(57)【要約】【課題】金属元素または半金属元素を含む研磨対象物を研磨する用途で使用される研磨用組成物において、研磨速度をよりいっそう向上させうる手段を提供する。【解決手段】金属元素または半金属元素を含む研磨対象物を研磨する用途で使用される研磨用組成物に、金属元素または半金属元素を含むオキソ酸と、水とを含ませる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属元素または半金属元素を含む研磨対象物を研磨する用途で使用される研磨用組成物であって、
金属元素または半金属元素を含むオキソ酸と、
水と、
を含む、研磨用組成物。
【請求項２】
前記研磨対象物が相変化合金を含み、
前記オキソ酸が半金属元素を含む、請求項１に記載の研磨用組成物。
【請求項３】
前記相変化合金がゲルマニウム−アンチモン−テルル合金である、請求項２に記載の研磨用組成物。
【請求項４】
前記オキソ酸が、半金属元素であるテルルを含む、請求項１〜３のいずれか1項に記載の研磨用組成物。
【請求項５】
前記研磨対象物が金属元素を含むメタル層を含む、請求項１に記載の研磨用組成物。
【請求項６】
前記メタル層がタングステンを含む、請求項５に記載の研磨用組成物。
【請求項７】
前記オキソ酸と前記研磨対象物とが、同一の金属元素または半金属元素を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の研磨用組成物。
【請求項８】
さらに非金属酸化剤を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の研磨用組成物。
【請求項９】
さらに研磨促進剤を含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載の研磨用組成物。
【請求項１０】
金属元素または半金属元素を含む研磨対象物を、請求項１〜９のいずれか１項に記載の研磨用組成物で研磨する工程を含む、研磨方法。
【請求項１１】
金属元素または半金属元素を含む研磨対象物を、請求項１０に記載の研磨方法で研磨する工程を含む、基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨用組成物に関する。また、本発明は、当該研磨用組成物を用いた研磨方法および基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＳＩの高集積化、高性能化に伴って新たな微細加工技術が開発されている。化学機械研磨（以下、「ＣＭＰ」とも略称する）法もその１つであり、ＬＳＩ製造工程、特に多層配線形成工程において頻繁に利用される技術である。
【０００３】
このＣＭＰ法が適用される場面の１つとして、相変化合金を含む研磨対象物の研磨が挙げられる。相変化合金とは、非晶質相と結晶相との間で可逆的に相変化する相変化材料の１種である合金であり、典型的にはゲルマニウム−アンチモン−テルル合金（ＧＳＴ合金）やインジウムアンチモナイド（ＩｎＳｂ）などがある。これらの相変化合金は、その相変化材料としての特性を活かして、相変化ランダムアクセスメモリ（ＰＲＡＭまたはＰＣＲＡＭ）などの相変化デバイスの構成材料として用いられている。
【０００４】
ここで、相変化合金は、銅またはタングステンのような他の金属材料と比べて軟質であるなど物理的性質が他の金属材料と大きく相違する。そのため、従来のＣＭＰ法で用いられている研磨用組成物をそのまま相変化合金の研磨に用いても、満足のいく結果を得られないことがある。特に、実用上十分な研磨速度を得ることは難しい。
【０００５】
従来、相変化合金の研磨における研磨速度を向上させるための技術としては、特許文献１に記載の技術がある。特許文献１では、相変化メモリデバイスのＣＭＰ用スラリー組成物に、脱イオン水およびトリエチルアミン等の窒素化合物を含ませることで、ＧＳＴ合金などからなる相変化材料層に対する研磨速度の向上を図っている。
【０００６】
また、ＣＭＰ法が適用される別の場面として、絶縁体層に配線構造を形成する工程が挙げられる。ＣＭＰ法を利用した配線構造の形成工程では、まず凹部が形成された絶縁体層（例えば、ＳｉＯ２層）上に、タングステンなどからなるメタル層を、少なくとも凹部が完全に埋まるように形成する。次いで、凹部以外の箇所の絶縁体層が露出するまでメタル層をＣＭＰ法により研磨除去することで、凹部内に配線部が形成される。
【０００７】
従来、メタル層の研磨における研磨速度を向上させるための技術としては、特許文献２に記載の技術がある。特許文献２では、複数の酸化状態を有する触媒（例えば、硝酸第二鉄など）を利用することで、メタル層に対する研磨速度の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１６８２１号公報
【特許文献２】特許第３８２２３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明者の検討によって、特許文献１や特許文献２に記載の組成物を用いてＣＭＰ法を実施しても十分な研磨速度が達成できない場合があることが判明した。スループット向上のためには、ＣＭＰ法に用いられる研磨用組成物のさらなる改良が急務である。
【００１０】
そこで本発明は、金属元素または半金属元素を含む研磨対象物を研磨する用途で使用される研磨用組成物において、研磨速度をよりいっそう向上させうる手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を積み重ねた。その結果、研磨用組成物にオキソ酸を含ませることで上記課題が解決されうることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１２】
すなわち、本発明の一形態は、金属元素または半金属元素を含む研磨対象物を研磨する用途で使用される研磨用組成物である。そして、当該研磨用組成物は、金属元素または半金属元素を含むオキソ酸と、水とを含む点に特徴を有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、金属元素または半金属元素を含む研磨対象物を研磨する用途で使用される研磨用組成物において、研磨速度をよりいっそう向上させることが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
上述したように、本発明の一形態は、金属元素または半金属元素を含む研磨対象物を研磨する用途で使用される研磨用組成物である。そして、当該研磨用組成物は、金属元素または半金属元素を含むオキソ酸と、水とを含む点に特徴を有する。このような構成とすることにより、金属元素または半金属元素を含む研磨対象物を研磨する際の研磨速度をよりいっそう向上させることが可能となり、高スループット化にも資することとなる。
【００１５】
以下ではまず、本形態に係る研磨用組成物の構成について説明し、次いで、当該研磨用組成物の用途における研磨対象物について説明する。
【００１６】
