JP2007154175A

JP2007154175A - 有機膜研磨用研磨液及び有機膜の研磨方法

Info

Publication number: JP2007154175A
Application number: JP2006305215A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Ono; 裕小野; Yasuo Kamigata; 康雄上方; Shunsuke Ueda; 俊輔上田; Toranosuke Ashizawa; 寅之助芦沢
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2005-11-11
Filing date: 2006-11-10
Publication date: 2007-06-21

Abstract

【課題】高研磨速度かつ、被研磨膜の面内での膜厚が均一な、液晶ディスプレイ用有機膜等の研磨に好適な有機膜研磨用研磨液を提供する。
【解決手段】砥粒、非イオン性水溶性ポリマー、陰イオン性水溶性ポリマー及び水を含有してなる有機膜研磨用研磨液並びに研磨する有機膜を形成した基板を研磨定盤の研磨布に押しあて加圧し、請求項１〜８のいずれか記載の有機膜研磨用研磨液を有機膜と研磨布との間に供給しながら、基板と研磨定盤を相対的に動かして有機膜を研磨する有機膜の研磨方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、有機材料表面の研磨に用いられる有機膜研磨用研磨液及びこれを用いた研磨方法に関するものであり、特に液晶ディスプレイ用カラーフィルター等の有機材料の膜表面の平坦化に適した有機膜研磨用研磨液及びこれを用いた有機膜の研磨方法に関する。

テレビ画面やデスクトップ用ディスプレイの大型化に伴い液晶ディスプレイの普及が顕著である。現在の液晶ディスプレイの主流がカラーＴＦＴ−ＬＣＤであり、その構造は２枚のガラス基板の間に、液晶ディスプレイパネルをカラー化させるＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の各画素からなるカラーフィルターが形成されている。このカラーフィルターの形成は、液状のカラーレジストを使用する方法が一般的であり、各色ごとにカラーレジスト塗布、パターニングを繰り返して膜状のＲＧＢのカラーフィルターを形成する。これらカラーフィルターの材質は、主にアクリル樹脂等の有機材料と、顔料等の着色剤からなる。

このカラーフィルター形成時に、二色目又は三色目のカラーレジストは平滑な基板ではなく、すでに他の色のカラーフィルターが形成されている基板に塗布、パターニングを行うことになり、最終的に形成されるＲＧＢカラーフィルターには隣接するRGB画素間の膜厚差（画素間段差または色間段差ともいう。）が生じることが避けられない。この色間段差は、液状のカラーレジスト使用時に顕著であるが、フィルム状のカラーレジスト使用時にも見られる。

また、色間段差以外にもＲＧＢの各画素間に遮光を目的として形成されるブラックマトリックスが、従来のクロムから樹脂に置き換わることにより膜厚が増し、画素とブラックマトリックスが重なる部分のカラーフィルターが局部的に盛り上がることにより、画素内でも段差が発生する。

さらに、これらカラーフィルターの段差によりこの上部に形成されるオーバーコート膜にも凹凸が生じることがある。これらの段差は液晶ディスプレイを構成する２枚のガラス基板の隙間であるセルギャップの不均一による液晶密度のばらつきや色むら、さらにはギャップそのものの寸法に制限を与え、パネル性能に悪影響を及ぼすことがある。
そこで、このような段差を平坦化するため、種々の研磨液を用いて研磨することが提案されている。例えば特許文献１には特定の粒子径及び屈折率を有するシリカ粒子を使用した研磨液が提案されている。

特開２０００−２０８４５１号公報

しかしながら、従来の研磨液を使用した場合、面内の局所的な段差解消性は優れており、部分的には被研磨膜の膜厚も適正な値に収まるが、液晶パネル面内での研磨速度差が大きく、膜厚分布（膜厚むら）が大きい問題があった。

また、液晶パネルの大きさも従来は４０ｃｍ四方程度であったが、近年では１ｍ四方を超えるものも作成されており、より面内膜厚分布の増大が問題となっていた。
また、研磨速度を抑えることで膜厚むらを低減することは可能であるが、スループットが低下するという問題があった。
そこで、研磨速度が速く、さらに膜厚の面内均一性が良好な研磨液が望まれていた。

