,5-a] pyrimidine, 4-aminopyrazolo [3,4-d] pyrimidine and the like.

グアニジン骨格を有する化合物としては、1,3−ジフェニルグアニジン、1−メチル−3−ニトログアニジン等が挙げられる。   Examples of the compound having a guanidine skeleton include 1,3-diphenylguanidine, 1-methyl-3-nitroguanidine, and the like.

チアゾール骨格を有する化合物としては、2−メルカプトベンゾチアゾ−ル、2−アミノチアゾール、4,5−ジメチルチアゾール、2−アミノ−2−チアゾリン、2,4−ジメチルチアゾール、2−アミノ−4−メチルチアゾール等が挙げられる。   Compounds having a thiazole skeleton include 2-mercaptobenzothiazole, 2-aminothiazole, 4,5-dimethylthiazole, 2-amino-2-thiazoline, 2,4-dimethylthiazole, 2-amino-4- Methylthiazole and the like.

ピラゾール骨格を有する化合物としては、3,5−ジメチルピラゾール、3−メチル−5−ピラゾロン、3−アミノ−5−メチルピラゾール、3−アミノ−5−ヒドロキシピラゾール、3−アミノ−5−メチルピラゾール等が挙げられる。   Examples of the compound having a pyrazole skeleton include 3,5-dimethylpyrazole, 3-methyl-5-pyrazolone, 3-amino-5-methylpyrazole, 3-amino-5-hydroxypyrazole, and 3-amino-5-methylpyrazole. Is mentioned.

腐食防止剤は、タングステン材料の高い研磨速度を維持しながらタングステン材料のエッチングを抑制しやすい観点から、トリアゾール骨格を有する化合物、及び、イミダゾール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種であることが好ましい。   The corrosion inhibitor is a compound having a triazole skeleton, and at least one selected from the group consisting of compounds having an imidazole skeleton, from the viewpoint of easily suppressing the etching of the tungsten material while maintaining a high polishing rate of the tungsten material. Is preferred.

腐食防止剤の含有量は、タングステン材料の耐エッチング性に更に優れる観点から、研磨剤の全質量を基準として、0.005質量%以上が好ましく、0.01質量%以上がより好ましい。腐食防止剤の含有量は、タングステン材料の研磨速度の向上効果が得られやすい観点から、研磨剤の全質量を基準として、5質量%以下が好ましく、3質量%以下がより好ましい。これらの観点から、腐食防止剤の含有量は、研磨剤の全質量を基準として、0.005〜5質量%が好ましく、0.01〜3質量%がより好ましい。   The content of the corrosion inhibitor is preferably 0.005% by mass or more, more preferably 0.01% by mass or more, based on the total mass of the abrasive, from the viewpoint of further improving the etching resistance of the tungsten material. The content of the corrosion inhibitor is preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, based on the total mass of the abrasive, from the viewpoint that the effect of improving the polishing rate of the tungsten material is easily obtained. From these viewpoints, the content of the corrosion inhibitor is preferably 0.005 to 5% by mass, more preferably 0.01 to 3% by mass, based on the total mass of the abrasive.

(水)
本実施形態に係る研磨剤は、水を含有することができる。水は、他の成分の分散媒又は溶媒として作用するために含有される。水としては、他の成分の作用を阻害することを防止するために、不純物をできるだけ含有しないものが好ましい。具体的には、イオン交換樹脂にて不純物イオンを除去した後にフィルタを通して異物を除去した純水;超純水;蒸留水等が好ましい。
(water)
The abrasive according to the present embodiment can contain water. Water is included to act as a dispersion medium or solvent for other components. The water is preferably free of impurities as much as possible in order to prevent the action of other components from being hindered. Specifically, pure water, ultrapure water, distilled water, and the like, in which foreign substances are removed through a filter after removing impurity ions with an ion exchange resin, are preferable.

(研磨剤のpH)
本実施形態に係る研磨剤のpHは、機械的研磨力が得られやすい観点から、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、2.4以上が特に好ましい。研磨剤のpHは、砥粒の分散安定性が良好な観点から、6.0以下が好ましく、5.8以下がより好ましく、5.6以下が更に好ましい。研磨剤のpHは、例えば、前記酸成分;アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、TMAH(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド)等の塩基成分により調整してもよい。pHは、液温25℃におけるpHと定義する。
(PH of abrasive)
The pH of the abrasive according to the present embodiment is preferably 2.0 or more, more preferably 2.1 or more, still more preferably 2.2 or more, and more preferably 2.4 or more, from the viewpoint of easily obtaining a mechanical polishing force. Particularly preferred. The pH of the abrasive is preferably 6.0 or less, more preferably 5.8 or less, and even more preferably 5.6 or less, from the viewpoint of good dispersion stability of the abrasive grains. The pH of the abrasive may be adjusted by, for example, the acid component; a base component such as ammonia, sodium hydroxide, potassium hydroxide, or TMAH (tetramethylammonium hydroxide). The pH is defined as the pH at a liquid temperature of 25 ° C.

