TWI734971B - 研磨液、研磨液套組及研磨方法 - Google Patents

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Abstract

研磨液含有研磨粒、羥基酸、多元醇、以及液狀介質，且研磨粒的ζ電位為正，羥基酸具有1個羧基與1個～3個羥基。

Description

研磨液、研磨液套組及研磨方法
本發明是有關於一種研磨液、研磨液套組及研磨方法。本發明特別是有關於一種可於作為半導體元件的製造技術的基體表面的平坦化步驟中使用的研磨液、研磨液套組及研磨方法。更詳細而言，本發明是有關於一種可於淺溝槽隔離（shallow trench isolation。以下稱為「STI」）絕緣材料、前金屬（Pre-metal）絕緣材料、層間絕緣材料等的平坦化步驟中使用的研磨液、研磨液套組及研磨方法。
於近年來的半導體元件的製造步驟中，用以高密度化及微細化的加工技術的重要性逐漸提高。作為加工技術之一的化學機械研磨（Chemical Mechanical Polishing，CMP）技術於半導體元件的製造步驟中，對於STI的形成、前金屬絕緣材料或層間絕緣材料的平坦化、插塞或埋入金屬配線的形成等而言成為必需的技術。
作為最多使用的研磨液，例如可列舉包含氣相二氧化矽（fumed silica）、膠體二氧化矽等二氧化矽（氧化矽）粒子作為研磨粒的二氧化矽系研磨液。二氧化矽系研磨液的特徵在於通用性高，藉由適當地選擇研磨粒含量、pH、添加劑等，不論絕緣材料及導電材料如何，可研磨廣泛種類的材料。
另一方面，作為主要以氧化矽等絕緣材料為對象的研磨液，包含鈰化合物粒子作為研磨粒的研磨液的需要亦擴大。例如，包含二氧化鈰（ceria）（氧化鈰）粒子作為研磨粒的二氧化鈰系研磨液即便研磨粒含量低於二氧化矽系研磨液，亦可高速地研磨氧化矽（例如參照下述專利文獻1及專利文獻2）。 [現有技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開平10-106994號公報 專利文獻2：日本專利特開平08-022970號公報
[發明所欲解決之課題] 且說，當將含有研磨粒的研磨液保管一定時間時，若研磨粒彼此凝聚等而研磨粒的狀態發生變化，則存在使用該研磨液所獲得的研磨速度下降的情況。因此，對於含有研磨粒的研磨液，要求提升研磨粒的分散穩定性。
本發明欲解決所述課題，目的在於提供一種具有優異的研磨粒的分散穩定性的研磨液。本發明的目的在於提供一種用以獲得所述研磨液的研磨液套組。本發明的目的在於提供一種使用所述研磨液或所述研磨液套組的研磨方法。 [解決課題之手段]
本發明者發現，藉由使用含有多元醇的研磨液，雖然可提升絕緣材料的研磨速度等研磨特性，但存在研磨液中研磨粒發生凝聚的情況。對此，本發明者發現，藉由併用具有正ζ電位（zeta potential）的研磨粒（陽離子性研磨粒）、特定的羥基酸、以及多元醇，可於含有多元醇的研磨液中提升研磨粒的分散穩定性。
本發明的研磨液含有研磨粒、羥基酸、多元醇、以及液狀介質，且所述研磨粒的ζ電位為正，所述羥基酸具有1個羧基與1個～3個羥基。
本發明的研磨液具有優異的研磨粒的分散穩定性。根據此種研磨液，即便於將研磨液保管一定時間的情況下，亦可抑制研磨速度下降。
所述羥基酸可包含具有1個羧基與1個羥基的化合物，亦可包含具有1個羧基與2個羥基的化合物。
所述多元醇較佳為包含聚醚多元醇。
所述羥基酸的含量較佳為0.01質量%～1.0質量%。
所述多元醇的含量較佳為0.05質量%～5.0質量%。
本發明的一方面是有關於所述研磨液於包含氧化矽的被研磨面的研磨中的用途。即，本發明的研磨液較佳為用以對包含氧化矽的被研磨面進行研磨。
本發明的研磨液套組是所述研磨液的構成成分被分為第1液體與第2液體而保存，且所述第1液體包含所述研磨粒、以及液狀介質，所述第2液體包含所述羥基酸、所述多元醇、以及液狀介質。根據本發明的研磨液套組，可獲得與本發明的研磨液相同的所述效果。
本發明的研磨方法可包括使用所述研磨液對被研磨面進行研磨的步驟，亦可包括使用將所述研磨液套組中的所述第1液體與所述第2液體混合所得的研磨液來對被研磨面進行研磨的步驟。根據該些研磨方法，可藉由使用所述研磨液或所述研磨液套組而獲得與本發明的研磨液相同的所述效果。
本發明的研磨方法的一態樣為具有絕緣材料及氮化矽的基體的研磨方法，且所述研磨方法可包括使用所述研磨液，相對於氮化矽而選擇性研磨絕緣材料的步驟，亦可包括使用將所述研磨液套組中的所述第1液體與所述第2液體混合所得的研磨液，相對於氮化矽而選擇性研磨絕緣材料的步驟。根據該些研磨方法，於藉由使用所述研磨液或所述研磨液套組，相對於氮化矽而選擇性研磨絕緣材料的情況下，可獲得與本發明的研磨液相同的所述效果。
本發明的研磨方法的另一態樣為具有絕緣材料及多晶矽的基體的研磨方法，且所述研磨方法可包括使用所述研磨液，相對於多晶矽而選擇性研磨絕緣材料的步驟，亦可包括使用將所述研磨液套組中的所述第1液體與所述第2液體混合所得的研磨液，相對於多晶矽而選擇性研磨絕緣材料的步驟。根據該些研磨方法，於藉由使用所述研磨液或所述研磨液套組，相對於多晶矽而選擇性研磨絕緣材料的情況下，可獲得與本發明的研磨液相同的所述效果。 [發明的效果]
根據本發明，可提供一種具有優異的研磨粒的分散穩定性的研磨液。根據本發明，可提供一種用以獲得所述研磨液的研磨液套組。根據本發明，可提供一種使用所述研磨液或所述研磨液套組的研磨方法。
根據本發明，可提供研磨液或研磨液套組於基體表面的平坦化步驟中的用途。根據本發明，可提供研磨液或研磨液套組於STI絕緣材料、前金屬絕緣材料或層間絕緣材料的平坦化步驟中的用途。根據本發明，可提供研磨液或研磨液套組於相對於擋止層材料而選擇性研磨絕緣材料的研磨步驟中的用途。
以下，對本發明的實施形態的研磨液、研磨液套組、以及使用該些的研磨方法進行詳細說明。
＜定義＞ 於本說明書中，使用「～」表示的數值範圍表示包含「～」的前後所記載的數值來分別作為最小值及最大值的範圍。於本說明書中階段性地記載的數值範圍中，某階段的數值範圍的上限值或下限值亦可置換為其他階段的數值範圍的上限值或下限值。於本說明書中記載的數值範圍中，所述數值範圍的上限值或下限值亦可置換為實施例中所示的值。所謂「A或B」，只要包含A及B的其中任一者即可，亦可同時包含兩者。本說明書中例示的材料只要無特別說明，則可單獨使用一種或者組合使用兩種以上。於本說明書中，於組成物中存在多種相當於各成分的物質的情況下，只要無特別說明，則組成物中的各成分的含量是指組成物中存在的該多種物質的合計量。「步驟」一詞不僅是指獨立的步驟，即便於無法與其他步驟明確區分的情況下，只要可達成該步驟的預期作用則包含於本用語中。
於本說明書中，所謂「研磨液」（polishing liquid、abrasive），定義為研磨時與被研磨面接觸的組成物。「研磨液」這一詞句本身並不對研磨液中含有的成分進行任何限定。如後述般，本實施形態的研磨液含有研磨粒（abrasive grain）。研磨粒亦稱為「研磨粒子」（abrasive particle），但於本說明書中稱為「研磨粒」。通常認為研磨粒為固體粒子，於研磨時藉由研磨粒所具有的機械作用、及研磨粒（主要是研磨粒的表面）的化學作用將去除對象物去除（remove），但並不限定於此。
