TWI613284B - Ｃｍｐ用硏磨液及硏磨方法 - Google Patents

Ｃｍｐ用硏磨液及硏磨方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI613284B
TWI613284B TW103116330A TW103116330A TWI613284B TW I613284 B TWI613284 B TW I613284B TW 103116330 A TW103116330 A TW 103116330A TW 103116330 A TW103116330 A TW 103116330A TW I613284 B TWI613284 B TW I613284B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
polishing
acid
liquid
group
cmp
Prior art date
Application number
TW103116330A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201500532A (zh
Inventor
Munehiro Oota
Toshio Takizawa
Hisataka Minami
Toshiaki Akutsu
Tomohiro Iwano
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Chemical Co Ltd filed Critical Hitachi Chemical Co Ltd
Publication of TW201500532A publication Critical patent/TW201500532A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI613284B publication Critical patent/TWI613284B/zh

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
    • C09G1/00—Polishing compositions
    • C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B24B37/042—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces operating processes therefor
    • B24B37/044—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces operating processes therefor characterised by the composition of the lapping agent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1409—Abrasive particles per se
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1454—Abrasive powders, suspensions and pastes for polishing
    • C09K3/1463—Aqueous liquid suspensions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/31051—Planarisation of the insulating layers
    • H01L21/31053—Planarisation of the insulating layers involving a dielectric removal step
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76—Making of isolation regions between components
    • H01L21/762—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
    • H01L21/76224—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using trench refilling with dielectric materials
    • H01L21/76229—Concurrent filling of a plurality of trenches having a different trench shape or dimension, e.g. rectangular and V-shaped trenches, wide and narrow trenches, shallow and deep trenches

