JP4930651B2 - 研磨剤、濃縮１液式研磨剤、２液式研磨剤及び基板の研磨方法 - Google Patents

Description

本発明は、被研磨膜が形成された基板、特に酸化シリコン系絶縁膜が形成された半導体基板を研磨するのに使用される研磨剤、この研磨剤となる濃縮１液式研磨剤、２液式研磨剤及びこの研磨剤を使用した基板の研磨方法に関する。

近年の半導体素子製造工程では、高密度化・微細化のための加工技術の重要性がますます増している。その一つである化学機械研磨（ＣＭＰ）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・アイソレーション（ＳＴＩ）の形成、プリメタル絶縁膜や層間絶縁膜の平坦化、プラグ及び埋め込み金属配線の形成に、必須の技術となっている。

一般にＣＭＰ工程では、被研磨膜が形成された基板の当該被研磨膜を研磨パッドに押し当てて加圧し、被研磨膜と研磨パッドとの間に研磨剤を供給しながら、基板と研磨パッドとを相対的に動かすことで研磨を進行させる。ここで、研磨剤や研磨パッドは、被研磨膜の研磨速度、平坦性、研磨選択性、研磨傷数、基板面内の均一性等の研磨特性を決定する重要な因子である。特に、研磨剤に含まれる砥粒や添加剤の種類、研磨パッドの材質や硬度等を変更することで、これらの研磨特性は大きく変化する。

ＣＭＰ工程用の研磨剤としては、ヒュームドシリカ、コロイダルシリカ等の酸化シリコン（シリカ）砥粒を含む研磨剤が多用されている。シリカ系研磨剤の砥粒濃度、ｐＨ、添加剤等を適切に選択することで、幅広い種類の膜を研磨できることが知られている。

また、主に酸化シリコン膜等の酸化シリコン系絶縁膜を対象とした、セリウム化合物砥粒を含む研磨剤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セリア系研磨剤は、シリカ系研磨剤よりも低い砥粒濃度で、高速に酸化シリコン系絶縁膜を研磨できることが知られている。

また、セリア系研磨剤に適切な添加剤を加えることで、平坦性や研磨選択性を改善できることが知られている。

例えば、ＳＴＩを形成する工程では、被研磨膜である酸化シリコン系絶縁膜をシリコン基板上に形成し、シリコン基板に掘られた溝に酸化シリコン系絶縁膜を埋め込む。このような工程では、一般的に、下層のシリコン基板に掘られた溝の段差を反映した凹凸が、酸化シリコン系絶縁膜の表面に生じる。ここで、酸化シリコン系絶縁膜を研磨する際に、セリア系研磨剤に添加する添加剤を適切に選択することで、酸化シリコン系絶縁膜における凹部の研磨速度に対する凸部の研磨速度の比を高めることができる。その結果、酸化シリコン系絶縁膜の凸部が凹部に比べて優先的に研磨され、研磨後の平坦性を向上させることができる。

また、ＳＴＩを形成する工程では、酸化シリコン系絶縁膜の下層に研磨停止層として窒化シリコン膜やポリシリコン膜（ｐＳｉ膜）を備えるのが一般的である。ここで、酸化シリコン系絶縁膜を研磨する際に、セリア系研磨剤に添加する添加剤を適切に選択することで、酸化シリコン系絶縁膜の研磨停止層に対する研磨速度の比（研磨選択比）を高めることができる。その結果、研磨停止層が露出した時に研磨を停止するのが容易になり、研磨停止性を高めることができる。ＣＭＰ工程に使用する酸化セリウム（セリア）系研磨剤については、例えば特許文献１や特許文献２に開示されている。

ところで、近年、半導体デバイスの回路寸法が微細化されるのに伴い、ＣＭＰ工程で発生する研磨傷が深刻な問題となりつつある。ＣＭＰ工程で被研磨膜に研磨傷が生じると、微細なトランジスタや配線の断線不良や短絡不良等が発生するからである。

そこで、研磨傷数を低減する方法として、研磨剤中の砥粒の平均粒径を小さくする方法が提案されている。例えば、特許文献３には、微小な４価の金属水酸化物粒子を砥粒として使用した研磨剤が記載されている。

特許文献３には、４価の金属水酸化物粒子を含む研磨剤によって、従来のセリア系研磨剤よりも研磨傷数を減らせることが記載されている。また、特許文献３には、４価の金属水酸化物粒子と所定の添加剤を含む研磨剤によって、研磨選択比を所定の値にできることが記載されている。

特開平０８−０２２９７０号公報 特開平１０−１０６９９４号公報 国際公開第０２／０６７３０９号パンフレット

半導体デバイスの回路寸法が微細化すると、上述の研磨傷以外にも、平坦性や研磨選択比の不足がＣＭＰ工程において深刻な問題となってくる。

ＣＭＰ工程において平坦性が不足していると、その後のホトリソグラフィ工程において微細な回路を高精度に形成するのが困難となる。従って、ＣＭＰ工程における平坦性は高ければ高いほど好ましく、平坦性を更に高めることができる研磨剤が求められている。

また、ＣＭＰ工程において研磨選択比が不足していると、研磨停止層が露出した時に研磨を停止するのが困難になり、研磨が過剰に進行してしまう。その結果、研磨停止性を高めるのが困難となる。従って、ＣＭＰ工程における研磨選択比は、高ければ高いほど好ましく、研磨選択比を更に高めることができる研磨剤が求められている。

また、前記研磨停止層としては、一般的に窒化シリコン膜又はポリシリコン膜が使用される。しかしながら、どちらの研磨停止層に対しても充分な研磨選択比が得られる研磨剤とすることは難しく、研磨停止層に応じて研磨液を変えなければならなかった。

本発明は、前記課題に鑑み、酸化シリコン系絶縁膜等の被研磨膜を研磨するＣＭＰ技術において、研磨傷を抑制しつつ、被研磨膜を高平坦に研磨できる研磨剤、この研磨剤を得るための濃縮１液式研磨剤及び２液式研磨剤を提供することを目的とする。また、本発明は、この研磨剤を使用した基板の研磨方法を提供することを目的とする。更に、本発明は、研磨停止層として窒化シリコン膜及びポリシリコン膜のいずれを使用した場合も、良好な研磨選択比が得られ、研磨停止性を高めることができる研磨剤、この研磨剤を得るための濃縮１液式研磨剤及び２液式研磨剤、並びにこの研磨剤を使用した基板の研磨方法を提供することを目的とする。

なお、以下、特に断りがない限り、窒化シリコン膜に対する研磨選択比とは、被研磨膜（例えば酸化シリコン系絶縁膜）の窒化シリコン膜に対する研磨速度の比（被研磨膜の研磨速度／窒化シリコン膜の研磨速度）を意味し、研磨選択比が高い又は研磨選択比に優れるとは、前記研磨速度の比が充分に大きいことを意味する。ポリシリコン膜についても同様である。

本発明者らは、４価の金属水酸化物粒子と、カチオン化ポリビニルアルコールと、アミノ糖、当該アミノ糖の誘導体、アミノ糖を持つ多糖類及び当該多糖類の誘導体からなる群より選ばれる少なくとも一種の糖類と、水とを含有する研磨剤を使用することで前記課題が解決できることを見いだした。すなわち、本発明は、４価の金属水酸化物粒子と、カチオン化ポリビニルアルコールと、アミノ糖、当該アミノ糖の誘導体、アミノ糖を持つ多糖類及び当該多糖類の誘導体からなる群より選ばれる少なくとも一種の糖類と、水と、を含有する研磨剤に関する。

本発明の研磨液では、被研磨膜を研磨するＣＭＰ技術において、研磨傷を抑制しつつ、被研磨膜を高平坦に研磨できる。また、本発明の研磨液では、研磨停止層として窒化シリコン膜及びポリシリコン膜のいずれを使用した場合も、良好な研磨選択比が得られ、研磨停止性を高めることができる。本発明がこれらの効果を奏する原因について、本発明者らは以下のような含有成分同士の相互作用等に基づくものと推定している。但し、原因が以下の内容に限定されるものではない。

４価の金属水酸化物粒子は、粒子が微小であることから、研磨傷を抑制するのに特に有効であると推定される。

また、カチオン化ポリビニルアルコールは、主に４価の金属水酸化物粒子に吸着し、アミノ糖、当該アミノ糖の誘導体、アミノ糖を持つ多糖類及び当該多糖類の誘導体からなる群より選ばれる少なくとも一種の糖類は、主に被研磨膜に吸着するものと推定される。その結果、４価の金属水酸化物粒子と被研磨膜との間に、適切な相互作用が生じるものと推定される。この相互作用は、被研磨膜の凸部を凹部に比べて優先的に研磨する効果を生み出し、被研磨膜を高平坦に研磨するのに特に有効であると推定される。

更に、アミノ糖、当該アミノ糖の誘導体、アミノ糖を持つ多糖類及び当該多糖類の誘導体からなる群より選ばれる少なくとも一種の糖類は、被研磨膜に加えて研磨停止層にも吸着するものと推定される。その結果、４価の金属水酸化物粒子と研磨停止層との間に適切な相互作用が生じるものと推定される。この相互作用は、被研磨膜を研磨停止層に比べて優先的に研磨する効果を生み出し、研磨選択比を高めるのに特に有効であると推定される。

また、４価の金属水酸化物粒子の平均粒径は、１〜４００ｎｍ以下であることが好ましい。

また、４価の金属水酸化物粒子の研磨剤中でのゼータ電位は、−３０〜５０ｍＶであることが好ましい。

また、本発明の研磨剤のｐＨは、３．０〜１１．０であることが好ましい。

また、４価の金属水酸化物粒子の含有量は、研磨剤１００質量部に対して０．００５〜５質量部であることが好ましい。

また、カチオン化ポリビニルアルコールの含有量は、研磨剤１００質量部に対して０．００５質量部以上であり、前記糖類の含有量は、研磨剤１００質量部に対して０．００１質量部以上であることが好ましい。

また、４価の金属水酸化物は、水酸化セリウムを含むことが好ましい。

また、糖類は、キトサン及びキトサン誘導体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。

また、本発明は、少なくとも水が添加されて前記研磨剤となる濃縮１液式研磨剤であって、４価の金属水酸化物粒子と、カチオン化ポリビニルアルコールと、前記糖類と、水とを含有する濃縮１液式研磨剤に関する。

また、本発明は、第１の液と第２の液とを混合して前記研磨剤となるように該研磨剤の構成成分が第１の液と第２の液とに分けて保存され、第１の液は、４価の金属水酸化物粒子と水とを含有する２液式研磨剤に関する。

また、本発明は、前記第１の液と前記第２の液と水とを混合して前記研磨剤となる２液式研磨剤に関する。

また、本発明は、被研磨膜が形成された基板の該被研磨膜を研磨定盤の研磨パッドに押圧した状態で、前記研磨剤を被研磨膜と研磨パッドとの間に供給しながら、基板と研磨定盤とを相対的に動かして被研磨膜を研磨する工程を備える、基板の研磨方法に関する。

