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CMP用研磨液和研磨方法

阅读：1042发布：2021-02-07

IPRDB可以提供CMP用研磨液和研磨方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种用于对绝缘材料进行研磨的CMP用研磨液，其含有满足下述条件(A)和(B)的氧化铈粒子、4-吡喃酮系化合物、以及水。条件(A)：前述氧化铈粒子的平均粒径R为大于或等于50nm且小于或等于300nm。条件(B)：由使前述氧化铈粒子为具有前述平均粒径R的圆球状粒子时该圆球状粒子的比表面积S1和通过BET法测定的前述氧化铈粒子的比表面积S2给出的圆球度S2/S1为小于或等于3.15。，下面是CMP用研磨液和研磨方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种CMP用研磨液，用于对绝缘材料进行研磨，所述CMP用研磨液含有满足下述条件(A)和(B)的氧化铈粒子、下述通式(1)所表示的4-吡喃酮系化合物、以及水，条件(A)：所述氧化铈粒子的平均粒径R为大于或等于50nm且小于或等于300nm，条件(B)：由使所述氧化铈粒子为具有所述平均粒径R的圆球状粒子时该圆球状粒子的比表面积S1和通过BET法测定的所述氧化铈粒子的比表面积S2给出的圆球度S2/S1为小于或等于3.15，[化1]

式中，X11、X12和X13各自独立地为氢原子或1价的取代基。

2.一种CMP用研磨液，用于对绝缘材料进行研磨，所述CMP用研磨液含有满足下述条件(A)和(B)的氧化铈粒子、下述通式(1)所表示的4-吡喃酮系化合物、具有芳香环和聚氧化烯链的高分子化合物、阳离子性聚合物、以及水，条件(A)：所述氧化铈粒子的平均粒径R为大于或等于50nm且小于或等于300nm，条件(B)：由使所述氧化铈粒子为具有所述平均粒径R的圆球状粒子时该圆球状粒子的比表面积S1和通过BET法测定的所述氧化铈粒子的比表面积S2给出的圆球度S2/S1为小于或等于3.15，[化2]

式中，X11、X12和X13各自独立地为氢原子或1价的取代基。

3.根据权利要求1或2所述的CMP用研磨液，pH小于8.0。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的CMP用研磨液，CMP用研磨液中的所述氧化铈粒子的界达电位为正。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的CMP用研磨液，所述4-吡喃酮系化合物为选自由

3-羟基-2-甲基-4-吡喃酮、5-羟基-2-(羟甲基)-4-吡喃酮和2-乙基-3-羟基-4-吡喃酮组成的组中的至少一种。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的CMP用研磨液，其进一步含有碳原子数2～6的饱和单羧酸。

7.根据权利要求6所述的CMP用研磨液，所述饱和单羧酸为选自由乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸、新戊酸、2-甲基丁酸、己酸、2-甲基戊酸、4-甲基戊酸、2,3-二甲基丁酸、

2-乙基丁酸、2,2-二甲基丁酸和3,3-二甲基丁酸组成的组中的至少一种。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的CMP用研磨液，其进一步含有pH调节剂。

9.一种研磨方法，其为对表面具有绝缘材料的基板进行研磨的研磨方法，所述研磨方法具备使用权利要求1～8中任一项所述的CMP用研磨液对所述绝缘材料进行研磨的工序。

10.根据权利要求9所述的研磨方法，所述基板的所述表面具有T字形状或格子形状的凹部或凸部。

11.根据权利要求9或10所述的研磨方法，所述基板为具有存储单元的半导体基板。

说明书全文

CMP用研磨液和研磨方法

技术领域

[0001] 本发明涉及CMP用研磨液和研磨方法。尤其是，本发明涉及在半导体设备制造工序中的化学机械抛光(CMP)中使用的CMP用研磨液和使用该CMP用研磨液的研磨方法。

背景技术

[0002] 在半导体制造领域，伴随着半导体设备的高性能化，在现有技术的延长线上的微细化技术中，兼顾高集成化和高速化正逐渐达到极限。因此，作为推进半导体元件的微细化同时在垂直方向上也进行高集成化的技术，开发了将配线多层化的技术。

[0003] 制造配线经多层化的半导体设备的工艺中，最重要的技术之一有CMP技术。CMP技术是使通过化学气相沉积(CVD)等形成于基板上的薄膜的表面平坦化的技术。例如，为了确保光刻的焦点深度，利用CMP的处理是不可或缺的。

[0004] 在半导体设备的制造过程中，CMP技术适用于例如通过BPSG、HDP-SiO2、p-TEOS等绝缘材料的研磨来形成元件分离区域的浅沟槽分离(STI)形成工序；形成层间绝缘材料(ILD)的ILD形成工序；在将绝缘材料埋入金属配线后使插塞(プラグ)(Al插塞、Cu插塞等)平坦化的插塞形成工序；形成金属的埋入配线的大马士革(damascene)工序等。

[0005] STI形成工序中，以填埋预先设置于基板表面的沟槽的方式形成绝缘材料后，使用CMP用研磨液对绝缘材料的表面进行CMP使表面平坦化。

[0006] 此外，ILD形成工序中，一般而言设置的沟槽深，因此，与STI形成工序相比，绝缘材料形成得厚。然后，对于使用CMP用研磨液对绝缘材料的表面进行CMP使表面平坦化，是同样的。

[0007] 作为STI形成工序或ILD形成工序中使用的研磨液，已知各种用于对绝缘材料进行研磨的研磨液。这样的研磨液根据研磨液所含的研磨粒的种类分类为二氧化硅系研磨液、氧化铈(Cerium Oxide)系研磨液、氧化铝系研磨液等。

[0008] 作为氧化铈系研磨液，下述专利文献1中记载了使用高纯度氧化铈研磨粒的半导体用研磨液。下述专利文献2中记载了含有具有至少两个微晶且具有晶界的氧化铈粒子的研磨液。下述专利文献3中记载了对氧化铈系研磨液的研磨速度进行控制且为了提高整体的平坦性而加入高分子添加剂的技术。

[0009] 前述氧化铈系研磨液均为使用将铈化合物烧成而得到的烧成氧化铈粒子作为研磨粒的研磨液。另一方面，近年来，还已知如下述专利文献4和5的研磨液那样使用胶体状的氧化铈(胶体氧化铈)粒子的研磨液。

[0010] 现有技术文献

[0011] 专利文献

[0012] 专利文献1：日本特开平10-106994号公报

[0013] 专利文献2：国际公开第99/31195号

[0014] 专利文献3：日本特许第3278532号公报

[0015] 专利文献4：国际公开第2008/043703号

[0016] 专利文献5：国际公开第2010/036358号

发明内容

[0017] 发明要解决的问题

[0018] 前述STI形成工序、ILD形成工序等中在基板上形成绝缘材料时，根据形成绝缘材料前的基板表面的凹凸形状，绝缘材料的表面也产生凹凸。对于这样具有凹凸的表面，如果能够优先将凸部除去并慢慢地将凹部除去，则能够高效地使表面平坦化。

[0019] 为了应对元件分离区域的窄幅化而采用STI的情况下，对于CMP工序中使用的CMP用研磨液，要求例如以尽可能高的研磨速度将基板上形成的绝缘材料中不需要的部分(尤其是凸部的部分)除去。此外，除了这一点，还要求研磨结束后的表面精加工成平坦面。这些要求在ILD形成工序中也被要求。

[0020] 换言之，高效地发挥前述两种特性的CMP用研磨液可以说是在对表面具有凹凸的绝缘材料进行研磨时，凸部的研磨速度高，而且凸部和凹部的研磨速度比(凸部的研磨速度相对于凹部的研磨速度的比)大的研磨液(即高低差消除特性优异的研磨液)。可认为：在凸部和凹部的研磨速度比大的情况下，凸部被选择性地研磨，随着被研磨面的凹凸逐渐变小，研磨速度变慢，成品变得更平坦。

[0021] 其中，对表面具有凹凸的绝缘材料进行研磨时凸部和凹部的研磨速度比存在随着具有凹凸的绝缘材料的凸部的研磨速度相对于不具有凹凸的绝缘材料的研磨速度的比增加而增加的倾向。因此，为了获得凸部和凹部的大的研磨速度比，需要提高具有凹凸的绝缘材料的凸部的研磨速度相对于不具有凹凸的绝缘材料的研磨速度的比。例如，需要提高相对于无图形晶片(blanket wafer)的研磨速度的、图形晶片的凸部的研磨速度。

[0022] 然而，提高高低差消除特性并不容易。尤其是近年来，随着半导体设备的设计规则的微细化，需要精度高的加工，要求使表面的凹凸更为平坦。这样的技术背景下，要求高低差消除特性进一步提高。

[0023] 本发明要解决前述课题，其目的在于，提供一种能够获得对于具有凹凸的绝缘材料的优异的高低差消除特性的CMP用研磨液。此外，本发明的目的还在于，提供使用前述CMP用研磨液的研磨方法。

[0024] 用于解决问题的方法

[0025] 为了解决前述课题，本发明人等对CMP用研磨液中配合的研磨粒和添加剂反复进行了深入研究。本发明人等使用具有各种形状的研磨粒和作为添加剂的各种有机化合物，调制了多种研磨液。使用这些研磨液对绝缘材料进行研磨，并进行研磨特性的评价。结果，本发明人等发现，通过使用具有特定形状的研磨粒和作为添加剂的具有特定化学结构的化合物，可获得对于具有凹凸的绝缘材料的高低差消除特性优异的研磨液。

[0026] 本发明涉及的CMP用研磨液的第一实施方式是一种用于对绝缘材料进行研磨的CMP用研磨液，其含有满足下述条件(A)和(B)的氧化铈粒子、下述通式(1)所表示的4-吡喃酮系化合物、以及水。

[0027] 条件(A)：前述氧化铈粒子的平均粒径R为大于或等于50nm且小于或等于300nm。

[0028] 条件(B)：由使前述氧化铈粒子为具有前述平均粒径R的圆球状粒子时该圆球状粒子的比表面积S1和通过BET法测定的前述氧化铈粒子的比表面积S2给出的圆球度S2/S1为小于或等于3.15。

[0029] [化1]

[0030]

[0031] [式中，X11、X12和X13各自独立地为氢原子或1价的取代基。]

[0032] 根据第一实施方式涉及的CMP用研磨液，能够获得对于具有凹凸的绝缘材料的优异的高低差消除特性，在对表面具有凹凸的绝缘材料进行研磨时，能够获得凸部的高研磨速度以及凸部和凹部的大研磨速度比。这样的CMP用研磨液适合于具有凹凸的绝缘材料的研磨，能够高效地消除具有凹凸的绝缘材料的凹凸(高低差)。此外，根据第一实施方式涉及的CMP用研磨液，能够以良好的研磨速度对不具有凹凸的绝缘材料进行研磨。

[0033] 此外，根据第一实施方式涉及的CMP用研磨液，能够不严重依赖于被研磨面的状态而实现高研磨速度。因此，第一实施方式涉及的CMP用研磨液具有即使是用以往的研磨液较难获得高研磨速度的半导体材料也能够进行高速研磨的优点。第一实施方式涉及的CMP用研磨液即使在例如对具有存储单元的半导体基板那样表面具有T字形状或格子形状的凹部或凸部的绝缘材料进行研磨的情况下也能够发挥优异的研磨特性。

