WO2020246471A1 - 研磨液、分散体、研磨液の製造方法及び研磨方法 - Google Patents

研磨液、分散体、研磨液の製造方法及び研磨方法 Download PDF

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abrasive grains
mass
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恵介 井上
裕 小野
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    • H10P52/00—Grinding, lapping or polishing of wafers, substrates or parts of devices
    • H10P52/40—Chemomechanical polishing [CMP]
    • H10P52/403—Chemomechanical polishing [CMP] of conductive or resistive materials

Definitions

  • the present invention relates to a polishing liquid, a dispersion, a method for producing a polishing liquid, and a polishing method.
  • CMP chemical mechanical polishing
  • a laminate having a substrate having a surface having irregularities formed in advance for example, a substrate
  • a film containing an insulating material laminated on the substrate hereinafter, also referred to as "insulating film”
  • insulating film a film containing the barrier material
  • barrier film a film containing the barrier material
  • a metal film for wiring is deposited on the entire barrier film so as to embed the recess (groove).
  • the unnecessary metal film for wiring other than the recess and the barrier film under the metal film are removed by CMP to form the embedded wiring.
  • Such a wiring forming method is called a damascene method (see, for example, Patent Document 1 below).
  • tungsten materials such as tungsten and tungsten alloys have come to be used for wiring metal films.
  • a wiring forming method by the damascene method using a film containing a tungsten material (hereinafter, also referred to as “tungsten film”), for example, a first polishing step of polishing most of the tungsten film and a tungsten film and a barrier film are used.
  • a method including a second polishing step for polishing is common, and in some cases, a third polishing step (finish polishing step) for polishing the tungsten film, the barrier film, and the insulating film is carried out.
  • Patent Document 1 discloses a polishing liquid for CMP that can be used in the above method (particularly, the first polishing step).
  • the CMP polishing liquid used in the first polishing step not only has an excellent polishing speed of the tungsten material for improving the throughput, but also has excellent flatness in the subsequent second polishing step, or is insulated.
  • the ratio of the polishing rate of the tungsten material to the polishing rate of the insulating material (polishing rate of the tungsten material / polishing rate of the insulating material) to prevent the film from being polished and thinned so that the insulation between the wires becomes too low.
  • it is required to be excellent in the "polishing rate ratio").
  • the present invention manufactures a polishing solution for CMP, a dispersion for the polishing solution, and the polishing solution capable of polishing a tungsten material at an excellent polishing rate and with high selectivity for an insulating material. It is an object of the present invention to provide a method and a polishing method using the polishing liquid.
  • One aspect of the present invention is a polishing liquid for CMP containing abrasive grains containing silica and a liquid medium, and the D50 of the abrasive grains is 150 nm or less in the mass-based particle size distribution obtained by the centrifugation method.
  • the D90 of the abrasive grains is 100 nm or more, the difference between D90 and D50 is 21 nm or more, and the content of the abrasive grains is 1.0% by mass or more based on the total amount of the polishing solution.
  • the tungsten material can be polished at an excellent polishing rate and with high selectivity for the insulating material. That is, according to the polishing liquid on the side surface, the polishing rate of the tungsten material and the polishing rate ratio (polishing rate of the tungsten material / polishing rate of the insulating material) can be highly compatible.
  • the content of abrasive grains may be 5.0% by mass or less based on the total amount of the polishing liquid.
  • the D50 of the abrasive grains may be 50 nm or more.
  • the D90 of the abrasive grains may be 200 nm or less.
  • the polishing liquid may further contain an oxidizing agent.
  • This oxidizing agent may contain hydrogen peroxide.
  • the polishing liquid may further contain an iron ion feeder.
  • the iron ion feeder may contain at least one selected from the group consisting of iron nitrate and iron nitrate hydrate.
  • the polishing liquid may further contain an organic acid.
  • the ratio of the number of molecules of the dissociated organic acid to one iron ion atom may be 2.0 or more.
  • the organic acid may be a divalent or trivalent organic acid having no carbon-carbon unsaturated bond and is selected from the group consisting of malonic acid, succinic acid, adipic acid, glutaric acid, malic acid and citric acid. It may contain at least one of them.
  • the polishing liquid may further contain an anticorrosive agent.
  • This anticorrosive agent may contain an azole compound which does not have a thiol group and / or a carbon-carbon unsaturated bond, is represented by the following formula (1), and has a thiol group and / or a carbon-carbon unsaturated bond. May include compounds that do not. H 2 N-X-COOH (1) [In the formula (1), X represents a hydrocarbon group having 1 or more carbon atoms, which may have a substituent. ]
  • the anticorrosive agent preferably contains at least one selected from the group consisting of 1,2,4-triazole, 4-amino-1,2,4-triazole, glycine and 6-aminocaproic acid.
  • the pH of the polishing liquid may be 4.0 or less, and may be 2.0 or more.
  • the polishing liquid is used to polish at least a second portion of a substrate having a first portion made of an insulating material and a second portion made of a tungsten material provided on the first portion. It may be a polishing liquid to be used.
  • Another aspect of the present invention is a dispersion used in a polishing liquid for CMP, which contains abrasive grains containing silica and a liquid medium, and has abrasive grains in a mass-based particle size distribution obtained by a centrifugation method.
  • the D50 of the above is 150 nm or less
  • the D90 of the abrasive grains is 100 nm or more
  • the difference between D90 and D50 is 21 nm or more.
  • a polishing liquid for CMP capable of highly achieving both the polishing rate of the tungsten material and the polishing rate ratio (polishing rate of the tungsten material / polishing rate of the insulating material) can be obtained.
  • Another aspect of the present invention is a method for producing a polishing liquid for CMP, which comprises a step of mixing abrasive grains containing silica and a liquid medium, and in a mass-based particle size distribution obtained by a centrifugation method, polishing is performed.
  • the D50 of the grains is 150 nm or less
  • the D90 of the abrasive grains is 100 nm or more
  • the difference between D90 and D50 is 21 nm or more.
  • the content of the abrasive grains is based on the total amount of the polishing liquid.
  • the present invention relates to a method for producing a polishing liquid for CMP, in which abrasive grains are blended so as to be 1.0% by mass or more. According to the polishing liquid obtained by this method, the tungsten material can be polished at an excellent polishing rate and with high selectivity for the insulating material.
  • Another aspect of the present invention is a step of preparing a substrate having a first portion made of an insulating material and a second portion made of a tungsten material provided on the first portion, and a second.
  • the present invention relates to a method for polishing a substrate, which comprises a step of polishing at least a second portion by relatively moving the polishing pad and the substrate. According to this method, the tungsten material can be polished at an excellent polishing rate and with high selectivity for the insulating material.
  • a polishing solution for CMP capable of polishing a tungsten material, a dispersion for the polishing solution, and the polishing solution can be produced at an excellent polishing rate and with high selectivity for an insulating material.
  • a method and a polishing method using the polishing liquid can be provided.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a polishing method of one embodiment.
  • the "polishing speed of the material A” and the “polishing speed with respect to the material A” mean the speed at which the substance composed of the material A is removed by polishing.
  • the numerical range indicated by using “-” indicates a range including the numerical values before and after "-" as the minimum value and the maximum value, respectively.
  • the upper limit value or the lower limit value of the numerical range of one step may be replaced with the upper limit value or the lower limit value of the numerical range of another step.
  • the materials exemplified in the present specification may be used alone or in combination of two or more.
  • pH is defined as the pH when the temperature of the object to be measured is 25 ° C.
  • the polishing liquid of the present embodiment is a polishing liquid (polishing liquid for CMP) used in the chemical mechanical polishing (CMP) method, and contains abrasive grains containing silica and a liquid medium.
  • the content of abrasive grains containing silica is 1.0% by mass or more based on the total amount of the polishing liquid.
  • the D50 of the abrasive grains is 150 nm or less
  • the D90 of the abrasive grains is 100 nm or more
  • the difference between D90 and D50 is 21 nm or more.
  • D50 is the particle size when the relative weight of the particles integrated from the small particle size side is 50% of the total particle weight
  • D90 is the particle size when the relative weight integrated from the small particle size side is 90% of the total particle weight. It is the particle size when it becomes.
  • D50 and D90 are measured at 25 ° C. using an apparatus (product name: DC24000) manufactured by Nippon Lucas Co., Ltd., which is a centrifugal particle size distribution meter, and are obtained from the obtained particle size distribution.
  • the abrasive grains containing silica before being mixed with the polishing liquid may be measured, or the abrasive grains containing silica in the polishing liquid may be measured.
  • the abrasive grains themselves containing silica are used, they may be diluted with water to the same degree as the abrasive grains concentration in the polishing liquid for measurement.
  • the polishing liquid of the present embodiment there is an effect that the tungsten material can be polished at an excellent polishing rate and with high selectivity for the insulating material. It is a very surprising result that the above effect can be obtained by setting the particle size of the abrasive grains containing silica in the above specific range. This is because, in general, it is necessary to increase the average particle size of the abrasive grains to some extent in order to obtain a high polishing rate for the tungsten material, but in this case, the polishing rate for the insulating material also tends to be high.
  • the polishing rate for the tungsten material is also reduced.
  • the high polishing rate for the tungsten material and the low polishing rate for the insulating material are contradictory events, and it has been considered difficult to achieve both of them by adjusting the particle size of the abrasive grains.
  • the present inventors set D50 to 150 nm or less, D90 to 100 nm or more, and further, when the amount of abrasive grains containing silica was 1.0% by mass or more.
  • the tungsten material can be polished at an excellent polishing rate, and the polishing rate of the insulating material is suppressed to obtain a high polishing rate ratio. Found to be obtained.
  • the polishing liquid for CMP has stable performance such as polishing speed (long pot life) for a long time (for example, about one week). It is rare.
  • an adjusting agent such as polyethyleneimine or polyacrylamide may be used in order to increase the polishing rate ratio, but such an adjusting agent tends to agglomerate abrasive grains and the storage stability of the polishing liquid. May be reduced.
  • the polishing liquid of the present embodiment since an excellent polishing rate ratio can be obtained, it is not necessary to use the above-mentioned adjusting agent, and a longer pot life can be easily obtained.
  • the pH of the polishing liquid for CMP is preferably 4.0 or less, more preferably 3 from the viewpoint that the etching rate of the tungsten material does not become too high and that the effect of the present invention is more prominently exhibited. It is 0.8 or less, more preferably 3.6 or less.
  • the pH of the polishing liquid for CMP may be 3.4 or less, 3.2 or less, 3.0 or less, or 2.8 or less. If the etching rate of the tungsten material is too high, it becomes difficult to flatten the surface after polishing, and it becomes difficult to achieve both a high polishing rate and flatness.
  • the pH of the polishing liquid for CMP is preferably 2.0 or more, more preferably 2.2 or more, and further, from the viewpoint of suppressing the occurrence of corrosion on the polishing apparatus and the like and suppressing the etching rate on the tungsten material. It is preferably 2.5 or more. From these viewpoints, the pH of the polishing liquid for CMP may be 2.0 to 4.0, 2.2 to 3.8 or 2.5 to 3.6. The pH of the polishing liquid for CMP can be measured by the method described in Examples.
  • the polishing liquid for CMP of the present embodiment may further contain abrasive grains containing silica and other components other than the liquid medium.
  • abrasive grains containing silica examples include oxidizing agents, iron ion feeders, organic acids, anticorrosive agents, pH adjusters and the like.
  • abrasive grain examples include amorphous silica, crystalline silica, fused silica, spherical silica, synthetic silica, hollow silica, colloidal silica and the like.
  • colloidal silica is preferable from the viewpoint that defects such as scratches are less likely to occur on the polished surface of the object to be polished and the flatness of the surface to be polished can be further improved.
