JP2017139350A - 研磨液、研磨液セット、及び、基体の研磨方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＳＩ高性能化のため、比誘電率が低いＳｉＯＣ膜３を研磨する為の研磨液において、従来低かった保存安定性を向上させることができる研磨液を提供する。
【解決手段】セリウムを含む砥粒と、炭酸グアニジンと、ヒドロキシアルキルセルロースとを含有する研磨液を適用する。また、研磨液の構成成分を第一の液と第二の液とに分けて保存し、第一の液には砥粒及び水を含み、第二の液にはタンサングアニジン、ヒドロキシアルキルセルロースおよび水を含むようにした研磨液セットとして保存することで安定性を高める。
【選択図】なし

Description

本発明は、研磨液、研磨液セット、及び、基体の研磨方法に関する。

半導体製造の分野では、超ＬＳＩデバイスの高性能化に伴い、従来の延長線上の微細化技術では、前記高性能化に応え得る高集積化と高速化とを両立することが限界となってきている。そのため、半導体素子の微細化も進めつつ、配線を多層化する（垂直方向にも高集積化する）技術が開発されている。このような多層配線化に必要なプロセスにおいて最も重要な技術の一つにケミカルメカニカルポリッシング（化学機械研磨。以下、「ＣＭＰ」という）技術がある。多層配線化では、リソグラフィの焦点深度を確保するために一層ずつデバイスを平坦化することが不可欠である。デバイスに凹凸がある場合、露光工程において焦点合わせが困難となったり、微細配線構造を形成できなかったりするからである。

このようなＣＭＰ技術は、例えば、層間絶縁膜等の平坦化、酸化珪素膜（酸化珪素を含む膜）を金属配線に埋め込んだ後のプラグ（例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｗ等のプラグ）の平坦化、金属配線の間の絶縁膜（オルガノシリケートグラス、ＭＳＱ等のカーボン含有酸化珪素膜（ＳｉＯＣ膜）；ＢＰＳＧ、ＨＤＰ−ＳｉＯ、ｐ−ＴＥＯＳ等のプラズマ酸化膜など）の平坦化、又は、素子分離構造（例えば、シャロー・トレンチ分離（ＳＴＩ）構造）を形成した後に埋め込むプラズマ酸化膜の平坦化にも適用され、半導体製造には欠かせない技術となっている。

ＣＭＰ用研磨液に対しては、研磨液の構成成分を長期保存した場合であっても高い研磨速度を安定的に得る観点から、保存安定性に優れることが求められる場合がある。保存安定性を改善することを試みた研磨液としては、例えば、下記特許文献１、２が挙げられる。特許文献１には、酸化珪素粒子及びジカルボン酸化合物を含有する研磨液が記載されている。特許文献２には、アニオン性官能基が担持された砥粒、及び、アルカリ化合物を含有する研磨液が記載されている。

特開２００７−１１６０９０号公報 特開２０１４−６９２６０号公報

近年、ＬＳＩを高性能化するために、従来プラズマ酸化膜を適用していた箇所に、比誘電率がプラズマ酸化膜よりも低いＳｉＯＣ膜を使用することが検討されている。ＳｉＯＣ研磨用研磨液においても、研磨液の構成成分を長期保存した場合であっても高い研磨速度を安定的に得る観点から、保存安定性に優れることが求められる。しかしながら、前記特許文献１，２等の従来技術において研磨液の構成成分を長期保存した後にＳｉＯＣを研磨すると、高い研磨速度が得られない場合がある。そのため、ＳｉＯＣ研磨用研磨液に対しては、保存安定性を向上させることが求められる。

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、保存安定性を向上させることが可能な研磨液を提供することを目的とする。また、本発明は、前記研磨液を得るための研磨液セットを提供することを目的とする。さらに、本発明は、前記研磨液又は前記研磨液セットを用いた基体の研磨方法を提供することを目的とする。

本発明に係る研磨液（ＳｉＯＣ研磨用研磨液）は、セリウムを含む砥粒と、炭酸グアニジンと、ヒドロキシアルキルセルロースと、を含有する。

本発明に係る研磨液によれば、保存安定性を向上させることが可能であり、保存期間に関わらずＳｉＯＣの高い研磨速度を安定的に得ることができる。本発明に係る研磨液によれば、研磨液の構成成分を長期保存するか否かに関わらず高い研磨速度を得ることができる。特に、本発明に係る研磨液によれば、研磨液から砥粒を除いた組成を有する水溶液を長期保存した後に砥粒と当該水溶液とを混合して研磨液を得る場合であっても、ＳｉＯＣの高い研磨速度を安定的に得ることができる。

前記ヒドロキシアルキルセルロースは、ヒドロキシエチルセルロース及びヒドロキシプロピルセルロース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。この場合、ＳｉＯＣの研磨速度を更に向上させることができる。

本発明に係る研磨液のｐＨは、６．０以上であることが好ましい。この場合、ＳｉＯＣの研磨速度を更に向上させることができる。

本発明の一態様は、ＳｉＯＣ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の一態様は、ＳｉＯＣ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。

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一の液と第二の液とに分けて保存され、前記第一の液が前記砥粒及び水を含み、前記第二の液が前記炭酸グアニジン、ヒドロキシアルキルセルロース及び水を含む。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。

本発明に係る基体の研磨方法は、前記研磨液を用いて基体の被研磨面を研磨する工程を備えていてもよい。このような基体の研磨方法によれば、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。

本発明に係る基体の研磨方法は、前記研磨液セットにおける前記第一の液と前記第二の液とを混合して得られる研磨液を用いて基体の被研磨面を研磨する工程を備えていてもよい。このような基体の研磨方法によれば、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。

本発明によれば、保存安定性（保管安定性）を向上させることが可能な研磨液、研磨液セット、及び、基体の研磨方法を提供できる。本発明によれば、ＳｉＯＣを研磨して除去することができる。本発明は、半導体基板のＣＭＰに使用することができる。本発明は、ＳｉＯＣを含む被研磨面を研磨するために使用することができる。

本発明によれば、ＳｉＯＣの研磨への研磨液又は研磨液セットの使用を提供できる。本発明によれば、半導体基板のＣＭＰへの研磨液又は研磨液セットの使用を提供できる。本発明によれば、ＳｉＯＣを含む被研磨面の研磨への研磨液又は研磨液セットの使用を提供できる。

