TWI803518B - 研磨液、研磨液套組及研磨方法 - Google Patents

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Abstract

一種研磨液，其含有研磨粒、共聚物以及液狀介質，所述共聚物具有源自選自由苯乙烯及苯乙烯衍生物所組成的群組中的至少一種苯乙烯化合物的結構單元、與源自選自由丙烯酸及馬來酸所組成的群組中的至少一種的結構單元，所述共聚物中源自所述苯乙烯化合物的結構單元的比率為15 mol%以上。

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。特別是，本發明是有關於一種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所使用的研磨液、研磨液套組及研磨方法。更詳細而言，本發明是有關於一種淺溝槽隔離（Shallow Trench Isolation，STI）用絕緣膜、前金屬（premetal）絕緣膜、層間絕緣膜等的平坦化步驟中所使用的研磨液、研磨液套組及研磨方法。
近年來的半導體元件的製造步驟中，用以高密度化·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，成為STI的形成、前金屬絕緣膜或層間絕緣膜的平坦化、插塞（plug）或埋入金屬配線的形成等所必需的技術。
於用以形成STI的CMP步驟等中，對如下積層體進行研磨，所述積層體具有配置於具有凹凸圖案的基板的凸部上的擋止層（含有擋止層材料的研磨停止層）、以及以填埋凹凸圖案的凹部的方式配置於基板及擋止層上的絕緣構件（例如，氧化矽膜等絕緣膜）。於此種研磨中，絕緣構件的研磨是藉由擋止層而停止。即，於露出擋止層的階段停止絕緣構件的研磨。其原因在於難以人為地控制絕緣構件中所含的絕緣材料的研磨量（絕緣材料的去除量），從而藉由將絕緣構件研磨至擋止層露出為止來控制研磨的程度。於該情況下，需要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）。
相對於此，下述專利文獻1中揭示如下：藉由使用苯乙烯與丙烯腈的共聚物來提高氧化矽相對於多晶矽的研磨選擇性。下述專利文獻2中揭示如下：藉由使用含有二氧化鈰（ceria）粒子、分散劑、特定的水溶性高分子及水的研磨液來提高絕緣材料相對於氮化矽的研磨選擇性。下述專利文獻3中揭示如下：藉由使用包含研磨粒、多晶矽研磨抑制劑及水的研磨液作為用以研磨多晶矽上的氧化矽膜的研磨液，來提高絕緣材料相對於多晶矽的研磨選擇性。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2015/170436號 [專利文獻2]日本專利特開2011-103498號公報 [專利文獻3]國際公開第2007/055278號
[發明所欲解決之課題] 於近年來的半導體器件中，微細化逐漸加速，配線寬度的縮小與薄膜化一同發展。伴隨於此，於用以形成STI的CMP步驟等中，需要抑制配置於具有凹凸圖案的基板的凸部上的擋止層的過度研磨並研磨絕緣構件。就此種觀點而言，對研磨液要求進一步提高絕緣材料相對於擋止層材料的研磨選擇性。
本發明欲解決所述課題，其目的在於提供一種可提高絕緣材料相對於擋止層材料的研磨選擇性的研磨液、研磨液套組及研磨方法。
[解決課題之手段] 本發明者為了解決所述課題而進行了各種研究，結果發現，藉由使用具有源自選自由苯乙烯及苯乙烯衍生物所組成的群組中的至少一種苯乙烯化合物的結構單元、與源自選自由丙烯酸及馬來酸所組成的群組中的至少一種的結構單元的特定的共聚物，可提高絕緣材料相對於擋止層材料的研磨選擇性。
本發明的研磨液含有研磨粒、共聚物以及液狀介質，所述共聚物具有源自選自由苯乙烯及苯乙烯衍生物所組成的群組中的至少一種苯乙烯化合物的結構單元、與源自選自由丙烯酸及馬來酸所組成的群組中的至少一種的結構單元，所述共聚物中源自所述苯乙烯化合物的結構單元的比率為15 mol%以上。
根據本發明的研磨液，可提高絕緣材料相對於擋止層材料的研磨選擇性。
且說，先前的研磨液中，即便於毯覆式晶圓（無圖案的晶圓）的評價中獲得絕緣材料相對於擋止層材料的高的研磨選擇性，於圖案晶圓（具有圖案的晶圓。例如具有配置於具有凹凸圖案的基板的凸部上的擋止層、以及以填埋凹凸圖案的凹部的方式配置於基板及擋止層上的絕緣構件的積層體）的評價中，因絕緣材料相對於擋止層材料的研磨選擇性高，亦可抑制凸部上的擋止層的研磨，另一方面，存在凹部內的絕緣構件進行過度研磨，被稱為窪陷（dishing）的殘留階差變大，平坦性下降的情況。另一方面，根據本發明的研磨液，於使用擋止層的絕緣構件的研磨中，充分抑制凸部上的擋止層的過度研磨與凹部內的絕緣構件的過度研磨（抑制由過度研磨引起的損耗量），從而可獲得高的平坦性。另外，根據本發明的研磨液，可於無相對於圖案密度的依存性的情況下（例如，無相對於「作為凸部的線（L）/作為凹部的空間（S）」的依存性），平坦性良好地研磨具有凹凸圖案的基體。
所述研磨粒的ζ電位（Zeta potential）較佳為負。
源自所述苯乙烯化合物的結構單元的比率較佳為15 mol%～60 mol%。
所述共聚物較佳為具有源自苯乙烯的結構單元。 所述共聚物較佳為具有源自丙烯酸的結構單元。 所述共聚物較佳為具有源自馬來酸的結構單元。
所述苯乙烯化合物相對於25℃的水的溶解度較佳為0.1 g/100 ml以下。
所述共聚物的重量平均分子量較佳為20000以下。
所述共聚物的含量較佳為0.05質量%～2.0質量%。
所述研磨粒較佳為包含選自由二氧化鈰、二氧化矽、氧化鋁、氧化鋯及氧化釔所組成的群組中的至少一種。所述研磨粒較佳為包含源自碳酸氧鈰（Cerium oxycarbonate）的二氧化鈰。
本發明的研磨液較佳為進而含有選自由磷酸鹽、及具有源自丙烯酸的結構單元的聚合體所組成的群組中的至少一種。
本發明的研磨液較佳為用於對包含氧化矽的被研磨面進行研磨。
本發明的研磨液套組將所述研磨液的構成成分分為第1液與第2液而保存，所述第1液包含所述研磨粒及液狀介質，所述第2液包含所述共聚物及液狀介質。
本發明的研磨方法的第1實施形態包括使用所述研磨液、或者將所述研磨液套組中的所述第1液與所述第2液加以混合而獲得的研磨液，對被研磨面進行研磨的步驟。
