(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥粒と、ヒドロキシ酸と、ポリオールと、カチオン性化合物と、液状媒体と、を含有し、
前記砥粒のゼータ電位が正であり、
前記カチオン性化合物の重量平均分子量が１０００未満である、研磨液。
【請求項２】
前記ポリオールがポリエーテルポリオールを含む、請求項１に記載の研磨液。
【請求項３】
前記ポリエーテルポリオールがポリオキシアルキレン構造を有する、請求項２に記載の研磨液。
【請求項４】
前記ポリオールが、芳香族基を有しないポリオールを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の研磨液。
【請求項５】
前記ヒドロキシ酸が飽和モノカルボン酸を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の研磨液。
【請求項６】
前記ヒドロキシ酸の水酸基価が１５００以下である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の研磨液。
【請求項７】
前記砥粒が、セリア、シリカ、アルミナ、ジルコニア、イットリア及び４価金属元素の水酸化物からなる群より選択される少なくとも一種を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の研磨液。
【請求項８】
前記ポリオールの含有量が０．０５〜５．０質量％である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の研磨液。
【請求項９】
前記ヒドロキシ酸の含有量が０．０１〜１．０質量％である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の研磨液。
【請求項１０】
前記カチオン性化合物の含有量が０．００１〜０．１質量％である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の研磨液。
【請求項１１】
酸化珪素を含む被研磨面を研磨するために使用される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の研磨液。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の研磨液の構成成分が第１の液と第２の液とに分けて保存され、前記第１の液が、前記砥粒と、液状媒体と、を含み、前記第２の液が、前記ヒドロキシ酸と、前記ポリオールと、前記カチオン性化合物と、液状媒体と、を含む、研磨液セット。
【請求項１３】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の研磨液を用いて被研磨面を研磨する工程を備える、研磨方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載の研磨液セットにおける前記第１の液と前記第２の液とを混合して得られる研磨液を用いて被研磨面を研磨する工程を備える、研磨方法。
【請求項１５】
絶縁材料及び窒化珪素を有する基体の研磨方法であって、
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の研磨液を用いて前記絶縁材料を前記窒化珪素に対して選択的に研磨する工程を備える、研磨方法。
【請求項１６】
絶縁材料及び窒化珪素を有する基体の研磨方法であって、
請求項１２に記載の研磨液セットにおける前記第１の液と前記第２の液とを混合して得られる研磨液を用いて前記絶縁材料を前記窒化珪素に対して選択的に研磨する工程を備える、研磨方法。
【請求項１７】
絶縁材料及びポリシリコンを有する基体の研磨方法であって、
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の研磨液を用いて前記絶縁材料を前記ポリシリコンに対して選択的に研磨する工程を備える、研磨方法。
【請求項１８】
絶縁材料及びポリシリコンを有する基体の研磨方法であって、
請求項１２に記載の研磨液セットにおける前記第１の液と前記第２の液とを混合して得られる研磨液を用いて前記絶縁材料を前記ポリシリコンに対して選択的に研磨する工程を備える、研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨液、研磨液セット及び研磨方法に関する。特に、本発明は、半導体素子の製造技術である基体表面の平坦化工程において用いることが可能な研磨液、研磨液セット及び研磨方法に関する。更に詳しくは、本発明は、シャロートレンチ分離（シャロー・トレンチ・アイソレーション。以下「ＳＴＩ」という。）絶縁材料、プリメタル絶縁材料、層間絶縁材料等の平坦化工程において用いることが可能な研磨液、研磨液セット及び研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体素子の製造工程では、高密度化及び微細化のための加工技術の重要性がますます高まっている。加工技術の一つであるＣＭＰ（ケミカル・メカニカル・ポリッシング：化学機械研磨）技術は、半導体素子の製造工程において、ＳＴＩの形成、プリメタル絶縁材料又は層間絶縁材料の平坦化、プラグ又は埋め込み金属配線の形成等に必須の技術となっている。【０００３】
最も多用されている研磨液としては、例えば、砥粒として、ヒュームドシリカ、コロイダルシリカ等のシリカ（酸化珪素）粒子を含むシリカ系研磨液が挙げられる。シリカ系研磨液は、汎用性が高いことが特徴であり、砥粒含有量、ｐＨ、添加剤等を適切に選択することで、絶縁材料及び導電材料を問わず幅広い種類の材料を研磨できる。【０００４】
一方で、主に酸化珪素等の絶縁材料を対象とした研磨液として、セリウム化合物粒子を砥粒として含む研磨液の需要も拡大している。例えば、酸化セリウム（セリア）粒子を砥粒として含む酸化セリウム系研磨液は、シリカ系研磨液よりも低い砥粒含有量でも高速に酸化珪素を研磨できる（例えば、下記特許文献１及び２参照）。【０００５】
ところで、近年、半導体素子の製造工程では、更なる配線の微細化を達成することが求められており、研磨時に発生する研磨傷が問題となっている。すなわち、従来の酸化セリウム系研磨液を用いて研磨を行った際に微小な研磨傷が発生しても、この研磨傷の大きさが従来の配線幅より小さいものであれば問題にならなかったが、更なる配線の微細化を達成しようとする場合には、研磨傷が微小であっても問題となってしまう。【０００６】
この問題に対し、４価金属元素の水酸化物の粒子を用いた研磨液が検討されている（例えば、下記特許文献３〜５参照）。また、４価金属元素の水酸化物の粒子の製造方法についても検討されている（例えば、下記特許文献６及び７参照）。これらの技術は、４価金属元素の水酸化物の粒子が有する化学的作用を活かしつつ機械的作用を極力小さくすることによって、粒子による研磨傷を低減しようとするものである。【０００７】
また、ＳＴＩを形成するためのＣＭＰ工程等においては、凹凸パターンを有する基板の凸部上に配置されたストッパ（ストッパ材料を含む研磨停止層）と、凹凸パターンの凹部を埋めるように基板及びストッパの上に配置された絶縁材料（例えば酸化珪素）と、を有する積層体の研磨が行われる。このような研磨では、絶縁材料の研磨はストッパにより停止される。すなわち、ストッパが露出した段階で絶縁材料の研磨を停止させる。これは絶縁材料の研磨量（絶縁材料の除去量）を人為的に制御することが難しいためであり、ストッパが露出するまで絶縁材料を研磨することにより研磨の程度を制御している。この場合、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性（研磨速度比：絶縁材料の研磨速度／ストッパ材料の研磨速度）を高める必要がある。この課題に対し、下記特許文献８には、４価金属元素の水酸化物の粒子と、カチオン性の重合体及び多糖類の少なくとも一方とを含有する研磨液が開示されている。また、下記特許文献９には、４価金属元素の水酸化物の粒子と、ケン化度９５モル％以下のポリビニルアルコールとを含有する研磨液が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−１０６９９４号公報
【特許文献２】特開平０８−０２２９７０号公報
【特許文献３】国際公開第２００２／０６７３０９号
【特許文献４】国際公開第２０１２／０７０５４１号
【特許文献５】国際公開第２０１２／０７０５４２号
【特許文献６】特開２００６−２４９１２９号公報
【特許文献７】国際公開第２０１２／０７０５４４号
【特許文献８】国際公開第２００９／１３１１３３号
【特許文献９】国際公開第２０１０／１４３５７９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年、ＳＴＩを形成するためのＣＭＰ工程等においては、平坦性を向上させるため、及び、エロージョン（ストッパの過研磨）を抑制するため等の目的で、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性を更に高める必要がある。【００１０】
本発明は、前記課題を解決しようとするものであり、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性を向上させることが可能な研磨液、研磨液セット及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】
【００１１】
これに対し、本発明者は、正のゼータ電位を有する砥粒（陽イオン性砥粒）と、ヒドロキシ酸と、ポリオールと、重量平均分子量が１０００未満のカチオン性化合物とを併用すると、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性が従来に比して更に高まる効果が得られることを見出した。【００１２】
本発明に係る研磨液は、砥粒と、ヒドロキシ酸と、ポリオールと、カチオン性化合物と、液状媒体と、を含有し、前記砥粒のゼータ電位が正であり、前記カチオン性化合物の重量平均分子量が１０００未満である。【００１３】
本発明に係る研磨液によれば、絶縁材料を高い研磨速度で研磨できると共に、ストッパ材料の研磨速度を充分に抑制することができる。このような研磨液によれば、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性（絶縁材料の研磨速度／ストッパ材料の研磨速度）を向上させることができる。また、本発明に係る研磨液によれば、ＳＴＩ絶縁材料、プリメタル絶縁材料、層間絶縁材料等を平坦化するＣＭＰ技術において、これらの絶縁材料を高度に平坦化することもできる。【００１４】
ところで、一般的に、砥粒含有量が増加するに伴い研磨傷が発生しやすい傾向がある。一方、本発明に係る研磨液によれば、砥粒が少量であっても充分な研磨速度を得ることができるため、少量の砥粒を用いることにより、充分な研磨速度を達成しつつ絶縁材料を低研磨傷で研磨することもできる。【００１５】
また、従来の研磨液では、絶縁材料の研磨速度を高めつつストッパ材料の研磨速度を抑制するために、アニオン性ポリマ（ポリカルボン酸、ポリスルホン酸等）が使用される場合がある。しかしながら、従来の研磨液では、陽イオン性砥粒を用いた研磨液において前記アニオン性ポリマを使用した場合、砥粒の凝集が起きることによって、研磨傷の発生を抑制する効果、及び、絶縁材料の研磨速度を高める効果が得られなくなってしまう場合がある。一方、本発明に係る研磨液によれば、砥粒の凝集を抑制しつつ（分散安定性を保ちつつ）、絶縁材料を高い研磨速度で研磨できると共に、ストッパ材料の研磨速度を充分に抑制することができる。【００１６】
また、本発明者は、正のゼータ電位を有する砥粒と、ヒドロキシ酸と、ポリオールと、重量平均分子量が１０００未満のカチオン性化合物とを併用すると、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性が従来に比して更に高まる効果に加えて、凹凸を有する基板を平坦性良く研磨可能な効果が得られることを見出した。本発明に係る研磨液によれば、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性を向上させることができると共に、ストッパを用いた絶縁材料の研磨において凸部パターンにおけるストッパ材料の研磨速度を抑制することができる。【００１７】
前記ポリオールは、ポリエーテルポリオールを含むことが好ましい。前記ポリオールは、芳香族基を有しないポリポールを含むことが好ましい。【００１８】
前記ヒドロキシ酸は、飽和モノカルボン酸を含むことが好ましい。前記ヒドロキシ酸の水酸基価は、１５００以下であることが好ましい。【００１９】