  • the content of silica in the abrasive grains containing silica may be 80% by mass or more, 90% by mass or more, or 95% by mass or more from the viewpoint that the polishing speed required for polishing can be easily obtained. It may be 98% by mass or more, and may be 99% by mass or more.
  • the abrasive grains containing silica may contain a component other than silica, or may be substantially composed of silica. When the abrasive grains containing silica contain components other than silica, the outermost surface of the abrasive grains containing silica is composed of silica (for example, the surface of the abrasive grains is not coated with other components such as ceria). Is preferable.
  • the polishing liquid contains abrasive grains other than abrasive grains containing silica
  • the content of silica based on the entire abrasive grains may be in the above range.
  • the D50 of the abrasive grains containing silica is preferably 115 nm or less, more preferably 105 nm or less, still more preferably 100 nm or less, from the viewpoint of obtaining a better polishing rate for the tungsten material.
  • D50 may be 95 nm or less, 90 nm or less, 85 nm or less, or 80 nm or less.
  • D50 is preferably 50 nm or more, more preferably 60 nm or more, still more preferably 70 nm or more, from the viewpoint of obtaining a better polishing rate for the tungsten material.
  • D50 may be 75 nm or more, 80 nm or more, 85 nm or more, or 90 nm or more. From these viewpoints, D50 may be, for example, 50 to 150 nm, 60 to 115 nm, or 70 to 100 nm.
  • the abrasive grain D90 containing silica is preferably 105 nm or more from the viewpoint that the polishing rate for the insulating material can be further suppressed and a higher polishing rate ratio can be obtained.
  • D90 may be 110 nm or more, 115 nm or more, or 120 nm or more.
  • D90 has a viewpoint that a better polishing rate for a tungsten material can be obtained, and a viewpoint that defects such as scratches are less likely to occur on the polished surface of the object to be polished, and the flatness of the surface to be polished can be further improved. Therefore, it is preferably 200 nm or less, more preferably 180 nm or less, and further preferably 160 nm or less.
  • D90 may be 140 nm or less or 125 nm or less. From these viewpoints, D90 may be, for example, 100 to 200 nm, 105 to 180 nm, and 110 to 160 nm.
  • the difference between the above D90 and the above D50 (D90-D50) is preferably 22 nm or more from the viewpoint of obtaining a higher polishing rate ratio.
  • the difference (D90-D50) may be 25 nm or more, 30 nm or more, 35 nm or more, 40 nm or more, 45 nm or more, or 50 nm or more.
  • the difference (D90-D50) is preferably 90 nm or less, more preferably 60 nm or less, and further preferably 55 nm or less from the viewpoint of obtaining a higher polishing rate ratio.
  • the difference (D90-D50) may be 50 nm or less, 45 nm or less, or 40 nm or less. From these points of view, the difference (D90-D50) may be, for example, 22-90 nm, 30-60 nm or 35-55 nm.
  • the content of abrasive grains containing silica is preferably 1.2% by mass or more, more preferably 1.5% by mass, based on the total mass of the polishing liquid, from the viewpoint of obtaining a better polishing rate with respect to the tungsten material. It is 1.9% by mass or more, more preferably 1.9% by mass or more, and particularly preferably 2.3% by mass or more. If the content of abrasive grains containing silica exceeds 5.0% by mass, it becomes difficult to obtain the effect of improving the polishing rate on the tungsten material. Therefore, the content of abrasive grains containing silica is based on the total mass of the polishing liquid. It may be 5.0% by mass or less.
  • the content of abrasive grains containing silica is, for example, 1.0 to 5.0% by mass, 1.2 to 4.0% by mass, and 1.5 to 1.5 to 5.0% by mass based on the total mass of the polishing liquid. It may be 3.0% by mass, 1.9 to 3.0% by mass, or 2.3 to 3.0% by mass.
  • the polishing liquid may contain abrasive grains other than silica-containing abrasive grains as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • the liquid medium is not particularly limited, but water such as deionized water and ultrapure water is preferable.
  • the content of the liquid medium may be the balance of the polishing liquid excluding the content of other constituent components, and is not particularly limited.
  • the oxidant contributes to the improvement of the polishing rate of the tungsten material. That is, when the polishing liquid contains an oxidizing agent, the polishing rate of the tungsten material tends to be further improved.
  • the oxidizing agent examples include hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), potassium periodate, ammonium persulfate, hypochlorous acid, ozone water and the like. These may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type. As the oxidizing agent, hydrogen peroxide is preferably used because it is relatively stable even after addition and there is no concern about contamination by halides or the like.
  • the content of the oxidizing agent is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 1.0% by mass or more, based on the total mass of the polishing liquid, from the viewpoint that the effect of improving the polishing rate can be easily obtained. , More preferably 2% by mass or more.
  • the content of the oxidizing agent is preferably 10.0% by mass or less, more preferably 7.0% by mass or less, based on the total mass of the polishing liquid, from the viewpoint of easily suppressing the etching rate of the tungsten material. , More preferably 5.0% by mass or less.
  • the iron ion feeder supplies iron ions into the polishing liquid for CMP.
  • the iron ion is preferably a ferric ion.
  • the iron ion feeder is, for example, a salt of iron, and may exist in a state of being dissociated between iron ions and an anion component derived from the iron ion feeder in the polishing liquid. That is, the polishing liquid containing the iron ion feeder contains iron ions.
  • the polishing liquid for CMP contains an iron ion feeder, that is, when the polishing liquid for CMP contains iron ions, the polishing rate of the tungsten material tends to be further improved.
  • the iron ion feeder may function as an oxidizing agent, but a compound corresponding to both the iron ion feeder and the oxidizing agent shall be regarded as an iron ion feeder in the present specification.
  • the iron ion feeder may be an inorganic salt or an organic salt.
  • the inorganic salt containing iron ions include iron nitrate, iron sulfate, iron borate, iron chloride, iron bromide, iron iodide, iron phosphate, iron fluoride and the like.
  • Organic salts containing iron ions include iron triate, iron dioxide, iron acetate, iron propionate, iron oxalate, iron malonate, iron succinate, iron malate, iron glutarate, iron tartrate, and lactic acid. Examples include iron and iron citrate.
  • These inorganic salts and organic salts may contain ligands such as ammonium and water, and may be hydrates and the like.
  • the iron ion feeder may be used alone or in combination of two or more.
  • iron nitrate and iron nitrates are preferable from the viewpoint of relatively little contamination of the polishing apparatus and the substrate, low cost and easy availability.
  • the content of the iron ion feeder may be adjusted so that the content of iron ions in the polishing liquid is within the following range.
  • the iron ion content is preferably 0.0003% by mass or more, more preferably 0.0005% by mass or more, based on the total mass of the polishing liquid, from the viewpoint of further improving the polishing rate of the tungsten material. , More preferably 0.001% by mass or more.
  • the iron ion content is less likely to cause decomposition and alteration of the oxidizing agent and the like, and it is easy to suppress a change in the polishing rate for the tungsten material after the CMP polishing liquid is stored at room temperature (for example, 25 ° C.) ( That is, from the viewpoint of (excellent in pot life), it is preferably 0.1% by mass or less, more preferably 0.05% by mass or less, and further preferably 0.01% by mass, based on the total mass of the polishing liquid. It is as follows. From these viewpoints, the iron ion content is, for example, 0.0003 to 0.1% by mass, 0.0005 to 0.05% by mass, or 0.001 to 0.01 based on the total mass of the polishing liquid. It may be% by mass.
  • the oxidizing agent contained in the polishing liquid tends to be kept in a stable state, and the effect of improving the polishing speed on the tungsten material tends to be stably exhibited.
  • the oxidizing agent is decomposed by the iron ions, and other additives (for example, anticorrosive agents) are altered during the decomposition of the oxidizing agent, so that the polishing liquid is decomposed.
  • the pot life tends to decrease, but when the polishing liquid contains an organic acid, the decomposition of the oxidizing agent can be suppressed.
  • an organic acid in the polishing liquid containing an oxidizing agent it is preferable to use an organic acid in the polishing liquid containing iron ions and an oxidizing agent.
  • the organic acid may be contained in the polishing liquid as a pH adjuster.
  • dissociation means that the proton (H +) is separated from at least one acid group (for example, carboxy group (-COOH)) of the organic acid in the polishing solution, and the acid group is an anionic group (for example, -COO). - ) Means that it exists in the state of).
  • a carboxy group is preferable from the viewpoint of facilitating the above effect.
  • the organic acid does not have a carbon-carbon unsaturated bond from the viewpoint that the oxidizing agent can be more stably maintained and the polishing rate of the tungsten material can be more stabilized.
  • the reason why the stability of the oxidant is improved by the fact that the organic acid does not have a carbon-carbon unsaturated bond is not clear, but since the reactivity of the carbon-carbon unsaturated bond is relatively high, the organic acid is carbon. -It is considered that one of the reasons is that the unsaturated carbon bond does not cause alteration due to the reaction with the oxidizing agent in the polishing liquid.
  • the organic acid is preferably a divalent or trivalent organic acid.
  • divalent or trivalent means the number of acid groups contained in the organic acid.
  • iron ions are chelated by a plurality of acid groups (for example, two or more dissociated acid groups) of the organic acid, which makes it easier to keep the oxidant more stable. Tend.
  • an organic acid having a dissociation rate of 1% or more at pH 2.5 is preferably used.
  • Such an organic acid is particularly suitable when the pH of the polishing liquid is 2.0 to 4.0. Since the dissociated organic acid is effective for chelating iron ions, the required amount of the organic acid can be reduced when the dissociation rate is 1% or more. From this point of view, the dissociation rate of the organic acid at pH 2.5 is more preferably 3% or more, still more preferably 10% or more.
  • the organic acid is preferably a divalent or trivalent organic acid having no carbon-carbon unsaturated bond, having a dissociation rate of 1% or more at pH 2.5, and being carbon-carbon unsaturated.
  • a divalent or trivalent organic acid having no bond is more preferable.
  • preferable organic acids include malonic acid (dissociation rate at pH 2.5: 41.4%), succinic acid (dissociation rate at pH 2.5: 3.1%), and glutaric acid (dissociation rate at pH 2.5). : 1.4%), adipic acid (dissociation rate at pH 2.5: 1.7%), malonic acid (dissociation rate at pH 2.5: 15.4%), citric acid (dissociation rate at pH 2.5: 19) .0%) and the like.
  • One of these organic acids may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.
  • the ratio of the number of molecules of the dissociated organic acid to one atom of iron ion is preferably 2.0 or more, more preferably 4 or more, from the viewpoint of sufficiently chelating the iron ion and enhancing the stability of the oxidizing agent. , More preferably 6 or more.
  • the number of molecules of the dissociated organic acid can be calculated from the dissociation rate of the organic acid.
  • the dissociation rate of the organic acid can be calculated based on the pH of the polishing solution and the acid dissociation constant of the organic acid.
  • the content of the organic acid is such that the ratio of the number of dissociated organic acids to one atom of the iron ion is within the above-mentioned range from the viewpoint of sufficiently chelating the iron ion of the organic acid and enhancing the stability of the oxidizing agent. It is preferable to be adjusted.
  • the iron ion content is 0.001% by mass
  • the pH of the polishing solution is 2.5
  • the dissociation rate of malonic acid at pH 2.5 is 41.4%. Therefore, the blending amount of malonic acid is preferably 0.009% by mass (two molecules of malonic acid dissociated with respect to one iron ion atom) or more.
  • the above-mentioned compounding amount is calculated by calculating the molar amount of iron ions from the atomic weight and compounding amount of iron ions, assuming that the molecular weight of malonic acid is 104.06 and the atomic weight of iron ions is 55.85. It was calculated from the dissociation rate and molecular weight, and the mixing ratio of malonic acid to 1 atom of iron ion.