本發明的研磨方法的第2實施形態為包含絕緣材料及氮化矽的被研磨面的研磨方法，其包括使用所述研磨液、或者將所述研磨液套組中的所述第1液與所述第2液加以混合而獲得的研磨液，相對於所述氮化矽選擇性研磨所述絕緣材料的步驟。
本發明的研磨方法的第3實施形態為包含絕緣材料及多晶矽的被研磨面的研磨方法，其包括使用所述研磨液、或者將所述研磨液套組中的所述第1液與所述第2液加以混合而獲得的研磨液，相對於所述多晶矽選擇性研磨所述絕緣材料的步驟。
[發明的效果] 根據本發明，可提高絕緣材料相對於擋止層材料的研磨選擇性。另外，根據本發明，於使用擋止層的絕緣構件的研磨中，充分抑制凸部上的擋止層的過度研磨與凹部內的絕緣構件的過度研磨（抑制由過度研磨引起的損耗量），從而可獲得高的平坦性。另外，根據本發明，可於無相對於圖案密度的依存性的情況下（例如，無相對於L/S的依存性），平坦性良好地研磨具有凹凸圖案的基體。
根據本發明，即便於使用氮化矽及多晶矽的任一者作為擋止層材料的情況下，亦可於擋止層上使研磨充分停止。特別是於使用氮化矽作為擋止層材料的情況下，可充分抑制氮化矽的研磨速度。根據本發明，於使用氮化矽作為擋止層材料的絕緣材料的研磨中，可於擋止層露出時，抑制擋止層及嵌入至凹部的絕緣構件被過剩地研磨。
根據本發明，亦可於對STI用絕緣膜、前金屬絕緣膜、層間絕緣膜等進行平坦化的CMP技術中，於無相對於圖案密度的依存性的情況下將該些絕緣膜高度地平坦化。
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使用的用途。根據本發明，可提供研磨液或研磨液套組於STI用絕緣膜、前金屬絕緣膜或層間絕緣膜的平坦化步驟中使用的用途。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選擇性研磨絕緣材料的研磨步驟中使用的用途。
以下，對本發明的實施形態進行詳細說明。
＜定義＞ 本說明書中，所謂「研磨液」可定義為研磨時與被研磨面接觸的組成物。「研磨液」的詞句自身並不對研磨液中所含有的成分做任何限定。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」。認為研磨粒一般而言為固體粒子，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）的化學作用而將去除對象物去除（remove），但並不限定於研磨的機制。
本說明書中，「步驟」的術語不僅僅是獨立的步驟，即便於無法與其他步驟明確地區別的情況下，若達成該步驟的所期望的作用，則亦包含於本用語中。使用「～」所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。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可與另一階段的數值範圍的上限值或下限值任意地組合。本說明書中所記載的數值範圍中，該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。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，亦可併用兩種以上。關於組成物中的各成分的量，於組成物中存在多種與各成分相當的物質的情況下，只要無特別說明，則是指組成物中所存在的該多種物質的合計量。所謂「研磨速度（Polishing Rate）」，是指於每單位時間內材料被去除的速度（去除速度=Removal Rate）。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。所謂數值範圍的「A以上」，是指A、及超過A的範圍。所謂數值範圍的「A以下」，是指A、及未滿A的範圍。
＜研磨液＞ 本實施形態的研磨液含有研磨粒、添加劑、以及液狀介質。所謂「添加劑」，是指為了調整研磨速度、研磨選擇性等研磨特性；研磨粒的分散性、保存穩定性等研磨液特性等，除研磨粒及液狀介質以外研磨液所含有的物質。本實施形態的研磨液可用作CMP用研磨液。以下，對研磨液的必需成分及任意成分進行說明。
就容易獲得絕緣材料的所期望的研磨速度的觀點而言，研磨粒較佳為包含選自由二氧化鈰（氧化鈰）、二氧化矽（氧化矽）、氧化鋁、氧化鋯及氧化釔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，亦可併用兩種以上。研磨粒亦可為於一粒子的表面附著有其他粒子的複合粒子。
二氧化鈰可對碳酸鈰、碳酸氧鈰、硝酸鈰、硫酸鈰、草酸鈰、氫氧化鈰等鈰鹽進行氧化而獲得。作為氧化的方法，可列舉：以600℃～900℃左右對鈰鹽進行煆燒的煆燒法、使用過氧化氫等氧化劑使鈰鹽氧化的化學氧化法等。就進一步提高絕緣材料相對於擋止層材料的研磨選擇性以及平坦性的觀點而言，二氧化鈰較佳為選自由源自碳酸氧鈰的二氧化鈰、以及源自碳酸鈰的二氧化鈰所組成的群組中的至少一種，更佳為源自碳酸氧鈰的二氧化鈰。
就進一步提高絕緣材料的研磨速度的觀點而言，研磨粒的平均粒徑的下限較佳為50 nm以上，更佳為100 nm以上，進而佳為120 nm以上。就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300 nm以下，更佳為250 nm以下，進而佳為200 nm以下，特佳為180 nm以下，極佳為150 nm以下。就該些觀點而言，研磨粒的平均粒徑更佳為50 nm～300 nm。
所謂研磨粒的「平均粒徑」，是研磨液或者後述的研磨液套組中的漿料中的研磨粒的平均粒徑（D50），是指研磨粒的平均二次粒徑。研磨粒的平均粒徑例如可使用雷射繞射·散射式粒度分佈測定裝置（麥克奇貝爾（microtrac-bel）股份有限公司製造、商品名：麥克奇（Microtrac）MT3300EXII）對例如研磨液或者後述的研磨液套組中的漿料進行測定。
研磨液中的研磨粒的ζ電位較佳為下述範圍。就進一步提高平坦性的觀點而言，研磨粒的ζ電位較佳為負（未滿0 mV）。即，本實施形態的研磨液較佳為含有陰離子性研磨粒。藉由使用具有負ζ電位的研磨粒，容易抑制研磨粒與陰離子性聚合體（例如，具有源自丙烯酸或馬來酸的羧基的聚合體）凝聚。就進一步提高平坦性的觀點以及提高研磨液的保存穩定性的觀點而言，研磨粒的ζ電位的上限更佳為-5 mV以下，進而佳為-10 mV以下，特佳為-20 mV以下，極佳為-30 mV以下，非常佳為-40 mV以下，進一步尤佳為-50 mV以下。就容易獲得絕緣材料的所期望的研磨速度的觀點而言，研磨粒的ζ電位的下限較佳為-80 mV以上，更佳為-70 mV以上，進而佳為-60 mV以上。就該些觀點而言，研磨粒的ζ電位更佳為-80 mV以上且未滿0 mV。
