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WO2016006553A1 - Ｃｍｐ用研磨液及び研磨方法 - Google Patents

Ｃｍｐ用研磨液及び研磨方法 Download PDF

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WO2016006553A1
WO2016006553A1 PCT/JP2015/069297 JP2015069297W WO2016006553A1 WO 2016006553 A1 WO2016006553 A1 WO 2016006553A1 JP 2015069297 W JP2015069297 W JP 2015069297W WO 2016006553 A1 WO2016006553 A1 WO 2016006553A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
polishing
cmp
insulating material
acid
cerium oxide
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2015/069297
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
隆 篠田
宗宏 太田
奈央 山村
愛子 木野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Resonac Corp
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
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Priority to JP2016532914A priority patent/JPWO2016006553A1/ja
Priority to US15/324,146 priority patent/US20170210958A1/en
Priority to KR1020177002935A priority patent/KR20170032335A/ko
Priority to SG11201610969UA priority patent/SG11201610969UA/en
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    • H10P52/402—
    • H10P52/403—
    • H10P95/062—
    • H10W10/0143—
    • H10W10/17—

Definitions

  • the present invention relates to a polishing liquid for CMP and a polishing method.
  • the present invention relates to a CMP polishing liquid used for chemical mechanical polishing (CMP) in a semiconductor device manufacturing process, and a polishing method using the CMP polishing liquid.
  • CMP chemical mechanical polishing
  • the CMP technique is a technique for flattening the surface of a thin film formed on a substrate by chemical vapor deposition (CVD) or the like. For example, in order to ensure the depth of focus of lithography, processing by CMP is indispensable.
  • a shallow trench isolation (STI) forming process for forming an element isolation region by polishing an insulating material such as BPSG, HDP-SiO 2 , p-TEOS, etc.
  • the present invention is applied to an ILD formation process for forming (ILD), a plug formation process for flattening a plug (Al plug, Cu plug, etc.) after embedding an insulating material in a metal wiring, a damascene process for forming a metal embedded wiring, and the like.
  • the surface of the insulating material is planarized by CMP using a polishing liquid for CMP.
  • the insulating material is formed thicker than in the STI formation process. Thereafter, the surface of the insulating material is CMPed using a CMP polishing liquid to planarize the surface.
  • polishing liquids used in the STI formation process or the ILD formation process are known as polishing liquids used in the STI formation process or the ILD formation process.
  • Such polishing liquids are classified into silica-based polishing liquids, ceria (cerium oxide) -based polishing liquids, alumina-based polishing liquids, and the like according to the type of abrasive grains contained in the polishing liquid.
  • Patent Document 1 describes a semiconductor polishing liquid using high-purity cerium oxide abrasive grains.
  • Patent Document 2 describes a polishing liquid containing ceria particles having at least two crystallites and having crystal grain boundaries.
  • Patent Document 3 listed below describes a technique of adding a polymer additive in order to control the polishing rate of a ceria-based polishing liquid and improve global flatness.
  • any of the ceria-based polishing liquids uses fired ceria particles obtained by firing a cerium compound as abrasive grains.
  • polishing liquids using colloidal ceria (colloidal ceria) particles such as the polishing liquids of Patent Documents 4 and 5 below, are also known.
  • JP-A-10-106994 International Publication No. 99/31195 Japanese Patent No. 3278532 International Publication No. 2008/043703 International Publication No. 2010/036358
  • the surface of the insulating material is uneven according to the uneven shape of the substrate surface before the insulating material is formed.
  • the concave portion can be removed slowly while preferentially removing the convex portion with respect to the surface having irregularities, the surface can be planarized efficiently.
  • the STI When the STI is adopted to cope with the narrowing of the element isolation region, for example, an unnecessary portion of the insulating material formed on the substrate (particularly the convex portion) is used for the CMP polishing liquid used in the CMP process. ) Is removed at a polishing rate as high as possible. In addition to this, it is required that the surface after polishing is finished to a flat surface. These requirements are also required in the ILD formation process.
  • the polishing slurry for CMP that efficiently exhibits both of the above characteristics has a high polishing rate for the convex portions and a polishing rate ratio between the convex portions and the concave portions when polishing an insulating material having irregularities on the surface.
  • the polishing liquid has a large (ratio of the polishing speed of the convex portion to the polishing speed of the concave portion) (that is, a polishing liquid that is excellent in the step elimination characteristics).
  • the polishing rate ratio between the convex part and the concave part is large, it is considered that the polishing speed becomes slower and the finish becomes flatter as the convex part is selectively polished and the unevenness of the surface to be polished becomes smaller.
  • the polishing rate ratio between the convex portion and the concave portion when polishing the insulating material having irregularities on the surface is the ratio of the polishing rate of the convex portion of the insulating material having irregularities to the polishing rate of the insulating material not having irregularities.
  • the polishing rate ratio between the convex part and the concave part it is necessary to improve the ratio of the polishing rate of the convex part of the insulating material having irregularities to the polishing rate of the insulating material having no irregularities. For example, it is necessary to improve the polishing rate of the convex portion of the pattern wafer with respect to the polishing rate of the blanket wafer.
  • step elimination characteristics it is not easy to improve the step elimination characteristics.
  • high-precision processing is required, and surface irregularities are required to be flatter.
  • further improvement in the step elimination characteristics is required.
  • the present inventors have made extensive studies on the abrasive grains and additives to be blended in the CMP polishing liquid.
  • the present inventors prepared a large number of polishing liquids using abrasive grains having various shapes and various organic compounds as additives.
  • the polishing characteristics were evaluated by polishing the insulating material using these polishing liquids.
  • the present inventors obtained a polishing liquid having excellent step-relieving properties for insulating materials having irregularities by using abrasive grains having a specific shape and compounds having a specific chemical structure as additives. I found out that
  • the first embodiment of the polishing slurry for CMP according to the present invention comprises cerium oxide particles satisfying the following conditions (A) and (B), a 4-pyrone compound represented by the following general formula (1), water, , A CMP polishing liquid for polishing an insulating material.
  • the sphericity S2 / S1 given by the surface area S2 is 3.15 or less.
  • X 11 , X 12 and X 13 are each independently a hydrogen atom or a monovalent substituent.
  • the polishing slurry for CMP according to the first embodiment it is possible to obtain excellent level difference elimination characteristics with respect to an insulating material having irregularities, and when polishing an insulating material having irregularities on the surface, the convex portions are high. A polishing rate and a large polishing rate ratio between convex portions and concave portions can be obtained.
  • Such a polishing slurry for CMP is suitable for polishing an insulating material having irregularities, and can efficiently eliminate irregularities (steps) of the insulating material having irregularities. Further, according to the polishing slurry for CMP according to the first embodiment, an insulating material having no irregularities can be polished at a good polishing rate.
  • the polishing slurry for CMP according to the first embodiment has an advantage that even a semiconductor material in which it is relatively difficult to obtain a high polishing rate with the conventional polishing liquid can be polished at high speed.
  • the CMP polishing liquid according to the first embodiment is excellent even when polishing an insulating material on a surface having a T-shaped or lattice-shaped concave or convex portion, such as a semiconductor substrate having a memory cell. The polishing characteristics can be exhibited.
  • the present inventor presumes as follows.
  • the sphericity S2 / S1 is small to some extent, it means that the shape of the particle is close to a perfect sphere (true sphere).
  • the number of particles that can contact the surface to be polished increases with particles having a small sphericity compared to particles that are not nearly spherical. That is, it is presumed that the number of chemical bonds between the abrasive grains and the surface of the insulating material increases.
  • the polishing of the insulating material is adjusted using a stopper (a polishing stop layer including a stopper material) disposed on the convex portion of the substrate.
  • a stopper a polishing stop layer including a stopper material
  • the stopper material has a high stop property with respect to the insulating material (the polishing speed of the insulating material relative to the polishing speed of the stopper material). Ratio) is required.
  • the present inventors have made extensive studies on the abrasive grains and additives to be blended in the CMP polishing liquid.
  • the present inventors prepared a large number of polishing liquids using abrasive grains having various shapes and various organic compounds as additives.
  • the polishing characteristics were evaluated by polishing the insulating material and the stopper material using these polishing liquids.
  • the present inventors are excellent in the step-resolving property for the insulating material having irregularities and excellent in the stopper property of the stopper material by using abrasive grains having a specific shape and specific compounds as additives. It has been found that a polishing liquid can be obtained.
  • the second embodiment of the polishing slurry for CMP according to the present invention comprises cerium oxide particles satisfying the following conditions (A) and (B), a 4-pyrone compound represented by the following general formula (1), and an aromatic ring: And a polishing liquid for CMP for polishing an insulating material, comprising a polymer compound having a polyoxyalkylene chain, a cationic polymer, and water.
  • Condition (A) The average particle diameter R of the cerium oxide particles is 50 nm or more and 300 nm or less.
  • the sphericity S2 / S1 given by the surface area S2 is 3.15 or less.
  • X 11 , X 12 and X 13 are each independently a hydrogen atom or a monovalent substituent.
  • polishing slurry for CMP it is possible to obtain excellent level difference elimination characteristics with respect to an insulating material having irregularities, and when polishing an insulating material having irregularities on the surface, the convex portions are high. A polishing rate and a large polishing rate ratio between convex portions and concave portions can be obtained.
  • Such a polishing slurry for CMP is suitable for polishing an insulating material having irregularities, and can efficiently eliminate irregularities (steps) of the insulating material having irregularities.
  • an insulating material having no irregularities can be polished at a good polishing rate.
  • the polishing slurry for CMP according to the second embodiment has an advantage that even a semiconductor material that is relatively difficult to obtain with a conventional polishing liquid can be polished at high speed.
  • the CMP polishing liquid according to the second embodiment is excellent even when polishing an insulating material on a surface having a T-shaped or lattice-shaped concave or convex portion, such as a semiconductor substrate having a memory cell. The polishing characteristics can be exhibited.
  • a high stop property of the stopper material can be obtained with respect to the insulating material.
  • the cause of such an effect is not necessarily clear, but the polymer compound having an aromatic ring and a polyoxyalkylene chain, and the cationic polymer coat the stopper material, so that the abrasive grains and the stopper material It is surmised that a high stopping property is achieved because the contact of s is inhibited electrostatically and sterically.
  • polishing slurry for CMP according to the second embodiment as described above, it is possible to obtain excellent step difference elimination characteristics with respect to an insulating material having irregularities and to obtain a high stop property of the stopper material.
  • Such a CMP polishing liquid is suitable for polishing an insulating material having unevenness using a stopper including a stopper material. Further, the CMP polishing liquid according to the second embodiment exhibits particularly excellent polishing characteristics when the stopper material is polysilicon.
  • the pH of the polishing slurry for CMP according to the present invention is preferably less than 8.0. Thereby, it is easy to suppress agglomeration of abrasive grains and the like, and it is easy to obtain an additive effect.
  • the zeta potential of the cerium oxide particles in the polishing slurry for CMP according to the present invention is preferably positive. Thereby, a high polishing rate of the insulating material can be easily obtained.
  • the 4-pyrone compound includes 3-hydroxy-2-methyl-4-pyrone, 5-hydroxy-2- (hydroxymethyl) -4-pyrone, and 2-ethyl-3-hydroxy-4-pyrone. It is preferably at least one selected from the group. Thereby, it is possible to obtain a further excellent step elimination characteristic and to easily achieve a high stop property of the stopper material.
  • the polishing slurry for CMP according to the present invention preferably further contains a saturated monocarboxylic acid having 2 to 6 carbon atoms.
  • the saturated monocarboxylic acid is acetic acid, propionic acid, butyric acid, isobutyric acid, valeric acid, isovaleric acid, pivalic acid, hydroangelic acid, caproic acid, 2-methylpentanoic acid, 4-methylpentanoic acid, 2,3- It is preferably at least one selected from the group consisting of dimethylbutanoic acid, 2-ethylbutanoic acid, 2,2-dimethylbutanoic acid and 3,3-dimethylbutanoic acid.
  • the CMP polishing liquid according to the present invention may contain a pH adjusting agent.
  • the present invention provides a polishing method for polishing an insulating material using the CMP polishing liquid. That is, the polishing method according to the present invention is a polishing method for polishing a substrate having an insulating material on its surface, and includes a step of polishing the insulating material using the CMP polishing liquid.
  • Such a polishing method it is possible to obtain excellent level difference elimination characteristics with respect to an insulating material having unevenness, and when polishing an insulating material having unevenness on the surface, a high polishing rate of the convex portion and a convexity can be obtained. A large polishing rate ratio between the portions and the recesses can be obtained.
  • Such a polishing method is suitable for polishing an insulating material having irregularities, and can efficiently eliminate irregularities (steps) of the insulating material having irregularities. Further, according to the polishing method of the present invention, an insulating material having no irregularities can be polished at a good polishing rate.
  • the surface of the substrate may have a T-shaped or lattice-shaped concave portion or convex portion.
  • the substrate may be a semiconductor substrate having memory cells.
  • the present invention it is possible to obtain excellent level difference elimination characteristics with respect to an insulating material having irregularities, and when polishing an insulating material having irregularities on the surface, a high polishing rate of the convex portions and the convex portions and concave portions A large polishing rate ratio can be obtained.
  • polishing the insulating material of the substrate provided with the insulating material having irregularities on the surface the substrate having excellent flatness can be obtained by preferentially polishing the convex portion.
  • an insulating material having no irregularities can be polished at a good polishing rate.
  • a CMP polishing liquid for polishing an insulating material it is possible to provide the use of a CMP polishing liquid for polishing an insulating material, and in particular, it is possible to provide the use of a CMP polishing liquid for polishing an insulating material having irregularities.
  • a polishing liquid for CMP for polishing a semiconductor material for example, a semiconductor substrate.
  • ADVANTAGE OF THE INVENTION use of the polishing liquid for CMP can be provided for grinding
  • polishing liquid for CMP according to an embodiment of the present invention and a polishing method using the polishing liquid for CMP will be described.
  • process is not limited to an independent process, and is included in the term if the intended action of the process is achieved even when it cannot be clearly distinguished from other processes. It is.
  • a numerical range indicated by using “to” indicates a range including the numerical values described before and after “to” as the minimum value and the maximum value, respectively.
  • the amount of each component in the composition is the total amount of the plurality of substances present in the composition unless there is a specific indication when there are a plurality of substances corresponding to each component in the composition. means.
  • selective removing material A with respect to material B means that material A is removed preferentially over material B. More specifically, it means that the material A is preferentially removed over the material B when the material A and the material B coexist.
  • this embodiment includes the first embodiment and the second embodiment.
  • the CMP polishing liquid according to this embodiment contains abrasive grains (polishing particles), an additive, and water.
  • the CMP polishing liquid according to the present embodiment is characterized by using particles having a specific shape as abrasive grains and using a compound having a specific chemical structure as an additive.
  • the CMP polishing liquid according to this embodiment is a CMP polishing liquid for polishing an insulating material.
  • the polishing slurry for CMP according to the first embodiment contains cerium oxide particles satisfying the following conditions (A) and (B), a 4-pyrone compound represented by the following general formula (1), and water.
  • the CMP polishing liquid according to the second embodiment includes cerium oxide particles satisfying the following conditions (A) and (B), a 4-pyrone compound represented by the following general formula (1), an aromatic ring, and a polyoxy It contains a polymer compound (aromatic polyoxyalkylene compound) having an alkylene chain, a cationic polymer, and water.
  • the sphericity S2 / S1 given by the surface area S2 is 3.15 or less.
  • the polishing slurry for CMP it is possible to obtain excellent step difference elimination characteristics with respect to an insulating material having unevenness, and when polishing an insulating material having unevenness on the surface, polishing with a high convexity is performed. It is possible to obtain a speed and a large polishing rate ratio between the convex part and the concave part. Thereby, when polishing the insulating material of the substrate provided with the insulating material having irregularities on the surface, the substrate having excellent flatness can be obtained by preferentially polishing the convex portion.
  • a high stop property of the stopper material can be obtained.
  • Such a CMP polishing liquid is suitable for polishing an insulating material having unevenness using a stopper including a stopper material.
  • the present embodiment it is possible to provide the use of the CMP polishing liquid for polishing the insulating material, and in particular, it is possible to provide the use of the CMP polishing liquid for polishing the insulating material having irregularities. According to the present embodiment, it is possible to provide the use of the polishing slurry for CMP to polish the insulating material using the stopper including the stopper material. According to the present embodiment, it is possible to provide the use of the CMP polishing liquid for polishing the insulating material using the stopper containing polysilicon. According to the present embodiment, for example, it is possible to provide the use of a polishing slurry for CMP for producing an STI structure of a flash memory using polysilicon as a stopper material.
  • Abrasive grains As the abrasive grains, cerium oxide particles are used.
  • a polishing liquid for CMP using cerium oxide particles as abrasive grains has a feature that relatively few polishing flaws are generated on the surface to be polished.
  • the abrasive grains used in the CMP polishing liquid according to the present embodiment are cerium oxide particles that satisfy the following conditions (A) and (B). By using such abrasive grains, it is possible to obtain excellent step difference elimination characteristics.
  • the sphericity S2 / S1 given by the surface area S2 is 3.15 or less.
  • the average particle diameter R is obtained, for example, by measurement in a monodisperse mode of a submicron particle analyzer “N5” manufactured by BECKMANCOULTER. For example, cerium oxide obtained by adjusting (diluting with water) the intensity (signal strength) obtained from the submicron particle analyzer “N5” manufactured by BECKMANCOULTER in the range of 1.0E + 4 to 1.0E + 6. The measurement can be performed for 240 seconds using an aqueous dispersion of particles, and the obtained result can be used as the average particle diameter R.
  • the average particle diameter R is 50 nm or more and 300 nm or less as described above from the viewpoint of obtaining excellent step difference elimination characteristics. Further, when the average particle diameter R is 300 nm or less, the generation of polishing scratches can be easily suppressed to a low level.
  • the lower limit of the average particle diameter R is preferably 60 nm or more, more preferably 70 nm or more, still more preferably 80 nm or more, particularly preferably 90 nm or more, and particularly preferably 100 nm or more, from the viewpoint of easily obtaining a high polishing rate of the insulating material. 120 nm or more is very preferable, and 130 nm or more is even more preferable.
  • the upper limit of the average particle diameter R is preferably 280 nm or less, more preferably 260 nm or less, still more preferably 250 nm or less, particularly preferably 220 nm or less, and particularly preferably 200 nm or less from the viewpoint of reducing the frequency of occurrence of abrasive agglomeration or polishing flaws. Very preferable, 180 nm or less is very preferable, and 150 nm or less is even more preferable.
  • the sphericity S2 / S1 given by the surface area S2 is 3.15 or less.
  • the specific surface area S1 of the virtual cerium oxide particles (virtual spherical particles) when having the average particle diameter R of the condition (A) and being completely spherical is a ratio measured by the BET method.
  • the value divided by the surface area S2 (S2 / S1: sphericity) is 3.15 or less. In these cases, the polishing rate ratio between the convex part and the concave part can be sufficiently increased.
  • the specific surface area S1 [m 2 / g] of the true spherical particles having the average particle diameter R is 4 ⁇ (R / 2) based on the average particle diameter R [m] and the density d [g / m 3 ] of cerium oxide. 2 / ((4/3) ⁇ (R / 2) 3 ⁇ d).
  • the density d of cerium oxide for example, 7.2 ⁇ 10 6 [g / m 3 ] can be employed.
  • Specific surface area S2 is a measured value of the specific surface area (surface area per unit mass) of particles actually measured by the BET method.
  • an adsorbate for example, an inert gas such as nitrogen
  • the specific surface area can be estimated from the molecular cross-sectional area and adsorbed amount of the adsorbate.
  • the specific surface area S2 can be measured by the following procedure. First, 100 g of an aqueous dispersion of cerium oxide particles (content of cerium oxide particles: around 5% by mass) is put in a dryer and then dried at 150 ° C. to obtain cerium oxide particles. About 0.4 g of the obtained cerium oxide particles are put into a measuring cell of a BET specific surface area measuring apparatus, and then vacuum deaerated at 150 ° C. for 60 minutes.
  • the BET specific surface area measuring apparatus for example, NOVA-1200 (manufactured by Yuasa Ionics Co., Ltd.) which is a gas adsorption type specific surface area / pore distribution measuring apparatus can be used.
  • the value obtained as “Area” can be obtained as the BET specific surface area by measuring by a constant volume method using nitrogen gas as the adsorption gas. The said measurement is performed twice and the average value can be calculated
  • the molecular layer physical adsorption amount v at the adsorption equilibrium pressure P is expressed by the following equation (2).
  • v v m cP / (P s ⁇ P) (1 ⁇ (P / P s ) + c (P / P s )) (2)
  • P s is the saturation vapor pressure of the adsorbate gas at the measurement temperature
  • v m is the monolayer adsorption amount (mol / g)
  • c is a constant.
  • a straight line is obtained by plotting P / v (P s ⁇ P) against relative pressure P / P s .
  • P / v (P s -P) For example, after measuring P / v (P s -P) at three relative pressures of 0.1, 0.2, and 0.3, three points are plotted to obtain a straight line. After the slope and intercept of the resulting straight line was determined v m, v occupied area of nitrogen molecules m [m 2] and Avogadro's number multiplied by [pieces / mol] is the specific surface area. The total surface area per unit mass of particles contained in the powder is the specific surface area.
  • the upper limit of the sphericity S2 / S1 is 3.15 or less from the viewpoint of obtaining excellent step difference elimination characteristics.
  • the upper limit of the sphericity S2 / S1 is preferably 3.10 or less, more preferably 3.05 or less, still more preferably 2.98 or less, and particularly preferably 2.90 or less, from the viewpoint of obtaining further excellent level difference elimination characteristics.
  • the lower limit of the sphericity S2 / S1 is preferably 1.00 or more, and more preferably 1.50 or more.
  • the zeta potential of the cerium oxide particles in the CMP polishing liquid is preferably positive (greater than 0 mV).
