特許 6670587 研磨方法およびポリシング用組成物

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6670587

(24)【登録日】2020年3月4日

(45)【発行日】2020年3月25日

(54)【発明の名称】研磨方法およびポリシング用組成物

(51)【国際特許分類】

   B24B 37/00 20120101AFI20200316BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20200316BHJP

   C09K 3/14 20060101ALI20200316BHJP

   C09G 1/02 20060101ALI20200316BHJP

【ＦＩ】

   B24B37/00 H

   H01L21/304 622D

   C09K3/14 550C

   C09K3/14 550Z

   C09G1/02

【請求項の数】9

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2015-215119(P2015-215119)

(22)【出願日】2015年10月30日

(65)【公開番号】特開2016-93884(P2016-93884A)

(43)【公開日】2016年5月26日

【審査請求日】2018年9月4日

(31)【優先権主張番号】特願2014-227388(P2014-227388)

(32)【優先日】2014年11月7日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000236702

【氏名又は名称】株式会社フジミインコーポレーテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100117606

【弁理士】

【氏名又は名称】安部 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100136423

【弁理士】

【氏名又は名称】大井 道子

(74)【代理人】

【識別番号】100154449

【弁理士】

【氏名又は名称】谷 征史

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼橋 修平

(72)【発明者】

【氏名】戸松 正利

【審査官】 山内 康明

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１４／１１２２１８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−３１１５８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１８２７８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０２３１９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２６２７５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３１０３６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１２０８８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０６８３９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０２３７１２８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２４Ｂ ３７／００

Ｃ０９Ｇ １／０２

Ｃ０９Ｋ ３／１４

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

１５００Ｈｖ以上のビッカース硬度を有する材料を研磨する方法であって、
砥粒Ａ_PREを含む予備ポリシング用組成物を用いて予備ポリシングを行う工程と；
砥粒Ａ_PREよりも硬度が低い砥粒Ａ_FINを含む仕上げポリシング用組成物を用いて仕上げポリシングを行う工程と；
を含み、
前記予備ポリシングと前記仕上げポリシングは、研磨パッドを用いて行う研磨であり、 前記１５００Ｈｖ以上のビッカース硬度を有する材料は、ダイヤモンド、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化タングステン、窒化ケイ素または窒化チタンである、研磨方法。

【請求項2】

前記砥粒Ａ_PREのビッカース硬度が８００〜３０００Ｈｖの範囲内であり、
前記砥粒Ａ_FINのビッカース硬度が２００〜１５００Ｈｖの範囲内である、請求項１に記載の研磨方法。

【請求項3】

前記砥粒Ａ_PREの平均二次粒子径Ｐ_PREが、前記砥粒Ａ_FINの平均二次粒子径Ｐ_FINよりも大きい、請求項１または２に記載の研磨方法。

【請求項4】

前記予備ポリシング用組成物は、水溶性の研磨助剤Ｂ_PREを含み、
前記仕上げポリシング用組成物は、水溶性の研磨助剤Ｂ_FINを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の研磨方法。

【請求項5】

前記研磨助剤Ｂ_PREは、複合金属酸化物ＣＭＯ_PREを含み、
前記複合金属酸化物ＣＭＯ_PREは、１価または２価の金属元素（ただし、遷移金属元素を除く。）と、周期表の第４周期遷移金属元素と、を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の研磨方法。

【請求項6】

前記研磨助剤Ｂ_FINは、複合金属酸化物ＣＭＯ_FINを含み、
前記複合金属酸化物ＣＭＯ_FINは、１価もしくは２価の金属元素（ただし、遷移金属元素を除く。）またはアンモニアと、周期表の第５族または第６族遷移金属元素と、を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の研磨方法。

【請求項7】

前記研磨助剤Ｂ_FINは、前記複合金属酸化物ＣＭＯ_FINに対して酸素を供給することが可能な酸素含有物をさらに含む、請求項６に記載の研磨方法。

【請求項8】

請求項１〜７のいずれか一項に記載の研磨方法において、仕上げポリシングの前に行われる予備ポリシングに用いられる組成物であって、
前記仕上げポリシングで用いられる砥粒Ａ_FINよりも硬度が高い砥粒Ａ_PREを含む、予備ポリシング用組成物。

【請求項9】

請求項１〜７のいずれか一項に記載の研磨方法において、予備ポリシングの後で行われる仕上げポリシングに用いられる組成物であって、
前記予備ポリシングで用いられる砥粒Ａ_PREよりも硬度が低い砥粒Ａ_FINを含む、仕上げポリシング用組成物。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、研磨方法および該方法に用いられるポリシング用組成物に関する。詳しくは、炭化ケイ素単結晶等の高硬度材料の研磨方法、および該方法に用いられるポリシング用組成物に関する。

【背景技術】

【0002】

ダイヤモンド、サファイア（酸化アルミニウム）、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化タングステン、窒化ケイ素、窒化チタン等の高硬度材料の平滑表面は、通常、研磨定盤にダイヤモンド砥粒を供給して行う研磨（ラッピング）によって実現される。しかし、ダイヤモンド砥粒を用いるラッピングでは、スクラッチの発生、残存等のため、表面平滑性の向上には限度がある。そこで、ダイヤモンド砥粒を用いたラッピングの後に、あるいは当該ラッピングに代えて、研磨パッドを用いて該研磨パッドと研磨対象物との間に研磨スラリーを供給して行う研磨（ポリシング）が検討されている。この種の従来技術を開示する文献として、特許文献１〜５が挙げられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平７−２８８２４３号公報

【特許文献2】特表２００７−５３３１４１号公報

【特許文献3】特開２０１１−１２１１５３号公報

【特許文献4】特開２０１２−２４８５６９号公報

【特許文献5】特開２０１４−２４１５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記従来技術文献では、ポリシングに使用されるスラリー（ポリシング用組成物）の含有成分（砥粒、酸化剤等）の工夫により、表面平滑性や研磨速度の改善が提案されている。しかし、平滑性向上手段は通常は加工力の減少を伴うことから、平滑性を向上させようとすればするほど、研磨対象面の全体的な平坦性はむしろ悪化してしまう虞がある。例えば特許文献１では、ダイヤモンド砥粒を用いたラッピングの後にコロイダルシリカ砥粒を用いてポリシングを実施しているが、ラッピングによる平坦性向上には限度があり、また、その後にポリシングを実施しても、短時間のうちにラッピング後の表面粗さを低減することは困難である。炭化ケイ素等の高硬度材料のポリシングにおいては、研磨速度や平滑性といった基本性能が実用化に向けて途上段階であり、平坦性に関しては、例えば特許文献４にて言及されてはいるものの、一段階ポリシングにおける検討事項であることから、その要求レベルはそれほど高くはない。平滑性を重視した設計では加工力の低下が顕著になりがちな高硬度材料の研磨において、平滑性と平坦性の両立は、シリコンウェーハやガラス基板等の研磨と比べて困難であることはいうまでもない。これが高硬度材料研磨の技術水準であり、平滑性と平坦性との両立についての検討は、少なくとも実用レベルではなされていないという状況であった。