ζ電位（ζ[mV]）可使用ζ電位測定裝置（例如，貝克曼庫爾特（Beckman Coulter）股份有限公司製造的德爾薩奈米（DelsaNano）C（裝置名））進行測定。研磨液中的研磨粒的ζ電位例如可藉由將研磨液放入所述ζ電位測定裝置用的濃厚槽單元（高濃度樣品用的槽）中進行測定而獲得。
以研磨液的總質量為基準，研磨粒的含量較佳為下述範圍。就進一步提高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0.05質量%以上，更佳為0.1質量%以上，進而佳為0.15質量%以上，特佳為0.2質量%以上，極佳為0.25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5.0質量%以下，極佳為3.0質量%以下，非常佳為1.0質量%以下。就該些觀點而言，研磨粒的含量更佳為0.05質量%～20質量%。
（添加劑） [共聚物] 本實施形態的研磨液含有共聚物（以下，稱為「共聚物P」）作為添加劑，所述共聚物具有源自選自由苯乙烯及苯乙烯衍生物所組成的群組中的至少一種苯乙烯化合物的結構單元（以下，視情況稱為「第1結構單元」）、與源自選自由丙烯酸及馬來酸所組成的群組中的至少一種的結構單元（以下，視情況稱為「第2結構單元」）。就提高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，以共聚物P的整體為基準，共聚物P中源自苯乙烯化合物的結構單元的比率為15 mol%以上。
共聚物P具有抑制擋止層材料（氮化矽、多晶矽等）的研磨速度過度變高的效果（作為研磨抑制劑的效果）。另外，藉由使用共聚物P，可抑制擋止層露出後的絕緣構件（氧化矽膜等）的過度研磨，從而獲得高的平坦性。
發揮此種效果的詳細理由未必明確，但本發明者如以下般推測理由的一例。即，共聚物P中的源自丙烯酸或馬來酸的羧基藉由氫鍵而作用於親水性的絕緣構件，藉此共聚物P吸附並被覆於絕緣構件。另外，共聚物P中的源自苯乙烯化合物的苯環藉由疏水性相互作用而作用於疏水性的擋止層（例如，親水性較絕緣材料（氧化矽等）更弱、相對為疏水性的氮化矽；疏水性的多晶矽），藉此共聚物P吸附並被覆於擋止層。進而，與不使用該些單量體的聚合體（例如，使用甲基丙烯酸代替丙烯酸或馬來酸的聚合體）相比，使用該些單量體而獲得的共聚物P的溶解性更高，可較佳地獲得所述作用。推測根據該些，可緩和地進行研磨粒的研磨，並可充分抑制研磨速度。
就進一步提高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，共聚物P較佳為具有源自苯乙烯的結構單元。就進一步提高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，共聚物P較佳為具有源自丙烯酸的結構單元。就進一步提高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，共聚物P較佳為具有源自馬來酸的結構單元。
苯乙烯化合物相對於25℃的水的溶解度較佳為下述範圍。就容易充分發揮所述疏水性相互作用、進一步提高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，苯乙烯化合物的溶解度的上限較佳為0.1 g/100 ml以下，更佳為0.05 g/100 ml以下，進而佳為0.03 g/100 ml以下。就容易維持共聚物P整體的溶解性、進一步提高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，苯乙烯化合物的溶解度的下限較佳為0.01 g/100 ml以上，更佳為0.02 g/100 ml以上，進而佳為0.025 g/100 ml以上。苯乙烯相對於25℃的水的溶解度為0.03 g/100 ml。
作為苯乙烯衍生物，可列舉：烷基苯乙烯（α-甲基苯乙烯等）、烷氧基苯乙烯（α-甲氧基苯乙烯、對甲氧基苯乙烯等）、間氯苯乙烯、4-羧基苯乙烯、苯乙烯磺酸等。作為苯乙烯衍生物，可使用不具有親水性基的苯乙烯衍生物。作為親水性基，可列舉：聚醚基、羥基、羧基、磺酸基、胺基等。共聚物P亦可具有源自能夠與苯乙烯化合物、丙烯酸或馬來酸聚合的其他單量體的結構單元。作為此種單量體，可列舉甲基丙烯酸等。
共聚物P可出於調整研磨選擇性、平坦性等研磨特性等目的，單獨使用一種，亦可併用兩種以上。作為兩種以上的共聚物P，可組合使用源自苯乙烯化合物的結構單元的比率不同的共聚物。
以共聚物P的整體為基準，共聚物P中源自苯乙烯化合物的第1結構單元的比率為15 mol%以上，較佳為下述範圍。就共聚物P的溶解性優異、容易提高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，第1結構單元的比率的上限較佳為60 mol%以下，更佳為50 mol%以下，進而佳為40 mol%以下，特佳為35 mol%以下。就進一步提高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，第1結構單元的比率的下限較佳為17.5 mol%以上，更佳為20 mol%以上，進而佳為22.5 mol%以上，特佳為25 mol%以上，極佳為27.5 mol%以上，非常佳為30 mol%以上。就該些觀點而言，第1結構單元的比率更佳為15 mol%～60 mol%、17.5 mol%～60 mol%、20 mol%～60 mol%、22.5 mol%～60 mol%、25 mol%～50 mol%、27.5 mol%～50 mol%、30 mol%～50 mol%、30 mol%～40 mol%或30 mol%～35 mol%。