  • the lower limit of the zeta potential of the abrasive grains in the present embodiment is more preferably 1 mV or more, further preferably 5 mV or more, particularly preferably 10 mV or more, and extremely preferably 15 mV or more from the viewpoint of easily obtaining a higher polishing rate of the insulating material.
  • the lower limit of the zeta potential of the abrasive grains in the second embodiment is very preferably 20 mV or more, and more preferably 30 mV or more, from the viewpoint of easily obtaining a higher polishing rate of the insulating material.
  • the upper limit of the zeta potential of the abrasive grains is not particularly limited, but is 100 mV, for example.
  • the zeta potential is generally measured by an apparatus using an electrophoresis method.
  • the zeta potential can be measured by a device such as Zeta Sizer 3000HSA (manufactured by Malvern), Delsa NanoC (manufactured by BECKMANCOULTER).
  • the lower limit of the content of the cerium oxide particles satisfying the conditions (A) and (B) is 0.05% by mass or more based on the total mass of the polishing slurry for CMP from the viewpoint of obtaining a higher polishing rate of the insulating material.
  • 0.075% by mass or more is more preferable, 0.10% by mass or more is further preferable, 0.15% by mass or more is particularly preferable, 0.20% by mass or more is extremely preferable, and 0.25% by mass or more is very high. Is preferred.
  • the upper limit of the content of the cerium oxide particles is preferably 10% by mass or less, and preferably 7% by mass or less, based on the total mass of the polishing slurry for CMP, from the viewpoint of reducing the frequency of occurrence of abrasive agglomeration or polishing flaws. More preferably, 5% by mass or less is further preferable, 3% by mass or less is particularly preferable, 2% by mass or less is extremely preferable, and 1% by mass or less is very preferable.
  • the CMP polishing liquid according to the present embodiment may use cerium oxide particles and other particles in combination as abrasive grains.
  • the constituent material of such particles include oxides such as silica, alumina and zirconia, hydroxides such as cerium, and resins. These particles may be used alone or in combination of two or more.
  • the lower limit of the abrasive content is preferably 0.05% by mass or more, more preferably 0.075% by mass or more, based on the total mass of the polishing slurry for CMP, from the viewpoint of obtaining a higher polishing rate of the insulating material.
  • 0.10% by mass or more is more preferable, 0.15% by mass or more is particularly preferable, 0.20% by mass or more is extremely preferable, and 0.25% by mass or more is very preferable.
  • the upper limit of the content of abrasive grains is preferably 10% by mass or less, more preferably 7% by mass or less, based on the total mass of the polishing slurry for CMP, from the viewpoint of reducing the frequency of occurrence of abrasive agglomeration or polishing flaws. 5 mass% or less is further more preferable, 3 mass% or less is especially preferable, 2 mass% or less is very preferable, and 1 mass% or less is very preferable.
  • the content of the cerium oxide particles satisfying the conditions (A) and (B) is preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, still more preferably 70% by mass or more, based on the total mass of the abrasive grains. 80% by mass or more is particularly preferable, 90% by mass or more is extremely preferable, 95% by mass or more is very preferable, 98% by mass or more is even more preferable, and 99% by mass or more is still more preferable.
  • the abrasive grains substantially consist of cerium oxide particles that satisfy the conditions (A) and (B) (substantially all of the abrasive grains are cerium oxide particles that satisfy the conditions (A) and (B)). It is particularly preferred.
  • the CMP polishing liquid according to this embodiment contains a 4-pyrone compound represented by the following general formula (1) as a first additive.
  • a 1st additive may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
  • X 11 , X 12 and X 13 are each independently a hydrogen atom or a monovalent substituent.
  • the inventors prepared a large number of polishing liquids using various organic compounds as additives, and then measured the particle diameter over time in order to examine the presence or absence of aggregation of abrasive grains contained in the polishing liquid. It was. As a result, the present inventors have shown that, when the polishing liquid contains the 4-pyrone compound as an additive among organic compounds, in addition to the above effects, the effect of suppressing the aggregation of abrasive grains can be achieved. I found it.
  • Such a 4-pyrone-based compound has no effect of weakening the repulsive force such as electrostatic repulsive force between the abrasive grains although it is an additive capable of increasing the interaction between the abrasive grains and the insulating material. Therefore, it is considered that aggregation of abrasive grains can be suppressed.
  • the 4-pyrone compound of this embodiment has a structure in which a hydroxy group is bonded to at least a carbon atom adjacent to the carbon atom of the carbonyl group.
  • the “4-pyrone compound” has a 6-membered ring ( ⁇ -pyrone ring) structure in which an oxy group and a carbonyl group are included and the carbonyl group is located at the 4-position with respect to the oxy group. It is a heterocyclic compound.
  • a hydroxy group is bonded to a carbon atom adjacent to the carbonyl group in the ⁇ -pyrone ring, and a substituent other than a hydrogen atom is attached to the other carbon atom. May be substituted.
  • Examples of the monovalent substituent include aldehyde group, hydroxy group (hydroxyl group), carboxyl group, sulfonic acid group, phosphoric acid group, bromine atom, chlorine atom, iodine atom, fluorine atom, nitro group, hydrazine group, alkyl group ( OH, COOH, Br, Cl, I or NO 2 may be substituted. Hydroxyalkyl group etc.), aryl group, alkenyl group and the like.
  • the alkyl group has, for example, 1 to 8 carbon atoms.
  • the aryl group has, for example, 6 to 12 carbon atoms.
  • the alkenyl group has, for example, 1 to 8 carbon atoms.
  • a methyl group, an ethyl group, or a hydroxymethyl group is preferable.
  • the monovalent substituent is preferably bonded to a carbon atom adjacent to the oxy group from the viewpoint of easy synthesis
  • X 11 and X 12 are each preferably a monovalent substituent.
  • 3-hydroxy-2-methyl-4-pyrone also known as 3-hydroxy-2-methyl-4H-pyran-4-one or maltol is used from the viewpoint of obtaining superior step-resolving characteristics.
  • 5-hydroxy-2- (hydroxymethyl) -4-pyrone also known as 5-hydroxy-2- (hydroxymethyl) -4H-pyran-4-one
  • 2-ethyl-3-hydroxy-4 At least one compound selected from the group consisting of -pyrone (also known as 2-ethyl-3-hydroxy-4H-pyran-4-one) is preferred, and 3-hydroxy-2-methyl-4-pyrone and 5-hydroxy- More preferred is at least one compound selected from the group consisting of 2- (hydroxymethyl) -4-pyrone.
  • These compounds may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. When these compounds are used in combination of two or more, it is possible to obtain the effect of further improving the polishing rate of the insulating material having no irregularities and the effect of improving the in-plane uniformity.
  • the first additive is preferably water-soluble.
  • the lower limit of the solubility of the first additive in 100 g of water at normal temperature (25 ° C.) is preferably 0.001 g or more, more preferably 0.005 g or more, still more preferably 0.01 g or more, and particularly preferably 0.05 g or more.
  • the upper limit of solubility is not particularly limited.
  • the lower limit of the content of the first additive is preferably 0.001% by mass or more, more preferably 0.005% by mass or more, and further preferably 0.01% by mass or more, based on the total mass of the polishing slurry for CMP. Preferably, 0.015 mass% or more is especially preferable.
  • the upper limit of the content of the first additive is preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, still more preferably 1% by mass or less, and 0.50% by mass based on the total mass of the polishing slurry for CMP.
  • % Or less is particularly preferable, 0.30% by mass or less is very preferable, 0.20% by mass or less is very preferable, and 0.10% by mass or less is even more preferable.
  • content of the first additive is 5% by mass or less, it is easier to suppress the aggregation of abrasive grains than in the case of exceeding 5% by mass, and it is easy to achieve a high polishing rate of the insulating material.
  • the aromatic polyoxyalkylene compound has an effect of suppressing an excessive increase in the polishing rate of the stopper material, for example. The reason why this effect occurs is presumed that the polishing of the stopper material is suppressed when the aromatic polyoxyalkylene compound covers the stopper material. Such an effect is remarkably obtained when the stopper material is polysilicon.
  • An aromatic polyoxyalkylene compound is a compound in which a substituent having an aromatic ring is introduced at the terminal of polyoxyalkylene.
  • the aromatic ring may or may not be directly bonded to the polyoxyalkylene chain.
  • the aromatic ring may be monocyclic or polycyclic.
  • the aromatic polyoxyalkylene compound may have a structure in which a plurality of polyoxyalkylene chains are bonded via a substituent having an aromatic ring.
  • the polyoxyalkylene chain is preferably a polyoxyethylene chain, a polyoxypropylene chain, or a polyoxyethylene-polyoxypropylene chain from the viewpoint of easy synthesis.
  • the number of structural units of the polyoxyalkylene chain (the number of structural units of the oxyalkylene structure) is preferably 15 or more from the viewpoint of efficiently covering the stopper material.
  • Examples of the substituent having an aromatic ring include an aryl group when the aromatic ring is located at the end of the aromatic polyoxyalkylene compound.
  • Examples of the aryl group include monocyclic aromatic groups such as a phenyl group, benzyl group, tolyl group, and xylyl group; polycyclic aromatic groups such as a naphthyl group, and these aromatic groups further have a substituent. May be.
  • Examples of substituents introduced into aromatic groups include alkyl groups, vinyl groups, allyl groups, alkenyl groups, alkynyl groups, alkoxy groups, halogeno groups, hydroxy groups, carbonyl groups, nitro groups, amino groups, styrene groups, and aromatic groups. In view of efficiently covering the stopper material, an alkyl group and a styrene group are preferable.
  • Examples of the substituent having an aromatic ring include an arylene group when the aromatic ring is located in the main chain of the aromatic polyoxyalkylene compound.
  • Examples of the arylene group include monocyclic aromatic groups such as a phenylene group, a tolylene group, and a xylylene group; polycyclic aromatic groups such as a naphthylene group, and these aromatic groups may further have a substituent.
  • Examples of substituents introduced into aromatic groups include alkyl groups, vinyl groups, allyl groups, alkenyl groups, alkynyl groups, alkoxy groups, halogeno groups, hydroxy groups, carbonyl groups, nitro groups, amino groups, styrene groups, and aromatic groups. Groups and the like.
  • the aromatic polyoxyalkylene compound is preferably a compound represented by the following general formula (I) or general formula (II) from the viewpoint of efficiently covering the stopper material.
  • R 11 —O— (R 12 —O) m —H (I) [In the formula (I), R 11 represents an aryl group which may have a substituent, R 12 represents an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms which may have a substituent, m Represents an integer of 15 or more.
  • R 21 and R 22 each independently represent an arylene group which may have a substituent
  • R 23 , R 24 and R 25 each independently have a substituent.
  • n1 and n2 each independently represents an integer of 15 or more.
  • the formula (I) or the formula (II) preferably satisfies at least one of the following conditions.
  • R 12 , R 23 , R 24 and R 25 are preferably an ethylene group or an n-propylene group.
  • -M is preferably 15 or more, and more preferably 30 or more.
  • -M is preferably 20000 or less, more preferably 10,000 or less, still more preferably 5000 or less, and particularly preferably 1000 or less.
  • -As for n1 and n2, 15 or more are preferable and 30 or more are more preferable.
  • -N1 and n2 are preferably 20000 or less, more preferably 10,000 or less, still more preferably 5000 or less, and particularly preferably 1000 or less.
  • Examples of the aromatic polyoxyalkylene compound represented by the formula (I) include polyoxyalkylene phenyl ether, polyoxyalkylene alkyl phenyl ether, polyoxyalkylene styrenated phenyl ether, polyoxyalkylene cumyl phenyl ether, polyoxyalkylene benzyl.
  • Examples include ether.
  • examples of the aromatic polyoxyalkylene compound represented by the formula (I) include polyoxyethylene alkylphenyl ether (for example, Emulgit series manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), polyoxyethylene nonylpropenyl phenyl.
  • Ether for example, Dairon Kogyo Seiyaku Co., Ltd., Aqualon RN series
  • polyoxyethylene phenyl ether for example, polyoxyethylene styrenated phenyl ether (for example, Kao Corporation, Emulgen A-500; Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) Neugen EA-7 series
  • polyoxypropylene phenyl ether for example, polyoxyethylene cumylphenyl ether, polyoxyethylene benzyl ether and the like.
  • aromatic polyoxyalkylene compound represented by the formula (II) include 2,2-bis (4-polyoxyethyleneoxyphenyl) propane.
  • the aromatic polyoxyalkylene compound can be used alone or in combination of two or more for the purpose of adjusting polishing properties such as polishing selectivity and flatness.
  • the lower limit of the weight average molecular weight of the aromatic polyoxyalkylene compound is preferably 1000 or more, more preferably 1500 or more, still more preferably 2000 or more, and particularly preferably 4000 or more, from the viewpoint of further excellent polishing selectivity.
  • the upper limit of the weight average molecular weight of the aromatic polyoxyalkylene compound is preferably 1000000 or less, more preferably 500000 or less, still more preferably 250,000 or less, particularly preferably 100000 or less, and particularly preferably 50000 or less, from the viewpoint of further excellent polishing selectivity.
  • 10,000 or less is very preferable, 8000 or less is still more preferable, and 5000 or less is still more preferable.
  • the weight average molecular weight of an aromatic polyoxyalkylene compound can be measured on condition of the following by the gel permeation chromatography method (GPC) using the calibration curve of a standard polystyrene, for example.
  • GPC gel permeation chromatography method
  • Equipment used Hitachi L-6000 (made by Hitachi, Ltd.) Column: Gel pack GL-R420 + Gel pack GL-R430 + Gel pack GL-R440 [trade name, total 3 manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.]
  • the content of the aromatic polyoxyalkylene compound is preferably 0.01% by mass or more based on the total mass of the polishing slurry for CMP. Thereby, the polishing rate of the stopper material can be further suppressed.
  • the lower limit of the content of the aromatic polyoxyalkylene compound is more preferably 0.05% by mass or more, still more preferably 0.10% by mass or more, based on the total mass of the polishing slurry for CMP. 20% by mass or more is particularly preferable, and 0.25% by mass or more is extremely preferable.
  • the upper limit of the content of the aromatic polyoxyalkylene compound is not particularly limited, but is preferably 10% by mass or less, preferably 5% by mass based on the total mass of the polishing slurry for CMP, from the viewpoint of excellent stability and productivity.
  • the following is more preferable, 3% by mass or less is further preferable, 2% by mass or less is particularly preferable, 1% by mass or less is extremely preferable, 0.7% by mass or less is very preferable, and 0.5% by mass or less is even more preferable. .
  • the polishing slurry for CMP includes a positive additive as a third additive in addition to the first additive (4-pyrone compound) and the second additive (aromatic polyoxyalkylene compound).
  • An ionic polymer can be contained. That is, as the third additive, a compound corresponding to the first additive or the second additive is excluded.
  • the CMP polishing liquid according to this embodiment can contain at least one of the second additive and the third additive.
  • “Cationic polymer” is defined as a polymer having a cationic group or a group that can be ionized into a cationic group in the main chain or side chain.
  • Examples of the cationic group include an amino group, an imino group, and a cyano group.
  • the cationic polymer has an effect of further suppressing an excessive increase in the polishing rate of the stopper material when used in combination with an aromatic polyoxyalkylene compound.
  • the cationic polymer can suppress the decrease in the polishing rate of the insulating material due to the aromatic polyoxyalkylene compound being excessively coated with the insulating material in addition to the stopper material.
  • Examples of the cationic polymer include polymers obtained by polymerizing at least one monomer component selected from the group consisting of allylamine, diallylamine, vinylamine, ethyleneimine, and derivatives thereof (allylamine polymer, diallylamine polymer). Vinylamine polymer, ethyleneimine polymer); polysaccharides such as chitosan and chitosan derivatives.
  • the allylamine polymer is a polymer obtained by polymerizing allylamine or a derivative thereof.
  • the allylamine derivative include alkoxycarbonylated allylamine, methylcarbonylated allylamine, aminocarbonylated allylamine, ureated allylamine and the like.
  • the diallylamine polymer is a polymer obtained by polymerizing diallylamine or a derivative thereof.
  • diallylamine derivatives include methyl diallylamine, diallyldimethylammonium salt, diallylmethylethylammonium salt, acylated diallylamine, aminocarbonylated diallylamine, alkoxycarbonylated diallylamine, aminothiocarbonylated diallylamine, hydroxyalkylated diallylamine, and the like.
  • the ammonium salt include ammonium chloride and ammonium alkyl sulfate (for example, ammonium ethyl sulfate).
  • the vinylamine polymer is a polymer obtained by polymerizing vinylamine or a derivative thereof.
  • the vinylamine derivative include alkylated vinylamine, amidated vinylamine, ethylene oxideated vinylamine, propylene oxided vinylamine, alkoxylated vinylamine, carboxymethylated vinylamine, acylated vinylamine, and ureaated vinylamine.
  • the ethyleneimine polymer is a polymer obtained by polymerizing ethyleneimine or a derivative thereof.
  • the ethyleneimine derivative include aminoethylated acrylic polymer, alkylated ethyleneimine, ureaated ethyleneimine, propylene oxideated ethyleneimine and the like.
  • the cationic polymer may have structural units derived from monomer components other than allylamine, diallylamine, vinylamine, ethyleneimine, and derivatives thereof.
  • the cationic polymer may have a structural unit derived from, for example, acrylamide, dimethylacrylamide, diethylacrylamide, hydroxyethylacrylamide, acrylic acid, methyl acrylate, methacrylic acid, maleic acid or sulfur dioxide.
  • the cationic polymer may be a homopolymer of allylamine, diallylamine, vinylamine or ethyleneimine (polyallylamine, polydiallylamine, polyvinylamine or polyethyleneimine), derived from allylamine, diallylamine, vinylamine, ethyleneimine or derivatives thereof.
  • a copolymer having the following structural unit may also be used. In the copolymer, the arrangement of structural units is arbitrary.
  • a form of block copolymer in which the same type of structural units are continuous (b) a form of random copolymerization in which the structural units A and B are particularly ordered, (c) structural units A and structural units Any form such as an alternating copolymerization form in which B is alternately arranged may be employed.
  • the copolymer is preferably a copolymer obtained by polymerizing a composition containing acrylamide as a monomer component from the viewpoint of further improving the polishing selectivity of the insulating material with respect to the stopper material, and diallyldimethylammonium salt.
  • a copolymer obtained by polymerizing a composition containing acrylamide as a monomer component is more preferable, and a diallyldimethylammonium chloride / acrylamide copolymer is more preferable.
  • cationic polymers from the viewpoint of further improving the polishing selectivity of the insulating material with respect to the stopper material, and from the viewpoint of further improving the polishing speed of the insulating material, such as allylamine polymer, diallylamine polymer, vinylamine polymer, etc. Amine polymers are preferred, and polyallylamine and diallyldimethylammonium chloride are more preferred.
  • the cationic polymer can be used alone or in combination of two or more for the purpose of adjusting polishing characteristics such as polishing selectivity and flatness.
  • the lower limit of the weight average molecular weight of the cationic polymer is preferably 100 or more, more preferably 300 or more, still more preferably 500 or more, and particularly preferably 1000 or more, from the viewpoint of further improving the polishing selectivity of the insulating material with respect to the stopper material. 1500 or more is very preferable.
  • the upper limit of the weight average molecular weight of the cationic polymer is preferably 1000000 or less, more preferably 600000 or less, further preferably 300000 or less, and particularly preferably 200000 or less from the viewpoint of further improving the polishing selectivity of the insulating material with respect to the stopper material. .
  • the weight average molecular weight of the cationic polymer can be measured by the same method as the weight average molecular weight of the second additive.
  • the lower limit of the content of the cationic polymer is preferably 0.00001% by mass or more, more preferably 0.00003% by mass or more based on the total mass of the polishing slurry for CMP. Is more preferably 0.00005% by mass or more, particularly preferably 0.00006% by mass or more, and extremely preferably 0.00007% by mass or more.
  • the upper limit of the content of the cationic polymer is preferably 5% by mass or less, more preferably 1% by mass or less, more preferably 0.1% by mass based on the total mass of the polishing slurry for CMP from the viewpoint of further excellent polishing selectivity.
  • the content of the cationic polymer depends on the method of manufacturing the insulating material (for example, the type and film deposition conditions). It is preferable to adjust accordingly.
  • the CMP polishing liquid according to this embodiment preferably further contains a saturated monocarboxylic acid as a fourth additive.
  • the CMP polishing liquid according to the present embodiment can contain at least one selected from the group consisting of the second additive, the third additive, and the fourth additive.
  • an insulating material having no unevenness for example, an insulating material for a wafer having no unevenness (a blanket wafer)
  • polishing at speed In general, in polishing a wafer having irregularities, the convex portion is preferentially polished, and the surface to be polished becomes flat as the polishing proceeds.
  • the polishing rate of the surface to be polished tends to approach the polishing rate of the blanket wafer. Therefore, a polishing liquid that is excellent not only in the polishing rate of the insulating material having unevenness but also in the polishing rate of the insulating material not having unevenness is preferable in that a good polishing rate can be obtained throughout the entire polishing step.
  • an insulating material having no unevenness while achieving a higher polishing rate of the insulating material having unevenness for example, a semiconductor substrate
  • the polishing rate of the semiconductor substrate can be improved, and the in-plane uniformity, which is an index of the variation in the polishing surface within the surface to be polished, can be improved.
  • the number of carbon atoms of the saturated monocarboxylic acid is preferably 2 to 6 from the viewpoint of further obtaining the effect of improving the polishing rate and the effect of improving the in-plane uniformity of an insulating material (for example, a semiconductor substrate) having no irregularities. .
  • saturated monocarboxylic acids include acetic acid, propionic acid, butyric acid, isobutyric acid, valeric acid, isovaleric acid, pivalic acid, hydroangelic acid, caproic acid, 2-methylpentanoic acid, 4-methylpentanoic acid, 2,3- Preference is given to at least one compound selected from the group consisting of dimethylbutanoic acid, 2-ethylbutanoic acid, 2,2-dimethylbutanoic acid and 3,3-dimethylbutanoic acid.
