WO2018142516A1

WO2018142516A1 - 研磨液、研磨液セット及び研磨方法

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Publication number: WO2018142516A1
Application number: PCT/JP2017/003645
Authority: WO
Inventors: 利明阿久津; 陽介星; 雅子青木
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2017-02-01
Filing date: 2017-02-01
Publication date: 2018-08-09
Anticipated expiration: 2019-08-01

Abstract

４価金属元素の水酸化物を含む砥粒と、ポリアルキレングリコールと、高分子化合物と、陽イオン性ポリマと、液状媒体と、を含有し、前記高分子化合物が、官能基が直接結合した第１の分子鎖と、当該第１の分子鎖から分岐した第２の分子鎖と、を有し、前記官能基が、カルボキシル基及びカルボン酸塩基からなる群より選択される少なくとも一種を含む、研磨液。

Description

研磨液、研磨液セット及び研磨方法

　本発明は、研磨液、研磨液セット及び研磨方法に関する。特に、本発明は、半導体素子の製造技術である基体表面の平坦化工程において用いることが可能な研磨液、研磨液セット及び研磨方法に関する。更に詳しくは、本発明は、シャロートレンチ分離（シャロー・トレンチ・アイソレーション。以下「ＳＴＩ」という。）絶縁材料、プリメタル絶縁材料、層間絶縁材料等の平坦化工程において用いることが可能な研磨液、研磨液セット及び研磨方法に関する。

　近年の半導体素子の製造工程では、高密度化及び微細化のための加工技術の重要性がますます高まっている。加工技術の一つであるＣＭＰ（ケミカル・メカニカル・ポリッシング：化学機械研磨）技術は、半導体素子の製造工程において、ＳＴＩの形成、プリメタル絶縁材料又は層間絶縁材料の平坦化、プラグ又は埋め込み金属配線の形成等に必須の技術となっている。

　研磨液には一般的に砥粒が含まれる。砥粒としては、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、アルミナ（酸化アルミニウム）粒子、セリア（酸化セリウム）粒子などを用いることが知られている。

　ところで、近年、半導体素子の製造工程では、更なる配線の微細化を達成することが求められており、研磨時に発生する研磨傷が問題となっている。この問題に対し、４価金属元素の水酸化物の粒子を用いた研磨液が検討されている（例えば、下記特許文献１～３参照）。また、４価金属元素の水酸化物の粒子の製造方法についても検討されている（例えば、下記特許文献４及び５参照）。これらの技術は、４価金属元素の水酸化物の粒子が有する化学的作用を活かしつつ機械的作用を極力小さくすることによって、粒子による研磨傷を低減しようとするものである。

国際公開第２００２／０６７３０９号国際公開第２０１２／０７０５４１号国際公開第２０１２／０７０５４２号特開２００６－２４９１２９号公報特開２０１０－１５３７８１号公報

分散技術大全集、株式会社情報機構、２００５年７月、第３章「各種分散機の最新開発動向と選定基準」

　ＳＴＩを形成するためのＣＭＰ工程等においては、凹凸パターンを有する基板の凸部上にストッパ（例えばストッパ膜。「研磨停止層」ともいう。）を備えることが一般的である。具体的には、凹凸パターンを有する基板と、当該基板の凸部上に配置されたストッパと、凹部を埋めるように基板及びストッパ上に配置された絶縁材料と、を有する積層体を研磨して絶縁材料の不要部が除去される。これは絶縁材料の研磨量（絶縁材料が除去される量）を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って研磨の程度を制御している。この場合、ストッパの研磨を可能な限り抑制できれば、研磨が進行してストッパが露出したときに研磨が停止し、ストッパ、及び／又は、素子分離絶縁材料（凹部に埋め込まれた絶縁材料）が過剰に研磨されてしまうことを防ぐことができる。

　逆に、ストッパの研磨が充分に抑制されていないと、ストッパが露出したときに研磨を停止することが困難であり、研磨が過剰に進行してしまう。その結果、ストッパの厚さ及び／又は素子分離絶縁材料の厚さに差が生じることとなり、不良品になる恐れがある。したがって、ＳＴＩを形成するためのＣＭＰ工程等においては、ストッパの研磨を抑制する能力が高ければ高いほど好ましく、ストッパ材料の研磨速度の抑制能力を高めて、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性を向上させることが可能な研磨液が求められている。

　本発明は、このような技術的課題を解決しようとするものであり、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性を向上させることが可能な研磨液、研磨液セット及び研磨方法を提供することを目的とする。

　本発明者らは、４価金属元素の水酸化物を含む砥粒と、ポリアルキレングリコールと、カルボキシル基及びカルボン酸塩基からなる群より選択される少なくとも一種を含む特定の高分子化合物と、陽イオン性ポリマと、液状媒体とを含有する研磨液を用いることにより前記課題が解決できることを見出した。

　本発明に係る研磨液は、４価金属元素の水酸化物を含む砥粒と、ポリアルキレングリコールと、高分子化合物と、陽イオン性ポリマと、液状媒体と、を含有し、前記高分子化合物が、官能基が直接結合した第１の分子鎖と、当該第１の分子鎖から分岐した第２の分子鎖と、を有し、前記官能基が、カルボキシル基及びカルボン酸塩基からなる群より選択される少なくとも一種を含む。

　本発明に係る研磨液によれば、絶縁材料を高い研磨速度で研磨できると共に、ストッパ材料の研磨速度を充分に抑制することが可能であり、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性を向上させることができる。

　ところで、シリカ粒子、セリア粒子等を砥粒として用いた従来の研磨液では、絶縁材料の研磨速度を高めつつストッパ材料の研磨速度を抑制するために、アニオン性ポリマ（ポリカルボン酸、ポリスルホン酸等）が使用される場合がある。しかしながら、従来の研磨液では、４価金属元素の水酸化物を含む砥粒を含有する研磨液において前記アニオン性ポリマを使用した場合、砥粒の凝集が起きることによって、研磨傷の発生を抑制する効果、及び、絶縁材料の研磨速度を高める効果が得られなくなってしまう場合がある。一方、本発明に係る研磨液によれば、砥粒の凝集を抑制しつつ（分散安定性を保ちつつ）、絶縁材料を高い研磨速度で研磨できると共に、ストッパ材料の研磨速度を充分に抑制することができる。

　また、ＳＴＩを形成するためのＣＭＰ工程等においては、酸化珪素等の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。例えば、絶縁材料を研磨してストッパが露出するまでの時間Ａと同じ長さの時間（時間Ａの１００％に相当する時間）研磨を続行することを「１００％のオーバー研磨」という。オーバー研磨の量（何％のオーバー研磨とするか）は、研磨する基体の形状等により異なる。

　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（素子分離絶縁材料等に凹み（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、ＳＴＩを形成するためのＣＭＰ工程等においては、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性を高めるだけでなく、ストッパが露出した際に、ストッパ上に位置する絶縁材料以外の絶縁材料が余分に研磨されてしまうことを抑制してディッシングの進行を抑制する必要がある場合がある。

　この課題に対し、前記特許文献５には、４価金属元素の水酸化物の粒子及び水溶性重合体を含有する研磨液と、ショアＤ硬度が７０以上の研磨パッド（研磨布）とを組み合わせることで平坦性を向上させることが開示されている。しかしながら、硬度の高い研磨パッドを用いると、被研磨材料に研磨傷が発生する場合がある。そのため、現在一般的に使用されており汎用性の高い低硬度な研磨パッドを用いた場合であっても優れた平坦性が得られることが求められる場合がある。

　これに対し、本発明に係る研磨液によれば、オーバー研磨を行ったときのディッシングの進行を抑制することが可能であり、研磨後の平坦性を向上させることができる。特に、本発明に係る研磨液によれば、低硬度（例えば、ショアＤ硬度が６５以下）の研磨パッドを用いた場合であっても、ディッシングの進行を抑制することが可能であり、研磨後の平坦性を向上させることができる。

　以上のとおりの研磨液によれば、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性を向上させつつ、ディッシングの進行を抑制することができる。また、本発明に係る研磨液によれば、ＳＴＩ絶縁材料、プリメタル絶縁材料、層間絶縁材料等を平坦化するＣＭＰ技術において、これらの絶縁材料を高度に平坦化することもできる。本発明に係る研磨液によれば、絶縁材料を高度に平坦化しつつ、絶縁材料を低研磨傷で研磨することもできる。

　前記ポリアルキレングリコールは、ポリエチレングリコール及びポリプロピレングリコールからなる群より選択される少なくとも一種を含むことが好ましい。これにより、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性を更に向上させつつ、被研磨面におけるディッシングの進行及び研磨傷の発生を抑制することができる。

　前記第１の分子鎖は、スチレン由来の構造単位、オレフィン由来の構造単位、アクリル酸由来の構造単位、メタクリル酸由来の構造単位、マレイン酸由来の構造単位、及び、酢酸ビニル由来の構造単位からなる群より選択される少なくとも一種を有する共重合体鎖を含むことが好ましい。これにより、絶縁材料を高い研磨速度で研磨しやすくなると共に、ストッパ材料の研磨速度を充分に抑制しやすくなる。

　前記第２の分子鎖は、親水性の分子鎖及び疎水性の分子鎖からなる群より選択される少なくとも一種を含むことが好ましい。これにより、砥粒の凝集を抑制しつつ、絶縁材料を高い研磨速度で研磨しやすくなると共に、ストッパ材料の研磨速度を充分に抑制しやすくなる。

　前記第２の分子鎖は、ポリエーテル鎖、ポリビニルアルコール鎖及びポリビニルピロリドン鎖からなる群より選択される少なくとも一種を含むことが好ましい。これにより、砥粒の凝集を抑制しつつ、絶縁材料を高い研磨速度で研磨しやすくなると共に、ストッパ材料の研磨速度を充分に抑制しやすくなる。

　前記高分子化合物の含有量は、研磨液の全質量を基準として０．００１～０．５質量％であることが好ましい。これにより、砥粒の凝集を抑制しつつ、絶縁材料を高い研磨速度で研磨しやすくなると共に、ストッパ材料の研磨速度を抑制しやすくなる。また、被研磨面における研磨傷の発生を更に抑制することができる。

　前記４価金属元素の水酸化物は、希土類金属元素の水酸化物及びジルコニウムの水酸化物からなる群より選択される少なくとも一種を含むことが好ましい。これにより、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性を更に向上させつつ、被研磨面におけるディッシングの進行及び研磨傷の発生を抑制することができる。

　本発明の一側面は、酸化珪素を含む被研磨面の研磨への前記研磨液の使用に関する。すなわち、本発明に係る研磨液は、酸化珪素を含む被研磨面を研磨するために使用されることが好ましい。

　本発明に係る研磨液セットは、前記研磨液の構成成分が第１の液と第２の液とに分けて保存され、前記第１の液が、前記砥粒と、液状媒体と、を含み、前記第２の液が、前記ポリアルキレングリコールと、前記高分子化合物と、前記陽イオン性ポリマと、液状媒体と、を含む。本発明に係る研磨液セットによれば、本発明に係る研磨液と同様の前記効果を得ることができる。

　本発明に係る研磨方法は、前記研磨液を用いて被研磨面を研磨する工程を備えていてもよく、前記研磨液セットにおける前記第１の液と前記第２の液とを混合して得られる研磨液を用いて被研磨面を研磨する工程を備えていてもよい。これらの研磨方法によれば、前記研磨液又は前記研磨液セットを用いることにより、本発明に係る研磨液と同様の前記効果を得ることができる。

　本発明に係る研磨方法の一態様は、絶縁材料及び窒化珪素を有する基体の研磨方法であって、前記研磨液を用いて絶縁材料を窒化珪素に対して選択的に研磨する工程を備えていてもよく、前記研磨液セットにおける前記第１の液と前記第２の液とを混合して得られる研磨液を用いて絶縁材料を窒化珪素に対して選択的に研磨する工程を備えていてもよい。これらの研磨方法によれば、前記研磨液又は前記研磨液セットを用いることにより、絶縁材料を窒化珪素に対して選択的に研磨する場合において、本発明に係る研磨液と同様の前記効果を得ることができる。

　本発明に係る研磨方法の他の態様は、絶縁材料及びポリシリコンを有する基体の研磨方法であって、前記研磨液を用いて絶縁材料をポリシリコンに対して選択的に研磨する工程を備えていてもよく、前記研磨液セットにおける前記第１の液と前記第２の液とを混合して得られる研磨液を用いて絶縁材料をポリシリコンに対して選択的に研磨する工程を備えていてもよい。これらの研磨方法によれば、前記研磨液又は前記研磨液セットを用いることにより、絶縁材料をポリシリコンに対して選択的に研磨する場合において、本発明に係る研磨液と同様の前記効果を得ることができる。

