CN110462796A - 研磨液、研磨液套剂和研磨方法 - Google Patents

研磨液、研磨液套剂和研磨方法 Download PDF

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Abstract

一种研磨液，其含有磨粒、羟基酸、多元醇、阳离子性化合物和液体介质，所述磨粒的ζ电位为正，所述阳离子性化合物的重均分子量小于1000。

Description

研磨液、研磨液套剂和研磨方法
技术领域
本发明涉及研磨液、研磨液套剂和研磨方法。特别地，本发明涉及能够在作为半导体元件的制造技术的基体表面的平坦化工序中使用的研磨液、研磨液套剂和研磨方法。再详细地，本发明涉及可在浅槽隔离(Shallow Trench Isolation。以下称为“STI”。)绝缘材料、前金属绝缘材料、层间绝缘材料等平坦化工序中使用的研磨液、研磨液套剂和研磨方法。
背景技术
近年来，半导体元件的制造工序中，用于实现高密度化及微细化的加工技术的重要性在进一步增加。作为该加工技术之一的CMP(化学·机械·抛光：化学机械研磨)技术，在半导体元件的制造工序中，成为对于STI的形成、前金属绝缘材料或层间绝缘材料的平坦化、插塞或包埋式金属配线的形成等必需的技术。
作为最常用的研磨液，可列举例如包含气相二氧化硅、胶体二氧化硅等二氧化硅(氧化硅)粒子作为磨粒的二氧化硅系研磨液。二氧化硅系研磨液的特征是通用性高，通过适当地选择磨粒含量、pH、添加剂等，无论绝缘材料和导电材料如何，均可以研磨种类广泛的材料。
另一方面，作为主要以氧化硅等绝缘材料为对象的研磨液，对包含铈化合物粒子作为磨粒的研磨液的需求也在扩大。例如，包含氧化铈(二氧化铈)粒子作为磨粒的氧化铈系研磨液，能够以比二氧化硅系研磨液还低的磨粒含量高速地研磨氧化硅(例如，参照下述专利文献1和2)。
然而，近年来，半导体元件的制造工序中，正在寻求实现配线进一步的微细化，研磨时产生的研磨伤成为问题。即，使用以往的氧化铈系研磨液进行研磨时，即使产生微小的研磨伤，如果该研磨伤的大小小于以往的配线宽度，那么就没有问题，但是想要实现配线进一步的微细化时，即使研磨伤微小也成为问题。
对于该问题，研究了使用了4价金属元素的氢氧化物粒子的研磨液(例如，参照下述专利文献3～5)。此外，对于4价金属元素的氢氧化物的粒子的制造方法也有研究(例如，参照下述专利文献6和7)。这些技术旨在活化4价金属元素的氢氧化物粒子所具有的化学作用的同时尽量减小机械作用，从而降低粒子引起的研磨伤。
此外，在用于形成STI的CMP工序等中，对具有具有凹凸图案的基板的凸部上配置的阻挡层(含阻挡层材料的研磨停止层)以及以包埋凹凸图案的凹部的方式配置在基板和阻挡层上的绝缘材料(例如氧化硅)的层叠体进行研磨。这样的研磨中，绝缘材料的研磨被阻挡层停止。即，在阻挡层露出的阶段时使绝缘材料的研磨停止。这是由于难以人为地控制绝缘材料的研磨量(绝缘材料的除去量)，通过研磨绝缘材料直至阻挡层露出从而控制研磨的程度。此时，就需要提高绝缘材料相对于对阻挡层材料的研磨选择性(研磨速度比：绝缘材料的研磨速度/阻挡层材料的研磨速度)。对于该课题，下述专利文献8中公开了，含有4价金属元素的氢氧化物的粒子以及阳离子性聚合物和多糖类中的至少一个的研磨液。此外，下述专利文献9中公开了，含有4价金属元素的氢氧化物的粒子和皂化度95摩尔％以下的聚乙烯醇的研磨液。
现有技术文献
专利文献
【专利文献1】日本特开平10-106994号公报
【专利文献2】日本特开平08-022970号公报
【专利文献3】国际公开第2002/067309号
【专利文献4】国际公开第2012/070541号
【专利文献5】国际公开第2012/070542号
【专利文献6】日本特开2006-249129号公报
【专利文献7】国际公开第2012/070544号
【专利文献8】国际公开第2009/131133号
【专利文献9】国际公开第2010/143579号
发明内容
发明要解决的课题
近年来，为了提高平坦性和抑制侵蚀(阻挡层的过度研磨)等目的，在用于形成STI的CMP工序等中，需要进一步提高绝缘材料相对于阻挡层材料的研磨选择性。
本发明想要解决上述课题，目的在于提供能够提高绝缘材料相对于阻挡层材料的研磨选择性的研磨液、研磨液套剂和研磨方法。
解决课题的手段
对此，本发明人发现，并用具有正ζ电位的磨粒(阳离子性磨粒)、羟基酸、多元醇和重均分子量小于1000的阳离子性化合物时，可以得到绝缘材料相对于阻挡层材料的研磨选择性与以往相比进一步提高的效果。
本发明的研磨液含有磨粒、羟基酸、多元醇、阳离子性化合物和液体介质，上述磨粒的ζ电位为正，上述阳离子性化合物的重均分子量小于1000。
本发明的研磨液能够以高研磨速度研磨绝缘材料，同时可以充分抑制阻挡层材料的研磨速度。这样的研磨液可以提高绝缘材料相对于阻挡层材料的研磨选择性(绝缘材料的研磨速度/阻挡层材料的研磨速度)。此外，在使STI绝缘材料、前金属绝缘材料、层间绝缘材料等平坦化的CMP技术中，本发明的研磨液也可以使这些绝缘材料高度平坦化。
可是，一般，有伴随着磨粒含量增加易于产生研磨伤的倾向。另一方面，本发明的悬浮液，即使是少量磨粒也可以得到充分的研磨速度，因此，使用少量的磨粒，从而能够在达到充分的研磨速度的同时以低研磨伤研磨绝缘材料。
此外，以往的研磨液中，为了在提高绝缘材料的研磨速度的同时抑制阻挡层材料的研磨速度，有使用阴离子性聚合物(多元羧酸、聚磺酸等)的情况。但是，以往的研磨液，在使用阳离子性磨粒的研磨液中使用上述阴离子性聚合物时，存在由于产生磨粒的凝聚而不能得到抑制研磨伤的产生的效果和提高绝缘材料的研磨速度的效果的情况。另一方面，本发明的研磨液，可以一边抑制磨粒的凝聚(保持分散稳定性的同时)，一边以高研磨速度研磨绝缘材料，同时可以充分抑制阻挡层材料的研磨速度。
此外，本发明人发现，并用具有正ζ电位的磨粒、羟基酸、多元醇和重均分子量小于1000的阳离子性化合物时，可以得到绝缘材料相对于阻挡层材料的研磨选择性与以往相比进一步提高的效果，除此之外还可以得到能够平坦性良好地研磨具有凹凸的基板的效果。本发明的研磨液可以提高绝缘材料相对于阻挡层材料的研磨选择性，同时，在使用了阻挡层的绝缘材料的研磨中，可以抑制凸部图案中的阻挡层材料的研磨速度。
上述多元醇优选包括聚醚多元醇。上述多元醇优选包括不具有芳香族基的多元醇。
上述羟基酸优选包括饱和单羧酸。上述羟基酸的羟值优选为1500以下。
上述磨粒优选包括选自二氧化铈、二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钇和4价金属元素的氢氧化物中的至少一种。由此，可以进一步地以高研磨速度研磨绝缘材料。
上述多元醇的含量优选为0.05～5.0质量％。由此，一边保护被研磨面一边易于以适当的研磨速度研磨绝缘材料，同时易于抑制阻挡层材料的研磨速度。此外，可以进一步抑制在被研磨面的研磨伤的产生。
上述羟基酸的含量优选为0.01～1.0质量％。由此，一边保护阻挡层，一边易于以适当的研磨速度研磨绝缘材料。
上述阳离子性化合物的含量优选为0.001～0.1质量％。由此，能够以适当的研磨速度研磨绝缘材料，而且能够充分地抑制阻挡层材料(例如氮化硅和多晶硅)的研磨速度。
本发明的一侧面涉及上述研磨液在含有氧化硅的被研磨面的研磨中的应用。即，本发明的研磨液优选被使用于研磨含有氧化硅的被研磨面。
本发明的研磨液套剂的上述研磨液的构成成分被分为第1液体和第2液体保存，上述第1液体包含上述磨粒和液体介质，上述第2液体包含上述羟基酸、上述多元醇、上述阳离子性化合物和液体介质。根据本发明的研磨液套剂，可以得到与本发明的研磨液相同的上述效果。
本发明的研磨方法可具备使用上述研磨液研磨被研磨面的工序，也可具备使用混合上述研磨液套剂中的上述第1液体和上述第2液体而得的研磨液研磨被研磨面的工序。通过这些研磨方法，通过使用上述研磨液或上述研磨液套剂，从而可以得到与本发明的研磨液相同的上述效果。
本发明的研磨方法的一个实施方式为具有绝缘材料和氮化硅的基体的研磨方法，可具备使用上述研磨液相对于氮化硅选择性研磨绝缘材料的工序，也可具备使用混合上述研磨液套剂中的上述第1液体和上述第2液体而得的研磨液相对于氮化硅选择性研磨绝缘材料的工序。根据这些研磨方法，通过使用上述研磨液或上述研磨液套剂，从而在相对于氮化硅选择性研磨绝缘材料的情况时，可以得到与本发明的研磨液相同的上述效果。
本发明的研磨方法的其他实施方式是具有绝缘材料和多晶硅的基体的研磨方法，可具备使用上述研磨液相对于多晶硅选择性研磨绝缘材料的工序，也可具备使用混合上述研磨液套剂中的上述第1液体和上述第2液体而得的研磨液相对于多晶硅选择性研磨绝缘材料的工序。根据这些研磨方法，通过使用上述研磨液或上述研磨液套剂，从而相对于多晶硅选择性研磨绝缘材料时，可以得到与本发明的研磨液相同的上述效果。
发明的效果
根据本发明，能够在以高研磨速度研磨绝缘材料(例如氧化硅)的同时，充分抑制阻挡层材料(例如氮化硅和多晶硅)的研磨速度，可以提高绝缘材料相对于阻挡层材料的研磨选择性。此外，根据本发明，能够在使用阻挡层的绝缘材料的研磨中，抑制凸部图案中的阻挡层材料的研磨速度。
根据本发明，即使在使用氮化硅和多晶硅中的任意种作为阻挡层材料时，也能够在阻挡层上使研磨充分停止。特别是，使用氮化硅作为阻挡层材料时，能够以高研磨速度研磨绝缘材料，同时充分抑制氮化硅的研磨速度。根据这样的本发明，在使用氮化硅作为阻挡层材料的绝缘材料的研磨中，阻挡层露出时，能够抑制阻挡层和包埋入凹部的绝缘材料被过度研磨。
