CMP研磨液及研磨方法与流程

cmp研磨液及研磨方法
技术领域
1.本发明涉及一种cmp研磨液、研磨方法等。


背景技术：

2.在半导体制造的领域中，随着存储设备(超大规模集成电路设备等)的高性能化，通过以往技术的延长线上的微细化技术来兼具高度集成及高速化已达到极限。因此，开发了一种进行半导体元件的微细化的同时在垂直方向上也高度集成的技术(即，将配线、元件等进行多层化的技术)。
3.在制造配线、元件等被多层化的设备的工艺中，最重要的技术之一为cmp(化学机械研磨)技术。cmp技术为通过化学气相沉积(cvd)等在基板上形成薄膜而获得基体之后，将该基体的表面进行平坦化的技术。若在平坦化之后的基体的表面有凹凸，则会发生如下不良情形：无法进行曝光工序中的聚焦、或者无法充分地形成微细的配线结构等。cmp技术在设备的制造工序中也应用于如下工序：通过等离子氧化膜(bpsg、hdp-sio2、p-teos等)的研磨来形成元件分离区域的工序；形成层间绝缘膜的工序；及在将氧化硅膜(包含氧化硅的膜)埋入金属配线中之后将插塞(例如al
·
cu插塞)进行平坦化的工序等。
4.关于cmp，通常，使用能够在研磨垫上供给研磨液的装置来进行。一边在基体的表面与研磨垫之间供给研磨液，一边将基体按压在研磨垫上，由此研磨基体的表面。在cmp技术中，高性能的研磨液为主要技术之一，迄今为止已开发了各种研磨液(例如，参考下述专利文献1)。
5.以往技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本特开2013-175731号公报


技术实现要素：

8.发明要解决的技术课题
9.在基板上形成元件分离区域的工序中，通过cvd等形成被研磨材料(例如，氧化硅等绝缘材料)，以填埋预先设置于基板的表面上的凹凸。其后，通过利用cmp将被研磨材料的表面进行平坦化来形成元件分离区域。在表面设置有用以获得元件分离区域的凹凸的基板上形成被研磨材料的情况下，在被研磨材料的表面也产生与基板的凹凸相对应的凹凸。在具有凹凸的表面的研磨中，优先去除凸部，另一方面，慢慢地去除凹部，由此进行平坦化。
10.为了提高半导体生产的工艺范围及产率，优选在基体的面内尽可能均匀且高速地去除形成于基板上的被研磨材料的不需要的部分。例如，在为了应对元件分离区域的窄幅化，采用了浅沟槽分离(sti)的情况下，要求以快速的研磨速度去除设置于基板上的被研磨材料的段差及不需要的部分。
11.通常，有时通过将被研磨材料的研磨处理分为两个阶段来实现生产效率的提高。在第一工序(粗削)中，去除被研磨材料的段差的大部分，在第二工序(精加工工序)中，将被
研磨材料调节为任意的厚度并且慢慢地进行精加工，以使被研磨面充分地平坦化。
12.如前所述，在将针对被研磨材料的cmp分为两个阶段以上的情况下，需要在第二工序中，将凹陷(dishing)抑制为最小，将被研磨面充分地进行平坦化。然而，在以往的cmp研磨液中，关于兼具由于被研磨材料(绝缘材料等)的高研磨速度而导致的高段差去除性(去除段差的性能)和去除段差之后的高平坦性，有改善的空间。
13.本发明的一方面为欲解决所述课题，其目的为提供一种高荷载时的研磨速度与低荷载时的研磨速度之差大(示出研磨速度的非线性荷载依赖性)的cmp研磨液。并且，本发明的另一方面的目的在于提供一种使用了所述cmp研磨液的研磨方法。
14.用于解决技术课题的手段
15.本发明人等想到：高荷载时的研磨速度与低荷载时的研磨速度之差大(示出研磨速度的非线性荷载依赖性)对兼具高段差去除性和高平坦性是有效的。在具有凹凸的基体的研磨初期基体的表面上的段差高的情况下，研磨垫主要与凸部接触，因此被研磨面上的与研磨垫的接触部的每单位面积的荷载高。此时，若使用在高荷载时可获得高研磨速度的研磨液，则容易进行凸部的去除，因此可获得高段差去除性。另一方面，在充分地进行基体的研磨，基体的表面上的段差低的情况下，研磨垫除了凸部以外还容易与凹部接触，因此被研磨面上的与研磨垫的接触部的每单位面积的荷载低。此时，若使用在低荷载时可获得低研磨速度的研磨液，则难以进行凹部的去除，因此可获得高平坦性。
16.并且，从获得示出研磨速度的非线性荷载依赖性的cmp研磨液的观点出发，本发明人等对掺合到cmp研磨液中的添加剂重复进行深入研究。本发明人等将各种化合物用作添加剂来制备了许多cmp研磨液。使用这些cmp研磨液来研磨具有凹凸的基体，并进行了高荷载时及低荷载时的研磨速度的评价。其结果，发现了：使用具有包含氮原子及碳原子的主链、和键合于所述碳原子的羟基的阳离子性聚合物，这对获得研磨速度的非线性荷载依赖性时有效的。
17.本发明的一方面提供一种cmp研磨液，其含有磨粒和阳离子性聚合物，所述阳离子性聚合物具有：包含氮原子及碳原子的主链、和键合于所述碳原子的羟基。
18.本发明的另一方面提供一种研磨方法，其具备如下工序：使用上述cmp研磨液来研磨被研磨面。
19.根据这种cmp研磨液及研磨方法，能够增加高荷载时的研磨速度与低荷载时的研磨速度之差(获得研磨速度的非线性荷载依赖性)，在研磨具有凹凸的基体时能够兼具高段差去除性和高平坦性。
20.发明效果
21.根据本发明的一方面，能够提供一种高荷载时的研磨速度与低荷载时的研磨速度之差大(示出研磨速度的非线性荷载依赖性)的cmp研磨液。并且，根据本发明的另一方面，能够提供一种使用了所述cmp研磨液的研磨方法。这些cmp研磨液及研磨方法能够用以研磨设置于基体(例如半导体晶圆)的表面的绝缘材料(例如氧化硅)。
附图说明
22.图1是表示研磨氧化硅膜而形成sti结构的过程的示意剖视图。
23.图2是表示研磨具有凹凸的被研磨材料而消除凹凸的过程的示意剖视图。
24.图3是表示研磨具有凹凸的被研磨材料而消除凹凸的过程的示意剖视图。
25.图4是表示研磨具有凹凸的被研磨材料而消除凹凸的过程的示意剖视图。
具体实施方式
26.以下，对本发明的实施方式详细地进行说明。但是，本发明并不限定于以下实施方式，能够在其主旨的范围内进行各种变形来实施。
27.在本说明书中，使用“～”示出的数值范围表示包括记载于“～”的前后的数值分别作为最小值及最大值的范围。在本说明书中阶段性地记载的数值范围内，某一个阶段的数值范围的上限值或下限值能够与其他段阶的数值范围的上限值或下限值任意地组合。在本说明书中所记载的数值范围内，该数值范围的上限值或下限值可以替换为实施例中所示的值。“a或b”可以包括a及b中的任一个，也可以包括两者。关于本说明书中所例示的材料，只要无特别说明，则能够单独使用1种或组合使用2种以上。在本说明书中，关于组合物中的各成分的使用量，在组合物中存在多种相当于各成分的物质的情况下，只要无特别说明，则是指存在于组合物中的该多种物质的总量。并且，在本说明书中，关于“膜”这一用语，除了在以俯视图进行观察时，在整个表面形成的形状的结构以外，还包括在局部形成的形状的结构。并且，在本说明书中，“工序”这一用语不仅包括独立的工序，若即使在无法与其他工序明确地区分的情况下也可实现该工序的所期望的作用，则也包括在本用语中。
28.＜cmp研磨液＞
29.本实施方式所涉及的cmp研磨液(cmp用研磨液)含有磨粒(研磨粒子)和阳离子性聚合物，所述阳离子性聚合物具有：包含氮原子(n原子)及碳原子(c原子)的主链、和键合于所述碳原子的羟基。