また、本発明は、被研磨膜の少なくとも一部が、酸化シリコン系絶縁膜である、前記の基板の研磨方法に関する。

また、本発明は、被研磨膜の少なくとも一部が、窒化シリコン膜又はポリシリコン膜である、前記の基板の研磨方法に関する。

尚、本発明において、「酸化シリコン系絶縁膜」とは、酸化シリコンのみからなる絶縁膜だけではなく、絶縁膜としての機能を期待された酸化シリコン系の膜全般（例えばリンやホウ素をドープした酸化シリコン膜）を含むものとする。

本発明によって、被研磨膜（例えば酸化シリコン系絶縁膜）を研磨するＣＭＰ技術において、研磨傷を抑制しつつ、被研磨膜を高平坦に研磨し、更に、研磨停止層として窒化シリコン膜及びポリシリコン膜のいずれを使用した場合も、良好な研磨選択比が得られ、研磨停止性を高めることができる研磨剤、この研磨剤となる濃縮１液式研磨剤、２液式研磨剤及びこの研磨剤を使用した基板の研磨方法を提供することができる。

本発明の実施例及び比較例で研磨に用いた、ＳｉＯ_２パターン基板の断面の模式図である。 本発明の実施例及び比較例で研磨に用いた、ＳｉＯ_２／ＳｉＮパターン基板の断面の模式図である。 本発明の実施例及び比較例で研磨に用いた、ＳｉＯ_２／ｐＳｉパターン基板の断面の模式図である。

本明細書において研磨剤とは、研磨時に被研磨膜に触れさせる組成物のことであり、具体的には、砥粒、添加剤及び水を含有する。また、本明細書において添加剤とは、砥粒及び水以外に研磨剤に含まれる成分である。

本実施形態に係る研磨剤は、砥粒として、４価の金属水酸化物粒子を含むことを特徴とする。４価の金属水酸化物粒子を含む研磨剤は、従来のセリア系研磨剤と比較して、研磨傷を抑制する観点で好ましい。

４価の金属水酸化物粒子は、希土類金属水酸化物又は水酸化ジルコニウムの少なくとも一方を含むことが好ましい。なお、希土類金属水酸化物とは、希土類元素の水酸化物であり、希土類元素とは、スカンジウム、イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム及びルテチウムを指す。希土類金属水酸化物として、水酸化セリウムを使用することが、高研磨速度である点で好ましい。また、これらの４価の金属水酸化物粒子は、一種類を単独又は二種類以上組み合わせて使用することができる。

４価の金属水酸化物粒子を作製する方法としては、４価の金属塩とアルカリ液とを混合する手法を使用できる。この方法は、例えば、「希土類の科学」（足立吟也編、株式会社化学同人、１９９９年）に説明されている。

４価の金属塩としては、例えば、Ｍ（ＳＯ_４）_２、Ｍ（ＮＨ_４）_２（ＮＯ_３）_６、Ｍ（ＮＨ_４）_４（ＳＯ_４）_４（但し、Ｍは希土類元素を示す。）、Ｚｒ（ＳＯ_４）_２・４Ｈ_２Ｏ等が好ましい。前記のＭとしては、化学的に活性なセリウム（Ｃｅ）がより好ましい。

前記アルカリ液としては、アンモニア水、水酸化カリウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液等を使用できる。これらのうち好ましくは、アンモニア水を用いることができる。前記方法で合成された４価の金属水酸化物粒子は、洗浄して金属不純物を除去できる。金属水酸化物粒子の洗浄方法としては、遠心分離で固液分離を数回繰り返す方法等を使用できる。

前記で得られた４価の金属水酸化物粒子は、凝集している場合があり、適切な方法で水中に分散させることが好ましい。主な分散媒である水に４価の金属水酸化物粒子を分散させる方法としては、特に制限はなく、通常の攪拌機による分散処理の他に、ホモジナイザ、超音波分散機、湿式ボールミル等を使用することができる。分散方法、粒径制御方法については、例えば、「分散技術大全集」（株式会社情報機構、２００５年７月）に記述されている方法を使用することができる。

４価の金属水酸化物粒子の研磨剤中での平均粒径の下限は、被研磨膜（例えば酸化シリコン系絶縁膜）の研磨速度を更に高める観点から、１ｎｍ以上であることが好ましく、２ｎｍ以上であることがより好ましく、１０ｎｍ以上であることが更に好ましい。

また、４価の金属水酸化物粒子の研磨剤中での平均粒径の上限は、研磨傷を更に抑制する観点から、４００ｎｍ以下であることが好ましく、３００ｎｍ以下であることがより好ましく、２５０ｎｍ以下であることが更に好ましい。

本明細書において、４価の金属水酸化物粒子の研磨剤中での平均粒径とは、動的光散乱法を使用し、キュムラント解析で得られるＺ−ａｖｅｒａｇｅ Ｓｉｚｅをいう。

４価の金属水酸化物粒子の研磨剤中での平均粒径の測定には、例えば、スペクトリス株式会社製「Ｚｅｔａｓｉｚｅｒ Ｎａｎｏ Ｓ」を使用できる。より具体的には、４価の金属水酸化物粒子の濃度を、研磨剤１００質量部に対して０．１質量部となるように研磨剤を水で希釈し、１ｃｍ角のセルに約１ｍＬ入れ、Ｚｅｔａｓｉｚｅｒ Ｎａｎｏ Ｓに設置する。分散媒の屈折率を１．３３、粘度を０．８８７ｍＰａ・ｓとし、２５℃において測定を行い、Ｚ−ａｖｅｒａｇｅ Ｓｉｚｅとして表示される値を平均粒径として読み取る。

４価の金属水酸化物粒子の研磨剤中でのゼータ電位の下限は、被研磨膜（例えば酸化シリコン系絶縁膜）の研磨速度を更に高める観点から、−３０ｍＶ以上であることが好ましく、−１５ｍＶ以上であることがより好ましく、０ｍＶ以上であることが更に好ましい。また、ゼータ電位の上限は、平坦性や研磨選択比を更に高める観点から、５０ｍＶ以下であることが好ましく、３０ｍＶ以下であることがより好ましく、２０ｍＶ以下であることが更に好ましい。

４価の金属水酸化物粒子の研磨剤中でのゼータ電位の測定には、例えば、スペクトリス株式会社製「Ｚｅｔａｓｉｚｅｒ ３０００ ＨＳ」を使用できる。より具体的には、研磨剤をＺｅｔａｓｉｚｅｒ ３０００ ＨＳの推奨される散乱光量となるように水で希釈して、室温にて測定する。

４価の金属水酸化物粒子の研磨剤中の含有量の下限は、被研磨膜（例えば酸化シリコン系絶縁膜）の研磨速度を更に高める観点から、研磨剤１００質量部に対して０．００５質量部以上が好ましく、０．０１質量部以上がより好ましく、０．１質量部以上が更に好ましい。また、４価の金属水酸化物粒子の含有量の上限は、研磨傷を更に抑制する観点から、研磨剤１００質量部に対して５質量部以下が好ましく、３質量部以下がより好ましく、２質量部以下が更に好ましい。

本実施形態に係る研磨剤は、添加剤として、カチオン化ポリビニルアルコールを含むことを特徴とする。カチオン化ポリビニルアルコールとは、ポリビニルアルコールにカチオン性の官能基を導入した変性ポリビニルアルコールである。カチオン化ポリビニルアルコールは、例えば、ポリビニルアルコールと、カチオン性の官能基を有するモノマーとのブロック重合体又はランダム重合体として得ることができる。

前記の重合体を形成するためのカチオン性の官能基を有するモノマーとしては、例えば、アクリルアミド系、メタクリルアミド系、クロトニルアミド系、アクリル酸系、メタクリル酸系、クロトン酸系等のモノマーが挙げられる。

カチオン化ポリビニルアルコールのカチオン性の官能基による変性度は、特に制限はないが、平坦性や研磨選択比を更に高める観点から、０．１ｍｏｌ％以上が好ましく、０．５ｍｏｌ％以上がより好ましく、１ｍｏｌ％以上が更に好ましい。

カチオン化ポリビニルアルコールのけん化度は、特に制限はないが、水への溶解性を高める観点から、５０ｍｏｌ％以上が好ましく、６０ｍｏｌ％以上がより好ましく、７０ｍｏｌ％以上が更に好ましい。尚、カチオン化ポリビニルアルコールのけん化度は、ＪＩＳ Ｋ ６７２６（ポリビニルアルコール試験方法）に準拠して測定することができる。

また、カチオン化ポリビニルアルコールの平均重合度の上限は、特に制限はないが、被研磨膜（例えば酸化シリコン系絶縁膜）の研磨速度を更に高める観点から、３０００以下が好ましく、２０００以下がより好ましく、１０００以下が更に好ましい。また、平均重合度の下限は、平坦性や研磨選択比を更に高める観点から、５０以上が好ましく、１００以上がより好ましく、１５０以上が更に好ましい。尚、カチオン化ポリビニルアルコールの平均重合度は、ＪＩＳ Ｋ ６７２６（ポリビニルアルコール試験方法）に準拠して測定することができる。

カチオン化ポリビニルアルコールの研磨剤中の含有量の下限は、平坦性や研磨選択比を更に高める観点から、研磨剤１００質量部に対して０．００５質量部以上が好ましく、０．０１質量部以上がより好ましく、０．１質量部以上が更に好ましい。また、カチオン化ポリビニルアルコールの含有量の上限は、被研磨膜（例えば酸化シリコン系絶縁膜）の研磨速度を更に高める観点から、研磨剤１００質量部に対して１０質量部以下が好ましく、５質量部以下がより好ましく、２質量部以下が更に好ましい。

本実施形態に係る研磨剤は、添加剤として、カチオン化ポリビニルアルコール以外に、アミノ糖、当該アミノ糖の誘導体、アミノ糖を持つ多糖類及び当該多糖類の誘導体からなる群より選ばれる少なくとも一種の糖類を含むことを特徴とする。カチオン化ポリビニルアルコールと、アミノ糖、当該アミノ糖の誘導体、アミノ糖を持つ多糖類及び当該多糖類の誘導体からなる群より選ばれる少なくとも一種の糖類とを併用することによって、被研磨膜（例えば酸化シリコン系絶縁膜）の平坦性に優れた研磨液を得ることができる。

また、これまで本発明者らが見いだした、前記４価の金属水酸化物粒子を含む研磨液では、研磨パッドのショアＤ硬度が高いほど酸化シリコン系絶縁膜の平坦性に優れるというように研磨パッド依存性が見られる場合があった。一方、本実施形態によれば、研磨パッドのショアＤ硬度によらず安定して高い被研磨膜（例えば酸化シリコン系絶縁膜）の平坦性を得ることができるため、研磨パッドの選択肢がより広がる点で有利である。