进一步地，根据本发明，在使STI绝缘材料、前金属绝缘材料、层间绝缘材料等平坦化的CMP技术中，也可以使这些绝缘材料高度平坦化。此外，根据本发明，可以一边达成充分的研磨速度，一边以低研磨伤研磨绝缘材料。
根据本发明，可以提供研磨液或研磨液套剂在基体表面的平坦化工序中的应用。根据本发明，可以提供研磨液或研磨液套剂在STI绝缘材料、前金属绝缘材料或层间绝缘材料的平坦化工序中的应用。本发明可以提供研磨液或研磨液套剂在相对于阻挡层材料选择性研磨绝缘材料的研磨工序中的应用。
附图说明
【图1】是显示添加添加剂时磨粒凝聚的情形的示意图。
【图2】是显示添加添加剂时磨粒凝聚的情形的示意图。
【图3】是显示实施例中使用的图案晶圆的示意截面图。
符号说明
1…硅基板，2…阻挡膜，3…氧化硅膜。
具体实施方式
以下，详细说明本发明的实施方式的研磨液、研磨液套剂和使用它们的研磨方法。
<定义>
本说明书中，使用“～”表示的数值范围表示分别包含“～”前后记载的数值作为最小值和最大值的范围。本说明书中分层次记载的数值范围中，某层次的数值范围的上限值或下限值可以被其他层次的数值范围的上限值或下限值替换。本说明书中记载的数值范围中，其数值范围的上限值或下限值也可以被实施例所示的值替换。“A或B”是指可包含A和B中的任一者，也可包含两者。除非另有说明，否则本说明书中例示的材料可以单独使用1种或组合2种以上使用。本说明书中，除非另有说明，否则组合物中存在多个相当于各成分的物质时，组合物中的各成分的含量是指组合物中存在的该多个物质的总量。
本说明书中，所谓“研磨液”(polishing liquid，abrasive)被定义为研磨时与被研磨面接触的组合物。称为“研磨液”的术语自身完全不限定研磨液中所含的成分。如后所述，本实施方式的悬浮液含有磨粒(abrasive grain)。磨粒也被称为“研磨粒子”(abrasivep article)，在本说明书中称为“磨粒”。通常，磨粒是固体粒子，被认为在研磨时通过磨粒具有的机械作用和磨粒(主要在磨粒的表面)的化学作用从而除去(remove)除去对象物，但并不限定于此。
<研磨液>
本实施方式的研磨液例如为CMP用研磨液。本实施方式的研磨液含有磨粒、羟基酸、多元醇、阳离子性化合物和液体介质，上述磨粒的ζ电位为正，上述阳离子性化合物的重均分子量(Mw)小于1000。
以下说明必须成分和任意成分。
(磨粒)
本实施方式的研磨液，在研磨液中含有具有正ζ电位的磨粒作为阳离子性磨粒。从进一步以高研磨速度研磨绝缘材料的观点考虑，磨粒优选包括选自二氧化铈、二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钇和4价金属元素的氢氧化物中的至少一种，更优选含有4价金属元素的氢氧化物。本说明书中，“4价金属元素的氢氧化物”是指，包含4价的金属(M4+)和至少一个氢氧化物离子(OH-)的化合物。4价金属元素的氢氧化物可包含氢氧化物离子以外的阴离子(例如硝酸离子NO3 -和硫酸离子SO4 2-)。例如，4价金属元素的氢氧化物可包含键合于4价金属元素的阴离子(例如硝酸离子NO3 -和硫酸离子SO4 2-)。
与由二氧化硅、二氧化铈等构成的磨粒相比较，含4价金属元素的氢氧化物的磨粒与绝缘材料(例如氧化硅)的反应性高，可以以进一步高的研磨速度研磨绝缘材料。磨粒可以单独使用一种或组合使用两种以上。作为含4价金属元素的氢氧化物的磨粒以外的其他磨粒，可列举例如由二氧化硅、氧化铝、二氧化铈等组成的磨粒。此外，作为含4价金属元素的氢氧化物的磨粒，也可以使用含4价金属元素的氢氧化物的粒子和包含二氧化铈的粒子的复合粒子；包含4价金属元素的氢氧化物和二氧化硅的复合粒子等。
从进一步以高研磨速度研磨绝缘材料同时进一步抑制被研磨面中的研磨伤的产生的观点考虑，4价金属元素的氢氧化物优选包括选自稀土金属元素的氢氧化物和锆的氢氧化物中的至少一种。从进一步提高绝缘材料的研磨速度的观点考虑，4价金属元素的氢氧化物更优选是稀土金属元素的氢氧化物。作为可取4价的稀土金属元素，可列举铈、镨、镧等镧系元素等，其中，从绝缘材料的研磨速度更加优异的观点考虑，优选镧系元素，更优选铈。可并用稀土金属元素的氢氧化物和锆的氢氧化物，也可以从稀土金属元素的氢氧化物中选择两种以上使用。
磨粒含4价金属元素的氢氧化物时，从进一步提高绝缘材料的研磨速度的观点考虑，以磨粒整体(研磨液所含的磨粒整体。以下相同)为基准，4价金属元素的氢氧化物的含量的下限优选3质量％以上，更优选5质量％以上，进一步优选10质量％以上，特别优选12质量％以上，极其优选15质量％以上。从进一步提高绝缘材料的研磨速度的观点考虑，以磨粒整体为基准，4价金属元素的氢氧化物含量的上限优选50质量％以下，更优选小于50质量％，进一步优选40质量％以下，特别优选30质量％以下，极其优选20质量％以下。
磨粒含二氧化铈时，从进一步提高绝缘材料的研磨速度的观点考虑，以磨粒整体为基准，二氧化铈的含量的下限优选50质量％以上，更优选超过50质量％，进一步优选60质量％以上，特别优选70质量％以上，极其优选80质量％以上。从进一步提高绝缘材料的研磨速度的观点考虑，以磨粒整体为基准，二氧化铈的含量的上限优选100质量％以下，更优选小于100质量％，进一步优选95质量％以下，特别优选90质量％以下，极其优选85质量％以下。从进一步提高绝缘材料的研磨速度的观点考虑，磨粒优选包含含二氧化铈的粒子和含4价金属元素的氢氧化物的粒子。
从进一步提高绝缘材料的研磨速度的观点考虑，研磨液或后述的研磨液套剂中的悬浮液中的磨粒的平均粒径的下限优选20nm以上，更优选30nm以上，进一步优选40nm以上，特别优选50nm以上，极其优选100nm以上，非常优选120nm以上，更进一步优选150n m以上。从进一步抑制在被研磨面产生伤的观点考虑，磨粒的平均粒径的上限优选1000n m以下，更优选800nm以下，进一步优选600nm以下，特别优选500nm以下，极其优选400nm以下，非常优选300nm以下，更进一步优选250nm以下，进一步优选200nm以下。从上述的观点考虑，磨粒的平均粒径更优选20～1000nm。
磨粒的“平均粒径”是指磨粒的平均二次粒径。例如，对于研磨液或后述的研磨液套剂中的悬浮液，可以使用光衍射散射式粒度分布仪(例如贝克曼库尔特株式会社制，商品名：N5，或Microtrac Bel株式会社制造的商品名：Microtrac MT3300EXII)测定磨粒的平均粒径。
从提高绝缘材料相对于阻挡层材料的研磨选择性的观点考虑，研磨液中的磨粒的ζ电位(表面电位)为正(ζ电位超过0mV)。从进一步提高绝缘材料相对于阻挡层材料的研磨选择性的观点考虑，磨粒的ζ电位的下限优选10mV以上，更优选20mV以上，进一步优选25mV以上，特别优选30mV以上，极其优选40mV以上，非常优选50mV以上。磨粒的ζ电位的上限无特别限定，优选200mV以下。从上述观点考虑，磨粒的ζ电位更优选10～200mV。
可以使用例如动态光散射式ζ电位测定装置(例如贝克曼库尔特株式会社制，商品名：DelsaNano C)测定磨粒的ζ电位。可以使用添加剂调节磨粒的ζ电位。例如，使含有二氧化铈的磨粒与水溶性高分子(聚丙烯酸等)接触，从而可以得到具有负ζ电位的磨粒。
通过调节4价金属元素的氢氧化物的含量，由此磨粒和被研磨面之间的化学相互作用提高，可以进一步提高绝缘材料的研磨速度。故而，以研磨液的总质量为基准，4价金属元素的氢氧化物的含量的下限优选0.01质量％以上，更优选0.02质量％以上，进一步优选0.03质量％以上。从容易避免磨粒的凝聚同时使磨粒和被研磨面之间的化学相互作用变良好、且可以有效地活用磨粒的特性的观点考虑，以研磨液的总质量为基准，4价金属元素的氢氧化物的含量的上限优选8质量％以下，更优选5质量％以下，进一步优选3质量％以下，特别优选1质量％以下，极其优选0.8质量％以下，非常优选0.5质量％以下，更进一步优选0.3质量％以下，进一步优选0.2质量％以下，特别优选0.1质量％以下。从上述的观点考虑，以研磨液的总质量为基准，4价金属元素的氢氧化物的含量更优选为0.01～8质量％。
从进一步提高绝缘材料的研磨速度的观点考虑，以研磨液的总质量为基准，磨粒的含量的下限优选0.005质量％以上，更优选0.01质量％以上，进一步优选0.02质量％以上，特别优选0.03质量％以上，极其优选0.04质量％以上，非常优选0.05质量％以上，更进一步优选0.1质量％以上，进一步优选0.15质量％以上。从提高研磨液的保存稳定性的观点考虑，以研磨液的总质量为基准，磨粒的含量的上限优选20质量％以下，更优选15质量％以下，进一步优选10质量％以下。从上述的观点考虑，以研磨液的总质量为基准，磨粒的含量更优选为0.005～20质量％。
此外，进一步减少磨粒的含量能够进一步减少成本和研磨伤，从这一角度考虑优选进一步减少磨粒的含量。通常，磨粒的含量减少时，有绝缘材料等研磨速度也降低的倾向。另一方面，含4价金属元素的氢氧化物的磨粒，即使是少量也可以得到规定的研磨速度，因此，可以均衡地得到研磨速度和减少磨粒的含量带来的有利点，同时可以进一步减少磨粒的含量。基于这样的观点，以研磨液的总质量为基准，磨粒的含量的上限优选5质量％以下，更优选4质量％以下，进一步优选3质量％以下，特别优选1质量％以下，极其优选0.5质量％以下，非常优选0.3质量％以下，更进一步优选0.2质量％以下。
[吸光度]
磨粒优选包含4价金属元素的氢氧化物，而且满足下述条件(a)和(b)中至少一个条件。另外，将磨粒含量调节为规定量的“水分散液”是指包含规定量的磨粒和水的液体。
