(57)【要約】【課題】酸化ケイ素、窒化ケイ素等の膜を含む被研磨面への研磨キズ発生を抑制し、高い研磨速度でＣＭＰを行うことができる研磨剤、および研磨方法の提供。【解決手段】酸化セリウム粒子と水とを含有し、前記酸化セリウム粒子は、ＩＲスペクトルの３５６６ｃｍ−１の吸光度Ｉと、３６９５ｃｍ−１の吸光度Ｉ´との比（３９００ｃｍ−１基準）と、結晶子径ＸＳとから求められる値Ａ（＝（Ｉ／Ｉ´）／ＸＳ）が、０．０８以下の研磨剤。また、前記酸化セリウム粒子は、格子定数の理論値ａ´と、粉末Ｘ線回折で測定される格子定数ａとから求められるずれＢ（％）（＝（１−ａ／ａ´）×１００）が、−０．１６％以上であり、平均二次粒子径Ｄ´が９０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の研磨剤。【選択図】図１
2015143332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化セリウム粒子と水とを含有し、
前記酸化セリウム粒子は、赤外吸収スペクトルの３９００ｃｍ−１の吸光度を基準とした、３５６６ｃｍ−１の吸光度の値Ｉと、３６９５ｃｍ−１の吸光度の値Ｉ´との比（Ｉ／Ｉ´）と、Ｘ線回折で測定される結晶子径ＸＳとから以下の式で求められる値Ａが、０．０８以下であることを特徴とする研磨剤。
Ａ＝（Ｉ／Ｉ´）／ＸＳ
【請求項２】
前記酸化セリウム粒子の前記結晶子径ＸＳは、２０ｎｍ以上６０ｎｍ以下である、請求項１に記載の研磨剤。
【請求項３】
前記酸化セリウム粒子においては、前記結晶子径ＸＳと走査型電子顕微鏡による観察で得られる平均一次粒子径Ｄとの比（ＸＳ／Ｄ）が、０．４以上１．０以下である、請求項１または２に記載の研磨剤。
【請求項４】
前記酸化セリウム粒子の前記平均一次粒子径Ｄは、３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である、請求項３に記載の研磨剤。
【請求項５】
酸化セリウム粒子と水とを含有し、
前記酸化セリウム粒子は、理論的に求められる格子定数ａ´と、粉末Ｘ線回折で測定される格子定数ａとから以下の式で求められる格子定数のずれＢが、−０．１６％以上であり、平均二次粒子径Ｄ´が、９０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることを特徴とする研磨剤。
Ｂ（％）＝（１−ａ／ａ´）×１００
【請求項６】
前記酸化セリウム粒子は、前記平均二次粒子径Ｄ´が９５ｎｍ以上２５０ｎｍ以下である、請求項５に記載の研磨剤。
【請求項７】
前記酸化セリウム粒子は、前記平均二次粒子径Ｄ´が９５ｎｍ以上２００ｎｍ以下である、請求項５に記載の研磨剤。
【請求項８】
研磨剤を供給しながら、被研磨面と研磨パッドとを接触させ、両者間の相対運動により研磨する方法であって、前記研磨剤として請求項１〜７のいずれか１項に記載の研磨剤を使用することを特徴とする研磨方法。
【請求項９】
請求項８に記載の研磨方法により前記被研磨面を研磨する工程を有することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨剤とその研磨剤を用いる研磨方法、およびその研磨方法を使用する半導体集積回路装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体素子の高密度化および高精細化に伴い、より高度な微細加工技術の開発が求められている。従来から、半導体集積回路装置（以下、半導体デバイスともいう。）の製造においては、層表面の凹凸（段差）がリソグラフィの焦点深度を超えて十分な解像度が得られなくなる、などの問題を防ぐために、化学的機械的研磨法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：以下、ＣＭＰという。）を用いて、層間絶縁膜や銅埋め込み配線等を平坦化することが行われていた。このようなＣＭＰによる平坦化の重要性は、半導体素子の高精細化や微細化の要求が厳しくなるにしたがって、ますます増大している。
【０００３】
また近年、半導体デバイスの製造において、半導体素子のより高度な微細化を進めるために、素子分離幅の小さいシャロートレンチによる分離法（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ：以下、ＳＴＩという。）が導入されている。
【０００４】
ＳＴＩは、シリコン基板にトレンチ（溝）を形成し、トレンチ内に絶縁膜を埋め込むことで、電気的に絶縁された素子領域を形成する手法である。ＳＴＩにおいては、まず図１（ａ）に示すように、シリコン基板１の素子領域を窒化ケイ素膜２等でマスクした後、シリコン基板１にトレンチ３を形成し、トレンチ３を埋めるように酸化ケイ素膜４等の絶縁膜を堆積する。次いで、ＣＭＰによって、凹部であるトレンチ３内の酸化ケイ素膜４を残しながら、凸部である窒化ケイ素膜２上の酸化ケイ素膜４を研磨し除去することで、図１（ｂ）に示すように、トレンチ３内に酸化ケイ素膜４が埋め込まれた素子分離構造が得られる。このようなＳＴＩにおけるＣＭＰでは、酸化ケイ素膜４の研磨速度と窒化ケイ素膜２の研磨速度との選択比（酸化ケイ素膜の研磨速度／窒化ケイ素膜の研磨速度）を十分に高くし、窒化ケイ素膜２が露出した時点で研磨が終了するように構成することで、より平滑な面を得ることができる。
【０００５】
半導体デバイスの製造においては、このようなＳＴＩにおける酸化ケイ素膜の平坦化の他にも、プラズマ−ＣＶＤ（化学気相蒸着）、低圧−ＣＶＤ、スパッタ、電気メッキ等の各種の方法で形成された酸化ケイ素等の絶縁膜やキャパシタ用の強誘電体膜を平坦化するために、フュームドシリカ系、コロイダルシリカ系、アルミナ系、セリア（酸化セリウム）系等の砥粒を含む研磨剤を使用してＣＭＰが行われている。そして、素子の微細化や高精細化の進行に伴い、研磨の際に層間絶縁膜やＳＴＩ用絶縁膜に形成されたキズ（以下、研磨キズという。）は、配線ショート等の原因となり歩留まり低下に繋がるため、ますます大きな問題となっている。
【０００６】
従来から、酸化ケイ素等の絶縁膜を被研磨面とする場合は、シリカ系の砥粒と比較して硬度が低く研磨キズをつけにくいため、高純度の酸化セリウム粒子を含む研磨剤が用いられていた（例えば、特許文献１参照。）。