また、カチオン化ポリビニルアルコールと、アミノ糖、当該アミノ糖の誘導体、アミノ糖を持つ多糖類及び当該多糖類の誘導体からなる群より選ばれる少なくとも一種の糖類とを併用することによって、窒化シリコン膜やポリシリコン膜に対する研磨選択比に優れた研磨液とすることができる。尚、本発明者らは、カチオン化していない通常のポリビニルアルコールを使用した場合でも、ポリシリコン膜に対する研磨選択比が、多少高くなることを見いだしている。しかしながら、本発明者らは、カチオン化したポリビニルアルコールを使用した場合、ポリシリコン膜に対する研磨選択比が飛躍的に向上し、更に、窒化シリコン膜に対する研磨選択比も飛躍的に向上することを見いだした。

本実施形態において、アミノ糖とは、アミノ基を有する糖類であり、グルコサミン、ガラクトサミン等が挙げられ、これらの誘導体でもよい。誘導体としては、例えば、Ｎ−アセチルグルコサミン、硫酸グルコサミン、Ｎ−カルバモイルグルコサミン、グルコサミン塩酸塩、グルコサミン酢酸塩、グルコサミン硫酸塩、Ｎ−アセチルガラクトサミン等が挙げられる。

また、本実施形態において、アミノ糖を持つ多糖類とは、単糖類がグリコシド結合で結合したものであり、前記アミノ糖を少なくとも１つ以上含むものである。このようなアミノ糖を持つ多糖類としては、キチン、キトサン、グルコサミン、コンドロイチン、ヒアルロン酸、ケラタン硫酸、ヘパラン硫酸、ヘパリン、デルマタン硫酸等が挙げられ、これらの誘導体でもよい。

アミノ糖を持つ多糖類としては、平坦性や研磨選択比を更に高める観点から、キトサン及びキトサン誘導体からなる群より選ばれる少なくとも一種が特に好ましい。キトサン誘導体としては、例えば、キトサンピロリドンカルボン酸塩、カチオン化キトサン、ヒドロキシプロピルキトサン、キトサン乳酸塩、グリセリル化キトサン、グリコールキトサン、カルボキシメチルキトサン（ＣＭ−キトサン）、カルボキシメチルキトサンサクシナミド等が挙げられる。

アミノ糖、当該アミノ糖の誘導体、アミノ糖を持つ多糖類及び当該多糖類の誘導体からなる群より選ばれる少なくとも一種の糖類の研磨剤中における含有量の下限は、平坦性や研磨選択比を更に高める観点から、研磨剤１００質量部に対して０．００１質量部以上が好ましく、０．００５質量部以上がより好ましく、０．０１質量部以上が更に好ましい。また、含有量の上限は、被研磨膜（例えば酸化シリコン系絶縁膜）の研磨速度を更に高める観点から、研磨剤１００質量部に対して５質量部以下が好ましく、１質量部以下がより好ましく、０．５質量部以下が更に好ましい。

本実施形態に係る研磨剤は、添加剤として、カチオン化ポリビニルアルコール、アミノ糖、当該アミノ糖の誘導体、アミノ糖を持つ多糖類及び当該多糖類の誘導体からなる群より選ばれる少なくとも一種の糖類以外の成分を含んでいてもよい。このような成分としては、例えば、酸成分、アルカリ成分、アミノ酸、両性界面活性剤、陰イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤、その他の水溶性高分子、有機溶剤等が挙げられ、これらは一種類を単独又は二種類以上組み合わせて使用することができる。これらの成分によって、研磨速度、平坦性、研磨選択比等の研磨特性を調整したり、研磨剤の保存安定性を高めたりすることができる。

酸成分としては、例えば、硝酸、硫酸、塩酸、リン酸、ホウ酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、乳酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、クエン酸、ピコリン酸、尿酸等が挙げられる。

アルカリ成分としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、アンモニア、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、イミダゾール等が挙げられる。

アミノ酸としては、例えば、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、チロシン、トリプトファン、セリン、トレオニン、グリシン、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、イソロイシン等が挙げられる。

両性界面活性剤としては、例えば、ベタイン、β−アラニンベタイン、ラウリルベタイン、ステアリルベタイン、ラウリルジメチルアミンオキサイド、２−アルキル−Ｎ−カルボキシメチル−Ｎ−ヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタイン、ラウリン酸アミドプロピルベタイン、ヤシ油脂肪酸アミドプロピルベタイン、ラウリルヒドロキシスルホベタイン等が挙げられる。

陰イオン性界面活性剤としては、例えばラウリル硫酸トリエタノールアミン、ラウリル硫酸アンモニウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸トリエタノールアミン、特殊ポリカルボン酸型高分子分散剤等が挙げられる。

非イオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレン高級アルコールエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン誘導体、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート、テトラオレイン酸ポリオキシエチレンソルビット、ポリエチレングリコールモノラウレート、ポリエチレングリコールモノステアレート、ポリエチレングリコールジステアレート、ポリエチレングリコールモノオレエート、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、アルキルアルカノールアミド等が挙げられる。

陽イオン性界面活性剤としては、例えば、ココナットアミンアセテート、ステアリルアミンアセテート等が挙げられる。

その他の水溶性高分子としては、例えば、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、プルラン等の多糖類（アミノ糖を持つ多糖類を除く）；ポリアスパラギン酸、ポリグルタミン酸、ポリリシン、ポリリンゴ酸、ポリアミド酸、ポリマレイン酸、ポリイタコン酸、ポリフマル酸、ポリ（ｐ−スチレンカルボン酸）、ポリアミド酸アンモニウム塩、ポリアミド酸ナトリウム塩、ポリグリオキシル酸等のポリカルボン酸及びその塩；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；ポリアクリルアミド、ポリジメチルアクリルアミド等のアクリル系ポリマ、ポリエチレングリコール、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン縮合物、エチレンジアミンのポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロックポリマー等が挙げられる。

有機溶剤としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール等のアルコール類、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン等の炭化水素類の他、エーテル類、ケトン類、エステル類等が挙げられる。

本実施形態に係る研磨剤は、水を含むことを特徴とする。水としては、特に制限されないが、脱イオン水、イオン交換水、超純水等が好ましい。研磨剤中における水の含有量は、前記含有成分の含有量の残部でよく、研磨剤中に含有されていれば特に限定されない。

本実施形態に係る研磨剤のｐＨの下限は、被研磨膜（例えば酸化シリコン系絶縁膜）の研磨速度を更に高める観点から、３．０以上であることが好ましく、４．５以上であることがより好ましく、５．５以上であることが更に好ましい。また、研磨剤のｐＨの上限は、研磨剤の保存安定性を高める観点から、１１．０以下であることが好ましく、９．０以下であることがより好ましく、７．０以下であることが更に好ましい。

研磨剤のｐＨの測定には、一般的なガラス電極を使用したｐＨメータが使用でき、例えば、横河電機株式会社製「Ｍｏｄｅｌ ｐＨ８１」を使用できる。より具体的には、フタル酸塩ｐＨ緩衝液（ｐＨ４．０１）と中性リン酸塩ｐＨ緩衝液（ｐＨ６．８６）を標準緩衝液として使用して、Ｍｏｄｅｌ ｐＨ８１を２点校正した後、Ｍｏｄｅｌ ｐＨ８１の電極を研磨剤に入れて、２分以上経過して安定した後の値を測定する。ここで、標準緩衝液と研磨剤の液温は、共に２５℃とする。

本実施形態に係る研磨剤の保存方法に特に制限は無い。例えば、砥粒、添加剤、及び水を含む１液式研磨剤として保存しても良い。また例えば、この１液式研磨剤から水の含有量を減じた濃縮１液式研磨剤として保存しても良い。また例えば、スラリ（第１の液）と添加液（第２の液）とを混合して本実施形態に係る研磨剤となるように該研磨剤の構成成分をスラリと添加液とに分けて保存しても良い。この場合、スラリは、例えば少なくとも砥粒及び水を含有し、添加液は、例えば添加剤のうち少なくとも１成分（例えば、カチオン化ポリビニルアルコール又は糖類の少なくとも一方）及び水を含有する。また例えば、これらスラリと添加液からそれぞれ水の含有量を減じた、濃縮スラリ（第１の液）と濃縮添加液（第２の液）とからなる濃縮２液式研磨剤として保存しても良い。

本実施形態に係る濃縮１液式研磨剤は、砥粒、添加剤、及び水を含み、研磨前又は研磨時に必要量の水が添加されて前記研磨剤として使用される。本実施形態に係る２液式研磨剤は、研磨前又は研磨時にスラリと添加液とを混合して前記研磨剤として使用される。また、本実施形態に係る濃縮２液式研磨剤は、研磨前又は研磨時にスラリと添加液と必要量の水とを混合して前記研磨剤として使用される。

前記のように研磨剤を、濃縮１液式研磨剤、２液式研磨剤、濃縮２液式研磨剤として保存することによって、研磨剤の保存安定性を高めることができる。

１液式研磨剤を用いる場合における基板の研磨方法は、被研磨膜が形成された基板の該被研磨膜を研磨定盤の研磨パッドに押圧した状態で、前記研磨剤を被研磨膜と研磨パッドとの間に供給しながら、基板と研磨定盤とを相対的に動かして被研磨膜を研磨する研磨工程を備えることを特徴とする。

２液式研磨剤を用いる場合における基板の研磨方法は、前記１液式研磨剤を用いた研磨方法の研磨工程の前に、スラリと添加液とを混合して研磨液を得る研磨液調製工程を有していてもよい。また、研磨工程において、スラリと添加液とをそれぞれ研磨パッドと被研磨膜との間に供給しながら、スラリと添加液とが混合されて得られる研磨液により被研磨膜を研磨してもよい。

本実施形態において、被研磨膜とは、研磨前、研磨中又は研磨後に基板表面に露出する膜として定義される。また、基板自体が表面に露出する場合は、その基板を広義の被研磨膜と見なすことができる。

被研磨膜は、単一の膜であっても良く、複数の膜であっても良い。複数の膜が、研磨前、研磨中又は研磨後に基板表面に露出する場合、それらを被研磨膜と見なすことができる。

被研磨膜の初期の表面は平滑であっても良く、凹凸を有していても良い。被研磨膜表面の凹凸の段差は、基板に平行な基準面から測定した、被研磨膜の最大高さと最小高さの差として定義される。被研磨膜表面の凹凸の段差は、例えば、光学式膜厚測定装置を使用して、被研磨膜の凸部と凹部の膜厚を測定したり、触針式段差計を使用して、被研磨膜の凸部と凹部の高低差を直接測定したりすることで求めることができる。

被研磨膜の初期の表面の凹凸段差が大きいほど、前記本実施形態に係る基板の研磨方法による平坦化の効果を生かすことができる。そこで、被研磨膜の初期の表面の凹凸段差は、５０ｎｍ以上であることが好ましく、１００ｎｍ以上であることがより好ましく、１５０ｎｍ以上であることが更に好ましい。