[0034] 虽然实现这些效果的主要原因未必清楚，但本发明人推测如下。圆球度S2/S1小到某种程度，意味着粒子的形状接近完美的球体(圆球)。推测为：这样圆球度小的粒子时，与形状不接近圆球的粒子相比，能够与被研磨面接触的粒子数变多。即，推测为：研磨粒与绝缘材料表面的化学结合部位变多。

[0035] 在这样研磨粒与绝缘材料的结合部位多的状态下，通过使研磨液含有具有特定化学结构的4-吡喃酮系化合物，研磨粒与绝缘材料的相互作用变大。由此推测，研磨时承受与凹部相比高的负荷(承受强摩擦力)的凸部的研磨有效地进行。

[0036] 推测为：在这样研磨粒与绝缘材料的结合部位多的状态下，由于4-吡喃酮系化合物的影响，研磨粒与绝缘材料的相互作用大，因而摩擦力容易施加于凸部，而施加于凹部、以及高低差逐渐变小时的绝缘材料的平坦面等的摩擦力比施加于凸部的摩擦力弱，因此，前述凹部和前述平坦面的研磨较少地进行。推测这大概是，研磨粒与绝缘材料的结合部位多的状态下，由于4-吡喃酮系化合物的影响，研磨粒与绝缘材料的相互作用大，因而，在考虑到之后绝缘材料由于研磨粒的物理作用或施加于研磨垫、晶片的负荷等物理作用而被除去的情况下，如果这些物理作用变弱，则研磨粒与绝缘材料的相互作用强，反而会抑制研磨能力。

[0037] 另外，在对具有凹凸的绝缘材料进行研磨时，有时使用配置于基板的凸部上的止动件(stopper)(含有止动件材料的研磨停止层)对绝缘材料的研磨进行调整。这种情况下，为了获得平坦面，需要相对于止动件材料对绝缘材料进行选择性研磨，因而要求止动件材料相对于绝缘材料的高止动性(绝缘材料的研磨速度相对于止动件材料的研磨速度的比)。

[0038] 为了解决前述课题，本发明人等对配合于CMP用研磨液的研磨粒和添加剂反复进行了深入研究。本发明人等使用具有各种形状的研磨粒和作为添加剂的各种有机化合物调制了多种研磨液。使用这些研磨液对绝缘材料和止动件材料进行研磨，并进行研磨特性的评价。结果，本发明人等发现，通过使用具有特定形状的研磨粒和作为添加剂的特定化合物，可获得对于具有凹凸的绝缘材料的高低差消除特性优异并且止动件材料的止动性优异的研磨液。

[0039] 本发明涉及的CMP用研磨液的第二实施方式为一种用于对绝缘材料进行研磨的CMP用研磨液，其含有满足下述条件(A)和(B)的氧化铈粒子、下述通式(1)所表示的4-吡喃酮系化合物、具有芳香环和聚氧化烯链的高分子化合物、阳离子性聚合物、以及水。

[0040] 条件(A)：前述氧化铈粒子的平均粒径R为大于或等于50nm且小于或等于300nm。

[0041] 条件(B)：由使前述氧化铈粒子为具有前述平均粒径R的圆球状粒子时该圆球状粒子的比表面积S1和通过BET法测定的前述氧化铈粒子的比表面积S2给出的圆球度S2/S1为小于或等于3.15。

[0042] [化2]

[0043]

[0044] [式中，X11、X12和X13各自独立地为氢原子或1价的取代基。]

[0045] 根据第二实施方式涉及的CMP用研磨液，能够获得对于具有凹凸的绝缘材料的优异的高低差消除特性，在对表面具有凹凸的绝缘材料进行研磨时，能够获得凸部的高研磨速度以及凸部和凹部的大研磨速度比。这样的CMP用研磨液适合于具有凹凸的绝缘材料的研磨，能够高效地消除具有凹凸的绝缘材料的凹凸(高低差)。此外，根据第二实施方式涉及的CMP用研磨液，能够以良好的研磨速度对不具有凹凸的绝缘材料进行研磨。

[0046] 此外，根据第二实施方式涉及的CMP用研磨液，能够不严重依赖于被研磨面的状态而实现高研磨速度。因此，第二实施方式涉及的CMP用研磨液具有即使是用以往的研磨液较难获得高研磨速度的半导体材料也能够进行高速研磨的优点。第二实施方式涉及的CMP用研磨液即使在例如对具有存储单元的半导体基板那样表面具有T字形状或格子形状的凹部或凸部的绝缘材料进行研磨的情况下也能够发挥优异的研磨特性。

[0047] 虽然实现第二实施方式的这些效果的主要原因未必清楚，但本发明人推测如上关于第一实施方式所述。

[0048] 此外，根据第二实施方式涉及的CMP用研磨液，能够获得止动件材料对绝缘材料的高止动性。虽然实现这样的效果的主要原因未必清楚，但可推测为：通过具有芳香环和聚氧化烯链的高分子化合物以及阳离子性聚合物被覆止动件材料，能够以静电和立体的方式阻碍研磨粒与止动件材料的接触，因此可实现高止动性。

[0049] 根据第二实施方式涉及的CMP用研磨液，如前所述，能够获得对于具有凹凸的绝缘材料的优异的高低差消除特性，同时，能够获得止动件材料的高止动性。这样的CMP用研磨液适合于使用含有止动件材料的止动件对具有凹凸的绝缘材料进行研磨。此外，第二实施方式涉及的CMP用研磨液在止动件材料为多晶硅的情况下发挥特别优异的研磨特性。

[0050] 本发明涉及的CMP用研磨液的pH优选为小于8.0。由此，容易抑制研磨粒的凝集等，同时容易获得添加剂的添加效果。

[0051] 本发明涉及的CMP用研磨液中的前述氧化铈粒子的界达电位优选为正。由此，能够容易地获得绝缘材料的高研磨速度。

[0052] 前述4-吡喃酮系化合物优选为选自由3-羟基-2-甲基-4-吡喃酮、5-羟基-2-(羟甲基)-4-吡喃酮和2-乙基-3-羟基-4-吡喃酮组成的组中的至少一种。由此，能够获得更优异的高低差消除特性，同时容易实现止动件材料的高止动性。

[0053] 本发明涉及的CMP用研磨液优选进一步含有碳原子数2～6的饱和单羧酸。由此，能够以更良好的研磨速度对不具有凹凸的绝缘材料进行研磨。此外，能够不使具有凹凸的绝缘材料的研磨速度降低而提高不具有凹凸的绝缘材料的研磨速度，同时能够提高作为研磨速度在被研磨面内波动的指标的面内均匀性。

[0054] 前述饱和单羧酸优选为选自由乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸、新戊酸、2-甲基丁酸(ヒドロアンゲリカ酸)、己酸、2-甲基戊酸、4-甲基戊酸、2,3-二甲基丁酸、2-乙基丁酸、2,2-二甲基丁酸和3,3-二甲基丁酸组成的组中的至少一种。由此，可更良好地获得不具有凹凸的绝缘材料的研磨速度的提高效果和面内均匀性的提高效果。

[0055] 本发明涉及的CMP用研磨液可以含有pH调节剂。

[0056] 本发明提供使用前述CMP用研磨液对绝缘材料进行研磨的研磨方法。即，本发明涉及的研磨方法是对表面具有绝缘材料的基板进行研磨的研磨方法，具备使用前述CMP用研磨液对前述绝缘材料进行研磨的工序。

[0057] 根据这样的研磨方法，能够获得对于具有凹凸的绝缘材料的优异的高低差消除特性，在对表面具有凹凸的绝缘材料进行研磨时，能够获得凸部的高研磨速度以及凸部和凹部的大研磨速度比。这样的研磨方法适合于具有凹凸的绝缘材料的研磨，能够高效地消除具有凹凸的绝缘材料的凹凸(高低差)。此外，根据本发明涉及的研磨方法，能够以良好的研磨速度对不具有凹凸的绝缘材料进行研磨。

[0058] 前述基板的前述表面可以具有T字形状或格子形状的凹部或凸部。此外，前述基板也可以是具有存储单元的半导体基板。

[0059] 发明效果

[0060] 根据本发明，能够获得对于具有凹凸的绝缘材料的优异的高低差消除特性，在对表面具有凹凸的绝缘材料进行研磨时，能够获得凸部的高研磨速度以及凸部和凹部的大研磨速度比。由此，在对具备表面具有凹凸的绝缘材料的基板的前述绝缘材料进行研磨时，能够优先对凸部进行研磨，获得平坦性优异的基板。此外，根据本发明，能够以良好的研磨速度对不具有凹凸的绝缘材料进行研磨。

[0061] 根据本发明，能够提供CMP用研磨液在绝缘材料的研磨中的使用，特别是能够提供CMP用研磨液在具有凹凸的绝缘材料的研磨中的使用。根据本发明，能够提供CMP用研磨液在半导体材料(例如半导体基板)的研磨中的使用。根据本发明，能够提供CMP用研磨液在具有T字形状或格子形状的凹部或凸部的表面的研磨中的使用。根据本发明，能够提供CMP用研磨液在具有存储单元的半导体基板的研磨中的使用。

附图说明

[0062] 图1是显示绝缘材料被研磨而在基板上形成浅沟槽分离结构的过程的示意截面图。

[0063] 图2是显示研磨特性的评价基板的示意截面图。

具体实施方式

[0064] 以下，对本发明的实施方式涉及的CMP用研磨液和使用前述CMP用研磨液的研磨方法进行说明。

[0065] ＜定义＞

[0066] 本说明书中，“工序”这一用语不仅是独立的工序，即使在无法与其他工序明确区别的情况下，只要能够实现该工序期望的作用，就包括在本用语中。

[0067] 本说明书中，用“～”表示的数值范围表示包含“～”前后记载的数值分别作为最小值和最大值的范围。

[0068] 本说明书中，关于组合物中各成分的量，在组合物中存在多种对应于各成分的物质的情况下，除非特殊指明，否则都是指存在于组合物中的该多种物质的合计量。

[0069] 本说明书中，“研磨速度(Polishing Rate)”是指每单位时间内材料被除去的速度(除去速度＝Removal Rate)。

[0070] 本说明书中，“相对于材料B选择性除去材料A”是指材料A比材料B优先被除去。更具体而言是指，材料A和材料B混合存在的情况下，材料A比材料B优先被除去。

[0071] 本说明书中，“本实施方式”这一语句中包括第一实施方式和第二实施方式。

[0072] ＜CMP用研磨液＞

[0073] 本实施方式涉及的CMP用研磨液含有研磨粒(研磨粒子)、添加剂和水。本实施方式涉及的CMP用研磨液的特征在于，使用具有特定形状的粒子作为研磨粒，使用具有特定化学结构的化合物作为添加剂。

[0074] 本实施方式涉及的CMP用研磨液是用于对绝缘材料进行研磨的CMP用研磨液。第一实施方式涉及的CMP用研磨液含有满足下述条件(A)和(B)的氧化铈粒子、下述通式(1)所表示的4-吡喃酮系化合物、以及水。第二实施方式涉及的CMP用研磨液含有满足下述条件(A)和(B)的氧化铈粒子、下述通式(1)所表示的4-吡喃酮系化合物、具有芳香环和聚氧化烯链的高分子化合物(芳香族聚氧化烯化合物)、阳离子性聚合物、以及水。

