(57)【要約】【課題】表面に凹凸を有するウエハにおいても高い研磨速度を有するＣＭＰ用研磨液を提供する。【解決手段】砥粒と、第一の添加剤と、水とを含有し、前記第一の添加剤が、下記一般式（１）で表される４−ピロン系化合物又は４―ピリドン系化合物である、ＣＭＰ用研磨液。2017210497.tif 000008［式中、Ｘ１１は、Ｏ又はＮＲを示し、Ｘ１２〜Ｘ１５及びＲは、それぞれ独立に水素原子又は１価の置換基を示す。］【選択図】図１
2017210497.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥粒と、第一の添加剤と、水とを含有し、前記第一の添加剤が、下記一般式（１）で表される４−ピロン系化合物又は４―ピリドン系化合物である、ＣＭＰ用研磨液。
【化１】
2017210497.tif 000007
［式中、Ｘ１１は、Ｏ又はＮＲを示し、Ｘ１２〜Ｘ１５及びＲは、それぞれ独立に水素原子又は１価の置換基を示す。］
【請求項２】
前記第一の添加剤が、３―ヒドロキシ―１,２ジメチル４（１Ｈ）ピリドン、マルトールプロピオナート（３―ヒドロキシ―２―メチル―４―ピロンプロピオナート）及びデヒドロ酢酸からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物を含む、請求項１に記載のＣＭＰ用研磨液。
【請求項３】
ｐＨが８．０以下である、請求項１又は２に記載のＣＭＰ用研磨液。
【請求項４】
ｐＨが２．０〜５．０である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のＣＭＰ用研磨液。
【請求項５】
ｐＨ調整剤を更に含有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のＣＭＰ用研磨液。
【請求項６】
表面に絶縁膜を有する基板を研磨するための研磨液である、請求項１〜５のいずれか一項に記載のＣＭＰ用研磨液。
【請求項７】
前記第一の添加剤の含有量が、研磨液１００質量部に対して０．００１〜５質量部である、請求項１〜６のいずれか一項に記載のＣＭＰ用研磨液。
【請求項８】
前記砥粒の含有量が、研磨液１００質量部に対して０．１〜１０質量部である、請求項１〜７のいずれか一項に記載のＣＭＰ用研磨液。
【請求項９】
前記砥粒の平均粒径が５０〜５００ｎｍである、請求項１〜８のいずれか一項に記載のＣＭＰ用研磨液。
【請求項１０】
前記砥粒がセリウム系化合物を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載のＣＭＰ用研磨液。
【請求項１１】
前記セリウム系化合物が酸化セリウムである、請求項１０に記載のＣＭＰ用研磨液。
【請求項１２】
前記砥粒が、結晶粒界を有する多結晶酸化セリウムを含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のＣＭＰ用研磨液。
【請求項１３】
非イオン性界面活性剤を更に含有する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のＣＭＰ用研磨液。
【請求項１４】
第二の添加剤として飽和モノカルボン酸を更に含有する、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のＣＭＰ用研磨液。
【請求項１５】
前記飽和モノカルボン酸の炭素数が２〜６である、請求項１４に記載のＣＭＰ用研磨液。
【請求項１６】
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１種の化合物である、請求項１４又は１５に記載のＣＭＰ用研磨液。
【請求項１７】
前記飽和モノカルボン酸の含有量が、研磨液１００質量部に対して０．０１〜１０質量部である、請求項１４〜１６のいずれか一項に記載のＣＭＰ用研磨液。
【請求項１８】
表面に絶縁膜を有する基板を研磨する研磨方法であって、
請求項１〜１７のいずれか一項に記載のＣＭＰ用研磨液を前記絶縁膜と研磨パッドとの間に供給しながら、前記研磨パッドによって前記絶縁膜の研磨を行う工程を備える、研磨方法。
【請求項１９】
前記基板が、上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である、請求項１８に記載の研磨方法。
【請求項２０】
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１８又は１９に記載の研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＭＰ用研磨液、及び、これを用いた研磨方法に関する。本発明は、例えば、半導体材料のケミカルメカニカルポリッシグ（ＣＭＰ）に使用するＣＭＰ用研磨液、及び、これを用いた研磨方法に関し、特に、半導体ウエハの表面に設けられた酸化ケイ素膜を研磨するためのＣＭＰ用研磨液、及び、これを用いた研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造の分野では、超ＬＳＩ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、すなわち、配線を多層化する技術が開発されている。
【０００３】
配線が多層化された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薄膜を形成した後、その表面を平坦化する技術である。基板表面に凹凸があると、露光工程における焦点合わせが不可能となったり、微細な配線構造を充分に形成できなかったり等の不都合が生じる。ＣＭＰ技術は、デバイスの製造工程において、プラズマ酸化膜（ＢＰＳＧ、ＨＤＰ−ＳｉＯ２、ｐ−ＴＥＯＳ等）の研磨によって素子分離領域を形成する工程、層間絶縁膜を形成する工程、又は、酸化ケイ素を含む膜を金属配線に埋め込んだ後にプラグ（例えばＡｌ・Ｃｕプラグ）を平坦化する工程などにも適用される。
【０００４】
