研磨劑、濃縮一液式研磨劑、二液式研磨劑、基板研磨法的製作方法

2023-09-11 20:22:30

專利名稱：研磨劑、濃縮一液式研磨劑、二液式研磨劑、基板研磨法的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於對形成有被研磨膜的基板、特別是形成有氧化矽系絕緣膜的半導體基板進行研磨的研磨劑，成為該研磨劑的濃縮一液式研磨劑、二液式研磨劑以及使用該研磨劑的基板研磨方法。
背景技術：
在近年的半導體元件製造工序中，用於實現高密度化、微細化的加工技術的重要性正逐漸增大。作為其中之一的化學機械研磨(Chemical MechanicalPolishing, CMP)技術成為在半導體元件的製造工序中，形成淺溝槽隔離(Shallow Trench Isolation, STI)、金屬沉積前的(Pre-Metal)絕緣膜或層間絕緣膜平坦化、形成插塞(plug)以及埋入金屬配線所必須的技術。通常情況下，在CMP工序中，將形成有被研磨膜的基板的該被研磨膜抵壓於研磨墊上並進行加壓，一邊將研磨劑供給至被研磨膜與研磨墊之間，一邊使基板與研磨墊相對移動而進行研磨。此處，研磨劑、研磨墊是決定被研磨膜的研磨速度、平坦性、研磨選擇性、研磨損傷數、基板面內的均一性等研磨特性的重要因素。特別是通過變更研磨劑中所含的研磨粒、添加劑的種類、研磨墊的材質、硬度等，使這些研磨特性產生較大的變化。作為CMP工序用的研磨劑，多使用包含熱解法二氧化矽(fumed silica)、膠體二氧化娃(colloidal silica)等氧化娃(二氧化娃)研磨粒的研磨劑。已知可通過適宜選擇二氧化矽系研磨劑的研磨粒濃度、pH、添加劑等，而研磨種類廣泛的膜。此外，主要以氧化矽膜等氧化矽系絕緣膜為對象的包含鈰化合物研磨粒的研磨劑的需要也在擴大。例如，已知含有氧化鈰(二氧化鈰)粒子作為研磨粒的二氧化鈰系研磨齊U，可以較二氧化矽系研磨劑低的研磨粒濃度而高速地研磨氧化矽系絕緣膜。此外，已知可通過向二氧化鈰系研磨劑中添加適宜的添加劑，而改善平坦性、研磨選擇性。例如，在形成STI的工序中，在矽基板上形成作為被研磨膜的氧化矽系絕緣膜，在矽基板上所挖的溝中埋入氧化矽系絕緣膜。在這樣的工序中，反映在下層矽基板上所挖的溝的段差的凹凸通常產生在氧化矽系絕緣膜的表面上。此處，在研磨氧化矽系絕緣膜時，可通過適宜選擇二氧化鈰系研磨劑中所添加的添加劑，而提高氧化矽系絕緣膜的凸部的研磨速度相對於凹部的研磨速度的比。其結果，與氧化矽系絕緣膜的凹部相比而言更優先研磨氧化矽系絕緣膜的凸部，從而可提高研磨後的平坦性。此外，在形成STI的工序中，通常在氧化矽系絕緣膜的下層具有氮化矽膜、多晶矽膜(PSi膜)作為研磨停止層。此處，在研磨氧化矽系絕緣膜時，可通過適宜選擇二氧化鈰系研磨劑中所添加的添加劑，而提高氧化矽系絕緣膜相對於研磨停止層的研磨速度比(研磨選擇比)。其結果是，容易在研磨停止層露出時停止研磨，可提高研磨停止性。關於CMP工序中所使用的氧化鈰(二氧化鈰)系研磨劑，例如公開於專利文獻I、專利文獻2。然而，近年來，隨著半導體設備的電路尺寸的微細化，在CMP工序中所產生的研磨損傷正成為深刻的問題。其原因在於如果在CMP工序中在被研磨膜上產生研磨損傷，則產生微細的電晶體(transistor)、配線的斷路不良、短路不良等。因此，作為減低研磨損傷數的方法，提出了減小研磨劑中的研磨粒的平均粒徑的方法。例如，專利文獻3中記載了使用微小的4價金屬氫氧化物粒子作為研磨粒的研磨劑。專利文獻3中記載了可通過包含4價金屬氫氧化物粒子的研磨劑，而與先前的二氧化鈰系研磨劑相比減少研磨損傷數。此外，專利文獻3中記載了可通過含有4價金屬氫氧化物粒子與規定添加劑的研磨劑而使研磨選擇比成為規定值。現有技術文獻專利文獻專利文獻I :日本特開平08-022970號公報專利文獻2 :日本特開平10-106994號公報專利文獻3 :國際公開第02/067309號小冊子

發明內容
發明要解決的課題如果半導體設備的電路尺寸微細化，則除上述的研磨損傷以外，平坦性、研磨選擇比不足亦成為CMP工序中深刻的問題。如果在CMP工序中平坦性不足,則難以在其後的光刻(photolithography)工序中高精度地形成微細的電路。因此，CMP工序中的平坦性越高越優選，從而要求可進一步提高平坦性的研磨劑。此外，如果在CMP工序中研磨選擇比不足,則難以在研磨停止層露出時停止研磨，研磨過度進行。其結果是，難以提高研磨停止性。因此，CMP工序中的研磨選擇比越高越優選，從而要求可進一步提高研磨選擇比的研磨劑。此外，作為所述研磨停止層通常使用氮化矽膜或多晶矽膜。然而，難以製成無論對哪一種研磨停止層均可獲得充分的研磨選擇比的研磨劑，必須根據研磨停止層而改變研磨液。本發明是鑑於上述課題，目的在於提供一種可在研磨氧化矽系絕緣膜等被研磨膜的CMP技術中，抑制研磨損傷且高平坦性地研磨被研磨膜的研磨劑，用於獲得該研磨劑的濃縮一液式研磨劑以及二液式研磨劑。此外，本發明的目的在於提供一種使用該研磨劑的基板研磨方法。進一步地，本發明的目的在於提供一種即使在使用氮化矽膜及多晶矽膜的任一種作為研磨停止層時，也可獲得良好的研磨選擇比、提高研磨停止性的研磨劑，用於獲 得該研磨劑的濃縮一液式研磨劑以及二液式研磨劑，以及使用該研磨劑的基板研磨方法。另外，以下如果無特別的說明，則所謂相對於氮化矽膜的研磨選擇比是表示被研磨膜(例如氧化矽系絕緣膜)相對於氮化矽膜的研磨速度的比(被研磨膜的研磨速度/氮化矽膜的研磨速度)，所謂研磨選擇比高或者研磨選擇比優異是表示上述研磨速度的比足夠大。關於多晶娃膜也相同。解決課題的方法
技術領域：
本發明人等發現通過使用如下的研磨劑可解決上述課題，所述研磨劑含有4價金屬氫氧化物粒子，陽離子化聚乙烯醇，選自由氨基糖、該氨基糖的衍生物、具有氨基糖的多糖類以及該多糖類的衍生物所組成的組的至少一種糖類，以及水。即，本發明涉及含有如下化合物的研磨劑4價金屬氫氧化物粒子，陽離子化聚乙烯醇，選自由氨基糖、該氨基糖的衍生物、具有氨基糖的多糖類以及該多糖類的衍生物所組成的組的至少一種糖類，以及水。通過本發明的研磨液，可在研磨被研磨膜的CMP技術中，抑制研磨損傷且高平坦性地研磨被研磨膜。此外，通過本發明的研磨液，即使在使用氮化矽膜及多晶矽膜的任一種作為研磨停止層時，也可獲得良好的研磨選擇比、提高研磨停止性。關於本發明起到這些效果的原因，本發明人等推斷是基於如下所述的含有成分彼此的相互作用等。但是，原因並不限定於以下的內容。4價金屬氫氧化物粒子由於粒子微小，因此推斷對於抑制研磨損傷而言特別有效。此外，推斷陽離子化聚乙烯醇主要吸附於4價金屬氫氧化物粒子上，選自由氨基糖、該氨基糖的衍生物、具有氨基糖的多糖類以及該多糖類的衍生物所組成的組的至少一種糖類主要吸附於被研磨膜上。推斷其結果是在4價金屬氫氧化物粒子與被研磨膜之間產生適宜的相互作用。推斷該相互作用可帶來與被研磨膜的凹部相比而言優先地研磨被研磨膜的凸部的效果，對於高平坦性地研磨被研磨膜而言特別有效。另外，可推斷選自由氨基糖、該氨基糖的衍生物、具有氨基糖的多糖類以及該多糖類的衍生物所組成的組的至少一種糖類除了吸附於被研磨膜上之外還吸附於研磨停止層上。推斷其結果是在4價金屬氫氧化物粒子與研磨停止層之間產生適宜的相互作用。推斷該相互作用可帶來與研磨停止層相比而言優先地研磨被研磨膜的效果，對於提高研磨選擇比而言特別有效。此外，4價金屬氫氧化物粒子的平均粒徑優選為Inm 400nm以下。此外，4價金屬氫氧化物粒子在研磨劑中的;電位優選為_30mV 50mV。此外，本發明的研磨劑的pH優選為3. 0 11. O。此外,4價金屬氫氧化物粒子的含量優選相對於100質量份的研磨劑為0. 005質量