　本発明によれば、ストッパ材料（例えば、窒化珪素及びポリシリコン）に対する絶縁材料（例えば酸化珪素）の研磨選択性を向上させつつ、ディッシングの進行を抑制することが可能な研磨液を提供することができる。また、本発明によれば、前記研磨液を得るための研磨液セットを提供することができる。さらに、本発明によれば、前記研磨液又は研磨液セットを用いた研磨方法を提供することができる。

　本発明によれば、ストッパ材料として窒化珪素及びポリシリコンのいずれを用いた場合であっても、ストッパ上で研磨を充分に停止させることができる。特に、ストッパ材料として窒化珪素を用いた場合に、絶縁材料を高い研磨速度で研磨できると共に、窒化珪素の研磨速度を充分に抑制することができる。このような本発明によれば、ストッパ材料として窒化珪素を用いた絶縁材料の研磨において、ストッパが露出したときに、ストッパ、及び、凹部に埋め込まれた絶縁材料が過剰に研磨されてしまうことを抑制することができる。

　さらに、本発明によれば、ＳＴＩ絶縁材料、プリメタル絶縁材料、層間絶縁材料等を平坦化するＣＭＰ技術において、これらの絶縁材料を高度に平坦化することもできる。また、本発明によれば、絶縁材料を高度に平坦化しつつ、絶縁材料を低研磨傷で研磨することもできる。

　本発明によれば、基体表面の平坦化工程への研磨液又は研磨液セットの使用を提供することができる。本発明によれば、ＳＴＩ絶縁材料、プリメタル絶縁材料又は層間絶縁材料の平坦化工程への研磨液又は研磨液セットの使用を提供することができる。本発明によれば、絶縁材料をストッパ材料に対して選択的に研磨する研磨工程への研磨液又は研磨液セットの使用を提供することができる。

添加剤を添加した際に砥粒が凝集する様子を示す模式図である。添加剤を添加した際に砥粒が凝集する様子を示す模式図である。実施例で用いたパターンウエハを示す模式断面図である。

　以下、本発明の実施形態に係る研磨液、研磨液セット、及び、これらを用いた研磨方法について詳細に説明する。

＜定義＞
　本明細書において、「～」を用いて示された数値範囲は、「～」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。本明細書に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階の数値範囲の上限値又は下限値は、他の段階の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。本明細書に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。「Ａ又はＢ」とは、Ａ及びＢのどちらか一方を含んでいればよく、両方とも含んでいてもよい。本明細書に例示する材料は、特に断らない限り、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。本明細書において、組成物中の各成分の含有量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。

　本明細書において、「研磨液」（polishing　liquid、abrasive）とは、研磨時に被研磨面に触れる組成物として定義される。「研磨液」という語句自体は、研磨液に含有される成分を何ら限定しない。後述するように、本実施形態に係る研磨液は砥粒（abrasive　grain）を含有する。砥粒は、「研磨粒子」（abrasive　particle）ともいわれるが、本明細書では「砥粒」という。砥粒は、一般的には固体粒子であって、研磨時に、砥粒が有する機械的作用、及び、砥粒（主に砥粒の表面）の化学的作用によって、除去対象物が除去（remove）されると考えられるが、これに限定されない。

＜研磨液＞
　本実施形態に係る研磨液は、例えばＣＭＰ用研磨液である。本実施形態に係る研磨液は、４価金属元素の水酸化物を含む砥粒と、ポリアルキレングリコールと、高分子化合物と、陽イオン性ポリマと、液状媒体と、を含有し、前記高分子化合物が、官能基が直接結合した第１の分子鎖と、当該第１の分子鎖から分岐した第２の分子鎖と、を有し、前記官能基が、カルボキシル基及びカルボン酸塩基からなる群より選択される少なくとも一種を含む。以下、場合により、カルボキシル基及びカルボン酸塩基からなる群より選択される少なくとも一種を含む前記高分子化合物を「陰イオン性ポリマ」という。陰イオン性ポリマ及び陽イオン性ポリマとしては、ポリアルキレングリコールを除く。

　以下、必須成分及び任意成分について説明する。

（砥粒）
　砥粒は、４価金属元素の水酸化物を含むことを特徴とする。本明細書において、「４価金属元素の水酸化物」とは、４価の金属（Ｍ^４＋）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ＮＯ_３ ^－及び硫酸イオンＳＯ_４ ^２－）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ＮＯ_３ ^－及び硫酸イオンＳＯ_４ ^２－）を含んでいてもよい。

　４価金属元素の水酸化物を含む砥粒は、シリカ、セリア等からなる砥粒と比較して、絶縁材料（例えば酸化珪素）との反応性が高く、絶縁材料を更に高い研磨速度で研磨することができる。砥粒は、一種を単独で又は二種以上を組み合わせて使用することができる。４価金属元素の水酸化物を含む砥粒以外の他の砥粒としては、例えば、シリカ、アルミナ、セリア等を含む砥粒が挙げられる。また、４価金属元素の水酸化物を含む砥粒として、４価金属元素の水酸化物とシリカとを含む複合粒子等を用いることもできる。

　４価金属元素の水酸化物は、希土類金属元素の水酸化物及びジルコニウムの水酸化物からなる群より選択される少なくとも一種を含むことが好ましい。４価金属元素の水酸化物は、絶縁材料の研磨速度が更に向上する観点から、希土類金属元素の水酸化物であることがより好ましい。４価をとり得る希土類金属元素としては、セリウム、プラセオジム、テルビウム等のランタノイドなどが挙げられ、中でも、絶縁材料の研磨速度に更に優れる観点から、ランタノイドが好ましく、セリウムがより好ましい。希土類金属元素の水酸化物とジルコニウムの水酸化物とを併用してもよく、希土類金属元素の水酸化物から二種以上を選択して使用することもできる。

　４価金属元素の水酸化物を含む砥粒において、４価金属元素の水酸化物の含有量の下限は、砥粒全体（研磨液に含まれる砥粒全体）を基準として、８０質量％以上が好ましく、９０質量％以上がより好ましく、９５質量％以上が更に好ましく、９８質量％以上が特に好ましく、９９質量％以上が極めて好ましい。研磨液の調製が容易であると共に研磨特性にも更に優れる観点から、砥粒が実質的に４価金属元素の水酸化物からなる（実質的に砥粒の１００質量％が４価金属元素の水酸化物の粒子である）ことが最も好ましい。

　研磨液、又は、後述する研磨液セットにおけるスラリ中の砥粒の平均粒径の下限は、絶縁材料の研磨速度を更に向上させる観点、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性を更に向上させる観点、及び、被研磨面におけるディッシングの進行が更に抑制される観点から、１ｎｍ以上が好ましく、２ｎｍ以上がより好ましく、３ｎｍ以上が更に好ましく、５ｎｍ以上が特に好ましく、１０ｎｍ以上が極めて好ましく、２０ｎｍ以上がより一層好ましい。砥粒の平均粒径の上限は、被研磨面に傷がつくことを更に抑制する観点、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性を更に向上させる観点、及び、被研磨面におけるディッシングの進行が更に抑制される観点から、３００ｎｍ以下が好ましく、２５０ｎｍ以下がより好ましく、２００ｎｍ以下が更に好ましく、１００ｎｍ以下が特に好ましく、５０ｎｍ以下が極めて好ましく、３０ｎｍ以下が非常に好ましい。前記観点から、砥粒の平均粒径は、１～３００ｎｍであることがより好ましく、３～１００ｎｍであることが更に好ましい。

　砥粒の「平均粒径」とは、砥粒の平均二次粒径を意味する。砥粒の平均粒径は、例えば、研磨液、又は、後述する研磨液セットにおけるスラリについて、光回折散乱式粒度分布計（例えば、ベックマンコールター株式会社製、商品名：Ｎ５、又は、マルバーンインスツルメンツ社製、商品名：ゼータサイザー３０００ＨＳＡ）を用いて測定することができる。

　本実施形態に係る研磨液の構成成分中において、４価金属元素の水酸化物は研磨特性に与える影響が大きいものと考えられる。そのため、４価金属元素の水酸化物の含有量を調整することにより、砥粒と被研磨面との化学的な相互作用が向上し、絶縁材料の研磨速度を更に向上させることができる。このことから、４価金属元素の水酸化物の含有量の下限は、研磨液の全質量を基準として、０．０１質量％以上が好ましく、０．０２質量％以上がより好ましく、０．０３質量％以上が更に好ましく、０．０５質量％以上が特に好ましい。４価金属元素の水酸化物の含有量の上限は、砥粒の凝集を避けることが容易になると共に、砥粒と被研磨面との化学的な相互作用が良好となり、砥粒の特性を有効に活用できる観点から、研磨液の全質量を基準として、８質量％以下が好ましく、５質量％以下がより好ましく、３質量％以下が更に好ましく、１質量％以下が特に好ましく、０．５質量％以下が極めて好ましく、０．３質量％以下が非常に好ましく、０．１質量％以下がより一層好ましい。前記観点から、４価金属元素の水酸化物の含有量は、研磨液の全質量を基準として０．０１～８質量％であることがより好ましい。

　砥粒の含有量の下限は、絶縁材料の研磨速度を更に向上させる観点、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性を更に向上させる観点、及び、被研磨面におけるディッシングの進行が更に抑制される観点から、研磨液の全質量を基準として、０．００５質量％以上が好ましく、０．０１質量％以上がより好ましく、０．０２質量％以上が更に好ましく、０．０３質量％以上が特に好ましく、０．０４質量％以上が極めて好ましく、０．０５質量％以上が非常に好ましい。砥粒の含有量の上限は、研磨液の保存安定性を高くする観点、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性を更に向上させる観点、並びに、被研磨面におけるディッシングの進行及び研磨傷の発生が更に抑制される観点から、研磨液の全質量を基準として、２０質量％以下が好ましく、１５質量％以下がより好ましく、１０質量％以下が更に好ましい。前記観点から、砥粒の含有量は、研磨液の全質量を基準として０．００５～２０質量％であることがより好ましい。

　また、砥粒の含有量を更に少なくすることにより、コスト及び研磨傷を更に低減できる点で好ましい。一般的に、砥粒の含有量が少なくなると、絶縁材料等の研磨速度も低下する傾向がある。一方、４価金属元素の水酸化物を含む砥粒は、少量でも所定の研磨速度を得ることができるため、研磨速度と、砥粒の含有量を少なくすることによる利点とのバランスをとりつつ、砥粒の含有量を更に低減することができる。このような観点から、砥粒の含有量の上限は、研磨液の全質量を基準として、８質量％以下が好ましく、５質量％以下がより好ましく、３質量％以下が更に好ましく、１質量％以下が特に好ましく、０．５質量％以下が極めて好ましく、０．３質量％以下が非常に好ましく、０．１質量％以下がより一層好ましい。

［吸光度］
　砥粒は、４価金属元素の水酸化物を含み、且つ、下記条件（ａ）及び（ｂ）の少なくとも一方の条件を満たすことが好ましい。なお、砥粒の含有量を所定量に調整した「水分散液」とは、所定量の砥粒と水とを含む液を意味する。
　（ａ）砥粒が、当該砥粒の含有量を１．０質量％に調整した水分散液において波長４００ｎｍの光に対して吸光度１．００以上を与える。
　（ｂ）砥粒が、当該砥粒の含有量を０．００６５質量％に調整した水分散液において波長２９０ｎｍの光に対して吸光度１．０００以上を与える。

　前記条件（ａ）に関して、砥粒の含有量を１．０質量％に調整した水分散液において波長４００ｎｍの光に対する吸光度１．００以上を与える砥粒を用いることにより、研磨速度を更に向上させることができる。この理由は必ずしも明らかではないが、本発明者は次のように考えている。すなわち、４価金属元素の水酸化物の製造条件等に応じて、４価の金属（Ｍ^４＋）、１～３個の水酸化物イオン（ＯＨ^－）及び１～３個の陰イオン（Ｘ^ｃ－）からなるＭ（ＯＨ）_ａＸ_ｂ（式中、ａ＋ｂ×ｃ＝４である）を含む粒子が砥粒の一部として生成するものと考えられる（なお、このような粒子も「４価金属元素の水酸化物を含む砥粒」である）。Ｍ（ＯＨ）_ａＸ_ｂでは、電子吸引性の陰イオン（Ｘ^ｃ－）が作用して水酸化物イオンの反応性が向上しており、Ｍ（ＯＨ）_ａＸ_ｂの存在量が増加するに伴い研磨速度が向上するものと考えられる。そして、Ｍ（ＯＨ）_ａＸ_ｂを含む粒子が波長４００ｎｍの光を吸光するため、Ｍ（ＯＨ）_ａＸ_ｂの存在量が増加して波長４００ｎｍの光に対する吸光度が高くなるに伴い、研磨速度が向上するものと考えられる。

