JP2007273910A - Polishing composition liquid - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polishing composition matter having superior dishing performance while maintaining a high polishing speed. <P>SOLUTION: This polishing composition liquid comprises following (a)-(c): (a) colloidal silica particles whose surface of silicon atom is partially coated with aluminum atoms; (b) a kind or more particles whose surface is charged with positive charges; and (c) water. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、研磨用組成液に関し、より詳細には、半導体デバイス製造における配線工程に用いられる研磨用組成液に関する。   The present invention relates to a polishing composition liquid, and more particularly to a polishing composition liquid used in a wiring process in semiconductor device manufacturing.

半導体集積回路(以下、適宜「LSI」と記す。)で代表される半導体デバイスの開発においては、小型化・高速化のため、近年配線の微細化と積層化による高密度化・高集積化が求められている。このための技術として化学的機械的研磨((Chemical Mechanical Polishing、以下、適宜「CMP」と記す。)等の種々の技術が用いられてきている。このCMPは層間絶縁膜等の被加工膜の表面平坦化、プラグ形成、埋め込み金属配線の形成等を行う場合に必須の技術であり、この技術を用いて、基板の平滑化や配線形成時の余分な金属薄膜の除去を行っている(例えば、特許文献1参照。)。   In the development of semiconductor devices typified by semiconductor integrated circuits (hereinafter referred to as “LSI” where appropriate), in recent years, miniaturization and stacking of wiring has led to higher density and higher integration for miniaturization and higher speed. It has been demanded. For this purpose, various techniques such as chemical mechanical polishing ((Chemical Mechanical Polishing, hereinafter referred to as “CMP” as appropriate)) have been used, which is used for processing a film to be processed such as an interlayer insulating film. This technique is essential when performing surface planarization, plug formation, formation of embedded metal wiring, etc., and this technique is used to smooth the substrate and remove excess metal thin film during wiring formation (for example, , See Patent Document 1).

CMPの一般的な方法は、円形の研磨定盤(プラテン)上に研磨パッドを貼り付け、研磨パッド表面を研磨液で浸して、パッドに基板(ウエハ)の表面を押しつけ、その裏面から所定の圧力(研磨圧力)を加えた状態で、研磨定盤及び基板の双方を回転させ、発生する機械的摩擦により基板の表面を平坦化するものである。   A general method of CMP is to apply a polishing pad on a circular polishing platen (platen), immerse the surface of the polishing pad with a polishing liquid, press the surface of the substrate (wafer) against the pad, In a state where pressure (polishing pressure) is applied, both the polishing platen and the substrate are rotated, and the surface of the substrate is flattened by the generated mechanical friction.

配線用の金属としては、従来からタングステン及びアルミニウムがインターコネクト構造体に汎用されてきた。しかしながら更なる高性能化を目指し、これらの金属より配線抵抗の低い銅を用いたLSIが開発されるようになった。この銅を配線する方法としては、ダマシン法が知られている(例えば、特許文献2参照。)。また、コンタクトホールと配線用溝とを同時に層間絶縁膜に形成し、両者に金属を埋め込むデュアルダマシン法が広く用いられるようになってきた。この銅配線用のターゲット材には、ファイブナイン以上の高純度銅ターゲットが出荷されてきた。   Conventionally, tungsten and aluminum have been widely used in interconnect structures as wiring metals. However, LSIs using copper, which has lower wiring resistance than these metals, have been developed with the aim of achieving higher performance. As a method for wiring this copper, a damascene method is known (for example, see Patent Document 2). Further, a dual damascene method in which a contact hole and a wiring trench are simultaneously formed in an interlayer insulating film and a metal is embedded in both has been widely used. As a target material for copper wiring, a high-purity copper target of five nines or more has been shipped.

しかしながら、近年は更なる高密度化を目指す配線の微細化に伴って、銅配線の導電性や電子特性などの向上が必要となり、それに伴って高純度銅に第3成分を添加した銅合金を用いることも検討されはじめてきている。同時に、これらの高精細で高純度の材料を汚染させることなく高生産性を発揮し得る高速金属研磨手段が求められている。銅金属の研磨においては、特に軟質の金属であるがため、中央のみがより深く研磨されて皿状のくぼみを生ずる現象(ディシング)、複数の配線金属面表面が皿状の凹部を形成する現象(エロージョン)や、研磨傷(スクラッチ)が発生し易く、益々高精度の研磨技術が要求されてきている。   However, in recent years, with the miniaturization of wiring aiming at further higher density, it has become necessary to improve the conductivity and electronic characteristics of copper wiring, and accordingly, a copper alloy in which a third component is added to high-purity copper is required. It is also beginning to be considered for use. At the same time, there is a need for high-speed metal polishing means that can exhibit high productivity without contaminating these high-definition and high-purity materials. In copper metal polishing, because it is a particularly soft metal, only the center is polished deeper and a dish-like dent is formed (dishing), and the surface of a plurality of wiring metal surfaces forms a dish-shaped recess. (Erosion) and polishing scratches (scratches) are likely to occur, and a highly accurate polishing technique is increasingly required.

更に、昨今は生産性向上のため、LSI製造時のウエハ径が益々大型化しており、現在は直径200mm以上が汎用されており、300mm以上の大きさでの製造も開始され始めた。このようなウエハの大型化に伴い、ウエハ中心部と周辺部とでの研磨速度の差異が生じ易くなり、ウエハ面内での研磨の均一性に対する要求が益々厳しくなってきている。
銅及び銅合金に対して機械的研磨手段を適用しない化学研磨方法が知られている(例えば、特許文献3参照。)。しかしながら化学的溶解作用のみによる化学研磨方法は、凸部の金属膜が選択的に化学的機械的に研磨するCMPに比べ、凹部の削れ込み、即ちディッシングなどの発生によりその平面性に大きな課題が残っている。
Furthermore, in recent years, the wafer diameter at the time of manufacturing LSIs has been increased to improve productivity. Currently, the diameter of 200 mm or more is widely used, and the manufacture of 300 mm or more has started. As the size of the wafer increases, the difference in polishing rate between the central portion and the peripheral portion of the wafer tends to occur, and the demand for uniformity of polishing within the wafer surface has become increasingly severe.
A chemical polishing method is known in which mechanical polishing means is not applied to copper and copper alloys (see, for example, Patent Document 3). However, the chemical polishing method using only the chemical dissolution action has a greater problem in flatness due to the occurrence of dishing of the recess, that is, the occurrence of dishing, as compared with CMP in which the metal film of the protrusion is selectively chemically and mechanically polished. Remaining.

また、LSI製造において銅配線使用時には、銅イオンが絶縁材料への拡散することを防止する目的で、配線部と絶縁層の間にバリア層と呼ばれる拡散防止層が一般に設けられる。バリア層は、TaN、TaSiN、Ta、TiN、Ti、Nb、W、WN、Co、Zr、ZrN、Ru及びCuTa合金から選ばれるバリア材料からなる1層又は2層以上から形成される。これらのバリア材料は、それ自体が導電性の性質を持っているため、リーク電流などのエラー発生を防ぐためには、絶縁層上のバリア材料は完全に除去されなければならない。この除去加工は金属配線材のバルク研磨と同様な方法によって達成されている(バリアCMP)。   In addition, when copper wiring is used in LSI manufacturing, a diffusion preventing layer called a barrier layer is generally provided between the wiring portion and the insulating layer in order to prevent copper ions from diffusing into the insulating material. The barrier layer is formed of one or more layers made of a barrier material selected from TaN, TaSiN, Ta, TiN, Ti, Nb, W, WN, Co, Zr, ZrN, Ru, and CuTa alloy. Since these barrier materials themselves have conductive properties, the barrier material on the insulating layer must be completely removed in order to prevent the occurrence of errors such as leakage current. This removal processing is achieved by a method similar to the bulk polishing of the metal wiring material (barrier CMP).

また、銅のバルク研磨では、特に幅広な金属配線部にディッシングが発生しやすいため、最終的な平坦化を達成するためには配線部とバリア部で研磨除去する量を調節できることが望ましい。このためバリア研磨用の研磨液には最適な銅/バリアメタルの研磨選択性を有することが望まれている。また、各レベルの配線層で配線ピッチや配線密度が異なるため、上記研磨選択性を適宜調整できることが更には望ましい。   Further, in bulk polishing of copper, dishing is likely to occur particularly in a wide metal wiring portion. Therefore, in order to achieve final planarization, it is desirable to be able to adjust the amount of polishing and removal in the wiring portion and the barrier portion. For this reason, it is desired that the polishing liquid for barrier polishing has an optimum copper / barrier metal polishing selectivity. Further, since the wiring pitch and the wiring density are different in each level of the wiring layer, it is further desirable that the polishing selectivity can be adjusted as appropriate.

CMPに用いる金属用研磨用組成液(研磨用組成液)は、一般には、固体砥粒(例えば、アルミナ、シリカ)と酸化剤(例えば、過酸化水素、過硫酸)とが含まれる。かかる研磨用組成液を用いたCMPの基本的なメカニズムは、酸化剤によって金属表面を酸化し、その酸化皮膜を砥粒で除去することで研磨しているものと考えられている(例えば、非特許文献1参照。)。   The metal polishing composition liquid (polishing composition liquid) used for CMP generally contains solid abrasive grains (for example, alumina, silica) and an oxidizing agent (for example, hydrogen peroxide, persulfuric acid). It is considered that the basic mechanism of CMP using such a polishing composition liquid is polishing by oxidizing the metal surface with an oxidizing agent and removing the oxide film with abrasive grains (for example, non-polishing). (See Patent Document 1).

しかしながら、このような固体砥粒を含む研磨用組成液を用いてCMPを行うと、研磨後に、半導体面に残留する研磨液を除去するために通常行なわれる洗浄工程において、固体砥粒を含有する研磨液を用いることによって、その洗浄工程が複雑となり、さらにその洗浄後の液(廃液)を処理するには固形分を分離する必要があるなどコスト面での問題点が存在する。   However, when CMP is performed using a polishing composition liquid containing such solid abrasive grains, it contains solid abrasive grains in a cleaning process usually performed to remove the polishing liquid remaining on the semiconductor surface after polishing. The use of the polishing liquid complicates the cleaning process, and there is a problem in terms of cost, for example, it is necessary to separate the solid content in order to process the liquid (waste liquid) after the cleaning.

これらを解決するひとつの手段として、例えば、砥粒を含まない研磨液とドライエッチングとの組み合わせによる金属表面研磨方法が開示されており(例えば、非特許文献2参照。)、また、過酸化水素/リンゴ酸/ベンゾトリアゾール/ポリアクリル酸アンモニウム及び水からなる研磨用組成液が開示されている(例えば、特許文献4参照。)。これらの方法によれば、半導体基体の凸部の金属膜が選択的にCMPされ、凹部に金属膜が残されて所望の導体パターンが得られる。従来の固体砥粒を含むよりもはるかに機械的に柔らかい研磨パッドとの摩擦によってCMPが進むため、スクラッチの発生は軽減されている。しかしながら、物理研磨力の低下のため、充分な研磨速度が得られにくいという欠点や金属残りが発生してしまう欠点を有している。   As one means for solving these problems, for example, a metal surface polishing method using a combination of a polishing liquid not containing abrasive grains and dry etching is disclosed (for example, see Non-Patent Document 2). A polishing composition liquid composed of / malic acid / benzotriazole / ammonium polyacrylate and water is disclosed (for example, see Patent Document 4). According to these methods, the metal film on the convex portion of the semiconductor substrate is selectively CMPed, and the metal film is left in the concave portion to obtain a desired conductor pattern. Since CMP proceeds by friction with a polishing pad that is much mechanically softer than that containing conventional solid abrasive grains, the occurrence of scratches is reduced. However, due to a decrease in physical polishing power, there is a drawback that it is difficult to obtain a sufficient polishing rate and that a metal residue is generated.

一方、砥粒を含む研磨液は高い研磨速度が得られ、金属の研磨クリア性が良好であるという特徴があるが、砥粒を含めることによってディッシングが進行したり、スクラッチが発生したりする問題があった。
米国特許4944836号明細書 特開平2−278822号公報 特開昭49−122432号公報 特開2001−127019号公報 ジャーナル・オブ・エレクトロケミカルソサエティ誌(Journal of Electrochemical Society)、1991年、第138巻、第11号、3460〜3464頁 ジャーナル・オブ・エレクトロケミカルソサエティ誌(Journal of Electrochemical Society)、2000年、第147巻、第10号、3907〜3913頁
On the other hand, a polishing liquid containing abrasive grains has a feature that a high polishing rate is obtained and metal polishing clearness is good, but there is a problem that dishing proceeds or scratches occur due to inclusion of abrasive grains. was there.
US Pat. No. 4,944,836 JP-A-2-278822 JP 49-122432 A JP 2001-127019 A Journal of Electrochemical Society, 1991, 138, 11, 3460-3464 Journal of Electrochemical Society, 2000, 147, 10, 3907-3913

本発明の目的は、高い研磨速度を維持しつつも、ディッシング性能の優れた研磨組成物を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a polishing composition having excellent dishing performance while maintaining a high polishing rate.

本発明者は、前記金属用研磨組成液に関わる問題について鋭意検討した結果、下記の研磨組成液により、前記問題を解決できることを見出し本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、下記の通りである。
As a result of intensive studies on the problems related to the metal polishing composition liquid, the present inventors have found that the problems can be solved by the following polishing composition liquid, and have completed the present invention.
That is, the present invention is as follows.

<1> 以下に記載の(a)〜(c)を含有することを特徴とする研磨用組成液。
(a)表面の珪素原子の少なくとも一部がアルミニウム原子で覆われているコロイダルシリカ粒子
(b)一種類以上の、表面が正電荷に帯電している粒子
(c)水
<2> 前記(b)一種類以上の、表面が正電荷に帯電している粒子は、コロイダルシリカを含むことを特徴とする<1>に記載の研磨用組成液。
<3> 前記(b)一種類以上の、表面が正電荷に帯電している粒子は、少なくとも表面の一部がアミノシランカップリング剤により表面修飾されているコロイダルシリカを含むことを特徴とする<1>又は<2>に記載の研磨用組成液。
<1> A polishing composition liquid comprising the following (a) to (c).
(A) Colloidal silica particles in which at least a part of the surface silicon atoms are covered with aluminum atoms (b) One or more types of particles whose surface is positively charged (c) Water <2> Said (b The polishing composition liquid according to <1>, wherein the one or more types of particles having a positively charged surface include colloidal silica.
<3> The (b) one or more kinds of particles whose surfaces are positively charged include colloidal silica in which at least a part of the surface is modified with an aminosilane coupling agent < Polishing composition liquid as described in 1> or <2>.

<4> 前記(b)一種類以上の、表面が正電荷に帯電している粒子は、ポリスチレンおよびスチレン共重合体、メタクリル樹脂あるいはアクリル樹脂およびこれらの共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリアセタール、飽和ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、フェノキシ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオレフィン、ポリビニルベンゼンからなる群から選択される少なくとも一種を含むことを特徴とする<1>に記載の研磨用組成液。
<5> 前記(a)表面の珪素原子の少なくとも一部がアルミニウム原子で覆われているコロイダルシリカ粒子の平均一次粒子径が20nm〜400nmの範囲であり、前記(b)一種類以上の、表面が正電荷に帯電している粒子の平均一次粒子径が3nm〜90nmの範囲であることを特徴とする<1>〜<4>のいずれか1つに記載の研磨用組成液。
<6> 前記(a)表面の珪素原子の少なくとも一部がアルミニウム原子で覆われているコロイダルシリカ粒子の平均一次粒子径が3nm〜90nmの範囲であり、前記(b)一種類以上の、表面が正電荷に帯電している粒子の平均一次粒子径が20nm〜400nmの範囲であることを特徴とする<1>〜<4>のいずれか1つに記載の研磨用組成液。
<7> pHが2〜9.5の範囲に調整されていることを特徴とする<1>〜<6>のいずれか1つに記載の研磨用組成液。
<4> One or more types of particles (b) whose surface is positively charged are polystyrene and styrene copolymers, methacrylic resins or acrylic resins and copolymers thereof, polyvinyl chloride, polyacetal, saturated The polishing composition liquid according to <1>, comprising at least one selected from the group consisting of polyester, polyamide, polyimide, polycarbonate, phenoxy resin, polyethylene, polypropylene, polyolefin, and polyvinylbenzene.
<5> The average primary particle diameter of colloidal silica particles in which at least part of silicon atoms on the surface (a) is covered with aluminum atoms is in the range of 20 nm to 400 nm, and (b) one or more types of surfaces <1>-<4> The polishing composition liquid according to any one of <1> to <4>, wherein an average primary particle diameter of particles positively charged is in the range of 3 nm to 90 nm.
<6> The average primary particle diameter of colloidal silica particles in which at least a part of silicon atoms on the surface (a) is covered with aluminum atoms is in the range of 3 nm to 90 nm, and (b) one or more types of surfaces <1>-<4> The polishing composition liquid according to any one of <1> to <4>, wherein an average primary particle size of particles positively charged is in the range of 20 nm to 400 nm.
<7> The polishing composition liquid according to any one of <1> to <6>, wherein the pH is adjusted to a range of 2 to 9.5.