ＣＭＰは、通常、研磨パッド上に研磨液を供給することができる装置を用いて行われる。基板表面と研磨パッドとの間に研磨液を供給しながら、基板を研磨パッドに押し付けることによって基板表面が研磨される。ＣＭＰ技術においては、高性能の研磨液が要素技術の一つであり、これまでにも種々の研磨液が開発されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１７５７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、基板上に素子分離領域を形成する工程においては、予め基板表面に溝を設け、この溝を埋めるように被研磨膜（例えば、酸化ケイ素膜等の絶縁膜）がＣＶＤ等によって形成される。その後、被研磨膜の表面をＣＭＰによって平坦化することによって素子分離領域が形成される。表面に凹部（溝）等の素子分離構造が設けられた基板上に被研磨膜を形成する場合、被研磨膜の表面にも、素子分離構造の凹凸に応じた凹凸が生じる。凹凸を有する表面に対しては、凸部が優先的に除去される一方、凹部がゆっくりと除去されることによって平坦化がなされる。
【０００７】
半導体生産のプロセスマージンや歩留まりを向上させるためには、基板上に形成した被研磨膜の不要な部分をウエハ面内で可能な限り均一に且つ高速に除去することが好ましい。例えば、素子分離領域の狭幅化に対応すべく、シャロー・トレンチ分離（ＳＴＩ）を採用した場合、基板上に設けた被研磨膜（例えば、酸化ケイ素膜等の絶縁膜）の段差や不要な部分を高い研磨速度で取り除くことが要求される。
【０００８】
しかし、酸化ケイ素膜に対する研磨速度が速いＣＭＰ用研磨液を用いると、一般に研磨終了後の研磨面が粗くなり、平坦性に劣る場合がある。このため、絶縁膜の研磨処理を二段階に分け、種類の異なる研磨液をそれぞれの工程で使用することによって、生産効率の向上を図る場合がある。第一の工程（荒削り工程）では酸化ケイ素膜に対する研磨速度が高い研磨液を使用して酸化ケイ素膜の大部分を除去する。第二の工程（仕上げ工程）では酸化ケイ素膜をゆっくりと除去し、研磨面が十分に平坦となるように仕上げる。
【０００９】
第一の工程においては、上記の通り、酸化ケイ素膜の高い研磨速度が要求される。しかし、同一の研磨液を使用した場合であっても基板表面の状態によって十分に高い研磨速度を達成できない場合がある。例えば、平坦な基板と、その表面に設けられた平坦な酸化ケイ素膜を備えるウエハ（酸化ケイ素膜のブランケットウエハ）を研磨する場合は酸化ケイ素膜の高い研磨速度を達成できるものの、表面に凹凸を有するウエハを研磨する場合には期待した研磨速度を達成できないことがある。なお、酸化ケイ素膜がＣＭＰによって研磨されるメカニズムについては未解明の部分が多く、このような現象の原因も明らかではない。
【００１０】
本発明は、前記課題を解決しようとするものであり、表面に凹凸を有するウエハにおいても高い研磨速度を有するＣＭＰ用研磨液、及び、これを用いた研磨方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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添加剤について鋭意検討を重ねた。本発明者らは、種々の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ＣＭＰ用研磨液を用いて、ブランケットウエハ、もしくは凹凸を有する被研磨膜（例えば、酸化ケイ素膜等の絶縁膜）を研磨し、研磨速度の評価を行った。その結果、４−ピロン系化合物又は４―ピリドン系化合物を使用することが、高い研磨速度を発揮することに有効であることを見出した。
【００１２】
本発明に係るＣＭＰ用研磨液は、砥粒と、第一の添加剤と、水とを含有し、前記第一の添加剤が、下記一般式（１）で表される４−ピロン系化合物又は４―ピリドン系化合物である、ＣＭＰ用研磨液である。
【化１】
2017210497.tif 000003
［式中、Ｘ１１は、Ｏ又はＮＲを示し、Ｘ１２〜Ｘ１５及びＲは、それぞれ独立に水素原子又は１価の置換基を示す。］
【００１３】
本発明に係るＣＭＰ用研磨液によれば、凹凸を有する被研磨膜、もしくは凹凸を有しない被研磨膜（例えば、酸化ケイ素膜等の絶縁膜）を研磨した場合において高い研磨速度を達成できる。
【００１４】
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、特定の化学構造を有する第一の添加剤により、研磨液と被研磨膜（例えば、酸化ケイ素膜等の絶縁膜）との相互作用が大きくなり、その結果、研磨速度が高くなると推測される。
【００１５】
前記のとおり、本発明に係るＣＭＰ用研磨液は、凹凸を有する被研磨膜に対する高い研磨速度を達成できるため、凹凸を有する基板上に設けられた被研磨膜（例えば、酸化ケイ素膜等の絶縁膜）の研磨に適している。また、本発明に係るＣＭＰ用研磨液は、従来の研磨液では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その効果を発揮できるという利点がある。例えば、メモリセルを有する半導体基板のように、上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の被研磨膜（例えば、酸化ケイ素膜等の絶縁膜）を研磨する場合であってもその効果を発揮できる。
【００１６】
前記式（１）で表される４−ピロン系化合物又は４―ピリドン系化合物を含有する研磨液によれば、被研磨膜（例えば、酸化ケイ素膜等の絶縁膜）に対する充分に高い研磨速度を達成できるのに加えて、砥粒の凝集を抑制することができる。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、上述した特定構造を有する４−ピロン系化合物又は４―ピリドン系化合物は、研磨液と被研磨膜（例えば、酸化ケイ素膜等の絶縁膜）との相互作用を大きくし得る添加剤であるにも関わらず、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。
【００１７】
前記第一の添加剤は、３―ヒドロキシ―１,２ジメチル４（１Ｈ）ピリドン、マルトールプロピオナート（３―ヒドロキシ―２―メチル―４―ピロンプロピオナート）及びデヒドロ酢酸からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物を含むことが好ましい。
【００１８】
本発明に係るＣＭＰ用研磨液のｐＨは、８．０以下であることが好ましく、２．０〜５．０であることがより好ましい。
【００１９】
本発明に係るＣＭＰ用研磨液は、ｐＨ調整剤を更に含有してもよい。
【００２０】
本発明に係るＣＭＰ用研磨液は、表面に絶縁膜を有する基板を研磨するための研磨液であってもよい。
【００２１】
