TWI835824B - 研漿及其篩選方法以及研磨方法 - Google Patents

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Abstract

一種研漿，其為含有研磨粒及液狀介質的研漿，並且所述研磨粒包含選自由金屬氧化物及金屬氫氧化物所組成的群組中的至少一種金屬化合物，且所述金屬化合物包含可取得多個價數的金屬，所述研漿於藉由使該研漿與被研磨面接觸而使所述研磨粒與所述被研磨面接觸時，作為所述金屬的所述多個價數中最小的價數的比例，於X射線光電子分光法中給出0.13以上的值。

Description

研漿及其篩選方法以及研磨方法
本發明是有關於一種研漿（Slurry）及其篩選方法以及研磨方法。
於近年來的半導體元件的製造步驟中，用於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，對於淺溝槽隔離（Shallow Trench Isolation。以下，稱為「STI」）的形成、前金屬（Pre-metal）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，例如可列舉包含煙熏二氧化矽（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，包含鈰氧化物粒子作為研磨粒的鈰氧化物系研磨液即使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，近年來使裝置（device）的槽部沿縱方向積層的3D-NAND裝置興起。本技術中，槽形成時的絕緣材料的階差與先前的平面型（planar type）相比，高數倍。伴隨於此，為了維持裝置製造的產量，需要於CMP步驟等中儘快消除如所述般的高階差，需要提高絕緣材料的研磨速度。
本發明欲解決所述課題，目的在於提供一種可提高絕緣材料的研磨速度的研漿。另外，本發明的目的在於提供一種研漿的篩選方法，所述方法可選定可提高絕緣材料的研磨速度的研漿。進而，本發明的目的在於提供一種可提高絕緣材料的研磨速度的研磨方法。 [解決課題之手段]
本發明的一方面的研漿為含有研磨粒及液狀介質的研漿，並且所述研磨粒包含選自由金屬氧化物及金屬氫氧化物所組成的群組中的至少一種金屬化合物，且所述金屬化合物包含可取得多個價數的金屬，所述研漿於藉由使該研漿與被研磨面接觸而使所述研磨粒與所述被研磨面接觸時，作為所述金屬的所述多個價數中最小的價數的比例，於X射線光電子分光法中給出0.13以上的值。
根據此種研漿，可提高絕緣材料的研磨速度，且可以高速的研磨速度研磨絕緣材料。
本發明的另一方面的研漿的篩選方法包括：藉由使含有研磨粒及液狀介質的研漿與被研磨面接觸而使所述研磨粒與所述被研磨面接觸的步驟；以及測定步驟，於所述研磨粒接觸於所述被研磨面的狀態下，利用X射線光電子分光法測定所述研磨粒中所含的金屬的價數，並且所述研磨粒包含選自由金屬氧化物及金屬氫氧化物所組成的群組中的至少一種金屬化合物，且所述金屬化合物包含可取得多個價數的金屬，於所述測定步驟中，獲得所述金屬的所述多個價數中最小的價數的比例。
根據此種研漿的篩選方法，可選定可能提高絕緣材料的研磨速度的研漿。
本發明的另一方面的研磨方法包括使用研漿對所述被研磨面進行研磨的步驟，所述研漿是作為所述研漿的篩選方法的所述測定步驟中所獲得的所述價數的比例，給出0.13以上的值的研漿。
根據此種研磨方法，可提高絕緣材料的研磨速度，且可以高速的研磨速度研磨絕緣材料。 [發明的效果]
根據本發明，可提供一種可提高絕緣材料的研磨速度的研漿。另外，根據本發明，可提供一種研漿的篩選方法，所述方法可選定可能提高絕緣材料的研磨速度的研漿。進而，根據本發明，可提供一種可提高絕緣材料的研磨速度的研磨方法。
根據本發明，可提供一種研漿於包含絕緣材料的被研磨面的研磨中的用途。根據本發明，可提供一種研漿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的用途。根據本發明，可提供一種研漿於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。
以下，對本發明的實施形態進行詳細說明。其中，本發明並不限定於以下的實施形態。
＜定義＞ 於本說明書中，使用「～」表示的數值範圍表示包含「～」前後所記載的數值來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組合。於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表示的值。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將兩種以上組合使用。於本說明書中，在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，即使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，則亦包含於本用語中。
如後述般，本實施形態的研漿含有研磨粒（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（物理作用）、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），但並不限定於此。
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」這一詞句自身並不對研磨液中所含的成分做任何限定。
本說明書中的重量平均分子量例如可使用標準聚苯乙烯的校準曲線並藉由凝膠滲透層析法（Gel Permeation Chromatography，GPC）而於下述條件下進行測定。 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 pack GL-R420＋Gel pack GL-R430＋Gel pack GL-R440[日立化成股份有限公司製造，商品名、共計3根] 溶離液：四氫呋喃 測定溫度：40℃ 流量：1.75 mL/min 檢測器：L-3300RI[日立製作所股份有限公司製造]