被研磨膜の材質には特に制限がなく、絶縁体、半導体、金属を研磨することができる。前記本実施形態に係る基板の研磨方法によって高い研磨速度が得られるという観点からは、被研磨膜の少なくとも一部が、シリコン系化合物であることが好ましい。

シリコン系化合物の被研磨膜としては、例えば、結晶シリコン、アモルファスシリコン膜、ポリシリコン膜、シリコンゲルマニウム膜、金属シリサイド膜、窒化シリコン膜、炭化シリコン膜、炭窒化シリコン膜、酸化シリコン系絶縁膜等が挙げられる。このうち、高い研磨速度が得られるという観点からは、被研磨膜の少なくとも一部が酸化シリコン系絶縁膜であることが特に好ましい。酸化シリコン系絶縁膜としては、酸化シリコン膜、酸窒化シリコン膜、炭酸化シリコン膜、水素基を導入した酸化シリコン膜、メチル基を導入した酸化シリコン膜、ホウ素ドープ酸化シリコン膜、リンドープ酸化シリコン膜等が挙げられる。

シリコン系化合物以外の被研磨膜としては、例えば、ハフニウム系、チタン系、タンタル系酸化物等の高誘電率膜、銅、アルミニウム、タンタル、チタン、タングステン、コバルト等の金属膜、ゲルマニウム、窒化ガリウム、リン化ガリウム、ガリウム砒素、有機半導体等の半導体膜、ゲルマニウム・アンチモン・テルル等の相変化膜、酸化インジウムスズ等の無機導電膜、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膜等が挙げられる。

被研磨膜の製膜方法には、特に制限が無く、熱反応やプラズマ反応による化学気相成長（ＣＶＤ）法、物理気相成長（ＰＶＤ）法、塗布法、熱酸化法、メッキ法等を、用いることができる。

酸化シリコン系絶縁膜の製膜方法としては、例えば、モノシランと酸素を熱反応させる熱ＣＶＤ法、テトラエトキシシランとオゾンを熱反応させる準常圧ＣＶＤ法、モノシランと二酸化窒素（又はテトラエトキシシランと酸素）をプラズマ反応させるプラズマＣＶＤ法、ポリシラザンやシロキサン等を含む液体原料を基板上に塗布する塗布法等が挙げられる。以上のような方法で得られた酸化シリコン系絶縁膜には、窒素、炭素、水素、ホウ素、リン等、シリコンと酸素以外の元素が含まれていても良い。これにより、膜質や、下地の凹凸に対する埋め込み性等を調整することができる。また、以上のような方法で得られた酸化シリコン系絶縁膜の膜質を安定化させるために、製膜後に、必要に応じて１５０〜１１００℃程度の温度で熱処理をしても良い。

窒化シリコン膜の製膜方法としては、例えば、ジクロルシランとアンモニアを熱反応させる低圧ＣＶＤ法、モノシラン、アンモニア及び窒素をプラズマ反応させるプラズマＣＶＤ法等が挙げられる。以上のような方法で得られた窒化シリコン膜には、膜質を調整するために、炭素、水素等のように、シリコンと窒素以外の元素が含まれていても良い。

ポリシリコン膜の製膜方法としては、例えば、モノシランを低圧で熱反応させる低圧熱ＣＶＤ法、モノシランをプラズマ反応させるプラズマＣＶＤ法等が挙げられる。以上のような方法で得られたポリシリコン膜には、膜質を調整するために、リン、ホウ素、水素等のように、シリコン以外の元素が含まれていても良い。

被研磨膜が表面に形成される基板の材質には特に制限がなく、ガラス、結晶シリコン、アモルファスシリコン、ポリシリコン、シリコンカーバイド、シリコンゲルマニウム、ゲルマニウム、窒化ガリウム、リン化ガリウム、ガリウム砒素、サファイヤ、プラスチック等が挙げられる。これらの基板は、必要に応じて本実施形態に係る基板の研磨方法で研磨されても良い。

本実施形態に係る基板の研磨方法を用いて製造する対象物には、特に制限がなく、例えば、半導体デバイス、液晶、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、固体レーザー、青色レーザー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、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）、シリコンインターポーザー等のデバイスの製造にも用いることができる。このうち、本実施形態に係る基板の研磨方法は、高い研磨速度、高平坦性、研磨傷数の低減が高いレベルで要求される、半導体デバイスに用いられることが特に好ましい。

前記半導体デバイスの種類としては、例えば、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等のロジックＬＳＩ、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ、ＮＯＲ型フラッシュメモリ、ＰＲＡＭ（相変化メモリ）、ＦｅＲＡＭ（強誘電体メモリ）、ＭＲＡＭ（磁気抵抗メモリ）等のメモリデバイス、無線・通信用ＬＳＩ、ＡＤ変換ＬＳＩ、ＤＡ変換ＬＳＩ等のアナログＬＳＩ、ＣＭＯＳセンサー、ＣＣＤ等のイメージセンサーＬＳＩ等、更に、これらのＬＳＩを１つのチップ上に混載した混載ＬＳＩ等が挙げられる。

本実施形態に係る基板の研磨方法が適用される半導体デバイスの研磨工程には、特に制限がなく、例えば、ＳＴＩ形成用の絶縁膜の研磨工程、プリメタル絶縁膜の研磨工程、層間絶縁膜の研磨工程、メタル間絶縁膜の研磨工程、タングステンプラグの研磨工程、ポリシリコンプラグの研磨工程、ダングステンダマシン配線の研磨工程、銅ダマシン配線の研磨工程、各種シリサイド形成用の研磨工程、Ｈｉｇｈ−ｋ／ダマシンメタルゲート形成用の研磨工程、ＤＲＡＭにおける埋め込みワード線形成用の研磨工程等が挙げられる。

被研磨膜の少なくとも一部が、酸化シリコン系絶縁膜である場合、酸化シリコン系絶縁膜の下層には、研磨停止膜が備えられていても、備えられていなくても良い。研磨停止膜が備えられている場合、酸化シリコン系絶縁膜よりも研磨速度が低い窒化シリコン膜又はポリシリコン膜の少なくとも一方が、研磨停止膜であることが好ましい。これら窒化シリコン膜又はポリシリコン膜の少なくとも一方が露出した時に、研磨を停止することが更に好ましい。これにより、研磨停止層が露出した時に研磨を停止するのが容易になり、研磨停止性を高めることができる。

本実施形態に係る研磨方法において、使用することができる研磨装置には、特に制限は無い。基板を保持可能な基板ホルダーと、研磨パッドを貼り付け可能な研磨定盤と、研磨剤の供給機構とを有する一般的な研磨装置を使用できる。基板ホルダーには、基板を研磨パッドに押し当てて加圧する加圧機構が備えられている。また、基板ホルダーと研磨定盤には、それぞれに回転数を変更可能なモータ等が備えられおり、基板と研磨パッドを相対的に動かすことができる。また、研磨剤の供給機構には、研磨剤の流量を制御する機構が備えられており、適当な量の研磨剤を、基板と研磨パッドの間に供給することができる。また、研磨剤の供給方法として、一般的には、研磨剤を研磨パッドの上に滴下する方法が用いられる。具体的な研磨装置としては、例えば、株式会社荏原製作所製「ＥＰＯ−１１１」、「ＥＰＯ−２２２」、「ＦＲＥＸ−２００」、「ＦＲＥＸ−３００」、アプライド・マテリアルズ・ジャパン株式会社製「ＭＩＲＲＡ、Ｒｅｆｌｅｘｉｏｎ」、株式会社東京精密製「ＣｈａＭＰシリーズ」等が挙げられる。

研磨条件の設定に特に制限は無いが、基板が基板ホルダーから外れないように、定盤の回転速度は、２００ｒｐｍ以下が好ましく、基板にかける圧力（研磨圧力）は、１００ｋＰａ以下が好ましい。また、研磨パッド上への研磨剤供給量に特に制限は無いが、研磨中は、研磨パッドの表面が常に研磨剤で覆われていることが好ましい。

研磨剤の供給方法に特に制限は無い。濃縮１液式研磨剤を使用して研磨する場合、研磨剤の供給方法としては、例えば、予め濃縮１液式研磨剤と水とを混合しておいたものを直接送液して供給する方法、濃縮１液式研磨剤と水とを別々の配管で送液し、これらを合流、混合させて供給する方法等を用いることができる。

２液式研磨剤を使用して研磨する場合、研磨剤の供給方法としては、例えば、予めスラリと添加液とを混合しておいたものを直接送液して供給する方法、スラリと添加液とを別々の配管で送液し、これらを合流、混合させて供給する方法等を用いることができる。

濃縮２液式研磨剤を使用して研磨する場合、研磨剤の供給方法としては、例えば、予め濃縮スラリと濃縮添加液と水とを混合しておいたものを直接送液して供給する方法、濃縮スラリと濃縮添加液と水とを任意の組み合わせで複数の配管で送液し、これらを合流、混合させて供給する方法、等を用いることができる。

使用できる研磨パッドの種類には、特に制限がなく、例えば、実質的にメインパッド（被研磨膜と直接的に接触する部材）のみから構成される単層パッド、メインパッドの下層にサブパッドを備えた２層パッド等を使用することができる。一般的に、２層パッドを使用した方が、研磨の基板面内均一性が向上する傾向がある。

使用できる研磨パッドのメインパッドの材質には、特に制限が無く、例えば、一般的な非発泡樹脂、発泡樹脂、多孔質樹脂、不織布等を使用できる。具体的材質としては、ポリウレタン、アクリル、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、ナイロン、及びアラミド等のポリアミド、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を使用できる。材料コストが低いという観点からは、ポリウレタン樹脂を使用することが好ましい。更に、研磨の安定性が高いという観点からは、発泡ポリウレタン樹脂を使用することが好ましい。

研磨パッドのメインパッドの表面形状には、特に制限は無いが、研磨剤が溜まるような溝加工が施されていることが好ましい。これにより、研磨パッド上に研磨剤が均一かつ効率的に広がり、研磨の基板面内均一性が向上する。

研磨パッドのメインパッドのショアＤ硬度の下限は、特に制限は無いが、研磨の平坦性を更に高める観点から、４０以上にすることが好ましく、５０以上にすることがより好ましく、５５以上にすることが更に好ましい。また、ショアＤ硬度の上限は、研磨の基板面内均一性を更に高める観点から、８０以下にすることが好ましく、７０以下にすることがより好ましく、６５以下にすることが更に好ましい。

研磨パッドのメインパッドのショアＤ硬度は、ＪＩＳ Ｋ ６２５３に準拠して測定した数値として定義される。ショアＤ硬度の測定には、例えば、高分子計器株式会社製「アスカーゴム硬度計Ｄ型」を使用することができる。ショアＤ硬度の測定値には、一般的に±１程度の測定誤差が生じるため、同一の測定を５回行った平均値とする。また、ショアＤ硬度の上限は、その定義から１００となる。

