JP2020164658A

JP2020164658A - 研磨用組成物

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Publication number: JP2020164658A
Application number: JP2019066859A
Authority: JP
Inventors: 敏男篠田; Toshio Shinoda; 大輝伊藤; Daiki Ito
Original assignee: Fujimi Inc
Current assignee: Fujimi Inc
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2019-03-29
Publication date: 2020-10-08
Anticipated expiration: 2039-03-29
Also published as: JP7285113B2; TW202102640A; JP2023090708A; CN111748283A; JP7480384B2; CN111748283B; CN115141550A; US20200308450A1; CN115141550B

Abstract

【課題】２種以上の研磨対象物を同様の速度で、かつ、高速に研磨できる、新規な、研磨用組成物を提供することを課題とする。【解決手段】研磨対象物を研磨するために用いられる、研磨用組成物であって、砥粒と、有機化合物と、液体キャリアとを含み、前記砥粒の単位表面積あたりのシラノール基数が、０個／ｎｍ２を超えて２．５個／ｎｍ２以下であり、前記有機化合物が、ホスホン酸基またはその塩の基を有する、研磨用組成物。【選択図】なし

Description

本発明は、研磨用組成物に関する。

近年、半導体基板表面の多層配線化に伴い、デバイスを製造する際に、物理的に半導体基板を研磨して平坦化する、いわゆる、化学的機械的研磨（ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ；ＣＭＰ）技術が利用されている。ＣＭＰは、シリカやアルミナ、セリア等の砥粒、防食剤、界面活性剤などを含む研磨用組成物（スラリー）を用いて、半導体基板等の研磨対象物（被研磨物）の表面を平坦化する方法であり、具体的には、シャロートレンチ分離（ＳＴＩ）、層間絶縁膜（ＩＬＤ膜）の平坦化、タングステンプラグ形成、銅と低誘電率膜とからなる多層配線の形成などの工程で用いられている。

近年では、２種以上の研磨対象物において、ある研磨対象物の研磨速度は向上させ、ある研磨対象物の研磨速度は抑制させる、いわゆる研磨選択比を制御したいとの要求がある。

例えば、特許文献１では、窒化ケイ素と、酸化ケイ素とを有する研磨対象物において、窒化ケイ素に対し、酸化ケイ素を選択的に研磨しようとする技術が知られている。

特表２０１６−５２４００４号公報

本発明者らは、研磨選択比の制御について鋭意検討している過程で、２種以上の研磨対象物を同様の速度で、かつ、高速に研磨したい課題があることを見出した。そこで、本発明が解決しようとする課題は、２種以上の研磨対象物を同様の速度で、かつ、高速に研磨できる、新規な、研磨用組成物を提供することを課題とする。

上記課題を解決すべく、本発明者は鋭意研究を積み重ねた。その結果、研磨対象物を研磨するために用いられる、研磨用組成物であって、砥粒と、有機化合物と、液体キャリアとを含み、前記砥粒の単位表面積あたりのシラノール基数が、０個／ｎｍ^２を超えて２．５個／ｎｍ^２以下であり、前記有機化合物が、ホスホン酸基またはその塩の基を有する、研磨用組成物により上記課題が解決されうることを見出した。

本発明は、２種以上の研磨対象物を同様の速度で、かつ、高速に研磨できる、新規な、研磨用組成物を提供することができる。

以下、本発明を説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態のみには限定されない。また、特記しない限り、操作および物性等の測定は室温（２０〜２５℃）／相対湿度４０〜５０％ＲＨの条件で測定する。

本発明は、研磨対象物を研磨するために用いられる、研磨用組成物であって、砥粒と、有機化合物と、液体キャリアとを含み、前記砥粒の単位表面積あたりのシラノール基数が、０個／ｎｍ^２を超えて２．５個／ｎｍ^２以下であり、前記有機化合物が、ホスホン酸基またはその塩の基を有する、研磨用組成物である。かかる構成によって、２種以上の研磨対象物を同様の速度で、かつ、高速に研磨できる。なお、２種以上の研磨対象物とは、２種であっても、３種であっても、それ以上であってもよい。２種以上の研磨対象物としては、下記のように、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）およびポリシリコンからなる群から選択される少なくとも２種以上であることがよく、３種以上の研磨対象物としては、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）およびポリシリコンを含むとよい。

［研磨対象物］
本発明の一実施形態によれば、研磨対象物は、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）および窒化ケイ素（ＳｉＮ）の少なくとも一方を含む。本発明の一実施形態によれば、研磨対象物は、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）および窒化ケイ素（ＳｉＮ）を含む。かような研磨対象物に対して、本発明の実施形態の研磨用組成物を適用することによって、同様の速度で、かつ、高速に研磨できる。本発明の一実施形態において、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）としては、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）由来の酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）が好適である。本発明の一実施形態によれば、前記研磨対象物が、ポリシリコンをさらに含む。本発明の実施形態の研磨用組成物によれば、ポリシリコンをさらに含む研磨対象物に対して、同様の速度で、かつ、高速に研磨できる。なお、本発明の一実施形態によれば、研磨用組成物の用途は制限されないが、半導体基板に用いられることが好ましい。

［砥粒］
本発明の一実施形態において、研磨用組成物は、砥粒を含み、前記砥粒の表面がカチオン修飾されている。かかる実施形態によって、２種以上の研磨対象物を同様の速度で、かつ、より高速に研磨できる。

本発明の一実施形態において、当該修飾は、化学結合によるものである。かかる実施形態であることによって、２種以上の研磨対象物を同様の速度で、かつ、より高速に研磨できる。

本発明の一実施形態において、砥粒の具体例としては、例えば、シリカ等の金属酸化物からなる粒子が挙げられる。該砥粒は、単独でもまたは２種以上混合して用いてもよい。また、該砥粒は、市販品を用いてもよいし合成品を用いてもよい。これら砥粒の中でも、シリカが好ましく、ヒュームドシリカ、コロイダルシリカがより好ましく、特に好ましいのはコロイダルシリカである。コロイダルシリカの製造方法としては、ケイ酸ソーダ法、ゾルゲル法が挙げられ、いずれの製造方法で製造されたコロイダルシリカであっても、本発明の砥粒として好適に用いられる。しかしながら、高純度で製造できるゾルゲル法により製造されたコロイダルシリカが好ましい。

本発明の一実施形態において、前記砥粒の表面がカチオン修飾されている。本発明の一実施形態において、表面がカチオン修飾されているコロイダルシリカとして、アミノ基または第４級アンモニウム基が表面に固定化されたコロイダルシリカが好ましく挙げられる。このようなカチオン性基を有するコロイダルシリカの製造方法としては、特開２００５−１６２５３３号公報に記載されているような、アミノエチルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノエチルトリエトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、アミノプロピルジメチルエトキシシラン、アミノプロピルメチルジエトキシシラン、アミノブチルトリエトキシシラン等のアミノ基を有するシランカップリング剤またはＮ−トリメトキシシリルプロピル−Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルアンモニウム等の第４アンモニウム基を有するシランカップリング剤を砥粒の表面に固定化する方法が挙げられる。これにより、アミノ基または第４級アンモニウム基が表面に固定化されたコロイダルシリカを得ることができる。本発明の一実施形態において、前記砥粒は、アミノ基を有するシランカップリング剤または第４アンモニウム基を有するシランカップリング剤を砥粒の表面に固定化させてなる。