30.根据本实施方式所涉及的cmp研磨液，能够获得研磨速度的非线性荷载依赖性，在研磨具有凹凸的基体(例如，在表面具有氧化硅等绝缘材料的基体)时能够兼具高段差去除性和高平坦性。根据本实施方式所涉及的cmp研磨液，能够在高荷载时与低荷载时之间实现大的研磨速度差，例如，能够在荷载为4.0psi时与荷载为3.0psi时之间实现大的研磨速度差。据推测，具有包含氮原子及碳原子的主链、和键合于所述碳原子的羟基的阳离子性聚合物的荷载越低，则通过吸附在被研磨材料中与研磨垫接触的部分并进行保护来获得研磨速度的非线性荷载依赖性。
31.通常，有时通过将被研磨材料的研磨处理分为两个阶段来实现生产效率的提高。在第一工序(粗削)中，去除被研磨材料的段差的大部分，在第二工序(精加工工序)中，将被研磨材料调节为任意的厚度并且慢慢地进行精加工，以使被研磨面充分地平坦化。即，在第一工序中，研磨具有凹凸的被研磨材料，相对于此，在第二工序中，研磨凹凸非常小，实质上没有凹凸的被研磨材料。在第一工序中，为了迅速地消除具有凹凸的被研磨材料的凹凸，要求实现具有凹凸的被研磨材料的高研磨速度。
32.并且，根据本发明人等的见解，据推测在具有凹凸的被研磨材料相对于没有凹凸的被研磨材料的研磨速度比高的情况下，研磨具有凹凸的被研磨材料来消除凹凸时的平坦性进一步提高。并且，在作为被研磨材料而使用氧化硅的情况下，要求根据有无凹凸来获得这种研磨速度比。
33.本发明人等对掺合到cmp研磨液中的添加剂重复进行深入研究。本发明人等将各
种化合物用作添加剂来制备了许多cmp研磨液。使用这些cmp研磨液来研磨具有凹凸的氧化硅和没有凹凸的氧化硅，并评价了研磨速度对有无凹凸的依赖性。其结果，发现了使用特定的添加剂是有效的。
34.作为本实施方式的一方式的方式a提供一种cmp研磨液，其含有磨粒、阳离子性聚合物以及选自由含氨基的芳香族化合物及含氮杂环化合物组成的组中至少一种环状化合物，所述阳离子性聚合物具有：包含氮原子及碳原子的主链、和键合于所述碳原子的羟基。
35.根据方式a所涉及的cmp研磨液，能够实现具有凹凸的被研磨材料的高研磨速度，并且能够实现具有凹凸的被研磨材料相对于没有凹凸的被研磨材料的高研磨速度比(具有凹凸的被研磨材料的研磨速度/没有凹凸的被研磨材料的研磨速度。以下，简称为“研磨速度比”)，尤其，能够实现具有凹凸的绝缘材料(氧化硅等)的高研磨速度的同时实现具有凹凸的绝缘材料(氧化硅等)相对于没有凹凸的绝缘材料(氧化硅等)的高研磨速度比。根据这种cmp研磨液，能够实现具有凹凸的被研磨材料相对于没有凹凸的被研磨材料的高研磨速度比，因此能够进一步提高研磨具有凹凸的被研磨材料来消除凹凸时的平坦性。根据方式a所涉及的cmp研磨液，能够兼具高段差去除性和高研磨速度比。
36.虽然发挥这些效果的主要原因不一定明确，但是推测如下述。
37.即，具有上述特定的结构的阳离子性聚合物能够吸附在被研磨材料(例如，氧化硅等绝缘材料)，但是在强烈地施加荷载的部分中，由于研磨中的摩擦而轻易地被去除，相对于此，在不易强烈地施加荷载的部分中，不会被去除而保护吸附部。因此，在研磨具有凹凸的被研磨材料的情况下，对作为主要研磨对象的凸部强烈地施加荷载，由此阳离子性聚合物被去除而进行研磨，因此可获得凸部的高研磨速度。另一方面，在研磨没有凹凸的被研磨材料的情况下，荷载分散在整个被研磨面，因此不易对被研磨材料强烈地施加荷载。因此，通过阳离子性聚合物不会被去除而保护吸附部，难以进行研磨，因此不易获得高研磨速度。
38.并且，在具有凹凸的被研磨材料(例如，氧化硅等绝缘材料)的研磨中，如上所述，可获得凸部的高研磨速度，相对于此，在不易施加荷载的凹部中，阳离子性聚合物不会被去除而保护凹部，因此不易进行研磨。因此，相对于凹部，优先研磨并去除凸部。
39.并且，具有上述特定的结构的环状化合物中，因环状化合物中的氮原子，通过吸附在磨粒，能够提高磨粒对被研磨材料(例如，氧化硅等绝缘材料)的反应活性。因此，在研磨具有凹凸的被研磨材料的情况下，容易提高强烈地施加荷载并不易被阳离子性聚合物保护的凸部的研磨速度。
40.由于这些作用，能够兼具高段差去除性和高研磨速度比。
41.通常，在上述第一工序(粗削)及第二工序(精加工工序)的两个阶段的研磨处理中，有时在第一工序及第二工序中变更研磨液，但是根据上述方式a所涉及的cmp研磨液，能够进行第一工序及第二工序这两者的研磨，因此能够实现生产性及设备的简化。
42.根据本实施方式所涉及的cmp研磨液，不较大程度地依赖于研磨对象的表面形状，而能够兼具高段差去除性和高平坦性。并且，根据本实施方式所涉及的cmp研磨液，能够获得高段差去除性，因此能够优选地进行设置于具有凹凸的基板上的被研磨材料(例如，氧化硅等绝缘材料)的研磨。因此，根据本实施方式所涉及的cmp研磨液，即使为通过以往的cmp研磨液相对难以去除段差的基体(例如半导体材料)，也能够发挥其效果。例如，如具有存储单元的半导体基板那样，即使在研磨具有高度为1μm以上的段差的被研磨材料(例如，氧化
硅等绝缘材料)、或从上方观察时具有凹部或凸部设置成t字形或格子状的部分的被研磨材料(例如，氧化硅等绝缘材料)的情况下，也能够发挥其效果。
43.本实施方式所涉及的cmp研磨液可以为用以研磨绝缘材料的cmp研磨液。本实施方式所涉及的cmp研磨液还能够用于绝缘材料的粗削。绝缘材料可以包含无机绝缘材料，也可以包含氧化硅。本实施方式所涉及的cmp研磨液可以为用以研磨在表面具有被研磨材料(例如，氧化硅等绝缘材料)的基体的该被研磨材料的研磨液。
44.(磨粒)
45.磨粒能够包含例如铈系化合物、氧化铝、二氧化硅、氧化钛、氧化锆、氧化镁、莫来石、氮化硅、α-赛隆、氮化铝、氮化钛、碳化硅、碳化硼等。磨粒的构成成分能够单独使用1种或组合使用2种以上。关于磨粒，从容易获得研磨速度的非线性荷载依赖性，容易兼具相对于具有凹凸的基体(例如，在表面具有氧化硅等绝缘材料的基体)的高段差去除性和高平坦性的观点及容易兼具高段差去除性和高研磨速度比的观点出发，优选包含铈系化合物。
46.使用了包含铈系化合物的磨粒的cmp研磨液具有在被研磨面产生的研磨损伤相对较少的特长。从容易实现被研磨材料(例如，氧化硅等绝缘材料)的高研磨速度的观点出发，能够使用包含二氧化硅粒子作为磨粒的cmp研磨液。但是，使用了二氧化硅粒子的cmp研磨液通常具有容易在被研磨面产生研磨损伤的课题。在具有配线宽度为45nm这一代之后的微细图案的设备中，即使为以往不成问题的微细损伤，也有可能对设备的可靠性造成影响。
47.作为铈系化合物，可举出氧化铈、氢氧化铈、硝酸铈铵、乙酸铈、硫酸铈水合物、溴酸铈、溴化铈、氯化铈、草酸铈、硝酸铈、碳酸铈等。铈系化合物优选为包含氧化铈。通过使用氧化铈，容易获得研磨速度的非线性荷载依赖性，容易兼具高段差去除性和高平坦性的观点，容易兼具高段差去除性和高研磨速度比的观点及容易获得研磨损伤少的被研磨面。
48.在使用氧化铈的情况下，磨粒优选包含具有晶界的多晶氧化铈(例如，具有被晶界包围的多个微晶的多晶氧化铈)。该结构的多晶氧化铈粒子与单晶粒子凝集而成的单纯的凝集体不同，因研磨中的应力而变细的同时，接连出现活性面(在变细之前未暴露于外部的面)，因此认为能够高度地保持被研磨材料(例如，氧化硅等绝缘材料)的高研磨速度。关于这种多晶氧化铈粒子，例如，在国际公开公报wo99/31195号中详细说明。
49.作为包含氧化铈的磨粒的制造方法，并无特别限制，但是可举出液相合成、煅烧、或利用过氧化氢等进行氧化的方法等。在获得包含具有所述晶界的多晶氧化铈的磨粒的情况下，优选对碳酸铈等铈源进行煅烧的方法。所述煅烧时的温度优选为350～900℃。在制造的氧化铈粒子凝集的情况下，优选进行机械粉碎。作为粉碎方法，并无特别限制，但是例如优选为，基于喷射磨机等的干式粉碎；基于行星式珠磨机等的湿式粉碎。关于喷射磨机，例如在“化学工学论文集”、第6卷、第5号、1980、527～532页中进行了说明。
