(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024141119
(43)【公開日】2024-10-10
(54)【発明の名称】研磨用組成物、研磨方法および半導体基板の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/304 20060101AFI20241003BHJP
B24B 37/00 20120101ALI20241003BHJP
C09K 3/14 20060101ALI20241003BHJP
C09G 1/02 20060101ALI20241003BHJP
【ＦＩ】
H01L21/304 622D
H01L21/304 622X
B24B37/00 H
C09K3/14 550Z
C09K3/14 550D
C09G1/02
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023052593
(22)【出願日】2023-03-29
(71)【出願人】
【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】110000671
【氏名又は名称】ＩＢＣ一番町弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】前 僚太
【テーマコード（参考）】
3C158
5F057
【Ｆターム（参考）】
3C158AA07
3C158CA05
3C158CB03
3C158CB10
3C158DA12
3C158EB01
3C158ED10
3C158ED22
3C158ED26
5F057AA17
5F057AA28
5F057BA15
5F057BA28
5F057BB05
5F057BB15
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5F057BB34
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5F057CA25
5F057DA03
5F057DA38
5F057EA01
5F057EA07
5F057EA16
5F057EA17
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5F057EA21
5F057EA26
5F057EA31
5F057FA37
5F057FA42
(57)【要約】
【課題】多結晶シリコン膜を高速で研磨し、かつ、窒化ケイ素膜および酸化ケイ素膜の少なくとも一方の研磨速度を抑え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、アミンオキシド化合物と、を含み、ｐＨが、５を超え１０以下である研磨用組成物であって、前記砥粒は、前記研磨用組成物中で負のゼータ電位を有し、かつ平均会合度が３．０以上６．０以下であり、前記アミンオキシド化合物は、式（１）で表される構造を有する、研磨用組成物。
【選択図】なし
【解決手段】砥粒と、アミンオキシド化合物と、を含み、ｐＨが、５を超え１０以下である研磨用組成物であって、前記砥粒は、前記研磨用組成物中で負のゼータ電位を有し、かつ平均会合度が３．０以上６．０以下であり、前記アミンオキシド化合物は、式（１）で表される構造を有する、研磨用組成物。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
砥粒と、アミンオキシド化合物と、を含み、ｐＨが、５を超え１０以下である研磨用組成物であって、
前記砥粒は、前記研磨用組成物中で負のゼータ電位を有し、かつ平均会合度が３．０以上６．０以下であり、
前記アミンオキシド化合物は、下記式（１）：
式（１）において、
Ｒ１～Ｒ３は、それぞれ独立して、炭素数１以上１４未満のアルキル基であり、ここで、Ｒ１～Ｒ３のうち少なくとも１つは炭素数８超１４未満のアルキル基である、
で表される、
研磨用組成物。
前記砥粒は、前記研磨用組成物中で負のゼータ電位を有し、かつ平均会合度が３．０以上６．０以下であり、
前記アミンオキシド化合物は、下記式（１）：
【化1】
Ｒ１～Ｒ３は、それぞれ独立して、炭素数１以上１４未満のアルキル基であり、ここで、Ｒ１～Ｒ３のうち少なくとも１つは炭素数８超１４未満のアルキル基である、
で表される、
研磨用組成物。
【請求項2】
前記アミンオキシド化合物は、前記炭素数８超１４未満のアルキル基を１つのみ有する、請求項１に記載の研磨用組成物。
【請求項3】
前記アミンオキシド化合物は、デシルジメチルアミンオキシドおよびドデシルジメチルアミンオキシドの少なくとも一方である、請求項１または２に記載の研磨用組成物。
【請求項4】
窒素原子とホスホン酸基とを有する化合物をさらに含有する、請求項１または２に記載の研磨用組成物。
【請求項5】
前記窒素原子とホスホン酸基とを有する化合物は、ニトリロトリスメチレンホスホン酸またはその塩、アレンドロン酸またはその塩の三水和物、アレンドロン酸またはその塩、（１－アミノエチル）ホスホン酸またはその塩、Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ－エチレンジアミンテトラキス（メチレンホスホン酸）またはその塩、およびグリシンＮ，Ｎ－ビス（メチレンホスホン酸）またはその塩からなる群から選択される少なくとも一種である、請求項４に記載の研磨用組成物。
【請求項6】
前記砥粒は、アニオン変性コロイダルシリカである、請求項１または２に記載の研磨用組成物。
【請求項7】
ｐＨが、６以上９未満である、請求項１または２に記載の研磨用組成物。
【請求項8】
硝酸およびアンモニアから選択される１種以上のｐＨ調整剤をさらに含有する、請求項１または２に記載の研磨用組成物。
【請求項9】
多結晶シリコンと、窒化ケイ素および酸化ケイ素の少なくとも一方と、を含む研磨対象物を研磨する用途で使用される、請求項１または２に記載の研磨用組成物。
【請求項10】
多結晶シリコンおよび窒化ケイ素を含む研磨対象物を研磨する用途で使用され、
前記窒化ケイ素の研磨速度に対する前記多結晶シリコンの研磨速度の比（多結晶シリコンの研磨速度／窒化ケイ素の研磨速度）が８０以上である、請求項９に記載の研磨用組成物。
前記窒化ケイ素の研磨速度に対する前記多結晶シリコンの研磨速度の比（多結晶シリコンの研磨速度／窒化ケイ素の研磨速度）が８０以上である、請求項９に記載の研磨用組成物。
【請求項11】
多結晶シリコンおよび酸化ケイ素を含む研磨対象物を研磨する用途で使用され、
前記酸化ケイ素の研磨速度に対する前記多結晶シリコンの研磨速度の比（多結晶シリコンの研磨速度／酸化ケイ素の研磨速度）が６０以上である、請求項９に記載の研磨用組成物。
前記酸化ケイ素の研磨速度に対する前記多結晶シリコンの研磨速度の比（多結晶シリコンの研磨速度／酸化ケイ素の研磨速度）が６０以上である、請求項９に記載の研磨用組成物。
【請求項12】
請求項１に記載の研磨用組成物を用いて、多結晶シリコンと、窒化ケイ素および酸化ケイ素の少なくとも一方と、を含む研磨対象物を研磨する工程を含む、研磨方法。
【請求項13】
多結晶シリコンと、窒化ケイ素および酸化ケイ素の少なくとも一方と、を含む半導体基板を請求項１２に記載の研磨方法により研磨する工程を有する、半導体基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、研磨用組成物、研磨方法および半導体基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、半導体基板表面の多層配線化に伴い、デバイスを製造する際に、半導体基板を研磨して平坦化する、いわゆる、化学的機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ；ＣＭＰ）技術が利用されている。
【0003】
当該ＣＭＰは、半導体製造における各工程に適用されてきており、その一態様として、例えばトランジスタ作製におけるゲート形成工程への適用が挙げられる。トランジスタ作製の際には、金属、シリコン、酸化ケイ素、多結晶シリコン、窒化ケイ素といった材料を研磨することがあり、生産性を向上させるべく、各材料を高速で研磨する要求が存在する。かような要求に応えるため、例えば、特許文献１には、多結晶シリコンの研磨速度を向上させようとする技術が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１３－０４１９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明者は、ＣＭＰの半導体製造における各工程への適用を検討する中で、窒化ケイ素膜や酸化ケイ素膜の存在下、多結晶シリコン膜を高速で研磨することが製造上好ましい場合があることを知見した。他方、窒化ケイ素膜や酸化ケイ素膜については、研磨速度を極力低くさせる方が製造上好ましい場合があることを知見した。しかし、多結晶シリコン膜を高速で研磨し、かつ、窒化ケイ素膜または酸化ケイ素膜の研磨速度を抑えることができる研磨用組成物は未だ存在しない。
【0006】
そこで、本発明は、多結晶シリコン膜を高速で研磨し、かつ、窒化ケイ素膜および酸化ケイ素膜の少なくとも一方の研磨速度を抑え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。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決すべく、本発明者は鋭意研究を積み重ねた。その結果、砥粒と、アミンオキシド化合物と、を含み、ｐＨが、５を超え１０以下である研磨用組成物であって、前記砥粒は、前記研磨用組成物中で負のゼータ電位を有し、かつ平均会合度が３．０以上６．０以下であり、前記アミンオキシド化合物は、下記式（１）：
【0008】
【化1】
【0009】
式（１）において、
Ｒ１～Ｒ３は、それぞれ独立して、炭素数１以上１４未満のアルキル基であり、ここで、Ｒ１～Ｒ３のうち少なくとも１つは炭素数８超１４未満のアルキル基である、
