CN111819263A - 研磨液、研磨液套剂和研磨方法 - Google Patents

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Abstract

一种研磨液，其含有磨粒、羟基酸、多元醇和液状介质，磨粒的ζ电位为正，羟基酸具有1个羧基和1～3个羟基。

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、预金属绝缘材料、层间绝缘材料等的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越来越增高。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、预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，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)。
【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
发明内容
【发明要解决的课题】
然而，将含有磨粒的研磨液保管一定时间时，磨粒彼此之间凝聚等而磨粒的状态变化时，有使用该研磨液得到的研磨速度降低的情况。因此，对于含有磨粒的研磨液，要求提高磨粒的分散稳定性。
本发明想要解决上述课题，目的在于提供具有优异的磨粒分散稳定性的研磨液。本发明的目的在于提供用于得到上述研磨液的研磨液套剂。本发明的目的在于提供使用了上述研磨液或上述研磨液套剂的研磨方法。
【用于解决课题的手段】
本发明人发现：虽然可以通过使用含有多元醇的研磨液提高绝缘材料的研磨速度等研磨特性，但是在研磨液中有磨粒凝聚的情况。与此相对地，本发明人发现：通过并用具有正ζ电位的磨粒(阳离子性磨粒)、特定的羟基酸和多元醇，从而可以在含有多元醇的研磨液中使磨粒分散稳定性提高。
本发明所涉及的研磨液含有磨粒、羟基酸、多元醇和液状介质，上述磨粒的ζ电位为正，上述羟基酸具有1个羧基和1～3个羟基。
本发明中的研磨液具有优异的磨粒分散稳定性。根据这样的研磨液，即使将研磨液保管一定期间时，也可抑制研磨速度降低。
上述羟基酸可含有具有1个羧基和1个羟基的化合物，也可含有具有1个羧基和2个羟基的化合物。
上述多元醇优选包含聚醚多元醇。
上述羟基酸的含量优选是0.01～1.0质量％。
上述多元醇的含量优选是0.05～5.0质量％。
本发明的一个方面涉及上述研磨液在包含氧化硅的被研磨面的研磨中的应用。即，本发明所涉及的研磨液优选用于研磨包含氧化硅的被研磨面。
本发明所涉及的研磨液套剂，上述研磨液的构成成分被分为第1液体和第2液体进行保存，上述第1液体包含上述磨粒和液状介质，上述第2液体包含上述羟基酸、上述多元醇和液状介质。根据本发明所涉及的研磨液套剂，可得到与本发明所涉及的研磨液相同的上述效果。
本发明所涉及的研磨方法可具备使用上述研磨液对被研磨面进行研磨的工序，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液体得到的研磨液，对被研磨面进行研磨的工序。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，可得到与本发明所涉及的研磨液相同的上述效果。
本发明所涉及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地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液体得到的研磨液，相对于氮化硅选择性地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，相对于氮化硅选择性地研磨绝缘材料时，可得到与本发明所涉及的研磨液相同的上述效果。
本发明所涉及的研磨方法的其他实施方式为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地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液体得到的研磨液相对于多晶硅选择性地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，相对于多晶硅选择性地研磨绝缘材料时，可得到与本发明所涉及的研磨液相同的上述效果。
【发明效果】
根据本发明，可提供具有优异的磨粒分散稳定性的研磨液。根据本发明，可提供用于得到上述研磨液的研磨液套剂。根据本发明，可提供使用上述研磨液或上述研磨液套剂的研磨方法。
根据本发明，可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，可提供研磨液或研磨液套剂在STI绝缘材料、预金属绝缘材料或层间绝缘材料的平坦化工序中的应用。根据本发明，可提供研磨液或研磨液套剂在相对于阻挡层材料选择性地研磨绝缘材料的研磨工序中的应用。
具体实施方式
以下，详细地说明本发明的实施方式所涉及的研磨液、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。本说明书中分层次地记载的数值范围中，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。术语“工序”不仅包括独立的工序，即使不能与其他工序明确地区别时，只要能够达到该工序所期望的作用，就包括于本术语中。
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，本实施方式所涉及的研磨液含有磨粒(abrasive grain)。磨粒也被称为“研磨粒子”(abrasive particle)，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>
本实施方式所涉及的研磨液例如为CMP用研磨液。本实施方式所涉及的研磨液含有磨粒、羟基酸、多元醇和液状介质，上述磨粒的ζ电位为正，上述羟基酸具有1个羧基和1～3个羟基。本实施方式所涉及的研磨液具有优异的磨粒分散稳定性。根据本实施方式所涉及的研磨液，即使将研磨液保管一定期间(例如168小时以上)时，也可抑制研磨速度降低。此外，根据本实施方式所涉及的研磨液，即使是刚刚制备研磨液后得到高研磨速度的同时将研磨液保管一定期间(例如168小时以上)时，也可抑制研磨速度降低。
得到优异的磨粒分散稳定性的效果的主要原因未必清楚，但本发明人如下进行推测。
