CN110914958B - 基板的研磨方法及研磨用组合物套组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供可有效达成高平坦度且低缺陷的表面的基板研磨方法。根据本发明所提供的基板研磨方法，在基板的预研磨工序中，包含依照顺序供给第1研磨液、第2研磨液与第3研磨液所进行的多个预研磨阶段。第1研磨液所含的水溶性高分子P1的含量COMP1、第2研磨液所含的水溶性高分子P2的含量COMP2、与第3研磨液所含的水溶性高分子P3的含量COMP3的关满足COMP1<COMP2<COMP3，且满足以下任一项：(1)第3研磨液所含的磨粒A3的平均一次粒径DA3小于第1研磨液所含的磨粒A1的平均一次粒径DA1及第2研磨液所含的磨粒A2的平均一次粒径DA2，及(2)第3研磨液不含磨粒A3。

Description

基板的研磨方法及研磨用组合物套组
技术领域
本发明涉及基板的研磨方法及用于研磨基板的研磨用组合物套组。本申请案主张基于2017年7月21日所申请的日本专利申请2017-141762号的优先权，该申请的全部内容援引入本说明书中以供参照。
背景技术
半导体制品的制造等所用的基板的表面一般经过摩擦工序(粗研磨工序)与抛光工序(精密研磨工序)而完工成高品质的镜面。上述抛光工序典型上包含预抛光工序(预研磨工序)与完工抛光工序(最终研磨工序)。作为硅晶圆等半导体基板的研磨相关的技术文献，可举出专利文献1～3。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利申请公开2003-257906号公报
专利文献2：日本专利申请公开2014-103398号公报
专利文献3：日本专利申请公开2001-239452号公报
发明内容
发明要解决的问题
近年来，对于硅晶圆等半导体基板及其他基板，逐渐要求比平坦度高且缺陷少更高品质的表面。因此，就作为最终研磨工序的前工序所进行的预研磨工序，也要求在研磨后为高平坦度且低表面缺陷者。依此，以改善研磨后的基板的平坦度或表面缺陷为目的，有人研究使预研磨用组合物含有水溶性高分子。然而，若使预研磨用组合物含有水溶性高分子，虽可改善研磨后的平坦度或表面缺陷，但因研磨速度降低，因而有研磨工序所需的时间(所需研磨时间)增长的问题。从而，要求一种在研磨后可有效达成高平坦度且低缺陷的表面的研磨方法。
因此，本发明的目的在于，提供一种可有效达成高平坦度且低缺陷的表面的基板研磨方法。相关的其他目的在于，提供一种可适宜地用于所述研磨方法的研磨用组合物套组。
用于解决问题的方案
根据此说明书，提供一种基板的研磨方法。该方法包含预研磨前述基板的预研磨工序。前述预研磨工序包含在同一平板上进行的多个预研磨阶段。前述多个预研磨阶段依照顺序包含：第1预研磨阶段，其对前述基板供给第1研磨液来进行；第2预研磨阶段，其供给第2研磨液来进行；及第3预研磨阶段，其供给第3研磨液来进行。前述第1研磨液所含的水溶性高分子P1的含量COMP1、前述第2研磨液所含的水溶性高分子P2的含量COMP2、与前述第3研磨液所含的水溶性高分子P3的含量COMP3的关系满足COMP1<COMP2<COMP3，且满足以下条件中任一项：(1)前述第3研磨液所含的磨粒A3的平均一次粒径DA3小于前述第1研磨液所含的磨粒A1的平均一次粒径DA1及前述第2研磨液所含的磨粒A2的平均一次粒径DA2，及(2)前述第3研磨液不含磨粒A3。根据上述研磨方法，可有效达成在研磨后为高平坦度且低缺陷的表面。
就此处所揭示的研磨方法的优选一方式，前述第1研磨液不含水溶性高分子P1。通过使用上述第1研磨液，可理想地实施此处所揭示的研磨方法。
此处所揭示的研磨方法可用于各种基板的预研磨工序。其中，可优选使用于硅基板的预研磨工序。尤其适合作为用于硅晶圆的预研磨的研磨方法。
就此处所揭示的研磨方法的优选一方式，前述第2研磨液由前述第1研磨液与前述第3研磨液的混合物所构成。前述第2预研磨阶段通过对前述基板同时供给前述第1研磨液与前述第3研磨液来进行。如此，通过同时供给第1研磨液与第3研磨液来进行第2预研磨阶段，可更简便且有效地实施此处所揭示的研磨方法。
根据本发明，还提供一种用于此处所揭示的任一种研磨方法的研磨用组合物套组。该研磨用组合物套组包含：作为前述第1研磨液或其浓缩液的第1预研磨用组合物，及作为前述第3研磨液或其浓缩液的第3预研磨用组合物。前述第1预研磨用组合物与前述第3预研磨用组合物彼此分开保存。
一方式中，前述研磨用组合物套组进一步包含作为前述第2研磨液或其浓缩液的第2预研磨用组合物。前述第2预研磨用组合物与前述第1预研磨用组合物及前述第3预研磨用组合物彼此分开保存。
此处所揭示的研磨方法可使用这种构成的研磨用组合物套组而优选地实施。
具体实施方式
以下，说明本发明优选实施方式。此外，为本说明书中所特别言及事项以外的事项且为实施本发明所需的事项，能以本领域技术人员基于该领域的现有技术所达的设计事项来掌握。本发明可基于本说明书所揭示的内容与该领域的技术常识来实施。
此处所揭示的技术优选应用于以各种基板作为研磨对象物的研磨。研磨对象物的材质可为例如硅、铝、镍、钨、铜、钽、钛、不锈钢等金属或者半金属，或这些的合金；石英玻璃、铝硅酸盐玻璃、玻璃状碳等玻璃状物质；氧化铝、二氧化硅、蓝宝石、氮化硅、氮化钽、碳化钛等陶瓷材料；碳化硅、氮化镓、砷化镓等化合物半导体基板材料；聚酰亚胺树脂等树脂材料等。这些当中，可为由多种材质所构成的基板。
此处所揭示的研磨方法可特别优选使用于具有由硅所构成的表面的硅基板的研磨，典型上为硅晶圆的研磨。此处所称硅晶圆的典型例为硅单晶晶圆，例如将硅单结晶锭切割而得的硅单晶晶圆。此处所揭示的技术中的研磨对象面，典型上为由硅所构成的表面。
对于上述硅基板，在此处所揭示的预研磨工序前，也可实施摩擦或蚀刻等在预研磨工序的上游工序中可施用于硅基板的一般处理。
此外，在以下的说明中，不拘于是否为在任一预研磨阶段中所使用的研磨液，作为包括性地意指在预研磨工序中所使用的研磨液的用语，有使用“预研磨液”的表述。即，所称预研磨液，是指包括性地表示后述的第1研磨液、第2研磨液及第3研磨液的用语。同样地，不拘于是否为用于任一研磨工序的研磨液，作为包括性地意指在抛光工序中所使用的研磨液的用语，有使用“研磨液”的表述。即，所称研磨液，是指包括性地表示用于预研磨工序的研磨液及用于最终研磨工序的研磨液的用语。
<预研磨液>
此处所揭示的研磨方法中的预研磨工序依据以下方式进行：其在同一平板上，依照顺序实施：第1预研磨阶段，其以第1研磨液研磨研磨对象的基板；第2预研磨阶段，其以第2研磨液研磨该研磨对象物；及第3预研磨阶段，其以第3研磨液研磨该研磨对象物。即，第1预研磨阶段、第2预研磨阶段与第3预研磨阶段不是于中途使研磨对象物移动至别的研磨装置或别的平板来进行的。第1预研磨阶段、第2预研磨阶段及第3预研磨阶段对同一研磨对象物按阶段顺序地进行。其中，在各预研磨阶段中同时并行地研磨多个研磨对象物，即进行分批式研磨也无妨。
