(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１０〜４００ｍ２／ｇの比表面積値とそれから換算される３〜１１０ｎｍの範囲の粒子径を有し、走査型電子顕微鏡観察による一次粒子径の平均値が５〜１５０ｎｍの範囲にあり、そしてレーザー回折法で測定した体積分率のｄ１０が６０〜１００ｎｍであり、ｄ５０が８０〜３００ｎｍであり、ｄ９０が１５０〜２０００ｎｍである酸化ジルコニウム粒子を含有する水性ゾルを含み、半導体装置製造時の酸化珪素膜の研磨に使用される研磨用組成物。
【請求項２】
水性ゾルが、陰イオン性界面活性剤を更に含む請求項１に記載の研磨用組成物。
【請求項３】
少なくとも酸化珪素膜と窒化珪素膜を有する基板を、請求項１又は請求項２に記載の研磨用組成物を用いて、主に酸化珪素膜の研磨が行われる工程を含む半導体装置の製造方法。
【請求項４】
（酸化珪素膜の研磨速度）／（窒化珪素膜の研磨速度）の比が１０〜１００で行われる請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、半導体素子の製造工程における基板表面の平坦化工程のうち、特にシャロートレンチ分離の形成工程に適した研磨用組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
１０〜４００ｍ２／ｇの比表面積と動的光散乱法粒子径が２０〜５００ｎｍの粒子径を有し、そして４〜１５重量％の脱水性の水分を保有するコロイド状酸化ジルコニウムを４００〜１０００℃の温度で０．０５〜５０時間焼成することにより得られる焼成された酸化ジルコニウムに、水溶性酸又は水溶性アルカリを添加して湿式粉砕し、動的光散乱法粒子径で焼成前のコロイド状酸化ジルコニウムの粒子径の１〜３倍の粒子径を持つ酸化ジルコニウムの水性ゾル及びその製造方法が開示されている。（特許文献１）
ジルコニアとポリアクリル酸などの高分子酸からなる研磨剤が開示されている。（特許文献２、及び特許文献３）
【特許文献１】特開平８−５９２４２号公報（特許請求の範囲、実施例）
【特許文献２】特許３１３０２７９号公報（特許請求の範囲）
【特許文献３】特許第３２７８５３２号公報（特許請求の範囲）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本願発明の酸化ジルコニウムの水性ゾルは、例えばＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリシング：Chemical Mechanical Polishing）と通常称されている半導体デバイス製造時の基板表面の平坦化工程、特にシャロートレンチ分離の形成工程の超精密研磨で使用し、酸化珪素膜と窒化珪素膜との研磨速度比を大きくし、アルカリ金属の汚染の少ない研磨剤を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本願発明は第１観点として、１０〜４００ｍ２／ｇの比表面積値とそれから換算される３〜１１０ｎｍの範囲の粒子径を有し、走査型電子顕微鏡観察による一次粒子径の平均値が５〜１５０ｎｍの範囲にある酸化ジルコニウム粒子を含有する水性ゾルを含み、半導体装置製造時の酸化珪素膜の研磨に使用される研磨用組成物、
第２観点として、酸化ジルコニウム粒子が、レーザー回折法で測定した体積分率のｄ１０が６０〜１００ｎｍであり、ｄ５０が８０〜３００ｎｍであり、ｄ９０が１５０〜２０００ｎｍである第１観点に記載の研磨用組成物、
第３観点として、水性ゾルが、陰イオン性界面活性剤を更に含む第１観点又は第２観点に記載の研磨用組成物、
第４観点として、少なくとも酸化珪素膜と窒化珪素膜を有する基板を、第１観点乃至第３観点のいずれか一つに記載の研磨用組成物を用いて、主に酸化珪素膜の研磨が行われる工程を含む半導体装置の製造方法、及び