＜研磨液＞ 本實施形態的研磨液例如為CMP用研磨液。本實施形態的研磨液含有研磨粒、羥基酸、多元醇、以及液狀介質，且所述研磨粒的ζ電位為正，所述羥基酸具有1個羧基與1個～3個羥基。本實施形態的研磨液具有優異的研磨粒的分散穩定性。根據本實施形態的研磨液，即便於將研磨液保管一定時間（例如168小時以上）的情況下，亦可抑制研磨速度下降。另外，根據本實施形態的研磨液，自研磨液剛剛製備後獲得高研磨速度，並且即便於將研磨液保管一定時間（例如168小時以上）的情況下，亦可抑制研磨速度下降。
發揮獲得優異的研磨粒的分散穩定性的效果的主要原因未必明確，但本發明者如以下般進行推測。 即，藉由質子（H+ ）自羥基酸的羧基解離而生成的COO- 可吸附於具有正ζ電位的研磨粒。於使用具有2個以上的羧基的羥基酸的情況下，研磨粒彼此經由吸附於研磨粒的COO- 而容易結合，因此研磨粒容易凝聚。相對於此，於含有多元醇的研磨液中將羥基酸的羧基的數量限於1個，藉此，研磨粒彼此難以經由COO- 而結合，從而容易抑制研磨粒的凝聚。 另外，羥基酸彼此可經由羥基而鍵結。因此，若羥基酸的羥基的數量多，則研磨粒經由吸附於研磨粒的羥基酸的羥基而容易凝聚。相對於此，於含有多元醇的研磨液中將羥基酸的羥基的數量限於1個～3個，藉此，研磨粒彼此難以經由羥基酸的羥基而結合，從而容易抑制研磨粒的凝聚。 藉由該些作用，於本實施形態的研磨液中，可達成優異的研磨粒的分散穩定性。
（研磨粒） 本實施形態的研磨液於研磨液中含有具有正ζ電位的研磨粒作為陽離子性研磨粒。就以高研磨速度對絕緣材料進行研磨的觀點而言，研磨粒較佳為包含選自由二氧化鈰、二氧化矽、氧化鋁、氧化鋯、氧化釔及四價金屬元素的氫氧化物所組成的群組中的至少一種，更佳為包含二氧化鈰。研磨粒可單獨使用一種或者組合使用兩種以上。
所謂「四價金屬元素的氫氧化物」，為包含四價的金屬（M4+ ）與至少一個氫氧根離子（OH- ）的化合物。四價金屬元素的氫氧化物亦可包含氫氧根離子以外的陰離子（例如硝酸根離子NO3 - 及硫酸根離子SO4 2- ）。例如，四價金屬元素的氫氧化物亦可包含鍵結於四價金屬元素上的陰離子（例如硝酸根離子NO3 - 及硫酸根離子SO4 2- ）。四價金屬元素的氫氧化物可藉由使四價金屬元素的鹽（金屬鹽）與鹼源（鹼）反應而製作。
就進一步提升絕緣材料的研磨速度的觀點而言，四價金屬元素的氫氧化物較佳為包含鈰氫氧化物（四價鈰的氫氧化物）。鈰氫氧化物可藉由使鈰鹽與鹼源（鹼）反應而製作。鈰氫氧化物較佳為藉由將鈰鹽與鹼液（例如鹼性水溶液）混合而製作。藉此可獲得粒徑極細的粒子，且容易獲得優異的研磨損傷減少效果。鈰氫氧化物可藉由將鈰鹽溶液（例如鈰鹽水溶液）與鹼液混合而獲得。作為鈰鹽，可列舉：Ce(NO3 )4 、Ce(SO4 )2 、Ce(NH4 )2 (NO3 )6 、Ce(NH4 )4 (SO4 )4 等。
認為根據鈰氫氧化物的製造條件等而生成包含Ce(OH)a Xb （式中，a+b×c=4）的粒子（再者，此種粒子亦為鈰氫氧化物），所述Ce(OH)a Xb （式中，a+b×c=4）包含四價鈰（Ce4+ ）、1個～3個氫氧根離子（OH- ）及1個～3個陰離子（Xc- ）。於Ce(OH)a Xb 中，認為吸電子性的陰離子（Xc- ）起作用而氫氧根離子的反應性提升，隨著Ce(OH)a Xb 的存在量增加而研磨速度提升。作為陰離子（Xc- ），例如可列舉NO3 - 及SO4 2- 。認為包含鈰氫氧化物的粒子不僅包含Ce(OH)a Xb ，亦可包含Ce(OH)4 、CeO2 等。
關於包含鈰氫氧化物的粒子含有Ce(OH)a Xb ，可藉由如下方法來確認：利用純水將粒子充分清洗後，使用傅立葉變換紅外分光光度計全反射測定法（Fourier transform Infra Red Spectrometer Attenuated Total Reflection法、FT-IR ATR法）檢測出與陰離子（Xc- ）相符的峰值。亦可藉由X射線光電子分光法（X-ray Photoelectron Spectroscopy、XPS法）來確認陰離子（Xc- ）的存在。
於研磨粒包含二氧化鈰的情況下，就進一步提升絕緣材料的研磨速度的觀點而言，以研磨粒整體（研磨液中所含的研磨粒整體。以下相同）為基準，二氧化鈰的含量的下限較佳為50質量%以上，更佳為超過50質量%，進而佳為60質量%以上，特佳為70質量%以上，極佳為80質量%以上，非常佳為90質量%以上，進而尤佳為95質量%以上，更佳為98質量%以上，進而佳為99質量%以上。研磨粒於後述不包含複合粒子的態樣中，可滿足該些數值範圍。
就進一步提升絕緣材料的研磨速度的觀點而言，研磨液、或後述研磨液套組的研漿（slurry）中的研磨粒的平均粒徑的下限較佳為16 nm以上，更佳為20 nm以上，進而佳為30 nm以上，特佳為40 nm以上，極佳為50 nm以上，非常佳為100 nm以上，進而尤佳為120 nm以上，更佳為150 nm以上，進而佳為200 nm以上，特佳為250 nm以上，極佳為300 nm以上。就進一步抑制對被研磨面造成損傷的觀點而言，研磨粒的平均粒徑的上限較佳為1050 nm以下，更佳為1000 nm以下，進而佳為800 nm以下，特佳為600 nm以下，極佳為500 nm以下，非常佳為400 nm以下。就該些觀點而言，研磨粒的平均粒徑更佳為16 nm～1050 nm，進而佳為20 nm～1000 nm。
所謂研磨粒的「平均粒徑」是指研磨粒的平均二次粒徑。例如，研磨粒的平均粒徑為體積平均粒徑，可使用光繞射散射式粒度分佈計（例如，麥奇克拜爾（Microtrac BEL）股份有限公司製造的商品名：麥奇克（Microtrac）MT3300EXII）對研磨液或後述的研磨液套組中的研漿進行測定。
就獲得優異的研磨粒的分散穩定性的觀點而言，研磨液中的研磨粒的ζ電位（表面電位）為正（ζ電位超過0 mV）。就容易獲得優異的研磨粒的分散穩定性的觀點而言，研磨粒的ζ電位的下限較佳為10 mV以上，更佳為20 mV以上，進而佳為25 mV以上，特佳為30 mV以上，極佳為40 mV以上，非常佳為50 mV以上。研磨粒的ζ電位的上限並無特別限定，較佳為200 mV以下。就該些觀點而言，研磨粒的ζ電位更佳為10 mV～200 mV。
研磨粒的ζ電位例如可使用動態光散射式ζ電位測定裝置（例如，貝克曼庫爾特（Beckman·Coulter）股份有限公司製造、商品名：德爾薩奈米（DelsaNano）C）進行測定。研磨粒的ζ電位可使用添加劑進行調整。例如，藉由使單羧酸（例如乙酸）與含有二氧化鈰的研磨粒接觸，可獲得具有正ζ電位的研磨粒。另外，藉由使磷酸二氫銨、具有羧基的材料（例如聚丙烯酸）等與含有二氧化鈰的研磨粒接觸，可獲得具有負ζ電位的研磨粒。
就進一步提升絕緣材料的研磨速度的觀點而言，以研磨液的總質量為基準，研磨粒的含量的下限較佳為0.005質量%以上，更佳為0.01質量%以上，進而佳為0.02質量%以上，特佳為0.03質量%以上，極佳為0.04質量%以上，非常佳為0.05質量%以上，進而尤佳為0.1質量%以上，更佳為0.15質量%以上。就容易獲得優異的研磨粒的分散穩定性的觀點而言，以研磨液的總質量為基準，研磨粒的含量的上限較佳為20質量%以下，更佳為15質量%以下，進而佳為10質量%以下，特佳為5質量%以下，極佳為4質量%以下，非常佳為3質量%以下，進而尤佳為1質量%以下，更佳為0.5質量%以下，進而佳為0.3質量%以下，特佳為0.2質量%以下。就該些觀點而言，以研磨液的總質量為基準，研磨粒的含量更佳為0.005質量%～20質量%。
研磨粒可包含由相互接觸的多個粒子構成的複合粒子。例如，研磨粒可包含含有第1粒子、及與該第1粒子接觸的第2粒子的複合粒子，可包含複合粒子與游離粒子（例如，未與第1粒子接觸的第2粒子）。