  • the number of carbon atoms of the saturated monocarboxylic acid is more preferably 3 or more from the viewpoint of obtaining a higher polishing rate of the insulating material.
  • a saturated monocarboxylic acid having 2 or 3 carbon atoms is preferred, and specifically, acetic acid and propionic acid Is preferred. From the above, propionic acid is particularly preferable in terms of balancing the polishing rate, water solubility, availability, and the like.
  • One type of saturated monocarboxylic acid may be used alone, or two or more types may be used in combination.
  • the content of the saturated monocarboxylic acid is preferably 0.001 to 5% by mass based on the total mass of the polishing slurry for CMP.
  • the improvement effect of the polishing rate of the insulating material for example, semiconductor substrate
  • corrugation and the improvement effect of in-plane uniformity are obtained more efficiently.
  • the lower limit of the content of the saturated monocarboxylic acid is preferably 0.001% by mass or more, more preferably 0.005% by mass or more, and more preferably 0.010% by mass or more, based on the total mass of the polishing slurry for CMP. More preferred is 0.020% by mass or more.
  • the upper limit of the content of the saturated monocarboxylic acid is preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, still more preferably 2% by mass or less, and more preferably 1% by mass or less, based on the total mass of the polishing slurry for CMP. Particularly preferably, 0.5% by mass or less is very preferable, 0.1% by mass or less is very preferable, 0.05% by mass or less is further more preferable, and 0.03% by mass or less is further preferable.
  • the content of the saturated monocarboxylic acid is 5% by mass or less, it is easy to suppress agglomeration of abrasive grains as compared with the case of exceeding 5% by mass, and high polishing rate and good in-plane uniformity are easily achieved. .
  • the water used for the preparation of the CMP polishing liquid is not particularly limited, but deionized water, ion exchange water, ultrapure water, and the like are preferable. In addition, you may use polar solvents, such as ethanol and acetone, together with water as needed.
  • the polishing slurry for CMP according to this embodiment contains a surfactant, dextrin, and the like from the viewpoint of further improving the dispersion stability of the abrasive grains, the flatness of the surface to be polished and / or the polishing rate of the surface to be polished.
  • a surfactant include ionic surfactants and nonionic surfactants, and nonionic surfactants are preferred.
  • One type of surfactant may be used alone, or two or more types may be used in combination.
  • Nonionic surfactants include polyoxypropylene polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl allyl ether, polyoxyethylene polyoxypropylene ether derivatives, polyoxypropylene glyceryl ether, polyethylene glycol, methoxy Ether type surfactants such as oxyethylene adducts of polyethylene glycol and acetylenic diol; ester type surfactants such as sorbitan fatty acid ester and glycerol borate fatty acid ester; amino ether type surfactants such as polyoxyethylene alkylamine; Polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene glycerol borate fatty acid ester, polyoxyethylene alkyl ester Ether ester type surfactants; fatty acid alkanolamides, alkanolamide type surfactants such as polyoxyethylene fatty acid alkanolamides; oxyethylene adducts of acetylenic diol
  • the CMP polishing liquid according to this embodiment may further contain other components in addition to the surfactant in accordance with desired characteristics.
  • examples of such components include a pH adjuster described later, a pH buffer for suppressing fluctuations in pH, aminocarboxylic acid, and cyclic monocarboxylic acid.
  • the content of these components is preferably in a range that does not excessively reduce the effects of the CMP polishing liquid.
  • the upper limit of the pH of the polishing slurry for CMP is preferably less than 8.0, more preferably 7.0 or less, still more preferably 6.0 or less, and particularly preferably 5.0 or less.
  • the lower limit of the pH of the CMP polishing liquid is preferably 1.5 or more, more preferably 2.0 or more, still more preferably 2.5 or more, and particularly preferably 3.0 or more.
  • the pH is 1.5 or more, the absolute value of the zeta potential of the insulating material can be easily adjusted to a large value as compared with the case of less than 1.5.
  • the pH is defined as the pH at a liquid temperature of 25 ° C.
  • the following two effects can be easily obtained by adjusting the pH of the polishing slurry for CMP within the range of 1.5 or more and less than 8.0.
  • Proton or hydroxy anion acts on the compound blended as an additive to change the chemical form of the compound, improving the wettability and affinity for the insulating material or stopper material (such as silicon nitride) on the substrate surface.
  • the abrasive grains are cerium oxide particles, the contact efficiency between the abrasive grains and the insulating material is improved, and a high polishing rate is easily achieved. This is because when the sign of the zeta potential of cerium oxide is positive, the sign of the zeta potential of the insulating material is negative, and an electrostatic attractive force acts between them.
  • a pH adjuster may be used as an additive in order to adjust the pH to the above range.
  • the pH adjuster is not particularly limited, and examples thereof include acids such as nitric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid and boric acid; bases such as sodium hydroxide, ammonia, potassium hydroxide and calcium hydroxide.
  • the fourth additive saturated monocarboxylic acid may be used as a pH adjuster.
  • the pH of the CMP polishing liquid according to the present embodiment can be measured with a pH meter (for example, model number PHL-40 manufactured by Electrochemical Instrument Co., Ltd.). For example, after calibrating two pH meters using a phthalate pH buffer solution (pH 4.01) and a neutral phosphate pH buffer solution (pH 6.86) as standard buffers, the electrode of the pH meter is polished with a polishing solution. And measure the value after 2 minutes or more has stabilized. At this time, both the standard buffer solution and the polishing solution are set to 25 ° C.
  • the polishing liquid for CMP can be classified into (A) normal type, (B) concentrated type, and (C) two-liquid type, and the preparation method and usage differ depending on the type.
  • the normal type is a polishing liquid that can be used as it is without pretreatment such as dilution during polishing.
  • the concentrated type is a polishing liquid in which the contents are concentrated in comparison with the (A) normal type in consideration of convenience of storage or transportation.
  • the two-liquid type is divided into a liquid A containing a certain component and a liquid B containing other components during storage or transportation, and these liquids are mixed before use.
  • a polishing liquid is divided into a liquid A containing a certain component and a liquid B containing other components during storage or transportation, and these liquids are mixed before use.
  • the normal type can be obtained by dissolving or dispersing an additive containing the specific compound, abrasive grains, and, if necessary, other components in water as a main dispersion medium. For example, based on the total mass of the polishing slurry for CMP, to prepare 1000 g of polishing slurry for CMP containing 0.5% by weight of abrasive grains and an additive of 0.1% by weight of content, What is necessary is just to adjust a compounding quantity so that it may become 5g of abrasive grains and 1g of additives with respect to the polishing liquid for CMP whole quantity.
  • the concentrated type is diluted with water so that the content of the component is adjusted to the desired content immediately before use. After dilution, (A) Arbitrary time until liquid characteristics (pH, particle size of abrasive grains, etc.) and polishing characteristics (polishing rate of insulating material, selection ratio with silicon nitride, etc.) comparable to normal type can be reproduced. You may stir and / or disperse
  • the concentration ratio is preferably 1.5 times or more, more preferably 2 times or more, further preferably 3 times or more, and particularly preferably 5 times or more. When the concentration ratio is 1.5 times or more, it is possible to obtain merit related to storage and transportation as compared to the case of less than 1.5 times.
  • the concentration factor is preferably 50 times or less, more preferably 40 times or less, and still more preferably 30 times or less. When the concentration factor is 50 times or less, it is easy to suppress the aggregation of abrasive grains as compared with the case where the concentration rate exceeds 50 times.
  • the pH of the concentrated type is preferably 1.5 to 7.0 from the viewpoint of obtaining a polishing liquid having a suitable pH after dilution with water.
  • the lower limit of pH is more preferably 2.0 or more, and further preferably 2.5 or more.
  • the upper limit of the pH is preferably 7.0 or less, more preferably 6.7 or less, still more preferably 6.0 or less, and particularly preferably 5.5 or less from the viewpoint of suppressing the aggregation of abrasive grains.
  • the two-liquid type has an advantage that it can avoid agglomeration of abrasive grains and the like as compared with the (B) concentrated type.
  • the component which each of the liquid A and the liquid B contains is arbitrary.
  • the liquid A is, for example, a slurry containing abrasive grains and a surfactant or the like blended as necessary.
  • the liquid B is, for example, a solution containing a first additive and other components (fourth additive and the like) blended as necessary.
  • the liquid A is, for example, a slurry containing abrasive grains, a first additive, and other components (fourth additive and the like) blended as necessary.
  • the liquid B is a solution containing, for example, a second additive and a third additive, and a surfactant blended as necessary.
  • any acid or base may be added to the liquid A to adjust the pH.
  • the two-liquid type polishing liquid is useful when the polishing characteristics are deteriorated in a relatively short time due to aggregation of abrasive grains or the like in a state where the respective components are mixed.
  • at least one of the liquid A and the liquid B may be a concentrated type.
  • the liquid A, the liquid B, and water may be mixed when using the polishing liquid.
  • the concentration ratio and pH of the liquid A and the liquid B are arbitrary, and the liquid characteristics and polishing characteristics of the final mixture may be the same as those of the (A) normal type polishing liquid.
  • the polishing method according to the present embodiment includes a polishing step of polishing an insulating material using the CMP polishing liquid according to the present embodiment.
  • the polishing method according to the present embodiment is, for example, a polishing method for polishing a substrate having an insulating material on the surface, and includes a polishing step of polishing the insulating material using the CMP polishing liquid according to the present embodiment.
  • the CMP polishing liquid according to the present embodiment includes the insulating material in a substrate having an insulating material on the surface and a predetermined polishing member (polishing member. For example, a polishing pad (polishing).
  • a polishing step of pressing the insulating material against the polishing member and moving at least one of the substrate and the polishing member to polish the insulating material by the polishing member In the polishing step, at least a part of the insulating material is polished and removed.
  • a polishing liquid whose content and pH of each component are adjusted is used, and a substrate having an insulating material on the surface is planarized by a CMP technique.
  • the insulating material examples include inorganic insulating materials and organic insulating materials.
  • the insulating material may be doped with an element such as phosphorus or boron.
  • inorganic insulating materials include silicon-based insulating materials. Specifically, silicon oxide-based materials including silicon atoms and oxygen atoms, silicon carbide-based materials including silicon atoms and carbon atoms, silicon atoms and nitrogen atoms are included. Examples thereof include silicon nitride-based materials.
  • a silicon oxide-based material having a hydroxyl group (for example, a silanol group) on the surface is preferable, and silicon oxide is more preferable.
  • the organic insulating material examples include wholly aromatic low dielectric constant insulating materials.
  • the insulating material is preferably an inorganic insulating material, more preferably a silicon-based insulating material, and still more preferably silicon oxide from the viewpoint of achieving a higher polishing rate.
  • the insulating material may be, for example, a film (insulating film).
  • a high stop property of the stopper material can be obtained.
  • Such a polishing method is suitable for polishing an insulating material having irregularities using a stopper including a stopper material.
  • the polishing method using the CMP polishing liquid according to the second embodiment is suitable for a polishing method in which the insulating material is polished and the polishing is stopped when the stopper is exposed. This is because the CMP polishing liquid according to the second embodiment can achieve a high polishing rate of the insulating material and a high stopping property of the stopper material.
  • the insulating material can be selectively polished with respect to the stopper material.
  • the insulating material polishing rate ratio to the stopper material is preferably 30 or more, more preferably 50 or more, and even more preferably 100 or more.
  • stopper material examples include silicon nitride, polysilicon, and the like, and polysilicon is preferable from the viewpoint of achieving higher stop performance.
  • the polishing method according to this embodiment is suitable for polishing a substrate having an insulating material on the surface in the device manufacturing process.
  • Devices include individual semiconductors such as diodes, transistors, compound semiconductors, thermistors, varistors, thyristors; DRAM (Dynamic Random Access Memory), SRAM (Static Random Access Memory), EPROM (Erasable Programmable Read) -Only memory), mask ROM (mask read only memory), EEPROM (electrically erasable programmable read only memory), storage elements such as flash memory; theoretical circuits such as microprocessors, DSPs, ASICs, etc. Elements; integrated circuit elements such as compound semiconductors represented by MMIC (monolithic microwave integrated circuit); hybrid integrated circuits (hybrid IC); light-emitting diodes; Such as photoelectric conversion elements and the like.
  • the CMP polishing liquid according to the present embodiment can achieve a high polishing rate of the insulating material without largely depending on the state of the surface to be polished. Therefore, the polishing method using the CMP polishing liquid is difficult to achieve a high polishing rate by the conventional method using the CMP polishing liquid, and can be applied to a substrate.
  • the polishing method according to the present embodiment is particularly suitable for flattening a surface to be polished having irregularities (steps) on the surface.
  • the substrate having such a surface to be polished include a substrate of a logic semiconductor device.
  • the surface of the substrate may have a T-shaped or lattice-shaped concave or convex portion, and the polishing method according to the present embodiment is viewed from above (in the direction facing the surface of the substrate). It is suitable for polishing a substrate having a portion in which concave portions or convex portions are provided in a T shape or a lattice shape.
  • an insulating material provided on the surface of a semiconductor substrate having memory cells can be polished at a high polishing rate. Since these objects to be polished are objects to be polished that have been difficult to achieve a high polishing rate by the conventional method using the polishing liquid for CMP, such an effect is obtained by the CMP according to the present embodiment. It shows that the polishing liquid for use can achieve a high polishing rate without largely depending on the uneven shape of the surface to be polished.
  • the substrate to which the polishing method according to this embodiment can be applied is not limited to a substrate in which the entire surface to be polished is formed of one type of material to be polished, and the surface to be polished is formed of two or more types of materials to be polished. Substrates may also be used.
  • the polishing method according to the present embodiment is particularly suitable for CMP in an STI formation process, an ILD formation process, or the like.
  • a process of forming an STI structure on a substrate (wafer) by CMP using the polishing method according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • the polishing method according to this embodiment includes, for example, a first polishing step (roughing step) for polishing the silicon oxide 13 at a high polishing rate, and a second polishing for polishing the remaining silicon oxide 13 at a relatively low polishing rate.
  • Process finishing process).
  • FIG. 1A is a cross-sectional view showing a substrate before polishing.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view showing the substrate after the first polishing step.
  • FIG. 1C is a cross-sectional view showing the substrate after the second polishing step.
  • a stopper (silicon nitride or polysilicon) 12 having a low polishing rate is preferably formed in advance under the silicon oxide 13 in order to stop polishing appropriately when the surface is flattened.
  • a substrate (wafer) is placed on the polishing pad so that the surface of the silicon oxide 13 and the polishing pad come into contact with each other, and the surface of the silicon oxide 13 is polished with the polishing pad. More specifically, the surface to be polished of silicon oxide 13 is pressed against the polishing pad of the polishing surface plate, and both are moved relatively while supplying the polishing liquid for CMP between the surface to be polished and the polishing pad. Thus, the silicon oxide 13 is polished.
  • the CMP polishing liquid according to this embodiment can be applied to both the first polishing process and the second polishing process. Although the case where the polishing process is performed in two stages is illustrated here, the polishing process can be performed in one stage from the state shown in FIG. 1A to the state shown in FIG.
  • polishing apparatus for example, an apparatus including a holder for holding a substrate, a polishing surface plate to which the polishing pad is attached, and means for supplying a polishing liquid onto the polishing pad is preferable.
  • the polishing apparatus include polishing apparatuses manufactured by Ebara Corporation (model numbers: EPO-111, EPO-222, FREX200, and FREX300), APPLIED MATERIALS polishing apparatuses (trade name: Mira3400, Reflexion polishing machine), and the like.
  • a polishing pad For example, a general nonwoven fabric, a polyurethane foam, a porous fluororesin, etc. can be used.
  • the polishing pad is preferably subjected to groove processing so that the polishing liquid is accumulated.
  • the polishing conditions are not particularly limited, but the rotation speed of the polishing platen is preferably 200 min ⁇ 1 or less from the viewpoint of suppressing the substrate from popping out, and the pressure (working load) applied to the substrate is set on the surface to be polished. From the viewpoint of suppressing the occurrence of scratches, 100 kPa or less is preferable.
  • the substrate is thoroughly washed in running water, and water droplets adhering to the substrate are removed using a spin dryer or the like and then dried.
  • polishing in this way, surface irregularities can be eliminated and a smooth surface can be obtained over the entire surface of the substrate.
  • the substrate thus obtained can be used as various electronic components.
  • semiconductor elements include: semiconductor elements; optical glasses such as photomasks, lenses, and prisms; inorganic conductive materials such as ITO; optical integrated circuits composed of glass and crystalline materials; optical switching elements; optical waveguides; Examples include optical single crystals such as scintillators; solid laser single crystals; sapphire substrates for blue laser LEDs; semiconductor single crystals such as SiC, GaP and GaAs; glass substrates for magnetic disks; magnetic heads and the like.
  • R represents the average particle diameter
  • S1 represents the specific surface area of the true spherical virtual cerium oxide particles having the average particle diameter R
  • S2 represents the specific surface area of the cerium oxide particles measured by the BET method. Indicates.
  • the average particle diameter R was measured in a monodisperse mode of a submicron particle analyzer “N5” manufactured by BECKMANCOULTER.
  • the cerium oxide particles obtained by adjusting (diluting with water) the intensity (signal strength) obtained from the submicron particle analyzer “N5” manufactured by BECKMANCOULTER in the range of 1.0E + 4 to 1.0E + 6.
  • the measurement was performed for 240 seconds using an aqueous dispersion, and the obtained result was used as the average particle diameter R.
  • the density of cerium oxide was 7.2 ⁇ 10 6 g / m 3 .
  • the specific surface area S2 was determined as follows. First, 100 g of an aqueous dispersion of cerium oxide particles was placed in a dryer and then dried at 150 ° C. to obtain cerium oxide particles. About 0.4 g of the obtained cerium oxide particles were placed in a measurement cell of a BET specific surface area measuring apparatus (NOVA-1200, manufactured by Yuasa Ionics Co., Ltd.), and then vacuum deaerated at 150 ° C. for 60 minutes. Measurement was performed by a constant volume method using nitrogen gas as an adsorption gas, and a value obtained as “Area” was obtained as a BET specific surface area. The said measurement was performed twice and the average value was calculated
  • NOVA-1200 BET specific surface area measuring apparatus
  • a blanket wafer (Blanket wafer) having no irregularities (pattern is not formed) and a patterned wafer (patterned wafer) having irregularities (pattern is formed) are used.
  • a blanket wafer a wafer having a silicon oxide film having a thickness of 1000 nm on a silicon (Si) substrate (diameter: 300 mm) was used.
  • the pattern wafer will be further described with reference to FIG.
  • the pattern wafer has a wafer 21, a stopper (silicon nitride film) 22 and a silicon oxide film 23.
  • FIG. 2A is a schematic cross-sectional view in which a part of the wafer 21 and the stopper 22 is enlarged.
  • a plurality of grooves are formed on the surface of the wafer 21, and a stopper 22 having a thickness of 150 nm is formed on the surface of the convex portion of the wafer 21.
  • the depth of the groove (step difference from the surface of the convex portion to the bottom surface of the concave portion) is 500 nm.
  • the convex portion is referred to as an active portion, and the concave portion is referred to as a trench portion.
  • the wafer 21 has a 100 ⁇ m / 100 ⁇ m trench / active part.
  • FIG. 2B is an enlarged schematic cross-sectional view of a part of the pattern wafer.
  • the silicon oxide film 23 is formed on the active part and the trench part by the plasma TEOS method so that the thickness of the silicon oxide film 23 from the surface of the active part becomes 600 nm.
  • a polishing apparatus (Reflexion manufactured by APPLIED MATERIALS) was used for polishing the test wafer for CMP evaluation.
  • a test wafer for CMP evaluation was set in a holder to which a suction pad for attaching a substrate was attached.
  • a polishing pad made of porous urethane resin manufactured by Rohm and Haas Japan Co., Ltd., model number IC1010 was attached to a polishing surface plate having a diameter of 600 mm of the polishing apparatus.
  • the holder was placed on a polishing surface plate with the surface on which the insulating film (silicon oxide film) as the film to be polished was placed facing down, and the processing load was set to 140 gf / cm 2 (13.8 kPa).
  • the unit of the polishing rate is nm / min. (Polishing speed ratio) The ratio of the polishing rate of silicon oxide in the pattern wafer to the polishing rate of silicon oxide in the blanket wafer (pattern wafer / blanket wafer) was calculated.
  • Examples A1 to A14 using the CMP polishing liquid containing cerium oxide particles 1 to 5 and a 4-pyrone compound the polishing rate of silicon oxide on the blanket wafer and the polishing rate of silicon oxide on the pattern wafer are sufficient. Very expensive. Further, the polishing rate ratio of silicon oxide is a sufficiently large value of 1.00 or more. From these results, it was confirmed that Examples A1 to A14 were excellent in the step elimination characteristics.
  • the polishing rate of silicon oxide on the patterned wafer is a low polishing rate of 100 nm / min or less, and the polishing rate ratio of silicon oxide is 1 It was less than 0.00.
  • the polishing rate of silicon oxide on the blanket wafer is 50 nm / min or less, and the polishing rate of silicon oxide on the pattern wafer is 100 nm / min.
  • the polishing speed was as follows.
  • a polishing slurry A for CMP having a composition (water content: 99.46% by mass) containing 0.25% by mass of dextrin PO-10 (manufactured by Mitsubishi Corporation Foodtech).
  • a blanket wafer and a pattern wafer similar to those described above were polished, the polishing rate of silicon oxide on the blanket wafer and the polishing rate of silicon oxide on the pattern wafer were not changed compared to Example A12.
  • the polysilicon blanket wafer was prepared, the polysilicon blanket wafer was polished using the CMP polishing liquid of Example A12 and the CMP polishing liquid A, respectively.