(a)在将磨粒的含量调节至1.0质量％的水分散液中，所述磨粒使该水分散液对波长400nm的光的吸光度为1.00以上。
(b)在将磨粒的含量调节至0.0065质量％的水分散液中，所述磨粒使该水分散液对波长290nm的光的吸光度为1.000以上。
关于上述条件(a)，通过使用如下的磨粒，能进一步提高研磨速度：在将磨粒的含量调节至1.0质量％的水分散液中，所述磨粒使该水分散液对波长400nm的光的吸光度为1.00以上。其理由不一定清楚，但发明人考虑如下。即，认为：根据4价金属元素的氢氧化物的制造条件等，包含由4价的金属(M4+)、1～3个氢氧化物离子(OH-)和1～3个阴离子(Xc-)构成的M(OH)aXb(式中，a+b×c＝4)的粒子作为磨粒的一部分作为一部分磨粒而生成(另外，这样的粒子也是“含4价金属元素的氢氧化物的磨粒”)。认为：M(O H)aXb中，电子吸引性的阴离子(Xc-)发挥作用提高氢氧化物离子的反应性，随着M(O H)aXb的存在量增加，研磨速度提高。而且，认为：含M(OH)aXb的粒子吸收波长400nm的光，因此，随着M(OH)aXb的存在量增加，对波长400nm的光的吸光度增高，研磨速度提高。
认为：含4价金属元素的氢氧化物的磨粒不仅包含M(OH)aXb，也可包含M(OH)4、MO2等。作为阴离子(Xc-)，可列举例如NO3 -和SO4 2-。
另外，含4价金属元素的氢氧化物的磨粒含有M(OH)aXb，可以通过以下方法确认：将磨粒以纯水充分洗净后，用FT-IR ATR法(Fourier transform Infra Red SpectrometerAttenuated Total Reflection法，傅里叶变换红外分光光度计全反射测定法)检测对应阴离子(Xc-)的峰。也可以通过XPS法(X-ray Photoelectron Spectroscopy，X射线光电子能谱法)确认阴离子(Xc-)的存在。
此处可确认，M(OH)aXb(例如M(OH)3X)在波长400nm的吸收峰远小于后述的波长290nm的吸收峰。对此，本发明人使用磨粒含量相对较多、吸光度大易于检出的磨粒含量1.0质量％的水分散液对吸光度的大小进行研究，结果发现，当使用在水分散液中使该该分散液对波长400nm的光的吸光度为1.00以上的磨粒时，研磨速度的提高效果优异。
从易于以更优异的研磨速度研磨绝缘材料的观点考虑，对波长400nm的光的吸光度的下限优选1.50以上，更优选1.55以上，进一步优选1.60以上。
关于上述条件(b)，通过使用如下的磨粒，能进一步提高研磨速度：在将该磨粒的含量调节至0.0065质量％的水分散液中，使该分散液对波长290nm的光的吸光度为1.000以上。该理由不一定清楚，但发明人考虑如下。即，根据4价金属元素的氢氧化物的制造条件等生成的包含M(OH)aXb(例如M(OH)3X)的粒子，经计算，在波长290nm附近有吸收峰，例如由Ce4+(OH-)3NO3 -构成的粒子在波长290nm处有吸收峰。因而，随着M(OH)aXb的存在量增加，对波长290nm的光的吸光度增高，研磨速度提高。
此处，对波长290nm附近的光的吸光度，具有越超过测定界限，越检测出大的值的倾向。对此，本发明人使用磨粒含量相对较少、吸光度小易于检出的磨粒含量0.0065质量％的水分散液对吸光度的大小进行研究，结果发现，使用在该水分散液中使该分散液对波长290nm的光的吸光度为1.000以上的磨粒时，研磨速度的提高效果优异。
从以更优异的研磨速度研磨绝缘材料的观点考虑，对波长290nm的光的吸光度的下限更优选1.050以上，进一步优选1.100以上，特别优选1.130以上，极其优选1.150以上。对波长290nm的光的吸光度的上限，无特别限定，例如优选10.00以下。
当使水分散液对波长400nm的光的吸光度为1.00以上的磨粒在将磨粒含量调节至0.0065质量％的水分散液中对波长290nm的光的吸光度为1.000以上时，能够以更优异的研磨速度研磨绝缘材料。
此外，4价金属元素的氢氧化物(例如M(OH)aXb)有对波长450nm以上(特别是波长450～600nm)的光不吸收的倾向。因此，从抑制因包含杂质而对研磨产生不利影响、以更优异的研磨速度研磨绝缘材料的观点考虑，优选以下的磨粒：在将该磨粒的含量调节至0.0065质量％(65ppm)的水分散液中，该磨粒使该分散液对波长450～600nm的光的吸光度为0.010以下。也就是说，优选以下的磨粒：在将该磨粒的含量调节至0.0065质量％的水分散液中，该磨粒使该分散液对波长450～600nm的范围的全部光的吸光度不超过0.010。对波长450～600nm的光的吸光度的上限更优选小于0.010。对波长450～600nm的光的吸光度的下限优选0。
例如，可以使用株式会社日立制作所制造的分光光度计(装置名：U3310)测定水分散液中的吸光度。具体而言，例如，以将磨粒的含量调节为1.0质量％或0.0065质量％的水分散液作为测定样品配制。将约4mL的该测定样品放入1cm见方的样品池中，将样品池设置于装置内。接着，在波长200～600nm的范围测定吸光度，根据所得的图判定吸光度。
[透光率]
本实施方式的研磨液优选对可见光的透明度高(目视为透明或接近透明)。具体而言，本实施方式的研磨液所含的磨粒优选为如下：将该磨粒的含量调节为1.0质量％的水分散液中，给予对波长500nm的光的透光率50％/cm以上的磨粒。由此，可以进一步抑制添加剂的添加引起的研磨速度的降低，因此，容易地维持研磨速度的同时得到其他特性。从该观点考虑，上述透光率的下限更优选60％/cm以上，进一步优选70％/cm以上，特别优选80％/cm以上，极其优选90％/cm以上，非常优选92％/cm以上。透光率的上限为100％/cm。
如此地通过调节磨粒的透光率从而能够抑制研磨速度的降低的详细理由尚不清楚，但本发明人认为如下。认为：含4价金属元素(铈等)的氢氧化物的磨粒中，与机械作用相比较，化学作用处于主导地位。因而，认为磨粒的数量比粒子的大小更有助于研磨速度。
认为：在粒子的含量为1.0质量％的水分散液中，透光率低时，存在于该水分散液中的磨粒存在相对多的粒径大的粒子(以下称为“粗大粒子”。)。向含这样的磨粒的研磨液中添加添加剂(例如聚乙烯醇(PVA))时，如图1所示，其他粒子以粗大粒子为核凝聚。认为：作为其结果，作用于每单位面积的被研磨面的磨粒数(有效磨粒数)减少，与被研磨面接触的磨粒的比表面积减少，因此，引起研磨速度的降低。
另一方面，认为：在磨粒的含量为1.0质量％的水分散液中，透光率高时，存在于该水分散液中的磨粒处于“粗大粒子”较少的状态。粗大粒子的存在量如此少时，如图2所示，即使将添加剂(例如聚乙烯醇)添加于研磨液中，成为凝聚核的粗大粒子也少，因此，磨粒间的凝聚受抑制，或凝聚粒子的大小变得比图1所示的凝聚粒子小。认为：作为其结果，作用于每单位面积的被研磨面的磨粒数(有效磨粒数)得以维持，与被研磨面接触的磨粒的比表面积得以维持，因此，难以产生研磨速度的降低。
本发明人的研究中已知，即使是在一般的粒径测定装置中测定的粒径相同的研磨液，也可能有目视为透明(透光率高)的和目视为浑浊(透光率低)的研磨液。故而，认为：能够引起如上所述的作用的粗大粒子即使是一般的粒径测定装置不可检测到的程度的极微少的量，也有助于研磨速度的降低。
此外，已知，即使为了减少粗大粒子而数次重复过滤，也有这样的情况：由添加剂引起的研磨速度降低的现象也不会有很多改善，不能充分发挥吸光度引起的研磨速度的上述提高效果。因此，本发明人在磨粒的制造方法上想办法等，发现通过使用在水分散液中透光率高的磨粒可以解决上述问题。
上述透光率是对波长500nm的光的透过率。可以用分光光度计测定上述透光率。具体而言，例如，可以用株式会社日立制作所制造的分光光度计U3310(装置名)测定。
作为更具体的测定方法，配制将磨粒的含量调节为1.0质量％的水分散液为测定样品。将约4mL该测定样品放入至约1cm见方的样品池，将样品池设置于装置内后进行测定。
对于研磨液所含的磨粒在水分散液中所赋予的吸光度和透光率，可以在除去磨粒以外的固体成分和水以外的液体成分后，配制规定的磨粒含量的水分散液，使用该水分散液测定。尽管因研磨液所含的成分而不同，但是除去固体成分或液体成分，可以使用例如，使用施加数千G以下的重力加速度的离心机的离心分离、使用施加数万G以上的重力加速度的超速离心机的超速离心分离等离心分离法；分配色谱法、吸附色谱法、凝胶渗透色谱法、离子交换色谱等色谱法；自然过滤、减压过滤、加压过滤、超滤等过滤法；减压蒸馏、常压蒸馏等蒸馏法，可以适当组合它们使用。
例如，包含重均分子量在数万以上(例如5万以上)的化合物时，作为磨粒的分离方法，可列举色谱法、过滤法等，其中，优选选自凝胶渗透色谱法和超滤中的至少一种。使用过滤法时，通过适当的条件的设定，可以使研磨液所含的磨粒通过过滤器。包含重均分子量在数万以下(例如5万小于)的化合物时，作为磨粒的分离方法，可列举色谱法、过滤法、蒸馏法等，优选选自凝胶渗透色谱法、超滤和减压蒸馏中的至少一种。包含多个种类的磨粒时，作为磨粒的分离方法，可列举过滤法、离心分离法等，过滤时的滤液中，及离心分离时的液相中包含更多的含4价金属元素的氢氧化物的磨粒。
作为用色谱法分离磨粒的方法，例如，可以根据下述条件，分离得到磨粒成分，和/或分离得到其他成分。
试样溶液：研磨液100μL
检测器：株式会社日立制作所制，UV-VIS检测器，商品名“L-4200”
波长：400nm