關於研磨粒，作為包含複合粒子的態樣，較佳為包含第1粒子及與該第1粒子接觸的第2粒子、且第1粒子含有二氧化鈰、第2粒子含有鈰化合物的態樣。藉由使用此種研磨粒，容易獲得優異的研磨粒的分散穩定性。作為獲得此種效果的原因，例如可列舉下述原因。但原因不限定於下述。
即，藉由使第2粒子與第1粒子接觸而於粒子表面產生凹凸，藉此，複合粒子彼此接觸時的接觸面積減少。其效果為，複合粒子的過度凝聚得到抑制，藉此分散穩定性容易提升。而且，藉由第1粒子含有二氧化鈰且第2粒子含有鈰化合物，從而容易發生該現象，分散穩定性容易進一步提升。
作為第2粒子的鈰化合物，可列舉：鈰氫氧化物、二氧化鈰等。作為第2粒子的鈰化合物，可使用與二氧化鈰不同的化合物。就容易獲得優異的研磨粒的分散穩定性的觀點而言，鈰化合物較佳為包含鈰氫氧化物。
第2粒子的粒徑較佳為小於第1粒子的粒徑。第1粒子及第2粒子的粒徑的大小關係可根據複合粒子的掃描式電子顯微鏡（scanning electron microscope，SEM）圖像等進行判別。通常，於粒徑小的粒子中，與粒徑大的粒子相比，每單位質量的表面積大，因此反應活性高。因此，具有較第1粒子的粒徑小的粒徑的第2粒子的反應活性高，因此，第2粒子與第1粒子接觸時，第2粒子迅速與第1粒子發生相互作用，從而可容易地覆蓋第1粒子。
就進一步提升絕緣材料的研磨速度的觀點而言，第1粒子的粒徑的下限較佳為15 nm以上，更佳為25 nm以上，進而佳為35 nm以上，特佳為40 nm以上，極佳為50 nm以上，非常佳為80 nm以上，進而尤佳為100 nm以上。就研磨粒的分散性提升的觀點、以及容易抑制對被研磨面造成損傷的觀點而言，第1粒子的粒徑的上限較佳為1000 nm以下，更佳為800 nm以下，進而佳為600 nm以下，特佳為400 nm以下，極佳為300 nm以下，非常佳為200 nm以下，進而尤佳為150 nm以下。就所述觀點而言，第1粒子的粒徑更佳為15 nm～1000 nm。第1粒子的平均粒徑（平均二次粒徑）亦可為所述範圍。
就進一步提升絕緣材料的研磨速度的觀點而言，第2粒子的粒徑的下限較佳為1 nm以上，更佳為2 nm以上，進而佳為3 nm以上。就研磨粒的分散性提升的觀點、以及容易抑制對被研磨面造成損傷的觀點而言，第2粒子的粒徑的上限較佳為50 nm以下，更佳為30 nm以下，進而佳為25 nm以下，特佳為20 nm以下，極佳為15 nm以下，非常佳為10 nm以下。就所述觀點而言，第2粒子的粒徑更佳為1 nm～50 nm。第2粒子的平均粒徑（平均二次粒徑）亦可為所述範圍。
第1粒子可具有負ζ電位。第2粒子可具有正ζ電位。
包含第1粒子及第2粒子的複合粒子可藉由如下方式等獲得：使用均質器、奈米化機、球磨機、珠磨機、超音波處理機等使第1粒子與第2粒子接觸；使具有彼此相反的電荷的第1粒子與第2粒子接觸；於粒子含量少的狀態下使第1粒子與第2粒子接觸。
就進一步提升絕緣材料的研磨速度的觀點而言，以第1粒子整體（研磨液中所含的第1粒子整體。以下相同）為基準，第1粒子中的二氧化鈰的含量的下限較佳為50質量%以上，更佳為70質量%以上，進而佳為90質量%以上，特佳為95質量%以上。第1粒子亦可為實質上由二氧化鈰構成的態樣（實質上第1粒子的100質量%為二氧化鈰的態樣）。
就進一步提升絕緣材料的研磨速度的觀點而言，以第2粒子整體（研磨液中所含的第2粒子整體。以下相同）為基準，第2粒子中的鈰化合物的含量的下限較佳為50質量%以上，更佳為70質量%以上，進而佳為90質量%以上，特佳為95質量%以上。第2粒子亦可為實質上由鈰化合物構成的態樣（實質上第2粒子的100質量%為鈰化合物的態樣）。
藉由當使特定波長的光透過研磨液時利用分光光度計獲得的下述式的吸光度的值，可推定第2粒子的含量。即，於粒子吸收特定波長的光的情況下，包含該粒子的區域的透光率減少。透光率不僅因由粒子引起的吸收，亦因散射而減少，但第2粒子中散射的影響小。因此，本實施形態中，藉由根據下述式算出的吸光度的值，可推定第2粒子的含量。 吸光度 =-LOG10 （透光率[%]/100）
包含複合粒子的研磨粒中的第1粒子的含量以研磨粒整體為基準較佳為下述範圍。就進一步提升絕緣材料的研磨速度的觀點而言，第1粒子的含量的下限較佳為50質量%以上，更佳為超過50質量%，進而佳為60質量%以上，特佳為70質量%以上，極佳為75質量%以上，非常佳為80質量%以上，進而尤佳為85質量%以上，更佳為90質量%以上。就進一步提升絕緣材料的研磨速度的觀點而言，第1粒子的含量的上限較佳為95質量%以下，更佳為93質量%以下，進而佳為91質量%以下。就所述觀點而言，第1粒子的含量更佳為50質量%～95質量%。
包含複合粒子的研磨粒中的第2粒子的含量以研磨粒整體為基準較佳為下述範圍。就進一步提升絕緣材料的研磨速度的觀點而言，第2粒子的含量的下限較佳為5質量%以上，更佳為7質量%以上，進而佳為9質量%以上。就進一步提升絕緣材料的研磨速度的觀點而言，第2粒子的含量的上限較佳為50質量%以下，更佳為未滿50質量%，進而佳為40質量%以下，特佳為30質量%以下，極佳為25質量%以下，非常佳為20質量%以下，進而尤佳為15質量%以下，更佳為10質量%以下。就所述觀點而言，第2粒子的含量更佳為5質量%～50質量%。
包含複合粒子的研磨粒中的二氧化鈰的含量以研磨粒整體為基準較佳為下述範圍。就進一步提升絕緣材料的研磨速度的觀點而言，二氧化鈰的含量的下限較佳為50質量%以上，更佳為超過50質量%，進而佳為60質量%以上，特佳為70質量%以上，極佳為75質量%以上，非常佳為80質量%以上，進而尤佳為85質量%以上，更佳為90質量%以上。就進一步提升絕緣材料的研磨速度的觀點而言，二氧化鈰的含量的上限較佳為95質量%以下，更佳為93質量%以下，進而佳為91質量%以下。就所述觀點而言，二氧化鈰的含量更佳為50質量%～95質量%。
包含複合粒子的研磨粒中的鈰氫氧化物的含量以研磨粒整體為基準較佳為下述範圍。就進一步提升絕緣材料的研磨速度的觀點而言，鈰氫氧化物的含量的下限較佳為5質量%以上，更佳為7質量%以上，進而佳為9質量%以上。就進一步提升絕緣材料的研磨速度的觀點而言，鈰氫氧化物的含量的上限較佳為50質量%以下，更佳為未滿50質量%，進而佳為40質量%以下，特佳為30質量%以下，極佳為25質量%以下，非常佳為20質量%以下，進而尤佳為15質量%以下，更佳為10質量%以下。就所述觀點而言，鈰氫氧化物的含量更佳為5質量%～50質量%。
第1粒子的含量以第1粒子及第2粒子的合計量為基準較佳為下述範圍。就進一步提升絕緣材料的研磨速度的觀點而言，第1粒子的含量的下限較佳為50質量%以上，更佳為超過50質量%，進而佳為60質量%以上，特佳為70質量%以上，極佳為75質量%以上，非常佳為80質量%以上，進而尤佳為85質量%以上，更佳為90質量%以上。就進一步提升絕緣材料的研磨速度的觀點而言，第1粒子的含量的上限較佳為95質量%以下，更佳為93質量%以下，進而佳為91質量%以下。就所述觀點而言，第1粒子的含量更佳為50質量%～95質量%。
第2粒子的含量以第1粒子及第2粒子的合計量為基準較佳為下述範圍。就進一步提升絕緣材料的研磨速度的觀點而言，第2粒子的含量的下限較佳為5質量%以上，更佳為7質量%以上，進而佳為9質量%以上。就進一步提升絕緣材料的研磨速度的觀點而言，第2粒子的含量的上限較佳為50質量%以下，更佳為未滿50質量%，進而佳為40質量%以下，特佳為30質量%以下，極佳為25質量%以下，非常佳為20質量%以下，進而尤佳為15質量%以下，更佳為10質量%以下。就所述觀點而言，第2粒子的含量更佳為5質量%～50質量%。
