TW202233797A - 研磨用組成物 - Google Patents

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Abstract

本發明為提供一種可抑制在研磨中之研磨墊的溫度上昇之研磨用組成物。藉由本發明所提供之研磨用組成物包含：水、與選自過氧化物以外之化合物中之氧化劑A、與選自鹼土類金屬鹽中之第1金屬鹽、與選自屬於週期表之第3～16族之金屬的陽離子與陰離子之鹽中之第2金屬鹽。

Description

研磨用組成物
本發明關於研磨用組成物。 本申請案係根據2021年2月4日所申請之日本國專利申請案2021-016868號來主張優先權，該申請之全內容作為參照被納入在本說明書中。
對於金屬或半金屬、非金屬、其氧化物等之材料的表面，進行使用研磨用組成物之研磨。例如，藉由碳化矽、碳化硼、碳化鎢、氮化矽、氮化鈦、氮化鎵等之化合物半導體材料所構成的表面，係藉由於其表面與研磨定盤之間供給金剛石研磨粒進行之研磨(拋光)來加工。惟，於使用金剛石研磨粒之拋光，容易產生刮痕或划痕的發生、因殘存等導致之缺陷或畸變。因此，正研究於使用金剛石研磨粒之拋光後，或是取代該拋光，進行使用研磨墊與研磨用組成物之研磨(Polishing)。作為揭示此種以往技術之文獻，可列舉專利文獻1、2。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2018/174008號 [專利文獻2]國際公開第2019/138846號
[發明欲解決之課題]
一般而言，從製造效率或費用效果的觀點來看，期望研磨去除速度實用上足夠大。例如，如碳化矽等，在由高硬度材料所構成之面的研磨，強烈期望研磨去除速度的提昇。於專利文獻1、2，提案有包含水與氧化劑，於未包含研磨粒(專利文獻1)或包含研磨粒之(專利文獻2)研磨用組成物，藉由含有鹼金屬鹽及/或鹼土類金屬鹽作為研磨促進劑，來提昇研磨速度。
研磨去除速度亦可藉由增加於研磨時施加在研磨面之荷重，高速化使加工壓力增大之研磨裝置的定盤回轉等的研磨條件的設定來提昇。惟，藉由適用專利文獻1、2所記載之技術的研磨用組成物時，往往增大在使用該研磨用組成物之研磨(Polishing)中之研磨墊的溫度上昇。若可抑制研磨墊的溫度上昇，使得採用更苛刻的加工條件變可能，為了研磨去除速度的進一步提昇為有益。
本發明係鑑於該事情而完成者，以提供一種可抑制在研磨中之研磨墊的溫度上昇之研磨用組成物作為目的。關連之其他目的為提供一種使用該研磨用組成物之研磨對象物的研磨方法。 [用以解決課題之手段]
藉由本說明書所提供之研磨用組成物，其係包含：水、與選自過氧化物以外之化合物中之氧化劑A、與選自鹼土類金屬鹽中之第1金屬鹽、與選自屬於週期表之第3～16族之金屬的陽離子、與陰離子之鹽中之第2金屬鹽。如此，藉由組合第1金屬鹽與第2金屬鹽含有，可使包含水及氧化劑A之研磨用組成物的研磨去除速度提昇，並可抑制研磨墊的溫度(以下亦稱為墊溫度)的上昇。
在此揭示之技術(包含研磨用組成物、研磨方法、研磨物之製造方法等。以下相同)的幾個較佳的態樣中，上述氧化劑A為過錳酸鹽。在包含過錳酸鹽作為氧化劑A之研磨用組成物，藉由組合第1金屬鹽與第2金屬鹽使用，可提昇研磨去除速度，並且有效果地抑制墊溫度的上昇。
在幾個態樣中，上述第1金屬鹽較佳為硝酸鹽。在作為第1金屬鹽之鹼土類金屬硝酸鹽、與第2金屬鹽的組合，可適當地發揮提昇研磨去除速度，並且抑制墊溫度的上昇的效果。
在幾個態樣中，上述第2金屬鹽較佳為鋁鹽。在第1金屬鹽、與作為第2金屬鹽之鋁鹽的組合，可適當地發揮提昇研磨去除速度，並且抑制墊溫度的上昇的效果。
於幾個較佳的態樣，上述第1金屬鹽與上述第2金屬鹽係陰離子種相同。在陰離子種成為相同般所選擇之第1金屬鹽與第2金屬鹽的組合，有更充分發揮抑制墊溫度的上昇的效果的傾向。
在幾個態樣中，上述第2金屬鹽的濃度C2[mM]相對於在上述研磨用組成物之上述第1金屬鹽的濃度C1[mM]之比(亦即C2/C1)，例如可為0.1～10。在這般的組成，可適當地發揮藉由組合第1金屬鹽與第2金屬鹽來使用的效果。
在幾個態樣中，上述研磨組成物進一步包含研磨粒。藉由研磨粒的使用，可提昇研磨去除速度。又，於使用包含研磨粒之研磨用組成物的研磨，與使用未包含研磨粒之研磨用組成物的情況相比較，由於有提高墊溫度的傾向，故適用在此揭示之技術，抑制墊溫度的上昇為更為有效果。
在此揭示之研磨用組成物係使用在例如維氏(Vickers)硬度1500Hv以上之材料的研磨。在這般的高硬度材料的研磨，較佳為可發揮藉由在此揭示之技術的效果。在幾個態樣中，上述維氏硬度1500Hv以上之材料為非氧化物(亦即，並非氧化物之化合物)。於非氧化物之研磨對象材料的研磨，藉由在此揭示之研磨用組成物的研磨去除速度提昇效果容易適當地發揮。
在此揭示之研磨用組成物係使用在例如碳化矽的研磨。在碳化矽的研磨，較佳為可發揮藉由在此揭示之技術的效果。
藉由此說明書時，進一步提供研磨對象物的研磨方法。其研磨方法包含使用在此揭示之任一者的研磨用組成物，來研磨研磨對象物之步驟。藉由該研磨方法時，假設即使研磨由高硬度材料所構成之研磨對象物的情況下，亦可抑制墊溫度的上昇，並可提高研磨去除速度。藉由此，可提高經由藉由上述研磨方法之研磨所得之目的物(研磨物，例如碳化矽基板等之化合物半導體基板)的生產性。
以下，說明本發明之合適的實施形態。尚，在本說明書，特別提及的事項以外之事物，本發明之實施所必需之事物，根據在該領域之以往技術，可作為所屬發明領域具有通常知識者的設計事項把握。本發明可根據本說明書所揭示之內容與在該領域之技術常識實施。
＜研磨用組成物＞ (氧化劑A) 在此揭示之研磨用組成物，包含選自過氧化物以外之化合物中之氧化劑A。氧化劑A在研磨對象材料(例如，如碳化矽等之高硬度的非氧化物材料)的研磨，可發揮提昇研磨去除速度的效果。作為可成為氧化劑A的選擇之化合物的具體例，可列舉過錳酸、其鹽之過錳酸鈉、過錳酸鉀等之過錳酸類；過碘酸、其鹽之過碘酸鈉、過碘酸鉀等之過碘酸類；碘酸、其鹽之碘酸銨等之碘酸類；溴酸、其鹽之溴酸鉀等之溴酸類；鐵酸、其鹽之鐵酸鉀等之鐵酸類；鉻酸、其鹽之鉻酸鉀、二鉻酸、其鹽之二鉻酸鉀等之鉻酸類或二鉻酸類；釩酸、其鹽之釩酸銨、釩酸鈉、釩酸鉀等之釩酸類；過釕酸或其鹽等之釕酸類；鉬酸、其鹽之鉬酸銨、鉬酸二鈉等之鉬酸類；過錸酸或其鹽等之錸酸類；鎢酸、其鹽之鎢酸二鈉等之鎢酸類；氯酸或其鹽、過氯酸、其鹽之過氯酸鉀等之氯酸類或過氯酸類。作為氧化劑A，可將這般的化合物之1種以單獨或組合2種以上使用。於幾個態樣，從研磨用組成物的性能安定性(例如，藉由長期保存之劣化防止)等之觀點來看，氧化劑A較佳為無機化合物。
於幾個較佳的態樣，上述研磨用組成物包含複合金屬氧化物作為氧化劑A，該複合金屬氧化物為選自鹼金屬離子中之陽離子、與選自過渡金屬含氧酸離子中之陰離子之鹽。上述複合金屬氧化物，例如使碳化矽等之高硬度材料的硬度降低，將該材料變脆弱為有效。在包含上述複合金屬氧化物作為氧化劑A之研磨用組成物，可適當地發揮藉由第1金屬鹽與第2金屬鹽的組合使用之研磨去除速度提昇及墊溫度上昇抑制的效果。上述複合金屬氧化物可1種單獨或組合2種以上使用。作為在上述複合過渡金屬氧化物之過渡金屬含氧酸離子的具體例，可列舉過錳酸離子、鐵酸離子、鉻酸離子、二鉻酸離子、釩酸離子、釕酸離子、鉬酸離子、錸酸離子、鎢酸離子等。此等當中，更佳為週期表之第4週期過渡金屬元素之含氧酸。作為週期表之第4週期過渡金屬元素之合適例，可列舉Fe、Mn、Cr、V、Ti。其中，更佳為Fe、Mn、Cr，再更佳為Mn。在上述複合過渡金屬氧化物之鹼金屬離子較佳為Na +或K +。在幾個態樣中，作為氧化劑A，可優選採用過錳酸鉀。