【0005】

上記のような状況下、本発明者らは、ポリシング用組成物の含有成分の検討という先行技術文献からの延長線上での解決手段の模索から離れることにより、従来技術では実現できなかったレベルの平滑性と平坦性との両立を、より短時間の研磨で効率的に実現し得る基本的な技術思想を見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、高硬度材料に対して、平滑性と平坦性との両立を効率的に実現し得る研磨方法を提供することを目的とする。関連する他の目的は、かかる研磨方法を実施するために適したポリシング用組成物を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明によると、１５００Ｈｖ以上のビッカース硬度を有する材料を研磨する方法が提供される。この研磨方法は：砥粒Ａ_PREを含む予備ポリシング用組成物を用いて予備ポリシングを行う工程と；砥粒Ａ_PREよりも硬度が低い砥粒Ａ_FINを含む仕上げポリシング用組成物を用いて仕上げポリシングを行う工程と；を含む。
上記の研磨方法によると、高硬度材料表面における平滑性と平坦性との両立を効率的に実現することができる。ここに開示される技術によると、高硬度材料表面に対して、従来技術ではなし得なかった平滑性と平坦性との両立が生産性に優れた方法で実現される。

【0007】

なお、本明細書においてラッピングとは、研磨定盤の表面を研磨対象物に押し当てることにより行う研磨をいう。したがって、ラッピング工程では研磨パッドは使用しない。典型的には、ラッピング工程は、研磨定盤と研磨対象物との間に砥粒（典型的にはダイヤモンド砥粒）を供給して行う研磨をいう。またポリシングとは、研磨パッドを用いて行う研磨をいい、典型的には、ラッピング後に、定盤表面に貼り付けられた研磨パッドを用いて該研磨パッドと研磨対象物との間に研磨スラリーを供給して行う研磨をいう。

【0008】

ここに開示される技術の好ましい一態様では、前記砥粒Ａ_PREのビッカース硬度が８００〜３０００Ｈｖの範囲内であり、前記砥粒Ａ_FINのビッカース硬度が２００〜１５００Ｈｖの範囲内である。上記硬度を有する予備ポリシング用の砥粒Ａ_PREと仕上げポリシング用の砥粒Ａ_FINとをそれぞれ選択して採用することにより、高硬度材料表面における平滑性と平坦性との両立がより高レベルにかつより効率的に実現され得る。

【0009】

ここに開示される技術の好ましい一態様では、前記砥粒Ａ_PREの平均二次粒子径Ｐ_PREが、前記砥粒Ａ_FINの平均二次粒子径Ｐ_FINよりも大きい。予備ポリシング用の砥粒Ａ_PREと仕上げポリシング用の砥粒Ａ_FINとを、両者の平均二次粒子径が上記関係を満たすように選定することにより、高硬度材料表面における平滑性と平坦性との両立がより高レベルにかつより効率的に実現され得る。

【0010】

ここに開示される技術の好ましい一態様では、前記予備ポリシング用組成物は、水溶性の研磨助剤Ｂ_PREを含み、前記仕上げポリシング用組成物は、水溶性の研磨助剤Ｂ_FINを含む。予備ポリシング用組成物および仕上げポリシング用組成物それぞれに適した水溶性の研磨助剤を含ませることで、高硬度材料表面の平滑性と平坦性とがより好ましく両立され得る。

【0011】

ここに開示される技術の好ましい一態様では、前記研磨助剤Ｂ_PREは、複合金属酸化物ＣＭＯ_PREを含む。この複合金属酸化物ＣＭＯ_PREは、１価または２価の金属元素（ただし、遷移金属元素を除く。）と、周期表の第４周期遷移金属元素と、を有する。予備ポリシング用の研磨助剤Ｂ_PREとして上記複合金属酸化物を採用することにより、高硬度材料の平坦性がより向上する傾向がある。

【0012】

ここに開示される技術の好ましい一態様では、前記研磨助剤Ｂ_FINは、複合金属酸化物ＣＭＯ_FINを含む。この複合金属酸化物ＣＭＯ_FINは、１価もしくは２価の金属元素（ただし、遷移金属元素を除く。）またはアンモニアと、周期表の第５族または第６族遷移金属元素と、を有する。仕上げポリシング用の研磨助剤Ｂ_FINとして上記複合金属酸化物を採用することにより、高硬度材料の平滑性と平坦性とがより高度に両立する傾向がある。

【0013】

ここに開示される技術の好ましい一態様では、前記研磨助剤Ｂ_FINは、前記複合金属酸化物ＣＭＯ_FINに対して酸素を供給することが可能な酸素含有物をさらに含む。このように構成することで、仕上げポリシングにおいて複合金属酸化物ＣＭＯ_FINの化学的作用が継続的に発揮される傾向があり、高硬度材料の平滑性と平坦性とが高度に両立され得る。

【0014】

また、本発明によると、ここに開示されるいずれかの研磨方法において、仕上げポリシングの前に行われる予備ポリシングに用いられる組成物（予備ポリシング用組成物）が提供される。この組成物は、前記仕上げポリシングで用いられる砥粒Ａ_FINよりも硬度が高い砥粒Ａ_PREを含む。上記予備ポリシング用組成物を用いることにより、ここに開示される研磨方法を好ましく実施することができる。

【0015】

また、本発明によると、ここに開示されるいずれかの研磨方法において、予備ポリシングの後で行われる仕上げポリシングに用いられる組成物（仕上げポリシング用組成物）が提供される。この組成物は、前記予備ポリシングで用いられる砥粒Ａ_PREよりも硬度が低い砥粒Ａ_FINを含む。上記仕上げポリシング用組成物を用いることにより、ここに開示される研磨方法を好ましく実施することができる。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。

【0017】

ここに開示される研磨方法は、予備ポリシング用組成物を用いて予備ポリシングを行う工程（予備ポリシング工程）と、仕上げポリシング用組成物を用いて仕上げポリシングを行う工程（仕上げポリシング工程）と、を含む。以下、研磨対象物、予備ポリシング用組成物、仕上げポリシング用組成物、研磨方法の順で説明する。

【0018】

＜研磨対象物＞
ここに開示される研磨方法は、１５００Ｈｖ以上のビッカース硬度を有する材料（高硬度材料ともいう。）を研磨する方法である。ここに開示される研磨方法によると、上記のような高硬度材料の表面における平滑性と平坦性との両立を効率的に実現することができる。高硬度材料のビッカース硬度は、好ましくは１８００Ｈｖ以上（例えば２０００Ｈｖ以上、典型的には２２００Ｈｖ以上）である。ビッカース硬度の上限は特に限定されないが、凡そ７０００Ｈｖ以下（例えば５０００Ｈｖ以下、典型的には３０００Ｈｖ以下）であってもよい。なお、本明細書において、ビッカース硬度は、ＪＩＳ Ｒ １６１０：２００３に基づいて測定することができる。上記ＪＩＳ規格に対応する国際規格はＩＳＯ １４７０５：２０００である。

