(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】
(24)【登録日】2024-01-22
(45)【発行日】2024-01-30
(54)【発明の名称】ガリウム化合物系半導体基板研磨用組成物
(51)【国際特許分類】
H01L 21/304 20060101AFI20240123BHJP
B24B 37/00 20120101ALI20240123BHJP
C09K 3/14 20060101ALI20240123BHJP
【ＦＩ】
H01L21/304 622D
H01L21/304 622W
H01L21/304 622F
B24B37/00 H
C09K3/14 550D
C09K3/14 550Z
【請求項の数】
16
(21)【出願番号】P 2020509937
(86)(22)【出願日】2019-03-22
(86)【国際出願番号】 JP2019011978
(87)【国際公開番号】W WO2019188747
(87)【国際公開日】2019-10-03
【審査請求日】2021-12-10
(31)【優先権主張番号】P 2018061192
(32)【優先日】2018-03-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2018061193
(32)【優先日】2018-03-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】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
(74)【代理人】
【識別番号】100174159
【弁理士】
【氏名又は名称】梅原 めぐみ
(72)【発明者】
【氏名】織田 博之
(72)【発明者】
【氏名】今 宏樹
(72)【発明者】
【氏名】野口 直人
(72)【発明者】
【氏名】高見 信一郎
【審査官】宮久保 博幸
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２００５／０２０８８８３（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１６－１２４７４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－０７３９５８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－１０９７７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１７／１５０１１８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１５－１５３８５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１０／０１８４２９２（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２００７－０６７１５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０２－２６２９５６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／３０４
Ｂ２４Ｂ ３７／００
Ｃ０９Ｋ ３／１４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ガリウム化合物系半導体基板の研磨に用いられる研磨用組成物であって、シリカ砥粒；
リン酸基またはホスホン酸基を有する化合物Ｃpho；および、
水；
を含み、かつ酸化剤を含有せず、
前記研磨用組成物における前記シリカ砥粒の濃度が２２重量％以上５０重量％以下であり、
ｐＨが２．０未満である、研磨用組成物。
【請求項2】
前記化合物Ｃphoとして、ホスホン酸基を有するキレート化合物を含む、請求項１に記載の研磨用組成物。
【請求項3】
前記化合物Ｃphoとして、リン酸モノＣ１－４アルキルエステル、リン酸ジＣ１－４アルキルエステルおよび亜リン酸モノＣ１－４アルキルエステルからなる群から選択される少なくとも一種の化合物を含む、請求項１または２に記載の研磨用組成物。
【請求項4】
前記化合物Ｃphoとして、リン酸および亜リン酸の少なくとも一方を含む、請求項１または２に記載の研磨用組成物。
【請求項5】
前記化合物Ｃphoとして、リン酸の無機塩および亜リン酸の無機塩からなる群から選択される少なくとも一種の化合物を含む、請求項１または２に記載の研磨用組成物。
【請求項6】
さらに酸を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の研磨用組成物。
【請求項7】
前記化合物Ｃphoの含有量ｍ１［モル／ｋｇ］と前記酸の含有量ｍ２［モル／ｋｇ］との関係が、以下の式：ｍ１／（ｍ１＋ｍ２）≧０．１；
を満たす、請求項６に記載の研磨用組成物。
【請求項8】
前記ガリウム化合物系半導体基板は、窒化ガリウム基板または酸化ガリウム基板である、請求項１から７のいずれか一項に記載の研磨用組成物。
【請求項9】
請求項１から８のいずれか一項に記載の研磨用組成物をガリウム化合物系半導体基板に供給して該基板を研磨することを含む、研磨方法。
【請求項10】
ガリウム化合物系半導体基板を研磨する方法であって、砥粒Ａ１および水を含むスラリーＳ１で研磨する第一研磨工程と、
砥粒Ａ２および水を含むスラリーＳ２で研磨する第二研磨工程と、
をこの順で含み、
ここで、前記砥粒Ａ２はシリカ砥粒であり、
前記スラリーＳ２において、前記砥粒Ａ２としての前記シリカ砥粒の濃度は２２重量％以上５０重量％以下であり、
前記スラリーＳ２は、リン酸基またはホスホン酸基を有する化合物Ｃphoをさらに含み、
前記スラリーＳ２のｐＨが３．０未満であり、
前記スラリーＳ１は、前記化合物Ｃphoを含まないか、または前記化合物Ｃphoの濃度［重量％］が前記スラリーＳ２における前記化合物Ｃphoの濃度［重量％］より低く、
前記スラリーＳ１は、強酸および酸化剤の少なくとも１つを含み、
前記スラリーＳ１のｐＨが２．０未満である、研磨方法。
【請求項11】
前記酸化剤は、過マンガン酸塩、メタバナジン酸塩および過硫酸塩からなる群から選択される少なくとも一つを含む、請求項１０に記載の研磨方法。
【請求項12】
前記砥粒Ａ１はシリカ砥粒を含む、請求項１０または１１に記載の研磨方法。
【請求項13】
前記スラリーＳ２は酸化剤を含まない、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の研磨方法。
【請求項14】
前記スラリーＳ２における前記化合物Ｃphoの濃度が０．２重量％以上１５重量％以下である、請求項１０から１３のいずれか一項に記載の研磨方法。
【請求項15】
前記第二研磨工程では、軟質発泡ポリウレタン製の表面を有する研磨パッドを用いて研磨する、請求項１０から１４のいずれか一項に記載の研磨方法。
【請求項16】
請求項１０から１５のいずれか一項に記載の研磨方法に用いられる研磨用組成物セットであって、前記スラリーＳ１またはその濃縮液である組成物Ｑ１と、
前記スラリーＳ２またはその濃縮液である組成物Ｑ２と
を含み、
前記組成物Ｑ１と前記組成物Ｑ２とは互いに分けて保管されている、研磨用組成物セット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、研磨用組成物に関し、詳しくはガリウム化合物系半導体基板の研磨に用いられる研磨用組成物に関する。また、本発明は、ガリウム化合物系半導体基板の研磨方法および該方法に用いられる研磨用組成物セットに関する。本出願は、２０１８年３月２８日に出願された日本国特許出願２０１８－６１１９２号および２０１８年３月２８日に出願された日本国特許出願２０１８－６１１９３号に基づく優先権を主張しており、それらの出願の全内容は本明細書中に参照として組み入れられている。
【背景技術】
【0002】
パワーデバイスや発光ダイオード（ＬＥＤ）等に用いられる化合物半導体材料として、窒化ガリウム基板や酸化ガリウム基板等のガリウム化合物系半導体基板の重要性が増している。ガリウム化合物系半導体を用いてパワーデバイス等を製造する場合、一般的に、加工ダメージがなくかつ平滑な面を得る必要があるため、ガリウム化合物系半導体基板の表面研磨が実施される。窒化ガリウム等の窒化物半導体基板の研磨に関する技術文献として、特許文献１～３が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】日本国特許出願公開２０１５－１５３８５２号公報
【文献】日本国特許出願公開２０１３－２０１１７６号公報
【文献】日本国特許第５１１６３０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
化合物半導体は一般に化学的に非常に安定であり反応性が低く、なかには窒化ガリウム等のように硬度の非常に高いものもあり、概して研磨による加工は容易ではない。そのため、通常、化合物半導体基板は、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）を行った後、該ラッピング等により生じた傷を除去するために、研磨パッドと研磨対象物との間に砥粒を含むスラリーを供給して行う研磨（ポリシング）や、砥粒を含まない溶液による化学エッチングを行って仕上げられる。特許文献１、２は、砥粒を含むスラリーを用いて窒化物半導体結晶を研磨する技術に関し、主に砥粒の粒子径の検討によって研磨レートの向上を図っている。しかし、化合物半導体基板に要求される表面品質は次第に高くなる傾向にあり、特許文献１、２に記載の技術では十分に対応し切れなくなくなってきている。また、特許文献３は、第１の研磨組成物を用いて研磨（一次研磨）した窒化ガリウム系半導体基板を、さらに第２の研磨組成物を用いて研磨（二次研磨）することを提案している。しかし、化合物半導体基板に要求される表面品質は次第に高くなる傾向にある一方、生産性の観点から実用的な研磨能率を維持することも求められている。かかる要求に対して、特許文献３に記載の技術では十分に対応し切れなくなくなってきている。
【0005】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、窒化ガリウムその他のガリウム化合物系半導体基板の研磨に用いられて、高い研磨能率と研磨後におけるより高品質の表面とを両立し得る研磨用組成物を提供することである。関連する他の目的は、上記研磨用組成物を用いてガリウム化合物系半導体基板を研磨する方法を提供することである。さらに他の目的は、窒化ガリウムその他のガリウム化合物系半導体基板について、高品位な表面を効率よく実現することのできる研磨（ポリシング）方法を提供することである。関連する他の目的は、かかる研磨方法を実現するために適した研磨用組成物セットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
この明細書によると、ガリウム化合物系半導体基板の研磨に用いられる研磨用組成物が提供される。上記研磨用組成物は、シリカ砥粒と、リン酸基またはホスホン酸基を有する化合物Ｃpho（以下、単に「化合物Ｃpho」と表記することがある。）と、水と、を含む。ここで、上記研磨用組成物は、酸化剤を含有しない。かかる研磨用組成物は、シリカ砥粒を含むことにより、砥粒を含まない溶液によるエッチングに比べて、研磨対象物であるガリウム化合物系半導体基板の表面をより効率よく除去することができる。また、上記化合物Ｃphoを含み、かつ酸化剤を含まないことにより、研磨による研磨対象物表面の荒れを抑制し、研磨後の面品質を改善することができる。
【0007】
ここに開示される研磨用組成物は、前記化合物Ｃphoとして、例えば、（Ａ）ホスホン酸基を有するキレート化合物、（Ｂ）リン酸モノＣ１－４アルキルエステル、リン酸ジＣ１－４アルキルエステルおよび亜リン酸モノＣ１－４アルキルエステルからなる群から選択される化合物、（Ｃ）リン酸および亜リン酸の少なくとも一方、（Ｄ）リン酸の無機塩および亜リン酸の無機塩からなる群から選択される化合物、の少なくともいずれかを用いる態様で好ましく実施することができる。
【0008】
ここに開示される研磨用組成物は、ｐＨが２未満であることが好ましい。ｐＨが２未満の研磨用組成物によると、高い面品質を有する表面が効率よく実現され得る。
【0009】
ここに開示される研磨用組成物は、さらに酸を含んでいてもよい。化合物Ｃphoと酸とを組み合わせて用いることにより、良好な面品質を効率よく実現し得る。研磨用組成物における化合物Ｃphoの含有量ｍ１［モル／ｋｇ］および酸の含有量ｍ２［モル／ｋｇ］は、次式：ｍ１／（ｍ１＋ｍ２）≧０．１；を満たすように設定することが好ましい。
【0010】
ここに開示される研磨用組成物は、窒化ガリウム基板または酸化ガリウム基板を研磨するための研磨用組成物として好適である。
【0011】
この明細書によると、ガリウム化合物系半導体基板の研磨方法が提供される。上記研磨方法は、ここに開示されるいずれかの研磨用組成物をガリウム化合物系半導体基板に供給して該基板を研磨することを含む。かかる研磨方法によると、ガリウム化合物系半導体基板の面品質を効果的に高めることができる。
【0012】
この明細書によると、ガリウム化合物系半導体基板（以下、「研磨対象物」ということもある。）を研磨する方法が提供される。その研磨方法は、砥粒Ａ１および水を含むスラリーＳ１で研磨する第一研磨工程と、砥粒Ａ２および水を含むスラリーＳ２で研磨する第二研磨工程と、をこの順で含む。ここで、上記砥粒Ａ２はシリカ砥粒を含む。また、上記スラリーＳ２は、リン酸基またはホスホン酸基を有する化合物Ｃphoをさらに含む。上記スラリーＳ１は、上記化合物Ｃphoを含まないか、または上記化合物Ｃphoの濃度［重量％］が上記スラリーＳ２における上記化合物Ｃphoの濃度［重量％］より低い。かかる研磨方法によると、スラリーＳ１を用いて研磨された研磨対象物を、化合物Ｃphoを含むスラリーＳ２を用いてさらに研磨することにより、研磨時間の増加抑制と研磨後における高品位な表面とを両立することができる。
【0013】
いくつかの態様において、上記スラリーＳ１のｐＨは２．０未満であり得る。このような低ｐＨのスラリーＳ１によると、第一研磨工程において高い研磨能率が得られやすい。このような低ｐＨのスラリーＳ１を用いて第一研磨工程を行った後に、化合物Ｃphoを含むスラリーＳ２を用いて第二研磨工程を行うことにより、高品位な表面を効率よく実現することができる。
【0014】
いくつかの態様において、強酸を含有するスラリーＳ１を好ましく採用し得る。強酸を用いることにより、スラリーＳ１のｐＨを効率よく制御することができる。
【0015】
いくつかの態様において、上記スラリーＳ１は酸化剤を含み得る。かかる組成のスラリーＳ１を用いて第一研磨工程を行った後に第二研磨工程を行うことにより、高品位な表面を効率よく実現することができる。上記酸化剤としては、過マンガン酸塩、メタバナジン酸塩および過硫酸塩からなる群から選択される少なくとも一つを好ましく使用し得る。
【0016】
いくつかの態様において、砥粒Ａ１はシリカ砥粒を含み得る。シリカ砥粒を含むスラリーＳ１を用いて第一研磨工程を行うことにより、その後に行われる第二研磨工程において研磨対象物の表面品位を効率よく向上させ得る。
【0017】
いくつかの態様において、上記スラリーＳ２のｐＨは３．０未満であり得る。低ｐＨのスラリーＳ２によると、第二研磨工程において高い研磨能率が得られやすい。また、スラリーＳ２が化合物Ｃphoを含むことにより、低ｐＨにおいても研磨対象物表面の荒れを抑制し、研磨後において高品質の表面を得ることができる。
【0018】
上記スラリーＳ２における上記化合物Ｃphoの濃度は、例えば０．２重量％以上１５重量％以下であり得る。化合物Ｃphoの濃度が上記範囲にあると、第二研磨工程において、高い研磨能率と研磨後における高品質の表面を好適に両立することができる。
【0019】
上記第二研磨工程の研磨に用いる研磨パッドとしては、軟質発泡ポリウレタン製の表面を有する研磨パッドが好ましい。このような研磨パッドを用いて第二研磨工程を行うことにより、研磨後において高品質の表面が得られやすくなる。
【0020】
この明細書によると、ここに開示されるいずれかの研磨方法に用いられ得る研磨用組成物セットが提供される。その研磨用組成物セットは、上記スラリーＳ１またはその濃縮液である組成物Ｑ１と、上記スラリーＳ２またはその濃縮液である組成物Ｑ２と、を含む。ここで、上記組成物Ｑ１と上記組成物Ｑ２とは、互いに分けて保管されている。このような構成の研磨用組成物セットを用いて好適に実施することができる。
【0021】
この明細書により開示される事項には、ここに開示されるいずれかの研磨方法において第二研磨工程に用いられる研磨用組成物であって、上記スラリーＳ２またはその濃縮液である研磨用組成物が含まれる。上記研磨用組成物は、例えば、ここに開示される研磨用組成物セットを構成する上記組成物Ｑ２として好ましく用いられ得る。上記スラリーＳ２のｐＨは、例えば３．０未満、２．０未満または１．５未満であり得る。