  • the polishing liquid may contain an anticorrosive agent from the viewpoint of suppressing the etching rate of the tungsten material.
  • an anticorrosive agent a general azole-based anticorrosive agent, a compound represented by the following formula (1), or the like can be used.
  • an azole compound having no thiol group or carbon-carbon unsaturated bond or a compound represented by the following formula (1) is preferable, and the thiol group and carbon-carbon unsaturated bond are preferable.
  • An azole compound having no bond or a compound represented by the following formula (1) is more preferable.
  • the etching rate tends to increase and the pot life also tends to decrease. There is.
  • the cause of this is not clear, but one of the causes is that the oxidizing agent and the anticorrosive agent are altered by the reaction of the oxidizing agent in the polishing solution with the thiol group and / or the carbon-carbon unsaturated bond site. Conceivable.
  • the polishing liquid when the polishing liquid contains an oxidizing agent that reacts with a thiol group and / or a carbon-carbon unsaturated bond site, the polishing liquid does not have a thiol group or a carbon-carbon unsaturated bond.
  • H 2 N-X-COOH (1) [In the formula, X represents a hydrocarbon group having 1 or more carbon atoms, which may have a substituent. ]
  • the hydrocarbon group may be linear or branched.
  • the hydrocarbon group may be saturated or unsaturated, but is preferably saturated (has no carbon-carbon unsaturated bond).
  • the number of carbon atoms of the hydrocarbon group may be, for example, 1 to 16.
  • the substituent may be, for example, a group containing a halogen atom or a complex atom, but is preferably not a thiol group.
  • the hydrocarbon group is preferably a linear or branched alkylene group, more preferably a linear alkylene group.
  • Anticorrosive agents include glycine, 6-aminohexanoic acid, 1,2,4-triazole, 1H-tetrazole, 1,2,4-triazole-3-carbosamide, 3-amino-1,2,4-triazole, 4 -Amino-1,2,4-triazole, 5-methyltetrazole, 5-amino-1H-tetrazole, 1H-tetrazole-1-acetic acid, 1,5-pentamethylenetetrazole, 3,5-diamino-1,2, Examples thereof include 4-triazole, 1H-1,2,3-triazole, 1,2,4-triazolecarboxylic acid ethyl ester, 1,2,4-triazole-3-carboxylate methyl and derivatives thereof.
  • glycine, 6-aminohexanoic acid, 1,2,4-triazole and 4-amino-1,2,4-triazole are preferable from the viewpoint of easily suppressing the etching rate of the
  • the content of the anticorrosive agent is preferably 0.003% by mass or more, more preferably 0.005% by mass or more, based on the total mass of the polishing liquid, from the viewpoint of suppressing the etching rate of the tungsten film. It is more preferably 0.01% by mass or more, and particularly preferably 0.02% by mass or more.
  • the content of the anticorrosive agent is preferably 0.5% by mass or less, more preferably 0.%, based on the total mass of the polishing liquid, from the viewpoint of avoiding the difficulty in obtaining the effect of increasing the polishing rate of the tungsten material. It is 3% by mass or less, more preferably 0.2% by mass or less. From these viewpoints, it is 0.003 to 0.5% by mass, 0.005 to 0.3% by mass, 0.01% by mass to 0.3% by mass, or 0.02% by mass to 0.2% by mass. You can.
  • PH regulator As the pH adjuster, known organic acids, inorganic acids, organic bases, and inorganic bases can be used.
  • organic acid oxalic acid, malonic acid, tartaric acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, malic acid, citric acid, butanetetracarboxylic acid and the like
  • inorganic acid sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, hydrochloric acid and the like can be used. Two or more of these organic acids and inorganic acids may be used in combination.
  • organic base methylamine, ethylamine, propylamine, monoethanolamine, tetramethylammonium hydroxide and the like can be used.
  • inorganic base ammonia, sodium hydroxide, potassium hydroxide and the like can be used. Two or more of these organic bases and inorganic bases may be combined.
  • the polishing liquid may contain components other than those described above as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • the polishing liquid may contain an anionic surfactant such as polyacrylic acid, a cationic surfactant such as polyethyleneimine, and a modifier such as a nonionic surfactant such as polyglycerin and polyacrylamide. ..
  • the polishing liquid of the present embodiment contains abrasive grains containing silica, an oxidizing agent, an organic acid, and water, and the D50 of the abrasive grains is 50 to 115 nm, and the D90 of the abrasive grains is 100. It is ⁇ 200 nm, the difference between the above D90 and the above D50 (D90-D50) is 21 nm or more, and the content of abrasive grains containing silica is 1.0 to 5.0 based on the total mass of the polishing liquid.
  • a CMP polishing liquid having a mass% of mass and a pH of 2.0 to 4.0 is preferable, a CMP polishing liquid in which the abrasive grains containing silica are colloidal silica is more preferable, and an iron ion feeder is further contained.
  • a polishing liquid for CMP is more preferable.
  • the polishing liquid described above can be widely used as a polishing liquid used for CMP, but is particularly suitable as a polishing liquid for CMP for polishing a tungsten material.
  • a polishing liquid for CMP for polishing a tungsten material.
  • at least a second portion of a substrate for example, a substrate
  • the polishing liquid may be used to polish the first portion in addition to the second portion.
  • the first portion may be, for example, a part or all of a film (insulating film) containing an insulating material.
  • the insulating material include a silicon-based insulating material and an organic polymer-based insulating material.
  • silicon oxide for example, silicon dioxide obtained by using tetraethyl orthosilicate (TEOS)
  • silicon nitride silicon dioxide obtained by using tetraethyl orthosilicate (TEOS)
  • TEOS tetraethyl orthosilicate
  • silicon nitride, tetraethoxysilane, fluorosilicate glass, trimethylsilane, and dimethoxydimethylsilane are obtained as starting materials.
  • Organosilicate glass, silicon oxynitride, hydride silsesquioxane, silicon carbide, silicon nitride and the like can be mentioned.
  • the organic polymer-based insulating material include all-aromatic low-dielectric-
  • the second part may be, for example, a part or all of a film (tungsten film) containing a tungsten material.
  • tungsten film containing a tungsten material.
  • the tungsten material include tungsten, tungsten nitride, tungsten silicide, and tungsten alloy.
  • the content of tungsten in the tungsten material is preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, and further preferably 95% by mass or more.
  • the substrate may further include a third portion made of a barrier material between the first portion and the second portion.
  • the polishing liquid may be used to polish the third portion in addition to the second portion (further, the first portion).
  • the third portion may be, for example, a part or all of a film (barrier film) containing a barrier material.
  • the barrier material include tantalum, tantalum nitride, titanium, titanium nitride and the like.
  • Examples of the substrate as described above include a substrate applied to the wiring formation process by the damascene method.
  • the CMP polishing liquid of the above embodiment is suitable for the CMP polishing liquid used in the wiring forming process by the damascene method.
  • the polishing liquid for CMP may be stored or transported in the state of a dispersion containing the above-mentioned abrasive grains and a liquid medium.
  • the dispersion may be one obtained by removing a part of the liquid medium from the above-mentioned polishing liquid for CMP and concentrating it, or may be one obtained by diluting the above-mentioned polishing liquid for CMP with a liquid medium.
  • the polishing liquid for CMP may be stored or transported in a state in which a part of the liquid medium is removed and concentrated, or may be stored or transported in a state diluted by the liquid medium.
  • the dispersion may not contain abrasive grains containing silica and other components (additives) other than the liquid medium.
  • the polishing liquid for CMP is composed of a first liquid (a liquid containing abrasive grains containing silica and a liquid medium) and a second liquid (a liquid containing an additive and a liquid medium). It may be stored or transported in a separate set of polishing solutions. In this case, the first liquid and the second liquid may be mixed and used at the time of use. Further, the polishing liquid for CMP may be stored or transported in a state of being separated into abrasive grains and a liquid medium. In this case, the abrasive grains and the liquid medium may be mixed and used at the time of use.
  • the method for producing a polishing liquid for CMP of the present embodiment includes, for example, a step of mixing abrasive grains containing silica and a liquid medium.
  • the abrasive grains containing silica are blended so that the content of the abrasive grains containing silica is 1.0% by mass or more based on the total amount of the polishing liquid.
  • the silica-containing abrasive grains used in the above step have a D50 of 150 nm or less, a D90 of 100 nm or more, and a difference (D90-D50) between D90 and D50 of 21 nm or more.
  • the abrasive grains are dispersed in water so as to have a concentration similar to that of the abrasive grains in the polishing solution to obtain an aqueous dispersion, and the above-mentioned method is applied to the dispersion. Can be measured with. According to the method of this embodiment, the above-mentioned polishing liquid can be obtained.
  • the blending amount of the abrasive grains containing silica may be adjusted so that the content of the abrasive grains containing silica in the polishing liquid is within the above range. Further, the preferable range of the difference between D50, D90 and D90 and D50 of the abrasive grains containing silica is the same as the preferable range described for the above-mentioned polishing liquid.
  • components other than abrasive grains containing silica may be further mixed.
  • the blending amount of these components may be adjusted so that the content of each component in the polishing liquid is within the above-mentioned range.
  • the polishing liquid for CMP of the present embodiment may be obtained by diluting or concentrating a dispersion prepared in advance by mixing abrasive grains containing silica and a liquid medium. Further, the CMP polishing liquid of the present embodiment is a mixture of a first liquid containing silica-containing abrasive grains and a liquid medium and a second liquid containing an additive and a liquid medium, which are prepared in advance. It may be obtained by combining.
  • the polishing method of the present embodiment includes a step of removing a material to be polished (for example, a tungsten material) by CMP using the polishing liquid of the above embodiment.
  • a substrate such as a substrate
  • the polishing apparatus is generally provided with, for example, a polishing surface plate to which a polishing pad (polishing cloth) is attached and a motor or the like whose rotation speed can be changed, and a holder (head) for holding a substrate. Polishing equipment can be used.
  • the polishing pad is not particularly limited, but a general non-woven fabric, polyurethane foam, porous fluororesin, or the like can be used.
  • the polishing method of the present embodiment is, for example, a step of preparing a substrate provided with a material to be polished (preparation step), a step of arranging the substrate on a polishing pad (arrangement step), and a step of arranging the substrate using a polishing liquid. It includes a polishing process (polishing process).
  • polishing process polishing process
  • a substrate 100 including 2 and a third portion 3 provided between the first portion 1 and the second portion 2 is prepared (preparation step).
  • the second portion 2 is made of a tungsten material and is deposited to fill the recesses formed by the first and third portions.
  • the third portion 3 is made of a barrier material and is formed so as to follow the unevenness of the surface of the first portion 1.
  • the substrate 100 is arranged on the polishing pad 10 so that the surface of the second portion 2 opposite to the first portion 1 and the polishing pad 10 face each other. (Placement process).
  • the polishing liquid for CMP of the above embodiment is supplied between the polishing pad 10 and the base 100, and the polishing pad 10 and the base 100 are relatively moved.
  • the second portion 2 and the third portion 3 may be removed until the first portion 1 is exposed, or over-polishing may be performed to excessively polish the first portion 1.
  • over-polishing the flatness of the surface to be polished after polishing can be improved.
  • the substrate 200 shown in FIG. 1C can be obtained.
  • the polishing conditions are not particularly limited, but it is preferable that the rotation speed of the polishing surface plate is 200 rpm or less so that the substrate does not pop out.
  • the polishing pressure is preferably 3 to 100 kPa.
  • the polishing pressure is more preferably 5 to 50 kPa from the viewpoint that the uniformity of the polishing rate in the polishing surface becomes good and good flatness is obtained.