前記第一の添加剤の含有量は、当該研磨液１００質量部に対して０．００１〜５質量部であることが好ましい。かかる構成を採用することにより、研磨速度の向上効果が更に効率的に得られる。
【００２２】
前記砥粒の含有量は、当該研磨液１００質量部に対して０．１〜１０質量部であることが好ましい。
【００２３】
前記砥粒の平均粒径は、５０〜５００ｎｍであることが好ましい。前記砥粒は、セリウム系化合物を含むことが好ましい。前記セリウム系化合物は、酸化セリウムであることが好ましい。前記砥粒は、結晶粒界を有する多結晶酸化セリウムを含むことが好ましい。砥粒に関するこれらの構成のうち、１つの構成又は２つ以上の構成を採用することにより、被研磨膜（例えば、酸化ケイ素膜等の絶縁膜）の研磨速度が更に向上する。
【００２４】
本発明に係るＣＭＰ用研磨液は、非イオン性界面活性剤を更に含有してもよい。かかる構成を採用することにより、研磨液中の砥粒の分散安定性が向上する。
【００２５】
本発明に係るＣＭＰ用研磨液は、第二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。かかる構成を採用することにより、凹凸形状を有する半導体基板の研磨速度を低下させることなく、平坦な半導体基板の研磨速度を向上させる利点、研磨速度のウエハ面内のばらつきの指標である面内均一性を向上させる利点等が得られる。
【００２６】
前記飽和モノカルボン酸の炭素数は、２〜６であることが好ましい。かかる構成を採用することにより、平坦な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。
【００２７】
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１種の化合物であることが好ましい。
【００２８】
前記飽和モノカルボン酸の含有量は、当該研磨液１００質量部に対して０．０１〜１０質量部であることが好ましい。かかる構成を採用することにより、平坦な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。
【００２９】
本発明は、前記研磨液を用いた研磨方法を提供する。すなわち、本発明に係る研磨方法は、表面に絶縁膜を有する基板を研磨する研磨方法であって、前記ＣＭＰ用研磨液を前記絶縁膜と研磨パッドとの間に供給しながら、前記研磨パッドによって前記絶縁膜の研磨を行う工程を備える。この研磨方法によれば、絶縁膜（酸化ケイ素膜等）に対する充分に高い研磨速度を達成できる。また、高い研磨速度は、研磨対象の基板の表面形状に大きく依存することなく達成されるため、この研磨方法は、絶縁膜（酸化ケイ素膜等）の荒削りや、メモリセルを有する半導体基板（例えば、上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）の研磨に適している。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、表面に凹凸を有するウエハにおいても高い研磨速度を有するＣＭＰ用研磨液を提供することができる。より具体的には、本発明によれば、酸化ケイ素膜に対する十分に高い研磨速度を達成できると共に、従来の研磨液と比較して基板表面の状態に依存しない（表面の凹凸の有無に関わらず優れた研磨速度を有する）汎用性の高いＣＭＰ用研磨液が提供される。また、本発明によれば、上記研磨液を用いた研磨方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】酸化ケイ素膜が研磨されて半導体基板にシャロー・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。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００３３】
＜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、第一の添加剤と、水とを含有し、前記第一の添加剤が、４−ピロン系化合物又は４―ピリドン系化合物を含むことを特徴とする。本実施形態に係るＣＭＰ用研磨液によれば、従来の研磨液と比較して基板表面の状態に依存することなく、被研磨膜（例えば、酸化ケイ素膜等の絶縁膜）に対する十分に高い研磨速度を達成することができる。以下、研磨液の調製に使用する各成分等について説明する。
【００３４】
（砥粒）
砥粒は、例えば、セリウム系化合物、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、マグネシア、ムライト、窒化ケイ素、α−サイアロン、窒化アルミニウム、窒化チタン、炭化ケイ素、炭化ホウ素等を含むことができる。これらの砥粒の構成成分としては、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、第一の添加剤の添加効果を更に良好に発揮でき、凹凸を有する被研磨膜（例えば、酸化ケイ素膜等の絶縁膜）に対する高い研磨速度が更に高度に得られる観点から、セリウム系化合物が好ましい。
【００３５】
セリウム系化合物を含む砥粒を用いた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。従来、被研磨膜（例えば、酸化ケイ素膜等の絶縁膜）に対する高い研磨速度を達成し易い観点から、砥粒としてシリカ粒子を含むＣＭＰ用研磨液が広く用いられている。しかし、シリカ粒子を用いたＣＭＰ用研磨液は、一般に被研磨面に研磨傷が生じ易いという課題がある。配線幅が４５ｎｍ世代以降の微細パターンを有するデバイスにおいては、従来問題にならなかったような微細な傷であっても、デバイスの信頼性に影響するおそれがある。
【００３６】
セリウム系化合物としては、例えば、酸化セリウム、セリウム水酸化物、硝酸アンモニウムセリウム、酢酸セリウム、硫酸セリウム水和物、臭素酸セリウム、臭化セリウム、塩化セリウム、シュウ酸セリウム、硝酸セリウム、炭酸セリウム等が挙げられる。これらの中でも、酸化セリウムが好ましい。酸化セリウムを使用することで、高い研磨速度を更に高度に両立できると共に、研磨傷が少ない優れた被研磨面が得られる。
【００３７】