[0075] 条件(A)：前述氧化铈粒子的平均粒径R为大于或等于50nm且小于或等于300nm。

[0076] 条件(B)：由使前述氧化铈粒子为具有前述平均粒径R的圆球状粒子时该圆球状粒子的比表面积S1和通过BET法测定的前述氧化铈粒子的比表面积S2给出的圆球度S2/S1为小于或等于3.15。

[0077] [化3]

[0078]

[0079] [式中，X11、X12和X13各自独立地为氢原子或1价的取代基。]

[0080] 根据本实施方式涉及的CMP用研磨液，能够获得对于具有凹凸的绝缘材料的优异的高低差消除特性，在对表面具有凹凸的绝缘材料进行研磨时，能够获得凸部的高研磨速度以及凸部和凹部的大研磨速度比。由此，在对具备表面具有凹凸的绝缘材料的基板的前述绝缘材料进行研磨时，能够优先对凸部进行研磨，获得平坦性优异的基板。此外，根据第二实施方式涉及的CMP用研磨液，能够获得止动件材料的高止动性。这样的CMP用研磨液适合于使用含有止动件材料的止动件对具有凹凸的绝缘材料进行研磨。

[0081] 根据本实施方式，能够提供CMP用研磨液在绝缘材料的研磨中的使用，特别是能够提供CMP用研磨液在具有凹凸的绝缘材料的研磨中的使用。根据本实施方式，能够提供CMP用研磨液在使用含有止动件材料的止动件的绝缘材料的研磨中的使用。根据本实施方式，能够提供CMP用研磨液在使用含有多晶硅的止动件的绝缘材料的研磨中的使用。根据本实施方式，能够提供例如CMP用研磨液在以多晶硅为止动件材料的、闪存的STI结构的制作等中的使用。

[0082] 以下，对本实施方式涉及的CMP用研磨液中使用的各成分等进行说明。

[0083] (研磨粒)

[0084] 作为研磨粒，使用氧化铈粒子。使用氧化铈粒子作为研磨粒的CMP用研磨液具有在被研磨面产生的研磨损伤较少的优点。

[0085] 本实施方式涉及的CMP用研磨液中使用的研磨粒是满足下述条件(A)和(B)的氧化铈粒子。通过使用这样的研磨粒，能够获得优异的高低差消除特性。

[0086] 条件(A)：前述氧化铈粒子的平均粒径R为大于或等于50nm且小于或等于300nm。

[0087] 条件(B)：由使前述氧化铈粒子为具有前述平均粒径R的圆球状粒子时该圆球状粒子的比表面积S1和通过BET法测定的前述氧化铈粒子的比表面积S2给出的圆球度S2/S1为小于或等于3.15。

[0088] [条件(A)：平均粒径R]

[0089] 平均粒径R是例如通过用BECKMANCOULTER公司制造的亚微颗粒分析仪“N5”的单分散模式测定而得到的。例如，可以使用以由BECKMANCOULTER公司制造的亚微颗粒分析仪“N5”得到的Intensity(信号强度)为1.0E+4～1.0E+6的范围的方式进行调整(用水稀释)而得到的氧化铈粒子的水分散液，进行240秒的测定，将获得的结果用作平均粒径R。

[0090] 从获得优异的高低差消除特性的观点出发，如前所述，平均粒径R为大于或等于50nm且小于或等于300nm。此外，如果平均粒径R为小于或等于300nm，则能够容易地将研磨损伤的产生抑制至低水平。从容易获得绝缘材料的高研磨速度的观点出发，平均粒径R的下限优选为大于或等于60nm，更优选为大于或等于70nm，进一步优选为大于或等于80nm，特别优选为大于或等于90nm，极优选为大于或等于100nm，非常优选为大于或等于120nm，更进一步优选为大于或等于130nm。从降低研磨粒的凝集或研磨损伤的产生频率的观点出发，平均粒径R的上限优选为小于或等于280nm，更优选为小于或等于260nm，进一步优选为小于或等于250nm，特别优选为小于或等于220nm，极优选为小于或等于200nm，非常优选为小于或等于180nm，更进一步优选为小于或等于150nm。

[0091] [条件(B)：圆球度S2/S1]

[0092] 本实施方式中，由使前述氧化铈粒子为具有前述平均粒径R的圆球状粒子时该圆球状粒子的比表面积S1和通过BET法测定的前述氧化铈粒子的比表面积S2给出的圆球度S2/S1为小于或等于3.15。换言之，设为具有前述条件(A)的平均粒径R且为完美球形时的假想氧化铈粒子(假想球状粒子)的比表面积S1除以通过BET法测定的比表面积S2而得的值(S2/S1：圆球度)为小于或等于3.15。这些情况下，能够使凸部和凹部的研磨速度比充分大。

[0093] 具有平均粒径R的圆球状粒子的比表面积S1[m2/g]基于平均粒径R[m]和氧化铈的密度d[g/m3]由4π(R/2)2/((4/3)π(R/2)3×d)求出。这里，作为氧化铈的密度d，可采用例如7.2×106[g/m3]。

[0094] 比表面积S2是通过BET法实际测定的粒子的比表面积(每单位质量的表面积)的测定值。BET法中，可以使吸附质(例如氮气等非活性气体)在低温下物理吸附于固体粒子表面，并由吸附质的分子截面积和吸附量估计出比表面积。

[0095] 具体而言，可以通过下述步骤测定比表面积S2。首先，将氧化铈粒子的水分散液(氧化铈粒子的含量：5质量％左右)100g放入干燥机，然后，以150℃进行干燥，得到氧化铈粒子。将约0.4g所得到的氧化铈粒子放入BET比表面积测定装置的测定单元，然后，以150℃真空脱气60分钟。作为BET比表面积测定装置，可以使用例如作为气体吸附式比表面积-细孔分布测定装置的NOVA-1200(Yuasa Ionics株式会社制)。这种情况下，可以通过使用氮气作为吸附气体的定容法进行测定来获得作为“Area”得到的值，作为BET比表面积。可以进行两次前述测定，求出其平均值作为比表面积S2。

[0096] 根据BET理论，吸附平衡压P中分子层物理吸附量v由下式(2)表示。

[0097] v＝vmcP/(Ps-P)(1-(P/Ps)+c(P/Ps))···(2)

[0098] [Ps是测定温度下吸附质气体的饱和蒸气压，vm是单分子层吸附量(mol/g)，c为常数。]

[0099] 若对式(2)进行变形，则得到下式(3)。

[0100] P/v(Ps-P)＝1/vmc+(c-1)/vmc·P/Ps···(3)

[0101] 根据式(3)，将P/v(Ps-P)对相对压力P/Ps作图，从而得到直线。例如，在0.1、0.2和0.3三点的相对压力下测定P/v(Ps-P)后，将三点作图，得到直线。由得到的直线的斜率和截距求出vm后，使vm乘以氮气分子的占有面积[m2]和阿伏伽德罗数[个/mol]，得到的值为比表面积。粉体所含的粒子每单位质量的表面积总和为比表面积。

[0102] 然后，求出通过BET法测定的氧化铈粒子的比表面积的测定值S2除以圆球状的假想氧化铈粒子的比表面积的理论值S1而得的值S2/S1，作为圆球度。

[0103] 从获得优异的高低差消除特性的观点出发，如上所述，圆球度S2/S1的上限为小于或等于3.15。从获得更优异的高低差消除特性的观点出发，圆球度S2/S1的上限优选为小于或等于3.10，更优选为小于或等于3.05，进一步优选为小于或等于2.98，特别优选为小于或等于2.90。圆球度S2/S1的下限优选为大于或等于1.00，更优选为大于或等于1.50。

[0104] CMP用研磨液中的氧化铈粒子的界达电位优选为正(超过0mV)。由此，氧化铈粒子与绝缘材料的电性引力发挥作用，因此氧化铈粒子能够更高效地接近绝缘材料。因此，研磨更高效地进行，因而能够容易地获得绝缘材料的高研磨速度。尤其是即使在使用粒径小到某种程度的粒子的情况下，也能够容易地获得绝缘材料的高研磨速度。从容易地获得绝缘材料的进一步高的研磨速度的观点出发，本实施方式中的研磨粒的界达电位的下限更优选为大于或等于1mV，进一步优选为大于或等于5mV，特别优选为大于或等于10mV，极优选为大于或等于15mV。从容易地获得绝缘材料的进一步高的研磨速度的观点出发，第二实施方式中的研磨粒的界达电位的下限非常优选为大于或等于20mV，更进一步优选为大于或等于30mV。研磨粒的界达电位的上限没有特别限制，例如为100mV。

[0105] 一般而言，前述界达电位通过使用电泳方式的装置进行测定。可以利用例如Zetasizer 3000HSA(马尔文公司制)、DelsaNanoC(BECKMANCOULTER公司制)等装置来测定界达电位。

[0106] 从获得绝缘材料的进一步高的研磨速度的观点出发，以CMP用研磨液的总质量为基准，满足条件(A)和(B)的氧化铈粒子的含量的下限优选为大于或等于0.05质量％，更优选为大于或等于0.075质量％，进一步优选为大于或等于0.10质量％，特别优选为大于或等于0.15质量％，极优选为大于或等于0.20质量％，非常优选为大于或等于0.25质量％。从降低研磨粒的凝集或研磨损伤的产生频率的观点出发，以CMP用研磨液的总质量为基准，前述氧化铈粒子的含量的上限优选为小于或等于10质量％，更优选为小于或等于7质量％，进一步优选为小于或等于5质量％，特别优选为小于或等于3质量％，极优选为小于或等于2质量％，非常优选为小于或等于1质量％。

[0107] 本实施方式涉及的CMP用研磨液可以并用氧化铈粒子和其他粒子作为研磨粒。作为这样的粒子的构成材料，可列举二氧化硅、氧化铝、氧化锆等氧化物、铈等的氢氧化物、树脂等。这些粒子可以单独使用一种，也可以并用两种以上。

[0108] 从获得绝缘材料的进一步高的研磨速度的观点出发，以CMP用研磨液的总质量为基准，研磨粒含量的下限优选为大于或等于0.05质量％，更优选为大于或等于0.075质量％，进一步优选为大于或等于0.10质量％，特别优选为大于或等于0.15质量％，极优选为大于或等于0.20质量％，非常优选为大于或等于0.25质量％。从降低研磨粒的凝集或研磨损伤的产生频率的观点出发，以CMP用研磨液的总质量为基准，研磨粒含量的上限优选为小于或等于10质量％，更优选为小于或等于7质量％，进一步优选为小于或等于5质量％，特别优选为小于或等于3质量％，极优选为小于或等于2质量％，非常优选为小于或等于1质量％。

[0109] 以研磨粒的总质量为基准，满足条件(A)和(B)的氧化铈粒子的含量优选为大于或等于50质量％，更优选为大于或等于60质量％，进一步优选为大于或等于70质量％，特别优选为大于或等于80质量％，极优选为大于或等于90质量％，非常优选为大于或等于95质量％，更进一步优选为大于或等于98质量％，进一步优选为大于或等于99质量％。特别优选研磨粒实质上由满足条件(A)和(B)的氧化铈粒子构成(实质上研磨粒全部为满足条件(A)和(B)的氧化铈粒子)。