第５観点として、（酸化珪素膜の研磨速度）／（窒化珪素膜の研磨速度）の比が１０〜１００で行われる第４観点に記載の半導体装置の製造方法である。
【発明の効果】
【０００５】
本願発明は、１０〜４００ｍ２／ｇの比表面積値とそれから換算される３〜１１０ｎｍの範囲の粒子径を有し、走査型電子顕微鏡観察による一次粒子径の平均値が５〜１５０ｎｍの範囲にある酸化ジルコニウム粒子を含有する水性ゾルを含有する研磨組成物は、半導体デバイス製造工程における基板表面の平坦化研磨のうちシャロートレンチ分離の形成（基板上のＳｉとＳｉＯ２の分離）に適していることを見出した。
【０００６】
上記の水性ゾルは、１０〜４００ｍ２／ｇの比表面積を有し、且つ、比表面積から換算される粒子径を（Ａ）ｎｍとし、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察による1次粒子径の平均値を（Ｂ）ｎｍとした場合、Ｂ／Ａの値が１〜４０である酸化ジルコニウム粒子を含有するものである。
【０００７】
また、前記の水性ゾルを含有する研磨組成物の分散剤としてポリアクリル酸、ポリアクリル酸アンモニウム、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸アンモニウム、ポリアクリル酸―メタクリル酸共重合体などのアルカリ金属を含まない水溶性の陰イオン性界面活性剤を用いることによりウエハーの汚染源となるアルカリ金属含有量を低減でき、更に窒化珪素膜に対する酸化珪素膜の研磨速度比が１０〜１００の範囲に向上し、シャロートレンチ分離工程における平坦化特性が向上する。分散剤として用いる陰イオン界面活性剤の平均分子量は５００〜５００００が好ましく、より好ましくは１０００〜１００００である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本願発明は１０〜４００ｍ２／ｇの比表面積値とそれから換算される３〜１１０ｎｍの範囲の粒子径を有し、走査型電子顕微鏡観察による一次粒子径の平均値が５〜１５０ｎｍの範囲にある酸化ジルコニウム粒子を含有する水性ゾルを含み、半導体装置製造時の酸化珪素膜の研磨に使用される研磨用組成物である。
【０００９】
本願発明に用いられる酸化ジルコニウム粒子を含有する水性ゾルは以下の方法で製造することができる。例えばジルコニウム化合物を溶解した水性媒体を、オートクレーブ中で７０〜２５０℃の温度で、１〜１００時間の水熱処理をすることにより製造する事が出来る。ジルコニウム化合物としては、例えば硝酸ジルコニウム、硫酸ジルコニウム、オキシ塩化ジルコニウム、酢酸ジルコニウム等が挙げられ、これらの１種又は２種以上を用いる事が出来る。ジルコニウム化合物を溶解した水性媒体は、アンモニア水等を用いてｐＨを６〜１１の範囲に調整し水熱処理することが好ましい。得られたコロイド状酸化ジルコニウムは限外ろ過装置を用いて洗浄を行うことが好ましい。この際、アルカリや酸を添加して洗浄することにより不純物を十分に取り除くことが可能である。ここで用いられるアルカリとしてはアンモニア水等が挙げられ、酸としては塩酸、硝酸、乳酸、酢酸、プロピオン酸、ギ酸、酪酸、メチルスルホン酸、マロン酸、マレイン酸、シュウ酸、フタル酸、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸等が挙げられる。アルカリを添加し洗浄した後、純水で洗浄し、更に酸を加えて洗浄した後、純水で洗浄することにより不純物を取り除く事ができる。これらの操作を交互に数回行い洗浄する事が好ましい。この様にして得られた酸化ジルコニウムゾルを、例えばスプレードライヤー等の乾燥機で１００〜２００℃の温度で乾燥し、コロイド状の酸化ジルコニウム粉末を得る事ができる。この粉末は水分を４〜１５重量％含み、後の焼成工程で脱水されるものである。
【００１０】