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

本發明提供一種CMP用研磨液，其含有：包含鈰系化合物的研磨粒、4-吡喃酮系化合物、具有芳香環及聚氧伸烷基鏈的高分子化合物、陽離子性聚合物、及水。

Description

CMP用研磨液及研磨方法
本發明是有關於一種化學機械研磨(Chemical-Mechanical Polishing，CMP)用研磨液及研磨方法。本發明特別是有關於用於半導體晶圓材料的化學機械研磨(CMP)的研磨液、及使用所述研磨液的研磨方法。本發明是有關於例如用以將設置於半導體晶圓的表面的氧化矽等絕緣材料研磨的研磨液、及使用所述研磨液的研磨方法。
在半導體製造的領域中，隨著超大規模積體(Large-Scale Integration，LSI)裝置的高性能化，在現有技術的延伸線上的微細化技術中，同時滿足高積體化及高速化已達到極限。因此，正在開發推進半導體元件的微細化，且在垂直方向也高積體化的技術，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(lithography)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，則會產生：無法進行曝光步驟中的對焦、或無法充分地形成微細的配線結構等問題。CMP技術在裝置的製造過程中亦適用於：藉由電漿氧化物材料(例如硼磷矽玻璃(Boro-Phospho-Silicate glass，BPSG)、高密度電漿(High Density Plasma，HDP)-SiO2、p-四乙氧基矽烷(Tetraethyl Orthosilicate，TEOS))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，一邊將基板抵壓於研磨墊，使基板與研磨墊的至少一者移動，而將基板表面研磨。在CMP技術中，高性能的研磨液是要素技術之一，至今為止亦已開發了各種研磨液(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]日本專利特開2008-288537號公報
然而，在基板上形成元件分離區域的步驟中，預先在基板表面設置槽，並以填埋所述槽的方式藉由CVD等形成絕緣材料(例如氧化矽)。然後，藉由CMP將絕緣材料的表面平坦化，藉此形成元件分離區域。於在表面設置有槽等元件分離結構的基板 上形成絕緣材料時，在絕緣材料的表面亦會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，優先除去凸部，另一方面，緩慢地除去凹部，藉此將表面平坦化。
為了提高半導體生產的產量，較佳為儘可能快速地除去形成於基板上的絕緣材料的不需要的部分，藉由擋止層(包含擋止層材料的研磨停止層)可靠地使研磨停止。例如，為了應對元件分離區域的窄幅化，在採用淺溝槽隔離(Shallow Trench Isolation，STI)時，要求以高的研磨速度去除設置於基板上的絕緣材料的不需要的部分，並且藉由擋止層(stoper)使研磨停止。
但是，若使用氧化矽等絕緣材料的研磨速度快的先前的CMP用研磨液，則通常有研磨結束後的研磨面變粗糙，而平坦性變差的傾向。因此存在以下情況：將絕緣材料的研磨處理分為二個階段，在各步驟中使用種類不同的研磨液，藉此謀求生產效率的提高。在第1研磨步驟(粗加工步驟)中，使用絕緣材料的研磨速度高的研磨液除去絕緣材料的大部分。在第2研磨步驟(精加工步驟)中，將絕緣材料除去至擋止層露出為止，並以研磨面變得充分平坦的方式精加工。
由於第1研磨步驟與第2研磨步驟所要求的特性不同，因此需要選擇適合於各步驟的研磨液。但是，先前在第1研磨步驟及第2研磨步驟中使用同一研磨液時，需要將任一步驟的要求特性折衷，從而需要充分滿足第1研磨步驟及第2研磨步驟的任一種特性的研磨液。
本發明是欲解決所述課題的發明，目的是提供一種可達成絕緣材料的高的研磨速度、及擋止層材料的高的擋止性(擋止層材料的低的研磨速度)的CMP用研磨液、及使用所述CMP用研磨液的研磨方法。
本發明者等為了解決所述課題，對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研磨液，使用所述研磨液將絕緣材料及擋止層材料研磨，並進行研磨速度的評價。其結果是本發明者等人發現，藉由組合特定的三種添加劑，而可同時滿足絕緣材料的高的研磨速度、與擋止層材料的高的擋止性，從而完成了本發明。
本發明的CMP用研磨液含有：包含鈰系化合物的研磨粒、下述通式(I)所示的4-吡喃酮系化合物、具有芳香環及聚氧伸烷基鏈的高分子化合物、陽離子性聚合物、及水：
Figure TWI613284BD00001
[式(I)中，X11、X12及X13分別獨立地為氫原子或1價取代基]。
根據本發明的CMP用研磨液，可獲得絕緣材料的高的研磨速度。並且，根據本發明的CMP用研磨液，可抑制擋止層材料的研磨速度，並可獲得擋止層材料的高的擋止性。根據此種CMP用研磨液，可提高絕緣材料相對於擋止層材料的研磨選擇性(研磨速度比：絕緣材料的研磨速度/擋止層材料的研磨速度)。
本發明的CMP用研磨液中的研磨粒的ζ電位較佳為正。藉此，容易達成絕緣材料的高的研磨速度、及擋止層材料的高的擋止性。
所述4-吡喃酮系化合物較佳為選自由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，容易達成絕緣材料的高的研磨速度、及擋止層材料的高的擋止性。
本發明的CMP用研磨液可進一步含有飽和單羧酸。藉此，可進一步提高絕緣材料的研磨速度。
飽和單羧酸的碳數較佳為2~6。藉此，可進一步提高絕緣材料的研磨速度。
飽和單羧酸較佳為選自由乙酸、丙酸、丁酸、異丁酸、戊酸、異戊酸、三甲基乙酸(pivalic acid)、2-甲基丁酸(hydroangelic acid)、己酸(caproic acid)、2-甲基戊酸、4-甲基戊酸、2,3-二甲基丁酸、2-乙基丁酸、2,2-二甲基丁酸及3,3-二甲基丁酸所組成的組群的至少一種。藉此，可進一步提高絕緣材料的研磨速度。
本發明的CMP用研磨液分成第1液及第2液而保存， 所述第1液至少包含所述研磨粒及水，所述第2液至少包含所述高分子化合物、所述陽離子性聚合物及水。
本發明的研磨方法具備：使用所述研磨液，將包含絕緣材料的基體研磨的步驟。根據此種研磨方法，可達成絕緣材料的高的研磨速度、及擋止層材料的高的擋止性。
根據本發明，提供一種能達成絕緣材料(例如氧化矽)的高的研磨速度、及擋止層材料(例如多矽)的高的擋止性的CMP用研磨液。並且，根據本發明，提供一種使用所述研磨液的研磨方法。
根據本發明，提供一種用於研磨半導體晶圓材料的研磨液的應用。根據本發明，提供一種用於研磨絕緣材料的研磨液的應用。根據本發明，提供一種用於研磨氧化矽的研磨液的應用。根據本發明，提供一種用於絕緣材料相對於擋止層材料的選擇性研磨的研磨液的應用。
1‧‧‧矽基板
2‧‧‧多矽膜
3‧‧‧氧化矽膜
5‧‧‧嵌入部分
D‧‧‧階差
圖1(a)~(c)是表示在半導體基板上形成淺溝槽隔離結構的過程的示意剖面圖。
以下，對本發明的一個實施形態進行說明。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，在組成物中存在多種與各成分相當的物質時，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用研磨液含有：包含鈰系化合物的研磨粒、至少三種添加劑、及水。本實施形態的CMP用研磨液含有具有特定結構的4-吡喃酮系化合物作為第1添加劑，含有具有芳香環及聚氧伸烷基鏈的高分子化合物(以下稱為「芳香族聚氧伸烷基化合物」)作為第2添加劑，且含有陽離子性聚合物作為第3添加劑。以下，對各成分進行說明。
(第1添加劑：4-吡喃酮系化合物)
本實施形態的CMP用研磨液含有下述通式(I)所示的4-吡喃酮系化合物作為第1添加劑。藉此，會表現出絕緣材料的研磨速度的提高效果。4-吡喃酮系化合物是具有至少在與羰基的碳原子鄰接的碳原子上鍵結有羥基的結構者。此處，4-吡喃酮系化合物是包含氧基及羰基，並且具有羰基相對於氧基而位於4位的6員環(γ-吡喃酮環)結構的雜環式化合物。本實施形態的4-吡喃酮系化合物在所述γ-吡喃酮環的與羰基鄰接的碳原子上鍵結有羥基，在其以外的碳原子上，氫原子、或氫原子以外的取代基可進行取代。
[化2]
Figure TWI613284BD00002
[式(I)中，X11、X12及X13分別獨立地為氫原子或1價取代基]。
作為1價取代基，可列舉：醛基、羥基、羧基、磺酸基、磷酸基、溴、氯、碘、氟、硝基、肼基、碳數1~8的烷基(可被OH、COOH、Br、Cl、I或NO2取代)、羥基烷基、碳數6~12的芳基、及碳數1~8的烯基等。作為1價取代基，較佳為甲基、乙基、羥基甲基。