研磨剤のpHは、一般的なガラス電極を用いたpHメータによって測定できる。具体的には、例えば、株式会社堀場製作所の商品名:Model(F−51)を使用することができる。フタル酸塩pH標準液(4.01)と、中性リン酸塩pH標準液(pH6.86)と、ホウ酸塩pH標準液(pH9.18)とをpH標準液として用いてpHメータを3点校正した後、pHメータの電極を研磨剤に入れて、2分以上経過して安定した後の値を測定することでpHを得ることができる。このとき、pH標準液(標準緩衝液)及び研磨剤の液温は、例えば、共に25℃とすることができる。   The pH of the abrasive can be measured by a pH meter using a general glass electrode. Specifically, for example, trade name: Model (F-51) of Horiba, Ltd. can be used. Using a phthalate pH standard solution (4.01), a neutral phosphate pH standard solution (pH 6.86), and a borate pH standard solution (pH 9.18) as pH standard solutions, a pH meter was used. After the three-point calibration, the pH can be obtained by putting the electrode of the pH meter in an abrasive and measuring the value after the lapse of 2 minutes or more and stabilization. At this time, the temperature of the pH standard solution (standard buffer solution) and the temperature of the polishing agent can be set to 25 ° C., for example.

本実施形態に係る研磨剤の配合方法及び希釈方法としては、特に制限はなく、例えば、翼式攪拌機による攪拌、超音波分散等で各成分を分散又は溶解させることにより研磨剤を調製することができる。また、水に対する他の成分の混合順序は限定されない。   There is no particular limitation on the method for blending and diluting the abrasive according to the present embodiment, and for example, it is possible to prepare the abrasive by dispersing or dissolving each component by stirring with a blade-type stirrer, ultrasonic dispersion, or the like. it can. The order of mixing other components with water is not limited.

<研磨剤用貯蔵液>
本実施形態に係る研磨剤は、貯蔵、運搬、保管等に係るコストを抑制する観点から、使用時に水で希釈されて使用される貯蔵液として保管できる。本実施形態に係る研磨剤は、例えば、使用時に予定されるより水の量を減じて保管され、使用以前に水で希釈(例えば、質量基準で1.5倍以上に希釈)されて研磨剤として用いられる。本実施形態に係る貯蔵液は、研磨剤を得るための研磨剤用貯蔵液であり、水で希釈する(例えば、質量基準で1.5倍以上に希釈する)ことにより研磨剤が得られる。本実施形態では、研磨の直前に水で貯蔵液を希釈して研磨剤を調製してもよい。また、研磨定盤上に貯蔵液と水とを供給し、研磨定盤上で研磨剤を調製してもよい。
<Abrasive storage solution>
The abrasive according to the present embodiment can be stored as a storage solution that is diluted with water and used at the time of use, from the viewpoint of suppressing costs related to storage, transportation, storage, and the like. The abrasive according to the present embodiment is stored, for example, with a reduced amount of water than expected at the time of use, and is diluted with water (for example, diluted to 1.5 times or more by mass) before use, and the abrasive is used. Used as The stock solution according to the present embodiment is a stock solution for the abrasive for obtaining the abrasive, and the abrasive is obtained by diluting with water (for example, diluting it to 1.5 times or more on a mass basis). In this embodiment, the abrasive may be prepared by diluting the stock solution with water immediately before polishing. Alternatively, a stock solution and water may be supplied onto the polishing platen to prepare an abrasive on the polishing platen.

<研磨方法>
次に、本実施形態に係る研磨方法(基板の研磨方法)について説明する。
<Polishing method>
Next, the polishing method (substrate polishing method) according to the present embodiment will be described.

本実施形態に係る研磨方法は、本実施形態に係る研磨剤を用いて被研磨面を研磨する研磨工程を備える。前記研磨剤は、研磨剤用貯蔵液を水で希釈することにより得られる研磨剤であってもよい。被研磨面は、タングステン材料を含んでいてもよく、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。研磨工程は、例えば、基板の被研磨面を研磨定盤の研磨布に押しあて、基板における被研磨面とは反対側の面(基板の裏面)から基板に所定の圧力を加えた状態で、本実施形態に係る研磨剤を基板の被研磨面と研磨布との間に供給して、基板を研磨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工程である。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、タングステン材料膜であってもよい。   The polishing method according to the present embodiment includes a polishing step of polishing a surface to be polished using the abrasive according to the present embodiment. The abrasive may be an abrasive obtained by diluting an abrasive stock solution with water. The surface to be polished may contain a tungsten material, and may have at least a layer containing a tungsten material. In the polishing step, for example, a surface to be polished of the substrate is pressed against a polishing cloth of a polishing platen, and a predetermined pressure is applied to the substrate from a surface of the substrate opposite to the surface to be polished (back surface of the substrate). This is a step of polishing the surface to be polished by supplying the abrasive according to the present embodiment between the surface to be polished of the substrate and the polishing cloth and moving the substrate relative to the polishing platen. In the polishing step, a material to be polished including a tungsten material can be polished. The material to be polished may be a film (a film to be polished) or a tungsten material film.

研磨工程は、本実施形態に係る研磨剤を用いて、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1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有する層と、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1種と、を有する基板を研磨する工程であってもよい。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。絶縁材料としては、酸化珪素、窒化珪素等が挙げられる。   The polishing step is a step of polishing the surface to be polished including the 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 agent according to the present embodiment. There may be. The polishing step may be, for example, a step of polishing 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. Examples of the barrier material include tantalum, a tantalum alloy, a tantalum compound (such as tantalum oxide and tantalum nitride), titanium, a titanium alloy, and a titanium compound (such as titanium oxide and titanium nitride). Examples of the insulating material include silicon oxide and silicon nitride.