  • polishing pad In order to carry out CMP with the surface condition of the polishing pad always the same, it is preferable to carry out the conditioning step of the polishing pad before and / or during polishing.
  • a dresser with diamond particles is used to condition the polishing pad with a liquid containing at least water. Subsequently, it is preferable to carry out the polishing method of the present embodiment and further carry out a substrate cleaning step.
  • silica particles (colloidal silica) having D50 and D90 shown in Table 1 as abrasive grains containing silica A, B, C, D, E, F, G, H, I, J And K were used.
  • the silica particles D50 and D90 shown in Table 1 were measured at 25 ° C. using an apparatus (product name: DC24000) manufactured by Nippon Lucas Co., Ltd., which is a centrifugal particle size distribution meter.
  • a measurement sample obtained by diluting the silica particles with pure water so that the abrasive grain concentration (silica particle concentration) was 0.5 to 3.0% by mass was used.
  • Example 1 Malonic acid, iron nitrate nineahydrate and silica particles (silica particles A) were mixed with deionized water. Next, hydrogen peroxide was added to obtain a polishing liquid 1 for CMP. As shown in Table 2, the blending amount of each component is 0.04% by mass of malonic acid in the polishing liquid, 0.008% by mass of iron nitrate nineahydrate, and the content of silica particles A. The amount was adjusted to 1.0% by mass and the content of hydrogen peroxide was adjusted to 3.0% by mass.
  • Example 2 Except that the silica particles shown in Table 2 were used instead of the silica particles A, and the blending amount of the silica particles was adjusted so that the content of the silica particles in the polishing liquid was the value shown in Table 2. , CMP polishing liquids 2 to 6 were prepared in the same manner as in Example 2.
  • Polishing liquids 7 to 8 for CMP were prepared in the same manner as in Example 5 except that the organic acid was the organic acid shown in Table 3 and the blending amount of the organic acid was the blending amount shown in Table 3.
  • Example 9 Same as in Example 3 except that maleic acid was used instead of malonic acid and the blending amount of maleic acid was adjusted so that the content of maleic acid in the polishing liquid was 0.10% by mass. To prepare a polishing liquid 9 for CMP.
  • Example 10 A polishing liquid 7 for CMP was prepared in the same manner as in Example 3 except that the amount of iron nitrate nineahydrate was 0.04% by mass.
  • Polishing solutions 11 to 12 for CMP were prepared in the same manner as in Example 3 except that the anticorrosive agent was used as the anticorrosive agent shown in Table 3 and the blending amount of the anticorrosive agent was set as the blending amount shown in Table 3.
  • the dissociation rate of the organic acid in the polishing solution was determined based on the following formula, and the ratio of the number of molecules of the dissociated organic acid to one atom of iron ion was calculated.
  • polishing rates of the tungsten material and the insulating material were measured using the polishing solutions 1 to 18 for CMP.
  • the polishing rate was measured by polishing the following evaluation substrate under the following polishing conditions.
  • Substrate for polishing speed evaluation Substrate with tungsten film: 12-inch tungsten film substrate with 700 nm thick tungsten formed on a silicon substrate
  • Substrate with insulating film TEOS (tetraethoxysilane) with a thickness of 1000 nm formed on a silicon substrate 12 inch TEOS film substrate
  • Polishing pad IC1010 (Nitta Haas Co., Ltd.) Polishing pressure: 20.7 kPa Surface plate rotation speed: 93 rpm Head rotation speed: 87 rpm Amount of polishing liquid supplied for CMP: 300 ml Tungsten film polishing time: 30 seconds Insulating film (TEOS film) polishing time: 60 seconds
  • the polishing rate of the tungsten material was obtained by converting the film thickness difference between before and after CMP of the tungsten film from the electric resistance value using a resistance measuring instrument VR-120 / 08S (manufactured by Hitachi Kokusai Denki Co., Ltd.). The results are shown in Tables 2-4. In CMP under the same conditions, the polishing rate of the tungsten material is preferably 350 nm / min or more.
  • the polishing rate of the insulating material was measured by measuring the difference in film thickness of the insulating film (TEOS film) before and after CMP using an optical film thickness meter F50 (manufactured by Philmetrics). The results are shown in Tables 2-4.
  • the polishing rate of the insulating material is preferably 80 nm / min or less.
  • the ratio r of the polishing rate of the tungsten material to the polishing rate of the insulating material is preferably 5.0 or more.
  • the maintenance rate of the polishing rate of the tungsten material is the polishing rate (R1) of the tungsten material measured immediately after preparing the polishing solution for CMP (within 12 hours) and the polishing solution for CMP stored at room temperature (25 ° C.) for 1 week. From the polishing rate (R2) of the tungsten material measured in the same manner as in 1 above, it was calculated by the following formula. The results are shown in Tables 2-4.

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Abstract

シリカを含む砥粒と液状媒体とを含有するＣＭＰ用研磨液であって、砥粒の含有量が、研磨液の全量を基準として、１．０質量％以上であり、遠心分離法によって得られる質量基準の粒度分布において、砥粒のＤ５０が１５０ｎｍ以下であり、砥粒のＤ９０が１００ｎｍ以上であり、Ｄ９０とＤ５０との差が２１ｎｍ以上である、ＣＭＰ用研磨液。

