KR20120059592A - Polishing agent for copper polishing and polishing method using the same - Google Patents

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히로시 오노
타카시 시노다
유헤이 오카다
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히다치 가세고교 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명에 관련되는 구리 연마용 연마제는, 테트라졸, 해당 테트라졸의 유도체, 트리아졸 및 해당 트리아졸의 유도체(단, 벤조트리아졸 및 해당 벤조트리아졸의 유도체를 제외한다)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 평활화제와, 무기산과, 아미노산과, 보호막형성제와, 지립과, 산화제와, 물을 포함하며, 무기산의 함유량이 0.080mol/kg 이상이고, 아미노산의 함유량이 0.200mol/kg 이상이며, 보호막형성제의 함유량이 0.020mol/kg 이상이며, 보호막형성제의 함유량에 대한 무기산의 함유량의 비율이 3.0 이상이다.The abrasive for copper polishing according to the present invention is selected from the group consisting of tetrazole, derivatives of the tetrazole, triazoles and derivatives of the triazoles (except benzotriazole and derivatives of the benzotriazole). At least one leveling agent, an inorganic acid, an amino acid, a protective film-forming agent, an abrasive, an oxidizing agent, and water, and an inorganic acid content of at least 0.080 mol / kg, and an amino acid content of 0.200 mol / kg. The content of the protective film forming agent is 0.020 mol / kg or more, and the ratio of the content of the inorganic acid to the content of the protective film forming agent is 3.0 or more.

Description

구리 연마용 연마제 및 그것을 이용한 연마 방법{POLISHING AGENT FOR COPPER POLISHING AND POLISHING METHOD USING THE SAME}Copper polishing abrasive and polishing method using same {POLISHING AGENT FOR COPPER POLISHING AND POLISHING METHOD USING THE SAME}

본 발명은, 구리 연마용 연마제 및 그것을 이용한 연마 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 특히 케미컬?메카니컬?폴리싱(CMP) 공정에서의 사용에 적합한, 고연마속도의 구리 연마용 연마제 및 그것을 이용한 연마 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an abrasive for copper polishing and a polishing method using the same. The present invention further relates to a high polishing rate copper polishing abrasive suitable for use in a chemical mechanical polishing (CMP) process and a polishing method using the same.

LSI를 고성능화하기 위해서, 배선 재료로서 종래의 알루미늄 합금을 대신하여 구리 합금의 이용이 진행되고 있다. 구리 합금은, 종래의 알루미늄 합금 배선의 형성에서 빈번히 이용된 드라이 에칭법에 의한 미세 가공이 곤란하다. 그래서, 미리 홈부(오목부) 및 융기부(볼록부)가 형성된 절연막 위에 구리 합금 박막을 퇴적하여 홈부에 구리 합금을 매립하고, 다음으로, 융기부 위에 퇴적한 구리 합금 박막(홈부 이외의 구리 합금 박막)을 CMP에 의해 제거하여 매립 배선을 형성하는, 이른바 다마신법이, 구리 합금의 미세 가공에 주로 채용되고 있다(예를 들면, 하기 특허문헌 1 참조).In order to improve the performance of the LSI, the use of a copper alloy has been advanced in place of the conventional aluminum alloy as a wiring material. The copper alloy is difficult to be finely processed by the dry etching method frequently used in the formation of conventional aluminum alloy wirings. Therefore, a copper alloy thin film is deposited on the insulating film in which the groove portion (concave portion) and the ridge portion (convex portion) are formed in advance, and the copper alloy is embedded in the groove portion, and then the copper alloy thin film (copper alloys other than the groove portion) is deposited. The so-called damascene method which removes a thin film by CMP and forms a buried wiring is mainly employ | adopted for the fine processing of a copper alloy (for example, refer following patent document 1).

구리 합금 등의 금속에 대한 CMP의 일반적인 방법은, 원형의 연마 정반(플래튼) 위에 연마포(연마 패드)를 첩부하고, 연마포 표면을 금속용 연마제에 담가, 기체(基體)의 금속막이 형성된 면을 연마포 표면에 눌러 붙이고, 그 이면으로부터 소정의 압력(이하, 「연마 압력」이라고 한다.)을 금속막에 가한 상태로 연마 정반을 돌려, 연마제와 융기부 위의 금속막과의 기계적 마찰에 의해서 융기부 위의 금속막을 제거하는 것이다.The general method of CMP with respect to metals, such as a copper alloy, adheres a polishing cloth (polishing pad) on a circular polishing platen (platen), immerses the polishing cloth surface in a metal abrasive, and forms a base metal film. The surface is pressed against the surface of the polishing cloth, and the polishing surface is rotated while applying a predetermined pressure (hereinafter referred to as "polishing pressure") from the back surface to the metal film, and mechanical friction between the abrasive and the metal film on the ridges. This removes the metal film on the ridge.

CMP에 이용되는 금속용 연마제는, 일반적으로는 산화제 및 고체 지립(이하, 단지 「지립」라고 한다.)을 함유하며, 필요에 따라서 산화 금속 용해제, 보호막형성제를 더 함유한다. 산화제를 함유하는 연마제를 이용한 CMP의 기본적인 메카니즘은, 우선 산화제에 의해서 금속막표면이 산화되어 산화층이 형성되고, 그 산화층이 지립(砥粒)에 의해서 깍여짐으로써, 금속막이 연마되는 것으로 생각되고 있다. The abrasive for metals used for CMP generally contains an oxidizing agent and solid abrasive grains (henceforth only "grip"), and also contains a metal oxide dissolving agent and a protective film forming agent as needed. The basic mechanism of CMP using an abrasive containing an oxidizing agent is that the metal film surface is first oxidized by the oxidizing agent to form an oxide layer, and the metal layer is considered to be polished by the abrasive layer being scraped off by abrasive grains. .

이러한 연마 방법에서는, 절연막의 홈부 위에 퇴적한 금속막 표면의 산화층은, 연마포에 별로 접촉하지 않아, 지립에 의한 깎임의 효과가 미치지 않지만, 융기부 위에 퇴적한 금속막표면의 산화층은, 연마포에 접촉하여 깎임이 진행된다. 그 때문에, CMP의 진행과 함께, 융기부 위의 금속막이 제거되어 기체 표면은 평탄화 된다(예를 들면, 하기 비특허문헌 1 참조).In such a polishing method, the oxide layer on the surface of the metal film deposited on the groove portion of the insulating film does not come into contact with the polishing cloth very much, and the effect of shaping by the abrasive grains does not have an effect, but the oxide layer on the surface of the metal film deposited on the raised portion is a polishing cloth. The cutting is carried out in contact with. Therefore, as the CMP progresses, the metal film on the ridge is removed and the surface of the base is flattened (see, for example, Non-Patent Document 1 below).

일반적으로 LSI의 제조에 있어서, 연마되는 구리 합금의 막두께는 1㎛ 정도이며, 연마 속도가 5000Å/min 정도가 되는 연마제가 사용되고 있다(예를 들면, 하기 특허문헌 2 참조).Generally, in manufacture of LSI, the film thickness of the copper alloy to be polished is about 1 micrometer, and the abrasive | polishing agent whose polishing rate is about 5000 mW / min is used (for example, refer patent document 2 below).

한편, 최근 구리 합금의 CMP 처리는, 패키지 기판 등의 고성능?미세 배선판의 제조나, 새로운 실장 방법으로서 주목받고 있는 실리콘 관통 비어(TSV: Through Silicon Via) 형성에도 적용되려고 하고 있다.On the other hand, CMP treatment of copper alloy is intended to be applied to the production of high performance and fine wiring boards such as package substrates, and to forming through-through vias (TSVs), which are attracting attention as new mounting methods.

특허문헌 1: 일본국 특개공개공보 평2-278822호Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-278822 특허문헌 2: 일본국 특허공개공보 2003-124160호Patent Document 2: Japanese Patent Publication No. 2003-124160

비특허문헌 1: 저널?오브?일렉트로케미컬 소사이어티지, 제138권, 11호(1991년 발행), 3460~3464페이지Non-Patent Document 1: Journal of the Electrochemical Society, Vol. 138, No. 11 (published in 1991), pages 3460-3464

그러나, 이들 용도에 있어서는 LSI에 비해 금속막의 막두께가 두껍기 때문에, 종래의 LSI용의 연마제로는 연마 속도가 낮아 생산성이 저하된다고 하는 과제가 있다. 특히 TSV를 형성하는 경우에는, 예를 들면 막두께 10㎛ 이상의 구리 합금을 연마할 필요가 있기 때문에, 보다 고속의 연마가 가능한 연마제가 요구되고 있다.However, in these applications, since the film thickness of a metal film | membrane is thick compared with LSI, the conventional abrasive | polishing agent for LSI has a subject that the grinding | polishing rate is low and productivity falls. In particular, in the case of forming TSV, for example, a copper alloy having a film thickness of 10 µm or more needs to be polished, and therefore, an abrasive capable of higher-speed polishing is required.

또한, 연마 속도를 더욱 높이기 위해서 연마제 중의 구리의 용해제 등을 증량했을 경우, 구리에 대한 부식성이 높아지기 때문에, 연마 후의 구리 표면이 거칠어져, 평탄성이 저하하는 경향이 있다. 또한, 구리 표면이 거칠어지는 것을 막기 위해서 연마제 중의 보호막형성제(방식제)를 과도하게 증량했을 경우, 구리와 연마제에 의해 형성되는 구리 반응층의 소수성이 너무 높아 짐으로써, 연마 후의 연마 패드가 착색한다고 하는 문제가 있다. 패드 착색은, 구리 반응층이 연마 프로세스 후에도 연마 패드 위에 잔류함으로써 일어나며, 연마 속도의 저하 등의 연마 특성이 악화되는 원인이 된다.In addition, when the solubility of copper in an abrasive | polishing agent etc. is increased in order to further raise a grinding | polishing rate, since corrosiveness with respect to copper becomes high, it exists in the tendency for the copper surface after grinding | polishing to become rough, and flatness will fall. In addition, when excessively increasing the protective film-forming agent (anticorrosive agent) in the abrasive to prevent the copper surface from roughening, the hydrophobicity of the copper reaction layer formed by the copper and the abrasive becomes too high, so that the polishing pad after polishing is colored. There is a problem to say. Pad coloring is caused by the copper reaction layer remaining on the polishing pad even after the polishing process, which causes a deterioration in polishing characteristics such as a decrease in the polishing rate.

본 발명은, 이러한 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 구리막을 고연마속도로 또한 평활하게, 패드 착색 없이 연마하는 것이 가능한 구리 연마용 연마제 및 그것을 이용한 연마 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.This invention is made | formed in view of such a situation, and an object of this invention is to provide the polishing agent for copper polishing which can grind | polish a copper film at high polishing speed and smoothly, without pad coloring, and the polishing method using the same.

본 발명은, 무기산, 아미노산 및 보호막 형성제의 함유량, 평활화제의 종류 등을 제어함으로써, 구리막을 고연마속도로 또한 평활하게, 패드 착색 없이 연마하는 것이 가능한 연마제가 얻어지는 것을 발견하여 이루어진 것이다. 즉, 본 발명과 관련되는 구리 연마용 연마제는, 테트라졸, 해당 테트라졸의 유도체, 트리아졸 및 해당 트리아졸의 유도체(단, 벤조트리아졸 및 해당 벤조트리아졸의 유도체를 제외한다)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 평활화제와, 무기산과, 아미노산과, 보호막형성제와, 지립과, 산화제와, 물을 포함하며, 무기산의 함유량이 0.080mol/kg 이상이고, 아미노산의 함유량이 0.200mol/kg 이상이며, 보호막형성제의 함유량이 0.020mol/kg 이상이며, 보호막형성제의 함유량에 대한 무기산의 함유량의 비율(무기산의 함유량/보호막형성제의 함유량)이 3.0 이상이다.The present invention has been made by finding that an abrasive capable of polishing the copper film at high polishing speed and smoothly without pad coloring is obtained by controlling the content of the inorganic acid, the amino acid and the protective film forming agent, the kind of the smoothing agent, and the like. That is, the polishing agent for copper polishing according to the present invention is a group consisting of tetrazole, derivatives of the tetrazole, triazole and derivatives of the triazole (except benzotriazole and derivatives of the benzotriazole). At least one smoothing agent selected from among, an inorganic acid, an amino acid, a protective film-forming agent, an abrasive grain, an oxidizing agent, and water, and an inorganic acid content of 0.080 mol / kg or more, and an amino acid content of 0.200 mol. It is / kg or more, content of a protective film forming agent is 0.020 mol / kg or more, and the ratio (content of an inorganic acid / content of a protective film forming agent) of content of an inorganic acid with respect to content of a protective film forming agent is 3.0 or more.