本発明は、高研磨速度かつ、被研磨膜の面内での膜厚が均一な、液晶ディスプレイ用有機膜等の研磨に好適な有機膜研磨用研磨液及びそれを用いた有機膜の製造方法を提供するものである。

本発明は、（１）砥粒、非イオン性水溶性ポリマー、陰イオン性水溶性ポリマー及び水を含有してなる有機膜研磨用研磨液に関する。
また、本発明は、（２）前記砥粒が、酸化セリウム、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニアから選ばれる少なくとも１種である前記（１）の有機膜研磨用研磨液に関する。
また、本発明は、（３）前記非イオン性水溶性ポリマーが、ポリビニルピロリドン、ポリジメチルアクリルアミド、ポリエチレングリコールから選ばれる少なくとも１種である前記（１）または（２）の有機膜研磨用研磨液に関する。

また、本発明は、（４）前記陰イオン性水溶性ポリマーが、ポリアクリル酸アンモニウム塩、共重合成分としてアクリル酸アンモニウム塩を含むポリマー、ポリスルホン酸から選ばれる少なくとも１種である前記（１）〜（３）いずれかの有機膜研磨用研磨液に関する。
また、本発明は、（５）研磨液のｐＨが、３〜１２である前記（１）〜（４）いずれかの有機膜研磨用研磨液に関する。
また、本発明は、（６）研磨液中の砥粒のゼータ電位が負である前記（１）〜（５）いずれかの有機膜研磨用研磨液に関する。
また、本発明は、（７）砥粒の研磨液中におけるゼータ電位が、−３０ｍＶ〜−１００ｍＶの範囲である前記（６）の有機膜研磨用研磨液に関する。
また、本発明は、（８）有機膜が、液晶パネル用カラーフィルター、液晶パネル用透明樹脂及び液晶パネル用ブラックマトリクスの少なくともいずれかである前記（１）〜（７）いずれかの有機膜研磨用研磨液に関する。

さらに、本発明は、（９）研磨する有機膜を形成した基板を研磨定盤の研磨布に押しあて加圧し、前記（１）〜（８）いずれかの有機膜研磨用研磨液を有機膜と研磨布との間に供給しながら、基板と研磨定盤を相対的に動かして有機膜を研磨する有機膜の研磨方法に関する。

本発明によれば、研磨により液晶パネル等に用いられる有機膜を高速かつ、被研磨膜の面内での膜厚むらが少ない状態で段差を解消することができる。このため、例えば液晶パネル製造の高スループット化、高品質化に寄与することができる。

以下、発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
本発明における砥粒としてはアルミナ、シリカ、酸化セリウム、ジルコニア、チタニア、酸化鉄、酸化マンガンなどのケイ素及び金属元素の酸化物からなる粒子を用いることができる。酸化セリウム、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニアから選ばれる少なくとも１種が好ましい。

また、砥粒を水中に分散させる方法としては、通常の撹拌機による分散処理の他にホモジナイザー、超音波分散機、湿式ボールミルなども使用でき、特に限定されない。

このようにして作製される本発明の研磨液中に含有される砥粒の平均粒径は、０．０１μｍ〜２０μｍの範囲であることが好ましく、より好ましくは０．０２μｍ〜１０μｍの範囲であることがより好ましく、０．０５μｍ〜１０μｍの範囲であることがさらに好ましい。砥粒の平均粒径が０．０１μｍ未満であると研磨速度が低くなりすぎ、２０μｍを超えると研磨する膜に傷がつきやすくなるからである。なお、本発明において平均粒径とはレーザ回折式粒度分布計で測定した累積中央値を示す。
また、本発明の研磨液中に含有される砥粒の濃度は、特に制限はないが、通常、０．１〜１０質量％の範囲が好ましい。

