(57)【要約】研磨材、水系溶媒及び添加剤からなり、粒子径２０〜８０ｎｍの研磨材粒子を研磨液の重量に基づいて１５重量％以上含有することを特徴とするＣＭＰプロセス用研磨液；及び該研磨液を用いて研磨する研磨方法であって、少なくとも酸化珪素膜が形成されたデバイスウェハーの表面平坦化加工に適し、平坦化特性、低キズ特性、高洗浄特性等優れた研磨特性を安定して発揮しうる効果を奏し、半導体産業等における層間絶縁膜又は素子分離膜からなる半導体デバイスや磁気ヘッド及び液晶ディスプレー用基板の表面平坦化加工に最適である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨材、水系溶媒及び添加剤からなり、粒子径２０〜８０ｎｍの研磨材粒子を研磨液の重量に基づいて１５重量％以上含有することを特徴とするＣＭＰプロセス用研磨液。
【請求項２】
前記添加剤が２５℃のｐＫａが７以上、１１以下の塩基性物質である請求項１記載のＣＭＰプロセス用研磨液。
【請求項３】
前記添加剤が第１級アミノ基を有する脂肪族アミン及び／又はアンモニアである請求項１記載のＣＭＰプロセス用研磨液。
【請求項４】
前記添加剤の含有量が、研磨液の重量に基づいて０．０１重量％以上である請求項１記載のＣＭＰプロセス用研磨液。
【請求項５】
前記研磨材が、二酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化セリウム、窒化珪素及び酸化ジルコニウムからなる群より選ばれる１種又は２種以上の無機物である請求項１記載のＣＭＰプロセス用研磨液。
【請求項６】
前記研磨材がコロイダルシリカである請求項１記載のＣＭＰプロセス用研磨液。
【請求項７】
研磨材、水系溶媒及び添加剤からなり、粒子径２０〜８０ｎｍの研磨材粒子を研磨液の重量に基づいて１５重量％以上含有するＣＭＰプロセス用研磨液を用いて研磨するデバイスウェハーの研磨方法。
【請求項８】
前記デバイスウェハーの研磨表面が、少なくとも酸化珪素からなる膜から形成されたものである請求項７記載の研磨方法。
【請求項９】
研磨条件を変えた二段階以上の研磨工程からなり、いずれかの工程で、請求項７記載の研磨方法を用いることを特徴とするデバイスウェハーの研磨方法。
【請求項１０】
二段階目以降の研磨工程を下記の条件のうち一つ又は二つ以上の条件下で研磨を行うことを特徴とする請求項９記載の研磨方法。
（１）一段階目と二段階目以降に使用する研磨材の種類を変える。
（２）二段階目以降の研磨液として、一段階目の研磨液を１．１〜１００倍に希釈したものを用いる。
（３）一段階目に用いる研磨材の平均粒径（ｒ１）と二段階目以降に用いる研磨材の平均粒径（ｒ２）の比［（ｒ１）／（ｒ２）］を０．１〜１０．０にする。
（４）一段階目の研磨時の半導体基板にかける圧力（ｐ１）と二段階目以降の研磨時の半導体基板にかける圧力（ｐ２）の比［（ｐ１）／（ｐ２）］を０．３〜５．０にする。
（５）一段階目の研磨時における定盤の回転速度（ｔ１）と二段階目以降の研磨時における定盤の回転数（ｔ２）の比［（ｔ１）／（ｔ２）］を０．２〜２．０にする。
【請求項１１】
同心円溝加工又は螺旋状溝加工した研磨パッドを用いる請求項７記載の研磨方法。
【請求項１２】
研磨時間の１０％以上の時間を、研磨と同時にパッドコンディショニングを行う請求項７記載の研磨方法。
【請求項１３】
ＣＭＰプロセス用研磨液を研磨パッドに滴下する際に、研磨ヘッドを該研磨液の滴下位置よりも研磨テーブルの回転方向側に置き、且つ該研磨液の滴下位置をパッドコンディショナーよりも研磨テーブルの回転方向側に置き、且つ研磨ヘッドの中心よりもさらにパッドの中心寄りに置いて研磨を行う請求項７記載の研磨方法。
【請求項１４】
請求項１記載のＣＭＰプロセス用研磨液を用いて研磨されて得られてなる層間絶縁膜又は素子分離膜。
【請求項１５】
請求項１４記載の層間絶縁膜又は素子分離膜からなる半導体デバイス。
【請求項１６】
請求項１記載のＣＭＰプロセス用研磨液を用いて研磨されて得られてなる磁気ヘッド又は液晶ディスプレー用基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ＣＭＰプロセス用研磨液に関する。さらに詳しくは半導体素子を製造する際のＣＭＰプロセス用研磨液に関し、特に層間絶縁膜の平坦化工程や、シャロートレンチ素子分離、キャパシタ又は金属配線等の溝への埋め込み層の形成工程及び磁気ヘッド形成工程等において用いられるＣＭＰプロセス用研磨液に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、ＣＭＰプロセスにおいて、研磨後の平坦性の向上を目的として、研磨液に高分子型アニオン界面活性剤を用いる技術が知られている（特開２００１−５７３５３号公報）。この技術は、研磨前のデバイスウェハー及び／又は研磨材に活性剤が相互作用するが、ある一定の研磨圧力以上をかけてこの相互作用をうち破ることで研磨を進行させる。表面にパターンの形成されたデバイスウェハーの凹部は相対的に研磨圧力がかかりにくいため、結果的にパターンウェハーの凸部を選択的に研磨することになり、優れた平坦性を発現させようというものである。【０００３】  なお、ＣＭＰとは、デバイスウェハー等の表面に形成されたパターンの段差を取り除き平坦化するための研磨方法であって、化学研磨と機械研磨を組み合わせたメカノケミカル研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ）を意味する。【０００４】  しかし、この方法では、高研磨圧力でなければ研磨が進行せず、そのため研磨後のウェハーに多くのキズを残すことになり、デバイスウェハーの良品率を著しく低下させる。【０００５】  また、高分子型アニオン界面活性剤と研磨液との混合時に研磨材の凝集が起こりやすく、研磨特性にばらつきが発生するという問題点；洗浄後においても被加工物表面に高分子型アニオン界面活性剤が残存しやすく、デバイスウェハーの良品率が上がらないという問題；高分子型アニオン界面活性剤と研磨材との２液を研磨の直前に混合する必要があり、作業性が低いという問題点等がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  本発明の第１の目的は、平坦化特性、低キズ特性、高洗浄特性等優れた研磨特性を安定して発揮しうるＣＭＰプロセス用研磨液を提供することである。
本発明の第２の目的は、優れた研磨特性を安定して発揮しうる研磨方法を提供することである。【０００７】  本発明の第３の目的は、上記研磨液、研磨方法を用いて研磨された材料を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  すなわち、本発明は、下記［１］〜［４］の発明である。
［１］研磨材、水系溶媒及び添加剤からなり、粒子径２０〜８０ｎｍの研磨材粒子を研磨液の重量に基づいて１５重量％以上含有することを特徴とするＣＭＰプロセス用研磨液である。
［２］該研磨液を用いて研磨する研磨方法である。
［３］該研磨液を用いて研磨されて得られてなる層間絶縁膜、素子分離膜又は磁気ヘッドである。
［４］該層間絶縁膜又は素子分離膜からなる半導体デバイスである。【０００９】（ＣＭＰプロセス用研磨液）
本発明のＣＭＰプロセス用研磨液は、粒子径２０〜８０ｎｍの範囲の研磨材粒子を研磨液の重量に基づいて１５重量％以上含有されることが必須であり、好ましくは粒子径３０〜７０ｎｍの範囲の粒子を研磨液の重量に基づいて１０重量％以上含有されるものであり、特に好ましくは粒子径４０〜６０ｎｍの範囲の粒子を研磨液の重量に基づいて５重量％以上含有されるものである。粒子径２０〜８０ｎｍの範囲の粒子が研磨液の重量に基づいて１５重量％未満であると研磨後に優れた平坦化特性を発現しにくくなる。【００１０】  本発明における粒子径は、全てキャピラリー方式粒度分布測定装置により測定される個数基準の値である。キャピラリー法による粒度分布測定法としては、例えば、ＭＡＴＥＣ  ＡＰＰＬＩＥＤ  ＳＣＩＥＮＣＥＳ社の粒度分布測定装置ＣＨＤＦ−２０００等を用いて測定できる。【００１１】  （ＣＨＤＦ−２０００を用いた場合の測定方法）
