CN115039203A - 研磨液、研磨液组及研磨方法 - Google Patents

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Abstract

一种研磨液，其含有磨粒、选自由羟基酸及其盐组成的组中的至少一种羟基酸成分及化合物Z，化合物Z具有可以被取代的烃基及聚氧亚烷基，由下述通式(1)表示的Z值为20以上。Z＝0.1×a2×b/c…(1)，[式(1)中，a表示所述烃基的碳原子数，b表示化合物Z中的氧亚烷基的总数，c表示化合物Z的HLB值]。

Description

研磨液、研磨液组及研磨方法
技术领域
本发明涉及一种研磨液、研磨液组及研磨方法等。
背景技术
在近年来的半导体元件的制造工序中，用于高密度化的加工技术的重要性日益增加。作为加工技术之一的CMP(Chemical Mechanical Polishing：化学机械研磨)技术，在半导体元件的制造工序中，成为在浅沟槽隔离(shallow trench isolation。以下，称为“STI”。)的形成、前金属绝缘材料或层间绝缘材料的平坦化、插塞或埋入金属配线的形成等中所必需的技术。
随着半导体元件的高密度化，使用微细图案的形成技术，由此实现高集成化。由此，半导体元件的制造工序中要求的规格变得严格，产生了使具有多个绝缘材料的基体高度平坦化的必要性。尤其，在形成STI(例如，半导体元件的下部STI)的CMP技术中，存在对如下层叠体进行研磨的情况，该层叠体具有：具有凹凸图案的基板、配置于基板的凸部上的止挡层(包含止挡层材料的研磨停止层)及以填埋基板的凹部的方式配置于基板及止挡层上的绝缘材料(例如氧化硅)。在这种研磨中，绝缘材料的研磨被止挡层停止，在止挡层所露出的阶段停止绝缘材料的研磨。其原因在于，很难人为地控制绝缘材料的研磨量(例如绝缘膜中的被去除的膜厚)，通过直到止挡层露出为止研磨绝缘材料来控制研磨的程度。
在CMP技术中，在研磨绝缘材料而止挡层露出的阶段停止研磨后，为了避免在止挡层上残留绝缘材料，有时在止挡层露出之后也进行额外地研磨。该额外的研磨被称为“过研磨”。另一方面，在进行过研磨的情况下，有时甚至连残留在止挡层上的绝缘材料以外的绝缘材料也被额外地研磨。由此，有时导致凹陷(残留在止挡层上的绝缘材料以外的绝缘材料(埋入基板的凹部的绝缘材料)被过度研磨的现象)发展，从而研磨后的平坦性变差。因此，在CMP技术中，在过研磨时需要抑制过度的凹陷。
为了抑制过度的凹陷，考虑使用绝缘材料相对于止挡层材料的研磨选择性(绝缘材料相对于止挡层材料的研磨速度比)高的研磨液(例如，参考下述专利文献1)。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2011-529269号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
然而，即使使用绝缘材料相对于止挡层材料的研磨选择性高的研磨液，有时也无法抑制过度的凹陷。因此，不仅着眼于绝缘材料相对于止挡层材料的研磨选择性，还要求在使用止挡层来研磨绝缘材料时抑制过度的凹陷。
本发明的一方面的目的在于，提供一种使用止挡层研磨绝缘材料时，能够抑制过度的凹陷的研磨液。本发明的另一方面的目的在于，提供一种用于获得该研磨液的研磨液组。并且，本发明的另一方面的目的在于，提供一种使用所述研磨液或所述研磨液组的研磨方法。
用于解决技术课题的手段
本发明的一方面涉及一种研磨液，其含有磨粒、选自由羟基酸及其盐组成的组中的至少一种羟基酸成分及化合物Z，化合物Z具有可以被取代的烃基及聚氧亚烷基，由下述通式(1)表示的Z值为20以上。
Z＝0.1×a2×b/c…(1)
[式(1)中，a表示所述烃基的碳原子数，b表示化合物Z中的氧亚烷基的总数，c表示化合物Z的HLB值。]
本发明的另一方面涉及一种研磨液组，其中，上述研磨液的构成成分分为第1液与第2液来保存，第1液包含磨粒，第2液包含羟基酸成分及化合物Z。
本发明的另一方面涉及一种研磨方法，其具备使用上述研磨液、或使用由上述研磨液组中的第1液与第2液混合而获得的研磨液对被研磨面进行研磨的研磨工序。
根据上述研磨液、研磨液组及研磨方法，使用止挡层研磨绝缘材料时，能够抑制过度的凹陷。
发明效果
根据本发明，使用止挡层研磨绝缘材料时，能够抑制过度的凹陷。由此，能够提高过研磨结束后的基体的平坦性。
根据本发明，能够提供研磨液在包含氧化硅的被研磨面的研磨中的使用。根据本发明，能够提供研磨液在包含氧化硅及氮化硅的被研磨面的研磨中的使用。根据本发明，能够提供研磨液在氧化硅相对于氮化硅的选择性研磨中的使用。根据本发明，能够提供研磨液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的使用。根据本发明，能够提供研磨液在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使用。根据本发明，能够提供研磨液在STI的形成中的使用。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行详细说明。但是，本发明并不限定于以下实施方式。
＜定义＞
在本说明书中，使用“～”表示的数值范围表示将记载于“～”前后的数值分别作为最小值及最大值而包含的范围。数值范围的“A以上”是指A及超过A的范围。数值范围的“A以下”是指A及小于A的范围。在本说明书中阶段性地记载的数值范围中，某一阶段的数值范围的上限值或下限值能够与其他阶段的数值范围的上限值或下限值任意组合。在本说明书中记载的数值范围中，该数值范围的上限值或下限值可以替换为实施例中所示的值。所谓“A或B”，只要包含A及B中的任一个即可，也可以包含两者。本说明书中例示的材料，只要无特别说明，则能够单独使用一种或组合使用两种以上。在本说明书中，在组合物中存在多种相当于各成分的物质的情况下，只要无特别说明，则组合物中的各成分的含量是指组合物中存在的该多种物质的总量。术语“膜”及“层”，除了在以俯视图观察时，形成在整个表面的形状的结构之外，还包括形成在一部分的形状的结构。术语“工序”不仅是独立的工序，即使无法与其他工序明确区分的情况下，只要能够实现其工序所期望的作用，则也包含于本术语中。
在本说明书中，所谓“研磨液”(polishing liquid、abrasive)，定义为研磨时与被研磨面接触的组合物。“研磨液”这一用语本身对研磨液中含有的成分并无任何限定。如后述，本实施方式所涉及的研磨液含有磨粒(abrasive grain)。磨粒也称为“研磨粒子”(abrasive particle)，但在本说明书中称为“磨粒”。磨粒通常为固体粒子，认为在研磨时，通过磨粒所具有的机械作用(物理作用)及磨粒(主要为磨粒的表面)的化学作用来去除(remove)去除对象物，但并不限定于此。
＜研磨液及研磨液组＞
本实施方式所涉及的研磨液(例如CMP用研磨液)含有磨粒、选自由羟基酸及其盐组成的组中的至少一种羟基酸成分及化合物Z，化合物Z具有可以被取代的烃基及聚氧亚烷基，由下述通式(1)表示的Z值(参数Z值)为20以上。
Z＝0.1×a2×b/c…(1)
[式(1)中，a表示所述烃基的碳原子数，b表示化合物Z中的氧亚烷基的总数，c表示化合物Z的HLB值。]
根据本实施方式所涉及的研磨液，使用止挡层来研磨绝缘材料(止挡层材料除外)时能够抑制过度的凹陷，尤其，使用包含氮化硅的止挡层研磨氧化硅时，能够抑制过度的凹陷。并且，根据本实施方式所涉及的研磨液，能够抑制过研磨时的止挡层的过度的研磨，在过研磨后通过蚀刻等去除止挡层时容易去除止挡层。
本发明人如下述推测获得这些效果的原因。但是，原因并不限定于下述。