得られた粉末は焼成炉で焼成することにより焼成された酸化ジルコニウム粉末を得る事ができる。焼成温度は３００〜１０００℃、好ましくは４００〜９００℃であり、焼成時間は５〜１００時間で行われる。焼成温度が３００℃未満では酸化珪素膜の研磨速度が遅く好ましくない。また１０００℃を越える場合は酸化ジルコニウムの一次粒子が大きくなり過ぎ、研磨剤として使用した際にスクラッチ発生の原因になる。
【００１１】
この様にして得られた酸化ジルコニウムは、Ｘ線回折パターンは回折角度２θ＝２８．６°、４７．５°、及び５６．４°に主ピークを有し、ＡＳＴＭカードＮｏ．３４−３９４に記載された単斜晶系の結晶性酸化ジルコニウム粒子である。
【００１２】
焼成された酸化ジルコニウム粉末は水性媒体中で湿式粉砕することにより水性ゾルを得る事が出来る。湿式粉砕は、湿式ボールミル、サンドグラインダー、アトライター、パールミル、超音波ホモジナイザー、圧力ホモジナイザー、アルティマイザー等の装置でバッチ式又は連続式で行われる。湿式ボールミル、サンドグラインダー、アトライター、パールミル等の湿式粉砕に用いられるメディアの材質としては、例えば部分安定化ジルコニアビーズ等が使用され、粒径０．１〜１０ｍｍφの範囲のビーズを用いることができる。
【００１３】
湿式粉砕は塩酸、硝酸、乳酸、酢酸、プロピオン酸、ギ酸、酪酸、メチルスルホン酸、マロン酸、マレイン酸、シュウ酸、フタル酸、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸等の酸を加えてｐＨ１〜６の範囲に調整し粉砕する。また、湿式粉砕には分散剤として陰イオン性界面活性剤、及び水溶性珪酸アルカリを用いることができる。特に平均分子量が１０００〜１００００の陰イオン性界面活性剤を用いることが好ましい。上記の分散剤は単独で用いることも、２種以上の組み合わせで使用することもできる。これらの分散剤は、酸化ジルコニウム１重量部に対して、分散剤を０．０１〜０．０５重量部の割合で添加する事が好ましい。
【００１４】
陰イオン性界面活性剤としては例えば、アクリル酸重合体のアンモニウム塩、メタクリル酸重合体のアンモニウム塩等の水溶性高分子類、オレイン酸アンモニウム、ラウリル硫酸アンモニウム、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ラウリルエーテル硫酸アンモニウム等が挙げられる。
【００１５】
水溶性珪酸アルカリとしては例えば、アンモニウムシリケート、第４級アンモニウムシリケートが挙げられる。これらはアルカリ金属を含有しない分散剤であるが、アルカリ金属を含有する研磨組成物を使用することが可能な用途ではアクリル酸重合体のナトリウム塩、メタクリル酸重合体のナトリウム塩等の水溶性高分子類、オレイン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム等の陰イオン性界面活性剤、及び珪酸リチウム、珪酸ナトリウム、珪酸カリウムなどの分散剤も使用できる。
【００１６】
水溶性の珪酸アルカリでなく、アンモニア水、水酸化４級アンモニウム、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の塩基を分散剤にすると、酸化ジルコニウムを湿式粉砕する際にスラリーが凝集し、増粘しやすくなる。
【００１７】
本願発明で酸化ジルコニウム粉末を湿式粉砕し分散する時の水性ゾルの固形分濃度は、１０〜７０重量％が好ましく、更に好ましくは３０〜６０重量％である。固形分濃度が１０重量％より低いと粉砕効率が悪くなる。一方、固形分が７０重量％より高いと水性ゾルが増粘するため粉砕及び分散効率が悪くなる。
【００１８】