份 5質量份。此外，陽離子化聚乙烯醇的含量優選相對於100質量份的研磨劑為0. 005質量份以上，所述糖類的含量優選相對於100質量份的研磨劑為0. 001質量份以上。此外，4價金屬氫氧化物優選包含氫氧化鈰。此外，糖類優選包含選自由殼聚糖以及殼聚糖衍生物所組成的組的至少一種。此外，本發明涉及一種濃縮一液式研磨劑，其是至少添加水而成為所述研磨劑的濃縮一液式研磨劑，其含有4價金屬氫氧化物粒子、陽離子化聚乙烯醇、所述糖類、以及水。此外，本發明涉及一種二液式研磨劑，其是以將第一液與第二液加以混合而成為所述研磨劑的方式，將該研磨劑的構成成分分為第一液與第二液而保存，所述第一液含有4價金屬氫氧化物粒子與水。
此外，本發明涉及將所述第一液、所述第二液、水加以混合而成為所述研磨劑的二液式研磨劑。此外，本發明涉及一種基板研磨方法，其包括如下的工序在將形成有被研磨膜的基板的該被研磨膜按壓於研磨定盤的研磨墊上的狀態下，一邊將所述研磨劑供給至被研磨膜與研磨墊之間，一邊使基板與研磨定盤相對移動而對被研磨膜進行研磨。此外，本發明涉及被研磨膜的至少一部分是氧化矽系絕緣膜的所述的基板研磨方法。此外，本發明涉及被研磨膜的至少一部分是氮化矽膜或多晶矽膜的所述的基板研磨方法。另外，在本發明中，所謂「氧化矽系絕緣膜」不僅僅是僅由氧化矽所構成的絕緣膜，而且還包含期待作為絕緣膜的功能的氧化矽繫膜的所有膜(例如摻雜有磷或硼的氧化矽膜)。發明效果根據本發明，可提供一種研磨劑、成為該研磨劑的濃縮一液式研磨劑、二液式研磨劑以及使用該研磨劑的基板研磨方法，所述研磨劑具有如下的性質可在研磨被研磨膜(例如氧化矽系絕緣膜)的CMP技術中，抑制研磨損傷且高平坦性地研磨被研磨膜，另外，即使在使用氮化矽膜以及多晶矽膜的任一種作為研磨停止層時，也可獲得良好的研磨選擇t匕、提高研磨停止性。


圖I是在本發明的實施例以及比較例中用於研磨的SiO2圖案基板的剖面的模式圖。圖2是在本發明的實施例以及比較例中用於研磨的Si02/SiN圖案基板的剖面的模式圖。圖3是在本發明的實施例以及比較例中用於研磨的Si02/pSi圖案基板的剖面的模式圖。
具體實施例方式在本說明書中，所謂研磨劑是指在研磨時與被研磨膜接觸的組合物，具體而言含有研磨粒、添加劑以及水。此外，在本說明書中，所謂添加劑是指在研磨劑中所含的除研磨粒以及水以外的成分。本實施方式的研磨劑的特徵在於含有4價金屬氫氧化物粒子作為研磨粒。從抑制研磨損傷的觀點考慮，含有4價金屬氫氧化物粒子的研磨劑與先前的二氧化鈰系研磨劑相比更為優選。 4價金屬氫氧化物粒子優選含有稀土類金屬氫氧化物或氫氧化鋯的至少一者。另夕卜，所謂稀土類金屬氫氧化物是稀土類元素的氫氧化物，所謂稀土類元素是指鈧、釔、鑭、鈰、鐠、釹、鉕、釤、銪、釓、鏑、欽、鉺、銩、鐿以及鑥。從為高研磨速度的方面考慮，優選使用氫氧化鈰作為稀土類金屬氫氧化物。此外，這些4價金屬氫氧化物粒子可單獨使用一種或者將兩種以上組合使用。
作為製作4價金屬氫氧化物粒子的方法可使用將4價的金屬鹽與鹼性液體加以混合的方法。該方法例如在「希土類O科學」(足立吟也編、株式會社化學同人、1999年)中有所說明。
作為4價的金屬鹽例如優選M (SO4) 2、M (NH4) 2 (NO3) 6、M (NH4) 4 (SO4) 4 (其中，M表示稀土類元素)、Zr(SO4)2 *4H20等。作為所述M更優選化學活性的鈰(Ce)。作為所述鹼性液體可使用氨水、氫氧化鉀水溶液、氫氧化鈉水溶液等。這些中優選可使用氨水。以所述方法而合成的4價金屬氫氧化物粒子可進行清洗而除去金屬雜質。作為金屬氫氧化物粒子的清洗方法可使用通過離心分離而反覆進行數次固液分離的方法等。以上述方法所得的4價金屬氫氧化物粒子存在凝集的情況，優選通過適宜的方法而使其分散於水中。作為使4價金屬氫氧化物粒子分散於作為主要的分散介質的水中的方法並無特別的限制，除利用通常的攪拌機進行分散處理之外，也可使用均質器、超聲波分散機、溼式球磨機等。關於分散方法、粒徑控制方法，例如可使用在「分散技術大全集」(株式會社情報機構、2005年7月)中記述的方法。從進一步提高被研磨膜(例如氧化矽系絕緣膜)的研磨速度的觀點考慮，4價金屬氫氧化物粒子在研磨劑中的平均粒徑的下限優選為Inm以上，更優選為2nm以上，進一步優選為IOnm以上。此外，從進一步抑制研磨損傷的觀點考慮，4價金屬氫氧化物粒子在研磨劑中的平均粒徑的上限優選為400nm以下，更優選為300nm以下，進一步優選為250nm以下。在本說明書中，所謂4價金屬氫氧化物粒子在研磨劑中的平均粒徑，是指使用動態光散射法，通過累積分析(cumulant analysis)而所得的Z-平均粒徑(Z_averageSize)。4價金屬氫氧化物粒子在研磨劑中的平均粒徑的測定例如可使用Spectris株式會社製造的「Zetasizer Nano S」。更具體而言,用水稀釋研磨劑以使4價金屬氫氧化物粒子的濃度相對於100質量份的研磨劑成為0. I質量份，將約ImL置於Icm見方的槽(cell)中，設置於Zetasizer Nano S中。使分散介質的折射率為I. 33、粘度為0. 887mPa S，在25°C下進行測定,讀取表示為Z-average Size的值作為平均粒徑。從進一步提高被研磨膜(例如氧化矽系絕緣膜)的研磨速度的觀點考慮，4價金屬氫氧化物粒子在研磨劑中的;電位的下限優選為_30mV以上，更優選為-15mV以上，進一步優選為OmV以上。此外，從進一步提高平坦性、研磨選擇比的觀點考慮，4電位的上限優選為50mV以下，更優選為30mV以下，進一步優選為20mV以下。4價金屬氫氧化物粒子在研磨劑中的(電位的測定例如可使用Spectris株式會社製造的「Zetasizer 3000HS」。更具體而言,用水稀釋研磨劑以使其成為Zetasizer3000HS的推薦散射光量，在室溫下進行測定。從進一步提高被研磨膜(例如氧化矽系絕緣膜)的研磨速度的觀點考慮，4價金屬氫氧化物粒子在研磨劑中的含量的下限相對於100質量份的研磨劑而言優選0. 005質量份以上，更優選0.01質量份以上，進一步優選0. I質量份以上。此外，從進一步抑制研磨損傷的觀點考慮，4價金屬氫氧化物粒子的含量的上限相對於100質量份的研磨劑而言優選5質量份以下，更優選3質量份以下，進一步優選2質量份以下。本實施方式的研磨劑的特徵在於含有陽離子化聚乙烯醇作為添加劑。所謂陽離子化聚乙烯醇是在聚乙烯醇中導入有陽離子性官能團的改性聚乙烯醇。陽離子化聚乙烯醇例如可作為聚乙烯醇與具有陽離子性官能團的單體的嵌段聚合物或無規聚合物而獲得。作為用於形成所述聚合物的具有陽離子性官能團的單體例如可列舉丙烯醯胺系、甲基丙烯醯胺系、丁烯醯胺(crotonyl amide)系、丙烯酸系、甲基丙烯酸系、巴豆酸系等單體。由於陽離子化聚乙烯醇的陽離子性官能團所帶來的改性度並無特別的限制，從可進一步提高平坦性、研磨選擇比的觀點考慮，優選0. Imol %以上，更優選0. 5mol %以上，進一步優選Imol %以上。陽離子化聚乙烯醇的鹼化度並無特別的限制，從提高對水的溶解性的觀點考慮，優選50mol %以上,更優選60mol %以上,進一步優選70mol %以上。另外，陽離子化聚乙烯醇的鹼化度可以JIS K 6726(聚乙烯醇試驗方法)為基準而進行測定。此外，陽離子化聚乙烯醇的平均聚合度的上限並無特別的限制，從進一步提高被研磨膜(例如氧化矽系絕緣膜)的研磨速度的觀點考慮，優選3000以下，更優選2000以下，進一步優選1000以下。此外，從進一步提高平坦性、研磨選擇比的觀點考慮，平均聚合度的下限優選50以上，更優選100以上，進一步優選150以上。另外，陽離子化聚乙烯醇的平均聚合度可以JIS K6726(聚乙烯醇試驗方法)為基準而進行測定。從進一步提高平坦性、研磨選擇比的觀點考慮，陽離子化聚乙烯醇在研磨劑中的含量的下限相對於100質量份的研磨劑而言優選0. 005質量份以上，更優選0. 01質量份以上，進一步優選0. I質量份以上。此外，從進一步提高被研磨膜(例如氧化矽系絕緣膜)的研磨速度的觀點考慮，陽離子化聚乙烯醇的含量的上限相對於100質量份的研磨劑而言優選10質量份以下，更優選5質量份以下，進一步優選2質量份以下。本實施方式的研磨劑的特徵在於除陽離子化聚乙烯醇以外，含有選自由氨基糖、該氨基糖的衍生物、具有氨基糖的多糖類以及該多糖類的衍生物所組成的組的至少一種糖類作為添加劑。通過並用陽離子化聚乙烯醇與選自由氨基糖、該氨基糖的衍生物、具有氨基糖的多糖類以及該多糖類的衍生物所組成的組的至少一種糖類，可獲得被研磨膜(例如氧化矽系絕緣膜)的平坦性優異的研磨液。此外，迄今為止本發明人等所發現的含有所述4價金屬氫氧化物粒子的研磨液中，存在表現出研磨墊依存性的情況，即研磨墊的肖氏D硬度越高則氧化矽系絕緣膜的平坦性越優異。而另一方面，根據本實施方式，無論研磨墊的肖氏D硬度為何均可穩定地獲得高的被研磨膜(例如氧化矽系絕緣膜)的平坦性，因此在研磨墊的選擇項目更廣的方面而