半導体のＳＴＩ構造を形成する際における研磨工程の断面概略図である。

以下、本発明の実施形態に係る研磨液、研磨液セット、及び、前記研磨液又は前記研磨液セットを用いた基体の研磨方法について詳細に説明する。

＜定義＞
本明細書において、「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。「〜」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。組成物中の各成分の量は、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。「研磨速度（Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ Ｒａｔｅ）」とは、単位時間当たりに材料が除去される速度（除去速度＝Ｒｅｍｏｖａｌ Ｒａｔｅ）を意味する。「被研磨材料」とは、被研磨面に露出している材料を意味する。「研磨対象材料」とは、高い研磨速度で積極的に研磨して除去すべき材料を意味する。「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。数値範囲の「Ａ以上」とは、Ａ、及び、Ａを超える範囲を意味する。数値範囲の「Ａ以下」とは、Ａ、及び、Ａ未満の範囲を意味する。

＜研磨液＞
本実施形態に係る研磨液（ＳｉＯＣ研磨用研磨液）は、研磨時に被研磨面に触れる組成物であり、例えばＣＭＰ用研磨液である。本実施形態に係る研磨液は、セリウムを含む砥粒と、炭酸グアニジンと、ヒドロキシアルキルセルロースとを含有する。以下、必須成分、及び、任意に添加できる成分について説明する。

（砥粒）
本実施形態において、砥粒は、ＳｉＯＣに対する研磨作用が得られる観点から、セリウムを含む。セリウムを含む砥粒の構成成分としては、酸化セリウム（セリア）、セリウム水酸化物、硝酸アンモニウムセリウム、酢酸セリウム、硫酸セリウム水和物、臭素酸セリウム、臭化セリウム、塩化セリウム、シュウ酸セリウム、硝酸セリウム、炭酸セリウム、セリウム変性物等が挙げられる。セリウム変性物としては、酸化セリウム、セリウム水酸化物等を含む粒子の表面をアルキル基で変性したもの、セリウムを含む粒子の表面にその他の粒子を付着させた複合粒子などが挙げられる。砥粒は、ＳｉＯＣの更に良好な研磨速度が得られる観点、及び、ＳｉＯＣの研磨速度が更に安定する観点から、酸化セリウム及びセリウム水酸化物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、酸化セリウムを含むことがより好ましい。セリウムを含む砥粒としては、酸化セリウムを含む粒子（以下、「酸化セリウム粒子」という）、セリウム水酸化物を含む粒子（セリウム水酸化物粒子）等を用いることができる。

酸化セリウム粒子としては、特に制限はなく、公知のものを使用できる。中でも、酸化セリウム粒子は、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、シュウ酸塩等のセリウム塩を酸化して得ることが好ましい。前記酸化の方法としては、前記セリウム塩を６００〜９００℃等で焼成する焼成法、過酸化水素等の酸化剤を用いて前記セリウム塩を酸化する化学的酸化法などが挙げられる。

酸化セリウム粒子を使用する場合、酸化セリウム粒子の結晶子径（結晶子の直径）が大きく、且つ、結晶歪みが少ないほど（すなわち、結晶性が良いほど）、高速研磨が可能であるが、被研磨材料に研磨傷が入りやすい傾向がある。前記の観点から、好ましい酸化セリウム粒子としては、２個以上の結晶子から構成され、結晶粒界を有する粒子等が挙げられる。中でも、結晶子径が５〜３００ｎｍである粒子がより好ましい。また、別の好ましい酸化セリウム粒子としては、例えば、結晶子径が５〜３００ｎｍであるコロイダルセリア粒子（例えばＳｏｌｖｅｙ社製コロイダルセリア）が挙げられる。

砥粒の平均粒径は、ＳｉＯＣの更に良好な研磨速度が得られる観点から、１０ｎｍ以上が好ましく、２０ｎｍ以上がより好ましく、５０ｎｍ以上が更に好ましい。砥粒の平均粒径は、被研磨材料に傷がつきにくい観点から、５００ｎｍ以下が好ましく、４００ｎｍ以下がより好ましく、３００ｎｍ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、１０〜５００ｎｍが好ましく、２０〜４００ｎｍがより好ましく、５０〜３００ｎｍが更に好ましい。

ここで、砥粒の平均粒径は、レーザ回折式粒度分布計Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ Ｍｉｃｒｏｐｌｕｓ（Ｍａｌｖｅｒｎ社製、商品名（「Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ」は登録商標））を用いて屈折率：１．９３、吸収：０として測定される測定サンプルのＤ５０（体積分布のメジアン径、累積中央値）の値を意味する。平均粒径の測定には、適切な含有量（例えば、Ｈｅ−Ｎｅレーザに対する測定時透過率（Ｈ）が６０〜７０％になる含有量）の測定サンプルを用いる。また、砥粒を含有する研磨液が、砥粒を水に分散させたセリウムスラリと、添加液とに分けて保存されている場合は、セリウムスラリを適切な含有量に希釈して平均粒径を測定することができる。

なお、砥粒は、セリウム以外の成分を含有してもよい。このような砥粒の構成成分としては、例えば、シリカ、アルミナ、ジルコニア、酸化マンガン、酸化マグネシウム、チタニア、ゲルマニア、樹脂、ダイヤモンド、炭化珪素、立方晶窒化ホウ素及びこれらの変性物からなる群より選ばれる少なくとも一種が挙げられる。砥粒は、一種類単独で又は二種類以上を組み合わせて使用できる。アルミナとしては、コロイダルアルミナを用いることができる。前記変性物としては、シリカ、アルミナ、ジルコニア、チタニア、ゲルマニア、酸化マンガン、酸化マグネシウム等の粒子の表面をアルキル基で変性したもの、一の粒子の表面に他の粒子を付着させた複合粒子などが挙げられる。

砥粒は、どのような製造方法によって得られたものであってもよい。例えば、酸化物の製造方法としては、焼成等を用いる固相法；沈殿法、ゾルゲル法、水熱合成法等の液相法；スパッタ法、レーザ法、熱プラズマ法等の気相法などを用いることができる。

砥粒が凝集している場合は、凝集した砥粒を機械的に粉砕してもよい。粉砕方法としては、例えば、ジェットミル等による乾式粉砕方法、及び、遊星ビーズミル等による湿式粉砕方法が好ましい。ジェットミルには、例えば、「化学工学論文集」、第６巻、第５号、（１９８０）、５２７〜５３２頁に説明されている方法を適用することができる。

砥粒を研磨液に適用する場合には、主な分散媒である水中に砥粒を分散させてスラリを得ることが好ましい。分散方法としては、例えば、通常の攪拌機による分散処理のほか、ホモジナイザ、超音波分散機、湿式ボールミル等を用いた方法が挙げられる。分散方法及び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］第三章「各種分散機の最新開発動向と選定基準」に記述されている方法を用いることができる。また、砥粒を含有する分散液の電気伝導度を下げる（例えば５００ｍＳ／ｍ以下）ことによっても砥粒の分散性を高めることができる。分散液の電気伝導度を下げる方法としては、砥粒と分散媒とを分けるために遠心分離等で固液分離を行い、上澄み液（分散媒）を捨て、電気伝導度の低い分散媒を加え再分散させる方法；限外ろ過、イオン交換樹脂等を用いた方法などが挙げられる。