【発明を実施するための形態】
【0022】
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。
【0023】
＜研磨対象物＞
ここに開示される技術は、ガリウム化合物系半導体基板を研磨対象物とする研磨に適用される。本明細書におけるガリウム化合物系半導体の概念には、窒化ガリウム（ＧａＮ）および酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）の他、これらにおけるＧａの一部が他の周期表１３族元素（Ｂ、Ａｌ、Ｉｎ）で置換された組成を有する半導体、例えばＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮ、ＡｌＧａＩｎＮ等が包含される。ここに開示される技術は、このようなガリウム化合物系半導体材料からなる表面を有する基板の研磨に好ましく適用され得る。上記表面、すなわち研磨対象面は、いずれか一種のガリウム化合物系半導体材料からなる表面、例えば該材料の単結晶の表面であってもよく、二種以上のガリウム化合物系半導体材料の混合物からなる表面、例えばそれらの材料の混晶の表面であってもよい。上記ガリウム化合物系半導体基板は、自立型のガリウム化合物系半導体ウェーハであってもよく、適宜の下地層の上にガリウム化合物系半導体の結晶を有するものであってもよい。そのような下地層の例としては、サファイア基板、シリコン基板、ＳｉＣ基板等が挙げられる。ガリウム化合物系半導体は、導電性の付与等を目的としてドープされていてもよく、ノンドープであってもよい。
ここに開示される技術は、ガリウム化合物系半導体基板を研磨対象物とする研磨に適用される。本明細書におけるガリウム化合物系半導体の概念には、窒化ガリウム（ＧａＮ）および酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）の他、これらにおけるＧａの一部が他の周期表１３族元素（Ｂ、Ａｌ、Ｉｎ）で置換された組成を有する半導体、例えばＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮ、ＡｌＧａＩｎＮ等が包含される。ここに開示される技術は、このようなガリウム化合物系半導体材料からなる表面を有する基板の研磨に好ましく適用され得る。上記表面、すなわち研磨対象面は、いずれか一種のガリウム化合物系半導体材料からなる表面、例えば該材料の単結晶の表面であってもよく、二種以上のガリウム化合物系半導体材料の混合物からなる表面、例えばそれらの材料の混晶の表面であってもよい。上記ガリウム化合物系半導体基板は、自立型のガリウム化合物系半導体ウェーハであってもよく、適宜の下地層の上にガリウム化合物系半導体の結晶を有するものであってもよい。そのような下地層の例としては、サファイア基板、シリコン基板、ＳｉＣ基板等が挙げられる。ガリウム化合物系半導体は、導電性の付与等を目的としてドープされていてもよく、ノンドープであってもよい。
【0024】
ここに開示される技術の好ましい適用対象として、窒化ガリウム基板および酸化ガリウム基板が挙げられる。上記酸化ガリウム基板は、典型的にはβ－Ｇａ２Ｏ３の結晶からなる表面を有し、好ましくはβ－Ｇａ２Ｏ３の単結晶からなる表面を有する。上記窒化ガリウム基板は、典型的にはＧａＮの結晶からなる表面を有し、好ましくはＧａＮの単結晶からなる表面を有する。ＧａＮの結晶の主面、すなわち研磨対象面の面指数は、特に限定されない。上記研磨対象面の例としては、Ｃ面等の極性面；Ａ面およびＭ面等の非極性面；半極性面；等が挙げられる。
【0025】
＜研磨用組成物＞
（砥粒）
ここに開示される研磨用組成物は、砥粒を含有する。砥粒を含む研磨用組成物を用いた研磨によると、砥粒等の固形粒子を含まない溶液による化学エッチングに比べて、例えばラッピング等の前工程において研磨対象物に生じた傷をより効率よく除去し得る。また、ここに開示される研磨用組成物によると、該組成物が後述する化合物Ｃphoを含むことにより、研磨による表面の荒れを抑制しつつ上記傷を効率よく除去することができる。
（砥粒）
ここに開示される研磨用組成物は、砥粒を含有する。砥粒を含む研磨用組成物を用いた研磨によると、砥粒等の固形粒子を含まない溶液による化学エッチングに比べて、例えばラッピング等の前工程において研磨対象物に生じた傷をより効率よく除去し得る。また、ここに開示される研磨用組成物によると、該組成物が後述する化合物Ｃphoを含むことにより、研磨による表面の荒れを抑制しつつ上記傷を効率よく除去することができる。
【0026】
ここに開示される研磨用組成物は、上記砥粒として、少なくともシリカ砥粒を含有する。シリカ砥粒を含む研磨用組成物によると、高い面品質が得られやすい。シリカ砥粒は、公知の各種シリカ粒子のなかから適宜選択して使用することができる。そのような公知のシリカ粒子としては、コロイダルシリカ、乾式法シリカ等が挙げられる。なかでも、コロイダルシリカの使用が好ましい。コロイダルシリカを含むシリカ砥粒によると、高い研磨レートと良好な面精度とが好適に達成され得る。ここでいうコロイダルシリカの例には、Ｎａ、Ｋ等のアルカリ金属とＳｉＯ２とを含有するケイ酸アルカリ含有液（例えばケイ酸ナトリウム含有液）を原料に用いて製造されるシリカや、テトラエトキシシランやテトラメトキシシラン等のアルコキシシランの加水分解縮合反応により製造されるシリカ（アルコキシド法シリカ）が含まれる。また、乾式法シリカの例には、四塩化ケイ素やトリクロロシラン等のシラン化合物を典型的には水素火炎中で燃焼させることで得られるシリカ（フュームドシリカ）や、金属シリコンと酸素の反応により生成するシリカが含まれる。
【0027】
ここに開示される研磨用組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、シリカ砥粒に加えて、シリカ以外の材質からなる砥粒（以下、非シリカ砥粒ともいう。）を含有してもよい。そのような非シリカ砥粒の構成材料の例として、酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化クロム、二酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、酸化マンガン、酸化亜鉛、酸化鉄粒子等の酸化物；窒化ケイ素、窒化ホウ素等の窒化物；炭化ケイ素、炭化ホウ素粒子等の炭化物；ダイヤモンド；等が挙げられる。
【0028】
表面改質した砥粒を使用してもよい。砥粒の表面改質は、具体的には、砥粒表面に砥粒表面とは異なる電位を有する物質を付着または結合させ、砥粒表面の電位を変えることにより行われる。砥粒表面の電位を変えるために使用される物質には制限はないが、例えば砥粒が酸化ケイ素であった場合には、界面活性剤や、無機酸、有機酸の他、酸化アルミニウムなどの金属酸化物を使用することができる。
【0029】
ここに開示される技術は、研磨後の面品質向上の観点から、研磨用組成物に含まれる砥粒の全重量のうちシリカ砥粒の割合が７０重量％よりも大きい態様で好ましく実施され得る。上記シリカ砥粒の割合は、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、特に好ましくは９９重量％以上である。なかでも、研磨用組成物に含まれる砥粒の１００重量％がシリカ砥粒である研磨用組成物が好ましい。
【0030】
研磨用組成物中に含まれる砥粒の平均二次粒子径は、５ｎｍ以上が適当であり、好ましくは１０ｎｍ以上、より好ましくは２０ｎｍ以上である。砥粒の平均二次粒子径が大きくなるにつれて、研磨用組成物による研磨対象物の研磨能率は向上する傾向にある。いくつかの態様において、砥粒の平均二次粒子径は、３５ｎｍ以上であってよく、５０ｎｍ以上でもよい。また、より高品位の表面を得るという観点から、砥粒の平均二次粒子径は、３００ｎｍ以下が適当であり、好ましくは２００ｎｍ以下、より好ましくは１５０ｎｍ以下であり、１００ｎｍ以下または８０ｎｍ以下でもよい。
【0031】
なお、ここに開示される技術において、砥粒の平均二次粒子径とは、動的光散乱法に基づく体積平均粒子径（体積平均径Ｄ５０）をいう。砥粒の平均二次粒子径は、市販の動的光散乱法式粒度分析計を用いて測定することができ、例えば、日機装社製の型式「ＵＰＡ－ＵＴ１５１」またはその相当品を用いて測定することができる。
【0032】
研磨用組成物中に含まれる砥粒は、一種類でもよく、材質、粒子形状または粒子サイズの異なる二種類以上であってもよい。砥粒の分散安定性や研磨用組成物の品質安定性の観点から、いくつかの態様に係る研磨用組成物は、該組成物に含まれる砥粒のうち９０重量％以上、より好ましくは９５重量％以上、さらに好ましくは９９重量％以上が一種類のシリカ砥粒であってよい。ここに開示される研磨用組成物は、例えば、砥粒として一種類のシリカ砥粒のみを含む態様で好ましく実施され得る。
【0033】
研磨用組成物における砥粒の濃度は、特に限定されない。上記砥粒の濃度は、例えば５重量％以上であってよく、１２重量％以上でもよく、１７重量％以上でもよく、２２重量％以上でもよい。砥粒濃度が高くなるにつれて、研磨用組成物による研磨対象物の研磨能率は向上する傾向にある。また、研磨レートと研磨後の面品質とを高いレベルで両立する等の観点から、砥粒の濃度は、通常、概ね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い。ここに開示される研磨用組成物は、砥粒濃度が３５重量％以下または３０重量％以下である態様でも好ましく実施され得る。
【0034】
（水）
ここに開示される研磨用組成物は、必須成分として水を含む。水としては、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。ここに開示される研磨用組成物は、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、研磨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。
ここに開示される研磨用組成物は、必須成分として水を含む。水としては、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。ここに開示される研磨用組成物は、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、研磨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。
【0035】
（化合物Ｃpho）
ここに開示される研磨用組成物は、リン酸基またはホスホン酸基を有する化合物Ｃphoを、必須成分として含有する。砥粒を含む研磨用組成物に化合物Ｃphoを含有させることにより、研磨による研磨対象物表面の荒れを抑制し、研磨後の面品質を改善することができる。これにより、表面粗さＲａが小さく、かつピットの発生が抑制された表面が効果的に実現され得る。化合物Ｃphoは、一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて用いることができる。
ここに開示される研磨用組成物は、リン酸基またはホスホン酸基を有する化合物Ｃphoを、必須成分として含有する。砥粒を含む研磨用組成物に化合物Ｃphoを含有させることにより、研磨による研磨対象物表面の荒れを抑制し、研磨後の面品質を改善することができる。これにより、表面粗さＲａが小さく、かつピットの発生が抑制された表面が効果的に実現され得る。化合物Ｃphoは、一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて用いることができる。
【0036】
化合物Ｃphoは、無機化合物であってもよく、有機化合物であってもよい。無機化合物である化合物Ｃphoの例には、リン酸（Ｈ２ＰＯ４）、亜リン酸（Ｈ３ＰＯ３）、およびそれらの無機塩が含まれる。上記無機塩は、例えば、ナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩等のアルカリ金属塩であり得る。リン酸の無機塩の具体例として、リン酸三カリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸二水素カリウム、リン酸三ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム等の、アルカリ金属リン酸塩およびアルカリ金属リン酸水素塩が挙げられる。なお、研磨用組成物に含まれる化合物Ｃphoは、その互変異性体を含み得る。例えば、化合物Ｃphoとして亜リン酸を含む研磨用組成物は、亜リン酸とともに、その互変異性体であるホスホン酸を含み得る。
【0037】
有機化合物である化合物Ｃphoの例として、リン酸エステル類および亜リン酸エステル類が挙げられる。上記リン酸エステル類としては、モノエステルおよびジエステルが好ましく用いられ、モノエステルとジエステルとの混合物であってもよい。上記混合物におけるモノエステルとジエステルとのモル比は、例えば２０：８０～８０：２０であってよく、４０：６０～６０：４０でもよい。また、上記亜リン酸エステル類としては、モノエステルを好ましく使用し得る。
リン酸または亜リン酸とエステル結合を形成する有機基としては、Ｃ１－２０程度の炭化水素基が好ましく、Ｃ１－１２の炭化水素基がより好ましく、Ｃ１－８の炭化水素基がさらに好ましく、Ｃ１－４の炭化水素基が特に好ましい。なお、この明細書において、ＣＸ－Ｙとは、「炭素原子数Ｘ以上Ｙ以下」を意味する。上記炭化水素基は、脂肪族性でもよく、芳香族性でもよい。脂肪族性炭化水素基は、飽和でも不飽和でもよく、鎖状でも環状でもよく、直鎖状でも分岐状でもよい。
ここに開示される研磨用組成物のいくつかの態様において、化合物Ｃphoとして、リン酸モノＣ１－４アルキルエステルおよびリン酸ジＣ１－４アルキルエステルからなる群から選択される少なくとも一種を好ましく使用し得る。例えば、化合物Ｃphoとして、リン酸モノエチルとリン酸ジエチルとの混合物を用いることができる。
リン酸または亜リン酸とエステル結合を形成する有機基としては、Ｃ１－２０程度の炭化水素基が好ましく、Ｃ１－１２の炭化水素基がより好ましく、Ｃ１－８の炭化水素基がさらに好ましく、Ｃ１－４の炭化水素基が特に好ましい。なお、この明細書において、ＣＸ－Ｙとは、「炭素原子数Ｘ以上Ｙ以下」を意味する。上記炭化水素基は、脂肪族性でもよく、芳香族性でもよい。脂肪族性炭化水素基は、飽和でも不飽和でもよく、鎖状でも環状でもよく、直鎖状でも分岐状でもよい。
ここに開示される研磨用組成物のいくつかの態様において、化合物Ｃphoとして、リン酸モノＣ１－４アルキルエステルおよびリン酸ジＣ１－４アルキルエステルからなる群から選択される少なくとも一種を好ましく使用し得る。例えば、化合物Ｃphoとして、リン酸モノエチルとリン酸ジエチルとの混合物を用いることができる。
【0038】
有機化合物である化合物Ｃphoは、ホスホン酸基を有するキレート化合物であってもよい。そのような化合物Ｃphoの例には、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－ジホスホン酸等の、一分子中に２つ以上のホスホン酸基を有するキレート化合物；２－アミノエチルホスホン酸、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等の、一分子中に１つのホスホン酸基を有するキレート化合物；等が含まれる。研磨能率の低下抑制と研磨後の面品質の向上とを好適に両立しやすくする観点から、化合物Ｃphoの有するホスホン酸基の数は、一分子あたり１以上４以下であることが有利であり、１以上３以下であることが好ましく、１または２であることが特に好ましい。同様の観点から、化合物Ｃphoの分子量は、８００以下であることが有利であり、好ましくは６００以下、より好ましくは４００以下であり、３００以下または２５０以下であることがさらに好ましい。
有機化合物である化合物Ｃphoの他の例としては、リン酸または亜リン酸と有機カチオンとの塩等が挙げられる。
有機化合物である化合物Ｃphoの他の例としては、リン酸または亜リン酸と有機カチオンとの塩等が挙げられる。
【0039】
ここに開示される研磨用組成物は、化合物Ｃphoとして、（Ａ）ホスホン酸基を有するキレート化合物、（Ｂ）リン酸モノＣ１－４アルキルエステル、リン酸ジＣ１－４アルキルエステルおよび亜リン酸モノＣ１－４アルキルエステルからなる群から選択される化合物、（Ｃ）リン酸および亜リン酸の少なくとも一方、（Ｄ）リン酸の無機塩および亜リン酸の無機塩からなる群から選択される化合物、の少なくともいずれかを用いる態様で好ましく実施することができる。化合物Ｃphoは、上記（Ａ）～（Ｄ）のいずれか１つから選択される二種以上の化合物を含んでいてもよく、上記（Ａ）～（Ｄ）のうち２つ以上から選択される二種以上の化合物を含んでいてもよい。あるいは、化合物Ｃphoは、上記（Ａ）～（Ｄ）のいずれか１つから選択される一種類の化合物のみを含んでいてもよい。