研磨装置としては、例えば、回転数を変更可能なモータ等が取り付けてあり、研磨布を貼り付け可能な研磨定盤と、基板を保持するホルダーとを有する一般的な研磨装置が使用できる。研磨布としては、特に制限はないが、一般的な不織布、発泡ポリウレタン、多孔質フッ素樹脂等が使用できる。研磨条件には、特に制限はないが、基板が飛び出さないように研磨定盤の回転速度を200min−1(rpm)以下の低回転に調整することが好ましい。研磨している間、研磨布には研磨剤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剤で覆われ、かつ、研磨の進行による形成物が連続的に排出されていくことが好ましい。 As the polishing apparatus, for example, a general polishing apparatus having a motor or the like capable of changing the number of rotations attached thereto and having a polishing platen to which a polishing cloth can be attached and a holder for holding a substrate can be used. Although there is no particular limitation on the polishing cloth, a general nonwoven fabric, foamed polyurethane, porous fluororesin, or the like can be used. The polishing conditions are not particularly limited, but it is preferable to adjust the rotation speed of the polishing table to a low rotation of 200 min −1 (rpm) or less so that the substrate does not pop out. During polishing, the polishing agent can be continuously supplied to the polishing cloth by a pump or the like. Although there is no limitation on the supply amount, it is preferable that the surface of the polishing pad is always covered with the abrasive, and that the formed product due to the progress of polishing is continuously discharged.

研磨布の表面状態を常に同一にして研磨(CMP)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、基板洗浄工程を更に実施することが好ましい。研磨終了後の基板は、流水中でよく洗浄後、スピンドライ等を用いて、基板上に付着した水滴を払い落としてから乾燥させることが好ましい。また、公知の洗浄方法(例えば、市販の洗浄液を基板表面に流しつつ、ポリウレタンでできたブラシを回転させながら当該ブラシを基板に一定の圧力で押し付けて基板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 carry out polishing (CMP) while keeping the surface condition of the polishing cloth always the same, it is preferable to carry out a conditioning step of the polishing cloth before polishing. For example, using a dresser with diamond particles, conditioning of the polishing pad is performed with a liquid containing at least water. Subsequently, after the polishing method according to the present embodiment is performed, it is preferable to further perform a substrate cleaning step. After the polishing is completed, the substrate is preferably washed well in running water, and then dried by spin-drying or the like to remove water droplets attached to the substrate. In addition, a known cleaning method (for example, a method in which a brush made of polyurethane is rotated while a commercially available cleaning liquid is applied to the surface of the substrate, and the brush is pressed against the substrate at a constant pressure to remove deposits on the substrate) is used. It is more preferred to dry after implementation.

タングステン材料の研磨速度は、研磨時間を短くできる観点から、20nm/min以上が好ましく、25nm/min以上がより好ましく、30nm/min以上が更に好ましい。タングステン材料の研磨速度は、絶縁材料が充分に研磨されてエロージョン量を低減しやすい観点から、50nm/min以下が好ましい。これらの観点から、タングステン材料の研磨速度は、20〜50nm/minが好ましく、25〜50nm/minがより好ましく、30〜50nm/minが更に好ましい。   The polishing rate of the tungsten material is preferably 20 nm / min or more, more preferably 25 nm / min or more, and still more preferably 30 nm / min or more, from the viewpoint of shortening the polishing time. The polishing rate of the tungsten material is preferably 50 nm / min or less from the viewpoint that the insulating material is sufficiently polished and the erosion amount is easily reduced. From these viewpoints, the polishing rate of the tungsten material is preferably 20 to 50 nm / min, more preferably 25 to 50 nm / min, and still more preferably 30 to 50 nm / min.

絶縁材料の研磨速度は、研磨時間を短くできる観点から、80nm/min以上が好ましく、85nm/min以上がより好ましく、90nm/min以上が更に好ましい。絶縁材料の研磨速度は、絶縁材料が過剰に研磨されることが抑制されやすく、エロージョン量が容易に低減して平坦性が向上しやすい観点から、110nm/min以下が好ましい。これらの観点から、絶縁材料の研磨速度は、80〜110nm/minが好ましく、85〜110nm/minがより好ましく、90〜110nm/minが更に好ましい。   The polishing rate of the insulating material is preferably 80 nm / min or more, more preferably 85 nm / min or more, and further preferably 90 nm / min or more, from the viewpoint of shortening the polishing time. The polishing rate of the insulating material is preferably 110 nm / min or less, from the viewpoint of easily suppressing excessive polishing of the insulating material, easily reducing the erosion amount, and easily improving the flatness. From these viewpoints, the polishing rate of the insulating material is preferably from 80 to 110 nm / min, more preferably from 85 to 110 nm / min, and still more preferably from 90 to 110 nm / min.

エロージョン量は、配線抵抗の増加等の問題が生じることを抑制しやすい観点から、15nm以下が好ましく、13nm以下がより好ましく、10nm以下が更に好ましい。   The erosion amount is preferably 15 nm or less, more preferably 13 nm or less, and still more preferably 10 nm or less, from the viewpoint of easily suppressing problems such as an increase in wiring resistance.