本発明の一実施形態において、前記砥粒の単位表面積あたりのシラノール基数（シラノール基数）が、０個／ｎｍ^２を超えて２．５個／ｎｍ^２以下である。シラノール基数が、２．５個／ｎｍ^２超であると、本発明の所期の効果を奏することができない。本発明の一実施形態において、シラノール基数が、２．４個／ｎｍ^２以下、２．４個／ｎｍ^２未満、２．３個／ｎｍ^２以下、２．２個／ｎｍ^２以下、２．１個／ｎｍ^２以下、２．０個／ｎｍ^２以下、１．９個／ｎｍ^２以下、あるいは、１．８個／ｎｍ^２以下である。かかる実施形態であることによって、２種以上の研磨対象物を同様の速度で、かつ、より高速に研磨できる。

本発明の一実施形態において、シラノール基数が、０．２個／ｎｍ^２以上、０．４個／ｎｍ^２以上、０．６個／ｎｍ^２以上、０．８個／ｎｍ^２以上、１．０個／ｎｍ^２以上、１．２個／ｎｍ^２以上、１．４個／ｎｍ^２以上、１．５個／ｎｍ^２以上、１．６個／ｎｍ^２以上、あるいは、１．７個／ｎｍ^２以上である。シラノール基が存在しないと、本発明の所期の効果を奏することができない。また、シラノール基数がかような下限で存在することによって、砥粒の分散性を向上させ、２種以上の研磨対象物を同様の速度で、かつ、より高速に研磨できる。

本発明の一実施形態において、前記砥粒の単位表面積あたりのシラノール基数を２．５個／ｎｍ^２以下にするためには、砥粒の製造方法の選択等により制御することができ、例えば、焼成等の熱処理を行うことが好適である。本発明の一実施形態において、焼成処理とは、例えば、砥粒（例えば、シリカ）を、１２０〜２００℃の環境下に、３０分以上保持する。このような、熱処理を施すことによって、砥粒表面のシラノール基数を、２．５個／ｎｍ^２以下等の所望の数値にせしめることができる。このような特殊な処理を施さない限り、砥粒表面のシラノール基数が２．５個／ｎｍ^２以下にはならない。

本発明の一実施形態において、前記砥粒の平均一次粒子径が１０ｎｍ以上であることが好ましく、１５ｎｍ以上であることがより好ましく、２０ｎｍ以上であることがさらに好ましく、２５ｎｍ以上であることがよりさらに好ましく、３０ｎｍ以上であることがよりさらに好ましく、３５ｎｍ以上であることがよりさらに好ましく、４０ｎｍ以上であってもよく、４５ｎｍ以上であってもよく、５０ｎｍ以上であってもよい。本発明の一実施形態の研磨用組成物において、前記砥粒の平均一次粒子径が６０ｎｍ以下であることが好ましく、５５ｎｍ以下であることがより好ましく、５３ｎｍ以下であることがさらに好ましく、５０ｎｍ以下であってもよく、４０ｎｍ以下であってもよい。前記砥粒の平均一次粒子径を大きく調整することで酸化ケイ素を含む研磨対象物を向上させることができる傾向があり、前記砥粒の平均一次粒子径を小さく調整することで窒化ケイ素を含む研磨対象物の研磨速度を向上させることができる傾向にある。よって、２種以上の研磨対象物を同様の速度で研磨する観点では、前記砥粒の平均一次粒子径は、２５〜５３ｎｍであることが好ましい。本発明における平均一次粒子径は、実施例に記載の方法によって測定される値を採用してもよい。

前記砥粒の平均二次粒子径が、４０ｎｍ以上であることが好ましく、４５ｎｍ以上であることがより好ましく、５０ｎｍ以上であることがさらに好ましく、５５ｎｍ以上であることがよりさらに好ましく、６０ｎｍ以上であることがよりさらに好ましく、６５ｎｍ以上であることがよりさらに好ましく、７０ｎｍ以上であることがよりさらに好ましく、７５ｎｍ以上であってもよく、８０ｎｍ以上であってもよく、９０ｎｍ以上であってもよく、９５ｎｍ以上であってもよく、１００ｎｍ以上であってもよい。本発明の一実施形態において、前記砥粒の平均二次粒子径が、１４０ｎｍ以下であることが好ましく、１２０ｎｍ以下であることがより好ましく、１１５ｎｍ以下であってもよく、１１０ｎｍ以下であってもよく、１０５ｎｍ以下であってもよく、１００ｎｍ以下であってもよく、９０ｎｍ以下であってもよく、８０ｎｍ以下であってもよく、７５ｎｍ以下であってもよい（実施例：７０ｎｍ、１１８ｎｍ）。前記砥粒の平均二次粒子径を大きく調整することで酸化ケイ素を含む研磨対象物を向上させることができる傾向があり、前記砥粒の平均二次粒子径を小さく調整することで窒化ケイ素の研磨速度を含む研磨対象物を向上させることができる傾向にある。よって、２種以上の研磨対象物を同様の速度で高速で研磨する観点では、前記砥粒の平均二次粒子径は、５５〜１２０ｎｍであることが好ましい。本発明における平均二次粒子径は、実施例に記載の方法によって測定される値を採用してもよい。

本発明の一実施形態において、研磨用組成物中の砥粒の平均会合度（平均二次粒子径／平均一次粒子径）の下限は、１．３以上であることが好ましく、１．４以上であることがより好ましく、１．５以上であることがさらに好ましく、１．６以上であることがよりさらに好ましく、１．７以上であることがよりさらに好ましく、１．８以上であることがよりさらに好ましく、１．９以上であることがよりさらに好ましく、２．０以上であることがよりさらに好ましく、２．０超であってもよく、２．１以上であってもよく、２．２以上であってもよい。２種以上の研磨対象物を同様の速度で、かつ、より高速に研磨できる。本発明の一実施形態において、研磨用組成物中の砥粒の平均会合度の上限は、４．０以下であることが好ましく、３．５以下であることがより好ましく、３．０以下であることがさらに好ましく、２．５以下であることがよりさらに好ましく、２．４以下であることがよりさらに好ましく、２．３未満であってもよく、２．２以下であってもよく、２．１以下であってもよい。２種以上の研磨対象物を同様の速度で、かつ、より高速に研磨できる。

本発明の一実施形態において、前記研磨用組成物中で、前記砥粒の含有量が、０．０１質量％以上であることが好ましく、０．０５質量％以上であることがより好ましく、０．１質量％以上であることがさらに好ましく、０．２質量％以上であることがよりさらに好ましく、０．３質量％以上であることがよりさらに好ましく、０．４質量％以上であることがよりさらに好ましく、０．５質量％以上であることがよりさらに好ましく、０．５質量％超であってもよく、０．６質量％以上であってもよく、０．７質量％以上であってもよく、０．９質量％以上であってもよく、１．１質量％以上であってもよく、１．３質量％以上であってもよい。かかる下限であることによって研磨速度を向上できる効果がある。本発明の一実施形態において、前記研磨用組成物中で、前記砥粒の含有量が、１０質量％以下であることが好ましく、８質量％以下であることがより好ましく、６質量％以下であることがさらに好ましく、４質量％以下であることがよりさらに好ましく、２質量％以下であることがよりさらに好ましく、１．５質量％以下であることがよりさらに好ましく、１．５質量％未満であってもよく、１．２質量％未満であってもよく、１．０質量％以下であってもよく、０．８質量％以下であってもよく、０．６質量％以下であってもよい。かかる上限であることによって２種以上の研磨対象物を同様の速度で、かつ、より高速に研磨できる。

