(57)【要約】【課題】濃縮液の状態で長期間保管しても、安定して一定の研磨レートを維持することができる研磨用組成物を提供する。【解決手段】砥粒と、塩基性化合物と、有機物と、水と、を含む研磨用組成物であって、  以下の条件により測定される、前記研磨用組成物の濃縮液の砥粒吸着パラメータが、１５％未満である、研磨用組成物：  （１）前記研磨用組成物の濃縮液に含まれる全有機炭素量Ｃ０（重量ｐｐｍ）を求める；  （２）前記研磨用組成物の濃縮液に対して遠心分離処理を行って前記砥粒を沈降させ、上澄み液を回収し、前記上澄み液に含まれる全有機炭素量Ｃ１（重量ｐｐｍ）を求める；  （３）前記Ｃ０、前記Ｃ１および前記研磨用組成物の濃縮液に含まれる前記砥粒の含有量Ａ（重量％）から、下記式（１）により砥粒吸着パラメータを算出する。2019179837.tif 000009【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥粒と、塩基性化合物と、有機物と、水と、を含む研磨用組成物であって、
以下の条件により測定される、前記研磨用組成物の濃縮液の砥粒吸着パラメータが、１５％未満である、研磨用組成物：
（１）前記研磨用組成物の濃縮液に含まれる全有機炭素量Ｃ０（重量ｐｐｍ）を求める；
（２）前記研磨用組成物の濃縮液に対して遠心分離処理を行って前記砥粒を沈降させ、上澄み液を回収し、前記上澄み液に含まれる全有機炭素量Ｃ１（重量ｐｐｍ）を求める；
（３）前記Ｃ０、前記Ｃ１および前記研磨用組成物の濃縮液に含まれる前記砥粒の含有量Ａ（重量％）から、下記式（１）により砥粒吸着パラメータを算出する。
【数１】
2019179837.tif 000008
【請求項２】
前記有機物は水溶性高分子を含む、請求項１に記載の研磨用組成物。
【請求項３】
前記水溶性高分子は水酸基を有する高分子を含む、請求項２に記載の研磨用組成物。
【請求項４】
前記水酸基を有する高分子は、環状構造を有さないオキシアルキレン単位を有する高分子を含み、
前記水酸基を有する高分子の総量に対し、前記オキシアルキレン単位を有する高分子の含有量が、１重量％以上２０重量％以下である、請求項３に記載の研磨用組成物。
【請求項５】
前記水酸基を有する高分子は、ビニルアルコールに由来する構造単位を有する高分子およびヒドロキシエチルセルロースの少なくとも一方をさらに含む、請求項４に記載の研磨用組成物。
【請求項６】
前記オキシアルキレン単位を有する高分子の含有量と、前記ビニルアルコールに由来する構造単位を有する高分子および前記ヒドロキシエチルセルロースの合計量との比（重量比）が、１：５〜１：１０である、請求項５に記載の研磨用組成物。
【請求項７】
前記砥粒はコロイダルシリカを含む、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】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の研磨用組成物を用いて研磨対象物を研磨することを含む、研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨用組成物および当該研磨用組成物を用いた研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン、アルミニウム、ニッケル、タングステン、銅、タンタル、チタン、ステンレス鋼等の金属もしくは半導体、またはこれらの合金；炭化ケイ素、窒化ガリウム、ヒ化ガリウム等の化合物半導体ウェーハ材料は、平坦化などの種々の要求により研磨がなされ、各種分野で応用されている。
【０００３】
なかでも、集積回路等の半導体素子の作製において、高平坦でキズや不純物の無い高品質な鏡面を持つミラーウェーハを作るため、シリコンウェーハを研磨する技術について様々な研究がなされている。
【０００４】
研磨では、ウェーハ表面を高精度な鏡面に仕上げ、かつヘイズの少ないものとするため、砥粒に加え、研磨助剤を含有する研磨用組成物が用いられる。たとえば、特許文献１では、研磨材（砥粒）と、特定の高分子化合物と、水系媒体とを含む研磨液組成物が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１５４６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、研磨用組成物は、砥粒、研磨助剤等を比較的高濃度で混合した濃縮液の状態で保管・輸送され、当該濃縮液をそのまま、またはこれを希釈して得られた研磨用組成物を用いることで、シリコンウェーハの研磨が行われる。そして、特許文献１の技術によれば、このような濃縮液の保管安定性を向上させることができる。
【０００７】
しかしながら、上記のような研磨用組成物を用いてシリコンウェーハの研磨を行うと、同じ組成（同じ成分比率）を有する研磨用組成物を用いた場合であっても、使用するタイミングに依存して研磨レートが変化してしまうことがあった。すなわち、濃縮液の保管期間や使用のタイミングによっては、一定の研磨レートが得られず、研磨性能にバラつきが生じるという問題があった。
【０００８】
本発明は、かかる事情を鑑みてなされたものであり、濃縮液の状態で長期間保管しても、安定して一定の研磨レートを維持することができる研磨用組成物を提供することを目的とする。また、本発明は、かような研磨用組成物を用いた研磨方法の提供もまた目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題は、砥粒と、塩基性化合物と、有機物と、水と、を含む研磨用組成物であって、以下の条件により測定される、前記研磨用組成物の濃縮液の砥粒吸着パラメータが、１５％未満である、研磨用組成物によって解決される：
（１）前記研磨用組成物の濃縮液に含まれる全有機炭素量Ｃ０（重量ｐｐｍ）を求める；
（２）前記研磨用組成物の濃縮液に対して遠心分離処理を行って前記砥粒を沈降させ、上澄み液を回収し、前記上澄み液に含まれる全有機炭素量Ｃ１（重量ｐｐｍ）を求める；
（３）前記Ｃ０、前記Ｃ１および前記研磨用組成物の濃縮液に含まれる前記砥粒の含有量Ａ（重量％）から、下記式（１）により砥粒吸着パラメータを算出する。
【００１０】
【数１】
2019179837.tif 000002
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、濃縮液の状態で長期間保管しても、安定して一定の研磨レートを維持することができる研磨用組成物が提供される。また、本発明によれば、かような研磨用組成物を用いた研磨方法が提供される。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は、砥粒と、塩基性化合物と、有機物と、水と、を含む研磨用組成物であって、
以下の条件により測定される、前記研磨用組成物の濃縮液の砥粒吸着パラメータが、１５％未満である、研磨用組成物である：
（１）前記研磨用組成物の濃縮液に含まれる全有機炭素量Ｃ０（重量ｐｐｍ）を求める；
（２）前記研磨用組成物の濃縮液に対して遠心分離処理を行って前記砥粒を沈降させ、上澄み液を回収し、前記上澄み液に含まれる全有機炭素量Ｃ１（重量ｐｐｍ）を求める；
（３）前記Ｃ０、前記Ｃ１および前記研磨用組成物の濃縮液に含まれる前記砥粒の含有量Ａ（重量％）から、下記式（１）により砥粒吸着パラメータを算出する。
【００１３】
【数２】
2019179837.tif 000003
【００１４】
なお、上記Ｃ０およびＣ１は、研磨用組成物の濃縮液の液温を２５℃として測定される。
【００１５】
シリコンウェーハの研磨に用いる研磨用組成物は、通常、砥粒、研磨助剤等を比較的高濃度で含む濃縮液の状態で保管・輸送される。そして、研磨時には、このような濃縮液を希釈し、研磨用組成物として用いることが一般的である。しかしながら、同じ組成（同じ成分比率）を有する研磨用組成物を用いた場合であっても、濃縮液の保管期間や使用のタイミングによっては、一定の研磨レートが得られないという問題があった。
【００１６】