  • the polishing rate of polysilicon in the blanket wafer was 40 nm / min with the CMP polishing liquid of Example A12, whereas the CMP polishing liquid A was 120 nm / min. Since a polishing rate of 3 times was obtained by using the CMP polishing liquid A, it was confirmed that dextrin had an effect of improving the polishing rate of polysilicon.
  • Example B1 [Preparation of polishing liquid for CMP] (Example B1) A slurry (first liquid) containing 5.0% by mass of cerium oxide particles 1, 0.34% by mass of 3-hydroxy-2-methyl-4-pyrone, and 0.45% by mass of propionic acid was prepared. did. The content of each component was adjusted using deionized water. The pH of the slurry was 3.2. The pH was measured using model number PHL-40 manufactured by Electrochemical Instrument Co., Ltd.
  • An additive liquid (second liquid) containing 5% by mass of polyoxyethylene styrenated phenyl ether and 0.0015% by mass of diallyldimethylammonium chloride / acrylamide copolymer was prepared. The content of each component was adjusted using deionized water. The pH of the additive solution was adjusted using an aqueous ammonia solution. The pH of the additive solution was 10.2. The pH was measured using model number PHL-40 manufactured by Electrochemical Instrument Co., Ltd.
  • the slurry, additive solution, and deionized water were mixed at a mass ratio of 1: 1: 18 to prepare a polishing solution.
  • the content of the cerium oxide particles 1 is 0.25% by mass
  • the content of 3-hydroxy-2-methyl-4-pyrone is 0.017% by mass
  • polyoxy The content of ethylene styrenated phenyl ether is 0.25% by mass
  • the content of diallyldimethylammonium chloride / acrylamide copolymer is 0.000075% by mass
  • the content of propionic acid is 0.023% by mass. there were.
  • the pH of the polishing liquid was 3.5. The pH was measured using model number PHL-40 manufactured by Electrochemical Instrument Co., Ltd.
  • Examples B2 to B20 Comparative Examples B1 to B4
  • a slurry and an additive liquid were prepared in the same manner as in Example B1, and then a polishing liquid containing the components shown in Table 4 was prepared.
  • the content of the cerium oxide particles is 0.25% by mass, and 3-hydroxy-2-methyl-4-pyrone or 5-hydroxy-2- (hydroxymethyl) -4-pyrone The content of was 0.017% by mass.
  • Ammonia water was used as the pH adjuster.
  • the pH was measured using model number PHL-40 manufactured by Electrochemical Instrument Co., Ltd.
  • the indication of “-” in Table 4 means that the target additive is not used.
  • A-1 3-hydroxy-2-methyl-4-pyrone
  • A-2 5-hydroxy-2- (hydroxymethyl) -4-pyrone
  • B-1 Polyoxyethylene styrenated phenyl ether (manufactured by Kao Corporation, (Product name: Emulgen A-500, weight average molecular weight: 4500-5000)
  • B-2 Polyoxyethylene alkylphenyl ether (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., trade name: emulgit, weight average molecular weight: 3000-3500)
  • b-1 Polyethylene glycol (manufactured by Lion Corporation, trade name: PEG600, weight average molecular weight: 600)
  • C-1 diallyldimethylammonium chloride / acrylamide copolymer (manufactured by Nitto Bo Medical Co., Ltd., trade name: PAS-J-81, weight average molecular weight: 200000)
  • C-2 Polyallylamine (manufactured
  • Polishing device Reflexion (manufactured by APPLIED MATERIALS) ⁇ CMP polishing liquid flow rate: 250 mL / min ⁇
  • Substrate to be polished “Blanket wafer” and “Pattern wafer” below
  • Polishing pad foamed polyurethane resin with closed cells (Rohm and Haas Japan, model number IC1010)
  • Polishing pressure 2.0 psi ⁇ Rotational speed of substrate and polishing platen: 100 min ⁇ 1 (rpm)
  • Polishing time The blanket wafer was polished for 30 seconds (0.5 min) and the pattern wafer was polished for 60 seconds (1.0 min).
  • the polishing rate of each film to be polished was obtained from the following equation.
  • polishing was calculated
  • FIG. 2A is a schematic cross-sectional view in which a part of the wafer 21 and the stopper 22 is enlarged. A plurality of grooves are formed on the surface of the wafer 21, and a stopper 22 having a thickness of 150 nm is formed on the surface of the convex portion of the wafer 21.
  • the depth of the groove (step difference from the surface of the convex portion to the bottom surface of the concave portion) is 500 nm.
  • the convex portion is referred to as an active portion, and the concave portion is referred to as a trench portion.
  • the wafer 21 has a 100 ⁇ m / 100 ⁇ m trench / active part.
  • FIG. 2B is an enlarged schematic cross-sectional view of a part of the pattern wafer.
  • the silicon oxide film 23 is formed on the active part and the trench part by the plasma TEOS method so that the thickness of the silicon oxide film 23 from the surface of the active part becomes 600 nm.
  • the film thickness of the active part (convex part) of 100 ⁇ m / 100 ⁇ m before and after polishing was measured, and the polishing rate of silicon oxide on the pattern wafer was calculated from the average of the film thickness change amount.
  • the unit of the polishing rate is nm / min. Table 5 shows the measurement results.
  • the polishing rate of silicon oxide on the blanket wafer is sufficiently high, and the polishing rate ratio of the polishing rate of silicon oxide on the pattern wafer to the polishing rate of silicon oxide on the blanket wafer is sufficiently 2.0 or more. Since it is a large numerical value, it is confirmed that it is excellent in the step elimination characteristics. In Examples B1 to B16, since the polishing selectivity ratio of silicon oxide to polysilicon is 60 or more, it is confirmed that a high stop property of the stopper material is achieved. On the other hand, in the comparative example, since the polishing rate ratio of the polishing rate of silicon oxide in the pattern wafer to the polishing rate of silicon oxide in the blanket wafer is less than 2.0, the polishing characteristics are inferior compared to the examples. Is confirmed.
  • a polishing slurry for CMP capable of obtaining excellent step difference elimination characteristics for an insulating material having irregularities.
  • the present invention also provides a polishing method using the CMP polishing liquid.

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Abstract

　下記条件（Ａ）及び（Ｂ）を満たす酸化セリウム粒子と、４－ピロン系化合物と、水と、を含有する、絶縁材料を研磨するためのＣＭＰ用研磨液。　条件（Ａ）：前記酸化セリウム粒子の平均粒子径Ｒが５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。　条件（Ｂ）：前記酸化セリウム粒子が前記平均粒子径Ｒを有する真球状の粒子であるとしたときの当該真球状の粒子の比表面積Ｓ１と、ＢＥＴ法により測定される前記酸化セリウム粒子の比表面積Ｓ２とにより与えられる真球度Ｓ２／Ｓ１が３．１５以下である。

Description

ＣＭＰ用研磨液及び研磨方法
　本発明は、ＣＭＰ用研磨液及び研磨方法に関する。特に、本発明は、半導体デバイスの製造工程におけるケミカルメカニカルポリッシンング（ＣＭＰ）に使用するＣＭＰ用研磨液、及び、当該ＣＭＰ用研磨液を用いた研磨方法に関する。
　半導体製造の分野では、半導体デバイスの高性能化に伴い、従来技術の延長線上の微細化技術では高集積化及び高速化を両立することは限界になってきている。そこで、半導体素子の微細化を進めつつ、垂直方向にも高集積化する技術として、配線を多層化する技術が開発されている。
　配線が多層化された半導体デバイスを製造するプロセスにおいて、最も重要な技術の一つにＣＭＰ技術がある。ＣＭＰ技術は、化学気相蒸着（ＣＶＤ）等によって基板上に形成された薄膜の表面を平坦化する技術である。例えば、リソグラフィの焦点深度を確保するには、ＣＭＰによる処理が不可欠である。
　ＣＭＰ技術は、半導体デバイスの製造過程において、例えば、ＢＰＳＧ、ＨＤＰ－ＳｉＯ２、ｐ－ＴＥＯＳ等の絶縁材料の研磨によって素子分離領域を形成するシャロー・トレンチ分離（ＳＴＩ）形成工程、層間絶縁材料（ＩＬＤ）を形成するＩＬＤ形成工程、絶縁材料を金属配線に埋め込んだ後にプラグ（Ａｌプラグ、Ｃｕプラグ等）を平坦化するプラグ形成工程、金属の埋め込み配線を形成するダマシン工程などに適用される。
　ＳＴＩ形成工程においては、基板表面に予め設けられた溝を埋めるように絶縁材料を形成した後、ＣＭＰ用研磨液を用いて絶縁材料の表面をＣＭＰして表面を平坦化する。
　また、ＩＬＤ形成工程では、一般的には、設ける溝が深いことから、絶縁材料がＳＴＩ形成工程と比較して厚く形成される。その後、ＣＭＰ用研磨液を用いて絶縁材料の表面をＣＭＰして表面を平坦化することについては同様である。
　ＳＴＩ形成工程又はＩＬＤ形成工程に用いられる研磨液として、絶縁材料を研磨するための研磨液は種々知られている。このような研磨液は、研磨液が含有する砥粒の種類に応じてシリカ系研磨液、セリア（酸化セリウム）系研磨液、アルミナ系研磨液等に分類される。
　セリア系研磨液として、下記特許文献１には、高純度酸化セリウム砥粒を用いた半導体用研磨液が記載されている。下記特許文献２には、少なくとも２つの結晶子を有し、かつ、結晶粒界を有するセリア粒子を含有する研磨液が記載されている。下記特許文献３には、セリア系研磨液の研磨速度を制御し、かつ、グローバルな平坦性を向上させるために高分子の添加剤を加える技術が記載されている。
　前記セリア系研磨液のいずれも、セリウム化合物を焼成して得られた焼成セリア粒子を砥粒として用いるものである。一方、近年、下記特許文献４及び５の研磨液のように、コロイド状のセリア（コロイダルセリア）粒子を用いた研磨液も知られている。
特開平１０－１０６９９４号公報 国際公開第９９／３１１９５号 特許第３２７８５３２号公報 国際公開第２００８／０４３７０３号 国際公開第２０１０／０３６３５８号
　前記ＳＴＩ形成工程、ＩＬＤ形成工程等において基板上に絶縁材料を形成すると、絶縁材料を形成する前の基板表面の凹凸形状に応じて、絶縁材料の表面にも凹凸が生じる。このように凹凸を有する表面に対し、凸部を優先的に除去しつつ凹部をゆっくりと除去することができれば、表面を効率よく平坦化することができる。
　素子分離領域の狭幅化に対応すべくＳＴＩを採用した場合、ＣＭＰ工程において使用されるＣＭＰ用研磨液に対しては、例えば、基板上に形成された絶縁材料の不要な部分（特に凸部の部分）を可能な限り高い研磨速度で除去することが要求される。また、これに加え、研磨終了後の表面が平坦な面に仕上がることが求められる。これらの要求は、ＩＬＤ形成工程においても要求されている。
　言い換えると、前記の両方の特性を効率よく発揮するＣＭＰ用研磨液は、表面に凹凸を有する絶縁材料を研磨する際に、凸部の研磨速度が高く、かつ、凸部及び凹部の研磨速度比（凹部の研磨速度に対する凸部の研磨速度の比）が大きい研磨液（すなわち段差解消特性に優れる研磨液）であると言える。凸部及び凹部の研磨速度比が大きい場合、凸部が選択的に研磨されて被研磨面の凹凸が小さくなっていくに伴い研磨速度が遅くなり、仕上がりがより平坦になると考えられる。
　なお、表面に凹凸を有する絶縁材料を研磨する際の凸部及び凹部の研磨速度比は、凹凸を有していない絶縁材料の研磨速度に対する、凹凸を有する絶縁材料の凸部の研磨速度の比が増加するに伴い増加する傾向がある。そのため、凸部及び凹部の大きい研磨速度比を得るためには、凹凸を有していない絶縁材料の研磨速度に対する、凹凸を有する絶縁材料の凸部の研磨速度の比を向上させる必要がある。例えば、ブランケットウエハの研磨速度に対する、パターンウエハの凸部の研磨速度を向上させる必要がある。
　しかしながら、段差解消特性を向上させることは容易ではない。特に、近年、半導体デバイスのデザインルールの微細化に伴い精度の高い加工が必要であり、表面の凹凸をより平坦にすることが求められている。このような技術背景にあっては、段差解消特性の更なる向上が求められている。
　本発明は、前記課題を解決しようとするものであり、凹凸を有する絶縁材料に対する優れた段差解消特性を得ることが可能なＣＭＰ用研磨液を提供することを目的とする。また、本発明は、前記ＣＭＰ用研磨液を用いた研磨方法を提供することを目的とする。
　本発明者らは、前記課題を解決すべく、ＣＭＰ用研磨液に配合する砥粒及び添加剤について鋭意検討を重ねた。本発明者らは、種々の形状を有する砥粒、及び、種々の有機化合物を添加剤として使用して研磨液を多数調製した。これらの研磨液を用いて絶縁材料を研磨して研磨特性の評価を行った。その結果、本発明者らは、特定の形状を有する砥粒、及び、特定の化学構造を有する化合物を添加剤として使用することで、凹凸を有する絶縁材料に対する段差解消特性に優れる研磨液が得られることを見出した。
　本発明に係るＣＭＰ用研磨液の第一実施形態は、下記条件（Ａ）及び（Ｂ）を満たす酸化セリウム粒子と、下記一般式（１）で表される４－ピロン系化合物と、水と、を含有する、絶縁材料を研磨するためのＣＭＰ用研磨液である。
　条件（Ａ）：前記酸化セリウム粒子の平均粒子径Ｒが５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。
　条件（Ｂ）：前記酸化セリウム粒子が前記平均粒子径Ｒを有する真球状の粒子であるとしたときの当該真球状の粒子の比表面積Ｓ１と、ＢＥＴ法により測定される前記酸化セリウム粒子の比表面積Ｓ２とにより与えられる真球度Ｓ２／Ｓ１が３．１５以下である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 ［式中、Ｘ１１、Ｘ１２及びＸ１３は、それぞれ独立に水素原子又は１価の置換基である。］
　第一実施形態に係るＣＭＰ用研磨液によれば、凹凸を有する絶縁材料に対する優れた段差解消特性を得ることが可能であり、表面に凹凸を有する絶縁材料を研磨する際に、凸部の高い研磨速度と、凸部及び凹部の大きい研磨速度比とを得ることができる。このようなＣＭＰ用研磨液は、凹凸を有する絶縁材料の研磨に適しており、凹凸を有する絶縁材料の凹凸（段差）を効率よく解消できる。また、第一実施形態に係るＣＭＰ用研磨液によれば、凹凸を有していない絶縁材料を良好な研磨速度で研磨できる。