【0019】

１５００Ｈｖ以上のビッカース硬度を有する材料としては、ダイヤモンド、サファイア（酸化アルミニウム）、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化タングステン、窒化ケイ素、窒化チタン等が挙げられる。ここに開示される研磨方法は、機械的かつ化学的に安定な上記材料の単結晶表面に対して好ましく適用することができる。なかでも、研磨対象物表面は、炭化ケイ素から構成されていることが好ましい。炭化ケイ素は、電力損失が少なく耐熱性等に優れる半導体基板材料として期待されており、その表面性状を改善することの実用上の利点は特に大きい。ここに開示される研磨方法は、炭化ケイ素の単結晶表面に対して特に好ましく適用される。

【0020】

＜予備ポリシング用組成物＞
（砥粒Ａ_PRE）
予備ポリシング用組成物は砥粒Ａ_PREを含む。砥粒Ａ_PREは、後述する仕上げポリシングに用いられる砥粒Ａ_FINよりも高硬度である。これによって、平坦性を効率よく向上させることができる。具体的には、砥粒Ａ_FINのビッカース硬度Ｈ_FINに対する砥粒Ａ_PREのビッカース硬度Ｈ_PREの比（Ｈ_PRE／Ｈ_FIN）は、１よりも大きく、平滑性と平坦性との両立を効率的に実現する観点から、好ましくは１．３〜４．０、より好ましくは１．８〜３．０、さらに好ましくは２．１〜２．５である。

【0021】

砥粒Ａ_PREのビッカース硬度は、平坦性向上の観点から、好ましくは８００Ｈｖ以上、より好ましくは１２００Ｈｖ以上、さらに好ましくは１５００Ｈｖ以上である。砥粒Ａ_PREのビッカース硬度の上限は、特に限定されないが、平滑性と平坦性とを両立する観点から、好ましくは３０００Ｈｖ以下、より好ましくは２０００Ｈｖ以下、さらに好ましくは１７００Ｈｖ以下である。なお、本明細書において、砥粒のビッカース硬度は、砥粒として用いられる材料につき、上記ＪＩＳ Ｒ １６１０：２００３に基づいて測定した値が採用される。

【0022】

また、砥粒Ａ_PREのビッカース硬度は、研磨対象物の表面を構成する材料（研磨対象材料）のビッカース硬度と同等か、あるいはそれよりも低いことが好ましい。砥粒Ａ_PREの硬度が、研磨対象材料の硬度との相対的関係において制限されていることにより、平滑性の劣化は抑制される傾向がある。砥粒Ａ_PREのビッカース硬度は、研磨対象材料のビッカース硬度よりも３００Ｈｖ以上（例えば５００Ｈｖ以上）低いことがより好ましい。砥粒Ａ_PREのビッカース硬度と研磨対象材料のビッカース硬度との差異は、平坦性向上の観点から、１０００Ｈｖ以内（例えば８００Ｈｖ以内）であることが好ましい。これにより、平滑性と平坦性との両立は好ましく実現される傾向がある。

【0023】

砥粒Ａ_PREの材質や性状は、後述の砥粒Ａ_FINとの間で硬度について相対的関係を満たす限りにおいて特に制限はない。例えば、砥粒Ａ_PREは無機粒子、有機粒子および有機無機複合粒子のいずれかであり得る。例えば、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、酸化鉄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；等のいずれかから実質的に構成される砥粒が挙げられる。砥粒は１種を単独で用いてもよく２種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、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、酸化ジルコニウム粒子、二酸化マンガン粒子、酸化鉄粒子等の酸化物粒子は、良好な表面を形成し得るので好ましい。そのなかでも、アルミナ粒子、酸化ジルコニウム粒子、酸化クロム粒子、酸化鉄粒子がより好ましく、アルミナ粒子が特に好ましい。

【0024】

なお、本明細書において、砥粒の組成について「実質的にＸからなる」または「実質的にＸから構成される」とは、当該砥粒に占めるＸの割合（Ｘの純度）が、重量基準で９０％以上（好ましくは９５％以上、より好ましくは９７％以上、さらに好ましくは９８％以上、例えば９９％以上）であることをいう。

【0025】

砥粒Ａ_PREとしてアルミナ粒子を用いる場合、予備ポリシング用組成物に含まれる砥粒Ａ_PRE全体に占めるアルミナ粒子の割合は、概して高い方が有利である。例えば、予備ポリシング用組成物に含まれる砥粒Ａ_PRE全体に占めるアルミナ粒子の割合は、好ましくは７０重量％以上、より好ましくは９０重量％以上、さらに好ましくは９５重量％以上（例えば９５〜１００重量％）である。

【0026】

また、ここに開示される予備ポリシング用組成物は、砥粒Ａ_PREとしてダイヤモンド粒子を実質的に含まないことが好ましい。ダイヤモンド粒子はその高硬度ゆえ、平滑性向上の制限要因となり得る。また、ダイヤモンド粒子は概して高価であることから、コストパフォーマンスの点で有利な材料とはいえず、実用面からは、ダイヤモンド粒子等の高価格材料への依存度は低いことが望ましい。

【0027】

砥粒Ａ_PREの平均二次粒子径は、通常は２０ｎｍ以上であり、平坦性向上等の観点から、好ましくは１００ｎｍ以上、より好ましくは２００ｎｍ以上（例えば４００ｎｍ以上）である。上記の平均二次粒子径を有する砥粒Ａ_PREによると、優れた平坦性をより効率的に実現することができる。砥粒Ａ_PREの平均二次粒子径の上限は、単位重量当たりの個数を充分に確保する観点から、凡そ５０００ｎｍ以下とすることが適当である。平滑性と平坦性とをより高度に両立する観点から、上記平均二次粒子径は、好ましくは３０００ｎｍ以下、より好ましくは２０００ｎｍ以下（例えば８００ｎｍ以下）である。

【0028】

砥粒の平均二次粒子径は、５００ｎｍ未満の粒子については、例えば、日機装社製の型式「ＵＰＡ−ＵＴ１５１」を用いた動的光散乱法により、体積平均粒子径（体積基準の算術平均径；Ｍｖ）として測定することができる。また、５００ｎｍ以上の粒子についてはＢＥＣＫＭＡＮ ＣＯＵＬＴＥＲ社製の型式「Ｍｕｌｔｉｓｉｚｅｒ ３」を用いた細孔電気抵抗法等により、体積平均粒子径として測定することができる。

【0029】

砥粒Ａ_PREの平均二次粒子径Ｐ_PREは、後述する砥粒Ａ_FINの平均二次粒子径Ｐ_FINよりも大きいことが好ましい。これにより、高硬度材料表面の平滑性と平坦性とがより好ましく両立され得る。好ましい一態様では、砥粒Ａ_FINの平均二次粒子径Ｐ_FINに対する砥粒Ａ_PREの平均二次粒子径Ｐ_PREの比（Ｐ_PRE／Ｐ_FIN）は１．０〜２０程度である。上記比（Ｐ_PRE／Ｐ_FIN）は、平滑性と平坦性との両立を効率的に実現する観点から、好ましくは２．０〜１０、より好ましくは４．０〜６．０である。