在4-吡喃酮系化合物具有1價取代基時，就合成簡易的觀點而言，取代基較佳為鍵結於與氧基鄰接的碳原子上。即，較佳為X11及/或X12為取代基。另外，就容易獲得包含鈰系化合物的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2個為氫原子，更佳為X11、X12及X13中2個為氫原子。
作為4-吡喃酮系化合物，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)、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)、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。作為4-吡喃酮系化合物，可單獨使用一種，亦可組合二種以上而使用。
4-吡喃酮系化合物較佳為水溶性。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添加劑良好地溶解於研磨液中，並可更高水準地獲得研磨速度的提高效果、及研磨粒的凝聚的抑制效果。4-吡喃酮系化合物在常溫(25℃)的水100g中的溶解度，較佳為0.001g以上，更佳為0.005g以上，尤佳為0.01g以上，特佳為0.05g以上。另外，溶解度的上限並無特別限制。
以CMP用研磨液的總質量為基準，第1添加劑的含量較佳為0.01質量%以上，更佳為0.02質量%以上，尤佳為0.03質量%以上，特佳為0.04質量%以上，極佳為0.05質量%以上。若第1添加劑的含量為0.01質量%以上，則與小於0.01質量%的情形相比，容易達成穩定的研磨速度。以CMP用研磨液的總質量為基準，第1添加劑的含量較佳為5質量%以下，更佳為1質量%以下，尤佳為0.5質量%以下，特佳為0.1質量%以下。若第1添加劑的含量為5質量%以下，則與超過5質量%的情形相比，容易抑制研磨粒的凝聚，而容易達成高的研磨速度。
(第2添加劑：芳香族聚氧伸烷基化合物)
芳香族聚氧伸烷基化合物具有抑制擋止層材料的研磨速度過度變高的效果。產生所述效果的理由推測：藉由芳香族聚氧伸烷基化合物被覆擋止層材料，而抑制擋止層材料的研磨。此種效果在擋止層材料為多矽時會更顯著地獲得。
芳香族聚氧伸烷基化合物是將具有芳香環的取代基導入至聚氧伸烷基的末端的化合物。芳香環可直接鍵結於聚氧伸烷 基鏈，亦可不直接鍵結。芳香環可為單環，亦可為多環。另外，芳香族聚氧伸烷基化合物可具有如下結構：經由具有芳香環的取代基而鍵結多個聚氧伸烷基鏈。就合成簡易的觀點而言，聚氧伸烷基鏈較佳為聚氧伸乙基鏈、聚氧伸丙基鏈、聚氧伸乙基-聚氧伸丙基鏈。就效率佳地被覆擋止層材料的觀點而言，聚氧伸烷基鏈的結構單元數(氧伸烷基結構的結構單元數)較佳為15以上。
作為具有芳香環的取代基，在芳香環位於芳香族聚氧伸烷基化合物的末端時，可列舉芳基等。作為芳基，可列舉：苯基、苄基、甲苯基、二甲苯基等單環芳香族基；萘基等多環芳香族基等，所述芳香族基可進一步具有取代基。作為導入至芳香族基的取代基，可列舉：烷基、乙烯基、烯丙基、烯基、炔基、烷氧基、鹵素基、羥基、羰基、硝基、胺基、苯乙烯基、芳香族基等，就效率佳地被覆擋止層材料的觀點而言，較佳為烷基及苯乙烯基。
作為具有芳香環的取代基，在芳香環位於芳香族聚氧伸烷基化合物的主鏈中時，可列舉伸芳基等。作為伸芳基，可列舉：伸苯基、伸甲苯基、伸二甲苯基等單環芳香族基；伸萘基等多環芳香族基等，所述芳香族基可進一步具有取代基。作為導入至芳香族基的取代基，可列舉：烷基、乙烯基、烯丙基、烯基、炔基、烷氧基、鹵素基、羥基、羰基、硝基、胺基、苯乙烯基、芳香族基等。
就效率佳地被覆擋止層材料的觀點而言，芳香族聚氧伸烷基化合物較佳為下述通式(II)或通式(III)所示的化合物。
R11-O-(R12-O)m-H...(II)
[式(II)中，R11表示可具有取代基的芳基，R12表示可具有取代基的碳數1~5的伸烷基，m表示15以上的整數]。
H-(O-R23)n1-O-R21-R25-R22-O-(R24-O)n2-H...(III)
[式(III)中，R21及R22分別獨立地表示可具有取代基的伸芳基，R23、R24及R25分別獨立地表示可具有取代基的碳數1~5的伸烷基，n1及n2分別獨立地表示15以上的整數]。
就進一步提高絕緣材料相對於擋止層材料的研磨選擇性的觀點而言，式(II)或式(III)較佳為滿足下述條件的至少一個。
．作為R11，較佳為作為具有芳香環的取代基而例示的所述的芳基，更佳為苯乙烯基或烷基作為取代基而導入的苯基。
．作為R21及R22，較佳為作為具有芳香環的取代基而例示的所述伸芳基。
．作為R12、R23、R24及R25，較佳為伸乙基、伸正丙基。
．m較佳為15以上，更佳為30以上。
．m較佳為20000以下，更佳為10000以下，尤佳為5000以下，特佳為1000以下。
．n1及n2較佳為15以上，更佳為30以上。
．n1及n2較佳為20000以下，更佳為10000以下，尤佳為5000以下，特佳為1000以下。
作為式(II)所示的芳香族聚氧伸烷基化合物，可列舉：聚氧伸烷基苯基醚、聚氧伸烷基烷基苯基醚、聚氧伸烷基苯乙烯化苯基醚、聚氧伸烷基枯基苯基醚、聚氧伸烷基苄基醚等。具體而言，作為式(II)所示的芳香族聚氧伸烷基化合物，可列舉：聚氧伸乙基烷基苯基醚(例如第一工業製藥股份有限公司製造、艾瑪路吉特(Emaru JIT)系列)、聚氧伸乙基壬基丙烯基苯基醚(例如第一工業製藥股份有限公司製造、阿庫隆(Aquaron)RN系列)、聚氧伸乙基苯基醚、聚氧伸乙基苯乙烯化苯基醚(例如花王股份有限公司製造、愛慕根(EMULGEN)A-500；第一工業製藥股份有限公司製造、能依淨(Noigen)EA-7系列)、聚氧伸丙基苯基醚、聚氧伸乙基枯基苯基醚、聚氧伸乙基苄基醚等。作為式(III)所示的芳香族聚氧伸烷基化合物，可列舉：2,2-雙(4-聚氧伸乙基氧基苯基)丙烷等。
為了調整研磨選擇性及平坦性等研磨特性，芳香族聚氧伸烷基化合物可單獨使用一種，或組合二種以上而使用。
就研磨選擇性更優異的觀點而言，芳香族聚氧伸烷基化合物的重量平均分子量的下限較佳為1000以上，更佳為1500以上，尤佳為2000以上，特佳為4000以上。就研磨選擇性更優異的觀點而言，芳香族聚氧伸烷基化合物的重量平均分子量的上限 較佳為1000000以下，更佳為500000以下，尤佳為250000以下，特佳為100000以下，極佳為50000以下，最佳為10000以下。
另外，芳香族聚氧伸烷基化合物的重量平均分子量例如可使用標準聚苯乙烯的校準曲線，藉由凝膠滲透層析法(Gel Permeation Chromatography，GPC)，在下述條件下測定。
使用設備：日立L-6000型[日立製作所股份有限公司製造]
管柱：Gel-Pak GL-R420+Gel-Pak GL-R430+Gel-Pak GL-R440[日立化成股份有限公司製造 商品名；共計3支]
溶離液：四氫呋喃
測定溫度：40℃
流量：1.75mL/min
檢測器：L-3300RI[日立製作所股份有限公司製造]
將CMP用研磨液的總質量作為基準，芳香族聚氧伸烷基化合物的含量較佳為0.01質量%以上。藉此，可進一步抑制擋止層材料的研磨速度。就同樣的觀點而言，將CMP用研磨液的總質量作為基準，芳香族聚氧伸烷基化合物的含量的下限更佳為0.05質量%以上，尤佳為0.1質量%以上，特佳為0.2質量%以上。芳香族聚氧伸烷基化合物的含量的上限並無特別限制，就穩定性及生產性優異的觀點而言，較佳為10.0質量%以下，更佳為5.0質量%以下，尤佳為3.0質量%以下，特佳為2.0質量%以下，極佳為1.0質量%以下。
(第3添加劑：陽離子性聚合物)
本實施形態的CMP用研磨液除了所述第1添加劑(4-吡喃酮系化合物)及所述第2添加劑(芳香族聚氧伸烷基化合物)外，還含有陽離子性聚合物作為第3添加劑。即，作為第3添加劑，將相當於所述第1添加劑或所述第2添加劑的化合物除外。所謂「陽離子性聚合物」，定義為主鏈或側鏈具有陽離子基、或離子化為陽離子基而得的基團的聚合物。作為陽離子基，可列舉：胺基、亞胺基、氰基等。
陽離子性聚合物具有藉由與芳香族聚氧伸烷基化合物併用，而抑制擋止層材料的研磨速度過度變高的效果。另外，陽離子性聚合物亦具有如下效果：可抑制因芳香族聚氧伸烷基化合物除了擋止層材料外還過度被覆絕緣材料被覆而造成絕緣材料的研磨速度降低，並提高絕緣材料的研磨速度。因此認為，在將芳香族聚氧伸烷基化合物與陽離子性聚合物併用時，藉由陽離子性聚合物與芳香族聚氧伸烷基化合物相互作用，而可抑制擋止層材料的研磨速度，並且可提高絕緣材料的研磨速度。
作為陽離子性聚合物，可列舉：藉由使選自由烯丙基胺、二烯丙基胺、乙烯基胺、伸乙基亞胺及所述衍生物所組成的組群的至少一種單體成分聚合而得的聚合物(烯丙基胺聚合物、二烯丙基胺聚合物、乙烯基胺聚合物、伸乙基亞胺聚合物)、聚葡萄胺糖(chitosan)及聚葡萄胺糖衍生物等多糖類等。
烯丙基胺聚合物是藉由使烯丙基胺或其衍生物聚合而得的聚合物。作為烯丙基胺衍生物，可列舉：烷氧基羰基化烯丙 基胺、甲基羰基化烯丙基胺、胺基羰基化烯丙基胺、脲化烯丙基胺等。