特に酸化ケイ素および窒化ケイ素を含む研磨対象物を研磨する場合、酸化ケイ素の研磨速度は、窒化ケイ素の研磨速度よりも、研磨組成物中の砥粒の含有量（砥粒濃度）に依存する傾向がある。そのため、本発明の一実施形態においては、前記研磨用組成物中で、前記砥粒の含有量を、０．１〜２質量％に調整することが好ましく、０．２〜１．９質量％に調整することがより好ましく、０．３〜１．８質量％に調整することがより好ましく、０．４〜１．７質量％に調整することがさらに好ましい。かような範囲に調整しておくことで、いずれかの研磨対象物の研磨速度が極端に上がりすぎたり、いずれかの研磨対象物の研磨速度が極端に下がりすぎたりせず、これらの研磨対象物の研磨速度を同様に向上することができる。なお、本明細書に開示されている全ての下限値上限値の値は、全ての組合せが開示されている。

［有機化合物］
本発明の一実施形態において、研磨用組成物は、有機化合物を含み、当該有機化合物は、ホスホン酸基またはその塩の基を有する。研磨用組成物中にホスホン酸基またはその塩の基を有する有機化合物が存在しないと本発明の所期の効果を奏することはできない。なお、本明細書において、ホスホン酸基またはその塩の基を有する有機化合物とは、１つ以上のホスホン酸基またはその塩の基を有する、有機化合物である。前記有機化合物が、ホスホン酸基またはその塩の基で置換されたアルキル基を有する場合も、当該有機化合物には、ホスホン酸基またはその塩の基が含まれているので、本発明の有機化合物の範疇である。

本発明の一実施形態において、当該有機化合物は、１分子中に、例えば、１以上、２以上、３以上、４以上、５以上、６以上、７以上、あるいは、８以上の炭素原子を有する。本発明の一実施形態において、当該有機化合物は、１分子中に、３０以下、２０以下、１５以下、１３以下、１２以下、あるいは、１１以下の炭素原子を有する。

本発明の一実施形態において、有機化合物が、窒素原子を有する。有機化合物が、ホスホン酸基またはその塩の基の他に、窒素原子を有することによって、本発明の所期の効果を効率的に奏することができる。本発明の一実施形態において、有機化合物が、非置換の炭素数１〜５のアルキル基（好ましくは非置換の炭素数１〜４のアルキル基、より好ましくは非置換の炭素数１〜３のアルキル基）を有する。有機化合物が、ホスホン酸基またはその塩の基の他に、非置換の炭素数１〜５のアルキル基を有することによって本発明の所期の効果を効率的に奏することができる。本発明の一実施形態において、有機化合物が、水酸基を有する。有機化合物が、ホスホン酸基またはその塩の基の他に、水酸基を有することによって本発明の所期の効果を効率的に奏することができる。本発明の一実施形態において、有機化合物が、１分子中に、１〜５個の窒素原子を有する。本発明の一実施形態において、有機化合物が、１分子中に、１〜４個の窒素原子を有する。本発明の一実施形態において、有機化合物が、１分子中に、１〜３個の窒素原子を有する。本発明の一実施形態において、有機化合物が、１分子中に、１〜７個、２〜６個、あるいは、２〜５個のホスホン酸基またはその塩の基（ホスホン酸基またはその塩の基で置換されたアルキル基）を有する。本発明の一実施形態において、有機化合物が、１分子中に、非置換の炭素数１〜５のアルキル基および（ホスホン酸基またはその塩の基以外の）水酸基の少なくとも一方を有する。

本発明の一実施形態において、前記有機化合物が、Ｎ（Ｒ^１）（Ｒ^２）（Ｒ^３）で表される化合物またはその塩、Ｃ（Ｒ^１）（Ｒ^２）（Ｒ^３）（Ｒ^４）で表される化合物またはその塩、あるいは、下記式（１）で表される化合物またはその塩である。

Ｙ^１およびＹ^２は、それぞれ独立して、炭素数１以上５以下の直鎖または分岐鎖のアルキレン基を表し、ｎは、０以上４以下の整数であり、Ｒ^１〜Ｒ^５は、それぞれ独立して、水素原子、水酸基、ホスホン酸基またはその塩の基、または、置換されているかもしくは非置換の炭素数１以上５以下の直鎖または分岐鎖のアルキル基を表し、この際、Ｒ^１〜Ｒ^５のうち、１個以上は、ホスホン酸基またはその塩の基、あるいは、ホスホン酸基またはその塩の基で置換されたアルキル基である。ここで、Ｎ（Ｒ^１）（Ｒ^２）（Ｒ^３）には、Ｒ^４およびＲ^５が存在しないので、「Ｒ^１〜Ｒ^５のうち、１個以上は、ホスホン酸基またはその塩の基、あるいは、ホスホン酸基またはその塩の基で置換されたアルキル基である」は、「Ｒ^１〜Ｒ^３のうち、１個以上は、ホスホン酸基またはその塩の基、あるいは、ホスホン酸基またはその塩の基で置換されたアルキル基である」と読み替えられるのは言うまでもない。同様に、Ｃ（Ｒ^１）（Ｒ^２）（Ｒ^３）（Ｒ^４）には、Ｒ^５が存在しないので、「Ｒ^１〜Ｒ^５のうち、１個以上は、ホスホン酸基またはその塩の基、あるいは、ホスホン酸基またはその塩の基で置換されたアルキル基である」は、「Ｒ^１〜Ｒ^４のうち、１個以上は、ホスホン酸基またはその塩の基、あるいは、ホスホン酸基またはその塩の基で置換されたアルキル基である」と読み替えられるのは言うまでもない。

本発明の一実施形態において、Ｙ^１およびＹ^２としての、炭素数１以上５以下の直鎖または分岐鎖のアルキレン基としては、特に制限はなく、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、プロピレン基等の直鎖または分岐鎖のアルキレン基がある。これらのうち、炭素数１以上４以下の直鎖または分岐鎖のアルキレン基が好ましく、炭素数１以上３以下の直鎖または分岐鎖のアルキレン基がより好ましい。さらに、炭素数１または２のアルキレン基、すなわち、メチレン基、エチレン基がより好ましく、エチレン基が特に好ましい。かような実施形態によって、２種以上の研磨対象物を同様の速度で、かつ、より高速に研磨できる。

上記式（１）中のｎは、（−Ｙ^１−Ｎ（Ｒ^５）−）の数を表し、０以上４以下の整数である。ｎは、０以上２以下の整数であると好ましく、０または１であると特に好ましい。かかる実施形態によって、２種以上の研磨対象物を同様の速度で、かつ、より高速に研磨できる。なお、ｎが２以上の場合、ｎ個の（−Ｙ^１−Ｎ（Ｒ^５）−）は、同じであっても異なっていてもよい。

上記のＲ^１〜Ｒ^５としての、置換されているかもしくは非置換の炭素数１以上５以下の直鎖または分岐鎖のアルキル基としては、特に制限はなく、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基等のアルキル基がある。これらのうち、置換されているかもしくは非置換の炭素数１以上４以下の直鎖または分岐鎖のアルキル基が好ましく、置換されているかもしくは非置換の炭素数１以上３以下の直鎖または分岐鎖のアルキル基がより好ましい。さらに、メチル基、エチル基がより好ましく、メチル基が特に好ましい。かかる実施形態によって、２種以上の研磨対象物を同様の速度で、かつ、より高速に研磨できる。