で表される、研磨用組成物により、上記課題が解決することを見出し、本発明を完成させるに至った。
Ｒ１～Ｒ３は、それぞれ独立して、炭素数１以上１４未満のアルキル基であり、ここで、Ｒ１～Ｒ３のうち少なくとも１つは炭素数８超１４未満のアルキル基である、
で表される、研磨用組成物により、上記課題が解決することを見出し、本発明を完成させるに至った。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、多結晶シリコン膜を高速で研磨し、かつ、窒化ケイ素膜および酸化ケイ素膜の少なくとも一方の研磨速度を抑えることができる研磨用組成物が提供される。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。ここで示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するために例示するものであって、本発明を限定するものではない。よって、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者などにより考え得る実施可能な他の形態、使用方法および運用技術などは全て本発明の範囲、要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。本明細書に記載される実施の形態は、任意に組み合わせることにより、他の実施の形態とすることができる。また、本明細書において、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）／相対湿度４０％ＲＨ以上６０％ＲＨ以下の条件で測定する。
【0012】
本発明は、砥粒と、アミンオキシド化合物と、を含み、ｐＨが、５を超え１０以下である研磨用組成物であって、前記砥粒は、前記研磨用組成物中で負のゼータ電位を有し、かつ平均会合度が３．０以上６．０以下であり、前記アミンオキシド化合物は、下記式（１）：
【0013】
【化2】
【0014】
式（１）において、
Ｒ１～Ｒ３は、それぞれ独立して、炭素数１以上１４未満のアルキル基であり、ここで、Ｒ１～Ｒ３のうち少なくとも１つは炭素数８超１４未満のアルキル基である、
で表される、研磨用組成物である。このような研磨用組成物は、多結晶シリコン膜を高速で研磨し、かつ、窒化ケイ素膜および酸化ケイ素膜の少なくとも一方の研磨速度を抑えることができる。本発明者は、本発明によってこのような効果が得られるメカニズムを以下のように推定している。ただし、下記メカニズムはあくまで推測であり、これによって本発明の範囲が限定されることがない。
Ｒ１～Ｒ３は、それぞれ独立して、炭素数１以上１４未満のアルキル基であり、ここで、Ｒ１～Ｒ３のうち少なくとも１つは炭素数８超１４未満のアルキル基である、
で表される、研磨用組成物である。このような研磨用組成物は、多結晶シリコン膜を高速で研磨し、かつ、窒化ケイ素膜および酸化ケイ素膜の少なくとも一方の研磨速度を抑えることができる。本発明者は、本発明によってこのような効果が得られるメカニズムを以下のように推定している。ただし、下記メカニズムはあくまで推測であり、これによって本発明の範囲が限定されることがない。
【0015】
本発明では、研磨対象物は、少なくとも多結晶シリコン膜と、窒化ケイ素膜および酸化ケイ素膜の少なくとも一方と、を含むことが好ましい。本発明の研磨用組成物によれば、研磨対象物のうち、多結晶シリコン膜は高速で研磨し、窒化ケイ素膜および酸化ケイ素膜の少なくとも一方は研磨速度を抑制する効果が得られる。ｐＨが５を超え１０以下である研磨用組成物中において負のゼータ電位を有する砥粒は、多結晶シリコン膜、窒化ケイ素膜および酸化ケイ素膜に吸着しやすく、これにより研磨時に多結晶シリコン膜、窒化ケイ素膜および酸化ケイ素膜の表面上に存在する砥粒が増える。このとき、砥粒の会合度が高い場合（例えば、会合度が３．０以上６．０以下の砥粒の場合）、砥粒の形状が棒状となり、研磨対象物の表面上に滞留しやすい。これにより、さらに多結晶シリコン膜、窒化ケイ素膜および酸化ケイ素膜の研磨速度が向上する。しかしながら、窒化ケイ素膜および酸化ケイ素膜の研磨速度を向上させてしまうと、窒化ケイ素の研磨速度に対する多結晶シリコンの研磨速度の比（多結晶シリコンの研磨速度／窒化ケイ素の研磨速度）および酸化ケイ素の研磨速度に対する多結晶シリコンの研磨速度の比（多結晶シリコンの研磨速度／酸化ケイ素の研磨速度）が低くなる。本発明の研磨用組成物は、ｐＨが５を超え１０以下において、特定のアミンオキシド化合物を含有することにより、多結晶シリコン膜の研磨速度を向上させ、窒化ケイ素膜および酸化ケイ素膜の研磨速度は抑制するかまたは維持することを本発明者は見出した。なお、以下では、窒化ケイ素または酸化ケイ素の研磨速度に対する多結晶シリコンの研磨速度の比を、「多結晶シリコンの研磨選択比」とも称する。
【0016】
すなわち、特定のアミンオキシド化合物は、特定のｐＨにおいて、多結晶シリコン膜に吸着しやすいのではないかと考えられる。アミンオキシド化合物が多結晶シリコン膜に吸着すると、アミンオキシド化合物の窒素原子上の非共有電子対が多結晶シリコン膜表面のケイ素－ケイ素結合と相互作用し、多結晶シリコン膜表面を脆化させる。これにより、多結晶シリコン膜表面上の砥粒がさらに多結晶シリコン膜に作用しやすくなり、多結晶シリコン膜の研磨速度が向上するものと考える。
【0017】
一方、特定のアミンオキシド化合物は、窒化ケイ素膜および酸化ケイ素膜に対しては、上記のような相互作用は多結晶シリコン膜ほど強くなく、窒化ケイ素膜表面および酸化ケイ素膜表面を脆化させる作用は弱い。すなわち、窒化ケイ素膜および酸化ケイ素膜は、本発明の研磨用組成物の存在下、化学的に安定であり、ｐＨや砥粒の電位が支配的であり、結果として多結晶シリコン膜の研磨速度向上で多結晶シリコンの研磨選択比が向上できるのではないかと推測される。以上のように、本発明の研磨用組成物は、多結晶シリコン膜は高速で研磨し、窒化ケイ素膜および酸化ケイ素膜は研磨速度を抑制することができるものと考えられる。
【0018】
以上のように、本発明者は、ｐＨが５を超え１０以下である研磨用組成物中において、負のゼータ電位を有し、３．０以上６．０以下の会合度を有する砥粒と、特定のアミンオキシド化合物と、を含む研磨用組成物により、多結晶シリコン膜は高速で研磨し、窒化ケイ素膜および酸化ケイ素膜は研磨速度を抑制するという課題が解決されることを見出したのである。
【0019】
なお、上記メカニズムは推測に基づくものであり、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】
［研磨対象物］
本発明に係る研磨対象物は、多結晶シリコン（ポリシリコン）膜と、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）膜および酸化ケイ素（ＳｉＯ２）膜の少なくとも一方と、を含むことが好ましい。すなわち、本発明の好ましい一実施形態に係る研磨用組成物は、多結晶シリコン膜と、窒化ケイ素膜および酸化ケイ素膜の少なくとも一方と、を含む研磨対象物を研磨する用途で使用される。
本発明に係る研磨対象物は、多結晶シリコン（ポリシリコン）膜と、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）膜および酸化ケイ素（ＳｉＯ２）膜の少なくとも一方と、を含むことが好ましい。すなわち、本発明の好ましい一実施形態に係る研磨用組成物は、多結晶シリコン膜と、窒化ケイ素膜および酸化ケイ素膜の少なくとも一方と、を含む研磨対象物を研磨する用途で使用される。
【0021】
本発明の一実施形態によれば、研磨対象物の用途は制限されず、半導体基板、太陽電池の基板、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のＴＦＴ等が挙げられる。また、それらのテストウェハ、モニターウェハ、搬送チェックウェハ、ダミーウェハ等にも好適である。
【0022】
本発明に係る研磨対象物は、多結晶シリコン膜、窒化ケイ素膜および酸化ケイ素膜以外に他の材料を含んでいてもよい。他の材料の例としては、炭窒化ケイ素（ＳｉｘＣｙＮｚ）、ドープト多結晶シリコン（ドープトポリシリコン）、アンドープト非晶質シリコン（アンドープトアモルファスシリコン）、金属、ＳｉＧｅ等が挙げられる。
【0023】
酸化ケイ素を含む膜の例としては、例えば、オルトケイ酸テトラエチルを前駆体として使用して生成されるＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ Ｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ）タイプ酸化ケイ素膜（以下、単に「ＴＥＯＳ膜」とも称する）、ＨＤＰ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｌａｓｍａ）膜、ＵＳＧ（Ｕｎｄｏｐｅｄ Ｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓｓ）膜、ＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ Ｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓｓ）膜、ＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏｎ－Ｐｈｏｓｐｈｏ Ｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓｓ）膜、ＲＴＯ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）膜等が挙げられる。
【0024】