砥粒を効率的に分散させるための分散剤として、陰イオン性水溶性ポリマーが、用いられる。非イオン性水溶性ポリマーでは電荷に乏しく、砥粒を安定性良く分散させにくい。
また、陽イオン性水溶性ポリマーでは砥粒のゼータ電位が正となり、被研磨膜への砥粒の残留が問題となる。陰イオン性水溶性ポリマーを用いた場合、砥粒は安定性良く分散し、被研磨膜への残留も比較的少ない。

本発明の研磨液は、例えば、砥粒、分散剤（陰イオン性水溶性ポリマー）及び水を含有する分散液と、後述する非イオン性水溶性ポリマー及び水を含有する添加液とを分けた二液式研磨液として保存しても、また予め分散液と添加液とを混合した一液式研磨液として保存してもよい。
二液式研磨液として保存する場合、これら二液の配合を任意に変えられることにより、グローバル平坦化特性及び研磨速度の調整が可能となる。
二液式研磨液で研磨する場合、例えば、分散液と添加液とを別々の配管で送液し、これらの配管を合流させて供給配管出口の直前で混合して研磨定盤上に供給する方法や、研磨直前に混合する方法、定盤上で同時滴下する方法等がとられる。更に、混合する場合に、必要に応じて脱イオン水を混合して、研磨特性を調整することもできる。

陰イオン性水溶性ポリマーとしては、ポリアクリル酸アンモニウム塩、共重合成分としてアクリル酸アンモニウム塩を含むポリマー、ポリスルホン酸等が好ましい。
また、他の水溶性陰イオン性分散剤としては、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、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、ポリメタクリル酸、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）、ポリアクリル酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリビニルスルホン酸、ポリ−２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物等のアルキルスルホン酸ホルマリン縮合物等及びこれらの塩が挙げられる。これら陰イオン性水溶性ポリマーは二種以上を併用しても良い。

これらの陰イオン性水溶性ポリマーの添加量は、分散液（又は研磨液）中や研磨液中の粒子の分散性及び沈降防止との関係から、砥粒１００質量部に対して、０．０１質量部〜２．０質量部の範囲が好ましい。分散剤（陰イオン性水溶性ポリマー）の分子量は、１００〜５０，０００が好ましく、１，０００〜１０，０００がより好ましい。分散剤の分子量が１００未満の場合は、有機膜を研磨するときに、十分な研磨速度が得られなくなる傾向があり、分散剤の分子量が５０，０００を超えた場合は、粘度が高くなり、研磨液の保存安定性が低下する傾向がある。

さらに、研磨液に非イオン性水溶性ポリマーを添加することで、研磨後の被研磨膜の膜厚むらを改善することができる。
本発明における被研磨膜である有機膜は一般的にアクリル樹脂のような有機材料で構成されており、その表面は疎水性になっていることが多い。この状態で研磨を行うと、砥粒の分散媒として水を用いる研磨液を使用した場合、被研磨膜中心部には研磨液が進入しづらく、被研磨膜中心部での研磨速度の低下を招く。

この研磨速度の低下は、被研磨膜表面の水に対する濡れ性を向上させることで改善される。濡れ性の向上には水溶性ポリマーが適しているが、特に非イオン性水溶性ポリマーが適している。
被研磨膜は研磨液中では広いｐＨ領域でゼータ電位が負であるため、陰イオン性水溶性ポリマーでは電気的反発により効率的に表面に吸着せず、濡れ性の改善が小さい。
図１に、アクリル樹脂をベースとしたカラーフィルターのゼータ電位のｐＨ依存性を示す。図１は、ガラス基板に形成された緑色単色のカラーフィルターをカッターで０．１ｇ削り取り、５０ｍｌの純水中に超音波分散により分散させた後、硝酸もしくは水酸化カリウム水溶液を用いて所望のｐＨにし、２５℃、８０００ｍｉｎ^−１で３０分間遠心分離し、その上澄み液をマルバーン社製ゼータサイザー３０００ＨＳでゼータ電位を測定したグラフである。

