TW201610127A - Cmp用研磨液及使用其的研磨方法 - Google Patents

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Abstract

本發明的CMP用研磨液含有研磨粒、第一添加劑、第二添加劑、及水，所述第一添加劑為下述通式（1）所示的4-吡喃酮系化合物，所述第二添加劑為具有酸性官能基及鹼性官能基的化合物。 [化1]□[式中，X11 、X12 及X13 分別獨立地為氫原子或一價取代基。]

Description

CMP用研磨液及使用其的研磨方法
本發明是有關於一種用於化學機械研磨（Chemical Mechanical Polishing，CMP）的CMP用研磨液、及使用其的研磨方法。本發明例如是有關於用以研磨半導體晶圓材料的CMP用研磨液、及使用其的研磨方法。本發明特別是有關於用以研磨設置於半導體晶圓的表面的氧化矽的CMP用研磨液、及使用其的研磨方法。
在半導體製造的領域中，隨著超大規模積體電路（Large-Scale Integration，LSI）裝置的高性能化，在先前技術的延伸線上的微細化技術中，兼顧高積體化及高速化已達到極限。因此，正在開發進行半導體元件的微細化、且在垂直方向亦高積體化的技術、亦即將配線多層化的技術。
在製造將配線多層化的裝置的製程中，最重要的技術之一有CMP技術。CMP技術是藉由化學氣相蒸鍍（Chemical Vapor Deposition，CVD）等在基板上形成薄膜後，將其表面平坦化的技術。例如為了確保微影的焦點深度，而藉由CMP的處理不可或缺。若在基板表面存在凹凸，則產生如下異常：曝光步驟中的對焦無法進行、或無法充分形成微細的配線結構等。CMP技術在裝置的製造過程中亦應用於：藉由電漿氧化物材料（BPSG、HDP-SiO2 、p-TEOS等）的研磨而形成元件分離區域的步驟；形成層間絕緣材料的步驟；或在將包含氧化矽的構件（例如氧化矽膜）嵌入至金屬配線後將插塞（例如Al-Cu插塞）平坦化的步驟等。
CMP通常使用可在研磨墊上供給研磨液的裝置而進行。藉由一邊在基板表面與研磨墊之間供給研磨液，一邊將基板擠壓於研磨墊，而將基板表面研磨。在CMP技術中，高性能的研磨液為要素技術之一，至今為止開發了各種研磨液。
然而，在基板上形成元件分離區域的步驟中，以預先在基板表面設置槽，並將所述槽填埋的方式，藉由CVD等形成無機絕緣材料（例如氧化矽）。然後，藉由利用CMP將無機絕緣材料的表面平坦化，而形成元件分離區域。於在表面設置有槽等元件分離結構的基板上形成無機絕緣材料時，在無機絕緣材料的表面亦產生與元件分離結構的凹凸對應的凹凸。在具有凹凸的表面的研磨中，凸部優先被除去，另一方面，凹部緩慢地被除去，藉此進行表面的平坦化。
為了提高半導體生產的製程範圍及良率，較佳為在晶圓面內儘可能均勻且高速地除去形成於基板上的無機絕緣材料的不需要的部分。例如為了應對元件分離區域的窄幅化，而採用淺溝槽隔離（Shallow Trench Isolation，STI）時，要求以高的研磨速度去除設置於基板上的無機絕緣材料的階差及不需要的部分。
通常，存在將無機絕緣材料的研磨處理分為兩個階段，來謀求生產效率的提高的情況。在第一步驟（粗加工步驟）中，高速地除去設置於基板上的無機絕緣材料。在第二步驟（精加工步驟）中，以成為任意的厚度的方式對無機絕緣材料進行精加工。
已知各種用以除去無機絕緣材料（例如氧化矽）的CMP用研磨液。例如，作為第一步驟（粗加工步驟）中可使用的研磨液，已知含有具有特定化學結構的化合物的研磨液（例如參照下述專利文獻1）。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2010/067844號
[發明所欲解決之課題]
近年來，在第一步驟中，不僅要求對無機絕緣材料的高的研磨速度，而且要求高的階差除去性。特別是在將對無機絕緣材料的CMP分為兩個階段以上時，在第一步驟中階差除去性較研磨速度優先。另外，階差除去性可藉由凸部表面具有無機絕緣材料的圖案晶圓中的所述無機絕緣材料（凸部表面）的研磨量（研磨速度）相對於表面具有無機絕緣材料的毯覆式晶圓中的所述無機絕緣材料的研磨量（研磨速度）的比率（圖案晶圓中的研磨量/毯覆式晶圓中的研磨量）進行評價。在所述比率高時，圖案晶圓中的凸部表面的無機絕緣材料的除去率高，可優先除去階差。
但是，若僅使用對無機絕緣材料的研磨速度高的CMP用研磨液，則有階差除去性低的情況。階差除去性的降低除了會使第二步驟中的無機絕緣材料的除去時間增加而導致產量惡化外，還會使研磨後的平坦性降低。若研磨後的平坦性降低，則無法確保微影的焦點深度而難以形成裝置。
本發明欲解決所述課題，目的是提供一種可兼顧對無機絕緣材料的高的研磨速度及階差除去性的CMP用研磨液、及使用其的研磨方法。 [解決課題之手段]
本發明者等人為了解決所述課題，而對在CMP用研磨液中所調配的添加劑反覆進行努力研究。本發明者等人使用各種有機化合物作為添加劑而製備大量的CMP用研磨液。使用所述CMP用研磨液對無機絕緣材料進行研磨，並進行研磨速度及階差除去性的評價。其結果發現，使用具有特定化學結構的4-吡喃酮系化合物、及具有酸性官能基及鹼性官能基的化合物作為添加劑，對於兼顧對無機絕緣材料的高的研磨速度及階差除去性有效，從而完成了本發明。
本發明的CMP用研磨液含有研磨粒、第一添加劑、第二添加劑、及水，所述第一添加劑為下述通式（1）所示的4-吡喃酮系化合物，所述第二添加劑為具有酸性官能基及鹼性官能基的化合物。 [化1][式中，X11 、X12 及X13 分別獨立地為氫原子或一價取代基。]
根據本發明的CMP用研磨液，可兼顧對無機絕緣材料的高的研磨速度及階差除去性。發揮所述效果的因素未必明瞭，但推測，藉由使用具有特定化學結構的4-吡喃酮系化合物作為第一添加劑，而CMP用研磨液與無機絕緣材料的相互作用變大，其結果是研磨速度變高。另外推測，藉由使用具有酸性官能基及鹼性官能基的化合物作為第二添加劑（與第一添加劑併用），而第二添加劑的所述官能基與無機絕緣材料反應，藉此產生強的荷重相關性。藉此推測，強力施加荷重的階差凸部的除去性變高，其結果是階差除去性變高。