研磨パッドの表面（メインパッドの表面）は、基板毎の研磨特性のばらつきを抑えるために、研磨の回数を増しても、常に同一の状態であることが好ましい。このため、任意の頻度で研磨パッドの表面をコンディショナー（ドレッサーともいう）で荒らしたり、清浄化したりする、つまりコンディショニングすることができる。

コンディショニングは、各基板の研磨前、研磨中又は研磨後に実施することができる。また、製造元から提供される研磨パッドの初期の表面は、一般的に平滑であるため、新しい研磨パッドを研磨で使用する前に、所望の表面粗さが得られるまでコンディショニング（パッド・ブレークイン）するのが好ましい。

コンディショナーとしては、一般的にダイヤモンド砥粒が台座に埋めこまれた、ダイヤモンド砥粒コンディショナーが使用される。ダイヤモンド砥粒コンディショナーのダイヤモンド砥粒のサイズは、一般的に、小さくても４００メッシュ相当であり、大きくても４０メッシュ相当である。更に一般的には、８０〜１２０メッシュ程度のダイヤモンド砥粒が使われている。

研磨終了後の基板は、洗浄して基板に付着した粒子を除去することが好ましい。洗浄には水以外に、希フッ酸やアンモニア水を併用しても良いし、洗浄効率を高めるために、ブラシを併用しても良い。また、洗浄後の基板は、スピンドライヤ等を使用して基板上に付着した水滴を払い落としてから、乾燥させることが好ましい。

また、前記以外の基板の洗浄方法として、本実施形態に係る基板の研磨方法で研磨をした後、低硬度のバフ研磨用パッドと適切な洗浄液を使用して洗浄する方法もある。洗浄液としては、水以外に希フッ酸やアンモニア水を併用しても良い。

＜実施例１＞
（研磨剤の調整）
１０リットルビーカー中で、４３０ｇのＣｅ（ＮＨ_４）_２（ＮＯ_３）_６を７３００ｇの水に溶解し、アンモニアの添加量が４８ｇに相当する量のアンモニア水を攪拌しながらゆっくりと加え、水酸化セリウム粒子の懸濁液を得た。尚、アンモニア水の滴下においては、ｐＨが２．５になる迄は、２５質量％アンモニア水をゆっくりと滴下し、ｐＨが２．５を超えてからは、２．５質量％アンモニア水をゆっくりと滴下した。

得られた懸濁液の固体成分を遠心分離（加速度：１０００Ｇ、５分間）によって分離し、上澄み液を除去し、新たに水を加えて、再び同じ条件で遠心分離を行った。このような操作を７回繰り返して、水酸化セリウム粒子を洗浄した。洗浄された水酸化セリウム粒子に、水を加えて、１質量％の水酸化セリウム粒子が含まれる懸濁液を得た。

続いて、水酸化セリウム粒子の懸濁液を攪拌しながら超音波を照射して水酸化セリウム粒子を分散させた。更に、この分散液を１μｍのメンブレンフィルタでろ過し、１質量％の水酸化セリウム粒子が含まれる水酸化セリウム濃縮スラリを得た。

更に、０．３質量％のカチオン化ポリビニルアルコール（株式会社クラレ製、ＣＭ−３１８、けん化度：８６．０〜９１．０ｍｏｌ％、平均重合度：１８００）、０．２質量％のキトサン（大日精化工業株式会社製、ダイキトサン１００Ｄ（ＶＬ））、０．２質量％の酢酸、０．２質量％のイミダゾール、水を含有する濃縮添加液を用意した。尚、前記キトサンは、１質量％キトサン、１質量％酢酸、水を含有する溶液の２０℃における粘度が、５〜７ｍＰａ・ｓ（メーカ公称値）になるようなキトサンである。

続いて、１００ｇの水酸化セリウム濃縮スラリ、１００ｇの濃縮添加液、８００ｇの水を混合し、研磨剤Ａ１を得た。研磨剤Ａ１の最終的な各成分の配合量は、表１に示すとおりである。

（研磨剤の特性）
研磨剤中の水酸化セリウム粒子の平均粒径を、スペクトリス株式会社製「Ｚｅｔａｓｉｚｅｒ Ｎａｎｏ Ｓ」を使用して測定した。

また、研磨剤中の水酸化セリウム粒子のゼータ電位を、スペクトリス株式会社製「Ｚｅｔａｓｉｚｅｒ ３０００ ＨＳ」を使用して測定した。

また、研磨剤のｐＨを、横河電機株式会社製「Ｍｏｄｅｌ ｐＨ８１」を使用して測定した。

研磨剤Ａ１において、研磨剤中の水酸化セリウム粒子の平均粒径は、１２７ｎｍ、研磨剤中の水酸化セリウム粒子のゼータ電位は、１１ｍＶ、研磨剤のｐＨは、６．０であった。

（基板の作製）
表面が平坦なシリコン基板（円形、直径：２００ｍｍ）上に、テトラエトキシシランと酸素をプラズマ反応させるプラズマＣＶＤ法を用いて、膜厚：５００ｎｍの酸化シリコン膜を堆積した基板を用意した。以後、これを「ＳｉＯ_２ブランケット基板」と言う。

また、表面が平坦なシリコン基板（円形、直径：２００ｍｍ）上に、ジクロルシランとアンモニアを熱反応させる低圧ＣＶＤ法を用いて、膜厚：５００ｎｍの窒化シリコン膜を堆積した基板を用意した。以後、これを「ＳｉＮブランケット基板」と言う。

また、表面が平坦なシリコン基板（円形、直径：２００ｍｍ）上に、モノシランを低圧で熱反応させる低圧熱ＣＶＤ法を用いて、膜厚：５００ｎｍのポリシリコン膜を堆積した基板を用意した。以後、これを「ｐＳｉブランケット基板」と言う。

また、ＳｉＯ_２パターン基板を用意した。この基板は以下のようにして製造されたものである。即ち、表面が平坦なシリコン基板（円形、直径：２００ｍｍ）上に、テトラエトキシシランと酸素をプラズマ反応させるプラズマＣＶＤ法を用いて、膜厚：１００ｎｍの酸化シリコン膜を堆積し、更に、その上に、厚さ：５００ｎｍのフォトレジスト膜を塗布する。フォトマスクを使用した周知のホトリソグラフィ工程で、幅（凸部の幅を言う。以下同じ）１００μｍ、ピッチ（一組の隣り合う凸部の幅と凹部の幅の和を言う。以下同じ）２００μｍのライン＆スペース状パターンをフォトレジスト膜に露光し、現像する。その後、周知のドライエッチング工程で、酸化シリコン膜とシリコン基板を、それぞれ１００ｎｍずつドライエッチングし、フォトレジスト膜を酸素プラズマによるアッシング工程で除去する。

このようにして、酸化シリコン膜とシリコン基板からなる、幅：１００μｍ、ピッチ：２００μｍ、深さ：２００ｎｍのライン＆スペース状の凹凸パターンを形成する。最後に、凹凸パターン上に、テトラエトキシシランと酸素をプラズマ反応させるプラズマＣＶＤ法を使用して、膜厚：３００ｎｍの酸化シリコン膜を堆積する。このようにして得られる基板の最終的な構成は、図１の模式断面図に示すように、凸部では、膜厚：４００ｎｍの酸化シリコン膜１／シリコン基板２である。また凹部では、膜厚：３００ｎｍの酸化シリコン膜１／シリコン基板２であり、凹部と凸部の段差は２００ｎｍである。

また、ＳｉＯ_２／ＳｉＮパターン基板を用意した。この基板は以下のようにして製造されたものである。即ち、表面が平坦なシリコン基板（円形、直径：２００ｍｍ）上に、ジクロルシランとアンモニアを熱反応させる低圧ＣＶＤ法を用いて、膜厚：１００ｎｍの窒化シリコン膜を堆積し、更に、その上に、厚さ：５００ｎｍのフォトレジスト膜を塗布する。フォトマスクを使用した周知のホトリソグラフィ工程で、幅：１００μｍ、ピッチ：２００μｍのライン＆スペース状パターンをフォトレジスト膜に露光し、現像する。その後、周知のドライエッチング工程で、窒化シリコン膜とシリコン基板を、それぞれ１００ｎｍずつドライエッチングし、フォトレジスト膜を酸素プラズマによるアッシング工程で除去する。

このようにして、窒化シリコン膜とシリコン基板からなる、幅：１００μｍ、ピッチ：２００μｍ、深さ：２００ｎｍのライン＆スペース状の凹凸パターンを形成する。最後に、凹凸パターン上に、テトラエトキシシランと酸素をプラズマ反応させるプラズマＣＶＤ法を用いて、膜厚：３００ｎｍの酸化シリコン膜を堆積する。このようにして得られる基板の最終的な構成は、図２の模式断面図に示すように、凸部では、膜厚：３００ｎｍの酸化シリコン膜３／膜厚１００ｎｍの窒化シリコン膜４（研磨停止層）／シリコン基板５である。また、凹部の膜構成は、膜厚：３００ｎｍの酸化シリコン膜３／シリコン基板５である。また、凸部と凸部の段差は２００ｎｍである。

また、ＳｉＯ_２／ｐＳｉパターン基板を用意した。この基板は以下のようにして製造されたものである。即ち、表面が平坦なシリコン基板（円形、直径：２００ｍｍ）上に、モノシランを低圧で熱反応させる低圧熱ＣＶＤ法を用いて、膜厚：１００ｎｍのポリシリコン膜を堆積し、更に、その上に、厚さ：５００ｎｍのフォトレジスト膜を塗布する。フォトマスクを使用した周知のホトリソグラフィ工程で、幅：１００μｍ、ピッチ：２００μｍのライン＆スペース状パターンをフォトレジスト膜に露光し、現像する。その後、周知のドライエッチング工程で、ポリシリコン膜とシリコン基板を、それぞれ１００ｎｍずつドライエッチングし、フォトレジスト膜を酸素プラズマによるアッシング工程で除去する。

このようにして、ポリシリコン膜とシリコン基板からなる、幅：１００μｍ、ピッチ：２００μｍ、深さ：２００ｎｍのライン＆スペース状の凹凸パターンを形成する。最後に、凹凸パターン上に、テトラエトキシシランと酸素をプラズマ反応させるプラズマＣＶＤ法を用いて、膜厚：３００ｎｍの酸化シリコン膜を堆積する。このようにして得られる基板の最終的な構成は、図３の模式断面図に示すように、凸部では、膜厚：３００ｎｍの酸化シリコン膜６／膜厚：１００ｎｍのポリシリコン膜７（研磨停止層）／シリコン基板８である。また、凹部は、膜厚３００ｎｍの酸化シリコン膜／シリコン基板である。また、凸部と凸部の段差は２００ｎｍである。

（基板の研磨）
研磨装置（株式会社荏原製作所製、ＥＰＯ−１１１）の研磨定盤に、２層タイプの発泡ポリウレタン研磨パッド（ローム・アンド・ハース社製、ＩＣ１０００、メインパッド表面に同心円溝加工有り、メインパッドのショアＤ硬度：５９）を貼り付けた。研磨パッドを使用する前に、ダイヤモンド砥粒コンディショナー（旭ダイヤモンド工業株式会社製、ＣＭＰ−Ｎ １００Ａ、ダイヤモンド砥粒メッシュサイズ：１００）を使用して、研磨パッドを３０分間コンディショニングした。