[0110] (第一添加剂：4-吡喃酮系化合物)

[0111] 本实施方式涉及的CMP用研磨液含有下述通式(1)所表示的4-吡喃酮系化合物作为第一添加剂。第一添加剂可以单独使用一种，也可以并用两种以上。

[0112] [化4]

[0113]

[0114] [式中，X11、X12和X13各自独立地为氢原子或1价的取代基。]

[0115] 通过并用前述4-吡喃酮系化合物和前述氧化铈粒子，可有效地得到优异的高低差消除特性。虽然实现这样的效果的主要原因未必清楚，但本发明人推测如下。首先，如上所述，圆球度S2/S1小的粒子中，与形状不接近圆球的粒子相比，能够与被研磨面接触的粒子的数量变多，因而推测研磨粒与绝缘材料表面的化学结合部位变多。在这样研磨粒与绝缘材料的结合部位多的状态下，通过使用上述具有特定结构的4-吡喃酮系化合物作为添加剂，研磨粒与绝缘材料的相互作用变大。由此推测，研磨时承受与凹部相比高的负荷(承受强的摩擦力)的凸部的研磨有效地进行。在这样研磨粒与绝缘材料的结合部位多的状态下，由于4-吡喃酮系化合物的影响，研磨粒与绝缘材料的相互作用大，因而摩擦力容易施加于凸部，而施加于凹部和高低差逐渐变小时的绝缘材料的平坦面等的摩擦力与施加于凸部的摩擦力相比弱，因此推测前述凹部和前述平坦面的研磨较少地进行。

[0116] 本发明人等使用各种有机化合物作为添加剂调制了多种研磨液后，为了研究研磨液所含的研磨粒有无凝集，随时间推移进行了粒径的测定。结果，本发明人等发现，如果研磨液含有有机化合物中的前述4-吡喃酮系化合物作为添加剂，则除了上述效果以外还可实现能够抑制研磨粒凝集这样的效果。可认为：这样的4-吡喃酮系化合物虽然是能够使研磨粒与绝缘材料的相互作用增大的添加剂，但没有使研磨粒彼此的静电斥力等斥力减弱的效果，所以能够抑制研磨粒的凝集。

[0117] 本实施方式的4-吡喃酮系化合物具有至少在与羰基的碳原子邻接的碳原子上结合有羟基的结构。这里，“4-吡喃酮系化合物”是含有氧基和羰基并且具有羰基相对于氧基位于4位的6元环(γ-吡喃酮环)结构的杂环式化合物。本实施方式的4-吡喃酮系化合物在与该γ-吡喃酮环中的羰基邻接的碳原子上结合有羟基，除此以外的碳原子上可取代有氢原子以外的取代基。

[0118] 作为前述1价的取代基，可列举醛基、羟基(Hydroxy group)、羧基、磺酸基、磷酸基、溴原子、氯原子、碘原子、氟原子、硝基、肼基、烷基(可被OH、COOH、Br、Cl、I或NO2取代。羟基烷基等)、芳基、烯基等。烷基的碳原子数例如为1～8。芳基的碳原子数例如为6～12。烯基的碳原子数例如为1～8。作为1价的取代基，优选为甲基、乙基、羟甲基。

[0119] 在具有1价的取代基作为X11、X12和X13的情况下，从合成简易的观点出发，优选1价的取代基结合于与氧基邻接的碳原子，即，优选X11和X12的至少一方为1价的取代基。此外，从容易获得研磨粒的研磨能力提高的效果的观点出发，优选X11、X12和X13中的至少两个为氢原子，更优选X11、X12和X13中的两个为氢原子。

[0120] 从获得更优异的高低差消除特性的观点出发，作为第一添加剂，优选为选自由3-羟基-2-甲基-4-吡喃酮(别名：3-羟基-2-甲基-4H-吡喃-4-酮或麦芽酚)、5-羟基-2-(羟甲基)-4-吡喃酮(别名：5-羟基-2-(羟甲基)-4H-吡喃-4-酮)和2-乙基-3-羟基-4-吡喃酮(别名：2-乙基-3-羟基-4H-吡喃-4-酮)组成的组中的至少一种化合物，更优选为选自由3-羟基-2-甲基-4-吡喃酮和5-羟基-2-(羟甲基)-4-吡喃酮组成的组中的至少一种化合物。这些化合物可以单独使用一种，也可以并用两种以上。如果组合含有两种以上的这些化合物，则能够获得进一步提高不具有凹凸的绝缘材料的研磨速度的效果和提高面内均匀性的效果。

[0121] 第一添加剂优选为水溶性。通过使用在水中的溶解度高的化合物，能够使所期望的量的第一添加剂良好地溶解在研磨液中，能够以更高的水平获得研磨速度的提高效果和研磨粒的凝集抑制效果。相对于100g常温(25℃)的水，第一添加剂的溶解度的下限优选为大于或等于0.001g，更优选为大于或等于0.005g，进一步优选为大于或等于0.01g，特别优选为大于或等于0.05g。另外，溶解度的上限没有特别限制。

[0122] 以CMP用研磨液的总质量为基准，第一添加剂的含量的下限优选为大于或等于0.001质量％，更优选为大于或等于0.005质量％，进一步优选为大于或等于0.01质量％，特别优选为大于或等于0.015质量％。如果第一添加剂的含量为大于或等于0.001质量％，则与小于0.001质量％的情况相比，容易实现稳定的研磨速度。以CMP用研磨液的总质量为基准，第一添加剂的含量的上限优选为小于或等于5质量％，更优选为小于或等于3质量％，进一步优选为小于或等于1质量％，特别优选为小于或等于0.50质量％，极优选为小于或等于
0.30质量％，非常优选为小于或等于0.20质量％，更进一步优选为小于或等于0.10质量％。
如果第一添加剂的含量为小于或等于5质量％，则与超过5质量％的情况相比，容易抑制研磨粒的凝集，容易实现绝缘材料的高研磨速度。

[0123] (第二添加剂：芳香族聚氧化烯化合物)

[0124] 芳香族聚氧化烯化合物具有例如抑制止动件材料的研磨速度变得过高的效果。产生该效果的理由推测为，芳香族聚氧化烯化合物被覆止动件材料，从而止动件材料的研磨被抑制。这样的效果在止动件材料为多晶硅的情况下可更显著地获得。

[0125] 芳香族聚氧化烯化合物是将具有芳香环的取代基导入至聚氧化烯的末端而得的化合物。芳香环可以直接结合于聚氧化烯链，也可以不直接结合。芳香环可以为单环，也可以为多环。此外，芳香族聚氧化烯化合物还可以具有多个聚氧化烯链介由具有芳香环的取代基进行结合的结构。从合成简易的观点出发，聚氧化烯链优选为聚氧乙烯链、聚氧丙烯链、聚氧乙烯-聚氧丙烯链。从高效地被覆止动件材料的观点出发，聚氧化烯链的结构单元数(氧化烯结构的结构单元数)优选为大于或等于15。

[0126] 作为具有芳香环的取代基，芳香环位于芳香族聚氧化烯化合物的末端的情况下，可列举芳基等。作为芳基，可列举苯基、苄基、甲苯基、二甲苯基等单环芳香族基；萘基等多环芳香族等，这些芳香族基可以进一步具有取代基。作为导入至芳香族基的取代基，可列举烷基、乙烯基、烯丙基、烯基、炔基、烷氧基、卤基、羟基、羰基、硝基、氨基、苯乙烯基、芳香族基等，从高效地被覆止动件材料的观点出发，优选为烷基和苯乙烯基。

[0127] 作为具有芳香环的取代基，芳香环位于芳香族聚氧化烯化合物的主链中的情况下，可列举亚芳基等。作为亚芳基，可列举亚苯基、亚甲苯基、亚二甲苯基等单环芳香族基；亚萘基等多环芳香族等，这些芳香族基可以进一步具有取代基。作为导入至芳香族基的取代基，可列举烷基、乙烯基、烯丙基、烯基、炔基、烷氧基、卤基、羟基、羰基、硝基、氨基、苯乙烯基、芳香族基等。

[0128] 从高效地被覆止动件材料的观点出发，芳香族聚氧化烯化合物优选为下述通式(I)或通式(II)所表示的化合物。

[0129] R11-O-(R12-O)m-H…(I)

[0130] [式(I)中，R11表示可具有取代基的芳基，R12表示可具有取代基的碳原子数1～5的亚烷基，m表示大于或等于15的整数。]

[0131] H-(O-R23)n1-O-R21-R25-R22-O-(R24-O)n2-H…(II)

[0132] [式(II)中，R21和R22各自独立地表示可具有取代基的亚芳基，R23、R24和R25各自独立地表示可具有取代基的碳原子数1～5的亚烷基，n1和n2各自独立地表示大于或等于15的整数。]

[0133] 从绝缘材料相对于止动件材料的研磨选择性进一步提高的观点出发，优选式(I)或式(II)满足下述条件中的至少一个。

[0134] ·作为R11，优选作为具有芳香环的取代基例示的前述芳基，更优选导入有苯乙烯基或烷基作为取代基的苯基。

[0135] ·作为R21和R22，优选作为具有芳香环的取代基例示的前述亚芳基。

[0136] ·作为R12、R23、R24和R25，优选为亚乙基、正亚丙基。

[0137] ·m优选为大于或等于15，更优选为大于或等于30。

[0138] ·m优选为小于或等于20000，更优选为小于或等于10000，进一步优选为小于或等于5000，特别优选为小于或等于1000。

[0139] ·n1和n2优选为大于或等于15，更优选为大于或等于30。

[0140] ·n1和n2优选为小于或等于20000，更优选为小于或等于10000，进一步优选为小于或等于5000，特别优选为小于或等于1000。

[0141] 作为式(I)所表示的芳香族聚氧化烯化合物，可列举聚氧化烯苯基醚、聚氧化烯烷基苯基醚、聚氧化烯苯乙烯化苯基醚、聚氧化烯枯基苯基醚、聚氧化烯苄基醚等。具体而言，作为式(I)所表示的芳香族聚氧化烯化合物，可列举聚氧乙烯烷基苯基醚(例如，第一工业制药株式会社制Emarujitto系列)、聚氧乙烯壬基丙烯基苯基醚(例如，第一工业制药株式会社制Aqualon RN系列)、聚氧乙烯苯基醚、聚氧乙烯苯乙烯化苯基醚(例如，花王株式会社制EMULGEN A-500；第一工业制药株式会社制Noigen EA-7系列)、聚氧丙烯苯基醚、聚氧乙烯枯基苯基醚、聚氧乙烯苄基醚等。作为式(II)所表示的芳香族聚氧化烯化合物，可列举2,2-双(4-聚氧乙烯氧基苯基)丙烷等。

[0142] 出于对研磨选择性和平坦性等研磨特性进行调整的目的，芳香族聚氧化烯化合物可以单独使用一种或将两种以上组合而使用。

[0143] 从研磨选择性更优异的观点出发，芳香族聚氧化烯化合物的重均分子量的下限优选为大于或等于1000，更优选为大于或等于1500，进一步优选为大于或等于2000，特别优选为大于或等于4000。从研磨选择性更优异的观点出发，芳香族聚氧化烯化合物的重均分子量的上限优选为小于或等于1000000，更优选为小于或等于500000，进一步优选为小于或等于250000，特别优选为小于或等于100000，极优选为小于或等于50000，非常优选为小于或等于10000，更进一步优选为小于或等于8000，进一步优选为小于或等于5000。