本願発明によって得られた酸化ジルコニウム粒子を含有する水性ゾルは、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）観察では１０〜３００ｎｍの粒子径を有している。また焼成した酸化ジルコニウム粒子を湿式粉砕して水性ゾルとした後でも、その水性ゾルを１１０℃で乾燥して、Ｘ線回折パターンを測定したところ、回折角度２θ＝２８．６°、４７．５°及び５６．４°に主ピークを有し、ＡＳＴＭカードＮｏ．３４−３９４に記載の単斜晶系の結晶性酸化ジルコニウム粒子である。またこの酸化ジルコニウム粒子の比表面積値は１０〜４００ｍ２／ｇである。粒子径を（Ｄ）ｎｍとして、比表面積を（Ｐ）ｍ２／ｇとすると、Ｄ×Ｐ＝１１００という関係式が成り立つ。この式に従い、酸化ジルコニウム粒子のガス吸着法（ＢＥＴ法）により比表面積値を測定し、球体粒子として換算した粒子径（ＢＥＴ法換算粒子径）は３〜１１０ｎｍである。また、レーザー回折法による酸化ジルコニウムのｄ１０粒子径は６０〜１００ｎｍであり、ｄ５０粒子径は８０〜３００ｎｍであり、ｄ９０粒子径は１５０〜２０００ｎｍである。
【００１９】
ここでｄ１０は、この粒子径以下の粒子数が全粒子数の１０％であることを意味する粒子径を表す。
【００２０】
ｄ５０は、この粒子径以下の粒子数が全粒子数の５０％であることを意味する粒子径を表す。
【００２１】
ｄ９０は、この粒子径以下の粒子数が全粒子数の９０％であることを意味する粒子径を表す。
【００２２】
特にレーザー回折法のd50粒子径が８０〜１８０ｎｍ、且つレーザー回折法のd90粒子径が１０００ｎｍ以下の酸化ジルコニウム粒子を含有する水性ゾルは、単分散粒子に近いため長時間放置しても粒子の沈降が少なく軽い攪拌や振とう等で容易に製造時の分散状態に戻り、常温に保存しても1年以上安定である。
【００２３】
本願発明の酸化ジルコニウム粒子を含有する水性ゾルは、そのままでも研磨組成物として使用することが可能である。しかし、水性ゾルに分散剤として陰イオン性界面活性剤、水溶性珪酸アルカリ、及び非イオン性界面活性剤を含有し、より好ましい研磨組成物とすることができ、上記の分散剤は単独で用いることも、２種以上の組み合わせで使用することもできる。また、平均分子量の異なる同種の添加剤を組み合わせて使用することもできる。陰イオン性界面活性剤、及び水溶性珪酸アルカリは上記の湿式粉砕時に用いた分散剤を使用することができる。非イオン性界面活性剤としては、リン含有界面活性剤が挙げられ、例えばリン酸モノアルキルエステル、リン酸ジアルキルエステル、リン酸トリアルキルエステル等が挙げられる。水性ゾルに分散剤を添加して研磨組成物を作成する際に、酸化ジルコニウム１重量部当たり、上記の分散剤は０〜３重量部、好ましくは０．０１〜１．５重量部の割合で添加することが好ましい。
【００２４】
酸化ジルコニウムの水性ゾルに陰イオン性界面活性剤を添加した研磨用組成物は、その陰イオン性界面活性剤の分子量が低い場合は、酸化珪素膜と窒化珪素膜を有する基板を研磨する時に、（酸化珪素膜の研磨速度）／（窒化珪素膜の研磨速度）の比が大きくなる傾向にある。
【００２５】
本願発明の酸化ジルコニウム粒子の水性ゾルを含有する研磨用組成物として用いた場合、例えば研磨用組成物の供給源から研磨機までの配管内での沈降固結の問題や、それらを長時間使用する際の沈降固結の問題が発生しないので、常に一定の品質で研磨用組成物を供給でき、常に一定の研磨性能を発揮できる。この研磨用組成物は、半導体デバイス製造工程における基板表面の平坦化研磨のうちシャロートレンチ分離の形成（基板上のＳｉとＳｉＯ２の分離）に適しており、酸化珪素膜の研磨速度と窒化珪素膜の研磨速度の高い選択比を維持しながらスクラッチの少ない良好な研磨面が得られる。
【実施例】
【００２６】
実施例１
