(57)【要約】  本発明の一側面は、砥粒と、ヒドロキシ酸と、ポリオールと、アミノカルボン酸及びアミノスルホン酸からなる群より選ばれる少なくとも一種の双性イオン化合物と、液状媒体と、を含有し、砥粒のゼータ電位が正であり、アミノカルボン酸の等電点が７．０より小さく、アミノスルホン酸のｐＫａが０より大きい、研磨液を提供する。【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、アミノカルボン酸及びアミノスルホン酸からなる群より選ばれる少なくとも一種の双性イオン化合物と、液状媒体と、を含有し、
前記砥粒のゼータ電位が正であり、
前記アミノカルボン酸の等電点が７．０より小さく、
前記アミノスルホン酸のｐＫａが０より大きい、研磨液。
【請求項２】
前記砥粒が、当該砥粒の含有量を１．０質量％に調整した水分散液を遠心加速度５．８×１０４Ｇで５分間遠心分離したときに、波長３８０ｎｍの光に対する吸光度が０を超える液相を与える、請求項１に記載の研磨液。
【請求項３】
前記ヒドロキシ酸の水酸基の数が２個である、請求項１又は２に記載の研磨液。
【請求項４】
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１〜３のいずれか一項に記載の研磨液。
【請求項５】
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１〜４のいずれか一項に記載の研磨液。
【請求項６】
前記ポリエーテルポリオールがポリオキシアルキレン基を有する、請求項５に記載の研磨液。
【請求項７】
前記ポリオールが、水酸基の数が３以上である化合物を含む、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】
前記双性イオン化合物がアミノカルボン酸を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の研磨液。
【請求項１０】
前記双性イオン化合物がアミノスルホン酸を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の研磨液。
【請求項１１】
前記双性イオン化合物の含有量が０．０１〜１．０質量％である、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、前記双性イオン化合物と、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、又は、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研磨工程を備える、研磨方法。
【請求項１４】
前記被研磨面が酸化珪素を含む、請求項１３に記載の研磨方法。
【請求項１５】
前記被研磨面が窒化珪素を更に含み、
前記研磨工程において酸化珪素を窒化珪素に対して選択的に研磨する、請求項１４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、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、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。）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、セリウム酸化物粒子を砥粒として含むセリウム酸化物系研磨液は、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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＳＴＩ等を形成するためのＣＭＰ技術においては、凹凸パターンを有する基板と、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、基板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、絶縁材料の研磨が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（例えば絶縁膜における除去される膜厚）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。【０００７】
ＣＭＰ技術においては、絶縁材料を研磨してストッパが露出した段階で研磨を停止させた後、ストッパ上に絶縁材料が残存することを避けるため、ストッパが露出した後も余分に研磨を行うことがある。この余分な研磨は、「オーバー研磨」と呼ばれている。オーバー研磨を行う場合において、単にストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性が高い研磨液を用いると、ストッパ上に位置する絶縁材料以外の絶縁材料までもが余分に研磨される。これにより、ディッシング（素子分離層等としての絶縁材料に凹み（段差）が生じる現象）が進行してしまい、研磨後の平坦性が劣る場合がある。そのため、ＣＭＰ技術においては、オーバー研磨の際に過剰なディッシング（ストッパ上に位置する絶縁材料以外の絶縁材料（基板の凹部に埋め込まれた絶縁材料）が過剰に研磨されること）を抑制する必要がある。【０００８】
そこで本発明は、ストッパを用いて絶縁材料を研磨する際に過剰なディッシングを抑制できる研磨液、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】
【０００９】
本発明の一側面に係る研磨液は、砥粒と、ヒドロキシ酸と、ポリオールと、アミノカルボン酸及びアミノスルホン酸からなる群より選ばれる少なくとも一種の双性イオン化合物と、液状媒体と、を含有し、砥粒のゼータ電位が正であり、アミノカルボン酸の等電点が７．０より小さく、アミノスルホン酸のｐＫａが０より大きい。【００１０】
このような研磨液によれば、ストッパを用いて絶縁材料を研磨する際に過剰なディッシングを抑制できる。これにより、オーバー研磨終了後の基体の平坦性を向上させることができる。【００１１】
本発明の他の一側面に係る研磨液セットは、上述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、第１の液が、前記砥粒と、液状媒体と、を含み、第２の液が、前記ヒドロキシ酸と、前記ポリオールと、前記双性イオン化合物と、液状媒体と、を含む。このような研磨液セットによれば、上述の研磨液と同様の前記効果を得ることができる。【００１２】
本発明の他の一側面に係る研磨方法は、上述の研磨液、又は、上述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研磨工程を備えている。このような研磨方法によれば、上述の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】
【００１３】
本発明によれば、ストッパを用いて絶縁材料を研磨する際に過剰なディッシングを抑制できる。【００１４】
本発明によれば、酸化珪素を含む被研磨面の研磨への研磨液の使用を提供することができる。本発明によれば、窒化珪素に対する酸化珪素の選択的研磨への研磨液の使用を提供することができる。本発明によれば、半導体素子の製造技術である基体表面の平坦化工程への研磨液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の使用を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１６】
＜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と任意に組み合わせることができる。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、一種を単独で又は二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。「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の作用が達成されれば、本用語に含まれる。
【００１７】
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（物理的作用）、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。
【００１８】
＜研磨液及び研磨液セット＞
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、アミノカルボン酸及びアミノスルホン酸からなる群より選ばれる少なくとも一種の双性イオン化合物と、液状媒体と、を含有し、砥粒のゼータ電位が正であり、アミノカルボン酸の等電点が７．０より小さく、アミノスルホン酸のｐＫａが０より大きい。
【００１９】
本実施形態に係る研磨液によれば、ストッパを用いて絶縁材料を研磨する際に過剰なディッシングを抑制できる。また、本実施形態に係る研磨液によれば、オーバー研磨時におけるストッパの過剰な研磨を抑制することが可能であり、オーバー研磨後にストッパをエッチング等により除去する際にストッパを除去しやすい。
【００２０】
本発明者らは、これらの効果が奏される要因を下記のように推測している。但し、要因は下記に限定されない。
すなわち、ヒドロキシ酸は、ストッパ材料の研磨速度が過度に高くなることを抑制しやすい効果を有する。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の研磨を抑制することで高い平坦性を得やすい。これらの理由について、ヒドロキシ酸の官能基（カルボキシル基、水酸基等）が絶縁材料及びストッパへ吸着してこれらの被研磨材料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やすいと推測される。