【0040】
研磨用組成物における化合物Ｃphoの濃度［重量％］は特に限定されない。この濃度は、通常、０．０５重量％以上とすることが適当であり、０．０８重量％以上とすることが好ましく、０．１５重量％以上とすることがより好ましく、０．２重量％以上でもよく、０．４重量％以上でもよい。化合物Ｃphoの濃度の上昇により、研磨後の面品質は、概して向上する傾向にある。いくつかの態様において、化合物Ｃphoの濃度は、０．５重量％以上でもよく、０．５重量％超でもよく、０．８重量％以上でもよく、２．５重量％以上でもよく、４．０重量％以上でもよい。また、面品質の向上と良好な研磨能率とを両立する観点から、化合物Ｃphoの濃度は、通常、２５重量％以下とすることが適当であり、２０重量％以下が好ましく、１５重量％以下でもよい。いくつかの態様において、化合物Ｃphoの濃度は、例えば１０重量％以下であってよく、６重量％以下でもよく、３重量％以下でもよく、１．５重量％以下でもよく、１．０重量％以下でもよい。
【0041】
上述した化合物Ｃphoの濃度は、研磨に用いるために研磨対象物に供給されるときの研磨用組成物における化合物Ｃphoの濃度、すなわち該組成物の使用時（Point-of-Use；POU）における化合物Ｃphoの濃度に適用され得る。以下、研磨対象物に供給されるときの研磨用組成物のことを「ワーキングスラリー」ともいう。また、ここに開示される研磨用組成物は、砥粒含有量（砥粒濃度）２５重量％における化合物Ｃphoの濃度が、上述した化合物Ｃphoの濃度を満たすことが好ましい。なお、砥粒濃度２５重量％における化合物Ｃp
hoの濃度とは、砥粒濃度が２５重量％となるように換算された化合物Ｃphoの濃度をいう。例えば、砥粒濃度がＸ重量％、化合物Ｃphoの濃度がＹ重量％である場合、次式：Ｙ×（２５／Ｘ）；により、砥粒濃度２５重量％における化合物Ｃphoの濃度を算出することができる。
【0042】
（酸化剤）
ここに開示される研磨用組成物は、本発明の効果を大きく損なわない限度で、必要に応じて酸化剤を含んでいてもよい。研磨用組成物が酸化剤を含む場合における該酸化剤の濃度は、例えば、０重量％を超えて５．０重量％以下とすることができる。
ここに開示される研磨用組成物のいくつかの態様において、該研磨用組成物は、酸化剤の濃度が所定以下であることが好ましく、酸化剤を含まなくてもよい。特に、研磨対象材料表面の仕上げ研磨工程に用いられる研磨用組成物では、酸化剤の濃度が所定以下であることが好ましい。
ここに開示される研磨用組成物は、本発明の効果を大きく損なわない限度で、必要に応じて酸化剤を含んでいてもよい。研磨用組成物が酸化剤を含む場合における該酸化剤の濃度は、例えば、０重量％を超えて５．０重量％以下とすることができる。
ここに開示される研磨用組成物のいくつかの態様において、該研磨用組成物は、酸化剤の濃度が所定以下であることが好ましく、酸化剤を含まなくてもよい。特に、研磨対象材料表面の仕上げ研磨工程に用いられる研磨用組成物では、酸化剤の濃度が所定以下であることが好ましい。
【0043】
砥粒を含む研磨用組成物を用いてガリウム化合物系半導体基板を研磨することに関する従来の技術では、研磨促進等の目的から、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）等の酸化剤を含有させることが一般的であった。ところが本発明者らは、シリカ砥粒および化合物Ｃphoを含む研磨用組成物では、酸化剤を含有させることによって、化合物Ｃphoによる面品質の向上効果が損なわれてしまうことを見出した。したがって、本明細書により開示される研磨用組成物のいくつかの態様において、該研磨用組成物は、酸化剤の濃度が所定以下であることが好ましい。研磨用組成物における酸化剤の濃度は、０．１重量％未満であることが好ましく、より好ましくは０．０５重量％未満、さらに好ましくは０．０２重量％未満、特に好ましくは０．０１重量％未満である。本明細書により開示される研磨用組成物の一態様において、該研磨用組成物は酸化剤を含有しないことが望ましい。ここに開示される研磨用組成物は、少なくとも、過酸化水素、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、ジクロロイソシアヌル酸ナトリウムを、いずれも含有しない態様で好ましく実施され得る。ここで、研磨用組成物が酸化剤を含有しないとは、少なくとも意図的には酸化剤を配合しないことをいい、原料や製法等に由来して微量の酸化剤が不可避的に含まれることは許容され得る。上記微量とは、研磨用組成物における酸化剤のモル濃度が０．０００５モル／Ｌ以下（好ましくは０．０００１モル／Ｌ以下、より好ましくは０．００００１モル／Ｌ以下、特に好ましくは０．０００００１モル／Ｌ以下）であることをいう。酸化剤の濃度がゼロまたは検出限界以下であることが好ましい。
【0044】
（ｐＨ）
ここに開示される研磨用組成物のｐＨは、５．０未満であることが好ましく、３．０未満であることが好ましい。より低いｐＨの研磨用組成物を使用することにより、研磨能率は向上する傾向にある。いくつかの態様において、研磨用組成物のｐＨは、例えば２．５以下であってよく、２．５未満でもよく、２．０未満でもよく、１．５未満でもよく、１．３未満でもよい。ここに開示される研磨用組成物によると、該組成物が化合物Ｃphoを含むことにより、低ｐＨにおいても研磨対象物表面の荒れを効果的に抑制することができる。このことによって、良好な研磨能率と高い面品質とを好適に両立することができる。研磨用組成物のｐＨの下限は特に制限されないが、設備の腐蝕抑制や環境衛生の観点から、通常は０．５以上であることが適当であり、０．７以上であってもよい。
なお、この明細書において、ｐＨは、ｐＨメーターを使用し、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、ガラス電極を測定対象の組成物に入れて、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把握することができる。ｐＨメーターとしては、例えば、堀場製作所製のガラス電極式水素イオン濃度指示計（型番Ｆ－２３）またはその相当品を使用する。
ここに開示される研磨用組成物のｐＨは、５．０未満であることが好ましく、３．０未満であることが好ましい。より低いｐＨの研磨用組成物を使用することにより、研磨能率は向上する傾向にある。いくつかの態様において、研磨用組成物のｐＨは、例えば２．５以下であってよく、２．５未満でもよく、２．０未満でもよく、１．５未満でもよく、１．３未満でもよい。ここに開示される研磨用組成物によると、該組成物が化合物Ｃphoを含むことにより、低ｐＨにおいても研磨対象物表面の荒れを効果的に抑制することができる。このことによって、良好な研磨能率と高い面品質とを好適に両立することができる。研磨用組成物のｐＨの下限は特に制限されないが、設備の腐蝕抑制や環境衛生の観点から、通常は０．５以上であることが適当であり、０．７以上であってもよい。
なお、この明細書において、ｐＨは、ｐＨメーターを使用し、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、ガラス電極を測定対象の組成物に入れて、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把握することができる。ｐＨメーターとしては、例えば、堀場製作所製のガラス電極式水素イオン濃度指示計（型番Ｆ－２３）またはその相当品を使用する。
【0045】
（酸）
ここに開示される研磨用組成物は、必須成分である砥粒、水および化合物Ｃphoの他に、必要に応じてｐＨ調整等の目的で用いられる任意成分として、一種または二種以上の酸を含んでいてもよい。化合物Ｃphoに該当する酸、すなわちリン酸、亜リン酸、ホスホン酸は、ここでいう酸の例には含まれない。酸の具体例としては、硫酸、硝酸、塩酸、ホスフィン酸、ホウ酸等の無機酸；酢酸、イタコン酸、コハク酸、酒石酸、クエン酸、マレイン酸、グリコール酸、マロン酸、メタンスルホン酸、ギ酸、リンゴ酸、グルコン酸、アラニン、グリシン、乳酸、トリフルオロ酢酸、トリフルオロメタンスルホン酸等の有機酸；等が挙げられる。酸は、該酸の塩の形態で用いられてもよい。上記酸の塩は、例えば、ナトリウム塩やカリウム塩等のアルカリ金属塩や、アンモニウム塩等であり得る。化合物Ｃphoと酸とを組み合わせて用いることにより、上記酸を用いない場合に比べて化合物Ｃphoの使用量を減らしても、良好な面品質を効率よく実現し得る。このことは経済性や環境負荷軽減の観点から有利となり得る。
ここに開示される研磨用組成物は、必須成分である砥粒、水および化合物Ｃphoの他に、必要に応じてｐＨ調整等の目的で用いられる任意成分として、一種または二種以上の酸を含んでいてもよい。化合物Ｃphoに該当する酸、すなわちリン酸、亜リン酸、ホスホン酸は、ここでいう酸の例には含まれない。酸の具体例としては、硫酸、硝酸、塩酸、ホスフィン酸、ホウ酸等の無機酸；酢酸、イタコン酸、コハク酸、酒石酸、クエン酸、マレイン酸、グリコール酸、マロン酸、メタンスルホン酸、ギ酸、リンゴ酸、グルコン酸、アラニン、グリシン、乳酸、トリフルオロ酢酸、トリフルオロメタンスルホン酸等の有機酸；等が挙げられる。酸は、該酸の塩の形態で用いられてもよい。上記酸の塩は、例えば、ナトリウム塩やカリウム塩等のアルカリ金属塩や、アンモニウム塩等であり得る。化合物Ｃphoと酸とを組み合わせて用いることにより、上記酸を用いない場合に比べて化合物Ｃphoの使用量を減らしても、良好な面品質を効率よく実現し得る。このことは経済性や環境負荷軽減の観点から有利となり得る。
【0046】
いくつかの態様に係る研磨用組成物は、該組成物が化合物Ｃphoと強酸とを組み合わせて含む。強酸によると、少量の使用によって研磨用組成物のｐＨを効果的に調節することができる。強酸としては、ｐＫａが１未満のものが好ましく、ｐＫａが０．５未満のものがより好ましく、ｐＫａが０未満のものがさらに好ましい。また、強酸としてはオキソ酸が好ましい。ここに開示される研磨用組成物に用いられ得る強酸の好適例として、塩酸、硫酸および硝酸が挙げられる。
【0047】
酸の濃度は特に限定されず、本発明の効果が大きく損なわれないように適宜設定することができる。酸の濃度は、例えば０．０５重量％以上であってよく、０．１重量％以上でもよく、０．３重量％以上でもよい。化合物Ｃphoを効果的に作用させる観点から、いくつかの態様において、酸の濃度は、例えば５重量％未満であってよく、３重量％未満でもよく、１．５重量％未満でもよく、１．１重量％未満でもよく、１．０重量％未満でもよい。上述した酸の濃度は、酸のなかでも強酸（特にオキソ酸）の濃度に好ましく適用され得る。また、ここに開示される研磨用組成物は、砥粒濃度２５重量％における酸の濃度が、上述した酸の濃度を満たすことが好ましい。砥粒濃度２５重量％における酸の濃度は、砥粒濃度２５重量％における化合物Ｃphoの濃度と同様にして算出することができる。
【0048】
いくつかの態様において、研磨用組成物における化合物Ｃphoの濃度ｗ１［重量％］と酸（好ましくは強酸）の濃度ｗ２［重量％］との合計、すなわちｗ１＋ｗ２は、例えば０．１重量％以上であってよく、研磨能率と研磨後の面品質とをより高レベルで両立する観点から、通常は０．３重量％以上が好ましく、０．５重量％以上でもよく、０．７重量％以上でもよい。また、上記ｗ１＋ｗ２は、例えば３０重量％以下であってよく、研磨能率と研磨後の面品質とをより高レベルで両立する観点から、通常は２５重量％以下が好ましく、２０重量％以下、１５重量％以下、または１０重量％以下でもよい。ここに開示される研磨用組成物は、上記ｗ１＋ｗ２が、例えば５重量％以下、３重量％以下、２重量％以下、１．５重量％以下または１．４重量％以下である態様でも好ましく実施され得る。
【0049】
ここに開示される研磨用組成物が化合物Ｃphoと酸（好ましくは強酸）とを組み合わせて含む場合、それらの含有量は、化合物Ｃphoの含有量ｍ１［モル／ｋｇ］と酸の含有量ｍ２［モル／ｋｇ］との関係が、以下の式：
ｍ１／（ｍ１＋ｍ２）≧０．１；
を満たすように設定することができる。すなわち、モル基準で、研磨用組成物１ｋｇ当たりに含まれる化合物Ｃphoと酸との合計量のうち１０％以上が化合物Ｃphoであることが好ましい。このように設定することにより、研磨能率と研磨後の良好な面品質とがバランスよく両立する傾向にある。ｍ１／（ｍ１＋ｍ２）が０．１５以上または０．２０以上である研磨用組成物によると、より好適な結果が実現され得る。ｍ１／（ｍ１＋ｍ２）は、典型的には１未満であり、０．９５未満または０．９０未満でもよい。
ｍ１／（ｍ１＋ｍ２）≧０．１；
を満たすように設定することができる。すなわち、モル基準で、研磨用組成物１ｋｇ当たりに含まれる化合物Ｃphoと酸との合計量のうち１０％以上が化合物Ｃphoであることが好ましい。このように設定することにより、研磨能率と研磨後の良好な面品質とがバランスよく両立する傾向にある。ｍ１／（ｍ１＋ｍ２）が０．１５以上または０．２０以上である研磨用組成物によると、より好適な結果が実現され得る。ｍ１／（ｍ１＋ｍ２）は、典型的には１未満であり、０．９５未満または０．９０未満でもよい。
【0050】
ここに開示される研磨用組成物が上記（Ｃ）に属する化合物Ｃphoと酸（好ましくは強酸）とを組み合わせて含む場合、上記（Ｃ）の化合物Ｃphoの含有量ｍ１Ｃ［モル／ｋｇ］は、ｍ１Ｃ／（ｍ１Ｃ＋ｍ２）が例えば０．３０以上となるように設定することができる。研磨後の面品質を高める観点から、ｍ１Ｃ／（ｍ１Ｃ＋ｍ２）は、０．４０以上が好ましく、０．５５以上がより好ましく、０．７０以上でもよい。ｍ１Ｃ／（ｍ１Ｃ＋ｍ２）は、典型的には１未満であり、研磨能率向上の観点から０．９５未満または０．９０未満としてもよい。
【0051】
ここに開示される研磨用組成物が上記（Ａ）に属する化合物Ｃphoと酸（好ましくは強酸）とを組み合わせて含む場合、上記（Ａ）の化合物Ｃphoの含有量ｍ１Ａ［モル／ｋｇ］は、ｍ１Ａ／（ｍ１Ａ＋ｍ２）が例えば０．１５以上となるように設定することができる。研磨後の面品質を高める観点から、ｍ１Ａ／（ｍ１Ａ＋ｍ２）を０．２０以上とすることが好ましい。ｍ１Ａ／（ｍ１Ａ＋ｍ２）は、典型的には１未満であり、研磨能率向上の観点から０．９０未満または０．８０未満でもよく、０．７０未満でもよく、０．６０未満でもよい。いくつかの態様において、ｍ１Ａ／（ｍ１Ａ＋ｍ２）は、０．５０未満でもよく、０．４０未満でもよく、０．３０未満でもよい。
このような上記（Ａ）の化合物Ｃphoの含有量ｍ１Ａと酸の含有量ｍ２との関係は、ここに開示される研磨用組成物が上記（Ｂ）に属する化合物Ｃphoと酸（好ましくは強酸）とを組み合わせて含む場合における上記（Ｂ）の化合物Ｃphoの含有量ｍ１Ｂと酸の含有量ｍ２との関係や、ここに開示される研磨用組成物が上記（Ｄ）に属する化合物Ｃphoと酸（好ましくは強酸）とを組み合わせて含む場合における上記（Ｄ）の化合物Ｃphoの含有量ｍ１Ｄと酸の含有量ｍ２との関係にも好ましく適用され得る。
このような上記（Ａ）の化合物Ｃphoの含有量ｍ１Ａと酸の含有量ｍ２との関係は、ここに開示される研磨用組成物が上記（Ｂ）に属する化合物Ｃphoと酸（好ましくは強酸）とを組み合わせて含む場合における上記（Ｂ）の化合物Ｃphoの含有量ｍ１Ｂと酸の含有量ｍ２との関係や、ここに開示される研磨用組成物が上記（Ｄ）に属する化合物Ｃphoと酸（好ましくは強酸）とを組み合わせて含む場合における上記（Ｄ）の化合物Ｃphoの含有量ｍ１Ｄと酸の含有量ｍ２との関係にも好ましく適用され得る。
【0052】
（その他の成分）
ここに開示される研磨用組成物は、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、表面保護剤、濡れ剤、有機または無機の塩基、界面活性剤、防錆剤、防腐剤、防カビ剤等の、研磨用組成物（典型的には高硬度材料研磨用組成物、例えば窒化ガリウム基板研磨用組成物）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。
ここに開示される研磨用組成物は、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、表面保護剤、濡れ剤、有機または無機の塩基、界面活性剤、防錆剤、防腐剤、防カビ剤等の、研磨用組成物（典型的には高硬度材料研磨用組成物、例えば窒化ガリウム基板研磨用組成物）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。
【0053】
＜研磨用組成物の製造＞
ここに開示される研磨用組成物の製造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、研磨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。
ここに開示される研磨用組成物の製造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、研磨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。