积分仪：株式会社日立制作所制，GPC积分仪，商品名“D-2500”
泵：株式会社日立制作所制，商品名“L-7100”
色谱柱：日立化成株式会社制，水系HPLC用填充色谱柱，商品名“GL-W550S”
洗脱液：去离子水
测定温度：23℃
流速：1mL/分钟(压力为40～50kg/cm2左右)
测定时间：60分钟
根据研磨液所含的成分，存在即使以上述条件也不能分离得到磨粒成分的可能性，但是此时可以通过使试样溶液量、色谱柱种类、洗脱液种类、测定温度、流速等最优化来分离。此外，存在通过调节研磨液的pH来调节悬浮液所含成分的馏出时间，能够与磨粒分离的可能性。研磨液中有不溶成分时，优选根据需要，通过过滤、离心分离等除去不溶成分。
[4价金属元素的氢氧化物的制作方法]
可以通过使4价金属元素的盐(金属盐)和碱源(碱)反应从而制造4价金属元素的氢氧化物。优选通过混合4价金属元素的盐和碱液(例如碱水溶液)来制作4价金属元素的氢氧化物。由此，可以得到粒径极小的粒子，可以得到研磨伤的减少效果更优异的研磨液。这样的方法被公开于例如专利文献6和7中。通过混合4价金属元素的盐的金属盐溶液(例如金属盐水溶液)和碱液从而可以得到4价金属元素的氢氧化物。作为4价金属元素的盐，可无特别限定地使用以往公知的物质，可列举M(NO3)4、M(SO4)2、M(NH4)2(NO3)6、M(NH4)4(SO4)4(M表示稀土金属元素。)、Zr(SO4)2·4H2O等。作为M，优选化学活性的铈(Ce)。
(添加剂)
本实施方式的研磨液含有添加剂。此处，“添加剂”是指为了调节研磨速度、研磨选择性等研磨特性；磨粒的分散性、保存稳定性等研磨液特性等，在液体介质和磨粒以外研磨液含有的物质。
[羟基酸]
本实施方式的研磨液含有羟基酸作为必须的添加剂。羟基酸具有抑制阻挡层材料(例如氮化硅和多晶硅)的研磨速度过度增高的效果(作为研磨抑制剂的效果)。此外，使用羟基酸，从而抑制阻挡层露出后的绝缘材料(例如氧化硅)的研磨，能够得到高平坦性。推测：这是由于羟基酸的官能团(羧基、羟基等)吸附于绝缘材料和阻挡层并将它们覆盖，由此磨粒引起的研磨的进行得到缓和，研磨速度过度增高被抑制。
作为羟基酸，可列举乙醇酸、甘油酸、乳酸、2,2-双(羟甲基)丙酸、2,2-双(羟甲基)丁酸、N,N-二羟乙基甘氨酸、N-三(羟甲基)甲基甘氨酸、酪氨酸、丝氨酸、苏氨酸等。作为羟基酸，从进一步提高绝缘材料相对于阻挡层材料的研磨选择性的观点考虑，优选使用脂肪族羟基酸。
羟基酸优选单羧酸，更优选饱和单羧酸。由此，并用阳离子性磨粒和羟基酸时，磨粒不会产生凝聚(保持分散稳定性的同时)，羟基酸的官能团(羧基、羟基等)适当地保护阻挡层，从而可以以高研磨速度研磨绝缘材料，同时能够充分抑制阻挡层材料的研磨速度。
以调节研磨选择性、平坦性等研磨特性等为目的，羟基酸可以单独使用一种或组合使用两种以上。
从易于得到磨粒的优异的分散性的观点考虑，羟基酸的羟值的上限优选1500以下，更优选1300以下，进一步优选1100以下，特别优选1000以下。从绝缘材料相对于阻挡层材料的研磨选择性和进一步提高平坦性的观点考虑，羟基酸的羟值的下限优选50以上，更优选150以上，进一步优选250以上，特别优选500以上，极其优选600以上，非常优选700以上，更进一步优选800以上。从上述的观点考虑，羟基酸的羟值更优选50～1500。另外，“羟值”是指作为该羟基酸所含的羟基数的大小的指标的数值，取根据下述式(1)算出的值。
羟值＝56110×羟基数/分子量…(1)
从绝缘材料相对于阻挡层材料的研磨选择性和进一步提高平坦性的观点考虑，以研磨液的总质量为基准，羟基酸的含量的下限优选0.01质量％以上，更优选0.03质量％以上，进一步优选0.05质量％以上，特别优选0.1质量％以上。从易于得到绝缘材料的适度的研磨速度的观点考虑，以研磨液的总质量为基准，羟基酸的含量的上限优选1.0质量％以下，更优选0.8质量％以下，进一步优选0.5质量％以下，特别优选0.4质量％以下，极其优选0.3质量％以下。从上述观点考虑，以研磨液的总质量为基准，羟基酸的含量更优选0.01～1.0质量％。另外，使用多个化合物作为羟基酸时，各化合物的含量的总和优选满足上述范围。
[多元醇]
本实施方式的研磨液含有多元醇(除了相当于羟基酸的化合物以外)作为必须添加剂。多元醇是指分子中具有2个以上羟基的化合物。推测多元醇在绝缘材料(例如氧化硅)上形成保护层，具有能够以适当的速度研磨绝缘材料的作用。此外，使用多元醇，从而抑制阻挡层露出后的绝缘材料的研磨，能够到高平坦性。推测这是由于，多元醇的亲水部分吸附、覆盖于绝缘材料，从而能够缓和磨粒引起的研磨的进行，能够抑制研磨速度过度增高。
作为多元醇，可列举聚甘油、聚乙烯醇、聚亚烷基二醇、聚氧化烯二醇、聚氧化烯山梨糖醇醚(聚氧化丙烯山梨糖醇醚等)、乙二胺的聚氧化烯缩合物(乙二胺四聚氧乙烯聚氧丙烯等)、2,2-双(4-聚氧亚烷基-氧基苯基)丙烷、聚氧化烯甘油醚、聚氧化烯二甘油醚、三羟甲基丙烷聚氧化烯醚、聚氧化烯季戊四醇醚、聚氧化烯甲基葡萄糖苷等。
从易于提高绝缘材料相对于阻挡层材料的研磨选择性的观点考虑，多元醇优选包括选自聚甘油、聚氧化烯二醇、聚氧化烯山梨糖醇醚、乙二胺的聚氧化烯缩合物、聚氧化烯甘油醚、三羟甲基丙烷聚氧化烯醚和聚氧化烯季戊四醇醚中的至少一种，更优选包含选自聚氧化烯山梨糖醇醚、乙二胺的聚氧化烯缩合物和三羟甲基丙烷聚氧化烯醚中的至少一种。从易于提高绝缘材料相对于阻挡层材料的研磨选择性的观点考虑，多元醇优选包含不具有芳香族基的多元醇。
从容易地在被研磨面形成保护层而缓和地调节研磨速度的角度考虑，从容易抑制凹部的过度研磨、容易平坦地完成研磨后的晶圆的观点考虑，作为多元醇，优选聚醚多元醇(具有聚醚结构的多元醇)。
作为聚醚多元醇，优选具有聚氧化烯结构。由此，进一步容易地在被研磨面形成保护层缓和地调节研磨速度，进一步容易抑制凹部的过度研磨，进一步容易平坦地完成研磨后的晶圆。从易于提高绝缘材料相对于阻挡层材料的研磨选择性的观点考虑，聚氧化烯结构中的氧亚烷基(结构单元)的碳原子数优选1以上，更优选2以上。从易于提高绝缘材料相对于阻挡层材料的研磨选择性的观点考虑，聚氧化烯结构中的氧亚烷基(结构单元)的碳原子数优选5以下，更优选4以下，进一步优选3以下。从上述的观点考虑，上述碳原子数更优选1～5。聚氧化烯链可为均聚链，也可为共聚链。共聚链可为嵌段聚合链，也可为无规聚合链。
以调节平坦性等研磨特性等为目的，多元醇可以单独使用一种或组合使用两种以上。
从进一步提高绝缘材料相对于阻挡层材料的研磨选择性和平坦性的观点考虑，以研磨液的总质量为基准，多元醇的含量的下限优选0.05质量％以上，更优选0.1质量％以上，进一步优选0.2质量％以上，特别优选0.3质量％以上，极其优选0.4质量％以上，非常优选0.5质量％以上。从易于得到绝缘材料的适度的研磨速度的观点考虑，以研磨液的总质量为基准，多元醇的含量的上限优选5.0质量％以下，更优选3.0质量％以下，进一步优选2.0质量％以下，特别优选1.0质量％以下。从上述的观点考虑，以研磨液的总质量为基准，多元醇的含量更优选0.05～5.0质量％。另外，使用多个化合物作为多元醇时，优选各化合物的含量的总和满足上述范围。
[阳离子性化合物]
本实施方式的研磨液含有阳离子性化合物(相当于羟基酸或多元醇的化合物不包括在内)作为必须的添加剂。阳离子性化合物是指分子内具有阳离子基的化合物。作为阳离子基团，可列举氨基(从氨、伯胺或仲胺中除去氢原子的官能团)、铵基(伯铵基、仲铵基、叔铵基或季铵基)、亚氨基、氰基等。
阳离子性化合物具有抑制阻挡层材料(例如氮化硅和多晶硅)的研磨速度过度增高的效果(作为研磨抑制剂的效果)。此外，使用阳离子性化合物，从而抑制阻挡层露出后的绝缘材料(例如氧化硅)的研磨，能够得到高平坦性。推测这是由于，以静电作用为主要因素，阳离子性化合物的阳离子基团(作为极性基团的阳离子基团等)吸附于绝缘材料和阻挡层而将它们覆盖，从而正电荷的磨粒引起的研磨的进行得到缓和，抑制研磨速度过度增高。
作为阳离子性化合物，可列举月桂基三甲基氯化铵、三甲基-2-甲基丙烯酰氧基乙基氯化铵、3-(甲基丙烯酰基氨基)丙基三甲基氯化铵等。可使用阳离子性单体作为阳离子性化合物。
作为阳离子性化合物中的反阴离子，可列举氯离子、溴离子等卤化物离子；甲基硫酸离子、乙基硫酸离子等烷基硫酸离子；硝酸离子；氢氧化物离子等。作为反阴离子，从进一步提高绝缘材料相对于阻挡层材料的研磨选择性的观点考虑和从通用性优异的观点考虑，优选氯离子(Cl-)。
以调节研磨选择性、平坦性等研磨特性等为目的，阳离子性化合物可以单独使用一种或组合使用两种以上。
从以适当的研磨速度研磨绝缘材料(氧化硅等)的同时充分抑制阻挡层材料(例如氮化硅和多晶硅)的研磨速度从而提高绝缘材料相对于阻挡层材料的研磨选择性的观点考虑，阳离子性化合物的重均分子量的上限小于1000。从易于提高绝缘材料相对于阻挡层材料的研磨选择性的观点考虑，阳离子性化合物的重均分子量的上限优选800以下，更优选600以下，进一步优选400以下，特别优选300以下。阳离子性化合物的重均分子量的下限无特别限定，但从处理的容易性优异的观点考虑，优选100以上，更优选150以上，进一步优选200以上。从上述的观点考虑，阳离子性化合物的重均分子量更优选100以上且小于1000。
另外，重均分子量例如可以使用标准聚苯乙烯的校准曲线通过凝胶渗透色谱法(GPC)在下述条件下测定。
使用机器：日立L-6000型〔株式会社日立制作所制〕
色谱柱：Gel-Pack GL-R420+Gel-Pack GL-R430+Gel-Pack GL-R440〔日立化成株式会社制商品名，共计3根〕