在各预研磨阶段中所使用的预研磨液，典型上可分别包含磨粒、水溶性高分子及水。具体而言，在第1预研磨阶段中所使用的第1研磨液可包含磨粒A1、水溶性高分子P1及水。在第2预研磨阶段中所使用的第2研磨液可包含磨粒A2、水溶性高分子P2及水。在第3预研磨阶段中所使用的第3研磨液可包含磨粒A3、水溶性高分子P3及水。
此处所揭示的技术依据以下方式实施：在预研磨工序中，第1研磨液所含的水溶性高分子P1的含量COMP1、第2研磨液所含的水溶性高分子P2的含量COMP2、与第3研磨液所含的水溶性高分子P3的含量COMP3的关系满足COMP1<COMP2<COMP3，且满足以下条件中任一项：
(1)第3研磨液所含的磨粒A3的平均一次粒径DA3小于第1研磨液所含的磨粒A1的平均一次粒径DA1及第2研磨液所含的磨粒A2的平均一次粒径DA2，及
(2)第3研磨液不含磨粒A3。
根据所述方式，在研磨后可有效达成高平坦度且低缺陷的表面。
就可发挥这种效果的理由，例如可如下推断。即，水溶性高分子在研磨时可发挥保护基板表面的效果。因此，通过使用包含该水溶性高分子的预研磨液，可提高研磨后的平坦度或减少表面缺陷，但有研磨速度降低的倾向。另外，大径的磨粒由于其机械研磨力比小径的磨粒更强，因此，通过使用该大径的磨粒，可有效地研削基板的表面，但有研磨后的表面平坦性变差或表面缺陷增加的倾向。就此处所揭示的技术，在预研磨工序中的研磨中途，将供给至研磨对象物的预研磨液，由第1研磨液依照顺序切换为第2研磨液、第3研磨液。就第1研磨液，由于其水溶性高分子的含量较少且包含大径的磨粒，可大幅研削基板的表面，而有助于缩短研磨时间。就第2研磨液，由于其水溶性高分子的含量多于第1研磨液且包含大径的磨粒，可适度地研削经第1研磨液的研磨而大幅削除的表面而调整其形状，而有助于改善表面平坦性。就第3研磨液，由于其水溶性高分子的含量多于第2研磨液且包含小径的磨粒或者不含磨粒，可使水溶性高分子适度地吸附于经第2研磨液的研磨而调整形状的表面来保护该表面，而有助于减少表面缺陷。从而，通过依照顺序供给满足上述关系的第1研磨液、第2研磨液及第3研磨液，认为在预研磨工序中能以更短的所需研磨时间达到表面平坦性的改善及表面缺陷的减少。另外，通过将这些预研磨液在同一平板上切换供给，可抑制作业的繁杂化或设备的复杂化，而且可有效地实施使用上述多种预研磨液的预研磨工序。以下，就预研磨液的构成更详细地加以说明。
(水溶性高分子)
各预研磨液可包含水溶性高分子。此处所揭示的预研磨液所含的水溶性高分子的种类不予限制，可由研磨液领域中广为人知的水溶性高分子中适宜选出。水溶性高分子可单独使用1种或组合2种以上使用。
上述水溶性高分子可为分子中具有选自阳离子性基团、阴离子性基团及非离子性基团的至少1种官能团者。上述水溶性高分子可为例如分子中具有羟基、羧基、酰氧基、磺酸基、伯酰胺结构、杂环结构、乙烯基结构、聚氧化烯结构等者。基于减少聚集物或改善洗净性等观点，作为上述水溶性高分子，可优选采用非离子性聚合物。
作为水溶性高分子的例，可举出纤维素衍生物、淀粉衍生物、包含氧亚烷基单元的聚合物、含有氮原子的聚合物、聚乙烯醇等。其中，优选为纤维素衍生物、含有氮原子的聚合物、聚乙烯醇，更优选为纤维素衍生物。通过使用这些水溶性高分子，可改善研磨后的表面平坦性及表面缺陷。
纤维素衍生物为含有β-葡萄糖单元作为主要重复单元的聚合物。作为纤维素衍生物的具体例，可举出羟乙基纤维素(HEC)、羟丙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素、羧甲基纤维素等。其中优选为HEC。
淀粉衍生物为含有α-葡萄糖单元作为主要重复单元的聚合物。作为淀粉衍生物的具体例，可举出α化淀粉、普鲁兰多糖、羧甲基淀粉、环糊精等。其中优选为淀粉。
作为包含氧亚烷基单元的聚合物，可例示聚环氧乙烷(PEO)，或环氧乙烷(EO)与环氧丙烷(PO)或与环氧丁烷(BO)的嵌段共聚物、EO与PO或与BO的无规共聚物等。其中，优选为EO与PO的嵌段共聚物或EO与PO的无规共聚物。EO与PO的嵌段共聚物可为含有PEO嵌段与聚环氧丙烷(PPO)嵌段的二嵌段共聚物、三嵌段共聚物等。上述三嵌段共聚物的例包含PEO-PPO-PEO型三嵌段共聚物及PPO-PEO-PPO型三嵌段共聚物。通常更优选为PEO-PPO-PEO型三嵌段共聚物。
在EO与PO的嵌段共聚物或无规共聚物中，构成该共聚物的EO与PO的摩尔比(EO/PO)，基于对水的溶解性或洗净性等观点，优选为大于1，更优选为2以上，进而更优选为3以上，例如5以上。
作为含有氮原子的聚合物，主链含有氮原子的聚合物及侧链官能团(侧基)含有氮原子的聚合物均可使用。作为主链含有氮原子的聚合物的例，可举出N-酰基亚烷基亚胺型单体的均聚物及共聚物。作为N-酰基亚烷基亚胺型单体的具体例，可举出N-乙酰基亚乙基亚胺、N-丙酰基亚乙基亚胺等。作为侧基具有氮原子的聚合物，可举出例如包含N-乙烯基型单体单元的聚合物等。优选使用例如N-乙烯基吡咯烷酮以50摩尔％以上的比例聚合而成的N-乙烯基吡咯烷酮的均聚物及共聚物的至少1种(以下也称“PVP”)。
使用聚乙烯醇(PVA)作为水溶性高分子时，该聚乙烯醇的皂化度不特别限定。一方式中，可使用皂化度为90摩尔％以上，典型上为95摩尔％以上，例如为98摩尔％以上的聚乙烯醇。
此处所揭示的技术中，水溶性高分子的分子量不特别限定。水溶性高分子的重均分子量(Mw)可取例如200×104以下，而基于分散稳定性等观点，一般宜为180×104以下，典型上宜为150×104以下。另外，基于改善研磨后的研磨对象物的表面保护性观点，一般而言Mw宜为0.5×104以上，更优选为0.8×104以上，进而更优选为1×104以上。
使用纤维素衍生物作为水溶性高分子时，Mw宜为约50×104以上，优选为80×104以上，更优选为100×104以上。另外，上述Mw为例如200×104以下，优选为180×104以下。使用含有氮原子的聚合物作为水溶性高分子时，Mw宜取约1×104以上，优选为2×104以上，更优选为3×104以上，进而更优选为4×104以上。另外，上述Mw优选为20×104以下，更优选为10×104以下，进而更优选为6×104以下。使用聚乙烯醇作为水溶性高分子，Mw宜取约0.5×104以上，优选为0.8×104以上，更优选为1×104以上。另外，上述Mw优选为5×104以下，更优选为3×104以下，进而更优选为2×104以下。
水溶性高分子的重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)的关系不特别限制。基于防止聚集物的产生等观点，例如分子量分布(Mw/Mn)优选为10.0以下，更优选为7.0以下。
此外，就水溶性高分子的Mw及Mn而言，可采用根据水系的凝胶渗透色谱法(GPC)的值(水系、聚环氧乙烷换算)。
此处所揭示的技术如上所述，以第1研磨液所含的水溶性高分子P1的含量COMP1、第2研磨液所含的水溶性高分子P2的含量COMP2、与第3研磨液所含的水溶性高分子P3的含量COMP3的关满足COMP1<COMP2<COMP3的方式来实施。