【0054】
ここに開示される研磨用組成物は、一剤型であってもよいし、二剤型を始めとする多剤型であってもよい。例えば、該研磨用組成物の構成成分（典型的には、溶媒以外の成分）のうち一部の成分を含むＡ液と、残りの成分を含むＢ液とが混合されて研磨対象物の研磨に用いられるように構成されていてもよい。
【0055】
ここに開示される研磨用組成物は、研磨対象物に供給される前には濃縮された形態（すなわち、研磨液の濃縮液の形態）であってもよい。このように濃縮された形態の研磨用組成物は、製造、流通、保存等の際における利便性やコスト低減等の観点から有利である。濃縮倍率は、例えば、体積換算で１．２倍～５倍程度とすることができる。
【0056】
このように濃縮液の形態にある研磨用組成物は、所望のタイミングで希釈して研磨液を調製し、その研磨液を研磨対象物に供給する態様で使用することができる。上記希釈は、典型的には、上記濃縮液に前述の溶媒を加えて混合することにより行うことができる。また、上記溶媒が混合溶媒である場合、該溶媒の構成成分のうち一部の成分のみを加えて希釈してもよく、それらの構成成分を上記溶媒とは異なる量比で含む混合溶媒を加えて希釈してもよい。多剤型の研磨用組成物においては、それらのうち一部の剤を希釈した後に他の剤と混合して研磨液を調製してもよく、複数の剤を混合した後にその混合物を希釈して研磨液を調製してもよい。
【0057】
＜研磨方法＞
ここに開示される研磨用組成物は、例えば以下の操作を含む態様で、研磨対象物の研磨に使用することができる。
すなわち、ここに開示されるいずれかの研磨用組成物を含む研磨液を用意する。上記研磨液を用意することには、研磨用組成物を希釈することが含まれ得る。あるいは、上記研磨用組成物をそのまま研磨液として使用してもよい。また、多剤型の研磨用組成物の場合、上記研磨液を用意することには、それらの剤を混合すること、該混合の前に１または複数の剤を希釈すること、該混合の後にその混合物を希釈すること、等が含まれ得る。
次いで、その研磨液を研磨対象物表面に供給し、常法により研磨する。例えば、一般的な研磨装置に研磨対象物をセットし、該研磨装置の研磨パッドを通じて該研磨対象物の表面（研磨対象面）に上記研磨液を供給する。典型的には、上記研磨液を連続的に供給しつつ、研磨対象物の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。かかるポリシング工程を経て研磨対象物の研磨が完了する。
ここに開示される研磨用組成物は、例えば以下の操作を含む態様で、研磨対象物の研磨に使用することができる。
すなわち、ここに開示されるいずれかの研磨用組成物を含む研磨液を用意する。上記研磨液を用意することには、研磨用組成物を希釈することが含まれ得る。あるいは、上記研磨用組成物をそのまま研磨液として使用してもよい。また、多剤型の研磨用組成物の場合、上記研磨液を用意することには、それらの剤を混合すること、該混合の前に１または複数の剤を希釈すること、該混合の後にその混合物を希釈すること、等が含まれ得る。
次いで、その研磨液を研磨対象物表面に供給し、常法により研磨する。例えば、一般的な研磨装置に研磨対象物をセットし、該研磨装置の研磨パッドを通じて該研磨対象物の表面（研磨対象面）に上記研磨液を供給する。典型的には、上記研磨液を連続的に供給しつつ、研磨対象物の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。かかるポリシング工程を経て研磨対象物の研磨が完了する。
【0058】
この明細書によると、研磨対象材料を研磨する研磨方法および該研磨方法を用いた研磨物の製造方法が提供される。上記研磨方法は、ここに開示される研磨用組成物を用いて研磨対象物を研磨する工程を含むことによって特徴づけられる。好ましい一態様に係る研磨方法は、予備ポリシングを行う工程（予備研磨工程）と、仕上げポリシングを行う工程（仕上げ研磨工程）と、を含んでいる。ここでいう予備研磨工程とは、研磨対象物に対して、予備研磨を行う工程である。典型的な一態様では、予備研磨工程は、仕上げ研磨工程の直前に配置される研磨工程である。また、ここでいう仕上げ研磨工程は、予備研磨が行われた研磨対象物に対して仕上げ研磨を行う工程であって、砥粒を含む研磨用組成物を用いて行われる研磨工程のうち最後に（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。このように予備研磨工程と仕上げ研磨工程とを含む研磨方法において、ここに開示される研磨用組成物は、予備研磨工程で用いられてもよく、仕上げ研磨工程で用いられてもよく、予備研磨工程および仕上げ研磨工程の両方で用いられてもよい。
【0059】
好ましい一態様において、上記研磨用組成物を用いる研磨工程は、仕上げ研磨工程である。ここに開示される研磨用組成物は、研磨後において表面粗さＲａが小さく、かつピットの発生が抑制された高品質な表面を実現し得ることから、研磨対象材料表面の仕上げ研磨工程に用いられる研磨用組成物（仕上げ研磨用組成物）として特に好ましく使用され得る。
【0060】
（予備研磨用組成物）
ここに開示される研磨用組成物を仕上げ研磨工程において使用する場合、該仕上げ研磨工程に先立って行われる予備研磨工程は、典型的には、砥粒および水を含む予備研磨工程用組成物を用いて行われる。以下、予備研磨工程用組成物に含まれる砥粒のことを、予備研磨用砥粒ということがある。
ここに開示される研磨用組成物を仕上げ研磨工程において使用する場合、該仕上げ研磨工程に先立って行われる予備研磨工程は、典型的には、砥粒および水を含む予備研磨工程用組成物を用いて行われる。以下、予備研磨工程用組成物に含まれる砥粒のことを、予備研磨用砥粒ということがある。
【0061】
予備研磨用砥粒の材質や性状は、特に制限されない。予備研磨用砥粒として使用し得る材料としては、例えば、シリカ粒子、アルミナ、酸化セリウム、酸化クロム、二酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、二酸化マンガン、酸化亜鉛、酸化鉄等の酸化物；窒化ケイ素、窒化ホウ素等の窒化物；炭化ケイ素、炭化ホウ素等の炭化物；ダイヤモンド；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。シリカ砥粒、アルミナ砥粒が特に好ましい。アルミナ砥粒としては、典型的にはα－アルミナが用いられる。
【0062】
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。
【0063】
予備研磨用砥粒の平均二次粒子径は、通常は２０ｎｍ以上が適当であり、研磨効率等の観点から、好ましくは３５ｎｍ以上であり、より好ましくは５０ｎｍ以上であり、６０ｎｍ以上でもよい。また、仕上げ研磨工程において面品質を高めやすくする観点から、予備研磨用砥粒の平均二次粒子径は、通常は２０００ｎｍ以下が適当であり、１０００ｎｍ以下、８００ｎｍ以下または６００ｎｍ以下でもよく、３００ｎｍ以下、２００ｎｍ以下、１５０ｎｍ以下、１００ｎｍ以下または８０ｎｍ以下でもよい。このような予備研磨用砥粒（例えばシリカ砥粒）を含む予備研磨用組成物によると、より短時間の仕上げ研磨工程によっても高品質の表面を実現し得る。
【0064】
予備研磨用組成物に含まれる予備研磨用砥粒は、一種類でもよく、材質、粒子形状または粒子サイズの異なる二種類以上であってもよい。予備研磨用の分散安定性や予備研磨用組成物の品質安定性の観点から、いくつかの態様において、予備研磨用砥粒のうち、例えば７０重量％以上、好ましくは８０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、特に好ましくは９９重量％以上を、一種類のシリカ砥粒またはアルミナ砥粒とすることができる。予備研磨用砥粒が一種類のシリカ砥粒または一種類のアルミナ砥粒からなる予備研磨用組成物を用いてもよい。予備研磨用砥粒が一種類のシリカ砥粒（例えばコロイダルシリカ）からなる予備研磨用組成物によると、予備研磨工程における表面の荒れを抑制し、仕上げ研磨工程において高品質の表面をより効率よく実現し得る。
【0065】
予備研磨用砥粒の濃度は、特に限定されず、例えば０．１重量％以上、０．５重量％または１重量％以上とすることができる。また、予備研磨用砥粒の濃度は、５０重量％以下、４０重量％以下、３５重量％以下または３０重量％以下とすることができる。いくつかの態様において、予備研磨用砥粒の濃度は、例えば５重量％以上であってよく、１２重量％以上でもよく、１７重量％以上でもよく、２２重量％以上でもよい。予備研磨用砥粒の濃度が高くなるにつれて、研磨能率は向上する傾向にある。上記濃度は、例えば、予備研磨用砥粒がシリカ砥粒からなるか、予備研磨用砥粒の７０重量％以上がシリカ砥粒からなる態様において好ましく適用され得る。
【0066】
予備研磨用組成物は、任意成分として、上述したいずれかの酸の一種または二種以上を含み得る。酸の使用により、予備研磨用組成物のｐＨを調節することができる。例えば、酸を用いて予備研磨用組成物のｐＨを２．０未満、１．５未満または１．０未満とすることにより、高い研磨効率が得られやすくなる。酸としては、強酸が好ましく、具体的にはｐＫａが１未満のものが好ましく、ｐＫａが０．５未満のものがより好ましく、ｐＫａが０未満のものがさらに好ましい。また、強酸としてはオキソ酸が好ましい。予備研磨用組成物に用いられ得る強酸の好適例として、塩酸、硫酸および硝酸が挙げられる。また、予備研磨用組成物における酸の濃度は、上述した酸の濃度から適宜選択することができる。
【0067】
予備研磨用組成物は、任意成分として、一種または二種以上の酸化剤を含み得る。酸化剤は、予備研磨工程における研磨効率向上や表面粗さ低減に役立ち得る。
予備研磨用組成物に使用する酸化剤の具体例としては、過酸化水素；硝酸化合物類、例えば硝酸鉄、硝酸銀、硝酸アルミニウム等の硝酸塩や、硝酸セリウムアンモニウム等の硝酸錯体；過硫酸化合物類、例えば過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム等の過硫酸金属塩や過硫酸アンモニウムのような過硫酸塩；塩素酸化合物類または過塩素酸化合物類、例えば過塩素酸カリウム等の過塩素酸塩や塩素酸塩；臭素酸化合物、例えば臭素酸カリウム等の臭素酸塩；ヨウ素酸化合物類、例えばヨウ素酸アンモニウム等のヨウ素酸塩；過ヨウ素酸化合物類、例えば過ヨウ素酸ナトリウム等の過ヨウ素酸塩；ジクロロイソシアヌル酸ナトリウム、ジクロロイソシアヌル酸カリウム等のジクロロイソシアヌル酸塩；鉄酸化合物類、例えば鉄酸カリウム等の鉄酸塩；過マンガン酸化合物類、例えば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塩；クロム酸化合物類、例えばクロム酸カリウム、二クロム酸カリウム等のクロム酸塩；バナジン酸化合物類、例えばメタバナジン酸アンモニウム、メタバナジン酸ナトリウム、メタバナジン酸カリウム等のメタバナジン酸塩；過ルテニウム酸塩等の過ルテニウム酸化合物類；モリブデン酸化合物類、例えば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塩；過レニウム酸塩等の過レニウム酸化合物類；タングステン酸化合物類、例えばタングステン酸二ナトリウム等のタングステン酸塩；が挙げられる。これらは１種を単独でまたは２種以上を適宜組み合わせて用いることができる。
予備研磨用組成物に使用する酸化剤の具体例としては、過酸化水素；硝酸化合物類、例えば硝酸鉄、硝酸銀、硝酸アルミニウム等の硝酸塩や、硝酸セリウムアンモニウム等の硝酸錯体；過硫酸化合物類、例えば過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム等の過硫酸金属塩や過硫酸アンモニウムのような過硫酸塩；塩素酸化合物類または過塩素酸化合物類、例えば過塩素酸カリウム等の過塩素酸塩や塩素酸塩；臭素酸化合物、例えば臭素酸カリウム等の臭素酸塩；ヨウ素酸化合物類、例えばヨウ素酸アンモニウム等のヨウ素酸塩；過ヨウ素酸化合物類、例えば過ヨウ素酸ナトリウム等の過ヨウ素酸塩；ジクロロイソシアヌル酸ナトリウム、ジクロロイソシアヌル酸カリウム等のジクロロイソシアヌル酸塩；鉄酸化合物類、例えば鉄酸カリウム等の鉄酸塩；過マンガン酸化合物類、例えば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塩；クロム酸化合物類、例えばクロム酸カリウム、二クロム酸カリウム等のクロム酸塩；バナジン酸化合物類、例えばメタバナジン酸アンモニウム、メタバナジン酸ナトリウム、メタバナジン酸カリウム等のメタバナジン酸塩；過ルテニウム酸塩等の過ルテニウム酸化合物類；モリブデン酸化合物類、例えば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塩；過レニウム酸塩等の過レニウム酸化合物類；タングステン酸化合物類、例えばタングステン酸二ナトリウム等のタングステン酸塩；が挙げられる。これらは１種を単独でまたは２種以上を適宜組み合わせて用いることができる。
【0068】
いくつかの態様において、予備研磨用組成物は、酸化剤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、鉄酸化合物類、過マンガン酸化合物類、クロム酸化合物類、バナジン酸化合物類、ルテニウム酸化合物類、モリブデン酸化合物類、レニウム酸化合物類、タングステン酸化合物類が挙げられる。過マンガン酸化合物類、バナジン酸化合物類、鉄酸化合物類、クロム酸化合物類がより好ましく、過マンガン酸化合物類、バナジン酸化合物類がさらに好ましい。
【0069】
予備研磨用組成物が酸化剤として上記複合金属酸化物を含む場合、該予備研磨用組成物は、複合金属酸化物以外の酸化剤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、予備研磨用組成物が酸化剤として上記複合金属酸化物以外の酸化剤（例えば、過酸化水素や過硫酸塩）を実質的に含まない態様で好ましく実施され得る。あるいは、予備研磨用組成物は、上記複合金属酸物に加えて、他の酸化剤、例えば過酸化水素や過硫酸塩を含んでいてもよい。
【0070】
予備研磨用組成物が酸化剤を含む態様において、該酸化剤の濃度は特に限定されない。酸化剤の濃度は、通常、０．０１重量％以上とすることが適当であり、０．０５重量％以上でもよく、０．１重量％以上、０．５重量％以上または１．０重量％以上でもよい。また、酸化剤の濃度は、通常、５．０重量％以下とすることが適当であり、３．０重量％以下でもよく、２．５重量％以下、１．５重量％以下、１．０重量％以下、０．５重量％以下または０．３重量％以下でもよい。
【0071】
予備研磨用組成物のｐＨは特に限定されず、例えば、０．５～１２程度の範囲から選択することができる。予備研磨用組成物のｐＨは、該予備研磨用組成物に含まれる他の成分の組成等を考慮して選択することができる。
【0072】
いくつかの態様において、予備研磨用組成物は、ｐＨ７．０未満の酸性であり得る。予備研磨用組成物のｐＨは、５．０未満であってよく、３．０未満でもよく、２．５未満でもよい。特に、予備研磨用組成物のｐＨが、２．０未満、１．５未満または１．２未満であることが好ましい。より低いｐＨの予備研磨用組成物を使用することにより、研磨能率は向上する傾向にある。このような強酸性の予備研磨用組成物による研磨の後に、ここに開示される研磨用組成物を用いて仕上げ研磨を行うことにより、高品位の表面を効率よく得ることができる。
予備研磨用組成物のｐＨが５．０未満である場合、該予備研磨用組成物は、酸化剤を含有してもよく、酸化剤を含有しなくてもよい。例えば、ｐＨが２．０未満であって、少なくとも過酸化水素を含有しない予備研磨用組成物を好ましく用いることができる。ｐＨ５．０未満の予備研磨用組成物に酸化剤を含有させる場合、該酸化剤としては、例えば過硫酸金属塩を用いることができる。予備研磨用組成物は、ｐＨ５．０未満またはｐＨ３．０未満であって、過硫酸金属塩を含有し、かつ過酸化水素を含有しない組成であり得る。
予備研磨用組成物のｐＨが５．０未満である場合、該予備研磨用組成物は、酸化剤を含有してもよく、酸化剤を含有しなくてもよい。例えば、ｐＨが２．０未満であって、少なくとも過酸化水素を含有しない予備研磨用組成物を好ましく用いることができる。ｐＨ５．０未満の予備研磨用組成物に酸化剤を含有させる場合、該酸化剤としては、例えば過硫酸金属塩を用いることができる。予備研磨用組成物は、ｐＨ５．０未満またはｐＨ３．０未満であって、過硫酸金属塩を含有し、かつ過酸化水素を含有しない組成であり得る。
【0073】
また、いくつかの態様において、予備研磨用組成物のｐＨは、例えば５．０以上であってよく、５．５以上でもよく、６．０以上でもよい。また、予備研磨用組成物のｐＨは、例えば１０以下であってよく、８．０以下でもよい。このように弱酸性から弱アルカリ性の液性を有する予備研磨用組成物には、取扱い性がよいという利点がある。上記液性を有する予備研磨用組成物には、酸化剤を含有させることが好ましい。弱酸性から弱アルカリ性であって酸化剤を含む組成の予備研磨用組成物による研磨の後に、ここに開示される研磨用組成物を用いて仕上げ研磨を行うことにより、高品位の表面を効率よく得ることができる。