前記の方法により分散された砥粒は、更に微粒子化されてもよい。微粒子化の方法としては、例えば、沈降分級法（砥粒を遠心分離機で遠心分離した後、強制沈降させ、上澄み液のみを取り出す方法）が挙げられる。その他、分散媒中の砥粒同士を高圧で衝突させる高圧ホモジナイザを用いてもよい。

砥粒の含有量の上限は、砥粒の凝集を抑制しやすい観点から、研磨液の全質量を基準として、２０質量％以下が好ましく、１０質量％以下がより好ましく、５質量％以下が更に好ましく、３質量％以下が特に好ましく、１質量％以下が極めて好ましい。砥粒の含有量の下限は、ＳｉＯＣの研磨速度の向上効果が得られやすい観点から、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、０．１質量％以上が更に好ましく、０．２質量％以上が特に好ましい。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、０．０１〜２０質量％が好ましく、０．０２〜１０質量％がより好ましく、０．１〜５質量％が更に好ましく、０．２〜３質量％が特に好ましく、０．２〜１質量％が極めて好ましい。

（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、砥粒及び水以外に研磨液が含有する物質を指す。

［炭酸グアニジン］
本実施形態に係る研磨液は、添加剤として炭酸グアニジンを含有する。炭酸グアニジンを用いることで、保存安定性を向上させることが可能であり、保存期間に関わらずＳｉＯＣの高い研磨速度を安定的に得ることができる。

このような効果が得られる要因は明らかではないが、例えば下記の要因が挙げられる。すなわち、グアニジン骨格中のアミノ基及び／又はイミノ基がＳｉＯＣに作用し、ＳｉＯＣの表面が親水化して、ＳｉＯＣに対する研磨液の濡れ性が向上する。その結果、砥粒がＳｉＯＣへ付着しやすくなり、研磨速度が向上すると考えられる。

また、研磨液の構成成分を長期保存する場合、炭酸グアニジンは、他の添加剤と比較して、研磨速度の低下を誘発する現象を生じさせ難いと考えられる。特に、炭酸グアニジンと、後述するヒドロキシアルキルセルロースとを含有する水溶液を長期保存した場合、炭酸グアニジンは、他の添加剤と比較してヒドロキシアルキルセルロースの特性を低下させず、ヒドロキシアルキルセルロース本来の特性を維持することができると考えられる。そのため、保存安定性が向上して高い研磨速度を維持できると考えられる。

炭酸グアニジンは、グアニジン塩の１つである。炭酸グアニジン以外のグアニジン塩としては、塩酸グアニジン、硫酸グアニジン、リン酸グアニジン、スルファミン酸グアニジン、チオシアン酸グアニジン等が挙げられる。しかしながら、炭酸グアニジン以外のグアニジン塩は、保存安定性を向上させる効果を示さない。これは、研磨液の作製中に炭酸グアニジンの炭酸が抜けるのに対して、他のグアニジン塩では、研磨液中に塩が残った状態が維持される。残った塩は、ヒドロキシアルキルセルロースの特性を低下させると考えられる。

前記炭酸グアニジンの含有量の下限は、ＳｉＯＣの研磨速度の向上効果が更に向上する観点から、研磨液の全質量を基準として、０．００１質量％以上が好ましく、０．００５質量％以上がより好ましく、０．００７質量％以上が更に好ましく、０．００９質量％以上が特に好ましく、０．０１質量％以上が極めて好ましく、０．０１５質量％以上が非常に好ましく、０．０２質量％以上がより一層好ましい。前記炭酸グアニジンの含有量の上限は、ＳｉＯＣの研磨速度の向上効果が得られやすい観点から、研磨液の全質量を基準として、３．０質量％以下が好ましく、１．０質量％以下がより好ましく、０．５質量％以下が更に好ましく、０．１質量％以下が特に好ましく、０．０５質量％以下が極めて好ましい。

［ヒドロキシアルキルセルロース］
本実施形態に係る研磨液は、添加剤としてヒドロキシアルキルセルロースを含有する。研磨液が炭酸グアニジンに加えてヒドロキシアルキルセルロースを含有することにより、ＳｉＯＣの研磨速度を更に向上させることができる。すなわち、本実施形態に係る研磨液は、研磨速度向上剤としてヒドロキシアルキルセルロースを含有することができる。

ヒドロキシアルキルセルロースを用いることで、ＳｉＯＣの研磨速度を更に向上させる効果が得られやすい。このような効果が得られる要因は明らかではないが、例えば下記の要因が挙げられる。すなわち、ヒドロキシアルキルセルロースの水酸基がＳｉＯＣに作用し、ＳｉＯＣの表面が更に親水化して、ＳｉＯＣに対する研磨液の濡れ性が更に向上する。その結果、砥粒がＳｉＯＣへ更に付着しやすくなり、研磨速度が更に向上すると考えられる。

前記ヒドロキシアルキルセルロースとしては、例えば、ヒドロキシアルキル基の炭素数が２〜６であるヒドロキシアルキルセルロースが挙げられる。中でも、ＳｉＯＣに対する研磨液の濡れ性が更に向上することにより更に優れたＳｉＯＣの研磨速度が得られる観点から、ヒドロキシエチルセルロース及びヒドロキシプロピルセルロースからなる群より選ばれる少なくとも一種が好ましく、ヒドロキシエチルセルロースがより好ましい。

ヒドロキシアルキルセルロースとしては、市販品を用いることができる。このような市販品としては、特に限定されるものではない。ヒドロキシエチルセルロースの市販品としては、例えば、和光純薬工業株式会社製のヒドロキシエチルセルロース；ダイセルファインケム株式会社製の「ＨＥＣダイセルＳＰ２００」、「ＨＥＣダイセルＳＰ４００」、「ＨＥＣダイセルＳＰ５００」、「ＨＥＣダイセルＳＰ５５０」、「ＨＥＣダイセルＳＰ６００」、「ＨＥＣダイセルＳＰ８００」、「ＨＥＣダイセルＳＰ８５０」及び「ＨＥＣダイセルＳＰ９００」；三昌株式会社製の「サンヘック（登録商標）ＨＨ」、「サンヘックＨ」、「サンヘックＭ」及び「サンヘックＧ＆Ｌ」；住友精化株式会社製の「ＨＥＣＳＺ−２５Ｆ」が挙げられる。ヒドロキシプロピルセルロースの市販品としては、例えば、和光純薬工業株式会社製のヒドロキシプロピルセルロース；日本曹達株式会社製の「ＮＩＳＳО ＨＰＣ ＳＳＬ」、「ＮＩＳＳО ＨＰＣ ＳＬ」、「ＮＩＳＳО ＨＰＣ Ｌ」、「ＮＩＳＳО ＨＰＣ Ｍ」及び「ＮＩＳＳО ＨＰＣ Ｈ」が挙げられる。