［研磨用組成物の構成成分］
本形態に係る研磨用組成物は、金属元素または半金属元素を含むオキソ酸と、水とを必須の構成成分として含む。また、本形態に係る研磨用組成物は、非金属酸化剤および／または研磨促進剤（錯化剤など）をさらに含むことが好ましい。そして、砥粒、防食剤、界面活性剤などの添加剤をさらに含んでもよい。
【００１７】
（オキソ酸）
本形態に係る研磨用組成物は、その特徴的な構成成分として、金属元素または半金属元素を含むオキソ酸を必須に含む。
【００１８】
「オキソ酸」は、オキシ酸、酸素酸とも称され、プロトン（Ｈ＋）として解離しうる水素が酸素原子に結合した酸であり、一般式ＸＯｎ（ＯＨ）ｍで表される。典型的なオキソ酸には、金属元素や半金属原子を含まない無機酸である硫酸（Ｈ２ＳＯ４）、硝酸（ＨＮＯ３）、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）などがあるが、本形態に係る研磨用組成物は、オキソ酸として「金属元素または半金属元素を含む」ものを含む点に特徴がある。
【００１９】
本明細書中、「金属元素」とは、その単体が「金属光沢を有し、展性、延性に富み、電気と熱の伝導性が著しい」という金属の性質を示す元素をいい、従来「金属元素」として知られているすべての元素がこの概念に包含される。また、「半金属元素」は、メタロイドとも称され、金属と非金属との中間の性質を示す元素である。半金属元素について厳密に一義的な定義は存在しないが、本明細書では、ホウ素（Ｂ）、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ヒ素（Ａｓ）、セレン（Ｓｅ）、アンチモン（Ｓｂ）、テルル（Ｔｅ）、ポロニウム（Ｐｏ）、およびアスタチン（Ａｔ）をいうものとする。
【００２０】
好ましい実施形態において、オキソ酸に含まれる金属元素または半金属元素は、元素の周期表における第３族〜第１７族に属する元素であることが好ましく、以下の元素であることがより好ましい：Ｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｐｏ、Ａｔ、Ａｃ、Ｔｈ、Ｐａ、Ｕ、Ｎｐ、Ｐｕ。オキソ酸に含まれる金属元素として特に好ましくはタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）、コバルト（Ｃｏ）、タンタル（Ｔａ）、スズ（Ｓｎ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、鉛（Ｐｂ）、またはニオブ（Ｎｂ）であり、最も好ましくはタングステン（Ｗ）またはモリブデン（Ｍｏ）である。また、オキソ酸に含まれる半金属元素として特に好ましくはテルル（Ｔｅ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、アンチモン（Ｓｂ）、または珪素（Ｓｉ）であり、最も好ましくはテルル（Ｔｅ）である。
【００２１】
金属元素または半金属元素を含むオキソ酸の具体例について特に制限はなく、例えば上述した金属元素または半金属元素を含むオキソ酸が挙げられる。より具体的には、例えば、テルル酸（Ｔｅ（ＯＨ）６）、タングステン酸（Ｈ２ＷＯ４（ＷＯ３・Ｈ２Ｏ）、Ｈ４ＷＯ５（ＷＯ３・２Ｈ２Ｏ））、モリブデン酸（ＭｏＯ３・Ｈ２Ｏ）、ケイタングステン酸（Ｈ４［ＳｉＷ１２Ｏ４０]）、リンタングステン酸（Ｈ３［ＰＷ１２Ｏ４０］）、メタバナジン酸（ＨＶＯ３）、過マンガン酸、アルミン酸、スズ酸、ゲルマニウム酸、珪酸などが挙げられる。また、上述したケイタングステン酸やリンタングステン酸などのポリ酸の中心原子や金属原子が他の原子に置換されてなる各種のポリ酸が本形態におけるオキソ酸として用いられてもよい。二種類以上のオキソ酸を組み合わせて用いてもよい。
【００２２】
本明細書中、「オキソ酸」の概念には、塩または水和物の形態のものも包含されるものとする。オキソ酸の塩は、上述したオキソ酸からプロトン（Ｈ＋）が脱離した構造を有するアニオンと、適当なカチオンとの塩である。オキソ酸の塩を構成するカチオンとしては、例えば、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属、カルシウム等のアルカリ土類金属、アンモニウムイオン（ＮＨ４＋）、第１級アミン、第２級アミン、第３級アミン、第４級アミンなどが挙げられる。また、オキソ酸の水和物においてオキソ酸に水和する水分子の数について特に制限はなく、従来公知の知見が適宜参照されうる。なお、研磨用組成物が水などの溶媒を含む場合、オキソ酸（塩）は通常、アニオンなどのイオンの形態で存在する。このような場合であっても、「研磨用組成物がオキソ酸を含む」という点では変わりがないものとする。
【００２３】
本形態に係る研磨用組成物中のオキソ酸の含有量の下限は、少量でも効果を発揮するため特に限定されるものではないが、組成物の全量１００質量％に対して、０．０００１質量％以上であることが好ましく、０．０００５質量％以上であることがより好ましく、０．００１質量％以上であることが特に好ましい。また、本形態に係る研磨用組成物中のオキソ酸の含有量の上限も特に制限されないが、製造単価、溶解度による研磨対象物への残留性という観点からは、組成物の全量１００質量％に対して、１５質量％以下であることが好ましく、１０質量％以下であることがより好ましく、５質量％以下であることが特に好ましい。
【００２４】
（水）
本形態に係る研磨用組成物は、各成分を分散または溶解するための分散媒または溶媒として水を必須に含む。他の成分の作用を阻害することを抑制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く、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。
【００２５】
本形態に係る研磨用組成物中の水の含有量の好ましい形態は、水以外の構成成分について本明細書にそれぞれ記載された好ましい含有量の残部として計算される。
【００２６】
（非金属酸化剤）
本形態に係る研磨用組成物は、任意の成分として、非金属酸化剤を含んでもよい。本明細書において「非金属酸化剤」とは、金属元素を含有せず、研磨対象物に含まれる金属元素または半金属元素の単体に対して酸化剤として機能することができる化合物を意味する。したがって、「非金属酸化剤」は、かような機能を発揮するのに十分な酸化還元電位を有するものであるか否かという基準に従って選定されうる。このため、「非金属酸化剤」の外延は必ずしも一義的に明確に定まるものではないが、一例として、例えば、過酸化水素、硝酸、過硫酸、亜塩素酸、次亜塩素酸、酸化水素およびその付加物、例えば尿素過酸化水素およびカーボネート、有機過酸化物、例えばベンゾイル、過酢酸、およびジ−ｔ−ブチル、スルフェイト（ＳＯ５）、スルフェイト（Ｓ５Ｏ８）、並びに過酸化ナトリウムが挙げられる。さらには、過ヨウ素酸、亜ヨウ素酸、次亜ヨウ素酸、ヨウ素酸、過臭素酸、亜臭素酸、次亜臭素酸、臭素酸、過塩素酸、塩素酸、過塩素酸、過ホウ酸、およびそれぞれの塩などが挙げられる。