二烯丙基胺聚合物是藉由使二烯丙基胺或其衍生物聚合而得的聚合物。作為二烯丙基胺衍生物，可列舉：甲基二烯丙基胺、二烯丙基二甲基銨鹽、二烯丙基甲基乙基銨鹽、醯基化二烯丙基胺、胺基羰基化二烯丙基胺、烷氧基羰基化二烯丙基胺、胺基硫羰基化二烯丙基胺、羥基烷基化二烯丙基胺等。作為銨鹽，可列舉：氯化銨、烷基硫酸銨(例如乙基硫酸銨)等。
乙烯基胺聚合物是藉由使乙烯基胺或其衍生物聚合而得的聚合物。作為乙烯基胺衍生物，可列舉：烷基化乙烯基胺、醯胺化乙烯基胺、環氧乙烷化乙烯基胺、環氧丙烷化乙烯基胺、烷氧基化乙烯基胺、羧基甲基化乙烯基胺、醯基化乙烯基胺、脲化乙烯基胺等。
伸乙基亞胺聚合物是藉由使伸乙基亞胺或其衍生物聚合而得的聚合物。作為伸乙基亞胺衍生物，可列舉：胺基乙基化丙烯酸系聚合物、烷基化伸乙基亞胺、脲化伸乙基亞胺、環氧丙烷化伸乙基亞胺等。
陽離子性聚合物可具有源自烯丙基胺、二烯丙基胺、乙烯基胺、伸乙基亞胺及所述的衍生物以外的單體成分的結構單元。陽離子性聚合物例如可具有源自丙烯醯胺、二甲基丙烯醯胺、二乙基丙烯醯胺、羥基乙基丙烯醯胺、丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、順丁烯二酸或二氧化硫等的結構單元。
陽離子性聚合物可為烯丙基胺、二烯丙基胺、乙烯基胺、伸乙基亞胺的均聚物(聚烯丙基胺、聚二烯丙基胺、聚乙烯基胺、聚伸乙基亞胺)，亦可為具有源自烯丙基胺、二烯丙基胺、乙烯基胺、伸乙基亞胺或所述的衍生物的結構單元的共聚物。共聚物中結構單元的排列為任意。例如可採取：(a)同種結構單元分別連續的嵌段共聚合的形態、(b)結構單元A及結構單元B並無特別秩序地排列的無規共聚合的形態、(c)結構單元A及結構單元B交替排列的交替共聚合的形態等任意的形態。
作為所述共聚物，就進一步提高絕緣材料相對於擋止層材料的研磨選擇性的觀點而言，較佳為使包含丙烯醯胺作為單體成分的組成物聚合而得的共聚物，更佳為使包含二烯丙基二甲基銨鹽與丙烯醯胺作為單體成分的組成物聚合而得的共聚物，尤佳為二烯丙基二甲基氯化銨-丙烯醯胺共聚物。
在所述陽離子性聚合物中，就進一步提高絕緣材料相對於擋止層材料的研磨選擇性的觀點、及進一步提高絕緣材料的研磨速度的觀點而言，較佳為作為烯丙基胺、二烯丙基胺、乙烯基胺等的聚合物的胺聚合物。為了調整研磨選擇性及平坦性等研磨特性，陽離子性聚合物可單獨使用一種，或組合二種以上而使用。
就進一步提高絕緣材料相對於擋止層材料的研磨選擇性的觀點而言，陽離子性聚合物的重量平均分子量的下限，較佳為100以上，更佳為300以上，尤佳為500以上。就進一步提高絕緣材料相對於擋止層材料的研磨選擇性的觀點而言，陽離子性 聚合物的重量平均分子量的上限，較佳為1000000以下，更佳為600000以下，尤佳為300000以下。另外，陽離子性聚合物的重量平均分子量可藉由與第2添加劑的重量平均分子量相同的方法而測定。
就進一步提高研磨選擇性及平坦性的觀點而言，將CMP用研磨液的總質量作為基準，陽離子性聚合物的含量的下限較佳為0.00001質量%以上，更佳為0.00003質量%以上，尤佳為0.00005質量%以上。就研磨選擇性更優異的觀點而言，將CMP用研磨液的總質量作為基準，陽離子性聚合物的含量的上限較佳為5質量%以下，更佳為1質量%以下，尤佳為0.1質量%以下，特佳為0.01質量%以下，極佳為0.005質量%以下，非常佳為0.001質量%以下，最佳為0.0005質量%以下。就進一步提高絕緣材料的研磨速度、絕緣材料相對於擋止層材料的研磨選擇性、及平坦性的觀點而言，陽離子性聚合物的含量較佳為根據絕緣材料的製作方法(種類及附膜條件)而適當調整。
(第4添加劑：飽和單羧酸)
本實施形態的CMP用研磨液可進一步含有飽和單羧酸作為第4添加劑。藉此，可進一步提高絕緣材料的研磨速度。
就進一步提高絕緣材料的研磨速度的觀點而言，飽和單羧酸的碳數較佳為2~6。作為飽和單羧酸，較佳為選自由乙酸、丙酸、丁酸、異丁酸、戊酸、異戊酸、三甲基乙酸、2-甲基丁酸、己酸、2-甲基戊酸、4-甲基戊酸、2,3-二甲基丁酸、2-乙基丁酸、 2,2-二甲基丁酸及3,3-二甲基丁酸所組成的組群的至少一種。另外，作為飽和單羧酸，可單獨使用所述化合物中的一種，亦可組合二種以上而使用。就絕緣材料的研磨速度更優異的觀點而言，飽和單羧酸的碳數更佳為3以上。另外，就水溶性良好且容易使用、容易廉價獲得的方面而言，較佳為碳數為2或碳數為3的飽和單羧酸，具體而言，較佳為乙酸、丙酸。根據以上所述，就取得研磨速度、水溶性、獲得容易性等的平衡的方面而言，特佳為丙酸。
將CMP用研磨液的總質量作為基準，飽和單羧酸的含量較佳為0.001質量%以上，更佳為0.005質量%以上，尤佳為0.01質量%以上，特佳為0.02質量%以上，極佳為0.03質量%以上，最佳為0.05質量%以上。若飽和單羧酸的含量為0.001質量%以上，則容易獲得達成穩定的研磨速度及良好的面內均勻性的飽和單羧酸的效果。將CMP用研磨液的總質量作為基準，飽和單羧酸的含量較佳為5質量%以下，更佳為1質量%以下，尤佳為0.5質量%以下，特佳為0.3質量%以下，極佳為0.1質量%以下。若飽和單羧酸的含量為5質量%以下，則與超過5質量%的情形相比，容易抑制研磨粒的凝聚，而容易達成高的研磨速度及良好的面內均勻性。
(研磨粒)
本實施形態的CMP用研磨液含有包含鈰系化合物的研磨粒。使用包含鈰系化合物的研磨粒的研磨液具有：在研磨面所產生的 研磨損傷相對較少的優點。先前，就容易達成絕緣材料的高的研磨速度的方面而言，廣泛使用包含二氧化矽粒子作為研磨粒的研磨液。但是，使用二氧化矽粒子的研磨液通常有容易在研磨面產生研磨損傷的課題。在配線寬度為45nm的時代以後的具有微細圖案的裝置中，有如下的擔憂：即便是如先前不成為問題般的微細的損傷，亦會對裝置的可靠性造成影響。
另外，使用包含鈰系化合物的研磨粒的研磨液，與先前使用二氧化矽粒子的研磨液相比，有絕緣材料的研磨速度稍低的傾向。但是，在本實施形態中，藉由併用所述添加劑與包含鈰系化合物的研磨粒，而可達成絕緣材料的高的研磨速度。此種情況暗示鈰系化合物與所述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。藉由使用包含氧化鈰的研磨粒，而可達成更高的研磨速度，並且可獲得損傷少且平坦性優異的研磨面。
用作研磨粒的氧化鈰較佳為包含具有結晶晶界的多晶氧化鈰。所述構成的多晶氧化鈰粒子不同於單晶粒子凝聚而成的單純的凝聚體，藉由研磨中的應力，在變細的同時逐漸出現活性面(變細前未暴露於外部的面)，因此認為可高度地維持絕緣材料的高的研磨速度。關於此種多晶氧化鈰粒子，在國際公開公報WO99/31195號中進行了詳細地說明。
作為氧化鈰粒子的製造方法，並無特別限制，可列舉：液相合成、煅燒、或藉由過氧化氫等進行氧化的方法等。在獲得所述具有結晶晶界的多晶氧化鈰時，較佳為對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、及藉由行星珠磨機等的濕式粉碎。噴射磨機例如可使用：「化學工學論文集」第6卷第5號(1980)第527頁~第532頁所說明的噴射磨機。
研磨粒的平均粒徑較佳為50nm以上，更佳為70nm以上，尤佳為80nm以上。若研磨粒的平均粒徑為50nm以上，則與小於50nm的情形相比，可進一步提高絕緣材料的研磨速度。研磨粒的平均粒徑較佳為500nm以下，更佳為300nm以下，尤佳為280nm以下，特佳為250nm以下，極佳為200nm以下。若研磨粒的平均粒徑為500nm以下，則與超過500nm的情形相比，可抑制研磨損傷。為了控制所述研磨粒的平均粒徑，可使用先前公知的方法，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。
所述「研磨粒的平均粒徑」是指使用動態光散射式粒度分佈計對分散有研磨粒的漿料樣品進行測定而得的體積分佈的中間值。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)等進行測定所得的值。以按漿料樣品總質量基準計研 磨粒的含量為0.5質量%的方式調整漿料樣品的含量，並將所述研磨粒設置於LB-500中來測定體積分佈的中間值。另外，藉由利用LB-500測定中值粒徑(累計中間值)，亦可評價研磨粒的凝聚的程度。另外，在測定研磨液中的研磨粒的粒徑時，可藉由將所述研磨液濃縮或用水稀釋，而以按漿料樣品總質量基準計研磨粒的含量為0.5質量%的方式調整漿料樣品的含量後，藉由同樣的方法進行測定。
CMP用研磨液中的研磨粒的ζ電位(Zeta potential)較佳為正。所謂「ζ電位」，是指分散於CMP用研磨液中的研磨粒表面的表面電荷。藉由研磨粒的ζ電位為正，而研磨粒容易作用於絕緣材料，而可進一步提高絕緣材料的研磨速度。