以下、実施例により本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、研磨剤のpHの調整には、必要に応じてリンゴ酸を用いた。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples. In addition, malic acid was used for the adjustment of the pH of the abrasive as needed.

<研磨剤の調製>
(実施例1)
容器に、多糖類として重量平均分子量100000のデキストリン1を0.30質量部と、(メタ)アクリル酸系重合体としてアクリル酸/メタクリル酸ブロック共重合体(AA/MA共重合体、共重合比:1/99、Mw:7000)0.05質量部とを入れた。続いて、容器に超純水94.65質量部を注ぎ、攪拌して各成分を溶解させた。次に、2.00質量部に相当する量の平均粒子径70nmのシリカ粒子を添加した。最後に、過酸化水素を3.00質量部添加して、研磨剤を得た。
<Preparation of abrasive>
(Example 1)
In a container, 0.30 parts by mass of dextrin 1 having a weight average molecular weight of 100,000 as a polysaccharide and an acrylic acid / methacrylic acid block copolymer (AA / MA copolymer, copolymerization ratio as a (meth) acrylic acid-based polymer) : 1/99, Mw: 7000) 0.05 part by mass. Subsequently, 94.65 parts by mass of ultrapure water was poured into the container and stirred to dissolve each component. Next, silica particles having an average particle diameter of 70 nm corresponding to 2.00 parts by mass were added. Finally, 3.00 parts by mass of hydrogen peroxide was added to obtain an abrasive.

(実施例2)
多糖類として、デキストリン1に代えて、重量平均分子量17000のデキストリン2を用いたこと以外は実施例1と同様にして研磨剤を得た。
(Example 2)
An abrasive was obtained in the same manner as in Example 1 except that dextrin 2 having a weight average molecular weight of 17000 was used instead of dextrin 1 as a polysaccharide.

(実施例3)
多糖類として、デキストリン1に代えて、重量平均分子量40000のデキストラン1を用いたこと以外は実施例1と同様にして研磨剤を得た。
(Example 3)
An abrasive was obtained in the same manner as in Example 1 except that dextran 1 having a weight average molecular weight of 40,000 was used instead of dextrin 1 as a polysaccharide.

(実施例4)
多糖類として、デキストリン1に代えて、重量平均分子量200000のデキストラン2を用いたこと以外は実施例1と同様にして研磨剤を得た。
(Example 4)
An abrasive was obtained in the same manner as in Example 1 except that dextran 2 having a weight average molecular weight of 200000 was used instead of dextrin 1 as a polysaccharide.

(実施例5)
デキストリン1の含有量を0.30質量部から0.10質量部に変えたこと以外は実施例1と同様にして研磨剤を得た。
(Example 5)
An abrasive was obtained in the same manner as in Example 1, except that the content of dextrin 1 was changed from 0.30 parts by mass to 0.10 parts by mass.

(実施例6)
デキストリン1の含有量を0.30質量部から1.00質量部に変えたこと以外は実施例1と同様にして研磨剤を得た。
(Example 6)
An abrasive was obtained in the same manner as in Example 1, except that the content of dextrin 1 was changed from 0.30 parts by mass to 1.00 parts by mass.

(比較例1)
デキストリン1を用いなかったこと以外は実施例1と同様にして研磨剤を得た。
(Comparative Example 1)
An abrasive was obtained in the same manner as in Example 1 except that dextrin 1 was not used.

(比較例2)
デキストリン1の含有量を0.30質量部から2.50質量部に変えたこと以外は実施例1と同様にして研磨剤を得た。
(Comparative Example 2)
An abrasive was obtained in the same manner as in Example 1, except that the content of dextrin 1 was changed from 0.30 parts by mass to 2.50 parts by mass.

(比較例3)
デキストリン1の含有量を0.30質量部から0.05質量部に変えたこと以外は実施例1と同様にして研磨剤を得た。
(Comparative Example 3)
An abrasive was obtained in the same manner as in Example 1, except that the content of dextrin 1 was changed from 0.30 part by mass to 0.05 part by mass.

(比較例4)
砥粒を用いなかったこと以外は実施例1と同様にして研磨剤を得た。
(Comparative Example 4)
An abrasive was obtained in the same manner as in Example 1 except that no abrasive grains were used.

(比較例5)
過酸化水素を用いなかったこと以外は実施例1と同様にして研磨剤を得た。
(Comparative Example 5)
An abrasive was obtained in the same manner as in Example 1 except that hydrogen peroxide was not used.

(比較例6)
デキストリン1に代えて、重量平均分子量4000のデキストリン3を用いたこと以外は実施例1と同様にして研磨剤を得た。
(Comparative Example 6)
An abrasive was obtained in the same manner as in Example 1 except that dextrin 3 having a weight average molecular weight of 4000 was used instead of dextrin 1.

(比較例7)
デキストリン1に代えて、重量平均分子量300000のデキストリン4を用いたこと以外は実施例1と同様にして研磨剤を得た。
(Comparative Example 7)
An abrasive was obtained in the same manner as in Example 1 except that dextrin 4 having a weight average molecular weight of 300,000 was used instead of dextrin 1.

(比較例8)
デキストリン1に代えて、単糖類のグルコースを加えた以外は実施例1と同様にして研磨剤を得た。
(Comparative Example 8)
An abrasive was obtained in the same manner as in Example 1 except that glucose, a monosaccharide, was added instead of dextrin 1.