　また、第一実施形態に係るＣＭＰ用研磨液によれば、被研磨面の状態に大きく依存することなく高い研磨速度を達成できる。そのため、第一実施形態に係るＣＭＰ用研磨液は、従来の研磨液では高い研磨速度を得ることが比較的困難な半導体材料であっても高速に研磨できるという利点を有する。第一実施形態に係るＣＭＰ用研磨液は、例えば、メモリセルを有する半導体基板のように、Ｔ字形状又は格子形状の凹部又は凸部を有する表面の絶縁材料を研磨する場合であっても優れた研磨特性を発揮することができる。
　これらの効果が奏される要因は必ずしも明らかではないが、本発明者は以下のように推測している。真球度Ｓ２／Ｓ１がある程度小さいことは、粒子の形状が完全な球体（真球）に近くなることを意味している。このように真球度の小さい粒子では、形状が真球に近くない粒子と比較して、被研磨面へ接触できる粒子の数が多くなると推測される。つまり、砥粒と絶縁材料の表面との化学的結合箇所が多くなると推測される。
　このように砥粒と絶縁材料との結合箇所が多い状態において、特定の化学構造を有する４－ピロン系化合物を研磨液が含有することにより、砥粒と絶縁材料との相互作用が大きくなる。これにより、研磨時に、凹部と比べて高い荷重がかかる（強い摩擦力がかかる）凸部の研磨が効率的に進行すると推測される。
　このように砥粒と絶縁材料との結合箇所が多い状態において４－ピロン系化合物の影響で砥粒と絶縁材料との相互作用が大きいことから摩擦力が凸部にかかりやすいのに対し、凹部、及び、段差が小さくなってきた場合の絶縁材料の平坦面等にかかる摩擦力は、凸部にかかる摩擦力と比べて弱いため、前記凹部及び前記平坦面の研磨は比較的進行しないと推測される。これは、おそらく、砥粒と絶縁材料との結合箇所が多い状態において４－ピロン系化合物の影響で砥粒と絶縁材料との相互作用が大きいことから、その後、絶縁材料が、砥粒の物理的な作用、又は、研磨パッド、ウエハにかかる荷重等の物理的な作用により除去されると考えた場合、これらの物理的な作用が弱くなると、砥粒と絶縁材料との相互作用が強いことがかえって研磨能を抑制してしまうと推測される。
　ところで、凹凸を有する絶縁材料を研磨するに際しては、基板の凸部上に配置されたストッパ（ストッパ材料を含む研磨停止層）を用いて絶縁材料の研磨を調整する場合がある。この場合、平坦面を得るためにはストッパ材料に対して絶縁材料を選択的に研磨する必要があることから、絶縁材料に対するストッパ材料の高いストップ性（ストッパ材料の研磨速度に対する絶縁材料の研磨速度の比）が求められる。
　本発明者らは、前記課題を解決すべく、ＣＭＰ用研磨液に配合する砥粒及び添加剤について鋭意検討を重ねた。本発明者らは、種々の形状を有する砥粒、及び、種々の有機化合物を添加剤として使用して研磨液を多数調製した。これらの研磨液を用いて絶縁材料及びストッパ材料を研磨して研磨特性の評価を行った。その結果、本発明者らは、特定の形状を有する砥粒、及び、特定の化合物を添加剤として使用することで、凹凸を有する絶縁材料に対する段差解消特性に優れると共にストッパ材料のストップ性に優れる研磨液が得られることを見出した。
　本発明に係るＣＭＰ用研磨液の第二実施形態は、下記条件（Ａ）及び（Ｂ）を満たす酸化セリウム粒子と、下記一般式（１）で表される４－ピロン系化合物と、芳香環及びポリオキシアルキレン鎖を有する高分子化合物と、陽イオン性ポリマと、水と、を含有する、絶縁材料を研磨するためのＣＭＰ用研磨液である。
　条件（Ａ）：前記酸化セリウム粒子の平均粒子径Ｒが５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。
　条件（Ｂ）：前記酸化セリウム粒子が前記平均粒子径Ｒを有する真球状の粒子であるとしたときの当該真球状の粒子の比表面積Ｓ１と、ＢＥＴ法により測定される前記酸化セリウム粒子の比表面積Ｓ２とにより与えられる真球度Ｓ２／Ｓ１が３．１５以下である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 ［式中、Ｘ１１、Ｘ１２及びＸ１３は、それぞれ独立に水素原子又は１価の置換基である。］
　第二実施形態に係るＣＭＰ用研磨液によれば、凹凸を有する絶縁材料に対する優れた段差解消特性を得ることが可能であり、表面に凹凸を有する絶縁材料を研磨する際に、凸部の高い研磨速度と、凸部及び凹部の大きい研磨速度比とを得ることができる。このようなＣＭＰ用研磨液は、凹凸を有する絶縁材料の研磨に適しており、凹凸を有する絶縁材料の凹凸（段差）を効率よく解消できる。また、第二実施形態に係るＣＭＰ用研磨液によれば、凹凸を有していない絶縁材料を良好な研磨速度で研磨できる。
　また、第二実施形態に係るＣＭＰ用研磨液によれば、被研磨面の状態に大きく依存することなく高い研磨速度を達成できる。そのため、第二実施形態に係るＣＭＰ用研磨液は、従来の研磨液では高い研磨速度を得ることが比較的困難な半導体材料であっても高速に研磨できるという利点を有する。第二実施形態に係るＣＭＰ用研磨液は、例えば、メモリセルを有する半導体基板のように、Ｔ字形状又は格子形状の凹部又は凸部を有する表面の絶縁材料を研磨する場合であっても優れた研磨特性を発揮することができる。
　第二実施形態のこれらの効果が奏される要因は必ずしも明らかではないが、本発明者は、第一実施形態について上述したとおりであると推測している。
　また、第二実施形態に係るＣＭＰ用研磨液によれば、絶縁材料に対してストッパ材料の高いストップ性を得ることができる。このような効果が奏される要因は必ずしも明らかではないが、芳香環及びポリオキシアルキレン鎖を有する高分子化合物、及び、陽イオン性ポリマがストッパ材料を被覆することにより、砥粒とストッパ材料との接触が静電的及び立体的に阻害されるため、高いストップ性が達成されると推測される。
　第二実施形態に係るＣＭＰ用研磨液によれば、前記のとおり、凹凸を有する絶縁材料に対する優れた段差解消特性を得ることができると共に、ストッパ材料の高いストップ性を得ることができる。このようなＣＭＰ用研磨液は、ストッパ材料を含むストッパを用いて、凹凸を有する絶縁材料を研磨することに適している。また、第二実施形態に係るＣＭＰ用研磨液は、ストッパ材料がポリシリコンである場合に特に優れた研磨特性を発揮する。
　本発明に係るＣＭＰ用研磨液のｐＨは、８．０未満であることが好ましい。これにより、砥粒の凝集等を抑制しやすいと共に、添加剤の添加効果が得られやすい。
　本発明に係るＣＭＰ用研磨液中における前記酸化セリウム粒子のゼータ電位は、正であることが好ましい。これにより、絶縁材料の高い研磨速度を容易に得ることができる。
　前記４－ピロン系化合物は、３－ヒドロキシ－２－メチル－４－ピロン、５－ヒドロキシ－２－（ヒドロキシメチル）－４－ピロン、及び、２－エチル－３－ヒドロキシ－４－ピロンからなる群より選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。これにより、更に優れた段差解消特性を得ることができると共に、ストッパ材料の高いストップ性を達成しやすい。
　本発明に係るＣＭＰ用研磨液は、炭素数２～６の飽和モノカルボン酸を更に含有することが好ましい。これにより、凹凸を有していない絶縁材料を更に良好な研磨速度で研磨できる。また、凹凸を有する絶縁材料の研磨速度を低下させることなく、凹凸を有していない絶縁材料の研磨速度を向上させると共に、研磨速度の被研磨面内のばらつきの指標である面内均一性を向上させることができる。
　前記飽和モノカルボン酸は、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、吉草酸、イソ吉草酸、ピバル酸、ヒドロアンゲリカ酸、カプロン酸、２－メチルペンタン酸、４－メチルペンタン酸、２，３－ジメチルブタン酸、２－エチルブタン酸、２，２－ジメチルブタン酸及び３，３－ジメチルブタン酸からなる群より選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。これにより、凹凸を有していない絶縁材料の研磨速度の向上効果及び面内均一性の向上効果が更に良好に得られる。
　本発明に係るＣＭＰ用研磨液は、ｐＨ調整剤を含有してもよい。
　本発明は、前記ＣＭＰ用研磨液を用いて絶縁材料を研磨する研磨方法を提供する。すなわち、本発明に係る研磨方法は、表面に絶縁材料を有する基板を研磨する研磨方法であって、前記ＣＭＰ用研磨液を用いて前記絶縁材料を研磨する工程を備える。
　このような研磨方法によれば、凹凸を有する絶縁材料に対する優れた段差解消特性を得ることが可能であり、表面に凹凸を有する絶縁材料を研磨する際に、凸部の高い研磨速度と、凸部及び凹部の大きい研磨速度比とを得ることができる。このような研磨方法は、凹凸を有する絶縁材料の研磨に適しており、凹凸を有する絶縁材料の凹凸（段差）を効率よく解消できる。また、本発明に係る研磨方法によれば、凹凸を有していない絶縁材料を良好な研磨速度で研磨できる。
　前記基板の前記表面は、Ｔ字形状又は格子形状の凹部又は凸部を有していてもよい。また、前記基板は、メモリセルを有する半導体基板であってもよい。
　本発明によれば、凹凸を有する絶縁材料に対する優れた段差解消特性を得ることが可能であり、表面に凹凸を有する絶縁材料を研磨する際に、凸部の高い研磨速度と、凸部及び凹部の大きい研磨速度比とを得ることができる。これにより、表面に凹凸を有する絶縁材料を備える基板の前記絶縁材料を研磨する際に、凸部を優先的に研磨して平坦性に優れた基板を得ることができる。また、本発明によれば、凹凸を有していない絶縁材料を良好な研磨速度で研磨できる。
　本発明によれば、絶縁材料の研磨へのＣＭＰ用研磨液の使用を提供可能であり、特に、凹凸を有する絶縁材料の研磨へのＣＭＰ用研磨液の使用を提供できる。本発明によれば、半導体材料（例えば半導体基板）の研磨へのＣＭＰ用研磨液の使用を提供できる。本発明によれば、Ｔ字形状又は格子形状の凹部又は凸部を有する表面の研磨へのＣＭＰ用研磨液の使用を提供できる。本発明によれば、メモリセルを有する半導体基板の研磨へのＣＭＰ用研磨液の使用を提供できる。
絶縁材料が研磨されて基板にシャロー・トレンチ分離構造が形成される過程を示す模式断面図である。 研磨特性の評価基板を示す模式断面図である。
　以下、本発明の実施形態に係るＣＭＰ用研磨液、及び、前記ＣＭＰ用研磨液を用いた研磨方法について説明する。
＜定義＞
　本明細書において、「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の作用が達成されれば、本用語に含まれる。
　本明細書において、「～」を用いて示された数値範囲は、「～」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。
　本明細書において、組成物中の各成分の量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。
　本明細書において、「研磨速度（Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ　Ｒａｔｅ）」とは、単位時間当たりに材料が除去される速度（除去速度＝Ｒｅｍｏｖａｌ　Ｒａｔｅ）を意味する。
　本明細書において、「材料Ａを材料Ｂに対して選択的に除去する」とは、材料Ａが材料Ｂよりも優先的に除去されることを意味する。より具体的には、材料Ａ及び材料Ｂが混在する場合において、材料Ａが材料Ｂよりも優先的に除去されることを意味する。
　本明細書において、「本実施形態」との語句には、第一実施形態及び第二実施形態が包含される。
＜ＣＭＰ用研磨液＞
　本実施形態に係るＣＭＰ用研磨液は、砥粒（研磨粒子）と、添加剤と、水とを含有する。本実施形態に係るＣＭＰ用研磨液は、特定の形状を有する粒子を砥粒として使用し、特定の化学構造を有する化合物を添加剤として使用することを特徴とする。
　本実施形態に係るＣＭＰ用研磨液は、絶縁材料を研磨するためのＣＭＰ用研磨液である。第一実施形態に係るＣＭＰ用研磨液は、下記条件（Ａ）及び（Ｂ）を満たす酸化セリウム粒子と、下記一般式（１）で表される４－ピロン系化合物と、水と、を含有する。第二実施形態に係るＣＭＰ用研磨液は、下記条件（Ａ）及び（Ｂ）を満たす酸化セリウム粒子と、下記一般式（１）で表される４－ピロン系化合物と、芳香環及びポリオキシアルキレン鎖を有する高分子化合物（芳香族ポリオキシアルキレン化合物）と、陽イオン性ポリマと、水と、を含有する。
　条件（Ａ）：前記酸化セリウム粒子の平均粒子径Ｒが５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。
　条件（Ｂ）：前記酸化セリウム粒子が前記平均粒子径Ｒを有する真球状の粒子であるとしたときの当該真球状の粒子の比表面積Ｓ１と、ＢＥＴ法により測定される前記酸化セリウム粒子の比表面積Ｓ２とにより与えられる真球度Ｓ２／Ｓ１が３．１５以下である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 ［式中、Ｘ１１、Ｘ１２及びＸ１３は、それぞれ独立に水素原子又は１価の置換基である。］
　本実施形態に係るＣＭＰ用研磨液によれば、凹凸を有する絶縁材料に対する優れた段差解消特性を得ることが可能であり、表面に凹凸を有する絶縁材料を研磨する際に、凸部の高い研磨速度と、凸部及び凹部の大きい研磨速度比とを得ることができる。これにより、表面に凹凸を有する絶縁材料を備える基板の前記絶縁材料を研磨する際に、凸部を優先的に研磨して平坦性に優れた基板を得ることができる。また、第二実施形態に係るＣＭＰ用研磨液によれば、ストッパ材料の高いストップ性を得ることができる。このようなＣＭＰ用研磨液は、ストッパ材料を含むストッパを用いて、凹凸を有する絶縁材料を研磨することに適している。
　本実施形態によれば、絶縁材料の研磨へのＣＭＰ用研磨液の使用を提供可能であり、特に、凹凸を有する絶縁材料の研磨へのＣＭＰ用研磨液の使用を提供できる。本実施形態によれば、ストッパ材料を含むストッパを用いる絶縁材料の研磨へのＣＭＰ用研磨液の使用を提供できる。本実施形態によれば、ポリシリコンを含むストッパを用いる絶縁材料の研磨へのＣＭＰ用研磨液の使用を提供できる。本実施形態によれば、例えば、ポリシリコンをストッパ材料とする、フラッシュメモリのＳＴＩ構造の作製等へのＣＭＰ用研磨液の使用を提供できる。
　以下、本実施形態に係るＣＭＰ用研磨液に使用する各成分等について説明する。
（砥粒）
　砥粒としては、酸化セリウム粒子を用いる。酸化セリウム粒子を砥粒として用いるＣＭＰ用研磨液は、被研磨面に生じる研磨傷が比較的少ないという特長を有する。
　本実施形態に係るＣＭＰ用研磨液において用いる砥粒は、下記条件（Ａ）及び（Ｂ）を満たす酸化セリウム粒子である。このような砥粒を用いることにより、優れた段差解消特性を得ることができる。
　条件（Ａ）：前記酸化セリウム粒子の平均粒子径Ｒが５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。
　条件（Ｂ）：前記酸化セリウム粒子が前記平均粒子径Ｒを有する真球状の粒子であるとしたときの当該真球状の粒子の比表面積Ｓ１と、ＢＥＴ法により測定される前記酸化セリウム粒子の比表面積Ｓ２とにより与えられる真球度Ｓ２／Ｓ１が３．１５以下である。
［条件（Ａ）：平均粒子径Ｒ］
　平均粒子径Ｒは、例えば、ＢＥＣＫＭＡＮＣＯＵＬＴＥＲ社製のサブミクロン粒子アナライザー「Ｎ５」の単分散モードでの測定により得られるものである。例えば、ＢＥＣＫＭＡＮＣＯＵＬＴＥＲ社製のサブミクロン粒子アナライザー「Ｎ５」から得られるＩｎｔｅｎｓｉｔｙ（信号の強さ）が１．０Ｅ＋４～１．０Ｅ＋６の範囲となるように調整（水により希釈）して得られた酸化セリウム粒子の水分散液を用いて２４０秒の測定を行い、得られた結果を平均粒子径Ｒとして用いることができる。
　平均粒子径Ｒは、優れた段差解消特性を得る観点から、前記の通り５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。また、平均粒子径Ｒが３００ｎｍ以下であると、研磨傷の発生を容易に低いレベルに抑えることができる。平均粒子径Ｒの下限は、絶縁材料の高い研磨速度が得られやすい観点から、６０ｎｍ以上が好ましく、７０ｎｍ以上がより好ましく、８０ｎｍ以上が更に好ましく、９０ｎｍ以上が特に好ましく、１００ｎｍ以上が極めて好ましく、１２０ｎｍ以上が非常に好ましく、１３０ｎｍ以上がより一層好ましい。平均粒子径Ｒの上限は、砥粒の凝集又は研磨傷の発生頻度を低減する観点から、２８０ｎｍ以下が好ましく、２６０ｎｍ以下がより好ましく、２５０ｎｍ以下が更に好ましく、２２０ｎｍ以下が特に好ましく、２００ｎｍ以下が極めて好ましく、１８０ｎｍ以下が非常に好ましく、１５０ｎｍ以下がより一層好ましい。
［条件（Ｂ）：真球度Ｓ２／Ｓ１］
　本実施形態において、前記酸化セリウム粒子が前記平均粒子径Ｒを有する真球状の粒子であるとしたときの当該真球状の粒子の比表面積Ｓ１と、ＢＥＴ法により測定される前記酸化セリウム粒子の比表面積Ｓ２とにより与えられる真球度Ｓ２／Ｓ１は３．１５以下である。換言すれば、前記条件（Ａ）の平均粒子径Ｒを有し、かつ、完全球形であるとしたときの仮想酸化セリウム粒子（仮想球状粒子）の比表面積Ｓ１を、ＢＥＴ法により測定される比表面積Ｓ２で割った値（Ｓ２／Ｓ１：真球度）は３．１５以下である。これらの場合、凸部及び凹部の研磨速度比を充分に大きくできる。
　平均粒子径Ｒを有する真球状の粒子の比表面積Ｓ１［ｍ２／ｇ］は、平均粒子径Ｒ［ｍ］及び酸化セリウムの密度ｄ［ｇ／ｍ３］に基づき、４π（Ｒ／２）２／（（４／３）π（Ｒ／２）３×ｄ）より求められる。ここで、酸化セリウムの密度ｄとしては、例えば７．２×１０６［ｇ／ｍ３］を採用できる。
　比表面積Ｓ２は、ＢＥＴ法により実際に測定される粒子の比表面積（単位質量あたりの表面積）の測定値である。ＢＥＴ法では、吸着質（例えば、窒素等の不活性気体）を低温で固体粒子表面に物理吸着させ、吸着質の分子断面積及び吸着量から比表面積を見積もることができる。
　具体的には、下記の手順により比表面積Ｓ２を測定することができる。まず、酸化セリウム粒子の水分散液（酸化セリウム粒子の含有量：５質量％前後）１００ｇを乾燥機に入れた後、１５０℃にて乾燥して酸化セリウム粒子を得る。得られた酸化セリウム粒子約０．４ｇをＢＥＴ比表面積測定装置の測定セルに入れた後、１５０℃で６０分間、真空脱気する。ＢＥＴ比表面積測定装置としては、例えば、ガス吸着式比表面積・細孔分布測定装置であるＮＯＶＡ－１２００（ユアサアイオニクス株式会社製）を用いることができる。この場合、吸着ガスとして窒素ガスを用いる定容法で測定し、「Ａｒｅａ」として得られる値をＢＥＴ比表面積として得ることができる。前記測定を２回行い、その平均値を比表面積Ｓ２として求めることができる。
　ＢＥＴ理論によれば、吸着平衡圧Ｐにおいて分子層物理吸着量ｖは次式（２）で示される。
　ｖ＝ｖｍｃＰ／（Ｐｓ－Ｐ）（１－（Ｐ／Ｐｓ）＋ｃ（Ｐ／Ｐｓ））　・・・（２）
［Ｐｓは、測定温度における吸着質気体の飽和蒸気圧であり、ｖｍは、単分子層吸着量（ｍｏｌ／ｇ）であり、ｃは、定数である。］
　式（２）を変形すると、次式（３）が得られる。
　Ｐ／ｖ（Ｐｓ－Ｐ）＝１／ｖｍｃ＋（ｃ－１）／ｖｍｃ・Ｐ／Ｐｓ　・・・（３）
　式（３）より、Ｐ／ｖ（Ｐｓ－Ｐ）を相対圧力Ｐ／Ｐｓに対してプロットすることにより直線が得られる。例えば、０．１、０．２及び０．３の３点の相対圧力においてＰ／ｖ（Ｐｓ－Ｐ）を測定した後、３点をプロットして直線を得る。得られた直線の傾き及び切片からｖｍを求めた後、ｖｍに窒素分子の占有面積［ｍ２］及びアボガドロ数［個／ｍｏｌ］を掛けたものが比表面積となる。粉体に含まれる粒子の単位質量あたりの表面積の総和が比表面積である。
　そして、ＢＥＴ法により測定された酸化セリウム粒子の比表面積の測定値Ｓ２を真球状の仮想酸化セリウム粒子の比表面積の理論値Ｓ１で割った値Ｓ２／Ｓ１を真球度として求める。
　真球度Ｓ２／Ｓ１の上限は、優れた段差解消特性を得る観点から、前記の通り３．１５以下である。真球度Ｓ２／Ｓ１の上限は、更に優れた段差解消特性を得る観点から、３．１０以下が好ましく、３．０５以下がより好ましく、２．９８以下が更に好ましく、２．９０以下が特に好ましい。真球度Ｓ２／Ｓ１の下限は、１．００以上が好ましく、１．５０以上がより好ましい。
　ＣＭＰ用研磨液中における酸化セリウム粒子のゼータ電位は、正である（０ｍＶを超える）ことが好ましい。これにより、酸化セリウム粒子と絶縁材料との電気的な引力が働くことから、酸化セリウム粒子が絶縁材料に更に効率よく接近することができる。そのため、更に効率よく研磨が進行することから、絶縁材料の高い研磨速度を容易に得ることができる。特に、ある程度小さい粒子径の粒子を用いる場合であっても、絶縁材料の高い研磨速度を容易に得ることができる。本実施形態における砥粒のゼータ電位の下限は、絶縁材料の更に高い研磨速度を容易に得る観点から、１ｍＶ以上がより好ましく、５ｍＶ以上が更に好ましく、１０ｍＶ以上が特に好ましく、１５ｍＶ以上が極めて好ましい。第二実施形態における砥粒のゼータ電位の下限は、絶縁材料の更に高い研磨速度を容易に得る観点から、２０ｍＶ以上が非常に好ましく、３０ｍＶ以上がより一層好ましい。砥粒のゼータ電位の上限は、特に制限はないが、例えば１００ｍＶである。
　前記ゼータ電位は、一般的には、電気泳動方式を用いた装置により測定される。例えば、ゼータサイザー３０００ＨＳＡ（マルバーン社製）、ＤｅｌｓａＮａｎｏＣ（ＢＥＣＫＭＡＮＣＯＵＬＴＥＲ社製）等の装置によりゼータ電位を測定することができる。
　条件（Ａ）及び（Ｂ）を満たす酸化セリウム粒子の含有量の下限は、絶縁材料の更に高い研磨速度を得る観点から、ＣＭＰ用研磨液の全質量を基準として、０．０５質量％以上が好ましく、０．０７５質量％以上がより好ましく、０．１０質量％以上が更に好ましく、０．１５質量％以上が特に好ましく、０．２０質量％以上が極めて好ましく、０．２５質量％以上が非常に好ましい。前記酸化セリウム粒子の含有量の上限は、砥粒の凝集又は研磨傷の発生頻度を低減する観点から、ＣＭＰ用研磨液の全質量を基準として、１０質量％以下が好ましく、７質量％以下がより好ましく、５質量％以下が更に好ましく、３質量％以下が特に好ましく、２質量％以下が極めて好ましく、１質量％以下が非常に好ましい。