言有利。此外，通過並用陽離子化聚乙烯醇與選自由氨基糖、該氨基糖的衍生物、具有氨基糖的多糖類以及該多糖類的衍生物所組成的組的至少一種糖類，可製成對於氮化矽膜、多晶矽膜的研磨選擇比優異的研磨液。另外，本發明人等發現即使在使用未經陽離子化的通常的聚乙烯醇時，對於多晶矽膜的研磨選擇比也稍微變高。然而，本發明人等發現在使用陽離子化的聚乙烯醇時，對於多晶矽膜的研磨選擇比飛躍性地提高，另外，對於氮化矽膜的研磨選擇比也飛躍性地提高。在本實施方式中，所謂氨基糖是具有氨基的糖類，可列舉葡糖胺(glucosamine)、半乳糖胺(galactosamine)等，也可為這些化合物的衍生物。作為衍生物例如可列舉N-乙醯葡糖胺、硫酸葡糖胺、N-氨甲醯基葡糖胺、葡糖胺鹽酸鹽、葡糖胺乙酸鹽、葡糖胺硫酸鹽、N-乙醯基半乳糖胺等。此外，在本實施方式中，所謂具有氨基糖的多糖類是以苷鍵鍵合單糖類而成的化合物，包含至少一個以上所述氨基糖。作為這樣的具有氨基糖的多糖類可列舉甲殼質(chitin)、殼聚糖、葡糖胺、軟骨素、透明質酸(hyaluronic acid)、硫酸角質素(keratansulfate)、硫酸乙醯肝素(heparan sulfate)、肝素(heparin)、硫酸皮膚素(dermatansulfate)等，也可為這些化合物的衍生物。從進一步提高平坦性、研磨選擇比的觀點考慮，作為具有氨基糖的多糖類特別優選選自殼聚糖以及殼聚糖衍生物所組成的組的至少一種。作為殼聚糖衍生物例如可列舉殼聚糖吡咯烷酮羧酸鹽、陽離子化殼聚糖、羥丙基殼聚糖、殼聚糖乳酸鹽、甘油基化殼聚糖、二醇殼聚糖、羧甲基殼聚糖(CM-殼聚糖)、羧甲基殼聚糖琥珀醯胺等。 從進一步提高平坦性、研磨選擇比的觀點考慮，選自氨基糖、該氨基糖的衍生物、具有氨基糖的多糖類以及該多糖類的衍生物所組成的組的至少一種糖類在研磨劑中的含量的下限相對於100質量份的研磨劑而言優選0. 001質量份以上,更優選0. 005質量份以上，進一步優選0.01質量份以上。此外，從進一步提高被研磨膜(例如氧化矽系絕緣膜)的研磨速度的觀點考慮，含量的上限相對於100質量份的研磨劑而言優選5質量份以下，更優選I質量份以下，進一步優選0. 5質量份以下。本實施方式的研磨劑也可含有除陽離子化聚乙烯醇、選自由氨基糖、該氨基糖的衍生物、具有氨基糖的多糖類以及該多糖類的衍生物所組成的組的至少一種糖類以外的成分作為添加劑。作為這樣的成分例如可列舉酸成分、鹼成分、胺基酸、兩性表面活性劑、陰離子性表面活性劑、非離子性表面活性劑、陽離子性表面活性劑、其它水溶性高分子、有機溶劑等，這些化合物可單獨使用一種或者將二種以上組合使用。通過這些成分，可調整研磨速度、平坦性、研磨選擇比等研磨特性，或提高研磨劑的保存穩定性。作為酸成分例如可列舉硝酸、硫酸、鹽酸、磷酸、硼酸、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、乳酸、丙二酸、琥拍酸、戍二酸、己二酸、馬來酸、富馬酸、鄰苯二甲酸、梓檬酸、吡啶甲酸、尿酸等。作為鹼成分可列舉氫氧化鉀、氫氧化鈉、氨、氫氧化四甲銨、咪唑等。作為胺基酸例如可列舉精氨酸、賴氨酸('J V >)、天冬氨酸、穀氨酸、天冬醯胺、穀氨醯胺、組氨酸、脯氨酸、酪氨酸、色氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、甘氨酸、丙氨酸、3 -丙氨酸、蛋氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸、白氨酸、纈氨酸、異白氨酸等。作為兩性表面活性劑例如可列舉甜菜鹼、P -丙氨酸甜菜鹼、月桂基甜菜鹼、硬脂基甜菜鹼、月桂基二甲基氧化胺、2-烷基-N-羧甲基-N-羥乙基咪唑鎗甜菜鹼、十二烷酸醯胺丙基甜菜鹼、椰子油脂肪酸醯胺丙基甜菜鹼、月桂基羥基磺基甜菜鹼等。作為陰離子性表面活性劑例如可列舉月桂基硫酸三乙醇胺、月桂基硫酸銨、聚氧乙烯烷基醚硫酸三乙醇胺、特殊多羧酸型高分子分散劑等。作為非離子性表面活性劑例如可列舉聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯鯨蠟基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯油烯基醚、聚氧乙烯高級醇醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚氧亞烷基烷基醚、聚氧乙烯衍生物、聚氧乙烯山梨糖醇酐單月桂酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐單棕櫚酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐單硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐三硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐單油酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐三油酸酯、四油酸聚氧乙烯山梨糖醇、聚乙二醇單月桂酸酯、聚乙二醇單硬脂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯、聚乙二醇單油酸酯、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯氫化蓖麻油、甲基丙烯酸-2-羥乙酯、烷基烷醇醯胺等。作為陽離子性表面活性劑例如可列舉椰子胺乙酸酯、硬脂醯胺乙酸酯等。作為其它水溶性高分子例如可列舉海藻酸、果膠酸、羧甲基纖維素、瓊脂、凝膠多糖(curdlan)、支鏈澱粉(pullulan)等多糖類(具有氨基糖的多糖類除外)；聚天冬氨酸、聚穀氨酸、聚賴胺酸、聚蘋果酸、聚醯胺酸、聚馬來酸、聚衣康酸、聚富馬酸、聚(對苯乙烯羧酸)、聚醯胺酸銨鹽、聚醯胺酸鈉鹽、聚乙醛酸等聚羧酸以及其鹽；聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯醛等乙烯基系聚合物；聚丙烯醯胺、聚二 甲基丙烯醯胺等丙烯酸系聚合物;聚乙二醇、聚氧丙烯、聚氧乙烯-聚氧丙烯縮合物、乙二胺的聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段聚合物等。作為有機溶劑例如除了甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、仲丁醇、叔丁醇等醇類，己烷、環己烷、庚烷等烴類之外，還可以列舉出醚類、酮類、酯類等。本實施方式的研磨劑的特徵在於含有水。作為水並無特別的限制，優選去離子水、離子交換水、超純水等。研磨劑中水的含量可為所述含有成分的含量的餘量，只要包含於研磨劑中則並無特別的限定。從進一步提高被研磨膜(例如氧化矽系絕緣膜)的研磨速度的觀點考慮，本實施方式的研磨劑的PH的下限優選為3. 0以上，更優選為4. 5以上，進一步優選為5. 5以上。