<pH測定>
研磨剤のpHを下記測定条件により測定した。
[pH測定条件]
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(4.01)、中性リン酸塩pH標準液(pH6.86)及びホウ酸塩pH標準液(pH9.18)
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 abrasive was measured under the following measurement conditions.
[PH measurement conditions]
Measuring instrument: Horiba Ltd., Product name: Model (F-51)
Calibration solution: Phthalate pH standard solution (4.01), neutral phosphate pH standard solution (pH 6.86) and borate pH standard solution (pH 9.18)
Measurement temperature: 25 ° C
Measuring procedure: After three-point calibration using a calibration solution, the electrode was placed in a measurement object and allowed to stand at 25 ° C. for 2 minutes or more, and the pH at the time of stabilization was measured.

<評価>
実施例1〜6及び比較例1〜8の評価用基板としては、タングステン膜を有するブランケット基板と、酸化珪素膜を有するブランケット基板と、タングステン配線付きパターン基板(SEMATECH製754CMPパターン)とを用いた。また、実施例1の評価用基板として、銅配線付きパターン基板(SEMATECH製854CMPパターン)を用いた。上記で調製した研磨剤を用いてこれらの基板の研磨を行った。パターン基板の研磨では、パターン基板を荒研磨した後に仕上げ研磨を行った。
<Evaluation>
As the evaluation substrates in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 8, a blanket substrate having a tungsten film, a blanket substrate having a silicon oxide film, and a pattern substrate with tungsten wiring (754 CMP pattern made by SEMATECH) were used. . In addition, a pattern substrate with copper wiring (854 CMP pattern manufactured by SEMATECH) was used as the evaluation substrate of Example 1. These substrates were polished using the abrasive prepared above. In the polishing of the pattern substrate, finish polishing was performed after rough polishing of the pattern substrate.

荒研磨前のタングステン配線付きパターン基板は、図2の(a)に示すように、ストライプ状パターン部(配線金属部と絶縁膜部とが交互に並んだ部分)を有していた。パターン基板は、表面に凹凸が形成された酸化珪素膜11と、酸化珪素膜11の表面の凹凸に追従するように形成されたバリア膜12と、凹凸を埋めるように堆積されたタングステン膜13とを有していた。上記パターン基板のバリア膜12は、厚さ30nmの窒化チタン膜(チタンナイトライド膜)であった。上記で調製した研磨剤を用いた仕上げ研磨に先立って、タングステン膜の研磨速度が酸化珪素膜よりも非常に速い公知の研磨剤を用いてCMP法で荒研磨した後に洗浄し、図2の(b)に示すように、凸部の酸化珪素膜を被研磨面に露出させた。   As shown in FIG. 2A, the pattern substrate with tungsten wiring before rough polishing had a stripe-shaped pattern portion (a portion in which a wiring metal portion and an insulating film portion were alternately arranged). The pattern substrate includes a silicon oxide film 11 having an uneven surface, a barrier film 12 formed to follow the unevenness of the surface of the silicon oxide film 11, and a tungsten film 13 deposited to fill the unevenness. Had. The barrier film 12 of the pattern substrate was a titanium nitride film (titanium nitride film) having a thickness of 30 nm. Prior to the final polishing using the abrasive prepared above, the tungsten film is roughly polished by a CMP method using a known abrasive in which the polishing rate of the tungsten film is much higher than that of the silicon oxide film, and then washed. As shown in b), the silicon oxide film of the projection was exposed on the surface to be polished.

研磨及び洗浄装置としては、CMP用研磨機Reflexion LK(APPLIED MATERIALS社製)を用いた。研磨布としては、発泡ポリウレタン樹脂(商品名:IC1010、Rohm and Haas製)からなる研磨布を用いた。定盤回転数を93回/min、ヘッド回転数を87回/min、研磨圧力を21kPa、研磨剤の供給量を300mL/minに調整した。ブランケット基板及びパターン基板の研磨時間は60秒間であった。   As a polishing and cleaning device, a CMP polishing machine Reflexion LK (manufactured by APPLIED MATERIALS) was used. As the polishing cloth, a polishing cloth made of a foamed polyurethane resin (trade name: IC1010, manufactured by Rohm and Haas) was used. The rotation speed of the platen was 93 times / min, the rotation speed of the head was 87 times / min, the polishing pressure was 21 kPa, and the supply amount of the abrasive was adjusted to 300 mL / min. The polishing time for the blanket substrate and the patterned substrate was 60 seconds.

(ブランケット基板の評価)
タングステン膜を有するブランケット基板を用いてタングステン膜の研磨速度を求めた。研磨前後でのタングステン膜の膜厚を金属膜厚測定装置(日立国際電気株式会社製、型番VR−120/08S)を用いて測定し、その膜厚差から研磨速度を求めた。
(Evaluation of blanket substrate)
The polishing rate of the tungsten film was determined using a blanket substrate having a tungsten film. The thickness of the tungsten film before and after polishing was measured using a metal film thickness measuring device (model number VR-120 / 08S, manufactured by Hitachi Kokusai Electric Inc.), and the polishing rate was determined from the difference in film thickness.