【００２７】
本形態に係る研磨用組成物が非金属酸化剤を含む場合、当該研磨用組成物における当該非金属酸化剤の含有量の下限は、組成物の全量１００質量％に対して、０．１質量％以上であることが好ましく、より好ましくは０．３質量％以上である。非金属酸化剤の含有量が多くなるにつれて、研磨用組成物による研磨対象物に対する研磨速度が向上する傾向にある。一方、本形態に係る研磨用組成物が非金属酸化剤を含む場合、当該研磨用組成物における当該非金属酸化剤の含有量の上限は、組成物の全量１００質量％に対して、１０質量％以下であることが好ましく、より好ましくは５質量％以下である。非金属酸化剤の含有量が少なくなるにつれて、研磨用組成物の材料コストを抑えることができるのに加え、研磨使用後の研磨用組成物の処理、すなわち廃液処理の負荷を軽減することができる。また、非金属酸化剤による研磨対象物の過剰な酸化を防ぐことができるという有利な効果も得られる。
【００２８】
（研磨促進剤）
本形態に係る研磨用組成物は、任意の成分として、研磨促進剤を含んでもよい。研磨促進剤は、研磨対象物の表面に錯形成して結合し、不溶性の脆性膜を研磨対象物の表面に形成することによって研磨用組成物による研磨対象物の研磨速度を向上させる働きをする。研磨促進剤の具体例としては、窒素化合物、カルボン酸化合物、リン含有化合物、スルホン酸化合物などが挙げられる。
【００２９】
窒素化合物の具体例としては、アミン、アンモニウム化合物などが挙げられる。中でもアンモニウム化合物が好ましい。
【００３０】
アミンは、脂肪族アミンであっても芳香族アミンであってもよい。また、置換アミンであってもよいし非置換アミンであってもよい。アルキル基またはアルコール基を有するアミンが好ましい。アルコール基は化学式−ＲＯＨで表され、Ｒは炭化水素基である。アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、２−エチルヘキシル基、テトラデシル基、オクタデシル基、イコシル基などが挙げられる。アルコール基の具体例としては、メタノール、エタノール、無水エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、ｓｅｃ−ブタノール、ｔｅｒｔ−ブタノール、ベンジルアルコール又はフェノールに由来する基が挙げられる。使用されるアミンの具体例としては、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ｎ−ブチルアミン、ｓｅｃ−ブチルアミン、ｔｅｒｔ−ブチルアミン、シクロヘキシルアミンなどの脂肪族第１級アミンや、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ジイソブチルアミン、ジ−ｓｅｃ−ブチルアミン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルアミンなどの脂肪族第２級アミンや、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミンなどの脂肪族第３級アミンや、ジエチルエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどのその他の鎖状アミンや、ピリジン、ピペラジンなどの環式アミンが挙げられる。二種類以上のアミンを組み合わせて用いてもよい。
【００３１】
アンモニウム化合物の具体例としては、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラプロピルアンモニウムなどの４級アンモニウム化合物や、水酸化アンモニウム（アンモニア水）、アンモニウム、アンモニウム塩などが挙げられる。アンモニウムはアンモニウムイオンとして研磨用組成物中で存在する。アンモニウムイオンは相変化合金との間で特に容易に錯形成する。アンモニウム塩の酸成分は、塩酸、硝酸、リン酸、硫酸、ホウ酸などの無機酸に由来するものであってもよい。あるいは、ギ酸、酢酸、プロピオン酸など脂肪酸、安息香酸、フタル酸などの芳香族カルボン酸、クエン酸、シュウ酸、酒石酸、リンゴ酸、マレイン酸、フマル酸、コハク酸、有機スルホン酸、有機ホスホン酸などのその他の有機酸に由来するものであってもよい。二種類以上のアンモニウム化合物を組み合わせて用いてもよい。
【００３２】
カルボン酸化合物の具体例としては、酢酸、乳酸、プロピオン酸、酪酸、グリコール酸、グルコン酸、サリチル酸、イソニコチン酸、イソ酪酸、吉草酸、イソ吉草酸、ピバル酸、ヒドロアンゲリカ酸、カプロン酸、２−メチルペンタン酸、４−メチルペンタン酸、２，３−ジメチルブタン酸、２−エチルブタン酸、２，２−ジメチルブタン酸、３，３−ジメチルブタン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸などの飽和モノカルボン酸や、シュウ酸、マロン酸、酒石酸、マレイン酸、クエン酸などの多価カルボン酸や、これらのカルボン酸の塩が挙げられる。中でも飽和モノカルボン酸が好ましい。飽和モノカルボン酸の炭素数は２〜６であることが好ましく、より好ましくは２〜４である。炭素数が２〜６の飽和モノカルボン酸の具体例としては、酢酸、乳酸、プロピオン酸、酪酸、グリコール酸、グルコン酸、サリチル酸、イソニコチン酸、イソ酪酸、吉草酸、イソ吉草酸、ピバル酸、ヒドロアンゲリカ酸、カプロン酸、２−メチルペンタン酸、４−メチルペンタン酸、２，３−ジメチルブタン酸、２−エチルブタン酸、２，２−ジメチルブタン酸、３，３−ジメチルブタン酸が挙げられる。これらの炭素数が２〜６の飽和モノカルボン酸は、相変化合金との間で特に容易に錯形成する。二種類以上のカルボン酸化合物を組み合わせて用いてもよい。
【００３３】
リン含有化合物は、炭素−リン結合を有する有機リン化合物であってもよいし、無機リン化合物であってもよい。有機リン化合物の具体例としては、ホスフィン、ホスフィンオキシド、ホスフィンスルフィド、ジホスファンなどの３価の有機リン化合物や、ホスホニウム塩、ホスホン酸、ホスフィン酸、及びこれらの塩や誘導体などが挙げられる。中でもホスホン酸又はホスフィン酸が好ましい。ホスホン酸の具体例としては、２−アミノエチルホスホン酸、１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸、アミノトリ（メチレンホスホン酸）、エチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）、ジエチレントリアミンペンタ（メチレンホスホン酸）、エタン−１，１，−ジホスホン酸、エタン−１，１，２−トリホスホン酸、エタン−１−ヒドロキシ−１，１−ジホスホン酸、エタン−１−ヒドロキシ−１，１，２−トリホスホン酸、エタン−１，２−ジカルボキシ−１，２−ジホスホン酸、メタンヒドロキシホスホン酸、２−ホスホノブタン−１，２−ジカルボン酸、１−ホスホノブタン−２，３，４−トリカルボン酸、α−メチルホスホノコハク酸、フェニルホスホン酸が挙げられる。これらのホスホン酸及びホスフィン酸は、相変化合金との間で特に容易に錯形成する。二種類以上の有機リン化合物を組み合わせて用いてもよい。