【0030】

予備ポリシング用組成物における砥粒濃度は、研磨効率の観点から、通常は１重量％以上とすることが適当である。平坦性向上の観点から、砥粒濃度は３重量％以上が好ましく、５重量％以上がより好ましい。また、平滑性と平坦性とを高度にかつ効率的に両立する観点、良好な分散性を得る観点から、予備ポリシング用組成物における砥粒濃度は、通常は５０重量％以下とすることが適当であり、好ましくは２０重量％以下、より好ましくは１０重量％以下、さらに好ましくは８重量％以下である。

【0031】

（研磨助剤Ｂ_PRE）
ここに開示される予備ポリシング用組成物は研磨助剤Ｂ_PREを含むことが好ましい。研磨助剤Ｂ_PREは、予備ポリシングによる効果を増進する成分であり、典型的には水溶性のものが用いられる。研磨助剤Ｂ_PREは、特に限定的に解釈されるものではないが、予備ポリシングにおいて研磨対象物表面を変質（典型的には酸化変質）する作用を示し、研磨対象物表面の脆弱化をもたらすことで、砥粒Ａ_PREによる研磨に寄与していると考えられる。

【0032】

研磨助剤Ｂ_PREとしては、過酸化水素等の過酸化物；硝酸、その塩である硝酸鉄、硝酸銀、硝酸アルミニウム、その錯体である硝酸セリウムアンモニウム等の硝酸化合物；ペルオキソ一硫酸、ペルオキソ二硫酸等の過硫酸、その塩である過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム等の過硫酸化合物；塩素酸やその塩、過塩素酸、その塩である過塩素酸カリウム等の塩素化合物；臭素酸、その塩である臭素酸カリウム等の臭素化合物；ヨウ素酸、その塩であるヨウ素酸アンモニウム、過ヨウ素酸、その塩である過ヨウ素酸ナトリウム、過ヨウ素酸カリウム等のヨウ素化合物；鉄酸、その塩である鉄酸カリウム等の鉄酸類；過マンガン酸、その塩である過マンガン酸ナトリウム、過マンガン酸カリウム等の過マンガン酸類；クロム酸、その塩であるクロム酸カリウム、二クロム酸カリウム等のクロム酸類；バナジン酸、その塩であるバナジン酸アンモニウム、バナジン酸ナトリウム、バナジン酸カリウム等のバナジン酸類；過ルテニウム酸またはその塩等のルテニウム酸類；モリブデン酸、その塩であるモリブデン酸アンモニウム、モリブデン酸二ナトリウム等のモリブデン酸類；過レニウム酸またはその塩等のレニウム酸類；タングステン酸、その塩であるタングステン酸二ナトリウム等のタングステン酸類；が挙げられる。これらは１種を単独で用いてもよく２種以上を適宜組み合わせて用いてもよい。なかでも、過マンガン酸またはその塩、クロム酸またはその塩、鉄酸またはその塩が好ましく、過マンガン酸ナトリウム、過マンガン酸カリウムが特に好ましい。

【0033】

好ましい一態様では、予備ポリシング用組成物は、研磨助剤Ｂ_PREとして複合金属酸化物を含む。上記複合金属酸化物としては、硝酸金属塩、鉄酸類、過マンガン酸類、クロム酸類、バナジン酸類、ルテニウム酸類、モリブデン酸類、レニウム酸類、タングステン酸類が挙げられる。なかでも、鉄酸類、過マンガン酸類、クロム酸類がより好ましく、過マンガン酸類がさらに好ましい。

【0034】

さらに好ましい一態様では、上記複合金属酸化物として、１価または２価の金属元素（ただし、遷移金属元素を除く。）と、周期表の第４周期遷移金属元素と、を有する複合金属酸化物ＣＭＯ_PREが用いられる。上記１価または２価の金属元素（ただし、遷移金属元素を除く。）の好適例としては、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａが挙げられる。なかでも、Ｎａ、Ｋがより好ましい。周期表の第４周期遷移金属元素の好適例としては、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｔｉが挙げられる。なかでも、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒがより好ましく、Ｍｎがさらに好ましい。

【0035】

ここに開示される予備ポリシング用組成物が、研磨助剤Ｂ_PREとして複合金属酸化物（好ましくは複合金属酸化物ＣＭＯ_PRE）を含む場合、複合金属酸化物以外の研磨助剤Ｂ_PREをさらに含んでもよく、含まなくてもよい。ここに開示される技術は、研磨助剤Ｂ_PREとして複合金属酸化物（好ましくは複合金属酸化物ＣＭＯ_PRE）以外の研磨助剤Ｂ_PRE（例えば過酸化水素）を実質的に含まない態様でも好ましく実施され得る。

【0036】

予備ポリシング用組成物における研磨助剤Ｂ_PREの濃度は、通常は０．１重量％以上とすることが適当である。平坦性向上の観点から、上記濃度は０．５重量％以上が好ましく、１重量％以上がより好ましい。また、平滑性と平坦性とを高度に両立する観点から、上記研磨助剤Ｂ_PREの濃度は、通常は１０重量％以下とすることが適当であり、３重量％以下とすることが好ましく、２重量％以下とすることがより好ましい。

【0037】

（その他の成分）
ここに開示される予備ポリシング用組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、キレート剤、増粘剤、分散剤、ｐＨ調整剤、界面活性剤、有機酸、有機酸塩、無機酸、無機酸塩、防錆剤、防腐剤、防カビ剤等の、ポリシング用組成物（典型的には高硬度材料ポリシング用組成物、例えば炭化ケイ素基板ポリシング用組成物）に用いられ得る公知の添加剤を、必要に応じてさらに含有してもよい。上記添加剤の含有量は、その添加目的に応じて適宜設定すればよく、本発明を特徴づけるものではないため、詳しい説明は省略する。

【0038】

（溶媒）
予備ポリシング用組成物に用いられる溶媒は、砥粒を分散させることができるものであればよく、特に制限されない。溶媒としては、イオン交換水（脱イオン水）、純水、超純水、蒸留水等を好ましく用いることができる。ここに開示される予備ポリシング用組成物は、必要に応じて、水と均一に混合し得る有機溶剤（低級アルコール、低級ケトン等）をさらに含有してもよい。通常は、予備ポリシング用組成物に含まれる溶媒の９０体積％以上が水であることが好ましく、９５体積％以上（典型的には９９〜１００体積％）が水であることがより好ましい。

【0039】

予備ポリシング用組成物のｐＨは特に限定されない。通常は、予備ポリシング用組成物のｐＨを２〜１２程度とすることが適当である。予備ポリシング用組成物のｐＨが上記範囲内であると、実用的な研磨効率が達成されやすい。予備ポリシング用組成物のｐＨは、好ましくは６〜１０、より好ましくは８．５〜９．５である。

【0040】

ここに開示される予備ポリシング用組成物の調製方法は特に限定されない。例えば、翼式攪拌機、超音波分散機、ホモミキサー等の周知の混合装置を用いて、予備ポリシング用組成物に含まれる各成分を混合するとよい。これらの成分を混合する態様は特に限定されず、例えば全成分を一度に混合してもよく、適宜設定した順序で混合してもよい。