50.在磨粒包含铈系化合物(例如氧化铈)的情况下，从容易获得被研磨材料(例如，氧化硅等绝缘材料)的高研磨速度的观点出发，以整个磨粒(cmp研磨液中所包含的整个磨粒)为基准，磨粒中的铈系化合物的含量优选为50质量％以上，更优选为70质量％以上，进一步优选为90质量％以上，尤其优选为95质量％以上，极其优选为97质量％以上，非常优选为99质量％以上。包含铈系化合物的磨粒可以为实质上包含铈系化合物的方式(实质上100质量％的磨粒为铈系化合物的方式)。
51.从容易获得被研磨材料(例如，氧化硅等绝缘材料)的高研磨速度的观点出发，磨
粒的平均粒径优选为50nm以上，更优选为70nm以上，进一步优选为超过70nm，尤其优选为75nm以上，极其优选为80nm以上，非常优选为85nm以上，更进一步优选为90nm以上。从容易抑制研磨损伤的观点出发，磨粒的平均粒径优选为500nm以下，更优选为300nm以下，进一步优选为280nm以下，尤其优选为250nm以下，极其优选为200nm以下，非常优选为180nm以下，更进一步优选为160nm以下，进一步优选为150nm以下，尤其优选为120nm以下，极其优选为100nm以下，非常优选为90nm以下。从这些观点出发，磨粒的平均粒径优选为50～500nm。
52.为了控制磨粒的平均粒径，能够使用以往公知的方法。以氧化铈粒子为例，作为磨粒的平均粒径的控制方法，可举出上述煅烧温度、煅烧时间、粉碎条件等的控制；过滤、分级等的应用等。
53.作为磨粒的平均粒径，能够使用磨粒的d50％粒径。“磨粒的d50％粒径”是指利用散射式粒度分布计测量分散有磨粒的研磨液样品而得的体积分布的中央值。关于磨粒的平均粒径，例如，能够使用horiba,ltd.制造的la-920(商品名称)等，通过后述实施例中所记载的方法进行测量。
54.相对于cmp研磨液100质量份，磨粒的含量优选在下述范围内。从容易实现高研磨速度的观点出发，磨粒的含量优选为0.01质量份以上，更优选为0.05质量份以上，进一步优选为0.08质量份以上，尤其优选为0.1质量份以上，极其优选为0.15质量份以上，非常优选为0.2质量份以上，更进一步优选为0.3质量份以上，进一步优选为0.5质量份以上，尤其优选为0.8质量份以上，极其优选为1.0质量份以上。从容易抑制磨粒的凝集的观点及容易实现高研磨速度的观点出发，磨粒的含量优选为10质量份以下，更优选为5.0质量份以下，进一步优选为3.0质量份以下，尤其优选为2.0质量份以下，极其优选为小于2.0质量份，非常优选为1.5质量份以下，更进一步优选为1.0质量份以下。从这些观点出发，磨粒的含量优选为0.01～10质量份，更优选为0.1～10质量份。
55.(阳离子性聚合物)
56.本实施方式所涉及的cmp研磨液含有阳离子性聚合物(以下，称为“特定阳离子性聚合物”)，所述阳离子性聚合物具有包含氮原子及碳原子的主链、和键合于所述碳原子的羟基。羟基与主链的碳原子直接键合。特定阳离子性聚合物能够用作整平剂(flattening agent)。“主链”是指最长的分子链。“特定阳离子性聚合物”定义为具有阳离子基团或能够离子化成阳离子基团的基团的聚合物。作为阳离子基团，可举出氨基、亚氨基等。特定阳离子性聚合物能够单独使用1种或组合使用2种以上。
57.从容易获得研磨速度的非线性荷载依赖性的观点及容易兼具高段差去除性和高研磨速度比的观点出发，特定阳离子性聚合物优选具备具有主链的结构单元，所述主链包含氮原子及碳原子。从容易获得研磨速度的非线性荷载依赖性的观点及容易兼具高段差去除性和高研磨速度比的观点出发，特定阳离子性聚合物优选具备具有主链的多种(例如2种)结构单元，所述主链包含氮原子及碳原子。
58.从容易获得研磨速度的非线性荷载依赖性的观点及容易兼具高段差去除性和高研磨速度比的观点出发，特定阳离子性聚合物优选满足下述特征中的至少一个，更优选具备满足下述特征中的至少一个的结构单元(具有包含氮原子及碳原子的主链的结构单元)。
59.包含氮原子及碳原子的主链优选包含氮原子、和键合于该氮原子的亚烷基链。优选羟基与亚烷基链的碳原子键合。亚烷基链的碳原子数为1以上，优选为2以上，更优选为3
以上。亚烷基链的碳原子数优选为6以下，更优选为5以下，进一步优选为4以下。亚烷基链的碳原子数优选为1～6。
60.特定阳离子性聚合物优选包含构成季铵盐的氮原子。季铵盐优选包含选自由烷基及芳基组成的组中的至少一种所键合的氮原子，更优选包含甲基所键合的氮原子。季铵盐优选包含2个烷基所键合的氮原子，更优选为包含2个甲基所键合的氮原子。季铵盐优选包含铵阳离子和氯化物离子。
61.特定阳离子性聚合物优选包含构成酸加成盐的氮原子，更优选包含构成盐酸盐的氮原子。
62.氮原子与羟基所键合的碳原子可以相邻，也可以不相邻。从容易获得研磨速度的非线性荷载依赖性的观点及容易兼具高段差去除性和高研磨速度比的观点出发，特定阳离子性聚合物优选具有介于氮原子与羟基所键合的碳原子之间的烃基，更优选具有介于氮原子与羟基所键合的碳原子之间的碳原子数1的烃基(例如亚甲基)。从容易获得研磨速度的非线性荷载依赖性的观点及容易兼具高段差去除性和高研磨速度比的观点出发，特定阳离子性聚合物优选具备具有介于氮原子与羟基所键合的碳原子之间的烃基的结构单元作为具有包含氮原子及碳原子的主链的结构单元，更优选具备具有介于氮原子与羟基所键合的碳原子之间的碳原子数1的烃基(例如亚甲基)的结构单元作为具有包含氮原子及碳原子的主链的结构单元。
63.从容易获得研磨速度的非线性荷载依赖性的观点及容易兼具高段差去除性和高研磨速度比的观点出发，特定阳离子性聚合物优选包含至少含有二甲胺及环氧氯丙烷的原料的反应物(例如缩合物)。从容易获得研磨速度的非线性荷载依赖性的观点及容易兼具高段差去除性和高研磨速度比的观点出发，特定阳离子性聚合物也优选包含至少含有二甲胺、氨及环氧氯丙烷的原料的反应物(例如缩合物)。提供反应物的原料可以包含除了二甲胺、氨及环氧氯丙烷以外的化合物。从容易获得研磨速度的非线性荷载依赖性的观点及容易兼具高段差去除性和高研磨速度比的观点出发，特定阳离子性聚合物优选包含具有由下述式表示的结构的化合物。从容易获得研磨速度的非线性荷载依赖性的观点及容易兼具高段差去除性和高研磨速度比的观点出发，特定阳离子性聚合物优选包含选自由二甲胺/环氧氯丙烷缩合物(缩聚物)及二甲胺/氨/环氧氯丙烷缩合物(缩聚物)组成的组中的至少一种。本实施方式所涉及的cmp研磨液可以不含有包含二甲胺、环氧氯丙烷及乙二胺的原料的反应物(例如缩合物)作为特定阳离子性聚合物。
[0064][0065]
[式中，a表示1以上的整数，b表示0以上(例如1以上)的整数。]
[0066]
从通过特定阳离子性聚合物轻易地与被研磨材料(例如，氧化硅等绝缘材料)进行反应而强烈地吸附在被研磨材料，容易获得研磨速度的非线性荷载依赖性的同时容易兼具高段差去除性和高研磨速度比的观点出发，特定阳离子性聚合物的分子量(例如重均分子