金属を含む膜としては、例えば、タングステン（Ｗ）膜、窒化チタン（ＴｉＮ）膜、ルテニウム（Ｒｕ）膜、白金（Ｐｔ）膜、銀（Ａｇ）膜、金（Ａｕ）膜、ハフニウム（Ｈｆ）膜、コバルト（Ｃｏ）膜、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）、ニッケル（Ｎｉ）膜、銅（Ｃｕ）膜、アルミニウム（Ａｌ）膜、タンタル（Ｔａ）膜などが挙げられる。
【0025】
さらに、研磨対象物の形状は特に制限されない。本発明の一実施形態において、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。
【0026】
［砥粒］
本発明に係る研磨用組成物は、砥粒を含む。本発明に係る研磨用組成物に含まれる砥粒は、負のゼータ電位を有する。砥粒のゼータ電位が０ｍＶまたは正である場合、多結晶シリコン膜の研磨速度が低くなったり、または、窒化ケイ素膜もしくは酸化ケイ素膜の研磨速度が高くなり、結果として多結晶シリコン膜の研磨速度が窒化ケイ素膜または酸化ケイ素膜の研磨速度に比べて低くなる（多結晶シリコンの研磨選択比が低くなる）。砥粒は、好ましくはアニオン変性シリカ（アニオン性基を有するシリカ）であり、より好ましくはアニオン変性コロイダルシリカ（アニオン性基を有するコロイダルシリカ）である。砥粒は、１種単独でも、または２種以上組み合わせて用いてもよい。また、砥粒は、市販品を用いてもよいし、合成品を用いてもよい。
本発明に係る研磨用組成物は、砥粒を含む。本発明に係る研磨用組成物に含まれる砥粒は、負のゼータ電位を有する。砥粒のゼータ電位が０ｍＶまたは正である場合、多結晶シリコン膜の研磨速度が低くなったり、または、窒化ケイ素膜もしくは酸化ケイ素膜の研磨速度が高くなり、結果として多結晶シリコン膜の研磨速度が窒化ケイ素膜または酸化ケイ素膜の研磨速度に比べて低くなる（多結晶シリコンの研磨選択比が低くなる）。砥粒は、好ましくはアニオン変性シリカ（アニオン性基を有するシリカ）であり、より好ましくはアニオン変性コロイダルシリカ（アニオン性基を有するコロイダルシリカ）である。砥粒は、１種単独でも、または２種以上組み合わせて用いてもよい。また、砥粒は、市販品を用いてもよいし、合成品を用いてもよい。
【0027】
本発明に係る研磨用組成物は、砥粒としてアニオン変性コロイダルシリカを含むことが好ましい。アニオン変性コロイダルシリカは、表面がアニオン性基で修飾されたコロイダルシリカであり、研磨用組成物において、研磨対象物を機械的に研磨する作用を有する。
【0028】
アニオン変性コロイダルシリカとしては、カルボキシ基、スルホン酸基、ホスホン酸基、アルミン酸基等のアニオン性基が表面に固定化されたコロイダルシリカが好ましく挙げられる。このようなアニオン性基を有するコロイダルシリカの製造方法としては、特に制限されず、例えば、末端にアニオン性基を有するシランカップリング剤とコロイダルシリカとを反応させる方法が挙げられる。
【0029】
具体例として、スルホン酸基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 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、スルホン酸基が表面に固定化されたコロイダルシリカ（スルホン酸修飾コロイダルシリカ）を得ることができる。
【0030】
カルボキシ基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、カルボキシ基が表面に固定化されたコロイダルシリカ（カルボン酸修飾コロイダルシリカ）を得ることができる。
【0031】
研磨用組成物中の砥粒のゼータ電位の下限は、－５０ｍＶ以上が好ましく、－４５ｍＶ以上がより好ましく、－４０ｍＶ以上がさらに好ましく、－３５ｍＶ以上が特に好ましく、－３０ｍＶ以上が最も好ましい。また、研磨用組成物中の砥粒のゼータ電位の上限は、－１ｍＶ以下が好ましく、－５ｍＶ以下がより好ましく、－１０ｍＶ以下がさらに好ましく、－１５ｍＶ以下が特に好ましく、－２０ｍＶ以下が最も好ましい。すなわち、研磨用組成物中の砥粒のゼータ電位は、－５０ｍＶ以上－１ｍＶ以下が好ましく、－４５ｍＶ以上－５ｍＶ以下がより好ましく、－４０ｍＶ以上－１０ｍＶ以下がさらに好ましく、－３５ｍＶ以上－１５ｍＶ以下が特に好ましく、－３０ｍＶ以上－２０ｍＶ以下が最も好ましい。
【0032】
上記のようなゼータ電位を有する砥粒であれば、多結晶シリコン膜をより高い研磨速度で研磨することができ、多結晶シリコン膜の研磨速度が、窒化ケイ素膜または酸化ケイ素膜の研磨速度に比べてより高くなる（多結晶シリコンの研磨選択比がより高くなる）。
【0033】
砥粒の平均一次粒子径は、１ｎｍ以上であることが好ましく、３ｎｍ以上であることがより好ましく、５ｎｍ以上であることがさらに好ましい。砥粒の平均一次粒子径が大きくなるにつれて、多結晶シリコン膜の研磨速度が向上する。また、砥粒の平均一次粒子径は、１００ｎｍ以下であることが好ましく、５０ｎｍ以下であることがより好ましく、３０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。砥粒の平均一次粒子径が小さくなるにつれて、多結晶シリコン膜の研磨速度が、窒化ケイ素膜または酸化ケイ素膜の研磨速度に比べてより高くなる（多結晶シリコンの研磨選択比がより高くなる）。
【0034】
すなわち、砥粒の平均一次粒子径は、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましく、３ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることがより好ましく、５ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。なお、砥粒の平均一次粒子径は、例えば、ＢＥＴ法から算出した砥粒の比表面積（ＳＡ）と、砥粒の密度とを基に算出することができる。
【0035】
また、砥粒の平均二次粒子径は、１５ｎｍ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、２５ｎｍ以上であることがさらに好ましい。砥粒の平均二次粒子径が大きくなるにつれて、研磨中の抵抗が小さくなり、多結晶シリコン膜の安定的な研磨が可能になる。また、砥粒の平均二次粒子径は、２００ｎｍ以下であることが好ましく、１５０ｎｍ以下であることがより好ましく、１００ｎｍ以下であることがさらに好ましい。砥粒の平均二次粒子径が小さくなるにつれて、砥粒の単位質量当たりの表面積が大きくなり、研磨対象物との接触頻度が向上し、多結晶シリコン膜の研磨速度がより向上する。すなわち、砥粒の平均二次粒子径は、１５ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましく、２０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であることがより好ましく、２５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることがさらに好ましい。なお、砥粒の平均二次粒子径は、例えばレーザー回折散乱法に代表される動的光散乱法により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た値を採用する。
【0036】
砥粒の平均一次粒子径に対する平均二次粒子径の比（平均二次粒子径／平均一次粒子径、以下「平均会合度」とも称する）は、３．０以上６．０以下である。砥粒の平均会合度が３．０未満の場合、砥粒が研磨対象物上で転がりやすく、研磨パットと研磨対象物との間から砥粒が逃げてしまい、効率的な研磨ができず、多結晶シリコン膜の研磨速度が低減する。砥粒の平均会合度が６．０を超えると、砥粒が研磨対象物の表面上へ滞留する傾向が高く、窒化ケイ素膜または酸化ケイ素膜の研磨速度が向上し、窒化ケイ素膜または酸化ケイ素膜の研磨速度に対する多結晶シリコン膜の研磨速度（多結晶シリコン膜の研磨選択比）が低くなる。砥粒の平均会合度は、３．５以上であることが好ましく、３．６以上であることがより好ましく、３．７以上であることがさらに好ましく、３．８以上であることが特に好ましく、４．０以上であることが最も好ましい。砥粒の平均会合度が大きくなるにつれて、多結晶シリコン膜の研磨速度がより向上する。また、砥粒の平均会合度は、５．９以下であることが好ましく、５．８以下であることがより好ましく、５．５以下であることがさらに好ましく、５．０以下であることが特に好ましく、４．８以下であることが最も好ましい。砥粒の平均会合度が小さくなるにつれて、多結晶シリコン膜の研磨速度が、窒化ケイ素膜または酸化ケイ素膜の研磨速度に比べてより高くなる（多結晶シリコンの研磨選択比がより高くなる）。すなわち、砥粒の平均会合度は、３．５以上５．９以下であることが好ましく、３．６以上５．８以下であることがより好ましく、３．７以上５．５以下であることがさらに好ましく、３．８以上５．０以下であることが特に好ましく、４．０以上４．８以下であることが最も好ましい。
【0037】
なお、砥粒の平均会合度は、砥粒の平均二次粒子径の値を平均一次粒子径の値で除することにより得られる。
【0038】
砥粒の一次粒子の形状は、特に制限されず、球形状であってもよいし、非球形状であってもよい。非球形状の具体例としては、三角柱や四角柱などの多角柱状、円柱状、円柱の中央部が端部よりも膨らんだ俵状、円盤の中央部が貫通しているドーナツ状、板状、中央部にくびれを有するいわゆる繭状、表面に複数の突起を有するいわゆる金平糖形状、ラグビーボール形状等、種々の形状が挙げられ、特に制限されない。
【0039】
砥粒の二次粒子の形状は、特に制限されず、砥粒の一次粒子が並列して２個連なったピーナッツ状、砥粒の一次粒子が並列して３個以上連なった数珠状であってもよいし、３個以上の一次粒子が一体化した会合立体型の球形状、３個以上の一次粒子が一体化した会合平面型の多角形状（例えば、三角、四角、菱形、六角等）であってもよい。これらのうち、多結晶シリコン膜の研磨速度と、窒化ケイ素膜または酸化ケイ素膜との研磨速度とが良好なバランスとなるという観点から、数珠状であるのが好ましい。