如上所述般，本發明的CMP用研磨液由於具有可兼顧高的研磨速度及高的階差除去性的特點，因此適合於具有凹凸的無機絕緣材料的研磨。另外，本發明的CMP用研磨液具有以下優點：即便在對利用先前的CMP用研磨液而相對較難除去階差的半導體材料進行研磨的情況下，亦可兼顧高的研磨速度及高的階差除去性。例如如具有記憶體單元（memory cell）的半導體基板般，即便在對具有T字形狀或格子形狀的凹部或凸部的表面的無機絕緣材料進行研磨的情況下，亦可兼顧高的研磨速度及高的階差除去性。
根據所述含有第一添加劑的CMP用研磨液，除了可達成對無機絕緣材料的高的研磨速度外，還可抑制研磨粒的凝聚。發揮出所述效果的因素未必明瞭，但推測，具有所述特定結構的4-吡喃酮系化合物雖然是可增大CMP用研磨液與無機絕緣材料的相互作用的添加劑，但並無減弱研磨粒彼此的靜電斥力等斥力的效果，因此可抑制研磨粒的凝聚。
第一添加劑較佳為選自由3-羥基-2-甲基-4-吡喃酮、5-羥基-2-(羥基甲基)-4-吡喃酮、及2-乙基-3-羥基-4-吡喃酮所組成的組群的至少一種。藉此，可獲得更高的研磨速度。
第二添加劑的酸性官能基較佳為磺酸基。另外，第二添加劑的鹼性官能基較佳為胺基。所述情況下，可容易獲得高的階差除去性。就同樣的觀點而言，第二添加劑更佳為選自由胺基磺酸及胺基苯磺酸所組成的組群的至少一種。
相對於所述CMP用研磨液100質量份，第一添加劑的含量較佳為0.001質量份～5質量份。藉此，可更有效率地獲得研磨速度的提高效果。
相對於所述CMP用研磨液100質量份，第二添加劑的含量較佳為0.0001質量份～1質量份。藉此，可更有效率地獲得對具有凹凸的基板（例如半導體基板）的階差凸部的除去性的提高效果。
研磨粒較佳為包含鈰系化合物。鈰系化合物較佳為氧化鈰。
本發明的CMP用研磨液可用於對無機絕緣材料進行研磨。即，本發明提供一種所述CMP用研磨液在表面具有無機絕緣材料的基板的研磨中的應用。
本發明提供一種使用所述CMP用研磨液的研磨方法。即，本發明的研磨方法是對表面具有無機絕緣材料的基板進行研磨的研磨方法，且包括如下的步驟：在將本發明的CMP用研磨液供給至無機絕緣材料與研磨墊之間的狀態下，藉由研磨墊對無機絕緣材料進行研磨。根據此種研磨方法，可兼顧對無機絕緣材料的高的研磨速度及階差除去性。另外，由於不大幅依存於研磨對象的基板的表面形狀而達成高的研磨速度，因此所述研磨方法適合於無機絕緣材料的粗加工、及具有記憶體單元的半導體基板的研磨。 [發明的效果]
根據本發明，可兼顧對無機絕緣材料（例如氧化矽）的高的研磨速度及階差除去性。特別是根據本發明，可兼顧對具有凹凸的無機絕緣材料的高的研磨速度及階差除去性。根據本發明，可提供CMP用研磨液在半導體晶圓材料的研磨中的應用。根據本發明，可提供CMP用研磨液在無機絕緣材料的研磨中的應用。根據本發明，可提供CMP用研磨液在氧化矽的研磨中的應用。根據本發明，可提供CMP用研磨液在表面具有無機絕緣材料的基板的研磨中的應用。根據本發明，可提供CMP用研磨液在設置於半導體晶圓的表面的氧化矽的研磨中的應用。根據本發明，可提供CMP用研磨液在具有凹凸的無機絕緣材料的研磨中的應用。根據本發明，可提供CMP用研磨液在具有記憶體單元的半導體基板的研磨中的應用。根據本發明，可提供CMP用研磨液在具有T字形狀或格子形狀的凹部或凸部的表面的無機絕緣材料的研磨中的應用。
以下，對本發明的實施形態進行詳細地說明。另外，在本說明書中，使用「～」表示的數值範圍表示包含「～」的前後所記載的數值分別作為最小值及最大值的範圍。另外，關於組成物中的各成分的含量，於在組成物中存在多種相當於各成分的物質時，只要無特別說明，是指組成物中所存在的所述多種物質的合計量。
＜CMP用研磨液＞ 本實施形態的CMP用研磨液的特徵在於：其含有研磨粒（研磨粒子）、第一添加劑、第二添加劑、及水，第一添加劑為4-吡喃酮系化合物，第二添加劑為具有酸性官能基及鹼性官能基的化合物。以下，對CMP用研磨液的製備中所使用的各成分等進行說明。
（研磨粒） 研磨粒例如可包含：鈰系化合物、氧化鋁、二氧化矽、二氧化鈦、氧化鋯、氧化鎂、莫來石（mullite）、氮化矽、α-賽隆（α-sialon）、氮化鋁、氮化鈦、碳化矽、碳化硼等。作為所述研磨粒的構成成分，可單獨使用一種，亦可併用兩種以上。所述中，就可良好地發揮出第一添加劑及第二添加劑的添加效果、且更高地兼顧對具有凹凸的無機絕緣材料（例如氧化矽）的高的研磨速度及階差除去性的觀點而言，較佳為鈰系化合物。
使用包含鈰系化合物的研磨粒的CMP用研磨液具有如下特點：研磨面（是指研磨後的表面。以下相同）所產生的研磨損傷相對較少。先前，就容易達成對無機絕緣材料（例如氧化矽）的高的研磨速度的觀點而言，廣泛使用包含二氧化矽粒子的CMP用研磨液作為研磨粒。但是，使用二氧化矽粒子的CMP用研磨液通常有在研磨面容易產生研磨損傷的課題。在具有配線寬度為45 nm世代以後的微細圖案的裝置中，有即便是如先前不成為問題的微細的損傷，亦會對裝置的可靠性造成影響的擔憂。
另外，使用包含鈰系化合物的研磨粒的先前的CMP用研磨液，與使用二氧化矽粒子的CMP用研磨液相比，有對無機絕緣材料（例如氧化矽）的研磨速度稍低的傾向。但在本實施形態中，藉由將包含鈰系化合物的研磨粒、第一添加劑、以及第二添加劑併用，而可兼顧對無機絕緣材料（例如氧化矽）的高的研磨速度及階差除去性。所述情況暗示：鈰系化合物、第一添加劑、及第二添加劑的組合對研磨特別有效。
作為鈰系化合物，可列舉：氧化鈰、氫氧化鈰、硝酸銨鈰、乙酸鈰、硫酸鈰水合物、溴酸鈰、溴化鈰、氯化鈰、草酸鈰、硝酸鈰、碳酸鈰等。所述中，較佳為氧化鈰。藉由使用氧化鈰，而可兼顧高的研磨速度及高的階差除去性，且獲得研磨損傷少的優異的研磨面。
在使用氧化鈰時，研磨粒較佳為包含具有結晶晶界的多晶氧化鈰（例如被結晶晶界包圍的具有多個微晶的多晶氧化鈰）。一般認為，所述構成的多晶氧化鈰粒子與單晶粒子凝聚而成的單純的凝聚體不同，在藉由研磨中的應力而變細的同時，依序出現活性面（變細前未暴露於外部的面），因此可高度地維持對無機絕緣材料（例如氧化矽）的高的研磨速度。對於此種多晶氧化鈰粒子，例如在國際公開公報WO99/31195號中有詳細的說明。