測定する研磨液をイオン交換水で１０〜２０倍に希釈し０．５ミクロンのフィルターで濾過し、約１ｍｌマイクロシリンジで粒度分布測定装置に注入した後、圧力３５００ｐｓｉ、流速１．４ｍｌ／分でキャピラリーカラムの中を移動させ粒子を分離させ、波長２２０ｎｍのＵＶディテクターを用い粒子径及び濃度を測定する。【００１２】  研磨材全体の粒子径範囲は、好ましくは１〜２５０ｎｍであり、より好ましくは２０〜１００ｎｍである。そして、その中で粒子径２０〜８０ｎｍの範囲の粒子を研磨液の重量に基づいて１５重量％以上、好ましくは８０重量％以下、より好ましくは６０重量％以下含有することが必須である。研磨材に粒子径２０〜８０ｎｍの範囲の粒子を多く含有させる方法としては、例えばイオン交換法、溶液化学反応法や火炎酸化法等の製造法によってコロイダル状やフュームド状にする方法が挙げられるが、これらの方法にこだわらない。【００１３】  特に好ましいものは、イオン交換法又は溶液化学反応法による、粒子径２０〜８０ｎｍの範囲の粒子を多く含有するコロイダルシリカである。
研磨材の材質としては、有機粉末及び無機粉末のいずれも使用することができる。単独でも二種以上併用してもよい。【００１４】  有機粉末としては、エポキシ樹脂粉末、ウレタン樹脂粉末、ビニル樹脂粉末、ポリエステル、ベンゾグアナミン樹脂粉末、シリコーン樹脂粉末、ノボラック樹脂粉末およびフェノール樹脂粉末等挙げられる。これらの樹脂粉末であれば分子量、硬さ等は特に限定はない。【００１５】  無機粉末としては、金属酸化物及び金属窒化物等が用いられる。【００１６】  金属酸化物としては、元素の長周期型周期表の４Ａ族、３Ｂ族、４Ｂ族及び３Ａ族のランタノイドの金属酸化物が挙げられ、例えば、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、二酸化珪素及び酸化セリウム等が挙げられる。【００１７】  金属窒化物としては元素の周期表の４Ａ族、３Ｂ族、４Ｂ及びランタノイドの金属窒化物が挙げられ、例えば窒化ジルコニウム、窒化アルミニウム、窒化珪素及び窒化セリウム等が挙げられる。【００１８】  上記の無機粉末からなる群から選ばれる１種又は２種以上を使用してもよい。【００１９】  これらの研磨材のうち、無機粉末が好ましく、より好ましくは金属酸化物であり、特に好ましくは二酸化珪素である。【００２０】  研磨材粒子の形態としては、特に限定はない。具体的には、例えば酸化ジルコニウムの場合は、単斜晶、正方晶、及び非晶質のものや、フュームド状のもの（フュームドジルコニア）等；酸化アルミニウムの場合には、α−、δ−、θ−、κ−アルミナやフュームド状のもの（フュームドアルミナ）等；二酸化珪素の場合には、コロイド状、フュームド状のもの等；酸化セリウムの場合には、六方晶系、等軸晶系、及び面心立方晶系のもの等；窒化珪素の場合は、α−、β−、アモルファス窒化珪素等が挙げられるが、これらの形態にこだわらない。形態としては、好ましくはフュームド状、特にコロイド状である。【００２１】  本発明における添加剤としては、好ましくは２５℃のｐＫａが７以上、１１以下の塩基性物質等が挙げられる。より好ましくはｐＫａが７．５以上、１０．５以下、特に好ましくはｐＫａが８以上、１０以下の塩基性物質である。２５℃のｐＫａが７以上であると優れた平坦化特性を発現し、１１以下であると優れた洗浄性を発現する。添加量は研磨液の重量に基づいて好ましくは０．０１〜１０重量％、より好ましくは０．０５〜５重量％含有するものである。塩基性物質の添加量が研磨液の重量に基づいて０．０１重量％以上であると、優れた平坦化特性を発現し、１０重量％以下であると優れた洗浄性を発現する。ここでｐＫａとは２５℃における水中での塩基性物質の電離定数の対数値のことをいう。【００２２】  ｐＫａが７以上、１１以下の塩基性物質である添加剤としては、例えばアンモニア及びアミノ化合物が挙げられる。【００２３】  アミノ化合物としては、下記の脂肪族アミン、脂環式アミン、芳香族アミン、ポリアミドポリアミン、ポリエーテルポリアミン、エポキシ付加ポリアミン、シアノエチル化ポリアミン、第４級アンモニウム塩、アミノアルコール、その他のアミンが挙げられる。【００２４】  （１）脂肪族アミン類（好ましくは炭素数２〜１８、官能基数１〜７、分子量６０〜５００）；
（ｉ）アミノ基数１個の脂肪族アミン類；
例えば、炭素数１〜８のモノアルキルアミン（イソプロピルアミン、イソブチルアミン等）、炭素数２〜１２のジアルキルアミン（ジプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジブチルアミン、ジイソブチルアミン、ジプロピルアンモニウムハイドロオキサイド、ジイソプロピルアンモニウムハイドロオキサイド等）、炭素数３〜１６のトリアルキルアミン（トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリイソプロピルアミン、トリイソブチルアミン等）等；【００２５】（ｉｉ）アミノ基数２〜７又はそれ以上の脂肪族アミン（好ましくは炭素数２〜１８、分子量６０〜５００）；
例えば、炭素数２〜６のアルキレンジアミン（エチレンジアミン、プロピレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等）、ポリアルキレン（炭素数２〜６）ポリアミン〔ジエチレントリアミン、イミノビスプロピルアミン、ビス（ヘキサメチレン）トリアミン，トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン等〕；【００２６】（ｉｉｉ）（ｉｉ）のアルキル（炭素数１〜４）又はヒドロキシアルキル（炭素数２〜４）置換体〔ジアルキル（炭素数１〜３）アミノプロピルアミン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルヘキサメチレンジアミン、２，５−ジメチルヘキサメチレンジアミン、メチルイミノビスプロピルアミン等〕；【００２７】（ｉｖ）芳香脂肪族アミン類（好ましくは炭素数８〜１５）（キシリレンジアミン、テトラクロル−ｐ−キシリレンジアミン等）；【００２８】  （２）脂環式ポリアミン（好ましくは炭素数４〜１５、官能基数２〜３）；
１，３−ジアミノシクロヘキサン、イソホロンジアミン、４，４’−メチレンジシクロヘキサンジアミン等；【００２９】  （３）複素環式ポリアミン（好ましくは炭素数４〜１５、官能基数２〜３）；
ピペラジン、Ｎ−アミノエチルピペラジン、１，４−ジアミノエチルピペラジン、１，４−ビス（２−アミノ−２−メチルプロピル）ピペラジン、〔３，９−ビス（３−アミノプロピル）−２，４，８，１０−テトラオキサスピロ［５，５］ウンデカン〕等；【００３０】  （４）芳香族ポリアミン（好ましくはアミノ基数２〜７、炭素数６〜２０）；
非置換芳香族ポリアミン、例えば１，２−、１，３−及び１，４−フェニレンジアミン、２，４′−及び４，４′−ジフェニルメタンジアミン、クルードジフェニルメタンジアミン［ポリフェニルポリメチレンポリアミン］、ジアミノジフェニルスルホン、ベンジジン、チオジアニリン、ビス（３，４−ジアミノフェニル）スルホン、２，６−ジアミノピリジン、ｍ−アミノベンジルアミン、トリフェニルメタン−４，４′，４”−トリアミン、ナフチレンジアミン；【００３１】  