Description

研磨液、分散体、研磨液の製造方法及び研磨方法
　本発明は、研磨液、分散体、研磨液の製造方法及び研磨方法に関する。
　近年、半導体集積回路（以下、「ＬＳＩ」という。）の高集積化、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」という。）法もその一つであり、ＬＳＩ製造工程、特に、多層配線形成工程における絶縁膜の平坦化、金属プラグの形成、埋め込み配線の形成等において頻繁に利用される技術である。
　一例として、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体（例えば基板）と、基体上に積層された絶縁材料を含む膜（以下、「絶縁膜」ともいう）とを有する積層体を準備する。次に、バリア材料を含む膜（以下、「バリア膜」ともいう）を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膜上の全体に、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）。
　近年、配線金属膜には、タングステン、タングステン合金等のタングステン材料が用いられるようになってきている。タングステン材料を含む膜（以下、「タングステン膜」ともいう）を用いたダマシン法による配線形成方法としては、例えば、タングステン膜の大部分を研磨する第一の研磨工程と、タングステン膜及びバリア膜を研磨する第二の研磨工程と、を備える方法が一般的であり、場合により、タングステン膜、バリア膜及び絶縁膜を研磨する第三の研磨工程（仕上げ研磨工程）が実施される。特許文献１には、上記方法（特に第一の研磨工程）において使用し得るとされるＣＭＰ用研磨液が開示されている。
特許第３８２２３３９号
　第一の研磨工程では、タングステン膜だけでなく、バリア膜及び絶縁膜を研磨する場合がある。第一の研磨工程に用いられるＣＭＰ用研磨液には、スループットの向上のためタングステン材料の研磨速度に優れるだけでなく、後続の第二の研磨工程で優れた平坦性を得るため、又は、絶縁膜が研磨され薄くなりすぎることで配線間の絶縁性が低くなりすぎることを抑制するため、絶縁材料の研磨速度に対するタングステン材料の研磨速度の比（タングステン材料の研磨速度／絶縁材料の研磨速度。以下、単に「研磨速度比」ともいう）にも優れることが求められる。
　一方、特許文献１の方法では、タングステン材料の研磨速度と上記研磨速度比を高度に両立することは困難であった。
　そこで、本発明は、優れた研磨速度で、且つ、絶縁材料に対して高い選択性で、タングステン材料を研磨することができるＣＭＰ用研磨液、当該研磨液用の分散体、当該研磨液の製造方法及び当該研磨液を用いた研磨方法を提供することを目的とする。
　本発明の一側面は、シリカを含む砥粒と液状媒体とを含有するＣＭＰ用研磨液であって、遠心分離法によって得られる質量基準の粒度分布において、砥粒のＤ５０は１５０ｎｍ以下であり、砥粒のＤ９０は１００ｎｍ以上であり、Ｄ９０とＤ５０との差は２１ｎｍ以上であり、砥粒の含有量が、研磨液の全量を基準として、１．０質量％以上である、ＣＭＰ用研磨液に関する。この研磨液によれば、優れた研磨速度で、且つ、絶縁材料に対して高い選択性で、タングステン材料を研磨することができる。すなわち、上記側面の研磨液によれば、タングステン材料の研磨速度と、研磨速度比（タングステン材料の研磨速度／絶縁材料の研磨速度）とを高度に両立することができる。
　砥粒の含有量は、研磨液の全量を基準として、５．０質量％以下であってよい。
　砥粒のＤ５０は５０ｎｍ以上であってよい。
　砥粒のＤ９０は２００ｎｍ以下であってよい。
　研磨液は酸化剤を更に含有してよい。この酸化剤は過酸化水素を含むものであってよい。
　研磨液は鉄イオン供給剤を更に含有してよい。この鉄イオン供給剤は、硝酸鉄及び硝酸鉄の水和物からなる群より選択される少なくとも一種を含むものであってよい。
　研磨液は有機酸を更に含有してよい。研磨液が有機酸を更に含有する場合、鉄イオン１原子に対する解離した有機酸の分子数の比は２．０以上であってよい。
　有機酸は、炭素－炭素不飽和結合を有しない、２価又は３価の有機酸であってよく、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、グルタル酸、リンゴ酸及びクエン酸からなる群より選択される少なくとも一種を含むものであってよい。
　研磨液は防食剤を更に含有してよい。この防食剤は、チオール基及び／又は炭素－炭素不飽和結合を有しないアゾール化合物を含んでよく、下記式（１）で表され、且つ、チオール基及び／又は炭素－炭素不飽和結合を有しない化合物を含んでよい。
　Ｈ２Ｎ－Ｘ－ＣＯＯＨ　　　（１）
［式（１）中、Ｘは、置換基を有していてもよい、炭素数が１以上の炭化水素基を示す。］
　防食剤は、１，２，４－トリアゾール、４－アミノ－１，２，４－トリアゾール、グリシン及び６－アミノヘキサン酸からなる群より選択される少なくとも一種を含むことが好ましい。
　研磨液のｐＨは、４．０以下であってよく、２．０以上であってよい。
　研磨液は、絶縁材料からなる第１の部分と、当該第１の部分上に設けられた、タングステン材料からなる第２の部分とを備える基体の、少なくとも第２の部分を研磨するために用いられる研磨液であってよい。
　本発明の他の一側面は、ＣＭＰ用研磨液に用いられる分散体であって、シリカを含む砥粒と液状媒体とを含有し、遠心分離法によって得られる質量基準の粒度分布において、砥粒のＤ５０が１５０ｎｍ以下であり、砥粒のＤ９０が１００ｎｍ以上であり、Ｄ９０とＤ５０との差が２１ｎｍ以上である、分散体に関する。この分散体によれば、タングステン材料の研磨速度と、研磨速度比（タングステン材料の研磨速度／絶縁材料の研磨速度）とを高度に両立することができるＣＭＰ用研磨液が得られる。
　本発明の他の一側面は、シリカを含む砥粒と液状媒体とを混合する工程を備える、ＣＭＰ用研磨液の製造方法であって、遠心分離法によって得られる質量基準の粒度分布において、砥粒のＤ５０が１５０ｎｍ以下であり、砥粒のＤ９０が１００ｎｍ以上であり、Ｄ９０とＤ５０との差が２１ｎｍ以上であり、上記工程では、砥粒の含有量が、研磨液の全量を基準として、１．０質量％以上となるように砥粒を配合する、ＣＭＰ用研磨液の製造方法に関する。この方法により得られる研磨液によれば、優れた研磨速度で、且つ、絶縁材料に対して高い選択性で、タングステン材料を研磨することができる。
　本発明の他の一側面は、絶縁材料からなる第１の部分と、当該第１の部分上に設けられた、タングステン材料からなる第２の部分とを備える基体を用意する工程と、第２の部分における第１の部分とは反対側の表面と研磨パッドとが対向するように、基体を研磨パッド上に配置する工程と、研磨パッドと基体との間に上記の研磨液を供給すると共に、研磨パッドと基体とを相対的に動かすことにより少なくとも第２の部分を研磨する工程と、を有する、基体の研磨方法に関する。この方法によれば、タングステン材料を優れた研磨速度で、且つ、絶縁材料に対して高い選択性で研磨することができる。
　本発明によれば、優れた研磨速度で、且つ、絶縁材料に対して高い選択性で、タングステン材料を研磨することができるＣＭＰ用研磨液、当該研磨液用の分散体、当該研磨液の製造方法及び当該研磨液を用いた研磨方法を提供することができる。
図１は、一実施形態の研磨方法を示す模式断面図である。
　本明細書において、「材料Ａの研磨速度」及び「材料Ａに対する研磨速度」とは、材料Ａからなる物質が研磨により除去される速度を意味する。本明細書において、「～」を用いて示された数値範囲は、「～」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階の数値範囲の上限値又は下限値は、他の段階の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。本明細書に例示する材料は、特に断らない限り、一種を単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。本明細書中、「ｐＨ」は、測定対象の温度が２５℃のときのｐＨと定義する。
　以下、本発明の好適な実施形態について説明する。ただし、本発明は下記実施形態に何ら限定されるものではない。
＜ＣＭＰ用研磨液＞
　本実施形態の研磨液は、化学機械研磨（ＣＭＰ）法に用いられる研磨液（ＣＭＰ用研磨液）であり、シリカを含む砥粒と液状媒体とを含有する。このＣＭＰ用研磨液において、シリカを含む砥粒の含有量は、研磨液の全量を基準として、１．０質量％以上である。また、遠心分離法によって得られる質量基準の粒度分布において、砥粒のＤ５０は１５０ｎｍ以下であり、砥粒のＤ９０は１００ｎｍ以上であり、Ｄ９０とＤ５０との差は２１ｎｍ以上である。
　Ｄ５０は、小粒径側から積算した粒子の相対重量が全粒子重量の５０％になるときの粒径であり、Ｄ９０は、小粒径側から積算した相対重量が全粒子重量の９０％になるときの粒径である。Ｄ５０及びＤ９０は、遠心式の粒度分布計である日本ルフト社製の装置（製品名：ＤＣ２４０００）を用いて、２５℃で測定し、得られた粒度分布から求められる。Ｄ５０及びＤ９０の測定は研磨液に配合する前のシリカを含む砥粒そのものを測定してもよいし、研磨液中のシリカを含む砥粒を測定してもよい。シリカを含む砥粒そのものを用いる場合は研磨液中の砥粒濃度と同程度に水で希釈して測定してもよい。
　上記本実施形態の研磨液によれば、タングステン材料を優れた研磨速度で、且つ、絶縁材料に対して高い選択性で研磨することができるという効果が奏される。シリカを含む砥粒の粒径を上記特定の範囲とすることで上記効果が得られることは、非常に意外な結果である。なぜなら、通常、タングステン材料に対する高い研磨速度を得るためには砥粒の平均粒子径をある程度大きくする必要があるが、この場合、絶縁材料に対する研磨速度も高くなる傾向がある。一方で、絶縁材料に対する研磨速度を低くするために砥粒の平均粒子径を小さくすると、タングステン材料に対する研磨速度も低下する。このように、タングステン材料に対する高い研磨速度と絶縁材料に対する低い研磨速度は相反する事象であり、砥粒の粒径を調整することでこれらを両立させることは困難であると考えられていた。しかし、本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、シリカを含む砥粒の量を１．０質量％以上とした場合において、Ｄ５０を１５０ｎｍ以下とした上で、Ｄ９０を１００ｎｍ以上とし、さらにＤ９０とＤ５０との差（Ｄ９０－Ｄ５０）を２１ｎｍ以上とすることで、タングステン材料を優れた研磨速度で研磨することができ、且つ、絶縁材料の研磨速度を抑制して、高い研磨速度比が得られることを見出した。
　ところで、ＣＭＰ用研磨液には、コスト低減、生産安定性等の観点から、長時間に渡り（例えば１週間程度）、研磨速度等の性能が安定している（ポットライフが長い）ことが望まれている。従来の研磨液では、研磨速度比を高めるために、ポリエチレンイミン、ポリアクリルアミド等の調整剤を用いる場合があるが、このような調整剤は、砥粒を凝集させやすく、研磨液の保管安定性を低下させる場合がある。一方、本実施形態の研磨液によれば、優れた研磨速度比が得られるため、上記のような調整剤を用いる必要がなく、より長いポットライフが得られやすい。
　ＣＭＰ用研磨液のｐＨは、タングステン材料のエッチング速度が高くなりすぎない観点、及び、上記本発明の効果がより顕著に奏される観点から、好ましくは４．０以下であり、より好ましくは３．８以下であり、更に好ましくは３．６以下である。ＣＭＰ用研磨液のｐＨは、３．４以下、３．２以下、３．０以下又は２．８以下であってもよい。タングステン材料のエッチング速度が高くなりすぎると、研磨後の表面が平坦化されにくくなるため、高い研磨速度と平坦性を両立することが難しくなる。ＣＭＰ用研磨液のｐＨは、研磨装置等に対する腐食の発生が抑制され、タングステン材料に対するエッチング速度を抑制する観点から、好ましくは２．０以上であり、より好ましくは２．２以上であり、更に好ましくは２．５以上である。これらの観点から、ＣＭＰ用研磨液のｐＨは、２．０～４．０、２．２～３．８又は２．５～３．６であってよい。ＣＭＰ用研磨液のｐＨは、実施例に記載の方法で測定することができる。