【0041】

＜仕上げポリシング用組成物＞
（砥粒Ａ_FIN）
仕上げポリシング用組成物は砥粒Ａ_FINを含む。砥粒Ａ_FINは、予備ポリシングに用いられる砥粒Ａ_PREよりも低硬度である。これによって平滑性を効率よく向上させることができる。具体的には、砥粒Ａ_FINのビッカース硬度は、平滑性と平坦性とを両立する観点から、好ましくは２００Ｈｖ以上、より好ましくは４００Ｈｖ以上、さらに好ましくは６００Ｈｖ以上である。砥粒Ａ_FINのビッカース硬度の上限は、特に限定されないが、平滑性向上の観点から、好ましくは１５００Ｈｖ以下、より好ましくは１０００Ｈｖ以下、さらに好ましくは８００Ｈｖ以下である。

【0042】

砥粒Ａ_FINの材質や性状は、前述の砥粒Ａ_PREとの間で硬度について相対的関係を満たす限りにおいて特に制限はない。例えば、砥粒Ａ_FINは無機粒子、有機粒子および有機無機複合粒子のいずれかであり得る。砥粒Ａ_FINとしては、上記砥粒Ａ_PREにおいて例示したもののうち１種または２種以上を好ましく用いることができる。なかでも、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、酸化ジルコニウム粒子、二酸化マンガン粒子、酸化鉄粒子、酸化マグネシウム粒子等の酸化物粒子がより好ましく、シリカ粒子、酸化セリウム粒子、二酸化マンガン粒子がさらに好ましく、シリカ粒子が特に好ましい。

【0043】

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。平滑性向上の観点から、好ましいシリカ粒子としてコロイダルシリカおよびフュームドシリカが挙げられる。なかでもコロイダルシリカが特に好ましい。

【0044】

砥粒Ａ_FINとしてシリカ粒子を用いる場合、仕上げポリシング用組成物に含まれる砥粒Ａ_FIN全体に占めるシリカ粒子の割合は、概して高い方が有利である。例えば、仕上げポリシング用組成物に含まれる砥粒Ａ_FIN全体に占めるシリカ粒子の割合は、好ましくは７０重量％以上、より好ましくは９０重量％以上、さらに好ましくは９５重量％以上（例えば９５〜１００重量％）である。

【0045】

砥粒Ａ_FINの平均二次粒子径は特に限定されないが、研磨効率等の観点から、好ましくは２０ｎｍ以上、より好ましくは７０ｎｍ以上、さらに好ましくは９０ｎｍ以上である。また、より平滑性の高い表面を得るという観点から、砥粒Ａ_FINの平均二次粒子径は、５００ｎｍ以下が適当であり、好ましくは３００ｎｍ以下、より好ましくは２００ｎｍ以下、さらに好ましくは１３０ｎｍ以下、特に好ましくは１１０ｎｍ以下である。

【0046】

仕上げポリシング用組成物における砥粒濃度は、研磨効率の観点から、通常は３重量％以上とすることが適当である。効率よく平滑性を向上する観点から、上記砥粒濃度は１０重量％以上が好ましく、２０重量％以上がより好ましい。また、平滑性と平坦性とを高度にかつ効率的に両立する観点から、仕上げポリシング用組成物における砥粒濃度は、通常は５０重量％以下とすることが適当であり、４０重量％以下とすることが好ましく、３０重量％以下とすることがより好ましい。

【0047】

（研磨助剤Ｂ_FIN）
ここに開示される仕上げポリシング用組成物は研磨助剤Ｂ_FINを含むことが好ましい。研磨助剤Ｂ_FINは、仕上げポリシングによる効果を増進する成分であり、典型的には水溶性のものが用いられる。研磨助剤Ｂ_FINは、特に限定的に解釈されるものではないが、前述した予備ポリシングにおける研磨助剤Ｂ_PREの場合と同様に、仕上げポリシングにおいて研磨対象物表面を変質（典型的には酸化変質）する作用を示し、研磨対象物表面の脆弱化をもたらすことで、研磨効率、研磨対象物の表面品質（特に平滑性向上）に寄与していると考えられる。

【0048】

研磨助剤Ｂ_FINとしては、前述の研磨助剤Ｂ_PREとして例示したもののうち１種または２種以上を好ましく用いることができる。なかでも、バナジン酸またはその塩、ヨウ素化合物、モリブデン酸またはその塩、タングステン酸またはその塩が好ましく、バナジン酸ナトリウム、バナジン酸カリウムが特に好ましい。

【0049】

好ましい一態様では、仕上げポリシング用組成物は、研磨助剤Ｂ_FINとして複合金属酸化物を含む。上記複合金属酸化物としては、硝酸金属塩、鉄酸類、過マンガン酸類、クロム酸類、バナジン酸類、ルテニウム酸類、モリブデン酸類、レニウム酸類、タングステン酸類が挙げられる。なかでも、バナジン酸類、モリブデン酸類、タングステン酸類がより好ましく、バナジン酸類がさらに好ましい。

【0050】

さらに好ましい一態様では、上記複合金属酸化物として、１価もしくは２価の金属元素（ただし、遷移金属元素を除く。）またはアンモニアと、周期表の第５族または第６族遷移金属元素と、を有する複合金属酸化物ＣＭＯ_FINが用いられる。上記１価もしくは２価の金属元素（ただし、遷移金属元素を除く。）またはアンモニアの好適例としては、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、アンモニアが挙げられる。なかでも、Ｎａ、Ｋがより好ましい。周期表の第５族または第６族遷移金属元素は、第４周期、第５周期および第６周期のなかから選択されることが好ましく、第４周期および第５周期のなかから選択されることがより好ましく、第４周期のなかから選択されることがさらに好ましい。上記遷移金属元素は、第５族のなかから好ましく選択される。その具体例としては、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗが挙げられる。なかでも、Ｖ、Ｍｏ、Ｗがより好ましく、Ｖがさらに好ましい。

【0051】

ここに開示される仕上げポリシング用組成物が、研磨助剤Ｂ_FINとして複合金属酸化物（好ましくは複合金属酸化物ＣＭＯ_FIN）を含む場合、複合金属酸化物以外の研磨助剤Ｂ_FINとして、上記複合金属酸化物（好ましくは複合金属酸化物ＣＭＯ_FIN）に対して酸素を供給することが可能な酸素含有物をさらに含むことが好ましい。これにより、複合金属酸化物（好ましくは複合金属酸化物ＣＭＯ_FIN）の化学的作用が継続的に発揮され、仕上げポリシングにおける研磨効率が有意に向上し、高硬度材料の平滑性と平坦性とが高度に両立され得る。上記酸素含有物の好適例としては、過酸化水素、オゾンおよび過酸が挙げられる。なかでも、過酸化水素が特に好ましい。

【0052】

仕上げポリシング用組成物における研磨助剤Ｂ_FINの濃度は、通常は０．１重量％以上とすることが適当である。平滑性と平坦性とを高度にかつ効率的に両立する観点から、上記濃度は０．５重量％以上が好ましく、１重量％以上（例えば１．５重量％以上）がより好ましい。また、平滑性向上の観点から、上記研磨助剤Ｂ_FINの濃度は、通常は１５重量％以下とすることが適当であり、１０重量％以下とすることが好ましく、５重量％以下（例えば３重量％以下、あるいは２．５重量％以下）とすることがより好ましい。