続いて、基板ホルダーに研磨する基板を貼り付け、研磨剤を研磨パッド上に供給した。更に、基板を研磨パッドに押し当てて加圧し、基板ホルダーと研磨定盤を回転させることによって、基板を研磨した。ここで、研磨剤の供給速度は、２００ｍＬ／分、研磨圧力は、４０ｋＰａ、基板ホルダーの回転数は、４０ｒｐｍ、研磨定盤の回転数は、４０ｒｐｍとした。尚、基板を研磨した後は、研磨パッドを１分間コンディショニングしてから、次の基板を研磨するようにした。

続いて、研磨後の基板を、０．５質量％のフッ酸を使用したブラシ洗浄（３０秒間）で洗浄し、更に、水を使用したブラシ洗浄（３０秒間）で洗浄した。また、洗浄後の基板をスピン乾燥機で乾燥した。

このような操作を、前記で用意した各基板について、それぞれ行った。尚、各基板に対する前記の研磨時間の長さは、下記の通りである。
ＳｉＯ_２、ＳｉＮ及びｐＳｉの各ブランケット基板：１分間研磨した。
ＳｉＯ_２パターン基板：凸部の酸化シリコン膜厚が１００ｎｍ（±５ｎｍ）になるまで研磨した。
ＳｉＯ_２／ＳｉＮパターン基板：窒化シリコン膜（研磨停止層）が露出するまで研磨し、更に、その研磨時間の半分の時間の研磨を追加した。
ＳｉＯ_２／ｐＳｉパターン基板：ポリシリコン膜（研磨停止層）が露出するまで研磨した後、更に、その研磨時間の半分の時間の研磨を追加した。

（研磨結果）
（研磨速度及び研磨選択比）
前記研磨後のＳｉＯ_２ブランケット基板における酸化シリコン膜の膜厚減少量を測定することにより、酸化シリコン膜の研磨速度（以後、「Ｒｏ」と略記する）を算出した。

前記研磨後のＳｉＮブランケット基板における窒化シリコン膜の膜厚減少量を測定することにより窒化シリコン膜の研磨速度（以後、「Ｒｎ」と略記する）を算出した。

前記研磨後のｐＳｉブランケット基板におけるポリシリコン膜の膜厚減少量を測定することによりポリシリコン膜の研磨速度（以後、「Ｒｐ」と略記する）を、算出した。

ここで、研磨速度の算出に必要な膜厚の測定には、光干渉式膜厚測定装置（ナノメトリクス社製、Ｎａｎｏｓｐｅｃ ＡＦＴ−５１００）を使用した。

また、酸化シリコン膜の窒化シリコン膜に対する研磨選択比（以後、「Ｓｎ」と略記する）を、ＲｏのＲｎに対する比（Ｒｏ／Ｒｎ）を求めることで算出した。

また、酸化シリコン膜のポリシリコン膜に対する研磨選択比（以後、「Ｓｐ」と略記する）を、ＲｏのＲｐに対する比（Ｒｏ／Ｒｐ）を求めることで算出した。

（研磨傷数）
前記研磨後のＳｉＯ_２ブランケット基板について、酸化シリコン膜の表面に観察される傷の総数を、酸化シリコン膜の研磨傷数とした。ここで、傷の観察には、走査型電子顕微鏡式欠陥検査装置（アプライド・マテリアルズ社製、ＳＥＭＶｉｓｉｏｎ）を使用し、酸化シリコン膜表面に存在する凹状の欠陥（大きさ：０．２μｍ以上）を傷と判断した。

（平坦性）
前記研磨後のＳｉＯ_２パターン基板について、凸部と凹部の酸化シリコン膜の段差（以後、「Δｏ」と略記する）を測定して、ＳｉＯ_２パターン基板の研磨後の平坦性を評価した。Δｏが小さいほど平坦性が高いことを意味する。

前記研磨後のＳｉＯ_２／ＳｉＮパターン基板について、凸部（窒化シリコン膜）と凹部（酸化シリコン膜）の段差（以後、「Δｎ」と略記する）を測定してＳｉＯ_２／ＳｉＮパターン基板の研磨後の平坦性を評価した。Δｎが小さいほど平坦性が高いことを意味する。

前記研磨後のＳｉＯ_２／ｐＳｉパターン基板について、凸部（ポリシリコン膜）と凹部（酸化シリコン膜）の段差（以後、「Δｐ」と言う）を測定して、ＳｉＯ_２／ｐＳｉパターン基板の平坦性を評価した。Δｐが小さいほど平坦性が高いことを意味する。

ここで、前記平坦性の各評価に必要な段差の測定には、触針式段差測定装置（ヴィーコ・インスツルメンツ社製、Ｄｅｋｔａｋ Ｖ２００Ｓｉ）を使用した。

（研磨停止性）
前記研磨後のＳｉＯ_２／ＳｉＮパターン基板について、窒化シリコン膜（研磨停止層）の膜厚減少量（以後、「Ｌｎ」と略記する）を測定した。Ｌｎ量が小さいほど、窒化シリコン膜による研磨停止性が高いことを意味する。

前記研磨後のＳｉＯ_２／ｐＳｉパターン基板について、ポリシリコン膜（研磨停止層）の膜厚減少量（以後、「Ｌｐ」と略記する）を測定した、Ｌｐが小さいほど、ポリシリコン膜による研磨停止性が高いことを意味する。

ここで、研磨停止性の各評価に必要な膜厚の測定には、光干渉式膜厚測定装置（ナノメトリクス社製、Ｎａｎｏｓｐｅｃ ＡＦＴ−５１００）を使用した。

研磨剤Ａ１を使用した研磨において、Ｒｏは１９７ｎｍ／分、Ｒｎは１．１ｎｍ／分、Ｒｐは０．７ｎｍ／分、Ｓｎは１８３、Ｓｐは２９５、研磨傷数は０個、Δｏは１６ｎｍ、Δｎは１７ｎｍ、Δｐは１６ｎｍ、Ｌｎは０．８ｎｍ、Ｌｐは０．５ｎｍであった。

＜実施例２＞
（研磨剤の調整）
実施例１と同じ方法で、１質量％の水酸化セリウム粒子が含まれる水酸化セリウム濃縮スラリを得た。

更に、１質量％のカチオン化ポリビニルアルコール（株式会社クラレ製、Ｃ−５０６、カチオン性、けん化度：７４．０〜７９．０ｍｏｌ％、平均重合度：６００）、０．２質量％のキトサン（大日精化工業株式会社製、ダイキトサン１００Ｄ（ＶＬ））、０．２質量％の酢酸、０．２質量％のイミダゾール、水を含有する濃縮添加液を用意した。

続いて、１００ｇの水酸化セリウム濃縮スラリ、１００ｇの濃縮添加液、８００ｇの水を混合し、研磨剤Ａ２を得た。研磨剤Ａ２の最終的な各成分の配合量は表１に示すとおりである。

（研磨剤の特性）
実施例１と同じ方法で、研磨剤中の水酸化セリウム粒子の平均粒径、研磨剤中の水酸化セリウム粒子のゼータ電位、研磨剤のｐＨを測定した。

研磨剤Ａ２において、研磨剤中の水酸化セリウム粒子の平均粒径は、１０４ｎｍ、研磨剤中の水酸化セリウム粒子のゼータ電位は、１６ｍＶ、研磨剤のｐＨは、６．０であった。

（研磨結果）
実施例１と同じ方法で、Ｒｏ、Ｒｎ、Ｒｐ、Ｓｎ、Ｓｐ、研磨傷数、Δｏ、Δｎ、Δｐ、Ｌｎ、Ｌｐを求めた。研磨剤Ａ２を使用した研磨において、Ｒｏは２０５ｎｍ／分、Ｒｎは１．０ｎｍ／分、Ｒｐは０．６ｎｍ／分、Ｓｎは２０１、Ｓｐは３５２、研磨傷数は０個、Δｏは１４ｎｍ、Δｎは１５ｎｍ、Δｐは１６ｎｍ、Ｌｎは０．７ｎｍ、Ｌｐは０．４ｎｍであった。

＜実施例３＞
（研磨剤の調整）
実施例１と同じ方法で、１質量％の水酸化セリウム粒子が含まれる水酸化セリウム濃縮スラリを得た。

更に、１質量％のカチオン化ポリビニルアルコール（株式会社クラレ製、Ｃ−５０６、カチオン性、けん化度：７４．０〜７９．０ｍｏｌ％、平均重合度：６００）、０．１質量％のキトサン（大日精化工業株式会社製、ダイキトサン１００Ｄ）、０．２質量％の酢酸、０．２質量％のイミダゾール、水を含有する濃縮添加液を用意した。尚、前記キトサンは、０．５質量％キトサン、０．５質量％酢酸、水を含有する溶液の２０℃における粘度が４０〜１００ｍＰａ・ｓ（メーカ公称値）になるようなキトサンである。

続いて、１００ｇの水酸化セリウム濃縮スラリ、１００ｇの濃縮添加液、８００ｇの水を混合し、研磨剤Ａ３を得た。研磨剤Ａ３の最終的な各成分の配合量は表１に示すとおりである。

（研磨剤の特性）
実施例１と同じ方法で、研磨剤中の水酸化セリウム粒子の平均粒径、研磨剤中の水酸化セリウム粒子のゼータ電位、研磨剤のｐＨを測定した。

研磨剤Ａ３において、研磨剤中の水酸化セリウム粒子の平均粒径は、１０８ｎｍ、研磨剤中の水酸化セリウム粒子のゼータ電位は、１８ｍＶ、研磨剤のｐＨは、６．０であった。

（研磨結果）
実施例１と同じ方法で、Ｒｏ、Ｒｎ、Ｒｐ、Ｓｎ、Ｓｐ、研磨傷数、Δｏ、Δｎ、Δｐ、Ｌｎ、Ｌｐを求めた。

研磨剤Ａ３を使用した研磨において、Ｒｏは２１９ｎｍ／分、Ｒｎは１．２ｎｍ／分、Ｒｐは０．７ｎｍ／分、Ｓｎは１８９、Ｓｐは３２０、研磨傷数は０個、Δｏは１５ｎｍ、Δｎは１７ｎｍ、Δｐは１７ｎｍ、Ｌｎは０．８ｎｍ、Ｌｐは０．５ｎｍであった。