酸化セリウムを使用する場合、砥粒は、結晶粒界を有する多結晶酸化セリウム（例えば、結晶粒界に囲まれた複数の結晶子を有する多結晶酸化セリウム）を含むことが好ましい。かかる構成の多結晶酸化セリウム粒子は、単結晶粒子が凝集した単なる凝集体とは異なっており、研磨中の応力により細かくなると同時に、活性面（細かくなる前は外部にさらされていない面）が次々と現れるため、被研磨膜（例えば、酸化ケイ素膜等の絶縁膜）に対する高い研磨速度を高度に維持できると考えられる。このような多結晶酸化セリウム粒子については、例えば、国際公開公報ＷＯ９９／３１１９５号に詳しく説明されている。
【００３８】
酸化セリウムを含む砥粒の製造方法としては、特に制限はないが、液相合成；焼成又は過酸化水素等により酸化する方法などが挙げられる。前記結晶粒界を有する多結晶酸化セリウムを含む砥粒を得る場合には、炭酸セリウム等のセリウム源を焼成する方法が好ましい。前記焼成時の温度は、３５０〜９００℃が好ましい。製造された酸化セリウム粒子が凝集している場合は、機械的に粉砕することが好ましい。粉砕方法としては、特に制限はないが、例えば、ジェットミル等による乾式粉砕；遊星ビーズミル等による湿式粉砕が好ましい。ジェットミルは、例えば、「化学工学論文集」、第６巻、第５号、（１９８０）、５２７〜５３２頁に説明されている。
【００３９】
砥粒の平均粒径は、５０ｎｍ以上が好ましく、７０ｎｍ以上がより好ましく、８０ｎｍ以上が更に好ましい。平均粒径が５０ｎｍ以上であると、５０ｎｍ未満の場合と比較して被研磨膜（例えば、酸化ケイ素膜等の絶縁膜）の研磨速度を高くできる。砥粒の平均粒径は、５００ｎｍ以下が好ましく、３００ｎｍ以下がより好ましく、２８０ｎｍ以下が更に好ましく、２５０ｎｍ以下が特に好ましく、２００ｎｍ以下が極めて好ましい。平均粒径が５００ｎｍ以下であると、５００ｎｍを超える場合と比較して研磨傷を抑制できる。砥粒の平均粒径を制御するためには、従来公知の方法を使用することができ、前記酸化セリウム粒子を例にすると、前記焼成温度、焼成時間、粉砕条件等の制御；濾過、分級等の適用などが挙げられる。
【００４０】
ここでいう砥粒の平均粒径は砥粒のＤ５０％粒子径を意味する。「砥粒のＤ５０％粒子径」とは、砥粒が分散した研磨液サンプルを散乱式粒度分布計で測定した体積分布の中央値を意味する。具体的には、株式会社堀場製作所製のＬＡ−９２０（商品名）等を用いて測定される値である。砥粒の含有量が研磨液サンプル１００質量部に対して０．５質量部になるように研磨液サンプルの砥粒の含有量を調整し、これをＬＡ−９２０にセットして体積分布の中央値の測定を行う。なお、ＬＡ−９２０によってメジアン径（累積中央値）を測定することによって、砥粒の凝集の程度を評価することもできる。ＣＭＰ用研磨液中の砥粒の平均粒径を測定する場合は、前記ＣＭＰ用研磨液を濃縮又は水で希釈することによって砥粒の含有量が研磨液サンプル１００質量部に対して０．５質量部になるように研磨液サンプルの砥粒の含有量を調整してから、同様の方法で測定することができる。
【００４１】
砥粒の含有量（粒子含有量）は、ＣＭＰ用研磨液１００質量部に対して、０．１質量部以上が好ましく、０．１５質量部以上がより好ましく、０．２質量部以上が更に好ましい。砥粒の含有量が０．１質量部以上であると、０．１質量部未満の場合と比較して高い研磨速度が達成される傾向がある。砥粒の含有量は、ＣＭＰ用研磨液１００質量部に対して、１０質量部以下が好ましく、５．０質量部以下がより好ましく、３．０質量部以下が更に好ましく、２．０質量部以下が特に好ましく、１．０質量部以下が極めて好ましい。砥粒の含有量が１０質量部以下であると、１０質量部を超える場合と比較して砥粒の凝集を抑制し易く、高い研磨速度を達成し易い傾向がある。
【００４２】
（第一の添加剤）
第一の添加剤は、下記一般式（１）で表される４−ピロン系化合物及び４―ピリドン系化合物の中から１種又は２種以上を含む。
【化２】
2017210497.tif 000004
【００４３】
式（１）中、Ｘ１１は、Ｏ（酸素原子）又はＮ（窒素原子）Ｒを示し、Ｘ１２〜Ｘ１５及びＲは、それぞれ独立に水素原子又は１価の置換基を示す。１価の置換基としては、カルボニル基、エステル基、アルデヒド基、ヒドロキシ基（水酸基）、オキシ基、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、炭素数１〜８のアルキル基（ＯＨ、ＣＯＯＨ、Ｂｒ、Ｃｌ、Ｉ又はＮＯ２で置換されていてもよい）、炭素数６〜１２のアリール基、炭素数１〜８のアルケニル基等が挙げられる。
【００４４】
前記４−ピロン系化合物又は４―ピリドン系化合物が、Ｘ１２〜Ｘ１５として１価の置換基を有する場合、合成が簡易である観点から、Ｘ１２及びＸ１５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。更に、砥粒の研磨能力の向上効果が得られ易い観点から、Ｘ１２〜Ｘ１５のうち少なくとも１つは水素原子であることが好ましい。
【００４５】
前記４−ピロン系化合物又は４―ピリドン系化合物は、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。また、「４―ピリドン系化合物」とは、ピリジン環の４位にカルボニル基が位置している６員環（γ−ピリドン環）構造を有する複素環式化合物である。
【００４６】
このような４−ピロン系化合物又は４―ピリドン系化合物としては、高い研磨速度を達成する効果が更に好適に得られる観点から、３―ヒドロキシ―１,２ジメチル４（１Ｈ）ピリドン、マルトールプロピオナート（３―ヒドロキシ―２―メチル―４―ピロンプロピオナート）及びデヒドロ酢酸からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物が好ましい。
【００４７】
第一の添加剤としては、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。第一の添加剤を２種以上組み合わせて使用することによっても高い研磨速度が得られる。
【００４８】
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により、所望の量の第一の添加剤を良好にＣＭＰ用研磨液中に溶解させることができ、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達成することができる。室温（２５℃）の水１００ｇに対する第一の添加剤の溶解度は、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。