본 발명과 관련되는 구리 연마용 연마제에 의하면, 구리막을 고연마속도로 또한 평활하게, 패드 착색 없이 연마할 수 있다. 이에 의해, 고성능 배선판이나 TSV 등의 제조와 같이 두꺼운 금속막(예를 들면 막두께 10㎛ 이상의 금속막)의 연마가 필요해지는 용도에 있어서도, 단시간에 연마 처리가 가능하여 충분한 생산성을 확보할 수 있다.According to the copper polishing abrasive according to the present invention, the copper film can be polished at a high polishing rate and smoothly without pad coloring. As a result, even in applications where a thick metal film (for example, a metal film having a film thickness of 10 µm or more) is required to be polished, such as a high-performance wiring board or TSV, the polishing process can be performed in a short time, and sufficient productivity can be ensured. .

또한, 본 발명에 있어서, 특별히 제약이 없는 한, 「구리」란, 순동 외에, 구리를 포함하는 금속(예를 들면 구리 합금, 구리의 산화물 및 구리 합금의 산화물)도 포함하는 것으로 한다. 또한, 본 발명에 있어서, 특별히 제약이 없는 한, 「구리 연마용 연마제」란, 구리를 포함하는 금속막(구리막)을 연마하기 위한 연마제이며, 「구리를 포함하는 금속막(구리막)」이란, 순동으로 이루어지는 금속막, 구리를 포함하는 금속막(예를 들면 구리 합금막, 구리의 산화물막 및 구리 합금의 산화물막), 또는 그들 금속막과 다른 금속막의 적층막을 말한다.In addition, in this invention, unless there is a restriction | limiting in particular, "copper" shall also include the metal containing copper (for example, copper alloy, copper oxide, and copper alloy oxide) other than pure copper. In addition, in this invention, unless there is a restriction | limiting in particular, "copper polishing agent" is an abrasive | polishing agent for polishing the metal film (copper film) containing copper, and "metal film containing copper (copper film)" The term "metal film made of pure copper, a metal film containing copper (for example, a copper alloy film, an oxide film of copper and an oxide film of copper alloy), or a laminated film of these metal films and another metal film.

평활화제는, 하기 식 (I)로 표시되는 화합물 및 하기 식 (II)로 표시되는 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다. 이 경우, 연마 속도의 향상 효과, 표면 거칠기의 저감 효과 및 패드 착색의 억제 효과를 더욱 고도로 양립할 수 있다.It is preferable that a smoothing agent is at least 1 sort (s) chosen from the group which consists of a compound represented by following formula (I) and a compound represented by following formula (II). In this case, the effect of improving the polishing rate, the effect of reducing the surface roughness and the effect of suppressing the pad coloring can be more highly compatible.

[화학식 1][Formula 1]

Figure pct00001
Figure pct00001

[식 중, R1은, 수소 원자, 탄소수 1~12의 알킬기, 또는 아미노기를 나타낸다][In formula, R <1> represents a hydrogen atom, a C1-C12 alkyl group, or an amino group.]

[화학식 2][Formula 2]

Figure pct00002
Figure pct00002

[식 중, R2 및 R3은 각각 독립적으로, 수소 원자, 탄소수 1~12의 알킬기, 또는 아미노기를 나타낸다][Wherein, R 2 and R 3 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or an amino group]

무기산은, 황산 및 인산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다. It is preferable that an inorganic acid is at least 1 sort (s) chosen from the group which consists of sulfuric acid and phosphoric acid.

아미노산의 pKa1은, 2~3인 것이 바람직하다. 또한, 「pKa1」이란, 제1 해리 가능 산성기의 산해리 정수를 의미하며, 해당 기의 평형 정수 Ka의 음의 상용대수이다.It is preferable that pKa1 of an amino acid is 2-3. In addition, "pKa1" means the acid dissociation constant of the 1st dissociable acidic group, and is the negative commercial logarithm of the equilibrium constant Ka of the group.

보호막형성제는, 벤조트리아졸 및 해당 벤조트리아졸의 유도체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다.It is preferable that a protective film forming agent is at least 1 sort (s) chosen from the group which consists of a benzotriazole and the derivative of this benzotriazole.

지립은 콜로이달 실리카 및 콜로이달 알루미나로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종이며 또한 해당 지립의 평균 입경은 100nm 이하인 것이 바람직하다.The abrasive grain is at least one selected from the group consisting of colloidal silica and colloidal alumina, and the average grain size of the abrasive is preferably 100 nm or less.

또한, 산화제는, 과산화수소, 과황산 및 과황산염으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다.The oxidizing agent is preferably at least one selected from the group consisting of hydrogen peroxide, persulfate and persulfate.

또한, 본 발명과 관련되는 구리 연마용 연마제의 pH는, 1.5~4.0인 것이 바람직하다. 이 경우, 본 발명과 관련되는 구리 연마용 연마제가, 용해 작용이 강한 무기산 및 아미노산을 포함하며 또한 pH1.5~4.0의 pH 완충 용액인 것으로 인해, 피연마물인 구리가 연마제 중에 용해해도 pH변동이 일어나기 어렵다. 이 때문에, 연마의 진행의 정도에 의존하지 않고, 안정적이며 높은 연마 속도를 유지할 수 있다.Moreover, it is preferable that pHs of the abrasive | polishing agent for copper polishing which concerns on this invention are 1.5-4.0. In this case, the copper polishing abrasive according to the present invention contains an inorganic acid and an amino acid having a strong dissolving action and is a pH buffer solution having a pH of 1.5 to 4.0. It's hard to get up. For this reason, it is possible to maintain a stable and high polishing rate without depending on the degree of progress of polishing.

또한, 본 발명은, 상기 구리 연마용 연마제를 이용하여 구리를 포함하는 금속막을 연마하여, 금속막의 적어도 일부를 제거하는 공정을 구비하는, 연마 방법을 제공한다.Moreover, this invention provides the grinding | polishing method provided with the process of grind | polishing the metal film containing copper using the said copper polishing abrasive, and removing at least one part of a metal film.

이러한 연마 방법에 의하면, 구리막을 고연마속도로 또한 평활하게, 패드 착색 없이 연마할 수 있다. 이에 의해, 고성능 배선판이나 TSV 등의 제조와 같이 두꺼운 금속막의 연마가 필요한 용도에 있어서도, 단시간에 연마 처리가 가능하여 충분한 생산성을 확보할 수 있다. 이러한 연마 방법에 의하면, 생산성의 향상과 제품 수율의 향상을 양립할 수 있다.According to this polishing method, the copper film can be polished at a high polishing rate and smoothly without pad coloring. As a result, even in applications in which a thick metal film needs to be polished, such as in the manufacture of high-performance wiring boards or TSVs, polishing can be performed in a short time, and sufficient productivity can be ensured. According to such a grinding | polishing method, the improvement of productivity and the improvement of a product yield can be made compatible.

본 발명에 의하면, 구리에 대해서, 연마 후의 구리 표면을 매끄럽게 유지한 채로, 패드 착색 없이 통상의 연마제보다 현격히 빠른 연마 속도를 나타내는 구리 연마용 연마제 및 그것을 이용한 연마 방법을 제공할 수 있다. 본 발명에 의하면, 특히, 구리에 대한 연마 속도가 30000Å/min(바람직하게는 40000Å/min)을 넘는 연마제를 얻어지기 때문에, 고성능 배선판이나 TSV 등의 제조와 같이 단시간에 대량으로 구리를 연마하는 것이 필요해지는 용도에 최적인 구리 연마용 연마제 및 그것을 이용한 연마 방법을 제공할 수 있다.ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the copper polishing abrasive and the polishing method using the same can be provided with respect to copper which shows the polishing rate which is remarkably quicker than a normal abrasive without pad coloring, keeping the copper surface after grinding smoothly. According to the present invention, in particular, since the polishing rate for copper is more than 30000 kPa / min (preferably 40000 kPa / min), it is possible to polish copper in large quantities in a short time as in the manufacture of high-performance wiring boards and TSVs. The copper polishing abrasive and the polishing method using the same which are optimal for the use which are needed can be provided.

도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 관련되는 연마제를 VIA-LAST에 이용한 경우의 사용 방법을 나타내는 제1의 공정도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시형태에 관련되는 연마제를 VIA-LAST에 이용한 경우의 사용 방법을 나타내는 제2의 공정도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시형태에 관련되는 연마제를 VIA-LAST에 이용한 경우의 사용 방법을 나타내는 제3의 공정도이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is the 1st process chart which shows the usage method at the time of using the abrasive | polishing agent which concerns on one Embodiment of this invention for VIA-LAST.
FIG. 2 is a second process chart showing a use method in the case where the abrasive according to one embodiment of the present invention is used in VIA-LAST. FIG.
FIG. 3 is a third process chart showing a use method when the abrasive according to one embodiment of the present invention is used for VIA-LAST. FIG.

본 실시형태에 관련되는 구리 연마용 연마제(이하, 단지 「연마제」라고 한다.)는, 테트라졸, 해당 테트라졸의 유도체, 트리아졸 및 해당 트리아졸의 유도체(단, 벤조트리아졸 및 해당 벤조트리아졸의 유도체를 제외한다)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 평활화제와, 무기산과, 아미노산과, 보호막형성제와, 지립과, 산화제와, 물을 포함한다. 본 실시형태에 있어서, 무기산의 함유량은 0.080mol/kg 이상이고, 아미노산의 함유량은 0.200mol/kg 이상이며, 보호막형성제의 함유량은 0.020mol/kg 이상이며, 보호막형성제의 함유량에 대한 무기산의 함유량의 비율은 3.0 이상이다.The copper polishing abrasive according to the present embodiment (hereinafter, simply referred to as "polishing agent") is tetrazole, a derivative of the tetrazole, a triazole and a derivative of the triazole (however, benzotriazole and the benzotria). At least one leveling agent selected from the group consisting of sol derivatives), inorganic acids, amino acids, protective film forming agents, abrasive grains, oxidizing agents, and water. In the present embodiment, the content of the inorganic acid is 0.080 mol / kg or more, the content of the amino acid is 0.200 mol / kg or more, the content of the protective film forming agent is 0.020 mol / kg or more, and the content of the inorganic acid with respect to the content of the protective film forming agent. The ratio of content is 3.0 or more.

또한, 무기산 또는 아미노산을 각각 단독으로 사용하여도 어느 정도 연마 속도를 향상시킬 수 있지만, 이 경우에는 함유량에 알맞는 연마 속도의 향상 효과를 얻을 수 없다. 이에 대해서 본 실시형태에 관련되는 연마제에 의하면, 무기산 및 아미노산을 병용하고, 또한 그들의 함유량을 상기 특정량으로 함으로써, 연마제의 연마 속도를 비약적으로 향상시킬 수 있다. 또한, 다른 측면으로서, 본 실시형태에 관련되는 연마제는, 무기산 또는 아미노산을 각각 단독으로 사용하는 경우와 비교하여, 소정의 연마 속도의 향상 효과를 얻기 위해서 필요한 무기산 및 아미노산의 함유량을 저감할 수 있다는 효과를 가진다.Moreover, even if each inorganic acid or an amino acid is used independently, although a grinding | polishing speed can be improved to some extent, in this case, the improvement effect of the grinding | polishing rate suitable for content cannot be acquired. On the other hand, according to the abrasive | polishing agent which concerns on this embodiment, the polishing rate of an abrasive | polishing agent can be drastically improved by using an inorganic acid and an amino acid together, and making their content into the said specific amount. In addition, as another aspect, the abrasive according to the present embodiment can reduce the content of the inorganic acid and the amino acid necessary for obtaining the improvement effect of the predetermined polishing rate, as compared with the case where the inorganic acid or the amino acid is used alone. Has an effect.

또한, 종래의 연마제에 있어서, 보호막형성제의 사용은, 구리 표면에 보호막을 형성하는 것에 의한 구리의 에칭의 억제 효과가 있는 한편, 일반적으로는 연마 속도를 억제해 버리는 경우가 있었다. 이에 대해서 본 실시형태에 관련되는 연마제에 의하면, 상기 특정량의 무기산 및 아미노산을 병용한 다음, 보호막형성제를 특정량 이용함으로써, 연마 속도를 고수준으로 유지하면서, 에칭 속도의 억제 효과를 얻을 수 있다.Moreover, in the conventional abrasive | polishing agent, use of the protective film forming agent has the effect of suppressing the etching of copper by forming a protective film on the copper surface, and generally suppressed the polishing rate. In contrast, according to the abrasive according to the present embodiment, by using the specific amount of the inorganic acid and the amino acid in combination, and then using the specific amount of the protective film forming agent, the effect of suppressing the etching rate can be obtained while maintaining the polishing rate at a high level. .

또한, 본 실시형태에 관련되는 연마제에 의해 연마 속도의 향상 효과가 얻어지는 이유는 반드시 명확하지 않지만, 본 발명자들은 이하와 같이 추찰한다. 즉, 보호막형성제와 무기산의 작용에 의해, 구리 표면에, 보호막형성제 및 구리 이온을 포함하는 「반응층」이 형성된다. 또한, 아미노산이 구리 이온에 킬레이트화함으로써, 반응층이 보다 제거하기 쉬운 상태로 되어, 연마가 촉진되는 것이라고 생각된다.In addition, the reason why the improvement effect of a polishing rate is acquired by the abrasive | polishing agent which concerns on this embodiment is not necessarily clear, but the present inventors guess as follows. That is, a "reaction layer" containing a protective film forming agent and copper ions is formed on the copper surface by the action of the protective film forming agent and the inorganic acid. In addition, when an amino acid chelates with copper ions, it is thought that the reaction layer is more easily removed and polishing is accelerated.