さらに陰イオン性水溶性ポリマーは研磨速度を大きく低下させる場合がある。また、陽イオン性水溶性ポリマーでは研磨砥粒のゼータ電位が負だった場合、粒子の凝集を招く恐れがあり、被研磨膜との吸着が強すぎるために、研磨後の残留が問題となる。
そこで、非イオン性水溶性ポリマーを研磨液中に添加することで、膜厚むらの少ない良好な研磨液とすることができる。

添加する非イオン性水溶性ポリマーとしては、ポリビニルピロリドン、ポリジメチルアクリルアミド、ポリエチレングリコール等が好ましい。非イオン性水溶性ポリマーを二種以上併用しても良い。
非イオン性水溶性ポリマーとしては、他に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、アルキルアルカノールアミド等が挙げられる。

これらの非イオン性水溶性ポリマーの添加量は、研磨速度の面内均一性向上との関係から、研磨液１００質量部に対して、０．０１質量部〜２．０質量部の範囲が好ましい。非イオン性水溶性ポリマーの分子量は、１００〜５０，０００が好ましく、１，０００〜１０，０００がより好ましい。ポリマーの分子量が１００未満の場合は、有機膜を研磨するときに、十分な面内均一性が得られなくなる傾向があり、非イオン性水溶性ポリマーの分子量が５０，０００を超えた場合は、粘度が高くなり、研磨液の保存安定性が低下する傾向がある。

研磨液のｐＨは３〜１２の範囲が好ましく、３．５〜１１の範囲がより好ましい。図１に示されるように、被研磨膜のゼータ電位はｐＨが３以上の領域で負となっており、このｐＨ領域で研磨砥粒との斥力が発生する。よってｐＨが低すぎると研磨砥粒と被研磨膜間で引力が発生し、砥粒のカラーフィルターへの残留を招く傾向があり、ｐＨが高すぎると研磨膜の膨潤が生じる傾向がある。
研磨液中での砥粒のゼータ電位は負であるのが好ましく、−２０ｍＶ〜−１００ｍＶの範囲であることがより好ましく、−３０ｍＶ〜−９０ｍＶの範囲がさらに好ましい。
なお、本発明において、研磨液中での砥粒のゼータ電位とは、研磨液を遠心分離した上澄み液を電気泳動法により測定したゼータ電位を指す。具体的には研磨液を遠沈管に２５ｇ量り取った後、２５℃、８０００ｍｉｎ^−１で３０分間遠心分離し、その上澄み液をマルバーン社製ゼータサイザー３０００ＨＳでゼータ電位を測定する。

本発明の有機膜の研磨方法は、有機膜を形成した基板を研磨定盤の研磨布に押しあて加圧し、上記本発明の研磨液を有機膜と研磨布との間に供給しながら、基板と研磨定盤を相対的に動かして有機膜を研磨する。本発明の研磨方法において、使用できる研磨装置としては、有機膜を有する基板を保持するホルダーと、研磨布（パッド）を貼り付けた定盤（回転数が変更可能なモータ等を取り付けてある）とを有する一般的な研磨装置でよく、特に制限はない。

また、研磨布としては、一般的な不織布、発泡ポリウレタン、多孔質フッ素樹脂等、特に限定されないが、研磨布に研磨液がたまるような溝加工を施すことが好ましい。
さらに、研磨条件に制限はないが、定盤の回転速度は基板が飛び出さないように２００ｍｉｎ^−１以下の低回転が好ましく、また、基板にかける圧力は研磨後に、基板の研磨表面に傷が発生しないように９．８×１０^４Ｐａ以下（１ｋｇｆ／ｃｍ^２以下）にすることが好ましい。

本発明の研磨液を研磨装置に供給する方法は、研磨している間、研磨布に研磨液をポンプ等で連続的に供給できれば特に制限はない。
さらに、この供給量に制限はないが、研磨布の表面が常に研磨液で覆われていることが好ましい。
研磨終了後の基板は、流水中で良く洗浄後、スピンドライヤなどを用い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。