核置換アルキル基（例えばメチル、エチル、ｎ−及びｉ−プロピル、ブチル等の炭素数１〜４のアルキル基）を有する芳香族ポリアミン、例えば２，４−及び２，６−トリレンジアミン、クルードトリレンジアミン、ジエチルトリレンジアミン、４，４′−ジアミノ−３，３′−ジメチルジフェニルメタン、４，４′−ビス（ｏ−トルイジン）、ジアニシジン、ジアミノジトリルスルホン、１，３−ジメチル−２，４−ジアミノベンゼン、１，３−ジエチル−２，４−ジアミノベンゼン、１，３−ジメチル−２，６−ジアミノベンゼン、１，４−ジエチル−２，５−ジアミノベンゼン、１，４−ジイソプロピル−２，５−ジアミノベンゼン、１，４−ジブチル−２，５−ジアミノベンゼン、２，４−ジアミノメシチレン、１，３，５−トリエチル−２，４−ジアミノベンゼン、１，３，５−トリイソプロピル−２，４−ジアミノベンゼン、１−メチル−３，５−ジエチル−２，４−ジアミノベンゼン、１−メチル−３，５−ジエチル−２，６−ジアミノベンゼン、２，３−ジメチル−１，４−ジアミノナフタレン、２，６−ジメチル−１，５−ジアミノナフタレン、２，６−ジイソプロピル−１，５−ジアミノナフタレン、２，６−ジブチル−１，５−ジアミノナフタレン、３，３′，５，５′−テトラメチルベンジジン、３，３′，５，５′−テトライソプロピルベンジジン、３，３′，５，５′−テトラメチル−４，４′−ジアミノジフェニルメタン、３，３′，５，５′−テトラエチル−４，４′−ジアミノジフェニルメタン、３，３′，５，５′−テトライソプロピル−４，４′−ジアミノジフェニルメタン、３，３′，５，５′−テトラブチル−４，４′−ジアミノジフェニルメタン、３，５−ジエチル−３′−メチル−２′，４−ジアミノジフェニルメタン、３，５−ジイソプロピル−３′−メチル−２′，４−ジアミノジフェニルメタン、３，３′−ジエチル−２，２′−ジアミノジフェニルメタン、４，４′−ジアミノ−３，３′−ジメチルジフェニルメタン、３，３′，５，５′−テトラエチル−４，４′−ジアミノベンゾフェノン、３，３′，５，５′−テトライソプロピル−４，４′−ジアミノベンゾフェノン、３，３′，５，５′−テトラエチル−４，４′−ジアミノジフェニルエーテル、３，３′，５，５′−テトライソプロピル−４，４′−ジアミノジフェニルスルホン、これらの異性体の種々の割合の混合物；【００３２】  核置換電子吸引基（例えばＣｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｆ等のハロゲン；メトキシ、エトキシ等のアルコキシ基；ニトロ基等）を有する芳香族ポリアミン、例えばメチレンビス−ｏ−クロロアニリン、４−クロロ−ｏ−フェニレンジアミン、２−クロル−１，４−フェニレンジアミン、３−アミノ−４−ク��ロアニリン、４−ブロモ−１，３−フェニレンジアミン、２，５−ジクロル−１，４−フェニレンジアミン、５−ニトロ−１，３−フェニレンジアミン、３−ジメトキシ−４−アミノアニリン；４，４′−ジアミノ−３，３′−ジメチル−５，５′−ジブロモ−ジフェニルメタン、３，３′−ジクロロベンジジン、３，３′−ジメトキシベンジジン、ビス（４−アミノ−３−クロロフェニル）オキシド、ビス（４−アミノ−２−クロロフェニル）プロパン、ビス（４−アミノ−２−クロロフェニル）スルホン、ビス（４−アミノ−３−メトキシフェニル）デカン、ビス（４−アミノフェニル）スルフイド、ビス（４−アミノフェニル）テルリド、ビス（４−アミノフェニル）セレニド、ビス（４−アミノ−３−メトキシフェニル）ジスルフイド、４，４′−メチレンビス（２−ヨードアニリン）、４，４′−メチレンビス（２−ブロモアニリン）、４，４′−メチレンビス（２−フルオロアニリン）、４−アミノフェニル−２−クロロアニリン；【００３３】  ２級アミノ基を有する芳香族ポリアミン［上記芳香族ポリアミンの−ＮＨ２の一部又は全部が−ＮＨ−Ｒ′（Ｒ′はアルキル基例えばメチル、エーテル等の低級アルキル基）で置き換ったもの］例えば４，４′−ジ（メチルアミノ）ジフェニルメタン、１−メチル−２−メチルアミノ−４−アミノベンゼン；【００３４】  （５）ポリアミドポリアミン；
ジカルボン酸（ダイマー酸等）と過剰の（酸１モル当り１〜２級アミノ基が２モルの）ポリアミン類（官能基数２〜７の上記アルキレンジアミン，ポリアルキレンポリアミン等）との縮合により得られるポリアミドポリアミン（数平均分子量２００〜１，０００）等；【００３５】  （６）ポリエーテルポリアミン（アミノ基数；好ましくは２〜７）；
ポリエーテルポリオール（ＯＨ数；好ましくは２〜７）のシアノエチル化物の水素化物（分子量２３０〜１，０００）等；【００３６】  （７）エポキシ付加ポリアミン；
エポキシ化合物［特開２００１−４０３３１号公報記載の上記ポリエポキサイド（Ｂ１）及びモノエポキサイド（ｂ）］１モルをポリアミン類（上記アルキレンジアミン、ポリアルキレンポリアミン等）に１〜３０モル付加させることによって得られるエポキシ付加ポリアミン（分子量２３０〜１，０００）等；【００３７】  （８）シアノエチル化ポリアミン：アクリロニトリルとポリアミン類（上記脂肪族ポリアミン等）との付加反応により得られるシアノエチル化ポリアミン、ビスシアノエチルジエチレントリアミン等（分子量２３０〜６０６）等；【００３８】  （９）その他のポリアミン化合物；
（ｉ）ヒドラジン類（ヒドラジン、モノアルキル（炭素数１〜５）ヒドラジン等）；
（ｉｉ）ジヒドラジッド類（コハク酸ジヒドラジッド，アジピン酸ジヒドラジッド等の炭素数４〜３０の脂肪族系ジヒドラジッド；イソフタル酸ジヒドラジッド，テレフタル酸ジヒドラジッド等の炭素数１０〜４０の芳香族系ジヒドラジッド；）；
（ｉｉｉ）グアニジン類（ブチルグアニジン等の炭素数１〜５のアルキルグアニジン；１−シアノグアニジン等のシアノグアニジン）；
（ｉｖ）ジシアンジアミド等；
並びにこれらの２種以上の混合物。【００３９】  （１０）アミジン類の第４級アンモニウム塩
上記第４級アンモニウムカチオンとしては下記のものが挙げられる。対アニオンとしては、ハロゲンイオン、カルボン酸アニオン、スルホン酸アニオン、リン酸アニオン等が挙げられるがこれらに限定されない。【００４０】（ｉ）炭素数３〜３０又はそれ以上のイミダゾリニウム；
１，２，３−トリメチルイミダゾリニウム、１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリニウム、１，３，４−トリメチル−２−エチルイミダゾリニウム、１，３−ジメチル−２，４−ジエチルイミダゾリニウム、１，２−ジメチル−３，４−ジエチルイミダゾリニウム、１，２−ジメチル−３−エチルイミダゾリニウム、１−エチル−３−メチルイミダゾリニウム、１−メチル−３−エチルイミダゾリニウム、１，２，３，４−テトラエチルイミダゾリニウム、１，２，３−トリエチルイミダゾリニウム、４−シアノ−１，２，３−トリメチルイミダゾリニウム、２−シアノメチル−１，３−ジメチルイミダゾリニウム，４−アセチル−１，２，３−トリメチルイミダゾリニウム、３−アセチルメチル−１，２−ジメチルイミダゾリニウム、４−メチルカルボキシメチル−１，２，３−トリメチルイミダゾリニウム、３−メトキシ−１，２−ジメチルイミダゾリニウム，４−ホルミル−１，２，３−トリメチルイミダゾリニウム、４−ホルミル−１，２−ジメチルイミダゾリニウム、３−ヒドロキシエチル−１，２，３−トリメチルイミダゾリニウム、３−ヒドロキシエチル−１，２−ジメチルイミダゾリニウム等；【００４１】（ｉｉ）炭素数３〜３０又はそれ以上のイミダゾリウム；
１，３−ジメチルイミダゾリウム、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム、１−メチル−３−エチルイミダゾリウム、１，２，３−トリメチルイミダゾリウム、１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリウム、１，３−ジメチル−２−エチルイミダゾリウム、１，２−ジメチル−３−エチルイミダゾリウム、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム、１−メチル−３−エチルイミダゾリウム、１，２，３−トリエチルイミダゾリウム、１，２，３，４−テトラエチルイミダゾリウム、１，３−ジメチル−２−フェニルイミダゾリウム、１，３−ジメチル−２−ベンジルイミダゾリウム、１−ベンジル−２，３−ジメチルイミダゾリウム、４−シアノ−１，２，３−トリメチルイミダゾリウム、３−シアノメチル−１，２−ジメチルイミダゾリウム、４−アセチル−１，２，３−トリメチルイミダゾリウム、３−アセチルメチル−１，２−ジメチルイミダゾリウム、４−カルボキシメチル−１，２，３−トリメチルイミダゾリウム、４−メトキシ−１，２，３−トリメチルイミダゾリウム、４−ホルミル−１，２，３−トリメチルイミダゾリウム、３−ホルミルメチル−１，２−ジメチルイミダゾリウム、３−ヒドロキシエチル−１，２−ジメチルイミダゾリウム、２−ヒドロキシエチル−１，３−ジメチルイミダゾリウム、Ｎ，Ｎ’−ジメチルベンゾイミダゾリウム、Ｎ，Ｎ’−ジエチルベンゾイミダゾリウム、Ｎ−メチル−Ｎ’−エチルベンゾイミダゾリウム等；【００４２】（ｉｉｉ）炭素数４〜３０又はそれ以上のテトラヒドロピリミジニウム；