【0053】

研磨助剤Ｂ_FINとして、複合金属酸化物（好ましくは複合金属酸化物ＣＭＯ_FIN）と該金属酸化物に対して酸素を供給することが可能な酸素含有物とを併用する場合、複合金属酸化物の濃度は、通常は０．１重量％以上とすることが適当である。平滑性と平坦性とを高度にかつ効率的に両立する観点から、上記濃度は０．５重量％以上が好ましく、１．５重量％以上がより好ましい。また、平滑性向上の観点から、上記複合金属酸化物の濃度は、通常は１０重量％以下とすることが適当であり、３重量％以下とすることが好ましく、２．５重量％以下とすることがより好ましい。その場合の上記酸素含有物の濃度は、通常は０．１〜１０重量％とすることが適当であり、酸素供給作用を好ましく発揮する観点から、上記濃度は０．５〜３重量％が好ましく、１〜２重量％がより好ましい。

【0054】

仕上げポリシング用組成物のｐＨは特に限定されない。通常は、仕上げポリシング用組成物のｐＨを２〜１２程度とすることが適当である。仕上げポリシング用組成物のｐＨが上記範囲内であると、優れた平滑性が効率よく達成されやすい。仕上げポリシング用組成物のｐＨは、好ましくは４〜１０、より好ましくは６〜８である。

【0055】

仕上げポリシング用組成物に用いられ得るその他の成分や溶媒としては、予備ポリシング用組成物に含まれ得るものを好ましく採用することができるので、ここでは重複する説明は行わない。また、仕上げポリシング用組成物は、例えば前述の予備ポリシング用組成物の調製方法と同様の方法を採用することにより、あるいは当業者の技術常識に基づき適宜改変を加えることにより調製することができる。

【0056】

＜ポリシング用組成物セット＞
ここに開示される技術には、例えば、以下のようなポリシング用組成物セットの提供が含まれ得る。すなわち、ここに開示される技術によると、互いに分けて保管される予備ポリシング用組成物と、仕上げポリシング用組成物と、を備えるポリシング用組成物セットが提供される。上記予備ポリシング用組成物は、ここに開示される研磨方法における予備ポリシング工程に用いられるポリシング用スラリーまたはその濃縮液であり得る。上記仕上げポリシング用組成物は、ここに開示される研磨方法における仕上げポリシング工程に用いられるポリシング用スラリーまたはその濃縮液であり得る。上記ポリシング用組成物セットによると、多段ポリシングプロセスにおいて、高硬度材料表面の平滑性と平坦性との両立が効率的に実現され得る。また、かかるポリシング用組成物セットは、研磨時間の短縮および生産性向上に寄与し得る。

【0057】

＜研磨方法＞
ここに開示される研磨方法は、予備ポリシングを行う工程（予備ポリシング工程）と；仕上げポリシングを行う工程（仕上げポリシング工程）と；を含む。予備ポリシング工程は、少なくとも表面（研磨対象面）が１５００Ｈｖ以上のビッカース硬度を有する材料から構成された研磨対象物に対して、砥粒Ａ_PREを含む予備ポリシング用組成物を用いて予備ポリシングを行う工程である。仕上げポリシング工程は、予備ポリシングが行われた研磨対象物に対して、砥粒Ａ_PREよりも硬度が低い砥粒Ａ_FINを含む仕上げポリシング用組成物を用いて仕上げポリシングを行う工程である。

【0058】

上記研磨方法では、ここに開示されるいずれかの予備ポリシング用組成物を含む予備ポリシング用スラリーを用意する。また、ここに開示されるいずれかの仕上げポリシング用組成物を含む仕上げポリシング用スラリーを用意する。上記スラリーを用意することには、各ポリシング用組成物をそのままポリシング用スラリー（研磨液）として使用することを包含し、あるいは各ポリシング用組成物に濃度調整（例えば希釈）、ｐＨ調整等の操作を加えてポリシング用スラリーを調製することが含まれ得る。

【0059】

用意した予備ポリシング用スラリーを用いて予備ポリシングを行う。具体的には、予備ポリシング用スラリーを研磨対象物である高硬度材料表面に供給し、常法により研磨する。例えば、ラッピング工程を経た研磨対象物を一般的な研磨装置にセットし、該研磨装置の研磨パッドを通じて上記研磨対象物表面に予備ポリシング用スラリーを供給する。典型的には、上記予備ポリシング用スラリーを連続的に供給しつつ、研磨対象物表面に研磨パッドを押しつけて両者を相対的に移動（例えば回転移動）させる。

【0060】

次いで、用意した仕上げポリシング用スラリーを用いて仕上げポリシングを行う。具体的には、仕上げポリシング用スラリーを研磨対象物である高硬度材料表面に供給し、常法により研磨する。仕上げポリシングは、研磨装置の研磨パッドを通じて、予備ポリシングを終えた後の研磨対象物表面に仕上げポリシング用スラリーを供給して行う。典型的には、上記仕上げポリシング用スラリーを連続的に供給しつつ、研磨対象物表面に研磨パッドを押しつけて両者を相対的に移動（例えば回転移動）させる。上記のような研磨工程を経て高硬度材料表面の研磨が完了する。

【0061】

なお、本明細書において予備ポリシング工程とは、砥粒を含むポリシング用スラリーを用いて行われるポリシング工程であって仕上げポリシング工程より前に行われるポリシング工程のことをいう。典型的な一態様では、予備ポリシング工程は、仕上げポリシング工程の直前に配置されるポリシング工程である。予備ポリシング工程は、１段のポリシング工程であってもよく、２段以上の複数段のポリシング工程であってもよい。

【0062】

また、本明細書において仕上げポリシング工程とは、砥粒を含むポリシング用スラリーを用いて行われるポリシング工程のうち最後に（すなわち、最も下流側に）配置される研磨工程のことをいう、したがって、ここに開示される仕上げポリシング用組成物は、高硬度材料の研磨過程で用いられるポリシング用スラリーのうち、最も下流側で用いられる種類のポリシング用スラリーとして把握され得る。

【0063】

予備ポリシングおよび仕上げポリシングの条件は、研磨対象物や、目標とする表面性状（具体的には平滑性および平坦性）、研磨効率等に基づいて当業者の技術常識に基づき、適切に設定される。例えば、研磨効率の観点から、研磨対象物の加工面積１ｃｍ^２あたりの研磨圧力は、好ましくは５０ｇ以上であり、より好ましくは１００ｇ以上である。また、負荷増大に伴う過度な発熱による研磨対象物表面の変質や砥粒の劣化を防ぐ観点から、通常は、加工面積１ｃｍ^２あたりの研磨圧力は１０００ｇ以下であることが適当である。

【0064】

線速度は、一般に、定盤回転数、キャリアの回転数、研磨対象物の大きさ、研磨対象物の数等の影響により変化し得る。線速度の増大によって、より高い研磨効率が得られる傾向にある。また、研磨対象物の破損や過度な発熱を防止する観点から、線速度は所定以下に制限され得る。線速度は、技術常識に基づき設定すればよく特に限定されないが、凡そ１０〜１０００ｍ／分の範囲とすることが好ましく、５０〜３００ｍ／分の範囲とすることがより好ましい。