　本実施形態のＣＭＰ用研磨液は、シリカを含む砥粒及び液状媒体以外の他の成分を更に含んでいてよい。他の成分としては、酸化剤、鉄イオン供給剤、有機酸、防食剤、ｐＨ調整剤等が挙げられる。以下、ＣＭＰ用研磨液に含有される各成分について詳細に説明する。
（砥粒）
　シリカを含む砥粒としては、例えば、無定形シリカ、結晶性シリカ、溶融シリカ、球状シリカ、合成シリカ、中空シリカ、コロイダルシリカ等が挙げられる。これらの中でも、研磨対象の研磨後の表面にスクラッチ等の欠陥を生じさせにくくなり、被研磨面の平坦性をより向上させることができる観点から、コロイダルシリカが好ましい。
　シリカを含む砥粒におけるシリカの含有量は、研磨に必要な研磨速度が得られやすい観点から、８０質量％以上であってよく、９０質量％以上であってよく、９５質量％以上であってよく、９８質量％以上であってよく、９９質量％以上であってよい。シリカを含む砥粒は、シリカ以外の成分を含んでいてもよく、実質的にシリカからなっていてもよい。シリカを含む砥粒がシリカ以外の成分を含む場合、シリカを含む砥粒の最表面はシリカで構成されている（例えば、砥粒の表面がセリア等の他の成分で被覆されていない）ことが好ましい。なお、研磨液が、シリカを含む砥粒以外の砥粒を含有する場合、砥粒全体（研磨液に含まれる砥粒全体）を基準とするシリカの含有量が上記範囲であってよい。
　シリカを含む砥粒のＤ５０は、タングステン材料に対するより優れた研磨速度が得られる観点から、好ましくは１１５ｎｍ以下であり、より好ましくは１０５ｎｍ以下、更に好ましくは１００ｎｍ以下である。Ｄ５０は、９５ｎｍ以下、９０ｎｍ以下、８５ｎｍ以下又は８０ｎｍ以下であってもよい。Ｄ５０は、タングステン材料に対するより優れた研磨速度が得られる観点から、好ましくは５０ｎｍ以上であり、より好ましくは６０ｎｍ以上であり、更に好ましくは７０ｎｍ以上である。Ｄ５０は、７５ｎｍ以上、８０ｎｍ以上、８５ｎｍ以上又は９０ｎｍ以上であってもよい。これらの観点から、Ｄ５０は、例えば、５０～１５０ｎｍ、６０～１１５ｎｍ、又は７０～１００ｎｍであってよい。
　シリカを含む砥粒のＤ９０は、絶縁材料に対する研磨速度をより抑制することができ、より高い研磨速度比が得られる観点から、好ましくは１０５ｎｍ以上である。Ｄ９０は、１１０ｎｍ以上、１１５ｎｍ以上又は１２０ｎｍ以上であってもよい。Ｄ９０は、タングステン材料に対するより優れた研磨速度が得られる観点、及び、研磨対象の研磨後の表面にスクラッチ等の欠陥を生じさせにくくなり、被研磨面の平坦性をより向上させることができる観点から、好ましくは２００ｎｍ以下であり、より好ましくは１８０ｎｍ以下であり、更に好ましくは１６０ｎｍ以下である。Ｄ９０は、１４０ｎｍ以下又は１２５ｎｍ以下であってもよい。これらの観点から、Ｄ９０は、例えば、１００～２００ｎｍ、１０５～１８０ｎｍ、１１０～１６０ｎｍであってよい。
　上記Ｄ９０と上記Ｄ５０との差（Ｄ９０－Ｄ５０）は、より高い研磨速度比が得られる観点から、好ましくは２２ｎｍ以上である。差（Ｄ９０－Ｄ５０）は、２５ｎｍ以上、３０ｎｍ以上、３５ｎｍ以上、４０ｎｍ以上、４５ｎｍ以上又は５０ｎｍ以上であってもよい。差（Ｄ９０－Ｄ５０）は、より高い研磨速度比が得られる観点から、好ましくは９０ｎｍ以下であり、より好ましくは６０ｎｍ以下であり、更に好ましくは５５ｎｍ以下である。差（Ｄ９０－Ｄ５０）は、５０ｎｍ以下、４５ｎｍ以下又は４０ｎｍ以下であってもよい。これらの観点から、差（Ｄ９０－Ｄ５０）は、例えば、２２～９０ｎｍ、３０～６０ｎｍ又は３５～５５ｎｍであってよい。
　シリカを含む砥粒の含有量は、タングステン材料に対するより優れた研磨速度が得られる観点から、研磨液の全質量を基準として、好ましくは１．２質量％以上であり、より好ましくは１．５質量％以上であり、更に好ましくは１．９質量％以上であり、特に好ましくは２．３質量％以上である。シリカを含む砥粒の含有量が５．０質量％を超えると、タングステン材料に対する研磨速度の向上効果は得られにくくなるため、シリカを含む砥粒の含有量は、研磨液の全質量を基準として、５．０質量％以下であってよい。また、研磨対象の研磨後の表面にスクラッチ等の欠陥を生じさせにくくなる点では、研磨液の全質量を基準として、４．０質量％以下がより好ましく、３．０質量％以下が更に好ましい。これらの観点から、シリカを含む砥粒の含有量は、例えば、研磨液の全質量を基準として、１．０～５．０質量％、１．２～４．０質量％、１．５～３．０質量％、１．９～３．０質量％又は２．３～３．０質量％であってよい。
　研磨液は、本発明の効果を阻害しない限りにおいて、シリカを含む砥粒以外の砥粒を含んでいてもよい。
（液状媒体）
　液状媒体としては、特に制限はないが、脱イオン水、超純水等の水が好ましい。液状媒体の含有量は、他の構成成分の含有量を除いた研磨液の残部でよく、特に限定されない。
（酸化剤）
　酸化剤は、タングステン材料の研磨速度の向上に寄与する。すなわち、研磨液が酸化剤を含有する場合、タングステン材料の研磨速度がより向上する傾向がある。
　酸化剤としては、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、過ヨウ素酸カリウム、過硫酸アンモニウム、次亜塩素酸、オゾン水等が挙げられる。これらは一種を単独で用いてよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。酸化剤としては、添加後も比較的安定であり、ハロゲン化物等による汚染の懸念がない点で、過酸化水素が好ましく用いられる。
　酸化剤の含有量は、研磨速度の向上効果が得られ易い観点から、研磨液の全質量を基準として、好ましくは０．１質量％以上であり、より好ましくは１．０質量％以上であり、更に好ましくは２質量％以上である。酸化剤の含有量は、タングステン材料のエッチング速度を抑制しやすい観点から、研磨液の全質量を基準として、好ましくは１０．０質量％以下であり、より好ましくは７．０質量％以下であり、更に好ましくは５．０質量％以下である。
（鉄イオン供給剤）
　鉄イオン供給剤は、ＣＭＰ用研磨液中に鉄イオンを供給する。鉄イオンは、好ましくは第二鉄イオンである。鉄イオン供給剤は、例えば、鉄の塩であり、研磨液中では、鉄イオンと、鉄イオン供給剤由来のアニオン成分とに解離した状態で存在してよい。すなわち、鉄イオン供給剤を含有する研磨液は、鉄イオンを含む。ＣＭＰ用研磨液が鉄イオン供給剤を含有する場合、すなわち、ＣＭＰ用研磨液が鉄イオンを含む場合、タングステン材料の研磨速度がより向上する傾向がある。なお、鉄イオン供給剤は、酸化剤として機能する場合があるが、鉄イオン供給剤及び酸化剤の両方に該当する化合物は、本明細書では、鉄イオン供給剤に該当するものとする。
　鉄イオン供給剤は、無機塩であっても有機塩であってもよい。鉄イオンを含む無機塩としては、硝酸鉄、硫酸鉄、ほう化鉄、塩化鉄、臭化鉄、ヨウ化鉄、リン酸鉄、フッ化鉄等が挙げられる。鉄イオンを含む有機塩としては、三ぎ酸鉄、二ぎ酸鉄、酢酸鉄、プロピオン酸鉄、シュウ酸鉄、マロン酸鉄、コハク酸鉄、リンゴ酸鉄、グルタル酸鉄、酒石酸鉄、乳酸鉄、クエン酸鉄等が挙げられる。これらの無機塩及び有機塩は、アンモニウム、水等の配位子を含んでもよいし、水和物等であってもよい。鉄イオン供給剤は単独で用いてよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。上記の中でも、研磨装置、基体への汚染が比較的少なく、安価で入手しやすい観点から、硝酸鉄及び硝酸鉄類（水和物等）が好ましい。
　鉄イオン供給剤の含有量は、研磨液中の鉄イオンの含有量が下記範囲となるように調整してよい。鉄イオンの含有量は、タングステン材料の研磨速度をより向上させる観点から、研磨液の全質量を基準として、好ましくは０．０００３質量％以上であり、より好ましくは０．０００５質量％以上であり、更に好ましくは０．００１質量％以上である。鉄イオンの含有量は、酸化剤等の分解及び変質の発生が起こりにくく、ＣＭＰ用研磨液を室温（例えば２５℃）で保管した後のタングステン材料に対する研磨速度が変化することを抑制しやすい（すなわち、ポットライフに優れる）観点から、研磨液の全質量を基準として、好ましくは０．１質量％以下であり、より好ましくは０．０５質量％以下であり、更に好ましくは０．０１質量％以下である。これらの観点から、鉄イオンの含有量は、例えば、研磨液の全質量を基準として、０．０００３～０．１質量％、０．０００５～０．０５質量％又は０．００１～０．０１質量％であってよい。
　（有機酸）
　研磨液が有機酸を含む場合、研磨液に含まれる酸化剤が安定した状態で保たれやすくなり、タングステン材料に対する研磨速度の向上効果が安定的に奏される傾向がある。特に、鉄イオンと酸化剤とを含む研磨液では、酸化剤が鉄イオンによって分解され、また、酸化剤の分解の際に他の添加剤（例えば防食剤）が変質することで、研磨液のポットライフが減少する傾向があるが、研磨液が有機酸を含む場合には、上記酸化剤の分解を抑制することができる。そのため、本実施形態では、酸化剤を含む研磨液において有機酸を用いることが好ましく、鉄イオンと酸化剤とを含む研磨液において有機酸を用いることがより好ましい。なお、有機酸は、ｐＨ調整剤として研磨液に含有されてもよい。
　有機酸により上記効果が得られる理由は、定かではないが、有機酸が研磨液中で解離し、解離した有機酸が鉄イオンをキレートすることで鉄イオンによる酸化剤の分解を抑制することができると推察される。ここで、「解離」とは、研磨液中で有機酸が有する少なくとも１つの酸基（例えば、カルボキシ基（－ＣＯＯＨ））からプロトン（Ｈ＋）が離れ、酸基がアニオン性基（例えば－ＣＯＯ－）の状態で存在することを意味する。
　有機酸の酸基としては、上記効果が奏されやすくなる観点から、カルボキシ基が好ましい。
　有機酸は、酸化剤をより安定に保ちやすくなり、タングステン材料の研磨速度をより安定化することができる観点から、炭素－炭素不飽和結合を有しないことが好ましい。有機酸が炭素－炭素不飽和結合を有しないことで酸化剤の安定性が向上する原因は、明らかではないが、炭素－炭素不飽和結合部の反応性が比較的高いため、有機酸が炭素－炭素不飽和結合しないことで、研磨液中の酸化剤との反応による変質が起こらないことが一因と考えられる。
　有機酸は、２価又は３価の有機酸であることが好ましい。ここで「２価又は３価」とは、有機酸が有する酸基の数を意味する。有機酸が２価又は３価であると、有機酸が有する複数の酸基（例えば、解離した２以上の酸基）によって鉄イオンがキレートされることとなり、酸化剤をより安定に保ちやすくなる傾向がある。
　有機酸としては、ｐＨ２．５における解離率が１％以上となる有機酸が好ましく用いられる。このような有機酸は、研磨液のｐＨが２．０～４．０である場合に特に好適である。解離した有機酸が鉄イオンのキレートに有効であるため、解離率が１％以上であると、有機酸の必要量を少なくすることができる。この観点から、有機酸のｐＨ２．５における解離率は、より好ましくは３％以上であり、更に好ましくは１０％以上である。
　上記観点から、有機酸としては、炭素－炭素不飽和結合を有しない、２価又は３価の有機酸が好ましく、ｐＨ２．５における解離率が１％以上であり、且つ、炭素－炭素不飽和結合を有しない、２価又は３価の有機酸が更に好ましい。
　好ましい有機酸の具体例としては、マロン酸（ｐＨ２．５における解離率：４１．４％）、コハク酸（ｐＨ２．５における解離率：３．１％）、グルタル酸（ｐＨ２．５における解離率：１．４％）、アジピン酸（ｐＨ２．５における解離率：１．７％）、リンゴ酸（ｐＨ２．５における解離率：１５．４％）、クエン酸（ｐＨ２．５における解離率：１９．０％）等が挙げられる。これらの有機酸は一種を単独で用いてよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
　鉄イオン１原子に対する解離した有機酸の分子数の比は、鉄イオンを充分にキレートし、酸化剤の安定性を高める観点から、好ましくは２．０以上であり、より好ましくは４以上であり、更に好ましくは６以上である。解離した有機酸の分子数は、有機酸の解離率から算出できる。有機酸の解離率は、研磨液のｐＨ、有機酸の酸解離定数に基づき算出することができる。
　有機酸の含有量は、有機酸の鉄イオンを充分にキレートし、酸化剤の安定性を高める観点から、鉄イオン１原子に対する解離した有機酸の分子数の比が上述した範囲となるように調整されることが好ましい。例えば、有機酸としてマロン酸を用い、鉄イオンの含有量を０．００１質量％とし、研磨液のｐＨを２．５とする場合、マロン酸のｐＨ２．５における解離率は４１．４％であるため、マロン酸の配合量は好ましくは０．００９質量％（鉄イオン１原子に対して解離したマロン酸が２分子）以上である。なお、上記配合量は、マロン酸の分子量が１０４．０６、鉄イオンの原子量を５５．８５として、鉄イオンのモル量を鉄イオンの原子量と配合量から計算し、そのモル量、マロン酸の解離率及び分子量、並びに、鉄イオン１原子に対するマロン酸の配合比率から計算して求めた。