量)优选在下述范围内。特定阳离子性聚合物的分子量优选为10000以上，更优选为30000以上，进一步优选为50000以上，尤其优选为80000以上，极其优选为100000以上，非常优选为200000以上，更进一步优选为300000以上，进一步优选为400000以上，尤其优选为450000以上。特定阳离子性聚合物的分子量可以为500000以上、600000以上、800000以上、1000000以上或1200000以上。特定阳离子性聚合物的分子量优选为2000000以下，更优选为1500000以下，进一步优选为1300000以下，尤其优选为1200000以下，极其优选为1000000以下，非常优选为800000以下，更进一步优选为600000以下，进一步优选为500000以下。从这些观点出发，特定阳离子性聚合物的分子量优选为10000～2000000，更优选为10000～1000000，进一步优选为50000～500000，尤其优选为100000～500000。关于特定阳离子性聚合物的分子量(例如重均分子量)，能够通过实施例中所记载的方法进行测量。
[0067]
特定阳离子性聚合物优选为水溶性。通过使用对水的溶解度高的化合物，能够将所期望的量的特定阳离子性聚合物良好地溶解于cmp研磨液中。相对于室温(25℃)的水100g的特定阳离子性聚合物的溶解度优选为0.005g以上，更优选为0.02g以上。溶解度的上限并无特别限制。
[0068]
相对于cmp研磨液100质量份，特定阳离子性聚合物的含量优选在下述范围内。从容易有效率地获得段差去除性的效果的观点及平坦性容易提高的观点出发，特定阳离子性聚合物的含量优选为0.00001质量份以上，更优选为0.00005质量份以上，进一步优选为0.0001质量份以上，尤其优选为0.0005质量份以上，极其优选为0.0008质量份以上，非常优选为0.001质量份以上，更进一步优选为超过0.001质量份，进一步优选为0.0011质量份以上，尤其优选为0.00112质量份以上，极其优选为0.00113质量份以上。从容易抑制磨粒的凝集，容易稳定且有效率地获得实现高段差去除性的效果的观点、及容易防止cmp研磨液的劣化，在稳定的状态下容易保管的观点出发，特定阳离子性聚合物的含量优选为10质量份以下，更优选为5质量份以下，进一步优选为2.5质量份以下，尤其优选为小于2.5质量份，极其优选为2质量份以下，非常优选为1质量份以下，更进一步优选为0.5质量份以下，进一步优选为0.1质量份以下，尤其优选为0.05质量份以下，极其优选为0.01质量份以下，非常优选为小于0.01质量份，更进一步优选为0.005质量份以下，进一步优选为0.004质量份以下，尤其优选为0.003质量份以下，极其优选为0.002质量份以下，非常优选为0.0015质量份以下，更进一步优选为0.0013质量份以下，进一步优选为0.0012质量份以下，尤其优选为0.00115质量份以下，极其优选为0.00113质量份以下。从容易实现高研磨速度的观点出发，特定阳离子性聚合物的含量优选为0.00112质量份以下，更优选为0.0011质量份以下，或进一步优选为0.001质量份以下。这些观点而言，特定阳离子性聚合物的含量优选为0.00001～10质量份，更优选为0.00001～5质量份，进一步优选为0.00001～1质量份，尤其优选为0.00005～0.5质量份，极其优选为0.0001～0.1质量份。特定阳离子性聚合物的含量能够根据特定阳离子性聚合物的种类来适当地调节。
[0069]
在上述方式a所涉及的cmp研磨液中，相对于cmp研磨液100质量份，特定阳离子性聚合物的含量优选在下述范围内。从容易兼具高段差去除性和高研磨速度比的观点出发，特定阳离子性聚合物的含量优选为0.00001质量份以上，更优选为0.00005质量份以上，进一步优选为0.0001质量份以上，尤其优选为0.0005质量份以上，极其优选为0.0008质量份以上，非常优选为0.001质量份以上，更进一步优选为超过0.001质量份，进一步优选为
0.0011质量份以上，尤其优选为0.00113质量份以上，极其优选为0.0015质量份以上，非常优选为0.002质量份以上，更进一步优选为0.003质量份以上，进一步优选为0.004质量份以上。从容易抑制特定阳离子性聚合物在被研磨材料上的过度吸附，容易稳定且有效率地兼具高段差去除性和高研磨速度比的观点出发，特定阳离子性聚合物的含量优选为10质量份以下，更优选为5质量份以下，进一步优选为2.5质量份以下，尤其优选为小于2.5质量份，极其优选为2质量份以下，非常优选为1质量份以下，更进一步优选为0.5质量份以下，进一步优选为0.1质量份以下，尤其优选为0.05质量份以下，极其优选为0.01质量份以下，非常优选为小于0.01质量份，更进一步优选为0.005质量份以下，更进一步优选为0.004质量份以下。特定阳离子性聚合物的含量可以为0.003质量份以下或0.002质量份以下。这些观点而言，特定阳离子性聚合物的含量优选为0.00001～10质量份，更优选为0.00001～5质量份，进一步优选为0.00001～1质量份，尤其优选为0.00005～0.5质量份，极其优选为0.0001～0.1质量份。
[0070]
(环状化合物)
[0071]
本实施方式所涉及的cmp研磨液能够含有选自由含氨基的芳香族化合物(含有氨基的芳香环化合物。排除相当于含氮杂环化合物的化合物)及含氮杂环化合物组成的组中的至少一种环状化合物(排除相当于特定阳离子性聚合物的化合物。以下，称为“特定环状化合物”)作为上述方式a的cmp研磨液。特定环状化合物能够单独使用1种或组合使用2种以上。
[0072]
含氨基的芳香族化合物为具有氨基及芳香环(排除含氮杂芳香环)的化合物。含氨基的芳香族化合物可以具有键合于芳香环的氨基。
[0073]
作为芳香环，可举出苯环、萘环、蒽环等。从容易兼具高段差去除性和高研磨速度比的观点出发，含氨基的芳香族化合物优选包含具有苯环的化合物。
[0074]
含氨基的芳香族化合物可以具有键合于芳香环的官能团(排除氨基)。作为这种官能团，可举出羧基、羧酸盐基、羟基、烷氧基、烷基、酯基、磺基、磺酸盐基、羰基、酰胺基、羧酰胺基、硝基、氰基、卤素原子等。从容易兼具高段差去除性和高研磨速度比的观点出发，键合于芳香环的官能团的数量优选为1个、2个或3个。从容易兼具高段差去除性和高研磨速度比的观点出发，含氨基的芳香族化合物优选包含具有选自由羧基及羧酸盐基组成的组中的至少一种作为键合于芳香环的官能团的化合物。
[0075]
作为含氨基的芳香族化合物，可举出氨基苯(苯胺)、氨基苯甲酸(2-氨基苯甲酸、3-吡啶羧酸、4-吡啶羧酸等)、氨基苯甲酸盐(例如氨基苯甲酸钠)、氨基苯酚、氨基烷氧基苯、烷基氨基苯、氨基苯甲酸酯、氨苯磺酸等。从容易兼具高段差去除性和高研磨速度比的观点出发，含氨基的芳香族化合物优选包含具有氨基、和选自由羧基及羧酸盐基组成的组中的至少一种作为键合于芳香环的官能团的化合物，更优选包含选自由氨基苯甲酸及氨基苯甲酸盐组成的组中的至少一种。
[0076]
含氮杂环化合物为具有含氮杂环的化合物。作为含氮杂环，可举出吡啶环、咪唑环(还包含苯并咪唑环)、吡咯环、嘧啶环、吗啉环、吡咯烷环、哌啶环、哌嗪环、吡嗪环、内酰胺环(吡咯烷酮环、哌啶酮环、ε-己内酰胺环等)等。含氮杂环可以为5员环或6员环。含氮杂环中的氮原子数可以为1或2。从容易兼具高段差去除性和高研磨速度比的观点出发，含氮杂环化合物优选包含具有含氮杂芳香环的化合物，更优选包含具有吡啶环的化合物(吡啶化
合物)。
[0077]
含氮杂环化合物可以具有键合于含氮杂环的官能团。作为这种官能团，可举出羧基、羧酸盐基、羟基、烷氧基、烷基、酯基、磺基、磺酸盐基、羰基、氨基、酰胺基、羧酰胺基、硝基、氰基、卤素原子等。从容易兼具高段差去除性和高研磨速度比的观点出发，键合于含氮杂环的官能团的数量优选为1个、2个或3个。从容易兼具高段差去除性和高研磨速度比的观点出发，含氮杂环化合物优选包含具有选自由羧基、羧酸盐基、羰基及羧酰胺基组成的组中的至少一种作为键合于含氮杂环的官能团的化合物。