[0144] 其中，芳香族聚氧化烯化合物的重均分子量例如可以使用标准聚苯乙烯校正曲线通过凝胶渗透色谱法(GPC)以下述条件测定。

[0145] 使用设备：日立L-6000型〔株式会社日立制作所制〕

[0146] 柱子：Gel pack GL-R420+Gel pack GL-R430+Gel pack GL-R440〔日立化成株式会社制，商品名，共3根〕

[0147] 洗脱液：四氢呋喃

[0148] 测定温度：40℃

[0149] 流量：1.75mL/min

[0150] 检测器：L-3300RI〔株式会社日立制作所制〕

[0151] 以CMP用研磨液的总质量为基准，芳香族聚氧化烯化合物的含量优选为大于或等于0.01质量％。由此，能够进一步抑制止动件材料的研磨速度。出于同样的观点，以CMP用研磨液的总质量为基准，芳香族聚氧化烯化合物的含量下限更优选为大于或等于0.05质量％，进一步优选为大于或等于0.10质量％，特别优选为大于或等于0.20质量％，极优选为大于或等于0.25质量％。芳香族聚氧化烯化合物的含量上限没有特别限制，从稳定性和生产率优异的观点出发，以CMP用研磨液的总质量为基准，优选为小于或等于10质量％，更优选为小于或等于5质量％，进一步优选为小于或等于3质量％，特别优选为小于或等于2质量％，极优选为小于或等于1质量％，非常优选为小于或等于0.7质量％，更进一步优选为小于或等于0.5质量％。

[0152] (第三添加剂：阳离子性聚合物)

[0153] 除了前述第一添加剂(4-吡喃酮系化合物)和前述第二添加剂(芳香族聚氧化烯化合物)以外，本实施方式涉及的CMP用研磨液还可以含有阳离子性聚合物作为第三添加剂。即，作为第三添加剂，不包括相当于前述第一添加剂或前述第二添加剂的化合物。本实施方式涉及的CMP用研磨液可以含有前述第二添加剂和第三添加剂的至少一方。

[0154] “阳离子性聚合物”定义为主链或侧链具有阳离子基或阳离子基被离子化而得到的基团的聚合物。作为阳离子基，可列举氨基、亚氨基、氰基等。

[0155] 阳离子性聚合物通过与芳香族聚氧化烯化合物并用而有进一步抑制止动件材料的研磨速度变得过高的效果。此外，阳离子性聚合物还具有如下效果：能够抑制因芳香族聚氧化烯化合物不仅过度被覆止动件材料而且过度被覆绝缘材料而使绝缘材料的研磨速度降低，进一步提高绝缘材料的研磨速度。因此认为，在将芳香族聚氧化烯化合物和阳离子性聚合物并用的情况下，阳离子性聚合物通过与芳香族聚氧化烯化合物相互作用，能够进一步抑制止动件材料的研磨速度，并且还能够进一步提高绝缘材料的研磨速度。

[0156] 作为阳离子性聚合物，可列举通过使选自由烯丙基胺、二烯丙基胺、乙烯基胺、乙烯亚胺和它们的衍生物组成的组中的至少一种单体成分聚合而得到的聚合物(烯丙基胺聚合物、二烯丙基胺聚合物、乙烯基胺聚合物、乙烯亚胺聚合物)；壳聚糖和壳聚糖衍生物等多糖类等。

[0157] 烯丙基胺聚合物是通过使烯丙基胺或其衍生物聚合而得到的聚合物。作为烯丙基胺衍生物，可列举烷氧基羰基化烯丙基胺、甲基羰基化烯丙基胺、氨基羰基化烯丙基胺、脲化烯丙基胺等。

[0158] 二烯丙基胺聚合物是通过使二烯丙基胺或其衍生物聚合而得到的聚合物。作为二烯丙基胺衍生物，可列举甲基二烯丙基胺、二烯丙基二甲基铵盐、二烯丙基甲基乙基铵盐、酰基化二烯丙基胺、氨基羰基化二烯丙基胺、烷氧基羰基化二烯丙基胺、氨基硫代羰基化二烯丙基胺、羟基烷基化二烯丙基胺等。作为铵盐，可列举氯化铵、烷基硫酸铵(例如乙基硫酸铵)等。

[0159] 乙烯基胺聚合物是通过使乙烯基胺或其衍生物聚合而得到的聚合物。作为乙烯基胺衍生物，可列举烷基化乙烯基胺、酰胺化乙烯基胺、氧化乙烯化乙烯基胺、氧化丙烯化乙烯基胺、烷氧基化乙烯基胺、羧甲基化乙烯基胺、酰基化乙烯基胺、脲化乙烯基胺等。

[0160] 乙烯亚胺聚合物是通过使乙烯亚胺或其衍生物聚合而得到的聚合物。作为乙烯亚胺衍生物，可列举氨基乙基化丙烯酸聚合物、烷基化乙烯亚胺、脲化乙烯亚胺、氧化丙烯化乙烯亚胺等。

[0161] 阳离子性聚合物还可以具有来自除烯丙基胺、二烯丙基胺、乙烯基胺、乙烯亚胺和它们的衍生物以外的单体成分的结构单元。阳离子性聚合物可以具有来自例如丙烯酰胺、二甲基丙烯酰胺、二乙基丙烯酰胺、羟乙基丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、马来酸或二氧化硫等的结构单元。

[0162] 阳离子性聚合物可以为烯丙基胺、二烯丙基胺、乙烯基胺或乙烯亚胺的均聚物(聚烯丙基胺、聚二烯丙基胺、聚乙烯基胺或聚乙烯亚胺)，也可以为具有来自烯丙基胺、二烯丙基胺、乙烯基胺、乙烯亚胺或它们的衍生物的结构单元的共聚物。共聚物中结构单元的排列是任意的。可采取例如(a)同种结构单元分别连续的嵌段共聚的形态、(b)结构单元A和结构单元B没有特别秩序地排列的无规共聚的形态、(c)结构单元A和结构单元B交替排列的交替共聚的形态等任意形态。

[0163] 从进一步提高绝缘材料相对于止动件材料的研磨选择性的观点出发，作为前述共聚物，优选为使含有丙烯酰胺作为单体成分的组合物聚合而得到的共聚物，更优选为使含有二烯丙基二甲基铵盐和丙烯酰胺作为单体成分的组合物聚合而得到的共聚物，进一步优选为二烯丙基二甲基氯化铵-丙烯酰胺共聚物。

[0164] 前述阳离子性聚合物之中，从进一步提高绝缘材料相对于止动件材料的研磨选择性的观点和进一步提高绝缘材料的研磨速度的观点出发，优选烯丙基胺聚合物、二烯丙基胺聚合物、乙烯基胺聚合物等胺聚合物，更优选聚烯丙基胺、二烯丙基二甲基氯化铵。出于对研磨选择性和平坦性等研磨特性进行调整的目的，阳离子性聚合物可以单独使用一种或将两种以上组合而使用。

[0165] 从进一步提高绝缘材料相对于止动件材料的研磨选择性的观点出发，阳离子性聚合物的重均分子量的下限优选为大于或等于100，更优选为大于或等于300，进一步优选为大于或等于500，特别优选为大于或等于1000，极优选为大于或等于1500。从进一步提高绝缘材料相对于止动件材料的研磨选择性的观点出发，阳离子性聚合物的重均分子量的上限优选为小于或等于1000000，更优选为小于或等于600000，进一步优选为小于或等于300000，特别优选为小于或等于200000。其中，阳离子性聚合物的重均分子量可以通过与第二添加剂的重均分子量同样的方法测定。

[0166] 从进一步提高研磨选择性和平坦性的观点出发，以CMP用研磨液的总质量为基准，阳离子性聚合物的含量下限优选为大于或等于0.00001质量％，更优选为大于或等于0.00003质量％，进一步优选为大于或等于0.00005质量％，特别优选为大于或等于0.00006质量％，极优选为大于或等于0.00007质量％。从研磨选择性更优异的观点出发，以CMP用研磨液的总质量为基准，阳离子性聚合物的含量上限优选为小于或等于5质量％，更优选为小于或等于1质量％，进一步优选为小于或等于0.1质量％，特别优选为小于或等于0.01质量％，极优选为小于或等于0.005质量％，非常优选为小于或等于0.001质量％，更进一步优选为小于或等于0.0005质量％，进一步优选为小于或等于0.0003质量％，特别优选为小于或等于0.0002质量％。从进一步提高绝缘材料的研磨速度、绝缘材料相对于止动件材料的研磨选择性和平坦性的观点出发，阳离子性聚合物的含量优选根据绝缘材料的制作方法(例如种类和带膜条件)进行适当调整。

[0167] (第四添加剂)

[0168] 本实施方式涉及的CMP用研磨液优选进一步含有饱和单羧酸作为第四添加剂。本实施方式涉及的CMP用研磨液可以含有选自由前述第二添加剂、前述第三添加剂和第四添加剂组成的组中的至少一种。通过并用第四添加剂和前述第一添加剂，能够以更良好的研磨速度对不具有凹凸的绝缘材料(例如不具有凹凸的晶片(无图形晶片)的绝缘材料)进行研磨。一般而言，具有凹凸的晶片的研磨中，凸部被优先研磨，随着研磨的进行，被研磨面变得平坦。这种情况下，被研磨面的研磨速度存在接近于无图形晶片的研磨速度的倾向。因此，不仅具有凹凸的绝缘材料的研磨速度优异而且不具有凹凸的绝缘材料的研磨速度也优异的研磨液在全部研磨工序中能够获得良好的研磨速度这一点上是优选的。此外，通过并用第四添加剂和前述第一添加剂，能够实现具有凹凸的绝缘材料(例如半导体基板)的进一步高的研磨速度，同时提高不具有凹凸的绝缘材料(例如半导体基板)的研磨速度，并且使作为研磨速度在被研磨面内波动的指标的面内均匀性提高。

[0169] 从进一步良好地获得不具有凹凸的绝缘材料(例如半导体基板)的研磨速度的提高效果和面内均匀性的提高效果的观点出发，饱和单羧酸的碳原子数优选为2～6。作为饱和单羧酸，优选为选自由乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸、新戊酸、2-甲基丁酸、己酸、2-甲基戊酸、4-甲基戊酸、2,3-二甲基丁酸、2-乙基丁酸、2,2-二甲基丁酸和3,3-二甲基丁酸组成的组中的至少一种化合物。从获得绝缘材料的进一步高的研磨速度的观点出发，饱和单羧酸的碳原子数更优选为大于或等于3。此外，从水溶性良好因而容易在研磨液中使用的观点和容易廉价地获得的观点出发，优选为碳原子数2或3的饱和单羧酸，具体而言，优选为乙酸、丙酸。由上所述，在取得研磨速度、水溶性、获得容易性等的平衡这一点上，特别优选为丙酸。饱和单羧酸可以单独使用一种，也可以并用两种以上。