【００４９】
第一の添加剤の含有量は、ＣＭＰ用研磨液１００質量部に対して、０．００１質量部以上が好ましく、０．００３質量部以上がより好ましく、０．００５質量部以上が更に好ましい。第一の添加剤の含有量が０．００１質量部以上であると、０．００１質量部未満の場合と比較して安定した研磨速度を達成し易い傾向がある。第一の添加剤の含有量は、ＣＭＰ用研磨液１００質量部に対して、５質量部以下が好ましく、３質量部以下がより好ましく、１質量部以下が更に好ましく、０．５質量部以下が特に好ましい。第一の添加剤の含有量が５質量部以下であると、５質量部を超える場合と比較して、砥粒の凝集を抑制し易く、高い研磨速度を達成し易い傾向がある。
【００５０】
（水）
本実施形態に係るＣＭＰ用研磨液が含有する水は、特に制限されるものではないが、脱イオン水、イオン交換水及び超純水が好ましい。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。
【００５１】
（第二の添加剤）
本実施形態に係るＣＭＰ用研磨液は、第二の添加剤として、飽和モノカルボン酸を含有することが好ましい。これにより、凹凸のないウエハ（ブランケットウエハ）の研磨速度を向上させ、また面内均一性を向上させることができる。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るために研磨が進行するに従い被研磨面がブランケットウエハの状態に近づく傾向がある。そのため、ブランケットウエハの研磨速度にも優れる研磨液は、全工程を通じて良好な研磨速度が得られる点で好適である。
【００５２】
前記の観点から、飽和モノカルボン酸の炭素数は、２〜６であることが好ましい。飽和モノカルボン酸としては、例えば、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−ジメチルブタン酸等が好ましい。なお、飽和モノカルボン酸としては、これらの化合物のうちの１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００５３】
第二の添加剤として飽和モノカルボン酸を使用する場合、第二の添加剤の含有量は、ＣＭＰ用研磨液１００質量部に対して、０．０１質量部以上が好ましく、０．０５質量部以上がより好ましく、０．０７５質量部以上が更に好ましく、０．０９質量部以上が特に好ましい。第二の添加剤の含有量が０．０１質量部以上であると、安定した研磨速度及び良好な面内均一性が達成され易い。第二の添加剤の含有量は、ＣＭＰ用研磨液１００質量部に対して、１０質量部以下が好ましく、５質量部以下がより好ましく、３質量部以下が更に好ましく、２質量部以下が特に好ましく、１質量部以下が極めて好ましい。第二の添加剤の含有量が１０質量部以下であると、１０質量部を超える場合と比較して、砥粒の凝集を抑制し易く、安定した研磨速度及び良好な面内均一性が達成され易い。
【００５４】
（他の成分）
本実施形態に係るＣＭＰ用研磨液は、砥粒の分散安定性及び／又は被研磨面の平坦性を向上させる観点から、界面活性剤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。界面活性剤としては、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００５５】
非イオン性界面活性剤として、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のオキシエチレン付加体、メトキシポリエチレングリコールのオキシエチレン付加体、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。非イオン性界面活性剤としては、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００５６】
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含有していてもよい。このような成分としては、後述するような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（第二の添加剤に該当する化合物を除く）、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、研磨液の前記効果を過度に低下させない範囲とすることが好ましい。
【００５７】
（ｐＨ）
本実施形態に係るＣＭＰ用研磨液のｐＨは、研磨液と被研磨膜（例えば、酸化ケイ素膜等の絶縁膜）との濡れ性が向上する観点、及び、砥粒の凝集を抑制し易くなる傾向がある観点から、８．０以下が好ましく、８．０未満がより好ましく、７．０以下が更に好ましく、６．０以下が特に好ましく、５．０以下が極めて好ましい。ｐＨが８．０以下であると、８．０を超える場合と比較して砥粒の凝集等を抑制し易く、前記添加剤を添加した効果が得られ易い。研磨液のｐＨは、１．５以上が好ましく、２．０以上がより好ましい。ｐＨが１．５以上であると、１．５未満の場合と比較して被研磨膜（例えば、酸化ケイ素膜等の絶縁膜）のゼータ電位の絶対値を大きな値とすることができる。本実施形態に係るＣＭＰ用研磨液のｐＨは、研磨液と被研磨膜（例えば、酸化ケイ素膜等の絶縁膜）との濡れ性が向上する観点から、２．０〜５．０であることが好ましい。なお、ｐＨは、液温２５℃におけるｐＨと定義する。
【００５８】
本実施形態に係るＣＭＰ用研磨液のｐＨは、ｐＨメータ（例えば、ＨＯＲＩＢＡ製のＬＡＱＵＡ  ａｃｔ）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）とホウ酸塩ｐＨ緩衝液（ｐＨ９．１８）とを標準緩衝液として用いてｐＨメータを３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。
【００５９】
ＣＭＰ用研磨液のｐＨを１．５〜８．０の範囲内に調整することで、次の２つの効果が得られると考えられる。
（１）添加剤として配合した化合物にプロトン又はヒドロキシアニオンが作用して、当該化合物の化学形態が変化し、基板表面の酸化ケイ素膜及び／又はストッパ膜（例えば窒化ケイ素膜）に対する濡れ性及び親和性が向上する。
（２）砥粒が酸化セリウムを含む場合、砥粒と酸化ケイ素膜との接触効率が向上し、更に高い研磨速度が達成される。これは、酸化セリウムのゼータ電位の符号が正であるのに対し、酸化ケイ素膜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と考えられる。