【００３４】
無機リン化合物の具体例としては、オルトリン酸、次リン酸、ペルオキソ一リン酸、ペルオキソ二リン酸、ポリリン酸（二リン酸、三リン酸、四リン酸）、メタリン酸、ジアミドリン酸、アミドリン酸、ヘキサフルオロリン酸、ヘキサクロロリン酸、フェニルリン酸、リン灰石、ホスホモリブデン酸、ホスホタングステン酸、ジホスホモリブデン酸、ジホスホタングステン酸、ウルトラリン酸、三臭化リン、五臭化リン、二臭化窒化リン、三塩化リン、五塩化リン、四塩化二リン、二塩化フッ化リン、二塩化三フッ化リン、二塩化窒化リン、四塩化三酸化リン、テトラクロロリン酸、三シアン化リン、三フッ化リン、五フッ化リン、四フッ化二リン、三ヨウ化リン、四ヨウ化二リン、窒化リン、酸化リン（一酸化リン、二酸化リン、三酸化二リン、五酸化二リン、六酸化四リン、十酸化四リン）、臭化ホスホリル、塩化ホスホリル、フッ化ホスホリル、窒化ホスホリル、ジホスホリルテトラアミド、硫化リン（五硫化二リン、三硫化四リン、五硫化四リン、七硫化四リン）、臭化チオホスホリル、塩化チオホスホリル、水素化リン、トリス（イソシアン酸）リン、トリス（イソシアン酸）ホスホリル、トリス（イソチオシアン酸）リン、トリス（イソチオシアン酸）ホスホリル、セレン化リン、三セレン化二リン、三セレン化四リン、五セレン化二リン、フッ化チオホスホリル、ヨウ化チオホスホリル、ホスホリルアミド、窒化チオホスホリル、チオホスホリルアミド、イソチオシアン酸ホスホリル、リン、リン化物（リン化亜鉛、リン化アルミニウム、リン化イットリウム、リン化イリジウム、リン化カリウム、リン化ガリウム、リン化カルシウム、リン化オスミウム、リン化カドミウム、リン化金、リン化インジウム、リン化ウラン、リン化クロム、リン化ケイ素、リン化銀、リン化ゲルマニウム、リン化コバルト、リン化ジルコニウム、リン化水銀、リン化スカンジウム、リン化スズ、リン化タリウム、リン化タングステン、リン化タンタル、リン化チタン、リン化鉄、リン化銅、リン化トリウム、リン化ナトリウム、リン化ニオブ、リン化ニッケル、リン化ネプツウム、リン化白金、リン化バナジウム、リン化ハフニウム、リン化パラジウム、リン化バリウム、リン化プルトニウム、リン化ベリリウム、リン化ホウ素、リン化マグネシウム、リン化マンガン、リン化モリブデン、リン化ランタン、リン化リチウム、リン化ルテニウム、リン化レニウム、リン化ロジウム）、及びこれらの塩などが挙げられる。中でもオルトリン酸、次リン酸、ペルオキソ一リン酸、ペルオキソ二リン酸、ポリリン酸（二リン酸、三リン酸、四リン酸）、メタリン酸、ジアミドリン酸、アミドリン酸、ヘキサフルオロリン酸、ヘキサクロロリン酸、フェニルリン酸が好ましく、特に好ましくはオルトリン酸又はフェニルリン酸である。これらの無機リン化合物は、相変化合金との間で特に容易に錯形成する。二種類以上の無機リン化合物を組み合わせて用いてもよい。
【００３５】
スルホン酸化合物の具体例としては、硫酸、アルキル硫酸、アリル硫酸、タウリン、イセチオン酸、ベンゼンスルホン酸、及びこれらの塩などが挙げられる。中でもベンゼンスルホン酸が好ましい。ベンゼンスルホン酸は、相変化合金との間で特に容易に錯形成する。二種類以上のスルホン酸化合物を組み合わせて用いてもよい。
【００３６】
研磨促進剤の好ましい形態として、錯化剤が挙げられる。研磨用組成物中に錯化剤を加えた場合には、上述した研磨促進剤の機能に加えて、錯化剤が有するエッチング作用により、研磨用組成物による研磨対象物の研磨速度が向上するという有利な効果がある。なお、以下の具体例の中には、上記で既に研磨促進剤として挙げた化合物群と重複するものも記載されているが、そのような化合物が研磨用組成物に含まれる場合、当該化合物は錯化剤として含まれているものとする。
【００３７】
錯化剤としては、例えば、無機酸、有機酸、アミノ酸、ニトリル化合物およびキレート剤などが用いられうる。無機酸の具体例としては、硫酸、硝酸、ホウ酸、炭酸、次亜リン酸、亜リン酸、リン酸などが挙げられる。有機酸の具体例としては、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、乳酸などが挙げられる。メタンスルホン酸、エタンスルホン酸およびイセチオン酸などの有機硫酸も使用可能である。無機酸または有機酸の代わりにあるいは無機酸または有機酸と組み合わせて、無機酸または有機酸のアルカリ金属塩などの塩を用いてもよい。アミノ酸の具体例としては、グリシン、α−アラニン、β−アラニン、Ｎ−メチルグリシン、Ｎ，Ｎ−ジメチルグリシン、２−アミノ酪酸、ノルバリン、バリン、ロイシン、ノルロイシン、イソロイシン、フェニルアラニン、プロリン、サルコシン、オルニチン、リシン、タウリン、セリン、トレオニン、ホモセリン、チロシン、ビシン、トリシン、３，５−ジヨード−チロシン、β−（３，４−ジヒドロキシフェニル）−アラニン、チロキシン、４−ヒドロキシ−プロリン、システイン、メチオニン、エチオニン、ランチオニン、シスタチオニン、シスチン、システイン酸、アスパラギン酸、グルタミン酸、Ｓ−（カルボキシメチル）−システイン、４−アミノ酪酸、アスパラギン、グルタミン、アザセリン、アルギニン、カナバニン、シトルリン、δ−ヒドロキシ−リシン、クレアチン、ヒスチジン、１−メチル−ヒスチジン、３−メチル−ヒスチジン、トリプトファンなどが挙げられる。中でもグリシン、アラニン、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、グリコール酸、イセチオン酸またはそれらの塩が好ましい。
【００３８】
ニトリル化合物の具体例としては、例えば、アセトニトリル、アミノアセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、イソブチロニトリル、ベンゾニトリル、グルタロジニトリル、メトキシアセトニトリル等が挙げられる。
【００３９】
キレート剤の具体例としては、ニトリロ三酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、エチレンジアミン四酢酸、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチレンホスホン酸、エチレンジアミン−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチレンスルホン酸、トランスシクロヘキサンジアミン四酢酸、１，２−ジアミノプロパン四酢酸、グリコールエーテルジアミン四酢酸、エチレンジアミンオルトヒドロキシフェニル酢酸、エチレンジアミンジ琥珀酸（ＳＳ体）、Ｎ−（２−カルボキシラートエチル）−Ｌ−アスパラギン酸、β−アラニンジ酢酸、２−ホスホノブタン−１，２，４−トリカルボン酸、１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸、Ｎ，Ｎ’−ビス（２−ヒドロキシベンジル）エチレンジアミン−Ｎ，Ｎ’−ジ酢酸、１，２−ジヒドロキシベンゼン−４，６−ジスルホン酸等が挙げられる。