ポリオールは、絶縁材料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しやすい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やすい。これらの理由について、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やすいと推測される。
アミノカルボン酸及びアミノスルホン酸のような双性イオン化合物は、同一分子内にカチオン部（例えばアミノ基）とアニオン部（例えばカルボキシル基及びスルホン酸基）とを有する。この双性イオン化合物は、特にオーバー研磨時に被研磨面（すなわち、絶縁材料の表面及びストッパの表面）に付着することができる。このとき、アニオン部が被研磨面に付着し、カチオン部は被研磨面に対して外側を向く。この場合、双性イオン化合物が付着した被研磨面は正に帯電することから、この被研磨面は、ゼータ電位が正である砥粒と反発する。
その結果、上述のヒドロキシ酸及びポリオールを用いた上でこのような双性イオン化合物を用いることにより、砥粒の作用によって引き起こされる過剰なディッシング及びストッパの過剰な研磨が抑制される。
【００２１】
ところで、本実施形態においては、上述のヒドロキシ酸及びポリオールを用いた上でこのような双性イオン化合物を用いることにより、絶縁材料が双性イオン化合物によって過剰に強く覆われることを抑制できる。ここで、ストッパを用いて絶縁材料を研磨する際、ストッパに比べて絶縁材料の研磨が進行することにより、ストッパが配置された凸部と、絶縁材料が配置された凹部とを有する僅かな凹凸が形成される。この場合、凹部では、印加される圧力が低いため、絶縁材料に付着した双性イオン化合物が脱離しにくいことから、双性イオン化合物の保護効果（過剰なディッシングに対する保護効果）が維持される。一方、略平坦な被研磨面を有する絶縁材料（例えば絶縁材料のブランケットウエハ）を研磨する場合には、被研磨面に対して高い圧力がかかることから、絶縁材料に付着した双性イオン化合物が脱離する。そのため、本実施形態によれば、略平坦な被研磨面を有する絶縁材料を研磨する場合に所望の研磨速度を得ることができる。
【００２２】
（砥粒）
本実施形態に係る研磨液は、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、絶縁材料を高い研磨速度で研磨しやすい観点から、セリウム酸化物（例えば、セリア（酸化セリウム（ＩＶ）））、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、セリウム酸化物を含むことがより好ましい。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。
【００２３】
「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。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。
【００２４】
４価金属元素の水酸化物は、絶縁材料の研磨速度を向上させやすい観点から、セリウム水酸化物（４価セリウムの水酸化物）を含むことが好ましい。セリウム水酸化物は、セリウム塩とアルカリ源（塩基）とを反応させることにより作製できる。セリウム水酸化物は、セリウム塩とアルカリ液（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、優れた研磨傷の低減効果を得やすい。セリウム水酸化物は、セリウム塩溶液（例えばセリウム塩水溶液）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。セリウム塩としては、Ｃｅ（ＮＯ３）４、Ｃｅ（ＳＯ４）２、Ｃｅ（ＮＨ４）２（ＮＯ３）６、Ｃｅ（ＮＨ４）４（ＳＯ４）４等が挙げられる。
【００２５】
セリウム水酸化物の製造条件等に応じて、４価セリウム（Ｃｅ４＋）、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Ｃｅ（ＯＨ）ａＸｂ（式中、ａ＋ｂ×ｃ＝４である）を含む粒子が生成すると考えられる（なお、このような粒子もセリウム水酸化物である）。Ｃｅ（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、Ｃｅ（ＯＨ）ａＸｂの存在量が増加するに伴い研磨速度が向上すると考えられる。陰イオン（Ｘｃ−）としては、例えば、ＮＯ３−及びＳＯ４２−が挙げられる。セリウム水酸化物を含む粒子は、Ｃｅ（ＯＨ）ａＸｂだけでなく、Ｃｅ（ＯＨ）４、ＣｅＯ２等も含み得ると考えられる。
【００２６】
セリウム水酸化物を含む粒子がＣｅ（ＯＨ）ａＸｂを含むことは、粒子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。
【００２７】
砥粒がセリウム酸化物を含む場合、セリウム酸化物の含有量の下限は、絶縁材料の研磨速度を向上させやすい観点から、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、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く、９０質量％以上が非常に好ましい。
【００２８】
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向上させやすい観点から、１６ｎｍ以上が好ましく、２０ｎｍ以上がより好ましく、３０ｎｍ以上が更に好ましく、４０ｎｍ以上が特に好ましく、５０ｎｍ以上が極めて好ましく、１００ｎｍ以上が非常に好ましく、１２０ｎｍ以上がより一層好ましく、１５０ｎｍ以上がより好ましく、１５５ｎｍ以上が更に好ましい。砥粒の平均粒径の上限は、被研磨面に傷がつくことを抑制しやすい観点から、１０５０ｎｍ以下が好ましく、１０００ｎｍ以下がより好ましく、８００ｎｍ以下が更に好ましく、６００ｎｍ以下が特に好ましく、５００ｎｍ以下が極めて好ましく、４００ｎｍ以下が非常に好ましく、３００ｎｍ以下がより一層好ましく、２００ｎｍ以下がより好ましく、１６０ｎｍ以下が更に好ましい。これらの観点から、砥粒の平均粒径は、１６〜１０５０ｎｍであることがより好ましく、２０〜１０００ｎｍであることが更に好ましい。
【００２９】
砥粒の「平均粒径」とは、砥粒の平均二次粒径を意味する。例えば、砥粒の平均粒径は、体積平均粒径であり、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、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。
【００３０】
研磨液中における砥粒のゼータ電位（表面電位）は、過剰なディッシングを抑制する観点、及び、オーバー研磨時におけるストッパの過剰な研磨を抑制する観点から、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、過剰なディッシングを抑制しやすい観点、及び、オーバー研磨時におけるストッパの過剰な研磨を抑制しやすい観点から、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。これらの観点から、砥粒のゼータ電位は、１０〜２００ｍＶがより好ましい。
【００３１】
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、セリウム酸化物を含有する砥粒にモノカルボン酸（例えば酢酸）を接触させることにより、正のゼータ電位を有する砥粒を得ることができる。また、セリウム酸化物を含有する砥粒に、リン酸二水素アンモニウム、カルボキシル基を有する材料（例えばポリアクリル酸）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。
【００３２】
砥粒の含有量の下限は、絶縁材料の研磨速度を向上させやすい観点から、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、０．０７質量％以上がより一層好ましく、０．１質量％以上がより好ましく、０．１２質量％以上が更に好ましく、０．１３質量％以上が特に好ましく、０．１４質量％以上が極めて好ましく、０．１５質量％以上が非常に好ましく、０．１６質量％以上がより一層好ましい。砥粒の含有量の上限は、優れた砥粒の分散安定性を得やすい観点から、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％以下が更に好ましく、５質量％以下が特に好ましく、４質量％以下が極めて好ましく、３質量％以下が非常に好ましく、１質量％以下がより一層好ましく、０．５質量％以下がより好ましく、０．３質量％以下が更に好ましく、０．２質量％以下が特に好ましい。これらの観点から、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く、０．０１〜１０質量％であることが更に好ましい。
【００３３】
砥粒は、互いに接触した複数の粒子から構成される複合粒子を含んでいてよい。例えば、砥粒は、第１の粒子と、当該第１の粒子に接触した第２の粒子と、を含む複合粒子を含んでいてよく、複合粒子と遊離粒子（例えば、第１の粒子と接触していない第２の粒子）とを含んでいてよい。
【００３４】
砥粒は、複合粒子を含む態様として、第１の粒子と、当該第１の粒子に接触した第２の粒子と、を含み、第２の粒子の粒径が第１の粒子の粒径よりも小さく、第１の粒子がセリウム酸化物を含有し、第２の粒子がセリウム化合物を含有する態様であることが好ましい。このような砥粒を用いることにより絶縁材料（例えば酸化珪素）の研磨速度を向上させやすい。このように絶縁材料の研磨速度が向上する理由としては、例えば、下記の理由が挙げられる。但し、理由は下記に限定されない。