＜研漿＞ 本實施形態的研漿含有研磨粒及液狀介質作為必需成分。本實施形態的研漿例如可作為研磨液（CMP研磨液）使用。
研磨粒包含選自由金屬氧化物及金屬氫氧化物所組成的群組中的至少一種金屬化合物，且所述金屬化合物包含可取得多個價數（原子價）的金屬。另外，本實施形態的研漿於藉由使該研漿與被研磨面接觸而使研磨粒與被研磨面接觸時，作為所述金屬的多個價數中最小的價數的比例，於X射線光電子分光法（XPS：X-ray Photoelectron Spectroscopy）中給出0.13以上的值。
藉由使用本實施形態的研漿，可提高絕緣材料（例如，氧化矽）的研磨速度。作為如此提高絕緣材料的研磨速度的理由，例如可將氧化矽作為一例而列舉下述理由。其中，理由並不限定於下述。
即，於研磨氧化矽時，產生：第1階段，研磨粒中的金屬原子與氧化矽的矽原子經由氧原子而鍵結（例如，於金屬原子為鈰的情況下，生成Ce-O-Si鍵的階段）；及第2階段，於保持金屬原子-氧原子-矽原子的鍵結的狀態下，被研磨面中的矽原子與其他的氧原子的鍵結被切斷而自被研磨面去除矽原子。而且，於研磨粒與氧化矽接觸後，當研磨粒中的金屬的價數中、最小的價數的比例越大，越容易進行所述第1階段，因此容易整體進行氧化矽的研磨。就此種觀點而言，於研磨粒中所含的金屬的多個價數中最小的價數的比例為所述規定值以上的情況下，容易進行所述第1階段，因此容易整體進行氧化矽的研磨。藉由以上，而提高氧化矽的研磨速度。
（研磨粒） 本實施形態的研漿的研磨粒包含選自由金屬氧化物及金屬氫氧化物所組成的群組中的至少一種金屬化合物，且所述金屬化合物包含可取得多個價數的金屬（以下，稱為「金屬M」）。即，研磨粒包含選自由包含金屬M的氧化物、及包含金屬M的氫氧化物所組成的群組中的至少一種。
就進一步提高絕緣材料的研磨速度的觀點而言，金屬M較佳為包含選自由矽（Si）、釩（V）、錳（Mn）、鐵（Fe）、鈷（Co）、鎳（Ni）、銅（Cu）、銀（Ag）、銦（In）、錫（Sn）、稀土元素（稀土金屬元素）、鎢（W）、及鉍（Bi）所組成的群組中的至少一種。就進一步提高絕緣材料的研磨速度的觀點而言，金屬M較佳為包含選自由鈧（Sc）及鑭系元素（lanthanoid）所組成的群組中的至少一種作為稀土元素。就進一步提高絕緣材料的研磨速度的觀點而言，金屬M較佳為包含選自由鈰（Ce）、鐠（Pr）、銪（Eu）、鋱（Tb）、及鐿（Yb）所組成的群組中的至少一種作為鑭系元素。就進一步提高絕緣材料的研磨速度的觀點而言，金屬M較佳為包含稀土元素，更佳為包含鑭系元素，進而佳為包含鈰。
就進一步提高絕緣材料的研磨速度的觀點而言，研磨粒較佳為包含選自由鈰氧化物（包含鈰的氧化物）、及鈰氫氧化物（包含鈰的氫氧化物）所組成的群組中的至少一種。
作為鈰氧化物，可列舉包含四價鈰的氧化物（氧化鈰(IV)、二氧化鈰（ceria）、CeO2 ）、包含三價鈰的氧化物（氧化鈰(III)、Ce2 O3 ）等。於鈰氧化物包含三價鈰及四價鈰的情況下，金屬M的多個價數中最小的價數為三價。
鈰氧化物例如可藉由使碳酸鹽、硝酸鹽、硫酸鹽、草酸鹽等鈰鹽氧化而製作。作為氧化的方法，可列舉：以600℃～900℃左右的溫度對鈰鹽進行煅燒的煅燒法；使用過氧化氫等氧化劑使鈰鹽氧化的化學氧化法等。
鈰氫氧化物例如為包含鈰離子、與至少一個氫氧根離子（OH- ）的化合物。鈰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，鈰氫氧化物亦可包含鍵結於鈰離子的陰離子（例如，硝酸根離子NO3 - 及硫酸根離子SO4 2- ）。
鈰氫氧化物可藉由使鈰鹽、與鹼源（鹼）進行反應而製作。鈰氫氧化物可藉由將鈰鹽與鹼液（例如，鹼性水溶液）混合而製作。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，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 包含鈰離子、1個～3個氫氧根離子（OH- ）及1個～3個陰離子（Xc - ）。認為，於Ce(OH)a Xb 中，吸電子性的陰離子（Xc - ）發揮作用而使氫氧根離子的反應性提高，且隨著Ce(OH)a Xb 的存在量增加，研磨速度提高。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可包含Ce(OH)a Xb ，而且亦可包含Ce(OH)4 、CeO2 等。
包含鈰氫氧化物的粒子含有Ce(OH)a Xb 可利用如下方法而確認：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）而檢測出相當於陰離子（Xc - ）的波峰。亦可利用X射線光電子分光法來確認陰離子（Xc - ）的存在。
研漿中的研磨粒的平均粒徑（平均二次粒徑）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，進而更佳為120 nm以上，進而尤佳為140 nm以上。就提高研磨粒的分散性的觀點、及容易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，進而更佳為300 nm以下，進而尤佳為200 nm以下，特佳為160 nm以下，極佳為155 nm以下。就所述觀點而言，研磨粒的平均粒徑更佳為16 nm～1050 nm。
平均粒徑例如可使用光繞射散射式粒度分佈計（例如，貝克曼庫爾特（Beckman Coulter）股份有限公司製造、商品名：N5，或者麥奇克拜爾（Microtrac BEL）股份有限公司製造、商品名：麥奇克（Microtrac）MT3300EXII）進行測定。
研漿中的研磨粒的ζ電位（Zeta potential）（研磨粒整體的ζ電位）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ζ電位較佳為+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，例如為+200 mV以下。