純水２１００ｋｇにオキシ塩化ジルコニウム１０００ｋｇを溶解したオキシ塩化ジルコニウムの水溶液を、４ｍ３のグラスライニング製オートクレーブ反応槽に仕込み、攪拌下、２５％のアンモニア水を２６４ｋｇ添加する。添加後、１３０℃まで昇温し、７時間保持する。次いでオートクレーブ中の液体を室温まで冷却し、回収する。回収した液体のｐＨは１以下で、透過型電子顕微鏡観察での一次粒子径の平均値が１００ｎｍのコロイド状ジルコニアの水性ゾルである。回収ゾルに２５％アンモニア水１１．７ｋｇを添加した後、限外ろ過装置で２８０００ｋｇの純水を使用して洗浄を行う。更に攪拌下、クエン酸３１ｋｇ次いで２５％アンモニア水３９ｋｇを添加した後、限外ろ過装置で純水洗浄を行う。７８００ｋｇの純水を使用することによりｐＨ１０．０、ＺｒＯ２濃度３０．４重量％、Ｃｌ濃度０．０１重量％の以下、ＮＨ３濃度０．３２重量％のアルカリ性の酸化ジルコニウムゾル（Ｓ−1）１０００ｋｇを得る。
【００２７】
この弱アルカリ性の酸化ジルコニウムゾル（Ｓ−１）２００ｋｇを入口温度１９０℃、出口温度１２０℃のスプレードライヤーで乾燥し、６０ｋｇの粉末を得た。この時乾燥粉の比表面積は１５３．０ｍ２／ｇであった。得られた乾燥粉３６００ｇを電気炉に仕込み５００℃で５時間焼成した。得られた焼成粉を粉末Ｘ線回折法で測定したところ、回折角度２θ＝２８．６°、４７．５°及び５６．４°に主ピークを有し、ＡＳＴＭカードＮｏ．34-394に記載の単斜晶系の結晶性酸化ジルコニウムの特性ピークと一致した。また、酸化ジルコニウム粒子のガス吸着法（ＢＥＴ法）による比表面積値は４５．８ｍ２／ｇで、ガス吸着法による比表面積から換算した粒子径として２４ｎｍであった。
【００２８】
１０％の硝酸３．３ｇと純水７４５．８ｇを混合した水溶液に得られた酸化ジルコニウム焼成粉３６９ｇを加えたスラリーを作成し、このスラリーを１ｍｍφジルコニアビーズ３８００ｇを仕込んである容量３リットルのボールミル容器に入れ、回転数６０ｒｐｍで１２時間湿式粉砕した。水押ししてビーズ分離することにより固形分２２．３重量％、ｐＨ５．８、電気伝導度５３μＳ／ｃｍ、粘度１５６ｍＰａ・ｓの水性ゾル（ｂ−１）が得られた。この水性ゾルを３００℃で乾燥して得られた酸化ジルコニウム粒子のガス吸着法（ＢＥＴ法）による比表面積値は５２．０ｍ２／ｇで、ガス吸着法による比表面積から換算した粒子径として２１ｎｍであった。また、SEM観察による1次粒子の平均値は１１０ｎｍであり、走査型電子顕微鏡観察による一次粒子径の平均値（ＳＥＭ粒子径の平均値）／ガス吸着法による比表面積値から換算される粒子径（ＢＥＴ粒子径）の値は５．２であった。更にＭＡＳＴＥＲＳＩＺＥＲ2000（ＭＡＲＶＥＲＮ社製）で測定したレーザー回折法のｄ１０粒子径は６５ｎｍであり、ｄ５０粒子径は１１３ｎｍであり、ｄ９０粒子径は２０６ｎｍであった。またＤＬＳ−６０００（大塚電子製）で測定した動的光散乱法の平均粒子径は１６４ｎｍであった。この水性ゾルは長時間静置しても沈降物がほとんど無かった。
【００２９】
実施例２
実施例1で得られた酸化ジルコニウム焼成粉３６９ｇ、３５重量％濃度のポリアクリル酸アンモニウム溶液（ポリアクリル酸の平均分子量１５００）２１．０ｇ及び純水７２８．１ｇを混合したスラリーを、１ｍｍφジルコニアビーズ３８００ｇを仕込んである容量３リットルのボールミル容器に入れ、回転数６０ｒｐｍで１２時間の湿式粉砕を行った。水押ししてビーズ分離することにより固形分２３．７重量％、ｐＨ９．５、電気伝導度１８４９μＳ／ｃｍ、粘度１．５ｍＰａ・ｓの水性ゾル（ｂ−２）が得られた。この水性ゾルを４００℃で乾燥して得られた酸化ジルコニウム粒子のガス吸着法（ＢＥＴ法）による比表面積値は５２．０ｍ２／ｇで、ガス吸着法による比表面積から換算した粒子径として２１ｎｍであった。また、SEM観察による1次粒子の平均値は１１０ｎｍであり、走査型電子顕微鏡観察による一次粒子径の平均値（ＳＥＭ粒子径の平均値）／ガス吸着法による比表面積値から換算される粒子径（ＢＥＴ粒子径）の値は５．２であった。更にＭＡＳＴＥＲＳＩＺＥＲ2000（ＭＡＲＶＥＲＮ社製）で測定したレーザー回折法のｄ１０粒子径は６７ｎｍであり、ｄ５０粒子径は１０５ｎｍで、ｄ９０粒子径は１６６ｎｍであった。また動的光散乱法の平均粒子径は１２７ｎｍであった。この水性ゾルは長時間静置しても沈降物がほとんど無かった。