【００３５】
すなわち、セリウム酸化物を含有すると共に、第２の粒子よりも大きい粒径を有する第１の粒子は、第２の粒子と比較して、絶縁材料に対する機械的作用（メカニカル性）が強い。一方、セリウム化合物を含有すると共に、第１の粒子よりも小さい粒径を有する第２の粒子は、第１の粒子と比較して、絶縁材料に対する機械的作用は小さいものの、粒子全体における比表面積（単位質量当たりの表面積）が大きいため、絶縁材料に対する化学的作用（ケミカル性）が強い。このように、機械的作用が強い第１の粒子と、化学的作用が強い第２の粒子と、を併用することにより研磨速度向上の相乗効果が得られやすい。
【００３６】
第２の粒子のセリウム化合物としては、セリウム水酸化物、セリウム酸化物等が挙げられる。第２の粒子のセリウム化合物としては、セリウム酸化物とは異なる化合物を用いることができる。セリウム化合物は、絶縁材料の研磨速度を向上させやすい観点から、セリウム水酸化物を含むことが好ましい。
【００３７】
第２の粒子の粒径は、第１の粒子の粒径よりも小さいことが好ましい。第１の粒子及び第２の粒子の粒径の大小関係は、複合粒子のＳＥＭ画像等から判別することができる。一般的に、粒径が小さい粒子では、粒径が大きい粒子に比べて単位質量当たりの表面積が大きいことから反応活性が高い。一方、粒径が小さい粒子の機械的作用（機械的研磨力）は、粒径が大きい粒子に比べて小さい。しかしながら、本実施形態においては、第２の粒子の粒径が第１の粒子の粒径より小さい場合であっても、第１の粒子及び第２の粒子の相乗効果を発現させることが可能であり、優れた反応活性及び機械的作用を容易に両立することができる。
【００３８】
第１の粒子の粒径の下限は、絶縁材料の研磨速度を向上させやすい観点から、１５ｎｍ以上が好ましく、２５ｎｍ以上がより好ましく、３５ｎｍ以上が更に好ましく、４０ｎｍ以上が特に好ましく、５０ｎｍ以上が極めて好ましく、８０ｎｍ以上が非常に好ましく、１００ｎｍ以上がより一層好ましい。第１の粒子の粒径の上限は、砥粒の分散性が向上しやすい観点、及び、被研磨面に傷がつくことが抑制されやすい観点から、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、４００ｎｍ以下が特に好ましく、３００ｎｍ以下が極めて好ましく、２００ｎｍ以下が非常に好ましく、１５０ｎｍ以下がより一層好ましい。これらの観点から、第１の粒子の粒径は、１５〜１０００ｎｍであることがより好ましい。第１の粒子の平均粒径（平均二次粒径）が上述の範囲であってもよい。
【００３９】
第２の粒子の粒径の下限は、絶縁材料の研磨速度を向上させやすい観点から、１ｎｍ以上が好ましく、２ｎｍ以上がより好ましく、３ｎｍ以上が更に好ましい。第２の粒子の粒径の上限は、砥粒の分散性が向上しやすい観点、及び、被研磨面に傷がつくことが抑制されやすい観点から、５０ｎｍ以下が好ましく、３０ｎｍ以下がより好ましく、２５ｎｍ以下が更に好ましく、２０ｎｍ以下が特に好ましく、１５ｎｍ以下が極めて好ましく、１０ｎｍ以下が非常に好ましい。これらの観点から、第２の粒子の粒径は、１〜５０ｎｍであることがより好ましい。第２の粒子の平均粒径（平均二次粒径）が上述の範囲であってもよい。
【００４０】
第１の粒子は、負のゼータ電位を有することができる。第２の粒子は、正のゼータ電位を有することができる。
【００４１】
砥粒は、上述の複合粒子と遊離粒子とを含む態様として、当該砥粒の含有量を１．０質量％に調整した水分散液（砥粒及び水からなる混合物）を遠心加速度５．８×１０４Ｇで５分間遠心分離したときに、波長３８０ｎｍの光に対する吸光度が０を超える液相（上澄み液）を与えることが好ましい。この場合、絶縁材料（例えば酸化珪素）の研磨速度を向上させやすい。
【００４２】
このように研磨速度が向上する理由としては、例えば、下記の理由が挙げられる。但し、理由は下記に限定されない。
すなわち、水分散液を遠心分離したときに得られる液相における波長３８０ｎｍの光に対する吸光度が０を超える場合、このような遠心分離では、複合粒子が選択的に除去されやすく、遊離粒子を固形分として含有する液相を得ることが可能であり、吸光度が０を超える場合、砥粒は、複合粒子に加えて遊離粒子を含む。遊離粒子は複合粒子と比較して粒径が小さいため、拡散速度が高く、絶縁材料の表面に優先的に吸着して当該表面を被覆する。この場合、複合粒子は、絶縁材料に直接的に作用するだけでなく、絶縁材料に吸着した遊離粒子にも作用して間接的にも絶縁材料に作用することができる（例えば、絶縁材料に吸着した遊離粒子を介して物理的作用を絶縁材料へ伝達することができる）。これにより、絶縁材料の研磨速度を向上させやすいと推察される。
【００４３】
波長３８０ｎｍの光に対する上述の吸光度は、下記の範囲が好ましい。前記吸光度の下限は、絶縁材料の研磨速度を更に向上させやすい観点から、０．００１以上が好ましく、０．００１５以上がより好ましく、０．００２以上が更に好ましい。遊離粒子の含有量が多い場合には、絶縁材料に対する遊離粒子の吸着量が増加することから、絶縁材料の研磨速度を更に向上させやすいと推察される。前記吸光度の上限は、絶縁材料の研磨速度を更に向上させやすい観点から、０．５以下が好ましく、０．４以下がより好ましく、０．３以下が更に好ましく、０．２５以下が特に好ましく、０．２以下が極めて好ましい。前記観点から、前記吸光度は、０を超え０．５以下であることがより好ましい。砥粒における遊離粒子の含有量を調整することにより前記吸光度を調整できる。例えば、第２の粒子が接触する第１の粒子の表面積を増加させること、第１の粒子と第２の粒子とを接触させる際に不充分な分散状態に調整すること（分散時間を減少させること、第１の粒子及び第２の粒子を含む液の撹拌における回転数を減少させること、粒子間に生じる静電反発力を弱める等）などによって前記吸光度を減少させることができる。
【００４４】
本実施形態では、上述の波長３８０ｎｍの光に対する吸光度が０である砥粒を用いてもよい。このような砥粒は、遠心分離によって遊離粒子を除去することにより得ることができる。
【００４５】
砥粒は、絶縁材料（例えば酸化珪素）の研磨速度を更に向上させやすい観点から、当該砥粒の含有量を１．０質量％に調整した水分散液（砥粒及び水からなる混合物）を遠心加速度５．８×１０４Ｇで５分間遠心分離したときに、波長５００ｎｍの光に対する下記の範囲の光透過率の液相（上澄み液）を与えることが好ましい。前記光透過率の下限は、５０％／ｃｍ以上が好ましく、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。
【００４６】
第１の粒子及び第２の粒子を含む複合粒子は、ホモジナイザー、ナノマイザー、ボールミル、ビーズミル、超音波処理機等を用いて第１の粒子と第２の粒子とを接触させること、互いに相反する電荷を有する第１の粒子と第２の粒子とを接触させること、粒子の含有量が少ない状態で第１の粒子と第２の粒子とを接触させることなどにより得ることができる。
【００４７】
第１の粒子におけるセリウム酸化物の含有量の下限は、絶縁材料の研磨速度を向上させやすい観点から、第１の粒子の全体（研磨液に含まれる第１の粒子の全体。以下同様）を基準として、５０質量％以上が好ましく、７０質量％以上がより好ましく、９０質量％以上が更に好ましく、９５質量％以上が特に好ましい。第１の粒子は、実質的にセリウム酸化物からなる態様（実質的に第１の粒子の１００質量％がセリウム酸化物である態様）であってもよい。
【００４８】
第２の粒子におけるセリウム化合物の含有量の下限は、絶縁材料の研磨速度を向上させやすい観点から、第２の粒子の全体（研磨液に含まれる第２の粒子の全体。以下同様）を基準として、５０質量％以上が好ましく、７０質量％以上がより好ましく、９０質量％以上が更に好ましく、９５質量％以上が特に好ましい。第２の粒子は、実質的にセリウム化合物からなる態様（実質的に第２の粒子の１００質量％がセリウム化合物である態様）であってもよい。
【００４９】
研磨液に特定の波長の光を透過させた際に分光光度計によって得られる下記式の吸光度の値により第２の粒子の含有量を推定することができる。すなわち、粒子が特定の波長の光を吸収する場合、当該粒子を含む領域の光透過率が減少する。光透過率は、粒子による吸収だけでなく、散乱によっても減少するが、第２の粒子では、散乱の影響が小さい。そのため、本実施形態では、下記式によって算出される吸光度の値により第２の粒子の含有量を推定することができる。
吸光度  ＝−ＬＯＧ１０（光透過率［％］／１００）
【００５０】
複合粒子を含む砥粒における第１の粒子の含有量は、砥粒全体を基準として下記の範囲が好ましい。第１の粒子の含有量の下限は、絶縁材料の研磨速度を向上させやすい観点から、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、７５質量％以上が極めて好ましく、８０質量％以上が非常に好ましく、８５質量％以上がより一層好ましく、９０質量％以上がより好ましい。第１の粒子の含有量の上限は、絶縁材料の研磨速度を向上させやすい観点から、９５質量％以下が好ましく、９３質量％以下がより好ましく、９１質量％以下が更に好ましい。これらの観点から、第１の粒子の含有量は、５０〜９５質量％であることがより好ましい。
【００５１】
複合粒子を含む砥粒における第２の粒子の含有量は、砥粒全体を基準として下記の範囲が好ましい。第２の粒子の含有量の下限は、絶縁材料の研磨速度を向上させやすい観点から、５質量％以上が好ましく、７質量％以上がより好ましく、９質量％以上が更に好ましい。第２の粒子の含有量の上限は、絶縁材料の研磨速度を向上させやすい観点から、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、２５質量％以下が極めて好ましく、２０質量％以下が非常に好ましく、１５質量％以下がより一層好ましく、１０質量％以下がより好ましい。これらの観点から、第２の粒子の含有量は、５〜５０質量％であることがより好ましい。