本発明によれば、高い研磨速度を維持しつつも、ディッシング性能に優れた研磨用組成液を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a polishing composition liquid excellent in dishing performance while maintaining a high polishing rate.

[研磨用組成液]
本発明の研磨用組成液は、以下に記載の(a)〜(c)を含有する。
(a)表面の珪素原子の少なくとも一部がアルミニウム原子で覆われているコロイダルシリカ粒子
(b)一種類以上の、表面が正電荷に帯電している粒子
(c)水
[Polishing composition liquid]
The polishing composition liquid of the present invention contains (a) to (c) described below.
(A) Colloidal silica particles in which at least some of the silicon atoms on the surface are covered with aluminum atoms (b) One or more types of particles whose surface is positively charged (c) Water

<(a)表面の珪素原子の少なくとも一部がアルミニウム原子で覆われているコロイダルシリカ粒子>
本発明で用いられる表面の珪素原子の少なくとも一部がアルミニウム原子で覆われているコロイダルシリカ粒子は、本発明の金属用研磨液中で砥粒として機能するものであり、以下、本明細書において、適宜、特定コロイダルシリカ粒子と称する。
本発明において「表面の珪素原子の少なくとも一部がアルミニウム原子で覆われているコロイダルシリカ粒子」とは、配位数4の珪素原子を含むサイトを有するコロイダルシリカ表面に、アルミニウム原子が存在している状態の粒子を意味するものであり、該コロイダルシリカ表面に4個の酸素原子が配位したアルミニウム原子が結合し、アルミニウム原子が4配位の状態で固定された新たな表面が生成した状態であってもよく、また、表面に存在する珪素原子が一旦引き抜かれて、アルミニウム原子で覆われた新たな表面が生成した状態であってもよい。
<(A) Colloidal silica particles in which at least part of silicon atoms on the surface are covered with aluminum atoms>
The colloidal silica particles in which at least some of the silicon atoms on the surface used in the present invention are covered with aluminum atoms function as abrasive grains in the metal polishing slurry of the present invention. These are referred to as specific colloidal silica particles as appropriate.
In the present invention, “a colloidal silica particle in which at least a part of the surface silicon atoms are covered with aluminum atoms” means that the aluminum atoms are present on the surface of the colloidal silica having sites containing silicon atoms having a coordination number of 4. In which the aluminum atom having four oxygen atoms coordinated is bonded to the surface of the colloidal silica, and a new surface in which the aluminum atom is fixed in a four-coordinate state is formed. Alternatively, the silicon atoms present on the surface may be once extracted and a new surface covered with aluminum atoms may be generated.

特定コロイダルシリカ粒子の調製に用いられるコロイダルシリカとしては、粒子内部にアルカリ金属などの不純物を含有量が非常に低く、高純度のアルコキシシランの加水分解により得たコロイダルシリカであることがより好ましい。一方、ケイ酸アルカリ水溶液からアルカリを除去する方法で製造したコロイダルシリカも用いることができるものの、この場合、粒子の内部に残留するアルカリ金属が徐々に溶出し、研磨性能に影響を及ぼす懸念があるため、そのような観点からは、前記アルコキシシランの加水分解により得られたものが原料としてはより好ましい。   The colloidal silica used for the preparation of the specific colloidal silica particles is more preferably colloidal silica having a very low content of impurities such as alkali metals inside the particles and obtained by hydrolysis of high-purity alkoxysilane. On the other hand, although colloidal silica produced by a method of removing alkali from an alkali silicate aqueous solution can also be used, in this case, there is a concern that the alkali metal remaining in the particles gradually elutes and affects the polishing performance. Therefore, from such a viewpoint, a material obtained by hydrolysis of the alkoxysilane is more preferable as a raw material.

原料となるコロイダルシリカの粒径は、砥粒の使用目的に応じて適宜選択されるが、一般的には3〜400nm程度であり、好ましくは5〜150nmであり、更に好ましくは9〜120nmである。   The particle size of the colloidal silica used as a raw material is appropriately selected according to the purpose of use of the abrasive grains, but is generally about 3 to 400 nm, preferably 5 to 150 nm, and more preferably 9 to 120 nm. is there.

このようなコロイダルシリカ粒子表面のケイ素原子をアルミニウム原子に置換し、特定コロイダルシリカを得る方法としては、例えば、コロイダルシリカの分散液にアルミン酸アンモニウム等のアルミン酸化合物を添加する方法を好適に用いることができ、より具体的には、アルミン酸アルカリ水溶液を添加して得られたシリカゾルを80〜250℃で0.5〜20時間加熱し、陽イオン交換樹脂又は陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂に接触させる方法、酸性珪酸液とアルミニウム化合物水溶液をSiO2含有アルカリ水溶液又はアルカリ金属水酸化物水溶液に添加する方法、またはアルミニウム化合物が混在する酸性珪酸液をSiO2含有アルカリ水溶液又はアルカリ金属水酸化物水溶液に添加する方法、によって調製したアルミニウム化合物含有アルカリ性シリカゾルを陽イオン交換樹脂で処理して脱アルカリする方法が挙げられる。これらの方法は、特許第3463328号公報、特開昭63−123807号公報に詳細に記載され、この記載を本発明に適用することができる。 As a method for obtaining a specific colloidal silica by substituting silicon atoms on the surface of such colloidal silica particles with an aluminum atom, for example, a method of adding an aluminate compound such as ammonium aluminate to a dispersion of colloidal silica is preferably used. More specifically, the silica sol obtained by adding the aqueous alkali aluminate solution is heated at 80 to 250 ° C. for 0.5 to 20 hours, and the cation exchange resin or anion exchange with the cation exchange resin is performed. A method of contacting a resin, a method of adding an acidic silicic acid solution and an aluminum compound aqueous solution to a SiO 2 -containing alkaline aqueous solution or alkali metal hydroxide aqueous solution, or an acidic silicic acid solution containing an aluminum compound mixed with a SiO 2 -containing alkaline aqueous solution or alkaline metal water Aluminum prepared by a method of adding to an aqueous oxide solution A method of dealkalizing a compound-containing alkaline silica sol with a cation exchange resin is mentioned. These methods are described in detail in Japanese Patent No. 3463328 and Japanese Patent Laid-Open No. 63-123807, and this description can be applied to the present invention.

また、その他の方法として、コロイダルシリカの分散液にアルミニウムアルコキシドを添加する方法が挙げられる。
ここで用いるアルミニウムアルコキシドはいかなるものでもよいが、好ましくは、アルミニウムイソプロポキシド、アルミニウムブトキシド、アルミニウムメトキシド、アルミニウムエトキシドであり、特に好ましくはアルミニウムイソプロポキシド、アルミニウムブトキシドである。
As another method, a method of adding aluminum alkoxide to a dispersion of colloidal silica can be mentioned.
The aluminum alkoxide used here may be any, but is preferably aluminum isopropoxide, aluminum butoxide, aluminum methoxide, or aluminum ethoxide, and particularly preferably aluminum isopropoxide or aluminum butoxide.

特定コロイダルシリカ粒子は、4配位のアルミン酸イオンとコロイダルシリカ表面のシラノール基との反応によって生成したアルミノシリケイトサイトが負の電荷を固定し、粒子に負の大きなゼータポテンシャルを与えることによって、酸性においても分散性に優れている。したがって、前述の如き方法によって製造した特定コロイダルシリカ粒子は、アルミニウム原子が4個の酸素原子に配位された状態で存在することが重要である。   Specific colloidal silica particles are acidic by the aluminosilicate site generated by the reaction between tetracoordinate aluminate ions and silanol groups on the surface of the colloidal silica fixing negative charges, giving the particles a large negative zeta potential. Is also excellent in dispersibility. Therefore, it is important that the specific colloidal silica particles produced by the method as described above exist in a state where an aluminum atom is coordinated to four oxygen atoms.

このような構造即ち、コロイダルシリカ表面においてケイ素原子とアルミニウム原子との置換が生じていることは、例えば、砥粒のゼータ電位を測定することによって容易に確認することができる。   Such a structure, that is, the occurrence of substitution of silicon atoms and aluminum atoms on the colloidal silica surface can be easily confirmed, for example, by measuring the zeta potential of the abrasive grains.

コロイダルシリカ表面の珪素原子をアルミニウム原子に置換する量としては、コロイダルシリカの表面原子置換率(導入アルミニウム原子数/表面珪素原子サイト数)が、好ましくは0.001%以上20%以下、更に好ましくは0.01%以上10%以下、特に好ましくは0.1%以上5%以下である。
コロイダルシリカ表面の珪素原子をアルミニウム原子に置換する場合の、アルミニウム原子への置換量は、コロイダルシリカの分散液に添加するアルミン酸化合物、アルミニウムアルコキシドなどの添加量(濃度)を制御することにより、適宜制御することができる。
The amount of substitution of silicon atoms on the surface of colloidal silica with aluminum atoms is preferably such that the surface atom substitution rate (number of introduced aluminum atoms / number of surface silicon atom sites) of colloidal silica is 0.001% or more and 20% or less. Is from 0.01% to 10%, particularly preferably from 0.1% to 5%.
When the silicon atom on the surface of the colloidal silica is replaced with an aluminum atom, the substitution amount with the aluminum atom is controlled by controlling the addition amount (concentration) of an aluminate compound, aluminum alkoxide, etc. added to the colloidal silica dispersion. It can be appropriately controlled.

ここで、コロイダルシリカ表面へのアルミニウム原子の導入量(導入アルミニウム原子数/表面珪素原子サイト数)は、分散液中に添加したアルミニウム系化合物のうち、反応後に残存する未反応アルミニウム系化合物から消費されたアルミニウム系化合物の量を算出し、それらが100%反応したと仮定し、コロイダルシリカ直径から換算される表面積、コロイダルシリカの比重2.2、及び、単位表面積あたりのシラノール基数(5〜8個/nm2)から見積もることができ、実際の測定は、得られた特定コロイダルシリカ自体を元素分析し、アルミニウムが粒子内部に存在せず、表面に均一に薄くひろがると仮定し、上記コロイダルシリカの表面積/比重、及び、単位表面積あたりのシラノール基数を用いて求める。 Here, the amount of aluminum atoms introduced into the colloidal silica surface (number of introduced aluminum atoms / number of surface silicon atom sites) is consumed from the unreacted aluminum compound remaining after the reaction among the aluminum compounds added to the dispersion. The amount of the obtained aluminum compound was calculated, assuming that they reacted 100%, the surface area converted from the colloidal silica diameter, the specific gravity of colloidal silica 2.2, and the number of silanol groups per unit surface area (5-8 pieces / nm 2) it can be estimated from actual measurements obtained specific colloidal silica per se and elemental analysis, aluminum is not present inside the particles, assuming spread uniformly and thinly on the surface, the colloidal silica The surface area / specific gravity and the number of silanol groups per unit surface area are obtained.

具体的な製法としては例えば、コロイダルシリカを1〜50質量%の範囲で水に分散させ、該分散液にpH調整剤を加えてpHを7〜11に調整し、その後、室温近傍にて、アルミン酸アンモニウム水溶液添加し、その温度で1〜10時間攪拌する。その後、イオン交換や限外濾過などにより不純物を除去して、特定コロイダルシリカを得る方法が挙げられる。
得られた特定コロイダルシリカ粒子の平均一次粒子径は、3〜400nmが好ましく、5〜150nmが更に好ましく、9〜120nmが特に好ましい。
As a specific production method, for example, colloidal silica is dispersed in water in the range of 1 to 50% by mass, a pH adjuster is added to the dispersion to adjust the pH to 7 to 11, and then at around room temperature, Add aqueous ammonium aluminate and stir at that temperature for 1-10 hours. Then, the method of removing an impurity by ion exchange, ultrafiltration, etc., and obtaining specific colloidal silica is mentioned.
The average primary particle diameter of the obtained specific colloidal silica particles is preferably 3 to 400 nm, more preferably 5 to 150 nm, and particularly preferably 9 to 120 nm.

研磨用組成液の使用時の研磨液における特定コロイダルシリカ粒子の含有量は、好ましくは0.001質量%以上10質量%以下であり、更に好ましくは0.01質量%以上0.5質量%以下であり、特に好ましくは0.01質量%以上6質量%以下である。   The content of the specific colloidal silica particles in the polishing liquid when using the polishing composition liquid is preferably 0.001% by mass to 10% by mass, and more preferably 0.01% by mass to 0.5% by mass. Especially preferably, it is 0.01 mass% or more and 6 mass% or less.

<(b)一種類以上の、表面が正電荷に帯電している粒子>
前記一種類以上の、表面が正電荷に帯電している粒子は、例えば無機粒子や有機粒子表面にアンモニアやアンモニウム塩を吸着させる手段や、アミノ基を末端に有するカップリング剤によるカップリング処理や、表面がアミノ基を末端に有するようにグラフト処理することによって粒子表面に形成する手段、該粒子を等電位点以下のpH領域で扱うなどの手段によって、正電荷に帯電させることができる。
<(B) One or more types of particles whose surface is positively charged>
The one or more kinds of particles whose surfaces are positively charged include, for example, means for adsorbing ammonia or ammonium salt on the surface of inorganic particles or organic particles, coupling treatment with a coupling agent having an amino group at the end, The particles can be charged to a positive charge by means of forming the surface of the particles by grafting so that the surface has an amino group at the terminal, or by means of handling the particles in a pH region below the equipotential point.

カップリング処理としては、アミノシランカップリング剤を用いるカップリング処理が特に望ましく、市販のアミノシランカップリング剤(例えば、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−2(アミノエチル)3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−2(アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−2(アミノエチル)3−アミノプロピルトリエトキシシランなど)によりインテグラルブレンド法によって簡便に処理することができる。
また、グラフト処理ついては、例えば特許第2729850号に記載のグラフト処理を無機粒子や有機粒子の表面に施すことによって得ることができる。
As the coupling treatment, a coupling treatment using an aminosilane coupling agent is particularly desirable, and commercially available aminosilane coupling agents (for example, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, N-2 (aminoethyl) are used. ) 3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2 (aminoethyl) 3-aminopropyltrimethoxysilane, N-2 (aminoethyl) 3-aminopropyltriethoxysilane, and the like) are simply treated by an integral blend method. be able to.
Further, the grafting treatment can be obtained, for example, by applying the grafting treatment described in Japanese Patent No. 2729850 to the surface of inorganic particles or organic particles.

前記表面が正電荷に帯電している粒子を構成する無機粒子や有機粒子としては、コロイダルシリカを含むことが特に好ましい。コロイダルシリカを含む場合の表面が正電荷に帯電している粒子全体におけるコロイダルシリカの含有量は、10質量%以上であることが好ましく、25質量%以上であることがより好ましい。   It is particularly preferable that the inorganic particles or the organic particles constituting the particles having a positively charged surface include colloidal silica. The content of colloidal silica in the entire particles having a positively charged surface when containing colloidal silica is preferably 10% by mass or more, and more preferably 25% by mass or more.

また、前記表面が正電荷に帯電している粒子を構成する無機粒子や有機粒子としてのコロイダルシリカは、少なくとも表面の一部がアミノシランカップリング剤により表面修飾されていることが好ましい。この場合のアミノシランカップリング剤としては、前述のアミノシランカップリング剤が挙げられる。   In addition, it is preferable that at least a part of the surface of the colloidal silica as the inorganic particles or organic particles constituting the particles having positively charged surfaces is surface-modified with an aminosilane coupling agent. Examples of the aminosilane coupling agent in this case include the aminosilane coupling agents described above.

一方、前記表面が正電荷に帯電している粒子を構成する無機粒子や有機粒子は、ポリスチレンおよびスチレン共重合体、ポリメタクリレート等のメタクリル樹脂あるいはアクリル樹脂およびこれらの共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリアセタール、飽和ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、フェノキシ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオレフィン、ポリビニルベンゼンからなる群から選択される少なくとも一種を含むことが好ましく、この中でもポリスチレン、アクリル樹脂、ジビニルベンゼンおよびこれらの共重合体を含むことが好ましい。   On the other hand, inorganic particles and organic particles constituting the particles whose surface is charged to a positive charge are polystyrene and styrene copolymers, methacrylic resins such as polymethacrylate or acrylic resins and copolymers thereof, polyvinyl chloride, It is preferable to include at least one selected from the group consisting of polyacetal, saturated polyester, polyamide, polyimide, polycarbonate, phenoxy resin, polyethylene, polypropylene, polyolefin, and polyvinylbenzene, and among them, polystyrene, acrylic resin, divinylbenzene, and a combination thereof. It is preferable to contain a polymer.

前記表面が正電荷に帯電している粒子の平均一次粒子径は、3〜400nmであることが好ましく、9〜320nmであることがより好ましく、20〜820nmであることが更に好ましい。   The average primary particle diameter of the particles whose surface is positively charged is preferably 3 to 400 nm, more preferably 9 to 320 nm, and still more preferably 20 to 820 nm.