所謂ζ電位，是表示粒子的表面電位。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。粒子的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）與含有鈰氧化物的粒子接觸，可獲得具有正的ζ電位的粒子。另外，藉由使磷酸二氫銨、具有羧基的材料（例如，聚丙烯酸）等與含有鈰氧化物的粒子接觸，可獲得具有負的ζ電位的粒子。
就進一步提高絕緣材料的研磨速度的觀點而言，研磨粒中的鈰氧化物的含量的下限以研磨粒整體（研漿中所含的研磨粒整體）為基準而較佳為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，進而更佳為85質量%以上，進而尤佳為90質量%以上。研磨粒中的鈰氧化物的含量的上限以研磨粒整體為基準而可為100質量%。就所述觀點而言，研磨粒中的鈰氧化物的含量以研磨粒整體為基準而可為50質量%～100質量%。
就進一步提高絕緣材料的研磨速度的觀點而言，研磨粒中的鈰氫氧化物的含量的下限以研磨粒整體（研漿中所含的研磨粒整體）為基準而較佳為5質量%以上，更佳為7質量%以上，進而佳為9質量%以上。研磨粒中的鈰氫氧化物的含量的上限以研磨粒整體為基準而可為100質量%。就所述觀點而言，研磨粒中的鈰氫氧化物的含量以研磨粒整體為基準而可為9質量%～100質量%。於研磨粒含有鈰氧化物及鈰氫氧化物的情況下，研磨粒中的鈰氫氧化物的含量的上限以研磨粒整體為基準而較佳為50質量%以下，更佳為小於50質量%，進而佳為40質量%以下，特佳為30質量%以下，極佳為20質量%以下，非常佳為10質量%以下。
就進一步提高絕緣材料的研磨速度的觀點而言，研漿中的鈰氧化物的含量的下限以研漿的總質量為基準而較佳為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，進而更佳為0.15質量%以上，進而尤佳為0.18質量%以上。就提高研漿的保存穩定性的觀點而言，研漿中的鈰氧化物的含量的上限以研漿的總質量為基準而較佳為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，研漿中的鈰氧化物的含量以研漿的總質量為基準而更佳為0.005質量%～5質量%。
就進一步提高研磨粒與被研磨面的化學相互作用而進一步提高絕緣材料的研磨速度的觀點而言，研漿中的鈰氫氧化物的含量的下限以研漿的總質量為基準而較佳為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0.018質量%以上。就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更良好、且容易有效地利用研磨粒的特性的觀點而言，研漿中的鈰氫氧化物的含量的上限以研漿的總質量為基準而較佳為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0.2質量%以下。就所述觀點而言，研漿中的鈰氫氧化物的含量以研漿的總質量為基準而更佳為0.005質量%～5質量%。於研磨粒含有鈰氧化物及鈰氫氧化物的情況下，研漿中的鈰氫氧化物的含量的上限以研漿的總質量為基準而較佳為0.1質量%以下，更佳為0.05質量%以下，進而佳為0.03質量%以下，特佳為0.02質量%以下。
就進一步提高絕緣材料的研磨速度的觀點而言，研漿中的研磨粒的含量的下限以研漿的總質量為基準而較佳為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0.14質量%以上，非常佳為0.16質量%以上，進而更佳為0.18質量%以上，進而尤佳為0.2質量%以上。就提高研漿的保存穩定性的觀點而言，研漿中的研磨粒的含量的上限以研漿的總質量為基準而較佳為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0.3質量%以下。就所述觀點而言，研漿中的研磨粒的含量以研漿的總質量為基準而更佳為0.01質量%～10質量%。
研磨粒只要含有包括包含金屬M的金屬化合物的粒子即可，亦可含有不含金屬M的粒子。研磨粒亦可包含由彼此接觸的多個粒子構成的複合粒子。例如，研磨粒可含有包含第1粒子、及與該第1粒子接觸的第2粒子的複合粒子，亦可含有複合粒子與游離粒子（例如，與第1粒子不接觸的第2粒子）。
關於本實施形態的研漿的研磨粒，就進一步提高絕緣材料的研磨速度的觀點而言，較佳為如下態樣：包含第1粒子、及與該第1粒子接觸的第2粒子，並且第2粒子的粒徑小於第1粒子的粒徑，且第1粒子含有鈰氧化物，第2粒子含有鈰化合物。藉由使用此種研磨粒，可進一步提高絕緣材料（例如，氧化矽）的研磨速度。作為如此提高絕緣材料的研磨速度的理由，例如可列舉下述理由。其中，理由並不限定於下述。
即，含有鈰氧化物並且具有大於第2粒子的粒徑的第1粒子與第2粒子相比較，對於絕緣材料的機械作用（機械性）強。另一方面，含有鈰化合物並且具有小於第1粒子的粒徑的第2粒子與第1粒子相比較，對於絕緣材料的機械作用小，但因粒子整體的比表面積（每單位質量的表面積）大，因此對於絕緣材料的化學作用（化學性）強。如此，藉由併用機械作用強的第1粒子、及化學作用強的第2粒子，容易獲得提高研磨速度的相乘效果。
作為第2粒子的鈰化合物，可列舉鈰氫氧化物、鈰氧化物等。作為第2粒子的鈰化合物，可使用與鈰氧化物不同的化合物。就進一步提高絕緣材料的研磨速度的觀點而言，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。另一方面，與粒徑大的粒子相比，粒徑小的粒子的機械作用（機械研磨力）小。但是，於本實施形態中，即使在第2粒子的粒徑小於第1粒子的粒徑的情況下，亦可顯現出第1粒子及第2粒子的相乘效果，可容易使優異的反應活性及機械作用併存。