【００５２】
複合粒子を含む砥粒におけるセリウム酸化物の含有量は、砥粒全体を基準として下記の範囲が好ましい。セリウム酸化物の含有量の下限は、絶縁材料の研磨速度を向上させやすい観点から、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、７５質量％以上が極めて好ましく、８０質量％以上が非常に好ましく、８５質量％以上がより一層好ましく、９０質量％以上がより好ましい。セリウム酸化物の含有量の上限は、絶縁材料の研磨速度を向上させやすい観点から、９５質量％以下が好ましく、９３質量％以下がより好ましく、９１質量％以下が更に好ましい。これらの観点から、セリウム酸化物の含有量は、５０〜９５質量％であることがより好ましい。
【００５３】
複合粒子を含む砥粒におけるセリウム水酸化物の含有量は、砥粒全体を基準として下記の範囲が好ましい。セリウム水酸化物の含有量の下限は、絶縁材料の研磨速度を向上させやすい観点から、５質量％以上が好ましく、７質量％以上がより好ましく、９質量％以上が更に好ましい。セリウム水酸化物の含有量の上限は、絶縁材料の研磨速度を向上させやすい観点から、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、２５質量％以下が極めて好ましく、２０質量％以下が非常に好ましく、１５質量％以下がより一層好ましく、１０質量％以下がより好ましい。これらの観点から、セリウム水酸化物の含有量は、５〜５０質量％であることがより好ましい。
【００５４】
第１の粒子の含有量は、第１の粒子及び第２の粒子の合計量を基準として下記の範囲が好ましい。第１の粒子の含有量の下限は、絶縁材料の研磨速度を向上させやすい観点から、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、７５質量％以上が極めて好ましく、８０質量％以上が非常に好ましく、８５質量％以上がより一層好ましく、９０質量％以上がより好ましい。第１の粒子の含有量の上限は、絶縁材料の研磨速度を向上させやすい観点から、９５質量％以下が好ましく、９３質量％以下がより好ましく、９１質量％以下が更に好ましい。これらの観点から、第１の粒子の含有量は、５０〜９５質量％であることがより好ましい。
【００５５】
第２の粒子の含有量は、第１の粒子及び第２の粒子の合計量を基準として下記の範囲が好ましい。第２の粒子の含有量の下限は、絶縁材料の研磨速度を向上させやすい観点から、５質量％以上が好ましく、７質量％以上がより好ましく、９質量％以上が更に好ましい。第２の粒子の含有量の上限は、絶縁材料の研磨速度を向上させやすい観点から、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、２５質量％以下が極めて好ましく、２０質量％以下が非常に好ましく、１５質量％以下がより一層好ましく、１０質量％以下がより好ましい。これらの観点から、第２の粒子の含有量は、５〜５０質量％であることがより好ましい。
【００５６】
研磨液における第１の粒子の含有量は、研磨液の全質量を基準として下記の範囲が好ましい。第１の粒子の含有量の下限は、絶縁材料の研磨速度を向上させやすい観点から、０．００５質量％以上が好ましく、０．００８質量％以上がより好ましく、０．０１質量％以上が更に好ましく、０．０５質量％以上が特に好ましく、０．０８質量％以上が極めて好ましく、０．１質量％以上が非常に好ましく、０．１５質量以上がより一層好ましい。第１の粒子の含有量の上限は、研磨液の保存安定性を高くしやすい観点から、５質量％以下が好ましく、３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％以下が特に好ましく、０．３質量％以下が極めて好ましく、０．２質量％以下が非常に好ましい。これらの観点から、第１の粒子の含有量は、０．００５〜５質量％であることがより好ましい。
【００５７】
研磨液における第２の粒子の含有量は、研磨液の全質量を基準として下記の範囲が好ましい。第２の粒子の含有量の下限は、砥粒と被研磨面との化学的な相互作用が更に向上して絶縁材料の研磨速度を向上させやすい観点から、０．００５質量％以上が好ましく、０．００８質量％以上がより好ましく、０．０１質量％以上が更に好ましく、０．０１２質量％以上が特に好ましく、０．０１５質量％以上が極めて好ましい。第２の粒子の含有量の上限は、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更に良好となり、砥粒の特性を有効に活用しやすい観点から、５質量％以下が好ましく、３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％以下が特に好ましく、０．１質量％以下が極めて好ましく、０．０５質量％以下が非常に好ましく、０．０４質量％以下がより一層好ましく、０．０３５質量％以下がより好ましく、０．０３質量％以下が更に好ましく、０．０２質量％以下が特に好ましい。これらの観点から、第２の粒子の含有量は、０．００５〜５質量％であることがより好ましい。
【００５８】
複合粒子を含む砥粒を含有する研磨液におけるセリウム酸化物の含有量は、研磨液の全質量を基準として下記の範囲が好ましい。セリウム酸化物の含有量の下限は、絶縁材料の研磨速度を向上させやすい観点から、０．００５質量％以上が好ましく、０．００８質量％以上がより好ましく、０．０１質量％以上が更に好ましく、０．０５質量％以上が特に好ましく、０．０８質量％以上が極めて好ましく、０．１質量％以上が非常に好ましく、０．１５質量以上がより一層好ましい。セリウム酸化物の含有量の上限は、研磨液の保存安定性を高くしやすい観点から、５質量％以下が好ましく、３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％以下が特に好ましく、０．３質量％以下が極めて好ましく、０．２質量％以下が非常に好ましい。これらの観点から、セリウム酸化物の含有量は、０．００５〜５質量％であることがより好ましい。
【００５９】
複合粒子を含む砥粒を含有する研磨液におけるセリウム水酸化物の含有量は、研磨液の全質量を基準として下記の範囲が好ましい。セリウム水酸化物の含有量の下限は、砥粒と被研磨面との化学的な相互作用が更に向上して絶縁材料の研磨速度を向上させやすい観点から、０．００５質量％以上が好ましく、０．００８質量％以上がより好ましく、０．０１質量％以上が更に好ましく、０．０１２質量％以上が特に好ましく、０．０１５質量％以上が極めて好ましい。セリウム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更に良好となり、砥粒の特性を有効に活用しやすい観点から、５質量％以下が好ましく、３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％以下が特に好ましく、０．１質量％以下が極めて好ましく、０．０５質量％以下が非常に好ましく、０．０４質量％以下がより一層好ましく、０．０３５質量％以下がより好ましく、０．０３質量％以下が更に好ましく、０．０２質量％以下が特に好ましい。これらの観点から、セリウム水酸化物の含有量は、０．００５〜５質量％であることがより好ましい。
【００６０】
（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、砥粒及び液状媒体以外に研磨液が含有する物質を指す。
【００６１】
［ヒドロキシ酸］
本実施形態に係る研磨液は、ヒドロキシ酸（アミノカルボン酸又はアミノスルホン酸に該当する化合物を除く）を含有する。ヒドロキシ酸は、少なくとも１個のカルボキシル基と少なくとも１個の水酸基とを有している。「水酸基」に、カルボキシル基中の「−ＯＨ」は含まれない。「水酸基」は、アルコール性水酸基及びフェノール性水酸基のいずれであってもよい。ヒドロキシ酸は、フェノール性水酸基を有していなくてよい。
【００６２】
ヒドロキシ酸は、過剰なディッシングを抑制しやすい観点、及び、オーバー研磨時におけるストッパの過剰な研磨を抑制しやすい観点から、１個のカルボキシル基と１〜３個の水酸基（例えばアルコール性水酸基）とを有することが好ましい。ヒドロキシ酸の水酸基の数は、過剰なディッシングを抑制しやすい観点、及び、オーバー研磨時におけるストッパの過剰な研磨を抑制しやすい観点から、１〜２個が好ましく、２個がより好ましい。ヒドロキシ酸は、過剰なディッシングを抑制しやすい観点から、第４級炭素原子を有する化合物を含むことが好ましい。ヒドロキシ酸は、過剰なディッシングを抑制しやすい観点から、複数（例えば２つ）のヒドロキシアルキル基（例えばヒドロキシメチル基）を有する化合物を含むことが好ましく、複数（例えば２つ）のヒドロキシアルキル基（例えばヒドロキシメチル基）が結合した炭素原子を有する化合物を含むことがより好ましい。
【００６３】
ヒドロキシ酸としては、グリコール酸、グリセリン酸、乳酸（例えばＤＬ−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、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）グリシン、Ｎ−［２−ヒドロキシ−１，１−ビス（ヒドロキシメチル）エチル］グリシン、ビシン、トリシン、グルクロン酸、グルコン酸、クエン酸、酒石酸等が挙げられる。ヒドロキシ酸は、過剰なディッシングを抑制しやすい観点、及び、オーバー研磨時におけるストッパの過剰な研磨を抑制しやすい観点から、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）プロピオン酸及び２，２−ビス（ヒドロキシメチル）酪酸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、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）酪酸を含むことがより好ましい。ヒドロキシ酸は、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。