本発明の研磨液は液晶パネル用カラーフィルターの他、液晶パネル用透明樹脂、液晶パネル用ブラックマトリクス等の有機材料の膜の研磨に使用できる。
液晶パネル用透明樹脂とは、主にアクリル系の樹脂で、オーバーコート材も含まれる。オーバーコート以外の用途としては、カラーフィルターの透過部やカラーフィルター上に形成される透明な樹脂によるパターンで、液晶の配向方向を制御すること等に用いられる。
液晶パネル用ブラックマトリクスとしては、アクリル系樹脂、スチレン-マレイン酸系樹脂等が使用される。

本発明の研磨液および有機膜の研磨方法に適用できる有機材料としては、フェノール、エポキシ、不飽和ポリエステル、ポリエステル、ポリイミド、ポリアミドイミドなどの熱硬化性樹脂、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリビニルホルマリン、ポリ四フッ化エチレン、ポリ三フッ化塩化エチレンなどの熱可塑性樹脂などが挙げられる。これらの中で、ポリ四フッ化エチレン、ポリ三フッ化塩化エチレンなどのフッ素樹脂を用いると膜の低誘電率化に有効であり、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂などを用いると膜の耐熱性に有効であるが、特に制限は無い。

以下、本発明の実施例及び比較例をあげてさらに詳しく説明する。本発明はこれらの実施例により制限するものではない。
（サンプル基板の作製）
カラーフィルター上に適用するオーバーコート膜の研磨を想定し、透明樹脂の厚みは面内均一性の差が明確となるように厚さ５０μｍ程度として、ガラス基板上に以下のように透明樹脂を塗布したサンプル基板を作製した。
すなわち、研磨清浄な１５ｃｍ角のガラス基板表面にアクリル樹脂の液状透明レジストを塗布し、ベーク処理を行って、アクリル樹脂をマトリックスとした透明樹脂厚み４５０００ｎｍのサンプル基板を得た。

また、膜厚の測定は、透明樹脂をカッターでガラス面まで削り取り、触針式段差計により測定した。膜厚の測定箇所はサンプル基板の対角線上の角から１ｃｍの部分の二箇所と、その二箇所の内側を等間隔に三箇所とした。また、研磨量は五箇所の膜厚測定結果による平均の研磨量とし、面内膜厚差は五箇所のうち最大の膜厚と最小の膜厚の差とした。

実施例１
（酸化セリウム粒子の作製）
炭酸セリウム水和物２ｋｇを白金製容器に入れ、８００℃で２時間空気中で焼成することにより黄白色の粉末を１ｋｇ得た。Ｘ線回折法でこの粉末の相同定を行ったところ酸化セリウムであることを確認した。
また、焼成粉末粒子径は３０〜１００μｍであった。
さらに、焼成粉末粒子表面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、酸化セリウムの粒界が観察され、粒界に囲まれた酸化セリウム結晶子径を測定したところ、体積分布の中央値は１９０ｎｍ及び最大値は５００ｎｍであった。

次に、この酸化セリウム粉末１ｋｇを、ジェットミルを用いて乾式粉砕し、粉砕粒子について走査型電子顕微鏡で観察した。結晶子径と同等サイズの微粒子の他に、１〜３μｍの大きな多結晶粒子と０．５〜１μｍの多結晶粒子が混在していた。

（酸化セリウム研磨液の作製）
上記で作製した酸化セリウム粒子１ｋｇ、ポリアクリル酸１０ｇ及び脱イオン水８９９０ｇを混合し、攪拌しながら超音波分散を１０分間施した。得られた研磨液にポリビニルピロリドン２００ｇを溶解させた後、１ミクロンフィルターでろ過し、さらに脱イオン水を加えることにより１質量％酸化セリウム研磨液を得た。
この酸化セリウム研磨剤のｐＨは８．０であった。
また、酸化セリウム研磨剤中のセリウム粒子の平均粒子径をレーザ回折式粒度分布計で測定するために、適当な濃度に希釈して測定した結果、粒子径の中央値が２４０ｎｍであった。