しかしながら、半導体集積回路のさらなる微細化に対応して、研磨キズ防止の要求はより高度化しており、特許文献１に記載された研磨剤では、このような要求に対して十分に応えることができなかった。そのため、砥粒である酸化セリウム粒子の粒径をより小さくする提案がなされている（例えば、特許文献２参照。）。しかし、粒径の小さな酸化セリウム粒子を砥粒として使用すると、研磨速度が低下し、研磨作業の効率が著しく悪くなるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１０９８０３号公報
【特許文献２】特開平８−８１２１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、例えば、ＳＴＩ用絶縁膜の平坦化のためのＣＭＰにおいて、被研磨面への研磨キズの発生を抑制し、短時間で研磨することができる研磨剤、および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】
【０００９】
本発明の第１の態様の研磨剤は、酸化セリウム粒子と水とを含有し、前記酸化セリウム粒子は、赤外吸収スペクトルの３９００ｃｍ−１の吸光度を基準とした、３５６６ｃｍ−１の吸光度の値Ｉと、３６９５ｃｍ−１の吸光度の値Ｉ´との比（Ｉ／Ｉ´）と、Ｘ線回折で測定される結晶子径ＸＳとから以下の式で求められる値Ａが、０．０８以下であることを特徴とする。
Ａ＝（Ｉ／Ｉ´）／ＸＳ
【００１０】
第１の態様の研磨剤において、前記酸化セリウム粒子の前記結晶子径ＸＳは２０ｎｍ以上６０ｎｍ以下であることが好ましい。また、前記酸化セリウム粒子においては、前記結晶子径ＸＳと走査型電子顕微鏡による観察で得られる平均一次粒子径Ｄとの比（ＸＳ／Ｄ）が、０．４以上１．０以下であることが好ましい。そして、前記酸化セリウム粒子の前記平均一次粒子径Ｄは３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１１】
本発明の第２の態様の研磨剤は、酸化セリウム粒子と水とを含有し、前記酸化セリウム粒子は、理論的に求められる格子定数ａ´と、粉末Ｘ線回折で測定される格子定数ａとから以下の式で求められる格子定数のずれＢが、−０．１６％以上であり、平均二次粒子径Ｄ´が、９０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることを特徴とする。
Ｂ（％）＝（１−ａ／ａ´）×１００
第２の態様の研磨剤において、前記酸化セリウム粒子の平均二次粒子径Ｄ´は９５ｎｍ以上２５０ｎｍ以下が好ましく、９５ｎｍ以上２００ｎｍ以下がより好ましい。
【００１２】
本発明の研磨方法は、研磨剤を供給しながら、被研磨面と研磨パッドとを接触させ、両者間の相対運動により研磨する方法であって、前記研磨剤として前記本発明の研磨剤を使用することを特徴とする。
【００１３】
本発明の半導体デバイスの製造方法は、前記本発明の研磨方法により前記被研磨面を研磨する工程を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明において、「被研磨面」とは、研磨対象物の研磨される面であり、例えば表面を意味する。半導体デバイスの製造においては、製造過程で現れる中間段階の基板表面も、「被研磨面」に含まれる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の研磨剤および研磨方法によれば、酸化ケイ素、炭素を含む酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化窒化ケイ素、炭化ケイ素、アモルファスシリコン、ポリシリコン等の膜を含む被研磨面を、研磨キズの発生を抑制し高い研磨速度で研磨することができる。そして、例えば、ＳＴＩ用絶縁膜の平坦化を、研磨キズの発生を抑制しつつ高速で行うことができ、半導体デバイスの製造効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ＳＴＩにおいて、ＣＭＰにより研磨する方法を示す半導体基板の断面図である。
【図２】本発明の研磨方法に使用可能な研磨装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明について説明する。本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に合致する限り、他の実施の形態も本発明の範疇に属し得る。
【００１８】
＜研磨剤＞
本発明の第１の態様の研磨剤は、酸化ケイ素、炭素を含む酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化窒化ケイ素、炭化ケイ素、アモルファスシリコン、ポリシリコン等の膜を含む被研磨面をＣＭＰするための研磨剤であり、赤外線吸収（ＩＲ）スペクトルに関する所定の特性値を持つ酸化セリウム粒子と、水を含有する。
また、本発明の第２の態様の研磨剤も、第１の態様の研磨剤と同様に、酸化ケイ素、炭素を含む酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化窒化ケイ素、炭化ケイ素、アモルファスシリコン、ポリシリコン等の膜を含む被研磨面をＣＭＰするための研磨剤である。第２の態様の研磨剤は、格子定数に関する所定の特性値を有し、かつ所定の平均二次粒子径Ｄ´を有する酸化セリウム粒子と、水を含有する。
第１の態様および第２の態様の研磨剤は、特に、ＳＴＩにおける酸化ケイ素膜（具体的には、二酸化ケイ素膜）のＣＭＰに好適する。
【００１９】
（酸化セリウム粒子）
本発明の第１の態様の研磨剤に含有される酸化セリウム粒子（以下、第１の態様の酸化セリウム粒子ともいう。）は、以下に示す指標値Ａが０．０８以下となるものである。
指標値Ａは、酸化セリウム粒子のＩＲスペクトルにおいて、所定の２つの吸収ピークの強度の比（吸光度比）Ｉ０と、Ｘ線回折で得られる結晶子径ＸＳとから、以下の式により求められる値である。
Ａ＝Ｉ０／ＸＳ
ここで、吸光度比Ｉ０は、３５６６ｃｍ−１の吸光度の値をＩ、３６９５ｃｍ−１の吸光度の値をＩ´としたときの、ＩとＩ´との比（Ｉ／Ｉ´）である。すなわち、指標値Ａは、
Ａ＝（Ｉ／Ｉ´）／ＸＳ
で求められる。