【００３０】
実施例３
実施例1で得られた酸化ジルコニウムの乾燥粉３６００ｇを電気炉に仕込み４００℃で１０時間焼成した。得られた焼成粉を粉末Ｘ線回折法で測定したところ、回折角度２θ＝２８．６°、４７．５°及び５６．４°に主ピークを有し、ＡＳＴＭカードＮｏ．３４−３９４に記載の単斜晶系の結晶性酸化ジルコニウムの特性ピークと一致した。また、酸化ジルコニウム粒子のガス吸着法（ＢＥＴ法）による比表面積値は９６．０ｍ２／ｇで、ガス吸着法による比表面積から換算した粒子径として１１ｎｍであった。
３５重量％濃度のポリアクリル酸アンモニウム溶液（ポリアクリル酸の平均分子量１５００）２１．０ｇ及び純水７２８．１ｇを混合した水溶液に得られた酸化ジルコニウム焼成粉３６９ｇを加えたスラリーを、1ｍｍφジルコニアビーズ３８００ｇを仕込んである容量３リットルのボールミル容器に入れ、回転数６０ｒｐｍで１２時間の湿式粉砕を行った。水押ししてビーズ分離することにより固形分２３．６重量％、ｐＨ９．９、電気伝導度８２２μＳ／ｃｍ、粘度２．８ｍＰａ・ｓの水性ゾル（ｂ−３）が得られた。この水性ゾルを４００℃で乾燥して得られた酸化ジルコニウム粒子のガス吸着法（ＢＥＴ法）による比表面積値は９５．０ｍ２／ｇで、ガス吸着法による比表面積から換算した粒子径として１１ｎｍであった。また、SEM観察による1次粒子の平均値は１１０ｎｍであり、走査型電子顕微鏡観察による一次粒子径の平均値（ＳＥＭ粒子径の平均値）／ガス吸着法による比表面積値から換算される粒子径（ＢＥＴ粒子径）の値は１０．０であった。更にＭＡＳＴＥＲＳＩＺＥＲ2000（ＭＡＲＶＥＲＮ社製）で測定したレーザー回折法のｄ１０粒子径は６９ｎｍであり、ｄ５０粒子径は１６１ｎｍで、ｄ９０粒子径は１７５７ｎｍであった。また動的光散乱法の平均粒子径は２１１ｎｍであった。この水性ゾルは長時間静置しても沈降物がほとんど無かった。
比較例1
酸化珪素濃度２５重量％の市販のヒュームドシリカスラリー(CABOT社製)を純水で酸化珪素濃度１２．８重量％に希釈して研磨組成物（ｃ−１）を調整した。ＭＡＳＴＥＲＳＩＺＥＲ2000（ＭＡＲＶＥＲＮ社製）で測定したレーザー回折法のｄ１０粒子径は８１ｎｍであり、ｄ５０粒子径は１２６ｎｍで、ｄ９０粒子径は１９１ｎｍ、また動的光散乱法の平均粒子径は１６８ｎｍであった。
【００３１】
実施例１の水性ゾル（ｂ−１）に４０重量％濃度のポリアクリル酸アンモニウム（ポリアクリル酸の平均分子量８０００）を酸化ジルコニウムに対して５０重量％添加後、酸化ジルコニウムの固形分が２重量％になるように純水で希釈して研磨用組成物（ａ−１）を調整した。
実施例２の水性ゾル（ｂ−２）に４０重量％濃度のポリアクリル酸アンモニウム（ポリアクリル酸の平均分子量８０００）を酸化ジルコニウムに対して５０重量％添加後、酸化ジルコニウムの固形分が２重量％になるように純水で希釈して研磨用組成物（ａ−２）を調整した。
実施例３の水性ゾル（ｂ−３）に４０重量％濃度のポリアクリル酸アンモニウム（ポリアクリル酸の平均分子量８０００）を酸化ジルコニウムに対して５０重量％添加後、酸化ジルコニウムの固形分が２重量％になるように純水で希釈して研磨用組成物（ａ−３）を調整した。
比較例1の水性ゾル（ｃ−１）に４０重量％濃度のポリアクリル酸アンモニウム（ポリアクリル酸の平均分子量８０００）をシリカに対して５０重量％添加後、酸化珪素の固形分が２重量％になるように純水で希釈して研磨用組成物（ｃ−２）を調整した。
【００３２】
調整した研磨用組成物の研磨は下記のように行った。
【００３３】
研磨機（テクノライズ（株）製）、
研磨布：独立発泡ポリウレタン樹脂製研磨布ＩＣ−１０００／ｓｕｂａ４００（ロデールニッタ（株）製）、
被研磨物：プラズマＣＶＤ酸化珪素膜、及びＣＶＤ窒化珪素膜を有するシリコンウェハー
回転数：１５０ｒｐｍ、
研磨圧力：３３３ｇ／ｃｍ２、
研磨時間：２分間で行った。
【００３４】