ここで、アルキル基について「置換されているかもしくは非置換の」とは、アルキル基の一以上の水素原子が他の置換基で置換されていても、置換されていなくてもよいことを意味する。ここで、置換しうる置換基としては、特に限定されない。例えば、フッ素原子（Ｆ）；塩素原子（Ｃｌ）；臭素原子（Ｂｒ）；ヨウ素原子（Ｉ）；ホスホン酸基（−ＰＯ_３Ｈ_２）；リン酸基（−ＯＰＯ_３Ｈ_２）；チオール基（−ＳＨ）；シアノ基（−ＣＮ）；ニトロ基（−ＮＯ_２）；ヒドロキシ基（−ＯＨ）；炭素数１以上１０以下の直鎖または分岐鎖のアルコキシ基（例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、２−エチルヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等）；炭素数６以上３０以下のアリール基（例えば、フェニル基、ビフェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基）；炭素数３以上２０以下のシクロアルキル基（例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基）などの置換基が挙げられる。

本発明の一実施形態において、上記のＮ（Ｒ^１）（Ｒ^２）（Ｒ^３）中、Ｒ^１〜Ｒ^３のうち、１個以上は、ホスホン酸基またはその塩の基、あるいは、ホスホン酸基またはその塩の基で置換されたアルキル基である。

本発明の一実施形態において、上記のＣ（Ｒ^１）（Ｒ^２）（Ｒ^３）（Ｒ^４）中、Ｒ^１〜Ｒ^４のうち、１個以上は、ホスホン酸基またはその塩の基、あるいは、ホスホン酸基またはその塩の基で置換されたアルキル基である。

本発明の一実施形態において、上記式（１）中、Ｒ^１〜Ｒ^５のうち、１個以上は、ホスホン酸基またはその塩の基、あるいは、ホスホン酸基またはその塩の基で置換されたアルキル基である。

ここで、「ホスホン酸基で置換されたアルキル基」とは、一以上のホスホン酸基で置換された炭素数１以上５以下の直鎖または分岐鎖のアルキル基であって、例えば、（モノ）ホスホノメチル基、（モノ）ホスホノエチル基、（モノ）ホスホノ−ｎ−プロピル基、（モノ）ホスホノイソプロピル基、（モノ）ホスホノ−ｎ−ブチル基、（モノ）ホスホノイソブチル基、（モノ）ホスホノ−ｓ−ブチル基、（モノ）ホスホノ−ｔ−ブチル基、ジホスホノメチル基、ジホスホノエチル基、ジホスホノ−ｎ−プロピル基、ジホスホノイソプロピル基、ジホスホノ−ｎ−ブチル基、ジホスホノイソブチル基、ジホスホノ−ｓ−ブチル基、ジホスホノ−ｔ−ブチル基等が挙げられる。これらのうち、１個のホスホン酸基で置換された炭素数１以上４以下の直鎖または分岐鎖のアルキル基が好ましく、１個のホスホン酸基で置換された炭素数１以上３以下の直鎖または分岐鎖のアルキル基がより好ましい。かかる実施形態によって、２種以上の研磨対象物を同様の速度で、かつ、より高速に研磨できる。さらに、（モノ）ホスホノメチル基、（モノ）ホスホノエチル基がより好ましく、（モノ）ホスホノメチル基が特に好ましい。かかる実施形態によって、２種以上の研磨対象物を同様の速度で、かつ、より高速に研磨できる。

本発明の一実施形態において、前記有機化合物が、２つ以上のホスホン酸基またはその塩の基、あるいは、２つ以上の、ホスホン酸基またはその塩の基で置換されたアルキル基を有する。このように、前記有機化合物が、２つ以上のホスホン酸基に由来する構造を有することによって、本発明の所期の効果を効率的に奏する。

本発明の一実施形態において、上記のＮ（Ｒ^１）（Ｒ^２）（Ｒ^３）中、２個以上が、ホスホン酸基またはその塩の基、あるいは、ホスホン酸基またはその塩の基で置換されたアルキル基であることが好ましく、３個全てが、ホスホン酸基またはその塩の基、あるいは、ホスホン酸基またはその塩の基で置換されたアルキル基であることがより好ましい。かかる実施形態によって、２種以上の研磨対象物を同様の速度で、かつ、より高速に研磨できる。

本発明の一実施形態において、上記のＣ（Ｒ^１）（Ｒ^２）（Ｒ^３）（Ｒ^４）中、２個以上が、ホスホン酸基またはその塩の基、あるいは、ホスホン酸基またはその塩の基で置換されたアルキル基であることが好ましい。かかる実施形態によって、２種以上の研磨対象物を同様の速度で、かつ、より高速に研磨できる。本発明の一実施形態において、上記のＣ（Ｒ^１）（Ｒ^２）（Ｒ^３）（Ｒ^４）中、３個以下が、ホスホン酸基またはその塩の基、あるいは、ホスホン酸基またはその塩の基で置換されたアルキル基であることが好ましい。かかる実施形態によって、２種以上の研磨対象物を同様の速度で、かつ、より高速に研磨できる。本発明の一実施形態において、上記のＣ（Ｒ^１）（Ｒ^２）（Ｒ^３）（Ｒ^４）中、１個以上が、水酸基を有することが好ましい。本発明の一実施形態において、上記のＣ（Ｒ^１）（Ｒ^２）（Ｒ^３）（Ｒ^４）中、２個以下が、水酸基を有することが好ましい。かかる実施形態によって、２種以上の研磨対象物を同様の速度で、かつ、より高速に研磨できる。本発明の一実施形態において、上記のＣ（Ｒ^１）（Ｒ^２）（Ｒ^３）（Ｒ^４）中、１個以上が、置換されているかもしくは非置換の炭素数１以上５以下の直鎖または分岐鎖のアルキル基であることが好ましい。かかる実施形態によって、２種以上の研磨対象物を同様の速度で、かつ、より高速に研磨できる。本発明の一実施形態において、上記のＣ（Ｒ^１）（Ｒ^２）（Ｒ^３）（Ｒ^４）中、２個以下が、置換されているかもしくは非置換の炭素数１以上５以下の直鎖または分岐鎖のアルキル基であることが好ましい。かかる実施形態によって、２種以上の研磨対象物を同様の速度で、かつ、より高速に研磨できる。

本発明の一実施形態において、上記式（１）中、Ｒ^１〜Ｒ^５のうち、４個以上が、ホスホン酸基またはその塩の基、あるいは、ホスホン酸基またはその塩の基で置換されたアルキル基であるとより好ましい。かかる実施形態によって、２種以上の研磨対象物を同様の速度で、かつ、より高速に研磨できる。さらに、Ｒ^１〜Ｒ^４の全てが、ホスホン酸基またはその塩の基、あるいは、ホスホン酸基またはその塩の基で置換されたアルキル基であると好ましく、Ｒ^１〜Ｒ^４およびｎ個のＲ^５の全てが、ホスホン酸基またはその塩の基、あるいは、ホスホン酸基またはその塩の基で置換されたアルキル基であると特に好ましい。かかる実施形態によって、２種以上の研磨対象物を同様の速度で、かつ、より高速に研磨できる。