研磨液中的第1粒子的含量以研磨液的總質量為基準較佳為下述範圍。就進一步提升絕緣材料的研磨速度的觀點而言，第1粒子的含量的下限較佳為0.005質量%以上，更佳為0.008質量%以上，進而佳為0.01質量%以上，特佳為0.05質量%以上，極佳為0.08質量%以上，非常佳為0.1質量%以上，進而尤佳為0.15質量%以上。就提高研磨液的保存穩定性的觀點而言，第1粒子的含量的上限較佳為5質量%以下，更佳為3質量%以下，進而佳為1質量%以下，特佳為0.5質量%以下，極佳為0.3質量%以下，非常佳為0.2質量%以下。就所述觀點而言，第1粒子的含量更佳為0.005質量%～5質量%。
研磨液中的第2粒子的含量以研磨液的總質量為基準較佳為下述範圍。就研磨粒與被研磨面的化學相互作用進一步提升且進一步提升絕緣材料的研磨速度的觀點而言，第2粒子的含量的下限較佳為0.005質量%以上，更佳為0.008質量%以上，進而佳為0.01質量%以上，特佳為0.012質量%以上，極佳為0.015質量%以上，非常佳為0.016質量%以上。就變得容易避免研磨粒的凝聚、並且研磨粒與被研磨面的化學相互作用進一步變良好、容易有效地利用研磨粒的特性的觀點而言，第2粒子的含量的上限較佳為5質量%以下，更佳為3質量%以下，進而佳為1質量%以下，特佳為0.5質量%以下，極佳為0.1質量%以下，非常佳為0.05質量%以下，進而尤佳為0.04質量%以下，更佳為0.035質量%以下，進而佳為0.03質量%以下，特佳為0.025質量%以下，極佳為0.03質量%以下。就所述觀點而言，第2粒子的含量更佳為0.005質量%～5質量%。
含有包含複合粒子的研磨粒的研磨液中的二氧化鈰的含量以研磨液的總質量為基準較佳為下述範圍。就進一步提升絕緣材料的研磨速度的觀點而言，二氧化鈰的含量的下限較佳為0.005質量%以上，更佳為0.008質量%以上，進而佳為0.01質量%以上，特佳為0.05質量%以上，極佳為0.08質量%以上，非常佳為0.1質量%以上，進而尤佳為0.15質量%以上。就提高研磨液的保存穩定性的觀點而言，二氧化鈰的含量的上限較佳為5質量%以下，更佳為3質量%以下，進而佳為1質量%以下，特佳為0.5質量%以下，極佳為0.3質量%以下，非常佳為0.2質量%以下。就所述觀點而言，二氧化鈰的含量更佳為0.005質量%～5質量%。
含有包含複合粒子的研磨粒的研磨液中的鈰氫氧化物的含量以研磨液的總質量為基準較佳為下述範圍。就研磨粒與被研磨面的化學相互作用進一步提升且進一步提升絕緣材料的研磨速度的觀點而言，鈰氫氧化物的含量的下限較佳為0.005質量%以上，更佳為0.008質量%以上，進而佳為0.01質量%以上，特佳為0.012質量%以上，極佳為0.015質量%以上，非常佳為0.016質量%以上。就變得容易避免研磨粒的凝聚、並且研磨粒與被研磨面的化學相互作用進一步變良好、容易有效地利用研磨粒的特性的觀點而言，鈰氫氧化物的含量的上限較佳為5質量%以下，更佳為3質量%以下，進而佳為1質量%以下，特佳為0.5質量%以下，極佳為0.1質量%以下，非常佳為0.05質量%以下，進而尤佳為0.04質量%以下，更佳為0.035質量%以下，進而佳為0.03質量%以下，特佳為0.025質量%以下，極佳為0.03質量%以下。就所述觀點而言，鈰氫氧化物的含量更佳為0.005質量%～5質量%。
含有包含複合粒子的研磨粒的研磨液中的研磨粒的含量以研磨液的總質量為基準較佳為下述範圍。就進一步提升絕緣材料的研磨速度的觀點而言，研磨粒的含量的下限較佳為0.01質量%以上，更佳為0.05質量%以上，進而佳為0.1質量%以上，特佳為0.12質量%以上，極佳為0.16質量%以上，非常佳為0.18質量%以上。就提高研磨液的保存穩定性的觀點而言，研磨粒的含量的上限較佳為10質量%以下，更佳為5質量%以下，進而佳為1質量%以下，特佳為0.5質量%以下，極佳為0.1質量%以下，非常佳為0.2質量%以下。就所述觀點而言，研磨粒的含量更佳為0.01質量%～10質量%。
（添加劑） 本實施形態的研磨液含有添加劑。此處所謂「添加劑」，是指除研磨粒及液狀介質以外，研磨液所含有的物質。藉由使用添加劑，可調整例如研磨速度、研磨選擇性等研磨特性；研磨粒的分散穩定性、保存穩定性等研磨液特性等。
[羥基酸] 本實施形態的研磨液含有具有1個羧基與1個～3個羥基的羥基酸（以下，稱為「特定羥基酸」）作為必需的添加劑。於所述特定羥基酸中，羧基的數量為1個，羥基的數量為1個～3個。再者，於「羥基」中不包含羧基中的「-OH」。「羥基」可為醇性羥基及酚性羥基中的任一者。所述特定羥基酸可不具有酚性羥基。所述特定羥基酸可具有1個羧基與1個～3個醇性羥基。
所述特定羥基酸可包含具有1個羧基與1個羥基的化合物，亦可包含具有1個羧基與2個羥基的化合物，亦可包含具有1個羧基與3個羥基的化合物。所述特定羥基酸可單獨使用一種或者組合使用兩種以上。就容易獲得優異的研磨粒的分散穩定性的觀點而言，所述特定羥基酸中的羥基的數量較佳為1個～2個，更佳為2個。
作為所述特定羥基酸，可列舉：乙醇酸、甘油酸、乳酸（例如，DL-乳酸）、2,2-雙(羥基甲基)丙酸、2,2-雙(羥基甲基)丁酸、N,N-雙(2-羥基乙基)甘胺酸、N-[2-羥基-1,1-雙(羥基甲基)乙基]甘胺酸、二羥乙甘胺酸（bicine）、三甲基甘胺酸（tricine）、酪胺酸（tyrosine）、絲胺酸、蘇胺酸（threonine）等。就容易獲得優異的研磨粒的分散穩定性的觀點而言，所述特定羥基酸較佳為包含選自由乳酸（例如，DL-乳酸）、2,2-雙(羥基甲基)丙酸、2,2-雙(羥基甲基)丁酸、N,N-雙(2-羥基乙基)甘胺酸、及N-[2-羥基-1,1-雙(羥基甲基)乙基]甘胺酸所組成的群組中的至少一種。
就容易獲得優異的研磨粒的分散穩定性的觀點而言，所述特定羥基酸較佳為包含脂肪族羥基酸。所述特定羥基酸可包括含有氮原子的羥基酸，亦可包括不含氮原子的羥基酸。所述特定羥基酸可具有胺基，亦可不具有胺基。所述特定羥基酸可包含胺基酸，亦可不包含胺基酸。
就容易獲得優異的研磨粒的分散穩定性的觀點而言，所述特定羥基酸的羥基值的上限較佳為1500以下，更佳為1300以下，進而佳為1100以下，特佳為1000以下，極佳為900以下。就容易獲得優異的研磨粒的分散穩定性的觀點而言，所述特定羥基酸的羥基值的下限較佳為50以上，更佳為150以上，進而佳為250以上，特佳為500以上，極佳為600以上，非常佳為650以上。就該些觀點而言，所述特定羥基酸的羥基值更佳為50～1500。再者，所謂「羥基值」，是成為該羥基酸中所含的羥基數量的大小的指標的數值，設為由下述式（1）算出者。 羥基值=56110×羥基數/分子量 …（1）
就容易獲得優異的研磨粒的分散穩定性的觀點而言，以研磨液的總質量為基準，所述特定羥基酸的含量的下限較佳為0.01質量%以上，更佳為0.03質量%以上，進而佳為0.05質量%以上，特佳為0.08質量%以上，極佳為0.1質量%以上。就容易獲得絕緣材料的適度研磨速度的觀點而言，以研磨液的總質量為基準，所述特定羥基酸的含量的上限較佳為1.0質量%以下，更佳為0.8質量%以下，進而佳為0.5質量%以下，特佳為0.4質量%以下，極佳為0.3質量%以下，非常佳為0.2質量%以下。就該些觀點而言，以研磨液的總質量為基準，所述特定羥基酸的含量更佳為0.01質量%～1.0質量%。