予備研磨用組成物のｐＨが５．０以上である場合、該予備研磨用組成物は、酸を含有してもよく、含有しなくてもよい。例えば、ｐＨが５．５以上であって、少なくとも強酸を含有しない予備研磨用組成物を好ましく用いることができる。
予備研磨用組成物のｐＨが５．０以上である場合、該予備研磨用組成物は、酸を含有してもよく、含有しなくてもよい。例えば、ｐＨが５．５以上であって、少なくとも強酸を含有しない予備研磨用組成物を好ましく用いることができる。
【0074】
予備研磨用組成物には、任意成分として、上述した化合物Ｃphoを含有させることができる。予備研磨用組成物における化合物Ｃphoの濃度ｗｐ［重量％］と、仕上げ研磨用組成物における化合物Ｃphoの濃度ｗ１［重量％］との相対関係は特に限定されない。例えばｗｐ＜ｗ１でもよく、ｗｐ＞ｗ１でもよく、ｗｐとｗ１とが同程度でもよい。高品質の表面を効率よく得る観点から、予備研磨用組成物に化合物Ｃphoを含有させる場合は、その濃度をｗｐ＜ｗ１となるように設定することが好ましい。ｗｐは、例えばｗ１の３／４以下であってよく、２／３以下でもよく、１／２以下でもよく、１／５以下でもよく、１／１０以下でもよい。好ましい一態様に係る予備研磨用組成物は、化合物Ｃphoを含有しない。この場合、ｗｐはゼロである。
【0075】
予備研磨および仕上げ研磨は、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、研磨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、上方より研磨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。
【0076】
予備研磨工程および仕上げ研磨工程の各々に研磨使用される研磨パッドは、特に限定されない。例えば、硬度の高いもの、硬度の低いもの、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。少なくとも第二研磨工程では砥粒を含まない研磨パッドを用いることが好ましい。例えば、第一、第二研磨工程のいずれにおいても砥粒を含まない研磨パッドを使用することが好ましい。
ここで、硬度の高いものとはＡｓｋｅｒＣ硬度が８０より高い研磨パッドであり、硬度の低いものとはＡｓｋｅｒＣ硬度が８０以下の研磨パッドである。硬度の高い研磨パッドとは、例えば硬質発泡ポリウレタンタイプや不織布タイプの研磨パッドである。硬度の低い研磨パッドとは、好適には、少なくとも研磨対象物に押しつけられる側が軟質発泡ポリウレタン等の軟質発泡樹脂により構成されている研磨パッドであり、例えばスウェードタイプの研磨パッドである。スウェードタイプの研磨パッドは、典型的には、研磨対象物に押しつけられる側が軟質発泡ポリウレタンにより構成されている。ＡｓｋｅｒＣ硬度は、Ａｓｋｅｒ社製のアスカーゴム硬度計Ｃ型を用いて測定することができる。ここに開示される研磨用組成物による研磨は、例えば、スウェードタイプの研磨パッドを用いて好ましく実施され得る。特に、仕上げ研磨工程ではスウェードタイプの研磨パッドを用いることが好ましい。
ここで、硬度の高いものとはＡｓｋｅｒＣ硬度が８０より高い研磨パッドであり、硬度の低いものとはＡｓｋｅｒＣ硬度が８０以下の研磨パッドである。硬度の高い研磨パッドとは、例えば硬質発泡ポリウレタンタイプや不織布タイプの研磨パッドである。硬度の低い研磨パッドとは、好適には、少なくとも研磨対象物に押しつけられる側が軟質発泡ポリウレタン等の軟質発泡樹脂により構成されている研磨パッドであり、例えばスウェードタイプの研磨パッドである。スウェードタイプの研磨パッドは、典型的には、研磨対象物に押しつけられる側が軟質発泡ポリウレタンにより構成されている。ＡｓｋｅｒＣ硬度は、Ａｓｋｅｒ社製のアスカーゴム硬度計Ｃ型を用いて測定することができる。ここに開示される研磨用組成物による研磨は、例えば、スウェードタイプの研磨パッドを用いて好ましく実施され得る。特に、仕上げ研磨工程ではスウェードタイプの研磨パッドを用いることが好ましい。
【0077】
ここに開示される方法により研磨された研磨物は、典型的には研磨後に洗浄される。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。
【0078】
なお、ここに開示される研磨方法は、上記予備研磨工程および仕上げ研磨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、予備研磨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、予備研磨工程の前や、予備研磨工程と仕上げ研磨工程との間に追加の工程（洗浄工程や研磨工程）を含んでもよい。
【0079】
＜研磨物の製造方法＞
ここに開示される技術には、上記研磨用組成物を用いた研磨工程を含む研磨物の製造方法（例えば、窒化ガリウム基板または酸化ガリウム素基板の製造方法）および該方法により製造された研磨物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、研磨対象材料から構成された研磨対象物に、ここに開示されるいずれかの研磨用組成物を供給して該研磨対象物を研磨することを含む、研磨物の製造方法および該方法により製造された研磨物が提供される。上記製造方法は、ここに開示されるいずれかの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、高品質な表面を有する研磨物（例えば、窒化ガリウム基板、酸化ガリウム素基板等）が効率的に提供され得る。
ここに開示される技術には、上記研磨用組成物を用いた研磨工程を含む研磨物の製造方法（例えば、窒化ガリウム基板または酸化ガリウム素基板の製造方法）および該方法により製造された研磨物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、研磨対象材料から構成された研磨対象物に、ここに開示されるいずれかの研磨用組成物を供給して該研磨対象物を研磨することを含む、研磨物の製造方法および該方法により製造された研磨物が提供される。上記製造方法は、ここに開示されるいずれかの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、高品質な表面を有する研磨物（例えば、窒化ガリウム基板、酸化ガリウム素基板等）が効率的に提供され得る。
【0080】
＜研磨方法＞
ここに開示される研磨方法は、典型的には、ガリウム化合物系半導体基板（以下、単に「基板」ともいう。）のポリシング工程に適用される。上記基板には、上記第一研磨工程の前に、研削（グラインディング）やラッピング等の、ポリシング工程より上流の工程においてガリウム化合物系半導体基板に適用され得る一般的な処理が施されていてもよい。
ここに開示される研磨方法は、典型的には、ガリウム化合物系半導体基板（以下、単に「基板」ともいう。）のポリシング工程に適用される。上記基板には、上記第一研磨工程の前に、研削（グラインディング）やラッピング等の、ポリシング工程より上流の工程においてガリウム化合物系半導体基板に適用され得る一般的な処理が施されていてもよい。
【0081】
以下、ここに開示される研磨方法に用いられるスラリーについて、第二研磨工程に用いられるスラリーＳ２、第一研磨工程に用いられるスラリーＳ１の順に説明する。
【0082】
＜スラリーＳ２＞
ここに開示される技術におけるスラリーＳ２は、砥粒Ａ２と、水と、化合物Ｃphoとを含む。スラリーＳ２としては、上述した研磨用組成物と同様のものを好ましく使用し得る。
ここに開示される技術におけるスラリーＳ２は、砥粒Ａ２と、水と、化合物Ｃphoとを含む。スラリーＳ２としては、上述した研磨用組成物と同様のものを好ましく使用し得る。
【0083】
（砥粒Ａ２）
ここに開示される技術におけるスラリーＳ２は、砥粒Ａ２を含む。砥粒Ａ２としては、上述した研磨用組成物に含まれる砥粒と同様のものを好ましく使用し得る。スラリーＳ２における砥粒Ａ２の濃度は、特に限定されないが、上述した研磨用組成物における砥粒の濃度と同様の濃度とすることができる。
ここに開示される技術におけるスラリーＳ２は、砥粒Ａ２を含む。砥粒Ａ２としては、上述した研磨用組成物に含まれる砥粒と同様のものを好ましく使用し得る。スラリーＳ２における砥粒Ａ２の濃度は、特に限定されないが、上述した研磨用組成物における砥粒の濃度と同様の濃度とすることができる。
【0084】
（水）
スラリーＳ２は、必須成分として水を含む。スラリーＳ２に含まれる水としては、上述した研磨用組成物に含まれる水と同様のものを好ましく使用し得る。
スラリーＳ２は、必須成分として水を含む。スラリーＳ２に含まれる水としては、上述した研磨用組成物に含まれる水と同様のものを好ましく使用し得る。
【0085】
（化合物Ｃpho）
ここに開示される技術におけるスラリーＳ２は、リン酸基またはホスホン酸基を有する化合物Ｃphoを、必須成分として含有する。砥粒Ａ２を含むスラリーＳ２に化合物Ｃphoを含有させることにより、該スラリーＳ２を用いる研磨において、研磨対象物表面の荒れを抑制し、研磨後の面品質を改善することができる。これにより、表面粗さＲａの小さい表面が効果的に実現され得る。また、化合物Ｃphoは、研磨対象物表面におけるピットの発生抑制にも役立ち得る。化合物Ｃphoは、一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて用いることができる。スラリーＳ２に含まれる化合物Ｃphoとしては、上述した研磨用組成物に含まれる化合物Ｃphoと同様のものを好ましく使用し得る。スラリーＳ２における化合物Ｃphoの濃度［重量％］は特に限定されないが、上述した研磨用組成物における化合物Ｃphoの濃度と同様の濃度とすることができる。
ここに開示される技術におけるスラリーＳ２は、リン酸基またはホスホン酸基を有する化合物Ｃphoを、必須成分として含有する。砥粒Ａ２を含むスラリーＳ２に化合物Ｃphoを含有させることにより、該スラリーＳ２を用いる研磨において、研磨対象物表面の荒れを抑制し、研磨後の面品質を改善することができる。これにより、表面粗さＲａの小さい表面が効果的に実現され得る。また、化合物Ｃphoは、研磨対象物表面におけるピットの発生抑制にも役立ち得る。化合物Ｃphoは、一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて用いることができる。スラリーＳ２に含まれる化合物Ｃphoとしては、上述した研磨用組成物に含まれる化合物Ｃphoと同様のものを好ましく使用し得る。スラリーＳ２における化合物Ｃphoの濃度［重量％］は特に限定されないが、上述した研磨用組成物における化合物Ｃphoの濃度と同様の濃度とすることができる。
【0086】
（酸化剤）
ここに開示される技術におけるスラリーＳ２は、化合物Ｃphoによる面品質の向上効果をよりよく発揮させる観点から、酸化剤を含有しないか、または酸化剤の濃度が所定以下であることが好ましい。スラリーＳ２における酸化剤の濃度は、０．１重量％未満であることが好ましく、より好ましくは０．０５重量％未満、さらに好ましくは０．０２重量％未満、特に好ましくは０．０１重量％未満である。スラリーＳ２が酸化剤を含有する場合、該酸化剤は、後述するスラリーＳ１に用いられ得る酸化剤と同様のものから選択することができる。スラリーＳ１，Ｓ２がいずれも酸化剤を含有する態様において、スラリーＳ１に含まれる酸化剤と、スラリーＳ２に含まれる酸化剤とは、同一であってもよく、異なっていてもよい。
ここに開示される技術におけるスラリーＳ２は、化合物Ｃphoによる面品質の向上効果をよりよく発揮させる観点から、酸化剤を含有しないか、または酸化剤の濃度が所定以下であることが好ましい。スラリーＳ２における酸化剤の濃度は、０．１重量％未満であることが好ましく、より好ましくは０．０５重量％未満、さらに好ましくは０．０２重量％未満、特に好ましくは０．０１重量％未満である。スラリーＳ２が酸化剤を含有する場合、該酸化剤は、後述するスラリーＳ１に用いられ得る酸化剤と同様のものから選択することができる。スラリーＳ１，Ｓ２がいずれも酸化剤を含有する態様において、スラリーＳ１に含まれる酸化剤と、スラリーＳ２に含まれる酸化剤とは、同一であってもよく、異なっていてもよい。
【0087】
ここに開示される技術は、酸化剤を含有しないスラリーＳ２を用いて好ましく実施することができる。かかる組成のスラリーＳ２によると、化合物Ｃphoによる面品質の向上効果が特によく発揮される傾向にある。したがって、表面粗さＲａが低く、かつピットの発生が抑制された表面が効果的に実現され得る。酸化剤のなかでも、特に、過酸化水素、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、ジクロロイソシアヌル酸ナトリウムを、いずれも含有しないスラリーＳ２を用いることが好ましい。ここで、本明細書において、研磨用組成物（スラリー）が酸化剤を含有しないとは、少なくとも意図的には酸化剤を配合しないことをいい、原料や製法等に由来して微量の酸化剤が不可避的に含まれることは許容され得る。上記微量とは、研磨用組成物における酸化剤のモル濃度が０．０００５モル／Ｌ以下（好ましくは０．０００１モル／Ｌ以下、より好ましくは０．００００１モル／Ｌ以下、特に好ましくは０．０００００１モル／Ｌ以下）であることをいう。酸化剤の含有量がゼロまたは検出限界以下であることが好ましい。
【0088】
（ｐＨ）
スラリーＳ２のｐＨは、上述した研磨用組成物のｐＨと同程度の範囲とすることができる。
スラリーＳ２のｐＨは、上述した研磨用組成物のｐＨと同程度の範囲とすることができる。
【0089】
（酸）
スラリーＳ２は、必須成分である砥粒、水および化合物Ｃphoの他に、必要に応じてｐＨ調整等の目的で用いられる任意成分として、一種または二種以上の酸を含んでいてもよい。化合物Ｃphoに該当する酸、すなわちリン酸、亜リン酸、ホスホン酸は、ここでいう酸の例には含まれない。スラリーＳ２に含まれ得る酸としては、上述した研磨用組成物に含まれ得る酸と同様のものを好ましく使用し得る。酸の濃度は特に限定されないが、上述した研磨用組成物に含まれ得る酸と同様の濃度とすることができる。
スラリーＳ２は、必須成分である砥粒、水および化合物Ｃphoの他に、必要に応じてｐＨ調整等の目的で用いられる任意成分として、一種または二種以上の酸を含んでいてもよい。化合物Ｃphoに該当する酸、すなわちリン酸、亜リン酸、ホスホン酸は、ここでいう酸の例には含まれない。スラリーＳ２に含まれ得る酸としては、上述した研磨用組成物に含まれ得る酸と同様のものを好ましく使用し得る。酸の濃度は特に限定されないが、上述した研磨用組成物に含まれ得る酸と同様の濃度とすることができる。
【0090】
いくつかの態様において、スラリーＳ２における化合物Ｃphoの濃度ｗ１［重量％］と酸（好ましくは強酸）の濃度ｗ２［重量％］との合計は、上述した研磨用組成物における化合物Ｃphoの濃度ｗ１［重量％］と酸（好ましくは強酸）の濃度ｗ２［重量％］との合計と同様の範囲とすることができる。
【0091】
スラリーＳ２が化合物Ｃphoと酸（好ましくは強酸）とを組み合わせて含む場合、化合物Ｃphoの含有量ｍ１［モル／ｋｇ］と酸の含有量ｍ２［モル／ｋｇ］との関係は、上述した研磨用組成物における化合物Ｃphoと酸（好ましくは強酸）の含有量と同様に設定することができる。スラリーＳ２が上記（Ｃ）に属する化合物Ｃphoと酸（好ましくは強酸）とを組み合わせて含む場合、上記（Ｃ）の化合物Ｃphoの含有量ｍ１Ｃ［モル／ｋｇ］は、上述した研磨用組成物における上記（Ｃ）の化合物Ｃphoの含有量ｍ１Ｃと同様とすることができる。
【0092】
スラリーＳ２が上記（Ａ）に属する化合物Ｃphoと酸（好ましくは強酸）とを組み合わせて含む場合、上記（Ａ）の化合物Ｃphoの含有量ｍ１Ａ［モル／ｋｇ］は、上述した研磨用組成物における上記（Ａ）の化合物Ｃphoの含有量ｍ１Ａと同様とすることができる。このような上記（Ａ）の化合物Ｃphoの含有量ｍ１Ａと酸の含有量ｍ２との関係は、スラリーＳ２が上記（Ｂ）に属する化合物Ｃphoと酸（好ましくは強酸）とを組み合わせて含む場合における上記（Ｂ）の化合物Ｃphoの含有量ｍ１Ｂと酸の含有量ｍ２との関係や、スラリーＳ２が上記（Ｄ）に属する化合物Ｃphoと酸（好ましくは強酸）とを組み合わせて含む場合における上記（Ｄ）の化合物Ｃphoの含有量ｍ１Ｄと酸の含有量ｍ２との関係にも好ましく適用され得る。
【0093】
（その他の成分）
スラリーＳ２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、表面保護剤、濡れ剤、有機または無機の塩基、界面活性剤、防錆剤、防腐剤、防カビ剤等の、研磨用組成物（典型的には高硬度材料研磨用組成物、例えば窒化ガリウム基板研磨用組成物）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。