以共聚物P的整體為基準，共聚物P中第2結構單元的比率較佳為下述範圍。就進一步提高研磨選擇性及平坦性的觀點而言，第2結構單元的比率的上限較佳為85 mol%以下，更佳為82.5 mol%以下，進而佳為80 mol%以下，特佳為77.5 mol%以下，極佳為75 mol%以下，非常佳為72.5 mol%以下，進一步尤佳為70 mol%以下。就共聚物P的溶解性優異、容易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，第2結構單元的比率的下限較佳為40 mol%以上，更佳為50 mol%以上，進而佳為60 mol%以上，特佳為65 mol%以上。就該些觀點而言，第2結構單元的比率更佳為40 mol%～85 mol%、40 mol%～82.5 mol%、40 mol%～80 mol%、40 mol%～77.5 mol%、50 mol%～75 mol%、50 mol%～72.5 mol%、50 mol%～70 mol%、60 mol%～70 mol%或65 mol%～70 mol%。
就容易獲得適當的研磨選擇性及絕緣材料的所期望的研磨速度的觀點而言，共聚物P的重量平均分子量Mw的上限較佳為20000以下，更佳為未滿20000，進而佳為19000以下，特佳為18000以下，極佳為17000以下，非常佳為16000以下。就進一步提高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，共聚物P的重量平均分子量Mw的下限較佳為1000以上，更佳為3000以上，進而佳為5000以上，特佳為6000以上。共聚物P的重量平均分子量Mw的下限可為8000以上，亦可為10000以上，抑或可為12000以上。就該些觀點而言，共聚物P的重量平均分子量Mw更佳為1000～20000。重量平均分子量是利用凝膠滲透層析法（Gel Permeation Chromatography，GPC）進行測定，並進行聚乙二醇/聚環氧乙烷換算而得的值。
具體而言，重量平均分子量可藉由下述方法來測定。 [測定方法] 使用機器（檢測器）：島津製作所股份有限公司製造、「RID-10A」、液相層析用示差折射率計 泵：島津製作所股份有限公司製造、「RID-10A」 除氣裝置：島津製作所股份有限公司製造、「DGU-20A3R 」 資料處理：島津製作所股份有限公司製造、「LC溶液」 管柱：日立化成技術服務（Hitachi Chemical Techno Service）股份有限公司製造、「Gelpak GL-W530+Gelpak GL-W540」、內徑10.7 mm×300 mm 溶離液：50 mM-Na2 HPO4 水溶液/乙腈=90/10（v/v） 測定溫度：40℃ 流量：1.0 ml/min 測定時間：60分鐘 試樣：以樹脂成分濃度為0.2質量%的方式藉由與溶離液相同的組成的溶液調整濃度，且利用0.45 μm的薄膜過濾器進行過濾而製備的試樣 注入量：100 μl 標準物質：東曹股份有限公司製造、聚乙二醇/聚環氧乙烷
以研磨液的總質量為基準，共聚物P的含量較佳為下述範圍。就進一步提高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，共聚物P的含量的下限較佳為0.05質量%以上，更佳為0.07質量%以上，進而佳為0.10質量%以上。就容易獲得絕緣材料的所期望的研磨速度的觀點而言，共聚物P的含量的上限較佳為2.0質量%以下，更佳為1.0質量%以下，進而佳為0.8質量%以下，特佳為0.5質量%以下，極佳為0.4質量%以下，非常佳為0.3質量%以下。就該些觀點而言，共聚物P的含量更佳為0.05質量%～2.0質量%，進而佳為0.05質量%～1.0質量%。於使用多種共聚物作為共聚物P的情況下，較佳為各共聚物的含量的合計滿足所述範圍。
[分散劑] 本實施形態的研磨液視需要可含有分散劑（研磨粒的分散劑。相當於共聚物P的化合物除外）。作為分散劑，例如可列舉：磷酸鹽化合物；磷酸氫鹽化合物；丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸、富馬酸、衣康酸等不飽和羧酸的均聚物（聚丙烯酸等）；所述聚合體的銨鹽或胺鹽；丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸、富馬酸、衣康酸等不飽和羧酸與丙烯酸烷基酯（丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯等）、丙烯酸羥基烷基酯（丙烯酸羥基乙酯等）、甲基丙烯酸烷基酯（甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯等）、甲基丙烯酸羥基烷基酯（甲基丙烯酸羥基乙酯等）、乙酸乙烯酯、乙烯醇等單量體的共聚物（丙烯酸與丙烯酸烷基酯的共聚物等）；所述共聚物的銨鹽或胺鹽。分散劑可單獨使用一種，亦可併用兩種以上。
作為磷酸鹽化合物，可使用選自由磷酸鹽及其衍生物（磷酸鹽衍生物）所組成的群組中的至少一種。作為磷酸氫鹽化合物，可使用選自由磷酸氫鹽及其衍生物（磷酸氫鹽衍生物）所組成的群組中的至少一種。
作為磷酸鹽，可列舉：磷酸鉀鹽、磷酸鈉鹽、磷酸銨鹽、磷酸鈣鹽等，具體可列舉：磷酸三鉀、磷酸三鈉、磷酸銨、磷酸三鈣等。作為磷酸鹽衍生物，可列舉：二磷酸鈉、二磷酸鉀、多磷酸鉀、多磷酸銨、多磷酸鈣等。
作為磷酸氫鹽，可列舉：磷酸氫鉀鹽、磷酸氫鈉鹽、磷酸氫銨鹽、磷酸氫鈣鹽等，具體可列舉：磷酸氫二鉀、磷酸氫二鈉、磷酸氫二銨、磷酸氫鈣、磷酸二氫鉀、磷酸二氫鈉、磷酸二氫銨、磷酸二氫鈣等。作為磷酸氫鹽衍生物，可列舉：磷酸氫鉀四十二烷基、磷酸氫鈉十二烷基、磷酸氫銨十二烷基等。
就容易獲得絕緣材料的所期望的研磨速度的觀點而言，本實施形態的研磨液較佳為含有選自由磷酸鹽（磷酸二氫銨等）及具有源自丙烯酸的結構單元的聚合體（丙烯酸與丙烯酸烷基酯的共聚物等）所組成的群組中的至少一種。
於分散劑為所述各種聚合體的情況下，分散劑的重量平均分子量較佳為5000～15000。若分散劑的重量平均分子量為5000以上，則藉由吸附於研磨粒的分散劑的立體阻礙而研磨粒彼此容易相互排斥，分散穩定性容易提高。若分散劑的重量平均分子量為15000以下，則容易防止吸附於研磨粒的分散劑彼此進行交聯而凝聚。分散劑的重量平均分子量可與共聚物P的重量平均分子量同樣地進行測定。
以研磨液的總質量為基準，分散劑的含量較佳為下述範圍。就使研磨粒容易適當地分散的觀點而言，分散劑的含量的下限較佳為0.0005質量%以上，更佳為0.001質量%以上，進而佳為0.002質量%以上，特佳為0.003質量%以上，非常佳為0.004質量%以上，極佳為0.005質量%以上。就容易防止一次分散的研磨粒的凝聚的觀點而言，分散劑的含量的上限較佳為0.05質量%以下，更佳為0.04質量%以下，進而佳為0.03質量%以下，特佳為0.02質量%以下，極佳為0.01質量%以下。就該些觀點而言，分散劑的含量更佳為0.0005質量%～0.05質量%。