本実施形態に係る研磨液において、前記ヒドロキシアルキルセルロースは、ＳｉＯＣの研磨速度を調整する目的等で、一種類単独で又は二種類以上を組み合わせて使用できる。

ヒドロキシアルキルセルロースを２質量％含有する液の粘度（２０℃）は、ＳｉＯＣの研磨速度の向上効果が更に向上する観点から、１０ｍＰａ・ｓ以上が好ましく、５０ｍＰａ・ｓ以上がより好ましく、１００ｍＰａ・ｓ以上が更に好ましい。ヒドロキシアルキルセルロースを２質量％含有する液の粘度（２０℃）は、ＳｉＯＣの研磨速度の向上効果が更に向上する観点から、６０００ｍＰａ・ｓ以下が好ましく、５５００ｍＰａ・ｓ以下がより好ましく、５０００ｍＰａ・ｓ以下が更に好ましい。ヒドロキシアルキルセルロースの前記粘度は、ヒドロキシアルキルセルロースの重合度を表す指標である。

前記粘度は、粘度が６００ｍＰａ・ｓ以上の場合は、ＪＩＳ Ｚ８８０３に従い、Ｂ型粘度計を用いて測定することができる。一方、粘度が６００ｍＰａ・ｓ未満の場合は、ＪＩＳ Ｋ２２８３−１９９３に従い、ウベローデ型粘度計を用いて測定することができる。

前記ヒドロキシアルキルセルロースの含有量の下限は、ＳｉＯＣの研磨速度の向上効果が更に向上する観点から、研磨液の全質量を基準として、０．００５質量％以上が好ましく、０．００７５質量％以上がより好ましく、０．０１質量％以上が更に好ましく、０．０１５質量％以上が特に好ましく、０．０２質量％以上が極めて好ましい。前記ヒドロキシアルキルセルロースの含有量の上限は、研磨液の保存安定性を好適に保ちやすい観点から、研磨液の全質量を基準として、３．０質量％以下が好ましく、１．０質量％以下がより好ましく、０．５質量％以下が更に好ましく、０．３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、０．０７５質量％以下が非常に好ましく、０．０５質量％以下がより一層好ましい。

［高分子化合物Ａ］
本実施形態に係る研磨液は、カルボン酸基及びカルボン酸塩基からなる群より選ばれる少なくとも一種を有する高分子化合物Ａ（前記ヒドロキシアルキルセルロースを除く）を含有してもよい。高分子化合物Ａは、一種類単独で又は二種類以上を組み合わせて使用できる。高分子化合物Ａとしては、アクリル酸及びメタクリル酸からなる群より選ばれる少なくとも一種を含む単量体を重合させて得られる重合体又はその塩（以下、これらを「（メタ）アクリル酸系重合体」と総称する）であることが好ましい。前記単量体は、アクリル酸又はメタクリル酸と共重合可能な他の単量体（アクリル酸及びメタクリル酸を除く）を含んでいてもよい。高分子化合物Ａを用いることで、ＳｉＯＣの過研磨によるディッシングを低減させることができる。カルボン酸塩基を有する高分子化合物Ａとしては、ポリアクリル酸アンモニウム等が挙げられる。

前記他の単量体（アクリル酸又はメタクリル酸と共重合可能な他の単量体）としては、例えば、クロトン酸、ペンテン酸、ヘキセン酸、ヘプテン酸、オクテン酸、ノネン酸、デセン酸、ウンデセン酸、ドデセン酸、トリデセン酸、テトラデセン酸、ペンタデセン酸、ヘキサデセン酸、ヘプタデセン酸等の不飽和カルボン酸；エチレン、プロピレン、スチレン等のビニル化合物が挙げられる。

高分子化合物Ａの末端は、ＳｉＯＣに作用しやすい観点から、親水性であることが好ましい。

高分子化合物Ａの重量平均分子量は、特に制限はないが、１０００〜１５００００が好ましく、１０００〜８００００がより好ましい。高分子化合物Ａの重量平均分子量が１００以上であると、ＳｉＯＣ等の酸化珪素などの被研磨材料を研磨するときに良好な研磨速度が得られやすい傾向がある。高分子化合物Ａの重量平均分子量が１５００００以下であると、研磨液の保存安定性が低下しにくい傾向がある。

高分子化合物Ａの重量平均分子量は、下記の条件により測定し、「Ｍｗ」として得られる値を読み取ることで測定できる。
｛測定条件｝
使用機器（検出器）：株式会社日立製作所製、「Ｌ−３３００型」液体クロマトグラフ用示差屈折率計
ポンプ：株式会社日立製作所製、液体クロマトグラフ用「Ｌ−７１００」
デガス装置：なし
データ処理：株式会社日立製作所製、ＧＰＣインテグレーター「Ｄ−２５２０」
カラム：昭和電工株式会社製、「Ｓｈｏｄｅｘ Ａｓａｈｉｐａｋ ＧＦ−７１０ＨＱ」、内径７．６ｍｍ×３００ｍｍ
溶離液：５０ｍＭ−Ｎａ_２ＨＰＯ_４水溶液／アセトニトリル＝９０／１０（ｖ／ｖ）
測定温度：２５℃
流量：０．６ｍＬ／分
測定時間：３０分
試料：樹脂分濃度が２質量％になるように、溶離液と同じ組成の溶液で濃度を調整し、０．４５μｍのポリテトラフルオロエチレンフィルターでろ過して調製した試料
注入量：０．４μＬ
標準物質：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ製、狭分子量ポリアクリル酸ナトリウム

研磨液における高分子化合物Ａの含有量の下限は、研磨液の全質量を基準として、０．００１質量％以上が好ましく、０．０１質量％以上がより好ましく、０．１質量％以上が更に好ましい。高分子化合物Ａの含有量の上限は、研磨液の全質量を基準として、２質量％以下が好ましく、１質量％以下がより好ましく、０．５質量％以下が更に好ましい。高分子化合物Ａの含有量が０．００１〜２質量％であると、ディッシング量、配線密度依存性等を低減し、研磨後の表面平坦性を向上させることができる。