洗脱液：四氢呋喃
测定温度：40℃
流量：1.75mL/分钟
检测器：L-3300RI〔株式会社日立制作所制〕
从进一步提高绝缘材料相对于阻挡层材料的研磨选择性和平坦性的观点考虑，以研磨液的总质量为基准，阳离子性化合物的含量的下限优选0.0001质量％以上，更优选0.0005质量％以上，进一步优选0.0008质量％以上，特别优选0.001质量％以上，极其优选0.002质量％以上，非常优选0.003质量％以上，更进一步优选0.005质量％以上，进一步优选0.006质量％以上。从易于得到绝缘材料的适度的研磨速度的观点考虑，以研磨液的总质量为基准，阳离子性化合物的含量的上限优选0.1质量％以下，更优选0.08质量％以下，进一步优选0.05质量％以下，特别优选0.03质量％以下，极其优选0.01质量％以下。从上述的观点考虑，以研磨液的总质量为基准，阳离子性化合物的含量更优选0.0001～0.1质量％，进一步优选0.001～0.1质量％。另外，使用多个化合物作为阳离子性化合物时，优选各化合物的含量的总和满足上述范围。
[任意的添加剂]
本实施方式的研磨液进一步可含有任意的添加剂(相当于上述羟基酸、多元醇或阳离子性化合物的化合物不包括在内)。作为任意的添加剂，可列举氨基酸、水溶性高分子、氧化剂(例如过氧化氢)等。这些添加剂分别可以单独使用一种或组合使用两种以上。
氨基酸具有使研磨液的pH稳定化的效果和提高磨粒(例如含4价金属元素的氢氧化物的磨粒)的分散性、进一步提高绝缘材料的研磨速度的效果。作为氨基酸，可列举精氨酸、赖氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、组氨酸、脯氨酸、色氨酸、甘氨酸、α-丙氨酸、β-丙氨酸、蛋氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、甘氨酰甘氨酸、甘氨酰丙氨酸等。
水溶性高分子具有调节平坦性、面内均匀性、氧化硅相对于氮化硅的研磨选择性(氧化硅的研磨速度/氮化硅的研磨速度)、氧化硅相对于多晶硅的研磨选择性(氧化硅的研磨速度/多晶硅的研磨速度)等研磨特性的效果。此处，所谓“水溶性高分子”定义为水100g中溶解0.1g以上的高分子。
作为水溶性高分子，无特别限定，可列举聚丙烯酸、聚丙烯酸共聚物、聚丙烯酸盐、聚丙烯酸共聚物盐等聚丙烯酸系聚合物；聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸盐等聚甲基丙烯酸系聚合物；聚丙烯酰胺；聚二甲基丙烯酰胺；海藻酸、果胶酸、羧甲基纤维素、琼脂、凝胶多糖、糊精、环糊精、短梗霉聚糖等多糖类；聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯醛等乙烯基系聚合物；聚甘油、聚甘油衍生物等甘油系聚合物；聚乙二醇等。水溶性高分子可以单独使用一种或组合使用两种以上。
使用氨基酸或氧化剂时，从抑制磨粒的沉降的同时可以得到添加剂的添加效果的观点考虑，以研磨液的总质量为基准，其含量优选0.0001～10质量％。另外，使用多个化合物作为这些各添加剂时，优选各化合物的含量的总和满足上述范围。
使用水溶性高分子时，从抑制磨粒的沉降的同时可以得到水溶性高分子的添加效果的观点考虑，以研磨液的总质量为基准，水溶性高分子含量的下限优选0.0001质量％以上，更优选0.001质量％以上，进一步优选0.01质量％以上。从抑制磨粒的沉降的同时可以得到水溶性高分子的添加效果的观点考虑，以研磨液的总质量为基准，水溶性高分子含量的上限优选10质量％以下，更优选5质量％以下，进一步优选1质量％以下，特别优选0.5质量％以下。使用多个化合物作为水溶性高分子时，优选各化合物的含量的总和满足上述范围。
(液体介质)
作为本实施方式的研磨液中的液体介质，无特别限定，但优选去离子水、超纯水等水。液体介质的含量是去除其他构成成分的含量的研磨液的余量即可，无特别限定。
(研磨液的特性)
从进一步提高绝缘材料的研磨速度的观点考虑，本实施方式的研磨液的pH的下限优选2.0以上，更优选2.5以上，进一步优选3.0以上，特别优选3.2以上，极其优选3.5以上，非常优选4.0以上。从进一步提高阻挡层材料的研磨抑制效果的观点考虑，pH的上限优选7.0以下，更优选6.5以下，进一步优选6.0以下，特别优选5.0以下。从研磨液的保存稳定性和阻挡层材料的研磨抑制效果进一步优异的观点考虑，研磨液的pH更优选2.0～7.0。研磨液的pH定义为液温25℃下的pH。
研磨液的pH可以通过无机酸、有机酸等酸成分；氨、氢氧化钠、四甲基氢氧化铵(TMAH)、咪唑、烷醇胺等碱成分等调节。此外，为了使pH稳定化，也可添加缓冲剂。此外，也可以以缓冲液(含缓冲剂的液体)的形式添加缓冲剂。作为这样的缓冲液，可列举乙酸盐缓冲液、邻苯二甲酸盐缓冲液等。
可以使用pH计(例如东亚电气化学计器株式会社制造的型号PHL-40)测定本实施方式的研磨液的pH。具体而言，例如，使用邻苯二甲酸盐pH缓冲液(pH：4.01)和中性磷酸盐pH缓冲液(pH：6.86)作为标准缓冲液2点校正pH计后，将pH计的电极插入研磨液，测定经过2分钟以上稳定后的值。标准缓冲液和研磨液的液温均取25℃。
本实施方式的研磨液可作为至少包含磨粒、羟基酸、多元醇、阳离子性化合物和液体介质的单液式研磨液保存，也可作为混合悬浮液(第1液体)和添加液(第2液体)做成如上述研磨液那样将上述研磨液的构成成分分为悬浮液和添加液的多液式(例如二液式)的研磨液套剂保存。悬浮液例如至少包含磨粒和液体介质。添加液例如至少包含羟基酸、多元醇、阳离子性化合物和液体介质。在悬浮液和添加液中，羟基酸、多元醇、阳离子性化合物、任意的添加剂和缓冲剂优选包含于添加液中。另外，上述研磨液的构成成分也可作为分为三液以上的研磨液套剂保存。
关于上述研磨液套剂，在即将研磨前或研磨时，混合悬浮液和添加液来制作研磨液。此外，单液式研磨液作为减少了液体介质含量的研磨液用存储液被保存，同时研磨时也可用液体介质稀释使用。多液式的研磨液套剂作为液体介质含量减少的悬浮液用存储液和添加液用存储液被保存，同时研磨时也可用液体介质稀释使用。
单液式研磨液的情况时，作为向研磨平台上供给研磨液的方法，可以使用直接输送供给研磨液的方法；将研磨液用存储液和液体介质以各自的管路输送，将它们合流和混合而供给的方法；预先混合研磨液用存储液和液体介质并供给的方法等。
作为分为悬浮液和添加液的多液式的研磨液套剂保存时，通过任意改变这些液体的混合从而可以调节研磨速度。使用研磨液套剂进行研磨时，作为向研磨平台供给研磨液的方法，有下述所示的方法。例如可以使用以各自的管路输送悬浮液和添加液，使这些管路合流和混合而供给的方法；以各自的管路输送悬浮液用存储液、添加液用存储液和液体介质，使这些管路合流和混合而供给的方法；预先混合悬浮液和添加液而供给的方法；预先混合悬浮液用存储液、添加液用存储液和液体介质而供给的方法等。此外，也可以使用将上述研磨液套剂中的悬浮液和添加液分别供给到研磨平台上的方法。此时，在研磨平台上使用混合悬浮液和添加液得到的研磨液研磨被研磨面。
另外，本实施方式的研磨液套剂可为，分为至少含有上述必须成分的研磨液以及至少包含氧化剂(例如过氧化氢)等任意成分的添加液的形态。此时，使用混合研磨液和添加液所得到的混合液(该混合液也相当于“研磨液”)进行研磨。此外，本实施方式的研磨液套剂，作为分为三个液体以上的研磨液套剂，可以是分为至少含有上述必须成分的一部分的液体、至少含有上述必须成分的剩余部分的液体和至少包含任意成分的添加液的形态。构成研磨液套剂的各液体，可以作为减少了液体介质的含量的存储液被保存。
<研磨方法>
本实施方式的研磨方法(基体的研磨方法等)可具备使用上述单液式研磨液研磨被研磨面(基体的被研磨面等)的研磨工序，也可具备使用混合上述研磨液套剂中的悬浮液和添加液而得的研磨液研磨被研磨面(基体的被研磨面等)的研磨工序。
本实施方式的研磨方法可以为具有绝缘材料和氮化硅的基体的研磨方法，可具备例如，使用上述单液式研磨液，或混合上述研磨液套剂中的悬浮液和添加液而得的研磨液，相对于氮化硅选择性地研磨绝缘材料的研磨工序。此时，基体可以具有例如含绝缘材料的构件和含氮化硅的构件。
此外，本实施方式的研磨方法可以为具有绝缘材料和多晶硅的基体的研磨方法，例如，可具备：使用上述单液式研磨液，或混合上述研磨液套剂中的悬浮液和添加液而得的研磨液，相对于多晶硅选择性地研磨绝缘材料的研磨工序。此时，基体可以具有例如含绝缘材料的构件和含多晶硅的构件。
“相对于材料B，选择性地研磨材料A”是指，在同一研磨条件下，材料A的研磨速度高于材料B的研磨速度。更具体而言，例如指以材料A的研磨速度相对于材料B的研磨速度的研磨速度比在20以上(优选80以上)对材料A进行研磨。
研磨工序中，例如，在将具有被研磨材料的基体的该被研磨材料按压于研磨平台的研磨垫(研磨布)的状态下，将上述研磨液供给于被研磨材料和研磨垫之间，使基体和研磨平台相对运动来研磨被研磨材料的被研磨面。研磨工序中，例如，通过研磨除去被研磨材料的至少一部分。
作为研磨对象的基体，可列举被研磨基板等。作为被研磨基板，可列举例如涉及半导体元件制造的基板(例如形成有STI图案、栅极图案、配线图案等的半导体基板)上形成有被研磨材料的基体。作为被研磨材料，可列举氧化硅等绝缘材料；多晶硅、氮化硅等阻挡层材料等。被研磨材料可以为单一材料，也可以为多种材料。多种材料露出至被研磨面时，可以将其视为被研磨材料。被研磨材料可以为膜状(被研磨膜)，也可以为氧化硅膜、多晶硅膜、氮化硅膜等。