表１中で研磨面の評価は、目視によって行い、欠陥が観察された時は（×）印を記載し、欠陥が全くない時は（○）印を記載した。また酸化珪素膜及ぶ窒化珪素膜の研磨速度は、研磨前後の膜厚を膜厚計ＮＡＮＯＳＰＥＣ（ＮＡＮＯＭＥＴＯＲＩＣＳ社製）で測定し、研磨速度を計算した。更に酸化珪素膜と窒化珪素膜の研磨速度の比を求めた。
〔表１〕
表１
――――――――――――――――――――――――――――――――――
研磨用組成物  酸化珪素膜  窒化珪素膜  酸化珪素／窒化珪素  表面欠陥
の研磨速度  の研磨速度  の研磨速度比
（Å／分）  （Å／分）
――――――――――――――――――――――――――――――――――
（ａ−１）      ７６９      ４１          １９                ○
（ａ−２）      ８９２      ６５          １４                ○
（ａ−３）      ９２６      ７１          １３                ○
（ｃ−１）    ２２７９    ３８５            ６                ○
（ｃ−２）      １３３      ６０            ２                ○
――――――――――――――――――――――――――――――――――
実施例１〜３の研磨組成物(ａ−１、ａ−２、及びａ−３)では、比較例１の研磨組成物(ｃ−２)に対し、酸化珪素膜の研磨速度が上昇し、窒化珪素膜の研磨速度が同等であるため、酸化珪素/窒化珪素の研磨速度比が向上している。また、比較例１の研磨組成物（ｃ−１）に対し、窒化珪素膜の研磨レートが低下した結果、酸化珪素/窒化珪素の研磨速度比が向上している。このため、本願発明の研磨組成物はシャロートレンチ分離において効率良く平坦化できることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本願発明の研磨組成物はＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリシング：Chemical Mechanical Polishing）と通常称されている半導体デバイス製造工程における平坦化研磨に用いる研磨剤として好適である。特に、保護膜として用いられる窒化珪素膜にダメージを与えることなく精密に研磨することができるため、ＳＴＩ（シャロートレンチアイソレーション：ShallowTrench Isolation）と通常称されている半導体デバイスの素子分離工程に用いる研磨剤として好適である。また、シロキサン系、有機ポリマー系、多孔質材料系、ＣＶＤポリマー系等の半導体デバイスの層間絶縁膜用低誘電率材料の研磨に用いる研磨剤としても好適である。シロキサン系の材料例としては、水素化シルセスキオキサン、メチルシルセスキオキサン、及び水素化メチルシルセスキオキサンがあげられる。有機ポリマー系の材料の例としては、ポリアリーレンエーテル、熱重合性炭化水素、パーフロロ炭化水素、ポリキノリン、及びフッ素化ポリイミドがあげられる。多孔質材料系の材料の例としては、キセロゲル、及びシリカコロイドがあげられる。ＣＶＤポリマー系の材料の例としては、ダイヤモンド様炭素膜、フロロカーボン、芳香族炭化水素ポリマー、及びシロキサン系ポリマーがあげられる。
【００３６】
ここでシリカを主成分とする基板とは、例えば水晶、石英ガラス、ガラス製ハードディスク、半導体デバイスの有機膜、低誘電率膜、層間絶縁膜及びトレンチ分離のＣＭＰなどを指す。更に、本願発明の水性酸化ジルコニウムゾルはニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム等の光学結晶材料、窒化アルミニウム、アルミナ、フェライト、ジルコニア等のセラミックス材料、半導体デバイスのアルミニウム、銅、タングステンなどの金属配線の研磨にも適応できる。