尚，作為氧化劑A使用之化合物為鹽(例如過錳酸鹽)時，該化合物在研磨用組成物中，可以離子的狀態存在。
在此揭示之研磨用組成物可進一步包含亦可不包含氧化劑A以外之氧化劑。在此揭示之技術，可優選以實質上不包含氧化劑A以外之氧化劑(例如過氧化氫)的態樣實施。
在研磨用組成物之氧化劑A的濃度(含量)，並未特別限定，可因應該研磨用組成物的使用目的或使用態樣適當地設定。在幾個態樣中，從研磨去除速度提昇的觀點來看，氧化劑A的濃度約定為5mM以上(亦即為0.005莫耳/L以上)為適當。從提昇研磨去除速度的觀點來看，氧化劑A的濃度較佳為10mM以上，更佳為30mM以上，亦可為50mM以上，亦可為70mM以上，亦可為90mM以上。從更容易實現更高之研磨去除速度的觀點來看，在幾個態樣中，氧化劑A的濃度可為120mM以上，亦可為140mM以上，亦可為160mM以上。又，在幾個態樣中，在研磨用組成物之氧化劑A的濃度約定為2500mM以下為適當，較佳為定為2000mM以下，更佳為定為1700mM以下，亦可為1500mM以下，亦可為1000mM以下，亦可為750mM以下，亦可為500mM以下，亦可為400mM以下，亦可為300mM以下。降低氧化物A的濃度，從抑制墊溫度的上昇的觀點來看，可為有利。從該觀點來看，在幾個態樣中，氧化劑A的濃度可為250mM以下，亦可為200mM以下，亦可為150mM以下，亦可為120mM以下。
(第1金屬鹽) 在此揭示之研磨用組成物除了氧化劑A，亦包含選自鹼土類金屬鹽中之第1金屬鹽。作為第1金屬鹽，可將1種之鹼土類金屬鹽單獨使用，亦可組合2種以上之鹼土類金屬鹽使用。藉由組合第1金屬鹽與後述之第2金屬鹽使用，可有效果地兼備研磨去除速度的提昇與墊溫度的上昇抑制。第1金屬鹽作為屬於鹼土類金屬之元素，較佳為包含Mg、Ca、Sr、Ba當中之任一種或2種以上。其中，較佳為Ca、Sr當中之任一種，更佳為Ca。
在第1金屬鹽之鹽的種類並未特別限定，可為無機酸鹽，亦可為有機酸鹽。作為無機酸鹽之例，可列舉鹽酸、氫溴酸、氫氟酸等之鹵氫酸，或硝酸、硫酸、碳酸、矽酸、硼酸、磷酸等之鹽。作為有機酸鹽之例，可列舉甲酸、乙酸、丙酸、苯甲酸、甘胺酸、丁酸、檸檬酸、酒石酸、三氟乙酸等之羧酸；甲烷磺酸、三氟甲烷磺酸、苯磺酸、甲苯磺酸等之有機磺酸；甲基膦酸、苯膦酸、甲苯膦酸等之有機膦酸；乙基磷酸等之有機磷酸；等之鹽。其中，較佳為鹽酸、硝酸、硫酸、磷酸之鹽，更佳為鹽酸、硝酸之鹽。在此揭示之技術，可優選以例如使用鹼土類金屬之硝酸鹽或氯化物作為第1金屬鹽的態樣實施。
作為可作為第1金屬鹽的選擇之鹼土類金屬鹽的具體例，可列舉氯化鎂、氯化鈣、氯化鍶、氯化鋇等之氯化物；溴化鎂、溴化鈣、溴化鍶、溴化鋇等之溴化物；氟化鎂、氟化鈣、氟化鍶、氟化鋇等之氟化物；硝酸鎂、硝酸鈣、硝酸鍶、硝酸鋇等之硝酸鹽；硫酸鎂、硫酸鈣、硫酸鍶、硫酸鋇等之硫酸鹽；碳酸鎂、碳酸鈣、碳酸鍶、碳酸鋇等之碳酸鹽；乙酸鎂、乙酸鈣、乙酸鍶、乙酸鋇、苯甲酸鎂、苯甲酸鈣、苯甲酸鋇、檸檬酸鎂、檸檬酸鈣、檸檬酸鍶、檸檬酸鋇等之羧酸鹽；等。
第1金屬鹽較佳為水溶性之鹽。藉由使用水溶性之第1金屬鹽，可效率良好地形成刮痕等之缺陷少之良好的表面。 又，第1金屬鹽較佳為與氧化劑A不同之化合物，且為不會因氧化劑A而被氧化之化合物。從該觀點來看，藉由適當地選擇氧化劑A及第1金屬鹽，防止第1金屬鹽因被氧化劑A氧化導致之該氧化劑A的失活，可抑制因隨著時間導致之研磨用組成物的性能劣化(例如研磨去除速度的降低等)。作為氧化劑A與第1金屬鹽的較佳之組合之一例，可列舉過錳酸鹼金屬鹽與硝酸鈣之組合。
在研磨用組成物之第1金屬鹽的濃度(含量)並未特別限定，可因應該研磨用組成物的使用目的或使用態樣，以達成所期望的效果的方式適當地設定。第1金屬鹽的濃度例如可約為1000mM以下，亦可為500mM以下，亦可為300mM以下。在與第2金屬鹽之組合使用，從容易有效果地兼備研磨去除速度的提昇與墊溫度的上昇抑制的觀點來看，在幾個態樣中，第1金屬鹽的濃度定為200mM以下為適當，較佳為定為100mM以下，更佳為定為50mM以下，亦可為30mM以下，亦可為20mM以下，亦可為10mM以下。第1金屬鹽的濃度的下限例如可為0.1mM以上，從適當地發揮第1金屬鹽的使用效果的觀點來看，較佳為定為0.5mM以上，更佳為定為1mM以上，亦可為2.5mM以上，亦可為5mM以上。在此揭示之技術，可優選以例如在研磨用組成物之第1金屬鹽的濃度為0.5mM～100mM的態樣或1mM～50mM的態樣實施。
雖並非被特別限定者，但從於包含氧化劑A之研磨用組成物可良好地發揮藉由含有第1金屬鹽之效果的觀點來看，在研磨用組成物之第1金屬鹽的濃度(包含複數個第1金屬鹽的情況下，為該等之合計濃度)C1[mM]、與氧化劑A的濃度(包含複數個氧化劑A的情況下，為該等之合計濃度)Cx[mM]之比(C1/Cx)，成為約為0.0002以上為適當，較佳為0.001以上，更佳為0.005以上，亦可為0.01以上，亦可為0.02以上。在幾個態樣中，C1/Cx例如可為0.03以上，亦可為0.05以上，亦可為0.07以上。C1/Cx的上限雖並未特別限定，但大概為200以下為適當，亦可為100以下，亦可為75以下，亦可為50以下。在幾個較佳的態樣，C1/Cx可為20以下，亦可為10以下，亦可為5以下，亦可為1以下，亦可為0.5以下，亦可為0.3以下，亦可為0.1以下。在這般的第1金屬鹽與氧化劑A的濃度比(C1/Cx)，較佳為可實現因第1金屬鹽與後述之第2金屬鹽的組合使用導致之研磨去除速度的提昇及墊溫度的上昇抑制。
(第2金屬鹽) 在此揭示之研磨用組成物除了氧化劑A及第1金屬鹽，尚進一步含有第2金屬鹽。第2金屬鹽選自屬於週期表之第3～16族之金屬的陽離子、與陰離子之鹽，可1種單獨使用或組合2種以上使用。在包含氧化劑A之組成，藉由組合上述之第1金屬鹽與第2金屬鹽使用，可有效果地兼備研磨去除速度的提昇與墊溫度的上昇抑制。
第2金屬鹽之陽離子可為過渡金屬，亦即屬於週期表之第3～12族之金屬的陽離子，亦可為貧金屬，亦即屬於第13～16族之金屬的陽離子。作為上述過渡金屬，較佳為屬於週期表之第4～10族者，又，屬於週期表之第4～6週期者為適當，較佳為屬於第4～5週期者，更佳為屬於第4週期者。作為上述貧金屬，較佳為屬於週期表之第13～15族者，更佳為屬於第13～14族者，又，較佳為屬於週期表之第3～5週期者，更佳為屬於第3～4週期者，特佳為屬於第3週期之貧金屬，亦即鋁。
在幾個態樣中，第2金屬鹽較佳為水合金屬離子之pKa約為10以下之金屬的陽離子、與陰離子之鹽。這般的陽離子與陰離子之鹽即第2金屬鹽，由於對於氧化之安定性有高傾向，故容易抑制因隨著時間導致之研磨用組成物的性能劣化。從該觀點來看，作為第2金屬鹽，較佳為可採用水合金屬離子之pKa例如為8.0以下，或7.0以下或6.0以下之金屬陽離子、與陰離子之鹽。作為水合金屬離子之pKa為6.0以下之金屬陽離子，例如雖可列舉Al 3+(水合金屬離子之pKa為5.0)、Cr 3+(同4.0)、Fe 3+(同2.2)，但並非被限定於此等。