通过用上述研磨液研磨在这样的基板上形成的被研磨材料(例如氧化硅等绝缘材料)除去剩余的部分，从而消除被研磨材料的表面凹凸，可以得到被研磨材料的整个表面平滑的面。本实施方式的研磨液优选用于研磨含氧化硅的被研磨面。
本实施方式可以研磨具有至少表面包含氧化硅的绝缘材料、配置于绝缘材料的下层的阻挡层(研磨停止层)和配置于阻挡层之下的基板(半导体基板等)的基体中的绝缘材料。构成阻挡层的阻挡层材料是研磨速度比绝缘材料低的材料，优选多晶硅、氮化硅等。以这样的基体，通过阻挡层露出时使研磨停止，从而可以防止绝缘材料被过度研磨，因而可以提高绝缘材料的研磨后的平坦性。
作为被本实施方式的研磨液研磨的被研磨材料的制作方法，可列举低压CVD法、准常压CVD法、等离子体CVD法等CVD法；在旋转的基板上涂布液体原料的旋转涂布法等。
以下，列举基体(例如具有在半导体基板上形成的绝缘材料的基体)的研磨方法的一例，说明本实施方式的研磨方法。本实施方式的研磨方法中，可以使用具有能够保持具有被研磨面的基体的保持器，以及能够粘帖研磨垫的研磨平台的一般的研磨装置作为研磨装置。在保持器和研磨平台上，分别安装有能够改变转速的电动机等。作为研磨装置，可以使用例如APPLIED MATERIALS公司制造的研磨装置：Reflexion。
作为研磨垫，可以使用一般的无纺布、发泡体、非发泡体等。作为研磨垫的材质，可以使用聚氨酯、丙烯酸树脂、聚酯、丙烯酸-丙烯酸酯共聚物、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚4-甲基戊烯、纤维素、纤维素酯、聚酰胺(例如尼龙(商標名)和芳纶)、聚酰亚胺、聚酰亚胺酰胺、聚硅氧烷共聚物、环氧乙烷化合物、酚醛树脂、聚苯乙烯、聚碳酸酯、环氧树脂等树脂。从使研磨速度和平坦性进一步优异的观点考虑，作为研磨垫的材质，特别优选选自发泡聚氨酯和非发泡聚氨酯中的至少一种。优选在研磨垫上实施有使研磨液蓄积的开槽加工。
对研磨条件并无限制，但研磨平台的旋转速度的上限优选使基体不会飞出去的200mi n-1以下，从充分抑制研磨伤产生的观点考虑，施加在基体上的研磨压力(加工负荷)的上限优选15psi以下。优选在研磨期间，用泵等连续地向研磨垫供给研磨液。对该供给量并无限制，但优选研磨垫表面总是被研磨液覆盖。
优选将研磨结束后的基体在流水中仔细洗涤，除去附着于基体上的粒子。洗涤中，可以在纯水以外并用稀氢氟酸或氨水，为了提高洗涤效率也可以并用刷子。此外，优选在洗涤后，使用旋转干燥机等甩去附着于基体的水滴后干燥基体。
本实施方式的研磨液、研磨液套剂和研磨方法可以适用于STI的形成。为了形成STI，绝缘材料(例如氧化硅)相对于阻挡层材料(例如氮化硅和多晶硅)的研磨速度比的下限优选20以上，更优选25以上，进一步优选50以上，特别优选80以上。上述研磨速度比小于80时，有：绝缘材料的研磨速度相对于阻挡层材料的研磨速度的大小小、形成STI时难以在规定的位置停止研磨的倾向。另一方面，上述研磨速度比在20以上时，研磨的停止容易，进一步地适宜于STI的形成。绝缘材料(例如氧化硅)的研磨速度的下限优选70nm/分钟以上，更优选80nm/分钟以上，进一步优选100nm/分钟以上，特别优选150nm/分钟以上，极其优选180nm/分钟以上，非常优选200nm/分钟以上。阻挡层材料(例如氮化硅和多晶硅)的研磨速度的上限优选10nm/分钟以下，更优选8nm/分钟以下，进一步优选7nm/分钟以下，特别优选5nm/分钟以下，极其优选3nm/分钟以下。
本实施方式的研磨液、研磨液套剂和研磨方法也可用于前金属绝缘材料的研磨。作为前金属绝缘材料，除了氧化硅之外，可以使用例如磷-硅酸盐玻璃或硼-磷-硅酸盐玻璃，进一步地也可以使用氟氧化硅、氟化无定形碳等。
本实施方式的研磨液、研磨液套剂和研磨方法也可适用于氧化硅等绝缘材料以外的材料。作为这样的材料，可列举Hf系氧化物、Ti系氧化物、Ta系氧化物等高介电常数材料；硅、无定形硅、SiC、SiGe、Ge、GaN、GaP、GaAs、有机半导体等半导体材料；GeSbTe等相变化材料；ITO等无机导电材料；聚酰亚胺系、聚苯并恶唑系、丙烯酸系、环氧系、酚系等聚合物树脂材料等。
本实施方式的研磨液、研磨液套剂和研磨方法不仅适用于膜状研磨对象，也可以适用于由玻璃、硅、SiC、SiGe、Ge、GaN、GaP、GaAs、蓝宝石、塑料等构成的各种基板。
本实施方式的研磨液、研磨液套剂和研磨方法不仅可用于半导体元件的制造，也可以用于TFT、有机EL等图像显示装置；掩模、透镜、棱镜、光纤、单结晶闪烁体等光学部件；光交换元件、光导波路等光学元件；固态激光LED、蓝色激光LED等发光元件；磁盘、磁头等磁存储装置等的制造。
【实施例】
以下，基于实施例具体地说明本发明，但本发明并不受限于下述实施例。
<悬浮液的配制>
(铈氢氧化物悬浮液的配制)
[4价金属元素的氢氧化物的合成]
将350g的Ce(NH4)2(NO3)650质量％水溶液(日本化学产业株式会社制，商品名：CAN50液)与7825g的纯水混合得到溶液。接着，搅拌该溶液，同时以5mL/分钟的混合速度滴加750g的咪唑水溶液(10质量％水溶液，1.47mol/L)，得到含铈氢氧化物的沉淀物。铈氢氧化物的合成在温度25℃、搅拌速度400min-1下进行。使用桨部全长5cm的3叶式斜桨进行搅拌。
将所得到的沉淀物(含铈氢氧化物的沉淀物)离心分离(4000min-1，5分钟)后，倾析除去液相从而实施固液分离。混合通过固液分离所得到的粒子10g和水990g后，使用超声波洗涤机将粒子分散于水中，配制含有含铈氢氧化物的粒子(磨粒。以下，称为“铈氢氧化物粒子”)的铈氢氧化物悬浮液(粒子的含量：1.0质量％)。
[平均粒径的测定]
使用贝克曼库尔特株式会社制造的商品名：N5的产品，测定铈氢氧化物悬浮液中的铈氢氧化物粒子的平均粒径(平均二次粒径)，平均粒径为25nm。测定法如下所述。首先，将约1mL的含1.0质量％的铈氢氧化物粒子的测定样品(铈氢氧化物悬浮液，水分散液)加入到1cm见方的样品池中，将样品池设置于N5内。将N5软件的测定样品信息的折射率设定为1.333，将粘度设定为0.887mPa·s，在25℃下进行测定，读取显示为单峰平均尺寸(Unimodal Size Mean)的值。
[ζ电位的测定]
将适量的铈氢氧化物悬浮液加入到贝克曼库尔特株式会社制造的商品名：DelsaNanoC内，在25℃下进行2次测定。得到显示为ζ电位的平均值作为ζ电位。铈氢氧化物悬浮液中的铈氢氧化物粒子的ζ电位为+50mV。
[磨粒的结构分析]
取适量铈氢氧化物悬浮液，真空干燥分离出磨粒后，用纯水充分洗涤得到试样。对于所得到的试样，进行基于FT-IR ATR法的测定，除了可观察到氢氧化物离子(OH-)峰之外，还可观察到硝酸离子(NO3 -)峰。此外，对相同试样，对氮的XPS(N-XPS)进行测定，未观察到NH4+峰，可观察到硝酸离子峰。从这些结果可确认，铈氢氧化物悬浮液所含的磨粒的至少一部分中含有具有键合于铈元素的硝酸离子的粒子。此外，由于铈氢氧化物粒子的至少一部分中含有具有键合于铈元素的氢氧化物离子的粒子，因此，可确认到磨粒含有铈氢氧化物。从这些结果，铈的氢氧化物包含键合于铈元素的氢氧化物离子。
[吸光度和透光率的测定]
取适量铈氢氧化物悬浮液，用水稀释使磨粒含量成为0.0065质量％(65ppm)，得到测定样品(水分散液)。将约4mL该测定样品加入到1cm见方的样品池内，将样品池设置于株式会社日立制作所制造的分光光度计(装置名：U3310)内。在波长200～600nm的范围进行吸光度测定，测定对波长290nm的光的吸光度和对波长450～600nm的光的吸光度。对波长290nm的光的吸光度为1.192，对波长450～600nm的光的吸光度小于0.010。
将约4mL铈氢氧化物悬浮液(粒子的含量：1.0质量％)加入1cm见方的样品池内，将该样品池设置于株式会社日立制作所制造的分光光度计(装置名：U3310)内。在波长200～600nm的范围进行吸光度测定，测定对波长400nm的光的吸光度和对波长500nm的光的透光率。对波长400nm的光的吸光度为2.25，对波长500nm的光的透光率为92％/cm。
(铈氧化物悬浮液的配制)
混合二氧化铈粒子100g、和光纯药工业株式会社制造的商品名：聚丙烯酸5000(分散剂，重均分子量：5000)1g和去离子水399g，得到pH5.0的混合液。接着，边搅拌上述混合液，边对上述混合液实施超声波处理30分钟进行分散处理。之后，静置15小时后，分离得上清液。将所得到的上清液的固体成分含量调节为5.0质量％，得到含有含铈氧化物的粒子(磨粒。以下称为“铈氧化物粒子”)的铈氧化物悬浮液。
[平均粒径的测定]
将适量的铈氧化物悬浮液投入到Microtrac Bel株式会社制造的商品名：MicrotracMT3300EXII内，测定铈氧化物粒子的平均粒径，得到显示的平均粒径值作为平均粒径(平均二次粒径)。铈氧化物悬浮液中的铈氧化物粒子的平均粒径为150nm。
[ζ电位的测定]
将适量的铈氧化物悬浮液投入至贝克曼库尔特株式会社制造的商品名：DelsaNano C内，在25℃下进行2次测定。得到显示的ζ电位的平均值作为ζ电位。铈氧化物悬浮液中的铈氧化物粒子的ζ电位为-50mV。
<磨粒混合液的配制>
混合铈氢氧化物悬浮液600g、铈氧化物悬浮液600g和离子交换水800g后，使用2叶桨的搅拌桨，在转速300rpm下搅拌30分钟，配制磨粒混合液。
<CMP用研磨液的配制>