なお、吸光度Ｉおよび吸光度Ｉ´はいずれも、当該酸化セリウム粒子のＩＲスペクトルにおける３９００ｃｍ−１の吸光度を基準（ゼロ）とした値である。
【００２０】
酸化セリウム粒子のＩＲスペクトルにおいて、３５６６ｃｍ−１近傍の吸収ピークは、酸化セリウム粒子に存在する複数のＯＨ基間の水素結合の振動に由来する吸収であり、３６９５ｃｍ−１近傍に存在する吸収は、孤立したＯＨ基におけるＯとＨとの結合の振動に由来する吸収であるので、これらの吸収ピークの吸光度比Ｉ０、すなわちＩ／Ｉ´が小さいほど、酸化セリウム粒子に存在するＯＨ基の全量が少ないことを意味する。
【００２１】
そして、酸化セリウム粒子に存在するＯＨ基が少ないほど、酸化ケイ素膜に対して高い研磨速度が得られると考えられるが、酸化セリウム粒子に存在するＯＨ基量は、粒子径に依存し、粒子径が大きい粒子では、酸化セリウム粒子１個当たりのＯＨ基の全量は多くなる。このように、研磨速度の向上につながる酸化セリウム粒子に存在するＯＨ基の少なさの程度は、酸化セリウム粒子の粒子径に依存するので、前記吸光度比（Ｉ／Ｉ´）の値だけで判定することは難しい。
これに対して、吸光度比（Ｉ／Ｉ´）を結晶子径ＸＳで除した値は、酸化セリウム粒子の粒子径に依存する度合いが少なく、ほぼ酸化セリウムに存在するＯＨ基の多少を表わす数値となる。したがって、この値Ａを、酸化セリウム粒子に存在するＯＨ基量の指標とすることができる。
【００２２】
この指標値Ａが０．０８以下の場合には、酸化セリウム粒子の粒子径の大小に依ることなく、酸化セリウム粒子のＯＨ基量が十分に少なくなり、ＳＴＩにおける二酸化ケイ素膜の研磨において、十分に高い研磨速度が得られる。
【００２３】
酸化セリウム粒子の結晶子径ＸＳは、２０ｎｍ以上６０ｎｍ以下であることが好ましい。ここで、結晶子径ＸＳは、Ｘ線回折装置により酸化セリウム粒子のＸ線回折スペクトルを測定し、得られたスペクトルにおいて、（１１１）面の半値幅を求め、その値から以下に記載するScherrerの式より算出される。
結晶子径（ｎｍ）＝（Scherrer定数×Ｘ線波長（ｍ））／（半値幅（２θ）×ｃｏｓ回折角）／１０
なお、Scherrer定数としては０．９４が用いられる。
【００２４】
結晶子径ＸＳが２０ｎｍ以上６０ｎｍ以下の場合には、二酸化ケイ素膜に対する十分に高い研磨速度が得られ、かつ研磨キズの発生も抑制される。酸化セリウム粒子の結晶子径ＸＳは、３０ｎｍ以上６０ｎｍ以下が好ましく、４０ｎｍ以上６０ｎｍ以下がより好ましい。
【００２５】
また、酸化セリウム粒子は、このような結晶子径ＸＳと平均一次粒子径Ｄとの比（ＸＳ／Ｄ）が０．４以上１．０以下であることが好ましい。この比の値（ＸＳ／Ｄ）は、酸化セリウムの単結晶の度合いを示し、１に近づくほど単結晶の度合いが高くなるので、二酸化ケイ素に対する十分に大きな研磨速度が得られる。ここで、平均一次粒子径Ｄは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による観察から得られる粒子径であり、ＳＥＭにより得られた酸化セリウム粒子の画像を画像解析し、数平均粒子径を算出する方法で求めたものである。
【００２６】
さらに、酸化セリウム粒子の前記平均一次粒子径Ｄは、３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下が好ましく、６０ｎｍ以上１００ｎｍ以下がより好ましい。平均一次粒子径Ｄが３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の場合には、十分な研磨速度が得られ、かつ被研磨面にスクラッチなどの研磨キズの発生を抑制する。なお、平均一次粒子径Ｄが３０ｎｍ未満の場合には、ｐＨや添加剤濃度等の条件によっては凝集しやすくなる場合がある。
【００２７】
また、本発明の第２の態様の研磨剤に含有される酸化セリウム粒子（以下、第２の態様の酸化セリウム粒子ともいう。）は、格子定数の理論値からのずれの程度を示す指標であるずれ値Ｂが、−０．１６％以上であり、かつ平均二次粒子径Ｄ´が９０ｎｍ以上５００ｎｍ以下のものである。ここで、ずれ値Ｂは、酸化セリウムの結晶について、理論的に求められる格子定数ａ´と、粉末Ｘ線回折スペクトルの測定により得られる格子定数ａとから、以下の式で求められる。
Ｂ（％）＝（１−ａ／ａ´）×１００
なお、粉末Ｘ線回折スペクトルの測定において、格子定数ａは以下の式で求められる。
ａ＝ｎλ／２ｓｉｎθ
上式において、λはＸ線の波長を、ｎは回折数をそれぞれ表している。
【００２８】
格子定数は、結晶の単位格子の形と大きさを表すパラメーターである。単位格子の各稜（軸）の長さ（３つの結晶軸の各方向にそった繰り返しの周期）をａ、ｂ、ｃで、それらが互いになす角をα、β、γで表すと、格子定数はこれら６個の定数である。ただし、酸化セリウムの結晶は立方晶であり、ａ＝ｂ＝ｃで、α＝β＝γ＝９０°であるので、ａの値のみを格子定数ということができる。
【００２９】
酸化セリウムの結晶において、酸素の欠損が生じると、セリウムイオン同士の電気的反発が強まるため、格子定数が理論値ａ´より大きくなる。したがって、粉末Ｘ線回折スペクトルの測定により得られる酸化セリウム粒子の格子定数ａは理論値ａ´以上となることが多く、かつこの格子定数ａが大きくなるほど、酸素の欠損が増えていることを意味する。
【００３０】
酸化セリウム粒子において、前記式で表される格子定数の理論値からのずれ値Ｂが−０．１６％以上の場合には、酸化セリウムの結晶における酸素欠損が十分に少ない。そして、そのように酸素欠損の少ない酸化セリウム粒子を含有する研磨剤を使用することで、十分に大きな研磨速度が得られる。
【００３１】
また、第２の態様の酸化セリウム粒子は、平均二次粒子径Ｄ´が９０ｎｍ以上５００ｎｍ以下のものである。酸化セリウム粒子の平均二次粒子径Ｄ´が９０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の場合には、二酸化ケイ素膜に対する十分に高い研磨速度が得られ、かつ研磨キズの発生も抑制される。酸化セリウム粒子の平均二次粒子径Ｄ´は、９５ｎｍ以上２５０ｎｍ以下が好ましく、９５ｎｍ以上２００ｎｍ以下がより好ましい。なお、平均二次粒子径Ｄ´が９０ｎｍ未満の場合には、格子定数の理論値からのずれが研磨に与える影響が少なくなり、また５００ｎｍより大きい場合は、研磨キズが発生しやすくなる。