羟基酸成分具有容易抑制止挡层材料的研磨速度变得过高的效果。并且，通过使用羟基酸成分，在止挡层露出后，抑制残留在止挡层上的绝缘材料以外的绝缘材料(埋入于基板的凹部的绝缘材料)的研磨，由此容易获得高平坦性。关于这些理由，羟基酸成分的官能团(羧基、羧酸盐基、羟基等)吸附到止挡层及绝缘材料而包覆这些被研磨材料，由此抑制磨粒与止挡层及绝缘材料接触。由此推测为通过缓解基于磨粒的研磨的进行来抑制研磨速度变得过高，从而抑制过度的凹陷。
推测为化合物Z具有通过在绝缘材料上形成保护层，能够以适当的速度研磨绝缘材料的作用。并且，通过使用化合物Z，在止挡层露出后，抑制残留在止挡层上的绝缘材料以外的绝缘材料(埋入于基板的凹部的绝缘材料)的研磨，由此容易获得高平坦性。关于这些理由，化合物Z的烃基(疏水部)及聚氧亚烷基(亲水部)吸附到绝缘材料而包覆绝缘材料，由此抑制磨粒与绝缘材料接触。由此，推测为通过缓解基于磨粒的研磨的进行来抑制绝缘材料的研磨速度变得过高，从而抑制过度的凹陷。
如上述，认为化合物Z的烃基(疏水部)及聚氧亚烷基(亲水部)这两者吸附到绝缘材料来发挥保护效果。
作为亲水部的聚氧亚烷基的氧原子被认为相对于绝缘材料的吸附点，因此推测为化合物Z中的氧亚烷基的总数越多(即，吸附点多)，化合物Z越牢固地吸附到绝缘材料。因此，认为在研磨过程中化合物Z不易从绝缘材料脱离，抑制过度的凹陷。
并且，通常，碳原子数多的化合物及HLB值小的化合物具有高疏水性，因此在水中，与极性高的水分子的相互作用小，难以通过水合而稳定，因此分子的表面能量变高。而且，可知疏水性高的分子通过吸附到界面，减少其表面能量。因此，认为化合物Z的烃基(疏水部)越多，以及化合物Z的HLB值越小，化合物Z的界面能量越高，且容易吸附到绝缘材料，因此保护绝缘材料的效果高。此外，认为随着烃基的碳原子数增加，化合物Z的分子量越大，立体阻碍变大，因此获得能够从磨粒的研磨作用保护吸附有化合物Z的绝缘材料的效果。
通过以上理由，推测为使用止挡层研磨绝缘材料时能够获得抑制过度的凹陷的效果等。
对化合物Z的Z值进行说明。本发明人进行研究的结果，发现使用止挡层研磨绝缘材料时，在具有可以被取代的烃基及聚氧亚烷基的化合物Z中，调整由下述通式(1a)表示的Za值，对通过抑制绝缘材料的过度的研磨来抑制绝缘材料的过度的凹陷，从而获得高平坦性是有效的，且根据这种Za值发现了上述Z值。
Za＝σ×aγ×b/c…(1a)
[式(1a)中，a表示化合物Z的烃基的碳原子数，b表示化合物Z中的氧亚烷基的总数，c表示化合物Z的HLB值，γ及σ表示参数的加权系数。]
对根据Za值导出Z值的步骤进行说明。首先，Za值的构成要件能够分解为下述2个式。
式(i)：aγ×b
式(ii)：σ/c
式(i)主要设定为与化合物Z相对于绝缘材料的吸附点数相关的指标。关于各参数，进行研究的结果，发现烃基(疏水部)的碳原子数a越多，凹陷的抑制效果越大，并发现氧亚烷基的总数b越多，凹陷的抑制效果越大。认为这是因为相对于绝缘材料的吸附点增加。并且，参数a及b越大，分子的立体结构变得越大，磨粒不易接近吸附有化合物Z的绝缘材料，由此能够有效保护绝缘材料，因此认为参数a及b以相乘发挥作用，并获得了“aγ×b”式。在此，从研究结果发现与氧亚烷基的总数b相比烃基(疏水部)的碳原子数a对凹陷的抑制效果的影响更大，因此将参数a的加权系数γ设定为2。
式(ii)主要设定为与化合物Z相对于水的亲和性相关的指标。“HLB值”是表示化合物(表面活性剂等)相对于水、油(不溶于水的有机化合物)等的亲和性的指标，HLB值越高，与水的亲和性越高，越容易溶解于水。进行研究的结果，发现HLB值越小(与水的亲和性低)，凹陷的抑制效果越大。存在HLB值越小(与水的亲和性低)，疏水性越高的倾向。如上述，认为疏水性高的分子在水中难以通过水合而稳定，因此通过吸附到界面，其表面能量变小，容易吸附到绝缘材料，因此保护绝缘材料的效果高。如此，HLB值越小，越容易抑制凹陷，因此取HLB值的倒数，并获得了“1/c”式。在此，HLB值为0～20，值小，因此鉴于对抑制凹陷的影响的大小，将参数c的加权系数σ设定为0.1。
而且，认为关于相对于绝缘材料的吸附，由这些式(i)及式(ii)设定的参数不是分别单独起作用，而是相互联动起作用。因此，认为以相乘发挥作用而不是单纯的相加，所以设定式(i)及式(ii)的乘积，发现了Z值的式(1)。而且，发现这种Z值为20以上的情况下，能够抑制凹陷。
(磨粒)
本实施方式所涉及的研磨液含有磨粒。从容易以高研磨速度研磨应去除的绝缘材料的观点考虑，磨粒可以包含选自由铈氧化物(例如，二氧化铈(氧化铈(IV)))、二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钇及4价金属元素的氢氧化物组成的组中的至少一种，可以包含铈氧化物。
“4价金属元素的氢氧化物”是包含4价金属(M4+)及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以包含氢氧化物离子以外的阴离子(例如硝酸离子NO3 -及硫酸离子SO4 2-)。例如，4价金属元素的氢氧化物可以包含键合于4价金属元素的阴离子(例如硝酸离子NO3 -及硫酸离子SO4 2-)。4价金属元素的氢氧化物能够通过使4价金属元素的盐(金属盐)与碱源(碱)反应来制作。
从容易提高应去除的绝缘材料的研磨速度的观点考虑，磨粒可以包含铈氢氧化物(4价铈的氢氧化物)。铈氢氧化物能够通过使铈盐与碱源(碱)反应来制作。铈氢氧化物可以通过混合铈盐与碱液(例如碱水溶液)来制作。由此，能够获得粒径极细的粒子，并且容易获得优异的研磨损伤的降低效果。铈氢氧化物能够通过混合铈盐溶液(例如铈盐水溶液)与碱液来获得。作为铈盐，可以举出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，生成包含含有4价铈(Ce4+)、1～3个氢氧化物离子(OH-)及1～3个阴离子(Xc-)的Ce(OH)aXb(式中，a+b×c＝4)的粒子(另外，这种粒子也为铈氢氧化物)。认为在Ce(OH)aXb中，吸电子性的阴离子(Xc-)发挥作用提高氢氧化物离子的反应性，随着Ce(OH)aXb的存在量增加，研磨速度得到提高。作为阴离子(Xc-)，可以举出NO3 -、SO4 2-等。认为包含铈氢氧化物的粒子不仅能够包含Ce(OH)aXb，还能够包含Ce(OH)4、CeO2等。
关于包含铈氢氧化物的粒子包含Ce(OH)aXb，能够通过在用纯水彻底清洗粒子后，利用FT-IR ATR法(Fourier transform Infra Red Spectrometer Attenuated TotalReflection法、傅里叶变换红外分光光度计全反射测定法)检测与阴离子(Xc-)相应的峰的方法来确认。也能够通过XPS法(X-ray Photoelectron Spectroscopy、X射线光电子分光法)，确认阴离子(Xc-)的存在。
从容易提高应去除的绝缘材料的研磨速度的观点考虑，以磨粒整体(研磨液中包含的磨粒整体。以下相同)为基准，磨粒包含铈氧化物的情况下，铈氧化物的含量的下限可以为50质量％以上、超过50质量％、60质量％以上、70质量％以上、80质量％以上或90质量％以上。
从容易提高应去除的绝缘材料的研磨速度的观点考虑，研磨液、或后述的研磨液组中的浆料中的磨粒的平均粒径的下限可以为16nm以上、20nm以上、30nm以上、40nm以上、50nm以上、100nm以上、120nm以上、150nm以上或155nm以上。从容易抑制对被研磨面造成损伤的观点考虑，磨粒的平均粒径的上限可以为1050nm以下、1000nm以下、800nm以下、600nm以下、500nm以下、400nm以下、300nm以下、200nm以下或160nm以下。从这些观点考虑，磨粒的平均粒径可以为16～1050nm或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、或后述的研磨液组中的浆料，能够使用光衍射散射式粒度分布计(例如，MicrotracBEL Corp.制造的商品名：Microtrac MT3300EXII)进行测定。