就容易獲得優異的研磨粒的分散穩定性的觀點而言，相對於研磨粒100質量份，所述特定羥基酸的含量的下限較佳為10質量份以上，更佳為20質量份以上，進而佳為30質量份以上，特佳為40質量份以上，極佳為超過40質量份，非常佳為50質量份以上，進而尤佳為55質量份以上。就容易獲得絕緣材料的適度研磨速度的觀點而言，相對於研磨粒100質量份，所述特定羥基酸的含量的上限較佳為100質量份以下，更佳為未滿100質量份，進而佳為80質量份以下，特佳為70質量份以下，極佳為65質量份以下，非常佳為60質量份以下。就該些觀點而言，相對於研磨粒100質量份，所述特定羥基酸的含量更佳為10質量份～100質量份。
本實施形態的研磨液亦可含有所述特定羥基酸以外的羥基酸。作為此種羥基酸，可列舉：具有2個以上的羧基的羥基酸、具有4個以上的羥基的羥基酸等。作為具體例，可列舉：葡萄糖醛酸（glucuronic acid）、葡萄糖酸（gluconic acid）、檸檬酸、酒石酸等。
就容易獲得優異的研磨粒的分散穩定性的觀點而言，以研磨液中所含的羥基酸的總質量為基準，本實施形態的研磨液中的所述特定羥基酸的含量的下限較佳為50質量%以上，更佳為70質量%以上，進而佳為90質量%以上，特佳為95質量%以上，極佳為97質量%以上，非常佳為99質量%以上。
[多元醇] 本實施形態的研磨液含有多元醇（將相當於羥基酸的化合物除外）作為必需的添加劑。所謂多元醇，為於分子中具有2個以上的羥基的化合物。
作為多元醇，可列舉：聚甘油、聚乙烯醇、聚烷二醇（聚乙二醇等）、聚氧伸烷基二醇、聚氧伸烷基山梨糖醇醚（聚氧丙烯山梨糖醇醚等）、乙二胺的聚氧伸烷基縮合物（乙二胺四聚氧乙烯聚氧丙烯等）、2,2-雙(4-聚氧伸烷基-氧基苯基)丙烷、聚氧伸烷基甘油基醚、聚氧伸烷基二甘油基醚、聚氧伸烷基三羥甲基丙烷醚、聚氧伸烷基季戊四醇醚、聚氧伸烷基甲基配糖體等。
就容易獲得優異的研磨粒的分散穩定性的觀點而言，多元醇較佳為包含選自由聚甘油、聚烷二醇、聚氧伸烷基二醇、聚氧伸烷基山梨糖醇醚、聚氧伸烷基甘油基醚、聚氧伸烷基三羥甲基丙烷醚（聚氧乙烯三羥甲基丙烷醚等）、及聚氧伸烷基季戊四醇醚所組成的群組中的至少一種，更佳為包含聚氧伸烷基三羥甲基丙烷醚。就容易獲得優異的研磨粒的分散穩定性的觀點而言，多元醇較佳為包含不具有芳香族基的多元醇。
作為多元醇，就容易於被研磨面上形成保護層且平緩地調整研磨速度而容易抑制凹部的過度研磨且容易平坦地對研磨後的晶圓進行精加工的觀點而言，較佳為聚醚多元醇（具有聚醚結構的多元醇）。
聚醚多元醇較佳為具有聚氧伸烷基結構。藉此，更容易於被研磨面上形成保護層且平緩地調整研磨速度而更容易抑制凹部的過度研磨且更容易平坦地對研磨後的晶圓進行精加工。就容易獲得優異的研磨粒的分散穩定性的觀點而言，聚氧伸烷基結構中的氧伸烷基（結構單元）的碳數較佳為1以上，更佳為2以上。就容易獲得優異的研磨粒的分散穩定性的觀點而言，聚氧伸烷基結構中的氧伸烷基（結構單元）的碳數較佳為5以下，更佳為4以下，進而佳為3以下。就該些觀點而言，所述碳數較佳為1～5。聚氧伸烷基鏈可為均聚鏈，亦可為共聚鏈。共聚鏈可為嵌段聚合鏈，亦可為無規聚合鏈。
多元醇可單獨使用一種或者組合使用兩種以上。
就容易獲得優異的研磨粒的分散穩定性的觀點而言，多元醇的分子量的下限較佳為100以上，更佳為200以上，進而佳為300以上，特佳為330以上，極佳為350以上。就容易獲得優異的研磨粒的分散穩定性的觀點而言，多元醇的分子量的上限較佳為5000以下，更佳為4000以下，進而佳為3000以下，特佳為1000以下，極佳為800以下，非常佳為500以下，進而尤佳為400以下。就該些觀點而言，多元醇的分子量更佳為100～5000。
就容易獲得優異的研磨粒的分散穩定性的觀點、以及進一步提升平坦性的觀點而言，以研磨液的總質量為基準，多元醇的含量的下限較佳為0.05質量%以上，更佳為0.1質量%以上，進而佳為0.2質量%以上，特佳為0.3質量%以上，極佳為0.4質量%以上，非常佳為0.5質量%以上。就容易獲得絕緣材料的適度研磨速度的觀點而言，以研磨液的總質量為基準，多元醇的含量的上限較佳為5.0質量%以下，更佳為3.0質量%以下，進而佳為2.0質量%以下，特佳為1.0質量%以下。就該些觀點而言，以研磨液的總質量為基準，多元醇的含量更佳為0.05質量%～5.0質量%。
[任意的添加劑] 本實施形態的研磨液亦可進而含有任意的添加劑（將相當於所述羥基酸的化合物、及相當於多元醇的化合物除外）。任意的添加劑可列舉：胺基酸、水溶性高分子、氧化劑（例如過氧化氫）等。該些添加劑分別可單獨使用一種或者組合使用兩種以上。
胺基酸具有使研磨液的pH穩定化的效果、容易獲得優異的研磨粒的分散穩定性的效果、以及進一步提升絕緣材料的研磨速度的效果。作為胺基酸，可列舉：精胺酸（arginine）、離胺酸、天冬胺酸（aspartic acid）、麩胺酸（glutamic acid）、天冬醯胺酸（asparagine）、麩醯胺酸（glutamine）、組胺酸、脯胺酸、色胺酸、甘胺酸、α-丙胺酸、β-丙胺酸、甲硫胺酸、半胱胺酸、苯丙胺酸、白胺酸、纈胺酸、異白胺酸、甘胺醯甘胺酸、甘胺醯丙胺酸（glycylalanine）等。
水溶性高分子具有調整平坦性、面內均勻性、氧化矽相對於氮化矽的研磨選擇性（氧化矽的研磨速度/氮化矽的研磨速度）、氧化矽相對於多晶矽的研磨選擇性（氧化矽的研磨速度/多晶矽的研磨速度）等研磨特性的效果。此處，所謂「水溶性高分子」，定義為相對於水100 g而溶解0.1 g以上的高分子。
水溶性高分子並無特別限制，可列舉：聚丙烯酸、聚丙烯酸共聚物、聚丙烯酸鹽、聚丙烯酸共聚物鹽等聚丙烯酸系聚合物；聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸鹽等聚甲基丙烯酸系聚合物；聚丙烯醯胺；聚二甲基丙烯醯胺；海藻酸、果膠酸、羧基甲基纖維素、瓊脂、卡德蘭膠（curdlan）、糊精、環糊精、聚三葡萄糖（pullulan）等多醣類；聚乙烯吡咯啶酮、聚丙烯醛（polyacrolein）等乙烯基系聚合物等。水溶性高分子可單獨使用一種或者組合使用兩種以上。
於使用胺基酸或氧化劑的情況下，就抑制研磨粒的沈降並且獲得添加劑的添加效果的觀點而言，以研磨液的總質量為基準，所述胺基酸或氧化劑的含量較佳為0.0001質量%～10質量%。
於使用水溶性高分子的情況下，就抑制研磨粒的沈降並且獲得水溶性高分子的添加效果的觀點而言，以研磨液的總質量為基準，水溶性高分子的含量的下限較佳為0.0001質量%以上，更佳為0.001質量%以上，進而佳為0.01質量%以上。就抑制研磨粒的沈降並且獲得水溶性高分子的添加效果的觀點而言，以研磨液的總質量為基準，水溶性高分子的含量的上限較佳為10質量%以下，更佳為5質量%以下，進而佳為1質量%以下，特佳為0.5質量%以下。
（液狀介質） 本實施形態的研磨液中的液狀介質並無特別限制，較佳為去離子水、超純水等水。液狀介質的含量可為除其他構成成分的含量以外的研磨液的剩餘部分，並無特別限定。
（研磨液的特性） 就容易獲得優異的研磨粒的分散穩定性的觀點而言，本實施形態的研磨液的pH的下限較佳為2.0以上，更佳為2.5以上，進而佳為3.0以上，特佳為3.2以上，極佳為3.5以上，非常佳為4.0以上。就容易獲得優異的研磨粒的分散穩定性的觀點而言，pH的上限較佳為7.0以下，更佳為6.5以下，進而佳為6.0以下，特佳為5.0以下。就該些觀點而言，研磨液的pH更佳為2.0～7.0。pH可未滿3.0，可為2.8以下，可為2.5以下。將研磨液的pH定義為液溫25℃下的pH。