在第2金屬鹽之鹽的種類並未特別限定，可為無機酸鹽，亦可為有機酸鹽。作為無機酸鹽之例，可列舉鹽酸、氫溴酸、氫氟酸等之鹵氫酸，或硝酸、硫酸、碳酸、矽酸、硼酸、磷酸等之鹽。作為有機酸鹽之例，可列舉甲酸、乙酸、丙酸、苯甲酸、甘胺酸、丁酸、檸檬酸、酒石酸、三氟乙酸等之羧酸；甲烷磺酸、三氟甲烷磺酸、苯磺酸、甲苯磺酸等之有機磺酸；甲基膦酸、苯膦酸、甲苯膦酸等之有機膦酸；乙基磷酸等之有機磷酸；等之鹽。其中，較佳為鹽酸、硝酸、硫酸、磷酸之鹽，更佳為鹽酸、硝酸、硫酸之鹽。在此揭示之技術，可優選以例如使用Al 3+、Cr 3+、Fe 3+之任一者的陽離子、與硝酸離子(NO 3 -)或氯化物離子(Cl -)之鹽作為第2金屬鹽的態樣實施。
第2金屬鹽較佳為水溶性之鹽。藉由使用水溶性之第2金屬鹽，可效率良好地形成刮痕等之缺陷少之良好的表面。 又，第2金屬鹽較佳為與氧化劑A不同之化合物，且不會因氧化劑A而被氧化之化合物。從該觀點來看，藉由適當地選擇氧化劑A及第2金屬鹽，防止因第2金屬鹽被氧化劑A氧化導致之該氧化劑A的失活，可抑制因隨著時間導致之研磨用組成物的性能劣化(例如，研磨去除速度的降低等)。作為氧化劑A與第2金屬鹽之較佳的組合，例示有過錳酸鹼金屬鹽與硝酸鋁的組合、過錳酸鹼金屬鹽與氯化鋁的組合、等。
在幾個較佳的態樣，第1金屬鹽及第2金屬鹽係該等之陰離子種相同。在這般的第1金屬鹽及第2金屬鹽的組合，可更有效果地抑制墊溫度的上昇。與第1金屬鹽及第2金屬鹽共通之陰離子種，例如可為硝酸、鹽酸、磷酸等。從得到更高效果的觀點來看，特佳為第1金屬鹽及第2金屬鹽皆為硝酸鹽之研磨用組成物。
在研磨用組成物之第2金屬鹽的濃度(含量)並未特別限定，可因應該研磨用組成物的使用目的或使用態樣，以達成所期望的效果的方式適當地設定。第2金屬鹽的濃度例如可約為1000mM以下，亦可為500mM以下，亦可為300mM以下。在與第1金屬鹽之組合使用，從容易有效果地兼備研磨去除速度的提昇與墊溫度的上昇抑制的觀點來看，在幾個態樣中，第2金屬鹽的濃度定為250mM以下為適當，較佳為定為200mM以下，更佳為定為100mM以下，亦可為50mM以下，亦可為30mM以下，亦可為20mM以下，亦可為10mM以下。第2金屬鹽的濃度的下限例如亦可為0.1mM以上，從適當地發揮第2金屬鹽的使用效果的觀點來看，定為1mM以上為有利，較佳為定為5mM以上，更佳為定為7mM以上(例如8mM以上)。在此揭示之技術，即使於例如在研磨用組成物之第2金屬鹽的濃度為10mM以上、20mM以上或30mM以上的態樣亦可優選實施。
在研磨用組成物之第1金屬鹽的濃度C1[mM]與第2金屬鹽的濃度C2[mM]的關係並未特別限定，可以適當地發揮藉由併用此等之效果的方式來設定。例如C1/C2可為0.001～1000的範圍。從容易有效果地兼備研磨去除速度的提昇與墊溫度的上昇抑制的觀點來看，在幾個態樣中，C1/C2約為0.005以上為適當，較佳為0.01以上(例如0.025以上)。又，C1/C2約為100以下為適當，較佳為50以下，更佳為25以下(例如10以下)。
雖並非被特別限定者，但在包含氧化劑A之研磨用組成物，從更良好地發揮藉由組合第1金屬鹽與第2金屬鹽使用之效果的觀點來看，在研磨用組成物之第2金屬鹽的濃度(包含複數個第2金屬鹽的情況下，為該等之合計濃度)C2[mM]、與氧化劑A的濃度(包含複數個氧化劑A的情況下，為該等之合計濃度)Cx[mM]之比(C2/Cx)，約定為0.0002以上為適當，較佳為0.001以上，更佳為0.005以上，亦可為0.01以上，亦可為0.02以上。從提高墊溫度的上昇抑制效果的觀點來看，在幾個態樣中，C2/Cx例如亦可為0.03以上，較佳為0.04以上，亦可為0.05以上，亦可為0.07以上。C2/Cx的上限雖並未特別限定，但大概為200以下為適當，亦可為100以下，亦可為75以下，亦可為50以下。在幾個較佳的態樣，C2/Cx可為20以下，亦可為10以下，亦可為5以下，亦可為1以下，亦可為0.6以下，亦可為0.3以下，亦可為0.2以下。在這般的第2金屬鹽與氧化劑A的濃度比(C2/Cx)，較佳為可實現因第1金屬鹽與後述之第2金屬鹽的組合使用導致之研磨去除速度的提昇及墊溫度的上昇抑制。
(研磨粒) 於在此揭示之技術的幾個態樣，上述研磨用組成物包含研磨粒。藉由包含研磨粒之研磨用組成物時，藉由除了藉由氧化劑A、第1金屬鹽及第2金屬鹽之主要化學性研磨作用，亦發揮藉由研磨粒之主要機械性研磨作用，可實現更高之研磨去除速度。又，由於藉由於研磨用組成物含有研磨粒，有墊溫度上昇的傾向，故適用在此揭示之技術，並抑制墊溫度的上昇更為有效果。
研磨粒的材質或性狀並未特別限制。例如，研磨粒可為無機粒子、有機粒子及有機無機複合粒子之任一者。例如可列舉實質上由二氧化矽粒子、氧化鋁粒子、氧化鈰粒子、氧化鉻粒子、二氧化鈦粒子、氧化鋯粒子、氧化鎂粒子、二氧化錳粒子、氧化鋅粒子、氧化鐵粒子等之氧化物粒子；氮化矽粒子、氮化硼粒子等之氮化物粒子；碳化矽粒子、碳化硼粒子等之碳化物粒子；金剛石粒子；碳酸鈣或碳酸鋇等之碳酸鹽；等之任一者所構成之研磨粒。研磨粒可1種單獨使用，亦可組合2種以上使用。其中，二氧化矽粒子、氧化鋁粒子、氧化鈰粒子、氧化鉻粒子、氧化鋯粒子、二氧化錳粒子、氧化鐵粒子等之氧化物粒子由於可形成良好的表面故較佳。其中，更佳為二氧化矽粒子、氧化鋁粒子、氧化鋯粒子、氧化鉻粒子、氧化鐵粒子，特佳為二氧化矽粒子、氧化鋁粒子。在使用二氧化矽粒子或氧化鋁粒子作為研磨粒的態樣，適用在此揭示之技術，可適當地發揮抑制墊溫度的上昇的效果。
尚，在本說明書，針對研磨粒的組成，所謂「實質上由X所構成」或「實質上由X構成」，係指該研磨粒所佔有之X的比例(X的純度)以重量基準為90%以上。又，上述研磨粒所佔有之X的比例較佳為95%以上，更佳為97%以上，再更佳為98%以上，例如為99%以上。
研磨粒之平均一次粒子徑並未特別限定。從抑制墊溫度的上昇並且容易得到所期望的研磨去除速度的觀點來看，研磨粒之平均一次粒子徑可定為例如5nm以上，10nm以上為適當，較佳為20nm以上，亦可為30nm以上。從研磨去除速度提昇的觀點來看，在幾個態樣中，研磨粒之平均一次粒子徑可為50nm以上，亦可為80nm以上，亦可為150nm以上，亦可為250nm以上，亦可為350nm以上。又，從墊溫度的上昇抑制的觀點來看，研磨粒之平均一次粒子徑例如可定為5μm以下，較佳為3μm以下，更佳為1μm以下，亦可為750nm以下，亦可為500nm以下。從研磨後之面品質等之觀點來看，在幾個態樣中，研磨粒之平均一次粒子徑可為350nm以下，亦可為180nm以下，亦可為85nm以下，亦可為50nm以下。
尚，在本說明書，所謂平均一次粒子徑，係指從藉由BET法所測定之比表面積(BET值)，藉由平均一次粒子徑(nm)=6000/(真密度(g/cm 3)×BET值(m 2/g))之式所算出之粒子徑(BET粒子徑)。上述比表面積可使用例如Micromeritex公司製的表面積測定裝置、商品名「Flow Sorb II 2300」測定。
研磨粒之平均二次粒子徑例如可為10nm以上，從容易提高研磨去除速度的觀點來看，較佳為50nm以上，更佳為100nm以上，亦可為250nm以上，亦可為400nm以上。研磨粒之平均二次粒子徑的上限，從充分確保每一單位重量之個數的觀點來看，約定為10μm以下為適當。又，從墊溫度的上昇抑制的觀點來看，上述平均二次粒子徑較佳為5μm以下，更佳為3μm以下，例如為1μm以下。從研磨後之面品質等之觀點來看，在幾個態樣中，研磨粒之平均二次粒子徑可為600nm以下，亦可為300nm以下，亦可為170nm以下，亦可為100nm以下。