从容易抑制过度的凹陷的观点及容易抑制过研磨时的止挡层的过度的研磨的观点考虑，研磨液中的磨粒的ζ电位(表面电位)可以为正(ζ电位超过0mV)。从容易抑制过度的凹陷的观点及容易抑制过研磨时的止挡层的过度的研磨的观点考虑，磨粒的ζ电位的下限可以为10mV以上、20mV以上、25mV以上、30mV以上、40mV以上或50mV以上。磨粒的ζ电位的上限并无特别限定，可以为200mV以下。从这些观点考虑，磨粒的ζ电位可以为10～200mV。
磨粒的ζ电位例如能够使用动态光散射式ζ电位测定装置(例如，BeckmanCoulter,Inc.制造、商品名：DelsaNano C)进行测定。磨粒的ζ电位能够使用添加剂进行调整。例如，通过使单羧酸(例如乙酸)与含有铈氧化物的磨粒接触，能够获得具有正ζ电位的磨粒。
以研磨液的总质量为基准，磨粒的含量可以在下述范围内。从容易提高应去除的绝缘材料的研磨速度的观点考虑，磨粒的含量的下限可以为0.005质量％以上、0.01质量％以上、0.02质量％以上、0.03质量％以上、0.04质量％以上、0.05质量％以上、0.07质量％以上、0.08质量％以上或0.1质量％以上。从容易获得优异的磨粒的分散稳定性的观点考虑，磨粒的含量的上限可以为20质量％以下、15质量％以下、10质量％以下、5质量％以下、4质量％以下、3质量％以下、1质量％以下、0.5质量％以下、0.3质量％以下、0.2质量％以下或0.1质量％以下。从这些观点考虑，磨粒的含量可以为0.005～20质量％或0.01～10质量％。
磨粒可以包含由相互接触的多个粒子构成的复合粒子。例如，磨粒可以包括包含第1粒子及与该第1粒子接触的第2粒子的复合粒子，也可以包含复合粒子及游离粒子(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方式，可以为包含第1粒子及与该第1粒子接触的第2粒子，第2粒子的粒径小于第1粒子的粒径，且第1粒子含有铈氧化物，第2粒子含有铈化合物的方式。通过使用这种磨粒，容易提高应去除的绝缘材料(例如氧化硅)的研磨速度。如此，作为提高绝缘材料的研磨速度的理由，例如可以举出下述理由。但是，理由并不限定于下述。
即、含有铈氧化物并且具有大于第2粒子的粒径的第1粒子与第2粒子相比，相对于绝缘材料的机械作用(机械性)强。另一方面，含有铈化合物并且具有小于第1粒子的粒径的第2粒子与第1粒子相比，相对于绝缘材料的机械作用小，但粒子整体的比表面积(每单位质量的表面积)大，因此相对于绝缘材料的化学作用(化学性)强。如此，通过并用机械作用强的第1粒子与化学作用强的第2粒子，容易获得提高研磨速度的协同效应。
作为第2粒子的铈化合物，可以举出铈氢氧化物、铈氧化物等。作为第2粒子的铈化合物，能够使用与铈氧化物不同的化合物。从容易提高应去除的绝缘材料的研磨速度的观点考虑，铈化合物可以包含铈氢氧化物。
第2粒子的粒径可以小于第1粒子的粒径。第1粒子及第2粒子的粒径的大小关系能够由复合粒子的SEM图像等进行判别。通常，与粒径大的粒子相比，粒径小的粒子中每单位质量的表面积大，因此反应活性高。另一方面，粒径小的粒子的机械作用(机械研磨力)小于粒径大的粒子。然而，在本实施方式中，即使在第2粒子的粒径小于第1粒子的粒径的情况下，也能够表现出第1粒子及第2粒子的协同效应，能够容易兼顾优异的反应活性及机械作用。
从容易提高应去除的绝缘材料的研磨速度的观点考虑，第1粒子的粒径的下限可以为15nm以上、25nm以上、35nm以上、40nm以上、50nm以上、80nm以上或100nm以上。从容易提高磨粒的分散性的观点及容易抑制对被研磨面造成损伤的观点考虑，第1粒子的粒径的上限可以为1000nm以下、800nm以下、600nm以下、400nm以下、300nm以下、200nm以下或150nm以下。从这些观点考虑，第1粒子的粒径可以为15～1000nm。第1粒子的平均粒径(平均二次粒径)可以在上述范围内。
从容易提高应去除的绝缘材料的研磨速度的观点考虑，第2粒子的粒径的下限可以为1nm以上、2nm以上或3nm以上。从容易提高磨粒的分散性的观点及容易抑制对被研磨面造成损伤的观点考虑，第2粒子的粒径的上限可以为50nm以下、30nm以下、25nm以下、20nm以下、15nm以下或10nm以下。从这些观点考虑，第2粒子的粒径可以为1～50nm。第2粒子的平均粒径(平均二次粒径)可以在上述范围内。
包含第1粒子及第2粒子的复合粒子能够通过使用均化器、纳米粉碎机、球磨机、珠磨机、超声波处理机等使第1粒子与第2粒子接触、使具有相互相反的电荷的第1粒子与第2粒子接触、在粒子的含量少的状态下使第1粒子与第2粒子接触等来获得。第1粒子能够具有负的ζ电位。第2粒子能够具有正的ζ电位。
(添加剂)
本实施方式所涉及的研磨液含有添加剂。在此，“添加剂”是指除磨粒及液态介质以外，研磨液所含有的物质。
[羟基酸成分]
本实施方式所涉及的研磨液含有选自由羟基酸及其盐组成的组中的至少一种羟基酸成分。羟基酸是具有1个以上羧基及1个以上羟基的化合物。羟基酸的盐中，至少一个羧基的氢原子被金属原子(例如碱金属原子)取代。作为羟基酸的盐，可举出钠盐、钾盐等。“羟基”中不包含羧基中的“-OH”。“羟基”可以为醇性羟基及酚性羟基中的任一个。羟基酸成分可以不具有酚性羟基。
从容易抑制过度的凹陷的观点及容易抑制过研磨时的止挡层的过度的研磨的观点考虑，羟基酸成分中的羧基及羧酸盐基的总数(一个分子中的羧基及羧酸盐基的总数)可以在下述范围内。羧基及羧酸盐基的总数可以为1以上。羧基及羧酸盐基的总数可以为3以下或2以下。从这些观点考虑，羧基及羧酸盐基的总数可以为1～3或1～2，也可以为1。
从容易抑制过度的凹陷的观点及容易抑制过研磨时的止挡层的过度的研磨的观点考虑，羟基酸成分中的羟基数(一个分子中的羟基数)可以在下述范围内。羟基数可以为1以上、2以上或3以上。羟基数可以为3以下或2以下。从这些观点考虑，羟基数可以为1～3或1～2，也可以为2。
羟基酸成分可以包含具有1个羧基及1个羟基的化合物，也可以包含具有1个羧基及2个羟基的化合物，也可以包含具有1个羧基及3个羟基的化合物。
作为羟基酸成分，可以举出乙醇酸、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(bicine)、三(羟甲基)甲基甘氨酸(tricine)、酪氨酸、丝氨酸、这些的盐等。从容易抑制过度的凹陷的观点及容易抑制过研磨时的止挡层的过度的研磨的观点考虑，羟基酸成分可以包含选自由乳酸、2,2-双(羟甲基)丙酸、2,2-双(羟甲基)丁酸、三(羟甲基)甲基甘氨酸及这些的盐组成的组中的至少一种。
从容易获得磨粒的优异的分散稳定性的观点、容易抑制过度的凹陷的观点及容易抑制过研磨时的止挡层的过度的研磨的观点考虑，羟基酸成分可以包含选自由脂肪族羟基酸及其盐组成的组中的至少一种。羟基酸成分可以包含选自由包含氮原子的羟基酸及其盐组成的组中的至少一种，也可以包含选自由不包含氮原子的羟基酸及其盐组成的组中的至少一种。