前記砥粒は、セリア、シリカ、アルミナ、ジルコニア、イットリア及び４価金属元素の水酸化物からなる群より選択される少なくとも一種を含むことが好ましい。これにより、絶縁材料を更に高い研磨速度で研磨することができる。【００２０】
前記ポリオールの含有量は、０．０５〜５．０質量％であることが好ましい。これにより、被研磨面を保護しつつ、絶縁材料を適切な研磨速度で研磨しやすくなると共に、ストッパ材料の研磨速度を抑制しやすくなる。また、被研磨面における研磨傷の発生を更に抑制することができる。【００２１】
前記ヒドロキシ酸の含有量は、０．０１〜１．０質量％であることが好ましい。これにより、ストッパを保護しつつ、絶縁材料を適切な研磨速度で研磨しやすくなる。【００２２】
前記カチオン性化合物の含有量は、０．００１〜０．１質量％であることが好ましい。これにより、絶縁材料を適切な研磨速度で研磨でき、且つ、ストッパ材料（例えば、窒化珪素及びポリシリコン）の研磨速度を充分に抑制することができる。【００２３】
本発明の一側面は、酸化珪素を含む被研磨面の研磨への前記研磨液の使用に関する。すなわち、本発明に係る研磨液は、酸化珪素を含む被研磨面を研磨するために使用されることが好ましい。【００２４】
本発明に係る研磨液セットは、前記研磨液の構成成分が第１の液と第２の液とに分けて保存され、前記第１の液が、前記砥粒と、液状媒体と、を含み、前記第２の液が、前記ヒドロキシ酸と、前記ポリオールと、前記カチオン性化合物と、液状媒体と、を含む。本発明に係る研磨液セットによれば、本発明に係る研磨液と同様の前記効果を得ることができる。【００２５】
本発明に係る研磨方法は、前記研磨液を用いて被研磨面を研磨する工程を備えていてもよく、前記研磨液セットにおける前記第１の液と前記第２の液とを混合して得られる研磨液を用いて被研磨面を研磨する工程を備えていてもよい。これらの研磨方法によれば、前記研磨液又は前記研磨液セットを用いることにより、本発明に係る研磨液と同様の前記効果を得ることができる。【００２６】
本発明に係る研磨方法の一態様は、絶縁材料及び窒化珪素を有する基体の研磨方法であって、前記研磨液を用いて絶縁材料を窒化珪素に対して選択的に研磨する工程を備えていてもよく、前記研磨液セットにおける前記第１の液と前記第２の液とを混合して得られる研磨液を用いて絶縁材料を窒化珪素に対して選択的に研磨する工程を備えていてもよい。これらの研磨方法によれば、前記研磨液又は前記研磨液セットを用いることにより、絶縁材料を窒化珪素に対して選択的に研磨する場合において、本発明に係る研磨液と同様の前記効果を得ることができる。【００２７】
本発明に係る研磨方法の他の態様は、絶縁材料及びポリシリコンを有する基体の研磨方法であって、前記研磨液を用いて絶縁材料をポリシリコンに対して選択的に研磨する工程を備えていてもよく、前記研磨液セットにおける前記第１の液と前記第２の液とを混合して得られる研磨液を用いて絶縁材料をポリシリコンに対して選択的に研磨する工程を備えていてもよい。これらの研磨方法によれば、前記研磨液又は前記研磨液セットを用いることにより、絶縁材料をポリシリコンに対して選択的に研磨する場合において、本発明に係る研磨液と同様の前記効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、絶縁材料（例えば酸化珪素）を高い研磨速度で研磨できると共に、ストッパ材料（例えば、窒化珪素及びポリシリコン）の研磨速度を充分に抑制することが可能であり、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性を向上させることができる。また、本発明によれば、ストッパを用いた絶縁材料の研磨において凸部パターンにおけるストッパ材料の研磨速度を抑制することができる。【００２９】
本発明によれば、ストッパ材料として窒化珪素及びポリシリコンのいずれを用いた場合であっても、ストッパ上で研磨を充分に停止させることができる。特に、ストッパ材料として窒化珪素を用いた場合に、絶縁材料を高い研磨速度で研磨できると共に、窒化珪素の研磨速度を充分に抑制することができる。このような本発明によれば、ストッパ材料として窒化珪素を用いた絶縁材料の研磨において、ストッパが露出したときに、ストッパ、及び、凹部に埋め込まれた絶縁材料が過剰に研磨されてしまうことを抑制することができる。【００３０】
さらに、本発明によれば、ＳＴＩ絶縁材料、プリメタル絶縁材料、層間絶縁材料等を平坦化するＣＭＰ技術において、これらの絶縁材料を高度に平坦化することもできる。また、本発明によれば、充分な研磨速度を達成しつつ絶縁材料を低研磨傷で研磨することもできる。【００３１】
本発明によれば、基体表面の平坦化工程への研磨液又は研磨液セットの使用を提供することができる。本発明によれば、ＳＴＩ絶縁材料、プリメタル絶縁材料又は層間絶縁材料の平坦化工程への研磨液又は研磨液セットの使用を提供することができる。本発明によれば、絶縁材料をストッパ材料に対して選択的に研磨する研磨工程への研磨液又は研磨液セットの使用を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】添加剤を添加した際に砥粒が凝集する様子を示す模式図である。
【図２】添加剤を添加した際に砥粒が凝集する様子を示す模式図である。
【図３】実施例で用いたパターンウエハを示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施形態に係る研磨液、研磨液セット、及び、これらを用いた研磨方法について詳細に説明する。
【００３４】
＜定義＞
本明細書において、「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。本明細書に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階の数値範囲の上限値又は下限値は、他の段階の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。本明細書に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。「Ａ又はＢ」とは、Ａ及びＢのどちらか一方を含んでいればよく、両方とも含んでいてもよい。本明細書に例示する材料は、特に断らない限り、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。本明細書において、組成物中の各成分の含有量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。
【００３５】
本明細書において、「研磨液」（polishing  liquid、abrasive）とは、研磨時に被研磨面に触れる組成物として定義される。「研磨液」という語句自体は、研磨液に含有される成分を何ら限定しない。後述するように、本実施形態に係る研磨液は砥粒（abrasive  grain）を含有する。砥粒は、「研磨粒子」（abrasive  particle）ともいわれるが、本明細書では「砥粒」という。砥粒は、一般的には固体粒子であって、研磨時に、砥粒が有する機械的作用、及び、砥粒（主に砥粒の表面）の化学的作用によって、除去対象物が除去（remove）されると考えられるが、これに限定されない。
【００３６】
＜研磨液＞
本実施形態に係る研磨液は、例えばＣＭＰ用研磨液である。本実施形態に係る研磨液は、砥粒と、ヒドロキシ酸と、ポリオールと、カチオン性化合物と、液状媒体と、を含有し、前記砥粒のゼータ電位が正であり、前記カチオン性化合物の重量平均分子量（Ｍｗ）が１０００未満である。
【００３７】
以下、必須成分及び任意成分について説明する。
【００３８】
（砥粒）
本実施形態に係る研磨液は、陽イオン性砥粒として、研磨液中において正のゼータ電位を有する砥粒を含有する。砥粒は、絶縁材料を更に高い研磨速度で研磨する観点から、セリア、シリカ、アルミナ、ジルコニア、イットリア及び４価金属元素の水酸化物からなる群より選択される少なくとも一種を含むことが好ましく、４価金属元素の水酸化物を含むことがより好ましい。本明細書において、「４価金属元素の水酸化物」とは、４価の金属（Ｍ４＋）と、少なくとも１つの水酸化物イオン（ＯＨ−）とを含む化合物である。４価金属元素の水酸化物は、水酸化物イオン以外の陰イオン（例えば、硝酸イオンＮＯ３−及び硫酸イオンＳＯ４２−）を含んでいてもよい。例えば、４価金属元素の水酸化物は、４価金属元素に結合した陰イオン（例えば、硝酸イオンＮＯ３−及び硫酸イオンＳＯ４２−）を含んでいてもよい。
【００３９】
４価金属元素の水酸化物を含む砥粒は、シリカ、セリア等からなる砥粒と比較して、絶縁材料（例えば酸化珪素）との反応性が高く、絶縁材料を更に高い研磨速度で研磨することができる。砥粒は、一種を単独で又は二種以上を組み合わせて使用することができる。４価金属元素の水酸化物を含む砥粒以外の他の砥粒としては、例えば、シリカ、アルミナ、セリア等からなる砥粒が挙げられる。また、４価金属元素の水酸化物を含む砥粒として、４価金属元素の水酸化物を含む粒子と、セリアを含む粒子との複合粒子；４価金属元素の水酸化物とシリカとを含む複合粒子等を用いることもできる。
【００４０】
４価金属元素の水酸化物は、絶縁材料を更に高い研磨速度で研磨しつつ、被研磨面における研磨傷の発生が更に抑制される観点から、希土類金属元素の水酸化物及びジルコニウムの水酸化物からなる群より選択される少なくとも一種を含むことが好ましい。４価金属元素の水酸化物は、絶縁材料の研磨速度を更に向上させる観点から、希土類金属元素の水酸化物であることがより好ましい。４価をとり得る希土類金属元素としては、セリウム、プラセオジム、テルビウム等のランタノイドなどが挙げられ、中でも、絶縁材料の研磨速度に更に優れる観点から、ランタノイドが好ましく、セリウムがより好ましい。希土類金属元素の水酸化物とジルコニウムの水酸化物とを併用してもよく、希土類金属元素の水酸化物から二種以上を選択して使用することもできる。
【００４１】
砥粒が４価金属元素の水酸化物を含む場合、４価金属元素の水酸化物の含有量の下限は、絶縁材料の研磨速度を更に向上させる観点から、砥粒全体（研磨液に含まれる砥粒全体。以下同様）を基準として、３質量％以上が好ましく、５質量％以上がより好ましく、１０質量％以上が更に好ましく、１２質量％以上が特に好ましく、１５質量％以上が極めて好ましい。４価金属元素の水酸化物の含有量の上限は、絶縁材料の研磨速度を更に向上させる観点から、砥粒全体を基準として、５０質量％以下が好ましく、５０質量％未満がより好ましく、４０質量％以下が更に好ましく、３０質量％以下が特に好ましく、２０質量％以下が極めて好ましい。
【００４２】
砥粒がセリアを含む場合、セリアの含有量の下限は、絶縁材料の研磨速度を更に向上させる観点から、砥粒全体を基準として、５０質量％以上が好ましく、５０質量％を超えることがより好ましく、６０質量％以上が更に好ましく、７０質量％以上が特に好ましく、８０質量％以上が極めて好ましい。セリアの含有量の上限は、絶縁材料の研磨速度を更に向上させる観点から、砥粒全体を基準として、１００質量％以下が好ましく、１００質量％未満がより好ましく、９５質量％以下が更に好ましく、９０質量％以下が特に好ましく、８５質量％以下が極めて好ましい。絶縁材料の研磨速度を更に向上させる観点から、砥粒が、セリアを含む粒子と、４価金属元素の水酸化物を含む粒子と、を含むことが好ましい。
【００４３】
研磨液、又は、後述する研磨液セットにおけるスラリ中の砥粒の平均粒径の下限は、絶縁材料の研磨速度を更に向上させる観点から、２０ｎｍ以上が好ましく、３０ｎｍ以上がより好ましく、４０ｎｍ以上が更に好ましく、５０ｎｍ以上が特に好ましく、１００ｎｍ以上が極めて好ましく、１２０ｎｍ以上が非常に好ましく、１５０ｎｍ以上がより一層好ましい。砥粒の平均粒径の上限は、被研磨面に傷がつくことを更に抑制する観点から、１０００ｎｍ以下が好ましく、８００ｎｍ以下がより好ましく、６００ｎｍ以下が更に好ましく、５００ｎｍ以下が特に好ましく、４００ｎｍ以下が極めて好ましく、３００ｎｍ以下が非常に好ましく、２５０ｎｍ以下がより一層好ましく、２００ｎｍ以下が更に好ましい。前記観点から、砥粒の平均粒径は、２０〜１０００ｎｍであることがより好ましい。
【００４４】
砥粒の「平均粒径」とは、砥粒の平均二次粒径を意味する。砥粒の平均粒径は、例えば、研磨液、又は、後述する研磨液セットにおけるスラリについて、光回折散乱式粒度分布計（例えば、ベックマン・コールター株式会社製、商品名：Ｎ５、又は、マイクロトラック・ベル株式会社製の商品名：マイクロトラックＭＴ３３００ＥＸＩＩ）を用いて測定することができる。