　４価金属元素の水酸化物を含む砥粒は、Ｍ（ＯＨ）_ａＸ_ｂだけでなく、Ｍ（ＯＨ）_４、ＭＯ_２等も含み得ると考えられる。陰イオン（Ｘ^ｃ－）としては、例えば、ＮＯ_３ ^－及びＳＯ_４ ^２－が挙げられる。

　なお、４価金属元素の水酸化物を含む砥粒がＭ（ＯＨ）_ａＸ_ｂを含むことは、砥粒を純水でよく洗浄した後に、ＦＴ－ＩＲ　ＡＴＲ法（Fourier　transform　Infra　Red　Spectrometer　Attenuated　Total　Reflection法、フーリエ変換赤外分光光度計全反射測定法）で、陰イオン（Ｘ^ｃ－）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（Ｘ^ｃ－）の存在を確認することもできる。

　ここで、Ｍ（ＯＨ）_ａＸ_ｂ（例えばＭ（ＯＨ）_３Ｘ）の波長４００ｎｍの吸収ピークは、後述する波長２９０ｎｍの吸収ピークよりもはるかに小さいことが確認されている。これに対し、本発明者は、砥粒含有量が比較的多く、吸光度が大きく検出されやすい砥粒含有量１．０質量％の水分散液を用いて吸光度の大きさを検討した結果、当該水分散液において波長４００ｎｍの光に対する吸光度１．００以上を与える砥粒を用いる場合に、研磨速度の向上効果に優れることを見出した。

　波長４００ｎｍの光に対する吸光度の下限は、更に優れた研磨速度で絶縁材料を研磨しやすくなる観点から、１．５０以上が好ましく、１．５５以上がより好ましく、１．６０以上が更に好ましい。

　前記条件（ｂ）に関して、砥粒の含有量を０．００６５質量％に調整した水分散液において波長２９０ｎｍの光に対する吸光度１．０００以上を与える砥粒を用いることにより、研磨速度を更に向上させることができる。この理由は必ずしも明らかではないが、本発明者は次のように考えている。すなわち、４価金属元素の水酸化物の製造条件等に応じて生成するＭ（ＯＨ）_ａＸ_ｂ（例えばＭ（ＯＨ）_３Ｘ）を含む粒子は、計算上、波長２９０ｎｍ付近に吸収のピークを有し、例えばＣｅ^４＋（ＯＨ^－）_３ＮＯ_３ ^－からなる粒子は波長２９０ｎｍに吸収のピークを有する。そのため、Ｍ（ＯＨ）_ａＸ_ｂの存在量が増加して波長２９０ｎｍの光に対する吸光度が高くなるに伴い、研磨速度が向上するものと考えられる。

　ここで、波長２９０ｎｍ付近の光に対する吸光度は、測定限界を超えるほど大きく検出される傾向がある。これに対し、本発明者は、砥粒の含有量が比較的少なく、吸光度が小さく検出されやすい砥粒含有量０．００６５質量％の水分散液を用いて吸光度の大きさを検討した結果、当該水分散液において波長２９０ｎｍの光に対する吸光度１．０００以上を与える砥粒を用いる場合に、研磨速度の向上効果に優れることを見出した。

　波長２９０ｎｍの光に対する吸光度の下限は、更に優れた研磨速度で絶縁材料を研磨する観点から、１．０５０以上がより好ましく、１．１００以上が更に好ましく、１．１３０以上が特に好ましく、１．１５０以上が極めて好ましい。波長２９０ｎｍの光に対する吸光度の上限は、特に制限はないが、例えば１０．００以下が好ましい。

　波長４００ｎｍの光に対する吸光度１．００以上を与える砥粒が、砥粒の含有量を０．００６５質量％に調整した水分散液において波長２９０ｎｍの光に対して吸光度１．０００以上を与える場合には、更に優れた研磨速度で絶縁材料を研磨することができる。

　また、４価金属元素の水酸化物（例えばＭ（ＯＨ）_ａＸ_ｂ）は、波長４５０ｎｍ以上（特に波長４５０～６００ｎｍ）の光を吸光しない傾向がある。したがって、不純物を含むことにより研磨に対して悪影響が生じることを抑制して更に優れた研磨速度で絶縁材料を研磨する観点から、砥粒は、当該砥粒の含有量を０．００６５質量％（６５ｐｐｍ）に調整した水分散液において波長４５０～６００ｎｍの光に対して吸光度０．０１０以下を与えるものであることが好ましい。すなわち、砥粒の含有量を０．００６５質量％に調整した水分散液において波長４５０～６００ｎｍの範囲における全ての光に対する吸光度が０．０１０を超えないことが好ましい。波長４５０～６００ｎｍの光に対する吸光度の上限は、０．０１０未満がより好ましい。波長４５０～６００ｎｍの光に対する吸光度の下限は、０が好ましい。

　水分散液における吸光度は、例えば、株式会社日立製作所製の分光光度計（装置名：Ｕ３３１０）を用いて測定できる。具体的には例えば、砥粒の含有量を１．０質量％又は０．００６５質量％に調整した水分散液を測定サンプルとして調製する。この測定サンプルを１ｃｍ角のセルに約４ｍＬ入れ、装置内にセルを設置する。次に、波長２００～６００ｎｍの範囲で吸光度測定を行い、得られたチャートから吸光度を判断する。

［光透過率］
　本実施形態に係る研磨液は、可視光に対する透明度が高い（目視で透明又は透明に近い）ことが好ましい。具体的には、本実施形態に係る研磨液に含まれる砥粒は、当該砥粒の含有量を１．０質量％に調整した水分散液において波長５００ｎｍの光に対して光透過率５０％／ｃｍ以上を与えるものであることが好ましい。これにより、添加剤の添加に起因する研磨速度の低下を更に抑制することができるため、研磨速度を維持しつつ他の特性を得ることが容易になる。この観点から、前記光透過率の下限は、６０％／ｃｍ以上がより好ましく、７０％／ｃｍ以上が更に好ましく、８０％／ｃｍ以上が特に好ましく、９０％／ｃｍ以上が極めて好ましく、９２％／ｃｍ以上が非常に好ましい。光透過率の上限は１００％／ｃｍである。

　このように砥粒の光透過率を調整することで研磨速度の低下を抑制することが可能な理由は詳しくはわかっていないが、本発明者は以下のように考えている。４価金属元素（セリウム等）の水酸化物を含む砥粒では、機械的作用よりも化学的作用の方が支配的になると考えられる。そのため、砥粒の大きさよりも砥粒の数の方が、より研磨速度に寄与すると考えられる。

　砥粒の含有量が１．０質量％である水分散液において光透過率が低い場合、その水分散液に存在する砥粒は、粒径の大きい粒子（以下「粗大粒子」という。）が相対的に多く存在すると考えられる。このような砥粒を含む研磨液に添加剤（例えばポリビニルアルコール（ＰＶＡ））を添加すると、図１に示すように、粗大粒子を核として他の粒子が凝集する。その結果として、単位面積当たりの被研磨面に作用する砥粒数（有効砥粒数）が減少し、被研磨面に接する砥粒の比表面積が減少するため、研磨速度の低下が引き起こされると考えられる。

　一方、砥粒の含有量が１．０質量％である水分散液において光透過率が高い場合、その水分散液に存在する砥粒は、「粗大粒子」が少ない状態であると考えられる。このように粗大粒子の存在量が少ない場合は、図２に示すように、研磨液に添加剤（例えばポリビニルアルコール）を添加しても、凝集の核になるような粗大粒子が少ないため、砥粒同士の凝集が抑えられるか、又は、凝集粒子の大きさが図１に示す凝集粒子と比べて小さくなる。その結果として、単位面積当たりの被研磨面に作用する砥粒数（有効砥粒数）が維持され、被研磨面に接する砥粒の比表面積が維持されるため、研磨速度の低下が生じ難くなると考えられる。

　本発明者の検討では、一般的な粒径測定装置において測定される粒径が同じ研磨液であっても、目視で透明である（光透過率の高い）もの、及び、目視で濁っている（光透過率の低い）ものがありえることがわかっている。このことから、前記のような作用を起こしうる粗大粒子は、一般的な粒径測定装置で検知できないほどのごくわずかの量でも、研磨速度の低下に寄与すると考えられる。

　また、粗大粒子を減らすためにろ過を複数回繰り返しても、添加剤により研磨速度が低下する現象はさほど改善せず、吸光度に起因する研磨速度の前記向上効果が充分に発揮されない場合があることがわかっている。そこで、本発明者は、砥粒の製造方法を工夫する等して、水分散液において光透過率の高い砥粒を使用することによって前記問題を解決できることを見出した。

　前記光透過率は、波長５００ｎｍの光に対する透過率である。前記光透過率は、分光光度計で測定することができる。具体的には例えば、株式会社日立製作所製の分光光度計Ｕ３３１０（装置名）で測定することができる。

　より具体的な測定方法としては、砥粒の含有量を１．０質量％に調整した水分散液を測定サンプルとして調製する。この測定サンプルを１ｃｍ角のセルに約４ｍＬ入れ、装置内にセルをセットした後に測定を行う。

　研磨液に含まれる砥粒が水分散液において与える吸光度及び光透過率は、砥粒以外の固体成分、及び、水以外の液体成分を除去した後、所定の砥粒含有量の水分散液を調製し、当該水分散液を用いて測定することができる。研磨液に含まれる成分によっても異なるが、固体成分又は液体成分の除去には、例えば、数千Ｇ以下の重力加速度をかけられる遠心機を用いた遠心分離、数万Ｇ以上の重力加速度をかけられる超遠心機を用いた超遠心分離等の遠心分離法；分配クロマトグラフィー、吸着クロマトグラフィー、ゲル浸透クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー等のクロマトグラフィー法；自然ろ過、減圧ろ過、加圧ろ過、限外ろ過等のろ過法；減圧蒸留、常圧蒸留等の蒸留法を用いることができ、これらを適宜組み合わせてもよい。

　例えば、重量平均分子量が数万以上（例えば５万以上）の化合物を含む場合、砥粒の分離方法としては、クロマトグラフィー法、ろ過法等が挙げられ、中でも、ゲル浸透クロマトグラフィー及び限外ろ過からなる群より選択される少なくとも一種が好ましい。ろ過法を用いる場合、研磨液に含まれる砥粒は、適切な条件の設定により、フィルタを通過させることができる。重量平均分子量が数万以下（例えば５万未満）の化合物を含む場合、砥粒の分離方法としては、クロマトグラフィー法、ろ過法、蒸留法等が挙げられ、ゲル浸透クロマトグラフィー、限外ろ過及び減圧蒸留からなる群より選択される少なくとも一種が好ましい。複数種類の砥粒が含まれる場合、砥粒の分離方法としては、ろ過法、遠心分離法等が挙げられ、ろ過の場合はろ液に、遠心分離の場合は液相に、４価金属元素の水酸化物を含む砥粒がより多く含まれる。

　クロマトグラフィー法で砥粒を分離する方法として、例えば、下記条件によって、砥粒成分を分取する、及び／又は、他成分を分取することができる。
　試料溶液：研磨液１００μＬ
　検出器：株式会社日立製作所製、ＵＶ－ＶＩＳディテクター、商品名「Ｌ－４２００」
　波長：４００ｎｍ
　インテグレータ：株式会社日立製作所製、ＧＰＣインテグレータ、商品名「Ｄ－２５００」
　ポンプ：株式会社日立製作所製、商品名「Ｌ－７１００」
　カラム：日立化成株式会社製、水系ＨＰＬＣ用充填カラム、商品名「ＧＬ－Ｗ５５０Ｓ」
　溶離液：脱イオン水
　測定温度：２３℃
　流速：１ｍＬ／分（圧力は４０～５０ｋｇ／ｃｍ^２程度）
　測定時間：６０分

　研磨液に含まれる成分によっては、前記条件でも砥粒成分を分取できない可能性があるが、その場合、試料溶液量、カラム種類、溶離液種類、測定温度、流速等を最適化することで分離することができる。また、研磨液のｐＨを調整することで、研磨液に含まれる成分の留出時間を調整し、砥粒と分離できる可能性がある。研磨液に不溶成分がある場合、必要に応じ、ろ過、遠心分離等で不溶成分を除去することが好ましい。