就進一步提高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，進而更佳為100 nm以上。就提高研磨粒的分散性的觀點、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，進而更佳為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。
就進一步提高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。就提高研磨粒的分散性的觀點、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粒子可具有負的ζ電位。第2粒子可具有正的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而獲得：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；以及於粒子的含量少的狀態下使第1粒子與第2粒子接觸。
就進一步提高絕緣材料的研磨速度的觀點而言，第1粒子中的鈰氧化物的含量的下限以第1粒子整體（研漿中所含的第1粒子整體。以下相同）為基準而較佳為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粒子亦可為實質上包含鈰氧化物的態樣（實質上第1粒子的100質量%為鈰氧化物的態樣）。
就進一步提高絕緣材料的研磨速度的觀點而言，第2粒子中的鈰化合物的含量的下限以第2粒子整體（研漿中所含的第2粒子整體。以下相同）為基準而較佳為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粒子亦可為實質上包含鈰化合物的態樣（實質上第2粒子的100質量%為鈰化合物的態樣）。
藉由在使特定波長的光透過研漿時利用分光光度計而獲得的下述式的吸光度的值，可推斷第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光透過率減少。光透過率不僅因粒子的吸收而減少，而且亦因散射而減少，但於第2粒子中，散射的影響小。因此，於本實施形態中，可藉由利用下述式算出的吸光度的值來推斷第2粒子的含量。 吸光度=-LOG10 （光透過率[%]/100）
就進一步提高絕緣材料的研磨速度的觀點而言，研磨粒中的第1粒子的含量的下限以研磨粒整體（研漿中所含的研磨粒整體。以下相同）為基準而較佳為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，進而更佳為85質量%以上，進而尤佳為90質量%以上。就進一步提高絕緣材料的研磨速度的觀點而言，研磨粒中的第1粒子的含量的上限以研磨粒整體為基準而較佳為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，研磨粒中的第1粒子的含量以研磨粒整體為基準而更佳為50質量%～95質量%。
就進一步提高絕緣材料的研磨速度的觀點而言，研磨粒中的第2粒子的含量的下限以研磨粒整體（研漿中所含的研磨粒整體）為基準而較佳為5質量%以上，更佳為7質量%以上，進而佳為9質量%以上。就進一步提高絕緣材料的研磨速度的觀點而言，研磨粒中的第2粒子的含量的上限以研磨粒整體為基準而較佳為50質量%以下，更佳為小於50質量%，進而佳為40質量%以下，特佳為30質量%以下，極佳為20質量%以下，非常佳為10質量%以下。就所述觀點而言，研磨粒中的第2粒子的含量以研磨粒整體為基準而更佳為5質量%～50質量%。
就進一步提高絕緣材料的研磨速度的觀點而言，第1粒子的含量的下限以第1粒子及第2粒子的合計量為基準而較佳為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，進而更佳為85質量%以上，進而尤佳為90質量%以上。就進一步提高絕緣材料的研磨速度的觀點而言，第1粒子的含量的上限以第1粒子及第2粒子的合計量為基準而較佳為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粒子的含量以第1粒子及第2粒子的合計量為基準而更佳為50質量%～95質量%。
就進一步提高絕緣材料的研磨速度的觀點而言，第2粒子的含量的下限以第1粒子及第2粒子的合計量為基準而較佳為5質量%以上，更佳為7質量%以上，進而佳為9質量%以上。就進一步提高絕緣材料的研磨速度的觀點而言，第2粒子的含量的上限以第1粒子及第2粒子的合計量為基準而較佳為50質量%以下，更佳為小於50質量%，進而佳為40質量%以下，特佳為30質量%以下，極佳為20質量%以下，非常佳為10質量%以下。就所述觀點而言，第2粒子的含量以第1粒子及第2粒子的合計量為基準而更佳為5質量%～50質量%。
就進一步提高絕緣材料的研磨速度的觀點而言，研漿中的第1粒子的含量的下限以研漿的總質量為基準而較佳為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，進而更佳為0.15質量%以上，進而尤佳為0.18質量%以上。就提高研漿的保存穩定性的觀點而言，研漿中的第1粒子的含量的上限以研漿的總質量為基準而較佳為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，研漿中的第1粒子的含量以研漿的總質量為基準而更佳為0.005質量%～5質量%。
就進一步提高研磨粒與被研磨面的化學相互作用而進一步提高絕緣材料的研磨速度的觀點而言，研漿中的第2粒子的含量的下限以研漿的總質量為基準而較佳為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0.018質量%以上。就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更良好、且容易有效地利用研磨粒的特性的觀點而言，研漿中的第2粒子的含量的上限以研漿的總質量為基準而較佳為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0.2質量%以下，非常佳為0.1質量%以下，進而更佳為0.05質量%以下，進而尤佳為0.03質量%以下，特佳為0.02質量%以下。就所述觀點而言，研漿中的第2粒子的含量以研漿的總質量為基準而更佳為0.005質量%～5質量%。