[0078]
作为含氮杂环化合物，可举出吡啶、吡啶羧酸(2-吡啶羧酸、3-吡啶羧酸、4-吡啶羧酸等)、吡啶酮(1-(2-吡啶基)-1-乙酮等)、吡啶羧酰胺(吡啶-3-羧酰胺等)、咪唑、苯并咪唑、吡咯、嘧啶、吗啉、吡咯烷、哌啶、哌嗪、吡嗪等。从容易兼具高段差去除性和高研磨速度比的观点出发，含氨基的芳香族化合物优选包含选自由吡啶羧酸、1-(2-吡啶基)-1-乙酮及吡啶-3-羧酰胺组成的组中的至少一种。
[0079]
相对于cmp研磨液100质量份，特定环状化合物的含量、含氨基的芳香族化合物的含量或含氮杂环化合物的含量优选在下述范围内。从容易稳定地兼具高段差去除性和高研磨速度比的观点出发，上述各化合物的含量优选为0.001质量份以上，更优选为0.002质量份以上，进一步优选为0.005质量份以上，尤其优选为0.01质量份以上，极其优选为0.03质量份以上，非常优选为0.05质量份以上，更进一步优选为0.08质量份以上，进一步优选为0.1质量份以上，尤其优选为0.12质量份以上，极其优选为0.15质量份以上，非常优选为0.2质量份以上。从容易充分溶解特定环状化合物，容易兼具高段差去除性和高研磨速度比的观点出发，上述各化合物的含量优选为1质量份以下，更优选为0.8质量份以下，进一步优选为0.5质量份以下，尤其优选为0.3质量份以下，极其优选为0.2质量份以下。从这些观点出发，上述各化合物的含量优选为0.001～1质量份，更优选为0.002～1质量份。
[0080]
本实施方式所涉及的cmp研磨液作为与上述方式a不同的方式所涉及的cmp研磨液而可以不含有特定环状化合物。相对于cmp研磨液100质量份，特定环状化合物的含量、含氨基的芳香族化合物的含量或含氮杂环化合物的含量可以为0.0001质量份以下、小于0.0001质量份、0.00005质量份以下、0.00001质量份以下、小于0.00001质量份、或实质上为0质量份。
[0081]
(水)
[0082]
本实施方式所涉及的cmp研磨液能够含有水。作为水，并无特别限制，但是优选为选自由去离子水、离子交换水及超纯水组成的组中的至少一种。
[0083]
(研磨速度提高剂)
[0084]
本实施方式所涉及的cmp研磨液能够含有研磨速度提高剂，可以不含有研磨速度提高剂。作为研磨速度提高剂，可举出水杨醛肟等。水杨醛肟能够用作提高被研磨材料(例如，氧化硅等绝缘材料)的研磨速度的研磨速度提高剂。
[0085]
相对于cmp研磨液100质量份，研磨速度提高剂(例如水杨醛肟)的含量优选在下述范围内。从容易实现高研磨速度的观点出发，研磨速度提高剂的含量优选为0.001质量份以上，更优选为0.003质量份以上，进一步优选为0.005质量份以上，尤其优选为0.01质量份以上，极其优选为0.02质量份以上，非常优选为0.03质量份以上。从容易实现高研磨速度的观点出发，研磨速度提高剂的含量优选为10质量份以下，更优选为5质量份以下，进一步优选
为1质量份以下，尤其优选为0.5质量份以下，极其优选为0.1质量份以下，非常优选为0.08质量份以下，更进一步优选为0.05质量份以下，进一步优选为0.04质量份以下，尤其优选为0.035质量份以下。从这些观点出发，研磨速度提高剂的含量优选为0.001～10质量份，更优选为0.01～10质量份。研磨速度提高剂可以包含水杨醛肟，相对于cmp研磨液100质量份，水杨醛肟的含量优选在上述研磨速度提高剂的含量的各范围内。
[0086]
(表面活性剂)
[0087]
从进一步提高磨粒的分散稳定性和/或被研磨面的平坦性的观点出发，本实施方式所涉及的cmp研磨液能够含有表面活性剂。作为表面活性剂，可举出离子性表面活性剂、非离子性表面活性剂等，从cmp研磨液中的磨粒的分散稳定性容易提高的观点出发，优选为非离子性表面活性剂。作为表面活性剂，能够单独使用1种或组合使用2种以上。
[0088]
作为非离子性表面活性剂，可举出聚氧丙烯聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基烯丙基醚、聚氧乙烯聚氧丙烯醚衍生物、聚氧丙烯甘油醚、聚乙二醇的氧乙烯加合物、甲氧基聚乙二醇的氧乙烯加合物、乙炔系二醇的氧乙烯加合物等醚型表面活性剂；山梨糖醇酐脂肪酸酯、丙三醇硼酸脂肪酸酯等酯型表面活性剂；聚氧乙烯烷基胺等氨基醚型表面活性剂；聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚氧乙烯丙三醇硼酸脂肪酸酯、聚氧乙烯烷基酯等醚酯型表面活性剂；脂肪酸烷醇酰胺、聚氧乙烯脂肪酸烷醇酰胺等烷醇酰胺型表面活性剂；乙炔系二醇的氧乙烯加合物；聚乙烯吡咯烷酮；聚丙烯酰胺；聚二甲基丙烯酰胺；聚乙烯醇等。作为非离子性表面活性剂，能够单独使用1种或组合使用2种以上。
[0089]
(其他成分)
[0090]
根据所期望的特性，本实施方式所涉及的cmp研磨液可以含有其他成分。作为这种成分，可举出后述的ph调节剂；用以抑制ph的变动的ph缓冲剂；乙醇、丙酮等有机溶剂；4-吡喃酮系化合物；氨基羧酸；环状单羧酸等。
[0091]
相对于cmp研磨液100质量份，碳酸胍的含量可以为0.001质量％以下、小于0.001质量％、或0.0001质量％以下。本实施方式所涉及的cmp研磨液可以不含有碳酸胍(相对于cmp研磨液100质量份，碳酸胍的含量实质上可以为0质量份)。相对于cmp研磨液100质量份，羟烷基纤维素的含量可以为0.005质量％以下、小于0.005质量％、或0.001质量％以下。本实施方式所涉及的cmp研磨液可以不含有羟烷基纤维素(相对于cmp研磨液100质量份，羟烷基纤维素的含量实质上可以为0质量份)。
[0092]
(ph)
[0093]
本实施方式所涉及的cmp研磨液的ph优选在下述范围内。从cmp研磨液与被研磨材料(例如，氧化硅等绝缘材料)的润湿性得到提高的观点、容易抑制磨粒的凝集的观点及容易获得添加特定阳离子性聚合物而得的效果的观点出发，ph优选为8.0以下，更优选为小于8.0，进一步优选为7.0以下，尤其优选为6.0以下，极其优选为小于6.0，非常优选为5.0以下，更进一步优选为4.5以下，进一步优选为4.0以下，尤其优选为3.5以下。从能够将被研磨材料(例如，氧化硅等绝缘材料)的zeta电位的绝对值设为较大值，进而容易实现高研磨速度的观点出发，ph优选为1.5以上，更优选为2.0以上，进一步优选为2.5以上，尤其优选为3.0以上，极其优选为超过3.0，非常优选为3.2以上，更进一步优选为3.5以上。从这些观点出发，ph优选为1.5～8.0，更优选为2.0～5.0。ph定义为液温25℃下的ph。
[0094]
上述方式a所涉及的cmp研磨液的ph优选在下述范围内。从cmp研磨液与被研磨材
料(例如，氧化硅等绝缘材料)的润湿性得到提高的观点、容易抑制磨粒的凝集的观点及容易获得添加特定阳离子性聚合物而得的效果的观点出发，ph优选为8.0以下，更优选为小于8.0，进一步优选为7.0以下，尤其优选为6.0以下，极其优选为小于6.0，非常优选为5.0以下，更进一步优选为4.5以下，进一步优选为4.0以下，尤其优选为3.5以下。从能够将被研磨材料(例如，氧化硅等绝缘材料)的zeta电位的绝对值设为较小值，进而容易实现高研磨速度的观点出发，ph优选为1.5以上，优选为2.0以上，更优选为2.5以上，进一步优选为3.0以上，尤其优选为超过3.0，极其优选为3.2以上，非常优选为3.5以上。从这些观点出发，ph优选为2.0～8.0，更优选为2.0～5.0。
[0095]