（サンプル基板の研磨）…下記に示す条件で研磨を行った。
研磨装置：定盤寸法は直径３８０ｍｍ、ロータリータイプ
研磨パッド：独立気泡を持つ発泡ポリウレタン樹脂
研磨圧力：１４０ｇ／ｃｍ^２
基板と研磨定盤との相対速度：３６ｍ／ｍｉｎ
研磨液流量：２０ｍｌ／ｍｉｎ
研磨時間：５分
研磨後の評価結果を表１に示す。表１に示すように、平均研磨量は３５９３ｎｍ及び面内膜厚差は１８５４ｎｍであり、高研磨速度かつ良好な面内膜厚均一性を示した。

実施例２
（酸化セリウム粒子の作製）
炭酸セリウム水和物２ｋｇを白金製容器に入れ、８００℃で２時間空気中で焼成することにより黄白色の粉末を１ｋｇ得た。Ｘ線回折法でこの粉末の相同定を行ったところ酸化セリウムであることを確認した。
また、焼成粉末粒子径は３０〜１００μｍであった。
さらに、焼成粉末粒子表面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、酸化セリウムの粒界が観察され、粒界に囲まれた酸化セリウム結晶子径を測定したところ、体積分布の中央値は１９０ｎｍ及び最大値は５００ｎｍであった。

（酸化セリウム研磨液の作製）
上記で作製した酸化セリウム粒子１ｋｇ、ポリアクリル酸１０ｇ及び脱イオン水８９９０ｇを混合し、攪拌しながら超音波分散を１０分間施した。得られた研磨液にポリビニルピロリドン４００ｇを溶解させた後、１ミクロンフィルターでろ過し、さらに脱イオン水を加えることにより１質量％酸化セリウム研磨液を得た。

この酸化セリウム研磨剤のｐＨは７．８であった。
また、酸化セリウム研磨剤中のセリウム粒子の平均粒子径をレーザ回折式粒度分布計で測定するために、適当な濃度に希釈して測定した結果、粒子径の中央値が２４０ｎｍであった。

（サンプル基板の研磨）
上記研磨液を使用して実施例１と同様方法で研磨を行い、評価を行った。
評価の結果、表１に示すように、平均研磨量は２７８３ｎｍ及び面内膜厚差は１２５０ｎｍであり、高研磨速度かつ良好な面内膜厚均一性を示した。

実施例３
（酸化セリウム粒子の作製）
炭酸セリウム水和物２ｋｇを白金製容器に入れ、８００℃で２時間空気中で焼成することにより黄白色の粉末を１ｋｇ得た。Ｘ線回折法でこの粉末の相同定を行ったところ酸化セリウムであることを確認した。
また、焼成粉末粒子径は３０〜１００μｍであった。
さらに、焼成粉末粒子表面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、酸化セリウムの粒界が観察され、粒界に囲まれた酸化セリウム結晶子径を測定したところ、体積分布の中央値が１９０ｎｍ及び最大値が５００ｎｍであった。

（酸化セリウム研磨液の作製）
上記で作製した酸化セリウム粒子１ｋｇ、ポリアクリル酸１０ｇ及び脱イオン水８９９０ｇを混合し、攪拌しながら超音波分散を１０分間施した。得られた研磨液にポリジメチルアクリルアミド２００ｇを溶解させた後、１ミクロンフィルターでろ過し、さらに脱イオン水を加えることにより１質量％酸化セリウム研磨液を得た。

この酸化セリウム研磨剤のｐＨは８．０であった。
また、酸化セリウム研磨剤中のセリウム粒子の平均粒子径をレーザ回折式粒度分布計で測定するために、適当な濃度に希釈して測定した結果、粒子径の中央値が２４０ｎｍであった。

（サンプル基板の研磨）
上記研磨液を使用して実施例１と同様の方法で研磨を行い、評価を行った。評価の結果、表１に示すように、平均研磨量は３４７１ｎｍ及び面内膜厚差は１６４５ｎｍであり、高研磨速度かつ良好な面内膜厚均一性を示した。