［４価金属元素の水酸化物の作製方法］
　４価金属元素の水酸化物は、４価金属元素の塩（金属塩）と、アルカリ源（塩基）とを反応させることにより作製できる。４価金属元素の水酸化物は、４価金属元素の塩とアルカリ液（例えばアルカリ水溶液）とを混合することにより作製されることが好ましい。これにより、粒径が極めて細かい粒子を得ることができ、研磨傷の低減効果に更に優れた研磨液を得ることができる。このような手法は、例えば、特許文献４及び５に開示されている。４価金属元素の水酸化物は、４価金属元素の塩の金属塩溶液（例えば金属塩水溶液）とアルカリ液とを混合することにより得ることができる。４価金属元素の塩としては、従来公知のものを特に制限なく使用でき、Ｍ（ＮＯ_３）_４、Ｍ（ＳＯ_４）_２、Ｍ（ＮＨ_４）_２（ＮＯ_３）_６、Ｍ（ＮＨ_４）_４（ＳＯ_４）_４（Ｍは希土類金属元素を示す。）、Ｚｒ（ＳＯ_４）_２・４Ｈ_２Ｏ等が挙げられる。Ｍとしては、化学的に活性なセリウム（Ｃｅ）が好ましい。

（添加剤）
　本実施形態に係る研磨液は、添加剤を含有する。ここで、「添加剤」とは、研磨速度、研磨選択性等の研磨特性；砥粒の分散性、保存安定性等の研磨液特性などを調整するために、液状媒体及び砥粒以外に研磨液が含有する物質を指す。

［第１の添加剤：ポリアルキレングリコール］
　本実施形態に係る研磨液は、ポリアルキレングリコールを含有する。ポリアルキレングリコールは、ストッパ露出後の絶縁材料の研磨を抑制することで、高い平坦性を得ることもできる。ポリアルキレングリコールが絶縁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るものと推測される。

　ポリアルキレングリコールとしては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール等が挙げられる。中でも、ポリアルキレングリコールとしては、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性を更に向上させつつ、被研磨面におけるディッシングの進行及び研磨傷の発生が抑制される観点から、ポリエチレングリコール及びポリプロピレングリコールからなる群より選択される少なくとも一種が好ましく、ポリエチレングリコールがより好ましい。

　ポリアルキレングリコールは、平坦性の研磨特性を調整する等の目的で、一種を単独で又は二種類以上を組み合わせて使用することができる。

　ポリアルキレングリコールの重量平均分子量の上限は、作業性及び起泡性に優れる観点から、５００×１０^３以下が好ましく、２００×１０^３以下がより好ましく、１００×１０^３以下が更に好ましく、８０×１０^３以下が特に好ましく、６０×１０^３以下が極めて好ましく、１０×１０^３以下が非常に好ましく、５０００以下がより一層好ましい。ポリアルキレングリコールの重量平均分子量の下限は、平坦性を更に向上させる観点から、２００以上が好ましく、３００以上がより好ましく、４００以上が更に好ましく、５００以上が特に好ましく、６００以上が極めて好ましい。前記観点から、ポリアルキレングリコールの重量平均分子量は、２００～５００×１０^３がより好ましい。

　なお、重量平均分子量は、例えば、標準ポリスチレンの検量線を用いてゲルパーミエーションクロマトグラフィー法（ＧＰＣ）により下記の条件で測定することができる。
　使用機器：日立Ｌ－６０００型〔株式会社日立製作所製〕
　カラム：ゲルパックＧＬ－Ｒ４２０＋ゲルパックＧＬ－Ｒ４３０＋ゲルパックＧＬ－Ｒ４４０〔日立化成株式会社製　商品名、計３本〕
　溶離液：テトラヒドロフラン
　測定温度：４０℃
　流量：１．７５ｍＬ／分
　検出器：Ｌ－３３００ＲＩ〔株式会社日立製作所製〕

　ポリアルキレングリコールの含有量の下限は、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性を更に向上させつつ、被研磨面におけるディッシングの進行及び研磨傷の発生が抑制される観点、及び、平坦性を更に向上させる観点から、研磨液の全質量を基準として、０．０５質量％以上が好ましく、０．１質量％以上がより好ましく、０．３質量％以上が更に好ましく、０．４質量％以上が特に好ましく、０．５質量％以上が極めて好ましい。ポリアルキレングリコールの含有量の上限は、絶縁材料の適度な研磨速度を得る観点から、研磨液の全質量を基準として、５質量％以下が好ましく、２質量％以下がより好ましく、１質量％以下が更に好ましい。前記観点から、ポリアルキレングリコールの含有量は、研磨液の全質量を基準として０．０５～５質量％がより好ましい。なお、ポリアルキレングリコールとして複数の化合物を用いる場合、各化合物の含有量の合計が前記範囲を満たしていることが好ましい。

［第２の添加剤：陰イオン性ポリマ］
　本実施形態に係る研磨液は、カルボキシル基及びカルボン酸塩基からなる群より選択される少なくとも一種を含む分岐型ポリマ（分岐型の陰イオン性ポリマ）を含有する。分岐型ポリマは、官能基が直接結合した第１の分子鎖と、当該第１の分子鎖から分岐した第２の分子鎖と、を有する。前記官能基は、カルボキシル基及びカルボン酸塩基からなる群より選択される少なくとも一種を含む。カルボン酸塩基の塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、アミン塩等が挙げられる。分岐型ポリマは、ストッパ材料（例えば、窒化珪素及びポリシリコン）の研磨速度が過度に高くなることを抑制する効果（研磨抑制剤としての効果）を有する。また、分岐型ポリマを用いることにより、ストッパの露出後の絶縁材料（例えば酸化珪素）の研磨を抑制することで高い平坦性を得ることもできる。第１の分子鎖に直接結合した特定の官能基が絶縁材料及びストッパ材料へ吸着して被覆することにより、砥粒による研磨の進行が緩和されて研磨速度が過度に高くなることが抑制されるものと推測される。

　分岐型ポリマとしては、前記特定の官能基が直接結合した第１の分子鎖と、当該第１の分子鎖から分岐した第２の分子鎖と、を有するポリマであれば、特に制限なく用いることができる。分岐型ポリマとしては、いわゆるくし型ポリマ等が挙げられる。第１の分子鎖に直接結合する官能基を構成する原子は、第２の分子鎖を構成する原子には該当しないものとする。官能基が「第１の分子鎖に直接結合する」とは、第１の分子鎖を構成する原子に、如何なる他の原子も介さずに官能基が結合することをいう。第１の分子鎖は、分岐型ポリマを構成する分子鎖のうち最も長鎖の分子鎖であってもよい。第２の分子鎖は、第１の分子鎖の側鎖である。第１の分子鎖及び／又は第２の分子鎖は、炭素鎖であってもよい。

　分岐型ポリマの前記第１の分子鎖は、絶縁材料を高い研磨速度で研磨しやすくなると共に、ストッパ材料の研磨速度を充分に抑制しやすくなる観点から、スチレン由来の構造単位、オレフィン由来の構造単位、アクリル酸由来の構造単位、メタクリル酸由来の構造単位、マレイン酸由来の構造単位、及び、酢酸ビニル由来の構造単位からなる群より選択される少なくとも一種を含むことが好ましい。オレフィンとしては、エチレン、プロピレン等が挙げられる。また、分岐型ポリマの第１の分子鎖は、絶縁材料を高い研磨速度で研磨しやすくなると共に、ストッパ材料の研磨速度を充分に抑制しやすくなる観点から、ポリエステル鎖、ポリウレタン鎖及びポリアミド鎖からなる群より選択される少なくとも一種を含むことが好ましい。分岐型ポリマの前記第１の分子鎖は、絶縁材料を高い研磨速度で研磨しやすくなると共に、ストッパ材料の研磨速度を充分に抑制しやすくなる観点から、ポリスチレン鎖、ポリオレフィン鎖（ポリエチレン鎖、ポリプロピレン鎖等）、ポリエステル鎖、ポリウレタン鎖、ポリアミド鎖、ポリアクリル酸鎖（ポリアクリル鎖）、ポリメタクリル酸鎖（ポリメタクリル鎖）、ポリマレイン酸鎖、ポリ酢酸ビニル鎖、及び、これらのポリマ鎖の構造単位を有する共重合体鎖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より好ましく、スチレン由来の構造単位、オレフィン由来の構造単位、アクリル酸由来の構造単位、メタクリル酸由来の構造単位、マレイン酸由来の構造単位、及び、酢酸ビニル由来の構造単位からなる群より選択される少なくとも一種を有する共重合体鎖を含むことが更に好ましい。

　共重合体鎖において、構造単位の配列は任意である。共重合体鎖としては、例えば、（ａ）それぞれ同種の構造単位が連続したブロック共重合体鎖、（ｂ）構造単位Ａ及び構造単位Ｂが特に秩序なく配列したランダム共重合体鎖、及び、（ｃ）構造単位Ａ及び構造単位Ｂが交互に配列した交互共重合鎖が挙げられる。

　分岐型ポリマは、第１の分子鎖及び／又は第２の分子鎖において、親水性の分子鎖、及び、疎水性の分子鎖からなる群より選択される少なくとも一種を有してもよい。分岐型ポリマは、第１の分子鎖及び／又は第２の分子鎖において、親水性の構造単位及び／又は親水性のポリマ鎖を有してもよく、疎水性の構造単位及び／又は疎水性のポリマ鎖を有してもよい。親水性の構造単位としては、ビニルアルコール由来の構造単位、ビニルピロリドン由来の構造単位、アクリル酸由来の構造単位、メタクリル酸由来の構造単位、マレイン酸由来の構造単位等が挙げられる。親水性のポリマ鎖としては、ポリエーテル鎖、ポリビニルアルコール鎖、ポリビニルピロリドン鎖等が挙げられる。疎水性の構造単位としては、スチレン由来の構造単位、オレフィン由来の構造単位、酢酸ビニル由来の構造単位等が挙げられる。疎水性のポリマ鎖としては、ポリエステル鎖、ポリウレタン鎖、ポリアミド鎖等が挙げられる。

　分岐型ポリマの前記第１の分子鎖は、砥粒の凝集を抑制しつつ、絶縁材料を高い研磨速度で研磨しやすくなると共に、ストッパ材料の研磨速度を充分に抑制しやすくなる観点から、ポリマレイン酸鎖、及び、疎水性の構造単位と親水性の構造単位とを有する共重合体鎖からなる群より選択される少なくとも一種を含むことが好ましい。疎水性の構造単位と親水性の構造単位とを有する共重合体鎖としては、砥粒の凝集を抑制しつつ、絶縁材料を高い研磨速度で研磨しやすくなると共に、ストッパ材料の研磨速度を充分に抑制しやすくなる観点から、スチレン－アクリル酸共重合体鎖、スチレン－メタクリル酸共重合体鎖、及び、スチレン－マレイン酸共重合体鎖からなる群より選択される少なくとも一種が好ましい。

　前記第２の分子鎖は、砥粒の分散安定性を保ちやすい観点から、親水性の分子鎖及び疎水性の分子鎖からなる群より選択される少なくとも一種を含むことが好ましい。これにより、砥粒（例えば、４価金属元素の水酸化物を含む砥粒）の凝集を抑制しつつ、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性、及び、平坦性を更に向上させることができる。

　親水性の分子鎖は、砥粒の凝集を抑制しつつ、絶縁材料を高い研磨速度で研磨しやすくなると共に、ストッパ材料の研磨速度を充分に抑制しやすくなる観点から、ポリエーテル鎖、ポリビニルアルコール鎖及びポリビニルピロリドン鎖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、ポリエーテル鎖を含むことがより好ましい。ポリエーテル鎖は、砥粒の凝集を抑制しつつ、絶縁材料を高い研磨速度で研磨しやすくなると共に、ストッパ材料の研磨速度を充分に抑制しやすくなる観点から、ポリオキシアルキレン鎖を含むことが好ましく、ポリオキシエチレン鎖、ポリオキシプロピレン鎖、及び、ポリオキシエチレン－ポリオキシプロピレン鎖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より好ましい。

　疎水性の分子鎖は、砥粒の凝集を抑制しつつ、絶縁材料を高い研磨速度で研磨しやすくなると共に、ストッパ材料の研磨速度を充分に抑制しやすくなる観点から、スチレン由来の構造単位、オレフィン由来の構造単位、アクリル酸由来の構造単位、メタクリル酸由来の構造単位、マレイン酸由来の構造単位、酢酸ビニル由来の構造単位、ポリエステル鎖、ポリウレタン鎖及びポリアミド鎖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、ポリスチレン鎖、ポリオレフィン鎖（例えば、ポリエチレン鎖及びポリプロピレン鎖）、ポリ酢酸ビニル鎖、ポリエステル鎖、ポリウレタン鎖及びポリアミド鎖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より好ましく、ポリスチレン鎖及びポリオレフィン鎖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更に好ましく、ポリスチレン鎖を含むことが特に好ましい。