【００３２】
第１の態様の酸化セリウム粒子および第２の態様の酸化セリウム粒子を得るには、後述する（１）〜（３）の方法で酸化セリウム粒子、または酸化セリウム粒子を含むスラリーを製造し、得られた酸化セリウム粒子、または酸化セリウム粒子を含むスラリーに対して、（ｉ）加熱処理または（ｉｉ）噴射衝突処理を加えることが好ましい。
【００３３】
（酸化セリウム粒子の製造）
上述した、加熱または噴射衝突処理前の酸化セリウム粒子は、例えば、以下の方法で得られる。
（１）硝酸セリウム（III）水溶液にアンモニア水溶液等のアルカリを加えて水酸化セリウムゲルを生成した後、加熱処理を行うことで酸化セリウム粒子を含むスラリーが得られる。このようにして得られたスラリーを、ろ過、洗浄、乾燥して酸化セリウム粉末を得ることができる。
（２）硝酸セリウム（IV）アンモニウム水溶液にアンモニア水溶液等のアルカリを加えて水酸化セリウムゲルを生成した後、化学的に酸化することで酸化セリウム粒子を含むスラリーが得られる。このようにして得られたスラリーを、ろ過、洗浄、乾燥して酸化セリウム粉末を得ることができる。
（３）液中でセリウム（III）塩を化学的に酸化して、酸化セリウム粒子を含むスラリーを得る。このようにして得られたスラリーを、ろ過、洗浄、乾燥して酸化セリウム粉末を得ることができる。
【００３４】
（酸化セリウムを含むスラリーの調製）
前記した酸化セリウムを含むスラリーは、酸化セリウム粒子を分散する媒体として、水を含有する。水については特に制限はないが、他の添加剤に対する影響、不純物の混入、ｐＨ等への影響を防止する観点から、純水、超純水、イオン交換水等が好ましい。水の含有量は、スラリー全体に対して５０質量％以上９９．９質量％以下の割合が好ましく、６０質量％以上９９．８質量％以下がさらに好ましい。そして、酸化セリウム粒子の含有割合（濃度）は、研磨の効率と粒子の凝集防止の観点から、スラリーの全体に対して０．１質量％以上５０質量％以下とすることが好ましく、０．２質量％以上４０質量％以下がより好ましい。
【００３５】
前記スラリーは、例えば上記（１）〜（３）で得られた酸化セリウム粒子に、上記した好ましい量の水を添加することで調製することができる。また、必要に応じて、後述するｐＨ調整剤、分散剤等を添加してもよい。あるいは、上記（１）〜（３）で酸化セリウム粉末を得る前に作製されたスラリーも、本発明のスラリーとして使用することもできる。
【００３６】
次いで、こうして得られた酸化セリウム粒子、または酸化セリウム粒子を含むスラリーに対して、以下に示す（ｉ）加熱処理または（ｉｉ）噴射衝突処理を加えることで、前記した所定の値を有する酸化セリウム粒子を得ることができる。
【００３７】
（ｉ）加熱処理
加熱処理においては、酸化セリウム粒子または酸化セリウム粒子を含むスラリー（以下、単にスラリーともいう。）を９０℃以上１０００℃以下で加熱する。スラリーを使用する場合、酸化セリウム粒子を分散する媒体として、水を含有することが好ましい。
【００３８】
酸化セリウム粒子またはスラリーの加熱方法としては、上記した加熱温度であれば特に限定されない。スラリーを加熱する方法としては、煮沸する方法、高温空気中に噴霧することで加熱する方法、オートクレーブを用いて加熱する方法等が挙げられる。また、マイクロ波加振器を用いてスラリーにマイクロ波を照射し加熱する方法等が挙げられる。高温空気中に噴霧する方法では、スラリーを霧粒状で高温空気と接触させることで、極めて短時間で加熱することができる。高温空気の温度は、例えば、９０℃以上１０００℃以下とすることができる。オートクレーブで加熱する方法では、大気圧下よりも高圧下で加熱することによりスラリー状態でも高温にすることができ、例えば、オートクレーブの設定温度を９０℃以上２５０℃以下とすることができる。マイクロ波加振器を用いてスラリーにマイクロ波を照射する方法では、例えば、９０℃以上３００℃以下とすることができる。
【００３９】
また、加熱処理においては、酸化セリウム粒子を直接加熱してもよい。この場合には、例えば、上述した（１）〜（３）で得られた酸化セリウム粒子を直接加熱することができる。酸化セリウム粒子を、上記した加熱温度以上に設定した焼成炉内に保持することで行うことができる。このときの加熱時間（焼成炉内での保持時間）は１時間以上２４時間以下が好ましい。また、加熱温度（焼成炉の設定温度）は用いる焼成炉の種類等によっても異なるが、９０℃以上１０００℃以下が好ましい。焼成炉としては特に限定されず、ガス炉、電気炉、プラズマ炉等を用いることができる。
【００４０】
このように（ｉ）加熱処理を行った後の酸化セリウム粒子、または酸化セリウム粒子を含むスラリーに対して、さらに、後述する（ｉｉ）噴射衝突処理を行うことも可能である。
【００４１】
（ｉｉ）噴射衝突処理
噴射衝突処理方法は、酸化セリウム粒子と水を含有するスラリーを、所定の圧力で噴射する噴射工程と、噴射したスラリーを特定の硬度を有する剛体と衝突させる、または噴射したスラリー同士を衝突させる衝突工程を備えている。なお、剛体としては、例えば、窒化ケイ素から構成される球体を挙げることができる。
【００４２】
噴射させる酸化セリウム粒子と水を含有するスラリーは、例えば上記（１）〜（３）で得られた酸化セリウム粒子に、好ましい量の水を添加することで調製することができる。また、必要に応じて、酸化セリウム粒子と水に、後述するｐＨ調整剤、分散剤等を添加して調製してもよい。あるいは、上記（１）〜（３）で酸化セリウム粉末を得る前に作製されたスラリーも、本発明のスラリーとして使用することもできる。
【００４３】
噴射衝突処理においては、衝突工程で、スラリーと剛体、またはスラリー同士を衝突させることで、噴射されたスラリーの運動エネルギーが熱エネルギーに変換され、発生した熱エネルギーによりスラリー中の酸化セリウム粒子が加熱される。
【００４４】
噴射衝突処理では、衝突後のスラリーを噴射工程に供給し、再度噴射工程および衝突工程を行うことが好ましい。この場合、噴射工程および衝突工程は、複数回にわたって繰り返す（パス）ことが好ましく、繰り返し回数は、１〜４０回（パス）が好ましく、１〜３０回（パス）であることがより好ましい。
【００４５】
噴射衝突処理装置としては、湿式ジェットミルが好適であり、例えば、スギノマシン社製スターバーストシリーズ等を用いることができる。