此夕卜，從提高研磨劑的保存穩定性的觀點考慮，研磨劑的PH的上限優選為11.0以下，更優選為9. 0以下，進一步優選為7. 0以下。研磨劑的pH的測定中可使用通常的使用了玻璃電極的pH計，例如可使用橫河電機株式會社製造的「Model pH81」。更具體而言，使用鄰苯二甲酸鹽pH緩衝液(pH4. 01)與中性磷酸鹽pH緩衝液(pH6.86)作為標準緩衝液，對Model pH81進行2點校正後，將ModelPH81的電極放入至研磨劑中，經過2分鐘以上而測定穩定後的值。此處，標準緩衝液與研磨劑的液溫均為25°C。本實施方式的研磨劑的保存方法並無特別的限制。例如可製成包含研磨粒、添加齊U、以及水的一液式研磨劑而進行保存。此外例如也可製成從該一液式研磨劑中減少水的含量的濃縮一液式研磨劑而進行保存。此外例如也可以將漿料(第一液)與添加液(第二液)混合而成為本實施方式的研磨劑的方式將該研磨劑的構成成分分為漿料與添加液而進行保存。此時，漿料例如至少含有研磨粒以及水，添加液例如含有添加劑中的至少一種成分(例如陽離子化聚乙烯醇或糖類的至少一方)以及水。此外例如也可製成從這些漿料與添加液分別減少水的含量而成的由濃縮漿料(第一液)與濃縮添加液(第二液)所構成的濃縮二液式研磨劑而進行保存。本實施方式的濃縮一液式研磨劑包含研磨粒、添加劑、以及水，在研磨前或研磨時添加必要量的水而作為所述研磨劑使用。本實施方式的二液式研磨劑在研磨前或研磨時將漿料與添加液加以混合而作為所述研磨劑使用。此外，本實施方式的濃縮二液式研磨劑在研磨前或研磨時將漿料、添加液與必要量的水加以混合而作為所述研磨劑使用。通過將如上所述的研磨劑製成濃縮一液式研磨劑、二液式研磨劑、濃縮二液式研磨劑而進行保存，可提高研磨劑的保存穩定性。使用一液式研磨劑時的基板研磨方法的特徵在於包含如下的研磨工序在將形成有被研磨膜的基板的該被研磨膜按壓於研磨定盤的研磨墊上的狀態下，一邊將所述研磨劑供給至被研磨膜與研磨墊之間，一邊使基板與研磨定盤相對移動而對被研磨膜進行研磨。
對於使用二液式研磨劑時的基板研磨方法而言，在使用所述一液式研磨劑的研磨方法的研磨工序之前可具有將漿料與添加液加以混合而獲得研磨液的研磨液調製工序。此外在研磨工序中，也可通過一邊將漿料與添加液分別供給至研磨墊與被研磨膜之間，一邊將漿料與添加液加以混合而所得的研磨液對被研磨膜進行研磨。在本實施方式中，所謂被研磨膜，被定義為在研磨前、研磨中或研磨後露出至基板表面的膜。此外，在基板自身露出至表面時，可將該基板視為廣義上的被研磨膜。被研磨膜可為單一膜，也可為多個膜。多個膜在研磨前、研磨中或研磨後露出至基板表面時，將這些視為被研磨膜。被研磨膜的初始表面可為平滑也可具有凹凸。被研磨膜表面的凹凸的段差定義為由與基板平行的基準面所測定的被研磨膜的最大高度與最小高度的差。被研磨膜表面的凹凸的段差例如可通過如下方式而求出使用光學式膜厚測定裝置而測定被研磨膜的凸部與凹部的膜厚，或者使用觸針式段差計而直接測定被研磨膜的凸部與凹部的高低差。被研磨膜的初始表面的凹凸段差越大，則越可產生由於所述本實施方式的基板研磨方法所帶來的平坦化效果。因此，被研磨膜的初始表面的凹凸段差優選為50nm以上，更優選為IOOnm以上，進一步優選為150nm以上。被研磨膜的材質並無特別的限制，可對絕緣體、半導體、金屬進行研磨。從通過所述本實施方式的基板研磨方法而獲得高的研磨速度的觀點考慮，優選被研磨膜的至少一部分為娃系化合物。作為矽系化合物的被研磨膜例如可列舉結晶矽、非晶矽膜、多晶矽膜、矽鍺膜、金屬矽化物膜、氮化矽膜、碳化矽膜、碳氮化矽膜、氧化矽系絕緣膜等。其中，從可獲得高的研磨速度的觀點考慮，特別優選被研磨膜的至少一部分為氧化矽系絕緣膜。作為氧化矽系絕緣膜可列舉氧化矽膜、氮氧化矽膜、碳氧化矽膜、導入了氫基的氧化矽膜、導入了甲基的氧化矽膜、摻雜有硼的氧化矽膜、摻雜有磷的氧化矽膜等。 作為矽系化合物以外的被研磨膜例如可列舉鉿系、鈦系、鉭系氧化物等高介電常數膜，銅、鋁、鉭、鈦、鎢、鈷等金屬膜，鍺、氮化鎵、磷化鎵、砷化鎵、有機半導體等的半導體膜，鍺 銻 碲等的相變膜，氧化銦錫等的無機導電膜，聚醯亞胺系、聚苯並噁唑系、丙烯酸系、環氧系、酚系等的聚合物樹脂膜等。被研磨膜的制膜方法並無特別的限制，可使用利用熱反應、等離子體反應的化學氣相生長(CVD)法、物理氣相生長(PVD)法、塗布法、熱氧化法、鍍敷法等。作為氧化矽系絕緣膜的制膜方法例如可列舉使單矽烷與氧進行熱反應的熱CVD法、使四乙氧基矽烷與臭氧進行熱反應的準常壓CVD法、使單矽烷與二氧化氮(或四乙氧基矽烷與氧)進行等離子體反應的等離子體CVD法、將含有聚矽氨烷或矽氧烷等的液體原料塗布於基板上的塗布法等。以如上所述的方法而所得的氧化矽系絕緣膜中也可含有氮、碳、氫、硼、磷等除矽與氧以外的元素。由此可調整膜質或對於底層的凹凸的埋入性等。此外為了使以如上所述的方法而所得的氧化矽系絕緣膜的膜質穩定化，也可在制膜後根據需要以150°C 1100°C左右的溫度進行熱處理。作為氮化矽膜的制膜方法例如可列舉使二氯矽烷與氨進行熱反應的低壓CVD法，使單矽烷、氨以及氮進行等離子體反應的等離子體CVD法等。在以如上所述的方法而所得的氮化矽膜中，為了調整膜質，也可含有如碳、氫等的除矽與氮以外的元素。作為多晶矽膜的制膜方法例如可列舉使單矽烷在低壓下進行熱反應的低壓熱CVD法、使單矽烷進行等離子體反應的等離子體CVD法等。在以如上所述的方法而所得的多晶矽膜中，為了調整膜質，也可含有如磷、硼、氫等的除矽以外的元素。 在表面形成被研磨膜的基板的材質並無特別的限制，可列舉玻璃、結晶矽、非晶矽、多晶矽、碳化矽、矽鍺、鍺、氮化鎵、磷化鎵、砷化鎵、藍寶石、塑料等。這些基板可根據需要通過本實施方式的基板研磨方法而進行研磨。使用本實施方式的基板研磨方法所製造的對象物並無特別的限制，例如也可用於半導體設備、液晶、有機EL等圖像顯示裝置，光掩模、透鏡、稜鏡、光纖、單晶閃爍體等光學零件，光交換元件、光波導等光學元件，固體雷射、藍色雷射LED等發光元件，磁碟、磁頭等磁儲存裝置，微機電系統(MicroElectro Mechanical Systems, MEMS)、娃內插器(siliconinterposer)等設備的製造。其中,本實施方式的基板研磨方法特別優選用於高水平地要求高研磨速度、高平坦性、降低研磨損傷數的半導體設備中。作為所述半導體設備的種類例如可列舉微型處理器(Micro ProcessingUnit,MPU)、數位訊號處理器(Digital Signal Processor, DSP)等邏輯大規模集成電路(large-scale integration, LSI)、動態隨機存取內存(Dynamic RandomAccess Memory,DRAM)、靜態隨機存取內存(Static Random Access Memory, SRAM)、NAND 型快閃記憶體、NOR 型快閃記憶體、相變隨機存取內存(Phase ChangeRandom Access Memory, PRAM,相變內存)、鐵電隨機存取內存(FerroelectricRandom Access Memory,FeRAM,強介電體內存)、磁阻隨機存取內存(Magnetoresistive Random Access Memory,MRAM,磁阻內存)等內存設備，無線 / 通訊用大規模集成電路、AD轉換大規模集成電路、DA轉換大規模集成電路等模擬大規模集成電路(Analog LSI)、CMOS傳感器、電荷稱合元件(charge coupled device, CO))等影像傳感器大規模集成電路等，以及將這些大規模集成電路混載於一個晶片上的混載大規模集成電路等。本實施方式的基板研磨方法所適用的半導體設備的研磨工序並無特別的限制，例如可列舉STI形成用絕緣膜的研磨工序、金屬沉積前的絕緣膜的研磨工序、層間絕緣膜的研磨工序、金屬間絕緣膜的研磨工序、鶴插塞(tungstenplug)的研磨工序、多晶娃插塞(polysilicon plug)的研磨工序、鶴鑲嵌(damascene)配線的研磨工序、銅鑲嵌配線的研磨工序、各種矽化物形成用研磨工序、High-k/金屬鑲嵌法金屬柵極形成用研磨工序、DRAM中的埋入字符線形成用研磨工序等。