このような課題について本発明者らが鋭意検討を行ったところ、驚くべきことに、上記式（１）により算出される濃縮液の砥粒吸着パラメータを１５％未満とすることにより、上記課題が解決されることを見出した。
【００１７】
ここで、砥粒吸着パラメータは、その値が大きいほど、研磨用組成物の濃縮液に含まれる研磨助剤（主として有機物）の、砥粒に対する吸着性が高いことを示す。そして、本発明者らは、上記砥粒吸着パラメータが大きい場合、直ちに研磨助剤が砥粒に吸着するのではなく、砥粒に対する研磨助剤の吸着が徐々に進行するのではないかと考えた。すなわち、本発明者らは、濃縮液の状態で長期間にわたって保管すると、研磨助剤が経時的に砥粒表面を被覆し、液中に分散された（遊離した）研磨助剤の量が徐々に減少すると推測した。そして、この経時的な変化は希釈後の研磨助剤の砥粒への吸着性にも影響を及ぼすと考えられる。したがって、砥粒吸着パラメータが高い濃縮液は、保管期間の長短に依存して、砥粒表面に対する研磨助剤の被覆率が変化してしまう結果、研磨用組成物の研磨レートが変化してしまうと推測される。
【００１８】
これに対し、本発明に係る研磨用組成物は、濃縮液の状態における砥粒吸着パラメータが１５％未満という、小さい値を有する。このように、砥粒吸着パラメータが小さい値であると、砥粒に対して研磨助剤が非常に吸着しにくいと推測される。したがって、上述のような研磨助剤の経時的な吸着がそもそも生じないため、濃縮液を長期間にわたって保管しても、研磨用組成物の研磨レートが変化しにくくなる。さらには、本発明に係る研磨用組成物によれば、その保管期間の長短に関わらず、調製直後であっても、長期間保管した後であっても、同等の研磨レートを達成できる。
【００１９】
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。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を説明する。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℃以上２５℃以下の範囲）／相対湿度４０％ＲＨ以上５０％ＲＨ以下の条件で測定する。
【００２１】
［研磨用組成物］
本発明の一形態に係る研磨用組成物は、砥粒と、塩基性化合物と、有機物と、水と、を含み、上記式（１）により算出される濃縮液の砥粒吸着パラメータが、１５％未満である。
【００２２】
このように、濃縮液の状態における砥粒吸着パラメータが１５％未満であると、濃縮液中に含まれる研磨助剤（主として有機物）が砥粒に対して吸着しにくく、また、時間が経過しても砥粒への吸着が進行しにくい。よって、調製直後と、長期間保管した後との間で濃縮液中に含まれる研磨助剤（主として有機物）の砥粒に対する吸着状態が変化しにくい。その結果、本発明の一形態に係る研磨用組成物は、濃縮液の状態、希釈液の状態のいずれであっても、研磨レートを一定に維持できると考えられる。
【００２３】
したがって、研磨レートを一定に維持するという観点からは、砥粒吸着パラメータは、小さいほど好ましく、１０％未満であると好ましく、８％未満であるとより好ましく、６％未満であるとより好ましく、５％以下であるとより好ましく、５％未満であるとより好ましく、３％未満であるとさらにより好ましく、１％未満であると特に好ましい。他方、その下限は特に制限されず、０％である。なお、砥粒吸着パラメータは、具体的には、実施例に記載の方法により測定される値である。
【００２４】
本発明において、「研磨用組成物の濃縮液（濃縮液の状態における研磨用組成物）」とは、砥粒濃度が高い研磨液のことを意味し、具体的には砥粒の含有量が１重量％以上であるものである。当該濃縮液はそのまま研磨に用いてもよいし、研磨に使用する際に、水等の分散媒、若しくはこれに各成分の一部が含まれた溶液又は分散液等で希釈して（すなわち、希釈液の状態で）、研磨に用いてもよい。研磨用組成物の濃縮液中における砥粒の含有量（砥粒を二種以上用いる場合はその合計量）は、１重量％以上であれば特に制限されないが、２重量％以上であると好ましく、３重量％以上であるとより好ましく、５重量％以上であると特に好ましい。また、研磨用組成物の濃縮液中における砥粒の含有量は、特に制限されないが、保管安定性や濾過性等の観点から、５０重量％以下であると好ましく、２０重量％以下であるとより好ましく、１０重量％以下であると特に好ましい。
【００２５】
以下、本発明に係る研磨用組成物および当該研磨用組成物に含まれる各成分について詳細に説明する。
【００２６】
（砥粒）
本発明の一形態に係る研磨用組成物は、砥粒を含む。砥粒は、研磨対象物の表面を機械的に研磨する働きを有する。
【００２７】
砥粒の材質や性状は特に制限されず、研磨用組成物の使用目的や使用態様等に応じて適宜選択することができる。砥粒の例としては、無機粒子、有機粒子、および有機無機複合粒子が挙げられる。無機粒子の具体例としては、シリカ粒子、アルミナ粒子、酸化セリウム粒子、酸化クロム粒子、二酸化チタン粒子、酸化ジルコニウム粒子、酸化マグネシウム粒子、二酸化マンガン粒子、酸化亜鉛粒子、ベンガラ粒子等の酸化物粒子；窒化ケイ素粒子、窒化ホウ素粒子等の窒化物粒子；炭化ケイ素粒子、炭化ホウ素粒子等の炭化物粒子；ダイヤモンド粒子；炭酸カルシウムや炭酸バリウム等の炭酸塩等が挙げられる。有機粒子の具体例としては、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）粒子やポリ（メタ）アクリル酸粒子、ポリアクリロニトリル粒子等が挙げられる。ここで（メタ）アクリル酸とは、アクリル酸およびメタクリル酸を包括的に指す意味である。砥粒は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２８】
上記砥粒としては、無機粒子が好ましく、なかでも金属または半金属の酸化物からなる粒子が好ましい。特に好ましい砥粒としてシリカ粒子が挙げられる。シリカ粒子としてはコロイダルシリカ、フュームドシリカ、沈降シリカ等が挙げられる。
【００２９】
シリカ粒子の中でも、コロイダルシリカおよびフュームドシリカが好ましく、スクラッチ低減の観点からコロイダルシリカが特に好ましい。すなわち、砥粒は、コロイダルシリカを含むと好ましい。
【００３０】
ここで、好ましい研磨対象物であるシリコンウェーハの表面は、一般に、ラッピング工程とポリシング工程とを経て高品質な鏡面に仕上げられる。そして、上記ポリシング工程は、通常、予備研磨工程（予備ポリシング工程、仕上げ研磨工程より前のポリシング工程）と仕上げ研磨工程（ファイナルポリシング工程）とを含む複数の研磨工程により構成されている。たとえば、シリコンウェーハを大まかに研磨する段階（たとえば、予備研磨工程）では加工力（研磨力）の高い研磨用組成物が使用され、より繊細に研磨する段階（たとえば、仕上げ研磨工程）では研磨力の低い研磨用組成物が使用される傾向にある。このように、使用される研磨用組成物は、研磨工程ごとに求められる研磨特性が異なるため、研磨用組成物に含まれる砥粒の粒子径およびその含有量は、その研磨用組成物が使用される研磨工程の段階に依存して、それぞれ異なったものが採用されうる。
【００３１】
このとき、砥粒の粒子径の増大によって、研磨対象物の表面を機械的に研磨しやすくなり、研磨レートが向上する傾向がある。一方、砥粒の粒子径の減少によって、ヘイズが低減しやすくなる傾向がある。
【００３２】
予備研磨工程に用いられる研磨用組成物中における砥粒の平均一次粒子径は、特に制限されないが、１０ｎｍ以上が好ましく、より好ましくは２０ｎｍ以上であり、さらに好ましくは３０ｎｍ以上である。また、予備研磨工程に用いられる砥粒の平均一次粒子径は、１００ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは８０ｎｍ以下であり、さらに好ましくは６０ｎｍ以下である。
【００３３】