＜実施例４＞
（研磨剤の調整）
実施例１と同じ方法で、１質量％の水酸化セリウム粒子が含まれる水酸化セリウム濃縮スラリを得た。

更に、１質量％のカチオン化ポリビニルアルコール（株式会社クラレ製、Ｃ−５０６、カチオン性、けん化度：７４．０〜７９．０ｍｏｌ％、平均重合度：６００）、０．４質量％のグリセリルキトサン（大日精化工業株式会社製）、０．２質量％の酢酸、０．２質量％のイミダゾール、水を含有する濃縮添加液を用意した。尚、前記グリセリルキトサンは、１０質量％グリセリルキトサン、５質量％酢酸、水を含有する溶液の２０℃における粘度が３９９ｍＰａ・ｓ（メーカ公称値）になるようなグリセリルキトサンである。

続いて、１００ｇの水酸化セリウム濃縮スラリ、１００ｇの濃縮添加液、８００ｇの水を混合し、研磨剤Ａ４を得た。研磨剤Ａ４の最終的な各成分の配合量は表１に示すとおりである。

（研磨剤の特性）
実施例１と同じ方法で、研磨剤中の水酸化セリウム粒子の平均粒径、研磨剤中の水酸化セリウム粒子のゼータ電位、研磨剤のｐＨを測定した。

研磨剤Ａ４において、研磨剤中の水酸化セリウム粒子の平均粒径は、１１４ｎｍ、研磨剤中の水酸化セリウム粒子のゼータ電位は、１４ｍＶ、研磨剤のｐＨは、６．０であった。

（研磨結果）
実施例１と同じ方法で、Ｒｏ、Ｒｎ、Ｒｐ、Ｓｎ、Ｓｐ、研磨傷数、Δｏ、Δｎ、Δｐ、Ｌｎ、Ｌｐを求めた。

研磨剤Ａ４を使用した研磨において、Ｒｏは２０１ｎｍ／分、Ｒｎは１．３ｎｍ／分、Ｒｐは１．０ｎｍ／分、Ｓｎは１５８、Ｓｐは２１０、研磨傷数は０個、Δｏは１３ｎｍ、Δｎは１４ｎｍ、Δｐは１５ｎｍ、Ｌｎは０．９ｎｍ、Ｌｐは０．７ｎｍであった。

＜実施例５＞
（研磨剤の調整）
実施例１と同じ研磨剤Ａ１を用意した。

（基板の研磨）
研磨パッドとして、２層タイプの非発泡ポリウレタン研磨パッド（日本ミクロコーティング株式会社製、ＮＣＰシリーズ、メインパッド表面に同心円溝加工有り、メインパッドのショアＤ硬度：８１）を使用した以外は、実施例１と同じ方法で、基板を研磨した。

（研磨結果）
実施例１と同じ方法で、Ｒｏ、Ｒｎ、Ｒｐ、Ｓｎ、Ｓｐ、研磨傷数、Δｏ、Δｎ、Δｐ、Ｌｎ、Ｌｐを求めた。

研磨剤Ａ１を使用した研磨において、Ｒｏは２１０ｎｍ／分、Ｒｎは１．５ｎｍ／分、Ｒｐは１．２ｎｍ／分、Ｓｎは１４０、Ｓｐは１７５、研磨傷数は０個、Δｏは５ｎｍ、Δｎは６ｎｍ、Δｐは６ｎｍ、Ｌｎは１．１ｎｍ、Ｌｐは０．９ｎｍであった。

＜比較例１＞
（研磨剤の調整）
実施例１と同じ方法で、１質量％の水酸化セリウム粒子が含まれる水酸化セリウム濃縮スラリを得た。

更に、０．２質量％の酢酸、０．２質量％のイミダゾール、水を含有する濃縮添加液を用意した。

続いて、１００ｇの水酸化セリウム濃縮スラリ、１００ｇの濃縮添加液、８００ｇの水を混合し、研磨剤Ｂ１を得た。研磨剤Ｂ１の最終的な各成分の配合量は表１に示すとおりである。

（研磨剤の特性）
実施例１と同じ方法で、研磨剤中の水酸化セリウム粒子の平均粒径、研磨剤中の水酸化セリウム粒子のゼータ電位、研磨剤のｐＨを測定した。

研磨剤Ｂ１において、研磨剤中の水酸化セリウム粒子の平均粒径は、９４ｎｍ、研磨剤中の水酸化セリウム粒子のゼータ電位は、４３ｍＶ、研磨剤のｐＨは、６．０であった。

（研磨結果）
実施例１と同じ方法で、Ｒｏ、Ｒｎ、Ｒｐ、Ｓｎ、Ｓｐ、研磨傷数、Δｏ、Δｎ、Δｐ、Ｌｎ、Ｌｐを求めた。

研磨剤Ｂ１を使用した研磨において、Ｒｏは４２８ｎｍ／分、Ｒｎは１３４ｎｍ／分、Ｒｐは８４ｎｍ／分、Ｓｎは３．２、Ｓｐは５．１、研磨傷数は０個、Δｏは１４５ｎｍ、Δｎは１１６ｎｍ、Δｐは１３０ｎｍ、Ｌｎは４７ｎｍ、Ｌｐは２９ｎｍであった。

＜比較例２＞
（研磨剤の調整）
実施例１と同じ方法で、１質量％の水酸化セリウム粒子が含まれる水酸化セリウム濃縮スラリを得た。

更に、２質量％のカチオン化ポリビニルアルコール（株式会社クラレ製、Ｃ−５０６、カチオン性、けん化度：７４．０〜７９．０ｍｏｌ％、平均重合度：６００）、０．２質量％の酢酸、０．２質量％のイミダゾール、水を含有する濃縮添加液を用意した。

続いて、１００ｇの水酸化セリウム濃縮スラリ、１００ｇの濃縮添加液、８００ｇの水を混合し、研磨剤Ｂ２を得た。研磨剤Ｂ２の最終的な各成分の配合量は表１に示すとおりである。

（研磨剤の特性）
実施例１と同じ方法で、研磨剤中の水酸化セリウム粒子の平均粒径、研磨剤中の水酸化セリウム粒子のゼータ電位、研磨剤のｐＨを測定した。

研磨剤Ｂ２において、研磨剤中の水酸化セリウム粒子の平均粒径は、１２７ｎｍ、研磨剤中の水酸化セリウム粒子のゼータ電位は、１０ｍＶ、研磨剤のｐＨは、６．０であった。

（研磨結果）
実施例１と同じ方法で、Ｒｏ、Ｒｎ、Ｒｐ、Ｓｎ、Ｓｐ、研磨傷数、Δｏ、Δｎ、Δｐ、Ｌｎ、Ｌｐを求めた。

研磨剤Ｂ２を使用した研磨において、Ｒｏは１９８ｎｍ／分、Ｒｎは５４ｎｍ／分、Ｒｐは２．１ｎｍ／分、Ｓｎは３．７、Ｓｐは９４、研磨傷数は０個、Δｏは８７ｎｍ、Δｎは８３ｎｍ、Δｐは８８ｎｍ、Ｌｎは４１ｎｍ、Ｌｐは１．６ｎｍであった。

＜比較例３＞
（研磨剤の調整）
実施例１と同じ方法で、１質量％の水酸化セリウム粒子が含まれる水酸化セリウム濃縮スラリを得た。

更に、０．４質量％のキトサン（大日精化工業株式会社製、ダイキトサン１００Ｄ（ＶＬ））、０．２質量％の酢酸、０．２質量％のイミダゾール、水を含有する濃縮添加液を用意した。

続いて、１００ｇの水酸化セリウム濃縮スラリ、１００ｇの濃縮添加液、８００ｇの水を混合し、研磨剤Ｂ３を得た。研磨剤Ｂ３の最終的な各成分の配合量は表１に示すとおりである。

（研磨剤の特性）
実施例１と同じ方法で、研磨剤中の水酸化セリウム粒子の平均粒径、研磨剤中の水酸化セリウム粒子のゼータ電位、研磨剤のｐＨを測定した。

研磨剤Ｂ３において、研磨剤中の水酸化セリウム粒子の平均粒径は、１０２ｎｍ、研磨剤中の水酸化セリウム粒子のゼータ電位は、２９ｍＶ、研磨剤のｐＨは、６．０であった。

（研磨結果）
実施例１と同じ方法で、Ｒｏ、Ｒｎ、Ｒｐ、Ｓｎ、Ｓｐ、研磨傷数、Δｏ、Δｎ、Δｐ、Ｌｎ、Ｌｐを求めた。

研磨剤Ｂ３を使用した研磨において、Ｒｏは２１５ｎｍ／分、Ｒｎは１２ｎｍ／分、Ｒｐは４３ｎｍ／分、Ｓｎは１８、Ｓｐは５．０、研磨傷数は０個、Δｏは９１ｎｍ、Δｎは９７ｎｍ、Δｐは７７ｎｍ、Ｌｎは９．７ｎｍ、Ｌｐは３０ｎｍであった。

＜比較例４＞
（研磨剤の調整）
実施例１と同じ方法で、１質量％の水酸化セリウム粒子が含まれる水酸化セリウム濃縮スラリを得た。

更に、０．３質量％のポリビニルアルコール（和光純薬株式会社製、ノニオン性、けん化度：９８．０ｍｏｌ％、平均重合度：２０００）、０．２質量％のキトサン（大日精化工業株式会社製ダイキトサン１００Ｄ（ＶＬ））、０．２質量％の酢酸、０．２質量％のイミダゾール、水を含有する濃縮添加液を用意した。

続いて、１００ｇの水酸化セリウム濃縮スラリ、１００ｇの濃縮添加液、８００ｇの水を混合し、研磨剤Ｂ４を得た。研磨剤Ｂ４の最終的な各成分の配合量は表１に示すとおりである。

（研磨剤の特性）
実施例１と同じ方法で、研磨剤中の水酸化セリウム粒子の平均粒径、研磨剤中の水酸化セリウム粒子のゼータ電位、研磨剤のｐＨを測定した。

研磨剤Ｂ４において、研磨剤中の水酸化セリウム粒子の平均粒径は、１３８ｎｍ、研磨剤中の水酸化セリウム粒子のゼータ電位は、９ｍＶ、研磨剤のｐＨは、６．０であった。

（研磨結果）
実施例１と同じ方法で、Ｒｏ、Ｒｎ、Ｒｐ、Ｓｎ、Ｓｐ、研磨傷数、Δｏ、Δｎ、Δｐ、Ｌｎ、Ｌｐを求めた。

研磨剤Ｂ４を使用した研磨において、Ｒｏは２０４ｎｍ／分、Ｒｎは１２ｎｍ／分、Ｒｐは２．２ｎｍ／分、Ｓｎは１７、Ｓｐは９３、研磨傷数は０個、Δｏは８３ｎｍ、Δｎは８０ｎｍ、Δｐは８７ｎｍ、Ｌｎは１０ｎｍ、Ｌｐは１．６ｎｍであった。

＜比較例５＞
（研磨剤の調整）
白金製容器に、４００ｇの炭酸セリウム水和物を入れ、６７５℃で２時間、空気中で焼成することにより、酸化セリウム焼成粉を２００ｇ得た。次に、酸化セリウム焼成粉をジェットミルで乾式粉砕し、酸化セリウム粒子を得た。更に、酸化セリウム粒子に、適当な量の水を加えて、１質量％の酸化セリウム粒子が含まれる酸化セリウム濃縮スラリを得た。