研磨粒之平均二次粒子徑，針對未滿500nm之粒子，例如可藉由使用日機裝公司製之型式「UPA-UT151」的動態光散射法，作為體積平均粒子徑(體積基準的算術平均徑；Mv)測定。又，針對500nm以上之粒子，可藉由使用BECKMAN COULTER公司製之型式「Multisizer 3」的細孔電阻法等，作為體積平均粒子徑測定。
使用氧化鋁粒子(氧化鋁研磨粒)作為研磨粒時，可從公知之各種氧化鋁粒子當中適當地選擇使用。這般的公知之氧化鋁粒子之例中包含α-氧化鋁及中間氧化鋁。於此，所謂中間氧化鋁，為α-氧化鋁以外之氧化鋁粒子的總稱，具體而言，例示有γ-氧化鋁、δ-氧化鋁、θ-氧化鋁、η-氧化鋁、κ-氧化鋁、χ-氧化鋁等。又，根據藉由製法之分類，可使用被稱為氣相(Fumed)氧化鋁之氧化鋁(通常而言，為高溫燒成氧化鋁鹽時所生產之氧化鋁微粒子)。進而，被稱為膠體氧化鋁或氧化鋁溶膠之氧化鋁(例如勃姆石等之氧化鋁水合物)亦包含在上述公知之氧化鋁粒子之例。從加工性的觀點來看，較佳為包含α-氧化鋁。在此揭示之技術中之氧化鋁研磨粒，可為單獨包含這般的氧化鋁粒子之1種者或組合2種以上包含者。
使用氧化鋁粒子作為研磨粒時，使用之研磨粒全體所佔有之氧化鋁粒子的比例大致上高者為有利。例如，研磨粒全體所佔有之氧化鋁粒子的比例較佳為70重量%以上，更佳為90重量%以上，再更佳為95重量%以上，實質上可為100重量%。
氧化鋁研磨粒的粒子尺寸並未特別限定，以可發揮所期望的研磨效果的方式選擇。從研磨去除速度提昇等之觀點來看，氧化鋁研磨粒之平均一次粒子徑較佳為50nm以上，更佳為80nm以上，亦可為150nm以上，亦可為250nm以上，亦可為300nm以上。氧化鋁研磨粒之平均一次粒子徑的上限雖並未特別限定，但從墊溫度的上昇抑制的觀點來看，大約定為5μm以下為適當，從研磨後之面品質等之觀點來看，較佳為3μm以下，更佳為1μm以下，亦可為750nm以下，亦可為500nm以下，亦可為400nm以下，亦可為350nm以下。
使用氧化鋁粒子作為研磨粒時，在此揭示之研磨用組成物於不損害本發明之效果的範圍，可進一步含有由上述氧化鋁以外之材質所構成之研磨粒(以下，亦稱為非氧化鋁研磨粒)。作為這般的非氧化鋁研磨粒之例，可列舉實質上由二氧化矽粒子、氧化鈰粒子、氧化鉻粒子、二氧化鈦粒子、氧化鋯粒子、氧化鎂粒子、氧化錳粒子、氧化鋅粒子、氧化鐵粒子等之氧化物粒子；氮化矽粒子、氮化硼粒子等之氮化物粒子；碳化矽粒子、碳化硼粒子等之碳化物粒子；金剛石粒子；碳酸鈣或碳酸鋇等之碳酸鹽等之任一者所構成之研磨粒。
上述非氧化鋁研磨粒的含量係研磨用組成物所包含之研磨粒的全重量當中，例如定為30重量%以下為適當，較佳為20重量%以下，更佳為10重量%以下。
在此揭示之技術的較佳的其他一態樣中，研磨用組成物包含二氧化矽粒子(二氧化矽研磨粒)作為研磨粒。二氧化矽研磨粒可從公知之各種二氧化矽粒子當中適當地選擇使用。作為這般的公知之二氧化矽粒子，可列舉膠體二氧化矽、乾式法二氧化矽等。其中，較佳為膠體二氧化矽的使用。藉由包含膠體二氧化矽之二氧化矽研磨粒時，可適當地達成良好之面精度。
二氧化矽研磨粒的形狀(外形)可為球形，亦可為非球形。例如，作為成為非球形之二氧化矽研磨粒的具體例，可列舉花生形狀(亦即為落花生之殼的形狀)、繭型形狀、金平糖形狀、橄欖球形狀等。在此揭示之技術中，二氧化矽研磨粒可為一次粒子的形態，亦可為會合複數個一次粒子之二次粒子的形態。又，亦可混在一次粒子的形態之二氧化矽研磨粒與二次粒子的形態之二氧化矽研磨粒。於較佳的一態樣，至少一部分的二氧化矽研磨粒以二次粒子的形態包含在研磨用組成物中。
作為二氧化矽研磨粒，可優選採用其平均一次粒子徑較5nm更大者。從研磨效率等之觀點來看，二氧化矽研磨粒之平均一次粒子徑較佳為15nm以上，更佳為20nm以上，再更佳為25nm以上，特佳為30nm以上。二氧化矽研磨粒之平均一次粒子徑的上限雖並未特別限定，但大約定為120nm以下為適當，較佳為100nm以下，更佳為85nm以下。例如，從以更高水準兼備研磨效率及面品質的觀點來看，較佳為BET徑為12nm以上80nm以下之二氧化矽研磨粒，更佳為15nm以上75nm以下之二氧化矽研磨粒。
二氧化矽研磨粒之平均二次粒子徑雖並未特別限定，但從研磨效率等之觀點來看，較佳為20nm以上，更佳為50nm以上，再更佳為70nm以上。又，從得到更高品位的表面的觀點來看，二氧化矽研磨粒之平均二次粒子徑係500nm以下為適當，較佳為300nm以下，更佳為200nm以下，再更佳為130nm以下，特佳為110nm以下(例如100nm以下)。
二氧化矽粒子之真比重(真密度)較佳為1.5以上，更佳為1.6以上，再更佳為1.7以上。藉由二氧化矽粒子之真比重的增大，有提高物理性研磨能力的傾向。二氧化矽粒子之真比重的上限雖並未特別限定，但通常而言，為2.3以下，例如為2.2以下、2.0以下、1.9以下。作為二氧化矽粒子之真比重，可採用藉由使用乙醇作為取代液之液體取代法的測定值。
二氧化矽粒子的形狀(外形)較佳為球狀。雖並非被特別限定者，但粒子之長徑/短徑比之平均值(平均長寬比)原理上為1.00以上，從提昇研磨去除速度的觀點來看，例如可為1.05以上，亦可為1.10以上。又，粒子之平均長寬比係3.0以下為適當，亦可為2.0以下。從研磨面之平滑性提昇或刮痕減低的觀點來看，粒子之平均長寬比較佳為1.50以下，亦可為1.30以下，亦可為1.20以下。
粒子的形狀(外形)或平均長寬比可藉由例如電子顯微鏡觀察把握。作為把握平均長寬比之具體的順序，例如，使用掃瞄型電子顯微鏡(SEM)，提取出指定個數(例如200個)之粒子的形狀。描繪與提取出之各個粒子的形狀外接之最小的長方形。而且，針對對於各粒子的形狀所描繪之長方形，將其長邊的長度(長徑之值)除以短邊的長度(短徑之值)之值作為長徑/短徑比(長寬比)算出。可藉由算術平均上述指定個數之粒子的長寬比，求出平均長寬比。
在研磨用組成物包含二氧化矽研磨粒的態樣，該研磨用組成物可進一步含有由二氧化矽以外之材質所構成之研磨粒(以下，亦稱為非二氧化矽研磨粒)。作為構成這般的非二氧化矽研磨粒的粒子之例，可列舉實質上由氧化鋁粒子、氧化鈰粒子、氧化鉻粒子、二氧化鈦粒子、氧化鋯粒子、氧化鎂粒子、氧化錳粒子、氧化鋅粒子、氧化鐵粒子等之氧化物粒子；氮化矽粒子、氮化硼粒子等之氮化物粒子；碳化矽粒子、碳化硼粒子等之碳化物粒子；金剛石粒子；碳酸鈣或碳酸鋇等之碳酸鹽；等之任一者所構成之粒子。
上述非二氧化矽研磨粒的含量係研磨用組成物所包含之研磨粒的全重量當中，例如定為30重量%以下為適當，較佳為20重量%以下，更佳為10重量%以下。
在此揭示之在研磨用組成物之研磨粒(例如二氧化矽研磨粒、氧化鋁研磨粒等)的含量，從墊溫度的上昇抑制的觀點來看，未滿5重量%為適當，未滿3重量%為有利，較佳為未滿1重量%，更佳為未滿0.5重量%，亦可為0.3重量%以下，亦可為0.2重量%以下。在幾個態樣中，在研磨用組成物之研磨粒的含量可為0.1重量%以下或未滿0.1重量%，亦可為0.05重量%以下或未滿0.05重量%，亦可為0.04重量%以下或未滿0.04重量%，亦可為0.03重量%以下或未滿0.03重量%。研磨粒的含量的下限並未特別限制，例如可為0.000001重量%以上(亦即為0.01ppm以上)。從提高研磨粒之使用效果的觀點來看，在幾個態樣中，在研磨用組成物之研磨粒的含量可為0.00001重量%以上，亦可為0.0001重量%以上，亦可為0.001重量%以上，亦可為0.002重量%以上，亦可為0.005重量%以上。在此揭示之研磨用組成物包含複數種類的研磨粒時，所謂在該研磨用組成物之研磨粒的含量，係指上述複數種類的研磨粒的合計含量。