仕上げ研磨工程に用いられる研磨用組成物中における砥粒の平均一次粒子径は、特に制限されないが、５ｎｍ以上が好ましく、より好ましくは１０ｎｍ以上であり、さらに好ましくは１５ｎｍ以上であり、特に好ましくは２０ｎｍ以上である。また、仕上げ研磨工程に用いられる砥粒の平均一次粒子径は、６０ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは５０ｎｍ以下であり、さらに好ましくは４０ｎｍ以下である。
【００３４】
また、予備研磨工程に用いられる研磨用組成物中における砥粒の平均二次粒子径は、特に制限されないが、２０ｎｍ以上であることが好ましく、４０ｎｍ以上であることがより好ましく、６０ｎｍ以上であることがさらに好ましい。また、予備研磨工程に用いられる砥粒の平均二次粒子径は、２５０ｎｍ以下であることが好ましく、１８０ｎｍ以下であることがより好ましく、１５０ｎｍ以下がさらに好ましい。
【００３５】
仕上げ研磨工程に用いられる研磨用組成物中における砥粒の平均二次粒子径は、１０ｎｍ以上であることが好ましく、２０ｎｍ以上であることがより好ましく、３０ｎｍ以上であることがさらに好ましく、４０ｎｍ以上であることがさらにより好ましく、４５ｎｍ以上であることが特に好ましい。また、仕上げ研磨工程に用いられる砥粒の平均二次粒子径は、１００ｎｍ以下であることが好ましく、９０ｎｍ以下であることがより好ましく、８０ｎｍ以下であることがさらに好ましく、７０ｎｍ以下がさらにより好ましい。
【００３６】
なお、砥粒の平均一次粒子径の値は、たとえば、ＢＥＴ法により測定される比表面積から算出される。砥粒の比表面積の測定は、たとえば、マイクロメリテックス社製の「Ｆｌｏｗ  ＳｏｒｂＩＩ  ２３００」を用いて行うことができる。また、砥粒の平均二次粒子径は、たとえば動的光散乱法により測定され、たとえば、日機装株式会社製の「ナノトラック（登録商標）ＵＰＡ−ＵＴ１５１」を用いて測定することができる。
【００３７】
また、上述のように、使用される研磨用組成物は、研磨工程ごとに求められる研磨特性が異なるため、研磨用組成物中の砥粒の含有量についても、その研磨用組成物が使用される研磨工程の段階に依存して、異なったものが採用されうる。
【００３８】
このとき、砥粒の含有量の増加によって、研磨対象物の表面に対する研磨レートが向上する傾向がある。一方、砥粒の含有量の減少によって、研磨用組成物の分散安定性が向上し、かつ、研磨された面の砥粒の残渣が低減する傾向がある。
【００３９】
本発明の一形態に係る研磨用組成物中における砥粒の含有量（二種以上用いる場合はその合計量）は、特に制限されないが、０．００１重量％以上であることが好ましく、０．０１重量％以上であることがより好ましく、０．１重量％以上であることがさらに好ましく、０．１５重量％以上であることが特に好ましい。また、研磨用組成物中における砥粒の含有量は、５０重量％以下であることが好ましく、より好ましくは２０重量％以下であり、さらに好ましくは１０重量％以下であり、さらに好ましくは１重量％以下であり、さらに好ましくは０．８重量％以下であり、特に好ましくは０．６重量％以下であり、最も好ましくは０．５重量％以下である。
【００４０】
なお、上記研磨液として用いる際の好ましい砥粒の含有量の調整は、前述した研磨用組成物の濃縮液を水等の分散媒や、これに任意の研磨助剤が含まれた溶液又は分散液などを用いて希釈することで行うことが好ましい。
【００４１】
（塩基性化合物）
本発明の一形態に係る研磨用組成物は、塩基性化合物を含む。ここで塩基性化合物とは、研磨用組成物に添加されることによって該研磨用組成物のｐＨを上昇させる機能を有する化合物を指す。塩基性化合物は、研磨対象物の面をエッチングにより化学的に研磨する働き、および砥粒の分散安定性を向上させる働きを有する。また、塩基性化合物は、ｐＨ調整剤として用いることができる。
【００４２】
塩基性化合物の具体例としては、第２族元素またはアルカリ金属の水酸化物または塩、第四級アンモニウム化合物、アンモニアまたはその塩、アミンなどが挙げられる。
【００４３】
第２族元素またはアルカリ金属の水酸化物または塩において、第２族元素としては、特に制限されないが、アルカリ土類金属を好ましく用いることができ、たとえば、カルシウムなどが挙げられる。また、アルカリ金属としては、カリウム、ナトリウムなどが挙げられる。塩としては、炭酸塩、炭酸水素塩、硫酸塩、酢酸塩などが挙げられる。第２族元素またはアルカリ金属の水酸化物または塩としては、たとえば、水酸化カルシウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、硫酸カリウム、酢酸カリウム、塩化カリウム、水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、および炭酸ナトリウム等が挙げられる。
【００４４】
第四級アンモニウム化合物としては、テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウムなどの水酸化物、塩化物、炭酸塩、炭酸水素塩、硫酸塩、およびリン酸塩などの塩が挙げられる。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、水酸化テトラブチルアンモニウムなどの水酸化テトラアルキルアンモニウム；炭酸テトラメチルアンモニウム、炭酸テトラエチルアンモニウム、炭酸テトラブチルアンモニウムなどの炭酸テトラアルキルアンモニウム；塩化テトラメチルアンモニウム、塩化テトラエチルアンモニウム、塩化テトラブチルアンモニウムなどの塩化テトラアルキルアンモニウム等が挙げられる。
【００４５】
他のアンモニウム塩としては、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウムなどが挙げられる。
【００４６】
アミンの具体例としては、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、エチレンジアミン、モノエタノールアミン、Ｎ−（β−アミノエチル）エタノールアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、無水ピペラジン、ピペラジン六水和物、１−（２−アミノエチル）ピペラジン、Ｎ−メチルピペラジン、グアニジンなどが挙げられる。
【００４７】
塩基性化合物は、その期待される機能に応じて好ましい化合物を選択することができる。また、塩基性化合物は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００４８】
ここで、予備研磨工程に用いられる研磨用組成物中における塩基性化合物としては、研磨レート向上の観点から、水酸化テトラメチルアンモニウムなどの水酸化第四級アンモニウム化合物、アンモニアを用いることが好ましい。また、予備研磨工程に用いられる塩基性化合物としては、研磨レート向上の観点から、炭酸塩または炭酸水素塩などを含むことが好ましく、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、炭酸ナトリウム、または炭酸水素ナトリウムなどを含むことが好適である。取り扱いのしやすさという観点から、水酸化第四級アンモニウム、アンモニアがさらに好ましい。
【００４９】
また、仕上げ研磨工程に用いられる研磨用組成物中における塩基性化合物としては、研磨後の研磨対象物に付着して残らないという観点から、アルカリ土類金属、アルカリ金属、遷移金属を含まないものが好ましい。よって、塩基性化合物としては、たとえば、水酸化第四級アンモニウム、アミン、アンモニアであることが好ましく、取り扱いのしやすさという観点から、水酸化第四級アンモニウム、アンモニアがさらに好ましく、アンモニアが最も好ましい。
【００５０】
本発明の一形態に係る研磨用組成物が濃縮液の状態である場合、研磨用組成物中の塩基性化合物の含有量（二種以上用いる場合はその合計量）は、０．０２重量％以上であることが好ましく、０．０６重量％以上であるとより好ましい。塩基性化合物の含有量を増加させることによって、高い研磨レートが得られ易くなる。また、この場合、研磨用組成物中の塩基性化合物の含有量（二種以上用いる場合はその合計量）は、保管安定性や濾過性等の観点から、１０重量％以下であると好ましく、５重量％以下であるとより好ましく、３重量％以下であると特に好ましく、１重量％以下であると最も好ましい。