本発明の一実施形態において、塩としては、例えば、ナトリウム塩、カリウム塩などのアルカリ金属塩、カルシウム塩、マグネシウム塩などの第２族元素の塩、アミン塩、アンモニウム塩等が挙げられる。

本発明の一実施形態において、前記研磨用組成物中で、前記有機化合物の含有量が、０．００１質量％以上であることが好ましく、０．０１質量％以上であることがより好ましく、０．１質量％以上であることがさらに好ましい。かかる実施形態によって、２種以上の研磨対象物を同様の速度で、かつ、より高速に研磨できる。

本発明の一実施形態において、前記研磨用組成物中で、前記有機化合物の含有量が、５質量％以下であることが好ましく、２質量％以下であることがより好ましく、１質量％以下であることがさらに好ましい。かかる実施形態によって、２種以上の研磨対象物を同様の速度で、かつ、より高速に研磨できる。

なお、研磨用組成物中における有機化合物の含有量は、研磨用組成物が、後述するような、所望のｐＨの下限、上限または範囲になるように適宜調整して設定すればよい。

［水溶性高分子］
本発明の一実施形態において、研磨用組成物は、水溶性高分子をさらに含む。かかる実施形態によって、３種以上の研磨対象物（例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）およびポリシリコン）を、同程度の速度で、高速で研磨をすることができる。

本発明の一実施形態において、水溶性高分子は、複数の水酸基を有する。かような水溶性高分子としては、ビニルアルコールに由来する構造単位を有する高分子、セルロース誘導体、デンプン誘導体等が挙げられる。中でも、ビニルアルコールに由来する構造単位を有する高分子を含むと好ましい。かかる実施形態によって、３種以上の研磨対象物（例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）およびポリシリコン）を、同程度の速度で、高速で研磨をすることができる。

本発明の一実施形態において、「ビニルアルコールに由来する構造単位を有する高分子」とは、一分子中にビニルアルコール単位（−ＣＨ_２−ＣＨ（ＯＨ）−により表される構造部分；以下「ＶＡ単位」ともいう。）を有する高分子をいう。本発明の一実施形態において、ビニルアルコールに由来する構造単位を有する高分子は、ＶＡ単位に加え、非ビニルアルコール単位（ビニルアルコール以外のモノマーに由来する構造単位、以下「非ＶＡ単位」ともいう。）を含む共重合体であってもよい。非ＶＡ単位の例としては、特に制限されず、エチレンに由来する構造単位等が挙げられる。ビニルアルコールに由来する構造単位を含むポリマーは、非ＶＡ単位を含む場合、一種類の非ＶＡ単位のみを含んでもよく、二種類以上の非ＶＡ単位を含んでもよい。

本発明の一実施形態において、ＶＡ単位と非ＶＡ単位との含有比率（モル比）は特に制限されず、例えば、ＶＡ単位：非ＶＡ単位（モル比）は、１：９９〜９９：１であると好ましく、９５：５〜６０：４０であるとより好ましく、９７：３〜８０：３０であるとさらに好ましく、９８：２〜８５：１５であるとよりさらに好ましい。

本発明の一実施形態において、ビニルアルコールに由来する構造単位を含むポリマーとしては、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ビニルアルコール・エチレン共重合体等が挙げられる。

本発明の一実施形態において、ポリビニルアルコールのけん化度が、好ましくは６０％以上、より好ましくは７０％、さらに好ましくは８０％以上、よりさらに好ましくは９０％以上である。かかる実施形態によって、３種以上の研磨対象物を同様の速度で、かつ、より高速に研磨できる。本発明の一実施形態において、ポリビニルアルコールのけん化度が、好ましくは９９％以下である。かかる実施形態によって、３種以上の研磨対象物を同様の速度で、かつ、より高速に研磨できる。

本発明の一実施形態において、前記水溶性高分子は、スルホン酸と、カルボン酸との共重合体（「スルホン酸／カルボン酸共重合体」とも称する）である。スルホン酸と、カルボン酸との共重合体は、スルホン酸基を有する単量体由来の構成単位と、カルボン酸基を有する単量体由来の構成単位とを含有する。

本発明の一実施形態において、スルホン酸基を有する単量体の例としては、例えば特開２０１５−１６８７７０号公報の段落「００１９」〜「００３６」に記載のポリアルキレングリコール系単量体（Ａ）や、同公報の段落「００４１」〜「００５４」に記載のスルホン酸基含有単量体（Ｃ）等が挙げられる。

本発明の一実施形態において、カルボン酸基を有する単量体の例としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、α−ヒドロキシアクリル酸、α−ヒドロキシメチルアクリル酸、およびこれらの金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩等の塩が挙げられる。

本発明の一実施形態において、スルホン酸／カルボン酸共重合体中のスルホン酸基を有する単量体由来の構成単位とカルボン酸基を有する単量体由来の構成単位とのモル比は、スルホン酸基を有する単量体由来の構成単位：カルボン酸基を有する単量体由来の構成単位＝１０：９０〜９０：１０が好ましく、３０：７０〜９０：１０がより好ましく、６５０：５０〜９０：１０がさらに好ましい。

本発明の一実施形態において、水溶性高分子の重量平均分子量は、研磨対象物が疎水性膜である場合にその親水化の観点から、好ましい順に、１０００以上、３０００以上、６０００以上、８０００以上である。本発明の一実施形態において、水溶性高分子の重量平均分子量は、スラリー分散性の観点から、好ましい順に、１５００００以下、１０００００以下、８００００以下、４００００以下、２００００以下、１５０００以下である。かかる実施形態によって、３種以上の研磨対象物を同様の速度で、かつ、より高速に研磨できる。本発明の一実施形態において、前記水溶性高分子の重量平均分子量が、３０００〜８００００である。かかる実施形態によって、３種以上の研磨対象物を同様の速度で、かつ、より高速に研磨できる。なお、本明細書中、重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィ（ＧＰＣ）によって分子量が既知のポリスチレンを基準物質として測定する。

本発明の一実施形態において、水溶性高分子の含有量は、研磨用組成物の総質量に対して、好ましい順に、０．００１質量％以上、０．０１質量％以上、０．０５質量％以上、０．１質量％以上、０．２質量％以上、０．３質量％以上、０．４質量％以上である。かかる実施形態によって、研磨対象物が疎水性膜である場合、その親水化による研磨速度向上の技術的効果がある。本発明の一実施形態において、スラリー分散性および研磨速度向上の観点から水溶性高分子の含有量は、研磨用組成物の総質量に対して、好ましい順に、１０質量％以下、５質量％以下、３質量％以下、１質量％以下、０．９質量％以下、０．８質量％以下、０．７質量％以下、０．６質量％以下。かかる実施形態によって、３種以上の研磨対象物を同様の速度で、かつ、より高速に研磨できる。

本発明の一実施形態において、水溶性高分子は、単独重合体であっても、共重合体であってもよい。共重合体である場合、その形態は、ブロック共重合体、ランダム共重合体、グラフト共重合体、交互共重合体のいずれであってもよい。

本発明の一実施形態において、前記水溶性高分子が、ポリビニルアルコールおよびアクリル酸とスルホン酸の共重合体の少なくとも一方である。かかる実施形態によって、３種以上の研磨対象物を同様の速度で、かつ、より高速に研磨できる。