【００４５】
研磨液中における砥粒のゼータ電位（表面電位）は、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性を向上させる観点から、正である（ゼータ電位が０ｍＶを超える）。砥粒のゼータ電位の下限は、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性を更に向上させる観点から、１０ｍＶ以上が好ましく、２０ｍＶ以上がより好ましく、２５ｍＶ以上が更に好ましく、３０ｍＶ以上が特に好ましく、４０ｍＶ以上が極めて好ましく、５０ｍＶ以上が非常に好ましい。砥粒のゼータ電位の上限は、特に限定されないが、２００ｍＶ以下が好ましい。前記観点から、砥粒のゼータ電位は、１０〜２００ｍＶがより好ましい。
【００４６】
砥粒のゼータ電位は、例えば、動的光散乱式ゼータ電位測定装置（例えば、ベックマン・コールター株式会社製、商品名：ＤｅｌｓａＮａｎｏ  Ｃ）を用いて測定することができる。砥粒のゼータ電位は、添加剤を用いて調整できる。例えば、セリアを含有する砥粒に水溶性高分子（ポリアクリル酸等）を接触させることにより、負のゼータ電位を有する砥粒を得ることができる。
【００４７】
４価金属元素の水酸化物の含有量を調整することにより、砥粒と被研磨面との化学的な相互作用が向上し、絶縁材料の研磨速度を更に向上させることができる。このことから、４価金属元素の水酸化物の含有量の下限は、研磨液の全質量を基準として、０．０１質量％以上が好ましく、０．０２質量％以上がより好ましく、０．０３質量％以上が更に好ましい。４価金属元素の水酸化物の含有量の上限は、砥粒の凝集を避けることが容易になると共に、砥粒と被研磨面との化学的な相互作用が良好となり、砥粒の特性を有効に活用できる観点から、研磨液の全質量を基準として、８質量％以下が好ましく、５質量％以下がより好ましく、３質量％以下が更に好ましく、１質量％以下が特に好ましく、０．８質量％以下が極めて好ましく、０．５質量％以下が非常に好ましく、０．３質量％以下がより一層好ましく、０．２質量％以下が更に好ましく、０．１質量％以下が特に好ましい。前記観点から、４価金属元素の水酸化物の含有量は、研磨液の全質量を基準として０．０１〜８質量％であることがより好ましい。
【００４８】
砥粒の含有量の下限は、絶縁材料の研磨速度を更に向上させる観点から、研磨液の全質量を基準として、０．００５質量％以上が好ましく、０．０１質量％以上がより好ましく、０．０２質量％以上が更に好ましく、０．０３質量％以上が特に好ましく、０．０４質量％以上が極めて好ましく、０．０５質量％以上が非常に好ましく、０．１質量％以上がより一層好ましく、０．１５質量％以上が更に好ましい。砥粒の含有量の上限は、研磨液の保存安定性を高くする観点から、研磨液の全質量を基準として、２０質量％以下が好ましく、１５質量％以下がより好ましく、１０質量％以下が更に好ましい。前記観点から、砥粒の含有量は、研磨液の全質量を基準として０．００５〜２０質量％であることがより好ましい。
【００４９】
また、砥粒の含有量を更に少なくすることにより、コスト及び研磨傷を更に低減できる点で好ましい。一般的に、砥粒の含有量が少なくなると、絶縁材料等の研磨速度も低下する傾向がある。一方、４価金属元素の水酸化物を含む砥粒は、少量でも所定の研磨速度を得ることができるため、研磨速度と、砥粒の含有量を少なくすることによる利点とのバランスをとりつつ、砥粒の含有量を更に低減することができる。このような観点から、砥粒の含有量の上限は、研磨液の全質量を基準として、５質量％以下が好ましく、４質量％以下がより好ましく、３質量％以下が更に好ましく、１質量％以下が特に好ましく、０．５質量％以下が極めて好ましく、０．３質量％以下が非常に好ましく、０．２質量％以下がより一層好ましい。
【００５０】
［吸光度］
砥粒は、４価金属元素の水酸化物を含み、且つ、下記条件（ａ）及び（ｂ）の少なくとも一方の条件を満たすことが好ましい。なお、砥粒の含有量を所定量に調整した「水分散液」とは、所定量の砥粒と水とを含む液を意味する。
（ａ）砥粒が、当該砥粒の含有量を１．０質量％に調整した水分散液において波長４００ｎｍの光に対して吸光度１．００以上を与える。
（ｂ）砥粒が、当該砥粒の含有量を０．００６５質量％に調整した水分散液において波長２９０ｎｍの光に対して吸光度１．０００以上を与える。
【００５１】
前記条件（ａ）に関して、砥粒の含有量を１．０質量％に調整した水分散液において波長４００ｎｍの光に対する吸光度１．００以上を与える砥粒を用いることにより、研磨速度を更に向上させることができる。この理由は必ずしも明らかではないが、本発明者は次のように考えている。すなわち、４価金属元素の水酸化物の製造条件等に応じて、４価の金属（Ｍ４＋）、１〜３個の水酸化物イオン（ＯＨ−）及び１〜３個の陰イオン（Ｘｃ−）からなるＭ（ＯＨ）ａＸｂ（式中、ａ＋ｂ×ｃ＝４である）を含む粒子が砥粒の一部として生成するものと考えられる（なお、このような粒子も「４価金属元素の水酸化物を含む砥粒」である）。Ｍ（ＯＨ）ａＸｂでは、電子吸引性の陰イオン（Ｘｃ−）が作用して水酸化物イオンの反応性が向上しており、Ｍ（ＯＨ）ａＸｂの存在量が増加するに伴い研磨速度が向上するものと考えられる。そして、Ｍ（ＯＨ）ａＸｂを含む粒子が波長４００ｎｍの光を吸光するため、Ｍ（ＯＨ）ａＸｂの存在量が増加して波長４００ｎｍの光に対する吸光度が高くなるに伴い、研磨速度が向上するものと考えられる。
【００５２】
４価金属元素の水酸化物を含む砥粒は、Ｍ（ＯＨ）ａＸｂだけでなく、Ｍ（ＯＨ）４、ＭＯ２等も含み得ると考えられる。陰イオン（Ｘｃ−）としては、例えば、ＮＯ３−及びＳＯ４２−が挙げられる。
【００５３】
なお、４価金属元素の水酸化物を含む砥粒がＭ（ＯＨ）ａＸｂを含むことは、砥粒を純水でよく洗浄した後に、ＦＴ−ＩＲ  ＡＴＲ法（Fourier  transform  Infra  Red  Spectrometer  Attenuated  Total  Reflection法、フーリエ変換赤外分光光度計全反射測定法）で、陰イオン（Ｘｃ−）に該当するピークを検出する方法により確認できる。ＸＰＳ法（X-ray  Photoelectron  Spectroscopy、Ｘ線光電子分光法）により、陰イオン（Ｘｃ−）の存在を確認することもできる。
【００５４】
ここで、Ｍ（ＯＨ）ａＸｂ（例えばＭ（ＯＨ）３Ｘ）の波長４００ｎｍの吸収ピークは、後述する波長２９０ｎｍの吸収ピークよりもはるかに小さいことが確認されている。これに対し、本発明者は、砥粒含有量が比較的多く、吸光度が大きく検出されやすい砥粒含有量１．０質量％の水分散液を用いて吸光度の大きさを検討した結果、当該水分散液において波長４００ｎｍの光に対する吸光度１．００以上を与える砥粒を用いる場合に、研磨速度の向上効果に優れることを見出した。
【００５５】
波長４００ｎｍの光に対する吸光度の下限は、更に優れた研磨速度で絶縁材料を研磨しやすくなる観点から、１．５０以上が好ましく、１．５５以上がより好ましく、１．６０以上が更に好ましい。
【００５６】
前記条件（ｂ）に関して、砥粒の含有量を０．００６５質量％に調整した水分散液において波長２９０ｎｍの光に対する吸光度１．０００以上を与える砥粒を用いることにより、研磨速度を更に向上させることができる。この理由は必ずしも明らかではないが、本発明者は次のように考えている。すなわち、４価金属元素の水酸化物の製造条件等に応じて生成するＭ（ＯＨ）ａＸｂ（例えばＭ（ＯＨ）３Ｘ）を含む粒子は、計算上、波長２９０ｎｍ付近に吸収のピークを有し、例えばＣｅ４＋（ＯＨ−）３ＮＯ３−からなる粒子は波長２９０ｎｍに吸収のピークを有する。そのため、Ｍ（ＯＨ）ａＸｂの存在量が増加して波長２９０ｎｍの光に対する吸光度が高くなるに伴い、研磨速度が向上するものと考えられる。
【００５７】
ここで、波長２９０ｎｍ付近の光に対する吸光度は、測定限界を超えるほど大きく検出される傾向がある。これに対し、本発明者は、砥粒の含有量が比較的少なく、吸光度が小さく検出されやすい砥粒含有量０．００６５質量％の水分散液を用いて吸光度の大きさを検討した結果、当該水分散液において波長２９０ｎｍの光に対する吸光度１．０００以上を与える砥粒を用いる場合に、研磨速度の向上効果に優れることを見出した。
【００５８】
波長２９０ｎｍの光に対する吸光度の下限は、更に優れた研磨速度で絶縁材料を研磨する観点から、１．０５０以上がより好ましく、１．１００以上が更に好ましく、１．１３０以上が特に好ましく、１．１５０以上が極めて好ましい。波長２９０ｎｍの光に対する吸光度の上限は、特に制限はないが、例えば１０．００以下が好ましい。
【００５９】
波長４００ｎｍの光に対する吸光度１．００以上を与える砥粒が、砥粒の含有量を０．００６５質量％に調整した水分散液において波長２９０ｎｍの光に対して吸光度１．０００以上を与える場合には、更に優れた研磨速度で絶縁材料を研磨することができる。
【００６０】
また、４価金属元素の水酸化物（例えばＭ（ＯＨ）ａＸｂ）は、波長４５０ｎｍ以上（特に波長４５０〜６００ｎｍ）の光を吸光しない傾向がある。したがって、不純物を含むことにより研磨に対して悪影響が生じることを抑制して更に優れた研磨速度で絶縁材料を研磨する観点から、砥粒は、当該砥粒の含有量を０．００６５質量％（６５ｐｐｍ）に調整した水分散液において波長４５０〜６００ｎｍの光に対して吸光度０．０１０以下を与えるものであることが好ましい。すなわち、砥粒の含有量を０．００６５質量％に調整した水分散液において波長４５０〜６００ｎｍの範囲における全ての光に対する吸光度が０．０１０を超えないことが好ましい。波長４５０〜６００ｎｍの光に対する吸光度の上限は、０．０１０未満がより好ましい。波長４５０〜６００ｎｍの光に対する吸光度の下限は、０が好ましい。
【００６１】
水分散液における吸光度は、例えば、株式会社日立製作所製の分光光度計（装置名：Ｕ３３１０）を用いて測定できる。具体的には例えば、砥粒の含有量を１．０質量％又は０．００６５質量％に調整した水分散液を測定サンプルとして調製する。この測定サンプルを１ｃｍ角のセルに約４ｍＬ入れ、装置内にセルを設置する。次に、波長２００〜６００ｎｍの範囲で吸光度測定を行い、得られたチャートから吸光度を判断する。
【００６２】
［光透過率］
本実施形態に係る研磨液は、可視光に対する透明度が高い（目視で透明又は透明に近い）ことが好ましい。具体的には、本実施形態に係る研磨液に含まれる砥粒は、当該砥粒の含有量を１．０質量％に調整した水分散液において波長５００ｎｍの光に対して光透過率５０％／ｃｍ以上を与えるものであることが好ましい。これにより、添加剤の添加に起因する研磨速度の低下を更に抑制することができるため、研磨速度を維持しつつ他の特性を得ることが容易になる。この観点から、前記光透過率の下限は、６０％／ｃｍ以上がより好ましく、７０％／ｃｍ以上が更に好ましく、８０％／ｃｍ以上が特に好ましく、９０％／ｃｍ以上が極めて好ましく、９２％／ｃｍ以上が非常に好ましい。光透過率の上限は１００％／ｃｍである。
【００６３】
このように砥粒の光透過率を調整することで研磨速度の低下を抑制することが可能な理由は詳しくはわかっていないが、本発明者は以下のように考えている。４価金属元素（セリウム等）の水酸化物を含む砥粒では、機械的作用よりも化学的作用の方が支配的になると考えられる。そのため、砥粒の大きさよりも砥粒の数の方が、より研磨速度に寄与すると考えられる。
【００６４】
砥粒の含有量が１．０質量％である水分散液において光透過率が低い場合、その水分散液に存在する砥粒は、粒径の大きい粒子（以下「粗大粒子」という。）が相対的に多く存在すると考えられる。このような砥粒を含む研磨液に添加剤（例えばポリビニルアルコール（ＰＶＡ））を添加すると、図１に示すように、粗大粒子を核として他の粒子が凝集する。その結果として、単位面積当たりの被研磨面に作用する砥粒数（有効砥粒数）が減少し、被研磨面に接する砥粒の比表面積が減少するため、研磨速度の低下が引き起こされると考えられる。
【００６５】
一方、砥粒の含有量が１．０質量％である水分散液において光透過率が高い場合、その水分散液に存在する砥粒は、「粗大粒子」が少ない状態であると考えられる。このように粗大粒子の存在量が少ない場合は、図２に示すように、研磨液に添加剤（例えばポリビニルアルコール）を添加しても、凝集の核になるような粗大粒子が少ないため、砥粒同士の凝集が抑えられるか、又は、凝集粒子の大きさが図１に示す凝集粒子と比べて小さくなる。その結果として、単位面積当たりの被研磨面に作用する砥粒数（有効砥粒数）が維持され、被研磨面に接する砥粒の比表面積が維持されるため、研磨速度の低下が生じ難くなると考えられる。
【００６６】