［分散剤］
本実施形態に係る研磨液は、分散剤（前記ヒドロキシアルキルセルロース及び前記高分子化合物Ａを除く）を含有することができる。分散剤の含有量は、砥粒の全質量を基準として０．００１〜４質量％が好ましい。分散剤としては、例えば、水溶性陰イオン性分散剤、水溶性非イオン性分散剤、水溶性陽イオン性分散剤、及び、水溶性両性分散剤が挙げられる。中でも、静電反発力が大きく分散性が良好である観点から、水溶性陰イオン性分散剤及び水溶性陽イオン性分散剤からなる群より選ばれる少なくとも一種が好ましい。なお、砥粒の分散のために前記高分子化合物Ａを用いることもできる。

［陽イオン性ポリマ］
本実施形態に係る研磨液は、陽イオン性ポリマ（前記ヒドロキシアルキルセルロース、前記高分子化合物Ａ及び前記分散剤を除く）を含有することができる。本実施形態に係る研磨液が陽イオン性ポリマを含有する場合、セリウムを含む砥粒（酸化セリウム粒子等）は、正の電荷を有する傾向がある。この場合、窒化珪素（ＳｉＮ）等の研磨速度を抑制することができる。陽イオン性ポリマとしては、ジアリルアミン重合体、ジアリルアミン塩重合体（例えば共重合体）、メチルジアリルアミン塩重合体、メチルジアリルアミンアミド塩重合体、メタクリル酸トリメチルアミノエチル・メチル塩重合体、ジアリルエチルアンモニウムエチル塩重合体、ジアリルジメチルアンモニウム塩重合体、ジアリルメチルエチルアンモニウムエチル塩重合体等のポリアリルアミン；Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリル酸塩とビニルピロリドンとの共重合体；ジメチルアミンとアンモニアとエピクロロヒドリンとの縮合物；ジメチルアミンとエピクロロヒドリンとの縮合物；ジシアンジアミドとホルマリンとの縮合物；ジシアンジアミドとジエチレントリアミンとの縮合物などが挙げられる。ジアリルアミン塩重合体としては、ジアリルアミン塩と二酸化硫黄との共重合体等が挙げられる。メチルジアリルアミン塩重合体としては、メチルジアリルアミン塩と二酸化硫黄との共重合体等が挙げられる。ジアリルエチルアンモニウムエチル塩重合体としては、ジアリルエチルアンモニウムエチル塩と二酸化硫黄との共重合体等が挙げられる。ジアリルジメチルアンモニウム塩重合体としては、ジアリルジメチルアンモニウム塩と二酸化硫黄との共重合体、ジアリルジメチルアンモニウム塩とアクリルアミドとの共重合体、クロロヒドロキシプロピル化ジアリルアミン塩とジアリルジメチルアンモニウム塩との共重合体等が挙げられる。ジアリルメチルエチルアンモニウムエチル塩重合体としては、ジアリルメチルエチルアンモニウム塩（例えばジアリルメチルエチルアンモニウムエチルサルフェイト）と二酸化硫黄との共重合体等が挙げられる。

［ｐＨ調整剤］
本実施形態に係る研磨液は、ｐＨを調整するためにｐＨ調整剤を含有してもよい。ｐＨ調整剤としては、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水溶性の有機アミン等が挙げられる。

水溶性の有機アミンとしては、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ジフェ二ルグアニジン、ピペリジン、ブチルアミン、ジブチルアミン、イソプロピルアミン、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド、テトラメチルアンモニウムクロライド、テトラメチルアンモニウムブロマイド、テトラメチルアンモニウムフロライド、テトラブチルアンモニウムハイドロオキサイド、テトラブチルアンモニウムクロライド、テトラブチルアンモニウムブロマイド、テトラブチルアンモニウムフロライド、テトラメチルアンモニウム硝酸塩、テトラメチルアンモニウム酢酸塩、テトラメチルアンモニウムプロピオン酸塩、テトラメチルアンモニウムマレイン酸塩、テトラメチルアンモニウム硫酸塩等が挙げられる。

ｐＨ調整剤の含有量は、研磨液の全質量を基準として、０．００１〜５．０質量％が好ましく、０．０１〜３．０質量％がより好ましく、０．０５〜１．０質量％が更に好ましい。但し、ｐＨ調整剤の含有量は、調整するｐＨに制約されるため、他の含有成分（砥粒、炭酸グアニジン、ヒドロキシアルキルセルロース等）の含有量により決定されるものであり、特に制限はない。

［その他の添加剤］
本実施形態に係る研磨液は、研磨速度等の研磨特性；砥粒の分散性などの特性を調整する目的で、その他の添加剤を含有していてもよい。その他の添加剤は、一種類単独で又は二種類以上を組み合わせて使用できる。

その他の添加剤としては、例えば、平坦性、面内均一性等の研磨特性の調整などに使用される水溶性高分子（前記ヒドロキシアルキルセルロース、前記高分子化合物Ａ、前記分散剤及び前記陽イオン性ポリマを除く）が挙げられる。また、研磨液は、必要に応じて、添加剤として、水以外の溶媒（例えば、エタノール、酢酸、アセトン等の極性溶媒）を含有してもよい。

水溶性高分子としては、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、グアーガム等の多糖類；ポリビニルアルコール、ポリアクロレイン等のビニル系ポリマなどが挙げられる。ここで、「水溶性高分子」とは、２５℃において水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、５質量％以下が好ましく、１質量％以下がより好ましく、０．５質量％以下が更に好ましい。

前記その他の添加剤を使用する場合、当該添加剤のそれぞれの含有量は、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０．００１〜１０質量％が好ましい。

（水）
本実施形態に係る研磨液は、水を含有することができる。研磨液の媒体である水としては、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。

（研磨液のｐＨ）
本実施形態に係る研磨液のｐＨは、ＳｉＯＣと砥粒との親和性が大きくなることでＳｉＯＣの研磨速度が向上する効果が得られやすい観点から、６．０以上が好ましく、６．５以上がより好ましく、７．０以上が更に好ましく、７．５以上が特に好ましく、８．０以上が極めて好ましい。本実施形態に係る研磨液のｐＨは、安全性に優れる観点から、１２以下が好ましく、１１以下がより好ましく、１０以下が更に好ましく、９．５以下が特に好ましく、９．０以下が極めて好ましい。ｐＨは、液温２５℃におけるｐＨと定義する。

本実施形態に係る研磨液のｐＨは、ｐＨメータ（例えば、電気化学計器株式会社製の型番ＰＨＬ−４０）で測定できる。具体的には例えば、フタル酸塩ｐＨ緩衝液（ｐＨ４．０１）と中性リン酸塩ｐＨ緩衝液（ｐＨ６．８６）とホウ酸塩ｐＨ緩衝液（ｐＨ９．１８）とを標準緩衝液として用いてｐＨメータを３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。このとき、標準緩衝液及び研磨液の液温は共に２５℃とする。