被研磨膜的至少一部分為氧化矽系絕緣膜時，在氧化矽系絕緣膜的下層可具有研磨停止膜也可不具有研磨停止膜。在具有研磨停止膜時，優選研磨速度較氧化矽系絕緣膜低的氮化矽膜或多晶矽膜的至少一方為研磨停止膜。更優選在這些氮化矽膜或多晶矽膜的至少一方露出時停止研磨。由此易於在研磨停止層露出時停止研磨，可提高研磨停止性。在本實施方式的研磨方法中，可使用的研磨裝置並無特別的限制。可使用具有可保持基板的基板固定器、可貼附研磨墊的研磨定盤、以及研磨劑的供給機構的通常的研磨裝置。在基板固定器中具有將基板抵壓於研磨墊上進行加壓的加壓機構。此外，在基板固定器與研磨定盤上分別具有可變更轉速的馬達等，可使基板與研磨墊相對移動。此外，在研磨劑的供給機構具有控制研磨劑的流量的機構，可將適宜量的研磨劑供給至基板與研磨墊之間。此外，作為研磨劑的供給方法通常使用將研磨劑滴加至研磨墊上的方法。作為具體的研磨裝置例如可列舉株式會社荏原製作所製造的「EPO-111」、「EP0-222 」、「FREX-200 」、「FREX-300」、Applied Materials Japan 株式會社製造的 「MIRRA、Ref lexion」、株式會社東京精密製造的「ChaMP系列」等。研磨條件的設定並無特別的限制，為了使基板不從基板固定器脫落，定盤的旋轉速度優選200rpm以下，施加於基板的壓力(研磨壓力)優選IOOkPa以下。此外，研磨劑向研磨墊上的供給量並無特別的限制，研磨中優選一直以研磨劑覆蓋研磨墊的表面。研磨劑的供給方法並無特別的限制。在使用濃縮一液式研磨劑進行研磨時，作為研磨劑的供給方法例如可使用直接送液預先將濃縮一液式研磨劑與水加以混合而成的研磨劑而進行供給的方法，以不同的配管送液濃縮一液式研磨劑與水，使這些合流、混合而進行供給的方法等。在使用二液式研磨劑而進行研磨時，作為研磨劑的供給方法例如可使用直接送液預先將漿料與添加液加以混合而成的研磨劑而進行供給的方法，以不同的配管送液漿料與添加液，使這些合流、混合而進行供給的方法等。在使用濃縮二液式研磨劑而進行研磨時，作為研磨劑的供給方法例如可使用直接送液預先將濃縮漿料、濃縮添加液與水加以混合而成的研磨劑而進行供給的方法，以任意的組合通過多個配管送液濃縮漿料、濃縮添加液與水，使這些合流、混合而進行供給的方法等。可使用的研磨墊的種類並無特別的限制，例如可使用實質上僅由主墊(與被研磨膜直接接觸的部件)所構成的單層墊、在主墊的下層具有子墊的2層墊等。通常情況下，使用2層墊具有使研磨的基板面內均一性提高的傾向。可使用的研磨墊的主墊的材質並無特別的限制，例如可使用通常的非發泡樹脂、發泡樹脂、多孔質樹脂、無紡布等。作為具體的材質，可使用聚氨酯、丙烯酸類樹脂(了」^ )、聚酯、丙烯酸酯共聚物、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚-4-甲基戊烯、纖維素、纖維素酯、尼龍、以及芳香族聚醯胺(aramid)等聚醯胺、聚醯亞胺、聚醯亞胺醯胺、聚矽氧烷共聚物、環氧乙烷化合物、酚醛樹脂、聚苯乙烯、聚碳酸酯、環氧樹脂等樹脂。從材料成本低的觀點考慮，優選使用聚氨酯樹脂。另外，從研磨的穩定性高的觀點考慮，優選使用發泡聚氨酯樹脂。研磨墊的主墊的表面形狀並無特別的限制，優選實施有可積存研磨劑的溝加工。由此可在研磨墊上均一且高效地遍布研磨劑，提高研磨的基板面內均一性。研磨墊的主墊的肖氏D硬度的下限並無特別的限制，從進一步提高研磨的平坦性的觀點考慮，優選設為40以上，更優選設為50以上，進一步優選設為55以上。此外從進一步提高研磨的基板面內均一性的觀點考慮，肖氏D硬度的上限優選設為80以下，更優選設為70以下，進一步優選設為65以下。研磨墊的主墊的肖氏D硬度定義為以JIS K 6253為基準而測定的數值。肖氏D 硬度的測定中例如可使用高分子計器株式會社製造的「ASKER橡膠硬度計D型」。肖氏D硬度的測定值中通常會產生±1左右的測定誤差，因此取進行5次相同測定的平均值。此外，肖氏D硬度的上限根據該定義為100。
對於研磨墊的表面(主墊的表面)而言，為了抑制每個基板的研磨特性的不均一，優選即使研磨次數增加也一直為同一狀態。因此，可通過調節器(也稱為修整器)以任意的頻率對研磨墊的表面進行打磨或清淨化，即進行調節(conditioning)。調節可在各基板的研磨前、研磨中或研磨後實施。此外，由製造商所提供的研磨墊的初始表面通常為平滑，因此優選在在研磨中使用新的研磨墊之前，進行調節(PadBreak-in)直至獲得所期望的表面粗糙度。作為調節器通常使用在臺座中埋入有金剛石研磨粒的金剛石研磨粒調節器。金剛石研磨粒調節器的金剛石研磨粒的尺寸通常情況下即使小也相當於400目(mesh)，即使大也相當於40目。另外，通常情況下使用80目 120目左右的金剛石研磨粒。
研磨結束後的基板優選加以清洗而除去附著於基板上的粒子。清洗中除了水以夕卜，也可並用稀氫氟酸、氨水，為了提高清洗效率，也可並用刷子。此外，清洗後的基板優選使用旋轉乾燥器(spin dryer)等而將附著於基板上的水滴拂落後使其乾燥。此外，作為除上述以外的基板清洗方法還有通過本實施方式的基板研磨方法進行研磨後，使用低硬度的拋光研磨用墊與適宜的清洗液進行清洗的方法。作為清洗液除了水以外也可並用稀氫氟酸或氨水。實施例〈實施例1>(研磨劑的調整)在10升燒杯中，使430g的Ce (NH4) 2 (NO3) 6溶解於7300g的水中，一邊攪拌一邊緩緩添加氨的添加量相當於48g的量的氨水，獲得氫氧化鈰粒子的懸濁液。另外，在氨水的滴加中，在pH成為2. 5之前緩緩滴加25質量％氨水，在pH超過2. 5之後緩緩滴加2. 5質量％氨水。通過離心分離(加速度1000G、5分鐘)分離所得的懸濁液的固體成分，除去上清液，重新添加水，再次以相同的條件進行離心分離。反覆進行7次這樣的操作，對氫氧化鈰粒子進行清洗。向經清洗的氫氧化鈰粒子中添加水，獲得含有I質量％的氫氧化鈰粒子的懸濁液。繼而，一邊對氫氧化鈰粒子的懸濁液進行攪拌一邊照射超聲波而使氫氧化鈰粒子分散。另外，用Ium的薄膜過濾器對該分散液進行過濾，獲得含有I質量％的氫氧化鈰粒子的氫氧化鈰濃縮漿料。另外，準備含有0. 3質量％的陽離子化聚乙烯醇(株式會社可樂麗製造、CM-318、鹼化度86. Omol% 91. Omol%、平均聚合度1800)、0. 2質量％的殼聚糖(大日精化工業株式會社製造、DAICHITOSAN IOOD(VL))、0. 2質量％的乙酸、0. 2質量％的咪唑、水的濃縮添加液。另外，所述殼聚糖是含有I質量％的殼聚糖、I質量％的乙酸、水的溶液在20°C下的粘度成為5mPa s 7mPa s (製造商標稱值)的殼聚糖。繼而，將IOOg的氫氧化鈰濃縮漿料、IOOg的濃縮添加液、800g的水加以混合而獲得研磨劑Al。研磨劑Al的最終的各成分的配合量如表I所示。(研磨劑的特性)使用Spectris株式會社製造的「Zetasizer Nano S」而測定研磨劑中的氫氧化鋪粒子的平均粒徑。