　分岐型ポリマとしては、粒子等の分散剤として一般的に利用されるものの中から、上述した構造を有するものを利用することができる。例えば、「フローレンＧＷ－１５００」（共栄社化学株式会社製、ポリアルキレングリコール変性スチレン－マレイン酸共重合体）、「ＤＩＳＰＥＲＢＹＫ－１９０」（ＢＹＫ－Ｃｈｅｍｉｅ　ＧｍｂＨ製、ポリアルキレングリコール変性スチレン－マレイン酸共重合体）、「ＴＥＧＯ　Ｄｉｓｐｅｒｓ　７５５Ｗ」（Ｅｖｏｎｉｋ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ製、ポリエチレングリコール変性スチレン－マレイン酸共重合体）等として市販されている湿潤分散剤などが利用できる。フローレンＧＷ－１５００、ＤＩＳＰＥＲＢＹＫ－１９０及びＴＥＧＯ　Ｄｉｓｐｅｒｓ　７５５Ｗは、分岐型（くし型）の構造を有するポリマであり、スチレン－マレイン酸の共重合体鎖を有しており、前記共重合体鎖に直接結合する官能基としてカルボキシル基を有しており、前記共重合体鎖から分岐する親水性のポリオキシアルキレン鎖（フローレンＧＷ－１５００はポリオキシエチレン鎖及びプロピレンオキサイド変性ポリオキシエチレン鎖、ＴＥＧＯ　Ｄｉｓｐｅｒｓ　７５５Ｗはポリオキシエチレン鎖）を有している。

　本実施形態に係る研磨液において、分岐型ポリマは、研磨選択性、平坦性等の研磨特性を調整するなどの目的で、一種を単独で又は二種以上を組み合わせて使用することができる。

　分岐型ポリマの重量平均分子量の上限は、適切な作業性及び起泡性が得られやすい観点から、２０００００以下が好ましく、１５００００以下がより好ましく、１０００００以下が更に好ましく、８００００以下が特に好ましく、６００００以下が極めて好ましく、４００００以下が非常に好ましく、２００００以下がより一層好ましい。分岐型ポリマの重量平均分子量の下限は、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性、及び、平坦性を更に向上させる観点から、５００以上が好ましく、１０００以上がより好ましく、２０００以上が更に好ましく、５０００以上が特に好ましく、７５００以上が極めて好ましく、９０００以上が非常に好ましい。前記観点から、分岐型ポリマの重量平均分子量は、５００～２０００００であることがより好ましい。

　なお、重量平均分子量は、例えば、標準ポリスチレンの検量線を用いてゲルパーミエーションクロマトグラフィー法（ＧＰＣ）により下記の条件で測定することができる。
　使用機器：ＡＣＱＵＩＴＹ　ＡＰＣシステム［Ｗａｔｅｒｓ社製］
　カラム：Ｗａｔｅｒｓ　ＡＣＱＵＩＴＹ　ＡＰＣ　ＸＴ　２００＋Ｗａｔｅｒｓ　ＡＣＱＵＩＴＹ　ＡＰＣ　ＸＴ　４５＋Ｗａｔｅｒｓ　ＡＣＱＵＩＴＹ　ＡＰＣ　ＸＴ　４５［Ｗａｔｅｒｓ社製　商品名、計３本］
　溶離液：テトラヒドロフラン
　カラム温度：４５℃
　検出器：ＡＣＱＵＩＴＹ　示差屈折計（ＲＩ）検出器［Ｗａｔｅｒｓ社製］
　ＲＩ温度：４５℃
　データ処理：Ｅｍｐｏｗｅｒ　３［Ｗａｔｅｒｓ社製］
　注入量：１０μＬ

　分岐型ポリマの含有量の下限は、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性、及び、平坦性を更に向上させる観点から、研磨液の全質量を基準として、０．００１質量％以上が好ましく、０．００５質量％以上がより好ましく、０．０１質量％以上が更に好ましく、０．０２質量％以上が特に好ましく、０．０３質量％以上が極めて好ましい。分岐型ポリマの含有量の上限は、絶縁材料の適度な研磨速度を得やすい観点から、研磨液の全質量を基準として、０．５質量％以下が好ましく、０．１質量％以下がより好ましく、０．０５質量％以下が更に好ましく、０．０４質量％以下が特に好ましく、０．０３質量％以下が極めて好ましい。前記観点から、分岐型ポリマの含有量は、研磨液の全質量を基準として０．００１～０．５質量％であることが好ましい。なお、分岐型ポリマとして複数の化合物を用いる場合、各化合物の含有量の合計が前記範囲を満たしていることが好ましい。

［第３の添加剤：陽イオン性ポリマ］
　陽イオン性ポリマとは、陽イオン基、又は、陽イオン基にイオン化され得る基を主鎖又は側鎖に有するポリマである。陽イオン基、又は、陽イオン基にイオン化され得る基としては、アミノ基、イミノ基、シアノ基等が挙げられる。陽イオン性ポリマとしては、前記第２の添加剤に該当する化合物を除く。

　陽イオン性ポリマとポリアルキレングリコールとを併用することにより、ポリアルキレングリコールが絶縁材料を過度に被覆することにより絶縁材料の研磨速度が低下することを抑制可能であり、絶縁材料の研磨速度を向上させる効果を得ることができる。また、陽イオン性ポリマと陰イオン性ポリマとを併用することにより、陽イオン性ポリマと陰イオン性ポリマとが相互作用することによってストッパ材料の研磨速度を更に抑制する効果を得ることができる。

　陽イオン性ポリマは、アリルアミン、ジアリルアミン、ビニルアミン、エチレンイミン及びこれらの誘導体からなる群より選択される少なくとも一種の単量体成分を重合させることにより得ることができる。陽イオン性ポリマは、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性を更に向上させる観点から、アリルアミン重合体、ジアリルアミン重合体、ビニルアミン重合体及びエチレンイミン重合体からなる群より選択される少なくとも一種であることが好ましい。

　アリルアミン重合体は、アリルアミン又はその誘導体を重合させることにより得られる重合体である。アリルアミン誘導体としては、アルコキシカルボニル化アリルアミン、メチルカルボニル化アリルアミン、アミノカルボニル化アリルアミン、尿素化アリルアミン等が挙げられる。

　ジアリルアミン重合体は、ジアリルアミン又はその誘導体を重合させることにより得られる重合体である。ジアリルアミン誘導体としては、メチルジアリルアミン、ジアリルジメチルアンモニウム塩、ジアリルメチルエチルアンモニウム塩、アシル化ジアリルアミン、アミノカルボニル化ジアリルアミン、アルコキシカルボニル化ジアリルアミン、アミノチオカルボニル化ジアリルアミン、ヒドロキシアルキル化ジアリルアミン等が挙げられる。アンモニウム塩としては、アンモニウムクロリド、アンモニウムアルキルサルフェイト（例えばアンモニウムエチルサルフェイト）等が挙げられる。

　ビニルアミン重合体は、ビニルアミン又はその誘導体を重合させることにより得られる重合体である。ビニルアミン誘導体としては、アルキル化ビニルアミン、アミド化ビニルアミン、エチレンオキサイド化ビニルアミン、プロピレンオキサイド化ビニルアミン、アルコキシ化ビニルアミン、カルボキシメチル化ビニルアミン、アシル化ビニルアミン、尿素化ビニルアミン等が挙げられる。

　エチレンイミン重合体は、エチレンイミン又はその誘導体を重合させることにより得られる重合体である。エチレンイミン誘導体としては、アミノエチル化アクリル重合体、アルキル化エチレンイミン、尿素化エチレンイミン、プロピレンオキサイド化エチレンイミン等が挙げられる。

　陽イオン性ポリマは、アリルアミン、ジアリルアミン、ビニルアミン、エチレンイミン及びこれらの誘導体以外の単量体成分由来の構造単位を有していてもよく、アクリルアミド、ジメチルアクリルアミド、ジエチルアクリルアミド、ヒドロキシエチルアクリルアミド、アクリル酸、アクリル酸メチル、メタクリル酸、マレイン酸、二酸化硫黄等に由来する構造単位を有していてもよい。

　陽イオン性ポリマは、アリルアミン、アリルアミン誘導体、ジアリルアミン、ジアリルアミン誘導体、ビニルアミン、ビニルアミン誘導体、エチレンイミン又はエチレンイミン誘導体の単独重合体（ポリアリルアミン、ポリ（アリルアミン誘導体）、ポリジアリルアミン、ポリ（ジアリルアミン誘導体）、ポリビニルアミン、ポリ（ビニルアミン誘導体）、ポリエチレンイミン又はポリ（エチレンイミン誘導体））であってもよく、アリルアミン、ジアリルアミン、ビニルアミン、エチレンイミン又はこれらの誘導体由来の構造単位を有する共重合体であってもよい。共重合体において構造単位の配列は任意である。共重合体としては、例えば、（ａ）それぞれ同種の構造単位が連続したブロック共重合体、（ｂ）構造単位Ａ及び構造単位Ｂが特に秩序なく配列したランダム共重合体、（ｃ）構造単位Ａ及び構造単位Ｂが交互に配列した交互共重合体等が挙げられる。

　陽イオン性ポリマの重量平均分子量の下限は、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性を更に向上させる観点から、１００以上が好ましく、３００以上がより好ましく、５００以上が更に好ましく、１０００以上が特に好ましく、１００００以上が極めて好ましく、１０００００以上が非常に好ましい。陽イオン性ポリマの重量平均分子量の上限は、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性を更に向上させる観点から、１００００００以下が好ましく、６０００００以下がより好ましく、５０００００以下が更に好ましい。前記観点から、陽イオン性ポリマの重量平均分子量は、１００～１００００００であることがより好ましい。

　なお、陽イオン性ポリマの重量平均分子量は、例えば、標準ポリスチレンの検量線を用いてゲルパーミエーションクロマトグラフィー法（ＧＰＣ）により下記の条件で測定することができる。
　使用機器：日立Ｌ－６０００型［株式会社日立製作所製］
　カラム：ゲルパックＧＬ－Ｒ４２０＋ゲルパックＧＬ－Ｒ４３０＋ゲルパックＧＬ－Ｒ４４０［日立化成株式会社製　商品名、計３本］
　溶離液：テトラヒドロフラン
　測定温度：４０℃
　流量：１．７５ｍＬ／分
　検出器：Ｌ－３３００ＲＩ［株式会社日立製作所製］

　陽イオン性ポリマの含有量の下限は、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性、及び、平坦性を更に向上させる観点から、研磨液の全質量を基準として、０．０００１質量％以上が好ましく、０．０００２質量％以上がより好ましく、０．０００５質量％以上が更に好ましく、０．００１質量％以上が特に好ましく、０．００２質量％以上が極めて好ましい。陽イオン性ポリマの含有量の上限は、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性を更に向上させる観点から、研磨液の全質量を基準として、５質量％以下が好ましく、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、０．０３質量％以下がより一層好ましい。前記観点から、陽イオン性ポリマの含有量は、研磨液の全質量を基準として０．０００１～５質量％であることが好ましい。なお、陽イオン性ポリマとして複数の化合物を用いる場合、各化合物の含有量の合計が前記範囲を満たしていることが好ましい。陽イオン性ポリマの含有量は、絶縁材料の研磨速度、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性、及び、平坦性を更に向上させる観点から、絶縁材料の作製方法（例えば、種類及び膜付け条件）に応じて適宜調整することが好ましい。

［任意の添加剤］
　本実施形態に係る研磨液は、研磨特性を調整する等の目的で、任意の添加剤（ポリアルキレングリコール、陰イオン性ポリマ又は陽イオン性ポリマに該当する化合物を除く）を更に含有していてもよい。任意の添加剤としては、カルボン酸、アミノ酸、酸化剤（例えば過酸化水素）等が挙げられる。これらの添加剤のそれぞれは、一種を単独で又は二種以上を組み合わせて使用することができる。

　任意の添加剤は、ストッパ材料（例えば、窒化珪素及びポリシリコン）の研磨速度が過度に高くなることを更に抑制する効果がある。また、任意の添加剤を用いることにより、ストッパの露出後の絶縁材料（例えば酸化珪素）の研磨を抑制することで、更に高い平坦性を得ることもできる。任意の添加剤が絶縁材料及びストッパ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るものと推測される。

　カルボン酸は、ｐＨを安定化させると共に絶縁材料の研磨速度を更に向上させる効果がある。カルボン酸としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、乳酸等が挙げられる。

　アミノ酸は、砥粒（例えば、４価金属元素の水酸化物を含む砥粒）の分散性を向上させ、絶縁材料の研磨速度を更に向上させる効果がある。アミノ酸としては、アルギニン、リシン、アスパラギン酸、グルタミン酸、アスパラギン、グルタミン、ヒスチジン、プロリン、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。