이러한 복수의 연마 프로세스는, 각각이 독립하여 동시 병행으로 진행되는 것이 아니라, 개개의 연마 프로세스가 다른 연마 프로세스와 연관하여 진행한다고 생각된다. 그 때문에, 무기산, 아미노산 및 보호막형성제 중 1종의 성분만을 늘려도, 다른 성분에 의한 연마 프로세스가 보틀넥(율속과정)이 되어, 전체로서의 연마 속도는 효율적으로 향상하지 않는다고 생각된다. 한편, 본 실시형태에 관련되는 연마제에서는, 각각의 성분을 특정량 이용함으로써, 각 연마 프로세스가 촉진되어, 연마 속도를 효율적으로 향상시킬 수 있다고 생각된다.It is thought that such a plurality of polishing processes do not proceed independently and simultaneously in parallel, but rather that each polishing process proceeds in association with another polishing process. Therefore, even if only one component of an inorganic acid, an amino acid, and a protective film forming agent is increased, it is thought that the polishing process by another component becomes a bottleneck (speeding process), and the polishing rate as a whole does not improve efficiently. On the other hand, in the abrasive | polishing agent which concerns on this embodiment, it is thought that by using a specific amount of each component, each grinding | polishing process is accelerated | stimulated and a polishing rate can be improved efficiently.

또한, 연마 속도를 더 높이기 위해서, 무기산이나 유기산 등의 구리의 용해제 등을 증량했을 경우, 상대적으로 보호막형성제의 함유량이 적게 되어, 구리에 대한 부식성이 높아진다. 그 때문에, 연마 후의 구리 표면이 거칠어져, 평탄성이 저하하는 경향이 있다. 한편, 구리 표면이 거칠어지는 것을 막기 위해서 연마제 중의 보호막형성제를 과도하게 증량했을 경우, 구리과 연마제에 의해 형성되는 구리 반응층의 소수성이 너무 높아 짐으로써 연마 후의 연마 패드가 착색한다고 하는 문제가 있다. 따라서, 보호막형성제의 함유량을 조정하는 것 만으로는, 연마 패드의 착색의 억제와 연마 후의 구리 표면의 거칠기의 저감을 고도로 양립하는 것은 곤란하다. 또한, 패드 착색의 해소에는, 보호막형성제의 함유량을 감량하는 것 외에도 무기산, 유기산 등의 구리의 용해제를 증량하는 것 등을 생각할 수 있지만, 상술한 바와 같이, 모두 표면 거칠기에는 악영향을 초래한다고 생각된다.In addition, in order to further increase the polishing rate, when an amount of a copper dissolving agent such as an inorganic acid or an organic acid is increased, the content of the protective film forming agent is relatively low, and the corrosion resistance to copper is increased. Therefore, the copper surface after grinding | polishing becomes rough and there exists a tendency for flatness to fall. On the other hand, when excessively increasing the protective film forming agent in an abrasive in order to prevent a copper surface from roughening, there exists a problem that the polishing pad after grinding becomes colored because the hydrophobicity of the copper reaction layer formed by copper and an abrasive becomes too high. Therefore, only by adjusting the content of the protective film forming agent, it is difficult to achieve high compatibility between suppression of coloring of the polishing pad and reduction of roughness of the copper surface after polishing. In addition, in addition to reducing the content of the protective film-forming agent, it is possible to increase the solubility of copper such as inorganic acid and organic acid, etc. to solve the pad coloring. However, as described above, it is considered that all adverse effects are caused on the surface roughness. do.

그래서 본 발명자들은, 보호막형성제의 함유량을 패드 착색의 정도가 충분히 낮고 또한 구리 에칭 속도도 충분히 낮은 범위로 한 다음 평활화제를 첨가함으로써, 연마 속도의 향상 효과, 표면 거칠기의 저감 효과 및 패드 착색의 억제 효과를 고도로 양립할 수 있다는 것을 발견했다.Therefore, the inventors of the present invention have a content of the protective film forming agent in a range where the degree of pad coloring is sufficiently low and the copper etching rate is sufficiently low, and then a smoothing agent is added to improve the polishing rate, the surface roughness reduction effect, and the pad coloring. It has been found that the inhibitory effect is highly compatible.

보호막형성제를 일정량 첨가함으로써, 구리의 에칭의 억제 효과에 의해서 연마 후의 구리 표면에 있어서의 거칠기를 저감할 수 있지만, 동시에 패드 착색이 생길 가능성이 있다. 한편, 본 실시형태에 관련되는 연마제가 함유하는 평활화제는, 반드시 에칭 속도를 저하시키는 것은 아니다. 이러한 평활화제는, 에칭 속도가 저하하지 않는 첨가량으로도 연마 후의 구리 표면에 있어서의 거칠기가 감소할 뿐만 아니라, 패드 착색이 생기지 않는 점에서 보호막형성제와 다르다.By adding a fixed amount of a protective film forming agent, the roughness in the copper surface after grinding | polishing can be reduced by the suppression effect of the etching of copper, but there exists a possibility that pad coloring may occur at the same time. In addition, the smoothing agent which the abrasive | polishing agent which concerns on this embodiment contains does not necessarily reduce an etching rate. Such a smoothing agent differs from the protective film forming agent in that the roughness on the copper surface after polishing is not only reduced, but also pad coloring does not occur, even at an added amount in which the etching rate does not decrease.

평활화제가 거칠기를 저감시키는 이유는 반드시 분명하지 않지만, 이하의 이유를 생각할 수 있다. 즉, 보호막형성제는, 구리 표면의 보호 효과가 표면 전체에 작용하여 에칭 속도를 저하시킬 수 있지만, 구리 표면의 요철을 저감하는 효과는 낮다고 생각된다. 이에 대하여, 평활화제는, 구리 표면의 보호 효과가 볼록부에 국소적으로 작용하여, 볼록부의 연마가 촉진됨으로써, 요철이 저감된다고 생각된다.The reason why the smoothing agent reduces the roughness is not necessarily clear, but the following reasons can be considered. That is, although the protective film forming agent can reduce the etching rate by acting on the whole surface of the protective effect, it is thought that the effect of reducing the unevenness | corrugation of a copper surface is low. On the other hand, it is thought that the smoothing agent reduces the unevenness | corrugation by the protective effect of a copper surface acting locally on a convex part, and promoting polishing of a convex part.

이하, 본 실시형태에 관련되는 연마제의 각 함유 성분에 관하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, each containing component of the abrasive | polishing agent concerning this embodiment is demonstrated more concretely.

(연마제의 pH)(PH of abrasive)

연마제의 pH는, CMP에 의한 구리의 연마 속도가 더욱 크고, 또한, 구리막에 부식을 생기지 않게 한다는 점에서, 1.5~4.0의 범위인 것이 바람직하다. 또한, pH가 1.5 이상이면, 구리막의 표면 거칠기를 더 저감 가능하며, 같은 관점에서 pH는 2.0 이상인 것이 보다 바람직하다. pH가 4.0 이하이면, CMP에 의한 연마 속도가 증가하여 더 실용적인 연마제로 되며, 같은 관점에서 pH는 3.0 이하인 것이 보다 바람직하다.The pH of the abrasive is preferably in the range of 1.5 to 4.0, in that the polishing rate of copper by CMP is higher, and corrosion is not caused to the copper film. Moreover, if pH is 1.5 or more, the surface roughness of a copper film can be reduced further, and it is more preferable that pH is 2.0 or more from a viewpoint. When pH is 4.0 or less, the polishing rate by CMP increases and it becomes a more practical abrasive | polishing agent, and it is more preferable that pH is 3.0 or less from a viewpoint.

본 실시형태에 관련되는 연마제는, 무기산을 포함하는 pH 완충 용액이다. 무기산은 일반적으로 강산이며, 연마제가 무기산을 다량으로 함유하면, 해당 연마제의 pH가 과도하게 저하해 버려 해당 pH를 1.5~4.0의 범위로 조정하기 어려운 경우가 있다. 그러나, 본 실시형태에 관련되는 연마제에서는, 무기산에 더하여 아미노산을 함유하고 있어, 무기산 및 아미노산의 함유량을 조정함으로써, 연마제를 용이하게 pH1.5~4.0의 pH 완충 용액으로 할 수 있다.The abrasive | polishing agent concerning this embodiment is a pH buffer solution containing an inorganic acid. The inorganic acid is generally a strong acid, and when the abrasive contains a large amount of the inorganic acid, the pH of the abrasive may be excessively lowered, which may make it difficult to adjust the pH to the range of 1.5 to 4.0. However, in the abrasive | polishing agent concerning this embodiment, an amino acid is included in addition to an inorganic acid, and an abrasive | polishing agent can be easily made into pH buffer solution of pH1.5-4.0 by adjusting content of an inorganic acid and an amino acid.

본 실시형태에 관련되는 연마제는, 소망하는 pH로 조정하기 위해서, 산성 성분 또는 알칼리 성분을 pH 조정제로서 함유할 수 있다. 이러한 pH 조정제로서는, 예를 들면, 옥살산, 타르타르산, 마론산, 마레인산, 말산, 시트르산 등의 유기산, 염산, 질산, 암모니아, 수산화나트륨, 테트라메틸암모늄히드록시드 등을 들 수 있다. 이들은 1종류를 단독으로 또는 2종류 이상을 조합해서 사용할 수 있다. 물론, pH 조정제를 포함하지 않고 연마제의 pH가 1.5~4.0의 범위인 경우에는, 연마제가 pH 조정제를 함유할 필요는 없다.The abrasive | polishing agent concerning this embodiment can contain an acidic component or an alkaline component as a pH adjuster, in order to adjust to desired pH. As such a pH adjuster, organic acids, such as oxalic acid, tartaric acid, maronic acid, maleic acid, malic acid, citric acid, hydrochloric acid, nitric acid, ammonia, sodium hydroxide, tetramethylammonium hydroxide, etc. are mentioned, for example. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. Of course, when the pH of the abrasive is not in the range of 1.5 to 4.0 without including the pH adjuster, the abrasive does not need to contain the pH adjuster.

연마제의 pH는, pH 미터(예를 들면, 호리바제작소제, pH미터 F8E)로 측정할 수 있다. pH의 측정치로서는, 표준 완충액(프탈산염 pH 완충액, pH: 4.01(25℃); 중성 인산염 pH 완충액, pH6.86(25℃))을 이용하여, 2점 교정한 후, 전극을 연마제에 넣고, 2분 이상 경과해서 안정된 후의 값을 채용할 수 있다.PH of an abrasive | polishing agent can be measured with a pH meter (for example, Horiba production company, pH meter F8E). As a measurement of pH, after two-point calibration using standard buffer (phthalate pH buffer, pH: 4.01 (25 degreeC); neutral phosphate pH buffer, pH6.86 (25 degreeC)), an electrode was put into an abrasive, The value after having stabilized after 2 minutes or more can be employ | adopted.

(무기산)(Inorganic acid)

무기산으로서는, 공지의 것을 특별히 제한없이 사용할 수 있으며, 예를 들면, 염산, 브롬화수소산, 오오드화수소산, 황산, 인산, 질산을 들 수 있다. 이들은 1종류를 단독으로 또는 2종류 이상을 조합해서 사용 할 수 있다. 상기의 무기산 중에서도, CMP에 의한 연마 속도가 크고, 구리막의 표면 거칠기를 더 저감 할 수 있다는 점에서, 황산과, 인산과, 황산 및 인산의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종이 바람직하다. 또한, pH 조정제와 같은 무기산을 이용해도 되며, 다른 무기산을 이용해도 된다.As an inorganic acid, a well-known thing can be used without a restriction | limiting in particular, For example, hydrochloric acid, hydrobromic acid, hydroiodic acid, sulfuric acid, phosphoric acid, nitric acid are mentioned. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. Among the inorganic acids described above, at least one selected from the group consisting of sulfuric acid, phosphoric acid, a mixture of sulfuric acid and phosphoric acid is preferable, because the polishing rate by CMP is high and the surface roughness of the copper film can be further reduced. Moreover, you may use the inorganic acid like a pH adjuster, and may use another inorganic acid.