【００６４】
ヒドロキシ酸の含有量の下限は、過剰なディッシングを抑制しやすい観点、及び、オーバー研磨時におけるストッパの過剰な研磨を抑制しやすい観点から、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、０．０８質量％以上が特に好ましく、０．１質量％以上が極めて好ましい。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く、０．２質量％以下が非常に好ましい。これらの観点から、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。
【００６５】
［ポリオール］
本実施形態に係る研磨液は、ポリオール（ヒドロキシ酸、アミノカルボン酸又はアミノスルホン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個以上の水酸基を有している化合物である。
【００６６】
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（ポリエチレングリコール等）、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（ポリオキシエチレントリメチロールプロパンエーテル等）、ペンタエリスリトールポリオキシアルキレンエーテル（ペンタエリスリトールポリオキシプロピレンエーテル等）、ポリオキシアルキレンメチルグルコシドなどが挙げられる。ポリオールは、芳香族基を有しないポリオールを含んでいてよい。ポリオールは、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。
【００６７】
ポリオールは、過剰なディッシングを抑制しやすい観点、及び、オーバー研磨時におけるストッパの過剰な研磨を抑制しやすい観点から、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）を含むことが好ましい。ポリエーテルポリオールは、ポリオキシアルキレン基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。
【００６８】
ポリオールのポリオキシアルキレン基におけるオキシアルキレンの炭素数は、優れた砥粒の分散安定性を得やすい観点から、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基におけるオキシアルキレンの炭素数は、優れた砥粒の分散安定性を得やすい観点から、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。これらの観点から、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基は、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。
【００６９】
ポリオールは、過剰なディッシングを抑制しやすい観点、及び、オーバー研磨時におけるストッパの過剰な研磨を抑制しやすい観点から、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、ペンタエリスリトールポリオキシアルキレンエーテル、及び、ポリアルキレングリコー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、ポリオキシエチレントリメチロールプロパンエーテル、ペンタエリスリトールポリオキシエチレンエーテル、及び、ポリエチレングリコー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く、ポリオキシエチレントリメチロールプロパンエーテル、及び、ポリエチレングリコー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更に好ましい。
【００７０】
ポリオールは、過剰なディッシングを抑制しやすい観点から、下記特徴の少なくとも一つを満たすことが好ましい。ポリオールは、α−グルコース重合物とは異なる化合物を含むことが好ましい。ポリオールは、α−グルコースに由来する構造単位を有しない化合物を含むことが好ましい。ポリオールは、環状構造（六員環、五員環等）を有しない化合物を含むことが好ましい。ポリオールは、グルコキシド結合を有しない化合物を含むことが好ましい。ポリオールは、第１級炭素原子に結合した水酸基を有する化合物を含むことが好ましく、水酸基として、第１級炭素原子に結合した水酸基のみを有する化合物を含むことがより好ましい。ポリオールは、第２級炭素原子に結合した水酸基を有さない化合物を含むことが好ましい。ポリオールは、水酸基を有する複数の構造単位を有さない化合物を含むことが好ましい。
【００７１】
ポリオールは、水酸基の数が下記の範囲である化合物を含むことが好ましい。水酸基の数の下限は、過剰なディッシングを抑制しやすい観点から、２以上が好ましく、３以上がより好ましい。水酸基の数の上限は、過剰なディッシングを抑制しやすい観点から、６以下が好ましく、５以下がより好ましく、４以下が更に好ましい。これらの観点から、水酸基の数は、２〜６がより好ましい。
【００７２】
ポリオールの分子量の下限は、過剰なディッシングを抑制しやすい観点から、１００以上が好ましく、２００以上がより好ましく、３００以上が更に好ましく、３３０以上が特に好ましい。ポリオールの分子量の上限は、絶縁材料の適度な研磨速度を得やすい観点から、５０００００以下が好ましく、１０００００以下がより好ましく、８００００以下が更に好ましく、５００００以下が特に好ましく、３００００以下が極めて好ましく、２５０００以下が非常に好ましく、２００００以下がより一層好ましく、１００００以下がより好ましく、５０００以下が更に好ましく、４０００以下が特に好ましく、３０００以下が極めて好ましく、１０００以下が非常に好ましく、８００以下がより一層好ましく、５００以下がより好ましく、４００以下が更に好ましい。これらの観点から、ポリオールの分子量は、１００〜５０００００がより好ましく、１００〜２００００が更に好ましく、１００〜５０００が特に好ましい。
【００７３】
ポリオールがポリオキシアルキレン基を有する場合、ポリオールの分子量は重量平均分子量であってよい。水酸基及びポリオキシアルキレン基を有する化合物の重量平均分子量は、１０００を超えてよく、２０００以上であってよく、３０００以上であってよく、４０００以上であってよい。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／ｍｉｎ
検出器：Ｌ−３３００ＲＩ［株式会社日立製作所製］
【００７４】
ポリオールの水酸基価の下限は、過剰なディッシングを抑制しやすい観点から、１ｍｇＫＯＨ／ｇ以上が好ましく、３ｍｇＫＯＨ／ｇ以上がより好ましく、５ｍｇＫＯＨ／ｇ以上が更に好ましく、１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上が特に好ましく、１５ｍｇＫＯＨ／ｇ以上が極めて好ましい。ポリオールの水酸基価の上限は、過剰なディッシングを抑制しやすい観点から、１０００ｍｇＫＯＨ／ｇ以下が好ましく、８００ｍｇＫＯＨ／ｇ以下がより好ましく、７５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下が更に好ましく、７００ｍｇＫＯＨ／ｇ以下が特に好ましい。これらの観点から、ポリオールの水酸基価は、１〜７００ｍｇＫＯＨ／ｇがより好ましい。
【００７５】
ポリオールの含有量の下限は、過剰なディッシングを抑制しやすい観点、及び、オーバー研磨時におけるストッパの過剰な研磨を抑制しやすい観点から、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。０．５質量％以下が非常に好ましい。これらの観点から、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。
【００７６】
［双性イオン化合物］
本実施形態に係る研磨液は、アミノカルボン酸及びアミノスルホン酸からなる群より選ばれる少なくとも一種の双性イオン化合物を含有する。アミノスルホン酸に該当する化合物は、アミノカルボン酸に帰属しないものとする。アミノカルボン酸及びアミノスルホン酸のそれぞれは、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。
【００７７】
双性イオン化合物の分子量は、絶縁材料が双性イオン化合物によって過剰に強く覆われることを抑制しやすい観点から、３００以下が好ましく、２５０以下がより好ましく、２００以下が更に好ましく、１８０以下が特に好ましく、１７５以下が極めて好ましい。双性イオン化合物の分子量は、１７０以下であってよく、１５０以下であってよく、１３０以下であってよく、１２０以下であってよく、１００以下であってよい。双性イオン化合物の分子量は、５０以上であってよく、６０以上であってよく、７０以上であってよい。双性イオン化合物の分子量は、５０〜３００であってよい。
【００７８】