【００４０】
本形態に係る研磨用組成物が研磨促進剤を含む場合、当該研磨用組成物における当該研磨促進剤の含有量の下限は、組成物の全量１００質量％に対して、０．００１質量％以上であることが好ましく、より好ましくは０．０１質量％以上、さらに好ましくは０．１質量％以上である。研磨促進剤の含有量が多くなるにつれて、研磨用組成物による研磨対象物の研磨速度が向上する。一方、本形態に係る研磨用組成物が研磨促進剤を含む場合、当該研磨用組成物における当該研磨促進剤の含有量の上限は、組成物の全量１００質量％に対して、１０質量％以下であることが好ましく、より好ましくは８質量％以下、さらに好ましくは５質量％以下である。研磨促進剤の含有量が少なくなるにつれて、研磨用組成物の材料コストを抑えることができる。
【００４１】
また、本形態に係る研磨用組成物が研磨促進剤を含む場合の好ましい形態として、錯化剤を含む場合、当該研磨用組成物における当該錯化剤の含有量の下限は、組成物の全量１００質量％に対して、０．０１質量％以上であることが好ましく、より好ましくは０．１質量％以上である。錯化剤の含有量が多くなるにつれて、研磨用組成物による研磨対象物の研磨速度が向上する。一方、錯化剤の添加によって研磨対象物が容易に過剰なエッチングを受けるという虞を低減させる（過剰なエッチングを防ぐ）という観点から、当該研磨用組成物における当該錯化剤の含有量の上限は、組成物の全量１００質量％に対して、１０質量％以下であることが好ましく、より好ましくは１質量％以下である。なお、このような過剰なエッチング防止の効果は、研磨対象物が半金属元素を含む場合（例えば、相変化合金を含む場合）に特に顕著である。
【００４２】
（砥粒）
本形態に係る研磨用組成物は、任意の成分として、砥粒（研磨剤）を含んでもよい。砥粒は、研磨対象物を機械的に研磨する働きをする。砥粒は、無機粒子、有機粒子、及び有機無機複合粒子のいずれであってもよい。無機粒子の具体例としては、例えば、シリカ、アルミナ、セリア、チタニアなどの金属酸化物からなる粒子、並びに窒化ケイ素粒子、炭化ケイ素粒子及び窒化ホウ素粒子が挙げられる。有機粒子の具体例としては、例えばポリメタクリル酸メチル粒子が挙げられる。その中でもシリカ粒子が好ましく、特に好ましいのはコロイダルシリカである。
【００４３】
砥粒は表面修飾されていてもよい。通常のコロイダルシリカは、酸性条件下でゼータ電位の値がゼロに近いために、酸性条件下ではシリカ粒子同士が互いに電気的に反発せず凝集を起こしやすい。これに対し、酸性条件でもゼータ電位が比較的大きな正又は負の値を有するように表面修飾された砥粒は、酸性条件下においても互いに強く反発して良好に分散する結果、研磨用組成物の保存安定性を向上させることになる。このような表面修飾砥粒は、例えば、アルミニウム、チタン又はジルコニウムなどの金属あるいはそれらの酸化物を砥粒と混合して砥粒の表面にドープさせることにより得ることができる。
【００４４】
あるいは、研磨用組成物中の表面修飾砥粒は、有機酸を固定化したシリカであってもよい。中でも有機酸を固定化したコロイダルシリカが好ましい。コロイダルシリカへの有機酸の固定化は、コロイダルシリカの表面に有機酸の官能基を化学的に結合させることにより行われる。コロイダルシリカと有機酸を単に共存させただけではコロイダルシリカへの有機酸の固定化は果たされない。有機酸の一種であるスルホン酸をコロイダルシリカに固定化するのであれば、例えば、“Sulfonic acid-functionalized silica through quantitative oxidation of thiol groups”, Chem. Commun. 246-247 (2003)に記載の方法で行うことができる。具体的には、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のチオール基を有するシランカップリング剤をコロイダルシリカにカップリングさせた後に過酸化水素でチオール基を酸化することにより、スルホン酸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。あるいは、カルボン酸をコロイダルシリカに固定化するのであれば、例えば、“Novel Silane Coupling Agents Containing a Photolabile 2-Nitrobenzyl Ester for Introduction of a Carboxy Group on the Surface of Silica Gel”, Chemistry Letters, 3, 228-229 (2000)に記載の方法で行うことができる。具体的には、光反応性２−ニトロベンジルエステルを含むシランカップリング剤をコロイダルシリカにカップリングさせた後に光照射することにより、カルボン酸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。
【００４５】
砥粒の平均一次粒子径の下限は、５ｎｍ以上であることが好ましく、７ｎｍ以上であることがより好ましく、１０ｎｍ以上であることがさらに好ましい。また、砥粒の平均一次粒子径の上限は、５００ｎｍ以下であることが好ましく、１００ｎｍ以下であることがより好ましく、７０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。このような範囲であれば、研磨用組成物による研磨対象物の研磨速度は向上し、また、研磨用組成物を用いて研磨した後の研磨対象物の表面にディッシングが生じるのをより抑えることができる。なお、砥粒の平均一次粒子径の値としては、ＢＥＴ法で測定される砥粒の比表面積に基づいて算出される値を採用するものとする。
【００４６】
本形態に係る研磨用組成物が砥粒を含む場合、当該研磨用組成物における当該砥粒の含有量の下限は、組成物の全量１００質量％に対して、０．１質量％以上であることが好ましく、より好ましくは０．５質量％以上、さらに好ましくは１質量％以上である。砥粒の含有量が多くなるにつれて、研磨用組成物による研磨対象物の研磨速度が向上する。一方、本形態に係る研磨用組成物が砥粒を含む場合、当該研磨用組成物における当該砥粒の含有量の上限は、組成物の全量１００質量％に対して、２０質量％以下であることが好ましく、より好ましくは１５質量％以下、さらに好ましくは１０質量％以下である。砥粒の含有量が少なくなるにつれて、研磨用組成物の材料コストを抑えることができるのに加え、砥粒の凝集が起こりにくくなる。また、研磨用組成物を用いて研磨対象物を研磨することによりスクラッチの少ない研磨面を得やすいという利点もある。
【００４７】
（金属防食剤）