무기산의 함유량은, 연마 속도가 뛰어나다는 점에서, 연마제 전량에 대해서 0.080mol/kg 이상이며, 0.090mol/kg 이상인 것이 바람직하고, 0.100mol/kg 이상인 것이 보다 바람직하다. 무기산의 함유량은, 무기산을 일정량 이상 더해도 연마 속도가 증가하지 않는 경향이 있기 때문에, 무기산의 함유량의 증가를 억제한다는 점에서, 1.000mol/kg 이하인 것이 바람직하고, 0.800mol/kg 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 연마제가 복수종의 무기산을 함유하는 경우, 「무기산의 함유량」이란, 각 무기산의 함유량의 합계치로 한다. 또한, pH 조정제로서 염산이나 질산 등의 무기산을 이용하는 경우, 「무기산의 함유량」이란, pH 조정제로서 이용한 무기산의 함유량을 포함하는 것으로 한다.The content of the inorganic acid is 0.080 mol / kg or more, preferably 0.090 mol / kg or more, and more preferably 0.100 mol / kg or more, based on the polishing rate, in terms of excellent polishing rate. Since the content of the inorganic acid tends not to increase the polishing rate even if the inorganic acid is added to a certain amount or more, the content of the inorganic acid is preferably 1.000 mol / kg or less, and more preferably 0.800 mol / kg or less in view of suppressing an increase in the content of the inorganic acid. Do. In addition, when an abrasive contains two or more types of inorganic acids, "content of an inorganic acid" is taken as the sum total of content of each inorganic acid. In addition, when using inorganic acids, such as hydrochloric acid and nitric acid, as a pH adjuster, "content of an inorganic acid" shall contain content of the inorganic acid used as a pH adjuster.

(아미노산)(amino acid)

아미노산은, pH를 조정하고, 또한 구리를 용해시키는 목적으로 사용되는 것이다. 이러한 아미노산으로서는, 조금이라도 물에 용해하는 것이면 특별히 제한은 없으며, 예를 들면, 글리신, 알라닌, 바린, 로이신, 이소로이신, 세린, 트레오닌, 시스테인, 시시틴, 메티오닌, 아스파라긴산, 글루타민산, 리신, 아르기닌, 페닐알라닌, 티로신, 히스티딘, 트립토판, 프롤린, 옥시프롤린 등을 들 수 있다. 이것들은 1종류를 단독으로 또는 2종류 이상을 조합해서 사용 할 수 있다.Amino acid is used for the purpose of adjusting pH and dissolving copper. There is no restriction | limiting in particular as these amino acids, even if it melt | dissolves in water at least a little, For example, glycine, alanine, varine, leucine, isoleucine, serine, threonine, cysteine, cycithin, methionine, aspartic acid, glutamic acid, lysine, arginine, Phenylalanine, tyrosine, histidine, tryptophan, proline, oxyproline, etc. are mentioned. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

상기 아미노산 중에서도, 연마제의 pH를 1.5~4.0로 더 조정하기 쉽다고 하는 점에서, pKa1이 2~3인 아미노산을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 아미노산으로서는, 상기의 예시 화합물 중에서는, 구체적으로는, 글리신, 알라닌, 바린, 로이신, 이소로이신, 세린, 트레오닌, 메티오닌, 아스파라긴산, 글루타민산, 리신, 아르기닌 및 트립토판이 해당하며, 연마 속도의 향상 효과가 높고, 저렴하다는 점에서, 특히 글리신이 바람직하다. 또한, 「pKa1」의 값에 관해서는, 화학편람, 기초편 II(개정 5판, 마루젠(주))를 참조할 수 있다.Among the said amino acids, it is preferable to use the amino acid whose pKa1 is 2-3 because it is easy to adjust pH of an abrasive to 1.5-4.0 more. Examples of such amino acids include glycine, alanine, varin, leucine, isoleucine, serine, threonine, methionine, aspartic acid, glutamic acid, lysine, arginine, and tryptophan, and the effect of improving the polishing rate is given. In particular, glycine is preferable in that it is high and inexpensive. In addition, about the value of "pKa1", a chemical handbook and basic edition II (5th edition, Maruzen Co., Ltd.) can be referred.

아미노산의 함유량은, 연마 속도가 뛰어나다는 점에서, 연마제 전량에 대해서 0.200mol/kg 이상이며, 0.230mol/kg 이상인 것이 바람직하고, 0.250mol/kg 이상인 것이 보다 바람직하다. 아미노산의 함유량은, 아미노산을 일정량 이상 더해도 연마 속도가 증가하지 않는 경향이 있기 때문에, 아미노산의 함유량의 증가를 억제한다는 점에서, 2.000mol/kg 이하인 것이 바람직하고, 1.800mol/kg 이하인 것이 보다 바람직하다.The content of amino acid is 0.200 mol / kg or more, more preferably 0.230 mol / kg or more, and more preferably 0.250 mol / kg or more, based on the polishing rate. Since the polishing rate does not tend to increase even if the amount of the amino acid is added to a certain amount or more, the amount of the amino acid is preferably 2.000 mol / kg or less, more preferably 1.800 mol / kg or less from the viewpoint of suppressing an increase in the content of the amino acid. Do.

(보호막형성제)(Protective Film Forming Agent)

보호막형성제란, 구리 표면에 대해서 보호막을 형성하는 작용을 가지는 물질을 말한다. 다만, 상술한 바와 같이 보호막형성제는, 연마 진행시에 제거되는 「반응층」을 구성하고 있다고 생각되며, 반드시 구리가 연마되는 것을 막기 위한 「보호막」을 형성하는 것은 아니다.A protective film forming agent means the substance which has an effect | action which forms a protective film with respect to the copper surface. However, as mentioned above, it is considered that the protective film forming agent comprises the "reaction layer" removed at the time of the polishing progress, and does not necessarily form the "protective film" for preventing copper from being polished.

보호막형성제로서는, 보호막형성제의 첨가 효과를 발휘하기 위해서 유효한 수용성을 가지고 있으면 되며, 종래 공지의 물질을 특별히 제한없이 사용할 수 있다. 보호막형성제로서는, 예를 들면, 퀴날딘산, 안트라닐산, 살리실알독심, 벤조트리아졸 화합물, 이미다졸 화합물, 피라졸 화합물 등을 들 수 있으며, 그 중에서도 벤조트리아졸 화합물이 바람직하다. 이들은 1종류를 단독으로 또는 2종류 이상을 조합해서 사용 할 수 있다.As a protective film forming agent, what is necessary is just to have effective water solubility, in order to exhibit the addition effect of a protective film forming agent, A conventionally well-known substance can be used without a restriction | limiting in particular. Examples of the protective film forming agent include quinalic acid, anthranilic acid, salicylicoxime, benzotriazole compound, imidazole compound, pyrazole compound and the like, and among these, benzotriazole compound is preferable. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

벤조트리아졸 화합물로서는, 연마 속도와 방식성의 밸런스가 뛰어나다는 점에서, 벤조트리아졸 및 벤조트리아졸 유도체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종이 바람직하다. 벤조트리아졸 유도체로서는, 예를 들면, 1-히드록시벤조트리아졸, 1-디히드록시프로필벤조트리아졸, 2,3-디카르복시프로필벤조트리아졸, 4-히드록시벤조트리아졸, 4-카르복실(-1H-) 벤조트리아졸, 4-카르복실(-1H-) 벤조트리아졸메틸에스테르, 4-카르복실(-1H-)벤조트리아졸부틸에스테르, 4-카르복실(-1H-)벤조트리아졸옥틸에스테르, 5-헥실벤조트리아졸,[1,2,3-벤조트리아졸릴-1-메틸][1,2,4-트리아졸릴-1-메틸][2-에틸헥실]아민, 톨릴트리아졸, 나프토트리아졸, 비스[(1-벤조트리아조릴)메틸]포스폰산 등을 들 수 있다.As a benzotriazole compound, at least 1 sort (s) chosen from the group which consists of a benzotriazole and a benzotriazole derivative is preferable at the point which is excellent in the balance of a polishing rate and an anticorrosive property. Examples of the benzotriazole derivatives include 1-hydroxybenzotriazole, 1-dihydroxypropylbenzotriazole, 2,3-dicarboxypropylbenzotriazole, 4-hydroxybenzotriazole and 4-car Compound (-1H-) benzotriazole, 4-carboxyl (-1H-) benzotriazole methyl ester, 4-carboxyl (-1H-) benzotriazole butyl ester, 4-carboxyl (-1H-) benzo Triazoleoctyl ester, 5-hexylbenzotriazole, [1,2,3-benzotriazol-1-methyl] [1,2,4-triazolyl-1-methyl] [2-ethylhexyl] amine, tolyl Triazole, naphthotriazole, bis [(1-benzotriazolyl) methyl] phosphonic acid, and the like.

이미다졸 화합물로서는, 예를 들면, 2-메틸이미다졸, 2-에틸이미다졸, 2-이소프로필이미다졸, 2-프로필이미다졸, 2-부틸이미다졸, 4-메틸이미다졸, 2,4-디메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-운데실이미다졸, 2-아미노이미다졸 등을 들 수 있다.As an imidazole compound, 2-methylimidazole, 2-ethylimidazole, 2-isopropylimidazole, 2-propylimidazole, 2-butylimidazole, 4-methylimidazole, for example. Sol, 2,4-dimethylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-undecylimidazole, 2-aminoimidazole and the like.

피라졸 화합물로서는, 예를 들면, 3,5-디메틸피라졸, 3-아미노-5-메틸피라졸, 4-메틸피라졸, 3-아미노-5-히드록시피라졸 등을 들 수 있다.As a pyrazole compound, 3, 5- dimethyl pyrazole, 3-amino-5-methylpyrazole, 4-methylpyrazole, 3-amino-5-hydroxypyrazole, etc. are mentioned, for example.

보호막형성제의 함유량은, 금속의 에칭 속도를 더 작게 할 수 있다는 점에서, 연마제 전량에 대해서 0.020mol/kg 이상이며, 0.025mol/kg 이상인 것이 바람직하고, 0.030mol/kg 이상인 것이 보다 바람직하다. 보호막형성제의 함유량은, 보호막형성제를 일정량 이상 더해도 연마 속도가 증가하지 않는 경향이 있기 때문에, 보호막형성제의 함유량의 증가를 억제한다는 점에서, 0.300mol/kg 이하인 것이 바람직하고, 0.250mol/kg 이하인 것이 보다 바람직하다.Since the content of the protective film forming agent can make the etching rate of the metal smaller, the amount of the protective film forming agent is 0.020 mol / kg or more, preferably 0.025 mol / kg or more, and more preferably 0.030 mol / kg or more based on the total amount of the abrasive. The content of the protective film forming agent tends not to increase the polishing rate even when the protective film forming agent is added to a predetermined amount or more. Therefore, the content of the protective film forming agent is preferably 0.300 mol / kg or less, and is 0.250 mol or less in terms of suppressing an increase in the content of the protective film forming agent. It is more preferable that it is / kg or less.

보호막형성제의 함유량(mol/kg)에 대한 무기산의 함유량(mol/kg)의 비율(무기산의 함유량/보호막형성제의 함유량)은, 연마 속도를 향상시킴과 함께 패드 착색을 저감하는 관점에서, 3.0 이상이며, 3.2 이상인 것이 바람직하고, 3.5 이상인 것이 보다 바람직하다. 상기 비율은, 표면 거칠기의 증대를 더욱 억제한다는 점에서, 12 이하인 것이 바람직하고, 10 이하인 것이 보다 바람직하다.The ratio of the content of the inorganic acid (mol / kg) to the content of the protective film forming agent (mol / kg) (content of the inorganic acid / content of the protective film forming agent) is improved from the viewpoint of reducing the pad coloring while improving the polishing rate. It is 3.0 or more, It is preferable that it is 3.2 or more, It is more preferable that it is 3.5 or more. It is preferable that it is 12 or less, and, as for the said ratio, further suppressing increase of surface roughness, it is more preferable that it is 10 or less.

(평활화제)(Smoothing agent)

평활화제란, 에칭 속도, 연마 속도, 패드 착색에 큰 영향을 주지 않는 함유량의 범위에서 연마 후의 구리 표면을 평활하게 유지하는 작용을 가지는 물질을 말한다. 본 실시형태에 관련되는 연마제에 있어서, 평활화제는, 테트라졸, 해당 테트라졸의 유도체, 트리아졸 및 해당 트리아졸의 유도체(단, 벤조트리아졸 및 해당 벤조트리아졸의 유도체를 제외한다)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종이다. 이들은 1종류를 단독으로 또는 2종류 이상을 조합해서 사용 할 수 있다. 평활화제로서는, 평활화제의 첨가 효과를 발휘하기 위해서 유효한 수용성을 가지고 있는 것이 바람직하다.A smoothing agent means the substance which has the effect | action which keeps the copper surface after grinding smooth in the range of content which does not have a big influence on an etching rate, a polishing speed, and pad coloring. In the abrasive according to the present embodiment, the leveling agent consists of a tetrazole, a derivative of the tetrazole, a triazole, and a derivative of the triazole (except benzotriazole and a derivative of the benzotriazole). At least one selected from the group. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. As a smoothing agent, in order to exhibit the addition effect of a smoothing agent, it is preferable to have effective water solubility.

테트라졸 및 해당 테트라졸의 유도체로서는, 하기 식 (I)로 표시되는 화합물이 바람직하다. 하기 식 (I)로 표시되는 화합물로서는, 1H-테트라졸; 5-아미노-1H-테트라졸, 5-메틸-1H-테트라졸, 5-페닐-1H-테트라졸 등의 유도체가 보다 바람직하다.As a tetrazole and the derivative of this tetrazole, the compound represented by following formula (I) is preferable. As a compound represented by following formula (I), it is 1H- tetrazole; More preferred are derivatives such as 5-amino-1H-tetrazole, 5-methyl-1H-tetrazole, and 5-phenyl-1H-tetrazole.