即，通过质子(H+)从羟基酸的羧基解离从而生成的COO-可吸附于具有正ζ电位的磨粒。使用具有2个以上羧基的羟基酸时，藉由吸附在磨粒的COO-，磨粒彼此之间易于键合，因而磨粒易于凝聚。与此相对地，含有多元醇的研磨液中，通过保持羟基酸的羧基的数量为1个，磨粒彼此之间难以藉由COO-键合，易于抑制磨粒的凝聚。
此外，羟基酸彼此之间可藉由羟基键合。因此，羟基酸的羟基的数量多时，磨粒易于藉由附于磨粒的羟基酸的羟基凝聚。与此相对地，含有多元醇的研磨液中，通过将羟基酸的羟基的数量限制为1～3个，磨粒彼此之间难以藉由羟基酸的羟基键合，易于抑制磨粒的凝聚。
通过这些作用，本实施方式所涉及的研磨液中，可达到优异的磨粒分散稳定性。
(磨粒)
本实施方式所涉及的研磨液，作为阳离子性磨粒，含有在研磨液中具有正ζ电位的磨粒。从以高研磨速度研磨绝缘材料的观点考虑，磨粒优选包含选自氧化铈、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，更优选包含氧化铈。磨粒，可以单独使用一种或组合使用二种以上。
“4价金属元素的氢氧化物”是指，包含4价金属(M4+)与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也可含有氢氧化物离子以外的阴离子(例如，硝酸根离子NO3 -和硫酸根离子SO4 2-)。例如，4价金属元素的氢氧化物也可含有键合于4价金属元素的阴离子(例如，硝酸根离子NO3 -和硫酸根离子SO4 2-)。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。
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优选包含铈氢氧化物(4价铈的氢氧化物)。可通过使铈盐和碱源(盐基)反应制造铈氢氧化物。优选通过混合铈盐和碱液(例如碱水溶液)制造铈氢氧化物。由此，可以得到粒径极细的粒子，易于得到优异的减少研磨伤的效果。可通过混合铈盐溶液(例如铈盐水溶液)和碱液得到铈氢氧化物。作为铈盐，可列举Ce(NO3)4、Ce(SO4)2、Ce(NH4)2(NO3)6、Ce(NH4)4(SO4)4等。
认为：根据铈氢氧化物的制造条件等，产生包含由4价铈(Ce4+)、1～3个氢氧化物离子(OH-)和1～3个阴离子(Xc-)形成的Ce(OH)aXb(式中，a+b×c＝4)的粒子(另外，这样的粒子也是铈氢氧化物)。认为：Ce(OH)aXb中，吸电子性的阴离子(Xc-)发挥作用，氢氧化物离子的反应性提高，随着Ce(OH)aXb的存在量增加，研磨速度提高。作为阴离子(Xc-)，可列举例如NO3 -和SO4 2-。认为含铈氢氧化物的粒子不仅包括Ce(OH)aXb，也可包含Ce(OH)4、CeO2等。
含铈氢氧化物的粒子包含Ce(OH)aXb，可以通过下述方法确认：在用纯水充分洗涤粒子后，用FT-IR ATR法(Fourier transform Infra Red Spectrometer AttenuatedTotal Reflection法，傅立叶变换红外分光光度计全反射测定法)，检测相当于阴离子(Xc-)的峰的方法。也可通过XPS法(X-ray Photoelectron Spectroscopy，X射线光电子分光法)，确认阴离子(Xc-)的存在。
磨粒含氧化铈时，从进一步地提高绝缘材料的研磨速度的观点考虑，以所有磨粒(研磨液中所含的所有磨粒。以下相同)为基准计，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，非常优选90质量％以上，更进一步优选95质量％以上，更优选98质量％以上，更优选99质量％以上。在磨粒不含后述的复合粒子的方式中，可满足这些数值范围。
从进一步地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(スラリ)中的磨粒的平均粒径的下限优选16nm以上，更优选20nm以上，进一步优选30nm以上，特别优选40nm以上，极其优选50nm以上，非常优选100nm以上，更进一步优选120nm以上，更优选150nm以上，进一步优选200nm以上，特别优选250nm以上，极其优选300nm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1050nm以下，更优选1000nm以下，进一步优选800nm以下，特别优选600nm以下，极其优选500nm以下，非常优选400nm以下。从这些观点考虑，磨粒的平均粒径更优选16～1050nm，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，磨粒的平均粒径为体积平均粒径，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Microtrac Bel株式会社制造的商品名：Microtrac MT3300EXII)测定磨粒的平均粒径。
从得到优异的磨粒分散稳定性的观点考虑，研磨液中的磨粒的ζ电位(表面电位)为正(ζ电位大于0mV)。从易于得到优异的磨粒分散稳定性的观点考虑，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，但是，优选200mV以下。从这些观点考虑，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，使含有氧化铈的磨粒与单羧酸(例如乙酸)接触，从而可以得到具有正ζ电位的磨粒。此外，通过使含有氧化铈的磨粒与磷酸二氢铵、具有羧基的材料(例如聚丙烯酸)等接触，可得到具有负ζ电位的磨粒。
从进一步地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计，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，更优选0.15质量％以上。从易于得到优异的磨粒分散稳定性的观点考虑，以研磨液的总质量为基准计，磨粒含量的上限优选20质量％以下，更优选15质量％以下，进一步优选10质量％以下，特别优选5质量％以下，极其优选4质量％以下，非常优选3质量％以下，更进一步优选1质量％以下，更优选0.5质量％以下，进一步优选0.3质量％以下，特别优选0.2质量％以下。从这些观点考虑，以研磨液的总质量为基准计，磨粒的含量更优选0.005～20质量％。