【００６０】
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。そのため、ＣＭＰ用研磨液は、ｐＨを前記の範囲に調整するためにｐＨ調整剤を含有していてもよい。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。酢酸等の第三の添加剤を用いてｐＨを調整することもできる。なお、生産性が向上する観点から、ｐＨ調整剤を使用することなくＣＭＰ用研磨液を調製し、このようなＣＭＰ用研磨液をＣＭＰにそのまま適用してもよい。
【００６１】
＜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、保管又は輸送に際して、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、使用時に液Ａ及び液Ｂを混合して使用する研磨液である。
【００６２】
（Ａ）通常タイプは、砥粒、添加剤、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、砥粒の含有量０．５質量部、添加剤の含有量０．１質量部を有するＣＭＰ用研磨液１００質量部を１０００ｇ調製するには、ＣＭＰ用研磨液１０００ｇが砥粒５ｇ、添加剤１ｇを含有するように調整すればよい。
【００６３】
ＣＭＰ用研磨液は、例えば、攪拌機、ホモジナイザ、超音波分散機、湿式ボールミル等を使用して調製することができる。なお、砥粒の平均粒径が所望の範囲となるように、ＣＭＰ用研磨液の調製過程において砥粒の微粒子化処理を行ってもよい。砥粒の微粒子化処理は、沈降分級法又は高圧ホモジナイザを用いた方法によって実施できる。沈降分級法は、砥粒を含むスラリの粗大粒子を遠心分離機で強制的に沈降させる工程と、上澄み液のみを取り出す工程とを有する方法である。高圧ホモジナイザを用いた方法は、分散媒中の砥粒同士を高圧で衝突させる方法である。
【００６４】
（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とな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、砥粒の粒径等）及び研磨特性（例えば、酸化ケイ素膜の研磨速度、窒化ケイ素膜に対する酸化ケイ素膜の研磨選択比等）を再現できるまで、任意の時間にわたって攪拌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。
【００６５】
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、４０倍以下が好ましく、２０倍以下がより好ましく、１５倍以下が更に好ましい。濃縮倍率が４０倍以下であると、４０倍を超える場合と比較して砥粒の凝集を抑制し易い。
【００６６】
（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、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、希釈後の研磨液のｐＨは４．３程度にまで上昇する。
【００６７】
（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、１．５以上が好ましく、２．０以上がより好ましい。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、６．０以下がより好ましく、５．０以下が更に好ましい。
【００６８】
（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。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を液Ａとして調製し、添加剤と、必要に応じて配合される他の成分とを含む溶液を液Ｂとして調製することができる。この場合、液Ａにおける砥粒の分散性を高めるため、任意の酸又はアルカリを液Ａに配合し、ｐＨを調整してもよい。
【００６９】
（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を少なくとも一方を濃縮タイプとしてもよい。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又は液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。
【００７０】
＜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用研磨液を用いた研磨方法であり、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、表面に絶縁膜（例えば、酸化ケイ素膜等の無機絶縁膜）を有する基板をＣＭＰ技術によって平坦化するものである。本実施形態に係る研磨方法は、具体的には、表面に絶縁膜（例えば、酸化ケイ素膜等の無機絶縁膜）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用研磨液を前記絶縁膜と所定の研磨用の部材（研磨部材、研磨パッド等）との間に供給しながら、前記研磨部材によって前記絶縁膜の研磨を行う工程を備える。
【００７１】
本実施形態に係る研磨方法は、以下のようなデバイスの製造過程において、表面に被研磨膜（例えば、酸化ケイ素膜等の絶縁膜）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、例えば、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・メモリー）、ＳＲＡＭ（スタティック・ランダム・アクセス・メモリー）、ＥＰＲＯＭ（イレイザブル・プログラマブル・リード・オンリー・メモリー）、マスクＲＯＭ（マスク・リード・オンリー・メモリー）、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・メモリー）、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。
【００７２】