本形態に係る研磨用組成物は、任意の成分として、金属防食剤を含んでもよい。研磨用組成物中に金属防食剤を加えた場合には、研磨用組成物を用いて研磨した後の研磨対象物にディッシング等の表面欠陥がより生じにくくなるという有利な効果が奏される。また、研磨用組成物が上述した非金属酸化剤を含む場合、金属防食剤がともに含まれると、非金属酸化剤による研磨対象物表面の酸化を緩和するとともに、非金属酸化剤による研磨対象物表面の酸化により生じる金属イオンと反応して不溶性の錯体を生成する働きをする。この金属防食剤の働きは、研磨用組成物による研磨対象物の過剰なエッチングを防止する。なお、このような過剰なエッチング防止の効果は、研磨対象物が半金属元素を含む場合（例えば、相変化合金を含む場合）に特に顕著である。
【００４８】
用いられる金属防食剤の種類は特に限定されないが、好ましくは複素環化合物または界面活性剤である。複素環化合物や界面活性剤は、研磨対象物に対する化学的または物理的吸着力が高く、強固な保護膜を研磨対象物表面に形成する。
【００４９】
金属防食剤として複素環化合物が用いられる場合、複素環化合物中の複素環の員数は特に限定されない。また、複素環化合物は、単環化合物であってもよいし、縮合環を有する多環化合物であってもよい。
【００５０】
金属防食剤として使用可能な複素環化合物の具体例としては、ピロール化合物、ピラゾール化合物、イミダゾール化合物、トリアゾール化合物、テトラゾール化合物、ピリジン化合物、ピラジン化合物、ピリダジン化合物、ピリンジン化合物、インドリジン化合物、インドール化合物、イソインドール化合物、インダゾール化合物、プリン化合物、キノリジン化合物、キノリン化合物、イソキノリン化合物、ナフチリジン化合物、フタラジン化合物、キノキサリン化合物、キナゾリン化合物、シンノリン化合物、ブテリジン化合物、チアゾール化合物、イソチアゾール化合物、オキサゾール化合物、イソオキサゾール化合物、フラザン化合物などの含窒素複素環化合物が挙げられる。
【００５１】
ピラゾール化合物の具体例としては、１Ｈ−ピラゾール、４−ニトロ−３−ピラゾールカルボン酸、３，５−ピラゾールカルボン酸などが挙げられる。
【００５２】
イミダゾール化合物の具体例としては、イミダゾール、１−メチルイミダゾール、２−メチルイミダゾール、４−メチルイミダゾール、１，２−ジメチルピラゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−イソプロピルイミダゾール、ベンゾイミダゾール、５，６−ジメチルベンゾイミダゾール、２−アミノベンゾイミダゾール、２−クロロベンゾイミダゾール、２−メチルベンゾイミダゾールなどが挙げられる。
【００５３】
トリアゾール化合物の具体例としては、１，２，３−トリアゾール、１，２，４−トリアゾール、１−メチル−１，２，４−トリアゾール、メチル−１Ｈ−１，２，４−トリアゾール−３−カルボキシレート、１，２，４−トリアゾール−３−カルボン酸、１，２，４−トリアゾール−３−カルボン酸メチル、３−アミノ−１Ｈ−１，２，４−トリアゾール、３−アミノ−５−ベンジル−４Ｈ−１，２，４−トリアゾール、３−アミノ−５−メチル−４Ｈ−１，２，４−トリアゾール、３−ニトロ−１，２，４−トリアゾール、３−ブロモ−５−ニトロ−１，２，４−トリアゾール、４−（１，２，４−トリアゾール−１−イル）フェノール、４−アミノ−１，２，４−トリアゾール、４−アミノ−３，５−ジプロピル−４Ｈ−１，２，４−トリアゾール、４−アミノ−３，５−ジメチル−４Ｈ−１，２，４−トリアゾール、４−アミノ−３，５−ジペプチル−４Ｈ−１，２，４−トリアゾール、５−メチル−１，２，４−トリアゾール−３，４−ジアミン、１−ヒドロキシベンゾトリアゾール、１−アミノベンゾトリアゾール、１−カルボキシベンゾトリアゾール、５−クロロ−１Ｈ−ベンゾトリアゾール、５−ニトロ−１Ｈ−ベンゾトリアゾール、５−カルボキシ−１Ｈ−ベンゾトリアゾール、５，６−ジメチル−１Ｈ−ベンゾトリアゾール、１−（１”，２’−ジカルボキシエチル）ベンゾトリアゾールなどが挙げられる。
【００５４】
テトラゾール化合物の具体例としては、１Ｈ−テトラゾール、５−メチルテトラゾール、５−アミノテトラゾール、５−フェニルテトラゾールなどが挙げられる。
【００５５】
インドール化合物の具体例としては、１Ｈ−インドール、１−メチル−１Ｈ−インドール、２−メチル−１Ｈ−インドール、３−メチル−１Ｈ−インドール、４−メチル−１Ｈ−インドール、５−メチル−１Ｈ−インドール、６−メチル−１Ｈ−インドール、７−メチル−１Ｈ−インドールなどが挙げられる。
【００５６】
インダゾール化合物の具体例としては、１Ｈ−インダゾール、５−アミノ−１Ｈ−インダゾールなどが挙げられる。
【００５７】
また、金属防食剤として界面活性剤が用いられる場合、当該界面活性剤は、陰イオン性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤、両性界面活性剤、および非イオン性界面活性剤のいずれであってもよい。
【００５８】
陰イオン性界面活性剤の例には、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル、アルキル硫酸エステル、ポリオキシエチレンアルキル硫酸、アルキル硫酸、アルキルベンゼンスルホン酸、アルキルリン酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル、ポリオキシエチレンスルホコハク酸、アルキルスルホコハク酸、アルキルナフタレンスルホン酸、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸、およびそれらの塩が含まれる。
【００５９】
陽イオン性界面活性剤の例には、アルキルトリメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルベンジルジメチルアンモニウム塩、およびアルキルアミン塩が含まれる。
【００６０】
両性界面活性剤の例には、アルキルベタインおよびアルキルアミンオキシドが含まれる。
【００６１】
非イオン性界面活性剤の例には、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、およびアルキルアルカノールアミドが含まれる。
【００６２】
なかでも好ましい界面活性剤は、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、アルキルエーテル硫酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、およびポリオキシエチレンアルキルエーテルである。これらの界面活性剤は、研磨対象物表面への化学的または物理的吸着力が高いため、研磨対象物表面により強固な保護膜を形成する。このことは、研磨用組成物を用いて研磨した後の研磨対象物の表面の平坦性を向上させるうえで有利である。
【００６３】