本発明の研磨用組成液においては、前記(a)表面の珪素原子の少なくとも一部がアルミニウム原子で覆われているコロイダルシリカ粒子の平均一次粒子径が20nm〜400nmの範囲であり、前記(b)一種類以上の、表面が正電荷に帯電している粒子の平均一次粒子径が3nm〜90nmの範囲であることが好ましい。また、前記(a)表面の珪素原子の少なくとも一部がアルミニウム原子で覆われているコロイダルシリカ粒子の平均一次粒子径が3nm〜90nmの範囲であり、前記(b)一種類以上の、表面が正電荷に帯電している粒子の平均一次粒子径が20nm〜400nmの範囲であることが好ましい。   In the polishing composition liquid of the present invention, the average primary particle diameter of the colloidal silica particles in which at least part of the silicon atoms on the surface (a) is covered with aluminum atoms is in the range of 20 nm to 400 nm, ) It is preferable that the average primary particle diameter of one or more kinds of particles whose surface is positively charged is in the range of 3 nm to 90 nm. The average primary particle diameter of the colloidal silica particles in which at least a part of silicon atoms on the surface (a) is covered with aluminum atoms is in the range of 3 nm to 90 nm, and (b) one or more types of surfaces are The average primary particle diameter of the positively charged particles is preferably in the range of 20 nm to 400 nm.

前記表面が正電荷に帯電している粒子は、前記特定コロイダルシリカと逆電荷を持つために研磨用組成液中では双方がヘテロ凝集していると考えられ、(a)表面の珪素原子の少なくとも一部がアルミニウム原子で覆われているコロイダルシリカ粒子、及び(b)一種類以上の、表面が正電荷に帯電している粒子を含有する本発明の研磨用組成液を走査型電子顕微鏡写真で観察すると、双方の粒子が選択性よく吸着している様子を確認することができる。   The particles having a positively charged surface are considered to be hetero-aggregated in the polishing composition liquid because they have a reverse charge to the specific colloidal silica, and (a) at least of silicon atoms on the surface A scanning electron micrograph of the polishing composition liquid of the present invention containing colloidal silica particles partially covered with aluminum atoms, and (b) one or more kinds of particles having a positively charged surface. When observed, it can be confirmed that both particles are adsorbed with high selectivity.

なお、前記表面が正電荷に帯電している粒子の表面電位は、水系スラリーの状態でζ電位計(大塚電子製、ELS−Z1)によって簡便に測定することができる。測定に際しては少なくとも負電荷を持つ特定コロイダルシリカを含有させない条件が、正確な「粒子表面が正電荷に帯電している一種類以上の粒子」の表面電位の測定に必要である。本発明に用いる表面が正電荷に帯電している粒子の表面電位は+3mV以上+100mV以下が望ましく、更には+5mV以上+90mV以下がヘテロ凝集のコントロール性という点で望ましい。   The surface potential of the particles whose surface is charged to a positive charge can be easily measured with a ζ potentiometer (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd., ELS-Z1) in the state of an aqueous slurry. At the time of measurement, the condition that at least the specific colloidal silica having a negative charge is not contained is necessary for accurate measurement of the surface potential of “one or more kinds of particles whose particle surface is positively charged”. The surface potential of particles having a positively charged surface used in the present invention is preferably from +3 mV to +100 mV, and more preferably from +5 mV to +90 mV in terms of controllability of heteroaggregation.

前記コロイダルシリカと前記表面が正電荷に帯電している粒子が形成するヘテロ凝集粒子は、その粒子径に比較して大きな比表面積を持っており、ヘテロ凝集時には高研磨速度が得られ、研磨関与後にヘテロ凝集が解けることで研磨に再び関与する粒子数が増し、被研磨面をより均一に除去することができると考えられる。被研磨面を均一に除去することで、例えば金属配線のCMPでは除去する金属のクリア性が良好になり、従来よりも早い地点で研磨を終わらせることができ、これがディッシング低減につながるものと思われる。   Hetero-aggregated particles formed by the colloidal silica and particles whose surface is positively charged have a large specific surface area compared to the particle diameter, and at the time of hetero-aggregation, a high polishing rate is obtained, and polishing is involved. It is considered that the number of particles re-participating in the polishing is increased by removing the heteroaggregation later, and the surface to be polished can be removed more uniformly. By removing the surface to be polished uniformly, for example, in the CMP of metal wiring, the clearness of the metal to be removed becomes good, and polishing can be finished at a point earlier than before, which seems to lead to reduction of dishing. It is.

研磨用組成液の使用時の研磨液における前記表面が正電荷に帯電している粒子の含有量は、好ましくは0.001質量%以上50質量%以下であり、更に好ましくは0.03質量%以上20質量%以下である。   The content of the particles whose surface is positively charged in the polishing liquid when using the polishing composition liquid is preferably 0.001% by mass or more and 50% by mass or less, more preferably 0.03% by mass. It is 20 mass% or less.

(砥粒)
本発明では、(a)表面の珪素原子の少なくとも一部がアルミニウム原子で覆われているコロイダルシリカ粒子、及び(b)一種類以上の、表面が正電荷に帯電している粒子以外に次の砥粒を含むことができる。即ち、酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化チタン、酸化ケイ素等の酸化物、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化アルミニウムや、ポリスチレンおよびスチレン共重合体、ポリメタクリレート等のメタクリル樹脂あるいはアクリル樹脂およびこれらの共重合体、ポリビニルベンゼン、ポリ塩化ビニル、ポリアセタール、飽和ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、フェノキシ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオレフィン、およびこれらの共重合体から成る有機ポリマーを含有することができる。
(Abrasive grains)
In the present invention, in addition to (a) colloidal silica particles in which at least part of silicon atoms on the surface is covered with aluminum atoms, and (b) one or more kinds of particles whose surface is charged to a positive charge, the following: Abrasive grains can be included. That is, oxides such as aluminum oxide, cerium oxide, titanium oxide, silicon oxide, silicon nitride, silicon carbide, aluminum nitride, methacrylic resins such as polystyrene and styrene copolymers, polymethacrylates or acrylic resins, and copolymers thereof , Polyvinylbenzene, polyvinyl chloride, polyacetal, saturated polyester, polyamide, polyimide, polycarbonate, phenoxy resin, polyethylene, polypropylene, polyolefin, and an organic polymer composed of a copolymer thereof.

このような(a)表面の珪素原子の少なくとも一部がアルミニウム原子で覆われているコロイダルシリカ粒子、及び(b)一種類以上の、表面が正電荷に帯電している粒子以外の砥粒の合計含有量は、研磨用組成液の使用時の研磨液において、50質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましい。   Such (a) colloidal silica particles in which at least some of the silicon atoms on the surface are covered with aluminum atoms, and (b) one or more types of abrasive grains other than particles having a positively charged surface. The total content is preferably 50% by mass or less, and more preferably 20% by mass or less in the polishing liquid when the polishing composition liquid is used.

(複素環化合物)
本発明の研磨用組成液は、金属が研磨対象に含まれる場合に、金属に不動態膜を形成する機能として、複素環化合物を含有することができる。
(Heterocyclic compound)
The polishing composition liquid of the present invention can contain a heterocyclic compound as a function of forming a passive film on a metal when the metal is included in the object to be polished.

ここで、「複素環化合物」とはヘテロ原子を1個以上含んだ複素環を有する化合物である。ヘテロ原子とは、炭素原子、又は水素原子以外の原子を意味する。複素環とはヘテロ原子を少なくとも一つ持つ環状化合物を意味する。ヘテロ原子は複素環の環系の構成部分を形成する原子のみを意味し、環系に対して外部に位置していたり、少なくとも一つの非共役単結合により環系から分離していたり、環系のさらなる置換基の一部分であるような原子は意味しない。   Here, the “heterocyclic compound” is a compound having a heterocyclic ring containing one or more heteroatoms. A hetero atom means an atom other than a carbon atom or a hydrogen atom. A heterocycle means a cyclic compound having at least one heteroatom. A heteroatom means only those atoms that form part of a heterocyclic ring system, either external to the ring system, separated from the ring system by at least one non-conjugated single bond, Atoms that are part of a further substituent of are not meant.

ヘテロ原子として好ましくは、窒素原子、硫黄原子、酸素原子、セレン原子、テルル原子、リン原子、ケイ素原子、及びホウ素原子であり、さらに好ましくは、窒素原子、硫黄原子、酸素原子、及びセレン原子であり、特に好ましくは、窒素原子、硫黄原子、及び酸素原子であり、最も好ましくは窒素原子、及び硫黄原子である。   A hetero atom is preferably a nitrogen atom, a sulfur atom, an oxygen atom, a selenium atom, a tellurium atom, a phosphorus atom, a silicon atom, and a boron atom, and more preferably a nitrogen atom, a sulfur atom, an oxygen atom, and a selenium atom. And particularly preferably a nitrogen atom, a sulfur atom and an oxygen atom, and most preferably a nitrogen atom and a sulfur atom.

まず、母核となる複素環について述べる。
本発明で用いる複素環化合物の複素環の環員数は特に限定されず、単環化合物あっても縮合環を有する多環化合物であっても良い。単環の場合の員数は、好ましくは3〜8であり、さらに好ましくは5〜7であり、特に好ましくは5、及び6である。また、縮合環を有する場合の環数は、好ましくは2〜4であり、さらに好ましくは2または3である。
First, the heterocyclic ring that is the mother nucleus is described.
The number of members of the heterocyclic ring of the heterocyclic compound used in the present invention is not particularly limited, and may be a monocyclic compound or a polycyclic compound having a condensed ring. The number of members in the case of a single ring is preferably 3 to 8, more preferably 5 to 7, and particularly preferably 5 and 6. Further, the number of rings in the case of having a condensed ring is preferably 2 to 4, and more preferably 2 or 3.

これらの複素環として具体的に、以下のものが挙げられる。但し、これらに限定されるものではない。
ピロール環、チオフェン環、フラン環、ピラン環、チオピラン環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、ピロリジン環、ピラゾリジン環、イミダゾリジン環、イソオキサゾリジン環、イソチアゾリジン環、ピペリジン環、ピペラジン環、モルホリン環、チオモルホリン環、クロマン環、チオクロマン環、イソクロマン環、イソチオクロマン環、インドリン環、イソインドリン環、ピリンジン環、インドリジン環、インドール環、インダゾール環、プリン環、キノリジン環、イソキノリン環、キノリン環、ナフチリジン環、フタラジン環、キノキサリン環、キナゾリン環、シンノリン環、プテリジン環、アクリジン環、ペリミジン環、フェナントロリン環、カルバゾール環、カルボリン環、フェナジン環、アンチリジン環、チアジアゾール環、オキサジアゾール環、トリアジン環、トリアゾール環、テトラゾール環、ベンズイミダゾール環、ベンズオキサゾール環、ベンズチアゾール環、ベンズチアジアゾール環、ベンズフロキサン環、ナフトイミダゾール環、ベンズトリアゾール環、テトラアザインデン環等が挙げられ、より好ましくはトリアゾール環、テトラゾール環が挙げられる。
Specific examples of these heterocyclic rings include the following. However, it is not limited to these.
Pyrrole ring, thiophene ring, furan ring, pyran ring, thiopyran ring, imidazole ring, pyrazole ring, thiazole ring, isothiazole ring, oxazole ring, isoxazole ring, pyridine ring, pyrazine ring, pyrimidine ring, pyridazine ring, pyrrolidine ring, Pyrazolidine ring, imidazolidine ring, isoxazolidine ring, isothiazolidine ring, piperidine ring, piperazine ring, morpholine ring, thiomorpholine ring, chroman ring, thiochroman ring, isochroman ring, isothiochroman ring, indoline ring, isoindoline ring, pyringin Ring, indolizine ring, indole ring, indazole ring, purine ring, quinolidine ring, isoquinoline ring, quinoline ring, naphthyridine ring, phthalazine ring, quinoxaline ring, quinazoline ring, cinnoline ring, pteridine ring, acridine Perimidine ring, phenanthroline ring, carbazole ring, carboline ring, phenazine ring, anti-lysine ring, thiadiazole ring, oxadiazole ring, triazine ring, triazole ring, tetrazole ring, benzimidazole ring, benzoxazole ring, benzthiazole ring, benz A thiadiazole ring, a benzfuroxan ring, a naphthimidazole ring, a benztriazole ring, a tetraazaindene ring and the like are mentioned, and a triazole ring and a tetrazole ring are more preferred.

次に、上記複素環が有しうる置換基について述べる。
本発明において、特定の部分を「基」と称した場合には、当該部分はそれ自体が置換されていなくても、一種以上の(可能な最多数までの)置換基で置換されていても良いことを意味する。例えば、「アルキル基」とは置換または無置換のアルキル基を意味する。
Next, substituents that the heterocyclic ring may have will be described.
In the present invention, when a specific moiety is referred to as a “group”, the moiety may be unsubstituted or substituted with one or more (up to the maximum possible) substituents. Means good. For example, “alkyl group” means a substituted or unsubstituted alkyl group.

本発明で用いる複素環化合物に使用できる置換基は、例えば以下のものが挙げられる。
但し、これらに限定されるものではない。
ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、または沃素原子)、アルキル基(直鎖、分岐又は環状のアルキル基であり、ビシクロアルキル基のように多環アルキル基であっても、活性メチン基を含んでもよい)、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロ環基(置換する位置は問わない)、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、ヘテロ環オキシカルボニル基、カルバモイル基(置換基を有するカルバモイル基としては、例えば、N−ヒドロキシカルバモイル基、N−アシルカルバモイル基、N−スルホニルカルバモイル基、N−カルバモイルカルバモイル基、チオカルバモイル基、N−スルファモイルカルバモイル基)、カルバゾイル基、カルボキシ基またはその塩、オキサリル基、オキサモイル基、シアノ基、カルボンイミドイル基、ホルミル基、ヒドロキシ基、アルコキシ基(エチレンオキシ基もしくはプロピレンオキシ基単位を繰り返し含む基を含む)、アリールオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシルオキシ基、(アルコキシもしくはアリールオキシ)カルボニルオキシ基、カルバモイルオキシ基、スルホニルオキシ基、アミノ基、(アルキル、アリール、またはヘテロ環)アミノ基、アシルアミノ基、スルホンアミド基、ウレイド基、チオウレイド基、N−ヒドロキシウレイド基、イミド基、(アルコキシもしくはアリールオキシ)カルボニルアミノ基、スルファモイルアミノ基、セミカルバジド基、チオセミカルバジド基、ヒドラジノ基、アンモニオ基、オキサモイルアミノ基、N−(アルキルもしくはアリール)スルホニルウレイド基、N−アシルウレイド基、N−アシルスルファモイルアミノ基、ヒドロキシアミノ基、ニトロ基、4級化された窒素原子を含むヘテロ環基(例えばピリジニオ基、イミダゾリオ基、キノリニオ基、イソキノリニオ基)、イソシアノ基、イミノ基、メルカプト基、(アルキル、アリール、またはヘテロ環)チオ基、(アルキル、アリール、またはヘテロ環)ジチオ基、(アルキルまたはアリール)スルホニル基、(アルキルまたはアリール)スルフィニル基、スルホ基またはその塩、スルファモイル基(置換基を有するスルファモイル基としては、例えばN−アシルスルファモイル基、N−スルホニルスルファモイル基)またはその塩、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスフィニルオキシ基、ホスフィニルアミノ基、シリル基等が挙げられる。
Examples of the substituent that can be used in the heterocyclic compound used in the present invention include the following.
However, it is not limited to these.
Halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom or iodine atom), alkyl group (straight chain, branched or cyclic alkyl group, and active methine group even if it is a polycyclic alkyl group such as a bicycloalkyl group) ), Alkenyl group, alkynyl group, aryl group, heterocyclic group (regarding the position of substitution), acyl group, alkoxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, heterocyclic oxycarbonyl group, carbamoyl group (substituent) Examples of the carbamoyl group having an N-hydroxycarbamoyl group, N-acylcarbamoyl group, N-sulfonylcarbamoyl group, N-carbamoylcarbamoyl group, thiocarbamoyl group, N-sulfamoylcarbamoyl group), carbazoyl group, carboxy Group or a salt thereof, oxalyl group, oxamoy Group, cyano group, carbonimidoyl group, formyl group, hydroxy group, alkoxy group (including groups containing ethyleneoxy group or propyleneoxy group unit repeatedly), aryloxy group, heterocyclic oxy group, acyloxy group, (alkoxy or Aryloxy) carbonyloxy group, carbamoyloxy group, sulfonyloxy group, amino group, (alkyl, aryl, or heterocyclic) amino group, acylamino group, sulfonamide group, ureido group, thioureido group, N-hydroxyureido group, imide Group, (alkoxy or aryloxy) carbonylamino group, sulfamoylamino group, semicarbazide group, thiosemicarbazide group, hydrazino group, ammonio group, oxamoylamino group, N- (alkyl or aryl) sulfoni Ureido group, N-acylureido group, N-acylsulfamoylamino group, hydroxyamino group, nitro group, heterocyclic group containing a quaternized nitrogen atom (for example, pyridinio group, imidazolio group, quinolinio group, isoquinolinio group) , Isocyano group, imino group, mercapto group, (alkyl, aryl, or heterocyclic) thio group, (alkyl, aryl, or heterocyclic) dithio group, (alkyl or aryl) sulfonyl group, (alkyl or aryl) sulfinyl group, Sulfo group or a salt thereof, sulfamoyl group (for example, N-acylsulfamoyl group, N-sulfonylsulfamoyl group) or a salt thereof, phosphino group, phosphinyl group, phosphinyloxy group Phosphinylamino group, silyl group, etc. Can be mentioned.