１，３−ジメチルテトラヒドロピリジニウム、１，２，３−トリメチルテトラヒドロピリジニウム、１，２，３，４−テトラメチルテトラヒドロピリジニウム、８−メチル−１，８−ジアザビシクロ［５，４，０］−７−ウンデセニウム、５−メチル−１，５−ジアザビシクロ［４，３，０］−５−ノネニウム、４−シアノ−１，２，３−トリメチルテトラヒドロピリミジニウム、３−シアノメチル−１，２−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム、４−アセチル−１，２，３トリメチルテトラヒドロピリミジニウム、３−アセチルメチル−１，２−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム、４−メチルカルボキシメチル−１，２，３−トリメチル−テトラヒドロピリミジニウム、４−メトキシ−１，２，３−トリメチルテトラヒドロピリミジニウム、３−メトキシメチル−１，２−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム、４−ヒドロキシメチル−１，２，３−トリメチルテトラヒドロピリミジニウム、４−ヒドロキシメチル−１，３−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム等；【００４３】（ｉｖ）炭素数４〜３０又はそれ以上のジヒドロピリミジニウム；
１，３−ジメチル−２，４−もしくは−２，６−ジヒドロピリミジニウム［これらを１，３−ジメチル−２，４，（６）−ジヒドロピリミジニウムと表記し、以下同様の表現を用いる。］、１，２，３−トリメチル−２，４，（６）−ジヒドロピリミジニウム、１，２，３，４−テトラメチル−２，４，（６）−ジヒドロピリミジニウム、１，２，３，５−テトラメチル−２，４，（６）−ジヒドロピミジニウム、８−メチル−１，８−ジアザシクロ［５，４，０］−７，９（１０）−ウンデカンジエニウム、５−メチル−１，５−ジアザシクロ［４，３，０］−５，７（８）−ノナジエニウム、２−シアノメチル−１，３−ジメチル−２，４，（６）−ジヒドロピリミジニウム、３−アセチルメチル−１，２−ジメチル−２，４，（６）−ジヒドロピリミジニウム、４−メチルカルボキシメチル−１，２，３−トリメチル−２，４，（６）−ジヒドロピリミジニウム、４−メトキシ−１，２，３−トリメチル−２，４，（６）−ジヒドロピリミジニウム、４−ホルミル−１，２，３−トリメチル−２，４，（６）−ジヒドロピリミジニウム、３−ヒドロキシエチル−１，２−ジメチル−２，４，（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ヒドロキシエチル−１，３−ジメチル−２，４，（６）−ジヒドロピリミジニウム等；【００４４】（ｖ）炭素数３〜３０又はそれ以上のイミダゾリニウム骨格を有するグアニジウム；
２−ジメチルアミノ−１，３，４−トリメチルイミダゾリニウム、２−ジエチルアミノ−１，３，４−トリメチルイミダゾリニウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジメチル−４−エチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−１−メチル−３，４−ジエチルイミダゾリニウム、２−ジエチルアミノ−１，３，４−トリエチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−１，３−ジメチルイミダゾリニウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジメチルイミダゾリニウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジエチルイミダゾリニウム、１，５，６，７−テトラヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−イミド［１，２ａ］イミダゾリニウム、１，５，６，７−テトラヒドロ１，２−ジメチル−２Ｈ−ピリミド［１，２ａ］イミダゾリニウム、１，５−ジヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−ピリミド［１，２ａ］イミダゾリニウム、２−ジメチル−３−シアノメチル−１−メチルイミダゾリニウム２−ジメチルアミノ−３−メチルカルボキシメチル−１−メチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−３−メトキシメチル−１−メチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−４−ホルミル−１，３−ジメチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−３−ヒドロキシエチル−１−メチルイミダゾリニウム、２−ジメチルアミノ−４−ヒドロキシメチル−１，３−ジメチルイミダゾリニウム等；【００４５】（ｖｉ）炭素数３〜３０又はそれ以上のイミダゾリウム骨格を有するグアニジウム；
２−ジメチルアミノ−１，３，４−トリメチルイミダゾリウム、２−ジエチルアミノ−１，３，４−トリメチルイミダゾリウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジメチル−４−エチルイミダゾリウム、２−ジエチルアミノ−１−メチル−３，４−ジエチルイミダゾリウム、２−ジエチルアミノ−１，３，４−トリエチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−１，３−ジメチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−１−エチル−３−メチルイミダゾリウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジエチルイミダゾリウム、１，５，６，７−テトラヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−イミド［１，２ａ］イミダゾリウム、１，５，６，７−テトラヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−ピリミド［１，２ａ］イミダゾリウム、１，５−ジヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−ピリミド−［１，２ａ］イミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−３−シアノメチル−１−メチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−アセチル−１，３−ジメチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−４−メチルカルボキシメチル−１，３−ジメチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−４−メトキシ−１，３−ジメチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−３−メトキシメチル−１−メチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−３−ホルミルメチル−１−メチルイミダゾリウム、２−ジメチルアミノ−４−ヒドロキシメチル−１，３−ジメチルイミダゾリウム等；【００４６】（ｖｉｉ）炭素数４〜３０又はそれ以上のテトラヒドロピリミジニウム骨格を有するグアニジウム；