本発明者の検討では、一般的な粒径測定装置において測定される粒径が同じ研磨液であっても、目視で透明である（光透過率の高い）もの、及び、目視で濁っている（光透過率の低い）ものがありえることがわかっている。このことから、前記のような作用を起こしうる粗大粒子は、一般的な粒径測定装置で検知できないほどのごくわずかの量でも、研磨速度の低下に寄与すると考えられる。
【００６７】
また、粗大粒子を減らすためにろ過を複数回繰り返しても、添加剤により研磨速度が低下する現象はさほど改善せず、吸光度に起因する研磨速度の前記向上効果が充分に発揮されない場合があることがわかっている。そこで、本発明者は、砥粒の製造方法を工夫する等して、水分散液において光透過率の高い砥粒を使用することによって前記問題を解決できることを見出した。
【００６８】
前記光透過率は、波長５００ｎｍの光に対する透過率である。前記光透過率は、分光光度計で測定することができる。具体的には例えば、株式会社日立製作所製の分光光度計Ｕ３３１０（装置名）で測定することができる。
【００６９】
より具体的な測定方法としては、砥粒の含有量を１．０質量％に調整した水分散液を測定サンプルとして調製する。この測定サンプルを１ｃｍ角のセルに約４ｍＬ入れ、装置内にセルをセットした後に測定を行う。
【００７０】
研磨液に含まれる砥粒が水分散液において与える吸光度及び光透過率は、砥粒以外の固体成分、及び、水以外の液体成分を除去した後、所定の砥粒含有量の水分散液を調製し、当該水分散液を用いて測定することができる。研磨液に含まれる成分によっても異なるが、固体成分又は液体成分の除去には、例えば、数千Ｇ以下の重力加速度をかけられる遠心機を用いた遠心分離、数万Ｇ以上の重力加速度をかけられる超遠心機を用いた超遠心分離等の遠心分離法；分配クロマトグラフィー、吸着クロマトグラフィー、ゲル浸透クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー等のクロマトグラフィー法；自然ろ過、減圧ろ過、加圧ろ過、限外ろ過等のろ過法；減圧蒸留、常圧蒸留等の蒸留法を用いることができ、これらを適宜組み合わせてもよい。
【００７１】
例えば、重量平均分子量が数万以上（例えば５万以上）の化合物を含む場合、砥粒の分離方法としては、クロマトグラフィー法、ろ過法等が挙げられ、中でも、ゲル浸透クロマトグラフィー及び限外ろ過からなる群より選択される少なくとも一種が好ましい。ろ過法を用いる場合、研磨液に含まれる砥粒は、適切な条件の設定により、フィルタを通過させることができる。重量平均分子量が数万以下（例えば５万未満）の化合物を含む場合、砥粒の分離方法としては、クロマトグラフィー法、ろ過法、蒸留法等が挙げられ、ゲル浸透クロマトグラフィー、限外ろ過及び減圧蒸留からなる群より選択される少なくとも一種が好ましい。複数種類の砥粒が含まれる場合、砥粒の分離方法としては、ろ過法、遠心分離法等が挙げられ、ろ過の場合はろ液に、遠心分離の場合は液相に、４価金属元素の水酸化物を含む砥粒がより多く含まれる。
【００７２】
クロマトグラフィー法で砥粒を分離する方法として、例えば、下記条件によって、砥粒成分を分取する、及び／又は、他成分を分取することができる。
試料溶液：研磨液１００μＬ
検出器：株式会社日立製作所製、ＵＶ−ＶＩＳディテクター、商品名「Ｌ−４２００」
波長：４００ｎｍ
インテグレータ：株式会社日立製作所製、ＧＰＣインテグレータ、商品名「Ｄ−２５００」
ポンプ：株式会社日立製作所製、商品名「Ｌ−７１００」
カラム：日立化成株式会社製、水系ＨＰＬＣ用充填カラム、商品名「ＧＬ−Ｗ５５０Ｓ」
溶離液：脱イオン水
測定温度：２３℃
流速：１ｍＬ／分（圧力は４０〜５０ｋｇ／ｃｍ２程度）
測定時間：６０分
【００７３】
研磨液に含まれる成分によっては、前記条件でも砥粒成分を分取できない可能性があるが、その場合、試料溶液量、カラム種類、溶離液種類、測定温度、流速等を最適化することで分離することができる。また、研磨液のｐＨを調整することで、研磨液に含まれる成分の留出時間を調整し、砥粒と分離できる可能性がある。研磨液に不溶成分がある場合、必要に応じ、ろ過、遠心分離等で不溶成分を除去することが好ましい。
【００７４】
［４価金属元素の水酸化物の作製方法］
４価金属元素の水酸化物は、４価金属元素の塩（金属塩）と、アルカリ源（塩基）とを反応させることにより作製できる。４価金属元素の水酸化物は、４価金属元素の塩とアルカリ液（例えばアルカリ水溶液）とを混合することにより作製されることが好ましい。これにより、粒径が極めて細かい粒子を得ることができ、研磨傷の低減効果に更に優れた研磨液を得ることができる。このような手法は、例えば、特許文献６及び７に開示されている。４価金属元素の水酸化物は、４価金属元素の塩の金属塩溶液（例えば金属塩水溶液）とアルカリ液とを混合することにより得ることができる。４価金属元素の塩としては、従来公知のものを特に制限なく使用でき、Ｍ（ＮＯ３）４、Ｍ（ＳＯ４）２、Ｍ（ＮＨ４）２（ＮＯ３）６、Ｍ（ＮＨ４）４（ＳＯ４）４（Ｍは希土類金属元素を示す。）、Ｚｒ（ＳＯ４）２・４Ｈ２Ｏ等が挙げられる。Ｍとしては、化学的に活性なセリウム（Ｃｅ）が好ましい。
【００７５】
（添加剤）
本実施形態に係る研磨液は、添加剤を含有する。ここで、「添加剤」とは、研磨速度、研磨選択性等の研磨特性；砥粒の分散性、保存安定性等の研磨液特性などを調整するために、液状媒体及び砥粒以外に研磨液が含有する物質を指す。
【００７６】
［ヒドロキシ酸］
本実施形態に係る研磨液は、必須の添加剤として、ヒドロキシ酸を含有する。ヒドロキシ酸は、ストッパ材料（例えば、窒化珪素及びポリシリコン）の研磨速度が過度に高くなることを抑制する効果（研磨抑制剤としての効果）を有する。また、ヒドロキシ酸を用いることにより、ストッパの露出後の絶縁材料（例えば酸化珪素）の研磨を抑制することで高い平坦性を得ることもできる。これは、ヒドロキシ酸の官能基（カルボキシル基、ヒドロキシル基等）が絶縁材料及びストッパへ吸着してこれらを被覆することにより、砥粒による研磨の進行が緩和されて研磨速度が過度に高くなることが抑制されるものと推測される。
【００７７】
ヒドロキシ酸としては、グリコール酸、グリセリン酸、乳酸、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）プロピオン酸、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）酪酸、ビシン、トリシン、チロシン、セリン、トレオニン等が挙げられる。ヒドロキシ酸としては、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性を更に向上させる観点から、脂肪族ヒドロキシ酸を用いることが好ましい。
【００７８】
ヒドロキシ酸は、モノカルボン酸が好ましく、飽和モノカルボン酸がより好ましい。これにより、陽イオン性砥粒とヒドロキシ酸とを併用した際に砥粒が凝集を起こさず（分散安定性を保ちつつ）、ヒドロキシ酸の官能基（カルボキシル基、ヒドロキシル基等）がストッパを適切に保護することで、絶縁材料を高い研磨速度で研磨できると共に、ストッパ材料の研磨速度を充分に抑制することができる。
【００７９】
ヒドロキシ酸は、研磨選択性、平坦性等の研磨特性を調整するなどの目的で、一種を単独で又は二種以上を組み合わせて使用することができる。
【００８０】
ヒドロキシ酸の水酸基価の上限は、砥粒の優れた分散性を得やすい観点から、１５００以下が好ましく、１３００以下がより好ましく、１１００以下が更に好ましく、１０００以下が特に好ましい。ヒドロキシ酸の水酸基価の下限は、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性、及び、平坦性を更に向上させる観点から、５０以上が好ましく、１５０以上がより好ましく、２５０以上が更に好ましく、５００以上が特に好ましく、６００以上が極めて好ましく、７００以上が非常に好ましく、８００以上がより一層好ましい。前記観点から、ヒドロキシ酸の水酸基価は、５０〜１５００がより好ましい。なお、「水酸基価」とは、当該ヒドロキシ酸に含まれる水酸基数の大小の指標となる数値であり、下記式（１）から算出されるものとする。
水酸基価＝５６１１０×水酸基数／分子量  …（１）
【００８１】
ヒドロキシ酸の含有量の下限は、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性、及び、平坦性を更に向上させる観点から、研磨液の全質量を基準として、０．０１質量％以上が好ましく、０．０３質量％以上がより好ましく、０．０５質量％以上が更に好ましく、０．１質量％以上が特に好ましい。ヒドロキシ酸の含有量の上限は、絶縁材料の適度な研磨速度を得やすい観点から、研磨液の全質量を基準として、１．０質量％以下が好ましく、０．８質量％以下がより好ましく、０．５質量％以下が更に好ましく、０．４質量％以下が特に好ましく、０．３質量％以下が極めて好ましい。前記観点から、ヒドロキシ酸の含有量は、研磨液の全質量を基準として０．０１〜１．０質量％がより好ましい。なお、ヒドロキシ酸として複数の化合物を用いる場合、各化合物の含有量の合計が前記範囲を満たしていることが好ましい。
【００８２】
［ポリオール］
本実施形態に係る研磨液は、必須の添加剤として、ポリオール（ヒドロキシ酸に該当する化合物を除く）を含有する。ポリオールとは、分子中に２個以上のヒドロキシ基を有している化合物である。ポリオールは、絶縁材料（例えば酸化珪素）上に保護層を形成し、絶縁材料を適切な速度で研磨を可能にする作用を有すると推測される。また、ポリオールを用いることにより、ストッパの露出後の絶縁材料の研磨を抑制することで高い平坦性を得ることができる。これは、ポリオールの親水部分が絶縁材料へ吸着して被覆することにより、砥粒による研磨の進行が緩和されて研磨速度が過度に高くなることが抑制されるものと推測される。
【００８３】
ポリオールとしては、ポリグリセリン、ポリビニルアルコール、ポリアルキレングリコール、ポリオキシアルキレングリコール、ポリオキシアルキレンソルビトールエーテル（ポリオキシプロピレンソルビトールエーテル等）、エチレンジアミンのポリオキシアルキレン縮合物（エチレンジアミンテトラポリオキシエチレンポリオキシプロピレン等）、２，２−ビス（４−ポリオキシアルキレン−オキシフェニル）プロパン、ポリオキシアルキレングリセリルエーテル、ポリオキシアルキレンジグリセリルエーテル、ポリオキシアルキレントリメチロールプロパンエーテル、ポリオキシアルキレンペンタエリスリトールエーテル、ポリオキシアルキレンメチルグルコシド等が挙げられる。
【００８４】
ポリオールは、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性を向上させやすい観点から、ポリグリセリン、ポリオキシアルキレングリコール、ポリオキシアルキレンソルビトールエーテル、エチレンジアミンのポリオキシアルキレン縮合物、ポリオキシアルキレングリセリルエーテル、ポリオキシアルキレントリメチロールプロパンエーテル、及び、ポリオキシアルキレンペンタエリスリトールエーテルからなる群より選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましく、ポリオキシアルキレンソルビトールエーテル、エチレンジアミンのポリオキシアルキレン縮合物、及び、ポリオキシアルキレントリメチロールプロパンエーテルからなる群より選ばれる少なくとも一種を含むことがより好ましい。ポリオールは、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性を向上させやすい観点から、芳香族基を有しないポリポールを含むことが好ましい。
【００８５】
ポリオールとしては、被研磨面に保護層を形成して研磨速度を緩やかに調整することが容易であることから、凹部の過研磨が容易に抑制され、研磨後のウエハを平坦に仕上げることが容易である観点から、ポリエーテルポリオール（ポリエーテル構造を有するポリオール）が好ましい。
【００８６】
ポリエーテルポリオールとしては、ポリオキシアルキレン構造を有することが好ましい。これにより、被研磨面に保護層を形成して研磨速度を緩やかに調整することが更に容易であることから、凹部の過研磨が更に容易に抑制され、研磨後のウエハを平坦に仕上げることが更に容易である。ポリオキシアルキレン構造におけるオキシアルキレン基（構造単位）の炭素数は、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性を向上させやすい観点から、１以上が好ましく、２以上がより好ましい。ポリオキシアルキレン構造におけるオキシアルキレン基（構造単位）の炭素数は、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性を向上させやすい観点から、５以下が好ましく、４以下がより好ましく、３以下が更に好ましい。前記観点から、前記炭素数は、１〜５がより好ましい。ポリオキシアルキレン鎖は、単独重合鎖であってもよく、共重合鎖であってもよい。共重合鎖は、ブロック重合鎖であってもよく、ランダム重合鎖であってもよい。