【0040】
砥粒の大きさ（平均一次粒子径、平均二次粒子径、アスペクト比、一次粒子の形状、二次粒子の形状等）は、砥粒の製造方法の選択等により適切に制御することができる。
【0041】
本明細書において、砥粒のゼータ電位は、実施例に記載の方法によって測定される値を採用する。砥粒のゼータ電位は、砥粒が有するアニオン性基の量、研磨用組成物のｐＨ等により調整することができる。
【0042】
本発明に係る研磨用組成物において、砥粒は、単独でもまたは２種以上混合して用いてもよい。また、砥粒は、市販品を用いてもよいし合成品を用いてもよい。
【0043】
研磨用組成物中の砥粒の含有量（濃度）は、特に制限されないが、研磨用組成物の全質量に対して、０．１質量％以上であることが好ましく、０．２質量％以上であることがより好ましく、０．５質量％以上であることがさらに好ましく、０．５質量％超であることが特に好ましい。また、研磨用組成物中の砥粒の含有量（濃度）の上限は、研磨用組成物の全質量に対して、１０質量％以下であることが好ましく、５質量％以下であることがより好ましく、４質量％以下であることがさらに好ましく、４質量％未満であることが特に好ましい。すなわち、研磨用組成物中の砥粒の含有量（濃度）は、研磨用組成物の全質量に対して、０．１質量％以上１０質量％以下であることが好ましく、０．２質量％以上５質量％以下であることがより好ましく、０．５質量％以上４質量％以下であることがさらに好ましく、０．５質量％超４質量％未満であることが特に好ましい。一実施形態において、研磨用組成物中の砥粒の含有量（濃度）は、０．０１質量％以上３．０質量％以下である。
【0044】
砥粒の含有量がこのような範囲であれば、多結晶シリコン膜の研磨速度が、窒化ケイ素膜または酸化ケイ素膜の研磨速度に比べてより高くなる（多結晶シリコンの研磨選択比がより高くなる）。研磨用組成物が２種以上の砥粒を含む場合には、砥粒の含有量は、これらの合計量を意図する。
【0045】
本発明に係る研磨用組成物は、研磨用組成物中で負のゼータ電位を有する砥粒であれば、本発明の効果を阻害しない範囲内において、アニオン変性シリカ以外の他の砥粒をさらに含んでもよい。このような他の砥粒は、無機粒子、有機粒子、およ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、未変性のシリカ、アルミナ、セリア、チタニア等の金属酸化物からなる粒子、窒化ケイ素粒子、炭化ケイ素粒子、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（ＰＭＭＡ）粒子が挙げられる。
【0046】
［アミンオキシド化合物］
本発明に係る研磨用組成物は、下記式（１）で表されるアミンオキシド化合物を含む。
本発明に係る研磨用組成物は、下記式（１）で表されるアミンオキシド化合物を含む。
【0047】
【化3】
【0048】
式（１）において、Ｒ１～Ｒ３は、それぞれ独立して、炭素数１以上１４未満のアルキル基であり、ここで、Ｒ１～Ｒ３のうち少なくとも１つは炭素数８超１４未満のアルキル基である。炭素数１以上１４未満のアルキル基としては、炭素数１以上１４未満の直鎖アルキル基、分岐アルキル基または環状アルキル基のいずれであってもよいが、炭素数１以上１４未満の直鎖アルキル基が好ましい。
【0049】
炭素数１以上１４未満のアルキル基の具体例としては、例えば、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、ｔｅｔ－ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、２－エチルヘキシル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、３，７－ジメチルオクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基（ラウリル基）、トリデシル基等が挙げられる。
【0050】
ここで、式（１）において、Ｒ１～Ｒ３のうち少なくとも１つは炭素数８超１４未満のアルキル基である。すなわち、本発明に係るアミンオキシド化合物は、３つのアルキル基のうち少なくとも１つは炭素数８超１４未満のアルキル基を有する。アミンオキシド化合物が少なくとも１つは炭素数８超１４未満のアルキル基を有することで、多結晶シリコン膜へ作用しやすくなり、多結晶シリコン膜の研磨速度を向上させることができる。炭素数８超１４未満のアルキル基以外のアルキル基は、炭素数１以上８以下のアルキル基であってもよい。アミンオキシド化合物は、炭素数８超１４未満のアルキル基を少なくとも１つ有していればよく、炭素数８超１４未満のアルキル基を２つまたは３つ有していてもよいが、好ましくは炭素数８超１４未満のアルキル基を１つのみ有するのが好ましい。
【0051】
炭素数８超１４未満のアルキル基としては、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基（ラウリル基）、トリデシル基等が挙げられる。炭素数８超１４未満のアルキル基としては、炭素数９以上１３以下のアルキル基であるのがより好ましく、炭素数１０以上１２以下のアルキル基であるのがさらに好ましく、炭素数１０または１２のアルキル基であるのが特に好ましい。
【0052】
一実施形態において、アミンオキシド化合物は、炭素数８超１４未満のアルキル基を１つのみ有する。よって、当該形態のアミンオキシド化合物は、炭素数８超１４未満のアルキル基を１つと、炭素数１以上８以下のアルキル基を２つ有する。すなわち、一実施形態では、式（１）において、Ｒ１およびＲ２は、それぞれ独立して、炭素数１以上８以下のアルキル基であり、Ｒ３は、炭素数８超１４未満のアルキル基である。
【0053】
一実施形態において、アミンオキシド化合物は、炭素数８超１４未満のアルキル基を３つ有する。すなわち、一実施形態では、式（１）において、Ｒ１～Ｒ３は、それぞれ独立して、炭素数８超１４未満のアルキル基である。
【0054】
一実施形態において、アミンオキシド化合物は、炭素数８超１４未満のアルキル基を２つと、炭素数１以上８以下のアルキル基を１つ有する。すなわち、一実施形態では、式（１）において、Ｒ１およびＲ２は、それぞれ独立して、炭素数８超１４未満のアルキル基であり、Ｒ３は、炭素数１以上８以下のアルキル基である。
【0055】
好ましい形態としては、アミンオキシド化合物は、炭素数８超１４未満のアルキル基を１つと、炭素数１以上８以下のアルキル基を２つ有する。アミンオキシド化合物が上記構成となることで、多結晶シリコン膜の研磨速度と、窒化ケイ素膜または酸化ケイ素膜との研磨速度とが良好なバランスとなる。
【0056】
アミンオキシド化合物の具体例としては、デシルジメチルアミンオキシド、メチルジデシルアミンオキシド、デシルジエチルアミンオキシド、エチルジデシルアミンオキシド、デシルジプロピルアミンオキシド、プロピルジデシルアミンオキシド、ドデシルジメチルアミンオキシド、メチルジドデシルアミンオキシド、ドデシルジエチルアミンオキシド、エチルジドデシルアミンオキシド、ドデシルジプロピルアミンオキシド、プロピルジドデシルアミンオキシド、トリデシルジメチルアミンオキシド、メチルジトリデシルアミンオキシド、トリデシルジエチルアミンオキシド、エチルジトリデシルアミンオキシド、トリ（トリデシル）アミンオキシド、デシルジ（トリデシル）アミンオキシド等が挙げられる。これらのうち、アミンオキシド化合物としては、多結晶シリコン膜の研磨選択比の観点から、デシルジメチルアミンオキシド、メチルジデシルアミンオキシド、デシルジエチルアミンオキシド、エチルジデシルアミンオキシド、ドデシルジメチルアミンオキシド、メチルジドデシルアミンオキシド、ドデシルジエチルアミンオキシド、エチルジドデシルアミンオキシドが好ましい。アミンオキシド化合物は、デシルジメチルアミンオキシドおよびドデシルジメチルアミンオキシドの少なくとも一方であるのがさらに好ましい。
【0057】
本発明に係る研磨用組成物において、アミンオキシド化合物は、単独でもまたは２種以上混合して用いてもよい。また、アミンオキシド化合物は、市販品を用いてもよいし合成品を用いてもよい。
【0058】
研磨用組成物中のアミンオキシド化合物の含有量（濃度）は、特に制限されないが、研磨用組成物の全質量に対して、０．００１質量％以上であることが好ましく、０．００２質量％以上であることがより好ましく、０．００５質量％以上であることがさらに好ましく、０．０１質量％以上であることが特に好ましく、０．０３質量％以上であることが最も好ましい。また、研磨用組成物中のアミンオキシド化合物の含有量（濃度）の上限は、研磨用組成物の全質量に対して、５質量％以下であることが好ましく、１質量％以下であることがより好ましく、０．５質量％以下であることがさらに好ましく、０．２質量％以下であることが特に好ましく、０．１質量％以下であることが最も好ましい。すなわち、アミンオキシド化合物の含有量（濃度）は、研磨用組成物の全質量に対して、０．００１質量％以上５質量％以下であることが好ましく、０．００２質量％以上１質量％以下であることがより好ましく、０．００５質量％以上０．５質量％以下であることがさらに好ましく、０．０１質量％以上０．２質量％以下であることが特に好ましく、０．０３質量％０．１質量％以下であることが最も好ましい。一実施形態において、研磨用組成物中のアミンオキシド化合物の含有量（濃度）は、０．０１質量％以上０．１質量％以下である。
【0059】
アミンオキシド化合物の含有量（濃度）がこのような範囲であれば、多結晶シリコン膜の研磨速度が、窒化ケイ素膜または酸化ケイ素膜の研磨速度に比べてより高くなる（多結晶シリコンの研磨選択比がより高くなる）。研磨用組成物が２種以上のアミンオキシド化合物を含む場合には、アミンオキシド化合物の含有量（濃度）は、これらの合計量を意図する。
【0060】
［窒素原子とホスホン酸基とを有する化合物］