【００４６】
（分散媒体）
本発明の第１の態様および第２の態様の研磨剤は、こうして得られた所定の特性値を有する第１の態様の酸化セリウム粒子および第２の態様の酸化セリウム粒子を分散する媒体として、水を含有する。水については特に制限はないが、他の添加剤に対する影響、不純物の混入、ｐＨ等への影響を防止する観点から、純水、超純水、イオン交換水等が好ましい。水の含有量は、研磨剤全体に対して５０〜９９．９質量％の割合が好ましく、７０〜９９．９質量％がより好ましく、９０〜９９．９質量％が特に好ましい。そして、酸化セリウム粒子の含有割合は、研磨の効率と粒子の凝集防止の観点から、研磨剤の全体に対して０．１〜５０質量％とすることが好ましく、０．１〜３０質量％がより好ましく、０．１〜１０質量％がさらに好ましくい。
【００４７】
（ｐＨ）
本発明の第１の態様および第２の態様の研磨剤のｐＨは、３．５〜１１であることが好ましく、３．５〜１０の範囲がさらに好ましい。ｐＨが３以下の場合は研磨速度が著しく低下する。また、ｐＨが１１を超えると、砥粒である酸化セリウム粒子の分散安定性を維持することが難しい。研磨剤のｐＨが３．５〜１１の範囲では、酸化セリウム粒子の分散安定性が良好であり、かつ高い研磨速度が得られる。
【００４８】
本発明の第１の態様および第２の態様の研磨剤は、ｐＨを前記した所定の範囲に調整するためのｐＨ調整剤として、種々の無機酸または無機酸塩を含有してもよい。無機酸または無機酸塩としては、特に制限するものではないが、例えば硝酸、硫酸、塩酸、リン酸、ホウ酸、炭酸およびそれらのアンモニウム塩、またはカリウム塩等を用いることができる。
【００４９】
また、本発明の第１の態様および第２の態様の研磨剤は、ｐＨ調整剤として、種々の塩基性化合物を含有してもよい。塩基性化合物は水溶性であることが好ましいが、特に限定されない。例えば、アンモニア、水酸化カリウム、およびテトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）やテトラエチルアンモニウムヒドロキシド等の４級アンモニウムヒドロキシド等を用いることができる。
【００５０】
本発明の第１の態様および第２の態様の研磨剤には、上記成分以外の他の成分を含有させることができる。他の成分としては、分散剤等を挙げることができる。分散剤とは、酸化セリウム粒子を純水等の分散媒中に安定的に分散させるために含有させるものであり、陰イオン性、陽イオン性、ノニオン性、両性の界面活性剤を使用することができる。本発明の第１の態様および第２の態様の研磨剤は、これら成分の１種以上を含有することができる。
【００５１】
（研磨剤の調製）
本発明の第１の態様および第２の態様の研磨剤を調製するには、前記（ｉ）加熱処理または（ｉｉ）噴射衝突処理が加えられ、前記した所定の特性値を有するように調整された酸化セリウム粒子または酸化セリウム粒子を含むスラリーに、分散媒体としての水を添加する。水の含有量は、研磨剤全体に対して５０〜９９．９質量％の割合が好ましく、８０〜９９．９質量％がさらに好ましい。酸化セリウム粒子の含有割合は、研磨の効率と粒子の凝集防止の観点から、研磨剤の全体に対して０．１〜５質量％とすることが好ましく、０．１５〜３質量％がより好ましい。
所定の特性値を有する酸化セリウム粒子を得るために、酸化セリウム粒子を含むスラリーを加熱処理した場合には、加熱処理後のスラリー中の水の含有量が前記した好ましい範囲内であれば、当該スラリーをそのまま研磨剤として用いることができる。また、スラリーに対し加熱処理を行った後必要に応じて水を添加することで、研磨剤中の水の含有量を上記した好ましい量としてもよい。
【００５２】
酸化セリウム粒子の分散性を向上させるために、上記で得られた研磨剤を、ホモジナイザーを用いて分散処理することが好ましい。ホモジナイザーによる分散処理後、さらに分散性を上げるために、湿式ジェットミルにより処理を行うこともできる。
【００５３】
＜研磨方法および研磨装置＞
本発明の第１の態様および第２の態様の研磨剤を用いて、半導体デバイスの酸化ケイ素、炭素を含む酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化窒化ケイ素、炭化ケイ素、アモルファスシリコン、ポリシリコン等の膜を含む被研磨面を研磨する場合には、研磨剤を研磨パッドに供給しながら、前記被研磨面と研磨パッドとを接触させて、両者間の相対運動により研磨を行う方法が好ましい。
【００５４】
上記研磨方法において、研磨装置としては公知の研磨装置を使用することができる。図２は、本発明の研磨方法に使用可能な研磨装置の一例を示す図である。
この研磨装置２０は、半導体デバイス２１を保持する研磨ヘッド２２と、研磨定盤２３と、研磨定盤２３の表面に貼り付けられた研磨パッド２４と、研磨パッド２４に研磨剤２５を供給する研磨剤供給配管２６とを備えている。研磨剤供給配管２６から研磨剤２５を供給しながら、研磨ヘッド２２に保持された半導体デバイス２１の被研磨面を研磨パッド２４に接触させ、研磨ヘッド２２と研磨定盤２３とを相対的に回転運動させて研磨を行うように構成されている。なお、本発明に使用される研磨装置はこのような構造のものに限定されない。
【００５５】
研磨ヘッド２２は、回転運動だけでなく直線運動をしてもよい。また、研磨定盤２３および研磨パッド２４は、半導体デバイス２１と同程度またはそれ以下の大きさであってもよい。その場合は、研磨ヘッド２２と研磨定盤２３とを相対的に移動させることにより、半導体デバイス２１の被研磨面の全面を研磨できるようにすることが好ましい。さらに、研磨定盤２３および研磨パッド２４は回転運動を行うものでなくてもよく、例えばベルト式で一方向に移動するものであってもよい。
【００５６】
このような研磨装置２０の研磨条件には特に制限はないが、研磨ヘッド２２に荷重をかけて研磨パッド２４に押し付けることでより研磨圧力を高め、研磨速度を向上させることができる。研磨圧力は０．５〜５０ｋＰａ程度が好ましく、研磨速度における半導体デバイス２１の被研磨面内の均一性、平坦性、スクラッチなどの研磨欠陥防止の観点から、３〜４０ｋＰａ程度がより好ましい。研磨定盤２３および研磨ヘッド２２の回転数は、５０〜５００ｒｐｍ程度が好ましいがこれに限定されない。また、研磨剤２５供給量については、研磨剤の組成や上記各研磨条件等により適宜調整される。