　本実施形態に係るＣＭＰ用研磨液は、砥粒として、酸化セリウム粒子と他の粒子とを併用してもよい。このような粒子の構成材料としては、シリカ、アルミナ、ジルコニア等の酸化物、セリウム等の水酸化物、樹脂などが挙げられる。これらの粒子は、一種類を単独で用いてもよく、二種類以上を併用してもよい。
　砥粒の含有量の下限は、絶縁材料の更に高い研磨速度を得る観点から、ＣＭＰ用研磨液の全質量を基準として、０．０５質量％以上が好ましく、０．０７５質量％以上がより好ましく、０．１０質量％以上が更に好ましく、０．１５質量％以上が特に好ましく、０．２０質量％以上が極めて好ましく、０．２５質量％以上が非常に好ましい。砥粒の含有量の上限は、砥粒の凝集又は研磨傷の発生頻度を低減する観点から、ＣＭＰ用研磨液の全質量を基準として、１０質量％以下が好ましく、７質量％以下がより好ましく、５質量％以下が更に好ましく、３質量％以下が特に好ましく、２質量％以下が極めて好ましく、１質量％以下が非常に好ましい。
　条件（Ａ）及び（Ｂ）を満たす酸化セリウム粒子の含有量は、砥粒の全質量を基準として、５０質量％以上が好ましく、６０質量％以上がより好ましく、７０質量％以上が更に好ましく、８０質量％以上が特に好ましく、９０質量％以上が極めて好ましく、９５質量％以上が非常に好ましく、９８質量％以上がより一層好ましく、９９質量％以上が更に好ましい。砥粒は、実質的に、条件（Ａ）及び（Ｂ）を満たす酸化セリウム粒子からなる（実質的に、砥粒の全てが、条件（Ａ）及び（Ｂ）を満たす酸化セリウム粒子である）ことが特に好ましい。
（第一の添加剤：４－ピロン系化合物）
　本実施形態に係るＣＭＰ用研磨液は、第一の添加剤として、下記一般式（１）で表される４－ピロン系化合物を含有する。第一の添加剤は、一種類を単独で用いてもよく、二種類以上を併用してもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 ［式中、Ｘ１１、Ｘ１２及びＸ１３は、それぞれ独立に水素原子又は１価の置換基である。］
　前記４－ピロン系化合物と前記酸化セリウム粒子とを併用することにより、効果的に優れた段差解消特性が得られる。かかる効果が奏される要因は必ずしも明らかではないが、本発明者は以下のように推測している。まず、上述のとおり、真球度Ｓ２／Ｓ１が小さい粒子では、形状が真球に近くない粒子と比較して、被研磨面へ接触できる粒子の数が多くなることから、砥粒と絶縁材料の表面との化学的結合箇所が多くなると推測される。このように砥粒と絶縁材料との結合箇所が多い状態において、上述した特定構造を有する４－ピロン系化合物を添加剤として使用することで、砥粒と絶縁材料との相互作用が大きくなる。これにより、研磨時に、凹部と比べて高い荷重がかかる（強い摩擦力がかかる）凸部の研磨が効率的に進行すると推測される。このように砥粒と絶縁材料との結合箇所が多い状態において４－ピロン系化合物の影響で砥粒と絶縁材料との相互作用が大きいことから摩擦力が凸部にかかりやすいのに対し、凹部、及び、段差が小さくなってきた場合の絶縁材料の平坦面等にかかる摩擦力は、凸部にかかる摩擦力と比べて弱いため、前記凹部及び前記平坦面の研磨は比較的進行しないと推測される。
　本発明者らは、種々の有機化合物を添加剤として使用して研磨液を多数調製した上で、研磨液に含まれる砥粒の凝集の有無を調べるために経時的に粒子径の測定を行った。その結果、本発明者らは、有機化合物の中でも前記４－ピロン系化合物を添加剤として研磨液が含有すると、上述の効果に加えて砥粒の凝集を抑制できるという効果が奏されることを見出した。このような４－ピロン系化合物は、砥粒と絶縁材料との相互作用を大きくし得る添加剤であるにもかかわらず、砥粒同士の静電的反発力等の反発力を弱める効果がないため、砥粒の凝集を抑制することができると考えられる。
　本実施形態の４－ピロン系化合物は、少なくともカルボニル基の炭素原子に隣接している炭素原子にヒドロキシ基が結合した構造を有する。ここで、「４－ピロン系化合物」とは、オキシ基及びカルボニル基が含まれると共に、オキシ基に対してカルボニル基が４位に位置している６員環（γ－ピロン環）構造を有する複素環式化合物である。本実施形態の４－ピロン系化合物は、このγ－ピロン環におけるカルボニル基に隣接している炭素原子にヒドロキシ基が結合しており、それ以外の炭素原子には、水素原子以外の置換基が置換していてもよい。
　前記１価の置換基としては、アルデヒド基、ヒドロキシ基（水酸基）、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、臭素原子、塩素原子、ヨウ素原子、フッ素原子、ニトロ基、ヒドラジン基、アルキル基（ＯＨ、ＣＯＯＨ、Ｂｒ、Ｃｌ、Ｉ又はＮＯ２で置換されていてもよい。ヒドロキシアルキル基等）、アリール基、アルケニル基等が挙げられる。アルキル基の炭素数は、例えば１～８である。アリール基の炭素数は、例えば６～１２である。アルケニル基の炭素数は、例えば１～８である。１価の置換基としては、メチル基、エチル基、ヒドロキシメチル基が好ましい。
　Ｘ１１、Ｘ１２及びＸ１３として１価の置換基を有する場合、１価の置換基は、合成が簡易である観点から、オキシ基に隣接する炭素原子に結合していることが好ましく、すなわち、Ｘ１１及びＸ１２の少なくとも一方が１価の置換基であることが好ましい。また、砥粒の研磨能力の向上効果が得られやすい観点から、Ｘ１１、Ｘ１２及びＸ１３のうち少なくとも２つが水素原子であることが好ましく、Ｘ１１、Ｘ１２及びＸ１３のうち２つが水素原子であることがより好ましい。
　第一の添加剤としては、更に優れた段差解消特性を得る観点から、３－ヒドロキシ－２－メチル－４－ピロン（別名：３－ヒドロキシ－２－メチル－４Ｈ－ピラン－４－オン又はマルトール）、５－ヒドロキシ－２－（ヒドロキシメチル）－４－ピロン（別名：５－ヒドロキシ－２－（ヒドロキシメチル）－４Ｈ－ピラン－４－オン）、及び、２－エチル－３－ヒドロキシ－４－ピロン（別名：２－エチル－３－ヒドロキシ－４Ｈ－ピラン－４－オン）からなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物が好ましく、３－ヒドロキシ－２－メチル－４－ピロン及び５－ヒドロキシ－２－（ヒドロキシメチル）－４－ピロンからなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物がより好ましい。これらの化合物は、一種類を単独で用いてもよく、二種類以上を併用してもよい。これらの化合物を二種以上組み合わせて含むと、凹凸を有していない絶縁材料の研磨速度を更に向上させる効果、及び、面内均一性を向上させる効果を得ることができる。
　第一の添加剤は、水溶性であることが好ましい。水への溶解度が高い化合物を使用することで、所望の量の第一の添加剤を良好に研磨液中に溶解させることが可能であり、研磨速度の向上効果、及び、砥粒の凝集の抑制効果をより一層高水準に得ることができる。常温（２５℃）の水１００ｇに対する第一の添加剤の溶解度の下限は、０．００１ｇ以上が好ましく、０．００５ｇ以上がより好ましく、０．０１ｇ以上が更に好ましく、０．０５ｇ以上が特に好ましい。なお、溶解度の上限は特に制限はない。
　第一の添加剤の含有量の下限は、ＣＭＰ用研磨液の全質量を基準として、０．００１質量％以上が好ましく、０．００５質量％以上がより好ましく、０．０１質量％以上が更に好ましく、０．０１５質量％以上が特に好ましい。第一の添加剤の含有量が０．００１質量％以上であると、０．００１質量％未満の場合と比較して安定した研磨速度を達成しやすい。第一の添加剤の含有量の上限は、ＣＭＰ用研磨液の全質量を基準として、５質量％以下が好ましく、３質量％以下がより好ましく、１質量％以下が更に好ましく、０．５０質量％以下が特に好ましく、０．３０質量％以下が極めて好ましく、０．２０質量％以下が非常に好ましく、０．１０質量％以下がより一層好ましい。第一の添加剤の含有量が５質量％以下であると、５質量％を超える場合と比較して砥粒の凝集を抑制しやすく、絶縁材料の高い研磨速度を達成しやすい。
（第二の添加剤：芳香族ポリオキシアルキレン化合物）
　芳香族ポリオキシアルキレン化合物は、例えば、ストッパ材料の研磨速度が過度に高くなることを抑制する効果がある。この効果が生じる理由は、芳香族ポリオキシアルキレン化合物がストッパ材料を被覆することにより、ストッパ材料の研磨が抑制されるものと推測される。このような効果は、ストッパ材料がポリシリコンである場合により顕著に得られる。
　芳香族ポリオキシアルキレン化合物は、芳香環を有する置換基をポリオキシアルキレンの末端に導入した化合物である。芳香環は、ポリオキシアルキレン鎖に直接結合していてもよく、直接結合していなくてもよい。芳香環は、単環であってもよく、多環であってもよい。また、芳香族ポリオキシアルキレン化合物は、芳香環を有する置換基を介して複数のポリオキシアルキレン鎖が結合する構造を有していてもよい。ポリオキシアルキレン鎖は、合成が簡易である観点から、ポリオキシエチレン鎖、ポリオキシプロピレン鎖、ポリオキシエチレン－ポリオキシプロピレン鎖が好ましい。ポリオキシアルキレン鎖の構造単位数（オキシアルキレン構造の構造単位数）は、ストッパ材料を効率よく被覆する観点から、１５以上が好ましい。
　芳香環を有する置換基としては、芳香環が芳香族ポリオキシアルキレン化合物の末端に位置する場合、アリール基等が挙げられる。アリール基としては、フェニル基、ベンジル基、トリル基、キシリル基等の単環芳香族基；ナフチル基等の多環芳香族などが挙げられ、これらの芳香族基は置換基を更に有していてもよい。芳香族基に導入される置換基としては、アルキル基、ビニル基、アリル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、ハロゲノ基、ヒドロキシ基、カルボニル基、ニトロ基、アミノ基、スチレン基、芳香族基等が挙げられ、ストッパ材料を効率よく被覆する観点から、アルキル基及びスチレン基が好ましい。
　芳香環を有する置換基としては、芳香環が芳香族ポリオキシアルキレン化合物の主鎖中に位置する場合、アリーレン基等が挙げられる。アリーレン基としては、フェニレン基、トリレン基、キシリレン基等の単環芳香族基；ナフチレン基等の多環芳香族などが挙げられ、これらの芳香族基は置換基を更に有していてもよい。芳香族基に導入される置換基としては、アルキル基、ビニル基、アリル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、ハロゲノ基、ヒドロキシ基、カルボニル基、ニトロ基、アミノ基、スチレン基、芳香族基等が挙げられる。
　芳香族ポリオキシアルキレン化合物は、ストッパ材料を効率よく被覆する観点から、下記一般式（Ｉ）又は一般式（ＩＩ）で表される化合物であることが好ましい。
　　Ｒ１１-Ｏ-（Ｒ１２-Ｏ）ｍ-Ｈ　　…（Ｉ）
［式（Ｉ）中、Ｒ１１は、置換基を有していてもよいアリール基を表し、Ｒ１２は、置換基を有していてもよい炭素数１～５のアルキレン基を表し、ｍは、１５以上の整数を表す。］
　　Ｈ-（Ｏ-Ｒ２３）ｎ１-Ｏ-Ｒ２１-Ｒ２５-Ｒ２２-Ｏ-（Ｒ２４-Ｏ）ｎ２-Ｈ　　…（ＩＩ）
［式（ＩＩ）中、Ｒ２１及びＲ２２は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよいアリーレン基を表し、Ｒ２３、Ｒ２４及びＲ２５は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数１～５のアルキレン基を表し、ｎ１及びｎ２は、それぞれ独立に１５以上の整数を表す。］
　ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性が更に向上する観点から、式（Ｉ）又は式（ＩＩ）は下記条件の少なくとも一つを満たすことが好ましい。
　・Ｒ１１としては、芳香環を有する置換基として例示した前記のアリール基が好ましく、スチレン基又はアルキル基が置換基として導入されたフェニル基がより好ましい。
　・Ｒ２１及びＲ２２としては、芳香環を有する置換基として例示した前記のアリーレン基が好ましい。
　・Ｒ１２、Ｒ２３、Ｒ２４及びＲ２５としては、エチレン基、ｎ－プロピレン基が好ましい。
　・ｍは、１５以上が好ましく、３０以上がより好ましい。
　・ｍは、２００００以下が好ましく、１００００以下がより好ましく、５０００以下が更に好ましく、１０００以下が特に好ましい。
　・ｎ１及びｎ２は、１５以上が好ましく、３０以上がより好ましい。
　・ｎ１及びｎ２は、２００００以下が好ましく、１００００以下がより好ましく、５０００以下が更に好ましく、１０００以下が特に好ましい。
　式（Ｉ）で表される芳香族ポリオキシアルキレン化合物としては、ポリオキシアルキレンフェニルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシアルキレンスチレン化フェニルエーテル、ポリオキシアルキレンクミルフェニルエーテル、ポリオキシアルキレンベンジルエーテル等が挙げられる。具体的には、式（Ｉ）で表される芳香族ポリオキシアルキレン化合物としては、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル（例えば、第一工業製薬株式会社製、エマルジットシリーズ）、ポリオキシエチレンノニルプロペニルフェニルエーテル（例えば、第一工業製薬株式会社製、アクアロンＲＮシリーズ）、ポリオキシエチレンフェニルエーテル、ポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテル（例えば、花王株式会社製、エマルゲンＡ－５００；第一工業製薬株式会社製、ノイゲンＥＡ－７シリーズ）、ポリオキシプロピレンフェニルエーテル、ポリオキシエチレンクミルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンベンジルエーテル等が挙げられる。式（ＩＩ）で表される芳香族ポリオキシアルキレン化合物としては、２，２－ビス（４－ポリオキシエチレンオキシフェニル）プロパン等が挙げられる。
　芳香族ポリオキシアルキレン化合物は、研磨選択性及び平坦性等の研磨特性を調整する目的で、一種類単独で又は二種類以上を組み合わせて使用することができる。
　芳香族ポリオキシアルキレン化合物の重量平均分子量の下限は、研磨選択性に更に優れる観点から、１０００以上が好ましく、１５００以上がより好ましく、２０００以上が更に好ましく、４０００以上が特に好ましい。芳香族ポリオキシアルキレン化合物の重量平均分子量の上限は、研磨選択性に更に優れる観点から、１００００００以下が好ましく、５０００００以下がより好ましく、２５００００以下が更に好ましく、１０００００以下が特に好ましく、５００００以下が極めて好ましく、１００００以下が非常に好ましく、８０００以下がより一層好ましく、５０００以下が更に好ましい。
　なお、芳香族ポリオキシアルキレン化合物の重量平均分子量は、例えば、標準ポリスチレンの検量線を用いてゲルパーミエーションクロマトグラフィー法（ＧＰＣ）により下記の条件で測定することができる。
　使用機器：日立Ｌ－６０００型〔株式会社日立製作所製〕
　カラム：ゲルパックＧＬ－Ｒ４２０＋ゲルパックＧＬ－Ｒ４３０＋ゲルパックＧＬ－Ｒ４４０〔日立化成株式会社製　商品名、計３本〕
　溶離液：テトラヒドロフラン
　測定温度：４０℃
　流量：１．７５ｍＬ／ｍｉｎ
　検出器：Ｌ－３３００ＲＩ〔株式会社日立製作所製〕
　芳香族ポリオキシアルキレン化合物の含有量は、ＣＭＰ用研磨液の全質量を基準として、０．０１質量％以上が好ましい。これにより、ストッパ材料の研磨速度を更に抑制することができる。同様の観点で、芳香族ポリオキシアルキレン化合物の含有量の下限は、ＣＭＰ用研磨液の全質量を基準として、０．０５質量％以上がより好ましく、０．１０質量％以上が更に好ましく、０．２０質量％以上が特に好ましく、０．２５質量％以上が極めて好ましい。芳香族ポリオキシアルキレン化合物の含有量の上限は、特に制限はないが、安定性及び生産性に優れる観点から、ＣＭＰ用研磨液の全質量を基準として、１０質量％以下が好ましく、５質量％以下がより好ましく、３質量％以下が更に好ましく、２質量％以下が特に好ましく、１質量％以下が極めて好ましく、０．７質量％以下が非常に好ましく、０．５質量％以下がより一層好ましい。
（第三の添加剤：陽イオン性ポリマ）
　本実施形態に係るＣＭＰ用研磨液は、前記第一の添加剤（４－ピロン系化合物）及び前記第二の添加剤（芳香族ポリオキシアルキレン化合物）の他に、第三の添加剤として陽イオン性ポリマを含有することができる。すなわち、第三の添加剤としては、前記第一の添加剤又は前記第二の添加剤に該当する化合物を除く。本実施形態に係るＣＭＰ用研磨液は、前記第二の添加剤及び第三の添加剤の少なくとも一方を含有することができる。
　「陽イオン性ポリマ」とは、カチオン基、又は、カチオン基にイオン化され得る基を主鎖又は側鎖に有するポリマとして定義される。カチオン基としては、アミノ基、イミノ基、シアノ基等が挙げられる。
　陽イオン性ポリマは、芳香族ポリオキシアルキレン化合物と併用することにより、ストッパ材料の研磨速度が過度に高くなることを更に抑制する効果がある。また、陽イオン性ポリマは、芳香族ポリオキシアルキレン化合物がストッパ材料に加えて絶縁材料を過度に被覆することにより絶縁材料の研磨速度が低下することを抑制可能であり、絶縁材料の研磨速度を更に向上させる効果もある。そのため、芳香族ポリオキシアルキレン化合物と陽イオン性ポリマとを併用した場合、陽イオン性ポリマが芳香族ポリオキシアルキレン化合物と相互作用することにより、ストッパ材料の研磨速度を更に抑制することができると共に、絶縁材料の研磨速度を更に向上させることができると考えられる。
　陽イオン性ポリマとしては、アリルアミン、ジアリルアミン、ビニルアミン、エチレンイミン及びこれらの誘導体からなる群より選択される少なくとも一種の単量体成分を重合させることにより得られる重合体（アリルアミン重合体、ジアリルアミン重合体、ビニルアミン重合体、エチレンイミン重合体）；キトサン及びキトサン誘導体等の多糖類などが挙げられる。
　アリルアミン重合体は、アリルアミン又はその誘導体を重合させることにより得られる重合体である。アリルアミン誘導体としては、アルコキシカルボニル化アリルアミン、メチルカルボニル化アリルアミン、アミノカルボニル化アリルアミン、尿素化アリルアミン等が挙げられる。
　ジアリルアミン重合体は、ジアリルアミン又はその誘導体を重合させることにより得られる重合体である。ジアリルアミン誘導体としては、メチルジアリルアミン、ジアリルジメチルアンモニウム塩、ジアリルメチルエチルアンモニウム塩、アシル化ジアリルアミン、アミノカルボニル化ジアリルアミン、アルコキシカルボニル化ジアリルアミン、アミノチオカルボニル化ジアリルアミン、ヒドロキシアルキル化ジアリルアミン等が挙げられる。アンモニウム塩としては、アンモニウムクロリド、アンモニウムアルキルサルフェイト（例えばアンモニウムエチルサルフェイト）等が挙げられる。
　ビニルアミン重合体は、ビニルアミン又はその誘導体を重合させることにより得られる重合体である。ビニルアミン誘導体としては、アルキル化ビニルアミン、アミド化ビニルアミン、エチレンオキサイド化ビニルアミン、プロピレンオキサイド化ビニルアミン、アルコキシ化ビニルアミン、カルボキシメチル化ビニルアミン、アシル化ビニルアミン、尿素化ビニルアミン等が挙げられる。
　エチレンイミン重合体は、エチレンイミン又はその誘導体を重合させることにより得られる重合体である。エチレンイミン誘導体としては、アミノエチル化アクリル重合体、アルキル化エチレンイミン、尿素化エチレンイミン、プロピレンオキサイド化エチレンイミン等が挙げられる。
　陽イオン性ポリマは、アリルアミン、ジアリルアミン、ビニルアミン、エチレンイミン及びこれらの誘導体以外の単量体成分由来の構造単位を有していてもよい。陽イオン性ポリマは、例えば、アクリルアミド、ジメチルアクリルアミド、ジエチルアクリルアミド、ヒドロキシエチルアクリルアミド、アクリル酸、アクリル酸メチル、メタクリル酸、マレイン酸又は二酸化硫黄等に由来する構造単位を有していてもよい。
　陽イオン性ポリマは、アリルアミン、ジアリルアミン、ビニルアミン又はエチレンイミンの単独重合体（ポリアリルアミン、ポリジアリルアミン、ポリビニルアミン又はポリエチレンイミン）であってもよく、アリルアミン、ジアリルアミン、ビニルアミン、エチレンイミン又はこれらの誘導体由来の構造単位を有する共重合体であってもよい。共重合体において構造単位の配列は任意である。例えば、（ａ）それぞれ同種の構造単位が連続したブロック共重合の形態、（ｂ）構造単位Ａ及び構造単位Ｂが特に秩序なく配列したランダム共重合の形態、（ｃ）構造単位Ａ及び構造単位Ｂが交互に配列した交互共重合の形態等の任意の形態をとり得る。
　前記共重合体としては、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性を更に向上させる観点から、アクリルアミドを単量体成分として含む組成物を重合させて得られる共重合体が好ましく、ジアリルジメチルアンモニウム塩とアクリルアミドとを単量体成分として含む組成物を重合させて得られる共重合体がより好ましく、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド・アクリルアミド共重合体が更に好ましい。
　前記陽イオン性ポリマの中でも、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性を更に向上させる観点、及び、絶縁材料の研磨速度を更に向上させる観点から、アリルアミン重合体、ジアリルアミン重合体、ビニルアミン重合体等のアミンポリマが好ましく、ポリアリルアミン、ジアリルジメチルアンモニウムクロリドがより好ましい。陽イオン性ポリマは、研磨選択性及び平坦性等の研磨特性を調整する目的で、一種類単独で又は二種類以上を組み合わせて使用することができる。