アミノカルボン酸の等電点（ｐＩ）は、過剰なディッシングを抑制する観点、及び、オーバー研磨時におけるストッパの過剰な研磨を抑制する観点から、７．０より小さい。アミノカルボン酸の等電点の上限は、過剰なディッシングを抑制しやすい観点、及び、オーバー研磨時におけるストッパの過剰な研磨を抑制しやすい観点から、６．８以下が好ましく、６．５以下がより好ましく、６．３以下が更に好ましく、６．０以下が特に好ましい。アミノカルボン酸の等電点の上限は、５．９以下、５．８以下、５．７以下、５．６５以下、５．６以下、５．５以下、５．０以下、４．５以下、４．０以下、又は、３．５以下であってよい。アミノカルボン酸の等電点の下限は、２．０以上、２．５以上、又は、３．０以上であってよい。アミノカルボン酸の等電点は、２．０以上７．０未満であってよい。アミノカルボン酸の等電点は、ＪＩＳ  Ｋ  ０１１３に準拠して、電位差測定装置（例えば、平沼産業株式会社製の「平沼自動滴定装置  ＣＯＭ−１７５０シリーズ」）によって測定することができる。
【００７９】
アミノカルボン酸の酸解離定数（ｐＫａ、平衡定数Ｋａの負の常用対数（逆数の対数））の下限は、０より大きい値であってよく、１．０以上、１．５以上、２．０以上、２．１以上、又は、２．３以上であってよい。アミノカルボン酸の酸解離定数の上限は、８．０以下、７．０以下、５．０以下、４．０以下、又は、３．０以下であってよい。酸解離定数が複数存在する場合、酸解離定数は第一段階のｐＫａ１を意味する（以下同様）。
【００８０】
アミノカルボン酸は、カチオン部としてアミノ基を有し、アニオン部としてカルボキシル基を有する。アミノカルボン酸は、中性アミノカルボン酸及び酸性アミノカルボン酸からなる群より選ばれる少なくとも一種であってよい。中性アミノ酸としては、グリシン、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン等の脂肪族アミノ酸；セリン、トレオニン等のオキシアミノ酸；システイン、シスチン、メチオニン等の含硫アミノ酸；フェニルアラニン、チロシン、トリプトファン等の芳香族アミノ酸；アスパラギン、グルタミン等の酢酸アミノ酸アミドなどが挙げられる。酸性アミノ酸としては、アスパラギン酸、グルタミン酸等が挙げられる。アミノカルボン酸は、過剰なディッシングを抑制しやすい観点、及び、オーバー研磨時におけるストッパの過剰な研磨を抑制しやすい観点から、グリシン、セリン、システイン、グルタミン、及び、グルタミン酸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い。
【００８１】
研磨液がアミノカルボン酸を含有する場合、アミノカルボン酸の含有量の下限は、過剰なディッシングを抑制しやすい観点、及び、オーバー研磨時におけるストッパの過剰な研磨を抑制しやすい観点から、研磨液の全質量を基準として、０．０１質量％以上が好ましく、０．０２質量％以上がより好ましく、０．０２質量％を超えることが更に好ましく、０．０３質量％以上が特に好ましく、０．０５質量％以上が極めて好ましく、０．０８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い。アミノカルボン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く、０．２質量％以下が非常に好ましい。これらの観点から、アミノカルボン酸の含有量は、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。
【００８２】
アミノスルホン酸は、カチオン部としてアミノ基を有し、アニオン部としてスルホン酸基を有する。アミノスルホン酸としては、スルファミン酸、脂肪族アミノスルホン酸、芳香族アミノスルホン酸等が挙げられる。
【００８３】
脂肪族アミノスルホン酸としては、アミノメタンスルホン酸、アミノエタンスルホン酸（例えば、１−アミノエタンスルホン酸、及び、２−アミノエタンスルホン酸（別名タウリン））、アミノプロパンスルホン酸（例えば、１−アミノプロパン−２−スルホン酸、及び、２−アミノプロパン−１−スルホン酸）等が挙げられる。脂肪族アミノスルホン酸は、過剰なディッシングを抑制しやすい観点、及び、オーバー研磨時におけるストッパの過剰な研磨を抑制しやすい観点から、アミノエタンスルホン酸を含むことが好ましい。
【００８４】
芳香族アミノスルホン酸は、アミノ基及びスルホン酸基を有する芳香族化合物（好ましくは芳香族炭化水素）として定義される。芳香族アミノスルホン酸としては、アミノベンゼンスルホン酸（例えば、オルタニル酸（別名２−アミノベンゼンスルホン酸）、メタニル酸（別名３−アミノベンゼンスルホン酸）、及び、スルファニル酸（別名４−アミノベンゼンスルホン酸））、ジアミノベンゼンスルホン酸（例えば、２，４−ジアミノベンゼンスルホン酸、及び、３，４−ジアミノベンゼンスルホン酸）、アミノナフタレンスルホン酸等が挙げられる。芳香族アミノスルホン酸は、過剰なディッシングを抑制しやすい観点、及び、オーバー研磨時におけるストッパの過剰な研磨を抑制しやすい観点から、スルファニル酸を含むことが好ましい。
【００８５】
アミノスルホン酸のｐＫａは、過剰なディッシングを抑制する観点、及び、オーバー研磨時におけるストッパの過剰な研磨を抑制する観点から、０より大きい。アミノスルホン酸のｐＫａの下限は、絶縁材料の適度な研磨速度を得やすい観点、及び、オーバー研磨時におけるストッパの過剰な研磨を抑制しやすい観点から、０．２以上が好ましく、０．５以上がより好ましく、０．７以上が更に好ましく、０．９以上が特に好ましい。アミノスルホン酸のｐＫａの下限は、過剰なディッシングを抑制しやすい観点、及び、オーバー研磨時におけるストッパの過剰な研磨を抑制しやすい観点から、５．０以下が好ましく、４．０以下がより好ましく、３．５以下が更に好ましく、３．２以下が特に好ましい。これらの観点から、アミノスルホン酸のｐＫａは、０より大きく５．０以下であることがより好ましい。アミノスルホン酸のｐＫａの下限は、３．０以下、２．５以下、２．０以下、１．５以下、１．２以下、又は、１．０以下であってよい。
【００８６】
アミノスルホン酸は、過剰なディッシングを抑制しやすい観点、及び、オーバー研磨時におけるストッパの過剰な研磨を抑制しやすい観点から、スルファミン酸、脂肪族アミノスルホン酸、及び、芳香族アミノスルホン酸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、スルファミン酸、及び、芳香族アミノスルホン酸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く、スルファミン酸を含むことが更に好ましい。
【００８７】
研磨液がアミノスルホン酸を含有する場合、アミノスルホン酸の含有量の下限は、過剰なディッシングを抑制しやすい観点、及び、オーバー研磨時におけるストッパの過剰な研磨を抑制しやすい観点から、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、０．０８質量％以上が特に好ましく、０．１質量％以上が極めて好ましい。アミノスルホン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く、０．２質量％以下が非常に好ましい。これらの観点から、アミノスルホン酸の含有量は、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。
【００８８】
双性イオン化合物の含有量（アミノカルボン酸及びアミノスルホン酸の総量）は、研磨液の全質量を基準として下記の範囲が好ましい。双性イオン化合物の含有量の下限は、過剰なディッシングを抑制しやすい観点、及び、オーバー研磨時におけるストッパの過剰な研磨を抑制しやすい観点から、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、０．０８質量％以上が特に好ましく、０．１質量％以上が極めて好ましい。双性イオン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、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く、０．２質量％以下が非常に好ましい。これらの観点から、双性イオン化合物の含有量は、０．０１〜１．０質量％がより好ましい。
【００８９】
［任意の添加剤］
本実施形態に係る研磨液は、任意の添加剤（ヒドロキシ酸、ポリオール、アミノカルボン酸又はアミノスルホン酸に該当する化合物を除く）を含有していてもよい。任意の添加剤としては、水溶性高分子、酸化剤（例えば過酸化水素）、分散剤（例えばリン酸系無機塩）等が挙げられる。「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。水溶性高分子としては、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などが挙げられる。
【００９０】
（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。
【００９１】
（研磨液の特性）
本実施形態に係る研磨液のｐＨの下限は、優れた砥粒の分散安定性を得やすい観点から、２．０以上が好ましく、２．２以上がより好ましく、２．５以上が更に好ましく、３．０以上が特に好ましく、３．１以上が極めて好ましく、３．３以上が非常に好ましい。ｐＨの上限は、優れた砥粒の分散安定性を得やすい観点から、６．０以下が好ましく、６．０未満がより好ましく、５．５以下が更に好ましく、５．０以下が特に好ましく、５．０未満が極めて好ましく、４．５以下が非常に好ましく、４．２以下がより一層好ましく、４．０以下がより好ましく、３．６以下が更に好ましい。これらの観点から、研磨液のｐＨは、２．０〜６．０がより好ましく、２．０〜４．５が更に好ましい。研磨液のｐＨは、液温２５℃におけるｐＨと定義する。
【００９２】
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。ｐＨを安定化させるため、緩衝剤を添加してもよい。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。
【００９３】