关于本实施方式所涉及的cmp研磨液的ph，能够利用ph计(例如，horiba,ltd.制造的型号d-71s)进行测量。例如，使用邻苯二甲酸盐ph缓冲液(ph：4.01)、中性磷酸盐ph缓冲液(ph：6.86)及硼酸盐ph缓冲液(ph：9.18)作为标准缓冲液而对ph计进行3点校正之后，将ph计的电极放入到cmp研磨液中，测量经过3分钟以上而稳定之后的值。此时，标准缓冲液和cmp研磨液的液温均设为25℃。
[0096]
认为通过将cmp研磨液的ph调节在1.5～8.0(例如2.0～8.0)的范围内而可获得以下2个效果。
[0097]
(1)质子或羟基阴离子作用于作为添加剂而掺合的化合物，该化合物的化学方式改变，相对于基体表面的氧化硅和/或停止材料(例如氮化硅)的润湿性及亲和性得到提高。
[0098]
(2)在磨粒包含氧化铈的情况下，磨粒与氧化硅膜的接触效率得到提高，进而实现高研磨速度。认为这是因为：相对于氧化铈的zeta电位的符号为正，氧化硅膜的zeta电位的符号为0或负，在两者之间产生静电引力。
[0099]
cmp研磨液的ph可以根据用作添加剂的化合物的种类而改变。因此，为了将ph调节在所述的范围内，cmp研磨液可以含有ph调节剂。作为ph调节剂，可举出酸成分、盐成分等。作为酸成分，可举出丙酸、乙酸等有机酸(排除相当于氨基酸的化合物)；硝酸、硫酸、盐酸、磷酸、硼酸等无机酸；甘胺酸等氨基酸等。作为盐成分，可举出氢氧化钠、氨、氢氧化钾、氢氧化钙等。本实施方式所涉及的cmp研磨液可以含有酸成分，也可以含有有机酸。从生产性得到提高的观点出发，可以将不使用ph调节剂而制备的cmp研磨液直接应用于cmp。
[0100]
＜研磨方法＞
[0101]
本实施方式所涉及的研磨方法具备使用本实施方式的cmp研磨液来研磨被研磨材料的研磨工序。研磨工序例如为使用本实施方式所涉及的cmp研磨液来研磨在表面具有绝缘材料(例如，氧化硅等绝缘材料)的基体的该绝缘材料的工序。研磨工序例如为一边将本实施方式所涉及的cmp研磨液供给至被研磨材料(例如绝缘材料)与研磨用部件(研磨垫等)之间，一边使用研磨部件研磨被研磨材料的工序。被研磨材料可以包含绝缘材料，也可以包含无机绝缘材料，还可以包含氧化硅。研磨工序例如为使用调节了各成分的含量、ph等的cmp研磨液，通过cmp技术将在表面具有绝缘材料(例如，氧化硅等绝缘材料)的基体进行平坦化的工序。被研磨材料可以为膜状(被研磨膜)，也可以为氧化硅膜等绝缘膜。
[0102]
本实施方式所涉及的研磨方法适合在如下的设备的制造过程中，研磨在表面具有被研磨材料(例如，氧化硅等绝缘材料)的基体。作为设备，例如，可举出二极管、晶体管、化合物半导体、热阻器、变阻器、闸流体等分离式半导体；dram(动态随机存取存储器)、sram(静态随机存取存储器)、eprom(可擦可编程只读存储器)、掩模rom(掩模只读存储器)、
eeprom(电可擦可编程只读存储器)、快闪存储器等存储元件；微处理器、dsp(数字信号处理器)、asic(特定应用集成电路)等逻辑电路元件；以mmic(单片式微波集成电路)为代表的化合物半导体等集成回路元件；混合集成回路(混合ic)、发光二极管、电荷耦合元件等光电转换元件等。
[0103]
本实施方式所涉及的研磨方法尤其适合在表面具有段差(凹凸)的基体中的该表面的平坦化。在本实施方式中，能够兼具高段差去除性和高平坦性，因此能够研磨通过使用了以往的cmp研磨液的方法难以实现的各种基体。作为基体，可举出逻辑用半导体设备、存储器用半导体设备等。被研磨材料可以为具有高度为1μm以上的段差的被研磨材料(例如，氧化硅等绝缘材料)、或从上方观察时具有凹部或凸部设置成t字形或格子状的部分的被研磨材料。例如，具有被研磨材料的研磨对象可以为具有存储单元的半导体基板。根据本实施方式，也能够以高研磨速度研磨在具备具有存储单元的半导体基板的半导体设备(dram，快闪存储器等)的表面设置的绝缘材料(例如，氧化硅等绝缘材料)。根据本实施方式，对设置于3d-nand快闪存储器的表面的绝缘材料(例如，氧化硅等绝缘材料)也能够确保高平坦性的同时以高研磨速度进行研磨。
[0104]
研磨对象并不限于具有覆盖整个表面的氧化硅的基体，也可以为在表面除了氧化硅以外进一步具有氮化硅、多晶硅等的基体。研磨对象可以为在具有规定的配线的配线板上形成有绝缘材料(例如，氧化硅、玻璃、氮化硅等无机绝缘材料)、多晶硅、al、cu、ti、tin、w、ta、tan等的基体。
[0105]
参考图1，对在本实施方式所涉及的研磨方法中通过cmp在基体(晶圆)上形成sti结构的工艺进行说明。图1是表示研磨氧化硅膜而形成sti结构的过程的示意剖视图。本实施方式所涉及的研磨方法具备：第一工序(粗削工序)，以高段差去除性(高研磨速度)研磨氧化硅膜3；及第二工序(精加工工序)，以低研磨速度研磨氧化硅膜3的剩余部分，以成为任意膜厚。
[0106]
图1(a)是表示研磨之前的基体的剖视图。图1(b)是表示第一工序之后的基体的剖视图。图1(c)是表示第二工序之后的基体的剖视图。如这些图所示，在形成sti结构的过程中，为了消除在硅基板1上成膜的氧化硅膜3的段差d，通过cmp优先去除局部突出的不需要的部位。为了在表面平坦化的时点适当地停止研磨，优选在氧化硅膜3的下方，预先形成研磨速度慢的氮化硅膜(停止膜)2。通过经由第一工序及第二工序来消除氧化硅膜3的段差(膜厚的标高差)d，而形成具有埋入部分5的元件分离结构。
[0107]
研磨氧化硅膜3时，以氧化硅膜3的表面与研磨垫抵接的方式在研磨垫上配置基体，并通过研磨垫来研磨氧化硅膜3的表面。更具体而言，将氧化硅膜3的被研磨面按压于研磨平板的研磨垫，一边将cmp研磨液供给至被研磨面与研磨垫之间，一边使两者相对地移动，由此通过研磨垫来研磨氧化硅膜3。
[0108]
本实施方式所涉及的cmp研磨液具有高段差去除性和高平坦性，因此能够适用于第一工序及第二工序中的任一工序，能够在第二工序中优选地使用。在此，例示了将研磨工序分为两个阶段来实施的情况，但是从生产性及设备的简化的观点出发，从图1(a)中所示的状态至图1(c)中所示的状态为止，也能够以一个阶段进行研磨处理。
[0109]
图2～图4是表示在本实施方式所涉及的研磨方法中研磨基体的过程的示意剖视图，并且是表示研磨具有凹凸的被研磨材料而消除凹凸的过程的示意剖视图。图2～4的(a)
是表示研磨之前的基体的剖视图。图2～4的(b)是表示研磨之后的基体的剖视图。
[0110]
图2～4的(a)中所示的基体100、200、300具备集成存储单元110、210、310和配置于集成存储单元110、210、310的周围并且配置于集成存储单元110、210、310上的绝缘部件(例如氧化硅部件)120、220、320。基体100、200具有一个集成存储单元110、210，基体300具有经由绝缘部件320配置的多个集成存储单元310。基体100中的绝缘部件120具有：下层部120a，配置于集成存储单元110的周围；及上层部120b，配置于集成存储单元110的外周部上并且沿着集成存储单元110的厚度方向延伸。基体200中的绝缘部件220具有：下层部220a，由配置于集成存储单元110的周围的部分及在集成存储单元210上覆盖整个集成存储单元210的部分组成；以及上层部220b，位于集成存储单元110的外周部的上方并且沿着集成存储单元210的厚度方向延伸。基体300中的绝缘部件320具有：下层部320a，由配置于集成存储单元310的周围的部分、配置于集成存储单元310之间的部分及在集成存储单元310上覆盖整个集成存储单元310的部分组成；以及上层部320b，位于各集成存储单元310的上方并且沿着集成存储单元310的厚度方向延伸。