就容易使研磨粒的分散狀態穩定的觀點而言，CMP用研磨液中的研磨粒的ζ電位較佳為+10mV以上，更佳為+20mV以上，尤佳為+30mV以上。ζ電位的上限並無特別限制，為+100mV左右。ζ電位例如可使用貝克曼庫爾特(BECKMAN COULTER)公司製造的Delsa Nano C進行測定。
(水)
研磨液的製備中所用的水並無特別限制，較佳為去離子水、離子交換水、超純水等。另外，根據需要，可將乙醇、乙酸、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及非離子性界面活性劑，較佳為非離子性界面活性劑。界面活性劑可單獨使用一種，亦可併用二種以上。
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基醚、聚氧伸乙基聚氧伸丙基醚衍生物、聚氧伸丙基甘油基醚、聚乙二醇、甲氧基聚乙二醇、乙炔系二醇的氧基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；乙炔系二醇的氧基伸乙基加成物；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。
本實施形態的CMP用研磨液除了界面活性劑以外，根據所期望的特性，可進一步含有其他成分。作為此種成分，可列舉：如後述的pH值調整劑、用於抑制pH值變動的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會使CMP用研磨液的所述效果過度降低的範圍。
(pH值)
就容易保持高的絕緣材料的研磨速度的觀點而言，本實施形態的CMP用研磨液的pH值的下限，較佳為1.0以上，更佳為2.0以上，尤佳為3.0以上。就容易使研磨粒的分散狀態穩定的觀點而言，本實施形態的CMP用研磨液的pH值的上限，較佳為9.0以下，更佳為8.0以下，尤佳為7.0以下，特佳為6.0以下。另外，pH值定義為液溫25℃時的pH值。
研磨液的pH值可藉由無機酸、有機酸等酸成分；氨、氫氧化鈉、四甲基氫氧化銨(tetramethylammonium hydroxide，TMAH)、咪唑等鹼成分等的pH值調整劑進行調整。另外，為了使pH值穩定，而可添加緩衝劑。另外，可添加緩衝劑製成緩衝液(包含緩衝劑的溶液)。作為此種緩衝液，可列舉乙酸鹽緩衝液、鄰苯二甲酸鹽緩衝液等。
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，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，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℃。
本實施形態的CMP用研磨液可作為一液式研磨液而保存，亦可作為二液式研磨液套組(例如CMP用研磨液套組)而保存，所述一液式研磨液至少包含研磨粒、4-吡喃酮系化合物、具 有芳香環及聚氧伸烷基鏈的高分子化合物、陽離子性聚合物、及水；所述二液式研磨液套組是以將漿料(第1液)與添加液(第2液)混合而成為所述研磨液的方式，將所述研磨液的構成成分分成漿料與添加液。漿料例如至少包含研磨粒及水。添加液例如至少包含具有芳香環及聚氧伸烷基鏈的高分子化合物、陽離子性聚合物及水。另外，所述研磨液的構成成分亦可作為分成三種液體以上的研磨液套組而保存。
4-吡喃酮系化合物及飽和單羧酸可包含在漿料及添加液的任一種中，但較佳為包含在漿料中。例如，較佳為分成：至少包含研磨粒、4-吡喃酮系化合物(根據需要的飽和單羧酸)及水的漿料，以及至少包含具有芳香環及聚氧伸烷基鏈的高分子化合物、陽離子性聚合物及水的添加液。藉此，例如可為如下的使用方法：僅藉由所述漿料進行後述的第1研磨步驟，並藉由將所述漿料與添加液混合而得的CMP用研磨液進行後述的第2研磨步驟。
在所述CMP用研磨液套組中，在將要研磨前或研磨時，將漿料及添加液混合而製備研磨液。另外，一液式研磨液可作為減少了水的含量的研磨液用儲存液而保存，並且在研磨時可用水進行稀釋而使用。二液式研磨液套組可作為減少了水的含量的漿料用儲存液及添加液用儲存液而保存，並且在研磨時可用水進行稀釋而使用。
在一液式研磨液時，作為研磨液在研磨平台上的供給方 法，可使用：將研磨液直接送液而供給的方法；將研磨液用儲存液及水藉由不同的配管而送液，並將所述溶液合流、混合而供給的方法；預先混合研磨液用儲存液及水而供給的方法等。
在作為分成漿料與添加液的二液式研磨液套組而保存時，可藉由任意地改變所述二種液體的調配而調整研磨速度。在使用研磨液套組進行研磨時，作為研磨液在研磨平台上的供給方法，有下述所示的方法。例如可使用：將漿料與添加液藉由不同的配管而送液，並將所述的配管合流、混合而供給的方法；將漿料用儲存液、添加液用儲存液及水藉由不同的配管而送液，並將所述三種液體合流、混合而供給的方法；預先混合漿料及添加液而供給的方法；預先混合漿料用儲存液、添加液用儲存液及水而供給的方法。另外，亦可使用：將所述研磨液套組中的漿料與添加液分別供給至研磨平台上的方法。此時，在研磨平台上使用將漿料及添加液混合而得的研磨液而將被研磨面研磨。
<研磨方法>
本實施形態的研磨方法具備研磨步驟：使用所述CMP用研磨液，將包含絕緣材料的基體(例如基板)研磨。例如在研磨步驟中，將絕緣材料抵壓於研磨墊，並且一邊在絕緣材料與研磨墊間供給所述研磨液，一邊使基體與研磨墊的至少一者移動，藉此利用研磨墊進行絕緣材料的研磨。在研磨步驟中，例如使用調整了各成分的含量及pH值等的研磨液，藉由CMP技術將表面具有絕緣材料的基體平坦化。
本實施形態的研磨方法在裝置的製造過程中，適合於對表面具有絕緣材料的基體進行研磨。作為裝置，可列舉：二極體、電晶體、化合物半導體、熱敏電阻(thermistor)、變阻器(varister)、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)、可擦可程式化唯讀記憶體(Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM)、遮罩唯讀記憶體(Mask Read Only Memory)、電可擦可程式化唯讀記憶體(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory，EEPROM)、快閃記憶體(Flash Memory)等的記憶元件，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)等理論電路元件，以單片微波單積體電路(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用研磨液不會大幅依賴於被研磨面的狀態，而可達成絕緣材料的高的研磨速度。因此，使用所述研磨液的研磨方法，亦可應用於先前的使用CMP用研磨液的方法中難以達成高的研磨速度的基體。
本實施形態的研磨方法特別適合於表面具有階差(凹凸)的被研磨面的平坦化。作為具有此種被研磨面的基體，例如 可列舉：邏輯用半導體裝置。另外，所述研磨方法適合於：對包含自上方觀察時凹部或凸部變為T字形狀或格子形狀的部分的表面進行研磨。例如亦能以高的速度研磨具有記憶體單元的半導體裝置(例如DRAM、快閃記憶體)的表面所設置的絕緣材料。即表示：所述研磨方法在先前的使用CMP用研磨液的方法中難以達成高的研磨速度，而本實施形態的CMP用研磨液不會大幅地依賴於被研磨面的凹凸形狀，可達成高的研磨速度。
本實施形態的研磨方法適合於：對所述絕緣材料進行研磨，並在擋止層露出的階段停止研磨的研磨方法。其原因是，所述CMP用研磨液可達成絕緣材料的高的研磨速度、及擋止層材料的高的擋止性。在本實施形態的研磨方法中，可相對於擋止層材料而選擇性地研磨絕緣材料。作為絕緣材料相對於擋止層材料的研磨速度比，較佳為30以上，更佳為50以上，尤佳為100以上。
作為絕緣材料，可列舉：無機絕緣材料、有機絕緣材料等。作為無機絕緣材料，可列舉：矽系絕緣材料等。作為矽系絕緣材料，可列舉：氧化矽、氟矽酸鹽玻璃、有機矽酸鹽玻璃、氫化倍半矽氧烷等二氧化矽系材料、碳化矽、氮化矽等。所述絕緣材料可摻雜磷、硼等元素。作為有機絕緣材料，可列舉：全芳香族系低介電常數絕緣材料等。作為所述絕緣材料，就達成更高的研磨速度的觀點而言，較佳為無機絕緣材料，更佳為矽系絕緣材料，尤佳為氧化矽。
作為構成所述擋止層的擋止層材料，例如可列舉：氮化 矽、多矽等，就達成更高的擋止性的觀點而言，較佳為多矽。
可應用所述研磨方法的基體，並不限定於被研磨面整體由氧化矽形成者，亦可為表面除了氧化矽外還進一步具有氮化矽、多矽等者。另外，所述研磨方法亦可應用於：在具有特定配線的配線板上，形成氧化矽膜、玻璃、氮化矽等無機絕緣膜，主要含有多矽、Al、Cu、Ti、TiN、W、Ta、TaN等的膜的基體。
一邊參照圖1(a)~圖1(c)，一邊對藉由本實施形態的研磨方法的CMP在基板(晶圓)上形成淺溝槽隔離(STI)結構的製程進行說明。本實施形態的研磨方法可具有：以高的速度研磨氧化矽膜3的第1研磨步驟(粗加工步驟)、及以相對較低的速度研磨殘留的氧化矽膜3的第2研磨步驟(精加工步驟)。