【００８７】
ポリオールは、平坦性等の研磨特性を調整するなどの目的で、一種を単独で又は二種以上を組み合わせて使用することができる。
【００８８】
ポリオールの含有量の下限は、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性、及び、平坦性を更に向上させる観点から、研磨液の全質量を基準として、０．０５質量％以上が好ましく、０．１質量％以上がより好ましく、０．２質量％以上が更に好ましく、０．３質量％以上が特に好ましく、０．４質量％以上が極めて好ましく、０．５質量％以上が非常に好ましい。ポリオールの含有量の上限は、絶縁材料の適度な研磨速度を得やすい観点から、研磨液の全質量を基準として、５．０質量％以下が好ましく、３．０質量％以下がより好ましく、２．０質量％以下が更に好ましく、１．０質量％以下が特に好ましい。前記観点から、ポリオールの含有量は、研磨液の全質量を基準として０．０５〜５．０質量％がより好ましい。なお、ポリオールとして複数の化合物を用いる場合、各化合物の含有量の合計が前記範囲を満たしていることが好ましい。
【００８９】
［カチオン性化合物］
本実施形態に係る研磨液は、必須の添加剤として、カチオン性化合物（ヒドロキシ酸又はポリオールに該当する化合物を除く）を含有する。カチオン性化合物とは、分子内に陽イオン基を有する化合物である。陽イオン基としては、アミノ基（アンモニア、第一級アミン又は第二級アミンから水素原子を除去した官能基）、アンモニウム基（第一級、第二級、第三級又は第四級アンモニウム基）、イミノ基、シアノ基等が挙げられる。
【００９０】
カチオン性化合物は、ストッパ材料（例えば、窒化珪素及びポリシリコン）の研磨速度が過度に高くなることを抑制する効果（研磨抑制剤としての効果）を有する。また、カチオン性化合物を用いることにより、ストッパの露出後の絶縁材料（例えば酸化珪素）の研磨を抑制することで高い平坦性を得ることもできる。これは、静電的な作用を主な要因として、カチオン性化合物の陽イオン基（極性基である陽イオン基等）が絶縁材料及びストッパへ吸着してこれらを被覆することにより、正電荷の砥粒による研磨の進行が緩和されて研磨速度が過度に高くなることが抑制されるものと推測される。
【００９１】
カチオン性化合物としては、ラウリルトリメチルアンモニウムクロリド、トリメチル−２−メタクロイルオキシエチルアンモニウムクロリド、３−（メタクリロイルアミノ）プロピルトリメチルアンモニウムクロリド等が挙げられる。カチオン性化合物としては、カチオン性モノマーを用いることができる。
【００９２】
カチオン性化合物における対アニオンとしては、塩素イオン、臭素イオン等のハロゲン化物イオン；メチル硫酸イオン、エチル硫酸イオン等のアルキル硫酸イオン；硝酸イオン；水酸化物イオンなどが挙げられる。対アニオンとしては、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性を更に向上させる観点から、及び、汎用性に優れる観点から、塩素イオン（Ｃｌ−）が好ましい。
【００９３】
カチオン性化合物は、研磨選択性、平坦性等の研磨特性を調整するなどの目的で、一種を単独で又は二種以上を組み合わせて使用することができる。
【００９４】
カチオン性化合物の重量平均分子量の上限は、適切な研磨速度で絶縁材料（酸化珪素等）が研磨されると共に、ストッパ材料（例えば、窒化珪素及びポリシリコン）の研磨速度が充分に抑制されることにより、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性を向上させる観点から、１０００未満である。カチオン性化合物の重量平均分子量の上限は、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性を向上させやすい観点から、８００以下が好ましく、６００以下がより好ましく、４００以下が更に好ましく、３００以下が特に好ましい。カチオン性化合物の重量平均分子量の下限は、特に限定されないが、取り扱いの容易さに優れる観点から、１００以上が好ましく、１５０以上がより好ましく、２００以上が更に好ましい。前記観点から、カチオン性化合物の重量平均分子量は、１００以上１０００未満がより好ましい。
【００９５】
なお、重量平均分子量は、例えば、標準ポリスチレンの検量線を用いてゲルパーミエーションクロマトグラフィー法（ＧＰＣ）により下記の条件で測定することができる。
使用機器：日立Ｌ−６０００型〔株式会社日立製作所製〕
カラム：ゲルパックＧＬ−Ｒ４２０＋ゲルパックＧＬ−Ｒ４３０＋ゲルパックＧＬ−Ｒ４４０〔日立化成株式会社製  商品名、計３本〕
溶離液：テトラヒドロフラン
測定温度：４０℃
流量：１．７５ｍＬ／分
検出器：Ｌ−３３００ＲＩ〔株式会社日立製作所製〕
【００９６】
カチオン性化合物の含有量の下限は、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性、及び、平坦性を更に向上させる観点から、研磨液の全質量を基準として、０．０００１質量％以上が好ましく、０．０００５質量％以上がより好ましく、０．０００８質量％以上が更に好ましく、０．００１質量％以上が特に好ましく、０．００２質量％以上が極めて好ましく、０．００３質量％以上が非常に好ましく、０．００５質量％以上がより一層好ましく、０．００６質量％以上が更に好ましい。カチオン性化合物の含有量の上限は、絶縁材料の適度な研磨速度を得やすい観点から、研磨液の全質量を基準として、０．１質量％以下が好ましく、０．０８質量％以下がより好ましく、０．０５質量％以下が更に好ましく、０．０３質量％以下が特に好ましく、０．０１質量％以下が極めて好ましい。前記観点から、カチオン性化合物の含有量は、研磨液の全質量を基準として、０．０００１〜０．１質量％がより好ましく、０．００１〜０．１質量％が更に好ましい。なお、カチオン性化合物として複数の化合物を用いる場合、各化合物の含有量の合計が前記範囲を満たしていることが好ましい。
【００９７】
［任意の添加剤］
本実施形態に係る研磨液は、任意の添加剤（前記ヒドロキシ酸、ポリオール又はカチオン性化合物に該当する化合物を除く）を更に含有していてもよい。任意の添加剤としては、アミノ酸、水溶性高分子、酸化剤（例えば過酸化水素）等が挙げられる。これらの添加剤のそれぞれは、一種を単独で又は二種以上を組み合わせて使用することができる。
【００９８】
アミノ酸は、研磨液のｐＨを安定化させる効果、及び、砥粒（例えば、４価金属元素の水酸化物を含む砥粒）の分散性を向上させ、絶縁材料の研磨速度を更に向上させる効果がある。アミノ酸としては、アルギニン、リシン、アスパラギン酸、グルタミン酸、アスパラギン、グルタミン、ヒスチジン、プロリン、トリプトファン、グリシン、α−アラニン、β−アラニン、メチオニン、システイン、フェニルアラニン、ロイシン、バリン、イソロイシン、グリシルグリシン、グリシルアラニン等が挙げられる。
【００９９】
水溶性高分子は、平坦性、面内均一性、窒化珪素に対する酸化珪素の研磨選択性（酸化珪素の研磨速度／窒化珪素の研磨速度）、ポリシリコンに対する酸化珪素の研磨選択性（酸化珪素の研磨速度／ポリシリコンの研磨速度）等の研磨特性を調整する効果がある。ここで、「水溶性高分子」とは、水１００ｇに対して０．１ｇ以上溶解する高分子として定義する。
【０１００】
水溶性高分子としては、特に制限はなく、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸共重合体、ポリアクリル酸塩、ポリアクリル酸共重合体塩等のポリアクリル酸系ポリマ；ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸塩等のポリメタクリル酸系ポリマ；ポリアクリルアミド；ポリジメチルアクリルアミド；アルギン酸、ペクチン酸、カルボキシメチルセルロース、寒天、カードラン、デキストリン、シクロデキストリン、プルラン等の多糖類；ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクロレイン等のビニル系ポリマ；ポリグリセリン、ポリグリセリン誘導体等のグリセリン系ポリマ；ポリエチレングリコールなどが挙げられる。水溶性高分子は、一種を単独で又は二種以上を組み合わせて使用することができる。
【０１０１】
アミノ酸又は酸化剤を使用する場合、その含有量は、砥粒の沈降を抑制しつつ添加剤の添加効果が得られる観点から、研磨液の全質量を基準として０．０００１〜１０質量％が好ましい。なお、これらの各添加剤として複数の化合物を用いる場合、各化合物の含有量の合計が前記範囲を満たしていることが好ましい。
【０１０２】
水溶性高分子を使用する場合、水溶性高分子の含有量の下限は、砥粒の沈降を抑制しつつ水溶性高分子の添加効果が得られる観点から、研磨液の全質量を基準として、０．０００１質量％以上が好ましく、０．００１質量％以上がより好ましく、０．０１質量％以上が更に好ましい。水溶性高分子の含有量の上限は、砥粒の沈降を抑制しつつ水溶性高分子の添加効果が得られる観点から、研磨液の全質量を基準として、１０質量％以下が好ましく、５質量％以下がより好ましく、１質量％以下が更に好ましく、０．５質量％以下が特に好ましい。水溶性高分子として複数の化合物を用いる場合、各化合物の含有量の合計が前記範囲を満たしていることが好ましい。
【０１０３】
（液状媒体）
本実施形態に係る研磨液における液状媒体としては、特に制限はないが、脱イオン水、超純水等の水が好ましい。液状媒体の含有量は、他の構成成分の含有量を除いた研磨液の残部でよく、特に限定されない。
【０１０４】
（研磨液の特性）
本実施形態に係る研磨液のｐＨの下限は、絶縁材料の研磨速度を更に向上させる観点から、２．０以上が好ましく、２．５以上がより好ましく、３．０以上が更に好ましく、３．２以上が特に好ましく、３．５以上が極めて好ましく、４．０以上が非常に好ましい。ｐＨの上限は、ストッパ材料の研磨抑制効果を更に向上させる観点から、７．０以下が好ましく、６．５以下がより好ましく、６．０以下が更に好ましく、５．０以下が特に好ましい。研磨液のｐＨは、研磨液の保存安定性及びストッパ材料の研磨抑制効果に更に優れる観点から、２．０〜７．０がより好ましい。研磨液のｐＨは、液温２５℃におけるｐＨと定義する。
【０１０５】
研磨液のｐＨは、無機酸、有機酸等の酸成分；アンモニア、水酸化ナトリウム、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）、イミダゾール、アルカノールアミン等のアルカリ成分などによって調整できる。また、ｐＨを安定化させるため、緩衝剤を添加してもよい。また、緩衝液（緩衝剤を含む液）として緩衝剤を添加してもよい。このような緩衝液としては、酢酸塩緩衝液、フタル酸塩緩衝液等が挙げられる。
【０１０６】
本実施形態に係る研磨液のｐＨは、ｐＨメータ（例えば、東亜ディーケーケー株式会社製の型番ＰＨＬ−４０）で測定することができる。具体的には例えば、フタル酸塩ｐＨ緩衝液（ｐＨ：４．０１）及び中性リン酸塩ｐＨ緩衝液（ｐＨ：６．８６）を標準緩衝液として用いてｐＨメータを２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。標準緩衝液及び研磨液の液温は、共に２５℃とする。
【０１０７】
本実施形態に係る研磨液は、砥粒と、ヒドロキシ酸と、ポリオールと、カチオン性化合物と、液状媒体と、を少なくとも含む一液式研磨液として保存してもよく、スラリ（第１の液）と添加液（第２の液）とを混合して前記研磨液となるように前記研磨液の構成成分をスラリと添加液とに分けた複数液式（例えば二液式）の研磨液セットとして保存してもよい。スラリは、例えば、砥粒と、液状媒体とを少なくとも含む。添加液は、例えば、ヒドロキシ酸と、ポリオールと、カチオン性化合物と、液状媒体とを少なくとも含む。ヒドロキシ酸、ポリオール、カチオン性化合物、任意の添加剤、及び、緩衝剤は、スラリ及び添加液のうち添加液に含まれることが好ましい。なお、前記研磨液の構成成分は、三液以上に分けた研磨液セットとして保存してもよい。
【０１０８】