【００５７】
研磨パッド２４としては、不織布、発泡ポリウレタン、多孔質樹脂、非多孔質樹脂などからなるものを使用することができる。また、研磨パッド２４への研磨剤２５の供給を促進し、あるいは研磨パッド２４に研磨剤２５が一定量溜まるようにするために、研磨パッド２４の表面に格子状、同心円状、らせん状などの溝加工が施されていてもよい。また、必要に応じて、パッドコンディショナーを研磨パッド２４の表面に接触させて、研磨パッド２４表面のコンディショニングを行いながら研磨してもよい。
【００５８】
本発明の研磨方法によれば、半導体デバイスの製造における層間絶縁膜の平坦化やＳＴＩ用絶縁膜の平坦化等のＣＭＰ処理において、酸化ケイ素からなる被研磨面を高い研磨速度で研磨することができる。また、被研磨面への研磨キズの発生を抑制し、高い歩留まりで半導体デバイスを得ることができる。
【実施例】
【００５９】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明は以下の記載に限定されるものではない。例１〜５および例１０は本発明の実施例であり、例６〜９は比較例である。
以下の例において、「％」は、特に断らない限り質量％を意味する。また、砥粒濃度、酸化セリウム粒子の平均一次粒子径（Ｄ）、平均二次粒子径（Ｄ´）、結晶子径（ＸＳ）、ＩＲスペクトルにおける吸収ピークの吸光度比（Ｉ／Ｉ´）、格子定数ａおよび格子定数の理論値からのずれ値Ｂ（％）は、それぞれ下記の方法により測定した。
【００６０】
（砥粒濃度）
砥粒濃度は、水分計（島津製作所製、商品名：ＭＯＣ−１２０Ｈ）を使用して測定した。
【００６１】
（平均一次粒子径）
酸化セリウム粒子の平均一次粒子径Ｄは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（日立ハイテクノロジーズ社製、装置名：Ｓ−４８００）により得られた酸化セリウム粒子の画像を、画像解析ソフト（マウンテック社製、商品名：Ｍａｃ−Ｖｉｅｗ  ｖｅｒ．３．５）を用い解析して求めた。粒子の画像を円と近似して解析を行い、画像内の粒子５０個の粒子径を測定し、個数平均により得られた値を平均一次粒子径Ｄとした。
【００６２】
（平均二次粒子径）
平均二次粒子径Ｄ´は、レーザ散乱・回折装置（堀場製作所製、商品名：ＬＡ−９２０）を使用して測定した。
【００６３】
（結晶子径）
結晶子径ＸＳは、Ｘ線回折装置（リガク社製、装置名：ＴＴＲ−ＩＩＩ）によりＸ線回折スペクトルを測定し、得られた（１１１）面の半値幅から、下記の式より算出した。
結晶子径ＸＳ（ｎｍ）＝（Scherrer定数×Ｘ線波長（ｍ））／（半値幅（２θ）×ｃｏｓ回折角）／１０
【００６４】
（吸光度（Ｉ，Ｉ´）および吸光度比（Ｉ／Ｉ´））
ＩＲ測定装置（サーモフィッシャーサイエンティフィック社製、装置名：Ｎｉｃｏｌｅｔ６７００）を使用し、測定分解能を４ｃｍ−１に設定し拡散反射法により測定した。検出器にＭＣＴ−Ａ（メッシュＡにより減光）を用い、バックグラウンド測定にＡｌミラーを使用した。得られたプロファイルの３９００ｃｍ−１の吸光度をベースとしたときの３５６６ｃｍ−１の吸光度の値をＩ、３６９５ｃｍ−１の吸光度の値をＩ´とした。そして、吸収ピークの吸光度比（Ｉ／Ｉ´）を算出した。
【００６５】
（格子定数）
粉末Ｘ線回折装置（リガク社製、装置名：ＳｍａｒｔＬａｂ）を使用し、５°／ｍｉｎの速度で１０°から９０°までＸ線の入射角度を変えて、Ｘ線回折スペクトルを測定した。フィラメントにはタングステンを用い、Ｘ線はＣｕのＫα（λ＝１.５４０５６Ａ（オングストローム））を用いた。格子定数ａは、酸化セリウム（２００）面に帰属される２θを用い、下記の式を用いて求めた。なお、前記したように、ｎは回折数を表している。
ａ＝ｎλ／２ｓｉｎθ
【００６６】
また、理論的に求められる格子定数ａ´は、格子定数が保障された標準相の試料の回折ピークのデータから求められた値を、理論値として用いた。回折ピークのデータは、Ｒｉｇａｋｕ社製の総合粉末Ｘ線解析ソフトウェアＰＤＸＬ２．０のデータベース番号０１−０７８−５３２８を用いた。そして、前記で求められた格子定数ａと格子定数の理論値ａ´を用い、以下の式で格子定数の理論値からのずれ値Ｂ（％）を算出した。
Ｂ（％）＝（１−ａ／ａ´）×１００
【００６７】
また、例１〜１０の研磨剤の調製において、ホモジナイザーは、ＮＩＨＯＮＳＥＩＫＩ  ＫＡＩＳＨＡ社製のＵＳ−６００ＴＣＶＰ（装置名）を使用し、湿式ジェットミルはスギノマシン社製のスターバーストミニ（装置名）を使用した。
【００６８】
例１
砥粒原料であるコロイダルセリア（ローディア社製、商品名：ＨＣ６０、砥粒である酸化セリウム濃度：３０％、平均一次粒子径：８５ｎｍ、）５００ｇを、７０℃の恒温槽中で３日間乾燥した。得られた乾燥体を乳鉢で粉末状に粉砕した後、るつぼに入れ、焼成炉により６９０℃で５時間加熱処理を行った。次いで、加熱処理後の粉体を乳鉢で粗く解砕した後、粉体５０ｇに対して純水９４８．５ｇと１％の硝酸溶液１．５ｇを加え、全量で１０００ｇになるように調整した。そして、得られたスラリーをホモジナイザーで分散処理した後、さらに分散性を上げるために、湿式ジェットミルを使用し、圧力を２００ＭＰａに設定して二次粒子径のＤ５０が１００ｎｍになるまで処理を行った。こうして得られたスラリー（１）の２５０ｇに純水４７５０ｇを加えて混合し、研磨剤（１）とした。得られた研磨剤（１）の平均二次粒子径Ｄ´を上記の方法で測定した。
【００６９】
また、前記スラリー（１）を７０℃で３日間再乾燥して、砥粒である酸化セリウム粒子を得た。こうして得られた酸化セリウム粒子の平均一次粒子径Ｄ、結晶子径ＸＳ、ＩＲにおける吸収ピークの吸光度（Ｉ，Ｉ´）、および格子定数ａと格子定数の理論値からのずれ値Ｂ（％）を、それぞれ上記方法で測定した。平均一次粒子径Ｄ、結晶子径ＸＳおよびＩＲにおける吸収ピークの吸光度（Ｉ，Ｉ´）の測定結果を表１に示す。また、格子定数ａおよび前記平均二次粒子径Ｄ´の測定結果を表２に示す。
【００７０】
例２