酸化珪素膜を有するブランケット基板を用いて酸化珪素膜の研磨速度を求めた。研磨前後での酸化珪素膜の膜厚を膜厚測定装置RE−3000(大日本スクリーン製造株式会社製)を用いて測定し、その膜厚差から研磨速度を求めた。   The polishing rate of the silicon oxide film was determined using a blanket substrate having the silicon oxide film. The thickness of the silicon oxide film before and after polishing was measured using a film thickness measuring device RE-3000 (manufactured by Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd.), and the polishing rate was determined from the difference in film thickness.

(パターン基板の評価)
[タングステン配線付きパターン基板]
荒研磨後のエロージョン量は、上記荒研磨及び洗浄により得たパターン基板において、図2の(b)に示すように、基板の外縁部の酸化珪素膜部の膜厚A1と、ストライプ状パターン部の酸化珪素膜の膜厚B1との差(A1−B1)として得た。
(Evaluation of pattern substrate)
[Pattern substrate with tungsten wiring]
The erosion amount after the rough polishing is, as shown in FIG. 2B, the film thickness A1 of the silicon oxide film portion at the outer edge of the substrate and the stripe pattern portion in the pattern substrate obtained by the above rough polishing and cleaning. (A1-B1) from the thickness B1 of the silicon oxide film of FIG.

仕上げ研磨後のエロージョン量は、図2の(c)に示すように、基板の外縁部の酸化珪素膜部の膜厚A2と、ストライプ状パターン部の酸化珪素膜の膜厚B2との差(A2−B2)として得た。   The erosion amount after the final polishing is, as shown in FIG. 2C, the difference between the thickness A2 of the silicon oxide film at the outer edge of the substrate and the thickness B2 of the silicon oxide film at the stripe pattern portion ( A2-B2).

基板の外縁部における酸化珪素膜の研磨量は、荒研磨後の膜厚A1から仕上げ研磨後の膜厚A2を差し引いた(A1−A2)として得た。ストライプ状パターン部における酸化珪素膜の研磨量は、荒研磨後の膜厚B1から仕上げ研磨後の膜厚B2を差し引いた(B1−B2)として得た。   The polishing amount of the silicon oxide film at the outer edge of the substrate was obtained by subtracting the film thickness A2 after the finish polishing from the film thickness A1 after the rough polishing (A1-A2). The polishing amount of the silicon oxide film in the stripe pattern portion was obtained by subtracting the film thickness B2 after the finish polishing from the film thickness B1 after the rough polishing (B1-B2).

酸化珪素膜の膜厚は、光干渉膜厚計(ナノメトリクス社製、型番Nano Spec/AFT5100)を用いて測定した。   The film thickness of the silicon oxide film was measured using an optical interference film thickness meter (manufactured by Nanometrics, model No. NanoSpec / AFT5100).

エロージョン改善量は、荒研磨後のエロージョン量(A1−B1)と、仕上げ研磨後のエロージョン量(A2−B2)との差((A1−B1)−(A2−B2))として得た。   The erosion improvement amount was obtained as a difference ((A1-B1)-(A2-B2)) between the erosion amount after rough polishing (A1-B1) and the erosion amount after finish polishing (A2-B2).

[銅配線付きパターン基板]
タングステン配線付きパターン基板と同様に、研磨前後の酸化珪素膜の膜厚差からエロージョン量及びエロージョン改善量を算出した。
[Pattern board with copper wiring]
The erosion amount and the erosion improvement amount were calculated from the difference in the thickness of the silicon oxide film before and after polishing as in the case of the pattern substrate with tungsten wiring.

実施例の結果を表1に示し、比較例の結果を表2に示す。なお、表1及び表2における各成分の含有量は、研磨剤の全質量を基準とした含有量である。   Table 1 shows the results of the examples, and Table 2 shows the results of the comparative examples. The content of each component in Tables 1 and 2 is a content based on the total mass of the abrasive.