（研磨液の種類）
本実施形態に係る研磨液は、前記セリウムを含む砥粒、前記炭酸グアニジン、前記ヒドロキシアルキルセルロース及び水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（第一の液）と添加液（第二の液）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二液式の研磨液セット（例えばＣＭＰ用研磨液セット）として保存してもよい。スラリは、例えば、砥粒及び水を少なくとも含む。添加液は、例えば、前記炭酸グアニジン、前記ヒドロキシアルキルセルロース及び水を少なくとも含む。前記炭酸グアニジン、前記ヒドロキシアルキルセルロース、並びに、前記炭酸グアニジン及び前記ヒドロキシアルキルセルロース以外の添加剤は、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。ただし、砥粒の分散性を向上させる効果のある添加剤については、スラリ及び添加液のうちスラリに含まれることが好ましい。例えば、研磨液セットは、前記研磨液の構成成分がスラリ（第一の液）と添加液（第二の液）とに分けて保存され、前記スラリが砥粒及び水を含み、前記添加液が前記炭酸グアニジン、ヒドロキシアルキルセルロース及び水を含む態様であってもよい。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。

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調製される。また、一液式研磨液は、水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、研磨直前又は研磨時に水で希釈して用いられてもよい。二液式の研磨液セットは、水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、研磨直前又は研磨時に水で希釈して用いられてもよい。

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水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；あらかじめ研磨液用貯蔵液及び水を混合しておき供給する方法等を用いることができる。

スラリと添加液とに分けた二液式の研磨液セットとして保存する場合、これら二液の配合を任意に変えることにより研磨速度を調整できる。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、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水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；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水を混合しておき供給する方法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。

＜研磨液の製造方法＞
本実施形態に係る研磨液の製造方法は、例えば、ＳｉＯＣの少なくとも一部をＣＭＰによって除去するための研磨液の製造方法である。本実施形態に係る研磨液の製造方法は、例えば、少なくとも、砥粒と、炭酸グアニジンと、ヒドロキシアルキルセルロースと、水と、を混合して研磨液を得る研磨液製造工程を備える。研磨液製造工程において、各成分が同時に混合されてもよく、各成分が順次混合されてもよい。本実施形態に係る研磨液の製造方法は、研磨液製造工程の前に、セリウムを含む砥粒を得る工程を備えていてもよい。

本実施形態に係る研磨液の製造方法は、砥粒を水中に分散させる分散工程を備えていることが好ましい。分散工程は、例えば、砥粒と、砥粒の分散のための添加剤（前記高分子化合物Ａ、分散剤等）とを混合する工程である。この場合、前記添加剤は、セリウムスラリ（酸化セリウムスラリ等）を得る工程で添加されることが好ましい。すなわち、前記セリウムスラリが前記添加剤を含むことが好ましい。分散工程では、例えば、砥粒と、前記添加剤と、水とを混合し、前記砥粒を水中に分散させてセリウムスラリを得る。

＜基体の研磨方法＞
本実施形態に係る研磨方法は、研磨液を用いて、ＳｉＯＣを含む被研磨面を研磨する工程を備える。本実施形態に係る基体の研磨方法は、前記一液式研磨液を用いて基体の被研磨面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基体の被研磨面を研磨する研磨工程を備えていてもよい。また、本実施形態に係る基体の研磨方法は、単独又は複数の被研磨材料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、ＳｉＯＣをストッパ材料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、ＳｉＯＣを含む部材と、ストッパ材料を含む部材（ストッパ）とを有していてもよい。ストッパ材料としては、窒化珪素、ポリシリコン等が好ましく、窒化珪素がより好ましい。

ＳｉＯＣの研磨速度は、研磨時間を短くできる観点から、５０ｎｍ／ｍｉｎ以上が好ましく、６０ｎｍ／ｍｉｎ以上がより好ましく、８０ｎｍ／ｍｉｎ以上が更に好ましく、１００ｎｍ／ｍｉｎ以上が特に好ましい。

研磨工程では、例えば、研磨対象材料を有する基体の当該研磨対象材料を研磨定盤の研磨パッド（研磨布）に押圧した状態で、前記研磨液を研磨対象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研磨対象材料を研磨する。研磨工程では、例えば、研磨対象材料の少なくとも一部を研磨により除去する。

図１は、半導体のＳＴＩ構造を形成する際における研磨工程の断面概略図である。図１を用いて、本実施形態に係る基体の研磨方法を更に説明する。まず、図１（Ａ）に示すように、凹部（トレンチ部）及び凸部（アクティブ部）により構成される凹凸が表面に形成されたウエハ（シリコン基板等）１と、ウエハ１の凸部上に形成された窒化珪素膜（ＳｉＮ膜）２と、ウエハ１の表面の凹凸を埋めるように形成されたＳｉＯＣ膜３と、を有する基体１００を準備する。

次に、前記研磨液を用いてＳｉＯＣ膜３を研磨し、凸部上のＳｉＯＣ膜３が完全に除去されて窒化珪素膜２が露出した段階で研磨を停止させることにより、図１（Ｂ）に示す基体２００を得る。研磨終了後の基体２００においては、凹部のＳｉＯＣ膜３のディッシングを低減させることが好ましい。具体的には、凹部の深さ４から凹部内のＳｉＯＣ膜３の厚さ５を引いた値であるディッシング量６が小さいことが好ましい。

研磨対象である基体としては、基板等が挙げられ、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板が挙げられる。基体としては、被研磨材料を一種類又は二種類以上有する基体であってもよく、研磨対象材料を一種類又は二種類以上有し且つストッパ材料を一種類又は二種類以上有する基体であってもよい。研磨対象材料としては、例えば、ＳｉＯＣ（カーボン含有酸化珪素。オルガノシリケートグラス、ＭＳＱ等）が挙げられる。ストッパ材料としては、窒化珪素、ポリシリコン等が挙げられる。被研磨材料は、膜状（被研磨膜）であってもよい。研磨対象材料及びストッパ材料は、膜状（研磨対象膜及びストッパ膜）であってもよい。

このような基体上に形成された研磨対象材料（ＳｉＯＣ）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、研磨対象材料の表面の凹凸を解消し、研磨対象材料の表面全体にわたって平滑な面が得られる。本実施形態に係る研磨液は、ＳｉＯＣ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。

以下、半導体基板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更に説明する。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（半導体基板等）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、例えば、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（商品名：Ｍｉｒｒａ−３４００、Ｒｅｆｌｅｘｉｏｎ ＬＫ）、株式会社荏原製作所製の研磨装置（商品名：Ｆ−ＲＥＸ３００）、及び、株式会社ナノファクター製の研磨装置（商品名：ＦＡＣＴ−２００）が挙げられる。