在此揭示之研磨用組成物較佳為作為粒子，實質上未包含金剛石粒子者。金剛石粒子由於硬度高，可成為平滑性提昇的限制主要原因。又，由於金剛石粒子普遍為高價，故於費用效果的點，無法說為有利的材料，從實用面來看，可降低對金剛石粒子等之高價格材料之依存度。於此，所謂粒子實質上未包含金剛石粒子，係指粒子全體當中金剛石粒子的比例為1重量%以下，更佳為0.5重量%以下，通常而言，為0.1重量%以下，包含金剛石粒子的比例為0重量%的情況。在這般的態樣，可適合發揮本發明之適用效果。
在包含研磨粒之研磨用組成物，氧化劑A的濃度與研磨粒的含量的關係並未特別限定，以可因應使用目的或使用態樣，達成所期望的效果的方式適當地設定。氧化劑A的濃度Cx[mM]相對於研磨粒的含量W1[重量%]之比，亦即Cx/W1例如可定為5以上，50以上為適當，100以上為有利，較佳為200以上。Cx/W1變更大時，有化學性研磨的貢獻相對於機械性研磨的貢獻變更大的傾向。在該組成，可適合發揮藉由第1金屬鹽與第2金屬鹽的組合使用之墊溫度上昇抑制效果。在幾個態樣中，Cx/W1可為300以上，亦可為500以上，亦可為700以上，亦可為1000以上，進而亦可為1500以上，亦可為3000以上，亦可為5500以上，亦可為7500以上。Cx/W1的上限雖並未特別限制，但從研磨用組成物的保存安定性等之觀點來看，例如可約定為100000以下，亦可為75000以下，亦可為50000以下，亦可為20000以下，亦可為10000以下，亦可為9000以下。在幾個態樣中，Cx/W1可為7000以下，亦可為5000以下，亦可為3000以下。 尚，在上述「Cx/W1」，所謂「Cx」，係表示將在研磨用組成物之氧化劑A的濃度以「mM」的單位表示時之數值部分，所謂「W1」，係表示將在研磨用組成物之研磨粒的含量以「重量%」的單位表示時之數值部分，Cx及W1皆為無因次數(dimensionless number)。
在包含研磨粒之研磨用組成物，第1金屬鹽的濃度與研磨粒的含量的關係並未特別限定，可以因應使用目的或使用態樣達成所期望的效果的方式適當地設定。第1金屬鹽的濃度C1[mM]相對於研磨粒的含量W1[重量%]之比，亦即C1/W1例如可定為5以上，較佳為10以上，更佳為30以上，亦可為50以上，亦可為80以上。C1/W1變更大時，有化學性研磨的貢獻相對於機械性研磨的貢獻變更大的傾向。在該組成，可適合發揮藉由第1金屬鹽與第2金屬鹽的組合使用之墊溫度上昇抑制效果。在幾個態樣中，C1/W1可為100以上，亦可為150以上，亦可為200以上，亦可為300以上，亦可為500以上。C1/W1的上限雖並未特別限制，但從研磨用組成物的保存安定性等之觀點來看，例如可約定為5000以下，亦可為2500以下，亦可為1000以下。在幾個態樣中，C1/W1可為900以下，亦可為700以下，亦可為500以下。 尚，在上述「C1/W1」，所謂「C1」，係表示將在研磨用組成物之第1金屬鹽的濃度以「mM」的單位表示時之數值部分，所謂「W1」，係表示將在研磨用組成物之研磨粒的含量以「重量%」的單位表示時之數值部分，C1及W1皆為無因次數。
在包含研磨粒之研磨用組成物，第2金屬鹽的濃度與研磨粒的含量的關係並未特別限定，可以因應使用目的或使用態樣達成所期望的效果的方式適當地設定。第2金屬鹽的濃度C2[mM]相對於研磨粒的含量W1[重量%]之比，亦即C2/W1例如可定為5以上，較佳為10以上，更佳為30以上，亦可為50以上，亦可為80以上。C2/W1變更大時，可適合發揮藉由第1金屬鹽與第2金屬鹽的組合使用之墊溫度上昇抑制效果。在幾個態樣中，C2/W1可為150以上，亦可為300以上，亦可為500以上，亦可為800以上。C2/W1的上限雖並未特別限制，但從研磨用組成物的保存安定性等之觀點來看，例如可約定為10000以下，亦可為5000以下，亦可為2500以下。在幾個態樣中，C2/W1可為1000以下，亦可為800以下，亦可為600以下。 尚，在上述「C2/W1」，所謂「C2」，係表示將在研磨用組成物之第2金屬鹽的濃度以「mM」的單位表示時之數值部分，所謂「W1」，係表示將在研磨用組成物之研磨粒的含量以「重量%」的單位表示時之數值部分，C2及W1皆為無因次數。
在此揭示之研磨用組成物即使於未包含研磨粒的態樣亦可優選實施。在該態樣，更良好地發揮藉由第1金屬鹽與第2金屬鹽的組合使用之研磨去除速度提昇及墊溫度上昇抑制的效果。
(水) 在此揭示之研磨用組成物包含水。作為水，可優選使用離子交換水(脫離子水)、純水、超純水、蒸餾水等。在此揭示之研磨用組成物如有必要，可進一步包含可與水均一混合之有機溶劑(低級醇、低級酮等)。通常研磨用組成物所包含之溶媒的90體積%以上為水為適當，較佳為95體積%以上為水，更佳為99～100體積%為水。
(酸) 研磨用組成物以提昇pH調整或研磨去除速度等為目的，如有必要可含有酸。作為酸，無機酸及有機酸之任一種皆可使用。作為無機酸之例，可列舉硫酸、硝酸、鹽酸、碳酸等。作為有機酸之例，可列舉甲酸、乙酸、丙酸等之脂肪族羧酸、苯甲酸、鄰苯二甲酸等之芳香族羧酸、檸檬酸、草酸、酒石酸、蘋果酸、馬來酸、富馬酸、琥珀酸、有機磺酸、有機膦酸等。此等可1種單獨或組合2種以上使用。使用酸時，其使用量並未特別限定，可定為因應使用目的(例如pH調整)的使用量。或是在此揭示之研磨用組成物的幾個態樣中，亦可為實質上未含有酸的組成。
(鹼性化合物) 研磨用組成物可以提昇pH調整或研磨去除速度等為目的，如有必要可含有鹼性化合物。於此所謂鹼性化合物，係指具有藉由添加在研磨用組成物，上昇該組成物之pH的機能之化合物。作為鹼性化合物之例，可列舉氫氧化鉀、氫氧化鈉等之鹼金屬氫氧化物；碳酸氫銨、碳酸銨、碳酸氫鉀、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸鈉等之碳酸鹽或碳酸氫鹽；氨；第四級銨化合物、例如氫氧化四甲基銨、氫氧化四乙基銨、氫氧化四丁基銨等之氫氧化第四級銨；其他、胺類、磷酸鹽或磷酸氫鹽、有機酸鹽等。鹼性化合物可1種單獨或組合2種以上使用。使用鹼性化合物時，其使用量並未特別限定，可定為因應使用目的(例如pH調整)的使用量。或是在此揭示之研磨用組成物的幾個態樣中，亦可為實質上未含有鹼性化合物的組成。
(其他成分) 在此揭示之研磨用組成物於不損害本發明之效果的範圍，如有必要可進一步含有螯合劑、增黏劑、分散劑、表面保護劑、潤濕劑、界面活性劑、防銹劑、防腐劑、防黴劑等之可使用在研磨用組成物(例如使用在碳化矽等之高硬度材料的研磨之研磨用組成物)之公知的添加劑。上述添加劑的含量因應其添加目的適當地設定即可，由於並非將本發明附上特徵者，故省略詳細說明。
(pH) 研磨用組成物之pH定為1～12左右為適當。pH為上述範圍時，容易達成實用的研磨去除速度。在幾個態樣中，上述pH可為12.0以下，亦可為11.0以下，亦可為10.0以下，亦可為9.0以下，亦可為未滿9.0，亦可為8.0以下，亦可為未滿8.0，亦可為7.0以下，亦可為未滿7.0，亦可為6.0以下。從更容易發揮藉由第1金屬鹽與第2金屬鹽的組合使用之研磨去除速度提昇及墊溫度上昇抑制的效果的觀點來看，在幾個態樣中，研磨用組成物之pH較佳為未滿6.0，亦可為5.0以下，亦可為未滿5.0，亦可為4.0以下，亦可為未滿4.0。上述pH例如可為1.0以上，亦可為1.5以上，亦可為2.0以上，亦可為2.5以上。