Figure 0006638208
Figure 0006638208

Figure 0006638208
Figure 0006638208

表1に示されるとおり、実施例1〜6においては、タングステン配線付きパターン基板を用いた場合において、仕上げ研磨後のエロージョン量が10nm以下に低減されている。
実施例1における仕上げ研磨後のエロージョン量は、比較例よりも少なく、実施例1における外縁部の酸化珪素膜の研磨量はパターン部よりも多い。これは、多糖類としてデキストリン1を用いた場合、デキストリン1がパターン部の全面に吸着することでパターン部が保護され、外縁部の酸化珪素膜が優先的に研磨されたためと考えられる。
多糖類としてデキストリン2を用いた場合(実施例2)、実施例1と比較して仕上げ研磨後のエロージョン量が多い。これは、実施例1において重量平均分子量の大きいデキストリン1を用いたことでパターン部の保護作用が強まったためと考えられる。
多糖類としてデキストラン1を用いた場合(実施例3)、実施例1と比較して仕上げ研磨後のエロージョン量は多くなるが、比較例と比較してエロージョン量は少ない。
多糖類としてデキストラン2を用いた場合(実施例4)、実施例3と比較して仕上げ研磨後のエロージョン量が少ない。これは、実施例4において重量平均分子量の大きいデキストラン2を用いることでパターン部の保護作用が強まったためと考えられる。
デキストリン1を減量した場合(実施例5)、実施例1と比較して仕上げ研磨後のエロージョン量が多い。
デキストリン1を増量した場合(実施例6)、仕上げ研磨後のエロージョン量は、実施例1と比較して少ない。これは、実施例6においてデキストリン1を増量したことでパターン部の保護作用が強まったためと考えられる。
タングステン配線付きパターン基板に代えて銅配線付きパターン基板を用いた場合(実施例1)、仕上げ研磨後のエロージョン量は、荒研磨後のエロージョン量よりも多い。これは、銅配線パターン部にデキストリン1による保護膜が形成されないためと考えられる。
As shown in Table 1, in Examples 1 to 6, when the patterned substrate with the tungsten wiring was used, the erosion amount after the finish polishing was reduced to 10 nm or less.
The erosion amount after the finish polishing in Example 1 is smaller than that of the comparative example, and the polishing amount of the silicon oxide film at the outer edge portion in Example 1 is larger than that of the pattern portion. This is presumably because when dextrin 1 was used as the polysaccharide, the dextrin 1 was adsorbed on the entire surface of the pattern portion to protect the pattern portion, and the silicon oxide film at the outer edge portion was preferentially polished.
When dextrin 2 was used as the polysaccharide (Example 2), the amount of erosion after finish polishing was larger than that in Example 1. This is probably because the use of dextrin 1 having a large weight average molecular weight in Example 1 strengthened the protective effect of the pattern portion.
When dextran 1 was used as the polysaccharide (Example 3), the erosion amount after the finish polishing was larger than that of Example 1, but the erosion amount was smaller than that of Comparative Example.
When dextran 2 was used as the polysaccharide (Example 4), the amount of erosion after finish polishing was smaller than in Example 3. This is presumably because the use of dextran 2 having a large weight average molecular weight in Example 4 strengthened the protective effect of the pattern portion.
When the amount of dextrin 1 was reduced (Example 5), the amount of erosion after finish polishing was larger than that of Example 1.
When the amount of dextrin 1 was increased (Example 6), the erosion amount after the finish polishing was smaller than that in Example 1. This is considered to be because the effect of protecting the pattern portion was enhanced by increasing the amount of dextrin 1 in Example 6.
When the pattern substrate with copper wiring is used instead of the pattern substrate with tungsten wiring (Example 1), the erosion amount after the final polishing is larger than the erosion amount after the rough polishing. This is presumably because no protective film of dextrin 1 was formed on the copper wiring pattern portion.

表2に示されるとおり、式(I)で表される構造単位を有する多糖類を含まない研磨剤を用いた比較例1、6、8では、仕上げ研磨後のエロージョン量は実施例1〜6より多く、外縁部の酸化珪素膜の研磨量はパターン部よりも少ない。これは、多糖類によるパターン部の保護作用がないためと考えられる。
デキストリン1を過度に増量した場合(比較例2)、仕上げ研磨後のエロージョン量は負の値である。これは、デキストリン1によるパターン部の保護作用が強すぎるために、タングステン膜がほとんど研磨されず、外縁部の酸化珪素膜がパターン部よりも過度に研磨され、パターン部が外縁部の酸化珪素膜よりも盛り上がる現象(以下、「プロトリュージョン」と言う。)が発生したためと考えられる。
デキストリン1を過度に減量した場合(比較例3)、仕上げ研磨後のエロージョン量は荒研磨後よりも多い。これは、多糖類の使用量が少ないために、パターン部の保護作用が不充分であったためと考えられる。
砥粒を用いていない場合(比較例4)、タングステン膜及び酸化珪素膜の研磨速度が非常に小さく、仕上げ研磨後のエロージョン量は荒研磨後のエロージョン量とほぼ同等である。
酸化剤を用いていない場合(比較例5)、仕上げ研磨後のエロージョン量は負の値である。これは、酸化剤を用いていないことによる化学的作用の不足と、デキストリン1によるパターン部の保護作用とにより、タングステン膜がほとんど研磨されず、外縁部の酸化珪素膜がパターン部よりも過度に研磨され、プロトリュージョンが発生したためと考えられる。
重量平均分子量が4000のデキストリン3を用いた場合(比較例6)、仕上げ研磨後のエロージョン量は荒研磨後よりも多い。これは、多糖類の重量平均分子量が小さいために、パターン部の保護作用が不充分であったためと考えられる。
重量平均分子量が300000のデキストリン4を用いた場合(比較例7)、仕上げ研磨後のエロージョン量は負の値である。これは、デキストリン4によるパターン部の保護作用が強すぎるために、タングステン膜がほとんど研磨されず、外縁部の酸化珪素膜がパターン部よりも過度に研磨され、プロトリュージョンが発生したためと考えられる。
単糖類のグルコースを用いた場合(比較例8)、仕上げ研磨後のエロージョン量が荒研磨後よりも多い。これは、グルコースによるパターン部の保護作用が不充分であったためと考えられる。
As shown in Table 2, in Comparative Examples 1, 6, and 8 using an abrasive containing no polysaccharide having the structural unit represented by the formula (I), the erosion amount after the finish polishing was measured in Examples 1 to 6. The polishing amount of the silicon oxide film at the outer edge is smaller than that of the pattern portion. This is probably because the polysaccharide has no protective action on the pattern portion.
When dextrin 1 is excessively increased (Comparative Example 2), the erosion amount after the finish polishing is a negative value. This is because the protective effect of the dextrin 1 on the pattern portion is too strong, the tungsten film is hardly polished, the silicon oxide film on the outer edge portion is polished more excessively than the pattern portion, and the pattern portion is a silicon oxide film on the outer edge portion. It is considered that a phenomenon (hereinafter, referred to as “protrusion”) that has become more exciting has occurred.
When dextrin 1 is excessively reduced (Comparative Example 3), the erosion amount after the finish polishing is larger than that after the rough polishing. This is presumably because the amount of the polysaccharide used was small, and the protective effect of the pattern portion was insufficient.
When the abrasive grains were not used (Comparative Example 4), the polishing rates of the tungsten film and the silicon oxide film were very low, and the erosion amount after the finish polishing was almost equal to the erosion amount after the rough polishing.
When the oxidizing agent was not used (Comparative Example 5), the erosion amount after the finish polishing was a negative value. This is because the tungsten film is hardly polished due to the lack of the chemical action due to the absence of the oxidizing agent and the protective action of the pattern portion by the dextrin 1, and the silicon oxide film at the outer edge is excessively larger than the pattern portion. It is considered that polishing was performed and protolution occurred.
When dextrin 3 having a weight average molecular weight of 4000 was used (Comparative Example 6), the erosion amount after the final polishing was larger than that after the rough polishing. This is presumably because the weight-average molecular weight of the polysaccharide was small, and the protective effect of the pattern portion was insufficient.
When dextrin 4 having a weight average molecular weight of 300,000 was used (Comparative Example 7), the erosion amount after the finish polishing was a negative value. This is probably because the protective effect of the dextrin 4 on the pattern portion was too strong, so that the tungsten film was hardly polished, and the silicon oxide film on the outer edge portion was polished more excessively than the pattern portion, thereby causing prototrusion. .
When the monosaccharide glucose was used (Comparative Example 8), the erosion amount after the final polishing was larger than that after the rough polishing. This is presumably because the protective effect of glucose on the pattern portion was insufficient.