　陽イオン性ポリマの重量平均分子量の下限は、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性を更に向上させる観点から、１００以上が好ましく、３００以上がより好ましく、５００以上が更に好ましく、１０００以上が特に好ましく、１５００以上が極めて好ましい。陽イオン性ポリマの重量平均分子量の上限は、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性を更に向上させる観点から、１００００００以下が好ましく、６０００００以下がより好ましく、３０００００以下が更に好ましく、２０００００以下が特に好ましい。なお、陽イオン性ポリマの重量平均分子量は、第二の添加剤の重量平均分子量と同様の方法により測定することができる。
　陽イオン性ポリマの含有量の下限は、研磨選択性及び平坦性を更に向上させる観点から、ＣＭＰ用研磨液の全質量を基準として、０．００００１質量％以上が好ましく、０．００００３質量％以上がより好ましく、０．００００５質量％以上が更に好ましく、０．００００６質量％以上が特に好ましく、０．００００７質量％以上が極めて好ましい。陽イオン性ポリマの含有量の上限は、研磨選択性に更に優れる観点から、ＣＭＰ用研磨液の全質量を基準として、５質量％以下が好ましく、１質量％以下がより好ましく、０．１質量％以下が更に好ましく、０．０１質量％以下が特に好ましく、０．００５質量％以下が極めて好ましく、０．００１質量％以下が非常に好ましく、０．０００５質量％以下がより一層好ましく、０．０００３質量％以下が更に好ましく、０．０００２質量％以下が特に好ましい。陽イオン性ポリマの含有量は、絶縁材料の研磨速度、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性、及び、平坦性を更に向上させる観点から、絶縁材料の作製方法（例えば種類及び膜付け条件）に応じて適宜調整することが好ましい。
（第四の添加剤）
　本実施形態に係るＣＭＰ用研磨液は、第四の添加剤として飽和モノカルボン酸を更に含有することが好ましい。本実施形態に係るＣＭＰ用研磨液は、前記第二の添加剤、前記第三の添加剤及び第四の添加剤からなる群より選ばれる少なくとも一種を含有することができる。第四の添加剤と前記第一の添加剤とを併用することにより、凹凸を有していない絶縁材料（例えば、凹凸を有していないウエハ（ブランケットウエハ）の絶縁材料）を更に良好な研磨速度で研磨できる。一般に、凹凸を有するウエハの研磨では、凸部が優先的に研磨され、研磨が進行するに従って被研磨面が平坦になる。この場合、被研磨面の研磨速度はブランケットウエハの研磨速度に近づく傾向がある。そのため、凹凸を有する絶縁材料の研磨速度だけでなく、凹凸を有していない絶縁材料の研磨速度にも優れる研磨液は、全研磨工程を通じて良好な研磨速度が得られる点で好ましい。また、第四の添加剤と前記第一の添加剤とを併用することにより、凹凸を有する絶縁材料（例えば半導体基板）の更に高い研磨速度を達成しつつ、凹凸を有していない絶縁材料（例えば半導体基板）の研磨速度を向上させると共に、研磨速度の被研磨面内のばらつきの指標である面内均一性を向上させることができる。
　飽和モノカルボン酸の炭素数は、凹凸を有していない絶縁材料（例えば半導体基板）の研磨速度の向上効果及び面内均一性の向上効果が更に良好に得られる観点から、２～６が好ましい。飽和モノカルボン酸としては、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、吉草酸、イソ吉草酸、ピバル酸、ヒドロアンゲリカ酸、カプロン酸、２－メチルペンタン酸、４－メチルペンタン酸、２，３－ジメチルブタン酸、２－エチルブタン酸、２，２－ジメチルブタン酸及び３，３－ジメチルブタン酸からなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物が好ましい。飽和モノカルボン酸の炭素数は、絶縁材料の更に高い研磨速度を得る観点から、３以上がより好ましい。また、水溶性が良好であることから研磨液において使用しやすい観点、及び、安価で入手しやすい観点から、炭素数２又は３の飽和モノカルボン酸が好ましく、具体的には、酢酸、プロピオン酸が好ましい。以上より、研磨速度、水溶性、入手容易性等のバランスをとる点ではプロピオン酸が特に好ましい。飽和モノカルボン酸は、一種類を単独で用いてもよく、二種類以上を併用してもよい。
　第四の添加剤として飽和モノカルボン酸を使用する場合、飽和モノカルボン酸の含有量は、ＣＭＰ用研磨液の全質量を基準として、０．００１～５質量％が好ましい。これにより、凹凸を有していない絶縁材料（例えば半導体基板）の研磨速度の向上効果及び面内均一性の向上効果が更に効率的に得られる。また、飽和モノカルボン酸の含有量の下限は、ＣＭＰ用研磨液の全質量を基準として、０．００１質量％以上が好ましく、０．００５質量％以上がより好ましく、０．０１０質量％以上が更に好ましく、０．０２０質量％以上が特に好ましい。飽和モノカルボン酸の含有量が０．００１質量％以上であると、凹凸を有していない絶縁材料を更に良好な研磨速度で研磨しやすいという飽和モノカルボン酸の効果が得られやすい。飽和モノカルボン酸の含有量の上限は、ＣＭＰ用研磨液の全質量を基準として、５質量％以下が好ましく、３質量％以下がより好ましく、２質量％以下が更に好ましく、１質量％以下が特に好ましく、０．５質量％以下が極めて好ましく、０．１質量％以下が非常に好ましく、０．０５質量％以下がより一層好ましく、０．０３質量％以下が更に好ましい。飽和モノカルボン酸の含有量が５質量％以下であると、５質量％を超える場合と比較して砥粒の凝集を抑制しやすいと共に、高い研磨速度及び良好な面内均一性が達成されやすい。
（水）
　ＣＭＰ用研磨液の調製に用いる水としては、特に制限されるものではないが、脱イオン水、イオン交換水、超純水等が好ましい。なお、必要に応じて、エタノール、アセトン等の極性溶媒などを水と併用してもよい。
（その他の成分）
　本実施形態に係るＣＭＰ用研磨液は、砥粒の分散安定性、被研磨面の平坦性及び／又は被研磨面の研磨速度を更に向上させる観点から、界面活性剤、デキストリン等を含有することができる。界面活性剤としては、イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤等が挙げられ、非イオン性界面活性剤が好ましい。界面活性剤は、一種類を単独で用いてもよく、二種類以上を併用してもよい。
　非イオン性界面活性剤としては、ポリオキシプロピレンポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンエーテル誘導体、ポリオキシプロピレングリセリルエーテル、ポリエチレングリコール、メトキシポリエチレングリコール、アセチレン系ジオールのオキシエチレン付加体等のエーテル型界面活性剤；ソルビタン脂肪酸エステル、グリセロールボレイト脂肪酸エステル等のエステル型界面活性剤；ポリオキシエチレンアルキルアミン等のアミノエーテル型界面活性剤；ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセロールボレイト脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエステル等のエーテルエステル型界面活性剤；脂肪酸アルカノールアミド、ポリオキシエチレン脂肪酸アルカノールアミド等のアルカノールアミド型界面活性剤；アセチレン系ジオールのオキシエチレン付加体；ポリビニルピロリドン；ポリアクリルアミド；ポリジメチルアクリルアミド；ポリビニルアルコールなどが挙げられる。これらは、一種類を単独で用いてもよく、二種類以上を併用してもよい。
　本実施形態に係るＣＭＰ用研磨液は、界面活性剤以外に、所望とする特性に合わせてその他の成分を更に含有していてもよい。このような成分としては、後述するｐＨ調整剤、ｐＨの変動を抑えるためのｐＨ緩衝剤、アミノカルボン酸、環状モノカルボン酸等が挙げられる。これらの成分の含有量は、ＣＭＰ用研磨液による前記効果を過度に低下させない範囲が好ましい。
（ｐＨ）
　ＣＭＰ用研磨液のｐＨの上限は、８．０未満が好ましく、７．０以下がより好ましく、６．０以下が更に好ましく、５．０以下が特に好ましい。ｐＨが８．０未満であると、８．０以上である場合と比較して砥粒の凝集等を抑制しやすいと共に、前記添加剤の添加効果が得られやすい。ＣＭＰ用研磨液のｐＨの下限は、１．５以上が好ましく、２．０以上がより好ましく、２．５以上が更に好ましく、３．０以上が特に好ましい。ｐＨが１．５以上であると、１．５未満の場合と比較して絶縁材料のゼータ電位の絶対値を大きな値に容易に調整することができる。なお、ｐＨは、液温２５℃におけるｐＨと定義する。
　また、ＣＭＰ用研磨液のｐＨを１．５以上８．０未満の範囲内に調整することで、次の２つの効果が容易に得られると考えられる。
　（ａ）プロトン又はヒドロキシアニオンが、添加剤として配合した化合物に作用して当該化合物の化学形態が変化し、基板表面の絶縁材料又はストッパ材料（窒化珪素等）に対する濡れ性及び親和性が向上する。
　（ｂ）砥粒が酸化セリウム粒子であるため、砥粒と絶縁材料との接触効率が向上し、高い研磨速度が達成されやすい。これは、酸化セリウムのゼータ電位の符号が正である場合、絶縁材料のゼータ電位の符号が負であり、両者の間に静電的引力が働くためである。
　ＣＭＰ用研磨液のｐＨは、添加剤として使用する化合物の種類によって変化し得るため、ｐＨを前記の範囲に調整するために添加剤としてｐＨ調整剤を用いてもよい。ｐＨ調整剤としては、特に制限はないが、硝酸、硫酸、塩酸、リン酸、ホウ酸等の酸；水酸化ナトリウム、アンモニア、水酸化カリウム、水酸化カルシウム等の塩基などが挙げられる。前記第四の添加剤（飽和モノカルボン酸）をｐＨ調整剤として用いてもよい。
　本実施形態に係るＣＭＰ用研磨液のｐＨは、ｐＨメータ（例えば、電気化学計器株式会社製の型番ＰＨＬ－４０）で測定することができる。例えば、フタル酸塩ｐＨ緩衝液（ｐＨ４．０１）と中性リン酸塩ｐＨ緩衝液（ｐＨ６．８６）を標準緩衝液として用いてｐＨメータを２点校正した後、ｐＨメータの電極を研磨液に入れて、２分以上経過して安定した後の値を測定する。このとき、標準緩衝液と研磨液の液温は共に２５℃とする。
＜ＣＭＰ用研磨液の調製法及び使用法＞
　ＣＭＰ用研磨液は、（Ａ）通常タイプ、（Ｂ）濃縮タイプ及び（Ｃ）２液タイプに分類でき、タイプによって調製法及び使用法が相違する。（Ａ）通常タイプは、研磨時に希釈等の前処理をせずにそのまま使用できる研磨液である。（Ｂ）濃縮タイプは、保管又は輸送の利便性を考慮し、（Ａ）通常タイプと比較して含有成分を濃縮した研磨液である。（Ｃ）２液タイプは、保管時又は輸送時において、一定の成分を含む液Ａと、他の成分を含む液Ｂとに分けた状態としておき、使用に際してこれらの液を混合して使用する研磨液である。
　（Ａ）通常タイプは、前記特定の化合物を含む添加剤、砥粒、及び、必要に応じてその他の成分を、主な分散媒である水に溶解又は分散させることによって得ることができる。例えば、ＣＭＰ用研磨液の全質量を基準として、含有量０．５質量％の砥粒、及び、含有量０．１質量％の添加剤を含有するＣＭＰ用研磨液１０００ｇを調製するには、ＣＭＰ用研磨液全量に対して砥粒５ｇ、添加剤１ｇとなるように配合量を調整すればよい。
　（Ｂ）濃縮タイプは、使用直前に、含有成分の含有量が所望の含有量に調整されるように水で希釈される。希釈後、（Ａ）通常タイプと同程度の液状特性（ｐＨ、砥粒の粒子径等）及び研磨特性（絶縁材料の研磨速度、窒化珪素との選択比等）を再現できるまで、任意の時間にわたって攪拌及び／又は砥粒の分散処理を行ってもよい。（Ｂ）濃縮タイプでは、濃縮の度合いに応じて容積が小さくなるため、保管及び輸送にかかるコストを減らすことができる。
　濃縮倍率は、１．５倍以上が好ましく、２倍以上がより好ましく、３倍以上が更に好ましく、５倍以上が特に好ましい。濃縮倍率が１．５倍以上であると、１．５倍未満の場合と比較して保管及び輸送に関するメリットを得ることができる。濃縮倍率は、５０倍以下が好ましく、４０倍以下がより好ましく、３０倍以下が更に好ましい。濃縮倍率が５０倍以下であると、５０倍を超える場合と比較して砥粒の凝集を抑制しやすい。
　（Ｂ）濃縮タイプの使用に際して注意すべき点は、水による希釈の前後でｐＨが変化する点である。（Ａ）通常タイプと同じｐＨの研磨液を（Ｂ）濃縮タイプから調製するには、水との混合によるｐＨ上昇を考慮に入れ、（Ｂ）濃縮タイプの研磨液のｐＨを予め低めに設定しておけばよい。例えば、二酸化炭素が溶解した水（ｐＨ：約５．６）を使用し、ｐＨ４．０の（Ｂ）濃縮タイプの研磨液を１０倍に希釈した場合、希釈後の研磨液はｐＨが４．３程度にまで上昇する。
　（Ｂ）濃縮タイプのｐＨは、水による希釈後において適したｐＨの研磨液を得る観点から、１．５～７．０が好ましい。ｐＨの下限は、２．０以上がより好ましく、２．５以上が更に好ましい。ｐＨの上限は、砥粒の凝集を抑制する観点から、７．０以下が好ましく、６．７以下がより好ましく、６．０以下が更に好ましく、５．５以下が特に好ましい。
　（Ｃ）２液タイプは、（Ｂ）濃縮タイプと比較して砥粒の凝集等を回避できるという利点がある。液Ａ及び液Ｂがそれぞれ含有する成分は任意である。第一実施形態において液Ａは、例えば、砥粒と、必要に応じて配合される界面活性剤等とを含むスラリである。第一実施形態において液Ｂは、例えば、第一の添加剤と、必要に応じて配合される他の成分（第四の添加剤等）とを含む溶液である。第二実施形態において液Ａは、例えば、砥粒、第一の添加剤と、必要に応じて配合される他の成分（第四の添加剤等）とを含むスラリである。第二実施形態において液Ｂは、例えば、第二の添加剤及び第三の添加剤と、必要に応じて配合される界面活性剤等とを含む溶液である。この場合、液Ａにおける砥粒の分散性を高めるため、任意の酸又は塩基を液Ａに配合してｐＨ調整を行ってもよい。
　（Ｃ）２液タイプの研磨液は、各成分が混合された状態では、砥粒の凝集等によって研磨特性が比較的短時間で低下する場合に有用である。なお、保管及び輸送にかかるコスト削減の観点から、液Ａ及び液Ｂの少なくとも一方が濃縮タイプであってもよい。この場合、研磨液を使用する際に、液Ａと液Ｂと水とを混合すればよい。液Ａ及び液Ｂの濃縮倍率及びｐＨは任意であり、最終的な混合物の液状特性及び研磨特性が（Ａ）通常タイプの研磨液と同程度であればよい。
＜研磨方法＞
　本実施形態に係る研磨方法は、本実施形態に係るＣＭＰ用研磨液を用いて絶縁材料を研磨する研磨工程を備える。本実施形態に係る研磨方法は、例えば、表面に絶縁材料を有する基板を研磨する研磨方法であって、本実施形態に係るＣＭＰ用研磨液を用いて前記絶縁材料を研磨する研磨工程を備える。例えば、本実施形態に係る研磨方法は、本実施形態に係るＣＭＰ用研磨液が、表面に絶縁材料を有する基板における前記絶縁材料と、所定の研磨用の部材（研磨部材。例えば研磨パッド（研磨布））との間に供給された状態で、絶縁材料を研磨部材に押し当てると共に基板と研磨部材の少なくとも一方を動かすことにより、研磨部材によって絶縁材料を研磨する研磨工程を含む。研磨工程では、絶縁材料の少なくとも一部を研磨して除去する。研磨工程では、例えば、各成分の含有量及びｐＨ等が調整された研磨液を使用し、表面に絶縁材料を有する基板をＣＭＰ技術によって平坦化する。
　絶縁材料としては、無機絶縁材料、有機絶縁材料等が挙げられる。前記絶縁材料は、リン、ホウ素等の元素がドープされていてもよい。無機絶縁材料としては、シリコン系絶縁材料等が挙げられ、具体的には、珪素原子及び酸素原子を含む酸化珪素系材料、珪素原子及び炭素原子を含む炭化珪素系材料、珪素原子及び窒素原子を含む窒化珪素系材料等が挙げられる。段差解消特性に優れる効果をより効率的に得るためには、表面に水酸基（例えばシラノール基）をもちうる酸化珪素系材料が好ましく、酸化珪素がより好ましい。有機絶縁材料としては、全芳香族系低誘電率絶縁材料等が挙げられる。前記絶縁材料としては、更に高い研磨速度を達成する観点から、無機絶縁材料が好ましく、シリコン系絶縁材料がより好ましく、酸化珪素が更に好ましい。絶縁材料は、例えば、膜状（絶縁膜）であってもよい。
　第二実施形態に係るＣＭＰ用研磨液を用いた研磨方法によれば、ストッパ材料の高いストップ性を得ることができる。このような研磨方法は、ストッパ材料を含むストッパを用いて、凹凸を有する絶縁材料を研磨することに適している。第二実施形態に係るＣＭＰ用研磨液を用いた研磨方法は、前記絶縁材料を研磨し、ストッパが露出した段階で研磨を停止する研磨方法に適している。これは、第二実施形態に係るＣＭＰ用研磨液が、絶縁材料の高い研磨速度、及び、ストッパ材料の高いストップ性を達成できるためである。第二実施形態に係るＣＭＰ用研磨液を用いた研磨方法では、ストッパ材料に対して絶縁材料を選択的に研磨できる。ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨速度比（絶縁材料の研磨速度／ストッパ材料の研磨速度）としては、３０以上が好ましく、５０以上がより好ましく、１００以上が更に好ましい。
　ストッパ材料としては、窒化珪素、ポリシリコン等が挙げられ、更に高いストップ性を達成する観点から、ポリシリコンが好ましい。
　本実施形態に係る研磨方法は、デバイスの製造過程において、表面に絶縁材料を有する基板を研磨することに適している。デバイスとしては、ダイオード、トランジスタ、化合物半導体、サーミスタ、バリスタ、サイリスタ等の個別半導体；ＤＲＡＭ（ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ）、ＳＲＡＭ（スタティック・ランダム・アクセス・メモリ）、ＥＰＲＯＭ（イレイザブル・プログラマブル・リード・オンリー・メモリ）、マスクＲＯＭ（マスク・リード・オンリー・メモリ）、ＥＥＰＲＯＭ（エレクトリカル・イレイザブル・プログラマブル・リード・オンリー・メモリ）、フラッシュメモリ等の記憶素子；マイクロプロセッサー、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ等の理論回路素子；ＭＭＩＣ（モノリシック・マイクロウェーブ集積回路）に代表される化合物半導体等の集積回路素子；混成集積回路（ハイブリッドＩＣ）；発光ダイオード；電荷結合素子等の光電変換素子などが挙げられる。
　本実施形態に係るＣＭＰ用研磨液は、被研磨面の状態に大きく依存することなく、絶縁材料の高い研磨速度を達成できる。そのため、当該ＣＭＰ用研磨液を用いた研磨方法は、従来のＣＭＰ用研磨液を用いた方法では高い研磨速度を達成することが困難であって基板に対しても適用できる。
　本実施形態に係る研磨方法は、表面に凹凸（段差）を有する被研磨面の平坦化に特に適している。このような被研磨面を有する基板としては、例えば、ロジック用の半導体デバイスの基板が挙げられる。また、基板の表面は、Ｔ字形状又は格子形状の凹部又は凸部を有していてもよく、本実施形態に係る研磨方法は、上（基板の前記表面に対向する方向）から見たときに凹部又は凸部がＴ字形状又は格子形状に設けられた部分を有する基板を研磨することに適している。例えば、メモリセルを有する半導体基板（例えば、ＤＲＡＭ、フラッシュメモリ等のデバイスの基板）の表面に設けられた絶縁材料を高い研磨速度で研磨できる。これらの被研磨対象は、従来のＣＭＰ用研磨液を用いた方法では高い研磨速度を達成することが困難であった被研磨対象であることから、このような効果は、本実施形態に係るＣＭＰ用研磨液が、被研磨面の凹凸形状に大きく依存することなく、高い研磨速度を達成できることを示している。
　なお、本実施形態に係る研磨方法を適用できる基板は、被研磨面の全体が一種類の被研磨材料によって形成された基板に限らず、被研磨面が二種類以上の被研磨材料によって形成された基板であってもよい。
　本実施形態に係る研磨方法は、特に、ＳＴＩ形成工程、ＩＬＤ形成工程等におけるＣＭＰに適している。図１を参照しながら、本実施形態に係る研磨方法を用いたＣＭＰによって基板（ウエハ）にＳＴＩ構造を形成するプロセスについて説明する。本実施形態に係る研磨方法は、例えば、酸化珪素１３を高い研磨速度で研磨する第一の研磨工程（荒削り工程）と、残りの酸化珪素１３を比較的低い研磨速度で研磨する第二の研磨工程（仕上げ工程）とを有する。
　図１（ａ）は研磨前の基板を示す断面図である。図１（ｂ）は第一の研磨工程後の基板を示す断面図である。図１（ｃ）は第二の研磨工程後の基板を示す断面図である。図１に示すように、ＳＴＩ構造を形成する過程では、シリコン基板１１上に配置された酸化珪素１３の段差（酸化珪素の厚さの標高差）Ｄを解消するため、部分的に突出した不要な箇所をＣＭＰによって優先的に除去する。なお、表面が平坦化した時点で適切に研磨を停止させるため、酸化珪素１３の下には、研磨速度の遅いストッパ（窒化珪素又はポリシリコン）１２を予め形成しておくことが好ましい。第一の研磨工程及び第二の研磨工程を経ることによって酸化珪素１３の段差Ｄが解消され、埋め込み部分１５を有する素子分離構造が形成される。
　酸化珪素１３を研磨するには、酸化珪素１３の表面と研磨パッドとが当接するように、研磨パッド上に基板（ウエハ）を配置し、研磨パッドによって酸化珪素１３の表面を研磨する。より具体的には、研磨定盤の研磨パッドに酸化珪素１３の被研磨面側を押し当て、被研磨面と研磨パッドとの間にＣＭＰ用研磨液を供給しながら、両者を相対的に動かすことによって酸化珪素１３を研磨する。
　本実施形態に係るＣＭＰ用研磨液は、第一の研磨工程及び第二の研磨工程のいずれにも適用できる。なお、ここでは、研磨工程を２段階に分けて実施する場合を例示したが、図１（ａ）に示す状態から図１（ｃ）に示す状態まで一段階で研磨処理することもできる。
　研磨装置としては、例えば、基板を保持するホルダーと、研磨パッドが貼り付けられる研磨定盤と、研磨パッド上に研磨液を供給する手段とを備える装置が好ましい。研磨装置としては、荏原製作所株式会社製の研磨装置（型番：ＥＰＯ－１１１、ＥＰＯ－２２２、ＦＲＥＸ２００、ＦＲＥＸ３００）、ＡＰＰＬＩＥＤ　ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ製の研磨装置（商品名：Ｍｉｒｒａ３４００、Ｒｅｆｌｅｘｉｏｎ研磨機）等が挙げられる。研磨パッドとしては、特に制限はなく、例えば、一般的な不織布、発泡ポリウレタン、多孔質フッ素樹脂等を使用することができる。また、研磨パッドは、研磨液が溜まるような溝加工が施されたものが好ましい。