本実施形態に係るＣＭＰ用研磨液は、高い研磨速度を達成する効果を有する。このような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た基板に対しても適用できる。例えば、メモリセルを有する半導体基板のように、上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の被研磨膜（例えば、酸化ケイ素膜等の絶縁膜）を研磨する場合であってもその効果を発揮できる。
【００７３】
なお、当該研磨方法を適用できる基板は、基板表面全体が酸化ケイ素膜によって形成されたものに限らず、基板表面に酸化ケイ素膜の他に窒化ケイ素膜、多結晶シリコン膜等を更に形成したものであってもよい。また、当該研磨方法は、所定の配線を有する配線板上に、酸化ケイ素膜、ガラス、窒化ケイ素等の無機絶縁膜、ポリシリコン膜、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｗ、Ｔａ、ＴａＮ等を主として含有する膜が形成された基板に対しても適用できる。
【００７４】
基板表面に酸化ケイ素膜を形成する方法としては、低圧ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等が挙げられる。低圧ＣＶＤ法による酸化ケイ素膜形成では、Ｓｉ源としてモノシラン（ＳｉＨ４）、酸素源として酸素（Ｏ２）を用いることができる。このＳｉＨ４−Ｏ２系酸化反応を４００℃以下の低温で行うことによって酸化ケイ素膜が形成される。場合によっては、ＣＶＤ後に１０００℃又はそれ以下の温度での熱処理が実施される。
【００７５】
プラズマＣＶＤ法は、通常の熱平衡下では高温を必要とする化学反応が低温でできる利点を有する。プラズマ発生法には、容量結合型と誘導結合型の２つが挙げられる。反応ガスとしては、例えば、Ｓｉ源としてＳｉＨ４、酸素源としてＮ２Ｏを用いたＳｉＨ４−Ｎ２Ｏ系ガスや、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）をＳｉ源に用いたＴＥＯＳ−Ｏ２系ガス（ＴＥＯＳ−プラズマＣＶＤ法）が挙げられる。基板温度は２５０〜４００℃及び反応圧力は６７〜４００Ｐａの範囲が好ましい。
【００７６】
高温リフローによる表面平坦化を図るために、酸化ケイ素膜にリン（Ｐ）をドープする場合、ＳｉＨ４−Ｏ２−ＰＨ３系反応ガスを用いることが好ましい。このように、研磨対象の酸化ケイ素膜は、リン、ホウ素等の元素がドープされたものであってもよい。
【００７７】
窒化ケイ素膜も酸化ケイ素膜と同様、低圧ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等により形成することができる。低圧ＣＶＤ法では、例えば、Ｓｉ源としてジクロルシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）、窒素源としてアンモニア（ＮＨ３）を用いることができる。このＳｉＨ２Ｃｌ２−ＮＨ３系酸化反応を９００℃の高温で行うことによって窒化ケイ素膜が形成される。プラズマＣＶＤ法における反応ガスとしては、例えば、Ｓｉ源としてＳｉＨ４、窒素源としてＮＨ３を用いたＳｉＨ４−ＮＨ３系ガスが挙げられる。この場合、基板温度は３００〜４００℃が好ましい。
【００７８】
図１を参照して、本実施形態に係る研磨方法において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。図１は、酸化ケイ素膜が研磨されてシャロー・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。本実施形態に係る研磨方法は、高い研磨速度で酸化ケイ素膜３を研磨する第一の工程（荒削り工程）と、残りの酸化ケイ素膜３を任意の膜厚となるように比較的低い研磨速度で研磨する第二の工程（仕上げ工程）とを備える。
【００７９】
図１（ａ）は研磨前の基板を示す断面図である。図１（ｂ）は第一の工程後の基板を示す断面図である。図１（ｃ）は第二の工程後の基板を示す断面図である。これらの図に示すように、ＳＴＩ構造を形成する過程では、シリコン基板１上に成膜した酸化ケイ素膜３の段差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、酸化ケイ素膜３の下には、研磨速度の遅い窒化ケイ素膜（ストッパ膜）２を予め形成しておくことが好ましい。第一の工程及び第二の工程を経ることによって酸化ケイ素膜３の段差（膜厚の標高差）Ｄが解消され、埋め込み部分５を有する素子分離構造が形成される。
【００８０】
酸化ケイ素膜３を研磨するには、酸化ケイ素膜３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ケイ素膜３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ケイ素膜３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研磨パッドによって酸化ケイ素膜３を研磨する。
【００８１】
本実施形態に係るＣＭＰ用研磨液は、第一及び第二の工程のいずれにも適用できるが、高い研磨速度を達成し得る点で第一の工程において使用することが特に好ましい。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可能である。
【００８２】
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適である。研磨装置としては、株式会社荏原製作所製の研磨装置（型番：ＥＰＯ−１１１、ＥＰＯ−２２２、ＦＲＥＸ２００、ＦＲＥＸ３００）、アプライドマテリアル（ＡＭＡＴ）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。
【００８３】
研磨条件としては、特に制限はないが、基板が飛び出さないようにする観点から、研磨定盤の回転速度は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。
【００８４】
研磨終了後、流水中で基板を充分に洗浄し、更に、基板上に付着した水滴をスピンドライヤ等により払い落としてから乾燥させることが好ましい。
【００８５】
このように研磨することによって、表面の凹凸を解消し、基板全面にわたって平滑な面を得ることができる。膜の形成及びこれ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。