在此揭示之研磨用組成物之調製方法並未特別限定。例如，使用翼式攪拌機、超音波分散機、均質混合器等之周知的混合裝置，混合研磨用組成物所包含之各成分即可。混合此等之成分的態樣並未特別限定，例如可一次混合全成分，亦可以適當設定的順序混合。 在此揭示之研磨用組成物可為一劑型，亦可為將二劑型作為開始之多劑型。例如，可混合包含該研磨用組成物的構成成分(例如水以外之成分)當中一部分之成分的部分A、與包含殘留之成分的部分B，以使用在研磨對象物的研磨的方式構成。此等例如可使用前分開保管，亦可於使用時混合，來調製一液的研磨用組成物。於混合時可進一步混合稀釋用之水等。
＜研磨對象物＞ 在此揭示之研磨用組成物的研磨對象物並未特別限定。例如，在此揭示之研磨用組成物可適用在具有藉由化合物半導體材料所構成之表面的基板，亦即可適用在化合物半導體基板的研磨。化合物半導體基板的構成材料並未特別限定，例如可為碲化鎘、硒化鋅、硫化鎘、碲化鎘水銀、碲化鋅鎘等之II-VI族化合物半導體；氮化鎵、砷化鎵、磷化鎵、磷化銦、砷化鋁鎵、砷化鎵銦、砷化氮銦鎵、磷化鋁鎵銦等之III-V族化合物半導體；碳化矽、矽化鍺等之IV-IV族化合物半導體；等。亦可為此等當中藉由複數個材料所構成之研磨對象物。在較佳的一態樣，在此揭示之研磨用組成物可適用在具有藉由並非氧化物(亦即，非氧化物的)化學物半導體材料所構成之表面的基板的研磨。在具有藉由非氧化物之化學物半導體材料所構成之表面的基板的研磨，容易合適地發揮藉由在此揭示之研磨用組成物所含有之氧化劑的研磨促進效果。
在此揭示之研磨用組成物可優選使用在例如具有500Hv以上之維氏硬度的研磨對象物表面的研磨。上述維氏硬度較佳為700Hv以上，例如1000Hv以上或是1500Hv以上。研磨對象材料的維氏硬度可為1800Hv以上，亦可為2000Hv以上，亦可為2200Hv以上。研磨對象物表面之維氏硬度的上限並未特別限定，例如可約為7000Hv以下，亦可為5000Hv以下，亦可為3000Hv以下。尚，在本說明書，維氏硬度可根據JIS R 1610：2003測定。對應上述JIS規格之國際規格為ISO 14705：2000。
作為具有1500Hv以上的維氏硬度之材料，可列舉碳化矽、氮化矽、氮化鈦、氮化鎵等。在此揭示之技術中之研磨對象物可為具有機械性且化學性安定之上述材料的單晶表面者。其中，研磨對象物表面較佳為由碳化矽及氮化鎵當中之任一種所構成，更佳為由碳化矽所構成。碳化矽被期待作為電力損失少且耐熱性等優異之化合物半導體基板材料，藉由研磨去除速度的提昇，改善生產性之實用上的優點特別大。在此揭示之技術對於碳化矽的單晶表面的研磨可特佳適用。
＜研磨方法＞ 在此揭示之研磨用組成物例如可以包含以下之操作的態樣，使用在研磨對象物的研磨。 亦即，準備包含在此揭示之任一者的研磨用組成物之研磨液(漿料)。準備上述研磨液，可包含於研磨用組成物，加入濃度調整(例如稀釋)、pH調整等之操作，來調製研磨液。或是，可直接將上述研磨用組成物作為研磨液使用。又，為多劑型的研磨用組成物時，準備上述研磨液，可包含混合該等之劑、於該混合之前稀釋1或複數個劑、於該混合之後稀釋該混合物等。 接著，將該研磨液供給研磨對象物，以藉由所屬發明領域具有通常知識者所作之通常的方法研磨。例如，為於一般的研磨裝置設置研磨對象物，通過該研磨裝置的研磨墊，於該研磨對象物的研磨對象面供給上述研磨液之方法。通常而言，連續性供給上述研磨液，並且於研磨對象物的研磨對象面按壓研磨墊，使兩者相對性移動(例如回轉移動)。經由該研磨步驟，完成研磨對象物的研磨。
尚，針對在此揭示之技術中之研磨用組成物所包含之各成分，上述之含量及含量之比，通常而言，意指實際上供給至研磨對象物時之(亦即，point of use之)研磨用組成物的含量及含量之比，據此，可讀作在研磨液的含量及含量之比。
藉由此說明書時，提供一種研磨研磨對象物(通常而言，為研磨對象材料)之研磨方法及使用該研磨方法之研磨物之製造方法。上述研磨方法藉由包含使用在此揭示之研磨用組成物，研磨研磨對象物之步驟，附上特徵。有關較佳之一態樣的研磨方法包含有：進行預備研磨之步驟(預備研磨步驟)、與進行精細研磨之步驟(精細研磨步驟)。於典型的一態樣，預備研磨步驟為就在精細研磨步驟前所配置之研磨步驟。預備研磨步驟可為1階段的研磨步驟，亦可為2階段以上之複數段的研磨步驟。又，於此所謂精細研磨步驟，係指對於進行預備研磨之研磨對象物，進行精細研磨之步驟，使用包含研磨粒之研磨用漿料所進行之研磨步驟當中，最後(亦即，於最下流側)所配置之研磨步驟。如此，在包含預備研磨步驟與精細研磨步驟之研磨方法，在此揭示之研磨用組成物可於預備研磨步驟使用，亦可於精細研磨步驟使用，亦可於預備研磨步驟及精細研磨步驟兩者使用。
預備研磨及精細研磨於藉由單面研磨裝置之研磨、藉由兩面研磨裝置之研磨的任一者皆可適用。於單面研磨裝置，藉由對陶瓷板以蠟貼附研磨對象物，或使用被稱為載體之保持具，保持研磨對象物，並一邊供給研磨用組成物，一邊對研磨對象物的單面按壓研磨墊，使兩者相對性移動，來研磨研磨對象物的單面。上述移動例如為回轉移動。於兩面研磨裝置，藉由使用被稱為載體之保持具，保持研磨對象物，一邊由上方供給研磨用組成物，一邊對研磨對象物的對向面按壓研磨墊，使該等相對方向回轉，同時研磨研磨對象物的兩面。
上述研磨的條件由於根據研磨之材料的種類，或作為目標之表面性狀(具體而言為平滑性)、研磨去除速度等適當設定，故並非被限定在特定的條件。例如，針對加工壓力，在此揭示之研磨用組成物可於例如10kPa以上150kPa以下之廣泛壓力範圍使用。從適當地兼備高研磨去除速度與墊溫度的上昇抑制的觀點來看，在幾個態樣中，上述加工壓力例如可為20kPa以上、30kPa以上或40kPa以上，又，亦可定為100kPa以下、80kPa以下或60kPa以下。在此揭示之研磨用組成物亦可優選使用在例如30kPa以上或更高之加工條件的研磨，可提高經由該研磨所得之目的物(研磨物)的生產性。尚，於此所謂加工壓力與研磨壓力同義。
在此揭示之各研磨步驟所使用之研磨墊並未特別限定。例如，可使用不織布型、絨面革型、硬質發泡聚胺基甲酸酯型之任一種。在幾個態樣中，可優選採用不織布型的研磨墊。在使用上述的研磨墊的態樣，較佳為發揮有藉由在此揭示之技術的效果之墊溫度上昇抑制的效果。尚，在此揭示之技術中所使用之研磨墊為未包含研磨粒之研磨墊。
藉由在此揭示之方法研磨之研磨對象物，通常而言，於研磨後洗淨。此洗淨可使用適當之洗淨液進行。使用之洗淨液並未特別限定，可適當地選擇公知、慣用者使用。
尚，在此揭示之研磨方法除了上述預備研磨步驟及精細研磨步驟，可包含任意之其他步驟。作為這般的步驟，可列舉於預備研磨步驟之前所進行之機械研磨步驟或拋光步驟。上述機械研磨步驟使用將金剛石研磨粒分散在溶媒之溶液，來研磨研磨對象物。在幾個較佳的態樣，上述分散液未包含氧化劑。上述拋光步驟為將研磨定盤，例如鑄鐵定盤的表面按壓在研磨對象物進行研磨之步驟。據此，於拋光步驟，並未使用研磨墊。拋光步驟通常而言，於研磨定盤與研磨對象物之間供給研磨粒來進行。上述研磨粒通常而言，為金剛石研磨粒。又，在此揭示之研磨方法可包含於預備研磨步驟之前，或預備研磨步驟與精細研磨步驟之間追加之步驟。追加之步驟例如為洗淨步驟或研磨步驟。