第1研磨液所含的水溶性高分子P1的含量COMP1只要小于第2研磨液所含的水溶性高分子P2的含量COMP2即可，不特别限定。COMP1典型上可为0.1重量％以下。基于研磨效率等观点，COMP1优选为0.01重量％以下，更优选为0.005重量％以下，进而更优选为0.001重量％以下，特别优选为0.0001重量％以下。COMP1可为例如不足0.00001重量％，典型上可为0.000005重量％以下。此处所揭示的技术也能以第1研磨液实质上不含水溶性高分子P1的方式来实施。
第2研磨液所含的水溶性高分子P2的含量COMP2只要大于上述COMP1且小于第3研磨液所含的水溶性高分子P3的含量COMP3即可，不特别限定。COMP2典型上可为0.00001重量％以上。基于容易获得平坦度更高的表面等观点，COMP2优选为0.00005重量％以上，更优选为0.0001重量％以上，进而更优选为0.0003重量％以上。另外，COMP2典型上可为1重量％以下。基于缩短所需研磨时间等观点，COMP2优选为0.5重量％以下，更优选为0.1重量％以下，进而更优选为0.005重量％以下，特别优选为0.003重量％以下。此处所揭示的技术能以第2研磨液所含的水溶性高分子P2的COMP2为0.0003重量％以上且0.002重量％以下的方式来适宜地实施。
此处所揭示的技术的一方式中，由水溶性高分子P2的COMP2减去水溶性高分子P1的COMP1所得的值优选为0.00005重量％以上，更优选为0.0001重量％以上，进而更优选为0.0003重量％以上。另外，由水溶性高分子P2的COMP2减去水溶性高分子P1的COMP1所得的值优选为0.5重量％以下，更优选为0.1重量％以下，进而更优选为0.005重量％以下，特别优选为0.003重量％以下。根据所述方式，可适宜地兼备研磨效率的改善与表面平坦性的改善。
第3研磨液所含的水溶性高分子P3的含量COMP3只要大于上述COMP2即可，不特别限定。COMP3典型上可为0.0001重量％以上。基于获得更高品质的表面等观点，COMP3优选为0.0005重量％以上，更优选为0.001重量％以上，进而更优选为0.003重量％以上。另外，COMP3典型上可为3重量％以下。基于缩短所需研磨时间等观点，COMP3优选为1重量％以下，更优选为0.5重量％以下，进而更优选为0.05重量％以下，特别优选为0.03重量％以下。此处所揭示的技术能以第3研磨液所含的水溶性高分子P3的COMP3为0.003重量％以上且0.02重量％以下的方式来适宜地实施。
水溶性高分子P3的COMP3相对于水溶性高分子P2的COMP2的倍率、即COMP3与COMP2的比(COMP3/COMP2)只要大于1倍即可，不特别限定。上述倍率一般宜取2倍以上，优选为3倍以上，更优选为5倍以上，进而更优选为8倍以上。另外，上述倍率一般宜为40倍以下，优选为30倍以下，更优选为25倍以下。此处所揭示的技术能以上述倍率为5倍以上且25倍以下的方式来适宜地实施。由于上述倍率不会过大或过小，而能够适宜地兼备表面平坦性的改善与表面缺陷的减少。
此处所揭示的技术的一方式中，由水溶性高分子P3的COMP3减去水溶性高分子P2的COMP2所得的值优选为0.0005重量％以上，更优选为0.001重量％以上，进而更优选为0.003重量％以上。另外，由水溶性高分子P3的COMP3减去水溶性高分子P2的COMP2所得的值优选为0.5重量％以下，更优选为0.1重量％以下，进而更优选为0.05重量％以下，特别优选为0.03重量％以下。根据所述方式，可适宜地兼备表面平坦性的改善与表面缺陷的减少。
(磨粒)
此处所揭示的技术中所使用的预研磨液所含的磨粒或材质或性质状态不特别限制，可依据使用目的或使用方式等适宜选择。磨粒可单独使用1种或组合2种以上使用。作为磨粒的例，可举出无机颗粒、有机颗粒及有机无机复合颗粒。作为无机颗粒的具体例，可举出二氧化硅颗粒、氮化硅颗粒、碳化硅颗粒等硅化合物颗粒，或金刚石颗粒等。作为有机颗粒的具体例，可举出聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)颗粒、聚丙烯腈颗粒等。其中优选为无机颗粒。
此处所揭示的技术中特别优选的磨粒，可举出二氧化硅颗粒。此处所揭示的技术，例如能以上述磨粒实质上由二氧化硅颗粒所构成的方式来适宜地实施。此处所称“实质上”，是指构成磨粒的颗粒的95重量％以上为二氧化硅颗粒的含义。构成磨粒的颗粒的优选为98重量％以上，更优选为99重量％，例如100重量％可为二氧化硅颗粒。
作为二氧化硅颗粒的具体例，可举出胶体二氧化硅、气相二氧化硅、沉降二氧化硅等。二氧化硅颗粒可单独使用1种或组合2种以上使用。由研磨对象物表面不易产生刮痕且可发挥良好的研磨性能而言，特别优选为胶体二氧化硅。作为胶体二氧化硅，可优选采用例如根据离子交换法以水玻璃(硅酸钠)为原料而制作的胶体二氧化硅，或通过烷氧基硅烷的水解缩合反应而制造的烷氧化物法胶体二氧化硅。胶体二氧化硅可单独使用1种或组合2种以上使用。
构成二氧化硅颗粒的二氧化硅的真比重优选为1.5以上，更优选为1.6以上，进而更优选为1.7以上。随着二氧化硅的真比重的增大，有研磨速率提高的倾向。基于所述观点，特别优选为真比重为2.0以上，例如2.1以上的二氧化硅颗粒。二氧化硅的真比重的上限不特别限定，典型上为2.3以下，例如为2.2以下。就二氧化硅的真比重，可采用根据使用乙醇作为置换液的液体置换法所得的测定值。
当第3研磨液包含磨粒A3时，第3研磨液所含的磨粒A3的平均一次粒径DA3小于第1研磨液所含的磨粒A1的平均一次粒径DA1及第2研磨液所含的磨粒A2的平均一次粒径DA2(即DA3<DA1且DA3<DA2)。通过依照顺序使用分别含有满足这种平均一次粒径的大小关系的磨粒的第1研磨液、第2研磨液及第3研磨液，在预研磨工序中，可有效地达成兼备表面平坦性的改善与表面缺陷的减少。
第1研磨液所含的磨粒A1的平均一次粒径DA1只要大于磨粒A3的DA3即可，不特别限定。例如，DA1宜取约20nm以上，基于研磨效率等观点，优选为30nm以上，更优选为40nm以上，特别优选为50nm以上。另外，基于达成平坦性良好的表面等观点，磨粒A1的DA1优选为100nm以下，更优选为80nm以下，进而更优选为70nm以下。一方式中，磨粒A1的DA1可为65nm以下，例如60nm以下。
虽不特别限定，当第3研磨液包含磨粒A3时，DA1与DA3的关系优选满足1<DA1/DA3<3。此处所揭示的技术能以例如DA1与DA3的关系为1.2≤DA1/DA3≤2.5，更优选为1.4≤DA1/DA3≤2，进而更优选为1.5≤DA1/DA3≤1.8的方式来适宜地实施。DA1优选比DA3大5nm以上，更优选大10nm以上，进而更优选大15nm以上。另外，由DA1减去DA3所得的值(即DA1-DA3)优选为30nm以下，更优选为25nm以下，进而更优选为22nm以下。
第2研磨液所含的磨粒A2的平均一次粒径DA2只要大于磨粒A3的DA3即可，不特别限定。例如，DA2宜取约15nm以上，而基于研磨效率等观点，优选为25nm以上，更优选为35nm以上，特别优选为45nm以上。另外，基于容易获得平坦度更高的表面等观点，磨粒A2的DA2优选为95nm以下，更优选为75nm以下，进而更优选为65nm以下。一方式中，磨粒A2的DA2可为60nm以下，例如55nm以下。磨粒A2的DA2可与磨粒A1的DA1相同或相异，优选小于DA1。