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、更に優れた研磨速度及び平坦性を得る観点から、発泡ポリウレタン及び非発泡ポリウレタンが好ましい。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てもよい。

研磨条件に制限はないが、研磨定盤の回転速度は、半導体基板が飛び出さないように２００ｍｉｎ^−１（ｒｐｍ）以下が好ましく、半導体基板にかける研磨圧力（加工荷重）は、研磨傷が発生することを充分に抑制する観点から、１００ｋＰａ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。

研磨終了後の半導体基板は、基板を流水中でよく洗浄して、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、純水以外に希フッ酸又はアンモニア水を用いてもよく、洗浄効率を高めるためにブラシを用いてもよい。また、洗浄後は、半導体基板に付着した水滴を、スピンドライヤ等を用いて払い落としてから半導体基板を乾燥させることが好ましい。

本実施形態に係る研磨方法において研磨される基板としては、例えば、ダイオード、トランジスタ、化合物半導体、サーミスタ、バリスタ、サイリスタ等の個別半導体；ＤＲＡＭ（ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリー）、ＳＲＡＭ（スタティック・ランダム・アクセス・メモリー）、ＥＰＲＯＭ（イレイザブル・プログラマブル・リード・オンリー・メモリー）、マスクＲＯＭ（マスク・リード・オンリー・メモリー）、ＥＥＰＲＯＭ（エレクトリカル・イレイザブル・プログラマブル・リード・オンリー・メモリー）、フラッシュメモリー等の記憶素子；マイクロプロセッサー、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ等の理論回路素子；ＭＭＩＣ（モノリシック・マイクロウェーブ集積回路）に代表される化合物半導体等の集積回路素子；混成集積回路（ハイブリッドＩＣ）、発光ダイオード、電荷結合素子等の光電変換素子などを有する基板を適用することができる。

本実施形態に係る研磨方法で研磨された基板を備える電子部品としては、種々のものが挙げられる。電子部品としては、半導体素子だけでなく、フォトマスク・レンズ・プリズム等の光学ガラス；ＩＴＯ等の無機導電膜；ガラス及び結晶質材料で構成される光集積回路；光スイッチング素子；光導波路；光ファイバーの端面；シンチレータ等の光学用単結晶；固体レーザ単結晶；青色レーザＬＥＤ用サファイヤ基板；ＳｉＣ、ＧａＰ、ＧａＡｓ等の半導体単結晶；磁気ディスク用ガラス基板；磁気ヘッドなどが挙げられる。これらの電子部品では、本実施形態に係る研磨液によって各層を研磨することにより、高集積化が図られると共に、優れた特性を発揮することができる。

以下、実施例により本発明を更に詳しく説明するが、本発明の技術的思想を逸脱しない限り、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。例えば、研磨液の材料及びその配合比率は、本実施例記載の材料及び配合比率以外の材料及び配合比率でも構わないし、研磨対象の組成及び構造も、本実施例記載の組成及び構造以外の組成及び構造でも構わない。

＜酸化セリウム粉末の作製＞
市販の炭酸セリウム水和物４０ｋｇをアルミナ製容器に入れ、８３０℃、空気中で２時間焼成することにより黄白色の粉末を２０ｋｇ得た。この粉末の相同定をＸ線回折法で行ったところ、酸化セリウムであることを確認した。得られた酸化セリウム粉末２０ｋｇを、ジェットミルを用いて乾式粉砕し、酸化セリウム粒子を含む酸化セリウム粉末を得た。

＜ＣＭＰ用研磨液の調製＞
（実施例１）
前記で作製した酸化セリウム粉末２００．０ｇと、脱イオン水７９５．０ｇとを混合した後、ポリアクリル酸アンモニウム水溶液（重量平均分子量：８０００、４０質量％）５ｇを添加した。攪拌しながら超音波分散を行い、酸化セリウム分散液を得た。超音波分散は、超音波周波数４００ｋＨｚ、分散時間２０分で行った。

その後、１Ｌ容器（高さ：１７０ｍｍ）に１ｋｇの酸化セリウム分散液を入れて静置し、沈降分級を行った。分級を１５時間行った後、水面からの深さ１３０ｍｍより上の上澄み液をポンプでくみ上げた。得られた酸化セリウム分散液の上澄み液を、固形分含量が５質量％になるように脱イオン水で希釈して、酸化セリウム粒子を含む水分散液（スラリ）を得た。

酸化セリウム粒子を含む水分散液中における酸化セリウム粒子の平均粒径（Ｄ５０）を測定するため、Ｈｅ−Ｎｅレーザに対する測定時透過率（Ｈ）が６０〜７０％になるように前記水分散液を希釈して測定サンプルを得た。レーザ回折式粒度分布計Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ Ｍｉｃｒｏｐｌｕｓ（Ｍａｌｖｅｒｎ社製、商品名（「Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ」は登録商標））を用い、屈折率：１．９３、吸収：０として測定サンプルのＤ５０を測定したところ、Ｄ５０の値は１５０ｎｍであった。

水、炭酸グアニジン（和光純薬工業株式会社製）、ヒドロキシエチルセルロース（和光純薬工業株式会社製）、及び、前記酸化セリウム粒子を含む水分散液の順にこれらを同一容器内に配合した後に混合して、砥粒（酸化セリウム粒子）１．０００質量％、炭酸グアニジン０．０２０質量％及びヒドロキシエチルセルロース０．０２０質量％を含有する研磨液（ＣＭＰ用研磨液）を調製した。研磨液のｐＨは、８．０であった。

（実施例２）
炭酸グアニジンの含有量を０．０２０質量％から０．００７質量％に変えると共に、ｐＨを８．０から６．０に変えたこと以外は実施例１と同様にして研磨液を得た。

（実施例３）
砥粒の含有量を１．０００質量％から０．０２０質量％に変えたこと以外は実施例１と同様にして研磨液を得た。

（実施例４）
ヒドロキシエチルセルロースの含有量を０．０２０質量％から０．００５質量％に変えたこと以外は実施例１と同様にして研磨液を得た。

（比較例１）
炭酸グアニジン０．０２０質量％を２５質量％アンモニア水（ＮＨ_４ＯＨ）０．０３５質量％に変えたこと以外は実施例１と同様にして研磨液を得た。

（比較例２）
炭酸グアニジン０．０２０質量％をイミダゾール０．０３０質量％に変えたこと以外は実施例１と同様にして研磨液を得た。

＜研磨液のｐＨ測定＞
研磨液のｐＨは、ｐＨメータ（電気化学計器株式会社製の型番ＰＨＬ−４０）で測定した。フタル酸塩ｐＨ緩衝液（ｐＨ４．０１）と中性リン酸塩ｐＨ緩衝液（ｐＨ６．８６）とホウ酸塩ｐＨ緩衝液（ｐＨ９．１８）とを標準緩衝液として用いてｐＨメータを３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した。実施例のｐＨ測定結果を表１に示し、比較例のｐＨ測定結果を表２に示す。