本発明に係る研磨用組成物は、窒素原子とホスホン酸基とを有する化合物をさらに含んでいてもよい。窒素原子とホスホン酸基とを有する化合物は、多結晶シリコン膜を脆化させることができ、多結晶シリコン膜の研磨速度をさらに向上させることができ、多結晶シリコンの研磨選択比をさらに向上させることができる。
本発明に係る研磨用組成物は、窒素原子とホスホン酸基とを有する化合物をさらに含んでいてもよい。窒素原子とホスホン酸基とを有する化合物は、多結晶シリコン膜を脆化させることができ、多結晶シリコン膜の研磨速度をさらに向上させることができ、多結晶シリコンの研磨選択比をさらに向上させることができる。
【0061】
窒素原子とホスホン酸基とを有する化合物としては、例えば、ニトリロトリスメチレンホスホン酸またはその塩、アレンドロン酸またはその塩の三水和物、アレンドロン酸またはその塩、（１－アミノエチル）ホスホン酸またはその塩、Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ－エチレンジアミンテトラキス（メチレンホスホン酸）またはその塩、およびグリシンＮ，Ｎ－ビス（メチレンホスホン酸）またはその塩からなる群から選択される少なくとも一種である。これらのうち、ニトリロトリスメチレンホスホン酸またはその塩、Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ－エチレンジアミンテトラキス（メチレンホスホン酸）またはその塩が好ましい。
【0062】
本発明に係る研磨用組成物において、窒素原子とホスホン酸基とを有する化合物は、単独でもまたは２種以上混合して用いてもよい。また、窒素原子とホスホン酸基とを有する化合物は、市販品を用いてもよいし合成品を用いてもよい。
【0063】
研磨用組成物中の窒素原子とホスホン酸基とを有する化合物の含有量（濃度）は、特に制限されないが、研磨用組成物の全質量に対して、０．００１質量％以上であることが好ましく、０．００２質量％以上であることがより好ましく、０．００５質量％以上であることがさらに好ましく、０．０１質量％以上であることが特に好ましく、０．０３質量％以上であることが最も好ましい。また、研磨用組成物中の窒素原子とホスホン酸基とを有する化合物の含有量（濃度）の上限は、研磨用組成物の全質量に対して、５質量％以下であることが好ましく、１質量％以下であることがより好ましく、０．５質量％以下であることがさらに好ましく、０．２質量％以下であることが特に好ましく、０．１質量％以下であることが最も好ましい。すなわち、窒素原子とホスホン酸基とを有する化合物の含有量（濃度）は、研磨用組成物の全質量に対して、０．００１質量％以上５質量％以下であることが好ましく、０．００２質量％以上１質量％以下であることがより好ましく、０．００５質量％以上０．５質量％以下であることがさらに好ましく、０．０１質量％以上０．２質量％以下であることが特に好ましく、０．０３質量％０．１質量％以下であることが最も好ましい。一実施形態において、研磨用組成物中の窒素原子とホスホン酸基とを有する化合物の含有量（濃度）は、０．０１質量％以上０．１質量％以下である。
【0064】
［ｐＨおよびｐＨ調整剤］
本発明に係る研磨用組成物のｐＨは、５を超え１０以下である。研磨用組成物のｐＨが５以下の場合、研磨用組成物中において砥粒の研磨対象物への吸着性が低くなり、多結晶シリコン膜の研磨速度が低下する。研磨用組成物のｐＨが１０を超える場合、窒化ケイ素膜および酸化ケイ素膜の研磨速度が高くなり、多結晶シリコンの研磨選択比が低くなる。研磨用組成物のｐＨは、好ましくは５．５以上であり、より好ましくは５．８以上であり、さらに好ましくは６．０以上であり、特に好ましくは６．５以上であり、最も好ましくは６．８以上である。研磨用組成物のｐＨは、好ましくは９．８以下であり、より好ましくは９．５以下であり、さらに好ましくは８．０以下であり、特に好ましくは７．８以下であり、最も好ましくは７．５以下である。すなわち、研磨用組成物のｐＨは、好ましくは５．５以上９．８以下であり、より好ましくは５．８以上９．５以下であり、さらに好ましくは６．０以上８．０以下であり、特に好ましくは６．５以上７．８以下であり、最も好ましくは６．８以上７．５以下である。一実施形態において、研磨用組成物のｐＨは、６以上９未満である。研磨用組成物のｐＨがこのような範囲であれば、多結晶シリコン膜の研磨速度が、窒化ケイ素膜または酸化ケイ素膜の研磨速度に比べてより高くなる（多結晶シリコンの研磨選択比がより高くなる）。
本発明に係る研磨用組成物のｐＨは、５を超え１０以下である。研磨用組成物のｐＨが５以下の場合、研磨用組成物中において砥粒の研磨対象物への吸着性が低くなり、多結晶シリコン膜の研磨速度が低下する。研磨用組成物のｐＨが１０を超える場合、窒化ケイ素膜および酸化ケイ素膜の研磨速度が高くなり、多結晶シリコンの研磨選択比が低くなる。研磨用組成物のｐＨは、好ましくは５．５以上であり、より好ましくは５．８以上であり、さらに好ましくは６．０以上であり、特に好ましくは６．５以上であり、最も好ましくは６．８以上である。研磨用組成物のｐＨは、好ましくは９．８以下であり、より好ましくは９．５以下であり、さらに好ましくは８．０以下であり、特に好ましくは７．８以下であり、最も好ましくは７．５以下である。すなわち、研磨用組成物のｐＨは、好ましくは５．５以上９．８以下であり、より好ましくは５．８以上９．５以下であり、さらに好ましくは６．０以上８．０以下であり、特に好ましくは６．５以上７．８以下であり、最も好ましくは６．８以上７．５以下である。一実施形態において、研磨用組成物のｐＨは、６以上９未満である。研磨用組成物のｐＨがこのような範囲であれば、多結晶シリコン膜の研磨速度が、窒化ケイ素膜または酸化ケイ素膜の研磨速度に比べてより高くなる（多結晶シリコンの研磨選択比がより高くなる）。
【0065】
本発明の研磨用組成物において、ｐＨを、５を超え１０以下に調整するためｐＨ調整剤を含んでいてもよい。ｐＨ調整剤としては、無機酸、有機酸、アルカリ等がある。これらは１種単独でもまたは２種以上を組み合わせて使ってもよい。
【0066】
ｐＨ調整剤として使用できる無機酸の具体例としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、フッ酸、ホウ酸、炭酸、次亜リン酸、亜リン酸およびリン酸が挙げられる。これらのうち、塩酸、硫酸、硝酸またはリン酸が好ましく、硝酸がより好ましい。硝酸をｐＨ調整剤として用いることにより、多結晶シリコン膜に対する研磨選択性を向上することができ、多結晶シリコン膜に対する研磨速度を好適に向上することができる。
【0067】
ｐＨ調整剤として使用できる有機酸の具体例としては、例えば、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、ジグリコール酸、２－フランカルボン酸、２，５－フランジカルボン酸、３－フランカルボン酸、２－テトラヒドロフランカルボン酸、メトキシ酢酸、メトキシフェニル酢酸、フェノキシ酢酸、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、１０－カンファースルホン酸およびイセチオン酸等が挙げられる。
【0068】
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等の塩をｐＨ調整剤として用いてもよい。弱酸と強塩基、強酸と弱塩基、または弱酸と弱塩基の組み合わせの場合には、ｐＨの緩衝作用を期待することができる。
【0069】
ｐＨ調整剤として使用できるアルカリの具体例としては、例えば、アンモニア、第１族元素の水酸化物（例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム）、第２族元素の水酸化物（例えば、水酸化バリウム）、水酸化第四級アンモニウム（例えば、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド）またはその塩等を挙げることができる。塩の例としては、炭酸塩、炭酸水素塩、硫酸塩、酢酸塩等が挙げられる。これらのうち、アンモニア、第１族元素の水酸化物が好ましく、アンモニアがより好ましい。アンモニアをｐＨ調整剤として用いることにより、多結晶シリコン膜に対する研磨選択性を向上することができ、多結晶シリコン膜に対する研磨速度を好適に向上することができる。
【0070】
一実施形態において、本発明に係る研磨用組成物は、硝酸およびアンモニアから選択される１種以上のｐＨ調整剤をさらに含有する。これより、多結晶シリコン膜に対する研磨選択性を向上することができ、多結晶シリコン膜に対する研磨速度を好適に向上することができる。
【0071】
ｐＨ調整剤の含有量は、本発明の効果を奏する範囲内で適宜調整することによって選択することができる。なお、研磨用組成物のｐＨは、例えばｐＨメータ（例えば、株式会社堀場製作所製ｐＨメータ（型番：ＬＡＱＵＡ））により測定することができる。
【0072】
［分散媒］
本発明に係る研磨用組成物は、各成分を分散するための分散媒を含むことが好ましい。分散媒としては、水；メタノール、エタノール、エチレングリコール等のアルコール類；アセトン等のケトン類等や、これらの混合物などが例示できる。これらのうち、分散媒としては水が好ましい。すなわち、本発明の好ましい形態によると、分散媒は水を含む。本発明のより好ましい形態によると、分散媒は実質的に水からなる。なお、上記の「実質的に」とは、本発明の効果が達成され得る限りにおいて、水以外の分散媒が含まれ得ることを意図する。より具体的には、分散媒は、好ましくは９０質量％以上１００質量％以下の水と０質量％以上１０質量％以下の水以外の分散媒とからなり、より好ましくは９９質量％以上１００質量％以下の水と０質量％以上１質量％以下の水以外の分散媒とからなる。最も好ましくは、分散媒は水である。