作為包含氧化鈰的研磨粒的製造方法，並無特別限制，可列舉：液相合成；煅燒或藉由過氧化氫等而氧化的方法等。在獲得包含具有所述結晶晶界的多晶氧化鈰的研磨粒時，較佳為將碳酸鈰等鈰源進行煅燒的方法。所述煅燒時的溫度較佳為350℃～900℃。在所製造的氧化鈰粒子凝聚時，較佳為進行機械粉碎。作為粉碎方法，並無特別限制，例如較佳為藉由噴射磨機等的乾式粉碎；藉由行星珠磨機等的濕式粉碎。噴射磨機例如在「化學工學論文集」、第6卷、第5號、（1980）、527頁～532頁中有說明。
研磨粒的平均粒徑較佳為50 nm以上，更佳為70 nm以上，尤佳為80 nm以上。若平均粒徑為50 nm以上，則與小於50 nm的情形相比，可提高對無機絕緣材料（例如氧化矽）的研磨速度。研磨粒的平均粒徑較佳為500 nm以下，更佳為300 nm以下，尤佳為280 nm以下，特佳為250 nm以下，極佳為200 nm以下。若平均粒徑為500 nm以下，則與超過500 nm的情形相比，可抑制研磨損傷。為了控制研磨粒的平均粒徑，而可使用先前公知的方法。作為平均粒徑的控制方法，若以所述氧化鈰粒子為例，則可列舉：所述煅燒溫度、煅燒時間、粉碎條件等的控制；過濾、分級等的應用等。
所謂「研磨粒的平均粒徑」，是指藉由動態光散射式粒度分佈計測定分散有研磨粒的漿料樣品的體積分佈的中位數。具體而言，是使用堀場製作所股份有限公司製造的LB-500（商品名）等進行測定的值。以研磨粒的含量按漿料樣品的總質量基準計成為0.5質量%的方式，調整漿料樣品的研磨粒的含量，並將其設置於LB-500中進行體積分佈的中位數的測定。藉由利用LB-500測定中值粒徑（累積中位數），而亦可評價研磨粒的凝聚的程度。在測定CMP用研磨液中的研磨粒的平均粒徑時，可藉由濃縮或用水稀釋所述CMP用研磨液，而以研磨粒的含量按漿料樣品的總質量基準計成為0.5質量%的方式，調整漿料樣品的研磨粒的含量後，藉由同樣的方法進行測定。
相對於CMP用研磨液100質量份，研磨粒的含量（粒子含量）較佳為0.10質量份以上，更佳為0.15質量份以上，尤佳為0.20質量份以上。若研磨粒的含量為0.10質量份以上，則與小於0.10質量份的情形相比，有達成高的研磨速度的傾向。相對於CMP用研磨液100質量份，研磨粒的含量較佳為10質量份以下，更佳為5.0質量份以下，尤佳為3.0質量份以下，特佳為2.0質量份以下，極佳為1.0質量份以下。若研磨粒的含量為10質量份以下，則與超過10質量份的情形相比，有容易抑制研磨粒的凝聚，且容易達成高的研磨速度的傾向。
（第一添加劑） 第一添加劑是下述通式（1）所示的4-吡喃酮系化合物。根據本實施形態的CMP用研磨液，藉由使用通式（1）所示的4-吡喃酮系化合物作為第一添加劑，而與先前的CMP用研磨液相比，可達成對無機絕緣材料的高的研磨速度。
[化2]式（1）中，X11 、X12 及X13 分別獨立地為氫原子或一價取代基。作為一價取代基，可列舉：醛基、羥基（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、碳數1～8的烷基（可被OH、COOH、Br、Cl、I或NO2 取代）、碳數6～12的芳基、碳數1～8的烯基等。作為一價取代基，較佳為甲基、乙基、羥基甲基。
在所述4-吡喃酮系化合物具有作為X11 、X12 及X13 的一價取代基時，就合成簡易的觀點而言，一價取代基較佳為鍵結於與氧基鄰接的碳原子。即較佳為X11 及X12 的至少一個為一價取代基。而且，就容易獲得研磨粒的研磨能力的提高效果的觀點而言，較佳為X11 、X12 及X13 中至少兩個為氫原子，更佳為X11 、X12 及X13 中兩個為氫原子。
所述4-吡喃酮系化合物具有在與至少羰基的碳原子鄰接的碳原子鍵結羥基而成的結構。此處，所謂「4-吡喃酮系化合物」，是具有包含氧基及羰基，並且羰基相對於氧基而位於4位的六員環（γ-吡喃酮環）結構的雜環式化合物。本實施形態的4-吡喃酮系化合物可在所述γ-吡喃酮環中的與羰基鄰接的碳原子鍵結羥基，並且在其以外的碳原子上取代有氫原子以外的取代基。
作為此種4-吡喃酮系化合物，就獲得更高的研磨速度的觀點而言，較佳為選自由3-羥基-2-甲基-4-吡喃酮（別名：3-羥基-2-甲基-4H-吡喃-4-酮、麥芽醇）、5-羥基-2-(羥基甲基)-4-吡喃酮（別名：5-羥基-2-(羥基甲基)-4H-吡喃-4-酮、麴酸）、及2-乙基-3-羥基-4-吡喃酮（別名：2-乙基-3-羥基-4H-吡喃-4-酮）所組成的組群的至少一種化合物。
作為第一添加劑，可單獨使用一種，亦可併用兩種以上。藉由將第一添加劑組合兩種以上而使用，而亦可獲得高的研磨速度。
第一添加劑較佳為水溶性。藉由使用在水中的溶解度高的化合物，而可使所期望的量的第一添加劑良好地溶解於CMP用研磨液中，並且可更高水準地達成研磨速度的提高效果、及研磨粒的凝聚的抑制效果。相對於室溫（25℃）的水100 g，第一添加劑的溶解度較佳為0.001 g以上，更佳為0.005 g以上，尤佳為0.01 g以上，特佳為0.05 g以上。另外，溶解度的上限並無特別限制。
相對於CMP用研磨液100質量份，第一添加劑的含量較佳為0.001質量份以上，更佳為0.005質量份以上，尤佳為0.01質量份以上，特佳為0.02質量份以上，極佳為0.03質量份以上。若第一添加劑的含量為0.001質量份以上，則與小於0.001質量份的情形相比，有容易達成穩定的研磨速度的傾向。相對於CMP用研磨液100質量份，第一添加劑的含量較佳為5質量份以下，更佳為3質量份以下，尤佳為1質量份以下，特佳為0.5質量份以下，極佳為0.3質量份以下。若第一添加劑的含量為5質量份以下，則與超過5質量份的情形相比，有容易抑制研磨粒的凝聚、且容易達成高的研磨速度的傾向。
（第二添加劑） 本實施形態的CMP用研磨液含有具有酸性官能基及鹼性官能基的化合物（相當於第一添加劑的化合物除外）作為第二添加劑。藉此，除了高的研磨速度外，還可獲得高的階差除去性。
所謂酸性官能基，是在水溶液中表現出酸性的官能基。作為酸性官能基，可列舉：磺酸基、磺酸鹽基、羧基、羧酸鹽基、磷酸基、磷酸鹽基等，較佳為磺酸基。所謂鹼性官能基，是在水溶液中表現出鹼性的官能基。作為鹼性官能基，可列舉胺基等。