[화학식 3](3)

Figure pct00003
Figure pct00003

[식중, R1은, 수소 원자, 탄소수 1~12의 알킬기, 또는 아미노기를 나타낸다][In formula, R <1> represents a hydrogen atom, a C1-C12 alkyl group, or an amino group.]

트리아졸 및 해당 트리아졸의 유도체로서는, 1,2,3-트리아졸 및 그 유도체, 1,2,4-트리아졸 및 그 유도체가 바람직하다. 1,2,3-트리아졸 및 그 유도체로서는, 구체적으로는 예를 들면, 1H-1,2,3-트리아졸, 2H-1,2,3-트리아졸, 4H-1,2,3-트리아졸 등의 1,2,3-트리아졸; 1-아미노-4-메틸-1H-1,2,3-트리아졸, 5-메틸-1H-1,2,3-트리아졸-1-아민 등의 유도체 등을 들 수 있다. 1,2,4-트리아졸 및 그 유도체로서는, 하기 식 (II)로 표시되는 화합물이 바람직하고, 구체적으로는 예를 들면, 1H-1,2,4-트리아졸; 3-아미노-1H-1,2,4-트리아졸, 3-메르캅토-1,2,4-트리아졸, 3-니트로-1,2,4-트리아졸, 1,2,4-트리아졸-3-카르복사미드, 3-아미노-5-메르캅토-1,2,4-트리아졸, 3,5-디아미노-1,2,4-트리아졸 등의 유도체 등을 들 수 있다.As the triazole and the derivatives of the triazole, 1,2,3-triazole and its derivatives, 1,2,4-triazole and its derivatives are preferable. As 1,2,3-triazole and its derivatives, for example, 1H-1,2,3-triazole, 2H-1,2,3-triazole, 4H-1,2,3- 1,2,3-triazole such as triazole; Derivatives such as 1-amino-4-methyl-1H-1,2,3-triazole, 5-methyl-1H-1,2,3-triazol-1-amine, and the like. As 1,2,4-triazole and its derivative (s), the compound represented by following formula (II) is preferable, For example, 1H-1,2,4-triazole; 3-amino-1H-1,2,4-triazole, 3-mercapto-1,2,4-triazole, 3-nitro-1,2,4-triazole, 1,2,4-triazole Derivatives such as -3-carboxamide, 3-amino-5-mercapto-1,2,4-triazole, 3,5-diamino-1,2,4-triazole, and the like.

[화학식 4][Formula 4]

Figure pct00004
Figure pct00004

[식 중, R2 및 R3은 각각 독립적으로, 수소 원자, 탄소수 1~12의 알킬기, 또는 아미노기를 나타낸다][Wherein, R 2 and R 3 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or an amino group]

평활화제의 함유량은, 연마 후의 구리 표면의 거칠기를 더 작게 할 수 있다는 점에서, 연마제 전량에 대해서 0.0001mol/kg 이상인 것이 바람직하고, 0.0005mol/kg 이상인 것이 보다 바람직하고, 0.0010mol/kg 이상인 것이 더욱 바람직하다. 평활화제의 함유량은, 평활화제를 일정량 이상 더해도 연마 후의 구리 표면 거칠기가 저하하지 않는 경향이 있기 때문에, 평활화제의 함유량의 증가를 억제한다는 점에서, 0.500mol/kg 이하인 것이 바람직하고, 0.250mol/kg 이하인 것이 보다 바람직하다.The content of the smoothing agent is preferably 0.0001 mol / kg or more, more preferably 0.0005 mol / kg or more, more preferably 0.0010 mol / kg or more, based on the total amount of the abrasive, in that the roughness of the copper surface after polishing can be made smaller. More preferred. Since the copper surface roughness after grinding | polishing tends not to fall even if content of a smoothing agent adds a fixed amount or more, it is preferable that it is 0.500 mol / kg or less from the point which suppresses the increase of content of a smoothing agent, and is 0.250 mol It is more preferable that it is / kg or less.

(지립)(Grip)

지립으로서는, 특별히 제한은 없고, 예를 들면, 실리카, 알루미나, 산화지르코늄, 세리아, 티타니아, 탄화규소 등의 무기물 지립, 폴리스티렌, 폴리아크릴, 폴리염화비닐 등의 유기물 지립을 들 수 있다. 이들 중에서도, 연마제 중에서의 분산 안정성이 좋고, CMP에 의해 발생하는 연마상처(스크래치)의 발생수가 적다는 점에서, 실리카 및 알루미나가 바람직하며, 입경의 제어가 용이하고, 연마 특성이 보다 뛰어나다는 점에서, 콜로이달 실리카, 콜로이달 알루미나가 보다 바람직하다. 콜로이달 실리카의 제조 방법으로서는, 실리콘알콕시드의 가수분해 또는 규산나트륨의 이온 교환에 의한 방법이 알려져 있다. 콜로이달 알루미나의 제조 방법으로서는, 질산 알루미늄의 가수분해에 의한 방법이 알려져 있다. 이들은 1종류를 단독으로 또는 2종류 이상을 조합해서 사용할 수 있다.The abrasive grains are not particularly limited, and examples thereof include inorganic abrasive grains such as silica, alumina, zirconium oxide, ceria, titania, and silicon carbide, and organic abrasive grains such as polystyrene, polyacryl, and polyvinyl chloride. Among these, silica and alumina are preferable in that the dispersion stability in the abrasive is good and the number of scratches (scratches) generated by CMP is small, the particle size is easy to control, and the polishing properties are superior. In the above, colloidal silica and colloidal alumina are more preferable. As a method for producing colloidal silica, a method by hydrolysis of silicon alkoxide or ion exchange of sodium silicate is known. As a manufacturing method of colloidal alumina, the method by the hydrolysis of aluminum nitrate is known. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

또한, 연마 속도에 더욱 뛰어남과 동시에 연마 후의 표면 거칠기를 더욱 작게 할 수 있다는 점에서, 지립의 평균 입경은 100nm 이하인 것이 바람직하다. 지립의 평균 입경이 100nm 이하인 경우, 지립은 콜로이달 실리카 및 콜로이달 알루미나로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종이 보다 바람직하다. 또한, 지립의 평균 입경이란, 연마제 중의 지립의 입경을 레이저 회절식 입도 분포계(예를 들면 말번인스트루먼트사제 Master Sizermicroplus, 굴절률: 1.9285, 광원: He-Ne 레이저, 흡수 0)로 측정했을 때의 D50의 값(체적 분포의 메디안지름, 누적 중앙치)을 말한다.In addition, it is preferable that the average particle diameter of an abrasive grain is 100 nm or less from the point which is further excellent in a grinding | polishing speed, and can make surface roughness after grinding | polishing smaller. When the average particle diameter of an abrasive grain is 100 nm or less, at least 1 sort (s) chosen from the group which consists of colloidal silica and colloidal alumina is more preferable. In addition, the average particle diameter of an abrasive grain is D50 when the particle diameter of the abrasive grain in an abrasive | polishing agent is measured by the laser diffraction type particle size distribution analyzer (For example, Master Sizermicroplus by Malvern Instruments, refractive index: 1.9285, light source: He-Ne laser, absorption 0). It is the value (median diameter of the volume distribution, cumulative median).

지립의 함유량은, 물리적인 연삭작용이 충분히 얻어지고 연마 속도가 더 높아지는 점에서, 연마제 전량에 대해서 0.1중량% 이상인 것이 바람직하고, 0.2중량% 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 연마제가 지립를 대량으로 함유하여도 연마 속도가 포화하여 연마 속도가 증가하기 어려워기 때문에, 지립의 함유량의 증가를 억제할 수 있다는 점, 및, 지립의 응집이나 연마상처의 증가를 더욱 억제할 수 있다는 점에서, 지립의 함유량은, 20중량% 이하인 것이 바람직하고, 10중량% 이하인 것이 보다 바람직하며, 5중량% 이하인 것이 더욱 바람직하다. It is preferable that it is 0.1 weight% or more with respect to abrasive whole quantity, and, as for content of an abrasive grain, since a physical grinding action is fully acquired and polishing rate becomes high, it is more preferable that it is 0.2 weight% or more. In addition, even if the abrasive contains a large amount of abrasive grains, the polishing rate is saturated and the polishing rate is difficult to increase, so that the increase in the content of the abrasive grains can be suppressed, and the aggregation of the abrasive grains and the increase in the scratches can be further suppressed. It is preferable that it is 20 weight% or less, it is more preferable that it is 10 weight% or less, and, as for content of an abrasive grain, it is still more preferable that it is 5 weight% or less.

(산화제)(Oxidizer)

산화제는, 구리에 대한 산화 작용을 가지는 것이면 특별히 제한없이 사용할 수 있다. 산화제로서는, 예를 들면, 과산화 수소(H202); 과황산; 과황산암모늄, 과황산칼륨 등의 과황산염; 과요오드산; 과요오드산나트륨, 과요오드산칼륨 등의 과요오드산염 등을 들 수 있으며, 그 중에서도 연마 속도가 뛰어나다는 점에서 과산화수소, 과황산 및 과황산염으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종이 바람직하다. 이들 산화제는 1종류를 단독으로 또는 2종류 이상 조합해서 사용할 수 있다.The oxidizing agent can be used without particular limitation as long as it has an oxidation effect on copper. As the oxidizing agent, for example, hydrogen peroxide (H 2 O 2 ); Persulfate; Persulfates such as ammonium persulfate and potassium persulfate; Periodic acid; Periodic acid salts, such as sodium periodate and potassium periodate, etc. are mentioned, At least 1 sort (s) chosen from the group which consists of hydrogen peroxide, a persulfate, and a persulfate is preferable at the point which is excellent in a polishing rate. These oxidizing agents can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

산화제의 함유량은, 더욱 양호한 연마 속도가 얻어지기 쉽다는 점에서, 연마제 전량에 대해서 0.1중량% 이상인 것이 바람직하고, 0.2중량% 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 연마제가 산화제를 과잉으로 함유해도 연마 속도가 향상하지 않거나, 또는, 오히려 저하하는 경우도 있기 때문에, 산화제의 함유량은, 20중량% 이하인 것이 바람직하고, 15중량% 이하인 것이 보다 바람직하다.It is preferable that it is 0.1 weight% or more with respect to an abrasive | polishing agent whole quantity, and, as for content of an oxidizing agent, since a favorable polishing rate is easy to be obtained, it is more preferable that it is 0.2 weight% or more. Moreover, even if an abrasive contains an excessive amount of an oxidizing agent, since a polishing rate may not improve or may fall rather, it is preferable that content of an oxidizing agent is 20 weight% or less, and it is more preferable that it is 15 weight% or less.

(물)(water)

연마제의 매체인 물로서는, 특별히 제한되지 않지만, 탈이온수, 이온교환수, 초순수 등이 바람직하다. 연마제에 있어서의 물의 함유량은, 상기 함유 성분의 함유량의 잔부면 되며, 연마제 중에 함유되어 있으면 특별히 한정되지 않는다. 또한, 연마제는, 필요에 따라서 물 이외의 용매, 예를 들면 에탄올, 아세트산, 아세톤 등의 극성 용매 등을 더 함유해도 된다.Although water in particular as a medium of an abrasive | polishing agent is not restrict | limited, Deionized water, ion-exchange water, ultrapure water, etc. are preferable. The content of water in the abrasive may be the remainder of the content of the above-described components, and is not particularly limited as long as it is contained in the abrasive. In addition, the abrasive may further contain a solvent other than water, for example, a polar solvent such as ethanol, acetic acid, acetone, or the like, if necessary.

연마제는, 상기 성분 외에, 분산제나 착색제 등과 같이 일반적으로 연마제에 사용되는 재료를, 연마제의 작용 효과를 해치지 않는 범위에서 더 함유해도 된다.In addition to the above components, the abrasive may further contain a material generally used for the abrasive, such as a dispersant and a coloring agent, in a range that does not impair the effect of the abrasive.

(연마제의 보존 방법)(Preservation method of the polishing agent)

연마제의 보존 방법에 특별히 제한은 없고, 구성 성분을 모두 포함하는 1액식 연마제로서 보존해도 되며, 이 1액식 연마제로부터 물의 함유량을 줄인 농축 1액식 연마제로서 보존해도 된다.There is no restriction | limiting in particular in the storage method of an abrasive | polishing agent, You may preserve | saved as a one-component abrasive containing all the constituents, and may store it as a concentrated one-component abrasive which reduced the content of water from this one-component abrasive.