磨粒可包含由相互接触的多个粒子构成的复合粒子。例如，磨粒可包含含第1粒子及与该第1粒子接触的第2粒子的复合粒子，可包含复合粒子和游离粒子(例如不与第1粒子接触的第2粒子)。
关于磨粒，作为包含复合粒子的实施方式，优选下述的实施方式：包含第1粒子及与该第1粒子接触的第2粒子，第1粒子含有氧化铈，第2粒子含有铈化合物。通过使用这样的磨粒，从而易于得到优异的磨粒分散稳定性。作为得到这样的效果的理由，可列举例如下述的理由。但是，理由不限定于下述内容。
即，通过使第2粒子与第1粒子接触，从而在粒子的表面产生凹凸，复合粒子彼此之间接触时的接触面积减少。其效果是，复合粒子的过度凝聚被抑制，由此分散稳定性容易提高。然后，第1粒子含有氧化铈，与此同时第2粒子含有铈化合物，从而易于产生该现象，进一步地易于提高分散稳定性。
作为第2粒子的铈化合物，可列举铈氢氧化物、氧化铈等。作为第2粒子的铈化合物，可以使用与氧化铈不同的化合物。从易于得到优异的磨粒分散稳定性的观点考虑，铈化合物优选包含铈氢氧化物。
第2粒子的粒径优选小于第1粒子的粒径。可根据复合粒子的SEM图像等判别第1粒子和第2粒子粒径的大小关系。通常，与粒径大的粒子相比，粒径小的粒子由于每单位质量的表面积大，因此反应活性高。因此，具有比第1粒子的粒径更小的粒径的第2粒子的反应活性高，所以第2粒子与第1粒子接触时，第2粒子迅速地与第1粒子相互作用，可以容易地包覆第1粒子。
从进一步地提高绝缘材料的研磨速度的观点考虑，第1粒子的粒径的下限优选15nm以上，更优选25nm以上，进一步优选35nm以上，特别优选40nm以上，极其优选50nm以上，非常优选80nm以上，更进一步优选100nm以上。从提高磨粒的分散性的观点和易于抑制在被研磨面产生伤的观点考虑，第1粒子的粒径的上限优选1000nm以下，更优选800nm以下，进一步优选600nm以下，特别优选400nm以下，极其优选300nm以下，非常优选200nm以下，更进一步优选150nm以下。从上述观点考虑，第1粒子的粒径更优选15～1000nm。第1粒子的平均粒径(平均二次粒径)可为上述的范围。
从进一步地提高绝缘材料的研磨速度的观点考虑，第2粒子的粒径的下限优选1nm以上，更优选2nm以上，更优选3nm以上。从提高磨粒的分散性观点和易于抑制在被研磨面产生伤的观点考虑，第2粒子的粒径的上限优选50nm以下，更优选30nm以下，进一步优选25nm以下，特别优选20nm以下，极其优选15nm以下，非常优选10nm以下。从上述观点考虑，第2粒子的粒径更优选1～50nm。第2粒子的平均粒径(平均二次粒径)可为上述的范围。
第1粒子可以具有负ζ电位。第2粒子可以具有正ζ电位。
通过使用匀质机、高压匀质机(nanomizer)、球磨机、珠磨机、超声波处理机等，使第1粒子和第2粒子接触，使具有相互相反的电荷的第1粒子和第2粒子接触，在粒子的含量少的状态下使第1粒子和第2粒子接触等，从而可以得到包含第1粒子和第2粒子的复合粒子。
从进一步地提高绝缘材料的研磨速度的观点考虑，以所有第1粒子(研磨液中所含的所有第1粒子。以下相同)为基准计，第1粒子中的氧化铈的含量的下限优选50质量％以上，更优选70质量％以上，进一步优选90质量％以上，特别优选95质量％以上。第1粒子可为实质上由氧化铈构成的实施方式(实质上第1粒子的100质量％为氧化铈的实施方式)。
从进一步地提高绝缘材料的研磨速度的观点考虑，以所有第2粒子(研磨液中所含的所有第2粒子。以下相同)为基准计，第2粒子中的铈化合物的含量的下限优选50质量％以上，更优选70质量％以上，进一步优选90质量％以上，特别优选95质量％以上。第2粒子可为实质上由铈化合物构成的实施方式(实质上第2粒子的100质量％为铈化合物的实施方式)。
可根据使特定波长的光透过研磨液时通过分光光度计得到的下述式的吸光度值推定第2粒子的含量。即，粒子吸收特定波长的光时，含该粒子的区域的透光率减少。不仅由于粒子的吸收，而且通过散射也使透光率减少，但是，散射对于第2粒子的影响小。因此，本实施方式中，可以根据通过下述式计算的吸光度值推定第2粒子的含量。
吸光度＝-LOG10(透光率[％]/100)
以所有磨粒为基准计，含复合粒子的磨粒中的第1粒子的含量优选下述的范围。从进一步地提高绝缘材料的研磨速度的观点考虑，第1粒子的含量的下限优选50质量％以上，更优选大于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75质量％以上，非常优选80质量％以上，更进一步优选85质量％以上，更优选90质量％以上。从进一步地提高绝缘材料的研磨速度的观点考虑，第1粒子的含量的上限优选95质量％以下，更优选93质量％以下，更优选91质量％以下。从上述观点考虑，第1粒子的含量更优选50～95质量％。
以所有磨粒为基准计，含复合粒子的磨粒中的第2粒子的含量优选下述的范围。从进一步地提高绝缘材料的研磨速度的观点考虑，第2粒子的含量的下限优选5质量％以上，更优选7质量％以上，更优选9质量％以上。从进一步地提高绝缘材料的研磨速度的观点考虑，第2粒子的含量的上限优选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25质量％以下，非常优选20质量％以下，更进一步优选15质量％以下，更优选10质量％以下。从上述观点考虑，第2粒子的含量更优选5～50质量％。
以所有磨粒为基准计，含复合粒子的磨粒中的氧化铈的含量优选下述的范围。从进一步地提高绝缘材料的研磨速度的观点考虑，氧化铈的含量的下限优选50质量％以上，更优选大于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75质量％以上，非常优选80质量％以上，更进一步优选85质量％以上，更优选90质量％以上。从进一步地提高绝缘材料的研磨速度的观点考虑，氧化铈的含量的上限优选95质量％以下，更优选93质量％以下，更优选91质量％以下。从上述观点考虑，氧化铈的含量更优选50～95质量％。
以所有磨粒为基准计，含复合粒子的磨粒中的铈氢氧化物的含量优选下述的范围。从进一步地提高绝缘材料的研磨速度的观点考虑，铈氢氧化物的含量的下限优选5质量％以上，更优选7质量％以上，更优选9质量％以上。从进一步地提高绝缘材料的研磨速度的观点考虑，铈氢氧化物的含量的上限优选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25质量％以下，非常优选20质量％以下，更进一步优选15质量％以下，更优选10质量％以下。从上述观点考虑，铈氢氧化物的含量更优选5～50质量％。