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、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。
【００９４】
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、上述の双性イオン化合物と、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、前記研磨液の構成成分がスラリ（第１の液）と添加液（第２の液）とに分けて保存される複数液式（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、双性イオン化合物と、液状媒体とを少なくとも含む。ヒドロキシ酸、ポリオール、双性イオン化合物、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。
【００９５】
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。
【００９６】
＜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、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よい。被研磨面は、酸化珪素を含んでいてよく、窒化珪素を更に含んでいてよい。
【００９７】
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。
【００９８】
本実施形態に係る研磨方法は、窒化珪素を含む第１部材と、絶縁材料を含むと共に第１部材上に配置された第２部材と、を有する基体の研磨方法であってよい。研磨工程は、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、第１部材が露出するまで第２部材を研磨する工程を有していてよい。研磨工程は、第１部材が露出した後に、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、第１部材及び第２部材を研磨する工程を有していてよい。
【００９９】
「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８０以上で材料Ａを研磨することをいう。
【０１００】
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。
【０１０１】
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（ストッパ材料に該当する材料を除く）；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、窒化珪素膜等であってもよい。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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る窒化珪素が好ましい。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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：ＭＩＲＲＡを使用できる。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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（１０３ｋＰａ）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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
本実施形態は、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）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、８０以上であることが好ましい。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８０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、５０ｎｍ／ｍｉｎ以上が好ましく、７０ｎｍ／ｍｉｎ以上がより好ましく、８０ｎｍ／ｍｉｎ以上が更に好ましく、１００ｎｍ／ｍｉｎ以上が特に好ましく、１２０ｎｍ／ｍｉｎ以上が極めて好ましい。
【０１１０】
本実施形態は、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、リン−シリケートガラス、ボロン−リン−シリケートガラス、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が挙げられる。
【０１１１】
本実施形態は、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。
【０１１２】
本実施形態は、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。
【０１１３】
本実施形態は、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】
【０１１４】
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。【０１１５】
＜セリウム酸化物スラリの準備＞
セリウム酸化物粒子（第１の粒子）と、和光純薬工業株式会社製の商品名：リン酸二水素アンモニウム（分子量：９７．９９）とを混合して、セリウム酸化物粒子を５．０質量％（固形分含量）含有するセリウム酸化物スラリ（ｐＨ：７）を調製した。リン酸二水素アンモニウムの配合量は、セリウム酸化物粒子の全量を基準として１質量％に調整した。【０１１６】
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内にセリウム酸化物スラリを適量投入し、セリウム酸化物粒子の平均粒径を測定した。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１４５ｎｍであった。【０１１７】
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におけるセリウム酸化物粒子のゼータ電位は−５５ｍＶであった。【０１１８】
＜セリウム水酸化物スラリの準備＞
（セリウム水酸化物の合成）
４８０ｇ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７４５０ｇ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／ｍｉｎ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２０℃、撹拌速度５００ｍｉｎ−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。【０１１９】
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、セリウム水酸化物粒子（第２の粒子）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。【０１２０】
（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、１０ｎｍであった。測定法は次のとおりである。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入れた後、Ｎ５内にセルを設置した。Ｎ５の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。【０１２１】
（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。【０１２２】
（セリウム水酸化物粒子の構造分析）
セリウム水酸化物スラリを適量採取し、真空乾燥してセリウム水酸化物粒子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、セリウム水酸化物粒子は、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セリウム水酸化物粒子の少なくとも一部に含有されることから、セリウム水酸化物粒子がセリウム水酸化物を含有することが確認された。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。【０１２３】
＜上澄み液の吸光度及び光透過率の測定＞
後述する実施例において使用する砥粒が上澄み液において与える吸光度及び光透過率を測定した。【０１２４】
２枚羽根の撹拌羽根を用いて３００ｒｐｍの回転数で撹拌しながら、前記セリウム水酸化物スラリと、脱イオン水とを混合して混合液を得た。続いて、前記混合液を撹拌しながら前記セリウム酸化物スラリを前記混合液に混合した後、株式会社エスエヌディ製の超音波洗浄機（装置名：ＵＳ−１０５）を用いて超音波を照射しながら撹拌した。これにより、セリウム酸化物粒子と、当該セリウム酸化物粒子に接触したセリウム水酸化物粒子と、を含む複合粒子に加えて、セリウム酸化物粒子に接触していないセリウム水酸化物粒子（遊離粒子）を含有する試験用スラリ（セリウム酸化物粒子の含有量：０．１質量％、セリウム水酸化物粒子の含有量：０．０１質量％）を調製した。【０１２５】
前記試験用スラリにおける砥粒の含有量（粒子の合計量）を０．１質量％に調整（イオン交換水で希釈）して試験液を調製した。試験液７．５ｇをベックマン・コールター株式会社製の遠心分離機（商品名：Ｏｐｔｉｍａ  ＭＡＸ−ＴＬ）に入れ、遠心加速度５．８×１０４Ｇ、設定温度２５℃で５分間処理して上澄み液を得た。【０１２６】