スラリーＳ２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、表面保護剤、濡れ剤、有機または無機の塩基、界面活性剤、防錆剤、防腐剤、防カビ剤等の、研磨用組成物（典型的には高硬度材料研磨用組成物、例えば窒化ガリウム基板研磨用組成物）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。
【0094】
（スラリーＳ２の製造方法）
スラリーＳ２の製造方法は、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、スラリーＳ２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。スラリーＳ１についても同様である。
スラリーＳ２の製造方法は、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、スラリーＳ２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。スラリーＳ１についても同様である。
【0095】
スラリーＳ２は、研磨対象物に供給される前には濃縮された形態（すなわち、研磨液の濃縮液の形態）であってもよい。このように濃縮された形態の研磨用組成物は、該研磨用組成物の製造、流通、保存等の際における利便性やコスト低減等の観点から有利である。濃縮倍率は、例えば、体積換算で１．２倍～５倍程度とすることができる。濃縮液の形態にある研磨用組成物は、所望のタイミングで希釈して研磨液を調製し、その研磨液を研磨対象物に供給する態様で使用することができる。上記希釈は、典型的には、上記濃縮液に前述の溶媒を加えて混合することにより行うことができる。また、上記溶媒が混合溶媒である場合、該溶媒の構成成分のうち一部の成分のみを加えて希釈してもよく、それらの構成成分を上記溶媒とは異なる量比で含む混合溶媒を加えて希釈してもよい。多剤型の研磨用組成物では、それらのうち一部の剤を希釈した後に他の剤と混合して研磨液を調製してもよく、複数の剤を混合した後にその混合物を希釈して研磨液を調製してもよい。スラリーＳ１についても同様である。
【0096】
＜スラリーＳ１＞
第一研磨工程に用いられるスラリーＳ１は、砥粒Ａ１と水とを含む。スラリーＳ１としては、上述した予備研磨用組成物と同様のものを好ましく使用し得る。水としては、スラリーＳ２と同様のものを好ましく使用し得る。
第一研磨工程に用いられるスラリーＳ１は、砥粒Ａ１と水とを含む。スラリーＳ１としては、上述した予備研磨用組成物と同様のものを好ましく使用し得る。水としては、スラリーＳ２と同様のものを好ましく使用し得る。
【0097】
（砥粒Ａ１）
砥粒Ａ１の材質や性状は、特に制限されない。砥粒Ａ１として使用し得る材料としては、例えば、シリカ粒子、アルミナ、酸化セリウム、酸化クロム、二酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、二酸化マンガン、酸化亜鉛、酸化鉄等の酸化物；窒化ケイ素、窒化ホウ素等の窒化物；炭化ケイ素、炭化ホウ素等の炭化物；ダイヤモンド；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。なかでも、シリカ、アルミナ、酸化セリウム、酸化クロム、酸化ジルコニウム、二酸化マンガン、酸化鉄等の酸化物から実質的に構成される砥粒は、良好な表面を形成し得るので好ましい。高い研磨能率と第二研磨工程後における高い面品質とを両立しやすくする観点から、シリカ砥粒、アルミナ砥粒、酸化ジルコニウム砥粒がより好ましく、シリカ砥粒、アルミナ砥粒が特に好ましい。
砥粒Ａ１の材質や性状は、特に制限されない。砥粒Ａ１として使用し得る材料としては、例えば、シリカ粒子、アルミナ、酸化セリウム、酸化クロム、二酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、二酸化マンガン、酸化亜鉛、酸化鉄等の酸化物；窒化ケイ素、窒化ホウ素等の窒化物；炭化ケイ素、炭化ホウ素等の炭化物；ダイヤモンド；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。なかでも、シリカ、アルミナ、酸化セリウム、酸化クロム、酸化ジルコニウム、二酸化マンガン、酸化鉄等の酸化物から実質的に構成される砥粒は、良好な表面を形成し得るので好ましい。高い研磨能率と第二研磨工程後における高い面品質とを両立しやすくする観点から、シリカ砥粒、アルミナ砥粒、酸化ジルコニウム砥粒がより好ましく、シリカ砥粒、アルミナ砥粒が特に好ましい。
【0098】
砥粒Ａ１に用いるシリカ砥粒は、スラリーＳ２に使用し得るシリカ砥粒として上記で例示した材料から適宜選択することができる。砥粒Ａ１として用いられるシリカ砥粒と、砥粒Ａ２として用いられるシリカ砥粒とは、粒径や形状が同一であってもよく、粒径および形状の一方または両方が互いに異なっていてもよい。
【0099】
砥粒Ａ１に用いるアルミナ砥粒は、公知の各種アルミナ粒子のなかから適宜選択して使用することができる。そのような公知のアルミナ粒子の例には、α－アルミナおよび中間アルミナが含まれる。ここで中間アルミナとは、α－アルミナ以外のアルミナ粒子の総称であり、具体的には、γ－アルミナ、δ－アルミナ、θ－アルミナ、η－アルミナ、κ－アルミナ、χ－アルミナ等が例示される。また、製法による分類に基づきヒュームドアルミナと称されるアルミナ（典型的にはアルミナ塩を高温焼成する際に生産されるアルミナ微粒子）を使用してもよい。さらに、コロイダルアルミナまたはアルミナゾルと称されるアルミナ（例えばベーマイト等のアルミナ水和物）も、上記公知のアルミナ粒子の例に含まれる。研磨能率の観点から、α－アルミナが特に好ましい。
【0100】
スラリーＳ１に含まれる砥粒Ａ１の平均二次粒子径は、通常は２０ｎｍ以上であり、研磨効率等の観点から、好ましくは３５ｎｍ以上であり、より好ましくは５０ｎｍ以上であり、６０ｎｍ以上でもよい。また、第二研磨工程において面品質を高めやすくする観点から、砥粒Ａ１の平均二次粒子径は、通常は２０００ｎｍ以下が適当であり、１０００ｎｍ以下が好ましく、８００ｎｍ以下でもよく、６００ｎｍ以下でもよい。
いくつかの態様において、砥粒Ａ１の平均二次粒子径は、好ましくは１００ｎｍ以上であり、より好ましくは２００ｎｍ以上であり、３００ｎｍ以上または４００ｎｍ以上であってもよい。このような平均二次粒子径を有する砥粒Ａ１（例えばアルミナ砥粒）によると、第一研磨工程において高い研磨能率が得られやすい。
また、いくつかの態様において、砥粒Ａ１の平均二次粒子径は、好ましくは３００ｎｍ以下であり、より好ましくは２００ｎｍ以下であり、１５０ｎｍ以下、１００ｎｍ以下または８０ｎｍ以下でもよい。このような平均二次粒子径を有する砥粒Ａ１（例えばシリカ砥粒）によると、より短時間の第二研磨工程によっても高品質の表面を実現し得る。
いくつかの態様において、砥粒Ａ１の平均二次粒子径は、好ましくは１００ｎｍ以上であり、より好ましくは２００ｎｍ以上であり、３００ｎｍ以上または４００ｎｍ以上であってもよい。このような平均二次粒子径を有する砥粒Ａ１（例えばアルミナ砥粒）によると、第一研磨工程において高い研磨能率が得られやすい。
また、いくつかの態様において、砥粒Ａ１の平均二次粒子径は、好ましくは３００ｎｍ以下であり、より好ましくは２００ｎｍ以下であり、１５０ｎｍ以下、１００ｎｍ以下または８０ｎｍ以下でもよい。このような平均二次粒子径を有する砥粒Ａ１（例えばシリカ砥粒）によると、より短時間の第二研磨工程によっても高品質の表面を実現し得る。
【0101】
スラリーＳ１に含まれる砥粒Ａ１としては、上述した予備研磨用組成物に含まれる砥粒と同様のものを好ましく用いることができる。スラリーＳ１における砥粒Ａ１の濃度は、特に限定されないが、上述した予備研磨用組成物における砥粒の濃度と同様とすることができる。
【0102】
他のいくつかの態様において、経済性等の観点から、スラリーＳ１における砥粒Ａ１の濃度は、例えば２０重量％以下であってよく、１５重量％以下でもよく、１０重量％以下でもよく、５重量％以下でもよい。上記濃度は、例えば、砥粒Ａ１がシリカ砥粒よりも高硬度の砥粒からなる態様や、砥粒Ａ１の７０重量％以上が上記高硬度の砥粒からなる態様において好ましく適用され得る。上記高硬度の砥粒の例としては、アルミナ砥粒、酸化ジルコニウム砥粒等が挙げられる。
【0103】
（酸）
スラリーＳ１は、任意成分として、一種または二種以上の酸を含み得る。酸の使用により、スラリーＳ１のｐＨを調節することができる。例えば、酸を用いてスラリーＳ１のｐＨを２．０未満、１．５未満または１．０未満とすることにより、高い研磨効率が得られやすくなる。
スラリーＳ１に使用する酸は、上述した研磨用組成物（またはスラリーＳ２）に使用し得る酸として上記で例示した材料から適宜選択することができる。酸の濃度は、上述した研磨用組成物（またはスラリーＳ２）における酸の濃度と同程度の範囲から適宜選択することができる。
スラリーＳ１は、任意成分として、一種または二種以上の酸を含み得る。酸の使用により、スラリーＳ１のｐＨを調節することができる。例えば、酸を用いてスラリーＳ１のｐＨを２．０未満、１．５未満または１．０未満とすることにより、高い研磨効率が得られやすくなる。
スラリーＳ１に使用する酸は、上述した研磨用組成物（またはスラリーＳ２）に使用し得る酸として上記で例示した材料から適宜選択することができる。酸の濃度は、上述した研磨用組成物（またはスラリーＳ２）における酸の濃度と同程度の範囲から適宜選択することができる。
【0104】
（酸化剤）
スラリーＳ１は、任意成分として、一種または二種以上の酸化剤を含み得る。スラリーＳ１に酸化剤を含有させることにより、該スラリーＳ１を研磨対象物の表面に効果的に作用させることができる。したがって、スラリーＳ１に酸化剤を含有させることは、研磨効率向上や表面粗さ低減に役立ち得る。
スラリーＳ１に使用する酸化剤の具体例としては、過酸化水素；硝酸化合物類、例えば硝酸鉄、硝酸銀、硝酸アルミニウム等の硝酸塩や、硝酸セリウムアンモニウム等の硝酸錯体；過硫酸化合物類、例えば過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム等の過硫酸金属塩や過硫酸アンモニウムのような過硫酸塩；塩素酸化合物類または過塩素酸化合物類、例えば過塩素酸カリウム等の過塩素酸塩や塩素酸塩；臭素酸化合物、例えば臭素酸カリウム等の臭素酸塩；ヨウ素酸化合物類、例えばヨウ素酸アンモニウム等のヨウ素酸塩；過ヨウ素酸化合物類、例えば過ヨウ素酸ナトリウム等の過ヨウ素酸塩；ジクロロイソシアヌル酸ナトリウム、ジクロロイソシアヌル酸カリウム等のジクロロイソシアヌル酸塩；鉄酸化合物類、例えば鉄酸カリウム等の鉄酸塩；過マンガン酸化合物類、例えば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塩；クロム酸化合物類、例えばクロム酸カリウム、二クロム酸カリウム等のクロム酸塩；バナジン酸化合物類、例えばメタバナジン酸アンモニウム、メタバナジン酸ナトリウム、メタバナジン酸カリウム等のメタバナジン酸塩；過ルテニウム酸塩等の過ルテニウム酸化合物類；モリブデン酸化合物類、例えば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塩；過レニウム酸塩等の過レニウム酸化合物類；タングステン酸化合物類、例えばタングステン酸二ナトリウム等のタングステン酸塩；が挙げられる。これらは１種を単独でまたは２種以上を適宜組み合わせて用いることができる。
スラリーＳ１は、任意成分として、一種または二種以上の酸化剤を含み得る。スラリーＳ１に酸化剤を含有させることにより、該スラリーＳ１を研磨対象物の表面に効果的に作用させることができる。したがって、スラリーＳ１に酸化剤を含有させることは、研磨効率向上や表面粗さ低減に役立ち得る。
スラリーＳ１に使用する酸化剤の具体例としては、過酸化水素；硝酸化合物類、例えば硝酸鉄、硝酸銀、硝酸アルミニウム等の硝酸塩や、硝酸セリウムアンモニウム等の硝酸錯体；過硫酸化合物類、例えば過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム等の過硫酸金属塩や過硫酸アンモニウムのような過硫酸塩；塩素酸化合物類または過塩素酸化合物類、例えば過塩素酸カリウム等の過塩素酸塩や塩素酸塩；臭素酸化合物、例えば臭素酸カリウム等の臭素酸塩；ヨウ素酸化合物類、例えばヨウ素酸アンモニウム等のヨウ素酸塩；過ヨウ素酸化合物類、例えば過ヨウ素酸ナトリウム等の過ヨウ素酸塩；ジクロロイソシアヌル酸ナトリウム、ジクロロイソシアヌル酸カリウム等のジクロロイソシアヌル酸塩；鉄酸化合物類、例えば鉄酸カリウム等の鉄酸塩；過マンガン酸化合物類、例えば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塩；クロム酸化合物類、例えばクロム酸カリウム、二クロム酸カリウム等のクロム酸塩；バナジン酸化合物類、例えばメタバナジン酸アンモニウム、メタバナジン酸ナトリウム、メタバナジン酸カリウム等のメタバナジン酸塩；過ルテニウム酸塩等の過ルテニウム酸化合物類；モリブデン酸化合物類、例えば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塩；過レニウム酸塩等の過レニウム酸化合物類；タングステン酸化合物類、例えばタングステン酸二ナトリウム等のタングステン酸塩；が挙げられる。これらは１種を単独でまたは２種以上を適宜組み合わせて用いることができる。
【0105】
ここに開示される技術のいくつかの態様において、スラリーＳ１は、酸化剤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、鉄酸化合物類、過マンガン酸化合物類、クロム酸化合物類、バナジン酸化合物類、ルテニウム酸化合物類、モリブデン酸化合物類、レニウム酸化合物類、タングステン酸化合物類が挙げられる。過マンガン酸化合物類、バナジン酸化合物類、鉄酸化合物類、クロム酸化合物類がより好ましく、過マンガン酸化合物類、バナジン酸化合物類がさらに好ましい。
【0106】
いくつかの好ましい態様では、スラリーＳ１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。）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が用いられる。上記１価または２価の金属元素の好適例としては、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、Ｍｎ、Ｖ、Ｆｅ、Ｃｒがより好ましく、Ｍｎ、Ｖがさらに好ましい。
【0107】
スラリーＳ１が酸化剤として上記複合金属酸化物を含む場合、該スラリーＳ１は、複合金属酸化物以外の酸化剤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、スラリーＳ１が酸化剤として上記複合金属酸化物以外の酸化剤（例えば、過酸化水素や過硫酸塩）を実質的に含まない態様で好ましく実施され得る。あるいは、スラリーＳ１は、上記複合金属酸物に加えて、他の酸化剤、例えば過酸化水素や過硫酸塩を含んでいてもよい。
【0108】
スラリーＳ１が酸化剤を含む態様において、該酸化剤の濃度は特に限定されない。酸化剤の濃度は、通常、０．０１重量％以上とすることが適当であり、０．０５重量％以上が好ましい。いくつかの態様において、スラリーＳ１の酸化剤濃度は、例えば０．１重量％以上であってよく、０．５重量％以上でもよく、１．０重量％以上でもよい。また、酸化剤の濃度は、通常、５．０重量％以下とすることが適当であり、３．０重量％以下が好ましい。いくつかの態様において、スラリーＳ１の酸化剤濃度は、例えば２．５重量％以下であってよく、１．５重量％以下でもよく、１．０重量％以下、０．５重量％以下または０．３重量％以下でもよい。
【0109】
（ｐＨ）
スラリーＳ１のｐＨは特に限定されず、例えば、０．５～１２程度の範囲から選択することができる。スラリーＳ１のｐＨは、該スラリーＳ１に含まれる他の成分の組成等を考慮して選択することができる。
スラリーＳ１のｐＨは特に限定されず、例えば、０．５～１２程度の範囲から選択することができる。スラリーＳ１のｐＨは、該スラリーＳ１に含まれる他の成分の組成等を考慮して選択することができる。
【0110】
いくつかの態様において、スラリーＳ１は、ｐＨ７．０未満の酸性であり得る。スラリーＳ１のｐＨは、５．０未満であってよく、３．０未満でもよく、２．５未満でもよい。特に、スラリーＳ１のｐＨが、２．０未満、１．５未満または１．２未満であることが好ましい。より低いｐＨのスラリーＳ１を使用することにより、研磨能率は向上する傾向にある。ここに開示される研磨方法では、スラリーＳ１による研磨の後にスラリーＳ２による研磨をさらに行うので、強酸性のスラリーＳ１を使用しても、第二研磨工程において表面品質を効果的に高めることができる。したがって、強酸性のスラリーＳ１で研磨する第一研磨工程と、スラリーＳ２で研磨する第二研磨工程とをこの順に行うことにより、高品位の表面を効率よく得ることができる。