(实施例1)
混合含有羟基酸[东京化成工业株式会社制，DL-乳酸(羟值：623)]1.0质量％、多元醇[日本乳化剂株式会社制，商品名：TMP-60，聚氧乙烯三羟甲基丙烷]5.0质量％、阳离子性化合物[东京化成工业株式会社制，三甲基-2-甲基丙烯酰氧基乙基氯化铵(Mw：207)]0.06质量％和水93.94质量％的添加液100g、上述磨粒混合液100g以及水750g。然后，加入1.0质量％的铵水溶液，调节研磨液的pH至4.0后，加入水调节至总量为1000g。由此，配制含有磨粒0.18质量％(铈氢氧化物粒子：0.03质量％，铈氧化物粒子：0.15质量％)、羟基酸0.10质量％、多元醇0.50质量％和阳离子性化合物0.006质量％的CMP用研磨液(1000g)。
(实施例2)
将羟基酸变更为2,2-双(羟甲基)丙酸[东京化成工业株式会社制，羟值：837]，将阳离子性化合物变更为3-(甲基丙烯酰基氨基)丙基三甲基氯化铵[东京化成工业株式会社制，Mw：220]，除此以外，与实施例1同样地配制CMP用研磨液。
(实施例3)
将羟基酸变更为2,2-双(羟甲基)丁酸[东京化成工业株式会社制，羟值：757]，除此以外，与实施例1同样地配制CMP用研磨液。
(实施例4)
将羟基酸变更为2,2-双(羟甲基)丁酸[东京化成工业株式会社制，羟值：757]，将阳离子性化合物变更为3-(甲基丙烯酰基氨基)丙基三甲基氯化铵[东京化成工业株式会社制，Mw：220]，除此以外，与实施例1同样地配制CMP用研磨液。
(实施例5)
将羟基酸变更为DL-甘油酸[东京化成工业株式会社制，羟值：1058]，将阳离子性化合物变更为3-(甲基丙烯酰基氨基)丙基三甲基氯化铵[东京化成工业株式会社制，Mw：220]，除此以外，与实施例1同样地配制CMP用研磨液。
(实施例6)
将多元醇变更为乙二胺四聚氧乙烯聚氧丙烯等[株式会社ADEKA制，商品名：ADEKAPLURONIC TR-913R]，除此以外，与实施例1同样地配制CMP用研磨液。
(实施例7)
将多元醇变更为聚氧丙烯山梨糖醇醚[三洋化成工业株式会社制，商品名：SANNIX SP-750]，除此以外，与实施例1同样地配制CMP用研磨液。
(实施例8)
将阳离子性化合物的含量变更为0.0008质量％，除此以外，与实施例1同样地配制CMP用研磨液。
(比较例1)
混合上述磨粒混合液100g和水850g。之后，加入1.0质量％的铵水溶液，调节研磨液的pH至4.0。然后，加水调节总量至1000g。由此，配制含有磨粒0.18质量％的CMP用研磨液。
(比较例2)
从实施例1的研磨液中去除阳离子性化合物，除此以外，与实施例1同样地配制CMP用研磨液。
(比较例3)
从实施例1的研磨液中去除多元醇，除此以外，与实施例1同样地配制CMP用研磨液。
(比较例4)
将实施例1的阳离子性化合物变更为聚丙烯胺[Nittobo Medical株式会社制，商品名：PAA-01，Mw：1000(制造商目录值)]，除此以外，与实施例1同样地配制CMP用研磨液。
(比较例5)
将实施例1的阳离子性化合物变更为聚丙烯胺[Nittobo Medical株式会社制，商品名：PAA-15，Mw：15000(制造商目录值)]，除此以外，与实施例1同样地配制CMP用研磨液。
<研磨液的物性评价>
在下述条件下评价上述CMP用研磨液的pH，以及CMP用研磨液中的磨粒的平均粒径和ζ电位。各个实施例和比较例中，CMP用研磨液的pH为4.0，磨粒的平均粒径为150nm，磨粒的ζ电位为正。
(pH)
测定温度：25±5℃
测定装置：东亚DKK株式会社制，型号PHL-40
测定方法：使用标准缓冲液(邻苯二甲酸盐pH缓冲液，pH：4.01(25℃)；中性磷酸盐pH缓冲液，pH：6.86(25℃))，2点校正后，将电极插入CMP用研磨液，使用上述测定装置测定经过2分钟以上稳定后的pH值。
(磨粒的平均粒径)
向Microtrac Bel株式会社制造的商品名：Microtrac MT3300EXII内投入适量的CMP用研磨液，测定磨粒的平均粒径，得到显示的平均粒径值作为平均粒径(平均二次粒径)。
(磨粒的ζ电位)
将适量的CMP用研磨液投入至贝克曼库尔特株式会社制造的商品名：DelsaNano C内，在25℃下进行2次测定。得到显示的ζ电位的平均值作为ζ电位。
<CMP评价>
使用上述CMP用研磨液，在下述研磨条件下对被研磨基板进行研磨。
(CMP研磨条件)
研磨装置：Reflexion LK(APPLIED MATERIALS公司制)
CMP用研磨液流量：200mL/分钟
被研磨基板：下述无图案晶圆和图案晶圆
研磨垫：具有独立气泡的发泡聚氨酯树脂(ROHM AND HAAS ELECTRONIC MATERIALSCMP INC.制，型号IC1010)
研磨压力：3.0psi
被研磨基板和研磨平台的转速：被研磨基板/研磨平台＝93/87rpm
研磨时间：对无图案晶圆进行1分钟研磨。对图案晶圆进行研磨直至阻挡膜露出。此外，阻挡膜露出后，通过进一步研磨直至阻挡膜露出需要的时间，进行碟形凹陷的进行程度的确认。
晶圆的洗涤：CMP处理后，施加超声波的同时用水洗涤后，用旋转干燥机干燥。
[无图案晶圆]
使用硅基板上具有用等离子体CVD法形成的厚度1μm的氧化硅膜的被研磨基板、硅基板上具有用CVD法形成的厚度0.2μm的氮化硅膜的被研磨基板、和硅基板上具有用等离子体CVD法形成的厚度0.2μm的多晶硅膜的被研磨基板作为未形成有图案的空白晶圆。
[图案晶圆]
使用SEMATECH公司制造的764晶圆(商品名，直径：300mm)作为形成有模拟图案的图案晶圆。该图案晶圆为：在硅基板上层叠氮化硅膜或多晶硅膜作为阻挡膜后，在曝光工序中形成沟槽，以包埋阻挡膜和沟槽的方式，在硅基板和阻挡膜之上层叠氧化硅膜(SiO2膜)作为绝缘膜，由此所得到的晶圆。氧化硅膜是通过HDP(高密度等离子体)法成膜的膜。
作为上述图案晶圆，使用具有线(line)(凸部)&间隔(space)(凹部)为100μm间距而且凸部图案密度为50％的部分的晶圆。线&间隔是指模拟的图案，由作为凸部的阻挡膜掩模的有源(Active)部以及形成有作为凹部的沟的沟槽(Trench)部交替并列的图案。例如，“线&间隔为100μm间距”是指，线部和间隔部的宽度的总和为100μm。此外，例如，“线&间隔为100μm间距而且凸部图案密度为50％”是指凸部宽度：50μm和凹部宽度：50μm交替并列的图案。
上述图案晶圆中，在硅基板和阻挡膜上的任一者中，氧化硅膜的膜厚均为600nm。具体而言，如图3所示，硅基板1上的阻挡膜2的膜厚为150nm，氧化硅膜3的凸部的膜厚为600nm，氧化硅膜3的凹部的膜厚为600nm，氧化硅膜3的凹部深度为500nm(沟槽深度350nm+阻挡膜的膜厚150nm)。
对图案晶圆的研磨进行评价时，使用以下的晶圆：使用具有自停性(模拟图案的残留高低平面差的量变小时研磨速度下降的特性)的公知的CMP用研磨液对上述晶圆进行研磨，残留高低平面差的量变为30nm左右的状态的晶圆。具体来说，采用以下的晶圆：使用以2:1.2:6.8的比率混合日立化成株式会社制造的HS-8005-D4(商品名)、日立化成株式会社制造的HS-7303GP和水的研磨液，将100μm间距50％密度图案中的凸部的氧化硅膜厚度研磨至50nm的状态的晶圆。
(研磨品评价项目)
[空白晶圆的评价(研磨速度)]
对于在上述条件下研磨和洗涤的被研磨基板，通过下述式求得被研磨膜(氧化硅膜、氮化硅膜和多晶硅膜)的研磨速度(氧化硅膜的研磨速度：SiO2RR，氮化硅膜的研磨速度：SiNRR，和多晶硅膜的研磨速度：p-SiRR)。另外，使用光干渉式膜厚测定装置(Film Etrics公司制，商品名：F80)求得研磨前后的被研磨膜的膜厚差。此外，使用被研磨膜的研磨速度求得研磨速度比(SiO2RR/SiNRR和SiO2RR/p-SiRR)。
研磨速度(RR)＝(研磨前后的被研磨膜的膜厚差(nm))/(研磨时间(分))
[图案晶圆评价]
在实施例1～3、6～7和比较例1～3中进行图案晶圆的评价。测定在上述条件下研磨和洗涤的图案晶圆的凸部的阻挡膜(氮化硅膜和多晶硅膜)的残膜厚，以及凹部的氧化硅膜的残膜厚，根据下述式求得残留高低平面差的量。式中，“350nm+阻挡膜的残膜厚(nm)”表示凸部的膜厚。此外，使用阻挡膜的初期膜厚和研磨后的膜厚之差值(残膜厚)，通过下述式求得阻挡膜的刮削量(以下，称为“阻挡膜损失量”。)。另外，使用光干渉式膜厚测定装置(Nanometrics公司制，商品名：Nanospec AFT-5100)求得研磨前后的各被研磨膜的膜厚。
残留高低平面差的量＝(350nm+阻挡膜的残膜厚(nm))-(凹部的氧化硅膜的残膜厚(nm))
阻挡膜损失量＝1500nm-凸部的阻挡膜的残膜厚(nm)
实施例和比较例所得到的测定结果如表1和表2所示。表中记载的化合物A～D表示下述化合物。
化合物A：三甲基-2-甲基丙烯酰氧基乙基氯化铵
化合物B：3-(甲基丙烯酰基氨基)丙基三甲基氯化铵
化合物C：聚丙烯胺(PAA-01)
化合物D：聚丙烯胺(PAA-15)
【表1】
【表2】
以下，详细说明表1和表2所示结果。
实施例1中的空白晶圆评价中，SiO2RR为320nm/分钟，SiNRR为2nm/分钟，pSiRR为3nm/分钟，研磨速度比SiO2/SiN为160，研磨速度比SiO2/pSi为107，得到比比较例高的研磨选择性。图案晶圆评价中，阻挡膜露出时刻的残留高低平面差的量分别为10nm(氮化硅膜)和5nm(多晶硅膜)，即使再多磨削9秒，残留高低平面差的量也分别为19nm和10nm。此外，阻挡膜露出时刻的阻挡膜损失量分别为2nm(氮化硅膜)和2nm(多晶硅膜)，即使再多磨削9秒，阻挡膜损失量也分别为5nm和3nm。如此地，实施例1中得到碟形凹陷和阻挡膜损失量一同比比较例减少的结果。