[0170] 使用饱和单羧酸作为第四添加剂的情况下，以CMP用研磨液的总质量为基准，饱和单羧酸的含量优选为0.001～5质量％。由此，能够进一步有效地获得不具有凹凸的绝缘材料(例如半导体基板)的研磨速度的提高效果和面内均匀性的提高效果。此外，以CMP用研磨液的总质量为基准，饱和单羧酸的含量下限优选为大于或等于0.001质量％，更优选为大于或等于0.005质量％，进一步优选为大于或等于0.010质量％，特别优选为大于或等于0.020质量％。如果饱和单羧酸的含量为大于或等于0.001质量％，则容易获得如下的饱和单羧酸的效果，即，容易以进一步良好的研磨速度对不具有凹凸的绝缘材料进行研磨。以CMP用研磨液的总质量为基准，饱和单羧酸的含量上限优选为小于或等于5质量％，更优选为小于或等于3质量％，进一步优选为小于或等于2质量％，特别优选为小于或等于1质量％，极优选为小于或等于0.5质量％，非常优选为小于或等于0.1质量％，更进一步优选为小于或等于0.05质量％，进一步优选为小于或等于0.03质量％。如果饱和单羧酸的含量为小于或等于5质量％，则与超过5质量％的情况相比，容易抑制研磨粒的凝集，并且容易实现高研磨速度和良好的面内均匀性。

[0171] (水)

[0172] 作为CMP用研磨液的调制中使用的水，没有特别限制，优选为去离子水、离子交换水、超纯水等。其中，也可以根据需要将乙醇、丙酮等极性溶剂等与水并用。

[0173] (其他成分)

[0174] 从进一步提高研磨粒的分散稳定性、被研磨面的平坦性和/或被研磨面的研磨速度的观点出发，本实施方式涉及的CMP用研磨液可以含有表面活性剂、糊精等。作为表面活性剂，可列举离子性表面活性剂、非离子性表面活性剂等，优选为非离子性表面活性剂。表面活性剂可以单独使用一种，也可以并用两种以上。

[0175] 作为非离子性表面活性剂，可列举聚氧丙烯聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基烯丙基醚、聚氧乙烯聚氧丙烯醚衍生物、聚氧丙烯甘油醚、聚乙二醇、甲氧基聚乙二醇、乙炔系二醇的氧乙烯加成物等醚型表面活性剂；山梨糖醇酐脂肪酸酯、甘油硼酸酯脂肪酸酯等酯型表面活性剂；聚氧乙烯烷基胺等氨基醚型表面活性剂；聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚氧乙烯甘油硼酸酯脂肪酸酯、聚氧乙烯烷基酯等醚酯型表面活性剂；脂肪酸烷醇酰胺、聚氧乙烯脂肪酸烷醇酰胺等烷醇酰胺型表面活性剂；乙炔系二醇的氧乙烯加成物；聚乙烯基吡咯烷酮；聚丙烯酰胺；聚二甲基丙烯酰胺；聚乙烯基醇等。它们可以单独使用一种，也可以并用两种以上。

[0176] 除了表面活性剂以外，本实施方式涉及的CMP用研磨液还可以根据期望的特性进一步含有其他成分。作为这样的成分，可列举后述的pH调节剂、用于抑制pH变动的pH缓冲剂、氨基羧酸、环状单羧酸等。这些成分的含量优选为不会使CMP用研磨液带来的前述效果过度下降的范围。

[0177] (pH)

[0178] CMP用研磨液的pH的上限优选为小于8.0，更优选为小于或等于7.0，进一步优选为小于或等于6.0，特别优选为小于或等于5.0。如果pH小于8.0，则与大于或等于8.0的情况相比，容易抑制研磨粒的凝集等，并且容易获得前述添加剂的添加效果。CMP用研磨液的pH的下限优选为大于或等于1.5，更优选为大于或等于2.0，进一步优选为大于或等于2.5，特别优选为大于或等于3.0。如果pH为大于或等于1.5，则与小于1.5的情况相比，能够容易地将绝缘材料的界达电位的绝对值调整为大的值。其中，pH定义为液温25℃时的pH。

[0179] 此外还认为，通过将CMP用研磨液的pH调整至大于或等于1.5且小于8.0的范围内，容易获得下面的两种效果。

[0180] (a)质子或羟基阴离子作用于作为添加剂配合的化合物，使该化合物的化学形态发生变化，基板表面对于绝缘材料或止动件材料(氮化硅等)的润湿性和亲和性提高。

[0181] (b)由于研磨粒为氧化铈粒子，因此研磨粒与绝缘材料的接触效率提高，容易实现高研磨速度。这是由于，氧化铈的界达电位的符号为正的情况下，绝缘材料的界达电位的符号为负，在两者之间静电引力发挥作用。

[0182] CMP用研磨液的pH可根据作为添加剂使用的化合物的种类而变化，因此，为了将pH调整至前述范围，可以使用pH调节剂作为添加剂。作为pH调节剂，没有特别限制，可列举硝酸、硫酸、盐酸、磷酸、硼酸等酸；氢氧化钠、氨、氢氧化钾、氢氧化钙等碱等。也可以使用前述第四添加剂(饱和单羧酸)作为pH调节剂。

[0183] 本实施方式涉及的CMP用研磨液的pH可以用pH计(例如，电气化学计器株式会社制造的型号PHL-40)测定。例如，使用邻苯二甲酸盐pH缓冲液(pH4.01)和中性磷酸盐pH缓冲液(pH6.86)作为标准缓冲液，对pH计进行2点校正后，将pH计的电极放入研磨液，经过2分钟以上，测定稳定后的值。此时，标准缓冲液和研磨液的液温均设为25℃。

[0184] ＜CMP用研磨液的调制方法和使用方法＞

[0185] CMP用研磨液可分为(A)通常型、(B)浓缩型和(C)2液型，调制方法和使用方法根据类型而不同。(A)通常型是研磨时能够不进行稀释等预处理而直接使用的研磨液。(B)浓缩型是考虑到保存或运输的便利性，与(A)通常型相比将含有成分浓缩所得的研磨液。(C)2液型是在保存时或运输时，预先形成分成了含有一定成分的液体A和含有其他成分的液体B的状态，在使用时将这些液体混合而使用的研磨液。

[0186] (A)通常型可通过将含有前述特定化合物的添加剂、研磨粒以及根据需要的其他成分溶解或分散于作为主要分散介质的水中而获得。例如，为了调制1000g以CMP用研磨液的总质量为基准含有含量0.5质量％的研磨粒和含量0.1质量％的添加剂的CMP用研磨液，只要以相对于CMP用研磨液总量为5g研磨粒、1g添加剂的方式对配合量进行调整即可。

[0187] (B)浓缩型在即将使用之前，用水进行稀释，以便将含有成分的含量调整至期望含量。稀释后，可以在任意的时间内进行搅拌和/或研磨粒的分散处理，直至能够再现与(A)通常型同等程度的液状特性(pH、研磨粒的粒径等)和研磨特性(绝缘材料的研磨速度、与氮化硅的选择比等)。(B)浓缩型中，容积根据浓缩的程度而变小，因此，能够减少保存和运输花费的成本。

[0188] 浓缩倍率优选为大于或等于1.5倍，更优选为大于或等于2倍，进一步优选为大于或等于3倍，特别优选为大于或等于5倍。如果浓缩倍率为大于或等于1.5倍，则与小于1.5倍的情况相比，能够获得保存和运输相关的优点。浓缩倍率优选为小于或等于50倍，更优选为小于或等于40倍，进一步优选为小于或等于30倍。如果浓缩倍率为小于或等于50倍，则与超过50倍的情况相比，容易抑制研磨粒的凝集。

[0189] 使用(B)浓缩型时应当注意的一点是用水稀释前后pH发生变化这一点。从(B)浓缩型调制与(A)通常型相同pH的研磨液时，考虑到与水混合引起的pH上升，预先将(B)浓缩型的研磨液的pH设定得略低即可。例如，使用溶解有二氧化碳的水(pH：约5.6)将pH4.0的(B)浓缩型的研磨液稀释至10倍的情况下，稀释后的研磨液的pH上升至4.3左右。

[0190] 从用水稀释后获得pH合适的研磨液的观点出发，(B)浓缩型的pH优选为1.5～7.0。pH的下限更优选为大于或等于2.0，进一步优选为大于或等于2.5。从抑制研磨粒的凝集的观点出发，pH的上限优选为小于或等于7.0，更优选为小于或等于6.7，进一步优选为小于或等于6.0，特别优选为小于或等于5.5。

[0191] (C)2液型与(B)浓缩型相比具有能够避免研磨粒的凝集等的优点。液A和液B各自含有的成分是任意的。第一实施方式中，液A是含有例如研磨粒和根据需要配合的表面活性剂等的浆料。第一实施方式中，液B是含有例如第一添加剂和根据需要配合的其他成分(第四添加剂等)的溶液。第二实施方式中，液A是含有例如研磨粒、第一添加剂和根据需要配合的其他成分(第四添加剂等)的浆料。第二实施方式中，液B是含有例如第二添加剂和第三添加剂以及根据需要配合的表面活性剂等的溶液。这种情况下，为了提高液A中的研磨粒的分散性，可以在液A中配合任意的酸或碱进行pH调整。

[0192] (C)2液型的研磨液在各成分混合的状态下研磨特性由于研磨粒的凝集等而在较短时间内降低的情况下是有用的。其中，从削减保存和运输所花费的成本的观点出发，可以是液A和液B的至少一方为浓缩型。这种情况下，使用研磨液时，将液A、液B和水混合即可。液A和液B的浓缩倍率和pH是任意的，只要最终混合物的液状特性和研磨特性与(A)通常型的研磨液为同等程度即可。

[0193] ＜研磨方法＞

[0194] 本实施方式涉及的研磨方法具备使用本实施方式涉及的CMP用研磨液对绝缘材料进行研磨的研磨工序。本实施方式涉及的研磨方法例如是对表面具有绝缘材料的基板进行研磨的研磨方法，具备使用本实施方式涉及的CMP用研磨液对前述绝缘材料进行研磨的研磨工序。例如，本实施方式涉及的研磨方法包括下述研磨工序：在本实施方式涉及的CMP用研磨液被供给至表面具有绝缘材料的基板的前述绝缘材料与预定的研磨用构件(研磨构件。例如研磨垫(研磨布))之间的状态下，将绝缘材料按压于研磨构件，同时使基板和研磨构件的至少一方移动，从而利用研磨构件对绝缘材料进行研磨。研磨工序中，对绝缘材料的至少一部分进行研磨而除去。研磨工序中，使用例如调整了各成分的含量和pH等的研磨液，利用CMP技术使表面具有绝缘材料的基板平坦化。

[0195] 作为绝缘材料，可列举无机绝缘材料、有机绝缘材料等。前述绝缘材料可以掺有磷、硼等元素。作为无机绝缘材料，可列举硅系绝缘材料等，具体而言，可列举含有硅原子和氧原子的氧化硅系材料、含有硅原子和碳原子的碳化硅系材料、含有硅原子和氮原子的氮化硅系材料等。为了更有效地获得高低差消除特性优异的效果，优选表面可具有羟基(例如硅烷醇基)的氧化硅系材料，更优选氧化硅。作为有机绝缘材料，可列举全芳香族系低介电常数绝缘材料等。作为前述绝缘材料，从实现进一步高的研磨速度的观点出发，优选为无机绝缘材料，更优选为硅系绝缘材料，进一步优选为氧化硅。绝缘材料可以是例如膜状(绝缘膜)。