以研磨液的总质量为基准，羟基酸成分的含量可以在下述范围内。从容易抑制过度的凹陷的观点及容易抑制过研磨时的止挡层的过度的研磨的观点考虑，羟基酸成分的含量的下限可以为0.01质量％以上、0.03质量％以上、0.05质量％以上、0.1质量％以上、0.2质量％以上、0.3质量％以上或0.4质量％以上。从容易获得绝缘材料的适当的研磨速度的观点、容易抑制过度的凹陷的观点及容易抑制过研磨时的止挡层的过度的研磨的观点考虑，羟基酸成分的含量的上限可以为5.0质量％以下、2.0质量％以下、1.0质量％以下、0.8质量％以下、0.6质量％以下、0.5质量％以下或0.4质量％以下。从这些观点考虑，羟基酸成分的含量可以为0.01～5.0质量％或0.01～1.0质量％。
羟基酸成分的含量相对于磨粒100质量份可以在下述范围内。从容易抑制过度的凹陷的观点及容易抑制过研磨时的止挡层的过度的研磨的观点考虑，羟基酸成分的含量的下限可以为10质量份以上、50质量份以上、100质量份以上、150质量份以上、200质量份以上、250质量份以上、300质量份以上、350质量份以上或400质量份以上。从容易获得绝缘材料的适当的研磨速度的观点、容易抑制过度的凹陷的观点及容易抑制过研磨时的止挡层的过度的研磨的观点考虑，羟基酸成分的含量的上限可以为1000质量份以下、800质量份以下、600质量份以下、550质量份以下、500质量份以下、450质量份以下或400质量份以下。从这些观点考虑，羟基酸成分的含量可以为10～1000质量份或100～500质量份。
[化合物Z]
本实施方式所涉及的研磨液含有具有可以被取代的烃基x及聚氧亚烷基的化合物(相当于羟基酸成分的化合物除外)作为化合物Z。在化合物Z中，由下述通式(1)表示的Z值为20以上。
Z＝0.1×a2×b/c…(1)
[式(1)中，a表示化合物Z的烃基x的碳原子数，b表示化合物Z中的氧亚烷基的总数，c表示化合物Z的HLB值。]
作为烃基x，能够使用烷基、芳基等1价烃基。从容易抑制过度的凹陷的观点及容易抑制过研磨时的止挡层的过度的研磨的观点考虑，烃基x可以包含选自由烷基及芳基组成的组中的至少一种。“烷基”可以为直链状、支链或环状中的任一个。作为烷基，可以举出癸基、月桂基、鲸蜡基、硬脂基、二十二烷基等。从容易抑制过度的凹陷的观点及容易抑制过研磨时的止挡层的过度的研磨的观点考虑，烷基可以包含饱和烷基。作为芳基，可以举出苯基、取代苯基(苯乙烯化苯基、二苯乙烯化苯基、三苯乙烯化苯基等)、多环苯基(萘基等)等。从容易抑制过度的凹陷的观点及容易抑制过研磨时的止挡层的过度的研磨的观点考虑，化合物Z中的烃基x数可以为1、2或3。
烃基x可以被取代，也可以不被取代。在被取代的烃基中，烃基的至少一个氢原子被取代基取代，可以为包含氮原子等杂原子的基团(例如烷基氨基)。作为取代基，可以举出羟基、烷氧基、羧基、羧酸盐基、氨基等。烃基x不包含构成聚氧亚烷基中的氧亚烷基的烃部分。
烃基x可以直接与聚氧亚烷基键合，也可以经由其他原子与聚氧亚烷基键合。从容易抑制过度的凹陷的观点及容易抑制过研磨时的止挡层的过度的研磨的观点考虑，化合物Z可以包含具有键合有烃基x及聚氧亚烷基的氧原子的化合物，也可以包含具有键合有烃基x及聚氧亚烷基的氮原子的化合物。
烃基x的碳原子数的下限为1以上，从容易抑制过度的凹陷的观点及容易抑制过研磨时的止挡层的过度的研磨的观点考虑，可以为3以上、5以上、8以上、10以上、12以上、15以上、18以上、20以上、21以上、24以上、27以上或30以上。从容易抑制过度的凹陷的观点及容易抑制过研磨时的止挡层的过度的研磨的观点考虑，烃基x的碳原子数的上限可以为50以下、40以下、35以下、30以下、27以下、24以下、21以下或18以下。烃基x的碳原子数可以为1～50、10～40或12～30。化合物Z具有多个烃基x的情况下，烃基x的碳原子数(式(1)的a)表示化合物Z中包含的烃基x的碳原子数的总数。
作为聚氧亚烷基，可以举出聚氧亚乙基、聚氧亚丙基等。从容易抑制过度的凹陷的观点及容易抑制过研磨时的止挡层的过度的研磨的观点考虑，聚氧亚烷基可以包含聚氧亚乙基。从容易抑制过度的凹陷的观点及容易抑制过研磨时的止挡层的过度的研磨的观点考虑，化合物Z中的聚氧亚烷基数可以为1、2或3。
化合物Z中的氧亚烷基的总数(式(1)的b)为化合物Z中包含的氧亚烷基(氧亚乙基、氧亚丙基等)的总数。氧亚烷基的总数的下限为2以上，从容易抑制过度的凹陷的观点及容易抑制过研磨时的止挡层的过度的研磨的观点考虑，可以为3以上、5以上、8以上、10以上、12以上、14以上、15以上、20以上、23以上、25以上、30以上、40以上、50以上、60以上、70以上或80以上。从容易抑制过度的凹陷的观点及容易抑制过研磨时的止挡层的过度的研磨的观点考虑，氧亚烷基的总数的上限可以为100以下、90以下、80以下、70以下、60以下、50以下、40以下、30以下、25以下、23以下、20以下、15以下或14以下。从这些观点考虑，氧亚烷基的总数可以为2～100、10～80或14～80。
化合物Z的HLB值是表示化合物(表面活性剂等)相对于水、油(不溶于水的有机化合物)等的亲和性的指标，能够根据格里芬法并由下述式计算。HLB值为0～20.0的值。HLB值越接近0，亲油性越高，HLB值越接近20.0，亲水性越高。即，HLB值越高，越容易溶于水。
HLB值＝20.0×[(聚氧亚烷的式量的总和)/(化合物的分子量)]
从对水的溶解性优异的观点、容易抑制过度的凹陷的观点及容易抑制过研磨时的止挡层的过度的研磨的观点考虑，化合物Z的HLB值的下限可以为8.0以上、9.0以上、10.0以上、11.0以上、12.0以上、13.0以上、14.0以上、14.5以上、15.0以上、16.0以上、16.5以上、17.0以上、18.0以上或18.5以上。从容易抑制过度的凹陷的观点及容易抑制过研磨时的止挡层的过度的研磨的观点考虑，化合物Z的HLB值的上限可以为19.0以下、18.5以下、18.0以下、17.0以下、16.5以下、16.0以下、15.0以下或14.5以下。从这些观点考虑，化合物Z的HLB值可以为8.0～20.0。
从容易抑制过度的凹陷的观点及容易抑制过研磨时的止挡层的过度的研磨的观点考虑，Z值的下限可以为30以上、40以上、45以上、50以上、80以上、90以上、100以上、120以上、125以上、150以上、200以上、250以上、300以上、350以上或380以上。从容易获得应去除的绝缘材料的优异的研磨速度的观点、容易抑制过度的凹陷的观点及容易抑制过研磨时的止挡层的过度的研磨的观点考虑，Z值的上限可以为1000以下、800以下、700以下、600以下、500以下、400以下或390以下。从这些观点考虑，Z值可以为30～1000或40～1000。
从容易抑制过度的凹陷的观点及容易抑制过研磨时的止挡层的过度的研磨的观点考虑，化合物Z可以包含由下述通式(z1)表示的化合物。从容易抑制过度的凹陷的观点及容易抑制过研磨时的止挡层的过度的研磨的观点考虑，由通式(z1)表示的化合物的烃基x可以为芳基，也可以为具有多个芳香环的芳基。
Figure BDA0003594129510000141
[式(z1)中，A1表示亚烷基，R1表示烃基x，n1表示2以上的整数。]
作为A1的亚烷基，可以举出亚乙基、亚丙基等。R1的烃基x可以满足关于烃基x上述的各特征。n1可以是作为氧亚烷基的总数(式(1)的b)的范围而上述的范围。
从容易抑制过度的凹陷的观点及容易抑制过研磨时的止挡层的过度的研磨的观点考虑，化合物Z可以包含由下述通式(z2)表示的化合物。从容易抑制过度的凹陷的观点及容易抑制过研磨时的止挡层的过度的研磨的观点考虑，由通式(z2)表示的化合物的烃基x可以为烷基。
Figure BDA0003594129510000142
[式(z2)中，A21及A22分别独立地表示亚烷基，R2表示烃基x，n21及n22分别独立地表示2以上的整数。]
作为A21及A22的亚烷基，可以举出亚乙基、亚丙基等。R2的烃基x可以满足关于烃基x上述的各特征。n21及n22的合计可以为作为氧亚烷基的总数(式(1)的b)的范围而上述的范围。