【００５１】
本発明の一形態に係る研磨用組成物中における塩基性化合物の含有量（二種以上用いる場合はその合計量）は、特に制限されないが、０．００１重量％以上であると好ましく、０．００３重量％以上であるとより好ましく、０．００５重量％以上であると特に好ましい。また、研磨用組成物中における塩基性化合物の含有量（二種以上用いる場合はその合計量）は、保管安定性や濾過性等の観点から、１０重量％以下であると好ましく、５重量％以下であるとより好ましく、３重量％以下であるとより好ましく、１重量％以下であるとより好ましく、０．２重量％以下であると特に好ましく、０．１重量％以下であると最も好ましい。
【００５２】
なお、仕上げ研磨工程に近づくにつれて、塩基性化合物の含有量を段階的に少なくしていくとよい。一例を示すと、予備研磨用組成物の塩基性化合物の含有量が最も多く、仕上げ研磨用組成物における塩基性化合物の含有量の好ましくは２倍以上２０倍以下の範囲である。
【００５３】
（有機物）
本発明の一形態に係る研磨用組成物は、有機物を含む。有機物は、研磨対象物のヘイズを低減する働き、砥粒の分散性を向上させる働き、研磨用組成物を増粘させる働き等を有する。
【００５４】
本発明の一形態に係る研磨用組成物は、上述の通り、濃縮液の状態における砥粒吸着パラメータが１５％未満である。ここで、砥粒吸着パラメータは、以下で説明するように、研磨用組成物中に含まれる各成分の種類や含有量に依存するが、なかでも、研磨用組成物に含まれる有機物の種類や含有量に大きく依存する傾向がある。特に、研磨対象物のヘイズの低減や、より効果的に増粘するという観点から、研磨用組成物に含まれる有機物は、水溶性高分子を含むと好ましい。なお、本明細書中、「水溶性」とは、水（２５℃）に対する溶解度が１ｇ／１００ｍＬ以上であることを意味し、「高分子」とは、重量平均分子量が１，０００以上である（共）重合体をいう。重量平均分子量は、ゲルパーミーエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）によって測定することができ、具体的には、実施例に記載の方法により測定される値を採用する。
【００５５】
水溶性高分子の重量平均分子量は、特に制限されないが、１，５００以上であることが好ましく、２，０００以上であることがより好ましい。また、水溶性高分子の重量平均分子量は、研磨用組成物の保管安定性の観点から、１，０００，０００以下であることが好ましく、８００，０００以下であることがより好ましく、５００，０００以下であることがさらに好ましい。
【００５６】
水溶性高分子としては、分子中に、カチオン基、アニオン基およびノニオン基から選択される少なくとも一種の官能基を有するものを使用することができる。具体的な水溶性高分子としては、分子中に水酸基、カルボキシル基、アシルオキシ基、スルホ基、第四級アンモニウム構造、複素環構造、ビニル構造、ポリオキシアルキレン構造などを含むものが挙げられる。水溶性高分子は、上記置換基および構造を単独で含んでいてもよく、二種以上を含んでいてもよい。また、水溶性高分子は一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００５７】
本発明の一形態に係る研磨用組成物が濃縮液の状態である場合、研磨用組成物中の水溶性高分子の含有量は、砥粒の分散性を高め、安定性を向上させるという観点から、０．００２重量％以上であることが好ましく、０．０２重量％以上であるとより好ましく、０．２重量％以上であると特に好ましい。また、この場合、研磨用組成物中の水溶性高分子の含有量は、保管安定性や濾過性等の観点から、５重量％以下であると好ましく、３重量％以下であるとより好ましく、１重量％以下であると特に好ましく、０．８重量％以下であると最も好ましい。
【００５８】
本発明の一形態に係る研磨用組成物中における水溶性高分子の含有量は、特に制限されないが、砥粒の分散性を高め、安定性を向上させるという観点から、０．０００１重量％以上であることが好ましく、０．００１重量％以上であるとより好ましく、０．００５重量％以上であると特に好ましく、０．００７５重量％以上であると最も好ましい。また、研磨用組成物中における水溶性高分子の含有量は、保管安定性や濾過性等の観点から、５重量％以下であると好ましく、３重量％以下であるとより好ましく、１重量％以下であるとより好ましく、０．８重量％以下であるとより好ましく、０．５重量％以下であると特に好ましく、０．１重量％以下であると最も好ましい。
【００５９】
また、水溶性高分子の含有量は、特に制限されないが、研磨用組成物中に含まれる砥粒１００重量部に対し、０．１重量部以上であると好ましく、０．５重量部以上であるとより好ましく、１重量部以上であるとさらにより好ましく、３重量部以上であると特に好ましい。また、砥粒吸着パラメータを小さくし、経時的な研磨レートの変動を抑制するという観点から、水溶性高分子の含有量は、研磨用組成物中に含まれる砥粒１００重量部に対し、２０重量部以下であると好ましく、１０重量部以下であるとより好ましく、５重量部以下であるとさらにより好ましく、５重量部未満であると特に好ましい。
【００６０】
以上より、研磨用組成物中に含まれる砥粒１００重量部に対し、水溶性高分子の含有量が、０．１重量部以上２０重量部以下であると好ましく、０．５重量部以上１０重量部以下であるとより好ましく、１重量部以上５重量部以下であるとさらにより好ましく、３重量部以上５重量部未満であると特に好ましい。
【００６１】
なお、上記において、水溶性高分子の含有量は、研磨用組成物が水溶性高分子を二種以上含む場合には、その合計量を指す。
【００６２】
・水酸基を有する水溶性高分子
ヘイズを抑制するという観点から、水溶性高分子は、水酸基を有すると好ましい。すなわち、水溶性高分子は、水酸基を有する高分子（水酸基を有する水溶性高分子）を含むと好ましい。
【００６３】
本発明の一形態に係る研磨用組成物が濃縮液の状態である場合、研磨用組成物中の水酸基を有する高分子の含有量は、砥粒の分散性を高め、安定性を向上させるという観点から、０．００２重量％以上であることが好ましく、０．０２重量％以上であるとより好ましく、０．１重量％以上であるとさらに好ましく、０．２重量％以上であると特に好ましい。また、この場合、研磨用組成物中の水酸基を有する高分子の含有量は、保管安定性や濾過性等の観点から、５重量％以下であると好ましく、３重量％以下であるとより好ましく、１重量％以下であると特に好ましく、０．８重量％以下であると最も好ましい。
【００６４】
本発明の一形態に係る研磨用組成物中における水酸基を有する高分子の含有量は、特に制限されないが、砥粒の分散性を高め、安定性を向上させるという観点から、０．０００１重量％以上であることが好ましく、０．００１重量％以上であるとより好ましく、０．００５重量％以上であるとさらにより好ましく、０．００７５重量％以上であると最も好ましい。また、研磨用組成物中における水酸基を有する高分子の含有量は、保管安定性や濾過性等の観点から、５重量％以下であると好ましく、３重量％以下であるとより好ましく、１重量％以下であるとより好ましく、０．８重量％以下であるとより好ましく、０．５重量％以下であると特に好ましく、０．１重量％以下であると最も好ましい。
【００６５】
また、水酸基を有する高分子の含有量は、特に制限されないが、研磨用組成物中に含まれる砥粒１００重量部に対し、０．１重量部以上であると好ましく、０．５重量部以上であるとより好ましく、１重量部以上であるとさらに好ましく、１．５重量部以上であると特に好ましく、３重量部以上であると最も好ましい。また、水酸基を有する高分子の含有量は、研磨用組成物中に含まれる砥粒１００重量部に対し、２０重量部以下であると好ましく、１０重量部以下であるとより好ましく、６重量部以下であるとさらに好ましく、５重量部以下であると特に好ましく、５重量部未満であると最も好ましい。