此外,使用Spectris株式會社製造的「Zetasizer 3000HS」而測定研磨劑中的氫氧化鈰粒子的(電位。此外,使用橫河電機株式會社製造的「Model pH81」而測定研磨劑的pH。在研磨劑Al中，研磨劑中的氫氧化鈰粒子的平均粒徑為127nm，研磨劑中的氫氧化鈰粒子的4電位為llmV，研磨劑的pH為6. O。(基板的製作)準備如下的基板在表面平坦的矽基板(圓形、直徑200mm)上，使用使四乙氧基 矽烷與氧進行等離子體反應的等離子體CVD法而沉積有膜厚為500nm的氧化矽膜的基板。以後，將所述基板稱為「Si02毯覆式基板(卜基板)」。此外，準備如下的基板在表面平坦的矽基板(圓形、直徑200mm)上，使用使二氯矽烷與氨進行熱反應的低壓CVD法而沉積有膜厚為500nm的氮化矽膜的基板。以後，將所述基板稱為「SiN毯覆式基板」。此外，準備如下的基板在表面平坦的矽基板(圓形、直徑200mm)上，使用使單矽烷在低壓下進行熱反應的低壓熱CVD法而沉積有膜厚為500nm的多晶矽膜的基板。以後，將所述基板稱為「pSi毯覆式基板」。此外，準備SiO2圖案基板。該基板是以如下方式而製造的。即，在表面平坦的矽基板(圓形、直徑200mm)上，使用使四乙氧基矽烷與氧進行等離子體反應的等離子體CVD法，沉積膜厚為IOOnm的氧化矽膜，另外在其上塗布厚度為500nm的光致抗蝕劑膜。通過使用了光掩模的周知的光刻(photolithography)工序,在光致抗蝕劑膜上曝光寬度(是指凸部寬，下同)為IOOy m、間距(是指一組相鄰的凸部寬與凹部寬的和，下同)為200i!m的線與間隙狀圖案，進行顯影。其後，通過周知的乾式蝕刻(dry etching)工序，對氧化矽膜與娃基板分別各進行IOOnm的乾式蝕刻,通過利用氧等離子體(oxygen plasma)的灰化(ashing)工序而除去光致抗蝕劑膜。如上所述而進行，形成由氧化矽膜與矽基板所構成的寬度為100 Pm、間距為200 um,深度為200nm的線與間隙狀凹凸圖案。最後，在凹凸圖案上，使用使四乙氧基矽烷與氧進行等離子體反應的等離子體CVD法而沉積膜厚為300nm的氧化矽膜。如此而所得的基板的最終構成如圖I的模式剖面圖所示那樣，在凸部為膜厚為400nm的氧化矽膜I/矽基板2。此外，在凹部為膜厚為300nm的氧化矽膜I/矽基板2，且凹部與凸部的段差為200nm。此外，準備Si02/SiN圖案基板。該基板是以如下方式而製造的。即，在表面平坦的矽基板(圓形、直徑200mm)上，使用使二氯矽烷與氨進行熱反應的低壓CVD法而沉積膜厚為IOOnm的氮化矽膜，另外在其上塗布厚度為500nm的光致抗蝕劑膜。通過使用了光掩模的周知的光刻工序，在光致抗蝕劑膜上曝光寬度為100 ym、間距為200 的線與間隙狀圖案，進行顯影。其後，通過周知的乾式蝕刻工序，對氮化矽膜與矽基板分別各進行IOOnm的乾式蝕刻，通過利用氧等離子體的灰化工序而除去光致抗蝕劑膜。如上所述而進行，形成由氮化矽膜與矽基板所構成的寬度為100 Pm、間距為200 um,深度為200nm的線與間隙狀凹凸圖案。最後，在凹凸圖案上，使用使四乙氧基矽烷與氧進行等離子體反應的等離子體CVD法而沉積膜厚為300nm的氧化矽膜。如此而所得的基板的最終構成如圖2的模式剖面圖所示那樣，在凸部為膜厚為300nm的氧化矽膜3/膜厚為IOOnm的氮化矽膜4 (研磨停止層)/矽基板5。而且，凹部的膜構成是膜厚為300nm的氧化娃膜3/娃基板5。而且，凸部與凸部的段差為200nm。此外，準備Si02/pSi圖案基板。該基板是以如下方式而製造的。即，在表面平坦的矽基板(圓形、直徑200mm)上，使用使單矽烷在低壓下進行熱反應的低壓熱CVD法而沉積膜厚為IOOnm的多晶矽膜，另外在其上塗布厚度為500nm的光致抗蝕劑膜。通過使用了光掩模的周知的光刻工序，在光致抗蝕劑膜上曝光寬度為100 ym、間距為200 的線與間隙狀圖案，進行顯影。其後，通過周知的乾式蝕刻工序，對多晶矽膜與矽基板分別各進行IOOnm的乾式蝕刻，通過利用氧等離子體的灰化工序而除去光致抗蝕劑膜。如上所述而進行，形成由多晶矽膜與矽基板所構成的寬度為100 Pm、間距為200 um,深度為200nm的線與間隙狀凹凸圖案。最後，在凹凸圖案上，使用使四乙氧基矽烷與氧進行等離子體反應的等離子體CVD法而沉積膜厚為300nm的氧化矽膜。如此而所得的基板的最終構成如圖3的模式剖面圖所示那樣，在凸部為膜厚為300nm的氧化矽膜6/膜厚為IOOnm的多晶矽膜7 (研磨停止層)/矽基板8。而且，凹部是膜厚為300nm的氧化矽膜/ 矽基板。而且，凸部與凸部的段差為200nm。(基板的研磨)在研磨裝置(株式會社荏原製作所製造、EP0-111)的研磨定盤上貼附2層型發泡聚氨酯研磨墊(羅門哈斯公司製造、IC1000、在主墊表面有同心圓溝加工、主墊的肖氏D硬度59)。在使用研磨墊之前，使用金剛石研磨粒調節器(旭金剛石工業株式會社製造、CMP-N 100A、金剛石研磨粒篩孔尺寸100)，對研磨墊進行30分鐘的調節。繼而，在基板固定器上貼附研磨的基板，將研磨劑供給至研磨墊上。另外，將基板抵壓於研磨墊上進行加壓，使基板固定器與研磨定盤旋轉而研磨基板。此處，研磨劑的供給速度為200mL/min、研磨壓力為40kPa、基板固定器的轉速為40rpm、研磨定盤的轉速為40rpmo另外，在對基板進行研磨後，對研磨墊進行I分鐘的調節，然後研磨下一個基板。繼而，通過使用了 0. 5質量％的氫氟酸的刷子清洗(30秒)對研磨後的基板進行清洗，另外通過使用了水的刷子清洗(30秒)進行清洗。此外，通過旋轉乾燥機對清洗後的基板加以乾燥。對上述準備的各基板分別進行這樣的操作。另外，對於各基板的所述研磨時間的長度如下所述。SiO2, SiN以及pSi的各毯覆式基板研磨I分鐘。SiO2圖案基板進行研磨直至凸部的氧化娃膜厚成為100nm(±5nm)。Si02/SiN圖案基板進行研磨直至氮化矽膜(研磨停止層)露出，並進一步追加該研磨時間的一半時間的研磨。Si02/pSi圖案基板進行研磨直至多晶矽膜(研磨停止層)露出，然後進一步追加該研磨時間的一半時間的研磨。(研磨結果)(研磨速度以及研磨選擇比)通過測定所述研磨後的SiO2毯覆式基板中的氧化矽膜的膜厚減少量，算出氧化矽膜的研磨速度(以後簡稱為「Ro」)。通過測定所述研磨後的SiN毯覆式基板中的氮化矽膜的膜厚減少量，算出氮化矽膜的研磨速度(以後簡稱為「Rn」)。
通過測定所述研磨後的pSi毯覆式基板中的多晶矽膜的膜厚減少量，算出多晶矽膜的研磨速度(以後簡稱 為「Rp」)。此處，研磨速度的算出所必需的膜厚的測定中使用光幹涉式膜厚測定裝置(NAN0METRICS 公司製造、Nanospec AFT-5100)。此外，通過求出Ro相對於Rn的比(Ro/Rn)而算出氧化矽膜相對於氮化矽膜的研磨選擇比(以後簡稱為「Sn」)。此外，通過求出Ro相對於Rp的比(Ro/Rp)而算出氧化矽膜相對於多晶矽膜的研磨選擇比(以後簡稱為「Sp」)。 (研磨損傷數)關於所述研磨後的SiO2毯覆式基板，將氧化矽膜的表面所觀察到的損傷的總數作為氧化矽膜的研磨損傷數。此處，損傷的觀察中使用電子掃描顯微鏡式缺陷檢查裝置(Applied Materials公司製造、SEMVision)，將氧化矽膜表面所存在的凹狀缺陷(大小0.2iim以上)判斷為損傷。(平坦性)關於所述研磨後的SiO2圖案基板，測定凸部與凹部的氧化矽膜的段差(以後簡稱為「 A 0」)，評價SiO2圖案基板的研磨後的平坦性。A 0越小就意味著平坦性越高。關於所述研磨後的Si02/SiN圖案基板，測定凸部(氮化矽膜)與凹部(氧化矽膜)的段差(以後簡稱為「 An」)，評價Si02/SiN圖案基板的研磨後的平坦性。An越小就意味著平坦性越高。關於所述研磨後的Si02/pSi圖案基板，測定凸部(多晶矽膜)與凹部(氧化矽膜)的段差(以後稱為「 Ap」)，評價Si02/pSi圖案基板的平坦性。Ap越小就意味著平坦性越聞。此處，所述平坦性的各評價中所必需的段差的測定中使用觸針式段差測定裝置(VEECO Instruments 公司製造、Dektak V200Si)。(研磨停止性)關於所述研磨後的Si02/SiN圖案基板，測定氮化矽膜(研磨停止層)的膜厚減少量(以後簡稱為「Ln」)。Ln量越小就意味著由氮化矽膜所帶來的研磨停止性越高。關於所述研磨後的Si02/pSi圖案基板，測定多晶矽膜(研磨停止層)的膜厚減少量(以後簡稱為「Lp」)，Lp越小就意味著由多晶矽膜所帶來的研磨停止性越高。此處，研磨停止性的各評價所必需的膜厚的測定中使用光幹涉式膜厚測定裝置(NAN0METRICS 公司製造、Nanospec AFT-5100)。