从容易抑制过度的凹陷的观点及容易抑制过研磨时的止挡层的过度的研磨的观点考虑，化合物Z可以包含选自由聚氧亚乙基烷基胺(例如聚氧亚乙基硬脂胺)、聚氧亚乙基二苯乙烯化苯基醚及聚氧亚乙基多环苯基醚组成的组中的至少一种。
从容易抑制过度的凹陷的观点及容易抑制过研磨时的止挡层的过度的研磨的观点考虑，化合物Z可以包含非离子性表面活性剂。离子性表面活性剂(阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性表面活性剂等)为进行电离而成为离子的表面活性剂，与此相反，非离子性表面活性剂为进行电离而不会成为离子的表面活性剂。
从容易抑制过度的凹陷的观点及容易抑制过研磨时的止挡层的过度的研磨的观点考虑，以表面活性剂的总质量(研磨液中包含的表面活性剂的总量)为基准，化合物Z包含非离子性表面活性剂的情况下，化合物Z的含量的下限可以为50质量％以上、70质量％以上、90质量％以上、95质量％以上或99质量％以上。研磨液中包含的表面活性剂可以为实质上由化合物Z构成的方式(以研磨液中包含的表面活性剂的总质量为基准，化合物Z的含量实质上为100质量％的方式)。
以研磨液的总质量为基准，化合物Z的含量的下限可以在下述范围内。从容易抑制过度的凹陷的观点及容易抑制过研磨时的止挡层的过度的研磨的观点考虑，化合物Z的含量的下限可以为0.01质量％以上、0.02质量％以上、0.03质量％以上、0.04质量％以上或0.05质量％以上。从容易获得绝缘材料的适当的研磨速度的观点、容易抑制过度的凹陷的观点及容易抑制过研磨时的止挡层的过度的研磨的观点考虑，化合物Z的含量的上限可以为5.0质量％以下、2.0质量％以下、1.0质量％以下、0.8质量％以下、0.5质量％以下、0.3质量％以下、0.2质量％以下、0.1质量％以下、0.08质量％以下或0.05质量％以下。从这些观点考虑，化合物Z的含量可以为0.01～5.0质量％或0.01～2.0质量％。
化合物Z的含量相对于磨粒100质量份可以在下述范围内。从容易抑制过度的凹陷的观点及容易抑制过研磨时的止挡层的过度的研磨的观点考虑，化合物Z的含量的下限可以为1质量份以上、5质量份以上、10质量份以上、20质量份以上、25质量份以上、30质量份以上、35质量份以上或40质量份以上。从容易获得绝缘材料的适当的研磨速度的观点、容易抑制过度的凹陷的观点及容易抑制过研磨时的止挡层的过度的研磨的观点考虑，化合物Z的含量的上限可以为100质量份以下、80质量份以下、60质量份以下、55质量份以下、50质量份以下、45质量份以下或40质量份以下。从这些观点考虑，化合物Z的含量可以为1～100质量份或10～50质量份。
化合物Z的含量相对于羟基酸成分100质量份可以在下述范围内。从容易抑制过度的凹陷的观点及容易抑制过研磨时的止挡层的过度的研磨的观点考虑，化合物Z的含量的下限可以为1质量份以上、3质量份以上、5质量份以上、8质量份以上、10质量份以上、12质量份以上或12.5质量份以上。从容易获得绝缘材料的适当的研磨速度的观点、容易抑制过度的凹陷的观点及容易抑制过研磨时的止挡层的过度的研磨的观点考虑，化合物Z的含量的上限可以为100质量份以下、80质量份以下、60质量份以下、50质量份以下、30质量份以下、20质量份以下、15质量份以下或12.5质量份以下。从这些观点考虑，化合物Z的含量可以为1～100质量份或5～50质量份。
[任意的添加剂]
本实施方式所涉及的研磨液可以含有羟基酸成分及化合物Z以外的任意的添加剂。作为任意的添加剂，可以举出pH调节剂；不属于化合物Z的表面活性剂；水溶性高分子；氧化剂(例如过氧化氢)；分散剂(例如磷酸系无机盐)等。
在本实施方式所涉及的研磨液中，能够使用pH调节剂调整为期望的pH。作为pH调节剂，可以举出酸成分、碱成分等。作为酸成分，可以举出甘氨酸、丝氨酸、半胱氨酸、谷氨酸、丙氨酸等氨基酸；无机酸；有机酸等。作为碱成分，可以举出氨、氢氧化钠、四甲基氢氧化铵(TMAH)、咪唑、烷醇胺等。为了稳定pH，可以使用缓冲剂。可以通过缓冲液(包含缓冲剂的液体)供给缓冲剂。作为缓冲液，可以举出乙酸盐缓冲液、邻苯二甲酸盐缓冲液等。
作为不属于化合物Z的表面活性剂，可以举出聚氧亚乙基(7)月桂胺、聚氧亚乙基(11)异丙苯基苯基醚等。“水溶性高分子”定义为相对于水100g溶解0.1g以上的高分子。作为水溶性高分子，可以举出聚甘油、聚乙烯醇、聚亚烷基二醇等多元醇；具有季铵碱的丙烯酸酯、聚烯丙基胺盐酸盐、聚乙烯亚胺等阳离子性聚合物等。
本实施方式所涉及的研磨液可以为实质上不含有氧化剂的方式(以研磨液的总质量为基准，氧化剂的含量实质上为0质量％的方式)。以研磨液的总质量为基准，氧化剂的含量的上限可以为0.01质量％以下、0.001质量％以下或0.0001质量％以下。本实施方式所涉及的研磨液可以为不含有选自由具有分支为3个以上的分子结构的支链分子，中心原子为氮原子或碳原子，且在一个分子内包含3个以上的环氧乙烷基的化合物及其盐、以及包含在水溶液中被离子化的1个以上的官能团并且3个以上的环氧乙烷基的化合物及其盐组成的组中的至少一种化合物a的方式。以研磨液的总质量为基准，化合物a的含量的上限可以为0.00001质量％以下(0.1ppm以下)或小于0.00001质量％。
(液态介质)
本实施方式所涉及的研磨液可以含有液态介质。液态介质并无特别限制，可以为去离子水、超纯水等水。液态介质的含量可以为除了其他构成成分的含量的研磨液的余量，并无特别限定。
(pH)
从容易获得优异的磨粒的分散稳定性的观点、容易抑制过度的凹陷的观点及容易抑制过研磨时的止挡层的过度的研磨的观点考虑，本实施方式所涉及的研磨液的pH的下限可以为2.0以上、2.2以上、2.5以上、3.0以上、3.1以上、3.3以上、3.5以上、3.8以上或4.0以上。从容易获得优异的磨粒的分散稳定性的观点、容易抑制过度的凹陷的观点及容易抑制过研磨时的止挡层的过度的研磨的观点考虑，pH的上限可以为6.0以下、5.5以下、5.0以下、小于5.0、4.5以下、4.2以下或4.0以下。从这些观点考虑，研磨液的pH可以为2.0～6.0或2.5～4.5。研磨液的pH定义为液温25℃下的pH。
研磨液的pH能够使用pH计(例如，Yokogawa Electric Corporation制造的ModelPH81(商品名))进行测定。例如，使用标准缓冲液(邻苯二甲酸盐pH缓冲液pH：4.21(25℃)、中性磷酸盐pH缓冲液pH6.86(25℃))进行2点校准后，将电极放入研磨液中，测定在25℃下经过2分钟以上而稳定之后的值。
(保存方法)
本实施方式所涉及的研磨液可以保存为至少包含磨粒、羟基酸成分及化合物Z的单液式研磨液，也可以保存为该研磨液的构成成分分为浆料(第1液)与添加液(第2液)来保存的多液式(例如二液式)的研磨液组。浆料例如至少包含磨粒。添加液例如至少包含羟基酸成分及化合物Z。羟基酸成分、化合物Z及任意的添加剂可以包含在浆料及添加液中的添加液中。研磨液的构成成分可以保存为分成3种液体以上的研磨液组。
在研磨液组中，在研磨前或研磨时，混合浆料及添加液来制作研磨液。单液式研磨液可以保存为减少液态介质的含量的研磨液用储存液，并且在研磨时用液态介质稀释而使用。研磨液组可以保存为减少液态介质的含量的浆料用储存液及添加液用储存液，并且在研磨时用液态介质稀释而使用。
＜研磨方法＞
本实施方式所涉及的研磨方法可以具备使用本实施方式所涉及的研磨液(单液式研磨液)、或使用由本实施方式所涉及的研磨液组中的浆料与添加液混合而获得的研磨液对被研磨面进行研磨的研磨工序。被研磨面可以包含氧化硅，也可以包含氧化硅及氮化硅。