室溫（25℃）下的第二添加劑的酸解離常數pKa（平衡常數Ka的負的常用對數（倒數的對數），在存在2個以上pKa時，最低的第一階段的pKa1），較佳為小於4，更佳為3.5以下，尤佳為3.3以下。藉此，在CMP用研磨液中第二添加劑的至少一部分離子化而釋放氫離子，第二添加劑與被研磨材料容易反應。所述酸解離常數pKa的下限並無特別限制，例如為-10以上。
作為第二添加劑，較佳為含有胺基的磺酸化合物。所謂「含有胺基的磺酸化合物」，是一分子內具有選自由磺酸基（磺基、-SO3 H）及磺酸鹽基（-SO3 M：M為金屬原子）所組成的組群的至少一種、與胺基（-NH2 ）的化合物。作為磺酸鹽基的金屬原子M，可列舉：Na、K等鹼金屬，Mg、Ca等鹼土類金屬等。
作為含有胺基的磺酸化合物，可列舉：胺基磺酸（別名：醯胺硫酸）、胺基甲磺酸、胺基乙磺酸（1-胺基乙磺酸、2-胺基乙磺酸等）、胺基丙磺酸、胺基苯磺酸（鄰胺基苯磺酸（別名：2-胺基苯磺酸）、間胺基苯磺酸（別名：3-胺基苯磺酸）、對胺基苯磺酸（別名：4-胺基苯磺酸）等）、胺基萘磺酸、所述的鹽（例如包含所述金屬原子M的鹽）等。作為第二添加劑，就容易獲得高的階差除去性的觀點而言，較佳為選自由胺基磺酸及胺基苯磺酸所組成的組群的至少一種，更佳為選自由胺基磺酸及對胺基苯磺酸所組成的組群的至少一種。
作為第二添加劑，可單獨使用一種，亦可併用兩種以上。
就第二添加劑的所述官能基與無機絕緣材料容易反應的觀點而言，第二添加劑的分子量較佳為500以下，更佳為300以下，尤佳為250以下，特佳為200以下。分子量的下限例如為50以上。
相對於CMP用研磨液100質量份，第二添加劑的含量較佳為0.0001質量份以上，更佳為0.0005質量份以上，尤佳為0.001質量份以上。若第二添加劑的含量為0.0001質量份以上，則有容易穩定地兼顧高的研磨速度及高的階差除去性的傾向。相對於CMP用研磨液100質量份，第二添加劑的含量較佳為1質量份以下，更佳為0.5質量份以下，尤佳為0.2質量份以下，特佳為0.1質量份以下，極佳為0.05質量份以下，非常佳為0.01質量份以下，最佳為0.007質量份以下。若第二添加劑的含量為1質量份以下，則與超過1質量份的情形相比，有容易抑制研磨粒的凝聚、且容易兼顧高的研磨速度及高的階差除去性的傾向。第二添加劑的含量可根據第一添加劑的種類進行調整。
（水） 本實施形態的CMP用研磨液所含有的水並無特別限制，較佳為去離子水、離子交換水及超純水。另外，根據需要可將乙醇、丙酮等極性溶劑等與水併用。
（其他成分） 就提高研磨粒的分散穩定性及/或研磨面的平坦性的觀點而言，本實施形態的CMP用研磨液可含有界面活性劑。作為界面活性劑，可列舉：離子性界面活性劑、非離子性界面活性劑等，較佳為非離子性界面活性劑。作為界面活性劑，可單獨使用一種，亦可併用兩種以上。
作為非離子性界面活性劑，可列舉：聚氧伸丙基聚氧伸乙基烷基醚、聚氧伸乙基烷基醚、聚氧伸乙基烷基烯丙醚、聚氧伸乙基聚氧伸丙基醚衍生物、聚氧伸丙基甘油醚、聚乙二醇的氧伸乙基加成物、甲氧基聚乙二醇的氧伸乙基加成物、乙炔系二醇的氧伸乙基加成物等醚型界面活性劑；山梨醇酐脂肪酸酯、甘油硼酸酯脂肪酸酯等酯型界面活性劑；聚氧伸乙基烷基胺等胺基醚型界面活性劑；聚氧伸乙基山梨醇酐脂肪酸酯、聚氧伸乙基甘油硼酸酯脂肪酸酯、聚氧伸乙基烷基酯等醚酯型界面活性劑；脂肪酸烷醇醯胺、聚氧伸乙基脂肪酸烷醇醯胺等烷醇醯胺型界面活性劑；聚乙烯吡咯啶酮；聚丙烯醯胺；聚二甲基丙烯醯胺；聚乙烯醇等。作為非離子性界面活性劑，可單獨使用一種，亦可併用兩種以上。
本實施形態的CMP用研磨液除了界面活性劑以外，可根據所期望的特性而含有其他成分。作為此種成分，可列舉：如後述的pH值調整劑、用以抑制pH值的變動的pH緩衝劑、胺基羧酸、環狀單羧酸等。所述成分的含量理想為設為不使研磨液的所述效果過度降低的範圍。
（pH值） 本實施形態的CMP用研磨液的pH值較佳為8.0以下，更佳為小於8.0，尤佳為7.0以下，特佳為6.0以下，極佳為5.0以下，非常佳為4.5以下，最佳為4.0以下。若pH值為8.0以下，則與超過8.0的情形相比，容易抑制研磨粒的凝聚等，且容易獲得第一添加劑及第二添加劑的添加效果。本實施形態的CMP用研磨液的pH值較佳為1.5以上，更佳為2.0以上，尤佳為2.5以上，特佳為3.0以上。若pH值為1.5以上，則與小於1.5的情形相比，可使無機絕緣材料（例如氧化矽）的ζ電位（zeta potential）的絕對值變為大的值，並且達成更高的研磨速度。另外，pH值定義為液溫25℃下的pH值。
本實施形態的CMP用研磨液的pH值可藉由pH計（例如電氣化學計器股份有限公司製造的型號PHL-40）進行測定。例如，在使用鄰苯二甲酸鹽pH緩衝液（pH值為4.01）與中性磷酸鹽pH緩衝液（pH值為6.86）作為標準緩衝液而將pH計進行2點校正後，將pH計的電極放入研磨液中，測定經過2分鐘以上而穩定後的值。此時，標準緩衝液與研磨液的液溫均設為25℃。
另外認為，藉由將CMP用研磨液的pH值調整至1.5～8.0的範圍內，而獲得以下的兩個效果。 （1）質子或羥基陰離子作用於作為添加劑而調配的化合物，而所述化合物的化學形態發生變化，對基板表面的無機絕緣材料（例如氧化矽）及/或擋止材料（例如氮化矽）的潤濕性及親和性提高。 （2）在研磨粒包含氧化鈰時，研磨粒與無機絕緣材料（例如氧化矽）的接觸效率提高，並達成更高的研磨速度。其原因是，相對於氧化鈰的ζ電位的符號為正，而無機絕緣材料（例如氧化矽）的ζ電位的符號為負，而在兩者之間產生靜電引力。
CMP用研磨液的pH值根據用作添加劑的化合物的種類而變化。為了將pH值調整至所述範圍，CMP用研磨液可含有pH值調整劑。作為pH值調整劑，並無特別限制，可列舉：硝酸、硫酸、鹽酸、磷酸、硼酸、乙酸等酸；氫氧化鈉、氨、氫氧化鉀、氫氧化鈣等鹼等。另外，就生產性提高的觀點而言，可不使用pH值調整劑而製備CMP用研磨液，並將此種CMP用研磨液直接應用於CMP。