（液狀介質） 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漿的剩餘部分，並無特別限定。
（任意成分） 本實施形態的研漿亦可進而含有任意的添加劑。作為任意的添加劑，可列舉：具有羧基的材料（相當於聚氧伸烷基化合物或水溶性高分子的化合物除外）、聚氧伸烷基化合物、水溶性高分子、氧化劑（例如，過氧化氫）、分散劑（例如，磷酸系無機鹽）等。各添加劑可單獨使用一種或者將兩種以上組合使用。
作為具有羧基的材料，可列舉：乙酸、丙酸、丁酸、戊酸等單羧酸；乳酸、蘋果酸、檸檬酸等羥基酸；丙二酸、丁二酸、反丁烯二酸、順丁烯二酸等二羧酸；聚丙烯酸、聚順丁烯二酸等多羧酸；精胺酸、組胺酸、離胺酸等胺基酸等。
作為聚氧伸烷基化合物，可列舉聚烷二醇、聚氧伸烷基衍生物等。
作為聚烷二醇，可列舉：聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇等。作為聚烷二醇，較佳為選自由聚乙二醇及聚丙二醇所組成的群組中的至少一種，更佳為聚乙二醇。
聚氧伸烷基衍生物例如為於聚烷二醇中導入有官能基或取代基的化合物、或於有機化合物上加成有聚環氧烷的化合物。作為所述官能基或取代基，例如可列舉：烷基醚基、烷基苯基醚基、苯基醚基、苯乙烯化苯基醚基、甘油基醚基、烷基胺基、脂肪酸酯基、及二醇酯基。作為聚氧伸烷基衍生物，例如可列舉：聚氧伸乙基烷基醚、聚氧伸乙基雙酚醚（例如，日本乳化劑股份有限公司製造、BA二醇系列）、聚氧伸乙基苯乙烯化苯基醚（例如，花王股份有限公司製造、艾姆魯根（Emulgen）系列）、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、瑙依根（Noigen）EA系列）、聚氧伸烷基聚甘油基醚（例如，阪本藥品工業股份有限公司製造、SC-E系列及SC-P系列）、聚氧伸乙基脫水山梨糖醇脂肪酸酯（例如，第一工業製藥股份有限公司製造、索魯根（Sorgen）TW系列）、聚氧伸乙基脂肪酸酯（例如，花王股份有限公司製造、艾瑪瑙（Emanon）系列）、聚氧伸乙基烷基胺（例如，第一工業製藥股份有限公司製造、阿米拉金（Amiradine）D）、以及加成有聚環氧烷的其他化合物（例如，日信化學工業股份有限公司製造、薩非瑙魯（Surfynol）465、以及日本乳化劑股份有限公司製造、TMP系列）。
所謂「水溶性高分子」，定義為相對於100 g水而溶解0.1 g以上的高分子。相當於所述聚氧伸烷基化合物的高分子並不包含於「水溶性高分子」中。作為水溶性高分子，並無特別限制，可列舉：聚丙烯醯胺、聚二甲基丙烯醯胺等丙烯酸系聚合物；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）等多糖類；聚乙烯基醇、聚乙烯基吡咯啶酮、聚丙烯醛（polyacrolein）等乙烯基系聚合物；聚甘油、聚甘油衍生物等甘油系聚合物；聚乙二醇等。
（研漿的特性） 就提高絕緣材料的研磨速度的觀點而言，本實施形態的研漿於藉由使所述研漿與被研磨面接觸而使研磨粒與被研磨面（基體的被研磨面等）接觸時，作為金屬M的多個價數中最小的價數的比例，於X射線光電子分光法中給出0.13以上的值。所述價數的比例為與被研磨面接觸的研磨粒（存在於被研磨面上的研磨粒）的金屬M中的價數的比例。所述價數的比例為將金屬M的總量（所有原子）設為1時的比例，為具有對象價數的原子的數量的比例（單位：at%）。所述價數的比例可利用實施例中記載的方法來測定。X射線光電子分光光譜的波峰位置起因於化學位移且根據價數而不同。另一方面，各波峰的原子數、與波峰的面積成比例。因此，基於光譜的形狀，可獲得各價數的原子的個數的比。作為金屬M的價數的調整方法，可列舉對研磨粒實施氧化處理或還原處理的方法等。作為氧化處理的方法，可列舉：利用具有氧化作用的試劑對研磨粒進行處理的方法；於空氣中或氧氣環境下進行高溫處理的方法等。作為還原處理的方法，可列舉：利用具有還原作用的試劑對研磨粒進行處理的方法；於氫氣等還原環境下進行高溫處理的方法等。
於藉由使研漿與被研磨面接觸而使研磨粒與被研磨面接觸時，金屬M亦可具有多個價數。最小的價數例如可為三價。
被研磨面可包含選自由矽（Si）、鋁（Al）、鈷（Co）、銅（Cu）、鎵（Ga）、鍺（Ge）、砷（As）、釕（Ru）、銦（In）、錫（Sn）、鉿（Hf）、鉈（Ta）、鎢（W）及鉑（Pt）所組成的群組中的至少一種。被研磨面可包含選自由金屬、合金、半導體、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬碳化物、金屬磷化合物、金屬砷化合物、及有機化合物（例如，聚合物）所組成的群組中的至少一種。被研磨面可包含絕緣材料，且可包含氧化矽。
作為具有被研磨面的基體，可列舉被研磨基板等。作為被研磨基板，例如可列舉在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。被研磨材料可列舉絕緣材料（氧化矽等）、金屬等。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），亦可為絕緣膜（氧化矽膜等）、金屬膜等。
就進一步提高絕緣材料的研磨速度的觀點而言，使研磨粒與被研磨面接觸後的所述價數的比例較佳為0.14以上，更佳為0.15以上，進而佳為0.16以上。所述價數的比例可為1以下，亦可為0.8以下。
就進一步提高絕緣材料的研磨速度的觀點而言，本實施形態的研漿的pH的下限較佳為2.0以上，更佳為2.5以上，進而佳為2.8以上，特佳為3.0以上。pH的下限可為3.2以上，可為3.5以上，可為4.0以上，可為4.2以上，可為4.3以上。就進一步提高研漿的保存穩定性的觀點而言，pH的上限較佳為7.0以下。pH的上限可為6.5以下，可為6.0以下，可為5.0以下，可為4.8以下，可為4.7以下，可為4.6以下，可為4.5以下，可為4.4以下。就所述觀點而言，pH更佳為2.0～7.0。將研漿的pH定義為液溫25℃下的pH。