なお、活性メチン基とは2つの電子求引性基で置換されたメチン基を意味し、電子求引性基とは、例えば、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、カルバモイル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、スルファモイル基、トリフルオロメチル基、シアノ基、ニトロ基、カルボンイミドイル基を意味する。2つの電子求引性基は互いに結合して環状構造をとっていてもよい。また塩とは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、重金属などの陽イオンや、アンモニウムイオン、ホスホニウムイオンなどの有機の陽イオンを意味する。   The active methine group means a methine group substituted with two electron-withdrawing groups. Examples of the electron-withdrawing group include an acyl group, an alkoxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, a carbamoyl group, and an alkyl group. A sulfonyl group, an arylsulfonyl group, a sulfamoyl group, a trifluoromethyl group, a cyano group, a nitro group, and a carbonimidoyl group are meant. Two electron withdrawing groups may be bonded to each other to form a cyclic structure. The salt means a cation such as alkali metal, alkaline earth metal or heavy metal, or an organic cation such as ammonium ion or phosphonium ion.

これらの中でも好ましい置換基としては、例えばハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、または沃素原子)、アルキル基(直鎖、分岐又は環状のアルキル基であり、ビシクロアルキル基のように多環アルキル基であっても、活性メチン基を含んでもよい)、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロ環基(置換する位置は問わない)、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、ヘテロ環オキシカルボニル基、カルバモイル基、N−ヒドロキシカルバモイル基、N−アシルカルバモイル基、N−スルホニルカルバモイル基、N−カルバモイルカルバモイル基、チオカルバモイル基、N−スルファモイルカルバモイル基、カルバゾイル基、オキサリル基、オキサモイル基、シアノ基、カルボンイミドイル基、ホルミル基、ヒドロキシ基、アルコキシ基(エチレンオキシ基もしくはプロピレンオキシ基単位を繰り返し含む基を含む)、アリールオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシルオキシ基、(アルコキシもしくはアリールオキシ)カルボニルオキシ基、カルバモイルオキシ基、スルホニルオキシ基、(アルキル、アリール、またはヘテロ環)アミノ基、アシルアミノ基、スルホンアミド基、ウレイド基、チオウレイド基、N−ヒドロキシウレイド基、イミド基、(アルコキシもしくはアリールオキシ)カルボニルアミノ基、スルファモイルアミノ基、セミカルバジド基、チオセミカルバジド基、ヒドラジノ基、アンモニオ基、オキサモイルアミノ基、N−(アルキルもしくはアリール)スルホニルウレイド基、N−アシルウレイド基、N−アシルスルファモイルアミノ基、ヒドロキシアミノ基、ニトロ基、4級化された窒素原子を含むヘテロ環基(例えばピリジニオ基、イミダゾリオ基、キノリニオ基、イソキノリニオ基)、イソシアノ基、イミノ基、メルカプト基、(アルキル、アリール、またはヘテロ環)チオ基、(アルキル、アリール、またはヘテロ環)ジチオ基、(アルキルまたはアリール)スルホニル基、(アルキルまたはアリール)スルフィニル基、スルホ基またはその塩、スルファモイル基、N−アシルスルファモイル基、N−スルホニルスルファモイル基またはその塩、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスフィニルオキシ基、ホスフィニルアミノ基、シリル基等が挙げられる。なおここで活性メチン基とは2つの電子求引性基で置換されたメチン基を意味し、ここに電子求引性基とはアシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、カルバモイル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、スルファモイル基、トリフルオロメチル基、シアノ基、ニトロ基、カルボンイミドイル基が挙げられる。   Among these, preferable substituents include, for example, halogen atoms (fluorine atoms, chlorine atoms, bromine atoms, or iodine atoms), alkyl groups (straight chain, branched or cyclic alkyl groups, and polycyclic groups such as bicycloalkyl groups). An alkyl group or an active methine group), an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, a heterocyclic group (regarding the position of substitution), an acyl group, an alkoxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, hetero Ring oxycarbonyl group, carbamoyl group, N-hydroxycarbamoyl group, N-acylcarbamoyl group, N-sulfonylcarbamoyl group, N-carbamoylcarbamoyl group, thiocarbamoyl group, N-sulfamoylcarbamoyl group, carbazoyl group, oxalyl group, Oxamoyl group, cyano group, carboximide Group, formyl group, hydroxy group, alkoxy group (including groups containing ethyleneoxy group or propyleneoxy group units), aryloxy group, heterocyclic oxy group, acyloxy group, (alkoxy or aryloxy) carbonyloxy group, Carbamoyloxy group, sulfonyloxy group, (alkyl, aryl, or heterocyclic) amino group, acylamino group, sulfonamide group, ureido group, thioureido group, N-hydroxyureido group, imide group, (alkoxy or aryloxy) carbonylamino Group, sulfamoylamino group, semicarbazide group, thiosemicarbazide group, hydrazino group, ammonio group, oxamoylamino group, N- (alkyl or aryl) sulfonylureido group, N-acylureido group, N- A silsulfamoylamino group, a hydroxyamino group, a nitro group, a heterocyclic group containing a quaternized nitrogen atom (eg, pyridinio group, imidazolio group, quinolinio group, isoquinolinio group), isocyano group, imino group, mercapto group, ( Alkyl, aryl, or heterocyclic) thio group, (alkyl, aryl, or heterocyclic) dithio group, (alkyl or aryl) sulfonyl group, (alkyl or aryl) sulfinyl group, sulfo group or a salt thereof, sulfamoyl group, N- Examples include acylsulfamoyl group, N-sulfonylsulfamoyl group or a salt thereof, phosphino group, phosphinyl group, phosphinyloxy group, phosphinylamino group, silyl group and the like. Here, the active methine group means a methine group substituted with two electron-withdrawing groups, and the electron-withdrawing group here means an acyl group, an alkoxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, a carbamoyl group, an alkyl group. Examples include a sulfonyl group, an arylsulfonyl group, a sulfamoyl group, a trifluoromethyl group, a cyano group, a nitro group, and a carbonimidoyl group.

さらに好ましくは、例えばハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、または沃素原子)、アルキル基(直鎖、分岐又は環状のアルキル基であり、ビシクロアルキル基のように多環アルキル基であっても、活性メチン基を含んでもよい)、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロ環基(置換する位置は問わない)が挙げられる。   More preferably, for example, a halogen atom (a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom), an alkyl group (a linear, branched or cyclic alkyl group, and a polycyclic alkyl group such as a bicycloalkyl group) And may contain an active methine group), an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, or a heterocyclic group (regarding the position of substitution).

また、上記置換基の2つが共同して環(芳香族、又は非芳香族の炭化水素環、又は複素環。)を形成することができ、これらは、さらに組み合わされて多環縮合環を形成することができる。例えばベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、フルオレン環、トリフェニレン環、ナフタセン環、ビフェニル環、ピロール環、フラン環、チオフェン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、インドリジン環、インドール環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、イソベンゾフラン環、キノリジン環、キノリン環、フタラジン環、ナフチリジン環、キノキサリン環、キノキサゾリン環、イソキノリン環、カルバゾール環、フェナントリジン環、アクリジン環、フェナントロリン環、チアントレン環、クロメン環、キサンテン環、フェノキサチイン環、フェノチアジン環、フェナジン環、が挙げられる。)を形成することもできる。   In addition, two of the above substituents can jointly form a ring (aromatic or non-aromatic hydrocarbon ring or heterocyclic ring), which are further combined to form a polycyclic fused ring. can do. For example, benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring, phenanthrene ring, fluorene ring, triphenylene ring, naphthacene ring, biphenyl ring, pyrrole ring, furan ring, thiophene ring, imidazole ring, oxazole ring, thiazole ring, pyridine ring, pyrazine ring, pyrimidine Ring, pyridazine ring, indolizine ring, indole ring, benzofuran ring, benzothiophene ring, isobenzofuran ring, quinolidine ring, quinoline ring, phthalazine ring, naphthyridine ring, quinoxaline ring, quinoxazoline ring, isoquinoline ring, carbazole ring, phenanthridine Ring, acridine ring, phenanthroline ring, thianthrene ring, chromene ring, xanthene ring, phenoxathiin ring, phenothiazine ring, and phenazine ring. ) Can also be formed.

本発明で特に好ましく用いることができる複素環化合物の具体例としては、これらに限定されるものではないが以下のものが挙げられる。すなわち、1,2,3,4−テトラゾール、5−アミノ−1,2,3,4−テトラゾール、5−メチル−1,2,3,4−テトラゾール、1,2,3−トリアゾール、4−アミノ−1,2,3−トリアゾール、4,5−ジアミノ−1,2,3−トリアゾール、1,2,4−トリアゾール、3−アミノ1,2,4−トリアゾール、3,5−ジアミノ−1,2,4−トリアゾールである。   Specific examples of the heterocyclic compound that can be particularly preferably used in the present invention include, but are not limited to, the following. That is, 1,2,3,4-tetrazole, 5-amino-1,2,3,4-tetrazole, 5-methyl-1,2,3,4-tetrazole, 1,2,3-triazole, 4- Amino-1,2,3-triazole, 4,5-diamino-1,2,3-triazole, 1,2,4-triazole, 3-amino1,2,4-triazole, 3,5-diamino-1 2,4-triazole.

本発明の研磨用組成液における複素環化合物の含有量は、0.001〜1.0質量%であることが好ましく、0.001〜0.7質量%であることがより好ましく、0.002〜0.4質量%であることがさらに好ましい。
複素環化合物の含有量が0.001〜1.0質量%内であると、研磨速度、ディッシング量、コストのバランスが良好となる点で好ましい。
The content of the heterocyclic compound in the polishing composition liquid of the present invention is preferably 0.001 to 1.0% by mass, more preferably 0.001 to 0.7% by mass, and 0.002 More preferably, it is -0.4 mass%.
It is preferable that the content of the heterocyclic compound is within the range of 0.001 to 1.0% by mass because the balance between the polishing rate, the dishing amount, and the cost becomes good.

(酸化剤)
本発明の研磨用組成液は、研磨対象の金属を酸化できる化合物(酸化剤)を含有することが好ましい。
酸化剤としては、例えば、過酸化水素、過酸化物、硝酸塩、ヨウ素酸塩、過ヨウ素酸塩、次亜塩素酸塩、亜塩素酸塩、塩素酸塩、過塩素酸塩、過硫酸塩、重クロム酸塩、過マンガン酸塩、オゾン水および銀(II)塩、鉄(III)塩が挙げられる。
鉄(III)塩としては例えば、硝酸鉄(III)、塩化鉄(III)、硫酸鉄(III)、臭化鉄(III)など無機の鉄(III)塩の他、鉄(III)の有機錯塩が好ましく用いられる。
(Oxidant)
The polishing composition liquid of the present invention preferably contains a compound (oxidant) capable of oxidizing the metal to be polished.
Examples of the oxidizing agent include hydrogen peroxide, peroxide, nitrate, iodate, periodate, hypochlorite, chlorite, chlorate, perchlorate, persulfate, Bichromate, permanganate, ozone water and silver (II) salt, iron (III) salt are mentioned.
Examples of iron (III) salts include inorganic iron (III) salts such as iron nitrate (III), iron chloride (III), iron sulfate (III), iron bromide (III), and organic iron (III) salts. Complex salts are preferably used.

鉄(III)の有機錯塩を用いる場合、鉄(III)錯塩を構成する錯形成化合物としては、例えば、酢酸、クエン酸、シュウ酸、サリチル酸、ジエチルジチオカルバミン酸、コハク酸、酒石酸、グリコール酸、グリシン、アラニン、アスパラギン酸、チオグリコール酸、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−エタンジチオール、マロン酸、グルタル酸、3−ヒドロキシ酪酸、プロピオン酸、フタル酸、イソフタル酸、3−ヒドロキシサリチル酸、3,5−ジヒドロキシサリチル酸、没食子酸、安息香酸、マレイン酸などやこれらの塩の他、アミノポリカルボン酸及びその塩が挙げられる。   When an organic complex salt of iron (III) is used, examples of complex-forming compounds constituting the iron (III) complex salt include acetic acid, citric acid, oxalic acid, salicylic acid, diethyldithiocarbamic acid, succinic acid, tartaric acid, glycolic acid, glycine , Alanine, aspartic acid, thioglycolic acid, ethylenediamine, trimethylenediamine, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,2-ethanedithiol, malonic acid, glutaric acid, 3-hydroxybutyric acid, propionic acid, phthalic acid, isophthalic acid, 3 Aminopolycarboxylic acid and its salt are mentioned other than -hydroxy salicylic acid, 3,5-dihydroxy salicylic acid, gallic acid, benzoic acid, maleic acid, etc. and these salts.

アミノポリカルボン酸及びその塩としては、エチレンジアミン−N,N,N’,N’−四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、1,3−ジアミノプロパン−N,N,N’,N’−四酢酸、1,2−ジアミノプロパン−N,N,N’,N’−四酢酸、エチレンジアミン−N,N’−ジコハク酸(ラセミ体)、エチレンジアミンジコハク酸(SS体)、N−(2−カルボキシラートエチル)−L−アスパラギン酸、N−(カルボキシメチル)−L−アスパラギン酸、β-アラニンジ酢酸、メチルイミノジ酢酸、ニトリロ三酢酸、シクロヘキサンジアミン四酢酸、イミノジ酢酸、グリコールエーテルジアミン四酢酸、エチレンジアミン1−N,N’−ニ酢酸、エチレンジアミンオルトヒドロキシフェニル酢酸、N,N−ビス(2−ヒドロキシベンジル)エチレンジアミン−N,N−ジ酢酸など及びその塩が挙げられる。対塩の種類は、アルカリ金属塩及びアンモニウム塩が好ましく、特にはアンモニウム塩が好ましい。   Examples of aminopolycarboxylic acids and salts thereof include ethylenediamine-N, N, N ′, N′-tetraacetic acid, diethylenetriaminepentaacetic acid, 1,3-diaminopropane-N, N, N ′, N′-tetraacetic acid, , 2-Diaminopropane-N, N, N ′, N′-tetraacetic acid, ethylenediamine-N, N′-disuccinic acid (racemic), ethylenediamine disuccinic acid (SS), N- (2-carboxylate ethyl) ) -L-aspartic acid, N- (carboxymethyl) -L-aspartic acid, β-alanine diacetic acid, methyliminodiacetic acid, nitrilotriacetic acid, cyclohexanediaminetetraacetic acid, iminodiacetic acid, glycol etherdiaminetetraacetic acid, ethylenediamine 1-N, N′-diacetic acid, ethylenediamine orthohydroxyphenylacetic acid, N, N-bis (2-hydroxybenzyl) Examples include ethylenediamine-N, N-diacetic acid and salts thereof. The kind of the counter salt is preferably an alkali metal salt or an ammonium salt, and particularly preferably an ammonium salt.

中でも、過酸化水素、ヨウ素酸塩、次亜塩素酸塩、塩素酸塩、過硫酸塩、鉄(III)の有機錯塩が好ましく、鉄(III)の有機錯塩を用いる場合の好ましい錯形成化合物は、クエン酸、酒石酸、アミノポリカルボン酸(具体的には、エチレンジアミン−N,N,N’,N’−四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、1,3−ジアミノプロパン−N,N,N’,N’−四酢酸、エチレンジアミン−N,N’−ジコハク酸(ラセミ体)、エチレンジアミンジコハク酸(SS体)、N−(2−カルボキシラートエチル)−L−アスパラギン酸、N−(カルボキシメチル)−L−アスパラギン酸、β−アラニンジ酢酸、メチルイミノジ酢酸、ニトリロ三酢酸、イミノジ酢酸)を挙げることができる。
酸化剤の中でも過酸化水素、過硫酸塩、並びに鉄(III)のエチレンジアミン−N,N,N’,N’−四酢酸、1,3−ジアミノプロパン−N,N,N’,N’−四酢酸及びエチレンジアミンジコハク酸(SS体)の錯体が最も好ましい。
Among them, hydrogen peroxide, iodate, hypochlorite, chlorate, persulfate, and an organic complex salt of iron (III) are preferable, and a preferable complex-forming compound when an organic complex salt of iron (III) is used is Citric acid, tartaric acid, aminopolycarboxylic acid (specifically, ethylenediamine-N, N, N ′, N′-tetraacetic acid, diethylenetriaminepentaacetic acid, 1,3-diaminopropane-N, N, N ′, N '-Tetraacetic acid, ethylenediamine-N, N'-disuccinic acid (racemic), ethylenediaminedisuccinic acid (SS), N- (2-carboxylateethyl) -L-aspartic acid, N- (carboxymethyl)- L-aspartic acid, β-alanine diacetic acid, methyliminodiacetic acid, nitrilotriacetic acid, iminodiacetic acid).
Among the oxidizing agents, hydrogen peroxide, persulfate, and iron (III) ethylenediamine-N, N, N ′, N′-tetraacetic acid, 1,3-diaminopropane-N, N, N ′, N′— Most preferred is a complex of tetraacetic acid and ethylenediamine disuccinic acid (SS form).