本発明に係る研磨用組成物は、各成分を分散するための分散媒を含むことが好ましい。分散媒としては、水；メタノール、エタノール、エチレングリコール等のアルコール類；アセトン等のケトン類等や、これらの混合物などが例示できる。これらのうち、分散媒としては水が好ましい。すなわち、本発明の好ましい形態によると、分散媒は水を含む。本発明のより好ましい形態によると、分散媒は実質的に水からなる。なお、上記の「実質的に」とは、本発明の効果が達成され得る限りにおいて、水以外の分散媒が含まれ得ることを意図する。より具体的には、分散媒は、好ましくは９０質量％以上１００質量％以下の水と０質量％以上１０質量％以下の水以外の分散媒とからなり、より好ましくは９９質量％以上１００質量％以下の水と０質量％以上１質量％以下の水以外の分散媒とからなる。最も好ましくは、分散媒は水である。
【0073】
研磨用組成物に含まれる成分の作用を阻害しないようにするという観点から、分散媒は、不純物をできる限り含有しない水が好ましい。具体的には、イオン交換樹脂にて不純物イオンを除去した後、フィルタを通して異物を除去した純水や超純水、または蒸留水がより好ましい。
【0074】
［その他の成分］
本発明に係る研磨用組成物は、本発明の効果を阻害しない範囲内において、錯化剤、防腐剤、防カビ剤、酸化剤、界面活性剤、水溶性高分子、溶解助剤等の、研磨用組成物に用いられ得る公知の添加剤をさらに含有してもよい。本発明に係る研磨用組成物のｐＨは、５を超え１０以下である。このため、研磨用組成物は、防カビ剤を含むことがより好ましい。すなわち、本発明の一実施形態では、研磨用組成物は、砥粒、アミンオキシド化合物および分散媒、ならびに窒素原子とホスホン酸基とを有する化合物、ｐＨ調整剤、および防カビ剤からなる群より選択される少なくとも一種から実質的に構成される。本発明の一実施形態では、研磨用組成物は、砥粒、アミンオキシド化合物および分散媒、ならびに窒素原子とホスホン酸基とを有する化合物、ｐＨ調整剤、および防カビ剤からなる群より選択される少なくとも１種から実質的に構成される。ここで、「研磨用組成物が、砥粒、アミンオキシド化合物および分散媒、ならびに窒素原子とホスホン酸基とを有する化合物、ｐＨ調整剤、および防カビ剤からなる群より選択される少なくとも１種から実質的に構成される」とは、砥粒、アミンオキシド化合物、分散媒、窒素原子とホスホン酸基とを有する化合物、ｐＨ調整剤、および防カビ剤からなる群より選択される少なくとも１種の合計含有量が、研磨用組成物に対して、９９質量％を超える（上限：１００質量％）ことを意図する。好ましくは、研磨用組成物は、砥粒、アミンオキシド化合物、分散媒、窒素原子とホスホン酸基とを有する化合物、ｐＨ調整剤、および防カビ剤から構成される（上記合計含有量＝１００質量％）。
本発明に係る研磨用組成物は、本発明の効果を阻害しない範囲内において、錯化剤、防腐剤、防カビ剤、酸化剤、界面活性剤、水溶性高分子、溶解助剤等の、研磨用組成物に用いられ得る公知の添加剤をさらに含有してもよい。本発明に係る研磨用組成物のｐＨは、５を超え１０以下である。このため、研磨用組成物は、防カビ剤を含むことがより好ましい。すなわち、本発明の一実施形態では、研磨用組成物は、砥粒、アミンオキシド化合物および分散媒、ならびに窒素原子とホスホン酸基とを有する化合物、ｐＨ調整剤、および防カビ剤からなる群より選択される少なくとも一種から実質的に構成される。本発明の一実施形態では、研磨用組成物は、砥粒、アミンオキシド化合物および分散媒、ならびに窒素原子とホスホン酸基とを有する化合物、ｐＨ調整剤、および防カビ剤からなる群より選択される少なくとも１種から実質的に構成される。ここで、「研磨用組成物が、砥粒、アミンオキシド化合物および分散媒、ならびに窒素原子とホスホン酸基とを有する化合物、ｐＨ調整剤、および防カビ剤からなる群より選択される少なくとも１種から実質的に構成される」とは、砥粒、アミンオキシド化合物、分散媒、窒素原子とホスホン酸基とを有する化合物、ｐＨ調整剤、および防カビ剤からなる群より選択される少なくとも１種の合計含有量が、研磨用組成物に対して、９９質量％を超える（上限：１００質量％）ことを意図する。好ましくは、研磨用組成物は、砥粒、アミンオキシド化合物、分散媒、窒素原子とホスホン酸基とを有する化合物、ｐＨ調整剤、および防カビ剤から構成される（上記合計含有量＝１００質量％）。
【0075】
防カビ剤（防腐剤）は、特に制限されず、所望の用途、目的に応じて適切に選択できる。具体的には、１，２－ベンゾイソチアゾール－３（２Ｈ）－オン（ＢＩＴ）、２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オンや、５－クロロ－２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オン等のイソチアゾリン系防腐剤、およびフェノキシエタノール等が挙げられる。
【0076】
［研磨方法および半導体基板の製造方法］
本発明に係る研磨用組成物は、例えば、多結晶シリコンと、窒化ケイ素および酸化ケイ素の少なくとも一方と、を含む研磨対象物の研磨に好適に用いられる。よって、本発明は、本発明に係る研磨用組成物を用いて、研磨対象物を研磨することを有する、研磨方法を提供する。また、本発明は、本発明に係る研磨用組成物を用いて、半導体基板を研磨することを有する、半導体基板の製造方法を提供する。また、本発明は、半導体基板を、本発明に係る研磨方法により研磨することを有する、半導体基板の製造方法を提供する。
本発明に係る研磨用組成物は、例えば、多結晶シリコンと、窒化ケイ素および酸化ケイ素の少なくとも一方と、を含む研磨対象物の研磨に好適に用いられる。よって、本発明は、本発明に係る研磨用組成物を用いて、研磨対象物を研磨することを有する、研磨方法を提供する。また、本発明は、本発明に係る研磨用組成物を用いて、半導体基板を研磨することを有する、半導体基板の製造方法を提供する。また、本発明は、半導体基板を、本発明に係る研磨方法により研磨することを有する、半導体基板の製造方法を提供する。
【0077】
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ー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。
【0078】
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。
【0079】
研磨条件については、例えば、研磨定盤およびキャリアの回転速度は、１０ｒｐｍ（０．１７ｓ－１）以上５００ｒｐｍ（８．３３ｓ－１）が好ましい。研磨対象物を有する基板にかける圧力（研磨圧力）は、０．５ｐｓｉ（３．４ｋＰａ）以上１０ｐｓｉ（６８．９ｋＰａ）が好ましい。
【0080】
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に係る研磨用組成物で覆われていることが好ましい。
【0081】
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、金属を含む層を有する基板が得られる。
【0082】
本発明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。また、本発明に係る研磨用組成物は、研磨用組成物の原液を水などの希釈液を使って、例えば３倍以上（または、例えば５倍以上）に希釈することによって調製されてもよい。
【0083】
［研磨速度］
本発明に係る研磨用組成物を用いて研磨した場合、多結晶シリコン膜の研磨速度は、好ましくは１５００Å／ｍｉｎ以上７０００Å／ｍｉｎ以下であり、より好ましくは２０００Å／ｍｉｎ以上６８００Å／ｍｉｎ以下であり、さらに好ましくは２２００Å／ｍｉｎ以上６５００Å／ｍｉｎ以下であり、特に好ましくは２５００Å／ｍｉｎ以上６０００Å／ｍｉｎ以下である。本発明に係る研磨用組成物を用いて研磨した場合、窒化ケイ素膜および／または酸化ケイ素膜の研磨速度は、好ましくは１５０Å／ｍｉｎ以下であり、より好ましくは１００Å／ｍｉｎ以下であり、さらに好ましくは５０Å／ｍｉｎ以下であり、特に好ましくは４０Å／ｍｉｎ以下である。窒化ケイ素膜および／または酸化ケイ素膜の研磨速度の下限は、特に制限はないが、実用上、５Å／ｍｉｎ以上である。
本発明に係る研磨用組成物を用いて研磨した場合、多結晶シリコン膜の研磨速度は、好ましくは１５００Å／ｍｉｎ以上７０００Å／ｍｉｎ以下であり、より好ましくは２０００Å／ｍｉｎ以上６８００Å／ｍｉｎ以下であり、さらに好ましくは２２００Å／ｍｉｎ以上６５００Å／ｍｉｎ以下であり、特に好ましくは２５００Å／ｍｉｎ以上６０００Å／ｍｉｎ以下である。本発明に係る研磨用組成物を用いて研磨した場合、窒化ケイ素膜および／または酸化ケイ素膜の研磨速度は、好ましくは１５０Å／ｍｉｎ以下であり、より好ましくは１００Å／ｍｉｎ以下であり、さらに好ましくは５０Å／ｍｉｎ以下であり、特に好ましくは４０Å／ｍｉｎ以下である。窒化ケイ素膜および／または酸化ケイ素膜の研磨速度の下限は、特に制限はないが、実用上、５Å／ｍｉｎ以上である。
【0084】
［研磨選択比］
本発明に係る研磨用組成物が多結晶シリコンおよび窒化ケイ素を含む研磨対象物を研磨する用途で使用された場合、窒化ケイ素の研磨速度に対する多結晶シリコンの研磨速度の比（多結晶シリコン／窒化ケイ素）は、５０以上であるのが好ましく、６０以上であるのがより好ましく、７０以上であるのがさらに好ましく、７５以上であるのが特に好ましく、８０以上であるのが最も好ましい。また、本発明に係る研磨用組成物が多結晶シリコンおよび酸化ケイ素を含む研磨対象物を研磨する用途で使用された場合、酸化ケイ素の研磨速度に対する多結晶シリコンの研磨速度の比（多結晶シリコン／酸化ケイ素）は、４０以上であるのが好ましく、５０以上であるのがより好ましく、５５以上であるのがさらに好ましく、６０以上であるのが特に好ましく、７０以上であるのが最も好ましい。