圖1(a)是表示研磨前的基板的剖面圖。圖1(b)是表示第1研磨步驟後的基板的剖面圖。圖1(c)是表示第2研磨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，為了將在矽基板1上成膜的氧化矽膜3的階差D消除，而藉由CMP優先除去部分地突出的不需要的部位。另外，為了在表面已平坦化時恰當地停止研磨，較佳為在氧化矽膜3之下預先形成研磨速度慢的多矽膜(擋止層膜)2。藉由經過第1研磨步驟及第2研磨步驟，而消除氧化矽膜3的階差D，並形成具有嵌入部分5的元件分離結構。
在研磨氧化矽膜3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)，並藉由研磨墊研磨氧化 矽膜3的表面。更具體而言，在研磨平台的研磨墊上抵壓氧化矽膜3的被研磨面側，一邊在被研磨面與研磨墊之間供給CMP用研磨液，一邊使兩者相對移動，藉此將氧化矽膜3研磨。
本實施形態的CMP用研磨液可應用於第1研磨步驟及第2研磨步驟的任一研磨步驟，由於可達成高的研磨速度，因此特佳為在第2研磨步驟中使用。
另外，此處，例示將研磨步驟分為2個階段而實施的情形，但圖1(a)所示的狀態~圖1(c)所示的狀態亦可藉由一個階段進行研磨處理。
作為研磨裝置，例如較佳為具備保持基體的固持器、貼附研磨墊的研磨平台、在研磨墊上供給研磨液的機構的裝置。例如可列舉：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、利弗萊申(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，研磨墊較佳為實施了如將研磨液滯留的槽加工者。
作為研磨條件，並無特別限制，就基體不飛散的觀點而言，研磨平台的旋轉速度較佳為200min-1以下。就抑制研磨面的損傷的觀點而言，施加於基體的壓力(加工負荷)較佳為100kPa以下。較佳為在研磨期間藉由泵等對研磨墊連續地供給研磨液。研磨液的供給量並無限制，較佳為研磨液持續覆蓋研磨墊的表面。
研磨結束後，較佳為在流水中將基體充分清洗後，使用旋轉乾燥器(spin dryer)等，將附著於基體的水滴拂落後進行乾燥。藉由如此進行研磨，而可消除表面的凹凸，並實現基體整個面為平滑的面。藉由將膜的形成及對其進行研磨的步驟重複特定次數，而可製造具有所期望的層數的基體。
如此而得的基體可用作各種電子零件。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(scintillant)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40kg投入至氧化鋁製容器中，在830℃下在空氣中煅燒2小時而獲得黃白色的粉末20kg。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。藉由掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope，SEM)觀察藉由煅燒而得的粉末的粒徑，結果為20μm~100μm。繼而，使用噴射磨機將氧化鈰粉末20kg進行乾式粉碎。藉由SEM觀察粉 碎後的氧化鈰粉末，結果包含具有結晶晶界的多晶氧化鈰粒子。另外，比表面積為9.4m2/g。比表面積的測定是藉由布魯諾爾-埃梅特-特勒爾(Brunauer Emmett Teller，BET)法而實施。
[CMP用研磨液的製備]
將所述所得的氧化鈰粉末(研磨粒)150g及去離子水849.8g投入容器內中進行混合。繼而添加乙酸0.2g將pH值調整為4.5，並攪拌10分鐘。歷時30分鐘將所得的漿料送液至不同的容器。其間，在進行送液的配管內，藉由400kHz的超音波頻率對漿料進行超音波照射。
在2個500mL燒杯中分別採集500g±20g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500G的條件下實施2分鐘。在燒杯的底部殘留固相(沈澱的研磨粒)，並將液相(包含未沈澱的研磨粒的溶液)回收。在所述液相中添加去離子水，以按漿料總質量基準計研磨粒的含量為0.5質量%的方式進行調整，而獲得平均粒徑測定用樣品。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，結果是平均粒徑為150nm。
(實施例1)
以所述研磨粒為5.0質量%、作為第1添加劑的3-羥基-2-甲基-4-吡喃酮為0.7質量%、及作為第4添加劑的丙酸為0.9質量%的方式，使用去離子水進行調整，而獲得漿料用儲存液。漿料用儲存液的pH值為3.0。pH值是使用電氣化學計器股份有限公司製 造的型號PHL-40進行測定。
以作為第2添加劑的聚氧伸乙基苯乙烯化苯基醚為5質量%、及作為第3添加劑的二烯丙基二甲基氯化銨-丙烯醯胺共聚物為0.0015質量%的方式，使用去離子水進行調整，使用氨水溶液調整pH值，而獲得添加液用儲存液。添加液用儲存液的pH值為5.7。pH值是使用電氣化學計器股份有限公司製造的型號PHL-40進行測定。
以所述漿料用儲存液：所述添加液用儲存液：去離子水分別以質量比計為1：1：8的方式進行混合，而獲得研磨液。在研磨液中，將所述漿料用儲存液及所述添加液用儲存液稀釋至10倍。研磨液的pH值為3.5。pH值是使用電氣化學計器股份有限公司製造的型號PHL-40進行測定。
(實施例2~實施例12、比較例1~比較例4)
使用所述所得的研磨粒、與下述表1所示的添加劑，以與實施例1相同的方式，準備漿料用儲存液與添加液用儲存液，並與去離子水混合，而製備研磨粒的含量為0.5質量%並且4-吡喃酮系化合物的含量為0.07質量%的研磨液。在實施例2~實施例3中，在製作添加液時，使用氨水作為pH值調整劑。
[ζ電位]
使用貝克曼庫爾特公司製造的Delsa Nano C作為測定裝置，以所述測定裝置中的測定樣品的散射強度為1.0×104cps~5.0×104cps的方式，將CMP用研磨液離心分離，而獲得液相作為測定樣 品。具體的離心分離條件是施加於外周的離心力為500G，離心分離時間為10分鐘。繼而，將測定樣品投入ζ電位測定用單元後，測定ζ電位。將測定結果表示於表1。
[CMP評價]
分別使用所述CMP用研磨液在下述研磨條件下將被研磨基板研磨。
(CMP研磨條件)
．研磨裝置：Reflexion(應用材料公司製造)
．CMP用研磨液流量：250mL/min
．被研磨基板：下述「毯覆式晶圓(blanket wafer)」
．研磨墊：具有獨立氣泡的發泡聚胺基甲酸酯樹脂(日本羅門哈斯(Rohm and Haas Japan)股份有限公司製造、型號IC1010)
．研磨壓力：20.6kPa(3.0psi)
．基板與研磨平台的旋轉速度：100min-1(rpm)
．研磨時間：將毯覆式晶圓研磨30秒鐘(0.5min)。
(毯覆式晶圓)
作為毯覆式晶圓，是使用藉由電漿CVD法在矽基板上形成厚度為1μm(10000Å)的氧化矽膜的基板、及藉由CVD法在矽基板上形成厚度為0.2μm(2000Å)的多矽膜的基板。
(研磨品評價：毯覆式晶圓研磨速度及研磨選擇比)
根據下式對在所述條件下研磨的被研磨基板求出各被研磨膜(氧化矽膜、多矽膜)的研磨速度。另外，研磨前後的各被研磨 膜的膜厚差是使用光干涉式膜厚裝置(菲樂(Filmetrics)公司製造、商品名：F80)而求出。另外，算出氧化矽膜相對於多矽膜的研磨選擇性(研磨速度比：氧化矽膜的研磨速度/多矽膜的研磨速度)。將測定結果表示於表1。
(研磨速度)=(研磨前後的各被研磨膜的膜厚差(Å))/(研磨時間(min))
Figure TWI613284BD00003
另外，表1中的添加劑的詳細內容如下所述。
A-1：3-羥基-2-甲基-4-吡喃酮
A-2：5-羥基-2-(羥基甲基)-4-吡喃酮
B-1：聚氧伸乙基苯乙烯化苯基醚(花王股份有限公司製造、製品名：EMULGEN A-500、重量平均分子量：4500~5000)
B-2：聚氧伸乙基烷基苯基醚(第一工業製藥股份有限公司製造、製品名：Emaru JIT、重量平均分子量：3000~3500)
B-3：聚乙二醇(獅王(LION)股份有限公司製造、製品名：PEG600、重量平均分子量：600)
C-1：二烯丙基二甲基氯化銨-丙烯醯胺共聚物(日東紡醫學(NITTOBO MEDICAL)股份有限公司製造、製品名：PAS-J-81、重量平均分子量：200000)
C-2：聚烯丙基胺(日東紡醫學股份有限公司製造、製品名：PAA-01、重量平均分子量：1600)
C-3：二烯丙基二甲基氯化銨聚合物(日東紡醫學股份有限公司製造、製品名：PAS-H-10L、重量平均分子量：200000)
D-1：丙酸
根據表1可明白：相對於比較例1~比較例4，實施例1~實施例12同時滿足絕緣材料(氧化矽)的高的研磨速度、與擋止層材料(多矽)的高的擋止性。
1‧‧‧矽基板
2‧‧‧多矽膜
3‧‧‧氧化矽膜
5‧‧‧嵌入部分
D‧‧‧階差