本形態に係る研磨用組成物が金属防食剤を含む場合、当該研磨用組成物における当該金属防食剤の含有量の下限は、組成物の全量１００質量％に対して、０．００１質量％以上であることが好ましく、より好ましくは０．０１質量％以上、さらに好ましくは０．１質量％以上である。金属防食剤の含有量が多くなるにつれて、研磨用組成物による研磨対象物の過剰なエッチングをより強く防止することができる。一方、本形態に係る研磨用組成物が金属防食剤を含む場合、当該研磨用組成物における当該金属防食剤の含有量の上限は、組成物の全量１００質量％に対して、１０質量％以下であることが好ましく、より好ましくは５質量％以下、さらに好ましくは１質量％以下である。金属防食剤の含有量が少なくなるにつれて、研磨用組成物による研磨対象物の研磨速度が向上する。
【００６４】
（その他の構成）
具体的な記載は省略するが、本形態に係る研磨用組成物は、任意の成分として、その他の成分（例えば、水溶性高分子、防腐剤、防カビ剤、金属酸化剤、還元剤、難溶性の有機物を溶解するための有機溶媒など）をさらに含んでもよい。また、本形態に係る研磨用組成物は、一液型であってもよいし、二液型を始めとする多液型であってもよい。さらに、前記実施形態の研磨用組成物は、研磨用組成物の原液を水で希釈することにより調製されてもよい。
【００６５】
（研磨用組成物のｐＨ）
研磨用組成物のｐＨは特に限定されない。ただし、１２以下、さらに言えば１０以下のｐＨであれば、研磨用組成物の取り扱いは容易になる。また、１以上、さらに言えば３以上であれば、研磨用組成物が砥粒を含む場合に当該砥粒の分散性が向上する。
【００６６】
研磨用組成物のｐＨを所望の値に調整するのにｐＨ調整剤を使用してもよい。使用するｐＨ調整剤は酸およびアルカリのいずれであってもよく、また無機および有機の化合物のいずれであってもよい。なお、ｐＨ調節剤は、単独でもまたは２種以上混合しても用いることができる。また、上述した各種の添加剤（研磨促進剤など）として、ｐＨ調整機能を有するもの（例えば、各種の酸など）を用いる場合には、当該添加剤をｐＨ調整剤の少なくとも一部として利用してもよい。
【００６７】
［研磨用組成物の用途］
上述した形態に係る研磨用組成物は、金属元素または半金属元素を含む研磨対象物を研磨する用途で使用される。以下、当該用途について、詳細に説明する。
【００６８】
上述した形態に係る研磨用組成物の用途において、研磨対象物は、金属元素または半金属元素を含むものである。ここで、「金属元素」および「半金属元素」の定義については上述したとおりであるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００６９】
研磨対象物は、金属元素または半金属元素を含むものであれば、その他の具体的な構成について特に制限はなく、本発明に係る研磨用組成物の用途における研磨対象物として採用されうる。
【００７０】
（研磨対象物が半金属元素を含む場合）
まず、研磨対象物が半金属元素を含む場合の一例として、研磨対象物が相変化合金を含む場合について、説明する。すなわち、本発明の一実施形態において、上述した形態に係る研磨用組成物は、相変化合金を含む研磨対象物を研磨する用途、さらに言えば、相変化合金を含んだ研磨対象物を研磨して相変化デバイスを製造する用途で使用される。相変化合金の具体例としては、上述したゲルマニウム（Ｇｅ）やアンチモン（Ｓｂ）、テルル（Ｔｅ）、ポロニウム（Ｐｏ）などの半金属元素を含有する合金、より具体的には、ＧＳＴ合金およびインジウムアンチモナイド（ＩｎＳｂ）が挙げられる。特に好ましい実施形態は、研磨対象物はＧＳＴ合金を含む。
【００７１】
研磨対象物が半金属元素（ＧＳＴ合金などの相変化合金等）を含む場合に、上述した形態に係る研磨用組成物を用いて研磨を行うことにより、研磨速度が格段に向上するという利点が得られる（後述する実施例の「Ｉ．相変化合金膜に対する研磨速度の測定」を参照）。
【００７２】
研磨対象物が相変化合金を含む実施形態においては、研磨用組成物に含まれるオキソ酸は、半金属元素を含むことが好ましい。なかでも、研磨用組成物に含まれるオキソ酸が半金属元素であるテルルを含むと（オキソ酸としてテルル酸が用いられると）、相変化合金を含む研磨対象物（例えば、ＧＳＴ合金）に対する研磨速度が格段に向上するという利点が得られる。すなわち、研磨対象物が半金属元素を含む実施形態において、研磨用組成物に含まれるオキソ酸と当該研磨対象物とは、同一の半金属元素を含むことが好ましいといえる。
【００７３】
研磨対象物が半金属元素を含む実施形態において、上述したような研磨速度の向上効果が発揮される詳細な理由は不明であるが、以下のメカニズムが推定されている。すなわち、非金属オキソ酸や非金属酸化剤を用いた場合には、研磨対象物の表面が酸化されることで生成する酸化膜が十分に厚くなりにくく、また、生成した酸化膜が不均一になりやすい。これに対し、金属元素や半金属元素を含むオキソ酸を用いると、研磨対象物に含まれる金属元素や半金属元素との高い親和性に起因してオキソ酸自身が酸化膜のコアになることができ、かつ酸化反応が多段的に進行することから、十分に酸化反応が進行して十分な厚さの酸化膜が形成される結果、研磨速度の向上効果がもたらされるものと考えられる。なお、上記メカニズムは推測によるものであり、本発明は上記メカニズムに何ら限定されるものではない。
【００７４】
（研磨対象物が金属元素を含む場合）
続いて、上述した形態に係る研磨用組成物を用いたＣＭＰ法が適用される別の場面として、絶縁体層に配線構造を形成する工程が挙げられる。ＣＭＰ法を利用した配線構造の形成工程では、まず凹部が形成された絶縁体層（例えば、ＳｉＯ２層）上に、タングステンなどからなるメタル層を、少なくとも凹部が完全に埋まるように形成する。次いで、凹部以外の箇所の絶縁体層が露出するまでメタル層をＣＭＰ法により研磨除去することで、凹部内に配線部が形成されるのである。
【００７５】
本発明において、研磨対象物が金属元素を含む場合の一例としては、上述したプロセスにおけるメタル層が金属元素を含む場合が挙げられる。この場合において、メタル層を構成する金属元素としては、例えば、タングステン（Ｗ）、ルテニウム（Ｒｕ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、ハフニウム（Ｈｆ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）などの導体金属が挙げられる。また、メタル層から形成される配線部の導電率を向上させるという観点からは、好ましくはＷ、Ｒｕ、ＰｔまたはＡｕが用いられ、特に好ましくはＷまたはＲｕが用いられ、最も好ましくはＷが用いられる。
【００７６】
研磨対象物が金属元素（タングステンなどの導体金属等）を含む場合にもまた、上述した形態に係る研磨用組成物を用いて研磨を行うことにより、同様に研磨速度が格段に向上するという利点が得られる（後述する実施例の「ＩＩ．メタル層に対する研磨速度の測定」を参照）。なお、研磨対象物が金属元素を含む実施形態においても、上述したような研磨速度の向上効果が発揮される詳細な理由については、研磨対象物が半金属元素を含む実施形態について上述したのと同様のメカニズムが推定されている。