２−ジメチルアミノ−１，３，４−トリメチルテトラヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１，３，４−トリメチルテトラヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジメチル−４−エチルテトラヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１−メチル−３，４−ジエチルテトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−１，３−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジエチルテトラヒドロピリミジニウム、１，３，４，６，７，８−ヘキサヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−イミド［１，２ａ］ピリミジニウム、１，３，４，６，７，８−ヘキサヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−ピリミド［１，２ａ］ピリミジニウム、２，３，４，６−テトラヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−ピリミド［１，２ａ］ピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−３−シアノメチル−１−メチルテトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−４−アセチル−１，３−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム２−ジメチルアミノ−４−メチルカルボキシメチル−１，３−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−３−メチルカルボキシメチル−１−メチルテトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−３−メトキシメチル−１−メチルテトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−４−ホルミル−１，３−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−３−ヒドロキシエチル−１−メチルテトラヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−４−ヒドロキシメチル−１，３−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム等；【００４７】（ｖｉｉｉ）炭素数４〜３０又はそれ以上のジヒドロピリミジニウム骨格を有するグアニジウム；
２−ジメチルアミノ−１，３，４−トリメチル−２，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１，３，４−トリメチル−２，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−１−メチル−３，４−ジエチル−２，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１−メチル−３，４−ジエチル−２，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１，３，４−トリエチル−２，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジメチル−２，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジエチルアミノ−１，３−ジメチル−２，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−１−エチル−３−メチル−２，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、１，６，７，８−テトラヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−イミド［１，２ａ］ピリミジニウム、１，６−ジヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−イミド［１，２ａ］ピリミジニウム、１，６−ジヒドロ−１，２−ジメチル−２Ｈ−ピリミド［１，２ａ］ピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−４−シアノ−１，３−ジメチル−２，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−４−アセチル−１，３−ジメチル−２，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−３−アセチルメチル−１−メチル−２，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−３−メチルカルボキシメチル−１−メチル−２，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−４−メトキシ−１，３−ジメチル−２，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−４−ホルミル−１，３−ジメチル−２，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−３−ホルミルメチル−１−メチル−２，４（６）−ジヒドロピリミジニウム、２−ジメチルアミノ−４−ヒドロキシメチル−１，３−ジメチル−２，４（６）−ジヒドロピリミジニウム等；【００４８】  （１１）アミノアルコール；（アミノ基数：１、ＯＨ基数：１〜３）
炭素数２〜１２のアルカノールアミン類、例えばモノ−、ジ−及びトリ−のアルカノールアミン（モノエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、モノブタノールアミン、トリエタノールアミン、トリプロパノールアミン等）；これらのアルキル（炭素数１〜４）置換体〔Ｎ，Ｎ−ジアルキルモノアルカノールアミン（Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルエタノールアミン等）、Ｎ−アルキルジアルカノールアミン（Ｎ−メチルジエタノールアミン、Ｎ−ブチルジエタノールアミン等）〕；およびこれらのジメチル硫酸あるいはベンジルクロリド等の４級化剤による窒素原子４級化物等；【００４９】  これらのうちで好ましいのはアンモニア、脂肪族アミン、脂環式ポリアミン、複素環式ポリアミン及び芳香族ポリアミン類であり、より好ましくはアンモニア、及び脂肪族アミンであり、特に好ましくはアンモニア、及び第１級アミノ基を有する脂肪族アミンである。【００５０】  本発明における水系溶媒とは、水を必須成分としてなる溶媒を意味し、水及び水と有機溶媒とからなる混合溶媒等が使用できる。有機溶媒としては、炭素数１〜３のアルコール（メタノール、エタノール及びイソプロパノール等）、炭素数２〜４のエーテル（ジメチルエーテル及びジエチルエーテル等）、炭素数３〜６のケトン（アセトン及びメチルイソブチルケトン等）及びこれらの混合物等が好ましく用いられる。これらのうち、炭素数１〜３のアルコール（メタノール、エタノール及びイソプロパノール等）がより好ましい。【００５１】  有機溶媒を使用する場合、有機溶媒の含有量は、水系溶媒の重量に基づいて、０．００００００１〜１０重量％が好ましく、より好ましくは０．００００１〜３重量％、特に好ましくは０．００１〜１重量％である。【００５２】  水系溶媒の含有量は、研磨液の重量に基づいて、５０重量％以上が好ましく、より好ましくは５２重量％以上、特に好ましくは５５重量％以上、最も好ましくは６０重量％以上である。また、９９．９重量％以下が好ましく、より好ましくは９９重量％以下、特に好ましくは９７重量％以下、最も好ましくは９５重量％以下である。【００５３】  本発明のＣＭＰプロセス用研磨液は、上記の研磨材、水系溶媒及び添加剤が特定量配合されたものであるが、さらに必要により公知の防錆剤、界面活性剤及びその他の添加剤（キレート剤、ｐＨ調整剤、防腐剤及び消泡剤等）等を加えることができる。