第3研磨液所含的磨粒A3的平均一次粒径DA3只要位于DA1及DA2之间且满足前述关系，则不特别限定。例如，DA3宜取约5nm以上，而基于研磨效率等观点，优选为10nm以上，更优选为20nm以上，特别优选为30nm以上。另外，基于更良好地减少表面缺陷等观点，磨粒A3的DA3优选为70nm以下，更优选为60nm以下，进而更优选为50nm以下。一方式中，磨粒A3的DA3可为45nm以下，例如40nm以下。
当第3研磨液不含磨粒A3时，磨粒A1及磨粒A2的平均一次粒径不特别限定。例如，基于研磨效率等观点，磨粒A1及磨粒A2的平均一次粒径优选为10nm以上，更优选为20nm以上，特别优选为30nm以上。另外，基于容易获得平坦度更高的表面等观点，磨粒A1及磨粒A2的平均一次粒径优选为100nm以下，更优选为80nm以下，进而更优选为70nm以下。一方式中，磨粒A1及磨粒A2的平均一次粒径可为65nm以下，例如60nm以下。
磨粒的平均一次粒径是指由根据BET法所测得的比表面积(BET值)，依平均一次粒径(nm)＝6000/(真密度(g/cm3)×BET值(m2/g))的算式所算出的粒径。例如为二氧化硅颗粒时，可根据平均一次粒径(nm)＝2727/BET值(m2/g)来算出平均一次粒径。比表面积的测定可使用例如Micromeritics公司制的表面积测定装置、商品名“Flow Sorb II 2300”来进行。
磨粒的形状(外形)可为球形或非球形。作为形成非球形的颗粒的具体例，可举出花生状，即花生壳的形状、茧形、金平糖形状、橄榄球形状等。可适宜地采用例如大部分颗粒呈花生状的磨粒。
各预研磨液中的磨粒的含量不特别限制。一方式中，上述含量优选为0.01重量％以上，更优选为0.05重量％以上，进而更优选为0.1重量％以上。磨粒的含量可为例如0.5重量％以上，典型上可为1重量％以上。通过增大磨粒的含量，可达到更高的研磨速率。另外，基于从研磨对象物的去除性等观点，上述含量一般宜为10重量％以下，优选为7重量％以下，更优选为5重量％以下，进而更优选为3重量％以下，例如2重量％以下。
此处所揭示的技术能以第1研磨液所含的磨粒A1的含量COMA1、与第2研磨液所含的磨粒A2的含量COMA2、与第3研磨液所含的磨粒A3的含量COMA3的关满足COMA3<COMA2≤COMA1的方式来适宜地实施。更优选满足COMA3<COMA2<COMA1的关系。通过依照顺序使用满足这种磨粒的含量的关系的第1研磨液、第2研磨液及第3研磨液，在预研磨工序中，可有效达成表面平坦性的改善与表面缺陷的减少。
优选一方式中，第1研磨液所含的磨粒A1的含量COMA1可为0.1重量％以上。COMA1优选为0.3重量％以上，更优选为0.5重量％以上，进而更优选为1重量％以上。另外，COMA1一般宜为10重量％以下，优选为7重量％以下，更优选为5重量％以下，进而更优选为3重量％以下，例如2重量％以下。
优选的一方式中，第2研磨液所含的磨粒A2的含量COMA2可为0.05重量％以上。COMA2优选为0.2重量％以上，更优选为0.4重量％以上，进而更优选为0.8重量％以上。另外，COMA2一般宜为8重量％以下，优选为6重量％以下，更优选为5重量％以下，进而更优选为3重量％以下，例如1.5重量％以下。
优选的一方式中，第3研磨液所含的磨粒A3的含量COMA3可为例如0.01重量％以上。COMA3可为例如0.05重量％以上，典型上可为0.1重量％以上，例如0.2重量％以上。另外，COMA3一般宜为5重量％以下，优选为3重量％以下，更优选为1重量％以下，进而更优选为0.8重量％以下。COMA3可为例如0.5重量％以下，典型上可为0.03重量％以下。一方式中，第3研磨液不含磨粒A3。此处所揭示的技术也能以第3研磨液实质上不含磨粒A3的方式来适宜地实施。
(水)
预研磨液典型上包含水。就水而言，可优选使用离子交换水(去离子水)、纯水、超纯水、蒸馏水等。为了尽量避免妨害预研磨液所含的其他成分的作用，例如所用的水的过渡金属离子的总含量优选为100ppb以下。例如通过利用离子交换树脂的杂质离子的去除、利用过滤器的杂质的去除、蒸馏等操作，可提高水的纯度。
(碱性化合物)
预研磨液优选含有碱性化合物。本说明书中所称碱性化合物，是指具有通过溶解于水中而提高水溶液的pH的功能的化合物。作为碱性化合物，可使用含氮的有机或无机碱性化合物、碱金属的氢氧化物、碱土金属的氢氧化物、各种碳酸盐或碳酸氢盐等。作为含氮的碱性化合物的例，可举出举季铵化合物、氨、胺等。胺优选为水溶性胺。这种碱性化合物可单独使用1种或组合2种以上使用。
作为碱金属的氢氧化物的具体例，可举出氢氧化钾、氢氧化钠等。作为碳酸盐或碳酸氢盐的具体例，可举出碳酸氢铵、碳酸铵、碳酸氢钾、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸钠等。作为胺的具体例，可举出甲胺、二甲胺、三甲胺、乙胺、二乙胺、三乙胺、乙二胺、单乙醇胺、N-(β-氨基乙基)乙醇胺、六亚甲基二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、无水哌嗪、六水合哌嗪、1-(2-氨基乙基)哌嗪、N-甲基哌嗪、胍、咪唑或三唑等唑(azole)类等。作为季鏻化合物的具体例，可举出氢氧化四甲基鏻、氢氧化四乙基鏻等氢氧化季鏻。
作为季铵化合物，可优选使用四烷基铵盐、氢氧化烷基三烷基铵盐等季铵盐。所述季铵盐中的阴离子成分可为例如OH-、F-、Cl-、Br-、I-、ClO4 -、BH4 -等。其中作为优选实例，可举出阴离子成分为OH-的季铵盐，即氢氧化季铵。作为氢氧化季铵的具体例，可举出氢氧化四甲基铵、氢氧化四乙基铵、氢氧化四丙基铵、氢氧化四丁基铵、氢氧化四戊基铵及氢氧化四己基铵等四烷基氢氧化铵；2-羟基乙基三甲基氢氧化铵(也称胆碱(choline))等羟烷基三烷基氢氧化铵等。这些中优选为四烷基氢氧化铵，其中优选为氢氧化四甲基铵(TMAH)。
预研磨液可组合含有如上述的季铵化合物与弱酸盐。就弱酸盐而言，可使用于使用二氧化硅颗粒的研磨，可适当选择可通过与季铵化合物的组合而发挥期望缓冲作用者。弱酸盐可单独使用1种或组合2种以上使用。作为弱酸盐的具体例，可举出碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、原硅酸钠、原硅酸钾、乙酸钠、乙酸钾、丙酸钠、丙酸钾、碳酸钙、碳酸氢钙、乙酸钙、丙酸钙、乙酸镁、丙酸镁、丙酸锌、乙酸锰、乙酸钴等。优选为阴离子成分为碳酸根离子或碳酸氢根离子的弱酸盐，特别优选为阴离子成分为碳酸根离子的弱酸盐。另外，作为阳离子成分，宜为钾、钠等碱金属离子。作为特别优选的弱酸盐，可举出碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠及碳酸氢钾。其中，优选为碳酸钾(K2CO3)。