酸化剤の添加量は、研磨に使用する際の研磨用組成液の1Lあたり、0.003mol〜8molとすることが好ましく、0.03mol〜6molとすることがより好ましく、0.1mol〜4molとすることが特に好ましい。即ち、酸化剤の添加量は、金属の酸化が十分で高いCMP速度を確保する点で0.003mol以上が好ましく、研磨面の荒れ防止の点から8mol以下が好ましい。   The addition amount of the oxidizing agent is preferably 0.003 mol to 8 mol, more preferably 0.03 mol to 6 mol, and more preferably 0.1 mol to 4 mol, per liter of the polishing composition liquid used for polishing. It is particularly preferable to do this. That is, the addition amount of the oxidizing agent is preferably 0.003 mol or more from the viewpoint of sufficient metal oxidation and ensuring a high CMP rate, and is preferably 8 mol or less from the viewpoint of preventing roughening of the polished surface.

(界面活性剤及び/又は親水性ポリマー)
本発明の研磨用組成液は、界面活性剤及び/又は親水性ポリマーを含有することが好ましい。界面活性剤と親水性ポリマーは、いずれも被研磨面への接触角を低下させる作用を有し、均一な研磨を促す作用を有する。用いられる界面活性剤及び/又は親水性ポリマーとしては、以下の群から選ばれたものが好適である。
陰イオン界面活性剤として、カルボン酸塩、スルホン酸塩、硫酸エステル塩、リン酸エステル塩が挙げられ、カルボン酸塩として、石鹸、N−アシルアミノ酸塩、ポリオキシエチレンまたはポリオキシプロピレンアルキルエーテルカルボン酸塩、アシル化ペプチド;スルホン酸塩として、アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼン及びアルキルナフタレンスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸塩、スルホコハク酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、N−アシルスルホン酸塩;硫酸エステル塩として、硫酸化油、アルキル硫酸塩、アルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレン又はポリオキシプロピレンアルキルアリルエーテル硫酸塩、アルキルアミド硫酸塩;リン酸エステル塩として、アルキルリン酸塩、ポリオキシエチレン又はポリオキシプロピレンアルキルアリルエーテルリン酸塩を挙げることができる。
(Surfactant and / or hydrophilic polymer)
The polishing composition liquid of the present invention preferably contains a surfactant and / or a hydrophilic polymer. Both the surfactant and the hydrophilic polymer have the effect of reducing the contact angle to the surface to be polished, and the effect of promoting uniform polishing. As the surfactant and / or hydrophilic polymer to be used, those selected from the following group are suitable.
Examples of the anionic surfactant include carboxylate, sulfonate, sulfate ester salt and phosphate ester salt. As the carboxylate salt, soap, N-acyl amino acid salt, polyoxyethylene or polyoxypropylene alkyl ether carboxyl Acid salt, acylated peptide; as sulfonate, alkyl sulfonate, alkyl benzene and alkyl naphthalene sulfonate, naphthalene sulfonate, sulfosuccinate, α-olefin sulfonate, N-acyl sulfonate; sulfate ester Salts include sulfated oil, alkyl sulfates, alkyl ether sulfates, polyoxyethylene or polyoxypropylene alkyl allyl ether sulfates, alkyl amide sulfates; phosphate ester salts such as alkyl phosphates, polyoxyethylene or polyoxy B pyrene alkyl allyl ether phosphate can be exemplified.

陽イオン界面活性剤として、脂肪族アミン塩、脂肪族4級アンモニウム塩、塩化ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩;両性界面活性剤として、カルボキシベタイン型、スルホベタイン型、アミノカルボン酸塩、イミダゾリニウムベタイン、レシチン、アルキルアミンオキサイドを挙げることができる。
非イオン界面活性剤として、エーテル型、エーテルエステル型、エステル型、含窒素型が挙げられ、エーテル型として、ポリオキシエチレンアルキルおよびアルキルフェニルエーテル、アルキルアリルホルムアルデヒド縮合ポリオキシエチレンエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックポリマー、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルが挙げられ、エーテルエステル型として、グリセリンエステルのポリオキシエチレンエーテル、ソルビタンエステルのポリオキシエチレンエーテル、ソルビトールエステルのポリオキシエチレンエーテル、エステル型として、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、グリセリンエステル、ポリグリセリンエステル、ソルビタンエステル、プロピレングリコールエステル、ショ糖エステル、含窒素型として、脂肪酸アルカノールアミド、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、ポリオキシエチレンアルキルアミド等が例示される。
その他に、フッ素系界面活性剤などが挙げられる。
As cationic surfactant, aliphatic amine salt, aliphatic quaternary ammonium salt, benzalkonium chloride salt, benzethonium chloride, pyridinium salt, imidazolinium salt; as amphoteric surfactant, carboxybetaine type, sulfobetaine type, Mention may be made of aminocarboxylates, imidazolinium betaines, lecithins, alkylamine oxides.
Nonionic surfactants include ether type, ether ester type, ester type and nitrogen-containing type. Ether type includes polyoxyethylene alkyl and alkylphenyl ether, alkylallyl formaldehyde condensed polyoxyethylene ether, polyoxyethylene poly Examples include oxypropylene block polymer, polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ether, ether ester type, glycerin ester polyoxyethylene ether, sorbitan ester polyoxyethylene ether, sorbitol ester polyoxyethylene ether, ester type, Polyethylene glycol fatty acid ester, glycerin ester, polyglycerin ester, sorbitan ester, propylene glycol ester Le, sucrose esters, nitrogen-containing type, fatty acid alkanolamides, polyoxyethylene fatty acid amides, polyoxyethylene alkyl amide, and the like.
In addition, a fluorine-type surfactant etc. are mentioned.

界面活性剤としては陰イオン界面活性剤もしくはノニオン系界面活性剤が好ましく、また、塩としては、アンモニウム塩、カリウム塩、ナトリウム塩等が挙げられ、特にアンモニウム塩およびカリウム塩が好ましい。   As the surfactant, an anionic surfactant or a nonionic surfactant is preferable, and as the salt, ammonium salt, potassium salt, sodium salt and the like can be mentioned, and ammonium salt and potassium salt are particularly preferable.

さらに、その他の界面活性剤、親水性化合物、親水性ポリマー等としては、グリセリンエステル、ソルビタンエステル、メトキシ酢酸、エトキシ酢酸、3−エトキシプロピオン酸及びアラニンエチルエステル等のエステル;ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリエチレングリコールアルキルエーテル、ポリエチレングリコールアルケニルエーテル、アルキルポリエチレングリコール、アルキルポリエチレングリコールアルキルエーテル、アルキルポリエチレングリコールアルケニルエーテル、アルケニルポリエチレングリコール、アルケニルポリエチレングリコールアルキルエーテル、アルケニルポリエチレングリコールアルケニルエーテル、ポリプロピレングリコールアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールアルケニルエーテル、アルキルポリプロピレングリコール、アルキルポリプロピレングリコールアルキルエーテル、アルキルポリプロピレングリコールアルケニルエーテル、アルケニルポリプロピレングリコール、アルケニルポリプロピレングリコールアルキルエーテル及びアルケニルポリプロピレングリコールアルケニルエーテル等のエーテル;アルギン酸、ペクチン酸、カルボキシメチルセルロース、カードラン及びプルラン等の多糖類;グリシンアンモニウム塩及びグリシンナトリウム塩等のアミノ酸塩;ポリアスパラギン酸、ポリグルタミン酸、ポリリシン、ポリリンゴ酸、   Furthermore, other surfactants, hydrophilic compounds, hydrophilic polymers and the like include esters such as glycerin ester, sorbitan ester, methoxyacetic acid, ethoxyacetic acid, 3-ethoxypropionic acid and alanine ethyl ester; polyethylene glycol, polypropylene glycol, Polytetramethylene glycol, polyethylene glycol alkyl ether, polyethylene glycol alkenyl ether, alkyl polyethylene glycol, alkyl polyethylene glycol alkyl ether, alkyl polyethylene glycol alkenyl ether, alkenyl polyethylene glycol, alkenyl polyethylene glycol alkyl ether, alkenyl polyethylene glycol alkenyl ether, polypropylene glycol alkyl Ete , Polypropylene glycol alkenyl ethers, alkyl polypropylene glycols, alkyl polypropylene glycol alkyl ethers, alkyl polypropylene glycol alkenyl ethers, alkenyl polypropylene glycols, alkenyl polypropylene glycol alkyl ethers and alkenyl polypropylene glycol alkenyl ethers; alginic acid, pectinic acid, carboxymethylcellulose, curd Polysaccharides such as orchid and pullulan; amino acid salts such as glycine ammonium salt and glycine sodium salt; polyaspartic acid, polyglutamic acid, polylysine, polymalic acid,

ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸アンモニウム塩、ポリメタクリル酸ナトリウム塩、ポリアミド酸、ポリマレイン酸、ポリイタコン酸、ポリフマル酸、ポリ(p−スチレンカルボン酸)、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、アミノポリアクリルアミド、ポリアクリル酸アンモニウム塩、ポリアクリル酸ナトリウム塩、ポリアミド酸、ポリアミド酸アンモニウム塩、ポリアミド酸ナトリウム塩及びポリグリオキシル酸等のポリカルボン酸及びその塩;ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン及びポリアクロレイン等のビニル系ポリマ;メチルタウリン酸アンモニウム塩、メチルタウリン酸ナトリウム塩、硫酸メチルナトリウム塩、硫酸エチルアンモニウム塩、硫酸ブチルアンモニウム塩、ビニルスルホン酸ナトリウム塩、1−アリルスルホン酸ナトリウム塩、2−アリルスルホン酸ナトリウム塩、メトキシメチルスルホン酸ナトリウム塩、エトキシメチルスルホン酸アンモニウム塩、3−エトキシプロピルスルホン酸ナトリウム塩、メトキシメチルスルホン酸ナトリウム塩、エトキシメチルスルホン酸アンモニウム塩、3−エトキシプロピルスルホン酸ナトリウム塩及びスルホコハク酸ナトリウム塩等のスルホン酸及びその塩;プロピオンアミド、アクリルアミド、メチル尿素、ニコチンアミド、コハク酸アミド及びスルファニルアミド等のアミド等が挙げられる。   Polymethacrylic acid, polyammonium methacrylate, polymethacrylic acid sodium salt, polyamic acid, polymaleic acid, polyitaconic acid, polyfumaric acid, poly (p-styrenecarboxylic acid), polyacrylic acid, polyacrylamide, aminopolyacrylamide, polyacrylic Ammonium acid salt, polyacrylic acid sodium salt, polyamic acid, polyamic acid ammonium salt, polyamic acid sodium salt and polyglyoxylic acid and salts thereof; vinyl polymers such as polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone and polyacrolein; methyl Tauric acid ammonium salt, methyl tauric acid sodium salt, methyl sodium sulfate salt, ethylammonium sulfate salt, butylammonium sulfate salt, vinylsulfonic acid sodium salt, 1-a Sulfonic acid sodium salt, 2-allylsulfonic acid sodium salt, methoxymethylsulfonic acid sodium salt, ethoxymethylsulfonic acid ammonium salt, 3-ethoxypropylsulfonic acid sodium salt, methoxymethylsulfonic acid sodium salt, ethoxymethylsulfonic acid ammonium salt, Examples include sulfonic acids such as 3-ethoxypropylsulfonic acid sodium salt and sulfosuccinic acid sodium salt; and amides such as propionamide, acrylamide, methylurea, nicotinamide, succinic acid amide, and sulfanilamide.

但し、適用する基体が半導体集積回路用シリコン基板などの場合はアルカリ金属、アルカリ土類金属、ハロゲン化物等による汚染は望ましくないため、酸もしくはそのアンモニウム塩が望ましい。基体がガラス基板等である場合はその限りではない。上記例示化合物の中でもシクロヘキサノール、ポリアクリル酸アンモニウム塩、ポリビニルアルコール、コハク酸アミド、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックポリマーがより好ましい。   However, when the substrate to be applied is a silicon substrate for a semiconductor integrated circuit or the like, contamination with an alkali metal, an alkaline earth metal, a halide, or the like is not desirable, so an acid or an ammonium salt thereof is desirable. This is not the case when the substrate is a glass substrate or the like. Among the above exemplified compounds, cyclohexanol, polyacrylic acid ammonium salt, polyvinyl alcohol, succinic acid amide, polyvinyl pyrrolidone, polyethylene glycol, and polyoxyethylene polyoxypropylene block polymer are more preferable.

界面活性剤及び/又は親水性ポリマーの添加量は、総量として、研磨に使用する際の研磨用組成液の1L中、0.001〜10gとすることが好ましく、0.01〜5gとすることがより好ましく0.1〜3gとすることが特に好ましい。即ち、界面活性剤及び/又は親水性ポリマーの添加量は、充分な効果を得る上で、0.001g以上が好ましく、CMP速度の低下防止の点から10g以下が好ましい。また、これらの界面活性剤及び/又は親水性ポリマーの重量平均分子量としては、500〜100000が好ましく、特には2000〜50000が好ましい。
界面活性剤は1種のみでもよいし、2種以上を使用してもよく、異なる種類の活性剤を併用することもできる。
The addition amount of the surfactant and / or the hydrophilic polymer is preferably 0.001 to 10 g, and preferably 0.01 to 5 g in 1 L of the polishing composition liquid when used for polishing as a total amount. Is more preferably 0.1 to 3 g. That is, the addition amount of the surfactant and / or the hydrophilic polymer is preferably 0.001 g or more for obtaining a sufficient effect, and is preferably 10 g or less from the viewpoint of preventing the CMP rate from being lowered. Moreover, as a weight average molecular weight of these surfactant and / or hydrophilic polymer, 500-100000 are preferable, and 2000-50000 are especially preferable.
Only one type of surfactant may be used, two or more types may be used, and different types of surfactants may be used in combination.

(4級アルキルアンモニウム化合物)
本発明の研磨用組成液は4級アルキルアンモニウム化合物を含有することができる。4級アルキルアンモニウムとしては、水酸化テトラメチルアンモニウム、硝酸テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、硝酸テトラエチルアンモニウム、硝酸ステアリントリメチルアンモニウム等が挙げられ、特に好ましくは水酸化トリメチルアンモニウムである。4級アルキルアンモニウム化合物の含有量としては、好ましくは0.01質量%以上20質量%以下であり、更に好ましくは0.1質量%以上5質量%以下であり、特に好ましくは0.5質量%以上2質量%以下である。
(Quaternary alkyl ammonium compounds)
The polishing composition liquid of the present invention can contain a quaternary alkyl ammonium compound. Examples of the quaternary alkylammonium include tetramethylammonium hydroxide, tetramethylammonium nitrate, tetraethylammonium hydroxide, tetraethylammonium nitrate, and steatrimethylammonium nitrate, with trimethylammonium hydroxide being particularly preferred. The content of the quaternary alkyl ammonium compound is preferably 0.01% by mass or more and 20% by mass or less, more preferably 0.1% by mass or more and 5% by mass or less, and particularly preferably 0.5% by mass. The content is 2% by mass or less.

(酸)
本発明の研磨用組成液は更に酸を含有することが好ましい。ここでいう酸は、金属を酸化するための酸化剤とは構造が異なる化合物であり、前述の酸化剤として機能する酸を包含するものではない。ここでの酸は、酸化の促進、pH調整、緩衝剤としての作用を有する。
酸の例として、その範囲で、例えば、無機酸、有機酸が挙げられる。
無機酸としては、硫酸、硝酸、ホウ酸、燐酸などが挙げられ、無機酸の中では硝酸や硫酸が好ましい。
(acid)
The polishing composition liquid of the present invention preferably further contains an acid. The acid here is a compound having a structure different from that of the oxidizing agent for oxidizing the metal, and does not include an acid that functions as the above-mentioned oxidizing agent. The acid here has an action of promoting oxidation, adjusting pH, and buffering agent.
Examples of the acid include inorganic acids and organic acids within the range.
Examples of the inorganic acid include sulfuric acid, nitric acid, boric acid, phosphoric acid, etc. Among the inorganic acids, nitric acid and sulfuric acid are preferable.

また、有機酸としては、水溶性のものが望ましく、以下の群から選ばれたものがより適している。ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、2−メチル酪酸、n−ヘキサン酸、3,3−ジメチル酪酸、2−エチル酪酸、4−メチルペンタン酸、n−ヘプタン酸、2−メチルヘキサン酸、n−オクタン酸、2−エチルヘキサン酸、安息香酸、グリコール酸、サリチル酸、グリセリン酸乳酸、アジピン酸、リンゴ酸、及びそれらのアンモニウム塩やアルカリ金属塩等の塩、硫酸、硝酸、アンモニア、アンモニウム塩類、又はそれらの混合物等が挙げられる。これらの中ではギ酸、酢酸、グリコール酸が好適である。   Moreover, as an organic acid, a water-soluble thing is desirable and what was chosen from the following groups is more suitable. Formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, 2-methylbutyric acid, n-hexanoic acid, 3,3-dimethylbutyric acid, 2-ethylbutyric acid, 4-methylpentanoic acid, n-heptanoic acid, 2-methylhexanoic acid , N-octanoic acid, 2-ethylhexanoic acid, benzoic acid, glycolic acid, salicylic acid, glyceric acid lactic acid, adipic acid, malic acid, and salts thereof such as ammonium salt and alkali metal salt, sulfuric acid, nitric acid, ammonia, ammonium Examples thereof include salts or a mixture thereof. Of these, formic acid, acetic acid and glycolic acid are preferred.