＜研磨評価＞
被研磨対象の基体（ＣＭＰ評価用試験ウエハ、ブランケットウエハ）として、シリコン（Ｓｉ）基板（直径：３００ｍｍ）上に形成されたＳｉＯＣ膜（パターンが形成されていない被研磨膜。Ｍｅｒｃｋ社製）を有する基体を用いた。研磨装置（株式会社ナノファクター製、商品名：ＦＡＣＴ−２００）の基体取り付け用吸着パッドを貼り付けたホルダーに、前記基体を２ｃｍ角に切断して得られた試験片を固定した。発泡ポリウレタンの研磨パッドを貼り付けた定盤上に、ＳｉＯＣ膜側の面を下にしてホルダーを載せた。加工荷重が３００ｇ／ｃｍ^２（２９．４ｋＰａ）になるように重しを載せた。定盤上に研磨液を１５ｍＬ／ｍｉｎで滴下しながら、定盤回転数を９０ｍｉｎ^−１に設定し、ＳｉＯＣ膜を６０秒間研磨した。

ナノメトリクス株式会社製の干渉式膜厚測定装置（装置名：ナノスペック／ＡＦＴ５１００）を用いて研磨前後の被研磨膜の膜厚を測定し、膜厚変化量から研磨速度を算出した。なお、研磨速度の単位はｎｍ／ｍｉｎである。評価結果を表１及び表２に示す。

＜７日間保存後の研磨評価＞
保存安定性の加速試験を行うため、砥粒以外の材料を含む実施例１〜４及び比較例１〜２の水溶液を６０℃で７日間（１６８時間）保存した。６０℃で７日間の保存は、２５℃で６ヶ月間保存することに相当する。その後、前記水溶液と砥粒（酸化セリウム粒子）とを混合して研磨液を作製した後に、前記と同様の方法により研磨速度を測定した。実施例の測定結果を表１に示し、比較例の測定結果を表２に示す。

表１に示されるとおり、実施例１〜４では、保存前のＳｉＯＣ膜の研磨速度が５０ｎｍ／ｍｉｎ以上であり、また、６０℃で７日間保存後のＳｉＯＣ膜の研磨速度が５０ｎｍ／ｍｉｎ以上である。
実施例１において、保存前のＳｉＯＣ膜の研磨速度は比較例よりも速い。これは、炭酸グアニジンがＳｉＯＣ膜に作用して、ＳｉＯＣ膜の表面に対する研磨液の濡れ性が向上したためであると考えられる。また、実施例１において、６０℃で７日間保存後のＳｉＯＣ膜の研磨速度は低下していない。これは、保存中において、炭酸グアニジンが、研磨速度の低下を誘発する現象を生じさせ難く、特に、ヒドロキシアルキルセルロースに起因する研磨速度の向上効果を低下させ難いためであると考えられる。
研磨液のｐＨが８．０である実施例１では、ｐＨが６．０である実施例２と比較してＳｉＯＣ膜の研磨速度が速い。これは、ＳｉＯＣ膜の表面状態がｐＨによって変化し、ｐＨ８．０でのＳｉＯＣ膜と砥粒との親和性が、ｐＨが６．０である場合よりも大きいためであると考えられる。
砥粒の含有量が実施例３よりも多い実施例１では、実施例３と比較してＳｉＯＣ膜の研磨速度が速い。これは、実施例１において、砥粒による機械的作用が実施例３よりも大きいためであると考えられる。
ヒドロキシアルキルセルロースの含有量が実施例４よりも多い実施例１では、実施例４と比較してＳｉＯＣ膜の研磨速度が速い。これは、実施例１において、ヒドロキシアルキルセルロースによるＳｉＯＣ膜の濡れ性改善効果が実施例４よりも大きいためであると考えられる。

表２に示されるとおり、炭酸グアニジンの代わりにアンモニアを含有する研磨液を用いた比較例１では、保存前のＳｉＯＣ膜の研磨速度は速いが、６０℃で７日間保存後に研磨速度が低下した。これは、保存中において、アンモニアが、研磨速度の低下を誘発する現象を生じさせやすく、特に、ヒドロキシアルキルセルロースに起因する研磨速度の向上効果を低下させやすいためであると考えられる。
炭酸グアニジンの代わりにイミダゾールを含有する研磨液を用いた比較例２では、保存前のＳｉＯＣ膜の研磨速度が実施例に比べて遅い。これは、イミダゾールのＳｉＯＣ膜に対する作用が炭酸グアニジンよりも小さく、ＳｉＯＣ膜の表面の濡れ性が実施例に比べて向上しないためであると考えられる。また、比較例２では、６０℃で７日間保存後に研磨速度が低下した。これは、保存中において、イミダゾールが、研磨速度の低下を誘発する現象を生じさせやすく、特に、ヒドロキシアルキルセルロースに起因する研磨速度の向上効果を低下させやすいためであると考えられる。

表１及び表２の結果から、炭酸グアニジン及びヒドロキシアルキルセルロースを含有する研磨液を用いることにより、ＳｉＯＣ膜の高い研磨速度が安定的に得られることが分かった。

１…ウエハ、２…窒化珪素膜、３…ＳｉＯＣ膜、４…凹部の深さ、５…研磨後の凹部内のＳｉＯＣ膜の厚さ、６…ディッシング量、１００，２００…基体。

Claims (6)

1. セリウムを含む砥粒と、炭酸グアニジンと、ヒドロキシアルキルセルロースと、を含有する、ＳｉＯＣ研磨用研磨液。
2. 前記ヒドロキシアルキルセルロースが、ヒドロキシエチルセルロース及びヒドロキシプロピルセルロース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に記載の研磨液。
3. ｐＨが６．０以上である、請求項１又は２に記載の研磨液。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の研磨液の構成成分が第一の液と第二の液とに分けて保存され、前記第一の液が前記砥粒及び水を含み、前記第二の液が前記炭酸グアニジン、ヒドロキシアルキルセルロース及び水を含む、研磨液セット。
5. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の研磨液を用いて基体の被研磨面を研磨する工程を備える、基体の研磨方法。
6. 請求項４に記載の研磨液セットにおける前記第一の液と前記第二の液とを混合して得られる研磨液を用いて基体の被研磨面を研磨する工程を備える、基体の研磨方法。

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