本発明に係る研磨用組成物が多結晶シリコンおよび窒化ケイ素を含む研磨対象物を研磨する用途で使用された場合、窒化ケイ素の研磨速度に対する多結晶シリコンの研磨速度の比（多結晶シリコン／窒化ケイ素）は、５０以上であるのが好ましく、６０以上であるのがより好ましく、７０以上であるのがさらに好ましく、７５以上であるのが特に好ましく、８０以上であるのが最も好ましい。また、本発明に係る研磨用組成物が多結晶シリコンおよび酸化ケイ素を含む研磨対象物を研磨する用途で使用された場合、酸化ケイ素の研磨速度に対する多結晶シリコンの研磨速度の比（多結晶シリコン／酸化ケイ素）は、４０以上であるのが好ましく、５０以上であるのがより好ましく、５５以上であるのがさらに好ましく、６０以上であるのが特に好ましく、７０以上であるのが最も好ましい。
【0085】
本発明の実施形態を詳細に説明したが、これは説明的かつ例示的なものであって限定的ではなく、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって解釈されるべきであることは明らかである。
【0086】
本発明は、下記態様および形態を包含する。
【0087】
［１］砥粒と、アミンオキシド化合物と、を含み、ｐＨが、５を超え１０以下である研磨用組成物であって、
前記砥粒は、前記研磨用組成物中で負のゼータ電位を有し、かつ平均会合度が３．０以上６．０以下であり、
前記アミンオキシド化合物は、下記式（１）：
前記砥粒は、前記研磨用組成物中で負のゼータ電位を有し、かつ平均会合度が３．０以上６．０以下であり、
前記アミンオキシド化合物は、下記式（１）：
【0088】
【化4】
【0089】
式（１）において、
Ｒ１～Ｒ３は、それぞれ独立して、炭素数１以上１２以下のアルキル基であり、ここで、Ｒ１～Ｒ３のうち少なくとも１つは炭素数８超１４未満のアルキル基である、
で表される、研磨用組成物。
Ｒ１～Ｒ３は、それぞれ独立して、炭素数１以上１２以下のアルキル基であり、ここで、Ｒ１～Ｒ３のうち少なくとも１つは炭素数８超１４未満のアルキル基である、
で表される、研磨用組成物。
【0090】
［２］前記アミンオキシド化合物は、前記炭素数８超１４未満のアルキル基を１つのみ有する、上記［１］に記載の研磨用組成物。
【0091】
［３］前記アミンオキシド化合物は、デシルジメチルアミンオキシドおよびドデシルジメチルアミンオキシドの少なくとも一方である、上記［１］または［２］に記載の研磨用組成物。
【0092】
［４］窒素原子とホスホン酸基とを有する化合物をさらに含有する、上記［１］～［３］のいずれかに記載の研磨用組成物。
【0093】
［５］前記窒素原子とホスホン酸基とを有する化合物は、ニトリロトリスメチレンホスホン酸またはその塩、アレンドロン酸またはその塩の三水和物、アレンドロン酸またはその塩、（１－アミノエチル）ホスホン酸またはその塩、Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ－エチレンジアミンテトラキス（メチレンホスホン酸）またはその塩、およびグリシンＮ，Ｎ－ビス（メチレンホスホン酸）またはその塩からなる群から選択される少なくとも一種である、上記［１］～［４］のいずれかに記載の研磨用組成物。
【0094】
［６］前記砥粒は、アニオン変性コロイダルシリカである、上記［１］～［５］のいずれかに記載の研磨用組成物。
【0095】
［７］ｐＨが、６以上９未満である、上記［１］～［６］のいずれかに記載の研磨用組成物。
【0096】
［８］硝酸およびアンモニアから選択される１種以上のｐＨ調整剤をさらに含有する、上記［１］～［７］のいずれかに記載の研磨用組成物。
【0097】
［９］多結晶シリコンと、窒化ケイ素および酸化ケイ素の少なくとも一方と、を含む研磨対象物を研磨する用途で使用される、上記［１］～［８］のいずれかに記載の研磨用組成物。
【0098】
［１０］多結晶シリコンおよび窒化ケイ素を含む研磨対象物を研磨する用途で使用され、前記窒化ケイ素の研磨速度に対する前記多結晶シリコンの研磨速度の比（多結晶シリコンの研磨速度／窒化ケイ素の研磨速度）が８０以上である、上記［９］に記載の研磨用組成物。
【0099】
［１１］多結晶シリコンおよび酸化ケイ素を含む研磨対象物を研磨する用途で使用され、前記酸化ケイ素の研磨速度に対する前記多結晶シリコンの研磨速度の比（多結晶シリコンの研磨速度／酸化ケイ素の研磨速度）が６０以上である、上記［９］に記載の研磨用組成物。
【0100】
［１２］上記［１］～［１１］のいずれかに記載の研磨用組成物を用いて、多結晶シリコンと、窒化ケイ素および酸化ケイ素の少なくとも一方と、を含む研磨対象物を研磨する工程を含む、研磨方法。
【0101】
［１３］多結晶シリコンと、窒化ケイ素および酸化ケイ素の少なくとも一方と、を含む半導体基板を上記［１２］に記載の研磨方法により研磨する工程を有する、半導体基板の製造方法。
【実施例0102】
本発明を、以下の実施例及び比較例を用いてさらに詳細に説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。なお、特記しない限り、「％」及び「部」は、それぞれ、「質量％」及び「質量部」を意味する。
【0103】
＜砥粒の平均一次粒子径＞
砥粒の平均一次粒子径は、マイクロメリティックス社製の“Ｆｌｏｗ Ｓｏｒｂ ＩＩ ２３００”を用いて測定されたＢＥＴ法によるシリカ粒子の比表面積と、砥粒の密度とから算出した。
砥粒の平均一次粒子径は、マイクロメリティックス社製の“Ｆｌｏｗ Ｓｏｒｂ ＩＩ ２３００”を用いて測定されたＢＥＴ法によるシリカ粒子の比表面積と、砥粒の密度とから算出した。
【0104】
＜砥粒の平均二次粒子径＞
砥粒の平均二次粒子径は、動的光散乱式粒子径・粒度分布装置 ＵＰＡ－ＵＴＩ１５１（日機装株式会社製）により、体積平均粒子径（体積基準の算術平均径；Ｍｖ）として測定した。
砥粒の平均二次粒子径は、動的光散乱式粒子径・粒度分布装置 ＵＰＡ－ＵＴＩ１５１（日機装株式会社製）により、体積平均粒子径（体積基準の算術平均径；Ｍｖ）として測定した。
【0105】
＜砥粒の平均会合度＞
砥粒の平均会合度は、砥粒の平均二次粒子径の値を砥粒の平均一次粒子径の値で除することにより算出した。
砥粒の平均会合度は、砥粒の平均二次粒子径の値を砥粒の平均一次粒子径の値で除することにより算出した。
【0106】
＜砥粒のゼータ電位＞
研磨用組成物中の砥粒のゼータ電位は、研磨用組成物をマルバーン・パナリティカル社製、Ｚｅｔａｓｉｚｅｒ Ｎａｎｏに供し、測定温度２５℃の条件下でレーザードップラー法（電気泳動光散乱測定法）にて測定し、得られるデータをＳｍｏｌｕｃｈｏｗｓｋｉの式で解析することにより、算出した。
研磨用組成物中の砥粒のゼータ電位は、研磨用組成物をマルバーン・パナリティカル社製、Ｚｅｔａｓｉｚｅｒ Ｎａｎｏに供し、測定温度２５℃の条件下でレーザードップラー法（電気泳動光散乱測定法）にて測定し、得られるデータをＳｍｏｌｕｃｈｏｗｓｋｉの式で解析することにより、算出した。
【0107】
＜砥粒の形状＞
砥粒の形状は、ＨＤ－２７００ 形走査透過電子顕微鏡（株式会社日立ハイテク製）を用いて、以下の手順に従って砥粒の画像観察を行い、解析した。
砥粒の形状は、ＨＤ－２７００ 形走査透過電子顕微鏡（株式会社日立ハイテク製）を用いて、以下の手順に従って砥粒の画像観察を行い、解析した。
【0108】
砥粒をアルコール中に分散させた後（砥粒濃度０．０１質量％）、乾燥させたものを透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）に設置し、５．０ｋＶにて電子線照射を行い、倍率５００００倍から２０００００倍で観察視野を数点撮影した。
【0109】
撮影されたＴＥＭ画像において、下記の基準に基づき、砥粒の形状を確認した。
（砥粒形状の基準）
ＴＥＭ画像において下記形状のものが５０個数％以上で観測された場合、その形状を有する砥粒と判断する。
・数珠状…球状砥粒が３個以上連結して並んでおり、端に位置する砥粒同士が連結していないもの
・ピーナッツ状…球状砥粒が２個連結して並んでいるもの。
（砥粒形状の基準）
ＴＥＭ画像において下記形状のものが５０個数％以上で観測された場合、その形状を有する砥粒と判断する。
・数珠状…球状砥粒が３個以上連結して並んでおり、端に位置する砥粒同士が連結していないもの
・ピーナッツ状…球状砥粒が２個連結して並んでいるもの。
【0110】
＜研磨用組成物のｐＨ＞
研磨用組成物のｐＨは、ガラス電極式水素イオン濃度指示計（株式会社堀場製作所製 型番：Ｆ－２３）を使用し、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に入れて、２分以上経過して安定した後の値をｐＨ値とした。
研磨用組成物のｐＨは、ガラス電極式水素イオン濃度指示計（株式会社堀場製作所製 型番：Ｆ－２３）を使用し、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に入れて、２分以上経過して安定した後の値をｐＨ値とした。
【0111】
＜研磨用組成物の電気伝導度＞
研磨用組成物の電気伝導度（ＥＣ）は、卓上型電気伝導度計（株式会社堀場製作所製、型番：ＤＳ－７１ ＬＡＱＵＡ（登録商標））により測定した。
研磨用組成物の電気伝導度（ＥＣ）は、卓上型電気伝導度計（株式会社堀場製作所製、型番：ＤＳ－７１ ＬＡＱＵＡ（登録商標））により測定した。
【0112】
［砥粒の調製］
［砥粒１～３の調製］
アニオン変性コロイダルシリカとして、スルホン酸修飾コロイダルシリカ（“Ｓｕｌｆｏｎｉｃ ａｃｉｄ－ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄ ｓｉｌｉｃａ ｔｈｒｏｕｇｈ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｉｏｌ ｇｒｏｕｐｓ”， Ｃｈｅｍ． Ｃｏｍｍｕｎ． ２４６－２４７ （２００３）に記載の方法で、砥粒１～３のアニオン変性コロイダルシリカを作製した。
［砥粒１～３の調製］