　研磨条件としては、特に制限はないが、研磨定盤の回転速度は、基板が飛び出すことを抑制する観点から、２００ｍｉｎ－１以下が好ましく、基板にかける圧力（加工荷重）は、被研磨面の傷の発生を抑制する観点から、１００ｋＰａ以下が好ましい。研磨している間、ポンプ等によって研磨パッドに研磨液を連続的に供給することが好ましい。この供給量に制限はないが、研磨パッドの表面が常に研磨液で覆われていることが好ましい。
　研磨終了後、流水中で基板を充分に洗浄し、基板上に付着した水滴を、スピンドライヤ等を用いて払い落としてから乾燥させることが好ましい。このように研磨することによって、表面の凹凸が解消されて基板全面にわたって平滑な面を得ることができる。被研磨材料の形成、及び、被研磨材料を研磨する工程を所定の回数繰り返すことによって、所望の層数を有する基板を製造することができる。
　このようにして得られた基板は、種々の電子部品として使用することができる。具体例としては、半導体素子；フォトマスク、レンズ、プリズム等の光学ガラス；ＩＴＯ等の無機導電材料；ガラス及び結晶質材料で構成される光集積回路；光スイッチング素子；光導波路；光ファイバーの端面；シンチレータ等の光学用単結晶；固体レーザ単結晶；青色レーザＬＥＤ用サファイヤ基板；ＳｉＣ、ＧａＰ、ＧａＡｓ等の半導体単結晶；磁気ディスク用ガラス基板；磁気ヘッドなどが挙げられる。
　以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
＜酸化セリウム粒子の準備及び特性評価＞
　表１に示す特徴を有する酸化セリウム粒子１～９を含む水分散液を準備した。酸化セリウム粒子の含有量は水分散液の全質量基準で６質量％以上に調整した。表１中、Ｒは、平均粒子径を示し、Ｓ１は、平均粒子径Ｒを有する真球状の仮想酸化セリウム粒子の比表面積を示し、Ｓ２は、ＢＥＴ法により測定された酸化セリウム粒子の比表面積を示す。
　平均粒子径Ｒは、ＢＥＣＫＭＡＮＣＯＵＬＴＥＲ社製のサブミクロン粒子アナライザー「Ｎ５」の単分散モードで測定した。ＢＥＣＫＭＡＮＣＯＵＬＴＥＲ社製のサブミクロン粒子アナライザー「Ｎ５」から得られるＩｎｔｅｎｓｉｔｙ（信号の強さ）が１．０Ｅ＋４～１．０Ｅ＋６の範囲となるように調整（水により希釈）して得られた酸化セリウム粒子の水分散液を用いて２４０秒の測定を行い、得られた結果を平均粒子径Ｒとして用いた。
　平均粒子径Ｒに基づき比表面積Ｓ１を求めた。なお、酸化セリウムの密度として７．２×１０６ｇ／ｍ３を採用した。
　比表面積Ｓ２は、次のようにして求めた。まず、酸化セリウム粒子の水分散液１００ｇを乾燥機に入れた後、１５０℃にて乾燥して酸化セリウム粒子を得た。得られた酸化セリウム粒子約０．４ｇをＢＥＴ比表面積測定装置（ＮＯＶＡ－１２００、ユアサアイオニクス株式会社製）の測定セルに入れた後、１５０℃で６０分間、真空脱気した。吸着ガスとして窒素ガスを用いる定容法で測定し、「Ａｒｅａ」として得られる値をＢＥＴ比表面積として得た。前記測定を２回行い、その平均値を比表面積Ｓ２として求めた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
＜実験Ａ＞
［ＣＭＰ用研磨液の作製］
　表２及び表３に示す成分を容器内に配合した後に混合してＣＭＰ用研磨液を調製した。表２及び表３の配合量の単位は「質量％」である。ＣＭＰ用研磨液のｐＨは、硝酸又はアンモニア水を用いて、表２及び表３に示す値に調整した。ｐＨは、電気化学計器株式会社製の型番ＰＨＬ－４０を用いて測定した。表２及び表３に示す酸化セリウム粒子１～９は、表１に示す酸化セリウム粒子である。
［ゼータ電位の測定］
　ＤｅｌｓａＮａｎｏＣ（ＢＥＣＫＭＡＮＣＯＵＬＴＥＲ社製）を用いて、ＣＭＰ用研磨液中の酸化セリウム粒子のゼータ電位を測定した。全てのゼータ電位が１５ｍＶ以上１００ｍＶ以下であった。
［絶縁膜の研磨］
　ＣＭＰ評価用試験ウエハとして、凹凸を有していない（パターンが形成されていない）ブランケットウエハ（Ｂｌａｎｋｅｔウエハ）と、凹凸を有する（パターンが形成されている）パターンウエハ（パターン付きウエハ）とを使用した。ブランケットウエハとして、厚さ１０００ｎｍの酸化珪素膜をシリコン（Ｓｉ）基板（直径：３００ｍｍ）上に有するウエハを用いた。パターンウエハとして、ＳＥＭＡＴＥＣＨ社製の商品名「パターンウエハ７６４」（直径：３００ｍｍ、ストッパ：窒化珪素膜）を用いた。
　パターンウエハについて、図２を用いて更に説明する。パターンウエハは、ウエハ２１、ストッパ（窒化珪素膜）２２及び酸化珪素膜２３を有している。図２（ａ）は、ウエハ２１及びストッパ２２の一部分を拡大した模式断面図である。ウエハ２１の表面には複数の溝が形成されており、ウエハ２１の凸部表面には、厚さ１５０ｎｍのストッパ２２が形成されている。溝の深さ（凸部の表面から凹部の底面までの段差）は５００ｎｍである。以下、凸部をアクティブ部、凹部をトレンチ部という。なお、ウエハ２１には、１００μｍ／１００μｍのトレンチ部／アクティブ部が形成されている。
　図２（ｂ）は、パターンウエハの一部分を拡大した模式断面図である。パターンウエハは、アクティブ部の表面からの酸化珪素膜２３の厚さが６００ｎｍとなるように、プラズマＴＥＯＳ法によってアクティブ部及びトレンチ部の上に酸化珪素膜２３が形成されている。
　ＣＭＰ評価用試験ウエハの研磨には、研磨装置（ＡＰＰＬＩＥＤ　ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ社製のＲｅｆｌｅｘｉｏｎ）を用いた。基板取り付け用の吸着パッドを貼り付けたホルダーにＣＭＰ評価用試験ウエハをセットした。研磨装置の直径６００ｍｍの研磨定盤に、多孔質ウレタン樹脂製の研磨パッド（ローム・アンド・ハース・ジャパン株式会社製、型番ＩＣ１０１０）を貼り付けた。被研磨膜である絶縁膜（酸化珪素膜）が配置された面を下にして前記ホルダーを研磨定盤上に載せ、加工荷重を１４０ｇｆ／ｃｍ２（１３．８ｋＰａ）に設定した。
　前記研磨定盤上に前記ＣＭＰ用研磨液を２５０ｍＬ／ｍｉｎの速度で滴下しながら、研磨定盤とＣＭＰ評価用試験ウエハとをそれぞれ９３ｍｉｎ－１、８７ｍｉｎ－１で回転させて、二種類のＣＭＰ評価用試験ウエハをそれぞれ６０秒間研磨した。ＰＶＡブラシ（ポリビニルアルコールブラシ）を使用して研磨後のウエハを純水でよく洗浄した後、乾燥させた。
　以下の項目について評価を行った。評価結果を表２及び表３に示す。
（ブランケットウエハにおける酸化珪素の研磨速度）
　光干渉式膜厚装置（大日本スクリーン製造株式会社製、商品名：ＲＥ－３０００）を用いて、研磨前後の酸化珪素膜の膜厚を測定し、膜厚変化量の平均から、ブランケットウエハにおける酸化珪素の研磨速度を算出した。なお、研磨速度の単位はｎｍ／ｍｉｎである。
（パターンウエハにおける酸化珪素の研磨速度）
　光干渉式膜厚装置（大日本スクリーン製造株式会社製、商品名：ＲＥ－３０００）を用いて、１００μｍ／１００μｍのアクティブ部（凸部）の研磨前後の膜厚を測定し、膜厚変化量の平均から、パターンウエハにおける酸化珪素の研磨速度を算出した。なお、研磨速度の単位はｎｍ／ｍｉｎである。
（研磨速度比）
　ブランケットウエハにおける酸化珪素の研磨速度に対するパターンウエハにおける酸化珪素の研磨速度の比（パターンウエハ／ブランケットウエハ）を算出した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
　酸化セリウム粒子１～５及び４－ピロン系化合物を含有するＣＭＰ用研磨液を用いた実施例Ａ１～Ａ１４では、ブランケットウエハにおける酸化珪素の研磨速度、及び、パターンウエハにおける酸化珪素の研磨速度が充分に高い。また、酸化珪素の研磨速度比が１．００以上の充分に大きい値である。このような結果から、実施例Ａ１～Ａ１４では、段差解消特性に優れることが確認された。
　４－ピロン系化合物を含有していないＣＭＰ用研磨液を用いた比較例Ａ１では、パターンウエハにおける酸化珪素の研磨速度が１００ｎｍ／ｍｉｎ以下の低い研磨速度であり、酸化珪素の研磨速度比が１．００未満であった。
　酸化セリウム粒子６を含有するＣＭＰ用研磨液を用いた比較例Ａ２では、ブランケットウエハにおける酸化珪素の研磨速度が５０ｎｍ／ｍｉｎ以下の研磨速度であり、パターンウエハにおける酸化珪素の研磨速度が１００ｎｍ／ｍｉｎ以下の研磨速度であった。
　酸化セリウム粒子７～９を含有するＣＭＰ用研磨液を用いた比較例Ａ３～Ａ５では、酸化珪素の研磨速度比が１．００未満であった。
　また、実施例Ａ１２の組成に加えてデキストリンＰＯ－１０（三菱商事フードテック社製）を０．２５質量％含む組成（水の含有量：９９．４６質量％）を有するＣＭＰ用研磨液Ａを用いて前記と同様のブランケットウエハ及びパターンウエハを研磨したところ、ブランケットウエハにおける酸化珪素の研磨速度と、パターンウエハにおける酸化珪素の研磨速度とは、実施例Ａ１２と比較して変わらなかった。一方、ポリシリコンのブランケットウエハを準備した後、実施例Ａ１２のＣＭＰ用研磨液、及び、前記ＣＭＰ用研磨液Ａのそれぞれを用いてポリシリコンのブランケットウエハを研磨した。その結果、ブランケットウエハにおけるポリシリコンの研磨速度として、実施例Ａ１２のＣＭＰ用研磨液では、４０ｎｍ／ｍｉｎが得られたのに対し、前記ＣＭＰ用研磨液Ａでは、１２０ｎｍ／ｍｉｎが得られた。前記ＣＭＰ用研磨液Ａを用いることにより３倍の研磨速度が得られたことから、デキストリンはポリシリコンの研磨速度を向上させる効果があることが確認された。
＜実験Ｂ＞
［ＣＭＰ用研磨液の作製］
（実施例Ｂ１）
　酸化セリウム粒子１を５．０質量％、３－ヒドロキシ－２－メチル－４－ピロンを０．３４質量％、及び、プロピオン酸を０．４５質量％含有するスラリ（第一の液）を調製した。各成分の含有量は、脱イオン水を用いて調整した。スラリのｐＨは３．２であった。ｐＨは、電気化学計器株式会社製の型番ＰＨＬ－４０を用いて測定した。
　ポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテルを５質量％、及び、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド・アクリルアミド共重合体を０．００１５質量％含有する添加液（第二の液）を調製した。各成分の含有量は、脱イオン水を用いて調整した。アンモニア水溶液を用いて添加液のｐＨを調整した。添加液のｐＨは１０．２であった。ｐＨは、電気化学計器株式会社製の型番ＰＨＬ－４０を用いて測定した。
　スラリ、添加液及び脱イオン水を質量比１：１：１８で混合して研磨液を調製した。研磨液の全質量を基準として、酸化セリウム粒子１の含有量は０．２５質量％であり、３－ヒドロキシ－２－メチル－４－ピロンの含有量は０．０１７質量％であり、ポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテルの含有量は０．２５質量％であり、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド・アクリルアミド共重合体の含有量は０．００００７５質量％であり、プロピオン酸の含有量は０．０２３質量％であった。研磨液のｐＨは３．５であった。ｐＨは、電気化学計器株式会社製の型番ＰＨＬ－４０を用いて測定した。
（実施例Ｂ２～Ｂ２０、比較例Ｂ１～Ｂ４）
　表１及び表４に示す酸化セリウム粒子と、表４に示す添加剤とを用いて、実施例Ｂ１と同様に、スラリ及び添加液を調製した後に、表４に示す含有成分を含有する研磨液を調製した。研磨液の全質量を基準として、酸化セリウム粒子の含有量は０．２５質量％であり、３－ヒドロキシ－２－メチル－４－ピロン又は５－ヒドロキシ－２－（ヒドロキシメチル）－４－ピロンの含有量は０．０１７質量％であった。ｐＨ調整剤としてはアンモニア水を用いた。ｐＨは、電気化学計器株式会社製の型番ＰＨＬ－４０を用いて測定した。表４中の「－」の表示は、対象の添加剤を用いていないことを意味している。
　なお、表４中の各添加剤の詳細は下記のとおりである。
　Ａ－１：３－ヒドロキシ－２－メチル－４－ピロン
　Ａ－２：５－ヒドロキシ－２－（ヒドロキシメチル）－４－ピロン
　Ｂ－１：ポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテル（花王株式会社製、商品名：エマルゲンＡ－５００、重量平均分子量：４５００～５０００）
　Ｂ－２：ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル（第一工業製薬株式会社製、商品名：エマルジット、重量平均分子量：３０００～３５００）
　ｂ－１：ポリエチレングリコール（ライオン株式会社製、商品名：ＰＥＧ６００、重量平均分子量：６００）
　Ｃ－１：ジアリルジメチルアンモニウムクロリド・アクリルアミド共重合体（ニットーボーメディカル株式会社製、商品名：ＰＡＳ－Ｊ－８１、重量平均分子量：２０００００）
　Ｃ－２：ポリアリルアミン（ニットーボーメディカル株式会社製、商品名：ＰＡＡ－０１、重量平均分子量：１６００）
　Ｃ－３：ジアリルジメチルアンモニウムクロリド重合体（ニットーボーメディカル株式会社製、商品名：ＰＡＳ－Ｈ－１０Ｌ、重量平均分子量：２０００００）
　Ｄ－１：プロピオン酸
［ゼータ電位の測定］
　ＤｅｌｓａＮａｎｏＣ（ＢＥＣＫＭＡＮＣＯＵＬＴＥＲ社製）を用いて、ＣＭＰ用研磨液中の酸化セリウム粒子のゼータ電位を測定した。測定結果を表４に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
［ＣＭＰ評価］
　前記ＣＭＰ用研磨液のそれぞれを用いて下記研磨条件で被研磨基板を研磨した。
（ＣＭＰ研磨条件）
　・研磨装置：Ｒｅｆｌｅｘｉｏｎ（ＡＰＰＬＩＥＤ　ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ社製）
　・ＣＭＰ用研磨液流量：２５０ｍＬ／ｍｉｎ
　・被研磨基板：下記「ブランケットウエハ」及び「パターンウエハ」
　・研磨パッド：独立気泡を有する発泡ポリウレタン樹脂（ローム・アンド・ハース・ジャパン株式会社製、型番ＩＣ１０１０）
　・研磨圧力：２．０ｐｓｉ
　・基板及び研磨定盤の回転速度：１００ｍｉｎ－１（ｒｐｍ）
　・研磨時間：ブランケットウエハを３０秒間（０．５ｍｉｎ）、パターンウエハを６０秒間（１．０ｍｉｎ）研磨した。
（ブランケットウエハ）
　凹凸を有していないブランケットウエハとして、プラズマＣＶＤ法で形成された厚さ１μｍ（１０００ｎｍ）の酸化珪素膜をシリコン基板上に有するウエハと、ＣＶＤ法で形成された厚さ０．２μｍ（２００ｎｍ）のポリシリコン膜をシリコン基板上に有するウエハとを用いた。
　前記ＣＭＰ研磨条件で研磨したブランケットウエハについて、各被研磨膜（酸化珪素膜及びポリシリコン膜）の研磨速度を次式より求めた。なお、研磨前後での各被研磨膜の膜厚差は、光干渉式膜厚装置（フィルメトリクス社製、商品名：Ｆ８０）を用いて求めた。測定結果を表５に示す。
　（研磨速度）＝（研磨前後での被研磨膜の膜厚差（ｎｍ））／（研磨時間（ｍｉｎ））
（パターンウエハ）
　凹凸を有するパターンウエハとして、ＳＥＭＡＴＥＣＨ社製の商品名「パターンウエハ７６４」（直径：３００ｍｍ、ストッパ：ポリシリコン膜）を用いた。このパターンウエハについて、図２を用いて説明する。パターンウエハは、ウエハ２１、ストッパ（ポリシリコン膜）２２及び酸化珪素膜２３を有している。図２（ａ）は、ウエハ２１及びストッパ２２の一部分を拡大した模式断面図である。ウエハ２１の表面には複数の溝が形成されており、ウエハ２１の凸部表面には、厚さ１５０ｎｍのストッパ２２が形成されている。溝の深さ（凸部の表面から凹部の底面までの段差）は５００ｎｍである。以下、凸部をアクティブ部、凹部をトレンチ部という。なお、ウエハ２１には、１００μｍ／１００μｍのトレンチ部／アクティブ部が形成されている。
　図２（ｂ）は、パターンウエハの一部分を拡大した模式断面図である。パターンウエハは、アクティブ部の表面からの酸化珪素膜２３の厚さが６００ｎｍとなるように、プラズマＴＥＯＳ法によってアクティブ部及びトレンチ部の上に酸化珪素膜２３が形成されている。
　１００μｍ／１００μｍのアクティブ部（凸部）の研磨前後の膜厚を測定し、膜厚変化量の平均から、パターンウエハにおける酸化珪素の研磨速度を算出した。なお、研磨速度の単位はｎｍ／ｍｉｎである。測定結果を表５に示す。
（研磨選択比）
　ブランケットウエハに関する測定結果に基づき、ポリシリコンに対する酸化珪素の研磨選択比（研磨速度比Ｒ１／Ｒ２＝酸化珪素の研磨速度Ｒ１／ポリシリコンの研磨速度Ｒ２）を算出した。また、ブランケットウエハにおける酸化珪素の研磨速度Ｒ１に対するパターンウエハにおける酸化珪素の研磨速度Ｒ３の研磨速度比（パターンウエハ／ブランケットウエハ）Ｒ３／Ｒ１を算出した。結果を表５に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
　実施例Ｂ１～Ｂ２０では、ブランケットウエハにおける酸化珪素の研磨速度が充分に高いと共に、ブランケットウエハにおける酸化珪素の研磨速度に対するパターンウエハにおける酸化珪素の研磨速度の研磨速度比が２．０以上の充分に大きい数値であることから、段差解消特性に優れることが確認される。また、実施例Ｂ１～Ｂ１６では、ポリシリコンに対する酸化珪素の研磨選択比が６０以上であることから、ストッパ材料の高いストップ性が達成されていることが確認される。一方、比較例では、ブランケットウエハにおける酸化珪素の研磨速度に対するパターンウエハにおける酸化珪素の研磨速度の研磨速度比が２．０未満であることから、実施例と比較して研磨特性が劣っていることが確認される。
　本発明者らは、発明を実施する最良の形態を明細書に記述している。前記の説明を同業者が読んだ場合、これらに似た好ましい変形形態が明らかになる場合もある。本発明者らは、本発明の異なる形態の実施、並びに、本発明の根幹を適用した類似形態の発明の実施についても充分意識している。また、本発明にはその原理として、特許請求の範囲中に列挙した内容の全ての変形形態、更に、様々な前記要素の任意の組み合わせが利用できる。その全てのあり得る任意の組み合わせは、本明細書中において特別な限定がない限り、あるいは、文脈によりはっきりと否定されない限り、本発明に含まれる。
　本発明によれば、凹凸を有する絶縁材料に対する優れた段差解消特性を得ることが可能なＣＭＰ用研磨液が提供される。また、本発明によれば、前記ＣＭＰ用研磨液を用いた研磨方法が提供される。
　１１…シリコン基板、１２…ストッパ、１３…酸化珪素、１５…埋め込み部分、２１…ウエハ、２２…ストッパ、２３…酸化珪素膜、Ｄ…段差。

Claims (11)

  1. 　下記条件（Ａ）及び（Ｂ）を満たす酸化セリウム粒子と、下記一般式（１）で表される４－ピロン系化合物と、水と、を含有する、絶縁材料を研磨するためのＣＭＰ用研磨液。
    　条件（Ａ）：前記酸化セリウム粒子の平均粒子径Ｒが５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。
    　条件（Ｂ）：前記酸化セリウム粒子が前記平均粒子径Ｒを有する真球状の粒子であるとしたときの当該真球状の粒子の比表面積Ｓ１と、ＢＥＴ法により測定される前記酸化セリウム粒子の比表面積Ｓ２とにより与えられる真球度Ｓ２／Ｓ１が３．１５以下である。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     ［式中、Ｘ１１、Ｘ１２及びＸ１３は、それぞれ独立に水素原子又は１価の置換基である。］
  2. 　下記条件（Ａ）及び（Ｂ）を満たす酸化セリウム粒子と、下記一般式（１）で表される４－ピロン系化合物と、芳香環及びポリオキシアルキレン鎖を有する高分子化合物と、陽イオン性ポリマと、水と、を含有する、絶縁材料を研磨するためのＣＭＰ用研磨液。
    　条件（Ａ）：前記酸化セリウム粒子の平均粒子径Ｒが５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。
    　条件（Ｂ）：前記酸化セリウム粒子が前記平均粒子径Ｒを有する真球状の粒子であるとしたときの当該真球状の粒子の比表面積Ｓ１と、ＢＥＴ法により測定される前記酸化セリウム粒子の比表面積Ｓ２とにより与えられる真球度Ｓ２／Ｓ１が３．１５以下である。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
     ［式中、Ｘ１１、Ｘ１２及びＸ１３は、それぞれ独立に水素原子又は１価の置換基である。］
  3. 　ｐＨが８．０未満である、請求項１又は２に記載のＣＭＰ用研磨液。
  4. 　ＣＭＰ用研磨液中における前記酸化セリウム粒子のゼータ電位が正である、請求項１～３のいずれか一項に記載のＣＭＰ用研磨液。
  5. 　前記４－ピロン系化合物が、３－ヒドロキシ－２－メチル－４－ピロン、５－ヒドロキシ－２－（ヒドロキシメチル）－４－ピロン、及び、２－エチル－３－ヒドロキシ－４－ピロンからなる群より選ばれる少なくとも一種である、請求項１～４のいずれか一項に記載のＣＭＰ用研磨液。
  6. 　炭素数２～６の飽和モノカルボン酸を更に含有する、請求項１～５のいずれか一項に記載のＣＭＰ用研磨液。
  7. 　前記飽和モノカルボン酸が、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、吉草酸、イソ吉草酸、ピバル酸、ヒドロアンゲリカ酸、カプロン酸、２－メチルペンタン酸、４－メチルペンタン酸、２，３－ジメチルブタン酸、２－エチルブタン酸、２，２－ジメチルブタン酸及び３，３－ジメチルブタン酸からなる群より選ばれる少なくとも一種である、請求項６に記載のＣＭＰ用研磨液。
  8. 　ｐＨ調整剤を更に含有する、請求項１～７のいずれか一項に記載のＣＭＰ用研磨液。
  9. 　表面に絶縁材料を有する基板を研磨する研磨方法であって、
    　請求項１～８のいずれか一項に記載のＣＭＰ用研磨液を用いて前記絶縁材料を研磨する工程を備える、研磨方法。
  10. 　前記基板の前記表面がＴ字形状又は格子形状の凹部又は凸部を有する、請求項９に記載の研磨方法。
  11. 　前記基板が、メモリセルを有する半導体基板である、請求項９又は１０に記載の研磨方法。
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