　カルボン酸、アミノ酸又は酸化剤を使用する場合、その含有量は、砥粒の沈降を抑制しつつ添加剤の添加効果が得られる観点から、研磨液の全質量を基準として０．０００１～１０質量％が好ましい。なお、これらの各添加剤として複数の化合物を用いる場合、各化合物の含有量の合計が前記範囲を満たしていることが好ましい。

（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。

（研磨液の特性）
　本実施形態に係る研磨液のｐＨの下限は、絶縁材料の研磨速度を更に向上させる観点から、２．０以上が好ましく、２．５以上がより好ましく、３．０以上が更に好ましく、３．５以上が特に好ましく、４．０以上が極めて好ましく、５．０以上が非常に好ましく、５．５以上がより一層好ましい。ｐＨの上限は、ストッパ材料の研磨抑制効果を更に向上させる観点から、１２．０以下が好ましく、１０．０以下がより好ましく、８．０以下が更に好ましく、７．５以下が特に好ましく、７．０以下が極めて好ましく、６．５以下が非常に好ましい。研磨液のｐＨは、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性を更に向上させつつ、被研磨面におけるディッシングの進行及び研磨傷の発生が抑制される観点から、３．０～１２．０がより好ましい。また、研磨液のｐＨは、研磨液の保存安定性及びストッパ材料の研磨抑制効果に更に優れる観点から、２．０～８．０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。

　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（例えばトリスヒドロキシメチルアミノメタン）、トリアジン（例えば１，３，５－トリス（ジメチルアミノプロピル）ヘキサヒドロ－１，３，５－トリアジン）等のアルカリ成分などによって調整できる。また、ｐＨを安定化させるため、緩衝剤を添加してもよい。また、緩衝液（緩衝剤を含む液）として緩衝剤を添加してもよい。このような緩衝液としては、酢酸塩緩衝液、フタル酸塩緩衝液等が挙げられる。

　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）で測定することができる。具体的には例えば、フタル酸塩ｐＨ緩衝液（ｐＨ：４．０１）及び中性リン酸塩ｐＨ緩衝液（ｐＨ：６．８６）を標準緩衝液として用いてｐＨメータを２点校正した後、ｐＨメータの電極を研磨液に入れて、２分以上経過して安定した後の値を測定する。標準緩衝液及び研磨液の液温は、共に２５℃とする。

　本実施形態に係る研磨液は、４価金属元素の水酸化物を含む砥粒と、ポリアルキレングリコールと、陰イオン性ポリマと、陽イオン性ポリマと、液状媒体と、を少なくとも含む一液式研磨液として保存してもよく、スラリ（第１の液）と添加液（第２の液）とを混合して前記研磨液となるように前記研磨液の構成成分をスラリと添加液とに分けた複数液式（例えば二液式）の研磨液セットとして保存してもよい。スラリは、例えば、砥粒と、液状媒体とを少なくとも含む。添加液は、例えば、ポリアルキレングリコールと、陰イオン性ポリマと、陽イオン性ポリマと、液状媒体とを少なくとも含む。ポリアルキレングリコール、陰イオン性ポリマ、陽イオン性ポリマ、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。

　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。

　一液式研磨液の場合、研磨定盤上への研磨液の供給方法としては、研磨液を直接送液して供給する方法；研磨液用貯蔵液及び液状媒体を別々の配管で送液し、これらを合流及び混合させて供給する方法；あらかじめ研磨液用貯蔵液及び液状媒体を混合しておき供給する方法等を用いることができる。

　スラリと添加液とに分けた複数液式の研磨液セットとして保存する場合、これらの液の配合を任意に変えることにより研磨速度を調整することができる。研磨液セットを用いて研磨する場合、研磨定盤上への研磨液の供給方法としては、下記に示す方法がある。例えば、スラリと添加液とを別々の配管で送液し、これらの配管を合流及び混合させて供給する方法；スラリ用貯蔵液、添加液用貯蔵液及び液状媒体を別々の配管で送液し、これらを合流及び混合させて供給する方法；あらかじめスラリ及び添加液を混合しておき供給する方法；あらかじめスラリ用貯蔵液、添加液用貯蔵液及び液状媒体を混合しておき供給する方法等を用いることができる。また、前記研磨液セットにおけるスラリと添加液とをそれぞれ研磨定盤上へ供給する方法を用いることもできる。この場合、研磨定盤上においてスラリ及び添加液が混合されて得られる研磨液を用いて被研磨面が研磨される。

　なお、本実施形態に係る研磨液セットは、前記必須成分を少なくとも含有する研磨液と、酸化剤（例えば過酸化水素）等の任意成分を少なくとも含む添加液とに分けた態様であってもよい。この場合、研磨液及び添加液が混合されて得られた混合液（当該混合液も「研磨液」に相当する）を用いて研磨が行われる。また、本実施形態に係る研磨液セットは、三液以上に分けた研磨液セットとして、前記必須成分の一部を少なくとも含有する液と、前記必須成分の残部を少なくとも含有する液と、任意成分を少なくとも含む添加液とに分けた態様であってもよい。研磨液セットを構成する各液は、液状媒体の含有量を減じた貯蔵液として保存されてもよい。

＜研磨方法＞
　本実施形態に係る研磨方法（基体の研磨方法等）は、前記一液式研磨液を用いて被研磨面（基体の被研磨面等）を研磨する研磨工程を備えていてもよく、前記研磨液セットにおけるスラリと添加液とを混合して得られる研磨液を用いて被研磨面（基体の被研磨面等）を研磨する研磨工程を備えていてもよい。

　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。

　また、本実施形態に係る研磨方法は、絶縁材料及びポリシリコンを有する基体の研磨方法であってもよく、例えば、前記一液式研磨液、又は、前記研磨液セットにおけるスラリと添加液とを混合して得られる研磨液を用いて、絶縁材料をポリシリコンに対して選択的に研磨する研磨工程を備えていてもよい。この場合、基体は、例えば、絶縁材料を含む部材と、ポリシリコンを含む部材とを有していてもよい。

　「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７０以上で材料Ａを研磨することをいう。

　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。

　研磨対象である基体としては、被研磨基板等が挙げられる。被研磨基板としては、例えば、半導体素子製造に係る基板（例えば、ＳＴＩパターン、ゲートパターン、配線パターン等が形成された半導体基板）上に被研磨材料が形成された基体が挙げられる。被研磨材料としては、酸化珪素等の絶縁材料；ポリシリコン、窒化珪素等のストッパ材料などが挙げられる。被研磨材料は、単一の材料であってもよく、複数の材料であってもよい。複数の材料が被研磨面に露出している場合、それらを被研磨材料と見なすことができる。被研磨材料は、膜状（被研磨膜）であってもよく、酸化珪素膜、ポリシリコン膜、窒化珪素膜等であってもよい。

　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。

　本実施形態では、少なくとも表面に酸化珪素を含む絶縁材料と、絶縁材料の下層に配置されたストッパ（研磨停止層）と、ストッパの下に配置された基板（半導体基板等）とを有する基体における絶縁材料を研磨することができる。ストッパを構成するストッパ材料は、絶縁材料よりも研磨速度が低い材料であり、ポリシリコン、窒化珪素等が好ましい。このような基体では、ストッパが露出したときに研磨を停止させることにより、絶縁材料が過剰に研磨されることを防止できるため、絶縁材料の研磨後の平坦性を向上させることができる。

　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。

　以下、基体（例えば、半導体基板上に形成された絶縁材料を有する基体）の研磨方法を一例に挙げて、本実施形態に係る研磨方法を説明する。本実施形態に係る研磨方法において、研磨装置としては、被研磨面を有する基体を保持可能なホルダーと、研磨パッドを貼り付け可能な研磨定盤とを有する一般的な研磨装置を使用できる。ホルダー及び研磨定盤のそれぞれには、回転数が変更可能なモータ等が取り付けてある。研磨装置としては、例えば、ＡＰＰＬＩＥＤ　ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ社製の研磨装置：Ｒｅｆｌｅｘｉｏｎを使用できる。

　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。

　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、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。

　本実施形態に係る研磨液、研磨液セット及び研磨方法は、ＳＴＩの形成に好適に使用できる。ＳＴＩを形成するためには、ストッパ材料（例えば窒化珪素）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、７０以上であることが好ましい。前記研磨速度比が７０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７０以上であれば、研磨の停止が容易になり、ＳＴＩの形成に更に好適である。絶縁材料（例えば酸化珪素）の研磨速度の下限は、７０ｎｍ／分以上が好ましく、１００ｎｍ／分以上がより好ましく、１３０ｎｍ／分以上が更に好ましい。ストッパ材料（例えば窒化珪素）の研磨速度の上限は、３ｎｍ／分未満が好ましく、２．５／分ｎｍ以下がより好ましく、２ｎｍ／分以下が更に好ましい。

　本実施形態に係る研磨液、研磨液セット及び研磨方法は、プリメタル絶縁材料の研磨にも使用できる。プリメタル絶縁材料としては、酸化珪素の他、例えば、リン－シリケートガラス又はボロン－リン－シリケートガラスが使用され、さらに、シリコンオキシフロリド、フッ化アモルファスカーボン等も使用できる。

　本実施形態に係る研磨液、研磨液セット及び研磨方法は、酸化珪素等の絶縁材料以外の材料にも適用できる。このような材料としては、Ｈｆ系、Ｔｉ系、Ｔａ系酸化物等の高誘電率材料；シリコン、アモルファスシリコン、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、Ｇｅ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、有機半導体等の半導体材料；ＧｅＳｂＴｅ等の相変化材料；ＩＴＯ等の無機導電材料；ポリイミド系、ポリベンゾオキサゾール系、アクリル系、エポキシ系、フェノール系等のポリマ樹脂材料などが挙げられる。

　本実施形態に係る研磨液、研磨液セット及び研磨方法は、膜状の研磨対象だけでなく、ガラス、シリコン、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、Ｇｅ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、サファイヤ、プラスチック等から構成される各種基板にも適用できる。

　本実施形態に係る研磨液、研磨液セット及び研磨方法は、半導体素子の製造だけでなく、ＴＦＴ、有機ＥＬ等の画像表示装置；フォトマスク、レンズ、プリズム、光ファイバー、単結晶シンチレータ等の光学部品；光スイッチング素子、光導波路等の光学素子；固体レーザ、青色レーザＬＥＤ等の発光素子；磁気ディスク、磁気ヘッド等の磁気記憶装置などの製造に用いることができる。

　以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

＜４価金属元素の水酸化物の合成＞
　３５０ｇのＣｅ（ＮＨ_４）_２（ＮＯ_３）_６５０質量％水溶液（日本化学産業株式会社製、商品名：ＣＡＮ５０液）を７８２５ｇの純水と混合して溶液を得た。次いで、この溶液を撹拌しながら、７５０ｇのイミダゾール水溶液（１０質量％水溶液、１．４７ｍｏｌ／Ｌ）を５ｍＬ／分の混合速度で滴下して、セリウム水酸化物を含む沈殿物を得た。セリウム水酸化物の合成は、温度２５℃、撹拌速度４００ｍｉｎ^－１で行った。撹拌は、羽根部全長５ｃｍの３枚羽根ピッチパドルを用いて行った。

　得られた沈殿物（セリウム水酸化物を含む沈殿物）を遠心分離（４０００ｍｉｎ^－１、５分間）した後に、デカンテーションで液相を除去することによって固液分離を施した。固液分離により得られた粒子１０ｇと、水９９０ｇと、を混合した後、超音波洗浄機を用いて粒子を水に分散させて、セリウム水酸化物を含む砥粒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。

＜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砥粒（セリウム水酸化物を含む砥粒）の平均粒径を測定したところ、２２ｎｍであった。測定法は下記のとおりである。まず、１．０質量％の砥粒を含む測定サンプル（セリウム水酸化物スラリ、水分散液）を１ｃｍ角のセルに約１ｍＬ入れ、Ｎ５内にセルを設置した。Ｎ５ソフトの測定サンプル情報の屈折率を１．３３３、粘度を０．８８７ｍＰａ・ｓに設定し、２５℃において測定を行い、Ｕｎｉｍｏｄａｌ　Ｓｉｚｅ　Ｍｅａｎとして表示される値を読み取った。

＜砥粒の構造分析＞
　セリウム水酸化物スラリを適量採取し、真空乾燥して砥粒を単離した後に、純水で充分に洗浄して試料を得た。得られた試料について、ＦＴ－ＩＲ　ＡＴＲ法による測定を行ったところ、水酸化物イオン（ＯＨ^－）に基づくピークの他に、硝酸イオン（ＮＯ_３ ^－）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、ＮＨ_４ ^＋に基づくピークは観測されず、硝酸イオンに基づくピークが観測された。これらの結果より、セリウム水酸化物スラリに含まれる砥粒は、セリウム元素に結合した硝酸イオンを有する粒子を少なくとも一部含有することが確認された。また、セリウム元素に結合した水酸化物イオンを有する粒子が砥粒の少なくとも一部に含有されることから、砥粒がセリウム水酸化物を含むことが確認された。これらの結果より、セリウムの水酸化物が、セリウム元素に結合した水酸化物イオンを含むことが確認された。