＜CMP用研磨液的製備法及使用法＞ CMP用研磨液可分類為（A）通常型、（B）濃縮型及（C）二液型，製備法及使用法因類型而不同。（A）通常型是在研磨時不進行稀釋等預處理而可直接使用的研磨液。（B）濃縮型是考慮保管或輸送的方便性，與（A）通常型相比而將含有成分濃縮的研磨液。（C）二液型是在保管或輸送時，預先設為分為包含一定成分的溶液A、與包含其他成分的溶液B的狀態，在使用時將溶液A及溶液B混合而使用的研磨液。
（A）通常型可藉由使研磨粒、第一添加劑、第二添加劑、及根據需要的其他成分溶解或分散於作為主要分散介質的水中而得。例如在製備1000 g的具有研磨粒的含量0.5質量份、第一添加劑的含量0.1質量份、第二添加劑的含量0.001質量份的CMP用研磨液100質量份時，只要以CMP用研磨液1000 g含有研磨粒5 g、第一添加劑1 g、第二添加劑0.01 g的方式進行調整即可。
CMP用研磨液例如可使用攪拌機、均質機、超音波分散機、濕式球磨機等進行製備。另外，以研磨粒的平均粒徑成為所期望的範圍的方式，在CMP用研磨液的製備過程中可進行研磨粒的微粒子化處理。研磨粒的微粒子化處理可藉由沈澱分級法或使用高壓均質機的方法而實施。沈澱分級法是包括藉由離心分離機使包含研磨粒的漿料的粗大粒子強制性沈澱的步驟，及僅取出上清液的步驟的方法。使用高壓均質機的方法是藉由高壓使分散介質中的研磨粒彼此碰撞的方法。
（B）濃縮型在將要使用前以含有成分的含量成為所期望的含量的方式用水進行稀釋。稀釋後，進行任意時間的攪拌或研磨粒的分散處理，直至可再現與（A）通常型為同等程度的液狀特性（pH值、研磨粒的粒徑等）及研磨特性（對無機絕緣材料（例如氧化矽）的研磨速度、無機絕緣材料（例如氧化矽）相對於擋止材料（例如氮化矽）的研磨選擇比等）為止。在（B）濃縮型中，由於容積對應於濃縮的程度而變小，因此可減少保管及輸送所花費的成本。
濃縮倍率較佳為1.5倍以上，更佳為2倍以上，尤佳為3倍以上，特佳為5倍以上。若濃縮倍率為1.5倍以上，則與小於1.5倍的情形相比，可獲得關於保管及輸送的優點。濃縮倍率較佳為40倍以下，更佳為20倍以下，尤佳為15倍以下。若濃縮倍率為40倍以下，則與超過40倍的情形相比，容易抑制研磨粒的凝聚。
在使用（B）濃縮型時應注意的方面如下：在用水稀釋的前後pH值會發生變化。在由（B）濃縮型製備與（A）通常型相同的pH值的研磨液時，考慮到因與水混合引起的pH值上升，而只要將濃縮型的研磨液的pH值預先設定為低的水準即可。例如在使用溶解有二氧化碳的水（pH值：約5.6），將pH值為4.0的（B）濃縮型的研磨液稀釋至10倍時，稀釋後的研磨液的pH值上升至4.3左右。
就在用水稀釋後獲得適合的pH值的研磨液的觀點而言，（B）濃縮型的pH值較佳為1.5～7.0。pH值的下限較佳為1.5以上，更佳為2.0以上，尤佳為2.5以上。就抑制研磨粒的凝聚的觀點而言，pH值的上限較佳為7.0以下，更佳為6.7以下，尤佳為6.0以下，特佳為5.5以下。
（C）二液型與（B）濃縮型相比具有可避免研磨粒的凝聚等的優點。溶液A及溶液B分別含有的成分為任意。例如，可製備包含研磨粒、及根據需要而調配的界面活性劑等的漿料作為溶液A，製備包含添加劑、及根據需要而調配的其他成分的溶液作為溶液B。此時，為了提高溶液A中的研磨粒的分散性，而可在溶液A中調配任意的酸或鹼，來調整pH值。
（C）二液型的研磨液在將各成分混合的狀態下，在藉由研磨粒的凝聚等而研磨特性在相對較短的時間內降低的情況下有用。另外，就削減保管及輸送所花費的成本的觀點而言，可將溶液A及溶液B的至少一者設為濃縮型。此時，在使用研磨液時，只要將溶液A與溶液B及水混合即可。溶液A或溶液B的濃縮倍率及pH值為任意，只要最終的混合物的液狀特性及研磨特性與（A）通常型的研磨液為同等程度即可。
＜研磨方法＞ 本實施形態的研磨方法包括：使用本實施形態的CMP用研磨液將無機絕緣材料（例如氧化矽）研磨的研磨步驟。例如在研磨步驟中，使用本實施形態的CMP用研磨液，藉由CMP技術將表面具有無機絕緣材料（例如氧化矽）的基板研磨而平坦化。本實施形態的研磨方法具體而言包括如下的步驟：在將本實施形態的CMP用研磨液供給至在表面具有無機絕緣材料（例如氧化矽）的基板的無機絕緣材料、與特定研磨構件（例如研磨墊）之間的狀態下，藉由研磨構件將無機絕緣材料研磨。在本實施形態的研磨方法中，將無機絕緣材料研磨而將無機絕緣材料的至少一部分除去。作為研磨對象的無機絕緣材料可為膜狀（無機絕緣膜。例如氧化矽膜）。在本實施形態的研磨方法中，對CMP用研磨液的各成分的含量及pH值等進行適當調整。
本實施形態的研磨方法在如以下的裝置的製造過程中適合於對表面具有無機絕緣材料（例如氧化矽）的基板進行研磨。作為裝置，可列舉：二極體、電晶體、化合物半導體、熱敏電阻（thermister）、變阻器（varistor）、閘流體（thyristor）等單個半導體；動態隨機存取記憶體（Dynamic Random Access Memory，DRAM）、靜態隨機存取記憶體（Static Random Access Memory，SRAM）、抹除式可程式化唯讀記憶體（Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM）、遮罩式唯讀記憶體（Mask Read Only Memory，MaskROM）、電子抹除式可程式化唯讀記憶體（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory，EEPROM）、快閃記憶體（flash memory）等儲存元件；微處理器（microprocessor）、數位訊號處理器（Digital Signal Processor，DSP）、應用專用積體電路（Application-Specific Integrated Circuit，ASIC）等邏輯電路元件；以單片式微波積體電路（Monolithic Microwave Integrated Circuit，MMIC）為代表的化合物半導體等積體電路元件；混成積體電路（Hybrid IC）；發光二極體；電荷耦合元件等光電轉換元件等。
本實施形態的CMP用研磨液可兼顧高的研磨速度及高的階差除去性。因此，使用所述CMP用研磨液的研磨方法亦可適用於藉由使用先前的CMP用研磨液的方法而難以達成高的研磨速度的基板。