［液体キャリア］
本発明の一実施形態によれば、液体キャリアとしては、有機溶媒、水（特に純水）が考えられるが、研磨対象物の汚染や他の成分の作用を阻害するという観点から、不純物をできる限り含有しない水が好ましい。具体的には、イオン交換樹脂にて不純物イオンを除去した後フィルタを通して異物を除去した純水や超純水、または蒸留水が好ましい。

［研磨用組成物のｐＨ］
本発明の一実施形態によれば、研磨用組成物のｐＨは、７．０未満の酸性であっても、７．０の中性であっても、７．０超の塩基性であってもよいが、好ましくは、７．０未満である。かかる実施形態であることによって、２種以上の研磨対象物を同様の速度で、かつ、より高速に研磨できる。本発明の一実施形態によれば、研磨用組成物のｐＨは、６．０未満である。本発明の一実施形態によれば、研磨用組成物のｐＨは、５．０未満である。本発明の一実施形態によれば、研磨用組成物のｐＨは、４．０未満である。本発明の一実施形態によれば、研磨用組成物のｐＨは、３．９以下である。本発明の一実施形態によれば、研磨用組成物のｐＨは、３．８以下である。本発明の一実施形態によれば、研磨用組成物のｐＨは、３．７以下である。本発明の一実施形態によれば、研磨用組成物のｐＨは、３．６以下である。本発明の一実施形態によれば、研磨用組成物のｐＨは、３．５以下である。本発明の一実施形態によれば、研磨用組成物のｐＨは、３．４以下である。本発明の一実施形態によれば、研磨用組成物のｐＨは、３．３以下である。本発明の一実施形態によれば、研磨用組成物のｐＨは、３．２以下である。本発明の一実施形態によれば、研磨用組成物のｐＨは、３．１以下である。本発明の一実施形態によれば、研磨用組成物のｐＨは、３．０以下である。本発明の一実施形態によれば、研磨用組成物のｐＨは、３．０未満である。かような実施形態であることによって、２種以上の研磨対象物を同様の速度で、かつ、より高速に研磨できる。本発明の一実施形態によれば、研磨用組成物のｐＨは、１．０以上である。本発明の一実施形態によれば、研磨用組成物のｐＨは、１．２以上である。本発明の一実施形態によれば、研磨用組成物のｐＨは、１．３超である。本発明の一実施形態によれば、研磨用組成物のｐＨは、１．４以上である。本発明の一実施形態によれば、研磨用組成物のｐＨは、１．６以上である。本発明の一実施形態によれば、研磨用組成物のｐＨは、１．８以上である。本発明の一実施形態によれば、研磨用組成物のｐＨは、２．０以上である。本発明の一実施形態によれば、研磨用組成物のｐＨは、２．０超である。本発明の一実施形態によれば、研磨用組成物のｐＨは、２．１以上である。本発明の一実施形態によれば、研磨用組成物のｐＨは、２．２以上である。本発明の一実施形態によれば、研磨用組成物のｐＨは、２．２超である。本発明の一実施形態によれば、研磨用組成物のｐＨは、２．３以上である。本発明の一実施形態によれば、研磨用組成物のｐＨは、２．４以上である。本発明の一実施形態によれば、研磨用組成物のｐＨは、２．５以上である。本発明の一実施形態によれば、研磨用組成物のｐＨは、２．６以上である。本発明の一実施形態によれば、研磨用組成物のｐＨは、２．８以上である。かような実施形態であることによって、２種以上の研磨対象物を同様の速度で、かつ、より高速に研磨できる。

本発明の一実施形態によれば、研磨用組成物のｐＨが、２〜６である。かかる実施形態であることによって、２種以上の研磨対象物を同様の速度で、かつ、より高速に研磨できる。本発明の一実施形態によれば、研磨用組成物のｐＨは、２．０超４．０未満である。かかる実施形態であることによって、２種以上の研磨対象物を同様の速度で、かつ、より高速に研磨できる。また、研磨用組成物のｐＨは、２．０未満であると、本発明の所期の効果を効率的に奏することができない場合がある。本発明の一実施形態によれば、研磨用組成物のｐＨは、２．０超３．９以下、２．１〜３．７、２．２〜３．５、２．３〜３．３、あるいは、２．４〜３．１である。かかる実施形態であることによって、２種以上の研磨対象物を同様の速度で、かつ、より高速に研磨できる。

本発明の一実施形態によれば、研磨用組成物は、ｐＨ調整剤を含む。本発明の一実施形態によれば、ｐＨ調整剤は酸およびアルカリのいずれであってもよく、また、無機化合物および有機化合物のいずれであってもよい。酸の具体例としては、例えば、硝酸、ホウ酸、炭酸、次亜リン酸、亜リン酸およびリン酸等の無機酸；ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、２−メチル酪酸、ｎ−ヘキサン酸、３，３−ジメチル酪酸、２−エチル酪酸、４−メチルペンタン酸、ｎ−ヘプタン酸、２−メチルヘキサン酸、ｎ−オクタン酸、２−エチルヘキサン酸、安息香酸、グリコール酸、サリチル酸、グリセリン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、マレイン酸、フタル酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸および乳酸などのカルボン酸等の有機酸、フィチン酸、ヒドロキシエチリデンジホスホン酸等の有機リン系の酸等の有機酸等が挙げられる。ただし、本発明は、ホスホン酸基またはその塩の基を有する有機化合物を研磨用組成物中に含有させることを特徴の一つとする。よって、本発明の一実施形態によれば、ｐＨ調整剤としての酸が、ホスホン酸基またはその塩の基を有する有機化合物のみである。アルカリの具体例としては、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物、アンモニア、エチレンジアミンおよびピペラジンなどのアミン、ならびにテトラメチルアンモニウムおよびテトラエチルアンモニウムなどの第４級アンモニウム塩が挙げられる。

［他の成分］
本発明の一実施形態によれば、研磨用組成物は、酸化剤、金属防食剤、防腐剤、防カビ剤、難溶性の有機物を溶解するための有機溶媒等の他の成分をさらに含んでもよい。

本発明の一実施形態によれば、酸化剤は、過酸化水素、過酸化ナトリウム、過酸化バリウム、オゾン水、銀（ＩＩ）塩、鉄（ＩＩＩ）塩、過マンガン酸、クロム酸、重クロム酸、ペルオキソ二硫酸、ペルオキソリン酸、ペルオキソ硫酸、ペルオキソホウ酸、過ギ酸、過酢酸、過安息香酸、過フタル酸、次亜塩素酸、次亜臭素酸、次亜ヨウ素酸、塩素酸、亜塩素酸、過塩素酸、臭素酸、ヨウ素酸、過ヨウ素酸、過硫酸、ジクロロイソシアヌル等が挙げられる。