【００８６】
このようにして得られた基板は、種々の電子部品及び機械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等の無機導電膜；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。
【実施例】
【００８７】
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。
【００８８】
（砥粒の作製）
炭酸セリウム水和物４０ｋｇをアルミナ製容器に入れ、８３０℃で２時間、空気中で焼成して黄白色の粉末を２０ｋｇ得た。この粉末についてＸ線回折法で相同定を行い、当該粉末が多結晶体の酸化セリウムを含むことを確認した。焼成によって得られた粉末の粒径をＳＥＭで観察したところ、２０〜１００μｍであった。次いで、ジェットミルを用いて酸化セリウム粉末２０ｋｇを乾式粉砕した。粉砕後の酸化セリウム粉末をＳＥＭで観察したところ、結晶粒界を有する多結晶酸化セリウム粒子が含まれていることが確認された。また、酸化セリウム粉末の比表面積は９．４ｍ２／ｇであった。比表面積の測定はＢＥＴ法によって実施した。
【００８９】
（ＣＭＰ用研磨液の作製）
前記で得られた酸化セリウム粉末１５ｋｇ及び脱イオン水８４．７ｋｇを容器内に入れて混合した。更に、１Ｎの酢酸水溶液０．３ｋｇを添加して１０分間攪拌し、酸化セリウム混合液を得た。得られた酸化セリウム混合液を別の容器に３０分かけて送液した。その間、送液する配管内で、酸化セリウム混合液に対して超音波周波数４００ｋＨｚにて超音波照射を行った。
【００９０】
５００ｍＬビーカー４個にそれぞれ５００ｇの酸化セリウム混合液を採取し、遠心分離を行った。遠心分離は、外周にかかる遠心力が５００Ｇになるような条件で２分間実施した。ビーカーの底に沈降した酸化セリウムを回収し、上澄みを分取した。液相の全質量基準で砥粒含有量を８．５質量％に調整した。その後、動的光散乱式粒度分布計（株式会社堀場製作所製、商品名：ＬＡ−９２０）を用いて砥粒の平均粒径を測定した結果、平均粒径は１５０ｎｍであった。
【００９１】
前記で得られた砥粒及び各種第一の添加剤を、脱イオン水中にそれぞれ表１及び２の量で含有するスラリを得た。これを５分間以上攪拌し、各実施例及び比較例に係る研磨液を得た。各成分の含有量は研磨液全質量基準の含有量である。
【００９２】
動的光散乱式粒度分布計（株式会社堀場製作所製、商品名：ＬＡ−９２０）を用いて、研磨液における砥粒の平均粒径を測定したところ、いずれも平均粒径は１５０ｎｍであった。
【００９３】
研磨液のｐＨを以下の条件により測定した。
測定温度：２５℃
測定装置：ＨＯＲＩＢＡ製、型番ＬＡＱＵＡ  ａｃｔ
測定方法：標準緩衝液（フタル酸塩ｐＨ緩衝液、ｐＨ：４．０１（２５℃）；中性リン酸塩ｐＨ緩衝液、ｐＨ：６．８６（２５℃）；ホウ酸塩ｐＨ緩衝液、ｐＨ：９．１８）を用いて３点校正した後、電極を研磨液に入れて、３分以上経過して安定した後のｐＨを前記測定装置により測定した。
【００９４】
（研磨特性評価）
［ウエハの準備］
前記のようにして調製した各ＣＭＰ用研磨液を使用し、表面に酸化ケイ素膜を有するブランケットウエハを研磨して研磨速度（ブランケットウエハ研磨速度）を求めた。ブランケットウエハは、シリコン基板上に配置された膜厚２０００ｎｍの酸化ケイ素膜を有するウエハを１．５ｃｍ角に切断したものである。
【００９５】
また、凹凸のある酸化ケイ素膜を被研磨膜として有するパターンウエハを準備した。このパターンウエハは、シリコン基板上の一部にストッパ膜として窒化ケイ素膜を形成した後、窒化ケイ素膜の無い部分のシリコン基板を３５０ｎｍエッチングして凹部を形成し、次いで、プラズマＣＶＤ法で２０００ｎｍの酸化ケイ素膜をストッパ膜上及び凹部内に成膜して得られたものである。パターンウエハは、Ｌｉｎｅ／Ｓｐａｃｅ＝３０００／３００μｍのパターンを有している。
【００９６】
［ウエハの研磨］
研磨装置（エンギス小型研磨機）を使用し、前記ブランケットウエハ及びパターンウエハを研磨した。また、直径２００ｍｍの研磨定盤に多孔質ウレタン樹脂製の研磨パッド（ｋ−ｇｒｏｏｖｅ溝、ロデール社製、型番：ＩＣ−１０１０）を貼り付けた。
【００９７】
前記ウエハの酸化ケイ素膜形成面を下に向けてホルダーを研磨パッド上に載せた。ウエハ押付け圧力は、４０ｋＰａに設定した。
【００９８】
そして、前記のようにして調製した各ＣＭＰ用研磨液を、研磨定盤に貼り付けた研磨パッド上に４０ｍＬ／ｍｉｎの流量で滴下しながら、研磨定盤を回転数１８０ｍｉｎ−１、で回転させて、酸化ケイ素膜を研磨した。その後、研磨後のウエハを純水でよく洗浄した後、乾燥させた。
【００９９】
［研磨速度の評価］
光干渉式膜厚装置（Ｎａｎｏｍｅｔｒｉｃｓ製、商品名：Ｎａｎｏｓｐｅｃ）を用いてブランケットウエハ、パターンウエハの凸部、それぞれにおける研磨前後の酸化ケイ素膜の膜厚変化量を測定した。各ウエハの初期の６０秒間を研磨した際の膜厚変化量を研磨速度とした。
【０１００】
【表１】
2017210497.tif 000005
【０１０１】
【表２】
2017210497.tif 000006
【０１０２】
表１及び表２の結果から、第一の添加剤として４−ピロン系化合物又は４―ピリドン系化合物を使用した実施例１〜７に係る研磨液は、比較例１に係る研磨液と比較し、高い研磨速度を達成することができることが示された。
【０１０３】
本発明者等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。本発明者等は、本発明の異なる形態の実施、及び、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。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本発明によれば、凹凸を有する、又は凹凸のない被研磨膜（例えば、酸化ケイ素膜等の絶縁膜）を研磨した場合において高い研磨速度を達成可能なＣＭＰ用研磨液、及び、これを用いた研磨方法を提供することができる。
【符号の説明】
【０１０５】
１…シリコン基板、２…窒化ケイ素膜（ストッパ膜）３…酸化ケイ素膜、５…埋め込み部分、Ｄ…酸化ケイ素膜の段差（膜厚の標高差）。
【図１】
2017210497.tif 000009