【００５４】  防錆剤としては、通常ＣＭＰプロセス用研磨材に使用されるものが使用でき、例えば、炭素数２〜１６の脂肪族又は脂環式アミン（オクチルアミン等のアルキルアミン；オレイルアミン等；シクロヘキシルアミン等のシクロアルキルアミン等）及びそのエチレンオキサイド（１〜２モル）付加物；アルカノールアミン（モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、モノプロパノールアミン等）及びそのエチレンオキサイド（１〜２モル）付加物；脂肪族カルボン酸（オレイン酸、ステアリン酸等）とアルカリ金属又はアルカリ土類金属との塩；スルフォン酸（石油スルホネート等）；リン酸エステル（ラウリルホスフェート等）、ケイ酸カルシウム等のケイ酸塩、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、ポリリン酸ナトリウム等のリン酸塩、亜硝酸ナトリウム等の亜硝酸塩、１，２，３−ベンゾトリアゾール、カルボキシベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール等が挙げられる。なお、これらは２種以上を併用してもよい。防錆剤を加える場合、防錆剤の含量は、研磨液の重量に基づいて、０．０１重量％以上が好ましく、より好ましくは０．０５重量％以上、特に好ましくは０．１重量％以上であり、また、５重量％以下が好ましく、より好ましくは３重量％以下、特に好ましくは２重量％以下である。【００５５】  界面活性剤としては、ノニオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、及び両性界面活性剤が使用できる。【００５６】  ノニオン性界面活性剤としては、脂肪族アルコール（炭素数８〜２４）アルキレンオキシド（アルキレンの炭素数２〜８）付加物（重合度＝１〜１００）、（ポリ）オキシアルキレン（アルキレンの炭素数２〜８、重合度＝１〜１００）高級脂肪酸（炭素数８〜２４）エステル［モノステアリン酸ポリエチレングリコール（重合度＝２０）及びジステアリン酸ポリエチレングリコール（重合度＝３０）等］、多価（２価〜１０価又はそれ以上）アルコール（炭素数２〜１０）脂肪酸（炭素数８〜２４）エステル［モノステアリン酸グリセリン、モノステアリン酸エチレングリコール、モノラウリン酸ソルビタンおよびジオレイン酸ソルビタン等］、（ポリ）オキシアルキレン（アルキレンの炭素数２〜８，重合度＝１〜１００）多価（２価〜１０価又はそれ以上）アルコール（炭素数２〜１０）高級脂肪酸（炭素数８〜２４）エステル［モノラウリン酸ポリオキシエチレン（重合度＝１０）ソルビタン及びポリオキシエチレン（重合度＝５０）ジオレイン酸メチルグルコシド等］、（ポリ）オキシアルキレン（アルキレンの炭素数２〜８、重合度＝１〜１００）アルキル（炭素数１〜２２）フェニルエーテル、１：１型ヤシ油脂肪酸ジエタノールアミドおよびアルキル（炭素数８〜２４）ジアルキル（炭素数１〜６）アミンオキシド［ラウリルジメチルアミンオキシド等］等が挙げられる。【００５７】  アニオン性界面活性剤としては、炭素数８〜２４の炭化水素カルボン酸又はその塩［（ポリ）オキシエチレン（重合度＝１〜１００）ラウリルエーテル酢酸ナトリウム、（ポリ）オキシエチレン（重合度＝１〜１００）ラウリルスルホコハク酸２ナトリウム等］、炭素数８〜２４の炭化水素硫酸エステル塩［ラウリル硫酸ナトリウム、（ポリ）オキシエチレン（重合度＝１〜１００）ラウリル硫酸ナトリウム、（ポリ）オキシエチレン（重合度＝１〜１００）ラウリル硫酸トリエタノールアミン、（ポリ）オキシエチレン（重合度＝１〜１００）ヤシ油脂肪酸モノエタノールアミド硫酸ナトリウム、］、炭素数８〜２４の炭化水素スルホン酸塩［ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等］、炭素数８〜２４の炭化水素リン酸エステル塩［ラウリルリン酸ナトリウム等］及びその他［スルホコハク酸（ポリ）オキシエチレン（重合度＝１〜１００）ラウロイルエタノールアミド２ナトリウム、ヤシ油脂肪酸メチルタウリンナトリウム、ヤシ油脂肪酸サルコシンナトリウム、ヤシ油脂肪酸サルコシントリエタノールアミン、Ｎ−ヤシ油脂肪酸アシル−Ｌ−グルタミン酸トリエタノールアミン、Ｎ−ヤシ油脂肪酸アシル−Ｌ−グルタミン酸ナトリウム、ラウロイルメチル−β−アラニンナトリウム等］等が挙げられる。【００５８】  また、アクリル酸やメタクリル酸等の重合物（重合度＝２〜２００）のアルカリ金属塩も使用可能である。【００５９】  両性界面活性剤としては、ベタイン型両性界面活性剤［ヤシ油脂肪酸アミドプロピルジメチルベタイン、ラウリルジメチルベタイン、２−アルキル−Ｎ−カルボキシメチル−Ｎ−ヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタイン、ラウリルヒドロキシスルホベタイン等］およびアミノ酸型両性界面活性剤［β−ラウリルアミノプロピオン酸ナトリウム等］等が挙げられる。【００６０】  界面活性剤を加える場合、界面活性剤の含量は、研磨液の重量に基づいて、０．０１重量％以上が好ましく、よりに好ましくは０．０５重量％以上、特に好ましくは０．１重量％以上であり、また、５重量％以下が好ましく、より好ましくは３重量％以下、特に好ましくは１重量％以下である。【００６１】  キレート剤としては、例えば、ポリアクリル酸ナトリウム、エチレンジアミン四酢酸ナトリウム、コハク酸ナトリウム及び１−ヒドロキシエタン−１，１−ジホスホン酸ナトリウム等が挙げられる。【００６２】  ｐＨ調整剤としては、例えば、酢酸、ほう酸、クエン酸、蓚酸、燐酸及び塩酸等の酸；水酸化ナトリウム及び水酸化カリウム等のアルカリ等が挙げられる。【００６３】  防腐剤としては、例えば、塩酸アルキルジアミノエチルグリシン等が挙げられる。【００６４】  消泡剤としては、例えば、シリコーン消泡剤、長鎖アルコール消泡剤、脂肪酸エステル消泡剤、ポリオキシアルキレン消泡剤及び金属セッケン消泡剤等が挙げられる。【００６５】  これらのその他の添加剤（キレート剤、ｐＨ調整剤、防腐剤及び消泡剤等）を加える場合、これらの含量は、研磨液の重量に基づいて、０．００１重量％以上が好ましく、より好ましくは０．０５重量％以上、特に好ましくは０．０１重量％以上であり、また、１０重量％以下が好ましく、より好ましくは５重量％以下、特に好ましくは２重量％以下である。【００６６】  本発明のＣＭＰプロセス用研磨液の製造方法は各原料を配合すればよく、通常の攪拌機等の他に、分散機（ホモジナイザー、超音波分散機、ボールミル及びビーズミル等）も使用でき、温度、時間等の限定はないが、好ましくは、製造時の温度は５℃以上、４０℃以下である。【００６７】  本発明のＣＭＰプロセス用研磨液の使用方法は、スラリータンクにストックし、このスラリータンクから定量ポンプを使って研磨ヘッド付近へ供給され、通常、１分間に５０〜５００ｍｌ使用される。パッドは通常のポリウレタン発泡体が使用可能である。研磨装置及び研磨条件は、公知の装置及び条件が適用できる。【００６８】  研磨後のＣＭＰプロセス用研磨液は、リサイクルすることができ、その際、濾過法等により精製することができる。【００６９】（研磨方法）
本発明の研磨方法は、研磨材、水系溶媒及び添加剤からなり、粒子径２０〜８０ｎｍの研磨材粒子を研磨液の重量に基づいて１５重量％以上、好ましくは８０重量％以下、より好ましくは６０重量％以下含有するＣＭＰプロセス用研磨液を用いて研磨するデバイスウェハーの研磨方法である。好ましくは、研磨条件を変えた二段階以上の研磨工程からなり、いずれかの工程で、本発明のＣＭＰプロセス用研磨液を用いる研磨方法である。【００７０】  ここで段階とは、工程条件が変われば次の段階に移行したことを意味し、段階毎に必ずしも回転機器を止める必要はない。二段階目以降とは、一段階が終了した後に二段階目以降を行う場合のような明確な条件変更の場合のみならず、連続的に条件が変化する場合も含む。好ましくは二〜三段階であり、より好ましくは二段階である。連続的に条件が変われば多段階を意味する。本発明のＣＭＰプロセス用研磨液で研磨する工程は特に指定はないが好ましくは一段階目である。【００７１】  一段階目及び二段階目以降の研磨方法は特に限定はないが、下記の条件のうち一つ又は二つ以上の条件下で研磨を行うことが好ましい。
（１）一段階目と二段階目以降に使用する研磨材の材質を変える。
（２）二段階目以降の研磨液として、一段階目の研磨液を１．１〜１００倍に希釈したものを用いる。
（３）一段階目に用いる研磨材の平均粒径（ｒ１）と二段階目以降に用いる研磨材の平均粒径（ｒ２）の比［（ｒ１）／（ｒ２）］を０．１〜１０．０にする。