以第1粒子和第2粒子的总量为基准计，第1粒子的含量优选下述的范围。从进一步地提高绝缘材料的研磨速度的观点考虑，第1粒子的含量的下限优选50质量％以上，更优选大于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75质量％以上，非常优选80质量％以上，更进一步优选85质量％以上，更优选90质量％以上。从进一步地提高绝缘材料的研磨速度的观点考虑，第1粒子的含量的上限优选95质量％以下，更优选93质量％以下，更优选91质量％以下。从上述观点考虑，第1粒子的含量更优选50～95质量％。
以第1粒子和第2粒子的总量为基准计，第2粒子的含量优选下述的范围。从进一步地提高绝缘材料的研磨速度的观点考虑，第2粒子的含量的下限优选5质量％以上，更优选7质量％以上，更优选9质量％以上。从进一步地提高绝缘材料的研磨速度的观点考虑，第2粒子的含量的上限优选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25质量％以下，非常优选20质量％以下，更进一步优选15质量％以下，更优选10质量％以下。从上述观点考虑，第2粒子的含量更优选5～50质量％。
以研磨液的总质量为基准计，研磨液中的第1粒子的含量优选下述的范围。从进一步地提高绝缘材料的研磨速度的观点考虑，第1粒子的含量的下限优选0.005质量％以上，更优选0.008质量％以上，进一步优选0.01质量％以上，特别优选0.05质量％以上，极其优选0.08质量％以上，非常优选0.1质量％以上，更进一步优选0.15质量％以上。从提高研磨液的保存稳定性的观点考虑，第1粒子的含量的上限优选5质量％以下，更优选3质量％以下，进一步优选1质量％以下，特别优选0.5质量％以下，极其优选0.3质量％以下，非常优选0.2质量％以下。从上述观点考虑，第1粒子的含量更优选0.005～5质量％。
以研磨液的总质量为基准计，研磨液中的第2粒子的含量优选下述的范围。从进一步地提高磨粒和被研磨面之间的化学相互作用而进一步地提高绝缘材料的研磨速度的观点考虑，第2粒子的含量的下限优选0.005质量％以上，更优选0.008质量％以上，进一步优选0.01质量％以上，特别优选0.012质量％以上，极其优选0.015质量％以上，非常优选0.016质量％以上。从容易避免磨粒的凝聚的同时，磨粒和被研磨面之间的化学相互作用变得更加良好，易于有效地活用磨粒的特性的观点考虑，第2粒子的含量的上限优选5质量％以下，更优选3质量％以下，进一步优选1质量％以下，特别优选0.5质量％以下，极其优选0.1质量％以下，非常优选0.05质量％以下，更进一步优选0.04质量％以下，更优选0.035质量％以下，进一步优选0.03质量％以下，特别优选0.025质量％以下，极其优选0.03质量％以下。从上述观点考虑，第2粒子的含量更优选0.005～5质量％。
以研磨液的总质量为基准计，含有含复合粒子的磨粒的研磨液中的氧化铈的含量优选下述的范围。从进一步地提高绝缘材料的研磨速度的观点考虑，氧化铈的含量的下限优选0.005质量％以上，更优选0.008质量％以上，进一步优选0.01质量％以上，特别优选0.05质量％以上，极其优选0.08质量％以上，非常优选0.1质量％以上，更进一步优选0.15质量％以上。从提高研磨液的保存稳定性的观点考虑，氧化铈的含量的上限优选5质量％以下，更优选3质量％以下，进一步优选1质量％以下，特别优选0.5质量％以下，极其优选0.3质量％以下，非常优选0.2质量％以下。从上述观点考虑，氧化铈的含量更优选0.005～5质量％。
以研磨液的总质量为基准计，含有含复合粒子的磨粒的研磨液中的铈氢氧化物的含量优选下述的范围。从进一步地提高磨粒和被研磨面之间的化学相互作用而进一步地提高绝缘材料的研磨速度的观点考虑，铈氢氧化物的含量的下限优选0.005质量％以上，更优选0.008质量％以上，进一步优选0.01质量％以上，特别优选0.012质量％以上，极其优选0.015质量％以上，非常优选0.016质量％以上。从容易避免磨粒的凝聚的同时，磨粒和被研磨面之间的化学相互作用变得更加良好，易于有效地活用磨粒的特性的观点考虑，铈氢氧化物的含量的上限优选5质量％以下，更优选3质量％以下，进一步优选1质量％以下，特别优选0.5质量％以下，极其优选0.1质量％以下，非常优选0.05质量％以下，更进一步优选0.04质量％以下，更优选0.035质量％以下，进一步优选0.03质量％以下，特别优选0.025质量％以下，极其优选0.03质量％以下。从上述观点考虑，铈氢氧化物的含量更优选0.005～5质量％。
以研磨液的总质量为基准计，含有含复合粒子的磨粒的研磨液中的磨粒的含量优选下述的范围。从进一步地提高绝缘材料的研磨速度的观点考虑，磨粒的含量的下限优选0.01质量％以上，更优选0.05质量％以上，进一步优选0.1质量％以上，特别优选0.12质量％以上，极其优选0.16质量％以上，非常优选0.18质量％以上。从提高研磨液的保存稳定性的观点考虑，磨粒的含量的上限优选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，极其优选0.1质量％以下，非常优选0.2质量％以下。从上述观点考虑，磨粒的含量更优选0.01～10质量％。
(添加剂)
本实施方式所涉及的研磨液含有添加剂。此处，“添加剂”是指，除了磨粒和液状介质以外的研磨液含有的物质。通过使用添加剂，从而可以调整例如研磨速度、研磨选择性等研磨特性；磨粒分散稳定性、保存稳定性等研磨液特性等。
[羟基酸]
作为必要的添加剂，本实施方式所涉及的研磨液含有具有1个羧基和1～3个羟基的羟基酸(以下，称为“特定羟基酸”。)。上述特定羟基酸中，羧基的数量为1个，羟基的数量为1～3个。另外，“羟基”中不含羧基中的“-OH”。“羟基”可为醇式羟基和酚式羟基中的任意种。上述特定羟基酸可以具有酚式羟基。上述特定羟基酸可以具有1个羧基和1～3个醇式羟基。
上述特定羟基酸可含有具有1个羧基和1～3个羟基的化合物，也可含有具有1个羧基和2个羟基的化合物，也可含有具有1个羧基和3个羟基的化合物。上述特定羟基酸可以单独使用一种或组合两种以上使用。从易于得到优异的磨粒分散稳定性的观点考虑，上述特定羟基酸中的羟基的数量优选1～2个，更优选2个。
作为上述特定羟基酸，可列举乙醇酸、甘油酸、乳酸(例如DL-乳酸)、2,2-双(羟甲基)丙酸、2,2-双(羟甲基)丁酸、N,N-双(2-羟乙基)甘氨酸、N-[2-羟基-1,1-双(羟甲基)乙基]甘氨酸、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。从易于得到优异的磨粒分散稳定性的观点考虑，上述特定羟基酸优选包含选自乳酸(例如DL-乳酸)、2,2-双(羟甲基)丙酸、2,2-双(羟甲基)丁酸、N,N-双(2-羟乙基)甘氨酸和N-[2-羟基-1,1-双(羟甲基)乙基]甘氨酸中的至少一种。