【００６６】
以上より、研磨用組成物中に含まれる砥粒１００重量部に対し、水酸基を有する高分子の含有量が、０．１重量部以上２０重量部以下であると好ましく、０．５重量部以上１０重量部以下であるとより好ましく、０．５重量部以上６重量部以下であるとより好ましく、１重量部以上５重量部以下であるとさらに好ましく、１．５重量部以上５重量部以下であると特に好ましく、３重量部以上５重量部未満であると最も好ましい。
【００６７】
なお、上記において、水酸基を有する高分子の含有量は、研磨用組成物が水酸基を有する高分子の含有量を二種以上含む場合には、その合計量を指す。
【００６８】
水酸基を有する高分子は、凝集物の低減や洗浄性向上、研磨対象物のヘイズの低減などの観点から、環状構造を有さず、オキシアルキレン単位をさらに有する高分子（「環状構造を有さないオキシアルキレン単位を有する高分子」または、「ポリオキシアルキレン構造を有する高分子」とも称する）を含んでいると好ましい。かような高分子としては、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、エチレンオキサイド（ＥＯ）とプロピレンオキサイド（ＰＯ）とのブロック共重合体、ＥＯとＰＯとのランダム共重合体などが挙げられる。ＥＯとＰＯとのブロック共重合体は、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）ブロックとポリプロピレンオキサイド（ＰＰＯ）ブロックとを含むジブロック体、トリブロック体などでありうる。上記トリブロック体には、ＰＥＯ−ＰＰＯ−ＰＥＯ型トリブロック体およびＰＰＯ−ＰＥＯ−ＰＰＯ型トリブロック体が含まれる。通常は、ＰＥＯ−ＰＰＯ−ＰＥＯ型トリブロック体がより好ましい。ＥＯとＰＯとのブロック共重合体またはランダム共重合体において、該共重合体を構成するＥＯとＰＯとのモル比（ＥＯ／ＰＯ）は、水への溶解性や洗浄性などの観点から、１より大きいことが好ましく、２以上であることがより好ましく、３以上（たとえば５以上）であることがさらに好ましい。これらは一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００６９】
環状構造を有さないオキシアルキレン単位を有する高分子の含有量（二種以上用いる場合はその合計量）は、特に制限されないが、水酸基を有する高分子の総量（総重量）に対し、０．５重量％以上であると好ましく、１重量％以上であるとより好ましく、５重量％以上であるとさらにより好ましく、１０重量％以上であると特に好ましい。また、環状構造を有さないオキシアルキレン単位を有する高分子の含有量（二種以上用いる場合はその合計量）は、水酸基を有する高分子の総量（総重量）に対し、３０重量％以下であると好ましく、２０重量％以下であるとより好ましく、１５重量％以下であるとさらにより好ましく、１５重量％未満であると特に好ましい。
【００７０】
以上より、水酸基を有する高分子の総量（総重量）に対し、環状構造を有さないオキシアルキレン単位を有する高分子の含有量が、０．５重量％以上３０重量％以下であると好ましく、１重量％以上２０重量％以下であるとより好ましく、５重量％以上１５重量％以下であるとさらにより好ましく、１０重量％以上１５重量％未満であると特に好ましい。
【００７１】
水酸基を有する高分子は、上記環状構造を有さないオキシアルキレン単位を有する高分子以外に、他の水酸基を有する高分子をさらに含みうる。かような他の水酸基を有する高分子としては、水酸基を有するものであれば特に制限されないが、例えば、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。
【００７２】
なかでも、他の水酸基を有する高分子は、ビニルアルコールに由来する構造単位を有する高分子およびセルロース誘導体の少なくとも一方を含むと好ましい。これらの高分子を含む研磨用組成物は、研磨対象物のヘイズを低減させやすい。
【００７３】
「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（−ＣＨ２−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。また、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。なお、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、９５：５〜５０：５０であるとより好ましい。
【００７４】
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。
【００７５】
「セルロース誘導体」とは、セルロースの持つ水酸基の一部が他の異なった置換基に置換されたものをいう。セルロース誘導体としては、例えば、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロースなどのセルロース誘導体およびプルラン等が挙げられる。
【００７６】
砥粒吸着パラメータを制御しやすいという観点から、水酸基を有する高分子は、上記環状構造を有さないオキシアルキレン単位を有する高分子に加え、他の水酸基を有する高分子として、ビニルアルコールに由来する構造単位を有する高分子およびヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）の少なくとも一方をさらに含むと好ましい。また、同様の観点から、水酸基を有する高分子は、他の水酸基を有する高分子として、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）およびヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）の少なくとも一方をさらに含むことが好ましい。なお、他の水酸基を有する高分子は一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００７７】
ポリビニルアルコールが含まれる場合、当該ポリビニルアルコールの鹸化度は、特に制限されないが、８０％以上１００％以下であることが好ましく、９０％以上１００％以下であることがより好ましく、９５％以上１００％以下であることがさらにより好ましく、９８％以上１００％以下であることが特に好ましい。
【００７８】
水酸基を有する高分子が、上記環状構造を有さないオキシアルキレン単位を有する高分子（ＯＡ単位を有する高分子）に加え、ビニルアルコールに由来する構造単位を有する高分子（ＶＡ単位を有する高分子）およびヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）の少なくとも一方をさらに含む場合、環状構造を有さないオキシアルキレン単位を有する高分子の含有量と、ビニルアルコールに由来する構造単位を有する高分子およびヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）の合計量との比（重量比）（［ＯＡ単位を有する高分子］：［ＶＡ単位を有する高分子＋ＨＥＣの合計重量］の重量比）は、好ましくは１：３〜１：２０であり、さらにより好ましくは１：５〜１：１５であり、特に好ましくは１：５〜１：１０である。
【００７９】
・他の水溶性高分子（水酸基を有さない水溶性高分子）
さらに、水溶性高分子は、水酸基を有する高分子に加え、他の水溶性高分子（水酸基を有さない高分子）を含んでいてもよい。かような他の水溶性高分子としては、窒素原子を有するものが好ましい。窒素原子を有する水溶性高分子は、砥粒に対する吸着性を有するが、砥粒のメカニカル作用を緩衝し、研磨対象物のヘイズを低減させることができる。
【００８０】
窒素原子を有する水溶性高分子としては、例えば、ポリＮ−アクリロイルモルホリン（ＰＡＣＭＯ）、ポリＮ−ビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリＮ−ビニルイミダゾール（ＰＶＩ）、ポリＮ−ビニルカルバゾール、ポリＮ−ビニルカプロラクタム、ポリＮ−ビニルピペリジン等が挙げられる。これらは一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００８１】