実施例４
（ヒュームドシリカ研磨液の作製）
ヒュームドシリカ（日本アエロジル株式会社製商品名アエロジル２００）１０００ｇ、ポリアクリル酸１０ｇ及び脱イオン水８９９０ｇを混合し、攪拌しながら超音波分散を１０分間施した。得られた研磨液にポリビニルピロリドン２００ｇを溶解させた後、１ミクロンフィルターでろ過し、さらに脱イオン水を加えることにより１質量％ヒュームドシリカ研磨液を得た。

このヒュームドシリカ研磨液のｐＨは５．０であった。
また、ヒュームドシリカ研磨液のセリウム粒子の平均粒子径をレーザ回折式粒度分布計で測定するために、適当な濃度に希釈して測定した結果、粒子径の中央値が１６０ｎｍであった。

（サンプル基板の研磨）
上記研磨液を使用して実施例１と同様の方法で研磨を行い、評価を行った。評価の結果、表１に示すように、平均研磨量は１７８５ｎｍ及び面内膜厚差は１１９８ｎｍであり、高研磨速度かつ良好な面内膜厚均一性を示した。

実施例５
（ヒュームドシリカ研磨液の作製）
ヒュームドシリカ（日本アエロジル株式会社製商品名アエロジル２００）１０００ｇ、ポリアクリル酸１０ｇ及び脱イオン水８９９０ｇを混合し、攪拌しながら超音波分散を１０分間施した。得られた研磨液にポリジメチルアクリルアミド２００ｇを溶解させた後、１ミクロンフィルターでろ過し、さらに脱イオン水を加えることにより１質量％ヒュームドシリカ研磨液を得た。

（サンプル基板の研磨）
上記研磨液を使用して実施例１と同様の方法で研磨を行い、評価を行った。評価の結果、表１に示すように、平均研磨量は１９６６ｎｍ及び面内膜厚差は１４５５ｎｍであり、高研磨速度かつ良好な面内膜厚均一性を示した。

比較例１
（酸化セリウム粒子の作製）
炭酸セリウム水和物２ｋｇを白金製容器に入れ、８００℃で２時間空気中で焼成することにより黄白色の粉末を１ｋｇ得た。Ｘ線回折法でこの粉末の相同定を行ったところ酸化セリウムであることを確認した。
また、焼成粉末粒子径は３０〜１００μｍであった。
さらに、焼成粉末粒子表面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、酸化セリウムの粒界が観察され、粒界に囲まれた酸化セリウム結晶子径を測定したところ、体積分布の中央値は１９０ｎｍ及び最大値は５００ｎｍであった。

（酸化セリウム研磨液の作製）
上記で作製した酸化セリウム粒子１ｋｇ、ポリアクリル酸１０ｇ及び脱イオン水８９９０ｇを混合し、攪拌しながら超音波分散を１０分間施した。得られた研磨液を１ミクロンフィルターでろ過し、さらに脱イオン水を加えることにより１質量％酸化セリウム研磨液を得た。

この酸化セリウム研磨剤のｐＨは８．３であった。
また、酸化セリウム研磨剤中のセリウム粒子の平均粒子径をレーザ回折式粒度分布計で測定するために、適当な濃度に希釈して測定した結果、粒子径の中央値は２４０ｎｍであった。

（サンプル基板の研磨）
上記研磨液を使用して実施例１と同様の方法で研磨を行い、評価を行った。評価の結果、表１に示すように、平均研磨量は２４７９ｎｍ及び面内膜厚差は３１１１ｎｍであり、高研磨速度であったが、面内での膜厚差が実施例に比べて大きく、不良であった。

比較例２
（酸化セリウム粒子の作製）
炭酸セリウム水和物２ｋｇを白金製容器に入れ、８００℃で２時間空気中で焼成することにより黄白色の粉末を１ｋｇ得た。Ｘ線回折法でこの粉末の相同定を行ったところ酸化セリウムであることを確認した。
また、焼成粉末粒子径は３０〜１００μｍであった。
さらに、焼成粉末粒子表面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、酸化セリウムの粒界が観察され、粒界に囲まれた酸化セリウム結晶子径を測定したところ、体積分布の中央値は１９０ｎｍ及び最大値は５００ｎｍであった。