[0111]
在本实施方式所涉及的研磨方法中，研磨并去除基体100、200、300的上层部120b、220b、320b，将集成存储单元110、210、310上面进行平坦化。为了在平坦化的时点适当地停止研磨，可以预先在段差部的下方形成研磨速度慢的停止膜(氮化硅膜等)。
[0112]
作为研磨装置，例如，优选为具备保持基体的保持架、贴附有研磨垫的研磨平板及将cmp研磨液供给至研磨垫上的机构的装置。作为研磨装置，可举出ebara corporation制造的研磨装置(型号：epo-111、epo-222、frex200、frex300等)、applied materials制造的研磨装置(商品名称：mirra3400、reflexion等)等。作为研磨垫，并无特别限制，例如，能够使用一般的不织布、发泡聚氨酯、多孔氟树脂等。研磨垫优选实施了如积存cmp研磨液般的槽加工。
[0113]
作为研磨条件，并无特别限制，但是从抑制基体飞出的观点出发，研磨平板的转速优选为200rpm(min-1
)以下，从容易抑制被研磨面的损伤的观点出发，优选为施加到基体的压力(加工荷载)为100kpa以下。优选在研磨期间，通过泵等对研磨垫连续地供给cmp研磨液。该供给量并无特别限制，但是优选为始终用cmp研磨液覆盖研磨垫的表面。
[0114]
优选在研磨结束之后，在流水中充分地清洗基体，进而，使用旋转干燥机等拂落附着于基体上的水滴之后使其干燥。
[0115]
通过以这种方式进行研磨，能够消除表面的凹凸，而获得基体的整个表面平滑的面。通过将被研磨材料的形成及研磨反复进行规定的次数，能够制造具有所期望的层数的基体。
[0116]
以这种方式获得的基体能够用作各种电子器件及机械器件。作为具体例，可举出半导体元件；光罩、透镜、棱镜等光学玻璃；ito等无机导电膜；由玻璃及晶质材料构成的光集成电路光开关元件光波导；光纤的端面、闪烁体等光学用单晶；固体激光单晶；蓝色激光led用蓝宝石基板；sic、gap、gaas等半导体单晶；磁盘用玻璃基板；磁头等。
[0117]
本实施方式所涉及的器件的制造方法具备将通过本实施方式所涉及的研磨方法研磨的基体进行单片化的单片化工序。单片化工序例如可以为将通过本实施方式所涉及的研磨方法研磨的晶圆(例如半导体晶圆)进行切割而获得晶片(例如半导体晶片)的工序。本实施方式所涉及的器件的制造方法可以在单片化工序之前，具备通过本实施方式所涉及的
研磨方法研磨基体的工序。本实施方式所涉及的器件例如为晶片(例如半导体晶片)。本实施方式所涉及的器件为通过本实施方式所涉及的器件的制造方法获得的器件。本实施方式所涉及的电子设备具备本实施方式所涉及的器件。
[0118]
实施例
[0119]
以下，根据实施例对本发明进一步详细地进行说明，但是本发明并不限定于这些实施例。
[0120]
{实验a}
[0121]
＜磨粒的制作＞
[0122]
将碳酸铈水合物40kg放入到氧化铝制容器中之后，在830℃下，在空气中煅烧2小时而获得了黄白色的粉末20kg。使用x射线衍射法对该粉末进行物相鉴定，确认到该粉末包含多晶的氧化铈。使用sem观察通过煅烧获得的粉末的粒径的结果，为20～100μm。接着，使用喷射磨机对氧化铈粉末20kg进行了干式粉碎。使用sem观察粉碎之后的氧化铈粉末的结果，确认到包含包括具有晶界的多晶氧化铈的粒子。并且，氧化铈粉末的比表面积为9.4m2/g。通过bet法来实施了比表面积的测量。
[0123]
＜cmp研磨液的制作＞
[0124]
将上述氧化铈粉末15kg及去离子水84.7kg放入到容器内并进行了混合。进而，添加1n的乙酸水溶液0.3kg并搅拌10分钟，由此获得了氧化铈混合液。经30分钟将该氧化铈混合液送液至另一容器中。在此期间，在送液的配管内，以400khz的超声波频率对氧化铈混合液进行了超声波照射。
[0125]
在4个500ml烧杯中分别采取500g的氧化铈混合液，并进行了离心分离。对于离心分离，在如向外周施加的离心力成为500g般的条件下实施了2分钟。回收沉降在烧杯的底部的氧化铈粒子(磨粒)，并分配了上清液。使用动态光散射式粒度分布计(horiba,ltd.制造，商品名称：la-920)，测量磨粒含量为5质量％的磨粒分散液中的磨粒的平均粒径的结果，平均粒径为90nm。
[0126]
通过混合上述磨粒、表1中所记载的添加剂a、水杨醛肟、丙酸及去离子水，获得了含有磨粒1.0质量％、添加剂a、水杨醛肟0.034质量％、丙酸0.09质量％及去离子水(剩余部分)的cmp研磨液。关于添加剂a的含量，实施例a1、实施例a2及实施例a4调节至0.00100质量％，实施例a3调节至0.00113质量％，比较例a1及比较例a3调节至0.00800质量％，比较例a2调节至0.02500质量％。在使用聚合物水溶液供给添加剂a的情况下，添加剂a的所述含量根据聚合物水溶液中的聚合物的质量来计算。作为添加剂a，使用了下述化合物。
[0127]
(添加剂a)
[0128]
[特定阳离子性聚合物]
[0129]
a1：二甲胺/氨/环氧氯丙烷缩聚物(senka corporation制造，商品名称：unisense khe1001l，重均分子量：100000～500000)
[0130]
a2：二甲胺/氨/环氧氯丙烷缩聚物(senka corporation制造，商品名称：unisense khe105l，重均分子量：479796(测量值))
[0131]
a3：二甲胺/氨/环氧氯丙烷缩聚物(senka corporation制造，商品名称：unisense khe1000l，重均分子量：1296145(测量值))
[0132]
[不符合特定阳离子性聚合物的化合物]
[0133]
a4：二甲基二烯丙基氯化铵聚合物(senka corporation制造，商品名称：unisense fpa1000l)
[0134]
a5：乙烯基吡咯烷酮/n,n-二甲基氨基乙基甲基丙烯酸共聚物二乙基硫酸盐液(osaka organic chemical industry ltd.制造，商品名称：h.c.聚合物2l)
[0135]
a6：苯磺酸
[0136]
关于上述特定阳离子性聚合物a2及a3的重均分子量的测量值，通过下述条件的凝胶渗透色谱法(gpc)，根据使用了标准聚苯乙烯的検量线进行了换算。关于検量线，使用标准聚环氧乙烷(osoh corporation制造，se-2、se-5、se-30及se-150)、普鲁兰多糖(pss制造，pss-dpul 2.5m)以及聚乙二醇(fujifilm wako pure chemical corporation制造，peg400、peg1000、peg3000及peg6000)以三次方程式进行了近似。
[0137]
泵：shimadzu corporation制造，商品名称“lc-20ad”[0138]
检测器：shimadzu corporation制造，商品名称“rid-10a”[0139]
管柱烘箱：shimadzu corporation制造，商品名称“cto-20ac”[0140]
管柱：将2个tosoh corporation制造的商品名称“tskgelg6000pw
xl-cp”串联地连接
[0141]
管柱尺寸：7.8mmi.d
×
300mm
[0142]
洗脱液：0.1m硝酸钠水溶液
[0143]
试样浓度：4mg/2ml(n.v.换算)
[0144]
注入量：100μl
[0145]