なかでも、研磨対象物のヘイズを低減させるという観点から、水溶性高分子が水酸基を有する高分子に加え、他の水溶性高分子（水酸基を有さない高分子）を含む場合、当該他の水溶性高分子として、ポリＮ−アクリロイルモルホリン（ＰＡＣＭＯ）を含むことが好ましい。
【００８２】
水溶性高分子が、水酸基を有する高分子に加え、他の水溶性高分子（好ましくは、窒素原子を有する水溶性高分子、より好ましくは、ポリＮ−アクリロイルモルホリン（ＰＡＣＭＯ））を含む場合、研磨用組成物中の当該他の水溶性高分子の含有量は特に制限されないが、例えば、以下の範囲であると好ましい。
【００８３】
本発明の一形態に係る研磨用組成物が濃縮液の状態である場合、研磨用組成物中の他の水溶性高分子の含有量（二種以上用いる場合はその合計量）は、砥粒の分散性を高め、安定性を向上させるという観点から、０．００２重量％以上であることが好ましく、０．０２重量％以上であるとより好ましい。また、この場合、研磨用組成物中の他の水溶性高分子の含有量は、保管安定性や濾過性等の観点から、３重量％以下であると好ましく、１重量％以下であるとより好ましく、０．５重量％以下であると特に好ましく、０．３重量％以下であると最も好ましい。
【００８４】
本発明の一形態に係る研磨用組成物中における他の水溶性高分子の含有量（二種以上用いる場合はその合計量）は、特に制限されないが、砥粒の分散性を高め、安定性を向上させるという観点から、０．０００１重量％以上であることが好ましく、０．００１重量％以上であるとより好ましく、０．００５重量％以上であると特に好ましい。また、研磨用組成物中における他の水溶性高分子の含有量（二種以上用いる場合はその合計量）は、保管安定性や濾過性等の観点から、３重量％以下であると好ましく、１重量％以下であるとより好ましく、０．５重量％以下であるとより好ましく、０．３重量％以下であるとより好ましく、０．１重量％以下であると特に好ましく、０．０１重量％以下であると最も好ましい。
【００８５】
（水）
本発明の一形態に係る研磨用組成物は、水を含む。水は、他の成分を溶解させる溶媒または分散させる分散媒としての働きを有する。
【００８６】
水は、シリコンウェーハの汚染や他の成分の作用を阻害するのを防ぐ観点から、不純物をできる限り含有しないことが好ましい。このような水としては、例えば、遷移金属イオンの合計含有量が１００ｐｐｂ以下である水が好ましい。ここで、水の純度は、例えば、イオン交換樹脂を用いる不純物イオンの除去、フィルタによる異物の除去、蒸留等の操作によって高めることができる。具体的には、水としては、例えば、脱イオン水（イオン交換水）、純水、超純水、蒸留水などを用いることが好ましい。
【００８７】
分散媒は、各成分の分散または溶解のために、水と有機溶媒との混合溶媒であってもよい。この場合、用いられる有機溶媒としては、水と混和する有機溶媒であるアセトン、アセトニトリル、エタノール、メタノール、イソプロパノール、グリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコール等が挙げられる。また、これらの有機溶媒を水と混合せずに用いて、各成分を分散または溶解した後に、水と混合してもよい。これら有機溶媒は、単独でもまたは２種以上組み合わせても用いることができる。
【００８８】
ここで、分散媒は、水のみであることが好ましい。
【００８９】
（他の成分）
本発明の一形態に係る研磨用組成物は、砥粒、塩基性化合物、有機物、および水以外に、本発明の効果が著しく妨げられない範囲で、界面活性剤、キレート剤、防腐剤、防カビ剤等他の成分を含んでいてもよい。
【００９０】
（砥粒吸着パラメータの制御）
本発明において、研磨用組成物の濃縮液の砥粒吸着パラメータは、研磨用組成物中における砥粒、塩基性化合物、有機物（主として水溶性高分子）の含有量（濃度）や温度を変更することで制御することができる。この際、上記各成分の含有量として、上述の好ましい含有量を採用することで、また、各成分の特徴や含有量に応じ組成物温度とその温度での保持時間を変化させることで、砥粒吸着パラメータを所望の範囲内に制御することが容易となる。
【００９１】
［研磨用組成物の形態等］
本発明の一形態に係る研磨用組成物は、一液型であってもよいし、二液型をはじめとする多液型であってもよい。多液型は、研磨用組成物の一部または全部を任意の混合比率で混合した液の組み合わせである。
【００９２】
また、本発明の一形態に係る研磨用組成物は、そのまま研磨に使用してもよいし、濃縮液の状態の研磨用組成物を希釈した後に使用してもよい。このときの希釈倍率は、特に制限されないが、例えば、体積基準で２倍以上１００倍以下であると好ましく、５倍以上５０倍以下であるとより好ましく、１０倍以上４０倍以下であると特に好ましい。また、希釈方法としては、特に制限されず、水等の分散媒を加えて希釈する方法が挙げられ、あるいは多液型の研磨用組成物の場合は、水と構成成分の一部を含有する水溶液とで希釈する方法を採用してもよい。たとえば、研磨用組成物の濃縮液を保管および／または輸送した後に、使用時に希釈して研磨用組成物を調製することができる。すなわち、ここに開示される技術における研磨用組成物の概念には、研磨対象物に供給されて該研磨対象物の研磨に用いられる研磨液（ワーキングスラリー）と、希釈して研磨液として用いられる濃縮液（研磨液の原液）との双方が包含される。
【００９３】
研磨用組成物（希釈液・濃縮液）のｐＨは、アルカリ性であると好ましく、そのｐＨは、８以上であることが好ましく、９以上であることがより好ましく、９．２以上であることがさらに好ましく、９．５以上であることが特に好ましい。研磨用組成物のｐＨが高くなると、研磨レートが向上する傾向にある。一方、研磨用組成物（希釈液・濃縮液）のｐＨは、１２以下であることが好ましく、１１以下であることがより好ましく、１０．５以下であることがさらに好ましい。研磨用組成物のｐＨが低くなると、表面の精度が向上する傾向にある。
【００９４】
以上より、研磨用組成物（希釈液・濃縮液）のｐＨは、８以上１２以下の範囲であると好ましく、９以上１１以下の範囲であるとより好ましく、９．２以上１０．５以下であるとさらに好ましく、９．５以上１０．５以下の範囲であると特に好ましい。特に、研磨対象物がシリコンウェーハである場合、研磨用組成物のｐＨは、上記範囲であると好ましい。
【００９５】
研磨用組成物のｐＨの調整には、公知のｐＨ調整剤を用いてもよいし、上記塩基性化合物を用いてもよい。
【００９６】
なお、研磨用組成物（希釈液・濃縮液）のｐＨは、ｐＨメーターを使用して測定することができる。標準緩衝液を用いてｐＨメーターを３点校正した後に、ガラス電極を研磨用組成物に入れる。そして、２分以上経過して安定した後の値を測定することにより研磨用組成物のｐＨを把握することができる。例えば、ｐＨメーターは、堀場製作所製のｐＨガラス電極式水素イオン濃度指示計（型番Ｆ−２３）を使用することができる。標準緩衝液は、（１）フタル酸塩ｐＨ緩衝液  ｐＨ：４．０１（２５℃）、（２）中性リン酸塩ｐＨ緩衝液  ｐＨ：６．８６（２５℃）、（３）炭酸塩ｐＨ緩衝液  ｐＨ：１０．０１（２５℃）を用いることができる。
【００９７】
［研磨用組成物の製造方法］
本発明の一形態に係る研磨用組成物の製造方法は、例えば、各成分を水中で撹拌混合することにより得ることができる。ただし特にこの方法に制限されない。また、混合温度や混合時間は特に制限されないが、それらを変化させ砥粒吸着パラメータを制御できる。
【００９８】
［研磨対象物］