在使用了研磨劑Al 的研磨中，Ro 為 197nm/min、Rn 為 I. lnm/min、Rp 為 0. 7nm/min、Sn 為 183、Sp 為 295、研磨損傷數為 0 個、A o 為 16nm、An 為 17nm、Ap 為 16nm、Ln 為0. 8nm、Lp 為 0. 5nm。〈實施例2>(研磨劑的調整)通過與實施例I相同的方法，獲得含有I質量％的氫氧化鈰粒子的氫氧化鈰濃縮漿料。另外，準備含有I質量％的陽離子化聚乙烯醇(株式會社可樂麗製造、C-506、陽離子性、鹼化度74. Omol % 79. Omol %、平均聚合度600)、0. 2質量％的殼聚糖(大日精化工業株式會社製造、DAICHITOSAN IOOD(VL))、0. 2質量％的乙酸、0. 2質量％的咪唑、水的濃縮添加液。繼而，將IOOg的氫氧化鈰濃縮漿料、IOOg的濃縮添加液、800g的水加以混合而獲得研磨劑A2。研磨劑A2的最終的各成分的配合量如表I所示。(研磨劑的特性)通過與實施例I相同的方法，測定研磨劑中的氫氧化鈰粒子的平均粒徑、研磨劑中的氫氧化鈰粒子的4電位、研磨劑的pH。 在研磨劑A2中，研磨劑中的氫氧化鈰粒子的平均粒徑為104nm、研磨劑中的氫氧化鈰粒子的4電位為16mV、研磨劑的pH為6. O。(研磨結果)通過與實施例I相同的方法，求出Ro、Rn、Rp、Sn、Sp、研磨損傷數、Ao、An、Ap、Ln、Lp。在使用了研磨劑 A2 的研磨中，Ro 為 205nm/min、Rn 為 I. Onm/min、Rp 為 0. 6nm/min、Sn 為 201、Sp 為 352、研磨損傷數為 0 個、A o 為 14nm、A n 為 15nm、Ap 為 16nm、Ln 為
0.7nm、Lp 為 0. 4nm。〈實施例3>(研磨劑的調整)通過與實施例I相同的方法，獲得含有I質量％的氫氧化鈰粒子的氫氧化鈰濃縮漿料。另外，準備含有I質量％的陽離子化聚乙烯醇(株式會社可樂麗製造、C-506、陽離子性、鹼化度74. Omol % 79. Omol %、平均聚合度600)、0. I質量％的殼聚糖(大日精化工業株式會社製造、DAICHITOSAN 100D)、0. 2質量％的乙酸、0. 2質量％的咪唑、水的濃縮添加液。另外，所述殼聚糖是含有0. 5質量％的殼聚糖、0. 5質量％的乙酸、水的溶液在20°C下的粘度成為40mPa s IOOmPa s (製造商標稱值)的殼聚糖。繼而，將IOOg的氫氧化鈰濃縮漿料、IOOg的濃縮添加液、800g的水加以混合而獲得研磨劑A3。研磨劑A3的最終的各成分的配合量如表I所示。(研磨劑的特性)通過與實施例I相同的方法，測定研磨劑中的氫氧化鈰粒子的平均粒徑、研磨劑中的氫氧化鈰粒子的4電位、研磨劑的pH。在研磨劑A3中，研磨劑中的氫氧化鈰粒子的平均粒徑為108nm、研磨劑中的氫氧化鈰粒子的4電位為18mV、研磨劑的pH為6. O。(研磨結果)通過與實施例I相同的方法，求出Ro、Rn、Rp、Sn、Sp、研磨損傷數、Ao、An、Ap、Ln、Lp0在使用了研磨劑A3 的研磨中，Ro 為 219nm/min、Rn 為 I. 2nm/min、Rp 為 0. 7nm/min、Sn為189、Sp為320、研磨損傷數為0個、A〇為15nm、An為17nm、Ap為17nm、Ln為
0.8nm、Lp 為 0. 5nm。(研磨劑的調整)
通過與實施例I相同的方法，獲得含有I質量％的氫氧化鈰粒子的氫氧化鈰濃縮漿料。另外，準備含有I質量％的陽離子化聚乙烯醇(株式會社可樂麗製造、C-506、陽離子性、鹼化度74. Omol% 79. Omol%、平均聚合度600)、0. 4質量％的甘油基殼聚糖(大日精化工業株式會社制)、0. 2質量％的乙酸、0. 2質量％的咪唑、水的濃縮添加液。另外，所述甘油基殼聚糖是含有10質量％的甘油基殼聚糖、5質量％的乙酸、水的溶液在20°C下的粘度成為399mPa s (製造商標稱值)的甘油基殼聚糖。繼而，將IOOg的氫氧化鈰濃縮漿料、IOOg的濃縮添加液、800g的水加以混合而獲得研磨劑A4。研磨劑A4的最終的各成分的配合量如表I所示。(研磨劑的特性)通過與實施例I相同的方法，測定研磨劑中的氫氧化鈰粒子的平均粒徑、研磨劑中的氫氧化鈰粒子的4電位、研磨劑的pH。在研磨劑A4中，研磨劑中的氫氧化鈰粒子的平均粒徑為114nm、研磨劑中的氫氧化鈰粒子的4電位為14mV、研磨劑的pH為6. O。(研磨結果)通過與實施例I相同的方法，求出Ro、Rn、Rp、Sn、Sp、研磨損傷數、Ao、An、Ap、Ln、Lp o在使用了研磨劑 A4 的研磨中，Ro 為 201nm/min、Rn 為 I. 3nm/min、Rp 為 I. Onm/min、Sn 為 158、Sp 為 210、研磨損傷數為 0 個、A o 為 13nm、An 為 14nm、Ap 為 15nm、Ln 為0. 9nm、Lp 為 0. 7nm。〈實施例5>(研磨劑的調整)準備與實施例I相同的研磨劑Al。(基板的研磨)除使用2層型非發泡聚氨酯研磨墊(日本微塗研磨株式會社製造、NCP系列、在主墊表面有同心圓溝加工、主墊的肖氏D硬度81)作為研磨墊以外，通過與實施例I相同的方法而研磨基板。(研磨結果)通過與實施例I相同的方法，求出Ro、Rn、Rp、Sn、Sp、研磨損傷數、Ao、An、Ap、Ln、Lp o在使用研磨劑Al 的研磨中，Ro 為 210nm/min、Rn 為 I. 5nm/min> Rp 為 I. 2nm/min、Sn為140、Sp為175、研磨損傷數為0個、A o為5nm、A n為6nm、Ap為6nm、Ln為L lnm、Lp 為 0. 9nm。(研磨劑的調整)通過與實施例I相同的方法，獲得含有I質量％的氫氧化鈰粒子的氫氧化鈰濃縮漿料。
另外，準備含有0. 2質量％的乙酸、0. 2質量％的咪唑、水的濃縮添加液。繼而，將IOOg的氫氧化鈰濃縮漿料、IOOg的濃縮添加液、800g的水加以混合而獲得研磨劑BI。研磨劑BI的最終的各成分的配合量如表I所示。(研磨劑的特性)
通過與實施例I相同的方法，測定研磨劑中的氫氧化鈰粒子的平均粒徑、研磨劑中的氫氧化鈰粒子的;電位、研磨劑的pH。在研磨劑BI中，研磨劑中的氫氧化鈰粒子的平均粒徑為94nm、研磨劑中的氫氧化鈰粒子的;電位為43mV、研磨劑的pH為6. O。(研磨結果)通過與實施例I相同的方法，求出Ro、Rn、Rp、Sn、Sp、研磨損傷數、Ao、An、Ap、Ln、Lp o在使用研磨劑BI 的研磨中，Ro 為 428nm/min、Rn 為 134nm/min、Rp 為 84nm/min、Sn 為 3. 2、Sp 為 5. I、研磨損傷數為 0 個、Ao 為 145nm、An 為 116nm、Ap 為 130nm、Ln 為47nm、Lp 為 29nm。(研磨劑的調整)通過與實施例I相同的方法，獲得含有I質量％的氫氧化鈰粒子的氫氧化鈰濃縮漿料。另外，準備含有2質量％的陽離子化聚乙烯醇(株式會社可樂麗製造、C-506、陽離子性、鹼化度74. Omol% 79. Omol%、平均聚合度600)、0. 2質量％的乙酸、0. 2質量％的咪唑、水的濃縮添加液。繼而，將IOOg的氫氧化鈰濃縮漿料、IOOg的濃縮添加液、800g的水加以混合而獲得研磨劑B2。研磨劑B2的最終的各成分的配合量如表I所示。(研磨劑的特性)通過與實施例I相同的方法，測定研磨劑中的氫氧化鈰粒子的平均粒徑、研磨劑中的氫氧化鈰粒子的;電位、研磨劑的pH。在研磨劑B2中，研磨劑中的氫氧化鈰粒子的平均粒徑為127nm、研磨劑中的氫氧化鈰粒子的4電位為10mV、研磨劑的pH為6. O。(研磨結果)通過與實施例I相同的方法，求出Ro、Rn、Rp、Sn、Sp、研磨損傷數、Ao、An、Ap、Ln、Lp o在使用了研磨劑B2 的研磨中，Ro 為 198nm/min、Rn 為 54nm/min、Rp 為 2. lnm/min、Sn 為 3. 7、Sp 為 94、研磨損傷數為 0 個、Ao 為 87nm、An 為 83nm、Ap 為 88nm、Ln 為 41nm、Lp 為 I. 6nm。(研磨劑的調整)通過與實施例I相同的方法，獲得含有I質量％的氫氧化鈰粒子的氫氧化鈰濃縮漿料。另外，準備含有0. 4質量％的殼聚糖(大日精化工業株式會社製造、DAICHITOSANIOOD(VL))、0. 2質量％的乙酸、0. 2質量％的咪唑、水的濃縮添加液。繼而，將IOOg的氫氧化鈰濃縮漿料、IOOg的濃縮添加液、800g的水加以混合而獲得研磨劑B3。研磨劑B3的最終的各成分的配合量如表I所示。(研磨劑的特性)通過與實施例I相同的方法，測定研磨劑中的氫氧化鈰粒子的平均粒徑、研磨劑中的氫氧化鈰粒子的4電位、研磨劑的pH。在研磨劑B3中，研磨劑中的氫氧化鈰粒子的平均粒徑為102nm、研磨劑中的氫氧化鈰粒子的4電位為29mV、研磨劑的pH為6. O。