【００７７】
研磨対象物が金属元素を含む実施形態においても、研磨用組成物に含まれるオキソ酸と当該研磨対象物とは、同一の金属元素を含むことが好ましい。なかでも、研磨用組成物に含まれるオキソ酸が金属元素であるタングステンを含むと（オキソ酸としてタングステン酸、リンタングステン酸またはこれらの塩などが用いられると）、金属元素を含む研磨対象物（例えば、タングステンからなるメタル層）に対する研磨速度が格段に向上するという利点が得られる。
【００７８】
そして、研磨対象物が金属元素を含み研磨用組成物に含まれるオキソ酸が当該研磨対象物と同一の金属元素を含む実施形態では、研磨速度の向上効果に加えて、メタル層を構成する金属元素に起因する金属汚染が低減されるという効果も奏される。従来、例えば特許文献２に記載されている技術のように、メタル層の構成金属とは異なる金属元素を含む金属酸化物を用いて研磨用組成物を構成した場合には、研磨用組成物に含まれる金属元素が基板上に残留し、基板の性能に影響を及ぼす結果、目的としていた性能が得られなくなってしまったり、デバイスの劣化が引き起こされたりするという問題があった。これに対し、研磨対象物と同じ金属元素を含むオキソ酸が研磨用組成物に含まれることで、異種金属元素の残留に起因する上述したような問題の発生が効果的に防止されうるのである。
【００７９】
［研磨用組成物の製造方法］
上述した形態に係る研磨用組成物の製造方法は、特に制限されず、例えば、金属元素または半金属元素を含むオキソ酸（またはその塩もしくは水和物）、および必要に応じて上述したような他の成分を、水中で攪拌混合することにより得ることができる。
【００８０】
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。
【００８１】
［研磨方法および基板の製造方法］
上述のように、本発明に係る研磨用組成物は、金属元素または半金属元素を含む研磨対象物の研磨に好適に用いられる。よって、本発明の他の形態によれば、金属元素または半金属元素を含む研磨対象物を、本発明に係る研磨用組成物で研磨する工程を含む研磨方法が提供される。また、本発明のさらに他の形態によれば、金属元素または半金属元素を含む研磨対象物を、本発明に係る研磨方法で研磨する工程を含む基板の製造方法もまた、提供される。
【００８２】
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。
【００８３】
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、研磨液が溜まるような溝加工が施されていることが好ましい。
【００８４】
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、研磨対象物を有する基板にかける圧力（研磨圧力）は、０．５〜１０ｐｓｉ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。
【００８５】
研磨終了後、基板を流水中で洗浄し、スピンドライヤ等により基板上に付着した水滴を払い落として乾燥させることにより、研磨対象物が研磨された後の、所望の構成を有する基板が得られる。
【実施例】
【００８６】
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。
【００８７】
（実施例１〜２２および比較例１〜１５の研磨用組成物の調製）
下記の表１に示す組成で、砥粒、オキソ酸（金属元素または半金属元素を含む）、および必要に応じて非金属酸化剤および研磨促進剤を水中で攪拌混合し（混合温度：約２５℃、混合時間：約１０分）、実施例１〜２２および比較例１〜１５（オキソ酸を含まない）の研磨用組成物を調製した。この際、砥粒としては、約７０ｎｍの平均二次粒子径（平均一次粒子径３５ｎｍ、会合度２）の有機酸（スルホン酸）修飾されたコロイダルシリカを用いた。また、組成物のｐＨは、水酸化カリウム（ＫＯＨ）を加えることで調整し、ｐＨメータにより確認した。
【００８８】
（Ｉ．相変化合金膜に対する研磨速度の測定）
上記で得られた実施例１〜２２および比較例１〜１５の研磨用組成物を用い、相変化合金膜であるＧＳＴ合金膜（ゲルマニウムとアンチモンとテルルとの質量比は２：２：５）を含む基板を研磨対象物として、相変化合金膜（ＧＳＴ合金膜）に対する研磨速度を測定した。研磨速度は、直流４探針法を原理とするシート抵抗測定器を用いて測定される研磨前後のウェハの厚みの差を、研磨時間で除することにより求めた。なお、研磨条件は以下のとおりである。
【００８９】
【表１】
2014051576.tif 000002
【００９０】
このようにして得られた、相変化合金膜（ＧＳＴ合金膜）に対する研磨速度の測定結果を下記の表２に示す。
【００９１】
【表２】
2014051576.tif 000003
【００９２】
表２に示す結果から、実施例に係る研磨用組成物（金属元素または半金属元素を含むオキソ酸を含有）を用いると、ＧＳＴ合金膜に対する研磨速度が格段に向上することがわかる。また、オキソ酸として半金属元素を含むもの（上記ではテルル酸）を用いた場合には、非金属酸化剤を併用することで、研磨速度の向上効果がより顕著に発現することもわかる。そして、この現象は、研磨促進剤（上記ではグリコール酸）をさらに併用した場合に、ますます増強されることも示された。さらに、オキソ酸としてテルル酸を用いると、組成物のｐＨにかかわらず、高い研磨速度が発揮されることもわかる（実施例７〜８）。また、オキソ酸としてケイタングステン酸を用いた場合には、組成物のｐＨが酸性のときにより高い研磨速度が達成される（実施例１１〜１２）のに対し、オキソ酸としてリンタングステン酸を用いた場合には、組成物のｐＨがアルカリ性のときにより高い研磨速度が達成される（実施例１３〜１５）ことも示された。
【００９３】
（ＩＩ．メタル層に対する研磨速度の測定）
上記で得られた実施例９、１３、１６および１８、並びに比較例１〜４、１２および１３の研磨用組成物を用い、メタル層であるタングステン層を含むタングステンブランケット基板を研磨対象物として、メタル層（タングステン層）に対する研磨速度を測定した。なお、研磨速度の測定方法および研磨条件は上記の「相変化合金膜に対する研磨速度の測定」と同様である。
【００９４】
このようにして得られた、メタル層（タングステン層）に対する研磨速度の測定結果を下記の表３に示す。
【００９５】
【表３】
2014051576.tif 000004
【００９６】
表３に示す結果から、実施例に係る研磨用組成物（金属元素または半金属元素を含むオキソ酸を含有）を用いると、メタル層（タングステン層）に対する研磨速度が格段に向上することがわかる。また、実施例９および実施例１３のように、研磨用組成物に含まれるオキソ酸と研磨対象物に含まれるメタル層とが、同一の金属元素（上記ではタングステン）を含む場合に、研磨速度の向上効果がより顕著に発現することも示された。