本発明の一形態に係る研磨用組成物を用いて研磨する研磨対象物は、特に制限されず、種々の材質および形状を有する研磨対象物の研磨に適用され得る。研磨対象物の材料は、たとえば、シリコン材料、アルミニウム、ニッケル、タングステン、鋼、タンタル、チタン、ステンレス鋼等の金属もしくは半金属、またはこれらの合金；石英ガラス、アルミノシリケー卜ガラス、ガラス状カーボン等のガラス状物質；アルミナ、シリカ、サファイア、窒化ケイ素、窒化タンタル、炭化チタン等のセラミック材料；炭化ケイ素、窒化ガリウム、ヒ化ガリウム等の化合物半導体基板材料；ポリイミド樹脂等の樹脂材料；等が挙げられる。また、研磨対象物は、上記材料のうち、複数の材料により構成されていてもよい。
【００９９】
これらの中でも、本発明の一形態に係る研磨用組成物の効果がより顕著に得られることから、シリコン材料であることが好ましい。すなわち、本発明の一形態に係る研磨用組成物が、シリコン材料の研磨に用いられることが好ましい。
【０１００】
また、シリコン材料は、シリコン単結晶、アモルファスシリコンおよびポリシリコンからなる群より選択される少なくとも一種の材料を含むことが好ましい。シリコン材料としては、本発明の効果をより顕著に得ることができるとの観点から、シリコン単結晶またはポリシリコンであることがより好ましく、シリコン単結晶であることが特に好ましい。すなわち、研磨対象物は、単結晶シリコン基板であると好ましい。
【０１０１】
さらに、研磨対象物の形状は特に制限されない。本発明の一形態に係る研磨用組成物は、たとえば、板状や多面体状等の、平面を有する研磨対象物の研磨に好ましく適用され得る。
【０１０２】
［研磨方法］
本発明の他の形態としては、上記研磨用組成物を用いて研磨対象物（好ましくは、シリコン材料であり、より好ましくは単結晶シリコン基板）を研磨することを含む、研磨方法が提供される。すなわち、本発明の他の形態として、砥粒と、塩基性化合物と、有機物と、水と、を含む研磨用組成物を用いた研磨方法であって、以下の条件により測定される、前記研磨用組成物の濃縮液の砥粒吸着パラメータが、１５％未満である研磨用組成物を用いて研磨することを含む、研磨方法が提供される：
（１）前記研磨用組成物の濃縮液に含まれる全有機炭素量Ｃ０（重量ｐｐｍ）を求める；
（２）前記研磨用組成物の濃縮液に対して遠心分離処理を行って前記砥粒を沈降させ、上澄み液を回収し、前記上澄み液に含まれる全有機炭素量Ｃ１（重量ｐｐｍ）を求める；
（３）前記Ｃ０、前記Ｃ１および前記研磨用組成物の濃縮液に含まれる前記砥粒の含有量Ａ（重量％）から、下記式（１）により砥粒吸着パラメータを算出する。
【０１０３】
【数３】
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【０１０４】
なお、上記Ｃ０およびＣ１は、研磨用組成物の濃縮液の液温を２５℃として測定される。
【０１０５】
本発明に係る研磨用組成物は、濃縮液の状態で長期間保管しても、安定して一定の研磨レートを維持することができる。例えば、本発明に係る研磨用組成物は、濃縮液の状態で１０℃以上２０℃未満、または２０℃以上３０℃未満、または３０℃以上４５℃以下で保管した後であっても、安定して一定の研磨レートを維持することができる。なお、保管期間の上限も特に制限されるものではなく、例えば、１年以下であれば、特に一定の研磨レートを維持しやすい。
【０１０６】
上述のように、本発明に係る研磨用組成物は、濃縮液の状態で長期間保管しても、安定して一定の研磨レートを維持することができる。したがって、本発明の一形態に係る研磨方法によれば、安定した研磨レートで研磨対象物を研磨することができる。
【０１０７】
また、本発明の一形態に係る研磨方法は、上記式（１）により得られる砥粒吸着パラメータが１５％未満である研磨用組成物の濃縮液を希釈して研磨用組成物を調製することをさらに含むことができる。このとき、希釈方法は特に制限されず、例えば、［研磨用組成物の形態等］の項に記載の希釈方法を好ましく用いることができる。
【０１０８】
さらに、本発明に係る研磨用組成物は、上述のように、単結晶シリコン基板の研磨に特に好ましく使用される。よって、本発明のさらに他の形態として、上記研磨用組成物を用いてシリコンウェーハを研磨することを含む、研磨方法が提供される。
【０１０９】
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用いることができる。
【０１１０】
前記研磨パッドとしては、一般的な不織布タイプ、ポリウレタンタイプ、スウェードタイプ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。
【０１１１】
研磨条件は、研磨用組成物が使用される研磨工程の段階に依存して、適宜設定される。
【０１１２】
予備研磨工程では、通常１０ｒｐｍ以上１００ｒｐｍ以下程度であり、好適には１５ｒｐｍ以上５０ｒｐｍ以下程度である。この際、上部回転定盤と下部回転定盤との回転速度は別であってもよいが、通常はウェーハに対して同じ相対速度に設定される。また、仕上げ研磨工程では、片面研磨装置が好適に使用でき、通常１０ｒｐｍ以上１００ｒｐｍ以下程度であり、好適には２０ｒｐｍ以上５０ｒｐｍ以下程度であり、より好適には２５ｒｐｍ以上５０ｒｐｍ以下程度である。このような回転速度であると、研磨対象物の表面のヘイズレベルを顕著に低減することができる。
【０１１３】
研磨対象物は、通常、定盤により加圧されている。この際の圧力は、適宜選択することができるが、予備研磨工程では、通常５ｋＰａ以上３０ｋＰａ以下程度が好ましく、１０ｋＰａ以上２５ｋＰａ以下程度であることがより好ましい。また、仕上げ研磨工程の場合、通常５ｋＰａ以上３０ｋＰａ以下程度が好ましく、１０ｋＰａ以上２０ｋＰａ以下程度であることがより好ましい。このような圧力であると、研磨対象物の表面のヘイズレベルを顕著に低減することができる。
【０１１４】
研磨用組成物の供給速度も定盤のサイズに応じて適宜選択することができるが、経済性を考慮すると、予備研磨工程の場合、通常０．１Ｌ／分以上５Ｌ／分以下程度が好ましく、好適には０．２Ｌ／分以上２Ｌ／分以下程度である。仕上げ研磨工程の場合、通常０．１Ｌ／分以上５Ｌ／分以下程度が好ましく、好適には０．２Ｌ／分以上２Ｌ／分以下程度である。かような供給速度により、研磨対象物の表面を効率よく研磨し、研磨対象物の表面のヘイズレベルを顕著に低減することがでる。
【０１１５】
研磨用組成物の研磨装置における保持温度としても特に制限はないが、研磨レートの安定性、ヘイズレベルの低減といった観点から、いずれも通常１５℃以上４０℃以下程度が好ましく、１８℃以上２５℃以下程度がより好ましい。
【０１１６】
上記の研磨条件（研磨装置の設定）に関しては単に一例を述べただけであり、上記の範囲を外れてもよいし、適宜設定を変更することもできる。このような条件は当業者であれば適宜設定可能である。
【０１１７】
さらに、研磨後に洗浄・乾燥を行うことが好ましい。これら操作の方法や条件は特に制限されず、公知のものが適宜採用される。たとえば、研磨対象物を洗浄する工程として、ＳＣ−１洗浄を行うと好ましい。「ＳＣ−１洗浄」とは、たとえばアンモニアと過酸化水素水との混合液（たとえば４０℃以上８０℃以下）を用いて行う洗浄方法である。ＳＣ−１洗浄を行い、たとえばシリコンウェーハの表面を薄くエッチングすることにより、このシリコンウェーハ表面のパーティクルを除去することができる。
【０１１８】
［研磨対象物の研磨レートの安定化方法］
本発明のさらに他の形態として、上記研磨用組成物を用いて研磨対象物（好ましくは、シリコン材料であり、より好ましくは単結晶シリコン基板）を研磨することを含む、研磨対象物の研磨レートの安定化方法が提供される。すなわち、本発明の他の形態として、砥粒と、塩基性化合物と、有機物と、水と、を含む研磨用組成物を用いた研磨対象物の研磨レートの安定化方法であって、以下の条件により測定される、前記研磨用組成物の濃縮液の砥粒吸着パラメータが、１５％未満である、研磨用組成物を用いて研磨することを含む、研磨対象物の研磨レートの安定化方法が提供される：
（１）前記研磨用組成物の濃縮液に含まれる全有機炭素量Ｃ０（重量ｐｐｍ）を求める；
（２）前記研磨用組成物の濃縮液に対して遠心分離処理を行って前記砥粒を沈降させ、上澄み液を回収し、前記上澄み液に含まれる全有機炭素量Ｃ１（重量ｐｐｍ）を求める；