本实施方式所涉及的研磨方法可以为具有绝缘材料及氮化硅的基体的研磨方法，例如可以具备使用本实施方式所涉及的研磨液(单液式研磨液)、或使用由本实施方式所涉及的研磨液组中的浆料与添加液混合而获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。基体例如可以具有包含绝缘材料的部件及包含氮化硅的部件。“相对于材料B选择性地研磨材料A”是指在相同研磨条件下，材料A的研磨速度高于材料B的研磨速度。
本实施方式所涉及的研磨方法可以为具有包含氮化硅的第1部件、包含绝缘材料并且配置于第1部件上的第2部件的基体的研磨方法。研磨工序可以具有使用本实施方式所涉及的研磨液(单液式研磨液)、或使用由本实施方式所涉及的研磨液组中的浆料与添加液混合而获得的研磨液研磨第2部件直到第1部件露出的工序。研磨工序可以具有在第1部件露出之后使用本实施方式所涉及的研磨液(单液式研磨液)、或使用由本实施方式所涉及的研磨液组中的浆料与添加液混合而获得的研磨液研磨第1部件及第2部件的工序。
在研磨工序中，例如，能够在将具有被研磨材料的基体的该被研磨材料按压在研磨平台的研磨垫(研磨布)的状态下，向被研磨材料与研磨垫之间供给研磨液，使基体与研磨平台相对移动而对被研磨材料的被研磨面进行研磨。在研磨工序中，例如能够通过研磨去除被研磨材料的至少一部分。
作为研磨对象即基体，可以举出被研磨基板等。作为被研磨基板，例如可以举出在与半导体元件制造相关的基板(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，可以举出氧化硅等绝缘材料(相当于止挡层材料的材料除外)；氮化硅等止挡层材料等。被研磨材料可以为单一材料，也可以为多个材料。多个材料露出到被研磨面的情况下，能够将这些视为被研磨材料。被研磨材料可以为膜状(被研磨膜)，也可以为氧化硅膜、氮化硅膜等。
用研磨液对形成于这种基板上的被研磨材料(例如氧化硅等绝缘材料)进行研磨，来去除多余的部分，由此能够消除被研磨材料的表面的凹凸，以获得遍及被研磨材料的整个表面平滑的面。本实施方式所涉及的研磨液可以用于研磨包含氧化硅的被研磨面，也可以用于研磨包含氧化硅及氮化硅的被研磨面。
在本实施方式中，能够对具有至少在表面包含氧化硅的绝缘材料、配置于绝缘材料的底层的止挡层(研磨停止层)及配置于止挡层下方的基板(半导体基板等)的基体中的绝缘材料进行研磨。构成止挡层的止挡层材料可以为作为研磨速度低于绝缘材料的材料的氮化硅。
作为通过本实施方式所涉及的研磨液被研磨的被研磨材料的制作方法，可以举出低压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，作为一例举出基体(例如，具有形成于半导体基板上的绝缘材料的基体)的研磨方法，对本实施方式所涉及的研磨方法进行说明。在本实施方式所涉及的研磨方法中，作为研磨装置，能够使用如下一般的研磨装置，该研磨装置具有：支架，能够保持具有被研磨面的基体；及研磨平台，能够贴附研磨垫。在支架及研磨平台上分别安装有能够改变转速的马达等。作为研磨装置，例如能够使用APPLIED MATERIALS公司制造的研磨装置：MIRRA。
作为研磨垫，能够使用一般的无纺布、发泡体、非发泡体等。作为研磨垫的材质，可以举出聚氨酯、丙烯酸树脂、聚酯、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(商品名)及芳纶)、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、环氧树脂等树脂等。从容易获得优异的研磨速度及平坦性的观点考虑，作为研磨垫的材质，可以为选自由发泡聚氨酯及非发泡聚氨酯组成的组中的至少一种。可以对研磨垫实施如积存研磨液的槽加工。
研磨条件并无限制，研磨平台的旋转速度的上限可以为200rpm(rpm＝min-1)以下，以使基体不会飞出去，从容易充分抑制研磨损伤的产生的观点考虑、施加到基体的研磨压力(加工负荷)的上限可以为15psi(103kPa)以下。在进行研磨的期间，可以使用泵等连续地向研磨垫供给研磨液。该供给量并无限制，但研磨垫的表面可以始终被研磨液覆盖。
研磨结束后的基体可以在流水中彻底清洗，以去除附着于基体的粒子。清洗时，除了纯水以外，也可以并用稀氢氟酸或氨水，为了提高清洗效率可以使用刷子。清洗后，可以使用旋转干燥器等，掸落附着于基体的水滴后使基体干燥。
本实施方式也能够用于前金属绝缘材料的研磨。作为前金属绝缘材料，可以举出氧化硅、磷硅酸盐玻璃、硼磷硅酸盐玻璃、氟氧化硅、氟化非晶碳等。
本实施方式也能够适用于氧化硅等绝缘材料以外的材料。作为这种材料，可以举出Hf系、Ti系、Ta系氧化物等高介电常数材料；硅、非晶硅、SiC、SiGe、Ge、GaN、GaP、GaAs、有机半导体等半导体材料；GeSbTe等相变材料；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。
本实施方式不仅能够适用于膜状的研磨对象，还能够适用于由玻璃、硅、SiC、SiGe、Ge、GaN、GaP、GaAs、蓝宝石、塑胶等构成的各种基板。
本实施方式不仅使用于半导体元件的制造中，还能够使用于TFT、有机EL等的图像显示装置；光掩模、透镜、棱镜、光纤、单晶闪烁器等光学组件；光开关元件、光波导等光学元件；固体激光、蓝色激光LED等发光元件；磁盘、磁头等磁存储装置等的制造中。
本实施方式所涉及的组件的制造方法具备将通过本实施方式所涉及的研磨方法被研磨的基体单片化的单片化工序。单片化工序例如可以为切割通过本实施方式所涉及的研磨方法被研磨的晶片(例如半导体晶片)以获得芯片(例如半导体芯片)的工序。本实施方式所涉及的组件的制造方法可以具备在单片化工序之前通过本实施方式所涉及的研磨方法对基体进行研磨的工序。本实施方式所涉及的组件例如为芯片(例如半导体芯片)。本实施方式所涉及的组件为通过本实施方式所涉及的组件的制造方法获得的组件。本实施方式所涉及的电子器件具备本实施方式所涉及的组件。
实施例
以下，根据实施例对本发明进行具体说明。但是，本发明并不限定于下述实施例。
＜含有磨粒的浆料的准备＞
(浆料A)
[铈氧化物浆料的制备]
通过混合铈氧化物粒子及Wako Pure Chemical Corporation制造的商品名：磷酸二氢铵(分子量：97.99)，制备了含有5.0质量％(固体成分含量)的铈氧化物粒子(第1粒子)的铈氧化物浆料(pH：7)。以铈氧化物粒子的总量为基准，磷酸二氢铵的调配量调整为1质量％。
在MicrotracBEL Corp.制造的商品名：Microtrac MT3300EXII内投入适量的铈氧化物浆料，并测定了铈氧化物粒子的平均粒径。获得了所显示的平均粒径值作为平均粒径(平均二次粒径)。铈氧化物浆料中的铈氧化物粒子的平均粒径为145nm。
在Beckman Coulter,Inc.制造的商品名：DelsaNano C内投入适量的铈氧化物浆料，并在25℃下进行了2次测定。获得了所显示的ζ电位的平均值作为ζ电位。铈氧化物浆料中的铈氧化物粒子的ζ电位为-55mV。
[铈氢氧化物浆料的制备]
{铈氢氧化物的合成}
通过混合480g的Ce(NH4)2(NO3)6的50质量％水溶液(NIHON KAGAKU SANGYO CO.,LTD.制造、商品名：CAN50液)与7450g的纯水而获得了溶液。接着，通过一边搅拌该溶液，一边以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)，获得了包含铈氢氧化物的沉淀物。在温度20℃、搅拌速度500min-1下进行了铈氢氧化物的合成。使用叶片部全长5cm的3叶式斜桨进行了搅拌。