本発明の一実施形態によれば、研磨用組成物は、実質的に、酸化剤を含まない。本発明の一実施形態によれば、研磨用組成物は、実質的に、過酸化水素、過酸化ナトリウム、過酸化バリウム、オゾン水、銀（ＩＩ）塩、鉄（ＩＩＩ）塩、過マンガン酸、クロム酸、重クロム酸、ペルオキソ二硫酸、ペルオキソリン酸、ペルオキソ硫酸、ペルオキソホウ酸、過ギ酸、過酢酸、過安息香酸、過フタル酸、次亜塩素酸、次亜臭素酸、次亜ヨウ素酸、塩素酸、亜塩素酸、過塩素酸、臭素酸、ヨウ素酸、過ヨウ素酸、過硫酸またはジクロロイソシアヌルである酸化剤を含まない。また、本発明の一実施形態によれば、研磨用組成物は、実質的に、ビス［（１−ベンゾトリアゾリル）メチル］ホスホン酸を含まない。なお、本明細書中、「実質的に含まない」とは、研磨用組成物中に全く含まない概念の他、研磨用組成物中に、０．０００１ｇ／Ｌ以下含む場合を含む。

本発明の一実施形態によれば、酸化ケイ素の研磨速度／窒化ケイ素の研磨速度が、０．６以上２．０未満、０．８〜１．５、０．８２〜１．３、０．９０〜１．２、あるいは、０．９２〜１．１であるように設計されている。本発明の実施形態の研磨用組成物を適用することで、かような研磨速度比になりうる。また、本発明の実施形態においては、かような研磨速度比になりうるように、研磨用組成物の組成をさらに調整してもよい。

本発明の一実施形態によれば、ポリシリコンの研磨速度／（窒化ケイ素の研磨速度または酸化ケイ素の研磨速度）が、０．６〜２．０未満、０．８〜１．５、または、０．８２〜１．３、０．９０〜１．２、あるいは、０．９２〜１．１であるように設計されている。本発明の実施形態の研磨用組成物を適用することで、かような研磨速度比になりうる。また、本発明の実施形態においては、かような研磨速度比になりうるように、研磨用組成物の組成をさらに調整してもよい。

本発明の一実施形態によれば、窒化ケイ素の研磨速度と、酸化ケイ素の研磨速度と、ポリシリコンの研磨速度における最大値を最小値で除した値が、１以上２．０未満、１〜１．５、１〜１．３、１〜１．２、あるいは、１〜１．１５であるように設計されている。本発明の実施形態の研磨用組成物を適用することで、かような研磨速度比になりうる。また、本発明の実施形態においては、かような研磨速度比になりうるように、研磨用組成物の組成をさらに調整してもよい。

本発明の一実施形態によれば、窒化ケイ素の研磨速度と、酸化ケイ素の研磨速度と、ポリシリコンの研磨速度における最大値を中間値で除した値が、１以上２．０未満、１〜１．３、１〜１．２、あるいは、１〜１．１であるように設計されている。本発明の実施形態の研磨用組成物を適用することで、かような研磨速度比になりうる。また、本発明の実施形態においては、かような研磨速度比になりうるように、研磨用組成物の組成をさらに調整してもよい。

本発明の一実施形態によれば、窒化ケイ素の研磨速度と、酸化ケイ素の研磨速度と、ポリシリコンの研磨速度における中間値を最小値で除した値が、１以上２．０未満、１〜１．３、１〜１．２、あるいは、１〜１．１であるように設計されている。本発明の実施形態の研磨用組成物を適用することで、かような研磨速度比になりうる。また、本発明の実施形態においては、かような研磨速度比になりうるように、研磨用組成物の組成をさらに調整してもよい。

［研磨用組成物の製造方法］
本発明の一実施形態によれば、研磨用組成物の製造方法は、特に制限されず、例えば、上述の特定の砥粒と、ホスホン酸基またはその塩の基を有する有機化合物とを、液体キャリアで攪拌混合することにより得ることができる。各成分を混合する際の温度は特に制限されないが、１０〜４０℃が好ましく、溶解速度を上げるために加熱してもよい。また、混合時間も特に制限されない。

［研磨方法］
本発明の一実施形態によれば、研磨用組成物は、窒化ケイ素および酸化ケイ素、あるいは、窒化ケイ素、酸化ケイ素およびポリシリコンの研磨に好適に用いられる。よって、本発明の一実施形態によれば、研磨方法は、上記の研磨用組成物を用いて、または、上記の製造方法によって研磨用組成物を得、当該研磨用組成物を用いて、窒化ケイ素および酸化ケイ素、あるいは、窒化ケイ素、酸化ケイ素およびポリシリコンを含む、研磨対象物を研磨することを有する、研磨方法である。

研磨装置としては、研磨対象物を有する基板等を保持するホルダーと回転数を変更可能なモータ等とが取り付けてあり、研磨パッド（研磨布）を貼り付け可能な研磨定盤を有する一般的な研磨装置を使用することができる。

前記研磨パッドとしては、一般的な不織布、ポリウレタン、および多孔質フッ素樹脂等を特に制限なく使用することができる。研磨パッドには、研磨用組成物が溜まるような溝加工が施されていることが好ましい。

研磨条件にも特に制限はなく、例えば、研磨定盤の回転速度は、１０〜５００ｒｐｍが好ましく、キャリア回転速度は、１０〜５００ｒｐｍが好ましく、研磨対象物を有する基板にかける圧力（研磨圧力）は、０．１〜１０ｐｓｉが好ましい。研磨パッドに研磨用組成物を供給する方法も特に制限されず、例えば、ポンプ等で連続的に供給する方法が採用される。この供給量に制限はないが、研磨パッドの表面が常に本発明の研磨用組成物で覆われていることが好ましい。

［半導体基板の製造方法］
本発明の一実施形態によれば、上記の研磨方法を有する、半導体基板の製造方法も提供される。かかる実施形態によって、半導体基板の生産効率が向上する。

本発明を、以下の実施例および比較例を用いてさらに詳細に説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。なお、特記しない限り、「％」および「部」は、それぞれ、「質量％」および「質量部」を意味する。また、下記実施例において、特記しない限り、操作は室温（２５℃）／相対湿度４０〜５０％ＲＨの条件下で行われた。

［実施例１］
（研磨用組成物の調製）
液体キャリアとしての純水に、砥粒Ａを最終の研磨用組成物１００質量％に対し０．５質量％となるような量で加え、１−ヒドロキシエタン−１，１−ジホスホン酸を最終の研磨用組成物のｐＨが２．５となるような量で加え、水溶性高分子としてのポリビニルアルコール（分子量約１万：重合度２２０ケン化度９９％以上）を最終の研磨用組成物に対して０．０５質量％となるような量で加えることで、実施例１の研磨用組成物を調製した。

＜シラノール基数の算出方法＞
砥粒の単位表面積あたりのシラノール基数（単位：個／ｎｍ^２）は、以下の測定方法または計算方法により、各パラメータを測定または算出した後、下記の方法により算出した。

より具体的には、下記式中のＣは、砥粒の合計質量を用い、下記式中のＳは、砥粒のＢＥＴ比表面積である。さらに具体的には、まず、固形分として１．５０ｇの砥粒を２００ｍｌビーカーに採取し、１００ｍｌの純水を加えてスラリーとした後、３０ｇの塩化ナトリウムを添加して溶解する。次に、１Ｎ塩酸を添加してスラリーのｐＨを約３．０〜３．５に調整した後、スラリーが１５０ｍｌになるまで純水を加える。このスラリーに対して、自動滴定装置（平沼産業株式会社製、ＣＯＭ−１７００）使用して、２５℃で０．１Ｎ水酸化ナトリウムを用いてｐＨが４．０になるよう調整し、さらに、ｐＨ滴定によってｐＨを４．０から９．０に上げるのに要した０．１Ｎ水酸化ナトリウム溶液の容量Ｖ［Ｌ］を測定する。平均シラノール基密度（シラノール基数）は、下記式により算出できる。