＜吸光度及び光透過率の測定＞
　セリウム水酸化物スラリを適量採取し、砥粒含有量が０．００６５質量％（６５ｐｐｍ）となるように水で希釈して測定サンプル（水分散液）を得た。この測定サンプルを１ｃｍ角のセルに約４ｍＬ入れ、株式会社日立製作所製の分光光度計（装置名：Ｕ３３１０）内にセルを設置した。波長２００～６００ｎｍの範囲で吸光度測定を行い、波長２９０ｎｍの光に対する吸光度と、波長４５０～６００ｎｍの光に対する吸光度とを測定した。波長２９０ｎｍの光に対する吸光度は１．１９２であり、波長４５０～６００ｎｍの光に対する吸光度は０．０１０未満であった。

　セリウム水酸化物スラリ（粒子の含有量：１．０質量％）を１ｃｍ角のセルに約４ｍＬ入れ、株式会社日立製作所製の分光光度計（装置名：Ｕ３３１０）内にセルを設置した。波長２００～６００ｎｍの範囲で吸光度測定を行い、波長４００ｎｍの光に対する吸光度と、波長５００ｎｍの光に対する光透過率とを測定した。波長４００ｎｍの光に対する吸光度は２．２５であり、波長５００ｎｍの光に対する光透過率は９２％／ｃｍであった。

＜ＣＭＰ用研磨液の調製＞
（実施例１）
　ポリエチレングリコール［第１の添加剤（ポリアルキレングリコール）、日油株式会社製、商品名：ＰＥＧ＃４０００、重量平均分子量：３１００］３．０質量％、陰イオン性の分岐型ポリマ［第２の添加剤（陰イオン性ポリマ）、共栄社化学株式会社製、商品名：フローレンＧＷ－１５００、ポリアルキレングリコール変性スチレン－マレイン酸共重合体、不揮発分：１００質量％、酸価：５５ｍｇＫＯＨ／ｇ、重量平均分子量：９０００］０．２質量％、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド重合体［第３の添加剤（陽イオン性ポリマ）、ポリ（ジアリルジメチルアンモニウムクロリド）、センカ株式会社製、商品名：ユニセンスＦＰＡ１０００Ｌ、重量平均分子量：１０万～５０万］０．０１５質量％、１，３，５－トリス（ジメチルアミノプロピル）ヘキサヒドロ－１，３，５－トリアジン［ｐＨ調整剤］０．０９質量％、酢酸［ｐＨ安定化剤］０．０５質量％及び水９６．６４５質量％を含有する添加剤１００ｇと、水８５０ｇと、前記セリウム水酸化物スラリ５０ｇとを混合することにより、セリウム水酸化物を含む砥粒を０．０５質量％、ポリエチレングリコールを０．３質量％、陰イオン性の分岐型ポリマを０．０２質量％、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド重合体を０．００１５質量％含有するｐＨ６．０のＣＭＰ用研磨液を調製した。

（実施例２）
　砥粒及びｐＨ安定化剤を除く各成分の含有量を変更したこと以外は実施例１と同様にして、セリウム水酸化物を含む砥粒を０．０５質量％、ポリエチレングリコールを０．５質量％、陰イオン性の分岐型ポリマを０．０３質量％、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド重合体を０．００２質量％含有するｐＨ６．０のＣＭＰ用研磨液を調製した。

（実施例３）
　ｐＨ調整剤としてトリスヒドロキシメチルアミノメタンを用いたこと以外は実施例２と同様にして、セリウム水酸化物を含む砥粒を０．０５質量％、ポリエチレングリコールを０．５質量％、陰イオン性の分岐型ポリマを０．０３質量％、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド重合体を０．００２質量％含有するｐＨ５．８のＣＭＰ用研磨液を調製した。

（実施例４）
　ポリエチレングリコールの分子量及びｐＨ調整剤の含有量を変更したこと以外は実施例３と同様にして、セリウム水酸化物を含む砥粒を０．０５質量％、ポリエチレングリコール［第１の添加剤（ポリアルキレングリコール）、ライオン株式会社製、商品名：ＰＥＧ＃６００、重量平均分子量：６００］を０．５質量％、陰イオン性の分岐型ポリマを０．０３質量％、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド重合体を０．００２質量％含有するｐＨ６．０のＣＭＰ用研磨液を調製した。

（実施例５）
　陰イオン性ポリマの含有量と、陽イオン性ポリマの分子量と、ｐＨ調整剤の含有量とを変更したこと以外は実施例３と同様にして、セリウム水酸化物を含む砥粒を０．０５質量％、ポリエチレングリコールを０．５質量％、陰イオン性の分岐型ポリマを０．０２質量％、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド重合体［第３の添加剤（陽イオン性ポリマ）、センカ株式会社製、商品名：ユニセンスＦＰＡ１０１Ｌ、重量平均分子量：２００００］を０．００２質量％含有するｐＨ６．５のＣＭＰ用研磨液を調製した。

（実施例６）
　陽イオン性ポリマの含有量を変更したこと以外は実施例５と同様にして、セリウム水酸化物を含む砥粒を０．０５質量％、ポリエチレングリコールを０．５質量％、陰イオン性の分岐型ポリマを０．０２質量％、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド重合体［第３の添加剤（陽イオン性ポリマ）、センカ株式会社製、商品名：ユニセンスＦＰＡ１０１Ｌ、重量平均分子量：２００００］を０．００３質量％含有するｐＨ６．５のＣＭＰ用研磨液を調製した。

（比較例１）
　第１の添加剤の種類を変更したこと以外は実施例２と同様にして、セリウム水酸化物を含む砥粒を０．０５質量％、ポリグリセリン［阪本薬品工業株式会社製、商品名：ポリグリセリン＃７５０、重量平均分子量：７５０］を０．５質量％、陰イオン性の分岐型ポリマを０．０３質量％、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド重合体を０．００２質量％含有するｐＨ６．０のＣＭＰ用研磨液を調製した。

（比較例２）
　第１の添加剤の種類及びｐＨ調整剤の含有量を変更したこと以外は実施例２と同様にして、セリウム水酸化物を含む砥粒を０．０５質量％、ビスフェノールＡのエチレンオキサイド（ＥＯ）付加物［日本乳化剤株式会社製、商品名：ＢＡＰ４－３０Ｈグリコール、重量平均分子量：１５００］を０．５質量％、陰イオン性の分岐型ポリマを０．０３質量％、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド重合体を０．００２質量％含有するｐＨ５．８のＣＭＰ用研磨液を調製した。

（比較例３）
　第１の添加剤の種類及びｐＨ調整剤の含有量を変更したこと以外は実施例２と同様にして、セリウム水酸化物を含む砥粒を０．０５質量％、ポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテル［花王株式会社製、商品名：エマルゲンＡ－５００、重量平均分子量：３５００］を０．５質量％、陰イオン性の分岐型ポリマを０．０３質量％、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド重合体を０．００２質量％含有するｐＨ６．１のＣＭＰ用研磨液を調製した。

（比較例４）
　第２の添加剤を用いないこと及びｐＨ調整剤の含有量を変更したこと以外は実施例２と同様にして、セリウム水酸化物を含む砥粒を０．０５質量％、ポリエチレングリコールを０．５質量％、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド重合体を０．００２質量％含有するｐＨ６．０のＣＭＰ用研磨液を調製した。

（比較例５）
　第３の添加剤を用いないこと以外は実施例２と同様にして、セリウム水酸化物を含む砥粒を０．０５質量％、ポリエチレングリコールを０．５質量％、陰イオン性の分岐型ポリマを０．０３質量％含有するｐＨ５．９のＣＭＰ用研磨液を調製した。

（比較例６）
　分岐型ではない陰イオン性ポリマ（第一工業製薬株式会社製、商品名：ハイテノールＮＦ－０８２５、ポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテル硫酸アンモニウム塩）０．００２５質量％を第２の添加剤として用いたこと、第３の添加剤を用いないこと、及び、ｐＨ調整剤の含有量を変更したこと以外は実施例３と同様にして、セリウム水酸化物を含む砥粒を０．０５質量％、ポリエチレングリコールを０．５質量％、分岐型ではない陰イオン性ポリマを０．００２５質量％含有するｐＨ６．０のＣＭＰ用研磨液を調製した。

＜研磨液物性評価＞
（ｐＨ測定）
　ＣＭＰ用研磨液のｐＨは下記の条件で評価した。
　測定温度：２５±５℃
　測定装置：電気化学計器株式会社製、型番ＰＨＬ－４０
　測定方法：標準緩衝液（フタル酸塩ｐＨ緩衝液、ｐＨ：４．０１（２５℃）；中性リン酸塩ｐＨ緩衝液、ｐＨ：６．８６（２５℃））を用いて２点校正した後、電極をＣＭＰ用研磨液に入れて、２分以上経過して安定した後のｐＨを前記測定装置により測定した。

（砥粒の粒径測定）
　ＣＭＰ用研磨液中の砥粒（セリウム水酸化物を含む砥粒）の平均粒径は下記の条件で評価した。
　測定温度：２５±５℃
　測定装置：ベックマンコールター株式会社製、商品名：Ｎ５
　測定方法：ＣＭＰ用研磨液を１ｃｍ角の測定用セルに約１ｍＬ入れ、Ｎ５内にセルを設置した。Ｎ５ソフト内の測定サンプル情報の屈折率を１．３３３、粘度を０．８８７ｍＰａ・ｓに設定して測定を行い、Ｕｎｉｍｏｄａｌ　Ｓｉｚｅ　Ｍｅａｎとして表示される値を読み取った。

＜ＣＭＰ評価＞
　実施例及び比較例の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。

（ＣＭＰ研磨条件）
　研磨装置：Ｒｅｆｌｅｘｉｏｎ（ＡＰＰＬＩＥＤ　ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ社製）
　ＣＭＰ用研磨液流量：２００ｍＬ／分
　被研磨基板：下記パターンなしウエハ及びパターンウエハ（比較例５及び６では、パターンウエハの研磨を行わなかった）
　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　Ａ６）、ショアＤ硬度：６０
　研磨圧力：１６．５ｋＰａ（２．４ｐｓｉ）
　被研磨基板と研磨定盤との相対速度：８５ｍ／分
　研磨時間：ブランケットウエハは、１分間研磨を行った。パターンウエハは、ストッパ膜である窒化珪素膜が露出するまで研磨を行った。また、窒化珪素膜が露出した後に更に２０秒削り込むことにより、ディッシングの進行度合いの確認を行った。
　ウエハの洗浄：ＣＭＰ処理後、超音波を印加しながら水で洗浄した後、スピンドライヤで乾燥させた。

［パターンなしウエハ］
　パターンが形成されていないブランケットウエハとして、プラズマＣＶＤ法で形成された厚さ１μｍの酸化珪素膜をシリコン基板上に有する被研磨基板、及び、ＣＶＤ法で形成された厚さ０．２μｍの窒化珪素膜（Ｓｉ_３Ｎ_４膜）をシリコン基板上に有する被研磨基板を用いた。

［パターンウエハ］
　模擬パターンが形成されたパターンウエハとして、ＳＥＭＡＴＥＣＨ社製、７６４ウエハ（商品名、直径：３００ｍｍ）を用いた。当該パターンウエハは、ストッパ膜として窒化珪素膜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、窒化珪素膜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（ＳｉＯ_２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、Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｒｏｄｕｃｅｒ　ＨＡＲＰ（Ｈｉｇｈ　Ａｓｐｅｃｔ　Ｒａｔｉｏ　Ｐｒｏｃｅｓｓ）により成膜されたものであった。

　具体的には、パターンウエハとしては、ライン（凸部）＆スペース（凹部）が１０００μｍピッチ、２００μｍピッチ、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、凸部である窒化珪素膜でマスクされた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。

　パターンウエハにおいて、酸化珪素膜の膜厚は、シリコン基板及び窒化珪素膜のいずれの上においても４８０ｎｍであった。具体的には、図３に示すように、シリコン基板１上の窒化珪素膜２の膜厚は１１０ｎｍであり、酸化珪素膜３の凸部の膜厚は４８０ｎｍであり、酸化珪素膜３の凹部の膜厚は４８０ｎｍであり、酸化珪素膜３の凹部深さは３１０ｎｍ（トレンチ深さ２００ｎｍ＋窒化珪素膜２の膜厚１１０ｎｍ）であった。