前記研磨液セットにおいては、研磨直前又は研磨時に、スラリ及び添加液が混合されて研磨液が作製される。また、一液式研磨液は、液状媒体の含有量を減じた研磨液用貯蔵液として保存されると共に、研磨時に液状媒体で希釈して用いられてもよい。複数液式の研磨液セットは、液状媒体の含有量を減じたスラリ用貯蔵液及び添加液用貯蔵液として保存されると共に、研磨時に液状媒体で希釈して用いられてもよい。
【０１０９】
一液式研磨液の場合、研磨定盤上への研磨液の供給方法としては、研磨液を直接送液して供給する方法；研磨液用貯蔵液及び液状媒体を別々の配管で送液し、これらを合流及び混合させて供給する方法；あらかじめ研磨液用貯蔵液及び液状媒体を混合しておき供給する方法等を用いることができる。
【０１１０】
スラリと添加液とに分けた複数液式の研磨液セットとして保存する場合、これらの液の配合を任意に変えることにより研磨速度を調整することができる。研磨液セットを用いて研磨する場合、研磨定盤上への研磨液の供給方法としては、下記に示す方法がある。例えば、スラリと添加液とを別々の配管で送液し、これらの配管を合流及び混合させて供給する方法；スラリ用貯蔵液、添加液用貯蔵液及び液状媒体を別々の配管で送液し、これらを合流及び混合させて供給する方法；あらかじめスラリ及び添加液を混合しておき供給する方法；あらかじめスラリ用貯蔵液、添加液用貯蔵液及び液状媒体を混合しておき供給する方法等を用いることができる。また、前記研磨液セットにおけるスラリと添加液とをそれぞれ研磨定盤上へ供給する方法を用いることもできる。この場合、研磨定盤上においてスラリ及び添加液が混合されて得られる研磨液を用いて被研磨面が研磨される。
【０１１１】
なお、本実施形態に係る研磨液セットは、前記必須成分を少なくとも含有する研磨液と、酸化剤（例えば過酸化水素）等の任意成分を少なくとも含む添加液とに分けた態様であってもよい。この場合、研磨液及び添加液が混合されて得られた混合液（当該混合液も「研磨液」に相当する）を用いて研磨が行われる。また、本実施形態に係る研磨液セットは、三液以上に分けた研磨液セットとして、前記必須成分の一部を少なくとも含有する液と、前記必須成分の残部を少なくとも含有する液と、任意成分を少なくとも含む添加液とに分けた態様であってもよい。研磨液セットを構成する各液は、液状媒体の含有量を減じた貯蔵液として保存されてもよい。
【０１１２】
＜研磨方法＞
本実施形態に係る研磨方法（基体の研磨方法等）は、前記一液式研磨液を用いて被研磨面（基体の被研磨面等）を研磨する研磨工程を備えていてもよく、前記研磨液セットにおけるスラリと添加液とを混合して得られる研磨液を用いて被研磨面（基体の被研磨面等）を研磨する研磨工程を備えていてもよい。
【０１１３】
本実施形態に係る研磨方法は、絶縁材料及び窒化珪素を有する基体の研磨方法であってもよく、例えば、前記一液式研磨液、又は、前記研磨液セットにおけるスラリと添加液とを混合して得られる研磨液を用いて、絶縁材料を窒化珪素に対して選択的に研磨する研磨工程を備えていてもよい。この場合、基体は、例えば、絶縁材料を含む部材と、窒化珪素を含む部材とを有していてもよい。
【０１１４】
また、本実施形態に係る研磨方法は、絶縁材料及びポリシリコンを有する基体の研磨方法であってもよく、例えば、前記一液式研磨液、又は、前記研磨液セットにおけるスラリと添加液とを混合して得られる研磨液を用いて、絶縁材料をポリシリコンに対して選択的に研磨する研磨工程を備えていてもよい。この場合、基体は、例えば、絶縁材料を含む部材と、ポリシリコンを含む部材とを有していてもよい。
【０１１５】
「材料Ａを材料Ｂに対して選択的に研磨する」とは、同一研磨条件において、材料Ａの研磨速度が、材料Ｂの研磨速度よりも高いことをいう。より具体的には、例えば、材料Ｂの研磨速度に対する材料Ａの研磨速度の研磨速度比が２０以上（好ましくは８０以上）で材料Ａを研磨することをいう。
【０１１６】
研磨工程では、例えば、被研磨材料を有する基体の当該被研磨材料を研磨定盤の研磨パッド（研磨布）に押圧した状態で、前記研磨液を被研磨材料と研磨パッドとの間に供給し、基体と研磨定盤とを相対的に動かして被研磨材料の被研磨面を研磨する。研磨工程では、例えば、被研磨材料の少なくとも一部を研磨により除去する。
【０１１７】
研磨対象である基体としては、被研磨基板等が挙げられる。被研磨基板としては、例えば、半導体素子製造に係る基板（例えば、ＳＴＩパターン、ゲートパターン、配線パターン等が形成された半導体基板）上に被研磨材料が形成された基体が挙げられる。被研磨材料としては、酸化珪素等の絶縁材料；ポリシリコン、窒化珪素等のストッパ材料などが挙げられる。被研磨材料は、単一の材料であってもよく、複数の材料であってもよい。複数の材料が被研磨面に露出している場合、それらを被研磨材料と見なすことができる。被研磨材料は、膜状（被研磨膜）であってもよく、酸化珪素膜、ポリシリコン膜、窒化珪素膜等であってもよい。
【０１１８】
このような基板上に形成された被研磨材料（例えば、酸化珪素等の絶縁材料）を前記研磨液で研磨し、余分な部分を除去することによって、被研磨材料の表面の凹凸を解消し、被研磨材料の表面全体にわたって平滑な面を得ることができる。本実施形態に係る研磨液は、酸化珪素を含む被研磨面を研磨するために使用されることが好ましい。
【０１１９】
本実施形態では、少なくとも表面に酸化珪素を含む絶縁材料と、絶縁材料の下層に配置されたストッパ（研磨停止層）と、ストッパの下に配置された基板（半導体基板等）とを有する基体における絶縁材料を研磨することができる。ストッパを構成するストッパ材料は、絶縁材料よりも研磨速度が低い材料であり、ポリシリコン、窒化珪素等が好ましい。このような基体では、ストッパが露出したときに研磨を停止させることにより、絶縁材料が過剰に研磨されることを防止できるため、絶縁材料の研磨後の平坦性を向上させることができる。
【０１２０】
本実施形態に係る研磨液により研磨される被研磨材料の作製方法としては、低圧ＣＶＤ法、準常圧ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等のＣＶＤ法；回転する基板に液体原料を塗布する回転塗布法などが挙げられる。
【０１２１】
以下、基体（例えば、半導体基板上に形成された絶縁材料を有する基体）の研磨方法を一例に挙げて、本実施形態に係る研磨方法を説明する。本実施形態に係る研磨方法において、研磨装置としては、被研磨面を有する基体を保持可能なホルダーと、研磨パッドを貼り付け可能な研磨定盤とを有する一般的な研磨装置を使用できる。ホルダー及び研磨定盤のそれぞれには、回転数が変更可能なモータ等が取り付けてある。研磨装置としては、例えば、ＡＰＰＬＩＥＤ  ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ社製の研磨装置：Ｒｅｆｌｅｘｉｏｎを使用できる。
【０１２２】
研磨パッドとしては、一般的な不織布、発泡体、非発泡体等が使用できる。研磨パッドの材質としては、ポリウレタン、アクリル樹脂、ポリエステル、アクリル−エステル共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ４−メチルペンテン、セルロース、セルロースエステル、ポリアミド（例えば、ナイロン（商標名）及びアラミド）、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリシロキサン共重合体、オキシラン化合物、フェノール樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネート、エポキシ樹脂等の樹脂が使用できる。研磨パッドの材質としては、特に、研磨速度及び平坦性に更に優れる観点から、発泡ポリウレタン及び非発泡ポリウレタンからなる群より選択される少なくとも一種が好ましい。研磨パッドには、研磨液がたまるような溝加工が施されていることが好ましい。
【０１２３】
研磨条件に制限はないが、研磨定盤の回転速度の上限は、基体が飛び出さないように２００ｍｉｎ−１以下が好ましく、基体にかける研磨圧力（加工荷重）の上限は、研磨傷が発生することを充分に抑制する観点から、１５ｐｓｉ以下が好ましい。研磨している間、ポンプ等で連続的に研磨液を研磨パッド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。
【０１２４】
研磨終了後の基体は、流水中でよく洗浄して、基体に付着した粒子を除去することが好ましい。洗浄には、純水以外に希フッ酸又はアンモニア水を併用してもよく、洗浄効率を高めるためにブラシを併用してもよい。また、洗浄後は、スピンドライヤ等を用いて、基体に付着した水滴を払い落としてから基体を乾燥させることが好ましい。
【０１２５】
本実施形態に係る研磨液、研磨液セット及び研磨方法は、ＳＴＩの形成に好適に使用できる。ＳＴＩを形成するためには、ストッパ材料（例えば、窒化珪素及びポリシリコン）に対する絶縁材料（例えば酸化珪素）の研磨速度比の下限は、２０以上が好ましく、２５以上がより好ましく、５０以上が更に好ましく、８０以上が特に好ましい。前記研磨速度比が８０未満であると、ストッパ材料の研磨速度に対する絶縁材料の研磨速度の大きさが小さく、ＳＴＩを形成する際に所定の位置で研磨を停止しにくくなる傾向がある。一方、前記研磨速度比が２０以上であれば、研磨の停止が容易になり、ＳＴＩの形成に更に好適である。絶縁材料（例えば酸化珪素）の研磨速度の下限は、７０ｎｍ／分以上が好ましく、８０ｎｍ／分以上がより好ましく、１００ｎｍ／分以上が更に好ましく、１５０ｎｍ／分以上が特に好ましく、１８０ｎｍ／分以上が極めて好ましく、２００ｎｍ／分以上が非常に好ましい。ストッパ材料（例えば、窒化珪素及びポリシリコン）の研磨速度の上限は、１０ｎｍ／分以下が好ましく、８ｎｍ／分以下がより好ましく、７ｎｍ／分以下が更に好ましく、５ｎｍ／分以下が特に好ましく、３ｎｍ／分以下が極めて好ましい。
【０１２６】
本実施形態に係る研磨液、研磨液セット及び研磨方法は、プリメタル絶縁材料の研磨にも使用できる。プリメタル絶縁材料としては、酸化珪素の他、例えば、リン−シリケートガラス又はボロン−リン−シリケートガラスが使用され、さらに、シリコンオキシフロリド、フッ化アモルファスカーボン等も使用できる。
【０１２７】
本実施形態に係る研磨液、研磨液セット及び研磨方法は、酸化珪素等の絶縁材料以外の材料にも適用できる。このような材料としては、Ｈｆ系、Ｔｉ系、Ｔａ系酸化物等の高誘電率材料；シリコン、アモルファスシリコン、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、Ｇｅ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、有機半導体等の半導体材料；ＧｅＳｂＴｅ等の相変化材料；ＩＴＯ等の無機導電材料；ポリイミド系、ポリベンゾオキサゾール系、アクリル系、エポキシ系、フェノール系等のポリマ樹脂材料などが挙げられる。
【０１２８】
本実施形態に係る研磨液、研磨液セット及び研磨方法は、膜状の研磨対象だけでなく、ガラス、シリコン、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、Ｇｅ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、サファイヤ、プラスチック等から構成される各種基板にも適用できる。
【０１２９】
本実施形態に係る研磨液、研磨液セット及び研磨方法は、半導体素子の製造だけでなく、ＴＦＴ、有機ＥＬ等の画像表示装置；フォトマスク、レンズ、プリズム、光ファイバー、単結晶シンチレータ等の光学部品；光スイッチング素子、光導波路等の光学素子；固体レーザ、青色レーザＬＥＤ等の発光素子；磁気ディスク、磁気ヘッド等の磁気記憶装置などの製造に用いることができる。
【実施例】
【０１３０】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。但し、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。【０１３１】
＜スラリの調製＞
（セリウム水酸化物スラリの調製）
［４価金属元素の水酸化物の合成］
３５０ｇのＣｅ（ＮＨ４）２（ＮＯ３）６５０質量％水溶液（日本化学産業株式会社製、商品名：ＣＡＮ５０液）を７８２５ｇの純水と混合して溶液を得た。次いで、この溶液を撹拌しながら、７５０ｇのイミダゾール水溶液（１０質量％水溶液、１．４７ｍｏｌ／Ｌ）を５ｍＬ／分の混合速度で滴下して、セリウム水酸化物を含む沈殿物を得た。セリウム水酸化物の合成は、温度２５℃、撹拌速度４００ｍｉｎ−１で行った。撹拌は、羽根部全長５ｃｍの３枚羽根ピッチパドルを用いて行った。【０１３２】