Claims (8)

  1. 一種CMP用研磨液，其含有：研磨粒，包含鈰系化合物；4-吡喃酮系化合物，由下述通式(I)所表示；高分子化合物，具有芳香環及聚氧伸烷基鏈；陽離子性聚合物；以及水； [式(I)中，X11、X12及X13分別獨立地為氫原子或1價取代基]。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之CMP用研磨液，其中所述研磨液中的所述研磨粒的ζ電位為正。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之CMP用研磨液，其中所述4-吡喃酮系化合物為選自由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。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之CMP用研磨液，其更含有飽和單羧酸。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之CMP用研磨液，其中所述飽和單羧酸的碳數為2~6。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之CMP用研磨液，其中所述飽和單羧酸為選自由乙酸、丙酸、丁酸、異丁酸、戊酸、異戊酸、三甲基乙酸、2-甲基丁酸、己酸、2-甲基戊酸、4-甲基戊酸、2,3-二甲基丁酸、2-乙基丁酸、2,2-二甲基丁酸及3,3-二甲基丁酸所組成的組群的至少一種。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之CMP用研磨液，其分成第1液及第2液而保存，所述第1液至少包含所述研磨粒及水，所述第2液至少包含所述高分子化合物、所述陽離子性聚合物及水。
  8. 一種研磨方法，其具備：使用如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述之CMP用研磨液，對包含絕緣材料的基體進行研磨的步驟。
TW103116330A 2013-06-12 2014-05-08 Ｃｍｐ用硏磨液及硏磨方法 TWI613284B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013123824 2013-06-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201500532A TW201500532A (zh) 2015-01-01
TWI613284B true TWI613284B (zh) 2018-02-01