[0196] 根据使用第二实施方式涉及的CMP用研磨液的研磨方法，能够获得止动件材料的高止动性。这样的研磨方法适合于使用含有止动件材料的止动件对具有凹凸的绝缘材料进行研磨。使用第二实施方式涉及的CMP用研磨液的研磨方法适合于对前述绝缘材料进行研磨并在止动件露出的阶段停止研磨的研磨方法。这是因为，第二实施方式涉及的CMP用研磨液能够实现绝缘材料的高研磨速度和止动件材料的高止动性。使用第二实施方式涉及的CMP用研磨液的研磨方法中，能够相对于止动件材料选择性地对绝缘材料进行研磨。作为绝缘材料相对于止动件材料的研磨速度比(绝缘材料的研磨速度/止动件材料的研磨速度)，优选为大于或等于30，更优选为大于或等于50，进一步优选为大于或等于100。

[0197] 作为止动件材料，可列举氮化硅、多晶硅等，从实现进一步高的止动性的观点出发，优选为多晶硅。

[0198] 本实施方式涉及的研磨方法适合于在设备的制造过程中对表面具有绝缘材料的基板进行研磨。作为设备，可列举二极管、晶体管、化合物半导体、热敏电阻、可变电阻、闸流晶体管等单独半导体；DRAM(动态随机存取存储器)、SRAM(静态随机存取存储器)、EPROM(可擦除可编程只读存储器)、MaskROM(屏蔽只读存储器)、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、闪存等存储元件；微处理器、DSP、ASIC等理论电路元件；以MMIC(单片微波集成电路)为代表的化合物半导体等集成电路元件；混合集成电路(混合IC)；发光二极管；电荷耦合元件等光电转换元件等。

[0199] 本实施方式涉及的CMP用研磨液能够不严重依赖于被研磨面的状态而实现绝缘材料的高研磨速度。因此，使用该CMP用研磨液的研磨方法即使对于使用以往的CMP用研磨液的方法难以实现高研磨速度的基板也能够适用。

[0200] 本实施方式涉及的研磨方法特别适合于表面具有凹凸(高低差)的被研磨面的平坦化。作为具有这样的被研磨面的基板，可列举例如逻辑用的半导体设备的基板。此外，基板的表面可以具有T字形状或格子形状的凹部或凸部，本实施方式涉及的研磨方法适合于对具有从上方(与基板的前述表面相对的方向)观察时凹部或凸部设为T字形状或格子形状的部分的基板进行研磨。例如，能够以高研磨速度对设于具有存储单元的半导体基板(例如DRAM、闪存等设备的基板)的表面的绝缘材料进行研磨。这些被研磨对象是使用以往的CMP用研磨液的方法难以实现高研磨速度的被研磨对象，因而，这样的效果表明，本实施方式涉及的CMP用研磨液能够不严重依赖于被研磨面的凹凸形状而实现高研磨速度。

[0201] 其中，能够适用本实施方式涉及的研磨方法的基板不限于被研磨面的整体由一种被研磨材料形成的基板，也可以是被研磨面由两种以上的被研磨材料形成的基板。

[0202] 本实施方式涉及的研磨方法特别适合于STI形成工序、ILD形成工序等中的CMP。参照图1对通过使用了本实施方式涉及的研磨方法的CMP在基板(晶片)上形成STI结构的工艺进行说明。本实施方式涉及的研磨方法例如具有：以高研磨速度对氧化硅13进行研磨的第一研磨工序(粗切削工序)、以及以较低的研磨速度对剩下的氧化硅13进行研磨的第二研磨工序(精加工工序)。

[0203] 图1(a)是显示研磨前的基板的截面图。图1(b)是显示第一研磨工序后的基板的截面图。图1(c)是显示第二研磨工序后的基板的截面图。如图1所示，在形成STI结构的过程中，为了消除配置于硅基板11上的氧化硅13的高低差(氧化硅的厚度的标高差)D，利用CMP优先将部分突出的不需要部位除去。其中，为了在表面已平坦化的时间点恰当地停止研磨，优选在氧化硅13下预先形成有研磨速度慢的止动件(氮化硅或多晶硅)12。经过第一研磨工序和第二研磨工序，氧化硅13的高低差D被消除，形成具有埋入部分15的元件分离结构。

[0204] 在对氧化硅13进行研磨时，以氧化硅13的表面与研磨垫抵接的方式在研磨垫上配置基板(晶片)，利用研磨垫对氧化硅13的表面进行研磨。更具体而言，一边将氧化硅13的被研磨面侧按压于研磨平台的研磨垫，将CMP用研磨液供给至被研磨面与研磨垫之间，一边使两者相对移动，从而对氧化硅13进行研磨。

[0205] 本实施方式涉及的CMP用研磨液能适用于第一研磨工序和第二研磨工序中的任一个。其中，这里例示的是将研磨工序分为两个阶段实施的情况，也可以从图1(a)所示的状态至图1(c)所示的状态通过一个阶段进行研磨处理。

[0206] 作为研磨装置，优选为例如具备保持基板的支架、贴附研磨垫的研磨平台、以及将研磨液供给至研磨垫上的单元的装置。作为研磨装置，可列举荏原制作所株式会社制造的研磨装置(型号：EPO-111、EPO-222、FREX200、FREX300)、APPLIED MATERIALS制造的研磨装置(商品名：Mirra3400、Reflexion研磨机)等。作为研磨垫，没有特别限制，例如，可以使用一般的无纺布、发泡聚氨酯、多孔质氟树脂等。此外，研磨垫优选为进行了可积存研磨液那样的槽加工的研磨垫。

[0207] 作为研磨条件，没有特别限制，从抑制基板飞出的观点出发，研磨平台的旋转速度优选为小于或等于200min-1，从抑制被研磨面的损伤产生的观点出发，施加于基板的压力(加工负荷)优选为100kPa。研磨期间，优选通过泵等将研磨液连续地供给至研磨垫。该供给量没有限制，优选研磨垫的表面总是被研磨液覆盖。

[0208] 研磨结束后，优选在流水中充分洗涤基板，并在用旋转干燥器等将附着在基板上的水滴甩落后使其干燥。通过这样进行研磨，能够消除表面的凹凸而在基板整面得到平滑的面。通过将被研磨材料的形成和对被研磨材料进行研磨的工序重复预定的次数，能够制造具有期望层数的基板。

[0209] 这样操作得到的基板能够作为各种电子部件使用。作为具体例子，可列举半导体元件；光掩模、透镜、棱镜等光学玻璃；ITO等无机导电材料；由玻璃和结晶质材料构成的光集成电路；光转换元件；光波导；光纤的端面；闪烁器等光学用单晶；固体激光器单晶；蓝色激光LED用蓝宝石基板；SiC、GaP、GaAs等半导体单晶；磁盘用玻璃基板；磁头等。

[0210] 实施例

[0211] 以下，通过实施例进一步详细地对本发明进行说明，但本发明不受这些实施例的限定。

[0212] ＜氧化铈粒子的准备和特性评价＞

[0213] 准备含有具有表1所示特征的氧化铈粒子1～9的水分散液。以水分散液的总质量为基准，氧化铈粒子的含量调整至大于或等于6质量％。表1中，R表示平均粒径，S1表示具有平均粒径R的圆球状的假想氧化铈粒子的比表面积，S2表示通过BET法测定的氧化铈粒子的比表面积。

[0214] 平均粒径R用BECKMANCOULTER公司制造的亚微颗粒分析仪“N5”的单分散模式进行测定。使用调整(用水稀释)至由BECKMANCOULTER公司制造的亚微颗粒分析仪“N5”得到的Intensity(信号强度)为1.0E+4～1.0E+6的范围而得到的氧化铈粒子的水分散液进行240秒的测定，将获得的结果作为平均粒径R使用。

[0215] 基于平均粒径R求出比表面积S1。其中，作为氧化铈的密度，采用7.2×106g/m3。

[0216] 比表面积S2如下求出。首先，将氧化铈粒子的水分散液100g放入干燥机，然后，以150℃进行干燥，得到氧化铈粒子。将约0.4g得到的氧化铈粒子放入BET比表面积测定装置(NOVA-1200，Yuasa Ionics株式会社制)的测定单元，然后，以150℃真空脱气60分钟。通过使用氮气作为吸附气体的定容法进行测定，得到作为“Area”而得到的值，作为BET比表面积。进行两次前述测定，求出其平均值，作为比表面积S2。

[0217] [表1]

[0218]

[0219] ＜实验A＞

[0220] [CMP用研磨液的制作]

[0221] 将表2和表3所示的成分配合于容器内，然后混合，调制CMP用研磨液。表2和表3的配合量的单位是“质量％”。CMP用研磨液的pH用硝酸或氨水调整至表2和表3所示的值。pH使用电气化学计器株式会社制造的型号PHL-40进行测定。表2和表3所示的氧化铈粒子1～9为表1所示的氧化铈粒子。

[0222] [界达电位的测定]

[0223] 使用DelsaNanoC(BECKMANCOULTER公司制)测定CMP用研磨液中的氧化铈粒子的界达电位。界达电位全部为大于或等于15mV且小于或等于100mV。

[0224] [绝缘膜的研磨]

[0225] 作为CMP评价用试验晶片，使用不具有凹凸(未形成图形)的无图形晶片(Blanket晶片)和具有凹凸(形成有图形)的图形晶片(带图形的晶片)。作为无图形晶片，使用硅(Si)基板(直径：300mm)上具有厚度1000nm的氧化硅膜的晶片。作为图形晶片，使用SEMATECH公司制造的商品名“图形晶片764”(直径：300mm，止动件：氮化硅膜)。

[0226] 对于图形晶片，使用图2进一步进行说明。图形晶片具有晶片21、止动件(氮化硅膜)22和氧化硅膜23。图2(a)是将晶片21和止动件22的一部分放大所得的示意截面图。晶片21的表面形成有多个槽，晶片21的凸部表面形成有厚度150nm的止动件22。槽的深度(从凸部表面至凹部底面的高低差)为500nm。以下，将凸部称为有源(active)部，将凹部称为沟槽部。其中，晶片21形成有100μm/100μm的沟槽部/有源部。

[0227] 图2(b)是将图形晶片的一部分放大所得的示意截面图。图形晶片以从有源部表面开始的氧化硅膜23的厚度为600nm的方式通过等离子TEOS法在有源部和沟槽部上形成有氧化硅膜23。

[0228] CMP评价用试验晶片的研磨使用研磨装置(APPLIED MATERIALS公司制造的Reflexion)。将CMP评价用试验晶片安装于贴附有基板安装用的吸附垫的保持架上。在研磨装置的直径600mm的研磨平台上贴附多孔质聚氨酯树脂制的研磨垫(Rohm and Haas Japan株式会社制，型号IC1010)。使配置有作为被研磨膜的绝缘膜(氧化硅膜)的面朝下，将前述保持架载置于研磨平台上，将加工负荷设定为140gf/cm2(13.8kPa)。

[0229] 一边使前述CMP用研磨液以250mL/min的速度滴至前述研磨平台上，一边使研磨平台和CMP评价用试验晶片分别以93min-1、87min-1旋转，将两种CMP评价用试验晶片分别研磨60秒。使用PVA刷(聚乙烯基醇刷)，用纯水将研磨后的晶片充分洗净，然后干燥。