[pH調整劑] 本實施形態的研磨液可含有pH調整劑（相當於共聚物P或分散劑的化合物除外）。可藉由pH調整劑來調整為所期望的pH。
pH調整劑並無特別限制，可列舉：有機酸、無機酸、有機鹼、無機鹼等。作為有機酸，可列舉：甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、乳酸、馬來酸、鄰苯二甲酸、檸檬酸、丁二酸等。作為無機酸，可列舉：硝酸、硫酸、鹽酸、磷酸、硼酸等。作為有機鹼，可列舉：三乙胺、吡啶、哌啶、吡咯啶、咪唑、2-甲基咪唑、聚殼糖（chitosan）等。作為無機鹼，可列舉：氫氧化四甲基銨（TMAH）、氨、氫氧化鉀、氫氧化鈉等。pH調整劑可單獨使用一種，亦可併用兩種以上。
[其他添加劑] 本實施形態的研磨液可含有與共聚物P、分散劑及pH調整劑不同的添加劑。作為此種添加劑，可列舉水溶性高分子、用以使pH穩定的緩衝劑等。作為水溶性高分子，可列舉：海藻酸、果膠酸、羧甲基纖維素、瓊脂（agar）、卡德蘭膠（curdlan）、普魯蘭多糖（pullulan）等多糖類等。緩衝劑亦可以緩衝液（包含緩衝劑的溶液）的形式添加。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。該些添加劑可單獨使用一種，亦可併用兩種以上。
（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去其他構成成分的含量的研磨液的剩餘部分，並無特別限定。
（pH） 就研磨液的穩定性維持與進一步提高絕緣材料的研磨速度的觀點而言，本實施形態的研磨液的pH的下限較佳為4.0以上，更佳為4.5以上，進而佳為4.7以上，特佳為4.9以上。就進一步提高平坦性的觀點而言，本實施形態的研磨液的pH的上限較佳為6.5以下，更佳為6.0以下，進而佳為5.5以下。就該些觀點而言，本實施形態的研磨液的pH更佳為4.0～6.5。研磨液的pH為25℃下的研磨液的pH。
本實施形態的研磨液的pH可藉由pH計（例如，堀場製作所股份有限公司的型號D-51）來測定。具體而言，例如使用鄰苯二甲酸鹽pH緩衝液（pH：4.01）、中性磷酸鹽pH緩衝液（pH：6.86）及硼酸鹽pH緩衝液（pH：9.18）作為標準緩衝液而對pH計進行3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。此時，標準緩衝液及研磨液的液溫均設為25℃。
（其他） 本實施形態的研磨液可製成至少包含研磨粒、共聚物P及液狀介質的一液式研磨液加以保存。一液式研磨液可製成減少液狀介質的含量的研磨液用儲藏液來保存，且於即將研磨前或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：將研磨液直接送液而供給的方法；將研磨液用儲藏液及液狀介質藉由不同的配管而送液，並使該些合流及混合而供給的方法；預先將研磨液用儲藏液及液狀介質加以混合而供給的方法等。
＜研磨液套組＞ 本實施形態的研磨液作為多液式（例如二液式）的研磨液套組（例如CMP用研磨液套組），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來保存。漿料例如至少包含研磨粒及液狀介質。添加液例如至少包含共聚物P及液狀介質。共聚物P等添加劑較佳為包含於漿料及添加液中的添加液中。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保存。
於所述研磨液套組中，於即將研磨前或研磨時將漿料及添加液加以混合而製備研磨液。多液式的研磨液套組可製成減少液狀介質的含量的漿料用儲藏液及添加液用儲藏液來保存，且於即將研磨前或研磨時利用液狀介質進行稀釋而使用。
於製成包含漿料與添加液的多液式研磨液套組而加以保存的情況下，可藉由任意地改變各溶液的調配而調整研磨速度。於使用研磨液套組而進行研磨的情況下，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。例如可使用將漿料與添加液藉由不同的配管而送液，並使該些配管合流及混合而供給的方法；將漿料用儲藏液、添加液用儲藏液及液狀介質藉由不同的配管而送液，並使該些合流及混合而供給的方法；預先將漿料及添加液加以混合而供給的方法；預先將漿料用儲藏液、添加液用儲藏液及液狀介質加以混合而供給的方法等。而且，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壓盤上的方法。於該情況下，使用於研磨壓盤上將漿料及添加液加以混合而獲得的研磨液而對被研磨面進行研磨。
＜研磨方法＞ 本實施形態的研磨方法可包括使用所述一液式研磨液而對被研磨面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漿料與添加液加以混合而獲得的研磨液來對被研磨面進行研磨的研磨步驟。本實施形態的研磨方法例如為具有被研磨面的基體的研磨方法。
本實施形態的研磨方法亦可為具有包含絕緣材料（氧化矽等）及擋止層材料（氮化矽、多晶矽等）的被研磨面的基體的研磨方法。基體例如亦可具有包含絕緣材料的絕緣構件、與包含擋止層材料的擋止層。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。
研磨步驟例如可為使用所述一液式研磨液、或者將所述研磨液套組中的漿料與添加液加以混合而獲得的研磨液，相對於擋止層材料選擇性研磨絕緣材料的步驟。本實施形態的研磨方法為包含絕緣材料及氮化矽的被研磨面的研磨方法，亦可包括使用所述一液式研磨液、或者將所述研磨液套組中的漿料與添加液加以混合而獲得的研磨液，相對於氮化矽選擇性研磨絕緣材料的步驟。本實施形態的研磨方法為包含絕緣材料及多晶矽的被研磨面的研磨方法，亦可包括使用所述一液式研磨液、或者將所述研磨液套組中的漿料與添加液加以混合而獲得的研磨液，相對於多晶矽選擇性研磨絕緣材料的步驟。所謂「相對於材料B選擇性研磨材料A」，是指於同一研磨條件下，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較佳為15以上（更佳為20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面的基體的該被研磨面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面與研磨墊之間，使基體與研磨壓盤相對移動而對被研磨面進行研磨。於研磨步驟中，例如藉由研磨而將被研磨材料的至少一部分去除。