得られた沈殿物（セリウム水酸化物を含む沈殿物）を遠心分離（４０００ｍｉｎ−１、５分間）した後に、デカンテーションで液相を除去することによって固液分離を施した。固液分離により得られた粒子１０ｇと、水９９０ｇと、を混合した後、超音波洗浄機を用いて粒子を水に分散させて、セリウム水酸化物を含む粒子（砥粒。以下、「セリウム水酸化物粒子」という）を含有するセリウム水酸化物スラリ（粒子の含有量：１．０質量％）を調製した。【０１３３】
［平均粒径の測定］
ベックマン・コールター株式会社製、商品名：Ｎ５を用いてセリウム水酸化物スラリにおけるセリウム水酸化物粒子の平均粒径（平均二次粒径）を測定したところ、２５ｎｍであった。測定法は下記のとおりである。まず、１．０質量％のセリウム水酸化物粒子を含む測定サンプル（セリウム水酸化物スラリ、水分散液）を１ｃｍ角のセルに約１ｍＬ入れ、Ｎ５内にセルを設置した。Ｎ５ソフトの測定サンプル情報の屈折率を１．３３３、粘度を０．８８７ｍＰａ・ｓに設定し、２５℃において測定を行い、Ｕｎｉｍｏｄａｌ  Ｓｉｚｅ  Ｍｅａｎとして表示される値を読み取った。【０１３４】
［ゼータ電位の測定］
ベックマン・コールター株式会社製の商品名：ＤｅｌｓａＮａｎｏ  Ｃ内に適量のセリウム水酸化物スラリを投入し、２５℃において測定を２回行った。表示されたゼータ電位の平均値をゼータ電位として得た。セリウム水酸化物スラリ中におけるセリウム水酸化物粒子のゼータ電位は＋５０ｍＶであった。【０１３５】
［砥粒の構造分析］
セリウム水酸化物スラリを適量採取し、真空乾燥して砥粒を単離した後に、純水で充分に洗浄して試料を得た。得られた試料について、ＦＴ−ＩＲ  ＡＴＲ法による測定を行ったところ、水酸化物イオン（ＯＨ−）に基づくピークの他に、硝酸イオン（ＮＯ３−）に基づくピークが観測された。また、同試料について、窒素に対するＸＰＳ（Ｎ−ＸＰＳ）測定を行ったところ、ＮＨ４＋に基づくピークは観測されず、硝酸イオンに基づくピークが観測された。これらの結果より、セリウム水酸化物スラリに含まれる砥粒は、セリウム元素に結合した硝酸イオンを有する粒子を少なくとも一部含有することが確認された。また、セリウム元素に結合した水酸化物イオンを有する粒子が砥粒の少なくとも一部に含有されることから、砥粒がセリウム水酸化物を含むことが確認された。これらの結果より、セリウムの水酸化物が、セリウム元素に結合した水酸化物イオンを含むことが確認された。【０１３６】
［吸光度及び光透過率の測定］
セリウム水酸化物スラリを適量採取し、砥粒含有量が０．００６５質量％（６５ｐｐｍ）となるように水で希釈して測定サンプル（水分散液）を得た。この測定サンプルを１ｃｍ角のセルに約４ｍＬ入れ、株式会社日立製作所製の分光光度計（装置名：Ｕ３３１０）内にセルを設置した。波長２００〜６００ｎｍの範囲で吸光度測定を行い、波長２９０ｎｍの光に対する吸光度と、波長４５０〜６００ｎｍの光に対する吸光度とを測定した。波長２９０ｎｍの光に対する吸光度は１．１９２であり、波長４５０〜６００ｎｍの光に対する吸光度は０．０１０未満であった。【０１３７】
セリウム水酸化物スラリ（粒子の含有量：１．０質量％）を１ｃｍ角のセルに約４ｍＬ入れ、株式会社日立製作所製の分光光度計（装置名：Ｕ３３１０）内にセルを設置した。波長２００〜６００ｎｍの範囲で吸光度測定を行い、波長４００ｎｍの光に対する吸光度と、波長５００ｎｍの光に対する光透過率とを測定した。波長４００ｎｍの光に対する吸光度は２．２５であり、波長５００ｎｍの光に対する光透過率は９２％／ｃｍであった。【０１３８】
（セリウム酸化物スラリの調製）
セリア粒子１００ｇと、和光純薬工業株式会社製の商品名：ポリアクリル酸５０００（分散剤、重量平均分子量：５０００）１ｇと、脱イオン水３９９ｇとを混合してｐＨ５．０の混合液を得た。次に、前記混合液を撹拌しながら、前記混合液に対して超音波処理を３０分間施して分散処理を行った。その後、１５時間静置した後、上澄み液を分取した。得られた上澄み液の固形分含有量を５．０質量％に調整して、セリウム酸化物を含む粒子（砥粒。以下、「セリウム酸化物粒子」という）を含有するセリウム酸化物スラリを得た。【０１３９】
［平均粒径の測定］
マイクロトラック・ベル株式会社製の商品名：マイクロトラックＭＴ３３００ＥＸＩＩ内に適量のセリウム酸化物スラリを投入し、セリウム酸化物粒子の平均粒径を測定し、表示された平均粒径値を平均粒径（平均二次粒径）として得た。セリウム酸化物スラリにおけるセリウム酸化物粒子の平均粒径は１５０ｎｍであった。【０１４０】
［ゼータ電位の測定］
ベックマン・コールター株式会社製の商品名：ＤｅｌｓａＮａｎｏ  Ｃ内に適量のセリウム酸化物スラリを投入し、２５℃において測定を２回行った。表示されたゼータ電位の平均値をゼータ電位として得た。セリウム酸化物スラリ中におけるセリウム酸化物粒子のゼータ電位は−５０ｍＶであった。【０１４１】
＜砥粒混合液の調製＞
セリウム水酸化物スラリ６００ｇと、セリウム酸化物スラリ６００ｇと、イオン交換水８００ｇとを混合した後、２枚羽根の撹拌羽根を用いて回転数３００ｒｐｍで３０分間撹拌して砥粒混合液を調製した。【０１４２】
＜ＣＭＰ用研磨液の調製＞
（実施例１）
ヒドロキシ酸［東京化成工業株式会社製、ＤＬ−乳酸（水酸基価：６２３）］１．０質量％、ポリオール［日本乳化剤株式会社製、商品名：ＴＭＰ−６０、ポリオキシエチレントリメチロールプロパン］５．０質量％、カチオン性化合物［東京化成工業株式会社製、トリメチル−２−メタクリロイルオキシエチルアンモニウムクロリド（Ｍｗ：２０７）］０．０６質量％、及び、水９３．９４質量％を含有する添加液１００ｇと、前記砥粒混合液１００ｇと、水７５０ｇとを混合した。そして、１．０質量％のアンモニウム水溶液を加えて、研磨液のｐＨが４．０となるように調整した後、水を加えて全量を１０００ｇに調整した。これにより、砥粒０．１８質量％（セリウム水酸化物粒子：０．０３質量％、セリウム酸化物粒子：０．１５質量％）と、ヒドロキシ酸０．１０質量％と、ポリオール０．５０質量％と、カチオン性化合物０．００６質量％と、を含有するＣＭＰ用研磨液（１０００ｇ）を調製した。【０１４３】
（実施例２）
ヒドロキシ酸を２，２−ビス（ヒドロキシメチル）プロピオン酸［東京化成工業株式会社製、水酸基価：８３７］に変更し、カチオン性化合物を３−（メタクリロイルアミノ）プロピルトリメチルアンモニウムクロリド［東京化成工業株式会社製、Ｍｗ：２２０］に変更したこと以外は実施例１と同様にしてＣＭＰ用研磨液を調製した。【０１４４】
（実施例３）
ヒドロキシ酸を２，２−ビス（ヒドロキシメチル）酪酸［東京化成工業株式会社製、水酸基価：７５７］に変更したこと以外は実施例１と同様にしてＣＭＰ用研磨液を調製した。【０１４５】
（実施例４）
ヒドロキシ酸を２，２−ビス（ヒドロキシメチル）酪酸［東京化成工業株式会社製、水酸基価：７５７］に変更し、カチオン性化合物を３−（メタクリロイルアミノ）プロピルトリメチルアンモニウムクロリド［東京化成工業株式会社製、Ｍｗ：２２０］に変更したこと以外は実施例１と同様にしてＣＭＰ用研磨液を調製した。【０１４６】
（実施例５）
ヒドロキシ酸をＤＬ−グリセリン酸［東京化成工業株式会社製、水酸基価：１０５８］に変更し、カチオン性化合物を３−（メタクリロイルアミノ）プロピルトリメチルアンモニウムクロリド［東京化成工業株式会社製、Ｍｗ：２２０］に変更したこと以外は実施例１と同様にしてＣＭＰ用研磨液を調製した。【０１４７】
（実施例６）
ポリオールをエチレンジアミンテトラポリオキシエチレンポリオキシプロピレン［株式会社ＡＤＥＫＡ製、商品名：アデカプルロニックＴＲ−９１３Ｒ］に変更したこと以外は実施例１と同様にしてＣＭＰ用研磨液を調製した。【０１４８】
（実施例７）
ポリオールをポリオキシプロピレンソルビトールエーテル［三洋化成工業株式会社製、商品名：サンニックスＳＰ−７５０］に変更したこと以外は実施例１と同様にしてＣＭＰ用研磨液を調製した。【０１４９】
（実施例８）
カチオン性化合物の含有量を０．０００８質量％に変更したこと以外は実施例１と同様にしてＣＭＰ用研磨液を調製した。【０１５０】
（比較例１）
前記砥粒混合液１００ｇと、水８５０ｇとを混合した。その後、１．０質量％のアンモニウム水溶液を加えて、研磨液のｐＨが４．０となるように調整した。そして、水を加えて全量を１０００ｇに調整した。これにより、砥粒０．１８質量％を含有するＣＭＰ用研磨液を調製した。【０１５１】
（比較例２）
実施例１の研磨液からカチオン性化合物を除いたこと以外は実施例１と同様にしてＣＭＰ用研磨液を調製した。【０１５２】
（比較例３）
実施例１の研磨液からポリオールを除いたこと以外は実施例１と同様にしてＣＭＰ用研磨液を調製した。【０１５３】
（比較例４）
実施例１のカチオン性化合物をポリアリルアミン［ニットーボーメディカル株式会社製、商品名：ＰＡＡ−０１、Ｍｗ：１０００（メーカーカタログ値）］に変更したこと以外は実施例１と同様にしてＣＭＰ用研磨液を調製した。【０１５４】
（比較例５）
実施例１のカチオン性化合物をポリアリルアミン［ニットーボーメディカル株式会社製、商品名：ＰＡＡ−１５、Ｍｗ：１５０００（メーカーカタログ値）］に変更したこと以外は実施例１と同様にしてＣＭＰ用研磨液を調製した。【０１５５】
＜研磨液の物性評価＞
前記ＣＭＰ用研磨液のｐＨ、並びに、ＣＭＰ用研磨液中の砥粒の平均粒径及びゼータ電位を下記の条件で評価した。実施例及び比較例のそれぞれにおいて、ＣＭＰ用研磨液のｐＨは４．０であり、砥粒の平均粒径は１５０ｎｍであり、砥粒のゼータ電位は正であった。【０１５６】
（ｐＨ）
測定温度：２５±５℃
測定装置：東亜ディーケーケー株式会社製、型番ＰＨＬ−４０
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℃））を用いて２点校正した後、電極をＣＭＰ用研磨液に入れて、２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。【０１５７】
（砥粒の平均粒径）
マイクロトラック・ベル株式会社製の商品名：マイクロトラックＭＴ３３００ＥＸＩＩ内に適量のＣＭＰ用研磨液を投入し、砥粒の平均粒径を測定し、表示された平均粒径値を平均粒径（平均二次粒径）として得た。【０１５８】
（砥粒のゼータ電位）
ベックマン・コールター株式会社製の商品名：ＤｅｌｓａＮａｎｏ  Ｃ内に適量のＣＭＰ用研磨液を投入し、２５℃において測定を２回行った。表示されたゼータ電位の平均値をゼータ電位として得た。【０１５９】
＜ＣＭＰ評価＞
前記ＣＭＰ用研磨液を用いて下記研磨条件で被研磨基板を研磨した。【０１６０】
（ＣＭＰ研磨条件）
研磨装置：Ｒｅｆｌｅｘｉｏｎ  ＬＫ（ＡＰＰＬＩＥＤ  ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ社製）
ＣＭＰ用研磨液流量：２００ｍＬ／分
被研磨基板：下記パターンなしウエハ及びパターンウエハ
研磨パッド：独立気泡を有する発泡ポリウレタン樹脂（ＲＯＨＭ  ＡＮＤ  ＨＡＡＳ  ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ  ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ  ＣＭＰ  ＩＮＣ．製、型番ＩＣ１０１０）
研磨圧力：３．０ｐｓｉ
被研磨基板と研磨定盤との回転数：被研磨基板／研磨定盤＝９３／８７ｒｐｍ
研磨時間：パターンなしウエハでは、１分間研磨を行った。パターンウエハでは、ストッパ膜が露出するまで研磨を行った。また、ストッパ膜が露出した後、ストッパ膜が露出するまでに要した時間更に研磨することにより、ディッシングの進行度合いの確認を行った。
ウエハの洗浄：ＣＭＰ処理後、超音波を印加しながら水で洗浄した後、スピンドライヤで乾燥させた。【０１６１】
［パターンなしウエハ］
パターンが形成されていないブランケットウエハとして、プラズマＣＶＤ法で形成された厚さ１μｍの酸化珪素膜をシリコン基板上に有する被研磨基板、ＣＶＤ法で形成された厚さ０．２μｍの窒化珪素膜をシリコン基板上に有する被研磨基板、及び、プラズマＣＶＤ法で形成された厚さ０．２μｍのポリシリコン膜をシリコン基板上に有する被研磨基板を用いた。【０１６２】
［パターンウエハ］
模擬パターンが形成されたパターンウエハとして、ＳＥＭＡＴＥＣＨ社製、７６４ウエハ（商品名、直径：３００ｍｍ）を用いた。当該パターンウエハは、ストッパ膜として窒化珪素膜又はポリシリコン膜をシリコン基板上に積層後、露光工程においてトレンチを形成し、ストッパ膜及びトレンチを埋めるように、シリコン基板及びストッパ膜の上に絶縁膜として酸化珪素膜（ＳｉＯ２膜）を積層することにより得られたウエハであった。酸化珪素膜は、ＨＤＰ（Ｈｉｇｈ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｐｌａｓｍａ）法により成膜されたものであった。【０１６３】