预研磨液中的碱性化合物的浓度不特别限制。基于改善研磨速度等观点，通常优选将上述浓度取研磨液的0.00001重量％以上，更优选取0.00005重量％以上，例如0.0001重量％以上，典型上为0.0002重量％以上。另外，基于降低雾度等观点，上述浓度宜取1重量％以下，优选取0.5重量％以下，更优选取0.3重量％以下。
(螯合剂)
预研磨液中可含有螯合剂作为任意成分。螯合剂通过与预研磨液中可能含有的金属杂质形成络合离子并加以捕捉，而发挥抑制因金属杂质造成研磨对象物的污染的作用。作为螯合剂的例，可举出氨基羧酸系螯合剂及有机膦酸系螯合剂。氨基羧酸系螯合剂的例包含乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸钠、氮基三乙酸、氮基三乙酸钠、氮基三乙酸铵、羟基乙基乙二胺三乙酸、羟基乙基乙二胺三乙酸钠、二亚乙基三胺五乙酸、二亚乙基三胺五乙酸钠、三亚乙基四胺六乙酸及三亚乙基四胺六乙酸钠。有机膦酸系螯合剂的例包含2-氨基乙基膦酸、1-羟基亚乙基-1,1-二膦酸、氨基三(亚甲基膦酸)、乙二胺四(亚甲基膦酸)、二亚乙基三胺五(亚甲基膦酸)、乙烷-1,1-二膦酸、乙烷-1,1,2-三膦酸、乙烷-1-羟基-1,1-二膦酸、乙烷-1-羟基-1,1,2-三膦酸、乙烷-1,2-二羧基-1,2-二膦酸、甲烷羟基膦酸、2-膦酰基丁烷-1,2-二羧酸、1-膦酰基丁烷-2,3,4-三羧酸及α-甲基膦酰基琥珀酸。这些中更优选为有机膦酸系螯合剂。其中优选者可举出乙二胺四(亚甲基膦酸)、二亚乙基三胺五(亚甲基膦酸)及二亚乙基三胺五乙酸。作为特别优选的螯合剂，可举出乙二胺四(亚甲基膦酸)及二亚乙基三胺五(亚甲基膦酸)。螯合剂可单独使用1种或组合2种以上使用。
(其他成分)
就预研磨液而言，在不显著妨害本发明的效果的范围内，根据需要进一步含有水溶性高分子、表面活性剂、有机酸、有机酸盐、无机酸、无机酸盐、防腐剂、防霉剂等可使用于研磨液的周知的添加剂。
预研磨液其以实质上不含氧化剂为优选。这是因为，预研磨液中若含氧化剂，由于该预研磨液供给至研磨对象物，该研磨对象物的表面经氧化生成氧化膜，由此有可能导致研磨速率降低。研磨对象物为例如硅基板。作为此处所称氧化剂的具体例，可举出过氧化氢(H2O2)、过硫酸钠、过硫酸铵、二氯异氰脲酸钠等。此外，所称预研磨液实质上不含氧化剂，是指至少刻意地不使其含有氧化剂。
(pH)
预研磨液的pH典型上为8.0以上，优选为8.5以上，更优选为9.0以上，进而更优选为9.5以上，例如10.0以上。若提高预研磨液的pH，有改善研磨速率或隆起消除性的倾向。另一方面，基于防止磨粒的溶解，并抑制该磨粒所产生的机械研磨作用的降低的观点，预研磨液的pH宜为12.0以下，优选为11.8以下，更优选为11.5以下，进而更优选为11.0以下。就后述的最终研磨液，也可适宜地采用同样的pH。
此外，此处所揭示的技术中，液态组合物的pH可通过使用pH计进行3点校正后，将玻璃电极置入测定对象组合物中，测定经过2分钟以上而达稳定后的值来掌握。液态组合物可为研磨液、其浓缩液、后述的冲洗液等。标准缓冲液为例如邻苯二甲酸盐pH缓冲液：pH4.01(25℃)、中性磷酸盐pH缓冲液：pH6.86(25℃)、碳酸盐pH缓冲液：pH10.01(25℃)。
<预研磨工序>
此处所揭示的预研磨工序如上所述，以依照顺序实施以下阶段的方式来进行：第1预研磨阶段，其以第1研磨液研磨研磨对象物；第2预研磨阶段，其以第2研磨液研磨该研磨对象物；及第3预研磨阶段，其以第3研磨液研磨该研磨对象物。研磨对象物也可采用一般作为工件者。在各研磨液的供给开始及供给结束时，可缓缓地或阶梯式地改变供给量，也可一次改变供给量。
优选的一方式中，在预研磨工序中，准备第1研磨液、第2研磨液与第3研磨液，对研磨对象的基板供给第1研磨液而起始第1预研磨阶段。从开始第1预研磨阶段经过既定时间后，将供给的研磨液由第1研磨液变更为第2研磨液而起始第2预研磨阶段。从开始第2预研磨阶段经过既定时间后，将供给的研磨液由第2研磨液变更为第3研磨液而起始第3预研磨阶段。由此，可在同一平板上适宜地实施多个预研磨阶段。
其他优选的一方式中，第2研磨液由第1研磨液与第3研磨液的混合物所构成。第2预研磨阶段通过对研磨对象的基板同时供给第1研磨液与第3研磨液来进行。一方式中，使第1研磨液的供给时刻与第3研磨液的供给时刻部分地重叠，在所述重叠部分实施第2预研磨阶段。典型上，在预研磨工序中，准备第1研磨液与第3研磨液，对研磨对象的基板供给第1研磨液而起始第1预研磨阶段。从开始第1预研磨阶段经过既定时间后，一面持续供给第1研磨液，一面供给第3研磨液而起始第2预研磨阶段。从开始第2预研磨阶段经过既定时间后，一面持续供给第3研磨液，一面停止第1研磨液的供给而起始第3预研磨阶段。如此，通过同时供给第1研磨液与第3研磨液来进行第2预研磨阶段，可更简便且有效地实施此处所揭示的研磨方法。
第2预研磨阶段中的第1研磨液的供给速率与第3研磨液的供给速率的比(第1研磨液/第3研磨液)不特别限定。基于研磨效率等观点，上述供给速率比一般宜为2以上，优选为3以上，更优选为5以上，进而更优选为8以上。基于获得更平坦的表面等观点，上述供给速率比一般宜为50以下，优选为40以下，更优选为30以下，进而更优选为25以下。
其他一方式中，第2研磨液由第1研磨液与第4研磨液的混合物所构成。第4研磨液可包含例示作为可使用于预研磨液的磨粒及水溶性高分子者的1种或2种以上。第2预研磨阶段通过对研磨对象的基板同时供给第1研磨液与第4研磨液来进行。典型上，在预研磨工序中，准备第1研磨液、第3研磨液与第4研磨液，对研磨对象的基板供给第1研磨液而起始第1预研磨阶段。从开始第1预研磨阶段经过既定时间后，一面持续供给第1研磨液，一面供给第4研磨液而起始第2预研磨阶段。从开始第2预研磨阶段经过既定时间后，将供给的研磨液由第1研磨液及第4研磨液变更为第3研磨液而起始第3预研磨阶段。此处所揭示的技术也能以如此同时供给第1研磨液与第4研磨液来进行第2预研磨阶段的方式来实施。
第1预研磨阶段中的研磨时间T1不特别限定，与第3预研磨阶段中的研磨时间T3的关系优选满足T3<T1。例如，第1预研磨阶段的研磨时间T1相对于第3预研磨阶段的研磨时间T3的倍率，即T1与T3的比T1/T3一般宜取2倍以上。上述倍率T1/T3，基于缩短所需研磨时间等观点，优选为3倍以上，更优选为4倍以上，进而更优选为5倍以上。另外，上述倍率T1/T3一般宜为15倍以下，优选为10倍以下，更优选为8倍以下。通过以这种研磨时间的比率来实施第1预研磨阶段与第3预研磨阶段，可适宜地兼备所需研磨时间的缩短与表面缺陷的减少。就第1预研磨阶段的研磨时间T1，可设定为例如10分钟～30分钟，典型上为15分钟～25分钟。
第2预研磨阶段中的研磨时间T2不特别限定，与第1预研磨阶段中的研磨时间T1的关系优选满足T2<T1。例如，第1预研磨阶段的研磨时间T1相对于第2预研磨阶段的研磨时间T2的倍率，即T1与T2的比T1/T2一般宜取2倍以上。上述倍率T1/T2，基于缩短所需研磨时间等观点，优选为3倍以上，更优选为4倍以上，进而更优选为5倍以上。另外，上述倍率T1/T2一般宜为15倍以下，优选为10倍以下，更优选为8倍以下。通过以这种研磨时间的比率来实施第1预研磨阶段与第2预研磨阶段，可适宜地兼备所需研磨时间的缩短与表面平坦性的改善。就第2预研磨阶段的研磨时间T2，可设定为例如0.3分钟～8分钟，典型上为0.5分钟～3分钟。