アニオン変性コロイダルシリカとして、スルホン酸修飾コロイダルシリカ（“Ｓｕｌｆｏｎｉｃ ａｃｉｄ－ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄ ｓｉｌｉｃａ ｔｈｒｏｕｇｈ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｉｏｌ ｇｒｏｕｐｓ”， Ｃｈｅｍ． Ｃｏｍｍｕｎ． ２４６－２４７ （２００３）に記載の方法で、砥粒１～３のアニオン変性コロイダルシリカを作製した。
【0113】
・砥粒１：平均一次粒子径：２２ｎｍ、平均二次粒子径８０ｎｍ、平均会合度：３．６
・砥粒２：平均一次粒子径：１１ｎｍ、平均二次粒子径５０ｎｍ、平均会合度：４．５
・砥粒３：平均一次粒子径：３５ｎｍ、平均二次粒子径７０ｎｍ、平均会合度：２。
・砥粒２：平均一次粒子径：１１ｎｍ、平均二次粒子径５０ｎｍ、平均会合度：４．５
・砥粒３：平均一次粒子径：３５ｎｍ、平均二次粒子径７０ｎｍ、平均会合度：２。
【0114】
［砥粒４の調製］
特開２００５－１６２５３３号公報の実施例１に記載の方法と同様にして、シリカゾルの水分散液（シリカ濃度＝２０質量％）１Ｌに対してシランカップリング剤としてγ－アミノプロピルトリエトキシシラン（ＡＰＴＥＳ）を０．１１３ｍｍｏｌの濃度（０．１１３ｍＭ）で使用して、平均一次粒子径：２２ｎｍ、平均二次粒子径：８０ｎｍ、平均会合度：３．６）の砥粒４であるカチオン変性コロイダルシリカを作製した。
特開２００５－１６２５３３号公報の実施例１に記載の方法と同様にして、シリカゾルの水分散液（シリカ濃度＝２０質量％）１Ｌに対してシランカップリング剤としてγ－アミノプロピルトリエトキシシラン（ＡＰＴＥＳ）を０．１１３ｍｍｏｌの濃度（０．１１３ｍＭ）で使用して、平均一次粒子径：２２ｎｍ、平均二次粒子径：８０ｎｍ、平均会合度：３．６）の砥粒４であるカチオン変性コロイダルシリカを作製した。
【0115】
［研磨用組成物の調製］
（実施例１）
砥粒として上記で得られた砥粒１（アニオン変性コロイダルシリカ）を最終濃度２質量％となるように、分散媒である純水に室温（２５℃）で加えた。さらに、最終濃度０．０１４ｍＭとなるように防カビ剤として２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オン（ＴＨＥ ＤＯＷ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＣＯＭＰＡＮＹ製）を加え混合液を得た。
（実施例１）
砥粒として上記で得られた砥粒１（アニオン変性コロイダルシリカ）を最終濃度２質量％となるように、分散媒である純水に室温（２５℃）で加えた。さらに、最終濃度０．０１４ｍＭとなるように防カビ剤として２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オン（ＴＨＥ ＤＯＷ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＣＯＭＰＡＮＹ製）を加え混合液を得た。
【0116】
その後、アミンオキシド化合物としてデシルジメチルアミンオキシド（ライオン・スペシャリティケミカル株式会社製）を最終濃度０．０５質量％となるように加え、ｐＨ調整剤としてアンモニアをｐＨ９となるように加え、室温（２５℃）で３０分攪拌混合し、研磨用組成物Ａ１を調製した。得られた研磨用組成物Ａ１のｐＨを測定すると９であり、電気伝導度は２ｍＳ／ｃｍであった。
【0117】
得られた研磨用組成物中の砥粒１（アニオン変性コロイダルシリカ）のゼータ電位を、上記の方法に従い測定したところ、－３５ｍＶであった。さらに、研磨用組成物中の砥粒１（アニオン変性コロイダルシリカ）の粒子径は、用いた砥粒１（アニオン変性コロイダルシリカ）の粒子径と同様であった。
【0118】
（実施例２～５、比較例１～８）
各成分の種類およびその濃度、並びにｐＨを下記表１のように変更したこと以外は、実施例１と同様にして、実施例２～５の各研磨用組成物Ａ２～Ａ５および比較例１～８の各研磨用組成物Ｂ１～Ｂ８を調製した。なお、窒素原子とホスホン酸基とを有する化合物（表１中、「添加剤」と表記）は、ｐＨ調整剤の添加前に添加し、添加後にｐＨ調整剤によりｐＨを調整した。窒素原子とホスホン酸基とを有する化合物としては、ニトリロトリスメチレンホスホン酸（製品名：キレストＰＨ－３２０、キレスト株式会社製）を用いた。各研磨用組成物の構成を下記表１に示す。下記表１中の「－」は、その剤を使用しなかったことを表す。なお、各研磨用組成物のｐＨ、各研磨用組成物中の砥粒の粒子径を測定したところ、表１に示す値となった。
各成分の種類およびその濃度、並びにｐＨを下記表１のように変更したこと以外は、実施例１と同様にして、実施例２～５の各研磨用組成物Ａ２～Ａ５および比較例１～８の各研磨用組成物Ｂ１～Ｂ８を調製した。なお、窒素原子とホスホン酸基とを有する化合物（表１中、「添加剤」と表記）は、ｐＨ調整剤の添加前に添加し、添加後にｐＨ調整剤によりｐＨを調整した。窒素原子とホスホン酸基とを有する化合物としては、ニトリロトリスメチレンホスホン酸（製品名：キレストＰＨ－３２０、キレスト株式会社製）を用いた。各研磨用組成物の構成を下記表１に示す。下記表１中の「－」は、その剤を使用しなかったことを表す。なお、各研磨用組成物のｐＨ、各研磨用組成物中の砥粒の粒子径を測定したところ、表１に示す値となった。
【0119】
［評価］
〈研磨用組成物の研磨速度の評価〉
各研磨用組成物Ａ１～Ａ５およびＢ１～Ｂ８を用いて、各研磨対象物の表面を下記の条件で研磨した。研磨対象物としては、以下の（１）～（３）を準備した。
〈研磨用組成物の研磨速度の評価〉
各研磨用組成物Ａ１～Ａ５およびＢ１～Ｂ８を用いて、各研磨対象物の表面を下記の条件で研磨した。研磨対象物としては、以下の（１）～（３）を準備した。
【0120】
（１）多結晶シリコン膜（ｐｏｌｙ－Ｓｉ膜）：表面に厚さ５０００Åの多結晶シリコン膜を形成したシリコンウェーハ
（２）窒化ケイ素膜（Ｓｉ３Ｎ４膜）：表面に厚さ２０００Åの窒化ケイ素膜を形成したシリコンウェーハ（２００ｍｍ、ブランケットウェーハ）
（３）酸化ケイ素膜（ＴＥＯＳ膜）：表面に厚さ１００００ÅのＴＥＯＳタイプ酸化ケイ素（ＳｉＯ２）膜を形成したシリコンウェーハ（２００ｍｍ、ブランケットウェーハ）。
（２）窒化ケイ素膜（Ｓｉ３Ｎ４膜）：表面に厚さ２０００Åの窒化ケイ素膜を形成したシリコンウェーハ（２００ｍｍ、ブランケットウェーハ）
（３）酸化ケイ素膜（ＴＥＯＳ膜）：表面に厚さ１００００ÅのＴＥＯＳタイプ酸化ケイ素（ＳｉＯ２）膜を形成したシリコンウェーハ（２００ｍｍ、ブランケットウェーハ）。
【0121】
（研磨装置および研磨条件）
研磨装置：アプライド・マテリアルズ製２００ｍｍ用ＣＭＰ片面研磨装置 Ｍｉｒｒａ
研磨パッド：ニッタ・ハース株式会社製 硬質ポリウレタンパッド ＩＣ１０１０
研磨圧力：４．０ｐｓｉ（１ｐｓｉ＝６８９４．７６Ｐａ）
研磨定盤回転数：４７ｒｐｍ
ヘッド（キャリア）回転数：４３ｒｐｍ
研磨用組成物の供給：掛け流し
研磨用組成物供給量：２００ｍＬ／分
研磨時間：６０秒。
研磨装置：アプライド・マテリアルズ製２００ｍｍ用ＣＭＰ片面研磨装置 Ｍｉｒｒａ
研磨パッド：ニッタ・ハース株式会社製 硬質ポリウレタンパッド ＩＣ１０１０
研磨圧力：４．０ｐｓｉ（１ｐｓｉ＝６８９４．７６Ｐａ）
研磨定盤回転数：４７ｒｐｍ
ヘッド（キャリア）回転数：４３ｒｐｍ
研磨用組成物の供給：掛け流し
研磨用組成物供給量：２００ｍＬ／分
研磨時間：６０秒。
【0122】
（研磨速度の算出）
各研磨対象物について、研磨前後の厚みを光学式膜厚測定器（ＡＳＥＴ－ｆ５ｘ：ケーエルエー・テンコール株式会社製）で求めた。膜厚は、光学式膜厚測定器（ＡＳＥＴ－ｆ５ｘ：ケーエルエー・テンコール社製）によって求めた。
各研磨対象物について、研磨前後の厚みを光学式膜厚測定器（ＡＳＥＴ－ｆ５ｘ：ケーエルエー・テンコール株式会社製）で求めた。膜厚は、光学式膜厚測定器（ＡＳＥＴ－ｆ５ｘ：ケーエルエー・テンコール社製）によって求めた。
【0123】
各研磨対象物において、研磨前後の膜厚の差［（研磨前の厚み）－（研磨後の厚み）］を研磨時間で除することにより、それぞれの研磨対象物における研磨速度を算出した。多結晶シリコン膜について、１５００Å／ｍｉｎ以上であれば、実用可能であるが、２０００Å／ｍｉｎ以上であるのが好ましい。多結晶シリコン膜と窒化ケイ素膜との研磨速度比について、多結晶シリコン膜の研磨速度／窒化ケイ素膜の研磨速度（表１中、ｐｏｌｙ－Ｓｉ／Ｓｉ３Ｎ４）が５０以上であれば、実用可能である。多結晶シリコン膜と酸化ケイ素膜との研磨速度比について、多結晶シリコン膜の研磨速度／酸化ケイ素膜の研磨速度（表１中、ｐｏｌｙ－Ｓｉ／ＴＥＯＳ）が４０以上であれば、実用可能である。
【0124】
以上の評価結果を表１に併せて示す。表１において、多結晶シリコン膜は「ｐｏｌｙ－Ｓｉ」で示し、窒化ケイ素膜は「Ｓｉ３Ｎ４」で示し、ＴＥＯＳ膜は「ＳｉＯ２」で示す。
【0125】
【表1】
【0126】
上記表１から明らかなように、実施例の研磨用組成物は、多結晶シリコン膜の研磨速度が高く、かつ、窒化ケイ素膜および酸化ケイ素膜の少なくとも一方の研磨速度を抑えることができ、多結晶シリコン膜の研磨速度比が高いものが得られることがわかる。一方、比較例の研磨用組成物は、多結晶シリコン膜の研磨速度が低かったり、窒化ケイ素膜および／または酸化ケイ素膜の研磨速度が高すぎたり等により、多結晶シリコン膜の研磨速度比が高いものが得られないことがわかる。
【0127】
よって、本発明に係る研磨用組成物は、多結晶シリコン膜を高速で研磨し、かつ、窒化ケイ素膜および酸化ケイ素膜の少なくとも一方の研磨速度を抑えることができることがわかる。
【0128】
なお、上記表１は、多結晶シリコン膜を有する研磨対象物、窒化ケイ素膜を有する研磨対象物、および酸化ケイ素膜を有する研磨対象物を別々に研磨して得られた結果である。しかしながら、多結晶シリコンと、窒化ケイ素および酸化ケイ素の少なくとも一方と、を有する研磨対象物を研磨した場合であっても、上記表１と同様の研磨速度および多結晶シリコンの研磨選択比の結果が得られると推測される。