从易于得到优异的磨粒分散稳定性的观点考虑，上述特定羟基酸优选包含脂肪族羟基酸。上述特定羟基酸可含有含氮原子的羟基酸，也可含有不含氮原子的羟基酸。上述特定羟基酸可含有氨基，也可不含氨基。上述特定羟基酸可包含氨基酸，也可不包含氨基酸。
从易于得到优异的磨粒分散稳定性的观点考虑，上述特定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，极其优选900以下。从易于得到优异的磨粒分散稳定性的观点考虑，上述特定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650以上。从这些观点考虑，上述特定羟基酸的羟值更优选50～1500。另外，所谓“羟值”是成为该羟基酸中所含的羟基数的大小的指标的数值，取根据下述式(1)计算的值。
羟值＝56110×羟基数/分子量…(1)
从易于得到优异的磨粒分散稳定性的观点考虑，以研磨液的总质量为基准计，上述特定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0.08质量％以上，极其优选0.1质量％以上。从易于得到绝缘材料的适宜的研磨速度的观点考虑，以研磨液的总质量为基准计，上述特定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，非常优选0.2质量％以下。从这些观点考虑，以研磨液的总质量为基准，上述特定羟基酸的含量更优选0.01～1.0质量％。
从易于得到优异的磨粒分散稳定性的观点考虑，相对于100质量份的磨粒，上述特定羟基酸的含量的下限优选10质量份以上，更优选20质量份以上，进一步优选30质量份以上，特别优选40质量份以上，极其优选大于40质量份，非常优选50质量份以上，更进一步优选55质量份以上。从易于得到绝缘材料的适宜的研磨速度的观点考虑，相对于100质量份的磨粒，上述特定羟基酸含量的上限优选100质量份以下，更优选小于100质量份，进一步优选80质量份以下，特别优选70质量份以下，极其优选65质量份以下，非常优选60质量份以下。从这些观点考虑，相对于100质量份的磨粒，上述特定羟基酸的含量更优选10～100质量份。
本实施方式中的研磨液可含有上述特定羟基酸以外的羟基酸。作为这样的羟基酸，可列举：具有2个以上羧基的羟基酸、具有4个以上羟基的羟基酸等。作为具体例子，可列举：葡萄糖醛酸、葡萄糖酸、柠檬酸、酒石酸等。
从易于得到优异的磨粒分散稳定性的观点考虑，以研磨液中所含的羟基酸的总质量为基准计，本实施方式所涉及的研磨液中的上述特定羟基酸的含量的下限优选50质量％以上，更优选70质量％以上，进一步优选90质量％以上，特别优选95质量％以上，极其优选97质量％以上，非常优选99质量％以上。
[多元醇]
作为必要的添加剂，本实施方式所涉及的研磨液含有多元醇(不包括相当于羟基酸的化合物)。多元醇是指分子中具有2个以上羟基的化合物。
作为多元醇，可列举聚甘油、聚乙烯醇、聚亚烷基二醇(聚乙二醇等)、聚氧化亚烷基二醇、聚氧化亚烷基山梨糖醇醚(聚氧化丙烯山梨糖醇醚等)、乙二胺的聚氧化亚烷基缩合物(乙二胺四聚氧化乙烯聚氧化丙烯等)、2,2-双(4-聚氧化亚烷基-氧苯基)丙烷、聚氧化亚烷基甘油醚、聚氧化亚烷基二甘油醚、三羟甲基丙烷聚氧化亚烷基醚、聚氧化烯季戊四醇醚、聚氧化亚烷基甲基葡萄糖苷等。
从易于得到优异的磨粒分散稳定性的观点考虑，多元醇优选包含选自聚甘油、聚亚烷基二醇、聚氧化亚烷基二醇、聚氧化亚烷基山梨糖醇醚、聚氧化亚烷基甘油醚、三羟甲基丙烷聚氧化亚烷基醚(三羟甲基丙烷聚氧化乙烯醚等)和聚氧化亚烷基季戊四醇醚中的至少一种，更优选包含三羟甲基丙烷聚氧化亚烷基醚。从易于得到优异的磨粒分散稳定性的观点考虑，多元醇优选包含不具有芳香族基团的多元醇。
从在被研磨面上形成保护层而容易缓慢地调整研磨速度，从而容易抑制凹部的过度研磨，容易平坦地完成研磨后的晶圆这样的观点考虑，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亚烷基结构。由此，在被研磨面上形成保护层而容易缓慢地调整研磨速度，从而更容易抑制凹部的过度研磨，更容易平坦地完成研磨后的晶圆。从易于得到优异的磨粒分散稳定性的观点考虑，聚氧化亚烷基结构中的氧化亚烷基(结构单元)的碳原子数优选1以上，更优选2以上。从易于得到优异的磨粒分散稳定性的观点考虑，聚氧化亚烷基结构中的氧化亚烷基(结构单元)的碳原子数优选5以下，更优选4以下，更优选3以下。从这些观点考虑，上述碳原子数优选1～5。聚氧化亚烷基链可为均聚链，也可为共聚链。共聚链可为嵌段聚合链，也可为无规聚合链。
多元醇可以单独使用一种或组合两种以上使用。
从易于得到优异的磨粒分散稳定性的观点考虑，多元醇的分子量的下限优选100以上，更优选200以上，进一步优选300以上，特别优选330以上，极其优选350以上。从易于得到优异的磨粒分散稳定性的观点考虑，多元醇的分子量的上限优选5000以下，更优选4000以下，进一步优选3000以下，特别优选1000以下，极其优选800以下，非常优选500以下，更进一步优选400以下。从这些观点考虑，多元醇的分子量更优选100～5000。
从易于得到优异的磨粒分散稳定性的观点和进一步地提高平坦性的观点考虑，以研磨液的总质量为基准计，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宜的研磨速度的观点考虑，以研磨液的总质量为基准计，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。从这些观点考虑，以研磨液的总质量为基准计，多元醇的含量更优选0.05～5.0质量％。
[任意添加剂]
本实施方式所涉及的研磨液可以进一步含有任意添加剂(不包括相当于上述羟基酸的化合物和相当于多元醇的化合物)。作为任意添加剂，可列举氨基酸、水溶性高分子、氧化剂(例如过氧化氢)等。这些添加剂的分别可以单独使用一种或组合两种以上使用。