또한, 서로 혼합하여 목적의 연마제가 되도록 해당 연마제의 구성 성분을 적어도 슬러리(제1의 액)와 첨가액(제2의 액)으로 나누어 보존해도 된다. 2액식 연마제인 경우, 예를 들면, 지립, 평활화제, 무기산, 아미노산, 보호막형성제를 함유 하는 슬러리와, 산화제를 함유하는 첨가액으로 나뉘어진다. 또한, 슬러리와 첨가액으로부터 각각 물의 함유량을 줄인, 농축 슬러리와 농축 첨가액으로 나누어 보존해도 된다. 슬러리와 첨가제를 혼합하지 않고 보관하면, 연마제의 보존 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 연마제의 구성 성분을 3 이상의 액으로 나누어 보존해도 된다.Moreover, you may divide and preserve the structural component of the said abrasive | polishing agent at least into a slurry (1st liquid) and an addition liquid (2nd liquid) so that it may mix with each other and become an objective abrasive. In the case of a two-component abrasive, for example, it is divided into a slurry containing an abrasive, a leveling agent, an inorganic acid, an amino acid, and a protective film forming agent, and an additive liquid containing an oxidizing agent. Moreover, you may divide and store into the concentrated slurry and the concentrated addition liquid which respectively reduced content of water from the slurry and the addition liquid. If the slurry and the additive are stored without mixing, the storage stability of the abrasive can be improved. Moreover, you may divide and store the structural component of an abrasive | polishing agent into three or more liquids.

(연마 방법)(Polishing method)

본 실시형태에 관련되는 연마 방법은, 상기 연마제를 이용해서 구리를 포함하는 금속막을 연마하여, 금속막의 적어도 일부를 제거하는 연마 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다. 연마 공정에서는, 금속막(피연마막)이 형성된 기판의 해당 금속막을 연마정반의 연마포에 누른 상태로, 연마제를 금속막과 연마포의 사이에 공급하면서, 기판과 연마 정반을 상대적으로 움직여 금속막을 연마하는 것이 바람직하다.The grinding | polishing method concerning this embodiment is equipped with the grinding | polishing process of grinding | polishing the metal film containing copper using the said abrasive | polishing agent, and removing at least one part of a metal film. In the polishing step, the substrate and the polishing plate are relatively moved by feeding the abrasive between the metal film and the polishing cloth while pressing the metal film of the substrate on which the metal film (the polishing film) is formed on the polishing cloth of the polishing platen. It is desirable to polish the film.

2액식 연마제인 경우에는, 본 실시형태에 관련되는 연마 방법은, 예를 들면, 슬러리 및 첨가액을 혼합하여 연마제를 얻는 연마제 조제 공정과, 얻어진 연마제를 이용하여, 상기 연마 방법에 의해 기판의 피연마면을 연마하는 연마 공정을 구비한다.In the case of a two-component abrasive, the polishing method according to the present embodiment includes, for example, an abrasive preparation step of mixing the slurry and the additive liquid to obtain an abrasive, and the substrate of the substrate by the polishing method. And a polishing step of polishing the polishing surface.

본 실시형태에 관련되는 연마제는, 종래의 구리 연마용 연마제와 비교하여, 극히 연마 속도가 빠르다는 특징을 가지고 있으며, 예를 들면, LSI 등의 패키지 기판 등으로 대표되는 고성능?미세 배선판의 제조 공정에 있어서의 두꺼운 금속막을 연마하는데 특히 적합하게 사용할 수 있다. 보다 구체적으로는, 연마되어야 하는 구리를 포함하는 금속막의 두께가 예를 들면 4㎛ 이상인 기판을 연마하는 경우에 특히 적합하게 사용할 수 있다.The abrasive | polishing agent which concerns on this embodiment has the characteristic that the grinding | polishing speed is extremely quick compared with the conventional abrasive | polishing agent for copper grinding | polishing, For example, the manufacturing process of the high performance fine wiring board represented by package substrates, such as LSI, etc. It can use suitably especially for grind | polishing the thick metal film in. More specifically, it can use especially suitably when grind | polishing the board | substrate whose thickness of the metal film containing copper to be polished is 4 micrometers or more.

이와 같이, 매우 두꺼운 금속막을 연마할 필요가 있는 공정으로서, 실리콘 관통 비어(TSV: Through Silicon Via) 형성 공정을 들 수 있다. TSV의 형성 방법은 여러가지 방법이 제안되고 있지만, 구체적인 예로서 소자를 형성한 후에 비어를 형성하는 VIA-LAST라는 방법이 있다. 이하, 도면을 참조하면서, VIA-LAST 공정에 있어서, 본 실시형태에 관련되는 연마제를 이용했을 경우의 사용 방법을 설명한다.Thus, as a process which needs to grind a very thick metal film, the process of forming a through-via via (TSV) is mentioned. Various methods have been proposed for the formation of TSVs, but as a specific example, there is a method called VIA-LAST for forming vias after forming elements. Hereinafter, the usage method at the time of using the abrasive | polishing agent concerning this embodiment in a VIA-LAST process is demonstrated, referring drawings.

도 1은, 실리콘 기판(1) 위에 구리층(4)을 형성하는 공정을 나타내는 모식 단면도이다. 도 1(a)에 나타내는 바와 같이, 실리콘 기판(1) 위의 소정의 위치에, 소자(2)를 형성한다. 다음으로, 도 1(b)에 나타내는 바와 같이, 관통 비어로 하기 위한 오목부(3)를 플라스마 에칭 등의 방법에 의해 형성한다. 다음으로, 스패터링이나 전해 도금 등의 방법에 의해, 오목부(3)를 매립하도록 구리를 적층하여 구리층(4)을 형성하여, 도 1(c)에 나타내는 구조의 기판(100)을 얻는다.FIG. 1: is a schematic cross section which shows the process of forming the copper layer 4 on the silicon substrate 1. FIG. As shown in FIG. 1A, the element 2 is formed at a predetermined position on the silicon substrate 1. Next, as shown in FIG.1 (b), the recessed part 3 for making a through via is formed by methods, such as plasma etching. Next, copper is laminated so as to fill the recess 3 by a method such as sputtering or electroplating to form a copper layer 4 to obtain a substrate 100 having a structure shown in FIG. 1 (c). .

도 2는, 이와 같이 형성한 기판(100)을 연마하여, 한 면에 범프(5)를 형성하는 공정을 나타내는 모식 단면도이다. 도 2(a)에 있어서의 구리층(4)의 표면과, 연마포(도시하지 않음)의 사이에 상기 연마제를 공급하면서, 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 소자(2)가 노출할 때까지 구리층(4)을 연마한다.FIG. 2: is a schematic cross section which shows the process of grinding the board | substrate 100 formed in this way, and forming bump 5 in one surface. As shown in FIG.2 (b), supplying the said abrasive | polishing agent between the surface of the copper layer 4 in FIG.2 (a), and a polishing cloth (not shown), the element 2 will expose. The copper layer 4 is polished until it is.

보다 구체적으로는, 기판(100)의 구리층(4)과, 연마 정반의 연마포의 표면의 사이에 상기 연마제를 공급하면서, 구리층(4)를 연마 정반의 연마포에 꽉 누른 상태로, 연마 정반과 기판(100)을 상대적으로 움직임으로써 구리층(4)을 연마한다. 연마포 대신에, 금속제 또는 수지제의 브러쉬를 사용해도 된다. 또한, 연마제를 소정의 압력으로 내뿜음으로써 연마해도 된다.More specifically, the copper layer 4 is pressed against the polishing cloth of the polishing plate while supplying the abrasive between the copper layer 4 of the substrate 100 and the surface of the polishing cloth of the polishing platen. The copper layer 4 is polished by moving the polishing plate and the substrate 100 relatively. Instead of the polishing cloth, a brush made of metal or resin may be used. Moreover, you may grind by blowing an abrasive | polishing agent at predetermined pressure.

연마 장치로서는, 예를 들면 연마포에 의해 연마하는 경우, 회전수가 변경 가능한 모터 등에 접속되어 있음과 함께 연마포을 첩부할 수 있는 연마 정반과, 연마되는 기판을 유지할 수 있는 홀더를 가지는 일반적인 연마 장치를 사용할 수 있다. 연마포의 재질로서는, 일반적인 부직포, 발포 폴리우레탄, 다공질 불소 수지 등을 사용할 수 있으며, 특별히 제한은 없다.As the polishing apparatus, for example, when polishing with a polishing cloth, a general polishing apparatus having a polishing table capable of attaching the polishing cloth and a holder to hold the substrate to be polished, while being connected to a motor capable of changing the rotation speed, etc. Can be used. As a material of an abrasive cloth, a general nonwoven fabric, foamed polyurethane, a porous fluororesin, etc. can be used, There is no restriction | limiting in particular.

연마 조건에는 제한은 없지만, 연마 정반의 회전 속도는, 기판이 튀어 나오지 않게 200rpm 이하의 저회전이 바람직하다. 피연마면을 가지는 기판의 연마포에의 강하게 누르는 압력(연마 압력)은, 1~100kPa인 것이 바람직하고, CMP 속도의 피연마면 내의 균일성 및 패턴의 평탄성을 향상시키기 위해서는, 5~50kPa인 것이 보다 바람직하다. 연마하고 있는 동안, 연마포에는 연마제를 펌프 등으로 연속적으로 공급할 수 있다. 이 공급량에 제한은 없지만, 연마포의 표면이 항상 연마제로 덮여 있는 것이 바람직하다.Although there are no limitations on the polishing conditions, the rotation speed of the polishing platen is preferably low rotation of 200 rpm or less so that the substrate does not protrude. The pressure (polishing pressure) strongly pressed against the polishing cloth of the substrate having the surface to be polished is preferably 1 to 100 kPa, and in order to improve the uniformity in the surface to be polished and the flatness of the pattern at the CMP speed, the pressure is 5 to 50 kPa. It is more preferable. While polishing, the polishing cloth can be continuously supplied with a pump or the like. Although this supply amount is not limited, it is preferable that the surface of the polishing cloth is always covered with an abrasive.

연마 종료후의 기판은, 유수 중에서 잘 세정 후, 스핀 드라이 등을 이용하여 기판 위에 부착한 물방울을 떨어뜨리고 나서 건조시키는 것이 바람직하다. 연마포의 표면 상태를 항상 동일하게 하여 CMP를 실시하기 위해서, 연마 전에 연마포의 컨디셔닝 공정을 넣는 것이 바람직하다. 예를 들면, 다이아몬드 입자가 붙은 드레서를 이용하여 적어도 물을 포함하는 액으로 연마포의 조절을 실시한다. 계속해서 본 실시형태에 의한 CMP 연마 공정을 실시하여, 더욱, 기판 세정 공정을 더하는 것이 바람직하다.It is preferable to dry the board | substrate after completion | finish of grinding | polishing after flowing well in flowing water, after dropping the water droplet which adhered on the board | substrate using spin dry etc. In order to carry out CMP with the surface state of the polishing cloth always the same, it is preferable to include a conditioning step of polishing cloth before polishing. For example, the polishing cloth is adjusted with a liquid containing at least water using a dresser with diamond particles. Then, it is preferable to perform the CMP grinding | polishing process by this embodiment, and to further add a board | substrate washing | cleaning process.

계속해서, 도 2(c)에 나타내는 바와 같이, 노출한 구리층(4)의 표면 부분에, 전해 도금 등의 방법에 의해 범프(5)를 형성하여, 한 면에 범프(5)를 가지는 기판(200)을 얻는다. 범프(5)의 재질로서는, 구리 등을 들 수 있다.Subsequently, as shown in FIG.2 (c), the bump 5 is formed in the surface part of the exposed copper layer 4 by methods, such as electroplating, and the board | substrate which has bump 5 in one surface is shown. Get 200. Copper etc. are mentioned as a material of the bump 5.

도 3은, 다른 한쪽의 면에 범프(6)를 형성하는 공정을 나타내는 모식 단면도이다. 도 3(a)에 나타내는 상태의 기판(200)에 있어서, 실리콘 기판(1)에 있어서의 범프(5)가 형성되어 있지 않은 면(범프(5)가 형성되어 있는 면의 반대면)을, CMP 등의 방법에 의해 연마하여, 구리층(4)을 노출시킨다(도 3(b)). 다음으로, 상기 범프(5)의 형성 방법과 같은 방법에 의해, 범프(6)을 형성하여, TSV가 형성된 기판(300)을 얻는다(도 3(c)).FIG. 3: is a schematic cross section which shows the process of forming the bump 6 in the other surface. In the board | substrate 200 of the state shown to FIG. 3 (a), the surface in which the bump 5 in the silicon substrate 1 is not formed (opposite surface of the surface in which the bump 5 is formed), The copper layer 4 is exposed by polishing by a method such as CMP (Fig. 3 (b)). Next, the bumps 6 are formed by the same method as that for forming the bumps 5 to obtain a substrate 300 on which TSVs are formed (FIG. 3 (c)).

실시예Example

이하, 실시예에 의해 본 발명을 설명하지만, 본 발명은 이러한 실시예에 제한되는 것은 아니다. 또한, 특별히 한정하지 않는 한, 「%」란 「중량%」를 의미하는 것으로 한다.Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, this invention is not restrict | limited to such an Example. In addition, unless otherwise indicated, "%" shall mean "weight%."