＜研磨物之製造方法＞ 在此揭示之技術中，可包含：包含藉由上述之任一種的研磨方法之研磨步驟的研磨物之製造方法及藉由該方法所製造之研磨物的提供。上述研磨物之製造方法例如為碳化矽基板之製造方法。亦即，藉由在此揭示之技術時，提供一種研磨物之製造方法及藉由該方法所製造之研磨物，該研磨物之製造方法係包含將具有由高硬度材料所構成之表面的研磨對象物，適用在此揭示之任一種的研磨方法進行研磨。藉由上述製造方法時，經由研磨所製造之基板時，可有效率地提供例如碳化矽基板。 [實施例]
以下，雖說明有關本發明之幾個實施例，但並非故意將本發明限定在該實施例所示者。尚，在以下之說明，「%」除非另有說明，為重量基準。
≪實驗例1≫ ＜研磨用組成物之調製＞ (實施例A1) 混合氧化鋁研磨粒、與作為氧化劑A之過錳酸鉀、與作為第1金屬鹽之硝酸鈣、與作為第2金屬鹽之硝酸鋁、與脫離子水，調製包含氧化鋁研磨粒0.1%、過錳酸鉀(Mn換算)181mM、硝酸鈣(Ca換算)9.52mM、硝酸鋁(Al換算)9.52mM的濃度之研磨用組成物。
(比較例A1) 混合氧化鋁研磨粒、與作為氧化劑A之過錳酸鉀、與硝酸鈣、與脫離子水，調製包含氧化鋁研磨粒0.1%、過錳酸鉀(Mn換算)181mM、硝酸鈣(Ca換算)9.52mM的濃度之研磨用組成物。
(比較例A2) 混合氧化鋁研磨粒、與作為氧化劑A之過錳酸鉀、與硝酸鋁、與脫離子水，調製包含氧化鋁研磨粒0.1%、過錳酸鉀(Mn換算)181mM、硝酸鋁(Al換算)9.52mM的濃度之研磨用組成物。
在實施例A1、比較例A1及比較例A2的研磨用組成物，作為氧化鋁研磨粒，使用平均一次粒子徑為310nm之α-氧化鋁研磨粒。有關各例之研磨用組成物的pH使用硝酸，定為2.5。
＜研磨對象物的研磨＞ 使用包含氧化鋁研磨粒之預備研磨用組成物，預備研磨SiC晶圓。將經此預備研磨之SiC晶圓作為研磨對象物，直接將有關各例之研磨用組成物作為研磨液使用，並將上述研磨對象物以下述的研磨條件研磨。 [研磨條件] 研磨裝置：不二越機械工業社、型式「RDP-500」 研磨墊：Nitta Haas公司製「SUBA800XY」(不織布型) 加工壓力：44.1kPa 定盤回轉數：120回轉/分鐘 頭回轉數：120回轉/分鐘 研磨液的供給速度：20mL/分鐘 研磨液之使用方法：拋棄 研磨時間：15分鐘 研磨對象物：4英吋SiC晶圓(傳導型：n型、結晶型4H-SiC、相對於主面(0001)的C軸之偏角：4°)、1枚/批 研磨液的溫度：23℃
＜測定及評估＞ (研磨去除速度) 在上述研磨條件下，使用各例的研磨用組成物，研磨SiC晶圓後，依照以下之計算式(1)、(2)，算出研磨去除速度。 (1)研磨餘量[cm]=研磨前後之SiC晶圓的重量之差[g]/SiC的密度[g/cm 3](=3.21g/cm 3)/研磨對象面積[cm 2] (=78.54cm 2) (2)研磨去除速度[nm/h]=研磨餘量[cm]×10 7/研磨時間(=15/60小時)
將所得之研磨去除速度換算成將比較例A1作為100%時之相對值。根據該相對值，將研磨去除速度用以下之5水準評估，並示於表1。所謂評估A，係意指對於比較例A1，研磨去除速度提昇至超過1.15倍～1.5倍。 AA：較150%更大且為200%以下 A：較115%更大且為150%以下 B：85%以上115%以下 C：50%以上且未滿85% D：未滿50%
(墊溫度) 測定在以上述研磨條件的研磨中之研磨墊的溫度。進行墊溫度的測定時，係使用模板作為晶圓保持部分，該模板係使用絨面革素材的背襯材，以晶圓的彈出高度成為100μm以上的方式貼附。在研磨時，晶圓以相對於絨面革素材保持在充分水的狀態的方式進行。墊溫度直接採用從安裝有上述研磨裝置之墊溫度測定裝置(紅外線熱放射溫度計)輸出之值。測定係從研磨開始之10分鐘後至15分鐘後之間進行，將其間之平均溫度作為藉由由各例之研磨用組成物的研磨中之墊溫度。
將所得之結果代入下式：ΔT[℃]=(比較例A1之墊溫度)-(各例的墊溫度)；根據此ΔT(亦即，相對於比較例A1之墊溫度的墊溫度的降低幅度)，將墊上昇抑制效果用以下之5水準評估，並示於表1。所謂ΔT為0℃以下(評估D)，係意指墊溫度與比較例A1相同或較比較例A1更高。 AA：ΔT為2.5℃以上 A：ΔT為2.0℃以上且未滿2.5℃ B：ΔT為1.2℃以上且未滿2.0℃ C：ΔT為較0℃更大且未滿1.2℃ D：ΔT為0℃以下
尚，作為比較例A0，調製從比較例A1去除硝酸鈣之組成的研磨用組成物，同樣進行研磨去除速度及墊溫度的測定及評估時，比較例A1之研磨去除速度為比較例A0之約1.2倍，比較例A1之墊溫度較比較例A0更高1.1℃。亦即，藉由比較例A1時，與比較例A0相比較，雖提昇研磨去除速度，但墊溫度亦上昇。
Figure 02_image001
如表1所示，藉由組合作為第1金屬鹽之硝酸鈣及作為第2金屬鹽之硝酸鋁包含之實施例A1之研磨用組成物時，與比較例A1之研磨用組成物相比較，可進一步提昇研磨去除速度，並且可大幅降低墊溫度。
≪實驗例2≫ ＜研磨用組成物之調製＞ (實施例B1) 混合作為氧化劑A之過錳酸鉀、與作為第1金屬鹽之硝酸鈣、與作為第2金屬鹽之硝酸鋁、與脫離子水，將過錳酸鉀(Mn換算)以105mM、硝酸鈣(Ca換算)以7.6mM、硝酸鋁(Al換算)以38mM的濃度包含，來調製未包含研磨粒之研磨用組成物。
(比較例B1) 混合作為氧化劑A之過錳酸鉀、與硝酸鈣、脫離子水，將過錳酸鉀(Mn換算)以105mM、硝酸鈣(Ca換算)以3.8mM的濃度包含，來調製未包含研磨粒之研磨用組成物。
實施例B1及比較例B1之研磨用組成物之pH為3.4-3.5。
＜研磨對象物的研磨＞ 使用包含氧化鋁研磨粒之預備研磨用組成物，預備研磨SiC晶圓。將經此預備研磨之SiC晶圓作為研磨對象物，直接將有關各例之研磨用組成物作為研磨液使用，將上述研磨對象物用下述的研磨條件研磨。 [研磨條件] 研磨裝置：不二越機械工業社、型式「RDP-500」 研磨墊：Nitta Haas公司製「SUBA800XY」(不織布型) 加工壓力：29.4kPa 定盤回轉數：100回轉/分鐘 頭回轉數：100回轉/分鐘 研磨液的供給速度：20mL/分鐘 研磨液之使用方法：拋棄 研磨時間：1小時 研磨對象物：2英吋SiC晶圓(傳導型：n型、結晶型4H-SiC、相對於主面(0001)的C軸之偏角：4°)、1枚/批 研磨液的溫度：23℃
＜測定及評估＞ (研磨去除速度) 在上述研磨條件下，使用各例的研磨用組成物，研磨SiC晶圓後，依照以下之計算式(1)、(2)，算出研磨去除速度。 (1)研磨餘量[cm]=研磨前後之SiC晶圓的重量之差[g]/ SiC的密度[g/cm 3](=3.21g/cm 3)/研磨對象面積[cm 2] (=19.62cm 2) (2)研磨去除速度[nm/h]=研磨餘量[cm]×10 7/研磨時間(=1小時)
將所得之研磨去除速度換算成將比較例B1定為100%時之相對值。根據相對值，將研磨去除速度用以下之5水準評估，並示於表2。所謂評估AA，係意指相對於比較例B1，研磨去除速度提昇至超過1.5倍～2倍。 AA：較150%更大且為200%以下 A：較115%更大且為150%以下 B：85%以上115%以下 C：50%以上且未滿85% D：未滿50%
將在以上述研磨條件之研磨中之研磨墊的溫度使用安裝在上述研磨裝置之墊溫度測定裝置(紅外線熱放射溫度計)測定。測定除了將晶圓的彈出高度定為200μm以上，及將從研磨開始之5分鐘後至55分鐘後之間的平均溫度定為藉由由各例之研磨用組成物的研磨中之墊溫度之外，其他與實驗例1同樣進行。