【0065】

ポリシング時におけるポリシング用組成物の供給量は特に限定されない。上記供給量は、研磨対象物表面にポリシング用組成物がムラなく全面に供給されるのに十分な量となるように設定することが望ましい。好適な供給量は、研磨対象物の材質や、研磨装置の構成その他の条件等によっても異なり得る。例えば、研磨対象物の加工面積１ｍｍ^２あたり０．００１〜０．１ｍＬ／分の範囲とすることが好ましく、０．００３〜０．０３ｍＬ／分の範囲とすることがより好ましい。

【0066】

予備ポリシングおよび仕上げポリシングの合計時間（総ポリシング時間）は、特に限定されない。ここに開示される研磨方法によると、５時間未満の総ポリシング時間で高硬度材料表面に対して平滑性と平坦性との両立を実現することができる。好ましい一態様では、３時間未満（例えば２．５時間以内、典型的には２時間以下）の総ポリシング時間で、高硬度材料表面に対して平滑性と平坦性との両立を実現することができる。なお、総ポリシング時間には、各ポリシング工程の間の時間（ポリシングを行っていない時間、非ポリシング時間）は含まれない。例えば、予備ポリシング工程終了後から仕上げポリシング工程開始までの時間は、総ポリシング時間には含まれない。

【0067】

予備ポリシングおよび仕上げポリシングは、片面研磨装置による研磨、両面研磨装置による研磨のいずれにも適用可能である。片面研磨装置では、セラミックプレートにワックスで研磨対象物を貼りつけたり、キャリアと呼ばれる保持具を用いて研磨対象物を保持し、ポリシング用組成物を供給しながら研磨対象物の片面に研磨パッドを押しつけて両者を相対的に移動（例えば回転移動）させることにより研磨対象物の片面を研磨する。両面研磨装置では、キャリアと呼ばれる保持具を用いて研磨対象物を保持し、上方よりポリシング用組成物を供給しながら、研磨対象物の対向面に研磨パッドを押しつけ、それらを相対方向に回転させることにより研磨対象物の両面を同時に研磨する。

【0068】

ここに開示される各ポリシング工程で使用される研磨パッドは、特に限定されない。例えば、不織布タイプ、スウェードタイプ、硬質発泡ポリウレタンタイプ、砥粒を含むもの、砥粒を含まないもの等のいずれを用いてもよい。

【0069】

ここに開示される方法により研磨された研磨物は、典型的にはポリシング後に洗浄される。この洗浄は、適当な洗浄液を用いて行うことができる。使用する洗浄液は特に限定されず、公知、慣用のものを適宜選択して用いることができる。洗浄液の温度は、特に制限されず、例えば２０〜９０℃の範囲とすることが好ましく、５０〜８０℃の範囲とすることがより好ましい。

【0070】

なお、ここに開示される研磨方法は、上記予備ポリシング工程および仕上げポリシング工程に加えて任意の他の工程を含み得る。そのような工程としては、予備ポリシング工程の前に行われるラッピング工程が挙げられる。上記ラッピング工程は、研磨定盤（例えば鋳鉄定盤）の表面を研磨対象物に押し当てることにより研磨対象物の研磨を行う工程である。したがって、ラッピング工程では研磨パッドは使用しない。ラッピング工程は、典型的には、研磨定盤と研磨対象物との間に砥粒（典型的にはダイヤモンド砥粒）を供給して行われる。また、ここに開示される研磨方法は、予備ポリシング工程の前や、予備ポリシング工程と仕上げポリシング工程との間に追加の工程（洗浄工程やポリシング工程）を含んでもよい。

【0071】

＜研磨物の製造方法＞
ここに開示される技術には、例えば、研磨物（例えば基板）の製造方法の提供が含まれ得る。すなわち、ここに開示される技術によると、少なくとも表面が１５００Ｈｖ以上のビッカース硬度を有する材料から構成された研磨対象物に対して、砥粒Ａ_PREを含む予備ポリシング用組成物を用いて予備ポリシングを行う工程と、予備ポリシングが行われた研磨対象物に対して、砥粒Ａ_PREよりも硬度が低い砥粒Ａ_FINを含む仕上げポリシング用組成物を用いて仕上げポリシングを行う工程と、を含む研磨物（例えば基板）の製造方法が提供される。上記製造方法は、ここに開示される研磨方法の内容を好ましく適用することにより実施され得る。上記製造方法によると、平滑性と平坦性とが両立された高硬度材料表面を有する研磨物（例えば基板）が効率的に提供される。

【0072】

以下、本発明に関するいくつかの実施例を説明するが、本発明を実施例に示すものに限定することを意図したものではない。なお、以下の説明において「％」は、特に断りがない限り重量基準である。

【0073】

＜例１〜３４＞
（予備ポリシング用組成物の調製）
砥粒Ａ_PREと研磨助剤Ｂ_PREと脱イオン水とを混合して予備ポリシング用スラリーを調製した。各例で使用した砥粒Ａ_PREの種類、ビッカース硬度（Ｈｖ）および平均二次粒子径（ｎｍ）、研磨助剤Ｂ_PREの種類、ならびに各例に係る予備ポリシング用スラリーの組成（砥粒Ａ_PREおよび研磨助剤Ｂ_PREの濃度）およびｐＨは表１，２に示すとおりである。

【0074】

（仕上げポリシング用組成物の調製）
砥粒Ａ_FINと研磨助剤Ｂ_FINと脱イオン水とを混合して仕上げポリシング用スラリーを調製した。各例で使用した砥粒Ａ_FINの種類、ビッカース硬度（Ｈｖ）および平均二次粒子径（ｎｍ）、研磨助剤Ｂ_FINの種類、ならびに各例に係る仕上げポリシング用スラリーの組成（砥粒Ａ_FINおよび研磨助剤Ｂ_FINの濃度）およびｐＨは表１，２に示すとおりである。

【0075】

（予備ポリシング）
用意した予備ポリシング用スラリーを使用して、平均粒子径５μｍのダイヤモンド砥粒を用いてラッピングを予め実施したＳｉＣウェーハの表面に対し、下記の条件で予備ポリシングを実施した。
［予備ポリシング条件］
研磨装置：日本エンギス社製の片面研磨装置、型式「ＥＪ−３８０ＩＮ」
研磨パッド：ニッタ・ハース社製「ＳＵＢＡ８００」
研磨圧力：３００ｇ／ｃｍ^２
定盤回転数：８０回転／分
ヘッド回転数：８０回転／分
研磨液の供給レート：２０ｍＬ／分（掛け流し）
研磨液の温度：２５℃
研磨対象物：ＳｉＣウェーハ（伝導型：ｎ型、結晶型４Ｈ ４°ｏｆｆ）２インチ
予備ポリシングの実施時間は１時間とした。ただし、例３３については、平滑性が一定になるまで実施した。例３４については予備ポリシングは実施しなかった。