前記上澄み液を１ｃｍ角の石英製セルに約４ｍＬ入れた後、セルを株式会社日立製作所製の分光光度計（装置名：Ｕ３３１０）内に設置した。波長２００〜６００ｎｍの範囲で吸光度の測定を行い、得られたチャートから波長３８０ｎｍにおける吸光度の値を読み取った。吸光度は０．００２であった。また、得られたチャートから波長５００ｎｍにおける光透過率の値を読み取ったところ、９２％／ｃｍ以上であった。【０１２７】
＜ＣＭＰ用研磨液の調製＞
（実施例１）
２枚羽根の撹拌羽根を用いて３００ｒｐｍの回転数で撹拌しながら、前記セリウム水酸化物スラリ２０ｇと、脱イオン水１９４０ｇとを混合して混合液を得た。続いて、前記混合液を撹拌しながら前記セリウム酸化物スラリ４０ｇを前記混合液に混合した後、株式会社エスエヌディ製の超音波洗浄機（装置名：ＵＳ−１０５）を用いて超音波を照射しながら撹拌した。続いて、ヒドロキシ酸（２，２−ビス（ヒドロキシメチル）酪酸）と、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エーテル）と、グリシン（アミノカルボン酸、ｐＩ＝５．９７）と、脱イオン水とを混合した。これにより、ＣＭＰ用研磨液の全質量を基準として、砥粒０．１８質量％、ヒドロキシ酸０．１０質量％、ポリオール０．５０質量％、及び、グリシン０．１０質量％を含有するＣＭＰ用研磨液を得た。ＣＭＰ用研磨液は、砥粒として、セリウム酸化物粒子と、当該セリウム酸化物粒子に接触したセリウム水酸化物粒子と、を含む複合粒子を含有しており、セリウム酸化物粒子とセリウム水酸化物粒子との質量比は１０：１（セリウム酸化物：セリウム水酸化物）であった。ＣＭＰ用研磨液は、砥粒として、上述の複合粒子に加えて、セリウム酸化物粒子に接触していないセリウム水酸化物粒子（遊離粒子）を含有していた。【０１２８】
（実施例２〜５）
グリシンを表１に記載のアミノカルボン酸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。【０１２９】
（実施例６）
２，２−ビス（ヒドロキシメチル）酪酸を２，２−ビス（ヒドロキシメチル）プロピオン酸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。【０１３０】
（実施例７）
ポリオキシエチレントリメチロールプロパンエーテルをペンタエリスリトールポリオキシエチレンエーテル（日本乳化剤株式会社製、商品名：ＰＮＴ−４０）に変更したこと以外は実施例６と同様にしてＣＭＰ用研磨液を調製した。【０１３１】
（実施例８）
ポリオキシエチレントリメチロールプロパンエーテルをポリエチレングリコール（日油株式会社製、ＰＥＧ４０００、重量平均分子量４０００）に変更したこと以外は実施例６と同様にしてＣＭＰ用研磨液を調製した。【０１３２】
（実施例９）
ヒドロキシ酸をＤＬ−乳酸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。【０１３３】
（実施例１０）
ヒドロキシ酸をＤＬ−グリセリン酸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。【０１３４】
（比較例１、２）
アミノカルボン酸をアルギニン（ｐＩ＝１０．７６）又はヒスチジン（ｐＩ＝７．５９）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。【０１３５】
（比較例３）
ポリオールを用いなかった（脱イオン水を増量した）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。【０１３６】
（比較例４）
ヒドロキシ酸を用いなかった（脱イオン水を増量した）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。【０１３７】
（実施例１１〜１３）
グリシンを表４に記載のアミノスルホン酸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。【０１３８】
（実施例１４）
ヒドロキシ酸をＤＬ−乳酸に変更したこと以外は実施例１１と同様にしてＣＭＰ用研磨液を調製した。【０１３９】
（実施例１５）
ヒドロキシ酸をＤＬ−グリセリン酸に変更したこと以外は実施例１１と同様にしてＣＭＰ用研磨液を調製した。【０１４０】
（比較例５）
グリシンをｐ−トルエンスルホン酸（ｐＫａ＝−２．８０）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。【０１４１】
＜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。その結果、砥粒のゼータ電位は＋５５ｍＶであった。【０１４２】
＜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ＣＭＰ用研磨液を適量投入し、砥粒の平均粒径を測定した。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。ＣＭＰ用研磨液における砥粒の平均粒径は１５５ｎｍであった。【０１４３】
＜ＣＭＰ用研磨液のｐＨ＞
ＣＭＰ用研磨液のｐＨを下記の条件で評価した。結果を表１〜表４に示す。
測定温度：２５℃
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、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。【０１４４】
＜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。【０１４５】
研磨装置：ＭＩＲＲＡ−３４００（ＡＰＰＬＩＥＤ  ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ社製）
ＣＭＰ用研磨液流量：２５０ｍＬ／ｍｉｎ
被研磨基板：下記ブランケット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：２．０ｐｓｉ
被研磨基板と研磨定盤との回転数：被研磨基板／研磨定盤＝９０／８７ｒｐｍ
研磨時間：
（ブランケットウエハ）１ｍｉｎ
（パターンウエハ）窒化珪素膜が露出するまで研磨を行った後述のウエハを、前記ＣＭＰ用研磨液を用いて、研磨量が２０ｎｍ及び４０ｎｍである分だけ追加研磨（オーバー研磨）した。この時の残段差量（ディッシング）及び窒化珪素膜の研磨量の確認を行った。
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。【０１４６】
［ブランケットウエハ］
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２μｍの酸化珪素膜をシリコン基板上に有する被研磨基板を用いた。【０１４７】
［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（ストッパ膜）として窒化珪素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、ストッパ及びトレンチを埋めるように、シリコン基板及び窒化珪素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。【０１４８】
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。【０１４９】
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１：１．２：７．８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窒化珪素膜が露出するまで研磨した状態のウエハを用いた。【０１５０】
［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）の研磨速度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。測定結果を表１〜表４に示す。
研磨速度（ＲＲ）＝（研磨前後での被研磨膜の膜厚差（ｎｍ））／（研磨時間（ｍｉｎ））【０１５１】
［パターンウエハの評価］
前記条件で研磨及び洗浄したパターンウエハの凸部の窒化珪素膜の残膜厚、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＋窒化珪素膜の残膜厚（ｎｍ）」は凸部の膜厚を表す。また、窒化珪素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窒化珪素膜の研磨量を求めた。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。測定結果を表１〜表４に示す。
残段差量＝（３５０ｎｍ＋窒化珪素膜の残膜厚（ｎｍ））−（凹部の酸化珪素膜の残膜厚（ｎｍ））
窒化珪素膜の研磨量＝１５００ｎｍ−凸部の窒化珪素膜の残膜厚（ｎｍ）【０１５２】
【表１】
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【０１５３】
【表２】
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【０１５４】
【表３】
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【０１５５】
【表４】
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【国際調査報告】
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