また、本発明の研磨用組成液は、分子内に少なくとも一つのカルボキシル基と少なくとも一つのアミノ基を有する化合物を有機酸として含有することが好ましく、該化合物のアミノ基の少なくとも1つは2級あるいは3級であることがさらに好ましい。該化合物のとして好ましくは、グリシン、アラニン、バリン、グルタミン酸等のα−アミノ酸、β−アラニン等のβ−アミノ酸、イミノジ酢酸、ヒドロキシエチルイミノジ酢酸、ヒドロキシエチルグリシン、ジヒドロキシエチルグリシン、グリシルグリシン、N−メチルグリシン等が挙げられる。分子内に少なくとも一つのカルボキシル基と少なくとも一つのアミノ基を有する化合物を2種以上含有することが更に好ましく、分子内にカルボキシル基を1つだけ有する化合物と、分子内にカルボキシル基を2個以上有する化合物とを併用することが特に好ましい。分子内に少なくとも一つのカルボキシル基と少なくとも一つのアミノ基を有する化合物の添加量は、0.1質量%以上5質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以上2質量%以下であることが更に好ましい。   The polishing composition liquid of the present invention preferably contains a compound having at least one carboxyl group and at least one amino group in the molecule as an organic acid, and at least one of the amino groups of the compound is secondary. Or it is more preferable that it is a tertiary. As the compound, α-amino acids such as glycine, alanine, valine and glutamic acid, β-amino acids such as β-alanine, iminodiacetic acid, hydroxyethyliminodiacetic acid, hydroxyethylglycine, dihydroxyethylglycine, glycylglycine, N-methylglycine etc. are mentioned. It is more preferable to contain two or more compounds having at least one carboxyl group and at least one amino group in the molecule, and a compound having only one carboxyl group in the molecule and two or more carboxyl groups in the molecule. It is particularly preferable to use in combination with a compound having the same. The amount of the compound having at least one carboxyl group and at least one amino group in the molecule is preferably 0.1% by mass or more and 5% by mass or less, and 0.5% by mass or more and 2% by mass or less. More preferably.

本発明の研磨用組成液は、分子内に少なくとも一つのアミノ基と少なくとも一つのスルホ基を有する化合物を含有することができる。該化合物としては例えば、アミノメタンスルホン酸、タウリン等が挙げられる。添加する場合はタウリンが好ましい。分子内に少なくとも一つのアミノ基と少なくとも一つのスルホ基を有する化合物の添加量は、0.1質量%以上10質量%以下が好ましく、1質量%以上5質量%以下が更に好ましい。   The polishing composition liquid of the present invention can contain a compound having at least one amino group and at least one sulfo group in the molecule. Examples of the compound include aminomethanesulfonic acid and taurine. When added, taurine is preferred. The amount of the compound having at least one amino group and at least one sulfo group in the molecule is preferably from 0.1% by mass to 10% by mass, and more preferably from 1% by mass to 5% by mass.

(添加剤)
また、本発明の研磨液には、以下の添加剤を用いることが好ましい。
アンモニア;
ジメチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、プロピレンジアミン等のアルキルアミンや、エチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム及びキトサン等のアミン;
ジチゾン、クプロイン(2,2’−ビキノリン)、ネオクプロイン(2,9−ジメチル−1,10−フェナントロリン)、バソクプロイン(2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン)及びキュペラゾン(ビスシクロヘキサノンオキサリルヒドラゾン)等のイミン;
ベンズイミダゾール−2−チオール、2−[2−(ベンゾチアゾリル)]チオプロピオン酸、2−[2−(ベンゾチアゾリル)]チオブチル酸、2−メルカプトベンゾチアゾール、1,2,3−トリアゾール、1,2,4−トリアゾール、3−アミノ−1H−1,2,4−トリアゾール、ベンゾトリアゾール、1−ヒドロキシベンゾトリアゾール、1−ジヒドロキシプロピルベンゾトリアゾール、2,3−ジカルボキシプロピルベンゾトリアゾール、4−ヒドロキシベンゾトリアゾール、4−カルボキシル−1H−ベンゾトリアゾール、4−メトキシカルボニル−1H−ベンゾトリアゾール、4−ブトキシカルボニル−1H−ベンゾトリアゾール、4−オクチルオキシカルボニル−1H−ベンゾトリアゾール、5−ヘキシルベンゾトリアゾール、N−(1,2,3−ベンゾトリアゾリル−1−メチル)−N−(1,2,4−トリアゾリル−1−メチル)−2−エチルヘキシルアミン、トリルトリアゾール、ナフトトリアゾール、ビス[(1−ベンゾトリアゾリル)メチル]ホスホン酸等のアゾール;
ノニルメルカプタン、ドデシルメルカプタン、トリアジンチオール、トリアジンジチオール、トリアジントリチオール等のメルカプタン、
その他、テトラゾール、キナルジン酸などが挙げられる。
これらの中でも、キトサン、エチレンジアミンテトラ酢酸、L−トリプトファン、キュペラゾン、トリアジンジチオール、ベンゾトリアゾール、4−ヒドロキシベンゾトリアゾール、4−カルボキシル−1H−ベンゾトリアゾールブチルエステル、トリルトリアゾール、ナフトトリアゾールが高いCMP速度と低いエッチング速度を両立する上で好ましい。
(Additive)
Moreover, it is preferable to use the following additives for the polishing liquid of the present invention.
ammonia;
Alkylamines such as dimethylamine, trimethylamine, triethylamine, propylenediamine, and amines such as ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), sodium diethyldithiocarbamate and chitosan;
Dithizone, cuproin (2,2′-biquinoline), neocuproin (2,9-dimethyl-1,10-phenanthroline), bathocuproine (2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) and cupelazone ( Imines such as biscyclohexanone oxalyl hydrazone);
Benzimidazole-2-thiol, 2- [2- (benzothiazolyl)] thiopropionic acid, 2- [2- (benzothiazolyl)] thiobutyric acid, 2-mercaptobenzothiazole, 1,2,3-triazole, 1,2, 4-triazole, 3-amino-1H-1,2,4-triazole, benzotriazole, 1-hydroxybenzotriazole, 1-dihydroxypropylbenzotriazole, 2,3-dicarboxypropylbenzotriazole, 4-hydroxybenzotriazole, 4-carboxyl-1H-benzotriazole, 4-methoxycarbonyl-1H-benzotriazole, 4-butoxycarbonyl-1H-benzotriazole, 4-octyloxycarbonyl-1H-benzotriazole, 5-hexylbenzotriazol N- (1,2,3-benzotriazolyl-1-methyl) -N- (1,2,4-triazolyl-1-methyl) -2-ethylhexylamine, tolyltriazole, naphthotriazole, bis [( Azoles such as 1-benzotriazolyl) methyl] phosphonic acid;
Mercaptans such as nonyl mercaptan, dodecyl mercaptan, triazine thiol, triazine dithiol, triazine trithiol,
Other examples include tetrazole and quinaldic acid.
Among these, chitosan, ethylenediaminetetraacetic acid, L-tryptophan, cuperazone, triazinedithiol, benzotriazole, 4-hydroxybenzotriazole, 4-carboxyl-1H-benzotriazole butyl ester, tolyltriazole, and naphthotriazole have high CMP rates and low This is preferable for achieving both etching rates.

これら添加剤の添加量は、研磨に使用する際の研磨液の1L中、0.0001mol〜0.5molとすることが好ましく0.001mol〜0.2molとすることがより好ましく、0.005mol〜0.1molとすることが特に好ましい。即ち、添加剤の添加量は、エッチング抑制の点から0.0001mol以上が好ましく、CMP速度低下防止の点から0.5mol以下が好ましい。   The additive amount of these additives is preferably 0.0001 mol to 0.5 mol, more preferably 0.001 mol to 0.2 mol, and more preferably 0.005 mol to 0.2 mol in 1 L of a polishing liquid used for polishing. The amount is particularly preferably 0.1 mol. That is, the addition amount of the additive is preferably 0.0001 mol or more from the viewpoint of suppressing etching, and preferably 0.5 mol or less from the viewpoint of preventing a decrease in CMP rate.

(アルカリ剤及び緩衝剤)
本発明の研磨用組成液は、必要に応じて、pH調整のためにアルカリ剤、更にはpHの変動抑制の点から緩衝剤を含有することができる。
(Alkaline agent and buffer)
The polishing composition liquid of the present invention can contain an alkali agent for adjusting the pH and, if necessary, a buffering agent from the viewpoint of suppressing pH fluctuation.

アルカリ剤及び緩衝剤としては、水酸化アンモニウム及びテトラメチルアンモニウムハイドロキサイドなどの有機水酸化アンモニウム、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミンなどのようなアルカノールアミン類などの非金属アルカリ剤、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムなどのアルカリ金属水酸化物、炭酸塩、リン酸塩、ホウ酸塩、四ホウ酸塩、ヒドロキシ安息香酸塩、グリシル塩、N,N−ジメチルグリシン塩、ロイシン塩、ノルロイシン塩、グアニン塩、3,4−ジヒドロキシフェニルアラニン塩、アラニン塩、アミノ酪酸塩、2−アミノ−2−メチル−1,3−プロパンジオール塩、バリン塩、プロリン塩、トリスヒドロキシアミノメタン塩、リシン塩などを用いることができる。   Alkaline agents and buffering agents include organic ammonium hydroxides such as ammonium hydroxide and tetramethylammonium hydroxide, nonmetallic alkali agents such as alkanolamines such as diethanolamine, triethanolamine, triisopropanolamine, and the like. Alkali metal hydroxides such as sodium, potassium hydroxide and lithium hydroxide, carbonate, phosphate, borate, tetraborate, hydroxybenzoate, glycyl salt, N, N-dimethylglycine salt, leucine Salt, norleucine salt, guanine salt, 3,4-dihydroxyphenylalanine salt, alanine salt, aminobutyrate, 2-amino-2-methyl-1,3-propanediol salt, valine salt, proline salt, trishydroxyaminomethane salt Lysine salt etc. can be used .

アルカリ剤及び緩衝剤の具体例としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム、リン酸三ナトリウム、リン酸三カリウム、リン酸二ナトリウム、リン酸二カリウム、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸カリウム、四ホウ酸ナトリウム(ホウ砂)、四ホウ酸カリウム、o−ヒドロキシ安息香酸ナトリウム(サリチル酸ナトリウム)、o−ヒドロキシ安息香酸カリウム、5−スルホ−2−ヒドロキシ安息香酸ナトリウム(5−スルホサリチル酸ナトリウム)、5−スルホ−2−ヒドロキシ安息香酸カリウム(5−スルホサリチル酸カリウム)、水酸化アンモニウムなどを挙げることができる。
その中でも、特に好ましいアルカリ剤としては、水酸化アンモニウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム及びテトラメチルアンモニウムハイドロキサイドである。
Specific examples of the alkali agent and buffer include sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, sodium bicarbonate, potassium bicarbonate, trisodium phosphate, tripotassium phosphate, diphosphate phosphate. Sodium, dipotassium phosphate, sodium borate, potassium borate, sodium tetraborate (borax), potassium tetraborate, sodium o-hydroxybenzoate (sodium salicylate), potassium o-hydroxybenzoate, 5-sulfo Examples include sodium 2-hydroxybenzoate (sodium 5-sulfosalicylate), potassium 5-sulfo-2-hydroxybenzoate (potassium 5-sulfosalicylate), ammonium hydroxide, and the like.
Among them, particularly preferable alkali agents are ammonium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, and tetramethylammonium hydroxide.

アルカリ剤及び緩衝剤の添加量としては、pHが好ましい範囲に維持される量であればよく、研磨に使用する際の研磨液の1L中、0.0001mol〜1.0molとすることが好ましく、0.003mol〜0.5molとすることがより好ましい。   The addition amount of the alkaline agent and the buffer may be an amount that maintains the pH within a preferable range, and is preferably 0.0001 mol to 1.0 mol in 1 L of the polishing liquid used for polishing. More preferably, it is 0.003 mol to 0.5 mol.

本発明においては、研磨面への吸着性や反応性、研磨金属の溶解性、被研磨面の電気化学的性質、化合物官能基の解離状態、液としての安定性などにより、適時化合物種、添加量やpHを設定することが好ましい。   In the present invention, depending on the adsorptivity and reactivity to the polishing surface, the solubility of the polishing metal, the electrochemical properties of the surface to be polished, the dissociation state of the compound functional group, the stability as a liquid, etc. It is preferable to set the amount and pH.

本発明の研磨用組成液のpHは、2〜9.5であることが好ましく、2〜7であることがより好ましい。
研磨用組成液のpHを2〜9.5とすることにより、分散安定性及び、アルミニウム原子が導入されているコロイダルシリカ粒子の機能が発揮されやすい。
pHの調整は、pH調整剤として公知のものを使用することができ、既述の酸(例えば、硫酸、硝酸、ホウ酸、燐酸等)、及びのアルカリ剤(例えば、アンモニア、アミン化合物等)を用いて行うことができる。
The polishing composition liquid of the present invention preferably has a pH of 2 to 9.5, and more preferably 2 to 7.
By setting the pH of the polishing composition liquid to 2 to 9.5, the dispersion stability and the function of colloidal silica particles into which aluminum atoms are introduced are easily exhibited.
The pH can be adjusted by using a known pH adjusting agent, such as the aforementioned acids (for example, sulfuric acid, nitric acid, boric acid, phosphoric acid, etc.) and alkali agents (for example, ammonia, amine compounds, etc.). Can be used.

<化学機械的研磨方法>
本発明の化学機械的研磨方法(以下、「CMP方法」又は「研磨方法」ともいう。)本発明の研磨用組成液を、被研磨面と接触させ、被研磨面と研磨面を相対運動させて研磨する工程(以下、「研磨工程」ともいう。)を含むことを特徴とする。
本発明の化学機械的研磨方法は、(a)表面の珪素原子の少なくとも一部がアルミニウム原子で覆われているコロイダルシリカ粒子、及び(b)一種類以上の、表面が正電荷に帯電している粒子を含有する本発明の研磨用組成液を用いることにより、CMPにおいて研磨速度、コロージョン及び面内均一性に優れる。
<Chemical mechanical polishing method>
The chemical mechanical polishing method of the present invention (hereinafter also referred to as “CMP method” or “polishing method”) The polishing composition liquid of the present invention is brought into contact with the surface to be polished, and the surface to be polished and the polishing surface are moved relative to each other. And a polishing step (hereinafter also referred to as “polishing step”).
The chemical mechanical polishing method of the present invention comprises (a) colloidal silica particles in which at least some of the silicon atoms on the surface are covered with aluminum atoms, and (b) one or more types of surfaces that are positively charged. By using the polishing composition liquid of the present invention containing particles that are present, the polishing rate, corrosion, and in-plane uniformity are excellent in CMP.

(配線金属原材料)
本発明においては、研磨する対象は、例えばLSI等の半導体における金属配線であり、好ましくは銅金属及び/又は銅合金からなる配線、特には銅合金からなる配線が好ましい。更には、銅合金の中でも銀を含有する銅合金が好ましい。銅合金に含有される銀含量は、40質量%以下が好ましく、特には10質量%以下、さらには1質量%以下が好ましく、0.00001〜0.1質量%の範囲である銅合金において最も優れた効果を発揮する。なお、前記のように本発明の研磨用組成液は、LSI等の半導体における金属配線の研磨に好適に用いることができる研磨液であるが、該金属配線の研磨に付随して酸や砥粒等の効果により、シリコン基板や酸化シリコン、窒化シリコン、樹脂等を一部研磨するものであってもよいことは言うまでもない。
(Wiring metal raw materials)
In the present invention, the object to be polished is, for example, a metal wiring in a semiconductor such as LSI, preferably a wiring made of copper metal and / or a copper alloy, particularly a wiring made of a copper alloy. Furthermore, the copper alloy containing silver is preferable among copper alloys. The silver content contained in the copper alloy is preferably 40% by mass or less, particularly 10% by mass or less, more preferably 1% by mass or less, and most preferably in the range of 0.00001 to 0.1% by mass. Exhibits excellent effects. As described above, the polishing composition liquid of the present invention is a polishing liquid that can be suitably used for polishing metal wirings in semiconductors such as LSI. Needless to say, the silicon substrate, silicon oxide, silicon nitride, resin, or the like may be partially polished due to the above effects.

(接触圧力)
本発明において、研磨面と被研磨面との接触部分にかかる力を、その接触面積で除した値を接触圧力とする。例えば、径がφ200mmの被研磨面全面をφ600mmの研磨面に400Nの力で押し付けた場合は、接触面積は(0.1)2π=3.14・10-22であるので、接触圧力は400/(3.14・10-2)=12,732Paである。
本発明のCMP方法に適用される接触圧力は、1,000〜25,000Paであることが好ましく、2,000〜17,500Paであることがより好ましく、3,500〜14,000Paであることがさらに好ましい。
(Contact pressure)
In the present invention, a value obtained by dividing the force applied to the contact portion between the polishing surface and the surface to be polished by the contact area is defined as the contact pressure. For example, when the entire surface to be polished having a diameter of φ200 mm is pressed against a polished surface having a diameter of φ600 mm with a force of 400 N, the contact area is (0.1) 2 π = 3.14 · 10 −2 m 2. The pressure is 400 / (3.14 · 10 −2 ) = 12,732 Pa.
The contact pressure applied to the CMP method of the present invention is preferably 1,000 to 25,000 Pa, more preferably 2,000 to 17,500 Pa, and 3,500 to 14,000 Pa. Is more preferable.