氨基酸具有使研磨液的pH稳定的效果、易于得到优异的磨粒分散稳定性的效果和使绝缘材料的研磨速度进一步地提高的效果。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整平坦性、面内均匀性、相对于氮化硅的氧化硅的研磨选择性(氧化硅的研磨速度/氮化硅的研磨速度)、相对于多晶硅的氧化硅的研磨选择性(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，“水溶性高分子”定义为在100g水中溶解0.1g以上的高分子。
作为水溶性高分子，无特别限制，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、普鲁兰多糖等多糖类；聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯醛等的乙烯基系聚合物等。水溶性高分子可以单独使用一种或组合两种以上使用。
使用氨基酸或氧化剂时，从抑制磨粒的沉淀的同时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计，其含量优选0.0001～10质量％。
使用水溶性高分子时，从抑制磨粒的沉淀的同时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计，水溶性高分子的含量的下限优选0.0001质量％以上，更优选0.001质量％以上，更优选0.01质量％以上。从抑制磨粒的沉淀的同时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计，水溶性高分子的含量的上限优选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。
(液状介质)
作为本实施方式所涉及的研磨液中的液状介质，无特别限定，优选去离子水、超纯水等水。液状介质的含量为不包括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)
从易于得到优异的磨粒分散稳定性的观点考虑，本实施方式所涉及的研磨液的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。从易于得到优异的磨粒分散稳定性的观点考虑，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。从这些观点考虑，研磨液的pH更优选2.0～7.0。pH可小于3.0，可为2.8以下，也可为2.5以下。研磨液的pH定义为液温25℃中的pH。
可通过无机酸、有机酸等酸成分；氨、氢氧化钠、四甲基氢氧化铵(TMAH)、咪唑、链烷醇胺等碱成分等调整研磨液的pH。为了使pH稳定化，可添加缓冲剂。作为缓冲液(含缓冲剂的液体)，可添加缓冲剂。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。
可用pH计(例如，东亚DKK株式会社制造的型号PHL-40)测定本实施方式所涉及的研磨液的pH。具体而言，例如可将邻苯二甲酸盐pH缓冲液(pH：4.01)和中性磷酸盐pH缓冲液(pH：6.86)用作标准缓冲液，对pH计进行2点校正后，将pH计的电极放入研磨液，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设为25℃。
本实施方式所涉及的研磨液可作为至少包含磨粒、上述特定羟基酸、多元醇和液状介质的单液式研磨液保存，也可作为将悬浮液(第1液体)和添加液(第2液体)混合而成为上述研磨液地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状介质。添加液例如至少包含羟基酸、多元醇和液状介质。上述特定羟基酸、多元醇、任意添加剂和缓冲剂优选包含于悬浮液和添加液中的添加液。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而被保存，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了的悬浮液用存储液和添加液用存储液而被保存，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，使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而保存时，可以通过任意改变这些液体的混合从而调节研磨速度。使用研磨液套剂进行研磨时，作为向研磨平台上供给研磨液的方法，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。
本实施方式所涉及的研磨液套剂可以是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，本实施方式所涉及的研磨液套剂，作为分为三个液体以上的研磨液套剂，也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，也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>
本实施方式所涉及的研磨方法(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。
本实施方式所涉及的研磨方法可以是具有绝缘材料和氮化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，本实施方式所涉及的研磨方法可以是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。
本实施方式所涉及的研磨方法可以是具有包含阻挡层材料的第1部件和包含绝缘材料的同时被配置在第1部件上的第2部件的基体的研磨方法。研磨工序可具有下述工序：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，研磨第2部件直至第1部件露出的工序。研磨工序可具有下述工序：第1部件露出后，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，研磨第1部件和第2部件的工序。
“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地运动来研磨被研磨材料的被研磨面。在研磨工序中，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(不包括相当于阻挡层材料的材料)；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表面。本实施方式所涉及的研磨液优选用于研磨含氧化硅的被研磨面。