流量：1.0ml/min
[0146]
测量温度：25℃
[0147]
通过以下条件测量了cmp研磨液的ph。关于实施例及比较例，ph均为3.5。
[0148]
测量温度：25℃
[0149]
测量装置：horiba,ltd.制造，型号d-71s
[0150]
测量方法：使用标准缓冲液(邻苯二甲酸盐ph缓冲液、ph：4.01(25℃)；中性磷酸盐ph缓冲液、ph：6.86(25℃)；硼酸盐ph缓冲液、ph：9.18)进行3点校正之后，将电极放入到cmp研磨液中，通过所述测量装置测量了经过3分钟以上而稳定之后的ph。
[0151]
＜研磨特性评价＞
[0152]
(研磨速度的荷载依赖性的评价)
[0153]
使用上述各cmp研磨液，在下述研磨条件下研磨在表面具有氧化硅膜的空白晶圆(blanket wafer)而求出研磨速度(空白晶圆研磨速度)。作为空白晶圆，使用了具有配置于直径为300mm的硅基板上的膜厚为1000nm的氧化硅膜的晶圆。
[0154]
[研磨条件]
[0155]
研磨装置：cmp用研磨机，reflexion-lk(applied materials,inc.制造)
[0156]
研磨垫：多孔聚氨酯垫ic-1010(dupont de nemours,inc.制造)
[0157]
研磨压力(荷载)：3.0psi或4.0psi
[0158]
平板转速：126rpm
[0159]
研磨头转速：125rpm
[0160]
cmp研磨液的供给量：250ml/min
[0161]
研磨时间：30秒
[0162]
根据荷载3.0psi(低荷载)及4.0psi(高荷载)下的研磨速度之差“4.0psi值-3.0psi值”评价了研磨速度的荷载依赖性。如表1所示确认到，在实施例中，能够在荷载4.0psi时与荷载3.0psi时之间实现大的研磨速度差，能够获得研磨速度的非线性荷载依赖性。
[0163]
[表1]
[0164][0165]
{实验b}
[0166]
＜磨粒的制作＞
[0167]
将碳酸铈水合物40kg放入到氧化铝制容器中之后，在830℃下，在空气中煅烧2小时而获得了黄白色的粉末20kg。使用x射线衍射法对该粉末进行物相鉴定，确认到该粉末包含多晶的氧化铈。使用sem观察通过煅烧获得的粉末的粒径的结果，为20～100μm。接着，使用喷射磨机对氧化铈粉末20kg进行了干式粉碎。使用sem观察粉碎之后的氧化铈粉末的结果，确认到包含包括具有晶界的多晶氧化铈的粒子。并且，氧化铈粉末的比表面积为9.4m2/g。通过bet法来实施了比表面积的测量。
[0168]
＜cmp研磨液的制作＞
[0169]
将上述氧化铈粉末15kg及去离子水84.7kg放入到容器内并进行了混合。进而，添加1n的乙酸水溶液0.3kg并搅拌10分钟，由此获得了氧化铈混合液。经30分钟将该氧化铈混合液送液至另一容器中。在此期间，在送液的配管内，以400khz的超声波频率对氧化铈混合液进行了超声波照射。
[0170]
在4个500ml烧杯中分别采取500g的氧化铈混合液，并进行了离心分离。对于离心分离，在如向外周施加的离心力成为500g般的条件下实施了2分钟。回收沉降在烧杯的底部的氧化铈粒子(磨粒)，并分配了上清液。使用动态光散射式粒度分布计(horiba,ltd.制造，商品名称：la-920)，测量磨粒含量为5质量％的磨粒分散液中的磨粒的平均粒径的结果，平均粒径为90nm。
[0171]
通过混合上述磨粒、阳离子性聚合物(二甲胺/氨/环氧氯丙烷缩聚物，senka corporation制造，商品名称：unisense khe105l，重均分子量：479796(测量值))、表2中所记载的环状化合物、丙酸及去离子水，获得了含有磨粒1.0质量％、阳离子性聚合物、环状化合物、丙酸0.09质量％及去离子水(剩余部分)的cmp研磨液。阳离子性聚合物及环状化合物的含量如表2所示，在比较例b2及比较例b3中，不使用阳离子性聚合物，在比较例b1及比较例b2中，不使用环状化合物。关于阳离子性聚合物的含量，根据聚合物水溶液中的聚合物的
质量来计算。
[0172]
通过以下条件测量了cmp研磨液的ph。关于实施例及比较例，ph均为3.5。
[0173]
测量温度：25℃
[0174]
测量装置：horiba,ltd.制造，型号d-71s
[0175]
测量方法：使用标准缓冲液(邻苯二甲酸盐ph缓冲液、ph：4.01(25℃)；中性磷酸盐ph缓冲液、ph：6.86(25℃)；硼酸盐ph缓冲液、ph：9.18)进行3点校正之后，将电极放入到cmp研磨液中，通过所述测量装置测量了经过3分钟以上而稳定之后的ph。
[0176]
＜研磨特性评价＞
[0177]
(研磨速度的荷载依赖性的评价)
[0178]
使用上述各cmp研磨液，以与上述实验a相同的顺序，根据荷载3.0psi(低荷载)及4.0psi(高荷载)下的研磨速度之差“4.0psi值-3.0psi值”评价了研磨速度的荷载依赖性。确认到，在实施例中，能够在荷载4.0psi时与荷载3.0psi时之间实现大的研磨速度差(以上的差)，能够获得研磨速度的非线性荷载依赖性。
[0179]
(研磨速度比的评价)
[0180]
使用上述各cmp研磨液，在下述研磨条件下研磨在表面具有平坦的氧化硅膜的空白晶圆及在表面具有凹凸形状的氧化硅膜的图案晶圆而求出研磨速度。作为空白晶圆，使用了具有配置于直径为300mm的硅基板上的膜厚为1000nm的氧化硅膜的晶圆。作为图案晶圆，使用了如下晶圆：通过将直径为300mm的硅基板上的一部分蚀刻3μm的深度而形成直线状的凹部来形成线/间距(line/space)＝20/80μm的凹凸图案之后，在凸部上及凹部内形成厚度为4μm的氧化硅膜而获得的晶圆。
[0181]
[研磨条件]
[0182]
研磨装置：cmp用研磨机，reflexion-lk(applied materials,inc.制造)
[0183]
研磨垫：多孔聚氨酯垫ic-1010(dupont de nemours,inc.制造)
[0184]
研磨压力(荷载)：3.0psi
[0185]
平板转速：126rpm
[0186]
研磨头转速：125rpm
[0187]
cmp研磨液的供给量：250ml/min
[0188]
研磨时间：30秒
[0189]
根据空白晶圆中的氧化硅膜的去除量和研磨时间来计算出空白晶圆的研磨速度。根据图案晶圆中的凸部的氧化硅膜的去除量和研磨时间来计算出图案晶圆的研磨速度。并且，计算出图案晶圆与空白晶圆的研磨速度比。将结果示于表2。
[0190]
[表2]
[0191][0192]
根据表2的结果示出，在实施例中，与比较例相比，图案晶圆的研磨速度快至以上，图案晶圆与空白晶圆的研磨速度比高达3.0以上。
[0193]
本发明人等将实施发明的最佳方式记载于说明书中。在同行业者阅读所述说明的情况下，与这些相似的优选的变形方式有时也变得明确。本发明人等也充分意识到本发明的不同方式的实施及应用了本发明的主旨的类似方式的发明的实施。并且，在本发明中，作为其原理，能够利用权利要求范围中所列举的所有内容的变形方式、以及各种所述要件的任意组合。在本说明书中，只要无特别限定、或者只要根据上下文未明确否定，则所有可能的任意组合均包含于本发明中。
[0194]
符号说明
[0195]
1-硅基板，2-氮化硅膜，3-氧化硅膜，5-埋入部分，100,200,300-基体，110,210,310-集成存储单元，120,220,320-绝缘部件，120a,220a,320a-下层部，120b,220b,320b-上层部，d-段差。