　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が１００ｎｍ以下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と、日立化成株式会社製のＨＳ－７３０３ＧＰと、水とを２：１．２：６．８の比率で配合した研磨液を用いて、１０００μｍピッチ５０％密度パターンにおける凸部の酸化珪素膜の膜厚を１３０ｎｍまで研磨した状態のウエハを用いた。

（研磨品評価）
［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ブランケットウエハについて、被研磨膜（酸化珪素膜及び窒化珪素膜）の研磨速度（酸化珪素膜の研磨速度：ＳｉＯ_２ＲＲ、及び、窒化珪素膜の研磨速度：Ｓｉ_３Ｎ_４ＲＲ）を下記式より求めた。なお、研磨前後での被研磨膜の膜厚差は、光干渉式膜厚測定装置（フィルメトリクス社製、商品名：Ｆ８０）を用いて求めた。また、被研磨膜の研磨速度を用いて研磨選択比（ＳｉＯ_２ＲＲ／Ｓｉ_３Ｎ_４ＲＲ）を求めた。
　研磨速度（ＲＲ）＝（研磨前後での被研磨膜の膜厚差（ｎｍ））／（研磨時間（分））

［パターンウエハの評価（平坦性・オーバー研磨評価）］
　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、及び、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。なお、研磨前後での被研磨膜の膜厚は、光干渉式膜厚測定装置（ナノメトリクス社製、商品名：Ｎａｎｏｓｐｅｃ　ＡＦＴ－５１００）を用いて求めた。
　残段差量＝（２００＋窒化珪素膜の膜厚（ｎｍ））－（凹部の酸化珪素膜の残膜厚（ｎｍ））

［研磨傷の評価］
　前記条件で研磨及び洗浄したブランケットウエハ（酸化珪素膜を有する被研磨基板）を０．５質量％のフッ化水素の水溶液に１５秒間浸漬した後に６０秒間水洗した。続いて、ＰＶＡブラシで被研磨膜の表面を、水を供給しながら１分間洗浄した後に乾燥させた。ＡＰＰＬＩＥＤ　ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ製Ｃｏｍｐｌｕｓを用いて、被研磨膜の表面の０．２μｍ以上の欠陥を検出した。さらに、Ｃｏｍｐｌｕｓで得られた欠陥検出座標と、ＡＰＰＬＩＥＤ　ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ製ＳＥＭ　Ｖｉｓｉｏｎとを用いて被研磨膜の表面を観測したところ、被研磨膜の表面における０．２μｍ以上の研磨傷の個数は、実施例及び比較例のいずれにおいても０～３（個／ウエハ）程度であり、研磨傷の発生が充分に抑制されていた。

　実施例及び比較例について得られた各測定結果を表１及び表２に示す。なお、表中の化合物は下記化合物を示す。
　化合物１Ａ：ポリエチレングリコール
　化合物１Ｂ：ポリグリセリン
　化合物１Ｃ：ビスフェノールＡのエチレンオキサイド付加物
　化合物１Ｄ：ポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテル
　化合物２Ａ：ポリアルキレングリコール変性スチレン－マレイン酸共重合体
　化合物２Ｂ：ポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテル硫酸アンモニウム塩
　化合物３Ａ：ポリ（ジアリルジメチルアンモニウムクロリド）
　化合物４Ａ：１，３，５－トリス（ジメチルアミノプロピル）ヘキサヒドロ－１，３，５－トリアジン
　化合物４Ｂ：トリスヒドロキシメチルアミノメタン

　以下、表１及び表２に示す結果について詳しく説明する。

　実施例１において、研磨速度比は９３であり、研磨速度比が比較例より高い値を示した。また、パターンウエハ評価では、窒化珪素膜が露出した時点の残段差量は、それぞれ４ｎｍ（１０００μｍピッチ）、７ｎｍ（２００μｍピッチ）、６ｎｍ（１００μｍピッチ）であり、更に２０秒多く削り込んでも残段差量がそれぞれ５ｎｍ、５ｎｍ、２ｎｍであった。実施例１では、高い研磨速度比を示しつつ、ディッシングの進行が抑制されている結果が得られた。

　実施例２において、研磨速度比は１７４であり、研磨速度比が比較例より高い値を示した。また、パターンウエハ評価では、窒化珪素膜が露出した時点の残段差量は、それぞれ５ｎｍ（１０００μｍピッチ）、１４ｎｍ（２００μｍピッチ）、４ｎｍ（１００μｍピッチ）であり、更に２０秒多く削り込んでも残段差量がそれぞれ５ｎｍ、１５ｎｍ、４ｎｍであった。実施例２では、高い研磨速度比を示しつつ、ディッシングの進行が抑制されている結果が得られた。

　実施例３において、研磨速度比は１１８であり、研磨速度比が比較例より高い値を示した。また、パターンウエハ評価では、窒化珪素膜が露出した時点の残段差量は、それぞれ１０ｎｍ（１０００μｍピッチ）、１６ｎｍ（２００μｍピッチ）、９ｎｍ（１００μｍピッチ）であり、更に２０秒多く削り込んでも残段差量がそれぞれ８ｎｍ、１５ｎｍ、７ｎｍであった。実施例３では、高い研磨速度比を示しつつ、ディッシングの進行が抑制されている結果が得られた。

　実施例４において、研磨速度比は１１７であり、研磨速度比が比較例より高い値を示した。また、パターンウエハ評価では、窒化珪素膜が露出した時点の残段差量は、それぞれ１６ｎｍ（１０００μｍピッチ）、１７ｎｍ（２００μｍピッチ）、１２ｎｍ（１００μｍピッチ）であり、更に２０秒多く削り込んでも残段差量がそれぞれ１６ｎｍ、１９ｎｍ、１２ｎｍであった。実施例４では、高い研磨速度比を示しつつ、ディッシングの進行が抑制されている結果が得られた。

　実施例５において、研磨速度比は８０であり、研磨速度比が比較例より高い値を示した。また、パターンウエハ評価では、窒化珪素膜が露出した時点の残段差量は、それぞれ４ｎｍ（１０００μｍピッチ）、７ｎｍ（２００μｍピッチ）、５ｎｍ（１００μｍピッチ）であり、更に２０秒多く削り込んでも残段差量がそれぞれ４ｎｍ、８ｎｍ、４ｎｍであった。実施例５では、高い研磨速度比を示しつつ、ディッシングの進行が抑制されている結果が得られた。

　実施例６において、研磨速度比は１８８であり、研磨速度比が比較例より高い値を示した。また、パターンウエハ評価では、窒化珪素膜が露出した時点の残段差量は、それぞれ２ｎｍ（１０００μｍピッチ）、４ｎｍ（２００μｍピッチ）、３ｎｍ（１００μｍピッチ）であり、更に２０秒多く削り込んでも残段差量がそれぞれ３ｎｍ、４ｎｍ、２ｎｍであった。実施例６では、高い研磨速度比を示しつつ、ディッシングの進行が抑制されている結果が得られた。

　比較例１において、研磨速度比は６８であった。また、パターンウエハ評価では、窒化珪素膜が露出した時点の残段差量は、それぞれ２４ｎｍ（１０００μｍピッチ）、２４ｎｍ（２００μｍピッチ）、１９ｎｍ（１００μｍピッチ）であり、更に２０秒多く削り込んだ時点での残段差量はそれぞれ２７ｎｍ、２８ｎｍ、２２ｎｍであった。

　比較例２において、研磨速度比は５７であった。また、パターンウエハ評価では、窒化珪素膜が露出した時点の残段差量は、それぞれ２９ｎｍ（１０００μｍピッチ）、３０ｎｍ（２００μｍピッチ）、２３ｎｍ（１００μｍピッチ）であり、更に２０秒多く削り込んだ時点での残段差量はそれぞれ４７ｎｍ、４６ｎｍ、３１ｎｍであった。

　比較例３において、研磨速度比は４５であった。また、パターンウエハ評価では、窒化珪素膜が露出した時点の残段差量は、それぞれ３９ｎｍ（１０００μｍピッチ）、４４ｎｍ（２００μｍピッチ）、３０ｎｍ（１００μｍピッチ）であり、更に２０秒多く削り込んだ時点での残段差量はそれぞれ５３ｎｍ、５２ｎｍ、４３ｎｍであった。

　比較例４において、研磨速度比は６であった。また、パターンウエハ評価では、窒化珪素膜が露出した時点の残段差量は、それぞれ１６ｎｍ（１０００μｍピッチ）、１３ｎｍ（２００μｍピッチ）、７ｎｍ（１００μｍピッチ）であり、更に２０秒多く削り込んだ時点での残段差量はそれぞれ１６ｎｍ、１１ｎｍ、５ｎｍであった。

　比較例５において、研磨対象の酸化珪素膜は研磨できなかった。また、ストッパの窒化珪素膜の研磨抑制効果は得られなかった。

　比較例６において、研磨対象の酸化珪素膜は研磨できなかった。また、ストッパの窒化珪素膜の研磨抑制効果は得られなかった。

　本発明によれば、絶縁材料を高い研磨速度で研磨できると共にストッパ材料の研磨速度を充分に抑制することが可能であり、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性を向上させることができる。本発明によれば、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性を向上させつつ、ディッシングの進行を抑制することができる。さらに、本発明によれば、ＳＴＩ絶縁材料、プリメタル絶縁材料、層間絶縁材料等を平坦化するＣＭＰ技術において、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨選択性を向上させつつ、ディッシングの進行を抑制すると共に、絶縁材料を低研磨傷で研磨することもできる。

　１…シリコン基板、２…窒化珪素膜、３…酸化珪素膜。

Claims

　４価金属元素の水酸化物を含む砥粒と、ポリアルキレングリコールと、高分子化合物と、陽イオン性ポリマと、液状媒体と、を含有し、
　前記高分子化合物が、官能基が直接結合した第１の分子鎖と、当該第１の分子鎖から分岐した第２の分子鎖と、を有し、
　前記官能基が、カルボキシル基及びカルボン酸塩基からなる群より選択される少なくとも一種を含む、研磨液。
　前記ポリアルキレングリコールが、ポリエチレングリコール及びポリプロピレングリコールからなる群より選択される少なくとも一種を含む、請求項１に記載の研磨液。
　前記第１の分子鎖が、スチレン由来の構造単位、オレフィン由来の構造単位、アクリル酸由来の構造単位、メタクリル酸由来の構造単位、マレイン酸由来の構造単位、及び、酢酸ビニル由来の構造単位からなる群より選択される少なくとも一種を有する共重合体鎖を含む、請求項１又は２に記載の研磨液。
　前記第２の分子鎖が、親水性の分子鎖及び疎水性の分子鎖からなる群より選択される少なくとも一種を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の研磨液。
　前記第２の分子鎖が、ポリエーテル鎖、ポリビニルアルコール鎖及びポリビニルピロリドン鎖からなる群より選択される少なくとも一種を含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の研磨液。
　前記高分子化合物の含有量が、研磨液の全質量を基準として０．００１～０．５質量％である、請求項１～５のいずれか一項に記載の研磨液。
　前記４価金属元素の水酸化物が、希土類金属元素の水酸化物及びジルコニウムの水酸化物からなる群より選択される少なくとも一種を含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の研磨液。
　酸化珪素を含む被研磨面を研磨するために使用される、請求項１～７のいずれか一項に記載の研磨液。
　請求項１～８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、前記ポリアルキレングリコールと、前記高分子化合物と、前記陽イオン性ポリマと、液状媒体と、を含む、研磨液セット。
　請求項１～８のいずれか一項に記載の研磨液を用いて被研磨面を研磨する工程を備える、研磨方法。
　請求項９に記載の研磨液セットにおける前記第１の液と前記第２の液とを混合して得られる研磨液を用いて被研磨面を研磨する工程を備える、研磨方法。
　絶縁材料及び窒化珪素を有する基体の研磨方法であって、
　請求項１～８のいずれか一項に記載の研磨液を用いて前記絶縁材料を前記窒化珪素に対して選択的に研磨する工程を備える、研磨方法。
　絶縁材料及び窒化珪素を有する基体の研磨方法であって、
　請求項９に記載の研磨液セットにおける前記第１の液と前記第２の液とを混合して得られる研磨液を用いて前記絶縁材料を前記窒化珪素に対して選択的に研磨する工程を備える、研磨方法。
　絶縁材料及びポリシリコンを有する基体の研磨方法であって、
　請求項１～８のいずれか一項に記載の研磨液を用いて前記絶縁材料を前記ポリシリコンに対して選択的に研磨する工程を備える、研磨方法。
　絶縁材料及びポリシリコンを有する基体の研磨方法であって、
　請求項９に記載の研磨液セットにおける前記第１の液と前記第２の液とを混合して得られる研磨液を用いて前記絶縁材料を前記ポリシリコンに対して選択的に研磨する工程を備える、研磨方法。