本實施形態的研磨方法特別適合於在表面具有階差（凹凸）的被研磨面的平坦化。作為具有此種被研磨面的基板，例如可列舉：邏輯用半導體基板。另外，基板的表面可具有T字形狀或格子形狀的凹部或凸部，本實施形態的研磨方法適合於對在表面具有自上方（與基板的所述表面對向的方向）觀察時凹部或凸部被設置成T字形狀或格子形狀的部分的基板進行研磨。例如亦能以高的速度對設置於具有記憶體單元的半導體基板（例如DRAM及快閃記憶體等裝置的基板）的表面的無機絕緣材料（例如氧化矽）進行研磨。所述無機絕緣材料（例如氧化矽）在使用先前的CMP用研磨液的方法中難以達成高的研磨速度，本實施形態的CMP用研磨液表現出可兼顧高的研磨速度及高的階差除去性。
另外，可應用本實施形態的研磨方法的基板並不限定於整個基板表面由氧化矽膜形成的基板，亦可為在基板表面除了氧化矽膜外進一步具有氮化矽膜、多晶矽膜等的基板。另外，本實施形態的研磨方法亦可適用於在具有特定配線的配線板上形成氧化矽膜、玻璃膜、氮化矽等無機絕緣膜；主要含有多晶矽、Al、Cu、Ti、TiN、W、Ta、TaN等的膜等的基板。
作為在基板表面形成氧化矽膜的方法，可列舉：低壓CVD法、電漿CVD法等。在藉由低壓CVD法的氧化矽膜的形成方法中，例如使用單矽烷（SiH4 ）作為Si源，使用氧氣（O2 ）作為氧源。藉由在400℃以下的低溫下進行所述SiH4 -O2 系氧化反應，而形成氧化矽膜。根據情況，在CVD後實施1000℃或其以下的溫度的熱處理。
電漿CVD法具有以下優點：在通常的熱平衡下可在低溫下進行必需高溫的化學反應。電漿產生法可列舉：電容耦合型及電感耦合型這兩種。作為反應氣體，例如可列舉：使用SiH4 作為Si源、使用N2 O作為氧源的SiH4 -N2 O系氣體，及使用四乙氧基矽烷（TEOS）作為Si源的TEOS-O2 系氣體（TEOS-電漿CVD法）。基板溫度較佳為250℃～400℃。反應壓力較佳為67 Pa～400 Pa。
在為了謀求藉由高溫回焊所致的表面平坦化，而在氧化矽膜中摻雜磷（P）時，較佳為使用SiH4 -O2 -PH3 系反應氣體。如此，研磨對象的氧化矽膜可為摻雜了磷、硼等元素者。
氮化矽膜亦可與氧化矽膜同樣地藉由低壓CVD法、電漿CVD法等而形成。在低壓CVD法中，例如使用二氯矽烷（SiH2 Cl2 ）作為Si源、使用氨（NH3 ）作為氮源。藉由在900℃的高溫下進行所述SiH2 Cl2 -NH3 系氧化反應而形成氮化矽膜。在電漿CVD法中，例如可列舉使用SiH4 作為Si源、使用NH3 作為氮源的SiH4 -NH3 系氣體來作為反應氣體。此時，基板溫度較佳為300℃～400℃。
參照圖1（a）～圖1（c），對在本實施形態的研磨方法中藉由CMP在基板（晶圓）形成STI結構的製程進行說明。本實施形態的研磨方法包括：第一步驟（粗加工步驟），以高的研磨速度及高的階差除去性對氧化矽膜3進行研磨；及第二步驟（精加工步驟），以成為任意的膜厚的方式以高的研磨速度對其餘的氧化矽膜3進行研磨。
圖1（a）是表示研磨前的基板的剖面圖。圖1（b）是表示第一步驟後的基板的剖面圖。圖1（c）是表示第二步驟後的基板的剖面圖。如所述圖所示般，在形成STI結構的過程中，為了消除在矽基板1上成膜的氧化矽膜3的階差D，而藉由CMP優先除去部分突出的不需要的部位。另外，為了在表面進行平坦化的時點恰當地停止研磨，而較佳為在氧化矽膜3之下預先形成研磨速度慢的氮化矽膜（擋止膜）2。藉由經過第一步驟及第二步驟而消除氧化矽膜3的階差D，而形成具有嵌入部分5的元件分離結構。
在將氧化矽膜3研磨時，以氧化矽膜3的表面與研磨墊抵接的方式，在研磨墊上配置基板（晶圓），並藉由研磨墊將氧化矽膜3的表面研磨。更具體而言，在研磨壓盤的研磨墊上擠壓氧化矽膜3的被研磨面側，於在被研磨面與研磨墊之間供給CMP用研磨液的狀態下使兩者相對移動，藉此將氧化矽膜3研磨。
本實施形態的CMP用研磨液亦可在第一步驟及第二步驟的任一步驟中應用，由於可兼顧高的研磨速度及高的階差除去性，因此特佳為在第一步驟中使用。另外，此處，例示了將研磨步驟分為兩個階段而實施的情形，但亦能以一個階段自圖1（a）所示的狀態進行研磨處理至圖1（c）所示的狀態為止。
作為研磨裝置，例如較佳為具備保持基板的固持器、貼附有研磨墊的研磨壓盤、以及在研磨墊上供給研磨液的機構的裝置。作為研磨裝置，可列舉：荏原製作所股份有限公司製造的研磨裝置（型號：EPO-111、EPO-222、FREX200、FREX300）、應用材料（APPLIED MATERIALS）公司製造的研磨裝置（商品名：米拉（Mirra）3400、瑞夫萊克遜（Reflexion）研磨機）等。作為研磨墊，並無特別限制，例如可使用通常的不織布、發泡聚胺基甲酸酯、多孔質氟樹脂等。另外，研磨墊較佳為如儲存研磨液的實施了槽加工者。
作為研磨條件，並無特別限制，就抑制基板飛出的觀點而言，研磨壓盤的旋轉速度較佳為200 min-1 以下，就抑制研磨面的損傷的觀點而言，施加於基板的壓力（加工荷重）較佳為100 kPa以下。在進行研磨的期間，較佳為藉由泵等對研磨墊連續地供給研磨液。所述供給量並無限制，較佳為研磨墊的表面始終被研磨液覆蓋。
在研磨結束後，較佳為在流水中將基板充分清洗，繼而藉由旋轉乾燥器等將附著在基板上的水滴拂落後進行乾燥。藉由如此進行研磨，可消除表面的凹凸，從而在基板整個面獲得平滑的面。藉由重複特定次數的膜的形成及將其研磨的步驟，而可製造具有所期望的層數的基板。
如此而得的基板可用作各種電子零件及機械零件。作為具體例，可列舉：半導體元件；光罩、透鏡、稜鏡等光學玻璃；氧化銦錫（Indium Tin Oxide，ITO）等無機導電膜；包含玻璃及晶質材料的光積體電路、光開關元件、光波導；光纖維的端面、閃爍體等光學用單晶；固體雷射單晶；藍色雷射發光二極體（Light-Emitting Diode，LED）用藍寶石基板；SiC、GaP、GaAs等半導體單晶；磁碟用玻璃基板；磁頭等。 實施例
以下，藉由實施例對本發明進行更詳細地說明，但本發明並不限定於所述實施例。