本实施方式中，可以研磨具有至少在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更低的材料，优选多晶硅、氮化硅等。在这样的基体，通过在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。
作为被本实施方式所涉及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，说明本实施方式所涉及的研磨方法。本实施方式所涉及的研磨方法中，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通常的研磨装置作为研磨装置。分别在保持器和研磨平台上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，可以使用通常的无纺布、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(商标名)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200min-1以下，从充分抑制产生研磨伤的观点考虑，施加在基体上的研磨压力(加工负荷)的上限优选15psi(103kPa)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使基体干燥。
本实施方式所述涉及的研磨液、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80以上。上述研磨速度比小于80时，有这样的倾向：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。另一方面，若上述研磨速度比在80以上，则研磨的停止变容易，更适宜于STI的形成。绝缘材料(例如氧化硅)的研磨速度的下限优选70nm/min以上，更优选100nm/min以上，进一步优选150nm/min以上，特别优选180nm/min以上，极其优选200nm/min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/min以下，更优选7nm/min以下，更优选5nm/min以下。
本实施方式所涉及的研磨液、研磨液套剂和研磨方法也可用于预金属绝缘材料的研磨。作为预金属绝缘材料，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。
本实施方式所涉及的研磨液、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、Ti系、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。
本实施方式所涉及的研磨液、研磨液套剂和研磨方法不仅适用于膜状的研磨对象，而且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。
本实施方式所涉及的研磨液、研磨液套剂和研磨方法不仅可用于半导体元件的制造，而且也可以用于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，通过实施例具体地说明本发明。但是，本发明并不受限于下述实施例。
{实施例1～5和比较例1～4}
<氧化铈粉末的制造>
将40kg市售的碳酸铈水合物加入氧化铝制容器中，在830℃下、在空气中烧制2小时，从而得到20kg黄白色粉末。通过X射线衍射法进行该粉末的相的鉴定，确认得到氧化铈粉末。使用气流粉碎机将20kg得到的氧化铈粉末干式粉碎，得到含氧化铈粒子的氧化铈粉末。
<CMP用研磨液的配制>
将以上制造的氧化铈粉末(氧化铈粒子)和去离子水混合后，添加表1或表2记载的多元醇(日本乳化剂株式会社制，商品名：TMP-60，聚氧化乙烯三羟甲基丙烷醚)和羟基酸。然后，边搅拌边进行超声波分散，以CMP用研磨液的总质量为基准计，得到含有氧化铈粒子0.18质量％、多元醇0.50质量％和羟基酸0.10质量％的CMP用研磨液。以超声波频率400kHz、分散时间30分钟进行超声波分散。
{实施例6}
<氧化铈悬浮液的准备>
混合氧化铈粒子(第1粒子)和光纯药工业株式会社制造的商品名：磷酸二氢铵(分子量：97.99)，制备含有5.0质量％(固体成分含量)的氧化铈粒子的氧化铈悬浮液(pH：7)。以氧化铈粒子的总量为基准计，将磷酸二氢铵的混合量调整至1质量％。
向Microtrac Bel株式会社制造的商品名：Microtrac MT3300EXII内适量投入氧化铈悬浮液，测定氧化铈粒子的平均粒径。得到显示的平均粒径值作为平均粒径(平均二次粒径)。氧化铈悬浮液中的氧化铈粒子的平均粒径为350nm。
在贝克曼库尔特株式会社制造的商品名：DelsaNano C内投入适量的氧化铈悬浮液，在25℃下进行2次测定。作为ζ电位得到显示的ζ电位的平均值。氧化铈悬浮液中的氧化铈粒子的ζ电位为-55mV。
<铈氢氧化物悬浮液的准备>
(铈氢氧化物的合成)
将480g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7450g的纯水混合得到溶液。接着，搅拌该溶液，同时以5mL/min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。在温度20℃下，以搅拌速度500min-1进行铈氢氧化物的合成。使用桨部全长5cm的3叶片式斜桨(3枚羽根ピッチパドル)进行搅拌。
将得到的沉淀物(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，制备含有铈氢氧化物粒子(第2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10nm。测定法如下。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 SizeMean)的值。
(ζ电位的测定)
将适量的铈氢氧化物悬浮液投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。
(铈氢氧化物粒子的结构分析)