作為研磨對象的基體例如可列舉於半導體元件製造的基板（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；氮化矽、多晶矽等擋止層材料等。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）。絕緣構件的形狀並無特別限定，例如為膜狀（絕緣膜）。擋止層的形狀並無特別限定，例如為膜狀（擋止膜：氮化矽膜、多晶矽膜等）。
使用本實施形態的研磨液，對形成於基板上的被研磨材料（例如，氧化矽膜等絕緣膜）進行研磨，將多餘的部分去除，藉此消除被研磨材料的表面的凹凸，可獲得遍及被研磨面的整體而平滑的面。
於本實施形態中，可對基體（具有絕緣構件（例如，至少於表面包含氧化矽的氧化矽膜）、配置於絕緣構件的下層的擋止層、以及配置於擋止層下的半導體基板的基體）中的絕緣構件進行研磨，所述基體含有具有凹凸圖案的基板、配置於該基板的凸部上的擋止層、以及以填埋凹凸圖案的凹部的方式配置於基板及擋止層上的絕緣構件。於此種基體中，於擋止層露出時停止研磨，藉此可防止絕緣構件被過剩地研磨，因此可提高絕緣構件的研磨後的平坦性。構成擋止層的擋止層材料是研磨速度低於絕緣材料的材料，較佳為氮化矽、多晶矽等。
本實施形態的研磨方法中，作為研磨裝置，可使用含有可保持具有被研磨面的基體（半導體基板等）的固定器、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的各個中安裝有轉速可變更的馬達等。作為研磨裝置，可使用例如應用材料（APPLIED MATERIALS）公司製造的研磨裝置：里來訊（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，特別是就研磨速度及平坦性更優異的觀點而言，較佳為發泡聚胺基甲酸酯及非發泡聚胺基甲酸酯。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較佳為200 rpm（=次/min）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）較佳為100 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。該供給量並無限制，較佳為研磨墊的表面總是由研磨液覆蓋。
研磨結束後的基體較佳為於流水中進行充分清洗而將附著於基體上的粒子去除。清洗除純水以外亦可使用稀氫氟酸或氨水，為了提高清洗效率，亦可使用刷子。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於STI的形成中較佳地使用。為了形成STI，絕緣材料（氧化矽等）相對於擋止層材料（氮化矽、多晶矽等）的研磨速度比較佳為15以上，更佳為20以上。若所述研磨速度比未滿15，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時變得難以在規定位置停止研磨。另一方面，若所述研磨速度比為15以上，則研磨的停止變容易，適於形成STI。
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膜的研磨。作為前金屬絕緣膜，除氧化矽以外，例如可使用磷-矽酸鹽玻璃、硼-磷-矽酸鹽玻璃、氧氟化矽、氟化非晶形碳等。
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。作為此種材料，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並不僅僅應用於膜狀的研磨對象，而且亦可應用於包含玻璃、矽、SiC、SiGe、Ge、GaN、GaP、GaAs、藍寶石或塑膠等的各種基板。
本實施形態的研磨液、研磨液套組及研磨方法不僅僅可用於半導體元件的製造，而且可用於薄膜電晶體（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；光開關元件、光波導等光學元件；固體雷射、藍色雷射發光二極體（Light Emitting Diode，LED）等發光元件；磁碟、磁頭等磁記憶裝置的製造。 [實施例]
以下，藉由實施例對本發明進行說明。但本發明並不限定於該些實施例。
＜CMP用研磨液的製備＞ （實施例1） 將含有二氧化鈰粒子[源自碳酸氧鈰的粒子。對碳酸氧鈰進行氧化而獲得的二氧化鈰粒子]5質量%、磷酸二氫銨（分散劑）0.05質量%、及水94.95質量%的漿料用儲藏液200 g，與含有苯乙烯/丙烯酸共聚物（共聚物P）[ST/AA、苯乙烯比率：50 mol%、Mw：14000]0.25質量%、及水99.75質量%的添加劑用儲藏液1700 g混合後，以研磨液的pH調整為5.1的方式加入10質量%乙酸水溶液。而且，以總量成為2000 g的方式加入水，從而製備含有二氧化鈰粒子0.5質量%、苯乙烯/丙烯酸共聚物0.2質量%、及磷酸二氫銨0.005質量%的CMP用研磨液（2000 g）。
（實施例2） 使用源自碳酸鈰的二氧化鈰粒子[對碳酸鈰進行氧化而獲得的二氧化鈰粒子]作為研磨粒，且使用丙烯酸/丙烯酸甲酯共聚物（AA/AM、Mw：8000）作為分散劑，除此以外與實施例1同樣地製備CMP用研磨液。
（實施例3） 使用苯乙烯/丙烯酸共聚物[苯乙烯比率：30 mol%、Mw：16000]作為共聚物P，除此以外與實施例1同樣地製備CMP用研磨液。
（實施例4） 使用苯乙烯/丙烯酸共聚物[苯乙烯比率：30 mol%、Mw：8000]作為共聚物P，除此以外與實施例1同樣地製備CMP用研磨液。
（實施例5） 使用源自碳酸鈰的二氧化鈰粒子作為研磨粒，除此以外與實施例3同樣地製備CMP用研磨液。
（實施例6） 使用苯乙烯/丙烯酸共聚物[苯乙烯比率：20 mol%、Mw：18000]作為共聚物P，除此以外與實施例1同樣地製備CMP用研磨液。