第3预研磨阶段中的研磨时间T3不特别限定。第3预研磨阶段的研磨时间T3可短于或长于第2预研磨阶段的研磨时间T2，优选为长于T2。例如，第3预研磨阶段的研磨时间T3相对于第2预研磨阶段的研磨时间T2的倍率，即T3与T2的比T3/T2一般宜取0.5倍～3倍，优选为0.8倍～2.5倍，更优选为0.9倍～2倍，进而更优选为1倍～2倍，例如1.1倍～1.5倍。通过以这种研磨时间的比率来实施第2预研磨阶段与第3预研磨阶段，可适宜地兼备表面平坦性的改善与表面缺陷的减少。就第3预研磨阶段的研磨时间T3，可设定为例如0.5分钟～10分钟，典型上为1分钟～5分钟。
此处所揭示的预研磨工序，在以第1研磨液研磨研磨对象物的第1预研磨阶段前，也可包含在与该第1预研磨阶段相同的平板上对研磨对象物供给研磨液Ei而进行的预研磨阶段Ei。所述预研磨工序能以在上述研磨对象物的研磨中途，将该供给至研磨对象物的研磨液由研磨液Ei切换为第1研磨液的方式来适宜地实施。另外，此处所揭示的预研磨工序，在以第3研磨液研磨研磨对象物的第3预研磨阶段后，也可包含在与该第3预研磨阶段相同的平板上对研磨对象物供给研磨液Fi而进行的预研磨阶段Fi。所述预研磨工序能以在上述研磨对象物的研磨中途，将该供给至研磨对象物的研磨液由第3研磨液切换成研磨液Fi的方式来适宜地实施。预研磨阶段Ei及预研磨阶段Fi也可分别包含二项以上的研磨阶段。
此处所揭示的技术中，在同一平板上进行的多个预研磨阶段，即至少包含第1预研磨阶段、第2预研磨阶段及第3预研磨阶段的多个预研磨阶段的数目可为3阶段或4阶段以上。基于避免预研磨工序变得过于繁复的观点，一般而言上述预研磨阶段的数目宜设为6阶段以下。包含4阶段以上的预研磨阶段的预研磨工序能以上述第1阶段、上述第2阶段及上述第3阶段为最初的3个阶段或最后的3个阶段的方式来适宜地实施。
上述预研磨工序除了在同一平板上进行的多个预研磨阶段以外，也可进一步包含在别的平板上进行的1项或2项以上的预研磨阶段。别的平板可为例如具有同一研磨装置的别的平板，或具有别的研磨装置的平板。
<最终研磨液>
经预研磨工序的研磨对象物典型上进一步供于最终研磨工序。从而，此说明书所揭示的事项包含一种基板的研磨方法、一种研磨物的制造方法，及一种可优选地使用于上述研磨方法或制造方法的研磨用组合物套组，其中该基板的研磨方法包含：此处所揭示的任一种研磨方法中的预研磨工序，及于该预研磨工序后所进行的最终研磨工序；该研磨物的制造方法的特征为应用该研磨方法。
最终研磨工序通常使用有别于预研磨工序的研磨装置，对研磨对象物供给最终研磨液来进行。最终研磨工序也可包含在同一平板上或不同的平板上进行的多个最终研磨阶段。
最终研磨工序中所使用的最终研磨液典型上包含磨粒及水。就水而言，可使用与可用于预研磨液的水相同者。
(磨粒)
作为最终研磨液用的磨粒，可与预研磨液同样地适宜地使用二氧化硅颗粒。作为二氧化硅颗粒，特别优选为胶体二氧化硅，可优选采用例如根据离子交换法以水玻璃(硅酸钠)为原料而制作的胶体二氧化硅。胶体二氧化硅可单独使用1种或组合2种以上使用。就二氧化硅颗粒的优选的真比重、磨粒的外形及平均纵横比，由于与预研磨液的磨粒相同，故省略重复的记载。
最终研磨液所含的磨粒的平均一次粒径不特别限定。基于研磨效率等观点，上述平均一次粒径优选为5nm以上，更优选为10nm以上。基于获得更高的研磨效果，例如降低雾度、去除缺陷等效果的观点，平均一次粒径优选为15nm以上，更优选为20nm以上，例如超过20nm。另外，基于容易获得平滑性更高的表面的观点，磨粒的平均一次粒径优选为100nm以下，更优选为50nm以下，进而更优选为40nm以下。基于容易获得更高品质的表面等观点，也可使用平均一次粒径为35nm以下，典型上为不足35nm，优选为不足32nm，例如不足30nm的磨粒。
最终研磨液中的磨粒的含量不特别限制。一方式中，上述含量可取优选为0.01重量％以上，更优选为0.03重量％以上，进而更优选为0.05重量％以上，例如0.08重量％以上。随着磨粒含量的增大，可达到更高的研磨效果。另外，基于从研磨对象物的去除性等观点，最终研磨液的磨粒含量一般宜为7重量％以下，优选为5重量％以下，更优选为3重量％以下，进而更优选为2重量％以下，例如1重量％以下。
(水溶性高分子)
最终研磨液优选含有水溶性高分子。作为水溶性高分子，可使用例示作为可使用于预研磨液的水溶性高分子的1种或2种以上。
(碱性化合物)
最终研磨液优选含有碱性化合物。作为碱性化合物，可使用例示作为可使用于预研磨液的碱性化合物者的1种或2种以上。
(表面活性剂)
优选一方式中，最终研磨液可含有表面活性剂。表面活性剂可有助于改善研磨液或其浓缩液的分散稳定性。作为表面活性剂，可优选采用阴离子性或非离子性者。基于低起泡性或pH调整的容易性的观点，更优选为非离子性表面活性剂。可举出例如聚乙二醇、聚丙二醇、聚四亚甲基二醇等氧亚烷基聚合物；聚氧亚乙基烷基醚、聚氧亚乙基烷基苯基醚、聚氧亚乙基烷基胺、聚氧亚乙基脂肪酸酯、聚氧亚乙基甘油醚脂肪酸酯、聚氧亚乙基山梨糖醇酐脂肪酸酯等聚氧化烯加成物；多种氧亚烷基的共聚物等非离子性表面活性剂。作为多种氧亚烷基的共聚物，可举出例如二嵌段型共聚物、三嵌段型共聚物、无规型共聚物、交替共聚物。表面活性剂可单独使用1种或组合2种以上使用。
表面活性剂的Mw典型上不足1×104，而基于研磨液的过滤性或研磨对象物的洗净性等观点，优选为9500以下。另外，表面活性剂的Mw典型上为200以上，基于降低雾度的效果等观点，优选为250以上，更优选为300以上，例如为500以上。就表面活性剂的Mw，可采用根据GPC所求得的值(水系、聚乙二醇换算)或由化学式所算出的值。此外，此处所揭示的技术能以使用实质上不含如上述的表面活性剂的最终研磨液的方式来实施。
(其他成分)
最终研磨液在不显著妨害本发明的效果的范围内，也根据需要进一步含有螯合剂、有机酸、有机酸盐、无机酸、无机酸盐、防腐剂、防霉剂等可使用于研磨液的周知的添加剂。作为螯合剂，可使用与可用于预研磨液的螯合剂相同者。此处所揭示的技术能以使用实质上不含螯合剂的最终研磨液的方式来实施。
此外，最终研磨液与预研磨液同样地以实质上不含氧化剂为优选。
<研磨>
预研磨工序及最终研磨工序中的研磨能以例如包含以下操作的方式来进行。
即，准备在各研磨工序或各研磨阶段中使用的研磨液。其次，将该研磨液(例如工作浆料)供给至研磨对象物，根据常用方法进行研磨。例如，将研磨对象物装设于研磨装置上，通过固定于该研磨装置的平板(研磨压盘)的研磨垫对上述研磨对象物的表面(研磨对象面)供给研磨液。典型上，一边连续地供给上述研磨液，一边将研磨垫按压于研磨对象物的表面而使两者相对地移动(例如旋转移动)。
各研磨液也可为在供给至研磨对象物前经浓缩的方式。所称经浓缩的方式，是指研磨液的浓缩液方式，也能以研磨液的原液方式来应用。基于制造、流通、保存等时的便利性或降低成本等观点，如此经浓缩的方式的研磨液是有利的。浓缩倍率不特别限定，例如，以体积换算可取2倍～100倍左右，一般宜为5倍～50倍左右，例如10倍～40倍左右。