研漿的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、烷醇胺等鹼成分等來調整。為了使pH穩定化，亦可添加緩衝劑。亦可製成緩衝液（包含緩衝劑的液體）而添加緩衝劑。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。
本實施形態的研漿的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，例如於使用鄰苯二甲酸鹽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計的電極放入研漿中，測定經過2分鐘以上而穩定後的值。標準緩衝液及研漿的液溫均設為25℃。
於使用本實施形態的研漿作為CMP研磨液的情況下，可將研磨液的構成成分製成一液式研磨液而進行保存，亦可製成以將包含研磨粒及液狀介質的研漿（第1液體）與包含添加劑及液狀介質的添加液（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）的研磨液套組而保存。添加液例如亦可包含氧化劑。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，於即將研磨之前或研磨時將研漿及添加液加以混合而製作研磨液。另外，一液式研磨液可製成使液狀介質的含量減少的研磨液用儲存液而保存，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保存，並且於研磨時利用液狀介質進行稀釋而使用。
＜研漿的篩選方法＞ 本實施形態的研漿的篩選方法（研漿的選擇方法）包括：接觸步驟，藉由使含有研磨粒及液狀介質的研漿與被研磨面（基體的被研磨面等）接觸而使所述研磨粒與所述被研磨面接觸；以及測定步驟，於所述研磨粒接觸於所述被研磨面的狀態下，利用X射線光電子分光法測定所述研磨粒中所含的金屬的價數，並且所述研磨粒包含選自由金屬氧化物及金屬氫氧化物所組成的群組中的至少一種金屬化合物，且所述金屬化合物包含可取得多個價數的金屬，於所述測定步驟中，獲得所述金屬的所述多個價數中最小的價數的比例。於本實施形態的研漿的篩選方法中，可選定可提高絕緣材料的研磨速度的研漿。
接觸步驟中，例如可藉由使具有被研磨面的基體浸漬於研漿中而使研漿與被研磨面接觸。於接觸步驟與測定步驟之間，亦可使被研磨面乾燥。
測定步驟可於接觸步驟後進行。測定步驟中X射線光電子分光法可利用實施例中記載的方法來測定。
本實施形態的研漿的篩選方法亦可於測定步驟之後包括對測定步驟中所獲得的價數的比例進行判定的判定步驟。判定步驟中，例如選定作為價數的比例而給出0.13以上的值的研漿。
＜研磨方法＞ 本實施形態的研磨方法（基體的研磨方法等）包括使用研漿對被研磨面（基體的被研磨面等）進行研磨的研磨步驟，所述研漿是作為本實施形態的研漿的篩選方法的測定步驟中所獲得的價數的比例而給出0.13以上的值的研漿。
於研磨步驟中，例如在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，將所述研漿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，例如藉由研磨而將被研磨材料的至少一部分去除。利用所述研漿對被研磨材料（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表面的凹凸，而獲得被研磨材料的表面整體平滑的面。
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、及可貼附研磨墊的研磨壓盤的通常的研磨裝置。於固定器及研磨壓盤各者中安裝有轉數可變更的馬達等。作為研磨裝置，例如可使用荏原製作所股份有限公司製造的研磨裝置：F-REX300或應用材料（APPLIED MATERIALS）公司製造的研磨裝置：米拉（MIRRA）。
作為研磨墊，可使用通常的不織布、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漿般的溝加工。
研磨條件並無限制，為了使基體不會飛出，研磨壓盤的旋轉速度的上限較佳為200 min-1 （min-1 =rpm）以下，就容易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100 kPa以下。較佳為於進行研磨期間，利用泵等將研漿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始終由研漿覆蓋。
本實施形態較佳為用於對包含氧化矽的被研磨面進行研磨。根據本實施形態，可提供一種研漿於包含氧化矽的被研磨面的研磨中的用途。本實施形態可於STI的形成及層間絕緣材料的高速研磨中適宜地使用。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。
本實施形態亦可用於前金屬絕緣材料的研磨中。作為前金屬絕緣材料，可列舉：氧化矽、磷-矽酸鹽玻璃、硼-磷-矽酸鹽玻璃、氧氟化矽、氟化非晶形碳等。
本實施形態亦可應用於氧化矽等絕緣材料以外的材料中。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；銦錫氧化物（Indium Tin Oxide，ITO）等無機導電材料；聚醯亞胺系、聚苯並噁唑系、丙烯酸系、環氧系、酚系等聚合物樹脂材料等。
本實施形態不僅可應用於膜狀的研磨對象中，而且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。
本實施形態不僅可用於半導體元件的製造中，而且亦可用於薄膜電晶體（Thin-Film Transistor，TFT）、有機電致發光（Electro Luminescence，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、磁頭等磁記憶裝置等的製造中。 [實施例]