【0076】

（仕上げポリシング）
次いで、用意した仕上げポリシング用スラリーを使用して、予備ポリシングを実施したＳｉＣウェーハの表面に対し、下記の条件で仕上げポリシングを実施した。
［仕上げポリシング条件］
研磨装置：日本エンギス社製の片面研磨装置、型式「ＥＪ−３８０ＩＮ」
研磨パッド：フジミインコーポレーテッド社製「ＳＵＲＦＩＮ ０１９−３」
研磨圧力：３００ｇ／ｃｍ^２
定盤回転数：８０回転／分
ヘッド回転数：８０回転／分
研磨液の供給レート：２０ｍＬ／分（掛け流し）
研磨液の温度：２５℃
研磨対象物：ＳｉＣウェーハ（伝導型：ｎ型、結晶型４Ｈ ４°ｏｆｆ）２インチ
仕上げポリシングの実施時間は、平滑性が一定になるまでとした。例３３については仕上げポリシングは実施しなかった。

【0077】

＜平坦性＞
各例に係るポリシング後の研磨物表面につき、非接触表面形状測定機（商品名「ＮｅｗＶｉｅｗ ５０３２」、Ｚｙｇｏ社製）を用いて、倍率１０倍、測定領域７００μｍ×５００μｍの条件で表面粗さＲａ（ｎｍ）を測定した。結果を表１，２に示す。

【0078】

＜平滑性＞
各例に係るポリシング後の研磨物表面につき、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ；商品名「Ｄ３１００ Ｎａｎｏ Ｓｃｏｐｅ Ｖ」、Ｖｅｅｃｏ社製）を用いて、測定領域１０μｍ×１０μｍの条件で表面粗さＲａ（ｎｍ）を測定した。結果を表１，２に示す。

【0079】

＜研磨時間＞
各例における総ポリシング時間（予備ポリシングおよび仕上げポリシングの合計時間）を、例１の総ポリシング時間を１００とする相対値に換算して表１，２に示す。値が大きいほど研磨時間は長く、値が小さいほど研磨時間は短い。

【0080】

【表1】

【0081】

【表2】

【0082】

表１および表２に示されるように、予備ポリシングと仕上げポリシングとを実施し、仕上げポリシング用の砥粒Ａ_FINとして、予備ポリシング用の砥粒Ａ_PREよりも硬度の低い砥粒を用いた例１〜３１に係る研磨方法によると、平滑性と平坦性との両立を効率的に実現することができた。これに対して、予備ポリシング用の砥粒Ａ_PREの硬度と仕上げポリシング用の砥粒Ａ_FINの硬度とが同じであった例３２では、研磨時間を長くしても平滑性と平坦性とを両立することができなかった。一段階ポリシングを実施した例３３，３４でも、研磨時間を長くしても平滑性と平坦性とを両立することができなかった。また、例１〜１６，１８〜３１と、例１７，３２との対比から、砥粒Ａ_PREのビッカース硬度が８００〜３０００Ｈｖの範囲内であり、砥粒Ａ_FINのビッカース硬度が２００〜１５００Ｈｖの範囲内であることにより、高硬度材料表面における平滑性と平坦性との両立がより高レベルにかつより効率的に実現されることがわかる。さらに、例１，２，４〜３１と、例３，３２との対比から、砥粒Ａ_PREの平均二次粒子径Ｐ_PREは砥粒Ａ_FINの平均二次粒子径Ｐ_FINよりも大きい方が高硬度材料表面における平滑性と平坦性との両立がより高レベルにかつより効率的に実現されることがわかる。

【0083】

より具体的には、砥粒Ａ_PREの平均二次粒子径を変化させた例１〜６の結果から、砥粒Ａ_PREの平均二次粒子径は大きくなるにつれて平滑性、平坦性はともに改善し、平均二次粒子径が５００ｎｍ付近を超え、それ以上大きくなると、平滑性、平坦性はともに低下（悪化）する傾向が認められた。また砥粒Ａ_PREの濃度を変化させた例７，８の結果から、優れた平坦性を得るには砥粒濃度は高い方が望ましいことがわかる。また研磨助剤Ｂ_PREの濃度を変化させた例９，１０の結果から、研磨助剤Ｂ_PREは、多すぎても少なすぎても平滑性、平坦性は低下（悪化）傾向となり、研磨助剤Ｂ_PREの濃度には最適範囲が存在することが推察される。砥粒Ａ_PREの種類を変化させた例１１，１２の結果から、砥粒Ａ_PREとして、より高いビッカース硬度を有するものが平坦性向上には有利であり、具体的にはＡｌ_２Ｏ_３が最も優れることがわかる。研磨助剤Ｂ_PREの種類を変化させた例１３〜１６の結果から、研磨助剤Ｂ_PREとして複合金属酸化物（特に複合金属酸化物ＣＭＯ_PRE）を採用することにより、平滑性と平坦性とがより高いレベルで両立されることがわかる。なお、ＮａＩＯ_４を使用した例１５では、ポリシング後にパッドの変色が認められた。同様の変色は、仕上げポリシングにてＮａＩＯ_４を使用した例２２でも認められた。

【0084】

また、砥粒Ａ_FINの種類を変化させた例１７〜１９の結果から、砥粒Ａ_FINとして、より高いビッカース硬度を有するものが平滑性と平坦性との両立には有利であり、具体的にはＳｉＯ_２が最も優れた性能を示した。研磨助剤Ｂ_FINの種類を変化させた例２０〜２２の結果から、研磨助剤Ｂ_FINとしてはＮａＶＯ_３が最も優れた性能を示すことがわかる。なお、例２０，２１では、仕上げポリシング用組成物にゲル化が認められ、研磨助剤Ｂ_FINの種類によっては組成物の安定性が低下することが判明した。砥粒Ａ_FINの平均二次粒子径を変化させた例２３〜２７の結果から、砥粒Ａ_FINとして、所定範囲の平均二次粒子径を有するものであれば、平滑性と平坦性とを両立し得ることがわかる。また砥粒Ａ_FINの濃度を変化させた例２８，２９の結果から、砥粒濃度は高い方が平坦性向上には有利であることがわかる。研磨助剤Ｂ_FINの濃度を変化させた例３０，３１の結果から、研磨助剤Ｂ_FINの濃度はある程度制限されている方が平滑性向上には有利であると推察される。

【0085】

また、例１〜例３１に係る研磨方法によると、一段階ポリシングを実施した例３３，３４の場合と比べて、具体的には例３３の場合と比べて２／３以下の研磨時間で、例３４の場合と比べて１／２以下の研磨時間で、所望の性能（平滑性と平坦性との両立）を実現することができた。例１〜１０，１３〜１５，１８，１９，２２〜３１では、例３３の場合と比べて１／２以下の研磨時間で、所望の性能を実現することができた。なかでも、例１，４，８，１０，２３〜２６，２９（特に例１，８，２５，２６，２９）では、例３３の場合と比べて１／３程度の研磨時間で、例３４の場合と比べて１／４程度の研磨時間で、一段階ポリシングの場合と比べて顕著に高いレベルで平滑性と平坦性とを両立することができた。ここに開示される技術によると、ＳｉＣ等の高硬度材料表面に対して、従来技術ではなし得なかった平坦性と平滑性との両立が生産性に優れた方法で実現されることがわかる。

【0086】

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。