研磨液的pH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、烷醇胺等鹼成分等進行調整。為了使pH穩定化，亦可添加緩衝劑。亦可以緩衝液（包含緩衝劑的液體）的形式添加緩衝劑。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。
本實施形態的研磨液的pH可利用pH計（例如，東亞DKK股份有限公司製造的型號PHL-40）進行測定。具體而言，例如使用鄰苯二甲酸鹽pH緩衝液（pH：4.01）及中性磷酸鹽pH緩衝液（pH：6.86）作為標準緩衝液而對pH計進行2點校正後，將pH計的電極放入至研磨液中，測定經過2分鐘以上而穩定後的值。標準緩衝液及研磨液的液溫均設為25℃。
本實施形態的研磨液可製成至少包含研磨粒、所述特定羥基酸、多元醇、以及液狀介質的一液式研磨液而進行保存，亦可製成以將研漿（第1液體）與添加液（第2液體）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為研漿與添加液的多液式（例如二液式）的研磨液套組而進行保存。研漿例如至少包含研磨粒、以及液狀介質。添加液例如至少包含羥基酸、多元醇、以及液狀介質。所述特定羥基酸、多元醇、任意的添加劑、以及緩衝劑較佳為包含於研漿及添加液中的添加液中。再者，所述研磨液的構成成分亦可製成分為三液以上的研磨液套組而進行保存。
於所述研磨液套組中，於即將研磨之前或研磨時將研漿及添加液混合而製作研磨液。另外，一液式研磨液亦可製成使液狀介質的含量減少的研磨液用儲存液而進行保存，並且於研磨時利用液狀介質進行稀釋而使用。多液式的研磨液套組亦可製成使液狀介質的含量減少的研漿用儲存液及添加液用儲存液而進行保存，並且於研磨時利用液狀介質進行稀釋而使用。
於一液式研磨液的情況下，作為將研磨液供給至研磨壓盤上的方法，可使用：直接送液而供給研磨液的方法；利用不同的配管對研磨液用儲存液及液狀介質進行送液，使該些合流及混合而進行供給的方法；預先將研磨液用儲存液及液狀介質混合而供給的方法等。
於製成分為研漿與添加液的多液式的研磨液套組而保存的情況下，可藉由任意地改變該些液體的配方而調整研磨速度。於使用研磨液套組進行研磨的情況下，作為將研磨液供給至研磨壓盤上的方法，存在下述所示的方法。例如可使用：利用不同的配管對研漿與添加液進行送液，使該些配管合流及混合而進行供給的方法；利用不同的配管對研漿用儲存液、添加液用儲存液及液狀介質進行送液，使該些合流及混合而進行供給的方法；預先將研漿及添加液混合而供給的方法；預先將研漿用儲存液、添加液用儲存液及液狀介質混合而供給的方法等。另外，亦可使用將所述研磨液套組中的研漿與添加液分別供給至研磨壓盤上的方法。該情況下，使用在研磨壓盤上將研漿及添加液混合所得的研磨液對被研磨面進行研磨。
本實施形態的研磨液套組亦可為分為至少含有所述必需成分的研磨液、與至少包含氧化劑（例如過氧化氫）等任意成分的添加液的態樣。該情況下，使用將研磨液及添加液混合所得的混合液（該混合液亦相當於「研磨液」）進行研磨。另外，關於本實施形態的研磨液套組，作為分為三液以上的研磨液套組，亦可為分為至少含有所述必需成分的一部分的液體、至少含有所述必需成分的剩餘部分的液體、以及至少包含任意成分的添加液的態樣。構成研磨液套組的各液體亦可製成使液狀介質的含量減少的儲存液而進行保存。
＜研磨方法＞ 本實施形態的研磨方法（基體的研磨方法等）可包括使用所述一液式研磨液對被研磨面（基體的被研磨面等）進行研磨的研磨步驟，亦可包括使用將所述研磨液套組中的研漿與添加液混合所得的研磨液來對被研磨面（基體的被研磨面等）進行研磨的研磨步驟。
本實施形態的研磨方法可為具有絕緣材料及氮化矽的基體的研磨方法，例如亦可包括使用所述一液式研磨液、或將所述研磨液套組中的研漿與添加液混合所得的研磨液，相對於氮化矽而選擇性研磨絕緣材料的研磨步驟。該情況下，基體亦可具有例如包含絕緣材料的構件、與包含氮化矽的構件。
另外，本實施形態的研磨方法可為具有絕緣材料及多晶矽的基體的研磨方法，例如亦可包括使用所述一液式研磨液、或將所述研磨液套組中的研漿與添加液混合所得的研磨液，相對於多晶矽而選擇性研磨絕緣材料的研磨步驟。該情況下，基體亦可具有例如包含絕緣材料的構件、與包含多晶矽的構件。
本實施形態的研磨方法可為如下基體的研磨方法，所述基體具有：包含擋止層材料的第1構件；以及包含絕緣材料且配置於第1構件上的第2構件。研磨步驟可具有使用所述一液式研磨液、或將所述研磨液套組中的研漿與添加液混合所得的研磨液來對第2構件進行研磨直至第1構件露出為止的步驟。研磨步驟可具有於第1構件露出後，使用所述一液式研磨液、或將所述研磨液套組中的研漿與添加液混合所得的研磨液來對第1構件及第2構件進行研磨的步驟。
所謂「相對於材料B而選擇性研磨材料A」，是指於相同研磨條件下，材料A的研磨速度高於材料B的研磨速度。更具體而言，例如是指以材料A的研磨速度相對於材料B的研磨速度的研磨速度比為80以上而對材料A進行研磨。
於研磨步驟中，例如於將具有被研磨材料的基體的該被研磨材料按壓於研磨壓盤的研磨墊（研磨布）上的狀態下，將所述研磨液供給至被研磨材料與研磨墊之間，使基體與研磨壓盤相對移動而對被研磨材料的被研磨面進行研磨。於研磨步驟中，例如藉由研磨將被研磨材料的至少一部分去除。
作為研磨對象的基體可列舉被研磨基板等。作為被研磨基板，例如可列舉於與半導體元件製造相關的基板（例如，形成有STI圖案、閘極圖案、配線圖案等的半導體基板）上形成有被研磨材料的基體。作為被研磨材料，可列舉：氧化矽等絕緣材料（將相當於擋止層材料的材料除外）；多晶矽、氮化矽等擋止層材料等。被研磨材料可為單一材料，亦可為多種材料。於多種材料露出於被研磨面的情況下，可將該些視為被研磨材料。被研磨材料可為膜狀（被研磨膜），亦可為氧化矽膜、多晶矽膜、氮化矽膜等。
利用所述研磨液對形成於此種基板上的被研磨材料（例如，氧化矽等絕緣材料）進行研磨，將多餘的部分去除，藉此可消除被研磨材料的表面的凹凸，從而於被研磨材料的整個表面獲得平滑的面。本實施形態的研磨液較佳為用以對包含氧化矽的被研磨面進行研磨。
本實施形態中，可對至少具有於表面包含氧化矽的絕緣材料、配置於絕緣材料的下層的擋止層（研磨停止層）、以及配置於擋止層下方的基板（半導體基板等）的基體中的絕緣材料進行研磨。構成擋止層的擋止層材料為研磨速度低於絕緣材料的材料，較佳為多晶矽、氮化矽等。此種基體中，於擋止層露出時停止研磨，藉此可防止絕緣材料被過度研磨，因此可使絕緣材料的研磨後的平坦性提升。
藉由本實施形態的研磨液進行研磨的被研磨材料的製作方法可列舉：低壓化學氣相沈積（Chemical Vapor Deposition，CVD）法、準常壓CVD法、電漿CVD法等CVD法；於旋轉的基板上塗佈液體原料的旋轉塗佈法等。
以下，列舉基體（例如，具有形成於半導體基板上的絕緣材料的基體）的研磨方法為一例，對本實施形態的研磨方法進行說明。於本實施形態的研磨方法中，作為研磨裝置，可使用包含可保持具有被研磨面的基體的固定器、與可貼附研磨墊的研磨壓盤的一般的研磨裝置。於固定器及研磨壓盤上分別安裝有轉速可變更的馬達等。研磨裝置例如可使用應用材料（APPLIED MATERIALS）公司製造的研磨裝置：反射（Reflexion）。