本発明の研磨用組成液を用いることができる装置としては、特に限定されないが、例えば、Mirra Mesa CMP、Reflexion CMP(アプライドマテリアルズ社製)、FREX200、FREX300((株)荏原製作所製)、NPS3301、NPS2301(ニコン社製)、A−FP−310A、A−FP−210A(東京精密(株)製)、2300TERES(ラムリサーチ社製)、Momentum(SpeedFam-IPEC社製)を好ましい例として挙げることができる。   The apparatus that can use the polishing composition liquid of the present invention is not particularly limited. For example, Mirra Mesa CMP, Reflexion CMP (manufactured by Applied Materials), FREX200, FREX300 (manufactured by Ebara Corporation), NPS3301 NPS2301 (manufactured by Nikon), A-FP-310A, A-FP-210A (manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.), 2300TERES (manufactured by Ram Research), Momentum (manufactured by SpeedFam-IPEC) are listed as preferred examples. Can do.

(研磨条件、その他)
本発明の研磨用組成液を用いたCMP方法について、さらに説明する。
本発明の研磨用組成液を用いた研磨工程において、研磨している間、研磨パッドには研磨用組成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。研磨終了後の半導体基板は、流水中で良く洗浄した後、スピンドライヤ等を用いて半導体基板上に付着した水滴を払い落としてから乾燥させることが好ましい。
本発明の研磨用組成液を用いた研磨方法では、希釈する水溶液は、次ぎに述べる水溶液と同じである。
水溶液は、予め金属の酸化剤、酸化金属溶解剤、保護膜形成剤、界面活性剤のうち少なくとも1つ以上を含有した水で、水溶液中に含有した成分と希釈される研磨用組成液の成分を合計した成分が、研磨用組成液を使用して研磨する際の成分となるようにする。水溶液で希釈して使用する場合は、溶解しにくい成分を水溶液の形で配合することができ、より研磨用組成液を濃縮することができる。
(Polishing conditions, etc.)
The CMP method using the polishing composition liquid of the present invention will be further described.
In the polishing step using the polishing composition liquid of the present invention, it is preferable to continuously supply the polishing composition liquid to the polishing pad with a pump or the like during polishing. Although there is no restriction | limiting in this supply amount, it is preferable that the surface of a polishing pad is always covered with polishing liquid. After the polishing, the semiconductor substrate is preferably washed in running water and then dried after removing water droplets adhering to the semiconductor substrate using a spin dryer or the like.
In the polishing method using the polishing composition liquid of the present invention, the aqueous solution to be diluted is the same as the aqueous solution described below.
Aqueous solution is water containing at least one of metal oxidizer, metal oxide solubilizer, protective film forming agent, and surfactant in advance, and the component of the polishing composition liquid diluted with the component contained in the aqueous solution The total of the components is a component for polishing using the polishing composition liquid. When diluted with an aqueous solution and used, components that are difficult to dissolve can be blended in the form of an aqueous solution, and the polishing composition liquid can be further concentrated.

濃縮された研磨用組成液に水又は水溶液を加え希釈する方法としては、例えば、濃縮された研磨用組成液を供給する配管と水又は水溶液を供給する配管を途中で合流させて混合し、混合し希釈された研磨用組成液を研磨パッドに供給する方法がある。混合は、例えば、圧力を付した状態で狭い通路を通して液同士を衝突混合する方法、配管中にガラス管などの充填物を詰め液体の流れを分流分離、合流させることを繰り返し行う方法、配管中に動力で回転する羽根を設ける方法など通常に行われている方法を採用することができる。   As a method for diluting a concentrated polishing composition liquid by adding water or an aqueous solution, for example, a pipe for supplying a concentrated polishing composition liquid and a pipe for supplying water or an aqueous solution are joined together and mixed. There is a method of supplying the diluted polishing composition liquid to the polishing pad. Mixing is, for example, a method in which liquids collide with each other through a narrow passage under pressure, a method in which a filling such as a glass tube is filled in a pipe, a flow of liquid is repeatedly separated and merged, and in a pipe A commonly used method such as a method of providing blades rotating with power can be employed.

研磨用組成液の供給速度は10〜1,000ml/minであることが好ましく、50〜500ml/minであることがより好ましい。   The supply rate of the polishing composition liquid is preferably 10 to 1,000 ml / min, and more preferably 50 to 500 ml / min.

また、濃縮された研磨用組成液に水又は水溶液を加え希釈し、研磨する方法としては、例えば、研磨用組成液を供給する配管と水又は水溶液を供給する配管を独立に設け、それぞれから所定量の液を研磨パッドに供給し、研磨パッドと被研磨面の相対運動で混合する方法を用いることができる。さらに別の濃縮された研磨用組成液の希釈方法としては、1つの容器に、所定量の濃縮された研磨用組成液と水又は水溶液を入れ混合してから、研磨パッドにその混合した研磨用組成液を供給する方法がある。   Further, as a method for diluting by adding water or an aqueous solution to the concentrated polishing composition liquid, for example, a pipe for supplying the polishing composition liquid and a pipe for supplying water or an aqueous solution are provided independently, and each is separated from each other. A method in which a fixed amount of liquid is supplied to the polishing pad and mixed by relative movement between the polishing pad and the surface to be polished can be used. As another method for diluting the concentrated polishing composition liquid, a predetermined amount of the concentrated polishing composition liquid and water or an aqueous solution are mixed in one container, and then mixed with the polishing pad. There is a method of supplying a composition liquid.

本発明の研磨用組成液を用いた別の研磨方法は、研磨用組成液が含有するべき構成成分を少なくとも2群の構成成分に分けて、それらを使用する際に、水又は水溶液を加え希釈して研磨定盤上の研磨パッドに供給し、被研磨面と接触させて被研磨面と研磨パッドを相対運動させて研磨する方法である。例えば、金属の酸化剤を1つの構成成分(A)とし、酸、添加剤、界面活性剤及び水を1つの構成成分(B)とし、それらを使用する際に水または水溶液で構成成分(A)と構成成分(B)を希釈して使用する。
また、溶解度の低い添加剤成分を2つの構成成分(A)と(B)に分け、酸化剤、添加剤及び界面活性剤を1つの構成成分(A)とし、酸、添加剤、界面活性剤及び水を1つの構成成分(B)とし、それらを使用する際に水または水溶液を加え構成成分(A)と構成成分(B)を希釈して使用する。この例の場合、構成成分(A)と構成成分(B)と水または水溶液をそれぞれ供給する3つの配管が必要であり、希釈混合は、3つの配管を研磨パッドに供給する1つの配管に結合してその配管内で混合する方法や、2つの配管を結合してから他の1つの配管を結合する方法が用いられる。
In another polishing method using the polishing composition liquid of the present invention, the constituents to be contained in the polishing composition liquid are divided into at least two groups of constituent ingredients, and when they are used, they are diluted by adding water or an aqueous solution. Then, it is supplied to the polishing pad on the polishing surface plate and brought into contact with the surface to be polished, and the surface to be polished and the polishing pad are moved relative to each other for polishing. For example, a metal oxidizing agent is one component (A), an acid, an additive, a surfactant, and water are one component (B), and when they are used, the component (A ) And component (B) are diluted and used.
In addition, the additive component having low solubility is divided into two components (A) and (B), and the oxidizing agent, additive and surfactant are one component (A), and the acid, additive and surfactant are used. And water is used as one component (B), and when they are used, water or an aqueous solution is added to dilute the component (A) and the component (B). In this example, three pipes for supplying the component (A), the component (B), and water or an aqueous solution are required, and dilution mixing is combined into one pipe that supplies the three pipes to the polishing pad. Then, a method of mixing in the pipe, or a method of connecting two pipes and then connecting another pipe is used.

例えば、溶解しにくい添加剤を含む構成成分と他の構成成分を混合し、混合経路を長くして溶解時間を確保してから、さらに水又は水溶液の配管を結合する方法である。その他の混合方法は、例えば、上記したように直接に3つの配管をそれぞれ研磨パッドに導き、研磨パッドと被研磨面の相対運動により混合する方法、1つの容器に3つの構成成分を混合して、そこから研磨パッドに希釈された研磨用組成液を供給する方法が挙げられる。上記した研磨方法において、金属の酸化剤を含む1つの構成成分を40℃以下にし、他の構成成分を室温から100℃の範囲に加温し、且つ1つの構成成分と他の構成成分又は水若しくは水溶液を加え希釈して使用する際に、混合した後に40℃以下とするようにすることもできる。温度が高いと溶解度が高くなるため、研磨用組成液における溶解度の低い原料の溶解度を上げるために好ましい方法である。   For example, it is a method in which a constituent component containing an additive that is difficult to dissolve is mixed with another constituent component, a mixing path is lengthened to ensure a dissolution time, and then a pipe of water or an aqueous solution is further combined. As another mixing method, for example, as described above, three pipes are directly guided to the polishing pad and mixed by relative movement of the polishing pad and the surface to be polished, and three components are mixed in one container. And a method for supplying a diluted polishing composition liquid to the polishing pad. In the above polishing method, one component containing a metal oxidant is made 40 ° C. or lower, the other components are heated in the range of room temperature to 100 ° C., and one component and another component or water Or when adding and diluting aqueous solution, it can also be made 40 degrees C or less after mixing. Since the solubility increases when the temperature is high, this is a preferable method for increasing the solubility of the raw material having low solubility in the polishing composition liquid.

金属の酸化剤を含まない他の成分を室温から100℃の範囲で加温して溶解させた原料は、温度が下がると溶液中に析出するため、温度が低下したその成分を用いる場合は、予め加温して析出したものを溶解させる必要がある。これには、加温し溶解した構成成分液を送液する手段と、析出物を含む液を撹拌しておき、送液し配管を加温して溶解させる手段を採用することができる。加温した成分が金属の酸化剤を含む1つの構成成分の温度を40℃以上に高めると金属の酸化剤が分解してくる恐れがあるので、加温した構成成分とこの加温した構成成分を冷却する金属の酸化剤を含む1つの構成成分で混合した場合、40℃以下となるようにする。   Since the raw material in which other components not containing a metal oxidant are heated and dissolved in the range of room temperature to 100 ° C. is precipitated in the solution when the temperature decreases, when using the component whose temperature has decreased, It is necessary to dissolve the preliminarily heated precipitate. For this, a means for feeding a component liquid that has been heated and dissolved, and a means for stirring a liquid containing a precipitate, feeding the liquid, and heating and dissolving the pipe can be employed. If the temperature of one component containing a metal oxidant is increased to 40 ° C. or higher, the metal oxidant may be decomposed. Therefore, the heated component and the heated component When it is mixed with one component containing a metal oxidant for cooling, the temperature is made 40 ° C. or lower.

また本発明においては、研磨用組成液の成分を二分割以上に分割して、研磨面に供給してもよい。この場合、酸化物を含む成分と酸を含有する成分とに分割して供給する事が好ましい。また、研磨用組成液を濃縮液とし、希釈水を別にして研磨面に供給してもよい。   In the present invention, the components of the polishing composition liquid may be divided into two or more parts and supplied to the polishing surface. In this case, it is preferable to divide and supply the component containing an oxide and the component containing an acid. Further, the polishing composition liquid may be a concentrated liquid and supplied to the polishing surface separately from the dilution water.

(バリア金属)
本発明においては、半導体が銅金属及び/又は銅合金からなる配線を用いている場合、配線と層間絶縁膜との間に、銅の拡散を防ぐためのバリア層を設けることが好ましい。バリア層に用いられる材料としては、TaN、TaSiN、Ta、TiN、Ti、Nb、W、WN、Co、Zr、ZrN、Ru及びCuTa合金から選ばれる材料が好ましく、TiN、TiW、Ta、TaN、W、WN、Ruがより好ましく、Ta、TaN、Ruが特に好ましい。
層間絶縁膜としては、低誘電率の絶縁性物質の薄膜が好ましく、好適な絶縁性物質としては比誘電率が3.0以下である物質であり、より好ましくは2.8以下の物質である。好ましい低誘電率物質として具体的には、BlackDiamond(アプライドマテリアルズ社製)、FLARE(Honeywell Electronic Materials社製)、SILK(Dow Chemical社製)、CORAL(Novellus System社製)、LKD(JSR(株)製)及びHSG(日立化成工業(株)製)を挙げることができる。
(Barrier metal)
In the present invention, when a wiring made of copper metal and / or a copper alloy is used, it is preferable to provide a barrier layer for preventing copper diffusion between the wiring and the interlayer insulating film. The material used for the barrier layer is preferably a material selected from TaN, TaSiN, Ta, TiN, Ti, Nb, W, WN, Co, Zr, ZrN, Ru, and CuTa alloy, TiN, TiW, Ta, TaN, W, WN, and Ru are more preferable, and Ta, TaN, and Ru are particularly preferable.
As the interlayer insulating film, a thin film of an insulating material having a low dielectric constant is preferable, and a preferable insulating material is a material having a relative dielectric constant of 3.0 or less, more preferably a material having a dielectric constant of 2.8 or less. . Specific examples of preferable low dielectric constant materials include BlackDiamond (Applied Materials), FLARE (Honeywell Electronic Materials), SILK (Dow Chemical), CORAL (Novellus System), LKD (JSR) And HSG (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.).

(パッド)
本発明に用いられる研磨用のパッドは、大きくは無発泡構造パッドでも発泡構造パッドでもよい。前者はプラスチック板のように硬質の合成樹脂バルク材をパッドに用いるものである。また、後者は更に独立発泡体(乾式発泡系)、連続発泡体(湿式発泡系)、2層複合体(積層系)の3つがあり、特には2層複合体(積層系)が好ましい。発泡は、均一でも不均一でもよい。
更に研磨に用いる砥粒(例えば、セリア、シリカ、アルミナ、樹脂など)を含有したものでもよい。また、それぞれに硬さは軟質のものと硬質のものがあり、どちらでもよく、積層系ではそれぞれの層に異なる硬さのものを用いることが好ましい。材質としては不織布、人工皮革、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエステル、ポリカーボネート等が好ましい。また、研磨面と接触する面には、格子溝/穴/同心溝/らせん状溝などの加工を施してもよい。
(pad)
The polishing pad used in the present invention may be a non-foamed structure pad or a foamed structure pad. The former uses a hard synthetic resin bulk material like a plastic plate for a pad. Further, the latter further includes three types of a closed foam (dry foam system), a continuous foam (wet foam system), and a two-layer composite (laminated system), and a two-layer composite (laminated system) is particularly preferable. Foaming may be uniform or non-uniform.
Further, it may contain abrasive grains (for example, ceria, silica, alumina, resin, etc.) used for polishing. In addition, the hardness may be either soft or hard, and either may be used. In the laminated system, it is preferable to use a different hardness for each layer. The material is preferably non-woven fabric, artificial leather, polyamide, polyurethane, polyester, polycarbonate or the like. In addition, the surface contacting the polishing surface may be subjected to processing such as lattice grooves / holes / concentric grooves / helical grooves.

以下、実施例により本発明を説明する。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。   Hereinafter, the present invention will be described by way of examples. The present invention is not limited to these examples.

〔特定コロイダルシリカ(A−1)の調製〕
平均一次粒子径が17nmである市販のコロイダルシリカスラリー(製品名:クォートロンPL−2L、製造元:扶桑化学工業)の20質量%水分散物1000gに、アンモニア水を加えてpHを9.0に調整し、その後室温にて攪拌しながらAl23濃度3.6質量%、Na2O/Al23モル比1.5のアルミン酸ナトリウム水溶液15.9gを数分以内にゆっくり添加し0.5時間攪拌した。得られたゾルは、SUS製オートクレーブ装置に入れ、130℃4時間加熱後、水素型強酸性陽イオン交換樹脂(アンバーライトIR−120B)を充填したカラムと、水酸基型強塩基性陰イオン交換樹脂(アンバーライトIRA−410)を充填したカラムと、に空間速度1h-1で室温にて通液し、初留はカットした。
得られた特定コロイダルシリカ(A−1)は、調製後の増粘・ゲル化は見られなかった。
[Preparation of specific colloidal silica (A-1)]
The pH is adjusted to 9.0 by adding ammonia water to 1000 g of a 20% by mass aqueous dispersion of a commercially available colloidal silica slurry (product name: Quattron PL-2L, manufacturer: Fuso Chemical Industries) having an average primary particle size of 17 nm. Thereafter, 15.9 g of an aqueous sodium aluminate solution having an Al 2 O 3 concentration of 3.6% by mass and a Na 2 O / Al 2 O 3 molar ratio of 1.5 was slowly added within a few minutes while stirring at room temperature. Stir for 5 hours. The obtained sol was placed in a SUS autoclave apparatus, heated at 130 ° C. for 4 hours, and then filled with a hydrogen-type strongly acidic cation exchange resin (Amberlite IR-120B), and a hydroxyl-type strongly basic anion exchange resin. A column packed with (Amberlite IRA-410) was passed through the column at a space velocity of 1 h −1 at room temperature, and the initial distillation was cut.
The obtained specific colloidal silica (A-1) did not show thickening or gelation after preparation.