スラリーＳ１のｐＨが５．０未満である態様において、該スラリーＳ１は、酸化剤を含有してもよく、酸化剤を含有しなくてもよい。例えば、ｐＨが２．０未満であって、少なくとも過酸化水素を含有しないスラリーＳ１を好ましく用いることができる。ｐＨ５．０未満のスラリーＳ１に酸化剤を含有させる場合、該酸化剤としては、例えば過硫酸金属塩を用いることができる。スラリーＳ１は、ｐＨ５．０未満またはｐＨ３．０未満であって、過硫酸金属塩を含有し、かつ過酸化水素を含有しない組成であり得る。
スラリーＳ１のｐＨが５．０未満である態様において、該スラリーＳ１は、酸化剤を含有してもよく、酸化剤を含有しなくてもよい。例えば、ｐＨが２．０未満であって、少なくとも過酸化水素を含有しないスラリーＳ１を好ましく用いることができる。ｐＨ５．０未満のスラリーＳ１に酸化剤を含有させる場合、該酸化剤としては、例えば過硫酸金属塩を用いることができる。スラリーＳ１は、ｐＨ５．０未満またはｐＨ３．０未満であって、過硫酸金属塩を含有し、かつ過酸化水素を含有しない組成であり得る。
【0111】
また、いくつかの態様において、スラリーＳ１のｐＨは、例えば５．０以上であってよく、５．５以上でもよく、６．０以上でもよい。また、スラリーＳ１のｐＨは、例えば１０以下であってよく、８．０以下でもよい。このように弱酸性から弱アルカリ性の液性を有するスラリーＳ１には、取扱い性がよいという利点がある。上記液性を有するＳ１には、酸化剤を含有させることが好ましい。弱酸性から弱アルカリ性であって酸化剤を含む組成のスラリーＳ１を用いて第一研磨工程を行うことにより、第二研磨工程における表面品位の向上に適した表面を効率よく実現することができる。
スラリーＳ１のｐＨが５．０以上である態様において、該スラリーＳ１は、酸を含有してもよく、含有しなくてもよい。例えば、ｐＨが５．５以上であって、少なくとも強酸を含有しないスラリーＳ１を好ましく用いることができる。
スラリーＳ１のｐＨが５．０以上である態様において、該スラリーＳ１は、酸を含有してもよく、含有しなくてもよい。例えば、ｐＨが５．５以上であって、少なくとも強酸を含有しないスラリーＳ１を好ましく用いることができる。
【0112】
（化合物Ｃpho）
スラリーＳ１には、任意成分として、リン酸基またはホスホン酸基を有する化合物Ｃph oを含有させることができる。スラリーＳ１に化合物Ｃphoを含有させることにより、第一研磨工程における表面の荒れを抑制する効果が発揮され得る。スラリーＳ１が化合物Ｃph oを含有する場合、該化合物Ｃphoは、スラリーＳ２に用いられ得る化合物Ｃphoと同様のものから選択することができる。スラリーＳ１，Ｓ２がいずれも化合物Ｃphoを含有する態様において、スラリーＳ１に含まれる化合物Ｃphoと、スラリーＳ２に含まれる化合物Ｃphoとは、同一であってもよく、異なっていてもよい。
スラリーＳ１には、任意成分として、リン酸基またはホスホン酸基を有する化合物Ｃph oを含有させることができる。スラリーＳ１に化合物Ｃphoを含有させることにより、第一研磨工程における表面の荒れを抑制する効果が発揮され得る。スラリーＳ１が化合物Ｃph oを含有する場合、該化合物Ｃphoは、スラリーＳ２に用いられ得る化合物Ｃphoと同様のものから選択することができる。スラリーＳ１，Ｓ２がいずれも化合物Ｃphoを含有する態様において、スラリーＳ１に含まれる化合物Ｃphoと、スラリーＳ２に含まれる化合物Ｃphoとは、同一であってもよく、異なっていてもよい。
【0113】
スラリーＳ１が化合物Ｃphoを含む場合、該スラリーＳ１における化合物Ｃphoの濃度［重量％］は、スラリーＳ２における化合物Ｃphoの濃度ｗ１［重量％］より低くすることが好ましい。以下、スラリーＳ１における化合物Ｃphoの濃度［重量％］をｗｐと表すことがある。ｗｐがｗ１以上であると、第一、第二研磨工程を含む多段研磨プロセス全体としての効率が低下しやすくなり、高品位の表面を得るために要する合計研磨時間が長くなる傾向にある。かかる観点から、スラリーＳ１に化合物Ｃphoを含有させる場合における該化合物Ｃphoの濃度ｗｐ［重量％］は、スラリーＳ２における化合物Ｃphoの濃度ｗ１［重量％］に対して、その３／４以下とすることが適当であり、２／３以下でもよく、１／２以下でもよく、１／５以下でもよく、１／１０以下でもよい。
なお、上記合計研磨時間とは、第一研磨工程での研磨時間と第二研磨工程での研磨時間との合計を意味する。したがって、例えば第一研磨工程の研磨終了から第二研磨工程の研磨開始までの時間は、上記合計研磨時間には含まれない。
なお、上記合計研磨時間とは、第一研磨工程での研磨時間と第二研磨工程での研磨時間との合計を意味する。したがって、例えば第一研磨工程の研磨終了から第二研磨工程の研磨開始までの時間は、上記合計研磨時間には含まれない。
【0114】
スラリーＳ１における化合物Ｃphoの濃度ｗｐ［重量％］は、例えば０．０１重量％以上であってよく、０．１重量％以上でもよく、０．５重量％以上でもよく、１重量％以上でもよい。また、ｗｐは、５．０重量％未満、４．０重量％未満または３．０重量％未満であって、かつｗ１より低くなるように設定することが好ましい。ここに開示される技術は、スラリーＳ１が化合物Ｃphoを含有しない態様でも好ましく実施され得る。
【0115】
（その他の成分）
スラリーＳ１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、表面保護剤、濡れ剤、有機または無機の塩基、界面活性剤、防錆剤、防腐剤、防カビ剤等の、研磨用組成物（典型的には高硬度材料研磨用組成物、例えば窒化ガリウム基板研磨用組成物）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。
スラリーＳ１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、表面保護剤、濡れ剤、有機または無機の塩基、界面活性剤、防錆剤、防腐剤、防カビ剤等の、研磨用組成物（典型的には高硬度材料研磨用組成物、例えば窒化ガリウム基板研磨用組成物）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。
【0116】
＜研磨用組成物セット＞
ここに開示される技術には、例えば、以下のような研磨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組成物Ｑ１および組成物Ｑ２を含む研磨用組成物セットが提供される。上記組成物Ｑ１は、ここに開示される研磨方法における第一研磨工程に用いられるスラリーＳ１またはその濃縮液であり得る。上記組成物Ｑ２は、ここに開示される研磨方法における第二研磨工程に用いられるスラリーＳ２またはその濃縮液であり得る。このような構成の研磨用組成物セットによると、第一、第二研磨工程を含む多段研磨プロセスにおいて、高い研磨能率と、研磨後における高品質の表面とを好適に両立し得る。
ここに開示される技術には、例えば、以下のような研磨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組成物Ｑ１および組成物Ｑ２を含む研磨用組成物セットが提供される。上記組成物Ｑ１は、ここに開示される研磨方法における第一研磨工程に用いられるスラリーＳ１またはその濃縮液であり得る。上記組成物Ｑ２は、ここに開示される研磨方法における第二研磨工程に用いられるスラリーＳ２またはその濃縮液であり得る。このような構成の研磨用組成物セットによると、第一、第二研磨工程を含む多段研磨プロセスにおいて、高い研磨能率と、研磨後における高品質の表面とを好適に両立し得る。
【0117】
＜研磨方法＞
ここに開示される研磨方法は、第一研磨工程と第二研磨工程とをこの順に含む。第一研磨工程は、スラリーＳ１を含む研磨液を用いて研磨対象物を研磨する工程である。第二研磨工程は、第一研磨工程が行われた研磨対象物を、スラリーＳ２を含む研磨液を用いてさらに研磨する工程である。
ここに開示される研磨方法は、第一研磨工程と第二研磨工程とをこの順に含む。第一研磨工程は、スラリーＳ１を含む研磨液を用いて研磨対象物を研磨する工程である。第二研磨工程は、第一研磨工程が行われた研磨対象物を、スラリーＳ２を含む研磨液を用いてさらに研磨する工程である。
【0118】
上記研磨方法では、ここに開示されるいずれかのスラリーＳ１を含む第一研磨液、すなわち第一研磨工程の研磨において研磨対象物に供給される研磨液を用意する。また、ここに開示されるいずれかのスラリーＳ２を含む第二研磨液、すなわち第二研磨工程の研磨において研磨対象物に供給される研磨液を用意する。上記研磨液を用意することには、各スラリーをそのまま研磨液として使用することを包含し、あるいは各スラリーに濃度調整（例えば希釈）、ｐＨ調整等の操作を加えて研磨液を調製することが含まれ得る。
【0119】
用意した第一研磨液を用いて第一研磨工程を行う。具体的には、研磨対象物であるガリウム化合物系半導体基板表面に第一研磨液を供給し、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第一研磨液を供給する。典型的には、上記第一研磨液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。
【0120】
次いで、用意した第二研磨液を用いて第二研磨工程を行う。具体的には、研磨対象物であるガリウム化合物系半導体基板に第二研磨液を供給し、常法により研磨する。第二研磨工程は、研磨装置の研磨パッドを通じて、第一研磨工程を終えた後の研磨対象物表面に第二研磨液を供給して行う。典型的には、上記第二研磨液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ガリウム化合物系半導体基板の研磨が完了する。
【0121】
なお、本明細書において第一研磨工程とは、砥粒および水を含む研磨用組成物（スラリー）を研磨パッドと研磨対象物との間に供給して行われる研磨工程であって、第二研磨工程より前に行われる研磨工程のことをいう。典型的な一態様では、第一研磨工程は、第二研磨工程の直前に配置されるポリシング工程である。第一研磨工程は、１段の研磨工程であってもよく、２段以上の複数段の研磨工程であってもよい。
【0122】
また、本明細書において第二研磨工程とは、砥粒および水を含む研磨用組成物を研磨パッドと研磨対象物との間に供給して行われる研磨工程のうち最後に（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、ここに開示される技術におけるスラリーＳ２は、ガリウム化合物系半導体基板の研磨過程で用いられる研磨用組成物のうち、最も下流側で用いられる種類の研磨用組成物として把握され得る。
【0123】
各研磨工程における研磨条件は、研磨対象物や、目標とする表面品位（例えば表面粗さ）、研磨能率等に鑑みて、当業者の技術常識に基づき、適切に設定される。例えば、研磨能率の観点から、研磨対象物の加工面積１ｃｍ２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１ｃｍ２あたりの研磨圧力は１０００ｇ以下であることが適当である。
【0124】
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０．１～２０ｍ／秒の範囲とすることが好ましく、０．５～５ｍ／秒の範囲とすることがより好ましい。
【0125】
研磨時における研磨液の供給量は特に限定されない。上記供給量は、研磨対象物表面に研磨液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１ｍｍ２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。
【0126】
ここに開示される研磨方法における合計研磨時間（すなわち、第一研磨工程の研磨時間と第二研磨工程の研磨時間との合計）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、ＧａＮその他のガリウム化合物系半導体基板について、例えば１０時間以下の合計研磨時間で高品位の表面が実現され得る。いくつかの好ましい態様では８時間以下、より好ましい態様では６時間以下の合計研磨時間によって、ＧａＮその他のガリウム化合物系半導体基板について高品位の表面を実現することができる。
【0127】
第一、第二の各研磨工程は、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。
【0128】
各研磨工程に使用する研磨パッドは、特に限定されない。例えば、硬度の高いもの、硬度の低いもの、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。ここで、硬度の高いものとはＡｓｋｅｒＣ硬度が８０より高い研磨パッドであり、硬度の低いものとはＡｓｋｅｒＣ硬度が８０以下の研磨パッドである。硬度の高い研磨パッドとは、例えば硬質発泡ポリウレタンタイプや不織布タイプの研磨パッドである。硬度の低い研磨パッドとは、好適には、少なくとも研磨対象物に押しつけられる側が軟質発泡ポリウレタン等の軟質発泡樹脂により構成されている研磨パッドであり、例えばスウェードタイプの研磨パッドである。スウェードタイプの研磨パッドは、典型的には、研磨対象物に押しつけられる側が軟質発泡ポリウレタンにより構成されている。ＡｓｋｅｒＣ硬度は、Ａｓｋｅｒ社製のアスカーゴム硬度計Ｃ型を用いて測定することができる。ここに開示される研磨方法は、少なくとも第二研磨工程では砥粒を含まない研磨パッドを用いる態様で好ましく実施することができる。例えば、第一、第二研磨工程のいずれにおいても砥粒を含まない研磨パッドを使用することが好ましい。
【0129】
第二研磨工程において好ましく使用し得る研磨パッドとして、軟質発泡ポリウレタン製の表面を有する研磨パッド、すなわち軟質発泡ポリウレタン製の表面を研磨対象物に押しつけて使用するように構成された研磨パッドが挙げられる。ここで、軟質発泡ポリウレタン製の表面を有する研磨パッドの概念には、全体が軟質発泡ポリウレタンにより構成されているパッドや、不織布やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム等のパッド基材（ベース基材ともいう。）の上に軟質発泡ポリウレタンの層が設けられた構成を有する研磨パッドが含まれる。なかでも、湿式製膜法を用いて製造された軟質発泡ポリウレタン層をベース基材上に有する、いわゆるスウェードタイプの研磨パッドを用いることが好ましい。スウェードタイプの研磨パッドを用いて第二研磨工程を実施することにより、より高品質の（例えば、より表面粗さＲａの小さい）表面が得られる傾向にある。
なお、例えば不織布にポリウレタンを含浸させた構成の研磨パッドは、上記軟質発泡ポリウレタン製の表面を有する研磨パッドの概念には含まれない。
なお、例えば不織布にポリウレタンを含浸させた構成の研磨パッドは、上記軟質発泡ポリウレタン製の表面を有する研磨パッドの概念には含まれない。
【0130】
上記スウェードパッドは、第一研磨工程においても好ましく用いることができる。また、第一研磨工程は、硬質発泡ポリウレタンタイプの研磨パッドや、不織布タイプの研磨パッドを用いても好ましく実施され得る。硬質発泡ポリウレタンタイプまたは不織布タイプの研磨パッドによると、第一研磨工程において、より高い研磨能率が得られる傾向にある。その後に、スラリーＳ２を用い、好ましくはスウェードパッドを用いて研磨する第二研磨工程を実施することにより、高品質の表面を効率よく実現することができる。
【0131】
ここに開示される方法により研磨された研磨物は、典型的には研磨後に洗浄される。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。
【0132】
ここに開示される研磨方法は、第一研磨工程および第二研磨工程に加えて任意の他の工程を含み得る。そのような工程の例としては、第一研磨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、第一研磨工程の前や、第一研磨工程と第二研磨工程との間に、追加の工程（洗浄工程や他の研磨工程）を含んでもよい。
【0133】
＜研磨物の製造方法＞
この明細書により開示される事項には、上述した研磨方法を実施することを含む研磨物の製造方法（例えば、窒化ガリウム基板または酸化ガリウム素基板の製造方法）および該方法により製造された研磨物の提供が含まれ得る。すなわち、この明細書により、ここに開示されるいずれかの研磨方法を適用して研磨対象物を研磨することを含む、研磨物の製造方法および該方法により製造された研磨物が提供される。上記製造方法によると、高品質な表面を有する研磨物（例えば、窒化ガリウム基板、酸化ガリウム素基板等）が効率的に提供され得る。