コロイダルセリア（ローディア社製、商品名：ＨＣ４２、砥粒濃度：３０％、平均一次粒子径：５５ｎｍ、）５００ｇを、７０℃の恒温槽中で３日間乾燥した。得られた乾燥体を乳鉢で粉末状に粉砕した後、るつぼに入れ、焼成炉により６９０℃で５時間加熱処理を行った。次いで、加熱処理後の粉体を乳鉢で粗く解砕した後、粉体５０ｇに対して純水９４８．５ｇと１％の硝酸溶液１．５ｇを加え、全量で１０００ｇになるように調整した。そして、得られたスラリーをホモジナイザーで分散処理した後、湿式ジェットミルを使用し、圧力を２００ＭＰａに設定して、二次粒子径のＤ５０が９０ｎｍになるまで処理を行った。こうして得られたスラリー（２）の２５０ｇに純水４７５０ｇを加えて混合し、研磨剤（２）とした。
【００７１】
また、前記スラリー（２）を７０℃で３日間再乾燥して酸化セリウム粒子を得た。こうして得られた酸化セリウム粒子の平均一次粒子径Ｄ、結晶子径ＸＳおよびＩＲにおける吸収ピークの吸光度（Ｉ，Ｉ´）を、それぞれ上記方法で測定した。これらの測定結果を表１に示す。
【００７２】
例３
コロイダルセリア（ローディア社製、商品名：ＨＣ３０、砥粒濃度：３０％、平均一次粒子径：４２ｎｍ、）５００ｇを、７０℃の恒温槽中で３日間乾燥した。得られた乾燥体を乳鉢で粉末状に粉砕した後、るつぼに入れ、焼成炉により６９０℃で５時間加熱処理を行った。次いで、加熱処理後の粉体を乳鉢で粗く解砕した後、粉体５０ｇに対して純水９４８．５ｇと１％の硝酸溶液１．５ｇを加え、全量で１０００ｇになるように調整した。そして、得られたスラリーをホモジナイザーで分散処理した後、湿式ジェットミルを使用し、圧力を２００ＭＰａに設定して、二次粒子径のＤ５０が８０ｎｍになるまで処理を行った。こうして得られたスラリー（３）の２５０ｇに純水４７５０ｇを加えて混合し、研磨剤（３）とした。
【００７３】
また、前記スラリー（３）を７０℃で３日間再乾燥して酸化セリウム粒子を得た。得られた酸化セリウム粒子の平均一次粒子径Ｄ、結晶子径ＸＳおよびＩＲにおける吸収ピークの吸光度（Ｉ，Ｉ´）を、それぞれ上記方法で測定した。これらの測定結果を表１に示す。
【００７４】
例４
コロイダルセリア（ローディア社製、商品名：ＨＣ６０）５００ｇに対して、湿式ジェットミルを使用し、圧力を２００ＭＰａに設定して噴射衝突処理を１回行った。次いで、こうして得られたスラリー（４）の４１．６ｇに純水４９５８．４ｇを加えて混合し、研磨剤（４）とした。
【００７５】
また、前記スラリー（４）を７０℃で３日間再乾燥して酸化セリウム粒子を得た。得られた酸化セリウム粒子の平均一次粒子径Ｄ、結晶子径ＸＳおよびＩＲにおける吸収ピークの吸光度（Ｉ，Ｉ´）を、それぞれ上記方法で測定した。これらの測定結果を表１に示す。
【００７６】
例５
コロイダルセリア（ローディア社製、商品名：ＨＣ６０）５００ｇに対して、湿式ジェットミルを使用し、圧力を２００ＭＰａに設定して噴射衝突処理を１０回行った。こうして得られたスラリー（５）の４１．６ｇに純水４９５８．４ｇを加えて混合し、研磨剤（５）とした。得られた研磨剤（５）の平均二次粒子径Ｄ´を上記の方法で測定した。
【００７７】
また、前記スラリー（５）を７０℃で３日間再乾燥して酸化セリウム粒子を得た。得られた酸化セリウム粒子の平均一次粒子径Ｄ、結晶子径ＸＳ、ＩＲにおける吸収ピークの吸光度（Ｉ，Ｉ´）、および格子定数ａと格子定数の理論値からのずれ値Ｂ（％）を、それぞれ上記方法で測定した。平均一次粒子径Ｄ、結晶子径ＸＳおよびＩＲにおける吸収ピークの吸光度（Ｉ，Ｉ´）の測定結果を表１に示す。また、格子定数ａおよび前記平均二次粒子径Ｄ´の測定結果を表２に示す。
【００７８】
例６
コロイダルセリア（ローディア社製、商品名：ＨＣ６０）４１．６ｇに純水４９５８．４ｇを加えて混合し、研磨剤（６）とした。ここで、コロイダルセリアの平均二次粒子径Ｄ´を上記の方法で測定した。次いで、上記コロイダルセリアを７０℃で３日間乾燥して酸化セリウム粒子を得た後、得られた酸化セリウム粒子の平均一次粒子径Ｄ、結晶子径ＸＳ、ＩＲにおける吸収ピークの吸光度（Ｉ，Ｉ´）、および格子定数ａと格子定数の理論値からのずれ値Ｂ（％）を、それぞれ上記方法で測定した。平均一次粒子径Ｄ、結晶子径ＸＳおよびＩＲにおける吸収ピークの吸光度（Ｉ，Ｉ´）の測定結果を表１に示す。また、格子定数ａおよび前記平均二次粒子径Ｄ´の測定結果を表２に示す。
【００７９】
例７
コロイダルセリア（ローディア社製、商品名：ＨＣ４２）４１．６ｇに純水４９５８．４ｇを加えて混合し、研磨剤（７）とした。また、上記コロイダルセリアを７０℃で３日間乾燥して酸化セリウム粒子を得た後、得られた酸化セリウム粒子の平均一次粒子径Ｄ、結晶子径ＸＳおよびＩＲにおける吸収ピークの吸光度（Ｉ，Ｉ´）を、それぞれ上記方法で測定した。これらの測定結果を表１に示す。
【００８０】
例８
コロイダルセリア（ローディア社製、商品名：ＨＣ３０）４１．６ｇに純水４９５８．４ｇを加えて混合し、研磨剤（８）とした。また、上記コロイダルセリアを７０℃で３日間乾燥して酸化セリウム粒子を得た後、得られた酸化セリウム粒子の平均一次粒子径Ｄ、結晶子径ＸＳおよびＩＲにおける吸収ピークの吸光度（Ｉ，Ｉ´）を、それぞれ上記方法で測定した。これらの測定結果を表１に示す。
【００８１】
例９
炭酸セリウム１００ｇに水４００ｇを加えたものに、直径１ｍｍのジルコニアボール７５ｇを加えて１５時間粉砕した後、得られたスラリーを７０℃の恒温槽中で３日間乾燥した。得られた乾燥体を乳鉢で粉末状に粉砕した後、るつぼに入れ、焼成炉により３００℃で５時間加熱処理を行った。
【００８２】
次いで、加熱処理後の粉体を乳鉢で粗く解砕した後、粉体５０ｇに対して純水９４８．５ｇと１％の硝酸溶液１０ｇを加え、全量で１０００ｇになるように調整した。そして、得られたスラリーをホモジナイザーで分散処理した後、さらに分散性を上げるために、湿式ジェットミルを使用し、圧力を２００ＭＰａに設定して二次粒子径のＤ５０が１８０ｎｍになるまで処理を行った。次いで、得られたスラリー（９）の２５０ｇに純水４７５０ｇを加えて混合し、研磨剤（９）とした。こうして得られた研磨剤（９）の平均二次粒子径Ｄ´を上記の方法で測定した。また、研磨剤（９）を７０℃で３日間乾燥して酸化セリウム粒子を得た後、格子定数ａと格子定数の理論値からのずれ値Ｂ（％）を上記方法で測定した。格子定数ａおよび前記平均二次粒子径Ｄ´の測定結果を表２に示す。
【００８３】
例１０