取适量铈氢氧化物悬浮液，真空干燥而分离出铈氢氧化物粒子后，用纯水充分地洗涤，得到试样。对于得到的试样，进行基于FT-IR ATR法的测定，除了可观察到基于氢氧化物离子(OH-)的峰之外，还可观察到基于硝酸根离子(NO3 -)的峰。此外，对相同试样，对氮的XPS(N-XPS)进行测定，未观察到基于NH4 +的峰，可观察到基于硝酸根离子的峰。从这些结果可确认，铈氢氧化物粒子的至少一部分中含有具有键合在铈元素的硝酸根离子的粒子。此外，铈氢氧化物粒子的至少一部分中含有具有键合在铈元素的氢氧化物离子的粒子，因此，可确认到铈氢氧化物粒子含有铈氢氧化物。根据这些结果可确认，铈的氢氧化物包含键合于铈元素的氢氧化物离子。
<CMP用研磨液的制备>
使用2叶片式搅拌桨，以300rpm的转速搅拌的同时混合上述铈氢氧化物悬浮液32g和去离子水1904g，得到混合液。紧接着，搅拌上述混合液，同时将上述氧化铈悬浮液64g混合入上述混合液后，使用株式会社SND制造的超声波洗涤机(装置名：US-105)，照射超声波的同时搅拌。紧接着，混合多元醇(日本乳化剂株式会社制，商品名：TMP-60，聚氧化乙烯三羟甲基丙烷醚)、羟基酸和去离子水。由此，以CMP用研磨液的总质量为基准计，得到含有磨粒0.18质量％、多元醇0.50质量％和羟基酸0.10质量％的CMP用研磨液。CMP用研磨液，作为磨粒，除了含有包含氧化铈粒子以及与该氧化铈粒子接触的铈氢氧化物粒子的复合粒子之外，还含有与氧化铈粒子不接触的铈氢氧化物粒子(游离粒子)，氧化铈粒子和铈氢氧化物粒子的质量比为10：1(氧化铈：铈氢氧化物)。
(磨粒的ζ电位)
将适量的CMP用研磨液投入到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。得到显示为ζ电位的平均值作为ζ电位。结果如表1和表2所示。
(CMP用研磨液的pH)
在下述条件下评价CMP用研磨液的pH。结果如表1和表2所示。
[pH]
测定温度：25℃
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℃))进行两点校正后，将电极放入至CMP用研磨液，用上述测定装置测定经过2分钟以上稳定后的pH值。
<分散稳定性的评价>
作为分散稳定性(粒径稳定性)的评价，测定CMP用研磨液的保管前后的CMP用研磨液中的磨粒的粒径(MV：体积平均粒径)，计算粒径变化率。基于下述式计算粒径变化率。将刚刚配制后的CMP用研磨液在25℃下保管168小时。使用激光衍射/散射式粒度分布测定装置(Microtrac Bel株式会社制，商品名：Microtrac MT3300EXII)测定保管前后的粒径。结果如表1和表2所示。
粒径变化率(％)＝|保管后的粒径(nm)-保管前的粒径(nm)|/保管前的粒径(nm)×100
作为研磨评价，使用保管前后的各个CMP用研磨液，在下述条件下，研磨氧化硅膜，计算研磨速度，计算研磨速度的变化率。基于下述式计算研磨速度的变化率。将刚刚配制后的CMP用研磨液在25℃下保管168小时。结果如表1和表2所示。
研磨速度的变化率(％)＝|保管后的研磨速度(nm/min)-保管前的研磨速度(nm/min)|/保管前的研磨速度(nm/min)×100
[研磨]
在粘贴有研磨装置(APPLIED MATERIALS公司制造，商品名：Reflexion)中的基体安装用吸附垫的保持器上，设置形成有氧化硅膜的
Figure BDA0002669294160000281
硅晶圆。在粘贴有多孔聚氨酯树脂制垫的平台上，以氧化硅膜与垫相对地放置保持器。向垫上以供给量200mL/min供给CMP用研磨液，同时，以研磨负荷20kPa将基体按压于垫上。此时，将平台以78min-1、保持器以98min-1旋转1min，进行研磨。用纯水充分洗涤研磨后的晶圆，使其干燥。使用光干渉式膜厚测定装置，测定氧化硅膜的研磨前后的膜厚变化，求出研磨速度。
【表1】
Figure BDA0002669294160000291
【表2】
Figure BDA0002669294160000292
如表1和表2所示，可确认：通过并用具有正ζ电位的磨粒、特定的羟基酸和多元醇，在含有多元醇的研磨液中，可使磨粒分散稳定性提高。

Claims (14)

1.一种研磨液，其含有磨粒、羟基酸、多元醇和液状介质，其中，
所述磨粒的ζ电位为正，
所述羟基酸具有1个羧基和1～3个羟基。
2.根据权利要求1所述的研磨液，其中，所述羟基酸包含具有1个羧基和1个羟基的化合物。
3.根据权利要求1或2所述的研磨液，其中，所述羟基酸包含具有1个羧基和2个羟基的化合物。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的研磨液，其中，所述多元醇包含聚醚多元醇。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的研磨液，其中，所述羟基酸的含量为0.01～1.0质量％。
6.根据权利要求1～5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％。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的研磨液，其用于研磨包含氧化硅的被研磨面。
8.一种研磨液套剂，其中，权利要求1～7中任一项所述的研磨液的构成成分被分为第1液和第2液进行保存，所述第1液含有所述磨粒和液状介质，所述第2液含有所述羟基酸、所述多元醇和液状介质。
9.一种研磨方法，其具备使用权利要求1～7中任一项所述的研磨液对被研磨面进行研磨的工序。
10.一种研磨方法，其具备使用通过混合权利要求8所述的研磨液套剂中的所述第1液和所述第2液而得的研磨液对被研磨面进行研磨的工序。
11.一种研磨方法，其为具有绝缘材料和氮化硅的基体的研磨方法，
其中，所述研磨方法具备下述工序：使用权利要求1～7中任一项所述的研磨液，相对于所述氮化硅，选择性地研磨所述绝缘材料。
12.一种研磨方法，其为具有绝缘材料和氮化硅的基体的研磨方法，
其中，所述研磨方法具备下述工序：使用通过混合权利要求8所述的研磨液套剂中的所述第1液和所述第2液而得的研磨液，相对于所述氮化硅，选择性地研磨所述绝缘材料。
13.一种研磨方法，其为具有绝缘材料和多晶硅的基体的研磨方法，
其中，所述研磨方法具备下述工序：使用权利要求1～7中任一项所述的研磨液，相对于所述多晶硅，选择性地研磨所述绝缘材料。
14.一种研磨方法，其为具有绝缘材料和多晶硅的基体的研磨方法，
其中，所述研磨方法具备下述工序：使用通过混合权利要求8所述的研磨液套剂中的所述第1液和所述第2液而得的研磨液，相对于所述多晶硅，选择性地研磨所述绝缘材料。
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