（４）一段階目の研磨時の半導体基板にかける圧力（ｐ１）と二段階目以降の研磨時の半導体基板にかける圧力（ｐ２）の比［（ｐ１）／（ｐ２）］を０．３〜５．０にする。
（５）１段階目の研磨時における定盤の回転速度（ｔ１）と２段階目以降の研磨時における定盤の回転数（ｔ２）の比［（ｔ１）／（ｔ２）］を０．２〜２．０にする。【００７２】  （１）の場合、研磨材の材質は前記のものであり、これらのうち、任意の２種類以上の研磨材を選定することができるが、好ましくはいずれかの段階でコロイダルシリカを用いることであり、より好ましくは一段階目でコロイダルシリカを用いることである。この場合二段階目以降で用いる研磨材はコロイダルシリカ以外の二酸化珪素もしくは有機粉末であるのが好ましい。一段階目と二段階目で異なる研磨材を用いることで、キズの少ない被研磨物表面を効率的に得ることができる。また、非常に洗浄効率に優れる被研磨物表面を効率的に得ることができる。【００７３】  （２）の場合、より好ましくは二段階目以降の研磨液として、一段階目の研磨液を１．１〜８０倍に希釈した研磨液、特に好ましくは１．１〜５０倍に希釈した研磨液、最も好ましくは１．１〜１０倍に希釈した研磨液を用いることである。二段階目以降の研磨液として、一段階目の研磨液を１．１〜１００倍に希釈した研磨液を用いることで、キズの少ない被研磨物表面を効率的に得ることができる。また、非常に洗浄効率に優れる被研磨物表面を効率的に得ることができる。【００７４】  （３）の場合、［（ｒ１）／（ｒ２）］は、０．２〜８．０がより好ましく、特に好ましくは０．３〜６．０、最も好ましくは０．５〜４．０である。［（ｒ１）／（ｒ２）］が０．１〜１０．０の範囲であると、キズの少ない被研磨物表面を効率的に得ることができる。また、非常に洗浄効率に優れる被研磨物表面を効率的に得ることができる。【００７５】  （４）の場合、［（ｐ１）／（ｐ２）］は、０．３５〜４．５がより好ましく、特に好ましくは０．４〜４．０である。研磨パッドへ押圧する際の圧力を調整することで可能となる。一段階目の研磨時の圧力については、制限はないが、６０ｋＰａ以下が好ましく、この範囲であると、キズの少ない基板を得ることができる。［（ｐ１）／（ｐ２）］が０．３〜５．０の範囲であると、キズの少ない被研磨物表面を効率的に得ることができる。また、非常に洗浄効率に優れる被研磨物表面を効率的に得ることができる。【００７６】  ここで、研磨する装置としては、半導体基板を保持するキャリアと研磨パッドを貼り付けた定盤を有する一般的な研磨装置が使用でき、加圧方法としては、キャリアの自重を利用する方法、空気を用いて加圧する方法等があるが、特に制限はない。【００７７】  （５）の場合、［（ｔ１）／（ｔ２）］が０．３〜１．８であるのが好ましく、より好ましくは０．４〜１．５である。定盤の回転速度を調整することで可能となる。［（ｐ１）／（ｐ２）］が０．２〜２．０の範囲であると、キズの少ない被研磨物表面を効率的に得ることができる。また、非常に洗浄効率に優れる被研磨物表面を効率的に得ることができる。【００７８】  本発明の研磨方法において、２段階目以降の研磨において、研磨除去される基板の厚みは、とくに制限はないが、３０〜２００ｎｍが好ましく、より好ましくは４０〜１６０ｎｍ、特に好ましくは５０〜１２０ｎｍである。この範囲であると、デバイス���生産に際して、実用的な速度でキズの少ない被研磨面を得ることができる。【００７９】  また、本発明の研磨方法において、同心円溝加工又は螺旋状溝加工した研磨パッドを用いることで、ウェハー外周部まで均一に安定した研磨特性を発現することができる。【００８０】  さらに、本発明の研磨方法において、研磨時間の１０％以上、好ましくは２０％以上、特に好ましくは３５％以上の時間を、研磨と同時にパッドコンディショニングすることで、優れた平坦化特性を安定して発現することができる。パッドコンディショナーとしては、大きさや固定されるダイヤモンドの粒径、形に特に限定されず、たとえばＣＭＰ−ＭＣ  １００Ａ（旭ダイヤモンド社製）を用いることができる。【００８１】  さらに、本発明の研磨方法において、本発明のＣＭＰプロセス用研磨液を研磨パッドに滴下する際に、研磨ヘッドを該研磨液の滴下位置よりも研磨テーブルの回転方向側に置き、且つ該研磨液の滴下位置をパッドコンディショナーよりも研磨テーブルの回転方向側に置き、且つ研磨ヘッドの中心よりもさらにパッドの中心寄りに置いて研磨を行うことで、優れた平坦化特性を安定して発現することができる。【００８２】  本発明者らは、上記研磨材及び添加剤の質、量が、研磨特性、すなわち、表面にパターンの形成されたデバイスウェハーを研磨した際に段差の凹部を研磨することなく、選択的に凸部のみ研磨することができる特性（平坦化特性）と大きな相関があることを見出したものである。【００８３】  本発明により、研磨後のウェハー上に無数のキズを残すことなく、また、添加剤による研磨材の凝集を防ぎ、また、研磨後の洗浄も容易に行うことが可能になり、デバイスウェハーの良品率を著しく向上させることが可能となる。【００８４】（研磨された材料）
本発明のＣＭＰプロセス用研磨液及び研磨方法は、少なくとも酸化珪素膜が形成されたデバイスウェハーの表面平坦化加工に適し、半導体産業等における層間絶縁膜又は素子分離膜からなる半導体デバイスや磁気ヘッド及び液晶ディスプレー用基板の表面平坦化加工に最適である。【００８５】  本発明のＣＭＰプロセス用研磨液を用いて研磨された層間絶縁膜、素子分離膜は表面の平坦性に優れ、配線の多層化を容易にする。またこの層間絶縁膜、素子分離膜からなる半導体デバイス又は磁気ヘッドは電気特性の優れた性能を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８６】  以下、実施例により本発明を更に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。以下において、「部」及び「％」はそれぞれ「重量部」及び「重量％」を示す。【００８７】  製造例１
０．１％ケイ酸ナトリウム水溶液１，０００ｇを陽イオン性交換樹脂（ダイアイオンＳＫ１Ｂ；三菱化学社製）１，０００ｇのカラムに通した後、５０℃３時間攪拌してシリカゾルを得た。室温に冷却後、３５℃減圧下脱水・濃縮によりシリカ濃度３０％のスラリー（１）を得た。【００８８】  製造例２
１Ｌの攪拌機つきガラス製反応容器に、トルエン３６０ｍｌ、ソルビタンモノオレート１０．８ｇ、イオン交換水１２０ｍｌ、酢酸１ｍｌを仕込み５０℃で１０分間激しく攪拌して乳化した。この中にテトラエトキシシラン１４０ｍｌを一気に投入し、５０℃で３時間反応させて、シリカゾルを得た。室温に冷却後このシリカゾルを濾紙（Ｎｏ．２）で濾過し、濾紙上のシリカゾルをメタノール及びイオン交換水各１Ｌでこの順に洗浄後、イオン交換水に分散してシリカ濃度３０％のスラリー（２）を得た。【００８９】  製造例３
製造例１と同様に０．１％ケイ酸ナトリウム水溶液１，０００ｇを陽イオン性交換樹脂（ダイアイオンＳＫ１Ｂ；三菱化学社製）１，０００ｇのカラムに通した後、６５℃５時間攪拌してシリカゾルを得た。室温に冷却後、製造例１と同様にして脱水・濃縮によりシリカ濃度３０％のスラリー（３）を得た。【００９０】  実施例１（研磨液Ａ）
プラネタリーミキサーにスラリー（１）を１，０００ｇ、３０％アンモニア水溶液を１３．４ｇ投入し、１５分間攪拌してＣＭＰプロセス用研磨液Ａを得た。【００９１】  実施例２（研磨液Ｂ）
プラネタリーミキサーにスラリー（２）を１，０００ｇ、３０％アンモニア水溶液を３３．５ｇ投入し、１５分間攪拌してＣＭＰプロセス用研磨液Ｂを得た。【００９２】  実施例３（研磨液Ｃ）
プラネタリーミキサーにスラリー（１）を１，０００ｇ、ヘキサメチレンジアミンを４０．０ｇ投入し、１５分間攪拌してＣＭＰプロセス用研磨液Ｃを得た。【００９３】  比較例１（研磨液Ｄ）
プラネタリーミキサーにスラリー（３）を１，０００ｇ、３０％アンモニア水溶液を３３．５ｇ投入し、１５分間攪拌してＣＭＰプロセス用研磨液Ｄを得た。【００９４】  比較例２（研磨液Ｅ）
プラネタリーミキサーにスラリー（１）を１，０００ｇ、水酸化カリウムを４．０ｇ投入し、１５分間攪拌してＣＭＰプロセス用研磨液５を得た。【００９５】  比較例３（研磨液Ｆ）