（３）前記Ｃ０、前記Ｃ１および前記研磨用組成物の濃縮液に含まれる前記砥粒の含有量Ａ（重量％）から、下記式（１）により砥粒吸着パラメータを算出する。
【０１１９】
【数４】
2019179837.tif 000005
【０１２０】
なお、上記Ｃ０およびＣ１は、研磨用組成物の濃縮液の液温を２５℃として測定される。
【０１２１】
本発明に係る研磨用組成物は、濃縮液の状態で長期間保管しても、安定して一定の研磨レートを維持することができる。したがって、本発明の一形態に係る研磨対象物の研磨レートの安定化方法によれば、安定した研磨レートで研磨対象物を研磨することができる。なお、上記研磨用組成物を用いて研磨対象物を研磨する方法の詳細は、上記［研磨方法］の項に記載の通りであるため、説明を省略する。
【実施例】
【０１２２】
本発明の効果を、以下の実施例および比較例を用いて説明する。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、以下において、特記しない限り、操作および物性などの測定は室温（２０℃以上２５℃以下）／相対湿度４０％ＲＨ以上５０％ＲＨ以下の条件で測定した。なお、特記しない限り、「％」および「部」は、それぞれ、「重量％」および「重量部」を意味する。
【０１２３】
［重量平均分子量の測定］
実施例および比較例で用いた水溶性高分子の重量平均分子量を、ＧＰＣ法を用いて以下の条件にて測定した。
【０１２４】
≪ＧＰＣ測定条件≫
装置：東ソー株式会社製  ＨＬＣ−８３２０ＧＰＣ
カラム：ＴＳＫ−ｇｅｌ  ＧＭＰＷＸＬ
溶媒：１００ｍＭ  硝酸ナトリウム水溶液／アセトニトリル＝１０〜８／０〜２
試料濃度：０．１重量％
流量：１ｍＬ／ｍｉｎ
注入量：２００μＬ
測定温度：４０℃
分子量換算：ポリエチレングリコール換算
検出器：示差屈折計（ＲＩ）。
【０１２５】
［研磨用組成物（濃縮液）の調製］
（実施例１〜２および比較例１〜２）
下記表１に示される組成となるように、以下の材料を脱イオン水（ＤＩＷ）中で混合することにより、ｐＨが約１０である実施例１〜２および比較例１〜２の研磨用組成物（濃縮液）をそれぞれ調製した（混合温度：約２０〜２５℃、混合時間：約１５分）。なお、研磨用組成物（濃縮液）（液温：２５℃）のｐＨは、ｐＨメーター（株式会社堀場製作所製  商品名：ＬＡＱＵＡ（登録商標））により確認した。このとき、標準緩衝液（フタル酸塩ｐＨ緩衝液  ｐＨ：４．０１（２５℃）、中性リン酸塩ｐＨ緩衝液  ｐＨ：６．８６（２５℃）、炭酸塩ｐＨ緩衝液  ｐＨ：１０．０１（２５℃））を用いて３点校正した後で、ガラス電極を研磨用組成物（濃縮液）に挿入し、２分以上経過し、安定した後の値を測定した。
【０１２６】
・砥粒（コロイダルシリカ）
・塩基性化合物（アンモニア水（２９重量％）、表１に記載の値はアンモニア量換算）
・水溶性高分子
ＰＥＯ−ＰＰＯ−ＰＥＯ：ＰＥＯ−ＰＰＯ−ＰＥＯ型トリブロック体
（重量平均分子量：３，０００）
ＨＥＣ：ヒドロキシエチルセルロース（重量平均分子量：２６０，０００）
ＰＶＡ：ポリビニルアルコール（重量平均分子量：７０，０００、鹸化度９８％以上）
ＰＡＣＭＯ：ポリＮ−アクリロイルモルホリン（重量平均分子量：４００，０００）
ＰＶＰ：ポリＮ−ビニルピロリドン（重量平均分子量：１７，０００）
ｐｏｌｙ（ＶＡ−ｃｏ−ＶＰ）：ポリビニルアルコール・ポリＮ−ビニルピロリドン  ランダム共重合体（重量平均分子量：２，３００、ＰＶＡ：ＰＶＰ（モル比）＝９０：１０）。
【０１２７】
なお、表１において、「ＯＡ単位を有する高分子（環状構造なし）の含有量」は、水酸基を有する高分子の総量に対する、環状構造を有さないオキシアルキレン単位を有する高分子の含有量（単位：重量％）を示し、「砥粒に対する水溶性高分子の量」は、砥粒１００重量部に対する水溶性高分子の含有量（単位：重量部）を示す。
【０１２８】
［砥粒吸着パラメータの測定］
（１）上記各実施例および比較例で得られた研磨用組成物（濃縮液）について、全有機炭素計（株式会社島津製作所製、ＴＯＣ−Ｌ）を用いて、製造直後（調製後、２４時間以内）の研磨用組成物（濃縮液、液温２５℃）中の全有機炭素量（ＴＯＣ）Ｃ０（重量ｐｐｍ）を測定した；
（２）上記各実施例および比較例で得られた、製造直後（調製後、２４時間以内）の研磨用組成物（濃縮液）を下記の遠心分離条件で遠心分離し、上澄み液を回収した。当該上澄み液（液温２５℃）について、上記（１）と同様に、上澄み液中の全有機炭素量（ＴＯＣ）Ｃ１（重量ｐｐｍ）を測定した：
≪遠心分離条件≫
遠心分離機：ベックマン・コールター株式会社製、Ａｖａｎｔｉ（登録商標）  ＨＰ−３０Ｉ
回転数：２６０００ｒｐｍ
遠心分離時間：３０分間
温度：２５℃。
【０１２９】
（３）上記（１）および（２）で得られたＣ０、Ｃ１（重量ｐｐｍ）および研磨用組成物（濃縮液）中の砥粒含有量Ａ（重量％）から、下記式（１）に基づき、水溶性高分子（研磨用組成物（濃縮液）に含まれる全水溶性高分子）の砥粒に対する吸着性を算出した。得られた砥粒吸着パラメータを、以下の表１に示す。
【０１３０】
【数５】
2019179837.tif 000006
【０１３１】
［研磨レート（Ｒ．Ｒ）の測定］
単結晶シリコンウェーハ（直径：２００ｍｍ、ｐ型、結晶方位＜１００＞、ＣＯＰフリー）を、２重量％のＨＦ（フッ化水素）水溶液に３０秒間浸漬し、脱イオン水でリンスを行うことで、前処理を行った。
【０１３２】
次いで、上記各実施例および比較例で得られた研磨用組成物（濃縮液）を、所定の日数で保管した後、脱イオン水（ＤＩＷ）を用いて２０倍（体積基準）に希釈し、研磨用組成物（希釈液）を得て、当該各研磨用組成物（希釈液）を用いて下記研磨条件で研磨した。
【０１３３】
≪研磨条件≫
研磨機：枚葉研磨機  ＰＮＸ−３２２（株式会社岡本工作機械製作所製）
研磨パッド：ＰＯＬＹＰＡＳ（登録商標）  ２７ＮＸ（スウェードタイプ、厚さ約１．５ｍｍ、密度約０．４ｇ／ｃｍ３、圧縮率約２０％、圧縮弾性率約９０％、硬度約４０°、平均開孔径約４５μｍ、開孔率約２５％、フジボウ愛媛株式会社製）
研磨荷重：１５ｋＰａ
プラテン（定盤）回転数：３０ｒｐｍ
ヘッド（キャリア）回転数：３０ｒｐｍ
研磨用組成物（希釈液）の供給速度（掛け流し）：０．４Ｌ／分
研磨時間：６００秒
定盤冷却水の温度：２０℃
研磨用組成物（希釈液）の保持温度：２０℃。
【０１３４】
研磨後、シリコンウェーハを、ＮＨ４ＯＨ（２９％）：Ｈ２Ｏ２（３１％）：脱イオン水（ＤＩＷ）＝１：１：１２（体積比）の洗浄液に５分間浸漬することにより洗浄した（ＳＣ−１洗浄）。その後、超音波発振器を作動した状態で脱イオン水に浸漬し、スピンドライヤーにて乾燥した。研磨前後の重量差およびシリコンの比重から、研磨レート（Ｒ．Ｒ．）を算出した。以下の表１には、各研磨用組成物について、濃縮液の調製後１日経過した時点で希釈（２０倍（体積基準））して得られた研磨用組成物（希釈液）による研磨レートを１００とした相対値を示す。また、以下の表１では、各研磨用組成物（濃縮液）について、濃縮液の調製後の経過日数（濃縮液の状態での保管日数）ごとに、研磨レートの相対値を示す。なお、濃縮液の保管は、室温（２５℃）で行った。当該研磨レートの相対値は１００に近いほど好ましく、９５〜１１０の範囲内であると、実用的であると判断される。
【０１３５】
【表１】
2019179837.tif 000007
【０１３６】
表１の実施例１〜２に係る研磨用組成物（濃縮液）は、長期間保管しても、これを希釈して得られる研磨用組成物の研磨レートがほとんど変化することなく、一定の研磨レートを維持していた。
【０１３７】
一方、比較例１〜２に示されるように、研磨用組成物（濃縮液）の砥粒吸着パラメータが１５％を超える場合には、長期間保管すると、これを希釈して得られる研磨用組成物の研磨レートが変化してしまうという結果であった。このように、砥粒吸着パラメータが１５％を超えると、研磨用組成物（濃縮液）中に含まれる有機物（主として水溶性高分子）の砥粒に対する吸着状態が変化してしまう結果、上記結果となったものと推測される。