[研磨粒的製作] 將碳酸鈰水合物40 kg加入氧化鋁製容器中，在830℃下在空氣中煅燒2小時，而獲得黃白色粉末20 kg。藉由X射線繞射法對所述粉末進行相鑑定，確認到所述粉末包含多晶體的氧化鈰。藉由掃描型電子顯微鏡（Scanning Electron Microscope，SEM）來觀察藉由煅燒而得的粉末的粒徑，結果為20 μm～100 μm。繼而，使用噴射磨機對氧化鈰粉末20 kg進行乾式粉碎。藉由SEM來觀察粉碎後的氧化鈰粉末，結果確認到包含具有結晶晶界的多晶氧化鈰粒子。另外，氧化鈰粉末的比表面積為9.4 m2 /g。比表面積的測定是藉由布魯諾爾-埃米特-泰勒（Brunauer Emmet Teller，BET）法而實施。
[CMP用研磨液的製備] （實施例1～實施例7及比較例1～比較例6） 將所述獲得的氧化鈰粉末15.0 kg及去離子水84.98 kg加入至容器內進行混合。繼而，藉由添加70質量%的硝酸水溶液而將pH值調整為小於4.5，並將最終的漿料的質量調整為100.00 kg，然後進行10分鐘攪拌而獲得漿料。歷時30分鐘將所得的漿料輸送至另外的容器。其間，在所輸送的配管內，藉由超音波頻率400 kHz對漿料進行超音波照射。所得的漿料中的研磨粒的含量為15.0質量%。
為了測定研磨粒的平均粒徑，而在4個500 mL燒杯中分別採集500 g±20 g的漿料，並進行離心分離。離心分離是在施加於外周的離心力為500 G的條件下實施2分鐘。將燒杯內的液相回收。液相含有包含氧化鈰的研磨粒。調整液相的水量，按液相的總質量基準計將研磨粒的含量調整為0.5質量%。然後，使用動態光散射式粒度分佈計（堀場製作所股份有限公司製造、商品名：LB-500）測定研磨粒的平均粒徑，結果平均粒徑為150 nm。
藉由去離子水稀釋所述離心分離後的液相，將研磨粒的含量調整為5.0質量%。另外，在將要研磨前，在研磨粒的含量調整為5.0質量%的所述液相中，以成為各表所記載的含量的方式添加表1或表2所示的各化合物，並且使用有機酸或氨將pH值調整為3.4。然後，進行10分鐘攪拌而獲得CMP用研磨液。CMP用研磨液中的研磨粒的含量如表所示般。
另外，CMP用研磨液的pH值是在下述條件下求出。 測定溫度：25℃±5℃ 測定器：電氣化學計器股份有限公司製造、型號：PHL-40
另外，以按樣品的總質量基準計研磨粒的含量成為0.5質量%的方式，藉由純水稀釋如此而得的實施例1～實施例7的CMP用研磨液，而獲得粒徑測定用樣品。使用所述樣品，藉由動態光散射式粒度分佈計（堀場製作所股份有限公司製造、商品名：LB-500）測定研磨粒的平均粒徑，結果均為150 nm±5 nm。
實施例1～實施例7的CMP用研磨液是使用第一添加劑及第二添加劑而製備的研磨液。比較例1～比較例3的CMP用研磨液是不使用第二添加劑而製備的研磨液。比較例4的CMP用研磨液是不使用第一添加劑及第二添加劑而製備的研磨液。比較例5及比較例6的CMP用研磨液是不使用第一添加劑而製備的研磨液。關於表1及表2中的第一添加劑，「A」為5-羥基-2-羥基甲基-4-吡喃酮（別名：麴酸），「B」為3-羥基-2-甲基-4-吡喃酮（別名：麥芽醇）。
[研磨特性評價] （晶圓的準備） 準備表面具有氧化矽膜作為被研磨膜的毯覆式晶圓。毯覆式晶圓是具有配置於直徑為300 mm的矽基板上的膜厚為1000 nm的氧化矽膜的晶圓。
另外，準備具有存在凹凸的氧化矽膜作為被研磨膜的圖案晶圓（研華（ADVANTECH）公司製造、商品名：SEMATECH764）。所述圖案晶圓是在直徑為300 mm的矽基板上的一部分形成氮化矽膜（膜厚：1500 nm）作為擋止膜後，將無氮化矽膜的部分的矽基板蝕刻350 nm而形成凹部，繼而藉由電漿CVD法將600 nm的氧化矽膜在擋止膜上及凹部內成膜而得的晶圓。圖案晶圓具有線寬為線/間隙（Line/Space）=50 μm/50 μm的圖案。
（晶圓的研磨） 使用研磨裝置（應用材料公司製造、商品名：瑞夫萊克遜（Reflexion）LK），對所述毯覆式晶圓及圖案晶圓進行研磨。在具有晶圓安裝用吸附墊的固持器上設置所述晶圓。另外，在直徑為800 mm的研磨壓盤上貼附多孔質胺基甲酸酯樹脂製研磨墊（k-溝槽（k-groove）、羅德爾（Rodel）公司製造、型號：IC-1010）。
將所述晶圓的氧化矽膜形成面向下而使所述固持器載置於研磨墊上。晶圓擠壓壓力設定為28 kPa。
繼而，一邊以250 mL/min的流量將藉由所述方法而製備的各CMP用研磨液滴加至貼附於研磨壓盤的研磨墊上，一邊使研磨壓盤與晶圓分別以轉速93 min-1 、87 min-1 旋轉，而將氧化矽膜研磨。然後，使用PVA刷（聚乙烯醇刷）藉由純水將研磨後的晶圓充分清洗後進行乾燥。
（研磨速度的評價） 使用光干涉式膜厚測定裝置（大日本網屏製造（DAINIPPON SCREEN MFG）股份有限公司製造、商品名：RE-3000），測定毯覆式晶圓的在研磨前後的氧化矽膜的膜厚變化，由膜厚變化量的平均值算出研磨速度。將結果表示於表1及表2。另外，研磨速度的單位為「nm/min」。
（階差除去性的評價） 根據所述測定的毯覆式晶圓的研磨速度，對各CMP用研磨液，算出為了研磨300 nm氧化矽膜而需要的時間X，來作為用以研磨圖案晶圓的時間。繼而，使用各CMP用研磨液，對圖案晶圓進行所述時間X的研磨。使用光干涉式膜厚測定裝置（大日本網屏製造股份有限公司製造、商品名：RE-3000），測定圖案晶圓的凸部的氧化矽膜在研磨前後的膜厚變化量。求出此時的膜厚變化量作為圖案晶圓研磨量（PTW）。另外，算出將圖案晶圓研磨量除以300 nm（毯覆式晶圓研磨量（BKT））而得的數值，作為階差除去性。將結果表示於表1及表2。
[表1]
[表2]
根據表1及表2的結果，使用了第一添加劑及第二添加劑的實施例1～實施例7與比較例1～比較例6相比，具有高的階差除去性。另外，在實施例1～實施例7中表示，可兼顧高的研磨速度及高的階差除去性，且可將氧化矽膜研磨。
另外，對於在實施例及比較例中所用的各CMP用研磨液，將研磨液的各含有成分混合而製備研磨液後，經過1天後測定研磨粒的平均粒徑，結果是平均粒徑為150 nm，與研磨粒製作時的粒徑相同。藉此確認到抑制粒徑的凝聚。