將所得之結果代入下式：ΔT[℃]=(比較例B1之墊溫度)-(各例的墊溫度)；根據此ΔT(亦即，相對於比較例B1之墊溫度的墊溫度的降低幅度)，將墊上昇抑制效果用以下之5水準評估，並示於表2。所謂ΔT為0℃以下(評估D)，係意指墊溫度與比較例B1相同或較比較例B1更高。 AA：ΔT為2.5℃以上 A：ΔT為2.0℃以上且未滿2.5℃ B：ΔT為1.2℃以上且未滿2.0℃ C：ΔT為較0℃更大且未滿1.2℃ D：ΔT為0℃以下
尚，作為比較例B0，調製從比較例B1去除硝酸鈣之組成的研磨用組成物，同樣進行研磨去除速度及墊溫度的測定及評估時，比較例B1之研磨去除速度為比較例B0之約3倍，比較例B1之墊溫度較比較例B0更高1℃。亦即，藉由比較例B1時，與比較例B0相比較，雖提昇研磨去除速度，但墊溫度亦上昇。
Figure 02_image003
如表2所示，藉由組合作為第1金屬鹽之硝酸鈣及作為第2金屬鹽之硝酸鋁包含之實施例B1之研磨用組成物時，與比較例B1之研磨用組成物相比較，可進一步提昇研磨去除速度，並且可大幅降低墊溫度。又，作為實施例B2，調製將在實施例B1之研磨組成物的硝酸鋁替換成同濃度(Al換算)之氯化鋁的組成的研磨用組成物，並同樣進行測定及評估時，與實施例B1相同，與比較例B1相比較，認定有使墊溫度降低的效果，且得到與實施例B1同等之研磨去除速度。於實施例B1與實施例B2之對比，第1金屬鹽與第2金屬鹽之陰離子種相同之實施例B1者，墊溫度的降低幅度更大。
≪實驗例3≫ ＜研磨用組成物之調製＞ (實施例C1) 混合二氧化矽研磨粒、與作為氧化劑A之過錳酸鉀、與作為第1金屬鹽之硝酸鈣、與作為第2金屬鹽之硝酸鋁、與脫離子水，調製包含二氧化矽研磨粒0.1%、過錳酸鉀(Mn換算)189.8mM、硝酸鈣(Ca換算)10mM、硝酸鋁(Al換算)30mM的濃度之研磨用組成物。
(比較例C1) 混合二氧化矽研磨粒、與作為氧化劑A之過錳酸鉀、與硝酸鈣、與脫離子水，調製包含二氧化矽研磨粒0.1%、過錳酸鉀(Mn換算)189.8mM、硝酸鈣(Ca換算)10mM的濃度之研磨用組成物。
(比較例C2) 混合二氧化矽研磨粒、與作為氧化劑A之過錳酸鉀、與硝酸鋁、與脫離子水，調製包含二氧化矽研磨粒0.1%、過錳酸鉀(Mn換算)189.8mM、硝酸鋁(Al換算)30mM的濃度之研磨用組成物。
在實施例C1、比較例C1及比較例C2的研磨用組成物，作為二氧化矽研磨粒，使用平均一次粒子徑為35nm之膠體二氧化矽。有關各例之研磨用組成物之pH使用硝酸定為3.0。
＜研磨對象物的研磨＞ 使用包含氧化鋁研磨粒之預備研磨用組成物，預備研磨SiC晶圓。將經此預備研磨之SiC晶圓作為研磨對象物，直接將有關各例之研磨用組成物作為研磨液使用，將上述研磨對象物用下述的研磨條件研磨。 [研磨條件] 研磨裝置：不二越機械工業社、型式「RDP-500」 研磨墊：Nitta Haas公司製「SUBA800XY」(不織布型) 加工壓力：44.1kPa 定盤回轉數：120回轉/分鐘 頭回轉數：120回轉/分鐘 研磨液的供給速度：20mL/分鐘 研磨液之使用方法：拋棄 研磨時間：15分鐘 研磨對象物：4英吋SiC晶圓(傳導型：n型、結晶型4H-SiC、相對於主面(0001)的C軸之偏角：4°)、1枚/批 研磨液的溫度：23℃
＜測定及評估＞ (研磨去除速度) 在上述研磨條件下，使用各例的研磨用組成物，研磨SiC晶圓後，依照以下之計算式(1)、(2)，算出研磨去除速度。 (1)研磨餘量[cm]=研磨前後之SiC晶圓的重量之差[g]/ SiC的密度[g/cm 3](=3.21g/cm 3)/研磨對象面積[cm 2] (=78.54cm 2) (2)研磨去除速度[nm/h]=研磨餘量[cm]×10 7/研磨時間(=1小時)
將所得之研磨去除速度換算成將比較例C1定為100%時之相對值。根據相對值，將研磨去除速度用以下之5水準評估，並示於表3。所謂評估AA，係意指相對於比較例C1，研磨去除速度提昇至較1.5倍更大。 AA：較150%更大 A：較115%更大且為150%以下 B：85%以上115%以下 C：50%以上且未滿85% D：未滿50%
(墊溫度) 將在以上述研磨條件的研磨中之研磨墊的溫度使用安裝在上述研磨裝置之墊溫度測定裝置(紅外線熱放射溫度計)測定。測定除了將晶圓的彈出高度定為200μm以上，及將從研磨開始之5分鐘後至55分鐘後之間的平均溫度定為藉由由各例之研磨用組成物的研磨中之墊溫度之外，其他與實驗例1同樣進行。
將所得之結果代入下式：ΔT[℃]=(比較例C1之墊溫度)-(各例的墊溫度)；根據此ΔT(亦即，相對於比較例C1之墊溫度的墊溫度的降低幅度)，將墊上昇抑制效果用以下之5水準評估，並示於表3。所謂ΔT為0℃以下(評估D)，係意指墊溫度與比較例C1相同或較比較例C1更高。 AA：ΔT為2.5℃以上 A：ΔT為2.0℃以上且未滿2.5℃ B：ΔT為1.2℃以上且未滿2.0℃ C：ΔT為較0℃更大且未滿1.2℃ D：ΔT為0℃以下
尚，作為比較例C0，調製從比較例C1去除硝酸鈣之組成的研磨用組成物，同樣進行研磨去除速度及墊溫度的測定及評估時，比較例C1之研磨去除速度為比較例C0之約1.2倍，比較例C1之墊溫度較比較例C0更高1℃。亦即，藉由比較例C1時，與比較例C0相比較，雖提昇研磨去除速度，但墊溫度亦上昇。
Figure 02_image005
如表3所示，藉由組合作為第1金屬鹽之硝酸鈣及作為第2金屬鹽之硝酸鋁包含之實施例C1之研磨用組成物時，與比較例C1之研磨用組成物相比較，可進一步提昇研磨去除速度，並且可大幅降低墊溫度。又，作為實施例C2，調製將在實施例C1之研磨組成物的硝酸鋁替換成同濃度(Al換算)之氯化鋁的組成的研磨用組成物，並同樣進行測定及評估時，與實施例C1相同，與比較例C1相比較，認定有使墊溫度降低的效果，且得到與實施例C1同等之研磨去除速度。於實施例C1與實施例C2之對比，第1金屬鹽與第2金屬鹽之陰離子種相同之實施例C1者，墊溫度的降低幅度更大。
以上，雖詳細說明本發明之具體例，但此等僅為例示，並非限定申請專利範圍者。申請專利範圍所記載之技術中，包含各式各樣變形、變更以上所例示之具體例者。

Claims (10)

  1. 一種研磨用組成物，其係包含：水、與 選自過氧化物以外之化合物之氧化劑A、與 選自鹼土類金屬鹽之第1金屬鹽、與 選自屬於週期表之第3～16族之金屬的陽離子、與陰離子之鹽之第2金屬鹽。
  2. 如請求項1之研磨用組成物，其中，前述氧化劑A為過錳酸鹽。
  3. 如請求項1或2之研磨用組成物，其中，前述第1金屬鹽為硝酸鹽。
  4. 如請求項1～3中任一項之研磨用組成物，其中，前述第2金屬鹽為鋁鹽。
  5. 如請求項1～4中任一項之研磨用組成物，其中，前述第1金屬鹽與前述第2金屬鹽係陰離子種為相同。
  6. 如請求項1～5中任一項之研磨用組成物，其中，前述2金屬鹽的濃度[mM]相對於前述第1金屬鹽的濃度[mM]之比為0.1～10。
  7. 如請求項1～6中任一項之研磨用組成物，其係進一步包含研磨粒。
  8. 如請求項1～7中任一項之研磨用組成物，其係使用在維氏(Vickers)硬度1500Hv以上之材料的研磨。
  9. 如請求項1～8中任一項之研磨用組成物，其係使用在碳化矽的研磨。
  10. 一種研磨方法，其係包含使用如請求項1～9中任一項之研磨用組成物，來研磨研磨對象物之步驟。
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