〔特定コロイダルシリカ(A−2)の調製〕
平均一次粒子径が72nmである市販のコロイダルシリカスラリー(製品名:クォートロンPL−7、製造元:扶桑化学工業)の23質量%水分散物1000gに、アンモニア水を加えてpHを9.0に調整し、その後室温にて攪拌しながらAl23濃度3.6質量%、Na2O/Al23モル比1.5のアルミン酸ナトリウム水溶液15.9gを数分以内にゆっくり添加し0.5時間攪拌した。得られたゾルは、SUS製オートクレーブ装置に入れ、130℃4時間加熱後、水素型強酸性陽イオン交換樹脂(アンバーライトIR−120B)を充填したカラムと、水酸基型強塩基性陰イオン交換樹脂(アンバーライトIRA−410)を充填したカラムと、に空間速度1h-1で室温にて通液し、初留はカットした。
得られた特定コロイダルシリカ(A−2)は、調製後の増粘・ゲル化は見られなかった。
[Preparation of specific colloidal silica (A-2)]
The pH was adjusted to 9.0 by adding ammonia water to 1000 g of a 23% by mass aqueous dispersion of a commercially available colloidal silica slurry having an average primary particle size of 72 nm (product name: Quatron PL-7, manufacturer: Fuso Chemical Industries). Thereafter, 15.9 g of an aqueous sodium aluminate solution having an Al 2 O 3 concentration of 3.6% by mass and a Na 2 O / Al 2 O 3 molar ratio of 1.5 was slowly added within a few minutes while stirring at room temperature. Stir for 5 hours. The obtained sol was placed in a SUS autoclave apparatus, heated at 130 ° C. for 4 hours, and then filled with a hydrogen-type strongly acidic cation exchange resin (Amberlite IR-120B), and a hydroxyl-type strongly basic anion exchange resin. A column packed with (Amberlite IRA-410) was passed through the column at a space velocity of 1 h −1 at room temperature, and the initial distillation was cut.
The obtained specific colloidal silica (A-2) did not show thickening or gelation after preparation.

〔アミノシランカップリング処理したコロイダルシリカ(B−1)の調製〕
平均一次粒子径が72nmである市販のコロイダルシリカスラリー(製品名:クォートロンPL−7、製造元:扶桑化学工業)の10質量%水分散物1000gに対し、pH9.5に調整した市販のアミノシランカップリング剤(信越化学工業製、KBM903)の6%水溶液を100g混合させた。混合した水分散物を均一になるまで撹拌した後に、撹拌は続けながら、この分散物を硝酸にてpH3まで下げた。しばらく撹拌した後に限外ろ過の溶媒置換操作を繰り返すことによって、アミノシランカップリング修飾されたコロイダルシリカスラリー(10質量%)(B−1)を得た。得られたアミノシラン修飾されたコロイダルシリカ(B−1)は、調製後の増粘・ゲル化は見られなかった。
[Preparation of aminosilane-coupled colloidal silica (B-1)]
Commercially available aminosilane coupling adjusted to pH 9.5 with respect to 1000 g of 10% by mass aqueous dispersion of commercially available colloidal silica slurry (product name: Quattron PL-7, manufacturer: Fuso Chemical Co., Ltd.) having an average primary particle size of 72 nm. 100 g of a 6% aqueous solution of the agent (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., KBM903) was mixed. After stirring the mixed aqueous dispersion until homogeneous, the dispersion was lowered to pH 3 with nitric acid while stirring continued. After stirring for a while, the solvent replacement operation of ultrafiltration was repeated to obtain colloidal silica slurry (10 mass%) (B-1) modified with aminosilane coupling. The resulting aminosilane-modified colloidal silica (B-1) did not show thickening or gelation after preparation.

〔アミノシランカップリング処理したコロイダルシリカ(B−2)の調製〕
平均一次粒子径が17nmである市販のコロイダルシリカスラリー(製品名:クォートロンPL−2L、製造元:扶桑化学工業)を用いたこと以外は、コロイダルシリカ(B−1)と同様の操作を行い、アミノシランカップリング修飾されたコロイダルシリカスラリー(B−2)を得た。得られたアミノシラン修飾されたコロイダルシリカ(B−2)は、調製後の増粘・ゲル化は見られなかった。
[Preparation of aminosilane-coupled colloidal silica (B-2)]
Aminosilane was used in the same manner as colloidal silica (B-1) except that a commercially available colloidal silica slurry (product name: Quatron PL-2L, manufacturer: Fuso Chemical Industries) having an average primary particle size of 17 nm was used. A coupling-modified colloidal silica slurry (B-2) was obtained. The resulting aminosilane-modified colloidal silica (B-2) did not show thickening or gelation after preparation.

尚、本実施例では、(b)表面が正電荷に帯電している粒子の準備としてアミノシランカップリング剤を用いたが、これの代わりにアンモニアもしくはアンモニウム塩を用いることもできる。アンモニウム塩としては硝酸アンモニウムが望ましい。   In this example, aminosilane coupling agent was used as a preparation for (b) particles having a positively charged surface, but ammonia or ammonium salts may be used instead. As the ammonium salt, ammonium nitrate is desirable.

本発明において示される平均一次粒子径は、BET法による比表面積値から真球状粒子モデルへ換算したときの粒子径であり、比表面積値は市販の測定装置(島津製作所製、ジェミニV2380)により簡便に測定することができる。   The average primary particle diameter shown in the present invention is a particle diameter when converted from a specific surface area value by the BET method to a true spherical particle model, and the specific surface area value is easily measured by a commercially available measuring apparatus (Shimadzu Corporation, Gemini V2380). Can be measured.

得られた(a)特定コロイダルシリカ(A−1)、(A−2)及び(b)アミノシランカップリング処理したコロイダルシリカ(B−1)、(B−2)、上記操作前における一般的なコロイダルシリカのゼータ電位を、市販のゼータ電位測定装置(大塚電子製、ELS-Z1)を用いて測定したところ、表1に示すpHに対し表1に示すゼータ電位を示した。   The obtained (a) specific colloidal silica (A-1), (A-2) and (b) aminosilane-coupled colloidal silica (B-1), (B-2), general before the above operation When the zeta potential of the colloidal silica was measured using a commercially available zeta potential measuring device (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd., ELS-Z1), the zeta potential shown in Table 1 was shown with respect to the pH shown in Table 1.

Figure 2007273910
Figure 2007273910

表1より、特定コロイダルシリカ(A−1)および(A−2)は、コロイダルシリカ粒子表面の珪素原子の少なくとも一部に対し、酸素原子を介してアルミニウム原子が導入されていることを示していると考えられる。更には、アミノシランカップリング処理したコロイダルシリカ(B−1)および(B−2)は、その表面にアミノ基が導入され、広い範囲のpHに渡ってゼータ電位が正の値を示すことが確認された。   From Table 1, specific colloidal silica (A-1) and (A-2) show that an aluminum atom is introduced via an oxygen atom with respect to at least a part of silicon atoms on the surface of the colloidal silica particle. It is thought that there is. Furthermore, the colloidal silicas (B-1) and (B-2) treated with aminosilane coupling have been confirmed to have positive zeta potentials over a wide range of pH, with amino groups introduced on their surfaces. It was done.

<実施例1〜7、比較例1及び2>
(研磨用組成液の調製)
実施例1〜7の研磨用組成液として、アルミニウム原子導入粒子(砥粒(a))として前記特定コロイダルシリカ(A−1)または(A−2)、及び該アルミニウム原子導入粒子とは逆のζ電位を示す砥粒(砥粒(b))としてアミノシランカップリング処理したコロイダルシリカ(B−1)または(B−2)を含む研磨用組成液を表2の組成で調製した。また、比較例1及び2の研磨用組成液として、表2の組成の研磨用組成液を調製した。
更に、調製したそれぞれの研磨用組成液のζ電位の符号(+ 又は −)を表3に示す。
<Examples 1-7, Comparative Examples 1 and 2>
(Preparation of polishing composition liquid)
As the polishing composition liquids of Examples 1 to 7, the specific colloidal silica (A-1) or (A-2) as aluminum atom-introduced particles (abrasive grains (a)), and the reverse of the aluminum atom-introduced particles A polishing composition liquid containing colloidal silica (B-1) or (B-2) subjected to aminosilane coupling treatment as abrasive grains (abrasive grains (b)) exhibiting a ζ potential was prepared with the composition shown in Table 2. Moreover, the polishing composition liquid of the composition of Table 2 was prepared as the polishing composition liquid of Comparative Examples 1 and 2.
Further, Table 3 shows the sign (+ or −) of ζ potential of each of the prepared polishing composition liquids.

なお、上述の研磨用組成液の調製の際、pHの調整はアンモニアおよび硝酸で行い、各実施例・比較例とも研磨実験の直前に過酸化水素水を1%添加した。時間の経過につれて凝集が見られた研磨用組成液については、前記水溶性ポリマーや界面活性剤を添加し、分散性を確保した。   In the preparation of the polishing composition liquid described above, the pH was adjusted with ammonia and nitric acid, and 1% hydrogen peroxide was added to each example and comparative example immediately before the polishing experiment. About the polishing composition liquid in which aggregation was observed over time, the water-soluble polymer and the surfactant were added to ensure dispersibility.

Figure 2007273910
Figure 2007273910

Figure 2007273910
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実施例1〜7、比較例1および2で調製した研磨用組成液を用い、以下に示す研磨方法により研磨を行い、研磨性能(研磨速度、ディシング量)を評価した。評価結果を表4に示す。   Using the polishing composition liquids prepared in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 and 2, polishing was performed by the following polishing method, and the polishing performance (polishing rate and amount of dishing) was evaluated. The evaluation results are shown in Table 4.

(研磨方法: 8inchウエハを用いた研磨)
研磨装置としてラップマスター社製装置「LGP−612」を使用し、下記の条件で、研磨用組成液(スラリー)を供給しながら各ウエハに設けられた銅膜を研磨した。
被研磨体(基板) :8inch銅膜付きシリコンウエハ
テ−ブル回転数 :50rpm
ヘッド回転数 :50rpm
研磨圧力 :2.0psi
研磨パッド :ローム&ハース株式会社製 品番IC-1400
スラリー供給速度 :200ml/分
(Polishing method: Polishing using 8-inch wafer)
The apparatus “LGP-612” manufactured by Lapmaster Co. was used as a polishing apparatus, and the copper film provided on each wafer was polished under the following conditions while supplying a polishing composition liquid (slurry).
Object to be polished (substrate): Silicon wafer with 8 inch copper film Table rotation speed: 50 rpm
Head rotation speed: 50 rpm
Polishing pressure: 2.0 psi
Polishing pad: Product number IC-1400 manufactured by Rohm & Haas Co., Ltd.
Slurry supply rate: 200 ml / min

<評価>
1.研磨速度
研磨速度は、研磨前後の電気抵抗から以下の式で膜厚に換算して算出した。
研磨速度(nm/分)=(研磨前の銅膜の厚さ−研磨後の銅膜の厚さ)/研磨時間
<Evaluation>
1. Polishing rate The polishing rate was calculated from the electrical resistance before and after polishing and converted into the film thickness by the following formula.
Polishing rate (nm / min) = (thickness of copper film before polishing−thickness of copper film after polishing) / polishing time

2.ディッシング
ディッシング評価用基板は、フォトリソグラフィー工程と反応性イオンエッチング工程によりシリコン酸化膜をパターニングして、幅0.09〜100μm、深さ500nmの配線用溝と接続孔を形成、さらに、スッパタリング法により厚さ20nmのTa膜を形成し、続いてスッパタリング法により厚さ50nmの銅シード層を形成後、メッキ法により合計厚さ1000nmの銅膜を形成したウエハを用いた。
この基板を前記の研磨条件で、研磨装置の研磨定盤の研磨布上にスラリーを供給しながら研磨し、配線金属がクリアされた地点をジャスト点とし、ジャスト点からオーバポリッシュ30%の過研磨時を行い、100μm/100μmのLine/Spaceでの段差を触針式の段差測定計を用いて測定し、ディッシングを求めた。
2. The dishing evaluation substrate is formed by patterning a silicon oxide film by a photolithography process and a reactive ion etching process to form wiring grooves and connection holes having a width of 0.09 to 100 μm and a depth of 500 nm, and a sputtering method. After forming a Ta film with a thickness of 20 nm by a sputtering method, and subsequently forming a copper seed layer with a thickness of 50 nm by a sputtering method, a wafer having a copper film with a total thickness of 1000 nm formed by a plating method was used.
The substrate is polished under the above-mentioned polishing conditions while supplying slurry onto the polishing cloth of the polishing surface plate of the polishing apparatus. The point where the wiring metal is cleared is taken as the just point, and overpolishing with 30% overpolish from the just point. Time was measured, and the step in 100 μm / 100 μm Line / Space was measured using a stylus type step gauge to obtain dishing.

Figure 2007273910
Figure 2007273910

表4に示すように、実施例1〜7の本発明の研磨用組成液を用いることで、高い研磨速度を維持しつつ、Cuクリア性が良好なため(ウエハ面内のCu残り方のバラツキが小さい(=研磨時間を早くすることができる)ため)、ディッシング性能の優れたCMP性能を得ることができる(過研磨時間を短くすることができ、その結果ディッシングを小さく済ます(=過研磨時間がながいとディッシングが悪化する)ことができる。)。   As shown in Table 4, by using the polishing composition liquid of the present invention of Examples 1-7, the Cu clearability is good while maintaining a high polishing rate (variation of Cu remaining in the wafer surface). Is small (= polishing time can be shortened), and CMP performance with excellent dishing performance can be obtained (overpolishing time can be shortened, resulting in small dishing (= overpolishing time) If you have a long time, dishing will worsen).

Claims (7)

以下に記載の(a)〜(c)を含有することを特徴とする研磨用組成液。
(a)表面の珪素原子の少なくとも一部がアルミニウム原子で覆われているコロイダルシリカ粒子
(b)一種類以上の、表面が正電荷に帯電している粒子
(c)水
A polishing composition liquid comprising the following (a) to (c):
(A) Colloidal silica particles in which at least some of the silicon atoms on the surface are covered with aluminum atoms (b) One or more types of particles whose surface is positively charged (c) Water
前記(b)一種類以上の、表面が正電荷に帯電している粒子は、コロイダルシリカを含むことを特徴とする請求項1に記載の研磨用組成液。   2. The polishing composition liquid according to claim 1, wherein the (b) one or more kinds of particles having a positively charged surface include colloidal silica. 3. 前記(b)一種類以上の、表面が正電荷に帯電している粒子は、少なくとも表面の一部がアミノシランカップリング剤により表面修飾されているコロイダルシリカを含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の研磨用組成液。   The (b) one or more kinds of particles having a positively charged surface include colloidal silica in which at least a part of the surface is surface-modified with an aminosilane coupling agent. 2. The polishing composition liquid according to 2. 前記(b)一種類以上の、表面が正電荷に帯電している粒子は、ポリスチレンおよびスチレン共重合体、メタクリル樹脂あるいはアクリル樹脂およびこれらの共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリアセタール、飽和ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、フェノキシ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオレフィン、ポリビニルベンゼンからなる群から選択される少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項1に記載の研磨用組成液。   (B) One or more kinds of particles having a positively charged surface are polystyrene and styrene copolymer, methacrylic resin or acrylic resin and copolymers thereof, polyvinyl chloride, polyacetal, saturated polyester, polyamide The polishing composition liquid according to claim 1, comprising at least one selected from the group consisting of polyimide, polycarbonate, phenoxy resin, polyethylene, polypropylene, polyolefin, and polyvinylbenzene. 前記(a)表面の珪素原子の少なくとも一部がアルミニウム原子で覆われているコロイダルシリカ粒子の平均一次粒子径が20nm〜400nmの範囲であり、前記(b)一種類以上の、表面が正電荷に帯電している粒子の平均一次粒子径が3nm〜90nmの範囲であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の研磨用組成液。   (A) The average primary particle diameter of colloidal silica particles in which at least a part of silicon atoms on the surface is covered with aluminum atoms is in the range of 20 nm to 400 nm, and (b) one or more types of surfaces have a positive charge. The polishing composition liquid according to any one of claims 1 to 4, wherein the average primary particle diameter of the charged particles is in the range of 3 nm to 90 nm. 前記(a)表面の珪素原子の少なくとも一部がアルミニウム原子で覆われているコロイダルシリカ粒子の平均一次粒子径が3nm〜90nmの範囲であり、前記(b)一種類以上の、表面が正電荷に帯電している粒子の平均一次粒子径が20nm〜400nmの範囲であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の研磨用組成液。   (A) The average primary particle diameter of the colloidal silica particles in which at least a part of silicon atoms on the surface is covered with aluminum atoms is in the range of 3 nm to 90 nm, and (b) one or more types of surfaces have a positive charge. The polishing composition liquid according to any one of claims 1 to 4, wherein the average primary particle diameter of the particles charged in a range of 20 nm to 400 nm. pHが2〜9.5の範囲に調整されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の研磨用組成液。   The polishing composition liquid according to any one of claims 1 to 6, wherein the pH is adjusted to a range of 2 to 9.5.
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