以下，基於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。
＜鈰氧化物研漿的準備＞ 將包含鈰氧化物的粒子（第1粒子。以下，稱為「鈰氧化物粒子」）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）的鈰氧化物粒子的鈰氧化物研漿（pH：7）。磷酸二氫銨的調配量是以鈰氧化物粒子的總量為基準而調整為1質量%。
於麥奇克拜爾（Microtrac BEL）股份有限公司製造的商品名：麥奇克（Microtrac）MT3300EXII內投入適量的鈰氧化物研漿，測定鈰氧化物粒子的平均粒徑。獲得顯示的平均粒徑值作為平均粒徑（平均二次粒徑）。鈰氧化物研漿中的鈰氧化物粒子的平均粒徑為145 nm。
於貝克曼庫爾特（Beckman Coulter）股份有限公司製造的商品名：德爾薩奈米（DelsaNano）C內投入適量的鈰氧化物研漿，於25℃下進行兩次測定。獲得顯示的ζ電位的平均值作為ζ電位。鈰氧化物研漿中的鈰氧化物粒子的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 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的純水加以混合而獲得溶液。繼而，一面對該溶液進行攪拌，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。於溫度為20℃、攪拌速度為500 min-1 下進行鈰氫氧化物的合成。使用葉片部總長為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，利用傾析將液相去除，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加以混合後，使用超音波清洗機使粒子分散於水中，製備含有包含鈰氫氧化物的粒子（第2粒子。以下，稱為「鈰氫氧化物粒子」）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），結果為10 nm。測定方法為如下所述。首先，將約1 mL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，讀取顯示的值作為單峰大小均值（Unimodal Size Mean）。
（ζ電位的測定） 於貝克曼庫爾特（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℃下進行兩次測定。獲得顯示的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，進行真空乾燥而對鈰氫氧化物粒子進行分離後，利用純水充分地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，除了觀測到基於氫氧根離子（OH- ）的波峰以外，亦觀測到基於硝酸根離子（NO3 - ）的波峰。另外，關於相同的試樣，進行對氮的XPS（N-XPS）測定，結果，未觀測到基於NH4 + 的波峰，而觀測到基於硝酸根離子的波峰。根據該些結果，可確認到：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，因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，因此可確認到鈰氫氧化物粒子含有鈰氫氧化物。根據該些結果，可確認到：鈰的氫氧化物包含與鈰元素鍵結的氫氧根離子。
＜CMP研漿的製備＞ （實施例1） 使用兩葉片的攪拌葉片，一面以300 rpm的轉數進行攪拌，一面將所述鈰氫氧化物研漿、與離子交換水混合而獲得混合液。繼而，一面攪拌所述混合液，一面將所述鈰氧化物研漿與所述混合液混合，之後，一面使用SND股份有限公司製造的超音波清洗機（裝置名：US-105）照射超音波，一面進行攪拌。藉此，製備含有包含鈰氧化物粒子、及與該鈰氧化物粒子接觸的鈰氫氧化物粒子的複合粒子的CMP研漿。CMP研漿中的研磨粒的含量（總量）為0.2質量%，鈰氧化物粒子及鈰氫氧化物粒子的質量比為10：1（氧化物：氫氧化物）。
（實施例2） 使用兩葉片的攪拌葉片，一面以300 rpm的轉數進行攪拌，一面將所述鈰氫氧化物研漿400 g、與離子交換水1600 g混合，之後，一面使用SND股份有限公司製造的超音波清洗機（裝置名：US-105）照射超音波，一面進行攪拌。藉此，製備含有鈰氫氧化物粒子的CMP研漿（鈰氫氧化物粒子的含量：0.2質量%）。
（實施例3） 準備二氧化鈰粒子（與實施例1的鈰氧化物粒子不同的鈰氧化物粒子A）作為研磨粒。藉由將二氧化鈰粒子與離子交換水混合而製備CMP研漿（研磨粒的含量：0.2質量%）。
（實施例4） 準備二氧化鈰粒子（與實施例1的鈰氧化物粒子及鈰氧化物粒子A不同的鈰氧化物粒子B）作為研磨粒。藉由將二氧化鈰粒子與離子交換水混合而製備CMP研漿（研磨粒的含量：0.2質量%）。
（比較例1） 準備二氧化鈰粒子（與實施例1的鈰氧化物粒子及鈰氧化物粒子A、鈰氧化物粒子B不同的鈰氧化物粒子C）作為研磨粒。藉由將二氧化鈰粒子與離子交換水混合而製備CMP研漿（研磨粒的含量：0.2質量%）。
（比較例2） 於使所述鈰氫氧化物研漿乾燥後，將鈰氫氧化物粒子於180℃下保持24小時。其次，將該鈰氫氧化物粒子與離子交換水混合。藉此，製備含有鈰氫氧化物粒子作為研磨粒的CMP研漿（研磨粒的含量：0.2質量%）。
＜價數的測定＞ 使用貝克曼庫爾特（Beckman Coulter）股份有限公司製造的離心分離機（商品名：奧普馬（Optima）MAX-TL）以離心加速度1.1×104 G對CMP研漿（研磨粒的含量：0.2質量%）進行30分鐘處理，藉此將固相及液相（上清液）分離。去除液相後，將固相於25℃下真空乾燥24小時，藉此獲得測定試樣。利用X射線光電子分光法測定該測定試樣中的研磨粒中所含的鈰的價數A。