实施例2中的空白晶圆评价中，SiO2RR为300nm/分钟，SiNRR为1nm/分钟，pSiRR为3nm/分钟，研磨速度比SiO2/SiN为300，研磨速度比SiO2/pSi为100，得到比比较例高的研磨选择性。图案晶圆评价中，阻挡膜露出时刻的残留高低平面差的量分别为8nm(氮化硅膜)和3nm(多晶硅膜)，即使再多磨削10秒，残留高低平面差的量也分别为16nm和8nm。此外，阻挡膜露出时刻的阻挡膜损失量分别为1nm(氮化硅膜)和2nm(多晶硅膜)，即使再多磨削10秒，阻挡膜损失量也分别为3nm和4nm。如此地，实施例2中得到碟形凹陷和阻挡膜损失量一同比比较例减少的结果。
实施例3中的空白晶圆评价中，SiO2RR为260nm/分钟，SiNRR为1nm/分钟，pSiRR为2nm/分钟，研磨速度比SiO2/SiN为260，研磨速度比SiO2/pSi为130，得到比比较例高的研磨选择性。图案晶圆评价中，阻挡膜露出时刻的残留高低平面差的量分别为6nm(氮化硅膜)和3nm(多晶硅膜)，即使再多磨削12秒，残留高低平面差的量也分别为13nm和7nm。此外，阻挡膜露出时刻的阻挡膜损失量分别为1nm(氮化硅膜)和2nm(多晶硅膜)，即使再多磨削12秒，阻挡膜损失量也分别为2nm和3nm。如此地，实施例3中得到碟形凹陷和阻挡膜损失量一同比比较例减少的结果。
实施例4中的空白晶圆评价中，SiO2RR为250nm/分钟，SiNRR为1nm/分钟，pSiRR为2nm/分钟，研磨速度比SiO2/SiN为250，研磨速度比SiO2/pSi为125，得到比比较例高的研磨选择性。
实施例5中的空白晶圆评价中，SiO2RR为340nm/分钟，SiNRR为2nm/分钟，pSiRR为3nm/分钟，研磨速度比SiO2/SiN为170，研磨速度比SiO2/pSi为113，得到比比较例高的研磨选择性。
实施例6中的空白晶圆评价中，SiO2RR为280nm/分钟，SiNRR为1nm/分钟，pSiRR为1nm/分钟，研磨速度比SiO2/SiN为280，研磨速度比SiO2/pSi为280，得到比比较例高的研磨选择性。图案晶圆评价中，阻挡膜露出时刻的残留高低平面差的量分别为9nm(氮化硅膜)和8nm(多晶硅膜)，即使再磨多削11秒，残留高低平面差的量也分别为16nm和15nm。此外，阻挡膜露出时刻的阻挡膜损失量分别为1nm(氮化硅膜)和2nm(多晶硅膜)，即使再多磨削11秒，阻挡膜损失量也分别为3nm和4nm。如此地，实施例6中得到碟形凹陷和阻挡膜损失量一同比比较例减少的结果。
实施例7中的空白晶圆评价中，SiO2RR为380nm/分钟，SiNRR为3nm/分钟，pSiRR为3nm/分钟，研磨速度比SiO2/SiN为127，研磨速度比SiO2/pSi为127，得到比比较例高的研磨选择性。图案晶圆评价中，阻挡膜露出时刻的残留高低平面差的量分别为12nm(氮化硅膜)和7nm(多晶硅膜)，即使再多磨削8秒，残留高低平面差的量也分别为20nm和15nm。此外，阻挡膜露出时刻的阻挡膜损失量分别为2nm(氮化硅膜)和3nm(多晶硅膜)，即使多再磨削8秒，阻挡膜损失量也分别为5nm和5nm。如此地，实施例7中得到碟形凹陷和阻挡膜损失量一同比比较例减少的结果。
实施例8中的空白晶圆评价中，SiO2RR为330nm/分钟，SiNRR为2nm/分钟，pSiRR为15nm/分钟，研磨速度比SiO2/SiN为165，研磨速度比SiO2/pSi为22，得到比比较例高的研磨选择性。图案晶圆评价中，阻挡膜露出时刻的残高度差量分别为12nm(氮化硅膜)和8nm(多晶硅膜)，即使再多磨削9秒，残留高低平面差的量也分别为21nm和14nm。此外，阻挡膜露出时刻的阻挡膜损失量分别为3nm(氮化硅膜)和6nm(多晶硅膜)，即使再多磨削9秒，阻挡膜损失量分别为5nm和13nm。如此地，实施例8中得到碟形凹陷和阻挡膜损失量一同比比较例减少的结果。
比较例1中的空白晶圆评价中，SiO2RR为750nm/分钟，SiNRR为120nm/分钟，pSiRR为40nm/分钟，研磨速度比SiO2/SiN为6，研磨速度比SiO2/pSi为19。图案晶圆评价中，阻挡膜露出时刻的残留高低平面差的量分别为15nm(氮化硅膜)和14nm(多晶硅膜)，即使再多磨削4秒，残留高低平面差的量也分别为50nm和55nm。此外，阻挡膜露出时刻的阻挡膜损失量分别为8nm(氮化硅膜)和8nm(多晶硅膜)，即使再多磨削4秒后，阻挡膜损失量也分别为20nm和15nm。
比较例2中的空白晶圆评价中，SiO2RR为380nm/分钟，SiNRR为6nm/分钟，pSiRR为30nm/分钟，研磨速度比SiO2/SiN为63，研磨速度比SiO2/pSi为13。图案晶圆评价中，阻挡膜露出时刻的残留高低平面差的量分别为11nm(氮化硅膜)和15nm(多晶硅膜)，即使再多磨削8秒，残留高低平面差的量也分别为21nm和52nm。此外，阻挡膜露出时刻的阻挡膜损失量分别为3nm(氮化硅膜)和8nm(多晶硅膜)，即使再多磨削8秒后，阻挡膜损失量也分别为6nm和13nm。
比较例3中的空白晶圆评价中，SiO2RR为460nm/分钟，SiNRR为6nm/分钟，pSiRR为24nm/分钟，研磨速度比SiO2/SiN为77，研磨速度比SiO2/pSi为19。图案晶圆评价中，阻挡膜露出时刻的残留高低平面差的量分别为13nm(氮化硅膜)和18nm(多晶硅膜)，即使再多磨削7秒，残留高低平面差的量也分别为28nm和60nm。此外，阻挡膜露出时刻的阻挡膜损失量分别为3nm(氮化硅膜)和7nm(多晶硅膜)，即使再多磨削7秒后，阻挡膜损失量也分别为7nm和12nm。
比较例4中的空白晶圆评价中，SiO2RR为30nm/分钟，SiNRR为2nm/分钟，pSiRR为2nm/分钟，研磨速度比SiO2/SiN为15，研磨速度比SiO2/pSi为15。
比较例5中的空白晶圆评价中，SiO2RR为20nm/分钟，SiNRR为2nm/分钟，pSiRR为2nm/分钟，研磨速度比SiO2/SiN为10，研磨速度比SiO2/pSi为10。

Claims (17)

1.一种研磨液，其含有磨粒、羟基酸、多元醇、阳离子性化合物和液体介质，
所述磨粒的ζ电位为正，
所述阳离子性化合物的重均分子量小于1000。
2.根据权利要求1所述的研磨液，其中，所述多元醇包括聚醚多元醇。
3.根据权利要求1或2所述的研磨液，其中，所述多元醇包括不具有芳香族基的多元醇。
4.根据权利要求1～3所述的研磨液，其中，所述羟基酸包括饱和单羧酸。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的研磨液，其中，所述羟基酸的羟值为1500以下。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的研磨液，其中，所述磨粒包括选自二氧化铈、二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钇和4价金属元素的氢氧化物中的至少一种。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的研磨液，其中，所述多元醇的含量为0.05～5.0质量％。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的研磨液，其中，所述羟基酸的含量为0.01～1.0质量％。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的研磨液，其中，所述阳离子性化合物的含量为0.001～0.1质量％。
10.权利要求1～9中任一项所述的研磨液，其用于研磨含氧化硅的被研磨面。
11.一种研磨液套剂，其中，权利要求1～10中任一项所述的研磨液的构成成分分开为第1液体和第2液体保存，所述第1液体包含所述磨粒和液体介质，所述第2液包含所述羟基酸、所述多元醇、所述阳离子性化合物和液体介质。
12.一种研磨方法，其具备使用权利要求1～10中任一项所述的研磨液研磨被研磨面的工序。
13.一种研磨方法，其具备使用混合权利要求11所述的研磨液套剂中的所述第1液体和所述第2液体而得的研磨液研磨被研磨面的工序。
14.一种研磨方法，其为具有绝缘材料和氮化硅的基体的研磨方法，
其中，所述研磨方法具备使用权利要求1～10中任一项所述的研磨液相对于所述氮化硅选择性研磨所述绝缘材料的工序。
15.一种研磨方法，其为具有绝缘材料和氮化硅的基体的研磨方法，
其中，所述研磨方法具备使用混合权利要求11所述的研磨液套剂中的所述第1液体和所述第2液体而得的研磨液相对于所述氮化硅选择性研磨所述绝缘材料的工序。
16.一种研磨方法，其为具有绝缘材料和多晶硅的基体的研磨方法，
其中，所述研磨方法具备使用权利要求1～10中任一项所述的研磨液相对于所述多晶硅选择性研磨所述绝缘材料的工序。
17.一种研磨方法，其为具有绝缘材料和多晶硅的基体的研磨方法，
其中，所述研磨方法具备使用混合权利要求11所述的研磨液套剂中的所述第1液体和所述第2液体而得的研磨液相对于所述多晶硅选择性研磨所述绝缘材料的工序。
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