（酸化セリウム研磨液の作製）
上記で作製した酸化セリウム粒子１ｋｇ、ポリアクリル酸１０ｇ及び脱イオン水８９９０ｇを混合し、攪拌しながら超音波分散を１０分間施した。得られた研磨液にポリアクリル酸２００ｇを溶解させた後、１ミクロンフィルターでろ過し、さらに脱イオン水を加えることにより１質量％酸化セリウム研磨液を得た。

この酸化セリウム研磨剤のｐＨは４．０であった。
また、酸化セリウム研磨剤中のセリウム粒子の平均粒子径をレーザ回折式粒度分布計で測定するために、適当な濃度に希釈して測定した結果、粒子径の中央値が２４０ｎｍであった。

（サンプル基板の研磨）
上記研磨液を使用して実施例１と同様の方法で研磨を行い、評価を行った。評価の結果、表１に示すように、平均研磨量は２４０ｎｍ及び面内膜厚差は４００ｎｍであり、面内膜厚差は十分小さかったが、研磨速度が実施例に比べて大幅に小さく、実用的でなかった。

比較例３
（ヒュームドシリカ研磨液の作製）
ヒュームドシリカ（日本アエロジル株式会社製商品名アエロジル２００）１０００ｇ、ポリアクリル酸１０ｇ及び脱イオン水８９９０ｇを混合し、攪拌しながら超音波分散を１０分間施した。得られた研磨液を１ミクロンフィルターでろ過をし、さらに脱イオン水を加えることにより１質量％ヒュームドシリカ研磨液を得た。

このヒュームドシリカ研磨液のｐＨは５．１であった。
また、ヒュームドシリカ研磨液のセリウム粒子の平均粒子径をレーザ回折式粒度分布計で測定するために、適当な濃度に希釈して測定した結果、粒子径の中央値が１６０ｎｍであった。

（サンプル基板の研磨）
上記研磨液を使用して実施例１と同様の方法で研磨を行い、評価を行った。評価の結果、表１に示すように、平均研磨量は１６４５ｎｍ及び面内膜厚差は２１８０ｎｍであり、高研磨速度であったが、面内での膜厚差が実施例に比べて大きく、不良であった。

ｐＨとカラーフィルターのゼータ電位との関係を示すグラフである。

Claims

砥粒、非イオン性水溶性ポリマー、陰イオン性水溶性ポリマー及び水を含有してなる有機膜研磨用研磨液。
前記砥粒が、酸化セリウム、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニアから選ばれる少なくとも１種である請求項１記載の有機膜研磨用研磨液。
前記非イオン性水溶性ポリマーが、ポリビニルピロリドン、ポリジメチルアクリルアミド、ポリエチレングリコールから選ばれる少なくとも１種である請求項１又は２記載の有機膜研磨用研磨液。
前記陰イオン性水溶性ポリマーが、ポリアクリル酸アンモニウム塩、共重合成分としてアクリル酸アンモニウム塩を含むポリマー、ポリスルホン酸から選ばれる少なくとも１種である請求項１〜３のいずれかに記載の有機膜研磨用研磨液。
研磨液のｐＨが、３〜１２である請求項１〜４のいずれかに記載の有機膜研磨用研磨液。
研磨液中の砥粒のゼータ電位が負である請求項１〜５のいずれかに記載の有機膜研磨用研磨液。
砥粒の研磨液中におけるゼータ電位が、−３０ｍＶ〜−１００ｍＶの範囲である請求項６記載の有機膜研磨用研磨液。
有機膜が、液晶パネル用カラーフィルター、液晶パネル用透明樹脂及び液晶パネル用ブラックマトリクスの少なくともいずれかである請求項１〜７のいずれかに記載の有機膜研磨用研磨液。
研磨する有機膜を形成した基板を研磨定盤の研磨布に押しあて加圧し、請求項１〜８のいずれか記載の有機膜研磨用研磨液を有機膜と研磨布との間に供給しながら、基板と研磨定盤を相対的に動かして有機膜を研磨する有機膜の研磨方法。