この明細書により開示される事項には、上述した研磨方法を実施することを含む研磨物の製造方法（例えば、窒化ガリウム基板または酸化ガリウム素基板の製造方法）および該方法により製造された研磨物の提供が含まれ得る。すなわち、この明細書により、ここに開示されるいずれかの研磨方法を適用して研磨対象物を研磨することを含む、研磨物の製造方法および該方法により製造された研磨物が提供される。上記製造方法によると、高品質な表面を有する研磨物（例えば、窒化ガリウム基板、酸化ガリウム素基板等）が効率的に提供され得る。
【実施例】
【0134】
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。
【0135】
＜試験例１＞
＜研磨用組成物の調製＞
表１に示す組成を有す研磨用組成物を調製した。シリカ砥粒としては、平均二次粒子径（Ｄ５０）が６５ｎｍの、球状のコロイダルシリカを使用した。表１中、ＨＥＤＰはヒドロキシエチリデンジホスホン酸、ＥＤＴＰＯはエチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）、ＥＡＰはエチルアシッドホスフェートを表し、これらは化合物Ｃphoに該当する。なお、ここで使用したＥＡＰは、リン酸のモノエステルとジエステルとの混合物であり、それらの重量分率に基づく重量平均分子量は１４０である。また、表１中、ＴＴＨＡはトリエチレンテトラミン六酢酸、ＤＴＰＡはジエチレントリアミン五酢酸を表し、これらはリン酸基もホスホン酸基も有しないため、化合物Ｃphoに該当しない。表１に示す成分の他、実施例１－３の研磨用組成物にはＥＤＴＰＯを溶解させるために０．６％の水酸化カリウムを含有させ、比較例１－３、１－４の研磨用組成物にはＴＴＨＡ、ＤＴＰＡを溶解させるために０．３％の水酸化カリウムを含有させた。各例に係る研磨用組成物の残部は水からなる。表１には、各例に係る研磨用組成物のｐＨを併せて示している。
＜研磨用組成物の調製＞
表１に示す組成を有す研磨用組成物を調製した。シリカ砥粒としては、平均二次粒子径（Ｄ５０）が６５ｎｍの、球状のコロイダルシリカを使用した。表１中、ＨＥＤＰはヒドロキシエチリデンジホスホン酸、ＥＤＴＰＯはエチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）、ＥＡＰはエチルアシッドホスフェートを表し、これらは化合物Ｃphoに該当する。なお、ここで使用したＥＡＰは、リン酸のモノエステルとジエステルとの混合物であり、それらの重量分率に基づく重量平均分子量は１４０である。また、表１中、ＴＴＨＡはトリエチレンテトラミン六酢酸、ＤＴＰＡはジエチレントリアミン五酢酸を表し、これらはリン酸基もホスホン酸基も有しないため、化合物Ｃphoに該当しない。表１に示す成分の他、実施例１－３の研磨用組成物にはＥＤＴＰＯを溶解させるために０．６％の水酸化カリウムを含有させ、比較例１－３、１－４の研磨用組成物にはＴＴＨＡ、ＤＴＰＡを溶解させるために０．３％の水酸化カリウムを含有させた。各例に係る研磨用組成物の残部は水からなる。表１には、各例に係る研磨用組成物のｐＨを併せて示している。
【0136】
＜研磨能率＞
各例に係る研磨用組成物をそのまま研磨液として使用し、市販のノンドープ（ｎ型）自立型ＧａＮウェーハの（０００１）面、すなわちＣ面を、下記のポリシング条件で研磨した。使用したＧａＮウェーハはいずれも、直径２インチの円形である。
［ポリシング条件］
研磨装置：不二越機械工業社製の片面研磨機装置、型式「ＲＤＰ－５００」
研磨パッド：軟質発泡ポリウレタン製スウェードパッド（フジミインコーポレーテッド社製、Ｓｕｒｆｉｎ ０１９－３、ＡｓｋｅｒＣ硬度：５８）
研磨圧力：４５ｋＰａ
研磨液供給レート：２０ｍＬ／分（掛け流し）
平均線速度：１．５ｍ／秒
研磨時間：６０分
各例に係る研磨用組成物をそのまま研磨液として使用し、市販のノンドープ（ｎ型）自立型ＧａＮウェーハの（０００１）面、すなわちＣ面を、下記のポリシング条件で研磨した。使用したＧａＮウェーハはいずれも、直径２インチの円形である。
［ポリシング条件］
研磨装置：不二越機械工業社製の片面研磨機装置、型式「ＲＤＰ－５００」
研磨パッド：軟質発泡ポリウレタン製スウェードパッド（フジミインコーポレーテッド社製、Ｓｕｒｆｉｎ ０１９－３、ＡｓｋｅｒＣ硬度：５８）
研磨圧力：４５ｋＰａ
研磨液供給レート：２０ｍＬ／分（掛け流し）
平均線速度：１．５ｍ／秒
研磨時間：６０分
【0137】
上記ポリシングの前後におけるウェーハの重量に基づいて、以下の計算式（１）～（３）に従って研磨能率を算出した。結果を表１に示す。
（１） ΔＶ＝（Ｗ０－Ｗ１）／ρ
（２） Δｘ＝Δ／Ｓ
（３） Ｒ＝Δｘ／ｔ
ここで、
Ｗ０：研磨前におけるウェーハの重量、
Ｗ１：研磨後におけるウェーハの重量、
ρ：ＧａＮの比重（６．１５ｇ／ｃｍ３）、
ΔＶ：研磨によるウェーハの体積変化量、
Ｓ：ウェーハの表面積、
Δｘ：研磨によるウェーハの厚さ変化量、
ｔ：研磨時間（６０分）、
Ｒ：研磨能率、である。
（１） ΔＶ＝（Ｗ０－Ｗ１）／ρ
（２） Δｘ＝Δ／Ｓ
（３） Ｒ＝Δｘ／ｔ
ここで、
Ｗ０：研磨前におけるウェーハの重量、
Ｗ１：研磨後におけるウェーハの重量、
ρ：ＧａＮの比重（６．１５ｇ／ｃｍ３）、
ΔＶ：研磨によるウェーハの体積変化量、
Ｓ：ウェーハの表面積、
Δｘ：研磨によるウェーハの厚さ変化量、
ｔ：研磨時間（６０分）、
Ｒ：研磨能率、である。
【0138】
＜表面粗さＲａ＞
各例に係る研磨用組成物を用いて上記ポリシングを行った後のウェーハ表面について、以下の条件で表面粗さＲａを測定した。結果を表１に示す。
［Ｒａ測定条件］
評価装置：ｂｒｕｋｅｒ社製 原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）
装置型式：ｎａｎｏｓｃｏｐｅ Ｖ
視野角：１０μｍ角
走査速度：１Ｈｚ（２０μｍ／秒）
走査あたりの測定点数：２５６（点）
走査本数：２５６（本）
測定部位：５（ウェーハ中心部の１か所と、該ウェーハの１／２半径部の周上における９０°間隔の４か所について測定を行い、上記５か所における測定結果の平均をＲａとして記録した。）
各例に係る研磨用組成物を用いて上記ポリシングを行った後のウェーハ表面について、以下の条件で表面粗さＲａを測定した。結果を表１に示す。
［Ｒａ測定条件］
評価装置：ｂｒｕｋｅｒ社製 原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）
装置型式：ｎａｎｏｓｃｏｐｅ Ｖ
視野角：１０μｍ角
走査速度：１Ｈｚ（２０μｍ／秒）
走査あたりの測定点数：２５６（点）
走査本数：２５６（本）
測定部位：５（ウェーハ中心部の１か所と、該ウェーハの１／２半径部の周上における９０°間隔の４か所について測定を行い、上記５か所における測定結果の平均をＲａとして記録した。）
【0139】
＜ピット抑制性能＞
上記表面粗さＲａの測定で得られた５つのＡＦＭ像を利用して、各ＡＦＭ像内に存在するピットの個数を目視でカウントした。このとき、直径１００ｎｍ以上かつ基準面に対する深さが２ｎｍ以上の円形の凹み欠陥をピットとして認定した。その結果に基づいて、以下の０点～４点の５水準でピット抑制性能を評価し、表１に示した。点数が高いほどピット抑制性能が高いといえる。
４点：５つのＡＦＭ像の全てにおいてピットの存在は認められない。
３点：５つのＡＦＭ像のうち１つでピットが確認される。
２点：５つのＡＦＭ像のうち２つでピットが確認されるか、または、
少なくとも１つのＡＦＭ像において３個以上のピットが確認される。
１点：５つのＡＦＭ像のうち３つ以上でピットが確認されるか、または、
少なくとも１つのＡＦＭ像において５個以上のピットが確認される。
０点：表面状態が粗く、ピットの個数をカウントできない。
上記表面粗さＲａの測定で得られた５つのＡＦＭ像を利用して、各ＡＦＭ像内に存在するピットの個数を目視でカウントした。このとき、直径１００ｎｍ以上かつ基準面に対する深さが２ｎｍ以上の円形の凹み欠陥をピットとして認定した。その結果に基づいて、以下の０点～４点の５水準でピット抑制性能を評価し、表１に示した。点数が高いほどピット抑制性能が高いといえる。
４点：５つのＡＦＭ像の全てにおいてピットの存在は認められない。
３点：５つのＡＦＭ像のうち１つでピットが確認される。
２点：５つのＡＦＭ像のうち２つでピットが確認されるか、または、
少なくとも１つのＡＦＭ像において３個以上のピットが確認される。
１点：５つのＡＦＭ像のうち３つ以上でピットが確認されるか、または、
少なくとも１つのＡＦＭ像において５個以上のピットが確認される。
０点：表面状態が粗く、ピットの個数をカウントできない。
【0140】
【表1】
【0141】
表１に示されるように、化合物Ｃphoを含む実施例１－１～１－１１の研磨用組成物によると、実用的な研磨能率を維持しつつ、化合物Ｃphoを含まない比較例１－１～１－４の研磨用組成物に比べて研磨後の面品質が顕著に改善された。
【0142】
酸化剤の含有による影響を調べるため、さらに以下の実験を行った。
すなわち、酸化剤を含有しない実施例１－６の研磨用組成物に、表２に示す濃度で酸化剤としての過硫酸ナトリウムまたはＨ２Ｏ２をさらに含有させることにより、比較例１－５、１－６に係る研磨用組成物を調製した。また、酸化剤を含有しない実施例１－１１の研磨用組成物に、表２に示す濃度で酸化剤としてのＨ２Ｏ２をさらに含有させることにより、比較例１－７に係る研磨用組成物を調製した。これらの比較例に係る研磨用組成物について、上記と同様にしてＧａＮウェーハの研磨を行い、ピット抑制性能を評価した。結果を表２に示す。
すなわち、酸化剤を含有しない実施例１－６の研磨用組成物に、表２に示す濃度で酸化剤としての過硫酸ナトリウムまたはＨ２Ｏ２をさらに含有させることにより、比較例１－５、１－６に係る研磨用組成物を調製した。また、酸化剤を含有しない実施例１－１１の研磨用組成物に、表２に示す濃度で酸化剤としてのＨ２Ｏ２をさらに含有させることにより、比較例１－７に係る研磨用組成物を調製した。これらの比較例に係る研磨用組成物について、上記と同様にしてＧａＮウェーハの研磨を行い、ピット抑制性能を評価した。結果を表２に示す。
【0143】
【表2】
【0144】
表２に示されるように、実施例１－６の研磨用組成物に酸化剤を添加した比較例１－５、１－６の研磨用組成物によると、ピット抑制性能が大きく損なわれることが確認された。実施例１－１１と比較例１－７との対比においても同様の傾向が認められた。
【0145】
＜試験例２＞
＜研磨用組成物の調製＞
砥粒および添加剤を表３、４の各例に示す濃度で含むスラリーＳ１、Ｓ２を調製した。表３、４の砥粒種の欄において、「Ｓ」はシリカ砥粒を表し、「Ａ」はアルミナ砥粒を表す。上記シリカ砥粒としては、平均二次粒子径（Ｄ５０）が６５ｎｍの、球状のコロイダルシリカを使用した。上記アルミナ砥粒としては、平均二次粒子径（Ｄ５０）が４５０ｎｍのα－アルミナを使用した。また、表３中、スラリーＳ２の添加剤の欄において、ＨＥＤＰはヒドロキシエチリデンジホスホン酸、ＥＤＴＰＯはエチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）を表し、これらはいずれも化合物Ｃphoに該当する。実施例２－１０のスラリーＳ２には、表３に示す成分の他、ＥＤＴＰＯを溶解させるために０．６％の水酸化カリウムを含有させた。各例に係るスラリーＳ１、Ｓ２の残部は水からなる。表３、４には、各例に係るスラリーＳ１、Ｓ２のｐＨを併せて示している。
＜研磨用組成物の調製＞
砥粒および添加剤を表３、４の各例に示す濃度で含むスラリーＳ１、Ｓ２を調製した。表３、４の砥粒種の欄において、「Ｓ」はシリカ砥粒を表し、「Ａ」はアルミナ砥粒を表す。上記シリカ砥粒としては、平均二次粒子径（Ｄ５０）が６５ｎｍの、球状のコロイダルシリカを使用した。上記アルミナ砥粒としては、平均二次粒子径（Ｄ５０）が４５０ｎｍのα－アルミナを使用した。また、表３中、スラリーＳ２の添加剤の欄において、ＨＥＤＰはヒドロキシエチリデンジホスホン酸、ＥＤＴＰＯはエチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）を表し、これらはいずれも化合物Ｃphoに該当する。実施例２－１０のスラリーＳ２には、表３に示す成分の他、ＥＤＴＰＯを溶解させるために０．６％の水酸化カリウムを含有させた。各例に係るスラリーＳ１、Ｓ２の残部は水からなる。表３、４には、各例に係るスラリーＳ１、Ｓ２のｐＨを併せて示している。
【0146】
＜ＧａＮ基板の研磨＞
（第一研磨工程）
上記で調製したスラリーＳ１をそのまま研磨液として使用して、市販のノンドープ（ｎ型）自立型ＧａＮウェーハの（０００１）面、すなわちＣ面を、下記のポリシング条件で研磨した。使用したＧａＮウェーハはいずれも、直径２インチの円形である。
［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：表３に示すとおり。
研磨圧力：３０ｋＰａ
研磨液供給レート：２０ｍＬ／分（掛け流し）
平均線速度：１．０ｍ／秒
研磨時間：表３に示すとおり。
（第一研磨工程）
上記で調製したスラリーＳ１をそのまま研磨液として使用して、市販のノンドープ（ｎ型）自立型ＧａＮウェーハの（０００１）面、すなわちＣ面を、下記のポリシング条件で研磨した。使用したＧａＮウェーハはいずれも、直径２インチの円形である。
［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：表３に示すとおり。
研磨圧力：３０ｋＰａ
研磨液供給レート：２０ｍＬ／分（掛け流し）
平均線速度：１．０ｍ／秒
研磨時間：表３に示すとおり。
【0147】
（第二研磨工程）
次いで、上記で調製したスラリーＳ２をそのまま研磨液として使用して、第一研磨工程を実施した後のＧａＮウェーハの表面に対して第二研磨工程を実施した。第二研磨工程は、研磨パッドおよび研磨時間を表４に示すとおりとした他は、第一研磨工程と同様のポリシング条件により行った。ただし、比較例２－１～２－４では第二研磨工程は行わなかった。
次いで、上記で調製したスラリーＳ２をそのまま研磨液として使用して、第一研磨工程を実施した後のＧａＮウェーハの表面に対して第二研磨工程を実施した。第二研磨工程は、研磨パッドおよび研磨時間を表４に示すとおりとした他は、第一研磨工程と同様のポリシング条件により行った。ただし、比較例２－１～２－４では第二研磨工程は行わなかった。
【0148】
なお、表３、４の研磨パッドの欄において、「Ｐ１」は軟質発泡ポリウレタン製スウェードパッド（フジミインコーポレーテッド社製、Ｓｕｒｆｉｎ ０１９－３、ＡｓｋｅｒＣ硬度：５８）を示し、「Ｐ２」は硬質発泡ポリウレタンタイプの研磨パッド（ＡｓｋｅｒＣ硬度：９７）、「Ｐ３」は不織布タイプの研磨パッド（ＡｓｋｅｒＣ硬度：８２）をそれぞれ示している。
【0149】
＜表面粗さＲａ＞
研磨後のウェーハ表面について、以下の条件で表面粗さＲａを測定した。結果を表３、４に示す。
［Ｒａ測定条件］
評価装置：ｂｒｕｋｅｒ社製 原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）
装置型式：ｎａｎｏｓｃｏｐｅ Ｖ
視野角：１０μｍ角
走査あたりの測定点数：２５６（点）
走査本数：２５６（本）
測定部位：５（ウェーハ中心部の１か所と、該ウェーハの１／２半径部の周上における９０°間隔の４か所について測定を行い、上記５か所における測定結果の平均をＲａとして記録した。）
研磨後のウェーハ表面について、以下の条件で表面粗さＲａを測定した。結果を表３、４に示す。
［Ｒａ測定条件］
評価装置：ｂｒｕｋｅｒ社製 原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）
装置型式：ｎａｎｏｓｃｏｐｅ Ｖ
視野角：１０μｍ角
走査あたりの測定点数：２５６（点）
走査本数：２５６（本）
測定部位：５（ウェーハ中心部の１か所と、該ウェーハの１／２半径部の周上における９０°間隔の４か所について測定を行い、上記５か所における測定結果の平均をＲａとして記録した。）
【0150】
【表3】
【0151】
【表4】
【0152】
表３、４に示されるように、実施例２－１～２－１５によると、合計研磨時間が１０時間以内の条件で、Ｒａが０．３ｎｍ以下の高品質の表面が効率よく得られた。なかでも、実施例２－１、２－９、２－１２では、より短い合計研磨時間で高品質の表面が得られた。また、実施例２－１、２－６～２－９、２－１１、２－１３は、研磨後の面品質が特に良好であった。一方、比較例２－１～２－３は研磨後のＲａが高く、研磨時間を１０時間まで延長してもＲａの低減は不十分であった。比較例２－４、２－５においても、Ｒａが０．３ｎｍ以下の表面を１０時間以内に得ることはできなかった。なお、実施例２－１３の第二研磨工程に使用する研磨パッドをＰ１からＰ３に変更したところ、実施例２－１３に比べて研磨後の表面粗さＲａが大きくなることが確認された。
【0153】
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、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。