前記パターンウエハとしては、ライン（凸部）＆スペース（凹部）が１００μｍピッチであり且つ凸部パターン密度が５０％である部分を有するウエハを使用した。ライン＆スペースとは、模擬的なパターンであり、凸部であるストッパ膜でマスクされたＡｃｔｉｖｅ部と、凹部である溝が形成されたＴｒｅｎｃｈ部とが交互に並んだパターンである。例えば、「ライン＆スペースが１００μｍピッチ」とは、ライン部とスペ−ス部との幅の合計が１００μｍであることを意味する。また、例えば、「ライン＆スペースが１００μｍピッチであり且つ凸部パターン密度が５０％」とは、凸部幅：５０μｍと、凹部幅：５０μｍとが交互に並んだパターンを意味する。【０１６４】
前記パターンウエハにおいて、酸化珪素膜の膜厚は、シリコン基板及びストッパ膜上のいずれにおいても６００ｎｍであった。具体的には、図３に示すように、シリコン基板１上のストッパ膜２の膜厚は１５０ｎｍであり、酸化珪素膜３の凸部の膜厚は６００ｎｍであり、酸化珪素膜３の凹部の膜厚は６００ｎｍであり、酸化珪素膜３の凹部深さは５００ｎｍ（トレンチ深さ３５０ｎｍ＋ストッパ膜の膜厚１５０ｎｍ）であった。【０１６５】
パターンウエハの研磨評価に際しては、セルフストップ性（模擬パターンの残段差量が小さくなると研磨速度が低下する特性）を有する公知のＣＭＰ用研磨液を用いて前記ウエハを研磨することにより残段差量が３０ｎｍ程度の状態となったウエハを用いた。具体的には、日立化成株式会社製のＨＳ−８００５−Ｄ４（商品名）と、日立化成株式会社製のＨＳ−７３０３ＧＰ（商品名）と、水とを２：１．２：６．８の比率で配合した研磨液を用いて、１００μｍピッチ５０％密度パターンにおける凸部の酸化珪素膜の膜厚を５０ｎｍまで研磨した状態のウエハを用いた。【０１６６】
（研磨品評価項目）
［ブランケットウエハの評価（研磨速度）］
前記条件で研磨及び洗浄した被研磨基板について、被研磨膜（酸化珪素膜、窒化珪素膜、及び、ポリシリコン膜）の研磨速度（酸化珪素膜の研磨速度：ＳｉＯ２ＲＲ、窒化珪素膜の研磨速度：ＳｉＮＲＲ、及び、ポリシリコン膜の研磨速度：ｐ−ＳｉＲＲ）を下記式より求めた。なお、研磨前後での被研磨膜の膜厚差は、光干渉式膜厚測定装置（フィルメトリクス社製、商品名：Ｆ８０）を用いて求めた。また、被研磨膜の研磨速度を用いて研磨速度比（ＳｉＯ２ＲＲ／ＳｉＮＲＲ、及び、ＳｉＯ２ＲＲ／ｐ−ＳｉＲＲ）を求めた。
研磨速度（ＲＲ）＝（研磨前後での被研磨膜の膜厚差（ｎｍ））／（研磨時間（分））【０１６７】
［パターンウエハ評価］
パターンウエハの評価は、実施例１〜３、６〜７及び比較例１〜３において行った。前記条件で研磨及び洗浄したパターンウエハの凸部のストッパ膜（窒化珪素膜及びポリシリコン膜）の残膜厚、並びに、凹部の酸化珪素膜の残膜厚を測定して残段差量を下記式より求めた。式中、「３５０ｎｍ＋ストッパ膜の残膜厚（ｎｍ）」は凸部の膜厚を表す。また、ストッパ膜の初期の膜厚と研磨後の膜厚との差分（残膜厚）を用いて下記式よりストッパ膜の削れ量（以下、「ストッパ膜ロス量」という。）を求めた。なお、研磨前後での各被研磨膜の膜厚は、光干渉式膜厚測定装置（ナノメトリクス社製、商品名：Ｎａｎｏｓｐｅｃ  ＡＦＴ−５１００）を用いて求めた。
残段差量＝（３５０ｎｍ＋ストッパ膜の残膜厚（ｎｍ））−（凹部の酸化珪素膜の残膜厚（ｎｍ））
ストッパ膜ロス量＝１５００ｎｍ−凸部のストッパ膜の残膜厚（ｎｍ）【０１６８】
実施例及び比較例で得られた測定結果を表１及び表２に示す。表に記載の化合物Ａ〜Ｄは、下記化合物を意味する。
化合物Ａ：トリメチル−２−メタクリロイルオキシエチルアンモニウムクロリド
化合物Ｂ：３−（メタクリロイルアミノ）プロピルトリメチルアンモニウムクロリド
化合物Ｃ：ポリアリルアミン（ＰＡＡ−０１）
化合物Ｄ：ポリアリルアミン（ＰＡＡ−１５）【０１６９】
【表１】
0006798610.tif 000002
【０１７０】
【表２】
0006798610.tif 000003
【０１７１】
以下、表１及び表２に示す結果について詳しく説明する。【０１７２】
実施例１におけるブランケットウエハ評価において、ＳｉＯ２ＲＲは３２０ｎｍ／分、ＳｉＮＲＲは２ｎｍ／分、ｐＳｉＲＲは３ｎｍ／分、研磨速度比ＳｉＯ２／ＳｉＮは１６０、研磨速度比ＳｉＯ２／ｐＳｉは１０７であり、比較例より高い研磨選択性が得られた。パターンウエハ評価において、ストッパ膜が露出した時点の残段差量は、それぞれ１０ｎｍ（窒化珪素膜）及び５ｎｍ（ポリシリコン膜）であり、更に９秒多く削り込んでも残段差量は、それぞれ１９ｎｍ及び１０ｎｍであった。また、ストッパ膜が露出した時点でのストッパ膜ロス量は、それぞれ２ｎｍ（窒化珪素膜）及び２ｎｍ（ポリシリコン膜）であり、更に９秒多く削り込んでもストッパ膜ロス量は、それぞれ５ｎｍ及び３ｎｍであった。このように、実施例１では、比較例よりディッシング及びストッパ膜ロス量が共に低減されている結果が得られた。【０１７３】
実施例２におけるブランケットウエハ評価において、ＳｉＯ２ＲＲは３００ｎｍ／分、ＳｉＮＲＲは１ｎｍ／分、ｐＳｉＲＲは３ｎｍ／分、研磨速度比ＳｉＯ２／ＳｉＮは３００、研磨速度比ＳｉＯ２／ｐＳｉは１００であり、比較例より高い研磨選択性が得られた。パターンウエハ評価において、ストッパ膜が露出した時点の残段差量は、それぞれ８ｎｍ（窒化珪素膜）及び３ｎｍ（ポリシリコン膜）であり、更に１０秒多く削り込んでも残段差量は、それぞれ１６ｎｍ及び８ｎｍであった。また、ストッパ膜が露出した時点でのストッパ膜ロス量は、それぞれ１ｎｍ（窒化珪素膜）及び２ｎｍ（ポリシリコン膜）であり、更に１０秒多く削り込んでもストッパ膜ロス量は、それぞれ３ｎｍ及び４ｎｍであった。このように、実施例２では、比較例よりディッシング及びストッパ膜ロス量が共に低減されている結果が得られた。【０１７４】
実施例３におけるブランケットウエハ評価において、ＳｉＯ２ＲＲは２６０ｎｍ／分、ＳｉＮＲＲは１ｎｍ／分、ｐＳｉＲＲは２ｎｍ／分、研磨速度比ＳｉＯ２／ＳｉＮは２６０、研磨速度比ＳｉＯ２／ｐＳｉは１３０であり、比較例より高い研磨選択性が得られた。パターンウエハ評価において、ストッパ膜が露出した時点の残段差量は、それぞれ６ｎｍ（窒化珪素膜）及び３ｎｍ（ポリシリコン膜）であり、更に１２秒多く削り込んでも残段差量は、それぞれ１３ｎｍ及び７ｎｍであった。また、ストッパ膜が露出した時点でのストッパ膜ロス量は、それぞれ１ｎｍ（窒化珪素膜）及び２ｎｍ（ポリシリコン膜）であり、更に１２秒多く削り込んでもストッパ膜ロス量は、それぞれ２ｎｍ及び３ｎｍであった。このように、実施例３では、比較例よりディッシング及びストッパ膜ロス量が共に低減されている結果が得られた。【０１７５】
実施例４におけるブランケットウエハ評価において、ＳｉＯ２ＲＲは２５０ｎｍ／分、ＳｉＮＲＲは１ｎｍ／分、ｐＳｉＲＲは２ｎｍ／分、研磨速度比ＳｉＯ２／ＳｉＮは２５０、研磨速度比ＳｉＯ２／ｐＳｉは１２５であり、比較例より高い研磨選択性が得られた。【０１７６】
実施例５におけるブランケットウエハ評価において、ＳｉＯ２ＲＲは３４０ｎｍ／分、ＳｉＮＲＲは２ｎｍ／分、ｐＳｉＲＲは３ｎｍ／分、研磨速度比ＳｉＯ２／ＳｉＮは１７０、研磨速度比ＳｉＯ２／ｐＳｉは１１３であり、比較例より高い研磨選択性が得られた。【０１７７】
実施例６におけるブランケットウエハ評価において、ＳｉＯ２ＲＲは２８０ｎｍ／分、ＳｉＮＲＲは１ｎｍ／分、ｐＳｉＲＲは１ｎｍ／分、研磨速度比ＳｉＯ２／ＳｉＮは２８０、研磨速度比ＳｉＯ２／ｐＳｉは２８０であり、比較例より高い研磨選択性が得られた。パターンウエハ評価において、ストッパ膜が露出した時点の残段差量は、それぞれ９ｎｍ（窒化珪素膜）及び８ｎｍ（ポリシリコン膜）であり、更に１１秒多く削り込んでも残段差量は、それぞれ１６ｎｍ及び１５ｎｍであった。また、ストッパ膜が露出した時点でのストッパ膜ロス量は、それぞれ１ｎｍ（窒化珪素膜）及び２ｎｍ（ポリシリコン膜）であり、更に１１秒多く削り込んでもストッパ膜ロス量は、それぞれ３ｎｍ及び４ｎｍであった。このように、実施例６では、比較例よりディッシング及びストッパ膜ロス量が共に低減されている結果が得られた。【０１７８】
実施例７におけるブランケットウエハ評価において、ＳｉＯ２ＲＲは３８０ｎｍ／分、ＳｉＮＲＲは３ｎｍ／分、ｐＳｉＲＲは３ｎｍ／分、研磨速度比ＳｉＯ２／ＳｉＮは１２７、研磨速度比ＳｉＯ２／ｐＳｉは１２７であり、比較例より高い研磨選択性が得られた。パターンウエハ評価において、ストッパ膜が露出した時点の残段差量は、それぞれ１２ｎｍ（窒化珪素膜）及び７ｎｍ（ポリシリコン膜）であり、更に８秒多く削り込んでも残段差量は、それぞれ２０ｎｍ及び１５ｎｍであった。また、ストッパ膜が露出した時点でのストッパ膜ロス量は、それぞれ２ｎｍ（窒化珪素膜）及び３ｎｍ（ポリシリコン膜）であり、更に８秒多く削り込んでもストッパ膜ロス量は、それぞれ５ｎｍ及び５ｎｍであった。このように、実施例７では、比較例よりディッシング及びストッパ膜ロス量が共に低減されている結果が得られた。【０１７９】
実施例８におけるブランケットウエハ評価において、ＳｉＯ２ＲＲは３３０ｎｍ／分、ＳｉＮＲＲは２ｎｍ／分、ｐＳｉＲＲは１５ｎｍ／分、研磨速度比ＳｉＯ２／ＳｉＮは１６５、研磨速度比ＳｉＯ２／ｐＳｉは２２であり、比較例より高い研磨選択性が得られた。パターンウエハ評価において、ストッパ膜が露出した時点の残段差量は、それぞれ１２ｎｍ（窒化珪素膜）及び８ｎｍ（ポリシリコン膜）であり、更に９秒多く削り込んでも残段差量は、それぞれ２１ｎｍ及び１４ｎｍであった。また、ストッパ膜が露出した時点でのストッパ膜ロス量は、それぞれ３ｎｍ（窒化珪素膜）及び６ｎｍ（ポリシリコン膜）であり、更に９秒多く削り込んでもストッパ膜ロス量は、それぞれ５ｎｍ及び１３ｎｍであった。このように、実施例８では、比較例よりディッシング及びストッパ膜ロス量が共に低減されている結果が得られた。【０１８０】
比較例１におけるブランケットウエハ評価において、ＳｉＯ２ＲＲは７５０ｎｍ／分、ＳｉＮＲＲは１２０ｎｍ／分、ｐＳｉＲＲは４０ｎｍ／分、研磨速度比ＳｉＯ２／ＳｉＮは６、研磨速度比ＳｉＯ２／ｐＳｉは１９であった。パターンウエハ評価において、ストッパ膜が露出した時点の残段差量は、それぞれ１５ｎｍ（窒化珪素膜）及び１４ｎｍ（ポリシリコン膜）であり、更に４秒多く削り込んだ残段差量は、それぞれ５０ｎｍ及び５５ｎｍであった。また、ストッパ膜が露出した時点でのストッパ膜ロス量は、それぞれ８ｎｍ（窒化珪素膜）及び８ｎｍ（ポリシリコン膜）であり、更に４秒多く削り込んだストッパ膜ロス量は、それぞれ２０ｎｍ及び１５ｎｍであった。【０１８１】
比較例２におけるブランケットウエハ評価において、ＳｉＯ２ＲＲは３８０ｎｍ／分、ＳｉＮＲＲは６ｎｍ／分、ｐＳｉＲＲは３０ｎｍ／分、研磨速度比ＳｉＯ２／ＳｉＮは６３、研磨速度比ＳｉＯ２／ｐＳｉは１３であった。パターンウエハ評価において、ストッパ膜が露出した時点の残段差量は、それぞれ１１ｎｍ（窒化珪素膜）及び１５ｎｍ（ポリシリコン膜）であり、更に８秒多く削り込んだ残段差量は、それぞれ２１ｎｍ及び５２ｎｍであった。また、ストッパ膜が露出した時点でのストッパ膜ロス量は、それぞれ３ｎｍ（窒化珪素膜）及び８ｎｍ（ポリシリコン膜）であり、更に８秒多く削り込んだストッパ膜ロス量は、それぞれ６ｎｍ及び１３ｎｍであった。【０１８２】
比較例３におけるブランケットウエハ評価において、ＳｉＯ２ＲＲは４６０ｎｍ／分、ＳｉＮＲＲは６ｎｍ／分、ｐＳｉＲＲは２４ｎｍ／分、研磨速度比ＳｉＯ２／ＳｉＮは７７、研磨速度比ＳｉＯ２／ｐＳｉは１９であった。パターンウエハ評価において、ストッパ膜が露出した時点の残段差量は、それぞれ１３ｎｍ（窒化珪素膜）及び１８ｎｍ（ポリシリコン膜）であり、更に７秒多く削り込んだ残段差量は、それぞれ２８ｎｍ及び６０ｎｍであった。また、ストッパ膜が露出した時点でのストッパ膜ロス量は、それぞれ３ｎｍ（窒化珪素膜）及び７ｎｍ（ポリシリコン膜）であり、更に７秒多く削り込んだストッパ膜ロス量は、それぞれ７ｎｍ及び１２ｎｍであった。【０１８３】
比較例４におけるブランケットウエハ評価において、ＳｉＯ２ＲＲは３０ｎｍ／分、ＳｉＮＲＲは２ｎｍ／分、ｐＳｉＲＲは２ｎｍ／分、研磨速度比ＳｉＯ２／ＳｉＮは１５、研磨速度比ＳｉＯ２／ｐＳｉは１５であった。【０１８４】
比較例５におけるブランケットウエハ評価において、ＳｉＯ２ＲＲは２０ｎｍ／分、ＳｉＮＲＲは２ｎｍ／分、ｐＳｉＲＲは２ｎｍ／分、研磨速度比ＳｉＯ２／ＳｉＮは１０、研磨速度比ＳｉＯ２／ｐＳｉは１０であった。
【符号の説明】
【０１８５】
１…シリコン基板、２…ストッパ膜、３…酸化珪素膜。
【図１】
0006798610.tif 000004
【図２】
0006798610.tif 000005
【図３】
0006798610.tif 000006