这种浓缩液能以在期望的时间点经稀释而调制成研磨液，并将该研磨液供给至研磨对象物的方式使用。上述稀释可例如通过对上述浓缩液添加水并加以混合来进行。
上述浓缩液中的磨粒的含量可设为例如50重量％以下。基于上述浓缩液的操作处理性，例如磨粒的分散稳定性或过滤性等观点，一般而言上述浓缩液中的磨粒的含量优选为45重量％以下，更优选为40重量％以下。另外，基于制造、流通、保存等时的便利性或降低成本等观点，磨粒的含量可设为例如0.5重量％以上，优选为1重量％以上，更优选为3重量％以上，例如4重量％以上。优选的一方式中，磨粒的含量可设为5重量％以上，也可设为10重量％以上、例如15重量％以上，或20重量％以上，或30重量％以上。
此处所揭示的技术中所使用的研磨液或其浓缩液可为单剂型或以二剂型为首的多剂型。可构成为例如：通过将研磨液的构成成分中至少包含磨粒的部分A与包含其余成分的部分B混合，并根据需要在适合的时间点进行稀释来调制研磨液。
研磨液或其浓缩液的调制方法不特别限定。例如，宜使用翼式搅拌机、超声波分散机、均质混合机等周知的混合装置，而将研磨液或其浓缩液所含的各成分混合。将这些成分混合的方式不特别限定，例如可一次混合全部成分，也可按照适宜设定的顺序来混合。
各研磨工序或各研磨阶段中，研磨液能以一度使用于研磨后即舍弃的方式(所谓的“自由流动”)使用，也可循环重复使用。作为循环使用研磨液的方法的一例，可举出将由研磨装置排出的用毕的研磨液回收于储槽内，并将回收的研磨液再度供给至研磨装置的方法。
各平板所使用的研磨垫不特别限定，可使用例如发泡聚氨酯型、无纺布型、绒面型等的研磨垫。各研磨垫可包含磨粒，也可不包含磨粒。
作为研磨装置，可使用同时研磨研磨对象物的双面的双面研磨装置，也可使用仅研磨研磨对象物的单面的单面研磨装置。虽不特别限定，例如在预研磨工序可优选采用双面研磨装置，例如分批式双面研磨装置。另外，在最终研磨工序可优选采用单面研磨装置。各研磨装置所具备的平板的个数可为1个或2个以上。各研磨装置可为构成为一次研磨一片研磨对象物的单片式研磨装置，也可为可在同一平板上同时研磨多片研磨对象物的分批式研磨装置。
虽不特别限定，在同一平板上所进行的多个预研磨阶段中，研磨液对上述平板的供给速率基于研磨效率等观点，一般宜采0.3L/分钟以上，优选为0.5L/分钟以上，更优选为1L/分钟以上，例如为2L/分钟以上。另外，研磨液对上述平板的供给速率基于经济性或减轻环境负担等观点，一般宜采15L/分钟以下，更优选采10L/分钟以下，例如7L/分钟以下。
一方式中，就研磨对象面的每单位总面积约0.71m2的研磨液的供给速率，可优选应用上述供给速率。上述研磨对象面的每单位总面积约0.71m2的研磨液的供给速率，可依据实际待研磨的研磨对象面的总面积，以每单位该总面积的供给速率大致维持相同程度的方式来适宜增减。
经预研磨工序的研磨对象物在开始最终研磨工序前，典型上进行洗净。此洗净可使用适当的洗净液来进行。所用洗净液不特别限定，可使用例如半导体等领域中常见的SC-1洗净液、SC-2洗净液等。作为SC-1洗净液，可举出例如氢氧化铵(NH4OH)、过氧化氢(H2O2)与水(H2O)的混合液。作为SC-2洗净液，可举出例如氯化氢(HCl)、H2O2与H2O的混合液。洗净液的温度可设为例如室温，典型上为约15℃～25℃以上，至约90℃左右的范围。基于改善洗净效果的观点，可优选使用50℃～85℃左右的洗净液。此外，经最终研磨工序的研磨对象物也可同样地进行洗净。上述洗净典型上在用于预研磨工序的研磨装置的外部，即从上述研磨装置卸下研磨对象物后进行。
根据此处所揭示的研磨方法，经过如上述的预研磨工序及其后的最终研磨工序，即完成研磨对象物的研磨。从而，作为此处所揭示的技术的另一方面，提供一种研磨物的制造方法，其特征为应用此处所揭示的任一种研磨方法来研磨上述研磨对象物。
<研磨用组合物套组>
据此说明书，提供一种可优选地使用于此处所揭示的研磨方法的研磨用组合物套组。该研磨用组合物套组至少包含彼此分开保存的第1预研磨用组合物与第3预研磨用组合物。第1预研磨用组合物可为上述第1研磨液或其浓缩液。第3预研磨用组合物可为上述第3研磨液或其浓缩液。
另外，一方式中，进一步包含作为上述第2研磨液或其浓缩液的第2预研磨用组合物。第2预研磨用组合物与第1预研磨用组合物及第3预研磨用组合物彼此分开保存。
此处所揭示的研磨方法可使用所述研磨用组合物套组来适宜地实施。从而，上述研磨用组合物套组可优选地利用于此处所揭示的研磨方法，或包含实施该研磨方法的研磨物制造方法等。构成研磨用组合物套组的各研磨用组合物分别可为单剂型或以二剂型为首的多剂型。多剂型研磨用组合物可构成为例如：分成各研磨用组合物的构成成分中至少包含磨粒的部分A与包含其余成分的部分B地保存，将上述部分A与上述部分B混合并根据需要在适合的时间点进行稀释来调制研磨用组合物或研磨液。
实施例
以下说明多个与本发明相关的实施例，但并不意图将本发明限定于所述实施例所示者。此外，以下说明中，“％”除非特别说明，否则为重量基准。
1.研磨液的调制
(组合物A)
通过将胶体二氧化硅、氢氧化四甲基铵(TMAH)、碳酸钾及离子交换水混合，调制成含量包含1.2重量％的胶体二氧化硅、0.086重量％的TMAH、0.037重量％的K2CO3的组合物A。
(组合物B)
通过将胶体二氧化硅、氨、羟乙基纤维素(HEC：Mw1200000)及离子交换水混合，调制成含量包含0.5重量％的胶体二氧化硅、0.01重量％的氨、0.012重量％的HEC的组合物B。
(组合物C)
通过将胶体二氧化硅、TMAH、碳酸钾、PVP(Mw45000)及离子交换水混合，调制成含量包含1.2重量％的胶体二氧化硅、0.086重量％的TMAH、0.037重量％的碳酸钾、0.0012重量％的PVP的组合物C。
(组合物D)
通过将PVP(Mw45000)及离子交换水混合，调制成含量包含0.0121重量％的PVP的组合物D。
(组合物E)
通过将聚乙烯醇(PVA：Mw13000)及离子交换水混合，调制成含量包含0.00403重量％的PVA的组合物E。
(组合物F)
通过将氨、HEC及离子交换水混合，调制成含量包含0.00037重量％的氨、0.012重量％的HEC的组合物F。
(组合物G)
通过将胶体二氧化硅、氨、羟乙基纤维素(HEC：Mw1200000)及离子交换水混合，调制成含量包含0.5重量％的胶体二氧化硅、0.01重量％的氨、0.006重量％的HEC的组合物G。
(组合物H)
通过将胶体二氧化硅、TMAH、碳酸钾、PVP(Mw45000)及离子交换水混合，调制成含量包含1.2重量％的胶体二氧化硅、0.086重量％的TMAH、0.037重量％的碳酸钾、0.012重量％的PVP的组合物H。
此外，组合物A～H的pH均调节成10以上且11以下。将各组合物中所使用的磨粒的平均一次粒径及含量、碱性化合物的含量、水溶性高分子的含量示于表1。磨粒的平均一次粒径通过Micromeritics公司制表面积测定装置、商品名“Flow Sorb II 2300”来求得。
表1
表1
2.硅晶圆的研磨