炭酸セリウム１００ｇに水４００ｇを加えたものに、直径１ｍｍのジルコニアボール７５ｇを加えて１５時間粉砕した後、得られたスラリーを７０℃の恒温槽中で３日間乾燥した。得られた乾燥体を乳鉢で粉末状に粉砕した後、るつぼに入れ、焼成炉により６９０℃で５時間加熱処理を行った。
【００８４】
次いで、加熱処理後の粉体を乳鉢で粗く解砕した後、粉体５０ｇに対して純水９４８．５ｇと１％の硝酸溶液１．７９ｇを加え、全量で１０００ｇになるように調整した。そして、得られたスラリーをホモジナイザーで分散処理した後、さらに分散性を上げるために、湿式ジェットミルを使用し、圧力を２００ＭＰａに設定して二次粒子径のＤ５０が１８０ｎｍになるまで処理を行った。次いで、得られたスラリー（１０）の２５０ｇに純水４７５０ｇを加えて混合し、研磨剤（１０）とした。こうして得られた研磨剤（１０）の平均二次粒子径Ｄ´を上記の方法で測定した。また、研磨剤（１０）を７０℃で３日間乾燥して酸化セリウム粒子を得た後、格子定数ａと格子定数の理論値からのずれ値Ｂ（％）を上記方法で測定した。格子定数ａおよび前記平均二次粒子径Ｄ´の測定結果を表２に示す。
【００８５】
【表１】
2015143332.tif 000003
【００８６】
【表２】
2015143332.tif 000004
【００８７】
次に、例１〜１０で得られた研磨剤（１）〜（１０）の研磨特性を、以下に示す方法で評価した。
【００８８】
（研磨特性の評価）
研磨特性を評価するために、研磨速度を測定する実験を行った。
＜被研磨物＞
パターン化された被研磨物として、ＳＴＩパターンウェハ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ＳＥＭＡＴＥＣＨ社製、商品名：８６４ＣＭＰ０００）を用いた。ウェハサイズは８インチであり、ウェハには、ＳＴＩのパターンを模した、パターン幅が０．５μｍ以上５００μｍ以下、パターン密度が１０％以上９０％以下の複数のストライプパターンが、パターン間隔１００μｍで形成されている。このＳＴＩパターンウェハにおいて、アクティブ領域上にマスクとして形成されたＳｉＮ膜の膜厚は９０ｎｍ、トレンチの深さは３５０ｎｍである。ウェハ全面は、テトラエトキシシランを原料にしてプラズマＣＶＤで成膜された、膜厚が５００ｎｍの二酸化ケイ素膜で覆われている。
【００８９】
＜研磨機および研磨条件＞
研磨機としては、全自動ＣＭＰ装置（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社製、装置名：Ｍｉｒｒａ）を使用した。研磨パッドとしては、２層パッド（Ｒｏｄｅｌ社製、商品名：ＩＣ−１４００のＫ−ｇｒｏｏｖｅ）を使用し、ダイヤモンドディスク（３Ｍ社製、商品名：Ａ１６５）を用いてコンディショニングを行った。そして、研磨剤の供給速度を２００ｃｍ３／分、研磨定盤の回転数を７７ｒｐｍ、研磨圧を３ｐｓｉとして、２分間研磨を行った。
【００９０】
研磨速度の測定は、光学式膜厚計（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製、装置名：ＵＶ−１２８０ＳＥ）を使用して、上記被研磨物であるＳＴＩパターンウェハの下記部分の膜厚を測定することにより行った。すなわち、前記したＳＴＩパターンウェハにおいて、幅５０μｍのトレンチ領域と幅５０μｍのアクティブ領域（素子領域）からなるパターン形成部の、アクティブ領域（素子領域）の二酸化ケイ素膜の研磨前後の膜厚から、以下の式により研磨速度を算出した。
研磨速度Ｖ１（ｎｍ／分）＝（研磨前の膜厚（ｎｍ）−２分研磨後の膜厚（ｎｍ））／２分
【００９１】
次に、例１〜８の研磨剤（１）〜（８）で得られた研磨速度Ｖ１を、それぞれの研磨剤に含有された酸化セリウム粒子の１個当たりの表面積で除することで、酸化セリウム粒子の単位表面積当たりの研磨速度Ｖ２を算出した。なお、酸化セリウム粒子の１個当たりの表面積は、以下の式により求めたものである。
酸化セリウム粒子の表面積＝４π×（酸化セリウム粒子の平均一次粒子径（Ｄ）／２）２
さらに、前記で求めた吸収ピークの吸光度比（Ｉ／Ｉ´）を結晶子径ＸＳで割り、結晶子径当たりの吸光度比（Ｉ／Ｉ´）／ＸＳを算出した。
前記した単位表面積当たりの研磨速度Ｖ２を、結晶子径当たりの強度比（Ｉ／Ｉ´）／ＸＳとともに表３に示す。
【００９２】
【表３】
2015143332.tif 000005
【００９３】
表３の結果から、例１〜５の研磨剤（１）〜（５）を使用した場合には、結晶子径当たりの吸光度比（Ｉ／Ｉ´）／ＸＳが０．０８以下となり、この値が０．０８より大きくなる例６〜８の研磨剤（６）〜（８）を使用した場合に比べて、単位表面積当たりの研磨速度Ｖ２が向上していることがわかった。
【００９４】
また、例１、例５〜６および例９〜１０の研磨剤（１）、（５）、（６）、（９）および（１０）を使用して得られた研磨速度Ｖ１を、各研磨剤中の酸化セリウム粒子について前記で求めた格子定数の理論値からのずれ値Ｂ（％）とともに表４に示す。
【００９５】
【表４】
2015143332.tif 000006
【００９６】
表４の結果から、例１、５および１０の研磨剤（１）、（５）および（１０）を使用した場合には、格子定数の理論値からのずれ値Ｂが−０．１６％以上となり、このずれ値Ｂが−０．１６％より小さくなる例６、９の研磨剤（６）、（９）を使用した場合に比べて、研磨速度Ｖ１が向上していることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明によれば、酸化ケイ素、炭素を含む酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化窒化ケイ素、炭化ケイ素、アモルファスシリコン、ポリシリコン等の膜を含む被研磨面への研磨キズの発生を抑制し、高い研磨速度で研磨することができる。したがって、例えば、ＳＴＩ用絶縁膜の平坦化を、研磨キズの発生を抑制しつつ高速で行うことができ、半導体デバイスの製造効率を高めることができる。
【符号の説明】
【００９８】
１…シリコン基板、２…窒化ケイ素膜、３…トレンチ、４…酸化ケイ素膜、２０…研磨装置、２１…半導体デバイス、２２…研磨ヘッド、２３…研磨定盤、２４…研磨パッド、２５…研磨剤、２６…研磨剤供給配管。
【図１】
2015143332.tif 000007
【図２】
2015143332.tif 000008