更に、０．２質量％の酢酸、０．２質量％のイミダゾール、水を含有する濃縮添加液を用意した。

続いて、５００ｇの酸化セリウム濃縮スラリ、１００ｇの濃縮添加液、４００ｇの水を混合し、研磨剤Ｂ５を得た。研磨剤Ｂ５の最終的な各成分の配合量は表１に示すとおりである。

（研磨剤の特性）
実施例１と同じ方法で、研磨剤中の酸化セリウム粒子の平均粒径、研磨剤中の酸化セリウム粒子のゼータ電位、研磨剤のｐＨを測定した。

研磨剤Ｂ５において、研磨剤中の酸化セリウム粒子の平均粒径は、４０７ｎｍ、研磨剤中の酸化セリウム粒子のゼータ電位は、３４ｍＶ、研磨剤のｐＨは、６．０であった。

（基板の作製）
実施例１と同じ方法で、ＳｉＯ_２ブランケット基板、ＳｉＮブランケット基板、ｐＳｉブランケット基板、ＳｉＯ_２パターン基板、ＳｉＯ_２／ＳｉＮパターン基板、ＳｉＯ_２／ｐＳｉパターン基板を用意した。

（基板の研磨）
実施例１と同じ方法で、前記基板を研磨し、更に洗浄した。

（研磨結果）
実施例１と同じ方法で、Ｒｏ、Ｒｎ、Ｒｐ、Ｓｎ、Ｓｐ、研磨傷数、Δｏ、Δｎ、Δｐ、Ｌｎ、Ｌｐを求めた。

研磨剤Ｂ５を使用した研磨において、Ｒｏは２０７ｎｍ／分、Ｒｎは５８ｎｍ／分、Ｒｐは４３ｎｍ／分、Ｓｎは３．６、Ｓｐは４．８、研磨傷数は２４個、Δｏは１２１ｎｍ、Δｎは９７ｎｍ、Δｐは１０１ｎｍ、Ｌｎは４２ｎｍ、Ｌｐは３１ｎｍであった。

＜比較例６＞
（研磨剤の調整）
比較例６と同じ方法で、１質量％の酸化セリウム粒子が含まれる酸化セリウム濃縮スラリを得た。

更に、１質量％のカチオン化ポリビニルアルコール（株式会社クラレ製、Ｃ−５０６、カチオン性、けん化度：７４．０〜７９．０ｍｏｌ％、平均重合度：６００）、０．２質量％のキトサン（大日精化工業株式会社製、ダイキトサン１００Ｄ（ＶＬ））、０．２質量％の酢酸、０．２質量％のイミダゾール、水を含有する濃縮添加液を用意した。

続いて、５００ｇの酸化セリウム濃縮スラリ、１００ｇの濃縮添加液、４００ｇの水を混合し、研磨剤Ｂ６を得た。研磨剤Ｂ６の最終的な各成分の配合量は表１に示すとおりである。

（研磨剤の特性）
実施例１と同じ方法で、研磨剤中の酸化セリウム粒子の平均粒径、研磨剤中の酸化セリウム粒子のゼータ電位、研磨剤のｐＨを測定した。

研磨剤Ｂ６において、研磨剤中の酸化セリウム粒子の平均粒径は、４１４ｎｍ、研磨剤中の酸化セリウム粒子のゼータ電位は、３０ｍＶ、研磨剤のｐＨは、６．０であった。

（基板の作製）
実施例１と同じ方法で、ＳｉＯ_２ブランケット基板、ＳｉＮブランケット基板、ｐＳｉブランケット基板、ＳｉＯ_２パターン基板、ＳｉＯ_２／ＳｉＮパターン基板、ＳｉＯ_２／ｐＳｉパターン基板を用意した。

（基板の研磨）
実施例１と同じ方法で、前記基板を研磨し、更に洗浄した。

（研磨結果）
実施例１と同じ方法で、Ｒｏ、Ｒｎ、Ｒｐ、Ｓｎ、Ｓｐ、研磨傷数、Δｏ、Δｎ、Δｐ、Ｌｎ、Ｌｐを求めた。

研磨剤Ｂ６を使用した研磨において、Ｒｏは１７３ｎｍ／分、Ｒｎは４０ｎｍ／分、Ｒｐは２８ｎｍ／分、Ｓｎは４．３、Ｓｐは６．２、研磨傷数は３５個、Δｏは１１６ｎｍ、Δｎは９３ｎｍ、Δｐは９４ｎｍ、Ｌｎは３５ｎｍ、Ｌｐは２４ｎｍであった。

以上の結果をまとめたものを表２に示す。実施例１〜５に記載の研磨剤は、研磨傷数が少なく、酸化シリコン膜を高平坦に研磨することができることがわかる。更に、窒化シリコン膜やポリシリコン膜に対する研磨選択比が高く、窒化シリコン膜やポリシリコン膜を研磨停止層として用いた場合の研磨停止性に優れることがわかる。

カチオン化ポリビニルアルコールと、アミノ糖、当該アミノ糖の誘導体、アミノ糖を持つ多糖類及び当該多糖類の誘導体からなる群より選ばれる少なくとも一種の糖類のいずれか一方又は両方を含有しない比較例１〜４に記載の研磨剤は、研磨傷数は少ないものの、実施例１〜５に記載の研磨剤と比べて、酸化シリコン膜の平坦性に劣っている。更に、実施例１〜５に記載の研磨剤と比べて窒化シリコン膜やポリシリコン膜に対する研磨選択比が低く、窒化シリコン膜やポリシリコン膜を研磨停止層として用いた場合の研磨停止性に劣っている。

カチオン化ポリビニルアルコールを含有する比較例２の研磨剤は、ポリシリコン膜に対する研磨選択比が、その他の比較例と比べて高いものの、キトサンを含有しないため、実施例１〜５に記載の研磨剤と比べて酸化シリコン膜の平坦性に劣っている。更に、実施例１〜５に記載の研磨剤と比べて窒化シリコン膜に対する研磨選択比が低く、窒化シリコン膜を研磨停止層として用いた場合の研磨停止性に劣っている。

キトサンを含有する比較例３の研磨剤は、窒化シリコン膜に対する研磨選択比が、その他の比較例と比べて高いものの、カチオン化ポリビニルアルコールを含有しないため、実施例１〜５に記載の研磨剤と比べて酸化シリコン膜の平坦性に劣っている。更に、実施例１〜５に記載の研磨剤と比べてポリシリコン膜に対する研磨選択比が低く、ポリシリコン膜を研磨停止層として用いた場合の研磨停止性に劣っている。

また、比較例４の研磨剤は、ポリビニルアルコールとキトサンの両方を含有するものの、カチオン化ポリビニルアルコールではないため、実施例１〜５に記載の研磨剤と比べて酸化シリコン膜の平坦性に劣っている。更に、実施例１〜５に記載の研磨剤と比べて窒化シリコン膜やポリシリコン膜に対する研磨選択比が低く、窒化シリコン膜やポリシリコン膜を研磨停止層として用いた場合の研磨停止性に劣っている。

砥粒として水酸化セリウム粒子ではなく酸化セリウム粒子を使用した比較例５及び６に記載の研磨剤は、実施例１〜５に記載の研磨剤と比べて、研磨傷数が多く、酸化シリコン膜の平坦性に劣っている。更に、実施例１〜５に記載の研磨剤と比べて窒化シリコン膜やポリシリコン膜に対する研磨選択比が低く、窒化シリコン膜やポリシリコン膜を研磨停止層として用いた場合の研磨停止性に劣っている。

これらの結果から明らかなように、本発明の研磨剤及び研磨方法は、研磨傷を抑制しつつ、酸化シリコン膜を高平坦に研磨し、更に研磨停止性を高めることができる。

１，３，６…酸化シリコン膜（被研磨膜）、２，５，８…シリコン基板、４…窒化シリコン膜、７…ポリシリコン膜。

Claims (17)

1. ４価の金属水酸化物粒子と、カチオン化ポリビニルアルコールと、アミノ糖、当該アミノ糖の誘導体、アミノ糖を持つ多糖類及び当該多糖類の誘導体からなる群より選ばれる少なくとも一種の糖類と、酸成分と、水と、を含有する研磨剤。
2. 前記酸成分が、硝酸、硫酸、塩酸、リン酸、ホウ酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、乳酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、クエン酸、ピコリン酸及び尿酸からなる群より選ばれる少なくとも一種を含む、請求項１に記載の研磨剤。
3. アルカリ成分を更に含有する、請求項１又は２に記載の研磨剤。
4. 前記アルカリ成分が、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、アンモニア、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド及びイミダゾールからなる群より選ばれる少なくとも一種を含む、請求項３に記載の研磨剤。
5. 前記４価の金属水酸化物粒子の平均粒径が１〜４００ｎｍである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の研磨剤。
6. 前記４価の金属水酸化物粒子の研磨剤中でのゼータ電位が−３０〜５０ｍＶである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の研磨剤。
7. 研磨剤のｐＨが３．０〜１１．０である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の研磨剤。
8. 前記４価の金属水酸化物粒子の含有量が研磨剤１００質量部に対して０．００５〜５質量部である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の研磨剤。
9. 前記カチオン化ポリビニルアルコールの含有量が研磨剤１００質量部に対して０．００５質量部以上であり、前記糖類の含有量が研磨剤１００質量部に対して０．００１質量部以上である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の研磨剤。
10. 前記４価の金属水酸化物粒子が水酸化セリウムを含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の研磨剤。
11. 前記糖類がキトサン及びキトサン誘導体からなる群より選ばれる少なくとも一種を含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の研磨剤。
12. 少なくとも水が添加されて請求項１〜１１のいずれか一項に記載の研磨剤となる濃縮１液式研磨剤であって、前記４価の金属水酸化物粒子と、前記カチオン化ポリビニルアルコールと、前記糖類と、前記水とを含有する、濃縮１液式研磨剤。
13. 第１の液と第２の液とを混合して請求項１〜１１のいずれか一項に記載の研磨剤となるように該研磨剤の構成成分が前記第１の液と前記第２の液とに分けて保存され、前記第１の液は、前記４価の金属水酸化物粒子と前記水とを含有する、２液式研磨剤。
14. 前記第１の液と前記第２の液と前記水とを混合して請求項１〜１１のいずれか一項に記載の研磨剤となる、請求項１０に記載の２液式研磨剤。
15. 基板に形成された被研磨膜と研磨パッドとの間に、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の研磨剤を供給して前記被研磨膜を研磨する工程を備える、基板の研磨方法。
16. 前記被研磨膜の少なくとも一部が、酸化シリコン系絶縁膜である、請求項１５に記載の基板の研磨方法。
17. 前記被研磨膜の少なくとも一部が、窒化シリコン膜又はポリシリコン膜である、請求項１５に記載の基板の研磨方法。
    

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