本發明者等人在說明書中記述了實施發明的最佳的形態。在同業者讀到所述說明時，亦有知曉與所述說明相似的較佳的變形形態的情況。本發明者等人對於本發明的不同的形態的實施、以及應用本發明的主旨的類似形態的發明的實施亦有充分認識。另外，本發明中作為其原理，可利用申請專利範圍中所列舉的內容的全部變形形態、進而各種所述要素的任意的組合。在本說明書中只要無特別限定，或只要根據上下文未明確地否定，則所述全部的可存在的任意的組合亦包括在本發明中。 [產業上之可利用性]
根據本發明，提供一種可兼顧對氧化矽膜的高的研磨速度及階差除去性的CMP用研磨液。另外，根據本發明，提供一種使用所述CMP用研磨液的研磨方法。
1‧‧‧矽基板
2‧‧‧擋止膜（氮化矽膜）
3‧‧‧氧化矽膜
5‧‧‧嵌入部分
D‧‧‧氧化矽膜的膜厚的標高差（階差）
圖1（a）～圖1（c）是表示將氧化矽膜研磨而在半導體基板形成淺溝槽隔離結構的過程的示意剖面圖。
無

Claims (11)

  1. 一種化學機械研磨用研磨液，其含有研磨粒、第一添加劑、第二添加劑、及水， 所述第一添加劑為下述通式（1）所示的4-吡喃酮系化合物， 所述第二添加劑為具有酸性官能基及鹼性官能基的化合物；[式中，X11 、X12 及X13 分別獨立地為氫原子或一價取代基]。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的化學機械研磨用研磨液，其中所述第一添加劑為選自由3-羥基-2-甲基-4-吡喃酮、5-羥基-2-(羥基甲基)-4-吡喃酮、及2-乙基-3-羥基-4-吡喃酮所組成的組群的至少一種。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的化學機械研磨用研磨液，其中所述第二添加劑的所述酸性官能基為磺酸基。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的化學機械研磨用研磨液，其中所述第二添加劑的所述鹼性官能基為胺基。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的化學機械研磨用研磨液，其中所述第二添加劑為選自由胺基磺酸及胺基苯磺酸所組成的組群的至少一種。
  6. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述的化學機械研磨用研磨液，其中相對於所述化學機械研磨用研磨液100質量份，所述第一添加劑的含量為0.001質量份～5質量份。
  7. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的化學機械研磨用研磨液，其中相對於所述化學機械研磨用研磨液100質量份，所述第二添加劑的含量為0.0001質量份～1質量份。
  8. 如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述的化學機械研磨用研磨液，其中所述研磨粒包含鈰系化合物。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的化學機械研磨用研磨液，其中所述鈰系化合物為氧化鈰。
  10. 如申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述的化學機械研磨用研磨液，其用於研磨無機絕緣材料。
  11. 一種研磨方法，其對表面具有無機絕緣材料的基板進行研磨，並且 包括如下步驟：在將如申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述的化學機械研磨用研磨液供給至所述無機絕緣材料與研磨墊之間的狀態下，藉由所述研磨墊對所述無機絕緣材料進行研磨。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6548503B2 (ja) 2014-08-01 2019-07-24 キヤノン株式会社 トナーカートリッジ、トナー供給機構
JP2022154454A (ja) * 2021-03-30 2022-10-13 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物、研磨方法、および半導体基板の製造方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4327763B2 (ja) * 1993-12-14 2009-09-09 株式会社東芝 銅系金属用研磨液および銅系金属の研磨方法
US7316603B2 (en) * 2002-01-22 2008-01-08 Cabot Microelectronics Corporation Compositions and methods for tantalum CMP
US7161247B2 (en) * 2004-07-28 2007-01-09 Cabot Microelectronics Corporation Polishing composition for noble metals
JP2008053371A (ja) * 2006-08-23 2008-03-06 Fujifilm Corp 半導体デバイスの研磨方法
CN102232242B (zh) * 2008-12-11 2014-07-09 日立化成株式会社 Cmp用研磨液以及使用该研磨液的研磨方法
JP5516604B2 (ja) * 2009-12-28 2014-06-11 日立化成株式会社 Ｃｍｐ用研磨液及びこれを用いた研磨方法
JP2011171446A (ja) * 2010-02-17 2011-09-01 Hitachi Chem Co Ltd Ｃｍｐ用研磨液及びこれを用いた研磨方法
JP2013038211A (ja) * 2011-08-08 2013-02-21 Hitachi Chem Co Ltd Ｃｍｐ用研磨液及びこれを用いた研磨方法

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