1…絶縁膜、2…バリア層、3…配線金属、11…酸化珪素膜、12…バリア膜、13…タングステン膜。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Insulating film, 2 ... Barrier layer, 3 ... Wiring metal, 11 ... Silicon oxide film, 12 ... Barrier film, 13 ... Tungsten film.

Claims (9)

砥粒と、酸化剤と、デキストリン及びデキストランからなる群より選ばれる少なくとも1種の多糖類と、(メタ)アクリル酸系重合体と、を含有し、
前記多糖類の重量平均分子量が100000〜250000であり、
前記多糖類の含有量が研磨剤の全質量を基準として0.1〜2.0質量%である、タングステン用研磨剤
An abrasive, an oxidizing agent, at least one polysaccharide selected from the group consisting of dextrin and dextran, and a (meth) acrylic acid-based polymer,
The polysaccharide has a weight average molecular weight of 100,000 to 250,000,
An abrasive for tungsten, wherein the content of the polysaccharide is 0.1 to 2.0% by mass based on the total mass of the abrasive .
前記砥粒がシリカを含む、請求項1に記載の研磨剤。 The abrasive comprises silica abrasive according to claim 1. 前記シリカがコロイダルシリカである、請求項に記載の研磨剤。 The abrasive according to claim 2 , wherein the silica is colloidal silica. pHが2.0〜6.0である、請求項1〜のいずれか一項に記載の研磨剤。 The abrasive according to any one of claims 1 to 3 , wherein the pH is 2.0 to 6.0. 前記(メタ)アクリル酸系重合体が、アクリル酸の単独重合体、メタクリル酸の単独重合体、及び、アクリル酸とメタクリル酸とを単量体成分として含む組成物を重合させて得られる共重合体からなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項1〜のいずれか一項に記載の研磨剤。 The (meth) acrylic acid-based polymer is obtained by polymerizing a homopolymer of acrylic acid, a homopolymer of methacrylic acid, and a composition containing acrylic acid and methacrylic acid as monomer components. The abrasive according to any one of claims 1 to 4 , wherein the abrasive is at least one selected from the group consisting of coalescence. タングステン材料と、バリア材料及び絶縁材料からなる群より選ばれる少なくとも1種と、を含む被研磨面を研磨するために用いられる、請求項1〜のいずれか一項に記載の研磨剤。 The polishing agent according to any one of claims 1 to 5 , which is used for polishing a surface to be polished including a tungsten material and at least one selected from the group consisting of a barrier material and an insulating material. 請求項1〜のいずれか一項に記載の研磨剤を得るための研磨剤用貯蔵液であって、
水で希釈することにより前記研磨剤が得られる、研磨剤用貯蔵液。
An abrasive storage solution for obtaining the abrasive according to any one of claims 1 to 6 ,
A stock solution for an abrasive, wherein the abrasive is obtained by dilution with water.
請求項1〜のいずれか一項に記載の研磨剤、又は、請求項に記載の研磨剤用貯蔵液から得られる研磨剤を用いて被研磨面を研磨する工程を備える、研磨方法。 A polishing method comprising a step of polishing a surface to be polished using the polishing slurry according to any one of claims 1 to 6 or a polishing slurry obtained from the stock solution for polishing slurry according to claim 7 . 前記被研磨面がタングステン材料を含む、請求項に記載の研磨方法。 The polishing method according to claim 8 , wherein the polished surface includes a tungsten material.
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