Family

ID=52022041

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW103116330A TWI613284B (zh) 2013-06-12 2014-05-08 Ｃｍｐ用硏磨液及硏磨方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10155886B2 (zh)
JP (1) JP6252587B2 (zh)
KR (1) KR102225154B1 (zh)
TW (1) TWI613284B (zh)
WO (1) WO2014199739A1 (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018518825A (ja) * 2015-04-13 2018-07-12 キャボット マイクロエレクトロニクス コーポレイション 改善されたサファイア除去速度と低い表面粗さを有するダイヤモンド系スラリー
KR102463863B1 (ko) * 2015-07-20 2022-11-04 삼성전자주식회사 연마용 조성물 및 이를 이용한 반도체 장치의 제조 방법
JP6551053B2 (ja) * 2015-08-26 2019-07-31 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
JP6601209B2 (ja) * 2015-12-22 2019-11-06 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
KR101969123B1 (ko) 2016-02-17 2019-08-20 주식회사 엘지화학 고강성 및 에너지 절감 발포용 폴리프로필렌
KR102524807B1 (ko) * 2016-11-04 2023-04-25 삼성전자주식회사 반도체 소자의 제조 방법
WO2018179061A1 (ja) 2017-03-27 2018-10-04 日立化成株式会社 研磨液、研磨液セット及び研磨方法
KR102278257B1 (ko) 2017-03-27 2021-07-15 쇼와덴코머티리얼즈가부시끼가이샤 슬러리 및 연마 방법
SG11202002314WA (en) * 2017-09-29 2020-04-29 Hitachi Chemical Co Ltd Polishing solution, polishing solution set, and polishing method
WO2020021680A1 (ja) 2018-07-26 2020-01-30 日立化成株式会社 スラリ及び研磨方法
WO2019181014A1 (ja) 2018-03-22 2019-09-26 日立化成株式会社 研磨液、研磨液セット及び研磨方法
CN113004797B (zh) * 2019-12-19 2024-04-12 安集微电子（上海）有限公司 一种化学机械抛光液
US20230242790A1 (en) * 2022-02-03 2023-08-03 Cmc Materials, Inc. Ceria-based slurry compositions for selective and nonselective cmp of silicon oxide, silicon nitride, and polysilicon

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120315763A1 (en) * 2009-12-28 2012-12-13 Hitachi Chemical Company, Ltd. Polishing liquid for cmp and polishing method using the same

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3278532B2 (ja) 1994-07-08 2002-04-30 株式会社東芝 半導体装置の製造方法
JPH10106994A (ja) 1997-01-28 1998-04-24 Hitachi Chem Co Ltd 酸化セリウム研磨剤及び基板の研磨法
JPH11181403A (ja) 1997-12-18 1999-07-06 Hitachi Chem Co Ltd 酸化セリウム研磨剤及び基板の研磨法
WO2002067309A1 (fr) 2001-02-20 2002-08-29 Hitachi Chemical Co., Ltd. Pate a polir et procede de polissage d'un substrat
US7044836B2 (en) 2003-04-21 2006-05-16 Cabot Microelectronics Corporation Coated metal oxide particles for CMP
JP2006249129A (ja) 2005-03-08 2006-09-21 Hitachi Chem Co Ltd 研磨剤の製造方法及び研磨剤
JP2008177180A (ja) 2007-01-16 2008-07-31 Ebara Corp 配線基板研磨用前処理液、研磨方法、配線基板製造方法及び配線基板製造装置
JP2008288537A (ja) 2007-05-21 2008-11-27 Fujifilm Corp 金属用研磨液及び化学的機械的研磨方法
TW201000613A (en) 2008-04-23 2010-01-01 Hitachi Chemical Co Ltd Polishing agent and method for polishing substrate using the same
JP5441362B2 (ja) 2008-05-30 2014-03-12 富士フイルム株式会社 研磨液及び研磨方法
US8247327B2 (en) 2008-07-30 2012-08-21 Cabot Microelectronics Corporation Methods and compositions for polishing silicon-containing substrates
JP2010095650A (ja) 2008-10-17 2010-04-30 Hitachi Chem Co Ltd 研磨剤組成物及びこの研磨剤組成物を用いた基板の研磨方法
JP5397386B2 (ja) 2008-12-11 2014-01-22 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
TWI535834B (zh) 2009-02-16 2016-06-01 日立化成股份有限公司 銅研磨用研磨劑及使用其之研磨方法
JP5418590B2 (ja) 2009-06-09 2014-02-19 日立化成株式会社 研磨剤、研磨剤セット及び基板の研磨方法
WO2011048889A1 (ja) 2009-10-22 2011-04-28 日立化成工業株式会社 研磨剤、濃縮１液式研磨剤、２液式研磨剤及び基板の研磨方法
SG190058A1 (en) 2010-11-22 2013-06-28 Hitachi Chemical Co Ltd Slurry, polishing liquid set, polishing liquid, method for polishing substrate, and substrate
JP5590144B2 (ja) 2010-11-22 2014-09-17 日立化成株式会社 スラリー、研磨液セット、研磨液、及び、基板の研磨方法
JP5621854B2 (ja) 2010-11-22 2014-11-12 日立化成株式会社 砥粒の製造方法、スラリーの製造方法及び研磨液の製造方法
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
KR102005132B1 (ko) 2012-02-21 2019-07-29 히타치가세이가부시끼가이샤 연마제, 연마제 세트 및 기체의 연마 방법
JP2015088495A (ja) 2012-02-21 2015-05-07 日立化成株式会社 研磨剤、研磨剤セット及び基体の研磨方法
SG11201501334RA (en) * 2012-08-30 2015-05-28 Hitachi Chemical Co Ltd Polishing agent, polishing agent set and method for polishing base

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120315763A1 (en) * 2009-12-28 2012-12-13 Hitachi Chemical Company, Ltd. Polishing liquid for cmp and polishing method using the same

Also Published As

Publication number Publication date
TW201500532A (zh) 2015-01-01
JP6252587B2 (ja) 2017-12-27
WO2014199739A1 (ja) 2014-12-18
US20160137881A1 (en) 2016-05-19
KR102225154B1 (ko) 2021-03-09
JPWO2014199739A1 (ja) 2017-02-23
KR20160018661A (ko) 2016-02-17
US10155886B2 (en) 2018-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI613284B (zh) Ｃｍｐ用硏磨液及硏磨方法
KR102240249B1 (ko) 화학적 기계적 평탄화 조성물용 복합 연마 입자 및 이를 사용하는 방법
KR101268615B1 (ko) Ｃｍｐ용 연마액 및 이것을 이용한 연마 방법
TWI542676B (zh) CMP polishing solution and grinding method using the same
KR101886892B1 (ko) 슬러리, 연마액 세트, 연마액, 기판의 연마 방법 및 기판
KR101389151B1 (ko) Ｃｍｐ용 연마액 및 이를 이용한 연마 방법
TW201606065A (zh) Cmp用研磨液及研磨方法
JP7294398B2 (ja) 研磨液、研磨液セット、研磨方法及び欠陥抑制方法
TW201632605A (zh) Cmp研磨液、基板的研磨方法及電子零件
TWI766967B (zh) 研磨液、研磨液組以及研磨方法
TWI771603B (zh) 研漿及研磨方法
JP7180756B2 (ja) 研磨液、研磨液セット、研磨方法及び欠陥抑制方法
KR20150014957A (ko) 슬러리, 연마액 세트, 연마액, 기체의 연마 방법 및 기체
WO2021162111A1 (ja) Ｃｍｐ研磨液及び研磨方法
JP6601209B2 (ja) Ｃｍｐ用研磨液及びこれを用いた研磨方法
CN111065707A (zh) 研磨用浆液及研磨方法
WO2016021325A1 (ja) Ｃｍｐ用研磨液及びこれを用いた研磨方法
JP7106907B2 (ja) 構造体及びその製造方法
WO2021161462A1 (ja) Ｃｍｐ研磨液及び研磨方法
JP6938855B2 (ja) Ｃｍｐ用研磨液及びこれを用いた研磨方法
JP6657935B2 (ja) 研磨液
JP4878728B2 (ja) Ｃｍｐ研磨剤および基板の研磨方法