上記式中、
ρは、平均シラノール基密度（シラノール基数）（個／ｎｍ^２）を表わし；
ｃは、滴定に用いた水酸化ナトリウム溶液の濃度（ｍｏｌ／Ｌ）を表わし；
Ｖは、ｐＨを４．０から９．０に上げるのに要した水酸化ナトリウム溶液の容量（Ｌ）
を表わし；
Ｎ_Ａは、アボガドロ定数（個／ｍｏｌ）を表わし；
Ｃは、砥粒の合計質量（固形分）（ｇ）を表わし；
Ｓは、砥粒のＢＥＴ比表面積の加重平均値（ｎｍ^２／ｇ）を表わす。

＜粒子径の算出方法＞
また、砥粒の平均一次粒子径は、マイクロメリティックス社製の“ＦｌｏｗＳｏｒｂＩＩ２３００”を用いて測定されたＢＥＴ法による砥粒の比表面積と、砥粒の密度とから算出した。また、砥粒の平均二次粒子径は、日機装株式会社製動的光散乱式粒子径・粒度分布装置ＵＰＡ−ＵＴＩ１５１により測定した。

＜ｐＨの測定方法＞
研磨用組成物（液温：２５℃）のｐＨは、ｐＨメーター（株式会社堀場製作所製型番：ＬＡＱＵＡ）により確認した。

［実施例２〜８および比較例１〜３］
（研磨用組成物の調製）
各成分の種類および含有量、並びに研磨用組成物のｐＨを下記表１に示すように変更した以外は実施例１と同様に操作して、各研磨用組成物を調製した。

上記調製した各研磨用組成物について、下記方法に従って、研磨速度（ＲｅｍｏｖａｌＲａｔｅ）（Å／ｍｉｎ）を評価した。結果を下記表１に併せて示す。

＜研磨試験＞
各研磨用組成物を使用して、研磨対象物の表面を下記の条件で研磨した。研磨対象物としては、シリコン基板表面に形成した、膜厚２５００Åの窒化ケイ素と、膜厚１００００ÅのＴＥＯＳ（酸化ケイ素）と、膜厚４５００Åのポリシリコンとをそれぞれ使用した。

［研磨装置および研磨条件］
研磨装置：卓上研磨機（日本エンギス社製ＥＪ−３８０ＩＮ）
研磨パッド：ＩＣ１０００（ダウケミカル社製）
研磨圧力：３ｐｓｉ
研磨定盤の回転速度：６０ｒｐｍ
キャリアの回転速度：６０ｒｐｍ
研磨用組成物の供給量：５０ｍＬ／ｍｉｎ
研磨時間：６０ｓｅｃ
Ｉｎ−ｓｉｔｕｄｒｅｓｓｉｎｇ（その場ドレッシング）
ワークサイズ：３０ｍｍ四方。

［評価］
各研磨用組成物について、下記項目について測定し評価を行った。

［研磨速度（研磨レート：ＲｅｍｏｖａｌＲａｔｅ）の測定］
研磨速度（Å／ｍｉｎ）は、下記式（１）により計算した。

なお、各膜厚を光干渉式膜厚測定装置によって求めて、研磨前後の膜厚の差を研磨時間で除することによって評価した。評価結果を表１に併せて示す。

＜考察＞
実施例の研磨用組成物によれば、２種または３種の研磨速度がいずれもが１５０Å／ｍｉｎ以上であり、酸化ケイ素の研磨速度／窒化ケイ素の研磨速度が、０．７以上２．０未満となっており、本発明の所期の効果を達成している。これに対し、比較例の研磨用組成物では、２種または３種の研磨速度のうち１種以上が１５０Å／ｍｉｎ未満であり、また酸化ケイ素の研磨速度／窒化ケイ素の研磨速度が、０．７未満か、あるいは、２．０以上であり、本発明の所期の効果を達成していない。

Claims

研磨対象物を研磨するために用いられる、研磨用組成物であって、
砥粒と、有機化合物と、液体キャリアとを含み、
前記砥粒の単位表面積あたりのシラノール基数が、０個／ｎｍ^２を超えて２．５個／ｎｍ^２以下であり、
前記有機化合物が、ホスホン酸基またはその塩の基を有する、研磨用組成物。
前記砥粒の表面が、カチオン修飾されている、請求項１に記載の研磨用組成物。
前記有機化合物が、非置換の炭素数１〜５のアルキル基を有する、請求項１または２に記載の研磨用組成物。
前記有機化合物が、Ｎ（Ｒ^１）（Ｒ^２）（Ｒ^３）で表される化合物またはその塩、Ｃ（Ｒ^１）（Ｒ^２）（Ｒ^３）（Ｒ^４）で表される化合物またはその塩、あるいは、下記式（１）で表される化合物またはその塩である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の研磨用組成物：
Ｙ^１およびＹ^２は、それぞれ独立して、炭素数１以上５以下の直鎖または分岐鎖のアルキレン基を表し、
ｎは、０以上４以下の整数であり、
Ｒ^１〜Ｒ^５は、それぞれ独立して、水素原子、ホスホン酸基またはその塩の基、水酸基、または、置換されているかもしくは非置換の炭素数１以上５以下の直鎖または分岐鎖のアルキル基を表し、
この際、Ｒ^１〜Ｒ^５のうち、１個以上は、ホスホン酸基またはその塩の基、あるいは、ホスホン酸基またはその塩の基で置換されたアルキル基である。
前記有機化合物が、２つ以上のホスホン酸基またはその塩の基、あるいは、２つ以上の、ホスホン酸基またはその塩の基で置換されたアルキル基を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の研磨用組成物。
前記砥粒が、シリカである、請求項１〜５のいずれか１項に記載の研磨用組成物。
水溶性高分子をさらに含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の研磨用組成物。
前記水溶性高分子の重量平均分子量が、３０００〜８００００である、請求項７に記載の研磨用組成物。
前記水溶性高分子が、ポリビニルアルコールおよびアクリル酸とスルホン酸の共重合体の少なくとも一方である、請求項７または８に記載の研磨用組成物。
ｐＨが、７．０未満である、請求項１〜９のいずれか１項に記載の研磨用組成物。
前記研磨対象物が、窒化ケイ素および酸化ケイ素を含む、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の研磨用組成物。
酸化ケイ素の研磨速度／窒化ケイ素の研磨速度が、０．７以上２．０未満であるように設計されている、請求項１１に記載の研磨用組成物。
前記研磨対象物が、ポリシリコンをさらに含む、請求項１１または１２に記載の研磨用組成物。
ポリシリコンの研磨速度／（窒化ケイ素の研磨速度または酸化ケイ素の研磨速度）が、０．６以上２．０未満であるように設計されている、請求項１３に記載の研磨用組成物。
窒化ケイ素の研磨速度と、酸化ケイ素の研磨速度と、ポリシリコンの研磨速度とにおける最大値を最小値で除した値が、１以上２．０未満であるように設計されている、請求項１３または１４に記載の研磨用組成物。
窒化ケイ素の研磨速度と、酸化ケイ素の研磨速度と、ポリシリコンの研磨速度とにおける最大値を中間値で除した値が、１以上２．０未満であるように設計され、中間値を最小値で除した値が、１以上２．０未満であるように設計されている、請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の研磨用組成物。