对上述沉淀物(包含铈氢氧化物的沉淀物)进行离心分离(4000min-1、5分钟)后，利用倾析法去除液相，由此实施了固液分离。混合通过固液分离获得的粒子10g及水990g后，利用超声波清洗机使粒子分散于水中，由此制备了含有铈氢氧化物粒子(第2粒子)的铈氢氧化物浆料(粒子的含量：1.0质量％)。
{平均粒径的测定}
使用Beckman Coulter,Inc.制造、商品名：N5，并按如下工序测定了铈氢氧化物浆料中的铈氢氧化物粒子的平均粒径(平均二次粒径)，其结果为10nm。首先，将约1mL的包含1.0质量％的鈰氢氧化物粒子的测定样品(鈰氢氧化物浆液。水分散液)放入1cm见方的池中之后，并将池设置在N5内。作为N5的软件的测定样品信息，将折射率设定为1.333，并且将粘度设定为0.887mPa·s后，在25℃下进行测定，并读取了作为单峰平均尺寸(Unimodal SizeMean)显示的值。
{ζ电位的测定}
在Beckman Coulter,Inc.制造的商品名：DelsaNano C内投入适量的铈氢氧化物浆料后，并在25℃下进行了2次测定。获得了所显示的ζ电位的平均值作为ζ电位。铈氢氧化物浆料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}
采取适量的铈氢氧化物浆料，进行真空干燥而分离铈氢氧化物粒子后，用纯水充分清洗而获得了试样。关于所获得的试样，进行基于FT-IR ATR法的测定的结果，除了基于氢氧化物离子(OH-)的峰以外，还观测到基于硝酸离子(NO3 -)的峰。并且，关于相同试样，进行了针对氮的XPS(N-XPS)测定的结果，未观测到基于NH4 +的峰，而观测到基于硝酸离子的峰。从这些结果确认到，铈氢氧化物粒子含有至少一部分具有与铈元素键合的硝酸离子的粒子。并且，由于铈氢氧化物粒子的至少一部分中含有具有与铈元素键合的氢氧化物离子的粒子，因此确认到铈氢氧化物粒子含有铈氢氧化物。从这些结果确认到，铈的氢氧化物包含与铈元素键合的氢氧化物离子。
[浆料A的制备]
使用2片叶片的搅拌叶片，一边以300rpm的转速进行搅拌，一边混合上述铈氢氧化物浆料20g及去离子水1940g，由此获得了混合液。接着，一边搅拌该混合液，一边混合上述铈氧化物浆料40g后，使用SND Company Limited制造的超声波清洗机(装置名称：US-105)一边照射超声波一边进行搅拌，由此制备了含有包含铈氧化物粒子及与该铈氧化物粒子接触的铈氢氧化物粒子的复合粒子的浆料A。
(浆料B)
通过混合铈氧化物粒子与乙酸(分子量：60.05)，制备了含有5.0质量％(固体成分含量)的铈氧化物粒子的浆料B(pH：4)。以铈氧化物粒子的总量为基准，乙酸的调配量调整为1质量％。
在MicrotracBEL Corp.制造的商品名：Microtrac MT3300EXII内投入适量的浆料B，并测定了铈氧化物粒子的平均粒径。获得了所显示的平均粒径值作为平均粒径(平均二次粒径)。浆料B中的铈氧化物粒子的平均粒径为140nm。
＜CMP用研磨液的制备＞
(实施例1)
通过混合上述浆料A、2,2-双(羟甲基)丁酸(羟基酸成分)、聚氧亚乙基硬脂胺(NOFCORPORATION制造、商品名：NYMEEN S-220、烃基的碳原子数a：18、氧亚烷基的总数：20、HLB值：15.4)、丙氨酸(pH调节剂、pI＝6.00)、去离子水，获得了以CMP用研磨液的总质量为基准，含有磨粒0.10质量％、羟基酸成分0.40质量％、聚氧亚乙基硬脂胺0.05质量％及丙氨酸0.09质量％的CMP用研磨液(pH：4.0)。CMP用研磨液中，作为磨粒，含有包含铈氧化物粒子及与该铈氧化物粒子接触的铈氢氧化物粒子的复合粒子，且铈氧化物粒子与铈氢氧化物粒子的质量比为10：1(铈氧化物：铈氢氧化物)。CMP用研磨液中，作为磨粒，除了上述复合粒子以外，还含有不与铈氧化物粒子接触的铈氢氧化物粒子(游离粒子)。
(实施例2)
将聚氧亚乙基硬脂胺变更为聚氧亚乙基多环苯基醚(Nippon Nyukazai Co.,Ltd.制造、商品名：N-714、烃基的碳原子数a：30、氧亚烷基的总数：14、HLB值：15.0)，除此以外，以与实施例1相同的方式，制备了含有复合粒子及游离粒子的CMP用研磨液(pH：4.0)。
(实施例3)
将聚氧亚乙基硬脂胺变更为聚氧亚乙基多环苯基醚(Nippon Nyukazai Co.,Ltd.制造、商品名：N-723、烃基的碳原子数a：30、氧亚烷基的总数：23、HLB值：16.6)，除此以外，以与实施例1相同的方式，制备了含有复合粒子及游离粒子的CMP用研磨液(pH：4.0)。
(实施例4)
将聚氧亚乙基硬脂胺变更为聚氧亚乙基多环苯基醚(Nippon Nyukazai Co.,Ltd.制造、商品名：N-780、烃基的碳原子数a：30、氧亚烷基的总数：80、HLB值：18.9)，除此以外，以与实施例1相同的方式，制备了含有复合粒子及游离粒子的CMP用研磨液(pH：4.0)。
(实施例5)
将2,2-双(羟甲基)丁酸变更为三(羟甲基)甲基甘氨酸，且将聚氧亚乙基硬脂胺变更为聚氧亚乙基多环苯基醚(Nippon Nyukazai Co.,Ltd.制造、商品名：N-780)，除此以外，以与实施例1相同的方式，制备了含有复合粒子及游离粒子的CMP用研磨液(pH：4.0)。
(实施例6)
将2,2-双(羟甲基)丁酸变更为乳酸，且将聚氧亚乙基硬脂胺变更为聚氧亚乙基多环苯基醚(Nippon Nyukazai Co.,Ltd.制造、商品名：N-780)，除此以外，以与实施例1相同的方式，制备了含有复合粒子及游离粒子的CMP用研磨液(pH：4.0)。
(实施例7)
将浆料A变更为浆料B，且将聚氧亚乙基硬脂胺变更为聚氧亚乙基多环苯基醚(Nippon Nyukazai Co.,Ltd.制造、商品名：N-780)，除此以外，以与实施例1相同的方式，制备了CMP用研磨液(磨粒(铈氧化物粒子)的含量：0.10质量％、pH：4.0)。
(比较例1)
将聚氧亚乙基硬脂胺变更为聚氧亚乙基单苯醚(TAKEMOTO OIL&FAT CO.,LTD制造、商品名：PIONIN 6140、烃基的碳原子数a：6、氧亚烷基的总数：10、HLB值：16.4)，除此以外，以与实施例1相同的方式，制备了CMP用研磨液(pH：4.0)。
(比较例2)
将聚氧亚乙基硬脂胺变更为聚氧亚乙基异丙苯基苯基醚(Nippon Nyukazai Co.,LTd.制造、商品名：CMP-11、烃基的碳原子数a：15、氧亚烷基的总数：11、HLB值：13.6)，除此以外，以与实施例1相同的方式，制备了CMP用研磨液(pH：4.0)。
(比较例3)
将聚氧亚乙基硬脂胺变更为聚氧亚乙基月桂胺(NOF CORPORATION制造、商品名：NYMEEN L-207、烃基的碳原子数a：12、氧亚烷基的总数：7、HLB值：12.5)，除此以外，以与实施例1相同的方式，制备了CMP用研磨液(pH：4.0)。
(比较例4)
将聚氧亚乙基硬脂胺变更为聚氧亚乙基烷基醚(Nippon Nyukazai Co.,LTd.制造、商品名：N-2308、烃基的碳原子数a：12、氧亚烷基的总数：8、HLB值：13.2)，除此以外，以与实施例1相同的方式，制备了CMP用研磨液(pH：4.0)。
(比较例5)
将聚氧亚乙基硬脂胺变更为聚氧亚乙基三羟甲基丙烷醚(Nippon Nyukazai Co.,Ltd.制造、商品名：TMP-60、烃基的碳原子数a：0、氧亚烷基的总数：24、HLB值：15.2)，除此以外，以与实施例1相同的方式，制备了CMP用研磨液(pH：4.0)。
(比较例6)
不添加2,2-双(羟甲基)丁酸而增加了去离子水的调配量，除此以外，以与实施例1相同的方式，制备了CMP用研磨液(pH：4.0)。
＜ζ电位的测定＞