[0230] 对以下的项目进行评价。将评价结果示于表2和表3。

[0231] (无图形晶片中的氧化硅的研磨速度)

[0232] 使用光干涉式膜厚装置(大日本SCREEN制造株式会社制，商品名：RE-3000)测定研磨前后的氧化硅膜的膜厚，从膜厚变化量的平均，算出无图形晶片中的氧化硅的研磨速度。其中，研磨速度的单位为nm/min。

[0233] (图形晶片中的氧化硅的研磨速度)

[0234] 使用光干涉式膜厚装置(大日本SCREEN制造株式会社制，商品名：RE-3000)测定100μm/100μm的有源部(凸部)的研磨前后的膜厚，从膜厚变化量的平均，算出图形晶片中的氧化硅的研磨速度。其中，研磨速度的单位为nm/min。

[0235] (研磨速度比)

[0236] 算出图形晶片中的氧化硅的研磨速度相对于无图形晶片中的氧化硅的研磨速度的比(图形晶片/无图形晶片)。

[0237] [表2]

[0238]

[0239] [表3]

[0240]

[0241] 使用含有氧化铈粒子1～5和4-吡喃酮系化合物的CMP用研磨液的实施例A1～A14中，无图形晶片中的氧化硅的研磨速度和图形晶片中的氧化硅的研磨速度充分高。此外，氧化硅的研磨速度比为大于或等于1.00的充分大的值。从这样的结果确认到，实施例A1～A14中高低差消除特性优异。

[0242] 使用不含4-吡喃酮系化合物的CMP用研磨液的比较例A1中，图形晶片中的氧化硅的研磨速度为小于或等于100nm/min的低研磨速度，氧化硅的研磨速度比小于1.00。

[0243] 使用含有氧化铈粒子6的CMP用研磨液的比较例A2中，无图形晶片中的氧化硅的研磨速度为小于或等于50nm/min的研磨速度，图形晶片中的氧化硅的研磨速度为小于或等于100nm/min的研磨速度。

[0244] 使用含有氧化铈粒子7～9的CMP用研磨液的比较例A3～A5中，氧化硅的研磨速度比小于1.00。

[0245] 此外，使用具有除了实施例A12的组成以外还含有0.25质量％的糊精PO-10(三菱商事Foodtech株式会社制)的组成(水的含量：99.46质量％)的CMP用研磨液A，对与前述同样的无图形晶片和图形晶片进行研磨，结果无图形晶片中的氧化硅的研磨速度和图形晶片中的氧化硅的研磨速度与实施例A12相比没有变化。另一方面，准备多晶硅的无图形晶片后，分别使用实施例A12的CMP用研磨液和前述CMP用研磨液A对多晶硅的无图形晶片进行研磨。结果，作为无图形晶片中的多晶硅的研磨速度，实施例A12的CMP用研磨液得到了40nm/min，而前述CMP用研磨液A得到了120nm/min。由于通过使用前述CMP用研磨液A得到了3倍的研磨速度，因而确认到糊精具有提高多晶硅的研磨速度的效果。

[0246] ＜实验B＞

[0247] [CMP用研磨液的制作]

[0248] (实施例B1)

[0249] 调制含有5.0质量％的氧化铈粒子1、0.34质量％的3-羟基-2-甲基-4-吡喃酮和0.45质量％的丙酸的浆料(第一液)。各成分的含量用去离子水进行调整。浆料的pH为3.2。
pH使用电气化学计器株式会社制造的型号PHL-40测定。

[0250] 调制含有5质量％的聚氧乙烯苯乙烯化苯基醚和0.0015质量％的二烯丙基二甲基氯化铵-丙烯酰胺共聚物的添加液(第二液)。各成分的含量用去离子水进行调整。使用氨水溶液调整添加液的pH。添加液的pH为10.2。pH使用电气化学计器株式会社制造的型号PHL-40测定。

[0251] 将浆料、添加液和去离子水按质量比1:1:18混合，调制研磨液。以研磨液的总质量为基准，氧化铈粒子1的含量为0.25质量％，3-羟基-2-甲基-4-吡喃酮的含量为0.017质量％，聚氧乙烯苯乙烯化苯基醚的含量为0.25质量％，二烯丙基二甲基氯化铵-丙烯酰胺共聚物的含量为0.000075质量％，丙酸的含量为0.023质量％。研磨液的pH为3.5。pH使用电气化学计器株式会社制造的型号PHL-40测定。

[0252] (实施例B2～B20、比较例B1～B4)

[0253] 使用表1和表4所示的氧化铈粒子以及表4所示的添加剂，与实施例B1同样地调制浆料和添加液，然后调制含有表4所示的含有成分的研磨液。以研磨液的总质量为基准，氧化铈粒子的含量为0.25质量％，3-羟基-2-甲基-4-吡喃酮或5-羟基-2-(羟甲基)-4-吡喃酮的含量为0.017质量％。使用氨水作为pH调节剂。pH使用电气化学计器株式会社制造的型号PHL-40测定。表4中的“-”的显示是指未使用对象添加剂。

[0254] 其中，表4中的各添加剂的详细情况如下。

[0255] A-1：3-羟基-2-甲基-4-吡喃酮

[0256] A-2：5-羟基-2-(羟甲基)-4-吡喃酮

[0257] B-1：聚氧乙烯苯乙烯化苯基醚(花王株式会社制，商品名：EMULGEN A-500，重均分子量：4500～5000)

[0258] B-2：聚氧乙烯烷基苯基醚(第一工业制药株式会社制，商品名：Emarujitto(エマルジット)，重均分子量：3000～3500)

[0259] b-1：聚乙二醇(Lion株式会社制，商品名：PEG600，重均分子量：600)

[0260] C-1：二烯丙基二甲基氯化铵-丙烯酰胺共聚物(Nittobo Medical株式会社制，商品名：PAS-J-81，重均分子量：200000)

[0261] C-2：聚烯丙基胺(Nittobo Medical株式会社制，商品名：PAA-01，重均分子量：1600)

[0262] C-3：二烯丙基二甲基氯化铵聚合物(Nittobo Medical株式会社制，商品名：PAS-H-10L，重均分子量：200000)

[0263] D-1：丙酸

[0264] [界达电位的测定]

[0265] 使用DelsaNanoC(BECKMANCOULTER公司制)测定CMP用研磨液中的氧化铈粒子的界达电位。将测定结果示于表4。

[0266] [表4]

[0267]

[0268] [CMP评价]

[0269] 分别使用前述CMP用研磨液以下述研磨条件对被研磨基板进行研磨。

[0270] (CMP研磨条件)

[0271] ·研磨装置：Reflexion(APPLIED MATERIALS公司制)

[0272] ·CMP用研磨液流量：250mL/min

[0273] ·被研磨基板：下述“无图形晶片”和“图形晶片”

[0274] ·研磨垫：具有独立气泡的发泡聚氨酯树脂(Rohm and Haas Japan株式会社制，型号IC1010)

[0275] ·研磨压力：2.0psi

[0276] ·基板和研磨平台的旋转速度：100min-1(rpm)

[0277] ·研磨时间：将无图形晶片研磨30秒(0.5min)，将图形晶片研磨60秒(1.0min)。

[0278] (无图形晶片)

[0279] 作为不具有凹凸的无图形晶片，使用硅基板上具有通过等离子CVD法形成的厚度1μm(1000nm)的氧化硅膜的晶片和硅基板上具有通过CVD法形成的厚度0.2μm(200nm)的多晶硅膜的晶片。

[0280] 对于以前述CMP研磨条件进行了研磨的无图形晶片，通过下式求出各被研磨膜(氧化硅膜和多晶硅膜)的研磨速度。其中，研磨前后各被研磨膜的膜厚差使用光干涉式膜厚装置(Filmetrics公司制，商品名：F80)求出。将测定结果示于表5。

[0281] (研磨速度)＝(研磨前后被研磨膜的膜厚差(nm))/(研磨时间(min))

[0282] (图形晶片)

[0283] 作为具有凹凸的图形晶片，使用SEMATECH公司制造的商品名“图形晶片764”(直径：300mm，止动件：多晶硅膜)。对于该图形晶片，使用图2进行说明。图形晶片具有晶片21、止动件(多晶硅膜)22和氧化硅膜23。图2(a)是将晶片21和止动件22的一部分放大所得的示意截面图。晶片21的表面形成有多个槽，晶片21的凸部表面形成有厚度150nm的止动件22。槽的深度(从凸部表面至凹部底面的高低差)为500nm。以下，将凸部称为有源部，将凹部称为沟槽部。其中，晶片21形成有100μm/100μm的沟槽部/有源部。

[0284] 图2(b)是将图形晶片的一部分放大所得的示意截面图。图形晶片以从有源部表面开始的氧化硅膜23的厚度为600nm的方式通过等离子TEOS法在有源部和沟槽部上形成有氧化硅膜23。

[0285] 测定100μm/100μm的有源部(凸部)的研磨前后的膜厚，从膜厚变化量的平均，算出图形晶片中的氧化硅的研磨速度。其中，研磨速度的单位为nm/min。将测定结果示于表5。

[0286] (研磨选择比)

[0287] 基于无图形晶片相关的测定结果，算出氧化硅相对于多晶硅的研磨选择比(研磨速度比R1/R2＝氧化硅的研磨速度R1/多晶硅的研磨速度R2)。此外，算出图形晶片中的氧化硅的研磨速度R3相对于无图形晶片中的氧化硅的研磨速度R1的研磨速度比(图形晶片/无图形晶片)R3/R1。将结果示于表5。

[0288] [表5]

[0289]

[0290] 实施例B1～B20中，无图形晶片中的氧化硅的研磨速度充分高，并且图形晶片中的氧化硅的研磨速度相对于无图形晶片中的氧化硅的研磨速度的研磨速度比为大于或等于2.0的充分大的数值，因而可确认高低差消除特性优异。此外，实施例B1～B16中，氧化硅相对于多晶硅的研磨选择比为大于或等于60，因而可确认实现了止动件材料的高止动性。另一方面，比较例中，图形晶片中的氧化硅的研磨速度相对于无图形晶片中的氧化硅的研磨速度的研磨速度比小于2.0，因而可确认研磨特性与实施例相比差。

[0291] 本发明人等将实施发明的最佳方式记述在说明书中。本领域技术人员在阅读前述说明的情况下，与这些方式相似的优选变形方式有时也是显而易见的。本发明人等也充分意识到了本发明的不同方式的实施以及适用本发明主旨的类似方式的发明的实施。此外，本发明中，作为其原理，可利用权利要求书中列举的内容的全部变形方式、以及前述要素的任意的各种组合。该全部可能的任意组合只要在本说明书中无特殊限定或者根据上下文并没有明确否定，就包含于本发明中。

[0292] 产业上的可利用性

[0293] 根据本发明，可提供能够获得对于具有凹凸的绝缘材料的优异的高低差消除特性的CMP用研磨液。此外，根据本发明，可提供使用前述CMP用研磨液的研磨方法。

[0294] 符号说明

[0295] 11：硅基板，12：止动件，13：氧化硅，15：埋入部分，21：晶片，22：止动件，23：氧化硅膜，D：高低差。

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