（實施例7） 使用苯乙烯/丙烯酸共聚物[苯乙烯比率：15 mol%、Mw：17000]作為共聚物P，除此以外與實施例1同樣地製備CMP用研磨液。
（實施例8） 使用苯乙烯/馬來酸共聚物[ST/MA、苯乙烯比率：50 mol%、Mw：6000]作為共聚物P，除此以外與實施例1同樣地製備CMP用研磨液。
（比較例1） 將實施例1的共聚物P變更為苯乙烯/丙烯酸共聚物[苯乙烯比率：10 mol%、Mw：15000]，除此以外與實施例1同樣地製備CMP用研磨液。
（比較例2） 將實施例5的共聚物P變更為苯乙烯/丙烯酸共聚物[苯乙烯比率：10 mol%、Mw：15000]，除此以外與實施例5同樣地製備CMP用研磨液。
（比較例3） 將實施例2的共聚物P變更為苯乙烯/丙烯酸共聚物[苯乙烯比率：10 mol%、Mw：15000]，除此以外與實施例2同樣地製備CMP用研磨液。
（比較例4） 將實施例1的共聚物P變更為聚丙烯酸[PAA、苯乙烯比率：0 mol%、Mw：2000]，除此以外與實施例1同樣地製備CMP用研磨液。
（比較例5） 將實施例5的共聚物P變更為聚丙烯酸[苯乙烯比率：0 mol%、Mw：2000]，除此以外與實施例5同樣地製備CMP用研磨液。
（比較例6） 將實施例2的共聚物P變更為聚丙烯酸[苯乙烯比率：0 mol%、Mw：2000]，除此以外與實施例2同樣地製備CMP用研磨液。
＜研磨液特性的評價＞ 於下述般評價所述獲得的CMP用研磨液的pH、CMP用研磨液中的研磨粒的平均粒徑、及研磨粒的ζ電位（表面電位）。
（pH） 測定溫度：25±5℃ 測定裝置：堀場製作所股份有限公司製造、型號D-51 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℃）；硼酸鹽pH緩衝液、pH：9.18（25℃））進行3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。
（研磨粒的平均粒徑） 將適量的CMP用研磨液投入至麥克奇貝爾（microtrac-bel）股份有限公司製造的麥克奇（microtrac）MT3300EXII（商品名）內，測定研磨粒的平均粒徑。獲得所表示的平均粒徑值作為平均粒徑（平均二次粒徑、D50）。平均粒徑為150 nm。
（研磨粒的ζ電位） 將適量的CMP用研磨液投入至貝克曼庫爾特（Beckman Coulter）股份有限公司製造的德爾薩奈米（DelsaNano）C（裝置名）的濃厚槽單元中並加以設置。於25℃下進行兩次測定，獲得所表示的ζ電位的平均值作為ζ電位。ζ電位為-50 mV。
＜CMP評價＞ 使用所述CMP用研磨液，於下述研磨條件下對被研磨基板進行研磨。使用實施例1～實施例4、實施例8及比較例1、比較例2的CMP用研磨液進行圖案晶圓的研磨。
（CMP研磨條件） ·研磨裝置：里來訊（Reflexion）LK（應用材料公司製造） ·CMP用研磨液的流量：250 ml/min ·被研磨基板：下述毯覆式晶圓及圖案晶圓 ·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：3.0 psi ·基板與研磨壓盤的轉速：基板/研磨壓盤=93 rpm/87 rpm ·研磨時間：毯覆式晶圓中進行1分鐘研磨。將圖案晶圓的研磨時間示於表中。 ·晶圓的乾燥：CMP處理後，藉由旋轉乾燥器加以乾燥。
[毯覆式晶圓] 作為未形成圖案的毯覆式晶圓（BTW），使用於矽基板上具有藉由電漿CVD法所形成的厚度1 μm的氧化矽膜的基體、於矽基板上具有藉由CVD法所形成的厚度0.2 μm的氮化矽膜的基體、以及於矽基板上具有藉由CVD法所形成的厚度0.15 μm的多晶矽膜的基體。
[圖案晶圓] 作為形成有模擬圖案的圖案晶圓（PTW），使用美國半導體製造技術戰略聯盟（SEMATECH）公司製造的764晶圓（商品名、直徑：300 mm）。該圖案晶圓為藉由以下方式而獲得的晶圓：於矽基板上積層氮化矽膜作為擋止層後，於曝光·顯影步驟中形成溝槽後，以填埋擋止層及溝槽的方式於矽基板及擋止層上積層氧化矽膜（SiO2 膜）作為絕緣膜。氧化矽膜是藉由高密度電漿（High Density Plasma，HDP）法而成膜者。
所述圖案晶圓具有作為凸部的線（L）/作為凹部的空間（S）為1000 μm間距、凸部圖案密度為50%的部分（L/S=500 μm/500 μm）；L/S為200 μm間距、凸部圖案密度為50%的部分（L/S=100 μm/100 μm）；L/S為100 μm間距、凸部圖案密度為50%的部分（L/S=50 μm/50 μm）；L/S為100 μm間距、凸部圖案密度為20%的部分（L/S=20 μm/80 μm）。
所謂L/S，是模擬圖案，為作為凸部的經氮化矽膜遮蓋的主動（Active）部、與作為凹部的形成有溝的溝槽（Trench）部交替排列而成的圖案。例如，所謂「L/S為100 μm間距」，是指主動部（線部）與溝槽部（空間部）的合計寬度為100 μm。另外，例如所謂「L/S為100 μm間距、凸部圖案密度為50%」，是指凸部寬度50 μm與凹部寬度50 μm交替排列而成的圖案。
圖案晶圓中，氧化矽膜的膜厚於凹部的矽基板及凸部的氮化矽膜的任一者上均為600 nm。具體而言，如圖1所示，矽基板1上的氮化矽膜2的膜厚為150 nm，凸部的氧化矽膜3的膜厚為600 nm，凹部的氧化矽膜3的膜厚為600 nm，氧化矽膜3的凹部深度為500 nm（溝槽深度350 nm+氮化矽膜的膜厚150 nm）。
於圖案晶圓的評價時，使用如下狀態的晶圓：利用獲得自我擋止（self-stop）性（若模擬圖案的殘留階差變小則研磨速度降低）的公知的CMP用研磨液來對所述晶圓進行研磨，殘留階差為200 nm左右。具體而言使用如下狀態的晶圓：利用將日立化成股份有限公司製造的HS-8005-D4（商品名）、與日立化成股份有限公司製造的HS-7303GP（商品名）、以及水以2：1.2：6.8的比率加以調配而成的研磨液，進行研磨直至使L/S為100 μm間距、凸部圖案密度為50%的部分的凸部的氧化矽膜的膜厚為300 nm左右為止。
（毯覆式晶圓的評價（BTW研磨特性）） 根據下述式來求出於所述條件下經研磨及清洗的毯覆式晶圓的各被研磨膜（氧化矽膜、氮化矽膜、及多晶矽膜）的研磨速度。研磨前後的各被研磨膜的膜厚差是使用光干涉式膜厚測定裝置（菲樂邁特利科斯（Filmetrics）股份有限公司製造、商品名：F80）而求出。另外，算出氧化矽相對於氮化矽的研磨選擇比、以及氧化矽相對於多晶矽的研磨選擇比。 （研磨速度）=（研磨前後的各被研磨膜的膜厚差[nm]）/（研磨時間[min]）