作為研磨墊，可使用一般的不織布、發泡體、非發泡體等。作為研磨墊的材質，可使用聚胺基甲酸酯、丙烯酸樹脂、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、纖維素、纖維素酯、聚醯胺（例如尼龍（商標名）及芳族聚醯胺）、聚醯亞胺、聚醯亞胺醯胺、聚矽氧烷共聚物、氧雜環丙烷化合物、酚樹脂、聚苯乙烯、聚碳酸酯、環氧樹脂等樹脂。作為研磨墊的材質，尤其是就研磨速度及平坦性更優異的觀點而言，較佳為選自由發泡聚胺基甲酸酯及非發泡聚胺基甲酸酯所組成的群組中的至少一種。較佳為對研磨墊實施積存研磨液的溝加工。
研磨條件並無限制，為了使基體並不飛出，研磨壓盤的旋轉速度的上限較佳為200 min-1 以下，就充分抑制產生研磨損傷的觀點而言，對基體施加的研磨壓力（加工負荷）的上限較佳為15 psi（103 kPa）以下。較佳為於進行研磨的期間，利用泵等將研磨液連續地供給至研磨墊。其供給量並無限制，較佳為研磨墊的表面始終由研磨液覆蓋。
研磨結束後的基體較佳為於流水中充分進行清洗而將附著於基體上的粒子除去。於清洗中，除純水以外亦可併用稀氫氟酸或氨水，為了提高清洗效率，亦可併用刷子。另外，較佳為於清洗後，使用旋轉乾燥器等將附著於基體上的水滴拂落，然後使基體乾燥。
本實施形態的研磨液、研磨液套組及研磨方法可適宜地用於STI的形成。為了形成STI，絕緣材料（例如氧化矽）相對於擋止層材料（例如氮化矽及多晶矽）的研磨速度比的下限較佳為80以上。若所述研磨速度比未滿80，則存在如下傾向：絕緣材料的研磨速度相對於擋止層材料的研磨速度的大小變小，於形成STI時難以於規定位置停止研磨。另一方面，若所述研磨速度比為80以上，則研磨的停止變容易，更適於形成STI。絕緣材料（例如氧化矽）的研磨速度的下限較佳為70 nm/min以上，更佳為100 nm/min以上，進而佳為150 nm/min以上，特佳為180 nm/min以上，極佳為200 nm/min以上。擋止層材料（例如氮化矽及多晶矽）的研磨速度的上限較佳為10 nm/min以下，更佳為7 nm/min以下，進而佳為5 nm/min以下。
本實施形態的研磨液、研磨液套組及研磨方法亦可用於前金屬絕緣材料的研磨中。作為前金屬絕緣材料，除氧化矽以外，例如使用磷-矽酸鹽玻璃或硼-磷-矽酸鹽玻璃，進而亦可使用氧氟化矽、氟化非晶碳等。
本實施形態的研磨液、研磨液套組及研磨方法亦可應用於氧化矽等絕緣材料以外的材料中。此種材料可列舉：Hf系、Ti系、Ta系氧化物等高介電常數材料；矽、非晶矽、SiC、SiGe、Ge、GaN、GaP、GaAs、有機半導體等半導體材料；GeSbTe等相變材料；氧化銦錫（Indium Tin Oxide，ITO）等無機導電材料；聚醯亞胺系、聚苯并噁唑系、丙烯酸系、環氧系、酚系等聚合物樹脂材料等。
本實施形態的研磨液、研磨液套組及研磨方法不僅可應用於膜狀的研磨對象中，亦可應用於包含玻璃、矽、SiC、SiGe、Ge、GaN、GaP、GaAs、藍寶石、塑膠等的各種基板中。
本實施形態的研磨液、研磨液套組及研磨方法不僅可用於半導體元件的製造中，亦可用於薄膜電晶體（Thin-Film Transistor，TFT）、有機電致發光（Electroluminescence，EL）等圖像顯示裝置；光罩、透鏡、稜鏡、光纖、單晶閃爍體等光學零件；光交換元件、光波導管等光學元件；固體雷射、藍色雷射發光二極體（Light Emitting Diode，LED）等發光元件；磁碟、磁頭等磁記憶裝置等的製造中。 [實施例]
以下，藉由實施例對本發明進行具體說明。但本發明並不限定於下述實施例。
{實施例1～實施例5及比較例1～比較例4} ＜二氧化鈰粉末的製作＞ 將市售的碳酸鈰水合物40 kg放入至氧化鋁製容器中，於830℃下於空氣中煅燒2小時，藉此獲得黃白色粉末20 kg。藉由X射線繞射法進行該粉末的相鑑定，確認獲得了二氧化鈰粉末。使用噴射磨機對所獲得的二氧化鈰粉末20 kg進行乾式粉碎，獲得包含二氧化鈰粒子的二氧化鈰粉末。
＜CMP用研磨液的製備＞ 將所述所製作的二氧化鈰粉末（二氧化鈰粒子）與去離子水混合後，添加表1或表2中記載的多元醇（日本乳化劑股份有限公司製造、商品名：TMP-60、聚氧乙烯三羥甲基丙烷醚）及羥基酸。然後，一面攪拌一面進行超音波分散，獲得以CMP用研磨液的總質量為基準而含有二氧化鈰粒子0.18質量%、多元醇0.50質量%及羥基酸0.10質量%的CMP用研磨液。以超音波頻率400 kHz、分散時間30分鐘進行超音波分散。
{實施例6} ＜二氧化鈰研漿的準備＞ 將二氧化鈰粒子（第1粒子）與和光純藥工業股份有限公司製造的商品名：磷酸二氫銨（分子量：97.99）混合而製備含有5.0質量%（固體成分含量）的二氧化鈰粒子的二氧化鈰研漿（pH：7）。以二氧化鈰粒子的總量為基準，將磷酸二氫銨的調配量調整為1質量%。
向麥奇克拜爾（Microtrac BEL）股份有限公司製造的商品名：麥奇克（Microtrac）MT3300EXII內投入適量的二氧化鈰研漿，並測定二氧化鈰粒子的平均粒徑。獲得所顯示的平均粒徑值作為平均粒徑（平均二次粒徑）。二氧化鈰研漿中的二氧化鈰粒子的平均粒徑為350 nm。
向貝克曼庫爾特（Beckman Coulter）股份有限公司製造的商品名：德爾薩奈米（DelsaNano）C內投入適量的二氧化鈰研漿，於25℃下進行2次測定。獲得所顯示的ζ電位的平均值作為ζ電位。二氧化鈰研漿中的二氧化鈰粒子的ζ電位為-55 mV。
＜鈰氫氧化物研漿的準備＞ （鈰氫氧化物的合成） 將480 g的Ce(NH4 )2 (NO3 )6 的50質量%水溶液（日本化學產業股份有限公司製造、商品名：CAN50液）與7450 g的純水混合而獲得溶液。繼而，一面對所述溶液進行攪拌，一面以5 mL/min的混合速度滴加750 g的咪唑水溶液（10質量%水溶液、1.47 mol/L），獲得包含鈰氫氧化物的沈澱物。於溫度20℃、攪拌速度500 min-1 下進行鈰氫氧化物的合成。使用葉片部全長5 cm的三葉片節距漿片（three-vane pitch paddle）進行攪拌。
對所獲得的沈澱物（包含鈰氫氧化物的沈澱物）進行離心分離（4000 min-1 、5分鐘）後，利用傾析將液相除去，藉此實施固液分離。將藉由固液分離而獲得的粒子10 g與水990 g混合後，使用超音波清洗機使粒子分散於水中，製備含有鈰氫氧化物粒子（第2粒子）的鈰氫氧化物研漿（粒子的含量：1.0質量%）。
（平均粒徑的測定） 使用貝克曼庫爾特（Beckman Coulter）股份有限公司製造的商品名：N5測定鈰氫氧化物研漿中的鈰氫氧化物粒子的平均粒徑（平均二次粒徑），結果是10 nm。測定方法如下。首先，將約1 mL的包含1.0質量%的鈰氫氧化物粒子的測定樣品（鈰氫氧化物研漿。水分散液）放入至1 cm見方的槽中，將槽設置於N5內。將N5的軟體的測定樣品資訊的折射率設定為1.333，將黏度設定為0.887 mPa·s，於25℃下進行測定，讀取所顯示的值作為單峰大小均值（Unimodal Size Mean）。
（ζ電位的測定） 向貝克曼庫爾特（Beckman Coulter）股份有限公司製造的商品名：德爾薩奈米（DelsaNano）C內投入適量的鈰氫氧化物研漿，於25℃下進行2次測定。獲得所顯示的ζ電位的平均值作為ζ電位。鈰氫氧化物研漿中的鈰氫氧化物粒子的ζ電位為+50 mV。