（防食剤）
　研磨液は、タングステン材料のエッチング速度を抑制する観点から、防食剤を含んでいてもよい。防食剤としては、一般的なアゾール系防食剤、下記式（１）で表される化合物等を使用することができる。ただし、ポットライフが低下することを防ぐ観点から、チオール基又は炭素－炭素不飽和結合を有しない、アゾール化合物又は下記式（１）で表される化合物が好ましく、チオール基及び炭素－炭素不飽和結合を有しない、アゾール化合物又は下記式（１）で表される化合物がより好ましい。チオール基及び／又は炭素－炭素不飽和結合を有する、アゾール化合物又は下記式（１）で表される化合物を用いた場合、エッチング速度が上昇してしまう傾向があり、さらにポットライフも低下する傾向がある。この原因は明らかではないが、研磨液中の酸化剤がチオール基及び／又は炭素－炭素不飽和結合部位と反応することで、酸化剤及び防食剤が変質してしまうことが原因の一つとして考えられる。したがって、本実施形態では、研磨液がチオール基及び／又は炭素－炭素不飽和結合部位と反応する酸化剤を含む場合において、研磨液が、チオール基又は炭素－炭素不飽和結合を有しないアゾール化合物、下記式（１）で表され、且つ、チオール基又は炭素－炭素不飽和結合を有しない化合物、チオール基及び炭素－炭素不飽和結合を有しないアゾール化合物、並びに、下記式（１）で表され、且つ、チオール基及び炭素－炭素不飽和結合を有しない化合物からなる群より選択される少なくとも一種を含むことが好ましい。
　Ｈ２Ｎ－Ｘ－ＣＯＯＨ　　　（１）
［式中、Ｘは、置換基を有していてもよい、炭素数が１以上の炭化水素基を示す。］
　式（１）中、炭化水素基は、直鎖状であってよく、分枝状であってもよい。炭化水素基は、飽和又は不飽和のいずれであってもよいが、飽和である（炭素－炭素不飽和結合を有しない）ことが好ましい。炭化水素基の炭素数は、例えば、１～１６であってよい。置換基は、例えば、ハロゲン原子、複素原子を含む基等であってよいが、チオール基でないこと好ましい。炭化水素基は、好ましくは、直鎖状又は分枝状のアルキレン基であり、より好ましくは直鎖状のアルキレン基である。
　防食剤としては、グリシン、６－アミノヘキサン酸、１，２，４－トリアゾール、１Ｈ－テトラゾール、１，２，４－トリアゾール－３－カルボサミド、３－アミノ－１，２，４－トリアゾール、４－アミノ－１，２，４－トリアゾール、５－メチルテトラゾール、５－アミノ－１Ｈ－テトラゾール、１Ｈ－テトラゾール－１－酢酸、１，５－ペンタメチレンテトラゾール、３，５－ジアミノ－１，２，４－トリアゾール、１Ｈ－１，２，３－トリアゾール、１，２，４－トリアゾールカルボン酸エチルエステル、１，２，４－トリアゾール－３－カルボン酸メチル及びこれらの誘導体が挙げられる。これらの中でも、タングステン材料のエッチング速度を抑制しやすい観点から、グリシン、６－アミノヘキサン酸、１，２，４－トリアゾール及び４－アミノ－１，２，４－トリアゾールが好ましい。
　防食剤の含有量は、タングステン膜のエッチング速度を抑制する観点から、研磨液の全質量を基準として、好ましくは０．００３質量％以上であり、より好ましくは０．００５質量％以上であり、更に好ましくは０．０１質量％以上であり、特に好ましくは０．０２質量％以上である。防食剤の含有量は、タングステン材料の研磨速度の上昇効果が得られ難くなること避ける観点から、研磨液の全質量を基準として、好ましくは０．５質量％以下であり、より好ましくは０．３質量％以下であり、更に好ましくは０．２質量％以下である。これらの観点から、０．００３～０．５質量％、０．００５～０．３質量％、０．０１質量％～０．３質量％又は０．０２質量％～０．２質量％であってよい。
（ｐＨ調整剤）
　ｐＨ調整剤としては、既知の有機酸、無機酸、有機塩基、無機塩基を用いることができる。
　有機酸としては、シュウ酸、マロン酸、酒石酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、リンゴ酸、クエン酸、ブタンテトラカルボン等を用いることができる。無機酸としては、硫酸、硝酸、リン酸、塩酸等を用いることができる。これらの有機酸と無機酸は二種以上を組み合わせて用いてよい。
　有機塩基としては、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、モノエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド等を用いることができる。無機塩基としては、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等を用いることができる。これらの有機塩基と無機塩基は二種以上を組み合わせてよい。
（その他の成分）
　研磨液は、本発明の効果を阻害しない限りにおいて、上述した成分以外の他の成分を含んでいてもよい。例えば、研磨液は、ポリアクリル酸等の陰イオン性界面活性剤、ポリエチレンイミン等のカチオン性界面活性剤、ポリグリセリン、ポリアクリルアミド等のノニオン性界面活性剤などの調整剤を含んでいてもよい。
　以上より、本実施形態の研磨液としては、シリカを含む砥粒と、酸化剤と、有機酸と、水とを含有し、砥粒のＤ５０が５０～１１５ｎｍであり、砥粒のＤ９０が１００～２００ｎｍであり、上記Ｄ９０と上記Ｄ５０との差（Ｄ９０－Ｄ５０）が２１ｎｍ以上であり、シリカを含む砥粒の含有量が、研磨液の全質量を基準として、１．０～５．０質量％であり、ｐＨが２．０～４．０であるＣＭＰ用研磨液が好ましく、上記シリカを含む砥粒がコロイダルシリカであるＣＭＰ用研磨液がより好ましく、鉄イオン供給剤を更に含有するＣＭＰ用研磨液が更に好ましい。
　以上説明した研磨液は、ＣＭＰに用いられる研磨液として広く使用可能であるが、特にタングステン材料を研磨するためのＣＭＰ用研磨液に好適である。具体的には、例えば、絶縁材料からなる第１の部分と、当該第１の部分上に設けられた、タングステン材料からなる第２の部分とを備える基体（例えば基板）の、少なくとも第２の部分を研磨するために用いられる。研磨液は、第２の部分に加えて第１の部分を研磨するために用いられてもよい。
　第１の部分は、例えば、絶縁材料を含む膜（絶縁膜）の一部又は全部であってよい。絶縁材料としては、例えば、シリコン系絶縁材料、有機ポリマ系絶縁材料等が挙げられる。シリコン系絶縁材料としては、酸化ケイ素（例えば、テトラエチルオルトケイ酸（ＴＥＯＳ）を用いて得られた二酸化ケイ素）、窒化ケイ素、テトラエトキシシラン、フルオロシリケートグラス、トリメチルシラン、ジメトキシジメチルシランを出発原料として得られるオルガノシリケートグラス、シリコンオキシナイトライド、水素化シルセスキオキサン、シリコンカーバイド、シリコンナイトライド等が挙げられる。有機ポリマ系絶縁材料としては、全芳香族系低誘電率絶縁材料等が挙げられる。
　第２の部分は、例えば、タングステン材料を含む膜（タングステン膜）の一部又は全部であってよい。タングステン材料としては、例えば、タングステン、窒化タングステン、タングステンシリサイド、タングステン合金が挙げられる。タングステン材料中のタングステンの含有量は、好ましくは８０質量％以上であり、より好ましくは９０質量％以上であり、更に好ましくは９５質量％以上である。
　基体は、第１の部分と第２の部分との間に、バリア材料からなる第３の部分を更に備えていてよい。研磨液は、第２の部分（更には第１の部分）に加えて第３の部分を研磨するために用いられてよい。第３の部分は、例えば、バリア材料を含む膜（バリア膜）の一部又は全部であってよい。バリア材料としては、例えば、タンタル、窒化タンタル、チタン、窒化チタン等が挙げられる。
　上記のような基体としては、ダマシン法による配線形成プロセスに適用される基板が挙げられる。換言すれば、上記実施形態のＣＭＰ用研磨液は、ダマシン法による配線形成プロセスに使用されるＣＭＰ用研磨液に好適である。
　ＣＭＰ用研磨液は、上述した砥粒と液状媒体とを含有する分散体の状態で保管又は運搬されてよい。分散体は、上述したＣＭＰ用研磨液から液状媒体の一部を除去し濃縮したものであってよく、上述したＣＭＰ用研磨液を液状媒体で希釈したものであってもよい。換言すれば、ＣＭＰ用研磨液は、液状媒体の一部を除去し濃縮した状態で保管又は運搬されてよく、液状媒体によって希釈された状態で保管又は運搬されてよい。分散体には、シリカを含む砥粒及び液状媒体以外の他の成分（添加剤）が含まれなくてもよい。例えば、ＣＭＰ用研磨液は、その構成成分が第１の液（シリカを含む砥粒と液状媒体とを含有する液）と第２の液（添加剤と液状媒体とを含有する液）とに分けられた、研磨液セットの状態で保管又は運搬されてもよい。この場合、使用時に第１の液と第２の液とを混ぜ合わせて使用してよい。また、ＣＭＰ用研磨液は、砥粒と、液状媒体と、に分けた状態で保管又は運搬されてもよい。この場合、使用時に砥粒と液状媒体を混ぜ合わせて使用してよい。
＜ＣＭＰ用研磨液の製造方法＞
　本実施形態のＣＭＰ用研磨液の製造方法は、例えば、シリカを含む砥粒と液状媒体とを混合する工程とを備える。上記工程では、シリカを含む砥粒の含有量が、研磨液の全量を基準として、１．０質量％以上となるようにシリカを含む砥粒を配合する。上記工程で使用するシリカを含む砥粒のＤ５０は１５０ｎｍ以下であり、Ｄ９０は１００ｎｍ以上であり、Ｄ９０とＤ５０との差（Ｄ９０－Ｄ５０）は２１ｎｍ以上である。Ｄ９０及びＤ５０は、上記砥粒を、研磨液中での砥粒濃度と同程度の濃度となるように水中に分散させて水分散液とし、当該分散液に対して上述した方法を適用することで測定することができる。本実施形態の方法によれば、上述した研磨液を得ることができる。
　シリカを含む砥粒の配合量は、研磨液中のシリカを含む砥粒の含有量が上述した範囲となるように調整してよい。また、シリカを含む砥粒のＤ５０、Ｄ９０及びＤ９０とＤ５０との差の好適な範囲は、上記研磨液に関して説明した好適な範囲と同じである。
　上記工程では、シリカを含む砥粒以外の他の成分（酸化剤、鉄イオン供給剤、有機酸、防食剤、ｐＨ調整剤等）を更に混合してよい。これらの成分の配合量は、研磨液中の各成分の含有量が上述した範囲となるように調整してよい。
　本実施形態のＣＭＰ用研磨液は、シリカを含む砥粒と液状媒体とを混合することにより予め調製した分散体を希釈又は濃縮することにより得てもよい。また、本実施形態のＣＭＰ用研磨液は、予め調製した、シリカを含む砥粒と液状媒体とを含有する第１の液、及び、添加剤と液状媒体とを含有する第２の液を混ぜ合わせることにより得てもよい。
＜研磨方法＞
　本実施形態の研磨方法は、上記実施形態の研磨液を用いて、被研磨材料（例えばタングステン材料等）をＣＭＰによって除去する工程を備える。本実施形態の研磨方法では、例えば、被研磨材料を備える基体（基板等）を、研磨装置を用いて研磨する。研磨装置としては、例えば、研磨パッド（研磨布）が貼り付けられ、回転数が変更可能なモータ等が取り付けられた研磨定盤と、基体を保持するホルダー（ヘッド）とを備える、一般的な研磨装置を使用することができる。研磨パッドとしては、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を使用することができる。
　本実施形態の研磨方法は、例えば、被研磨材料を備える基体を用意する工程（用意工程）と、当該基体を研磨パッド上に配置する工程（配置工程）と、研磨液を用いて当該基体を研磨する工程（研磨工程）と、を備える。以下では、被研磨材料を備える基体として上述した上述した第１の部分と第２の部分と第３の部分とを備える基体を用いる態様を例に挙げて、図１を用いて、本実施形態の研磨方法の詳細を説明する。
　まず、図１（ａ）に示すように、研磨前の基体として、表面に溝が形成された絶縁材料からなる第１の部分１と、第１の部分１上に設けられた第２の部分２と、第１の部分１と第２の部分２との間に設けられた第３の部分３とを備える基体（基板）１００を用意する（用意工程）。第２の部分２は、タングステン材料からなり、第１の部分と第３の部分によって形成された凹部を埋めるように堆積されている。第３の部分３は、バリア材料からなり、第１の部分１の表面の凹凸に追従するように形成されている。