其次，作為未形成圖案的毯覆式晶圓，準備於矽基板上具有利用電漿化學氣相沈積（Chemical Vapor Deposition，CVD）法而形成的厚度2 μm的氧化矽膜（SiO2 膜）的被研磨基板。使被研磨基板於CMP研漿（研磨粒的含量：0.2質量%）中浸漬1分鐘。繼而，自CMP研漿中取出被研磨基板後，利用氮氣槍使被研磨基板乾燥。而且，利用X射線光電子分光法測定存在於被研磨基板的被研磨面上的研磨粒中所含的鈰的價數B。
作為X射線光電子分光法（XPS）的測定裝置，使用賽默飛世爾科技（Thermo Fisher Scientific）製造的商品名「K-Alpha」。測定條件為如下所述。 [XPS條件] 通能：100 eV 累計次數：10次 結合能：870 eV～930 eV的範圍 激發X射線：單色（monochromatic）Al Kα1, 2射線（1486.6 eV） X射線直徑：200 μm 光電子脫出角度：45°
其次，關於鈰的價數A及價數B，使用裝置附帶的分析軟體，將起因於三價的波形與起因於四價的波形分離。波形分離是依照文獻「表面科學（Surface Science）（第563卷（2004）p.74-82）」中記載的方法來進行。而且，基於下述式，求出三價的比例。將測定結果示於表1中。 三價的比例=（三價的量[at%]/（三價的量[at%]+四價的量[at%]）
＜pH的測定＞ 使用東亞DKK股份有限公司製造的型號PHL-40測定CMP研漿的pH。將測定結果示於表1中。
＜ζ電位的測定＞ 於貝克曼庫爾特（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研漿。於25℃下進行兩次測定，採用顯示的ζ電位的平均值。將測定結果示於表1中。
＜研磨粒的平均粒徑的測定＞ 於麥奇克拜爾（Microtrac BEL）股份有限公司製造的商品名：麥奇克（Microtrac）MT3300EXII內投入適量的實施例1、實施例4的各CMP研漿（研磨粒的含量：0.2質量%），進行研磨粒的平均粒徑的測定。另外，於貝克曼庫爾特（Beckman Coulter）股份有限公司製造的商品名：N5內投入適量的實施例2、實施例3及比較例1、比較例2的各CMP研漿（研磨粒的含量：0.2質量%），進行研磨粒的平均粒徑的測定。獲得顯示的平均粒徑值作為研磨粒的平均粒徑（平均二次粒徑）。將測定結果示於表1中。
＜研磨速度的測定＞ 使用所述各CMP研漿（研磨粒的含量：0.2質量%），於下述研磨條件下對所述價數的評價中使用的被研磨基板進行研磨。 [CMP研磨條件] 研磨裝置：米拉（MIRRA）（應用材料（APPLIED MATERIALS）公司製造） CMP研漿的流量：200 mL/min 研磨墊：具有獨立氣泡的發泡聚胺基甲酸酯樹脂（日本陶氏化學（Dow Chemical）股份有限公司製造，型號IC1010） 研磨壓力：13 kPa（2.0 psi） 被研磨基板及研磨壓盤的轉數：被研磨基板/研磨壓盤=93/87 rpm 研磨時間：1 min 晶圓的清洗：於CMP處理後，一面施加超音波，一面利用水進行清洗，進而藉由旋轉乾燥器使其乾燥。
由下述式求出於所述條件下經研磨及清洗的氧化矽膜的研磨速度（SiO2 RR）。將測定結果示於表1中。研磨前後的氧化矽膜的膜厚差是使用光干涉式膜厚測定裝置（菲爾邁特克斯（Filmetrics）股份有限公司製造、商品名：F80）而求出。 研磨速度（RR）＝（研磨前後的氧化矽膜的膜厚差[nm]）/（研磨時間：1[min]）
[表1]
無
無

Claims (6)

  1. 一種研漿，其為含有研磨粒及液狀介質的研漿，並且所述研磨粒包含鈰氧化物及鈰氫氧化物作為金屬化合物，所述鈰氫氧化物的含量相對於所述研磨粒整體為50質量%以下，所述研磨粒的含量以所述研漿的總質量為0.01質量%~10質量%，且所述金屬化合物包含能夠取得多個價數的金屬，所述研漿於藉由使所述研漿與被研磨面接觸而使所述研磨粒與所述被研磨面接觸時，作為所述金屬的所述多個價數中最小的價數的比例，於X射線光電子分光法中給出0.13以上的值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的研漿，其中所述最小的價數為三價。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的研漿，其中所述研漿中的所述研磨粒的ζ電位為+10mV以上。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的研漿，其中所述被研磨面包含選自由矽、鋁、鈷、銅、鎵、鍺、砷、釕、銦、錫、鉿、鉈、鎢及鉑所組成的群組中的至少一種。
  5. 一種研漿的篩選方法，包括：藉由使含有研磨粒及液狀介質的研漿與被研磨面接觸而使所述研磨粒與所述被研磨面接觸的步驟；以及測定步驟，於所述研磨粒接觸於所述被研磨面的狀態下，利 用X射線光電子分光法測定所述研磨粒中所含的金屬的價數，並且所述研磨粒包含選自由金屬氧化物及金屬氫氧化物所組成的群組中的至少一種金屬化合物，所述金屬包含選自由矽、釩、錳、鐵、鈷、鎳、銅、銀、銦、錫、稀土元素、鎢及鉍所組成的群組中的至少一種，所述研磨粒的含量以所述研漿的總質量為0.01質量%~10質量%，且所述金屬化合物包含能夠取得多個價數的金屬，於所述測定步驟中，獲得所述金屬的所述多個價數中最小的價數的比例。
  6. 一種研磨方法，包括使用研漿對如申請專利範圍第5項所述的研漿的篩選方法中的所述被研磨面進行研磨的步驟，所述研漿是作為如申請專利範圍第7項所述的研漿的篩選方法的所述測定步驟中所獲得的所述價數的比例，給出0.13以上的值的研漿。
TW108126169A 2018-07-26 2019-07-24 研漿及其篩選方法以及研磨方法 TWI835824B (zh)

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TW201710421A (zh) 2015-09-09 2017-03-16 Hitachi Chemical Co Ltd 研磨液、研磨液套組及基體的研磨方法

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