(研磨結果)通過與實施例I相同的方法，求出Ro、Rn、Rp、Sn、Sp、研磨損傷數、Ao、An、Ap、Ln、Lp o在使用了研磨劑B3 的研磨中，Ro 為 215nm/min、Rn 為 12nm/min、Rp 為 43nm/min、Sn 為 18、Sp 為 5. O、研磨損傷數為 0 個、A O 為 91nm、An 為 97nm、Ap 為 77nm、Ln 為 9. 7nm、Lp 為 30nm。〈比較例4>(研磨劑的調整)通過與實施例I相同的方法，獲得含有I質量％的氫氧化鈰粒子的氫氧化鈰濃縮漿料。另外，準備含有0.3質量％的聚乙烯醇(和光純藥株式會社製造、非離子性、鹼化度98. Omol %、平均聚合度2000)、0. 2質量％的殼聚糖(大日精化工業株式會社製造DAICHITOSAN IOOD(VL))、0. 2質量％的乙酸、0. 2質量％的咪唑、水的濃縮添加液。繼而，將IOOg的氫氧化鈰濃縮漿料、IOOg的濃縮添加液、800g的水加以混合而獲得研磨劑B4。研磨劑B4的最終的各成分的配合量如表I所示。(研磨劑的特性)通過與實施例I相同的方法，測定研磨劑中的氫氧化鈰粒子的平均粒徑、研磨劑中的氫氧化鈰粒子的;電位、研磨劑的pH。在研磨劑B4中，研磨劑中的氫氧化鈰粒子的平均粒徑為138nm、研磨劑中的氫氧化鈰粒子的4電位為9mV、研磨劑的pH為6. O。(研磨結果)通過與實施例I相同的方法，求出Ro、Rn、Rp、Sn、Sp、研磨損傷數、Ao、An、Ap、Ln、Lp o在使用了研磨劑B4 的研磨中，Ro 為 204nm/min、Rn 為 12nm/min、Rp 為 2. 2nm/min、Sn 為 17、Sp 為 93、研磨損傷數為 0 個、A o 為 83nm、A n 為 80nm、Ap 為 87nm、Ln 為 10nm、Lp 為 I. 6nm。(研磨劑的調整)在鉬制容器中放入400g的碳酸鈰水合物，在675°C下、在空氣中燒成2小時，由此獲得氧化鈰燒成粉200g。其次，以噴磨機(jet mill)對氧化鈰燒成粉進行乾式粉碎，獲得氧化鈰粒子。另外，向氧化鈰粒子中添加適當量的水，獲得含有I質量％的氧化鈰粒子的氧化鈰濃縮漿料。另外，準備含有0. 2質量％的乙酸、0. 2質量％的咪唑、水的濃縮添加液。
繼而，將500g的氧化鈰濃縮漿料、IOOg的濃縮添加液、400g的水加以混合而獲得研磨劑B5。研磨劑B5的最終的各成分的配合量如表I所示。(研磨劑的特性)通過與實施例I相同的方法，測定研磨劑中的氧化鈰粒子的平均粒徑、研磨劑中的氧化鋪粒子的4電位、研磨劑的pH。在研磨劑B5中，研磨劑中的氧化鈰粒子的平均粒徑為407nm、研磨劑中的氧化鈰粒子的4電位為34mV、研磨劑的pH為6. O。(基板的製作)通過與實施例I相同的方法，準備SiO2毯覆式基板、SiN毯覆式基板、pSi毯覆式 基板、SiO2圖案基板、Si02/SiN圖案基板、Si02/pSi圖案基板。(基板的研磨)通過與實施例I相同的方法，對所述基板進行研磨，並進一步加以清洗。(研磨結果)通過與實施例I相同的方法，求出Ro、Rn、Rp、Sn、Sp、研磨損傷數、Ao、An、Ap、Ln、Lp o在使用了研磨劑B5 的研磨中，Ro 為 207nm/min、Rn 為 58nm/min、Rp 為 43nm/min、Sn 為 3. 6、Sp 為 4. 8、研磨損傷數為 24 個、A o 為 121nm、An 為 97nm、Ap 為 lOlnm、Ln 為42nm、Lp 為 3Inm0(研磨劑的調整)通過與比較例6相同的方法，獲得含有I質量％的氧化鈰粒子的氧化鈰濃縮漿料。另外，準備含有I質量％的陽離子化聚乙烯醇(株式會社可樂麗製造、C-506、陽離子性、鹼化度74. Omol % 79. Omol %、平均聚合度600)、0. 2質量％的殼聚糖(大日精化工業株式會社製造、DAICHITOSAN IOOD(VL))、0. 2質量％的乙酸、0. 2質量％的咪唑、水的濃縮添加液。繼而，將500g的氧化鈰濃縮漿料、IOOg的濃縮添加液、400g的水加以混合而獲得研磨劑B6。研磨劑B6的最終的各成分的配合量如表I所示。(研磨劑的特性)通過與實施例I相同的方法，測定研磨劑中的氧化鈰粒子的平均粒徑、研磨劑中的氧化鋪粒子的4電位、研磨劑的pH。在研磨劑B6中，研磨劑中的氧化鈰粒子的平均粒徑為414nm、研磨劑中的氧化鈰粒子的4電位為30mV、研磨劑的pH為6. O。(基板的製作)通過與實施例I相同的方法，準備SiO2毯覆式基板、SiN毯覆式基板、pSi毯覆式基板、SiO2圖案基板、Si02/SiN圖案基板、Si02/pSi圖案基板。(基板的研磨)通過與實施例I相同的方法，對所述基板進行研磨，並進一步加以清洗。(研磨結果)通過與實施例I相同的方法，求出Ro、Rn、Rp、Sn、Sp、研磨損傷數、Ao、An、Ap、Ln、Lp0在使用了研磨劑B6 的研磨中，Ro 為 173nm/min、Rn 為 40nm/min、Rp 為 28nm/min、Sn為4. 3、Sp為6. 2、研磨損傷數為35個、A o為116nm、An為93nm、Ap為94nm、Ln為35nm、Lp 為 24nm。表I
權利要求
1.一種研磨劑用於形成有被研磨膜的基板的研磨的應用， 所述研磨劑含有4價金屬氫氧化物粒子，陽離子化聚乙烯醇，選自由氨基糖、該氨基糖的衍生物、具有氨基糖的多糖類以及該多糖類的衍生物所組成的組的至少一種糖類，以及水。
2.一種濃縮一液式研磨劑用於形成有被研磨膜的基板的研磨的應用， 所述濃縮一液式研磨劑是至少添加水而成為如下的研磨劑的濃縮一液式研磨劑， 所述研磨劑含有4價金屬氫氧化物粒子，陽離子化聚乙烯醇，選自由氨基糖、該氨基糖的衍生物、具有氨基糖的多糖類以及該多糖類的衍生物所組成的組的至少一種糖類，以及水， 所述濃縮一液式研磨劑含有所述4價金屬氫氧化物粒子、所述陽離子化聚乙烯醇、所述糖類、以及所述水。
3.一種二液式研磨劑用於形成有被研磨膜的基板的研磨的應用， 所述二液式研磨劑是以將第一液與第二液加以混合而成為如下的研磨劑的方式，將該研磨劑的構成成分分為所述第一液與所述第二液而保存， 所述研磨劑含有4價金屬氫氧化物粒子，陽離子化聚乙烯醇，選自由氨基糖、該氨基糖的衍生物、具有氨基糖的多糖類以及該多糖類的衍生物所組成的組的至少一種糖類，以及水， 所述第一液含有所述4價金屬氫氧化物粒子與所述水。
全文摘要
本發明提供研磨劑、濃縮一液式研磨劑、二液式研磨劑、基板研磨法。一種研磨劑用於形成有被研磨膜的基板的研磨的應用，所述研磨劑含有4價金屬氫氧化物粒子，陽離子化聚乙烯醇，選自由氨基糖、該氨基糖的衍生物、具有氨基糖的多糖類以及該多糖類的衍生物所組成的組的至少一種糖類，以及水。
文檔編號B24B37/04GK102627914SQ201210074729
公開日2012年8月8日 申請日期2010年9月14日 優先權日2009年10月22日
發明者巖野友洋, 成田武憲, 星陽介, 龍崎大介 申請人:日立化成工業株式會社