　次に、図１（ｂ）に示すように、第２の部分２における第１の部分１とは反対側の表面と研磨パッド１０とが対向するように、基体１００を研磨パッド１０上に配置する（配置工程）。
　次に、基体１００を研磨パッド１０に押圧した状態で、研磨パッド１０と基体１００との間に上記実施形態のＣＭＰ用研磨液を供給すると共に、研磨パッド１０と基体１００とを相対的に動かすことにより少なくとも第２の部分を研磨する（研磨工程）。この際、第１の部分１が露出するまで第２の部分２及び第３の部分３を除去してもよく、第１の部分１を余分に研磨するオーバー研磨を行ってもよい。このようなオーバー研磨により、研磨後の被研磨面の平坦性を高めることができる。以上の操作により、図１（ｃ）に示す基体２００が得られる。
　研磨条件は、特に制限はないが、基体が飛び出さないように、研磨定盤の回転数を２００ｒｐｍ以下にすることが好ましい。タングステン材料を備える基体を用いる場合、研磨圧力は好ましくは３～１００ｋＰａである。研磨速度の研磨面内での均一性が良好となり、良好な平坦性が得られる観点から、研磨圧力は５～５０ｋＰａであることがより好ましい。研磨している間、研磨パッドにはＣＭＰ用研磨液をポンプ等で連続的に供給することが好ましい。この供給量に制限はないが、研磨パッドの表面が常に研磨液で覆われていることが好ましい。研磨パッドの表面状態を常に同一にしてＣＭＰを行うために、研磨の前及び／又は研磨中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パッドのコンディショニングを行う。続いて、本実施形態の研磨方法を実施し、さらに、基板洗浄工程を実施することが好ましい。
　以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
（砥粒の用意）
　以下の実施例及び比較例では、シリカを含む砥粒として、表１に示すＤ５０及びＤ９０を有するシリカ粒子（コロイダルシリカ）Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ及びＫを用いた。なお、表１に示すシリカ粒子のＤ５０及びＤ９０は、遠心式の粒度分布計である日本ルフト社製の装置（製品名：ＤＣ２４０００）を用いて、２５℃で測定した。測定には、シリカ粒子を、砥粒濃度（シリカ粒子濃度）が０．５～３．０質量％となるように純水で希釈して得た測定サンプルを用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
（実施例１）
　脱イオン水に、マロン酸、硝酸鉄九水和物及びシリカ粒子（シリカ粒子Ａ）を配合した。次いで、過酸化水素を加えてＣＭＰ用研磨液１を得た。各成分の配合量は表２に示す通り、研磨液中でのマロン酸の含有量が０．０４質量％、硝酸鉄九水和物の含有量が０．００８質量％、シリカ粒子Ａの含有量が１．０質量％、過酸化水素の含有量が３．０質量％となるように調整した。
（実施例２～６）
　シリカ粒子Ａに代えて表２に示すシリカ粒子を用いたこと、及び、研磨液中のシリカ粒子の含有量が表２に示す値となるように、シリカ粒子の配合量を調整したこと以外は、実施例２と同様にして、ＣＭＰ用研磨液２～６を作製した。
（実施例７～８）
　有機酸を表３に示す有機酸とし、有機酸の配合量を表３に示す配合量としたこと以外は、実施例５と同様にして、ＣＭＰ用研磨液７～８を作製した。
（実施例９）
　マロン酸に代えてマレイン酸を用いたこと、及び、研磨液中のマレイン酸の含有量が０．１０質量％となるようにマレイン酸の配合量を調整したこと以外は、実施例３と同様にして、ＣＭＰ用研磨液９を作製した。
（実施例１０）
　硝酸鉄九水和物量を０．０４質量％としたこと以外は、実施例３と同様にして、ＣＭＰ用研磨液７を作製した。
（実施例１１～１２）
　防食剤を表３に示す防食剤とし、防食剤の配合量を表３に示す配合量としたこと以外は、実施例３と同様にして、ＣＭＰ用研磨液１１～１２を作製した。
（比較例１～６）
　シリカ粒子Ａに代えて表４に示すシリカ粒子を用いたこと、及び、研磨液中のシリカ粒子の含有量が表４に示す値となるように、シリカ粒子の配合量を調整したこと以外は、実施例１と同様にして、ＣＭＰ用研磨液１３～１８を作製した。
＜評価＞
（粒度分布測定）
　ＣＭＰ用研磨液１～１８中のシリカ粒子のＤ５０及びＤ９０を、遠心式の粒度分布計である日本ルフト社製の装置（製品名：ＤＣ２４０００）を用いて、２５℃で測定した。結果を表２～４に示す。
（ｐＨ測定）
　ＣＭＰ用研磨液１～１８のｐＨを下記の条件で測定した。結果を表２～４に示す。
［測定条件］
　測定温度：２５℃
　測定装置：株式会社堀場製作所の製品名：Ｍｏｄｅｌ（Ｆ－５１）
　測定方法：フタル酸塩ｐＨ標準液（ｐＨ：４．０１）と、中性リン酸塩ｐＨ標準液（ｐＨ：６．８６）と、ホウ酸塩ｐＨ標準液（ｐＨ：９．１８）とをｐＨ標準液として用い、ｐＨメーターを３点校正した後、ｐＨメーターの電極を研磨剤に入れて、２分間以上経過して安定した後のｐＨを上記測定装置により測定した。
（有機酸の解離率の測定）
　以下の式に基づき研磨液中での有機酸の解離率を求め、鉄イオンの１原子に対する解離した有機酸の分子数の比を算出した。
有機酸の乖離率（％）＝１００×Ａ
Ａ＝（Ｋ１／Ｂ）×（１／（１＋Ｋ１／Ｂ＋Ｋ１×Ｋ２／Ｂ＾２））
Ｂ＝１０＾（－ｐＨ）
Ｋ１，Ｋ２＝有機酸の解離定数
（研磨速度評価）
　ＣＭＰ用研磨液１～１８を用いて、タングステン材料及び絶縁材料の研磨速度を測定した。研磨速度の測定は、以下の評価用基板を以下の研磨条件で研磨することにより行った。
［研磨速度評価用基板］
　タングステン膜を有する基板：シリコン基板上に厚さ７００ｎｍのタングステンが製膜された、１２インチタングステン膜基板
　絶縁膜を有する基板：シリコン基板上に厚さ１０００ｎｍのＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）が製膜された、１２インチＴＥＯＳ膜基板
［研磨条件］
　研磨パッド：ＩＣ１０１０（ニッタ・ハース株式会社）
　研磨圧力：２０．７ｋＰａ
　定盤回転数：９３ｒｐｍ
　ヘッド回転数：８７ｒｐｍ
　ＣＭＰ用研磨液供給量：３００ｍｌ
　タングステン膜の研磨時間：３０秒
　絶縁膜（ＴＥＯＳ膜）の研磨時間：６０秒
　タングステン材料の研磨速度は、タングステン膜のＣＭＰ前後での膜厚差を抵抗測定器ＶＲ－１２０／０８Ｓ（日立国際電気社製）を用いて電気抵抗値から換算して求めた。結果を表２～４に示す。なお、同一条件のＣＭＰにおいて、タングステン材料の研磨速度は３５０ｎｍ／ｍｉｎ以上であることが好ましい。
　絶縁材料（ＴＥＯＳ）の研磨速度は、絶縁膜（ＴＥＯＳ膜）のＣＭＰ前後での膜厚差を、光学式膜厚計Ｆ５０（フィルメトリクス社製）を用いて測定した。結果を表２～４に示す。なお、同一条件のＣＭＰにおいて、絶縁材料の研磨速度は８０ｎｍ／ｍｉｎ以下であることが好ましい。また、タングステン材料の研磨速度と絶縁材料の研磨速度の比ｒ（タングステン材料の研磨速度／絶縁材料の研磨速度）は５．０以上であることが好ましい。
（ポットライフ評価）
　ポットライフの指標として、ＣＭＰ用研磨液を室温で１週間保管した後のタングステン材料の研磨速度の維持率を評価した。タングステン材料の研磨速度の維持率は、ＣＭＰ用研磨液を調製した直後（１２時間以内）に測定したタングステン材料の研磨速度（Ｒ１）と、室温（２５℃）で１週間保管したＣＭＰ用研磨液で同様に測定したタングステン材料の研磨速度（Ｒ２）から、下記式により求めた。結果を表２～４に示す。なお、タングステン材料の研磨速度の維持率は、９５％以上であることが好ましい。
タングステン研磨速度維持率（％）＝１００×Ｒ１／Ｒ２
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　１…第１の部分１、２…第２の部分２、３…第３の部分、１０…研磨パッド、１００，２００…基板（基体）。

Claims (21)

  1. 　シリカを含む砥粒と液状媒体とを含有するＣＭＰ用研磨液であって、
    　遠心分離法によって得られる質量基準の粒度分布において、前記砥粒のＤ５０が１５０ｎｍ以下であり、前記砥粒のＤ９０が１００ｎｍ以上であり、前記Ｄ９０と前記Ｄ５０との差が２１ｎｍ以上であり、
    　前記砥粒の含有量が、前記研磨液の全量を基準として、１．０質量％以上である、ＣＭＰ用研磨液。
  2. 　前記砥粒の含有量が、前記研磨液の全量を基準として、５．０質量％以下である、請求項１に記載のＣＭＰ用研磨液。
  3. 　前記Ｄ５０が５０ｎｍ以上である、請求項１又は２に記載のＣＭＰ用研磨液。
  4. 　前記Ｄ９０が２００ｎｍ以下である、請求項１～３のいずれか一項に記載のＣＭＰ用研磨液。
  5. 　酸化剤を更に含有する、請求項１～４のいずれか一項に記載のＣＭＰ用研磨液。
  6. 　前記酸化剤が過酸化水素を含む、請求項５に記載のＣＭＰ用研磨液。
  7. 　鉄イオン供給剤を更に含有する、請求項１～６のいずれか一項に記載のＣＭＰ用研磨液。
  8. 　前記鉄イオン供給剤が、硝酸鉄及び硝酸鉄の水和物からなる群より選択される少なくとも一種を含む、請求項７に記載のＣＭＰ用研磨液。
  9. 　有機酸を更に含有し、鉄イオン１原子に対する解離した前記有機酸の分子数の比が２．０以上である、請求項７又は８に記載のＣＭＰ用研磨液。
  10. 　前記有機酸が、炭素－炭素不飽和結合を有しない、２価又は３価の有機酸である、請求項９に記載のＣＭＰ用研磨液。
  11. 　前記有機酸が、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、グルタル酸、リンゴ酸及びクエン酸からなる群より選択される少なくとも一種を含む、請求項９又は１０に記載のＣＭＰ用研磨液。
  12. 　防食剤を更に含有する、請求項１～１１のいずれか一項に記載のＣＭＰ用研磨液。
  13. 　前記防食剤が、チオール基及び／又は炭素－炭素不飽和結合を有しないアゾール化合物を含む、請求項１２に記載のＣＭＰ用研磨液。
  14. 　前記防食剤が、下記式（１）で表され、且つ、チオール基及び／又は炭素－炭素不飽和結合を有しない化合物を含む、請求項１２又は１３に記載のＣＭＰ用研磨液。
    　Ｈ２Ｎ－Ｘ－ＣＯＯＨ　　　（１）
    ［式（１）中、Ｘは、置換基を有していてもよい、炭素数が１以上の炭化水素基を示す。］
  15. 　前記防食剤が、１，２，４－トリアゾール、４－アミノ－１，２，４－トリアゾール、グリシン及び６－アミノヘキサン酸からなる群より選択される少なくとも一種を含む、請求項１２～１４のいずれか一項に記載のＣＭＰ用研磨液。
  16. 　ｐＨが４．０以下である、請求項１～１５のいずれか一項に記載のＣＭＰ用研磨液。
  17. 　ｐＨが２．０以上である、請求項１～１６のいずれか一項に記載のＣＭＰ用研磨液。
  18. 　絶縁材料からなる第１の部分と、当該第１の部分上に設けられた、タングステン材料からなる第２の部分とを備える基体の、少なくとも前記第２の部分を研磨するために用いられる、請求項１～１７のいずれか一項に記載のＣＭＰ用研磨液。
  19. 　ＣＭＰ用研磨液に用いられる分散体であって、
    　シリカを含む砥粒と液状媒体とを含有し、
    　遠心分離法によって得られる質量基準の粒度分布において、前記砥粒のＤ５０が１５０ｎｍ以下であり、前記砥粒のＤ９０が１００ｎｍ以上であり、前記Ｄ９０と前記Ｄ５０との差が２１ｎｍ以上である、分散体。
  20. 　シリカを含む砥粒と液状媒体とを混合する工程を備える、ＣＭＰ用研磨液の製造方法であって、
    　遠心分離法によって得られる質量基準の粒度分布において、前記砥粒のＤ５０が１５０ｎｍ以下であり、前記砥粒のＤ９０が１００ｎｍ以上であり、前記Ｄ９０と前記Ｄ５０との差が２１ｎｍ以上であり、
    　前記工程では、前記砥粒の含有量が、前記研磨液の全量を基準として、１．０質量％以上となるように前記砥粒を配合する、ＣＭＰ用研磨液の製造方法。
  21. 　絶縁材料からなる第１の部分と、当該第１の部分上に設けられた、タングステン材料からなる第２の部分とを備える基体を用意する工程と、
    　前記第２の部分における前記第１の部分とは反対側の表面と研磨パッドとが対向するように、前記基体を前記研磨パッド上に配置する工程と、
    　前記研磨パッドと前記基体との間に請求項１～１７のいずれか一項に記載の研磨液を供給すると共に、前記研磨パッドと前記基体とを相対的に動かすことにより少なくとも前記第２の部分を研磨する工程と、を有する、基体の研磨方法。
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