(연마제의 제작)(Production of polishing agent)

(실시예 1)(Example 1)

농도 96%의 황산 10.2g, 농도 85%의 인산 11.5g, 글리신 40.6g, 벤조트리아졸 4.Og, 1,2,4-트리아졸 1.Og 및, 지립으로서 테트라에톡시실란의 암모니아 용액 중에서의 가수분해에 의해 제작한 평균 입경 70nm의 콜로이달 실리카(고형분 20%) 50g을 순수한 물 600g에 가하여, 콜로이달 실리카 이외의 성분을 용해시켰다. 25%의 암모니아수를 더 첨가하여 액의 pH를 2.6으로 조정한 후, 순수를 더 더하여 전량을 700g으로 했다. 이것에, 과산화수소수(시약 특급, 30% 수용액) 300g을 더하여, 전량 1000g의 연마제 1을 얻었다.10.2 g of sulfuric acid at 96% concentration, 11.5 g of phosphoric acid at 85% concentration, 40.6 g of glycine, 4.Og of benzotriazole, 1.Og of 1,2,4-triazole, and ammonia solution of tetraethoxysilane as an abrasive. 50 g of colloidal silica (solid content 20%) having an average particle diameter of 70 nm produced by hydrolysis of was added to 600 g of pure water to dissolve components other than colloidal silica. After further adding 25% aqueous ammonia to adjust the pH of the liquid to 2.6, pure water was further added to make the total amount 700 g. To this was added 300 g of hydrogen peroxide water (reagent grade, 30% aqueous solution) to obtain an abrasive 1 having a total amount of 1000 g.

(실시예 2)(Example 2)

1,2,4-트리아졸 1.Og 대신에 3-아미노-1H-1,2,4-트리아졸 1.Og을 첨가한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 연마제 2를 제작했다.Abrasive 2 was prepared in the same manner as in Example 1 except that 3-amino-1H-1,2,4-triazole 1.Og was added instead of 1,2,4-triazole 1.Og.

(실시예 3)(Example 3)

1,2,4-트리아졸 1.Og 대신에 1H-테트라졸 0.1g을 첨가한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 연마제 3을 제작했다.Abrasive 3 was produced in the same manner as in Example 1 except that 0.1 g of 1H-tetrazole was added instead of 1,2 g of 1,2,4-triazole.

(실시예 4)(Example 4)

1,2,4-트리아졸 1.Og 대신에 5-아미노-1H-테트라졸 0.1g을 첨가한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 연마제 4를 제작했다.Abrasive 4 was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.1 g of 5-amino-1H-tetrazole was added instead of 1,2 g of 1,2,4-triazole.

(실시예 5)(Example 5)

1,2,4-트리아졸 1.Og 대신에 5-메틸-1H-테트라졸 0.1g을 첨가한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 연마제 5를 제작했다.Abrasive 5 was produced in the same manner as in Example 1 except that 0.1 g of 5-methyl-1H-tetrazole was added instead of 1,2 g of 1,2,4-triazole.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

황산의 양을 2.6g, 인산의 양을 2.9g, 글리신의 양을 10.2g, 벤조트리아졸의 양을 2.Og으로 하고, 1,2,4-트리아졸을 무첨가로 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 연마제 X1을 제작했다.Example 1 except that the amount of sulfuric acid was 2.6g, the amount of phosphoric acid was 2.9g, the amount of glycine was 10.2g, the amount of benzotriazole was 2.Og, and 1,2,4-triazole was not added. Abrasive X1 was produced in the same manner as in the above.

(비교예 2)(Comparative Example 2)

황산의 양을 5.1g, 인산의 양을 5.8g으로 한 것 이외에는 비교예 1과 마찬가지로 하여 연마제 X2를 제작했다.Abrasive X2 was produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that the amount of sulfuric acid was 5.1 g and the amount of phosphoric acid was 5.8 g.

(비교예 3)(Comparative Example 3)

글리신의 양을 20.3g으로 하고, pH 조정에 암모니아수를 대신하여 36%의 염산을 사용한 것 이외에는 비교예 1과 마찬가지로 하여 연마제 X3을 제작했다.Abrasive X3 was produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that the amount of glycine was 20.3 g, and 36% hydrochloric acid was used in place of aqueous ammonia for pH adjustment.

(비교예 4)(Comparative Example 4)

벤조트리아졸의 양을 4.Og으로 한 것 이외에는 비교예 1과 마찬가지로 하여 연마제 X4를 제작했다.Abrasive X4 was produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that the amount of benzotriazole was 4.Og.

(비교예 5)(Comparative Example 5)

황산의 양을 5.1g, 인산의 양을 5.8g, 글리신의 양을 20.3g, 벤조트리아졸의 양을 4.Og으로 한 것 이외에는 비교예 1과 마찬가지로 하여 연마제 X5를 제작했다.Abrasive X5 was produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that the amount of sulfuric acid was 5.1 g, the amount of phosphoric acid 5.8 g, the amount of glycine 20.3 g, and the amount of benzotriazole was 4.Og.

(비교예 6)(Comparative Example 6)

황산의 양을 10.2g, 인산의 양을 11.5g, 글리신의 양을 40.6g, 벤조트리아졸의 양을 8.Og으로 한 것 이외에는 비교예 1과 마찬가지로 하여 연마제 X6을 제작했다.Abrasive X6 was produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that the amount of sulfuric acid was 10.2 g, the amount of phosphoric acid was 11.5 g, the amount of glycine was 40.6 g, and the amount of benzotriazole was 8.Og.

(비교예 7)(Comparative Example 7)

벤조트리아졸의 양을 6.Og으로 한 것 이외에는 비교예 6과 마찬가지로 하여 연마제 X7을 제작했다.Abrasive X7 was produced in the same manner as in Comparative Example 6 except that the amount of benzotriazole was 6.Og.

(비교예 8)(Comparative Example 8)

벤조트리아졸의 양을 4.Og으로 한 것 이외에는 비교예 6과 마찬가지로 하여 연마제 X8을 제작했다.Abrasive X8 was produced in the same manner as in Comparative Example 6 except that the amount of benzotriazole was 4.Og.

(비교예 9)(Comparative Example 9)

이미다졸을 1.Og 더 첨가한 것 이외에는 비교예 8과 마찬가지로 하여 연마제 X9를 제작했다.Abrasive X9 was produced in the same manner as in Comparative Example 8 except that 1.Og of imidazole was further added.

(비교예 10)(Comparative Example 10)

2,4-디메틸이미다졸을 1.Og 더 첨가한 것 이외에는 비교예 8과 마찬가지로 하여 연마제 X10을 제작했다.Abrasive X10 was produced in the same manner as in Comparative Example 8 except that 1.Og of 2,4-dimethylimidazole was further added.

(비교예 11)(Comparative Example 11)

피라졸을 1.Og 더 첨가한 것 이외에는 비교예 8과 마찬가지로 하여 연마제 X11을 제작했다.Abrasive X11 was produced in the same manner as in Comparative Example 8 except that 1.Og of pyrazole was further added.

(비교예 12)(Comparative Example 12)

3,5-디메틸피라졸을 1.Og 더 첨가한 것 이외에는 비교예 8과 마찬가지로 하여 연마제 X12를 제작했다.Abrasive X12 was produced in the same manner as in Comparative Example 8 except that 1.Og of 3,5-dimethylpyrazole was further added.

(비교예 13)(Comparative Example 13)

3-히드록시벤조트리아졸를 1.Og 더 첨가한 것 이외에는 비교예 8과 마찬가지로 하여 연마제 X13을 제작했다.Abrasive X13 was produced in the same manner as in Comparative Example 8 except that 1.Og of 3-hydroxybenzotriazole was further added.

(비교예 14)(Comparative Example 14)

도데실벤젠술폰산을 0.1g 더 첨가한 것 이외에는 비교예 8과 마찬가지로 하여 연마제 X14를 제작했다.Abrasive X14 was produced in the same manner as in Comparative Example 8 except that 0.1 g of dodecylbenzenesulfonic acid was further added.

(연마제의 pH 측정)(PH measurement of the abrasive)

상기 연마제 1~5, X1~X14의 pH를 호리바제작소제의 pH 미터 F8E를 이용하여 측정했다. pH의 측정치로서는, 표준 완충액(프탈산염 pH 완충액, pH: 4.01(25℃); 중성 인산염 pH완충액, pH6.86(25℃))을 이용하여, 2점 교정한 후, 전극을 연마제에 넣고, 2분 이상 경과해서 안정된 후의 값을 채용했다.The pH of the said abrasive 1-5, X1-X14 was measured using the pH meter F8E of Horiba Corporation. As a measurement of pH, after two-point calibration using a standard buffer solution (phthalate pH buffer solution, pH: 4.01 (25 degreeC); neutral phosphate pH buffer, pH6.86 (25 degreeC)), an electrode was put into an abrasive, The value after having stabilized after 2 minutes or more was employ | adopted.

(기판의 연마)(Polishing of substrate)

직경 8인치(20.3cm)(φ) 사이즈의 실리콘 기판 위에 두께 20㎛의 구리막을 제막한 기판(애드반텍크사로부터 구입)을 준비했다. 이 기판을 사용하여, 상기 연마제 1~5및 연마제 X1~X14를, 연마 장치의 정반에 붙인 연마포에 적하하면서, CMP 연마를 실시했다.The board | substrate (purchased from Advantech Co., Ltd.) which formed the 20-micrometer-thick copper film on the silicon substrate of diameter 8 inches (20.3 cm) (phi) size was prepared. Using this board | substrate, CMP grinding | polishing was implemented, adding the said abrasive | polishing agent 1-5 and abrasive | polishing agent X1-X14 to the polishing cloth stuck to the surface plate of the grinding | polishing apparatus.

또한, 연마 조건은 하기와 같다.In addition, polishing conditions are as follows.

연마 장치: 정반 치수는 직경 600 mm(φ), 로터리 타입Polishing device: platen diameter 600 mm (φ), rotary type

연마포: 독립 기포를 가지는 발포 폴리우레탄 수지(IC-1010, 롬앤드해스사제, 상품명)Abrasive cloth: Expanded polyurethane resin (IC-1010, Rohm and Haas, Inc., brand name) having an independent bubble

연마 압력: 32kPaPolishing pressure: 32kPa

연마 정반/헤드 회전 속도: 93/87rpmPolishing plate / head rotation speed: 93/87 rpm

연마제유량: 200ml/minAbrasive Flow Rate: 200ml / min

[연마 시험의 평가 항목 및 평가방법][Evaluation Items and Evaluation Methods of Polishing Test]

(연마 속도, 표면 거칠기, 패드 착색)(Polishing speed, surface roughness, pad coloring)

상술한 바와 같이 하여 연마한 기판에 관하여, CMP에 의한 구리의 연마 속도(이하, 단지 「연마 속도」라고 한다.) 및 표면 거칠기를 측정하여, 연마 후의 패드 표면의 착색의 정도(이하, 단지 「패드 착색」이라고 한다.)를 평가했다.With respect to the substrate polished as described above, the polishing rate of copper by CMP (hereinafter, simply referred to as "polishing rate") and surface roughness were measured, and the degree of coloring of the pad surface after polishing (hereinafter, simply " Pad coloring ”).

연마 속도: CMP 전후에서의 기판의 막두께 차이를 시트 저항 변화로부터 환산해서 구하여, 또한 연마 속도를 산출했다. 측정 장치는, 냅슨사제의 저항율 측정기 Model RT-7을 이용했다. 웨이퍼의 직경 방향 77점(엣지로부터 5mm 부분을 제외)의 평균치를 저항값으로서 산출했다.Polishing rate: The film thickness difference of the board | substrate before and behind CMP was calculated | required in conversion from sheet resistance change, and also the polishing rate was computed. The measurement apparatus used the resistivity meter Model RT-7 by Napson. The average value of 77 points of radial directions of the wafer (excluding the 5 mm portion from the edge) was calculated as the resistance value.

표면 거칠기(산술 평균 거칠기 Ra): 연마 후의 구리막의 표면 거칠기를 AFM(원자간력 현미경: SPA-400, 에스아이아이나노테크놀로지사제)으로 측정했다. 측정은, 기판 중앙에서 반경 방향으로 50mm 떨어진 개소에 있어서, 5㎛×5㎛의 면적 범위에서 실시하였다.Surface roughness (arithmetic mean roughness Ra): The surface roughness of the polished copper film was measured by AFM (Atomic Force Microscope: SPA-400, manufactured by SIA INano Technology Co., Ltd.). The measurement was performed in the area range of 5 micrometers x 5 micrometers in the location 50 mm away from the board | substrate center in the radial direction.

패드 착색: 연마 종료후의 패드 표면을 육안으로 관찰하여, 이하의 기준에 따라 평가했다.Pad coloring: The surface of the pad after completion of polishing was visually observed and evaluated according to the following criteria.