（鈰氫氧化物粒子的結構分析） 採取適量的鈰氫氧化物研漿，進行真空乾燥而將鈰氫氧化物粒子分離後，利用純水充分進行清洗而獲得試樣。關於所獲得的試樣，藉由FT-IR ATR法進行測定，結果除了基於氫氧根離子（OH- ）的峰值以外，亦觀測到基於硝酸根離子（NO3 - ）的峰值。另外，對於相同的試樣，進行針對氮的XPS（N-XPS）測定，結果未觀測到基於NH4 + 的峰值，觀測到了基於硝酸根離子的峰值。根據該些結果確認到：鈰氫氧化物粒子含有至少一部分具有與鈰元素鍵結的硝酸根離子的粒子。另外，由於鈰氫氧化物粒子的至少一部分中含有具有與鈰元素鍵結的氫氧根離子的粒子，因此確認到鈰氫氧化物粒子含有鈰氫氧化物。根據該些結果確認到：鈰的氫氧化物包含與鈰元素鍵結的氫氧根離子。
＜CMP用研磨液的製備＞ 使用兩葉片的攪拌葉片，一面以300 rpm的轉速進行攪拌，一面將所述鈰氫氧化物研漿32 g與去離子水1904 g混合而獲得混合液。繼而，一面對所述混合液進行攪拌，一面將所述二氧化鈰研漿64 g混合於所述混合液中後，使用SND股份有限公司製造的超音波清洗機（裝置名：US-105）一面照射超音波一面進行攪拌。繼而，將多元醇（日本乳化劑股份有限公司製造、商品名：TMP-60、聚氧乙烯三羥甲基丙烷醚）、羥基酸、以及去離子水混合。藉此，獲得以CMP用研磨液的總質量為基準而含有研磨粒0.18質量%、多元醇0.50質量%及羥基酸0.10質量%的CMP用研磨液。CMP用研磨液中，作為研磨粒，除含有包含二氧化鈰粒子、及與該二氧化鈰粒子接觸的鈰氫氧化物粒子的複合粒子以外，亦含有未與二氧化鈰粒子接觸的鈰氫氧化物粒子（游離粒子），且二氧化鈰粒子與鈰氫氧化物粒子的質量比為10：1（二氧化鈰：鈰氫氧化物）。
（研磨粒的ζ電位） 向貝克曼庫爾特（Beckman Coulter）股份有限公司製造的商品名：德爾薩奈米（DelsaNano）C內投入適量的CMP用研磨液，於25℃下進行2次測定。獲得所顯示的ζ電位的平均值作為ζ電位。將結果示於表1及表2中。
（CMP用研磨液的pH） 於下述條件下對CMP用研磨液的pH進行評價。將結果示於表1及表2中。 [pH] 測定溫度：25℃ 測定裝置：東亞DKK股份有限公司製造、型號PHL-40 測定方法：使用標準緩衝液（鄰苯二甲酸鹽pH緩衝液、pH：4.01（25℃）；中性磷酸鹽pH緩衝液、pH：6.86（25℃））進行2點校正後，將電極放入至CMP用研磨液中，藉由所述測定裝置測定經過2分鐘以上而穩定後的pH。
＜分散穩定性的評價＞ 作為分散穩定性（粒徑穩定性）的評價，對CMP用研磨液的保管前後CMP用研磨液中研磨粒的粒徑（MV：體積平均粒徑）進行測定並算出粒徑變化率。基於下述式而算出粒徑變化率。將剛剛製備後的CMP用研磨液於25℃下保管168小時。使用雷射繞射·散射式粒度分佈測定裝置（麥奇克拜爾（Microtrac BEL）股份有限公司製造、商品名：麥奇克（Microtrac）MT3300EXII）測定保管前後的粒徑。將結果示於表1及表2中。 粒徑變化率（%）=|保管後的粒徑（nm）-保管前的粒徑（nm）|/保管前的粒徑（nm）×100
作為研磨評價，使用保管前後的各CMP用研磨液於下述條件下研磨氧化矽膜，算出研磨速度，並算出研磨速度的變化率。基於下述式而算出研磨速度的變化率。將剛剛製備後的CMP用研磨液於25℃下保管168小時。將結果示於表1及表2中。 研磨速度的變化率（%）=|保管後的研磨速度（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] 於研磨裝置（應用材料（APPLIED MATERIALS）公司製造、商品名：反射（Reflexion））中的貼附有基體安裝用的吸附墊的固定器上，設置形成有氧化矽膜的f200 mm矽晶圓。於貼附有多孔質胺基甲酸酯樹脂製墊的壓盤上，以氧化矽膜與墊相向的方式載置固定器。一面以供給量200 mL/min將CMP用研磨液供給至墊上，一面以研磨負荷20 kPa將基體按壓於墊上。此時，使壓盤以78 min-1 、固定器以98 min-1 旋轉1 min來進行研磨。利用純水充分清洗研磨後的晶圓並使其乾燥。使用光干涉式膜厚測定裝置測定氧化矽膜的研磨前後的膜厚變化並求出研磨速度。
[表1]
Figure 108109808-A0304-0001
[表2]
Figure 108109808-A0304-0002
如表1及表2所示，確認到：藉由併用具有正ζ電位的研磨粒、特定的羥基酸、以及多元醇，可於含有多元醇的研磨液中提升研磨粒的分散穩定性。
無

Claims (12)

  1. 一種研磨液，其含有研磨粒、羥基酸、多元醇、以及液狀介質，且所述研磨粒的ζ電位為正，所述羥基酸具有1個羧基與1個~3個羥基，所述研磨粒的ζ電位為10mV~200mV，所述研磨粒的含量為0.005質量%~20質量%，所述羥基酸的含量為0.01質量%~1.0質量%，所述多元醇的含量為0.05質量%~5.0質量%。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的研磨液，其中，所述羥基酸包含具有1個羧基與1個羥基的化合物。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的研磨液，其中，所述羥基酸包含具有1個羧基與2個羥基的化合物。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的研磨液，其中，所述多元醇包含聚醚多元醇。
  5. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的研磨液，其是用以對包含氧化矽的被研磨面進行研磨。
  6. 一種研磨液套組，其是如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述的研磨液的構成成分被分為第1液體與第2液體而保存，且所述第1液體包含所述研磨粒、以及液狀介質，所述第2液體包含所述羥基酸、所述多元醇、以及液狀介質。
  7. 一種研磨方法，其包括使用如申請專利範圍第1項至 第5項中任一項所述的研磨液對被研磨面進行研磨的步驟。
  8. 一種研磨方法，其包括使用將如申請專利範圍第6項所述的研磨液套組中的所述第1液體與所述第2液體混合所得的研磨液來對被研磨面進行研磨的步驟。
  9. 一種研磨方法，其為具有絕緣材料及氮化矽的基體的研磨方法，且所述研磨方法包括使用如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述的研磨液，相對於所述氮化矽而選擇性研磨所述絕緣材料的步驟。
  10. 一種研磨方法，其為具有絕緣材料及氮化矽的基體的研磨方法，且所述研磨方法包括使用將如申請專利範圍第6項所述的研磨液套組中的所述第1液體與所述第2液體混合所得的研磨液，相對於所述氮化矽而選擇性研磨所述絕緣材料的步驟。
  11. 一種研磨方法，其為具有絕緣材料及多晶矽的基體的研磨方法，且所述研磨方法包括使用如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述的研磨液，相對於所述多晶矽而選擇性研磨所述絕緣材料的步驟。
  12. 一種研磨方法，其為具有絕緣材料及多晶矽的基體的研磨方法，且所述研磨方法包括使用將如申請專利範圍第6項所述的研磨 液套組中的所述第1液體與所述第2液體混合所得的研磨液，相對於所述多晶矽而選擇性研磨所述絕緣材料的步驟。
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