市販のＣＭＰプロセス用研磨液である「ＳＳ−２５」（Ｃａｂｏｔ  ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ社製）をＣＭＰプロセス用研磨液Ｆとした。【００９６】  比較例４（研磨液Ｇ）
炭酸セリウム水和物を空気中で焼成し、ジェットミルを用いて乾式粉砕して得られた酸化セリウムを、プラネタリーミキサーを用いて水に分散させて研磨材濃度１重量％のＣＭＰプロセス用研磨液Ｇを調整した。【００９７】  比較例５（研磨液Ｈ）
水酸化アルミニウムを電気炉で溶融して得られたアルミナを、プラネタリーミキサーを用いて水に分散させた。ついで、この分散液にアルミナに対して重量比で１％となるポリアクリル酸アンモニウム塩（重量平均分子量：３０，０００）を加え、研磨材濃度５重量％のＣＭＰプロセス用研磨液Ｈを調整した。【００９８】  ＜評価１：粒子径をパラメーターとした研磨材濃度測定＞
調製したＣＭＰプロセス用研磨液Ａ〜Ｈについて、中心粒径及び研磨液中の粒子径２０〜８０ｎｍ、３０〜７０ｎｍ、４０〜６０ｎｍの範囲の研磨材濃度（重量％）を、粒度分布測定装置ＣＨＤＦ−２０００を用いて求めた。結果を表１に示す。【００９９】
2004100242.tif 000002
【０１００】  ＜評価２：平坦化特性１＞
次の研磨条件１に従って表面に凹凸を有するパターンウェハーの研磨試験を行い、ＣＭＰプロセス用研磨液Ａ〜Ｃを用いたものを実施例４〜６、ＣＭＰプロセス用研磨液Ｄ〜Ｆを用いたものを比較例６〜８とした。被加工物としては、ＳＫＷ７−２（ＳＫＷインク社製）パターンウェハーを使用した。研磨は片面研磨機ＭＡＴ−ＡＲＷ６８１Ｍ（Ｍａｔｅｃ  ａｐｐｌｉｅｄ  ｓｃｉｅｎｃｅ社製）を使用した。【０１０１】  研磨条件１
研磨条件は、研磨時の研磨ヘッド圧力４０ｋＰａ、研磨ヘッド回転速度を５８ｒｐｍ、研磨定盤の回転速度を６０ｒｐｍ、研磨液流量を２００ｍｌ／分、研磨時間１分で一段階目研磨を行い、次いで一段階目研磨で用いた研磨液をイオン交換水で１．５倍に希釈した研磨液を用い、研磨時の研磨ヘッド圧力５０ｋＰａ、研磨ヘッド回転速度を９５ｒｐｍ、研磨定盤の回転速度を１００ｒｐｍ、研磨液流量を２００ｍｌ／分、研磨時間１５秒で二段階目研磨を行った。【０１０２】  本研磨は、研磨ヘッドをＣＭＰプロセス用研磨液の滴下位置よりも研磨テーブルの回転方向側に設置し、且つＣＭＰプロセス用研磨液の滴下位置をパッドコンディショナーよりも研磨テーブルの回転方向側に設置し、さらにＣＭＰプロセス用研磨液の滴下位置を研磨ヘッドの中心よりもさらにパッドの中心寄りに設置して行った。【０１０３】  研磨パッドは、同心円溝加工されたＩＣ１０００（０５０）Ｋ−Ｇｒｏｏｖｅ／Ｓｕｂａ４００（ロデール社製）を用いた。【０１０４】  また、研磨と同時に圧力２０ｋＰａ、回転速度２０ｒｐｍでパッドコンディショニングを行った。パッドコンディショナーは、ＣＭＰ−ＭＣ  １００Ａ（旭ダイヤモンド社製）を用いた。【０１０５】  ＜評価２．平坦化特性２＞
次にＣＭＰプロセス用研磨液Ａを用いて、下記の研磨条件２〜５でＳＫＷ７−２（ＳＫＷインク社製）パターンウェハーを研磨し、それぞれを実施例７〜１０とした。【０１０６】  研磨条件２
研磨条件１において、二段階目研磨の研磨液として、一段階目で用いた研磨液を希釈した研磨液に代えてＣＭＰプロセス用研磨液Ｇを用いる以外は全く同じ条件を研磨条件２とする。【０１０７】  研磨条件３
研磨条件１において、二段階目研磨の研磨液として、一段階目で用いた研磨液を希釈した研磨液に代えてＣＭＰプロセス用研磨液Ｄを用いる以外は全く同じ条件を研磨条件３とする。【０１０８】  研磨条件４
研磨条件１において、二段階目研磨の研磨ヘッド圧力を５０ｋＰａに代えて８０ｋＰａにする以外は全く同じ条件を研磨条件４とする。【０１０９】  研磨条件５
研磨条件１において、二段階目研磨のテーブル回転数を１００ｒｐｍに代えて１２０ｒｐｍにする以外は全く同じ条件を研磨条件５とする。【０１１０】  同様にＣＭＰプロセス用研磨液Ａを用いて、下記の研磨条件６〜１３でＳＫＷ７−２（ＳＫＷインク社製）パターンウェハーを研磨し、それぞれを比較例９〜１６とした。【０１１１】  研磨条件６
研磨条件１において、二段階目研磨を行わない以外は全く同じ条件を研磨条件６する。【０１１２】  研磨条件７
研磨条件１において、二段階目研磨の研磨液として、一段階目で用いた研磨液を希釈した研磨液に代えてＣＭＰプロセス用研磨液Ｈを用いる以外は全く同じ条件を研磨条件７とする。【０１１３】  研磨条件８
研磨条件１において、二段階目研磨の研磨圧力を５０ｋＰａに代えて１５０ｋＰａにする以外は全く同じ条件を研磨条件８とする。【０１１４】  研磨条件９
研磨条件１において、二段階目研磨のテーブル回転数を１００ｒｐｍに代えて２０ｒｐｍにする以外は全く同じ条件を研磨条件９とする。【０１１５】  研磨条件１０
研磨条件１において、スラリーの滴下位置を研磨ヘッドの中心より外側に置く以外は全く同じ条件を研磨条件１０とする。【０１１６】  研磨条件１１
研磨条件１において、ヘッド位置、コンディショナー、スラリー滴下位置を逆に置く以外は全く同じ条件を研磨条件１１とする。【０１１７】  研磨条件１２
研磨条件１において、研磨パッドをＩＣ１０００（０５０）Ｐｅｒｆｏｒａｔｅ／Ｓｕｂａ４００にする以外は全く同じ条件を研磨条件１２とする。【０１１８】  研磨条件１３
研磨条件１において、パッドコンディショニングを研磨中に行わない以外は全く同じ条件を研磨条件１３とする。【０１１９】  評価２で研磨した全てのパターンウェハーを０．５％フッ酸水溶液及び超純水中でよくＰＶＡブラシ洗浄後、スピンドライヤ等を用いて半導体基板上に付着した水滴を払い落としいてから乾燥させ、光干渉式膜厚測定機（ナノスペック／ＡＦＴ  ６１００Ａ  ナノメトリクス社製）を用いて、ウェハーの中心、６時方向へ半径の１／２、９時方向へ半径の１／２、１２時方向へ半径の１／２及び３時方向のエッジ部に存在する合計５つのダイ中の、凸部と凹部の線幅の比が１０：９０、３０：７０、４０：６０、５０：５０、６０：４０、７０：３０及び９０：１０の７ヶ所の凸部と凹部を測定点とし、最も膜厚の厚い凸部と最も膜厚の薄い凹部の膜厚差の平均値をウェハーの残存段差として算出し、以下の基準で判定した結果を表２に示した。
◎：２０００Å未満
○：２０００Å以上３０００Å未満
△：３０００Å以上５０００Å未満
×：５０００Å以上【０１２０】  ＜評価３：残存研磨材凝集物数、キズ数＞
また、評価２で研磨した全てのパターンウェハーをサーフスキャンＡＩＴ１及びレビューＳＥＭｅＶ３００（ともにＫＬＡ・テンコール社製）を使用し、研磨によるウェハー上の残存研磨材の数及びキズの数を観測した。ウェハー上に存在する０．２μｍ以上の残存研磨材凝集物及びキズの数を数えて以下の基準で判定し、表２に示した。
◎：１０個未満
○：１０個以上２０個未満
△：２０個以上３０個未満
×：３０個以上【０１２１】
2004100242.tif 000003
2004100242.tif 000004
【０１２２】  表２の結果から、本発明の研磨方法を用いると、研磨性能（平坦化性能）に優れ、残存研磨材凝集物及びキズが少なくウェハー表面の仕上がりが優れていることが判る。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】  本発明のＣＭＰプロセス用研磨液は、従来使用されていたＣＭＰプロセス用研磨液に比較して研磨性能（平坦化性能、低キズ特性、高洗浄特性等）が著しく優れるという効果を奏する。また、本発明の研磨方法を用いると、キズが少なく、優れたウェハ表面の仕上がりの被研磨物が得られるという効果を奏する。【０１２４】  従って、ＣＭＰプロセス用研磨液及び研磨方法は、少なくとも酸化珪素膜が形成されたデバイスウェハーの表面平坦化加工に適し、半導体産業等における層間絶縁膜又は素子分離膜からなる半導体デバイスや磁気ヘッド及び液晶ディスプレー用基板の表面平坦化加工に最適である。
【国際調査報告】
2004100242.tif 000005
2004100242.tif 000006
2004100242.tif 000007
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