착색이 관찰되지 않음: ANo pigmentation observed: A

조금 착색이 관찰됨: BLittle staining observed: B

충분히 착색이 관찰됨: CFull coloring observed: C

(에칭 속도)(Etching speed)

상기 연마제를 실온(25℃)에서 교반하고(600rpm), 두께 1500nm의 구리막을 퇴적한 실리콘 기판(구리 기체)을 해당 연마제에 침지했다. 침지 전후의 구리 기체의 구리막의 막두께 차이를 전기 저항값으로부터 환산하여 구했다.The abrasive | polishing agent was stirred at room temperature (25 degreeC) (600 rpm), and the silicon substrate (copper base) which deposited the copper film of thickness 1500nm was immersed in the said abrasive | polishing agent. The film thickness difference of the copper film of the copper base before and after immersion was calculated | required in conversion from the electrical resistance value.

연마제 1~5, X1~X14의 함유 성분, 각 연마제의 pH 및 연마 시험의 평가 결과를 표 1~표 3에 나타냈다.Table 1-Table 3 show the evaluation results of the abrasives 1 to 5, the components contained in X1 to X14, the pH of each abrasive and the polishing test.

[표 1][Table 1]

Figure pct00005
Figure pct00005

[표 2]TABLE 2

Figure pct00006
Figure pct00006

[표 3][Table 3]

Figure pct00007
Figure pct00007

표 1~표 3에 나타내는 결과로부터 하기의 것을 알 수 있다. 즉, 실시예 1~5에 있어서의 각각의 연마제는, 양호한 연마 속도를 나타냈다. 또한, 표면 거칠기, 에칭 속도도 양호하며, 패드 착색도 관찰되지 않았다.The following can be seen from the results shown in Tables 1 to 3. That is, each abrasive in Examples 1-5 showed the favorable grinding | polishing rate. Moreover, surface roughness and the etching rate were also favorable, and pad coloring was not observed.

비교예 1의 연마 속도를 기준으로 하여, 비교예 2~4의 연마 속도는 이하와 같이 증감했다. 무기산의 함유량을 0.080mol/kg 이상으로 한 것 이외에는 비교예 1과 같게 했을 경우(비교예 2)에는, 연마 속도가 3000Å/min 증가했다. 아미노산의 함유량을 0.200mol/kg 이상으로 한 것 이외에는 비교예 1과 같게 했을 경우(비교예 3)에는, 연마 속도가 3000Å/min 감소했다. 보호막형성제의 함유량을 0.020mol/kg 이상으로 한 것 이외에는 비교예 1과 같게 했을 경우(비교예 4)에는, 연마 속도가 3000Å/min 감소했다.On the basis of the polishing rate of Comparative Example 1, the polishing rates of Comparative Examples 2 to 4 were increased and decreased as follows. When it was made to be the same as Comparative Example 1 except that the content of the inorganic acid was 0.080 mol / kg or more (Comparative Example 2), the polishing rate was increased to 3000 Pa / min. When it was the same as Comparative Example 1 (Comparative Example 3) except that the content of amino acid was 0.200 mol / kg or more, the polishing rate was reduced to 3,000 Pa / min. When the content was the same as that of Comparative Example 1 (Comparative Example 4) except that the content of the protective film forming agent was 0.020 mol / kg or more, the polishing rate was reduced by 3,000 Pa / min.

이들 비교예 2~4의 연마 속도의 변화로부터, 비교예 2와 동량의 무기산, 비교예 3과 동량의 아미노산 및 비교예 4와 동량의 보호막형성제를 함유했을 경우의 연마 속도는, 비교예 1에 대한 비교예 2~4의 연마 속도의 증감을 서로 더한 3000Å/min이 감소한다고 예상할 수 있다. 그러나, 이러한 함유량으로 무기산, 아미노산 및 보호막형성제를 함유하는 비교예 5에서는, 연마 속도는 11000Å/min 증가하는 것으로 되었다. 또한, 무기산의 함유량이 0.080mol/kg 이상이고, 아미노산의 함유량이 0.200mol/kg 이상이며, 보호막형성제의 함유량이 0.020mol/kg 이상인 비교예 6에서는, 비교예 1에 비해 연마 속도가 21000Å/min 증가하는 것으로 되었다. 이들 결과로부터, 각 성분의 함유량이 필요량에 도달해 있으면, 표면 거칠기의 증가를 억제하면서 연마 속도가 향상하는 것이 확인되었다. 그러나, 비교예 5, 6에 관해서는, 패드 착색이 관찰되는 문제가 있어, 연마 속도의 향상, 표면 거칠기의 저감 및 패드 착색의 억제가 동시에 달성되고 있지 않다.From the change of the polishing rate of these comparative examples 2-4, the polishing rate at the time of containing the inorganic acid of the same amount with the comparative example 2, the amino acid of the same amount with the comparative example 3, and the protective film formation agent of the same amount with the comparative example 4 is the comparative example 1 It can be expected that the 3000 Å / min plus the increase or decrease in the polishing rate of Comparative Examples 2 to 4 relative to each other decreases. However, in the comparative example 5 containing an inorganic acid, an amino acid, and a protective film formation agent at such content, the polishing rate became 11000 dl / min. Moreover, in the comparative example 6 whose content of an inorganic acid is 0.080 mol / kg or more, the content of an amino acid is 0.200 mol / kg or more, and the content of a protective film forming agent is 0.020 mol / kg or more, the polishing rate is 21000 kPa / compared with the comparative example 1 min was increased. From these results, when content of each component reached the required amount, it was confirmed that the polishing rate improves, suppressing the increase of surface roughness. However, regarding Comparative Examples 5 and 6, there is a problem that pad coloring is observed, and the improvement of the polishing rate, the reduction of the surface roughness, and the suppression of the pad coloring are not simultaneously achieved.

한편, 비교예 7, 8과 같이, 벤조트리아졸의 함유량을 비교예 6과 비교해서 감소시켰을 경우에는, 패드 착색을 억제하면서 연마 속도가 향상하지만, 표면 거칠기는 악화되었다.On the other hand, when the content of benzotriazole was reduced in comparison with Comparative Example 6 as in Comparative Examples 7, 8, the polishing rate was improved while suppressing pad coloring, but the surface roughness deteriorated.

실시예 1~5는, 이와 같이 표면 거칠기가 불충분한 비교예 8에 대해서 평활화제를 필요량 첨가한 것으로, 연마 속도를 높게 유지하면서 패드 착색을 억제할 수 있으면서, 평활화제의 첨가 효과에 의해 표면 거칠기를 10nm 이하까지 저하시킬 수 있었다.In Examples 1 to 5, the required amount of the smoothing agent was added to Comparative Example 8 in which the surface roughness was insufficient, and while the pad coloring could be suppressed while maintaining the polishing rate high, the surface roughness was added by the effect of the smoothing agent. Could be reduced to 10 nm or less.

한편, 실시예 1~5의 평활화제와 구조가 비교적 가까운 물질을 비교예 8에 대해서 첨가했을 경우(비교예 9~12)에 관해서는, 표면 거칠기의 향상 효과는 확인되지 않았다. 또한, 벤조트리아졸 유도체를 첨가한 비교예 13은, 표면 거칠기 및 에칭 속도의 저감 효과는 확인되었지만 패드 착색이 발생했다. 또한, 도데실벤젠설폰산을 첨가한 비교예 14에 관해서는, 에칭 속도가 큰폭으로 저하했지만, 표면 거칠기의 개선 효과는 확인되지 않았다.On the other hand, the effect of improving the surface roughness was not found in the case where a substance having a relatively similar structure to the leveling agent of Examples 1 to 5 was added to Comparative Example 8 (Comparative Examples 9 to 12). Moreover, although the effect of reducing surface roughness and the etching rate was confirmed in the comparative example 13 which added the benzotriazole derivative, pad coloring generate | occur | produced. Moreover, about the comparative example 14 which added dodecyl benzene sulfonic acid, although the etching rate drastically decreased, the improvement effect of surface roughness was not confirmed.

이상으로, 무기산, 아미노산 및 보호막형성제의 함유량을 최적화하고, 적절한 평활화제를 첨가함으로써, 구리에 대해서, 통상의 연마제보다 현격히 빠른 연마 속도를 나타내면서 패드 착색이 없고, 연마 후의 구리 표면이 평활한 연마제가 얻어지는 것이 확인되었다. 특히, 구리에 대한 연마 속도가 30000Å/min를 넘는 연마제는, 단시간에 대량으로 구리를 연마하는 것이 필요한 용도(예를 들면 TSV 형성 용도)에 최적이다.By optimizing the contents of the inorganic acid, the amino acid, and the protective film forming agent and adding an appropriate leveling agent, the polishing agent exhibits a polishing rate significantly higher than that of the usual polishing agent with respect to copper, and there is no pad coloring, and the copper surface after polishing is smooth. Was obtained. In particular, an abrasive having a polishing rate of more than 30000 kPa / min for copper is most suitable for a use (for example, a TSV forming use) that requires a large amount of polishing of copper in a short time.

1…실리콘 기판, 2…소자, 4…구리층, 5, 6…범프, 100, 200, 300…기판One… Silicon substrate; Element; Copper layer, 5, 6... Bump, 100, 200, 300... Board

Claims (9)

테트라졸, 해당 테트라졸의 유도체, 트리아졸 및 해당 트리아졸의 유도체(단, 벤조트리아졸 및 해당 벤조트리아졸의 유도체를 제외한다)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 평활화제와, 무기산과, 아미노산과, 보호막형성제와, 지립과, 산화제와, 물을 포함하며,
상기 무기산의 함유량이 0.080mol/kg 이상이고,
상기 아미노산의 함유량이 0.200mol/kg 이상이며,
상기 보호막형성제의 함유량이 0.020mol/kg 이상이며,
상기 보호막형성제의 함유량에 대한 상기 무기산의 함유량의 비율이 3.0 이상인, 구리 연마용 연마제.
At least one smoothing agent selected from the group consisting of tetrazole, derivatives of the tetrazole, triazoles and derivatives of the triazoles (except benzotriazoles and derivatives of the benzotriazoles), and inorganic acids; , Amino acids, protective film forming agents, abrasive grains, oxidizing agents, water,
The content of the inorganic acid is 0.080 mol / kg or more,
Content of the said amino acid is 0.200 mol / kg or more,
The protective film forming agent content is 0.020 mol / kg or more,
The abrasive | polishing agent for copper abrasives whose ratio of content of the said inorganic acid with respect to content of the said protective film forming agent is 3.0 or more.
제1항에 있어서,
상기 평활화제가, 하기 식 (I)로 표시되는 화합물 및 하기 식 (II)로 표시되는 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인, 구리 연마용 연마제.
[화학식 1]
Figure pct00008

[식 중, R1은, 수소 원자, 탄소수 1~12의 알킬기, 또는 아미노기를 나타낸다]
[화학식 2]
Figure pct00009

[식 중, R2 및 R3은 각각 독립적으로, 수소 원자, 탄소수 1~12의 알킬기, 또는 아미노기를 나타낸다]
The method of claim 1,
The said abrasive | polishing agent is at least 1 sort (s) chosen from the group which consists of a compound represented by following formula (I) and a compound represented by following formula (II), The abrasive for copper polishing.
[Formula 1]
Figure pct00008

[In formula, R <1> represents a hydrogen atom, a C1-C12 alkyl group, or an amino group.]
(2)
Figure pct00009

[Wherein, R 2 and R 3 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or an amino group]
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 무기산이 황산 및 인산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인, 구리 연마용 연마제.
The method according to claim 1 or 2,
An abrasive for copper polishing, wherein the inorganic acid is at least one selected from the group consisting of sulfuric acid and phosphoric acid.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 아미노산의 pKa1이 2~3인, 구리 연마용 연마제.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The abrasive | polishing agent for copper grinding | polishing whose pKa1 of the said amino acid is 2-3.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보호막형성제가, 벤조트리아졸 및 해당 벤조트리아졸의 유도체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인, 구리 연마용 연마제.
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The said abrasive | polishing film former is at least 1 sort (s) chosen from the group which consists of a benzotriazole and the derivative of this benzotriazole, The abrasive for copper polishing.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지립이 콜로이달 실리카 및 콜로이달 알루미나로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종이며, 해당 지립의 평균 입경이 100nm 이하인, 구리 연마용 연마제.
The method according to any one of claims 1 to 5,
Said abrasive grain is at least 1 sort (s) chosen from the group which consists of colloidal silica and colloidal alumina, The abrasive grain for copper polishing whose average particle diameter of this abrasive grain is 100 nm or less.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 산화제가, 과산화 수소, 과황산 및 과황산염으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인, 구리 연마용 연마제.
The method according to any one of claims 1 to 6,
The said abrasive | polishing agent is at least 1 sort (s) chosen from the group which consists of hydrogen peroxide, persulfate, and persulfate, The abrasive for copper polishing.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
pH가 1.5~4.0인, 구리 연마용 연마제.
The method according to any one of claims 1 to 7,
Copper polishing abrasive with a pH of 1.5-4.0.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 구리 연마용 연마제를 이용해서 구리를 포함하는 금속막을 연마하여, 상기 금속막의 적어도 일부를 제거하는 공정을 구비하는, 연마 방법.
A polishing method comprising the step of polishing a metal film containing copper by using the copper polishing abrasive according to any one of claims 1 to 8, and removing at least a part of the metal film.
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