（圖案晶圓的評價（PTW研磨特性）） 算出圖案晶圓的研磨速度（PTWRR）、殘留階差量（窪陷量）、以及氮化矽損耗量（擋止層損耗量）。於擋止層露出的時間點（表中記載的研磨時間的左側）、與擋止層露出後以PTWRR削入約100 nm量的時間的時間點（表中記載的研磨時間的右側。自初期的總研磨時間）算出殘留階差量及氮化矽損耗量。
圖案晶圓的研磨速度（PTWRR）是使用L/S=50 μm/50 μm的部分中的研磨前的凸部的氧化矽膜的膜厚、與凸部的擋止層露出為止的研磨時間，並根據下述式來求出。 （圖案晶圓研磨速度：PTWRR）=（研磨前的凸部的氧化矽膜的膜厚[nm]）/（凸部的擋止層露出為止的研磨時間[min]）
於所述條件下經研磨及清洗的圖案晶圓中，分別利用接觸式階差計（科磊（KLA-Tencor）製造，商品名：P-16）掃描L/S為1000 μm間距、凸部圖案密度為50%的部分（L/S=500 μm/500 μm），L/S為200 μm間距、凸部圖案密度為50%的部分（L/S=100 μm/100 μm），L/S為100 μm間距、凸部圖案密度為50%的部分（L/S=50 μm/50 μm），以及L/S為100 μm間距、凸部圖案密度為20%的部分（L/S=20 μm/80 μm），測定凸部與凹部的高低差，從而獲得殘留階差量。
氮化矽損耗量是如下述式般，藉由凸部的擋止層的初期膜厚與凸部的擋止層的研磨後的殘留膜厚的差來求出。研磨前後的各被研磨膜的膜厚是使用光干涉式膜厚測定裝置（耐諾邁特利科斯（Nanometrics）公司製造、商品名：Nanospec AFT-5100）而求出。 （氮化矽損耗量[nm]）=（凸部的擋止層的初期膜厚：150[nm]）-（凸部的擋止層的研磨後的殘留膜厚[nm]）
將實施例及比較例中所獲得的各測定結果示於表1及表2中。
[表1]
Figure 107131902-A0304-0001
[表2]
Figure 107131902-A0304-0002
根據表1及表2，較比較例而言，實施例中可獲得表示可提高絕緣材料相對於擋止層材料的研磨選擇性的結果。另外，較比較例而言，實施例中可獲得表示充分抑制殘留階差及氮化矽損耗量的結果。
1‧‧‧矽基板2‧‧‧氮化矽膜3‧‧‧氧化矽膜
圖1是表示實施例中使用的圖案晶圓的示意剖面圖。

Claims (15)

  1. 一種研磨液，其含有研磨粒、共聚物以及液狀介質，所述研磨粒包含選自由源自碳酸氧鈰的二氧化鈰，以及源自碳酸鈰的二氧化鈰所組成的群組中的至少一種，所述共聚物具有源自選自由苯乙烯及苯乙烯衍生物所組成的群組中的至少一種苯乙烯化合物的結構單元、與源自選自由丙烯酸及馬來酸所組成的群組中的至少一種的結構單元，所述苯乙烯衍生物不具有磺酸基，所述共聚物中源自所述苯乙烯化合物的結構單元的比率為15mol%以上，所述研磨液中的所述研磨粒的ζ電位為負。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的研磨液，其中源自所述苯乙烯化合物的結構單元的比率為15mol%~60mol%。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的研磨液，其中所述共聚物具有源自苯乙烯的結構單元。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的研磨液，其中所述共聚物具有源自丙烯酸的結構單元。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的研磨液，其中所述共聚物具有源自馬來酸的結構單元。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的研磨液，其中所述苯乙烯化合物相對於25℃的水的溶解度為0.1g/100ml以下。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的研磨液，其中所 述共聚物的重量平均分子量為20000以下。
  8. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的研磨液，其中所述共聚物的含量為0.05質量%~2.0質量%。
  9. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的研磨液，其中所述研磨粒包含源自碳酸氧鈰的二氧化鈰。
  10. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的研磨液，其進而含有選自由磷酸鹽、及具有源自丙烯酸的結構單元的聚合體所組成的群組中的至少一種。
  11. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的研磨液，其用於對包含氧化矽的被研磨面進行研磨。
  12. 一種研磨液套組，其將如申請專利範圍第1項至第11項中任一項所述的研磨液的構成成分分為第1液與第2液而保存，所述第1液包含所述研磨粒及液狀介質，所述第2液包含所述共聚物及液狀介質。
  13. 一種研磨方法，其包括使用如申請專利範圍第1項至第11項中任一項所述的研磨液、或者將如申請專利範圍第12項所述的研磨液套組中的所述第1液與所述第2液加以混合而獲得的研磨液，對被研磨面進行研磨的步驟。
  14. 一種研磨方法，其為包含絕緣材料及氮化矽的被研磨面的研磨方法，所述研磨方法包括：使用如申請專利範圍第1項至第11項中任一項所述的研磨液、或者將如申請專利範圍第12項所述的研磨液套組中的所述第 1液與所述第2液加以混合而獲得的研磨液，相對於所述氮化矽選擇性研磨所述絕緣材料的步驟。
  15. 一種研磨方法，其為包含絕緣材料及多晶矽的被研磨面的研磨方法，所述研磨方法包括：使用如申請專利範圍第1項至第11項中任一項所述的研磨液、或者將如申請專利範圍第12項所述的研磨液套組中的所述第1液與所述第2液加以混合而獲得的研磨液，相對於所述多晶矽選擇性研磨所述絕緣材料的步驟。
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