<实施例1～8>
使用各组合物A～H单独或组合混合而成的研磨液来实施由表2所示的预研磨阶段所构成的预研磨工序。作为研磨对象物(试片)，使用经摩擦及蚀刻的直径300mm的市售硅单晶晶圆(厚度：785μm；传导型：P型；晶体取向：<100>；电阻率：1Ω·cm以上且不足100Ω·cm)。
预研磨工序具体而言如以下方式进行。即，对以下所示双面研磨装置装设5片试片(研磨对象面的总面积：约0.71m2)，并供给第1研磨液而起始第1预研磨阶段。从开始第1预研磨阶段起经过18分钟后，将供给的研磨液变更为第2研磨液而起始第2预研磨阶段。从开始第2预研磨阶段起经过2.3分钟后，将供给的研磨液变更为第3研磨液而起始第3预研磨阶段。从开始第3预研磨阶段起经过3分钟后，停止第3研磨液的供给及双面研磨装置的动作。
[预研磨条件]
研磨装置：SpeedFam公司制双面研磨装置，型号“DSM20B-5P-4D”
研磨载荷：150g/cm2
上平板相对转速：20rpm
下平板相对转速：-20rpm
研磨垫：Nitta Haas公司制，商品名“MH S-15A”
加工载体：两面涂有DLC的载体，平均厚度776微米
研磨环境的保持温度：23℃
(洗净)
将预研磨后的试片由研磨装置卸下，使用NH4OH(29％)：H2O2(31％)：去离子水(DIW)＝1：3：30(体积比)的洗净液加以洗净(SC-1洗净)。更具体而言，准备2个安装有频率950kHz的超声波振荡器的洗净槽，将上述洗净液收容于这些第1及第2洗净槽各者并保持于60℃，在分别使上述超声波振荡器动作的状态下将预研磨后的试片浸渍于第1洗净槽6分钟，其后经过采用超纯水与超声波的冲洗槽，再浸渍于第2洗净槽6分钟。
<比较例1～8>
本例中，使用各组合物A～H单独或组合混合而成的研磨液来实施表2所示的由2阶段的预研磨阶段所构成的预研磨工序。即，供给第1研磨液而起始第1预研磨阶段。从开始第1预研磨阶段经过既定时间后，将供给的研磨液变更为第2研磨液而起始第2预研磨阶段。从开始第2预研磨阶段经过既定时间后，停止第2研磨液的供给及双面研磨装置的动作。就其他方面其以与实施例1～8同样的方式来实施硅晶圆的预研磨工序。
3.评定
<所需研磨时间的算出>
使用黑田精工株式会社制的平坦度测定装置“NANOMETRO 300TT”测定依上述条件进行研磨前及后的试片的平均厚度，并算出因研磨而减少的厚度(研磨切削量)。
在研磨切削量不为10μm的情况下，由上述的研磨条件变更研磨时间，找出研磨切削量为10μm的研磨时间，以所需研磨时间[分钟]加以记录。此处算出第1预研磨阶段的研磨时间、第2预研磨阶段的研磨时间与第3预研磨阶段的研磨时间的合计作为所需研磨时间。
<缺陷个数>
针对依各例所得的硅晶圆(经预研磨工序及其后的洗净的试片)，使用KLA-Tencor公司制的“SURFSCAN SP2 XP”检查上述晶圆的整面，计数0.2微米以上的缺陷数。对所得缺陷数，按以下4等级加以评定。将结果示于表2的“缺陷个数”栏。
4：10个以下
3：超过10个且为20个以下
2：超过20个且为30个以下
1：超过30个
<平坦度(GBIR)>
使用黑田精工株式会社制的平坦度测定装置“NANOMETRO 300TT”，依据SEMI标准来测定GBIR(边缘以外的区域2mm)。对所得测定值按以下3等级加以评定。
3：200nm以下
2：超过200nm且为300nm以下
1：超过300nm
将上述所需研磨时间、缺陷个数及平坦度的评定结果示于表2。表2中一并示出各预研磨阶段中所使用的组合物、流量速率、研磨时间及第2预研磨阶段中的水溶性高分子(聚合物)的含量的值。
表2
表2
如表1及表2所示，实施例1～4、7、8中，第1研磨液所含的水溶性高分子的含量COMP1与第2研磨液所含的水溶性高分子P2的含量COMP2与第3研磨液所含的水溶性高分子P3的含量COMP3的关系满足COMP1<COMP2<COMP3、且第3研磨液不含磨粒。另外，实施例5、6满足COMP1<COMP2<COMP3、且第3研磨液所含的磨粒A3的平均一次粒径DA3小于第1研磨液所含的磨粒A1的平均一次粒径DA1及第2研磨液所含的磨粒A2的平均一次粒径DA2。根据实施由所述3阶段的预研磨阶段所构成的预研磨工序的实施例1～8，可有效获得所需研磨时间短、平坦度高且缺陷少的高品质的表面。相对于此，实施由2阶段的预研磨阶段所构成的预研磨工序的比较例1～4均确认平坦度改善、表面缺陷减少、所需研磨时间缩短的彼此失衡。另外，比较例5、6中，第1研磨液所含的水溶性高分子的含量COMP1与第2研磨液所含的水溶性高分子P2的含量COMP2与第3研磨液所含的水溶性高分子P3的含量COMP3的关系未满足COMP1<COMP2<COMP3。比较例7中，第3研磨液所含的磨粒A3的平均一次粒径DA3大于第1研磨液所含的磨粒A1的平均一次粒径DA1及第2研磨液所含的磨粒A2的平均一次粒径DA2。比较例8中，就水溶性高分子的含量及磨粒的平均一次粒径的任一项均未满足上述优选条件。这些比较例5～8均确认平坦度改善、表面缺陷减少、所需研磨时间缩短的彼此失衡。
以上已详细说明本发明的具体例，但这些仅为例示，而非限定申请专利范围。权利要求书所记载的技术包含以上所例示的具体例经各种变形、变更者。

Claims (5)

1.一种研磨方法，其为研磨基板的方法，
其包含预研磨所述基板的预研磨工序，
所述预研磨工序包含在同一平板上进行的多个预研磨阶段，
所述多个预研磨阶段依照顺序包含：第1预研磨阶段，其对所述基板供给第1研磨液来进行；第2预研磨阶段，其供给第2研磨液来进行；及第3预研磨阶段，其供给第3研磨液来进行；
所述第2研磨液由所述第1研磨液与所述第3研磨液的混合物所构成，
所述第2预研磨阶段通过对所述基板同时供给所述第1研磨液与所述第3研磨液来进行，
所述第1研磨液所含的水溶性高分子P1的含量COMP1、所述第2研磨液所含的水溶性高分子P2的含量COMP2、与所述第3研磨液所含的水溶性高分子P3的含量COMP3的关系满足COMP1<COMP2<COMP3，且满足以下条件中任一项：
(1)所述第3研磨液所含的磨粒A3的平均一次粒径DA3小于所述第1研磨液所含的磨粒A1的平均一次粒径DA1及所述第2研磨液所含的磨粒A2的平均一次粒径DA2，及
(2)所述第3研磨液不含磨粒A3。
2.根据权利要求1所述的研磨方法，其中，所述第1研磨液不含水溶性高分子P1。
3.根据权利要求1或2所述的研磨方法，其中，对硅基板进行所述预研磨工序。
4.一种研磨用组合物套组，其为用于权利要求1至3中任一项所述的研磨方法的研磨用组合物套组，其包含：
作为所述第1研磨液或其浓缩液的第1预研磨用组合物，及
作为所述第3研磨液或其浓缩液的第3预研磨用组合物；
所述第1预研磨用组合物与所述第3预研磨用组合物彼此分开保存。
5.根据权利要求4所述的研磨用组合物套组，其包含作为所述第2研磨液或其浓缩液的第2预研磨用组合物，
所述第2预研磨用组合物与所述第1预研磨用组合物及所述第3预研磨用组合物彼此分开保存。
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