在Beckman Coulter,Inc.制造的商品名：DelsaNano C内投入适量的CMP用研磨液后，并在25℃下进行了2次测定。获得了所显示的ζ电位的平均值作为ζ电位。在所有实施例及比较例中，CMP用研磨液中的磨粒的ζ电位为正。
＜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了研磨。
研磨装置：MIRRA-3400(Applied Materials Inc制造)
CMP用研磨液流量：200mL/min
被研磨基板：下述无图形晶片及图案晶片
研磨垫：具有闭孔泡沫的发泡聚氨酯树脂(ROHM AND HAAS ELECTRONICMATERIALS CMP INC制造、型号IC1010)
研磨压力：3.0psi
被研磨基板与研磨平台的转速：被研磨基板/研磨平台＝90/87rpm
研磨时间：
(无图形晶片)1min
使用上述CMP用研磨液，对进行研磨至(图案晶片)氮化硅膜露出的后述的晶片追加研磨(过研磨)了研磨量为20nm及40nm的量。进行了此时的残留阶梯差量(凹陷)及氮化硅膜的研磨量的确认。
晶片的清洗：CMP处理后，一边施加超声波一边用水进行清洗后，使用旋转干燥器进行干燥。
[无图形晶片]
作为无图形晶片，使用了在硅基板上具有利用等离子体CVD法形成的厚度2μm的氧化硅膜的被研磨基板。
[图案晶片]
作为形成有模拟图案的图案晶片，使用了SEMATECH制造、864晶片(商品名、直径：200mm)。该图案晶片是通过将氮化硅膜作为止挡层(止挡层膜)层叠于硅基板上后，在曝光工序中形成沟槽，以填埋止挡层及沟槽的方式将氧化硅膜(SiO2膜)作为绝缘膜层叠于硅基板及氮化硅膜上而获得的晶片。氧化硅膜通过HDP(High Density Plasma：高密度等离子体)法成膜。
作为图案晶片，使用了具有线(凸部)&空间(凹部)的间距为50μm且凸部图案密度为50％的部分的晶片。线&空间是模拟的图案，且是由作为凸部的止挡层膜遮掩的Active部及形成有作为凹部的槽的Trench部交替排列的图案。例如，“线&空间的间距为50μm”是指线部与空间部的宽度的合计为50μm。并且，例如，“线&空间的间距为50μm，且凸部图案密度为50％”是指凸部宽度：25μm和凹部宽度：25μm交替排列的图案。
评价图案晶片的研磨时，使用了通过使用具有自停止性(模拟图案的残留阶梯差量变小时，研磨速度下降的特性)的公知的CMP用研磨液对上述晶片进行研磨，而残留阶梯差量成为30nm左右的状态的晶片。具体而言，使用了利用以1:1.2:7.8的比率调配了Hitachi Chemical Company,Ltd.制造的HS-8005-D4(商品名)、Hitachi ChemicalCompany,Ltd.制造的HS-7303GP(商品名)及水的研磨液，研磨至50μm间距、50％密度图案中的凸部的氮化硅膜露出的状态的晶片。
[无图形晶片的评价(研磨速度)]
关于在上述条件下进行研磨及清洗的被研磨基板，由下述式求出了被研磨膜(氧化硅膜)的研磨速度。另外，研磨前后的被研磨膜的膜厚差使用光干涉式膜厚测定装置(Filmetrics,INC.制造、商品名：F80)求出。将测定结果示于表1及表2中。
研磨速度(RR)＝(研磨前后的被研磨膜的膜厚差[nm])/(研磨时间[min])
[图案晶片的评价]
测定在上述条件下进行研磨及清洗的图案晶片的凸部(50μm间距、50％密度图案中的凸部)的氮化硅膜的残留膜厚、以及凹部的氧化硅膜的残留膜厚，并由下述式求出了残留阶梯差量。式中，“350nm+氮化硅膜的残留膜厚[nm]”表示凸部的膜厚。将残留阶梯差量为12nm以下的情况判断为良好。并且，利用氮化硅膜的初始膜厚与研磨后的膜厚的差量(残留膜厚)，由下述式求出了氮化硅膜的研磨量。研磨前后的各被研磨膜的膜厚使用光干涉式膜厚测定装置(Nanometrics Inc制造、商品名：Nanospec AFT-5100)求出。将测定结果示于表1及表2中。
残留阶梯差量＝(350nm+氮化硅膜的残留膜厚[nm])-(凹部的氧化硅膜的残留膜厚[nm])
氮化硅膜的研磨量＝1500nm-凸部的氮化硅膜的残留膜厚[nm]
[表1]
Figure BDA0003594129510000281
[表2]
Figure BDA0003594129510000282

Claims (17)

1.一种研磨液，其含有磨粒、选自由羟基酸及其盐组成的组中的至少一种羟基酸成分及化合物Z，
所述化合物Z具有可以被取代的烃基及聚氧亚烷基，
由下述通式(1)表示的Z值为20以上，
Z＝0.1×a2×b/c…(1)
式(1)中，a表示所述烃基的碳原子数，b表示所述化合物Z中的氧亚烷基的总数，c表示所述化合物Z的HLB值。
2.根据权利要求1所述的研磨液，其中，
所述磨粒的ζ电位为正。
3.根据权利要求1或2所述的研磨液，其中，
所述磨粒包含铈氧化物。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的研磨液，其中，
所述磨粒包含铈氢氧化物。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的研磨液，其中，
所述羟基酸成分中的羧基及羧酸盐基的总数为1。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的研磨液，其中，
所述羟基酸成分中的羟基数为1～2。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的研磨液，其中，
所述羟基酸成分中的羟基数为2以上。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的研磨液，其中，
所述化合物Z的HLB值为8.0以上。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的研磨液，其中，
所述化合物Z包含由下述通式(z1)表示的化合物，
Figure FDA0003594129500000011
式(z1)中，A1表示亚烷基，R1表示所述烃基，n1表示2以上的整数。
10.根据权利要求9所述的研磨液，其中，
由所述通式(z1)表示的化合物的所述烃基为具有多个芳香环的芳基。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的研磨液，其中，
所述化合物Z包含具有键合有所述烃基及所述聚氧亚烷基的氮原子的化合物。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的研磨液，其中，
所述化合物Z包含由下述通式(z2)表示的化合物，
Figure FDA0003594129500000021
式(z2)中，A21及A22分别独立地表示亚烷基，R2表示所述烃基，n21及n22分别独立地表示2以上的整数。
13.根据权利要求12所述的研磨液，其中，
由所述通式(z2)表示的化合物的所述烃基为烷基。
14.一种研磨液组，其中，
权利要求1至13中任一项所述的研磨液的构成成分分为第1液与第2液来保存，所述第1液包含所述磨粒，所述第2液包含所述羟基酸成分及所述化合物Z。
15.一种研磨方法，其具备使用权利要求1至13中任一项所述的研磨液、或使用由权利要求14所述的研磨液组中的所述第1液与所述第2液混合而获得的研磨液对被研磨面进行研磨的研磨工序。
16.根据权利要求15所述的研磨方法，其中，
所述被研磨面包含氧化硅。
17.根据权利要求16所述的研磨方法，其中，
所述被研磨面进一步包含氮化硅。
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