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(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】2025-02-21
(45)【発行日】2025-03-04
(54)【発明の名称】研磨組成物、研磨方法および基板の製造方法
(51)【国際特許分類】
C09K 3/14 20060101AFI20250225BHJP
C09G 1/02 20060101ALI20250225BHJP
B24B 37/00 20120101ALI20250225BHJP
H01L 21/304 20060101ALI20250225BHJP
G11B 5/84 20060101ALI20250225BHJP
【ＦＩ】
C09K3/14 550D
C09K3/14 550Z
C09G1/02
B24B37/00 H
H01L21/304 622D
G11B5/84 A
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2020185763
(22)【出願日】2020-11-06
(65)【公開番号】P2021080441
(43)【公開日】2021-05-27
【審査請求日】2023-09-04
(31)【優先権主張番号】P 2019209538
(32)【優先日】2019-11-20
(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】110000671
【氏名又は名称】ＩＢＣ一番町弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】陳 景智
【審査官】井上 恵理
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－０１９９７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１８／１７９０６４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１８－１５７１９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１９／０３０８６５（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ０９Ｋ ３／１４
Ｂ２４Ｂ ３／００ －３９／０６
Ｈ０１Ｌ２１／３０４－２１／４６３
Ｇ１１Ｂ ５／８４ － ５／８５８
ＣＡｐｌｕｓ／ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ）
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
研磨組成物であって、シリカ粒子を含む研磨砥粒であって、前記シリカ粒子表面のシラノール基密度は０～３．０個／ｎｍ２であり、
前記のシラノール密度は、ＢＥＴ法により測定した比表面積および滴定により測定したシラノール基の量に基づいて計算し求めたものである、研磨砥粒と、
式（Ｉ）で示される構造を有する添加剤分子と、
【化1】
（式（Ｉ）中、
Ｒ１およびＲ２はそれぞれ独立にＨ、Ｃ１～Ｃ１８直鎖状アルキル基、Ｃ３～Ｃ１８分岐鎖状アルキル基、またはＣ２～Ｃ１８直鎖状アルケニル基であり；
ｎは２～４０の整数であり；
ｍ、ｐ、およびｑはそれぞれ独立に０または１であり、ｒは０～２の整数であり、ｍが１であるとき、Ｒ１はＣ１～Ｃ１８直鎖状アルキル基、Ｃ３～Ｃ１８分岐鎖状アルキル基またはＣ２～Ｃ１８直鎖状アルケニル基であり、ｐが１であるとき、Ｒ２はＣ１～Ｃ１８直鎖状アルキル基、Ｃ３～Ｃ１８分岐鎖状アルキル基またはＣ２～Ｃ１８直鎖状アルケニル基である。）
前記研磨組成物のｐＨを１．５以上であって４．５以下の範囲に調整するのに用いるｐＨ調整剤と、
分散媒と、
を含み、
酸化物およびＳｉ ｘ Ｇｅ １－ｘ （ここで、ｘ＝０．１～１である）で表されるシリコン含有材料を含む研磨対象物を研磨するための研磨組成物。
【請求項2】
前記研磨組成物の総重量に対し、前記添加剤分子の含量が５０～１００００重量ｐｐｍである、請求項１に記載の研磨組成物。
【請求項3】
前記添加剤分子の重量平均分子量が１００～１００００である、請求項１または２に記載の研磨組成物。
【請求項4】
式（Ｉ）中、Ｒ１がＨであり、Ｒ２がＣ１～Ｃ１８直鎖状アルキル基、Ｃ３～Ｃ１８分岐鎖状アルキル基またはＣ２～Ｃ１８直鎖状アルケニル基であり；
ｎが２～２０の整数であり；かつ
ｍ、ｐ、ｑおよびｒがいずれも０である、
請求項１～３のいずれか１項に記載の研磨組成物。
【請求項5】
式（Ｉ）中、Ｒ１およびＲ２がいずれもＨであり；
ｎが２～４０の整数であり；かつ
ｍおよびｐがいずれも０であり、ｑおよびｒがいずれも１である、
請求項１～３のいずれか１項に記載の研磨組成物。
【請求項6】
式（Ｉ）中、Ｒ１はＣ１～Ｃ１８直鎖状アルキル基、Ｃ３～Ｃ１８分岐鎖状アルキル基またはＣ２～Ｃ１８直鎖状アルケニル基であり、Ｒ２はＨであり；
ｎは２～２０の整数であり；かつ
ｍおよびｐはいずれも０であり、ｑおよびｒはいずれも１である、
請求項１～３のいずれか１項に記載の研磨組成物。
【請求項7】
式（Ｉ）中、Ｒ１はＣ１～Ｃ１８直鎖状アルキル基、Ｃ３～Ｃ１８分岐鎖状アルキル基またはＣ２～Ｃ１８直鎖状アルケニル基であり、Ｒ２はＨであり；
ｎは２～２０の整数であり；かつ
ｍ、ｑおよびｒはいずれも１であり、ｐは０である、
請求項１～３のいずれか１項に記載の研磨組成物。
【請求項8】
式（Ｉ）中、Ｒ１およびＲ２はいずれもＨであり；
ｎは２～２０の整数であり；かつ
ｍ、ｐおよびｑはいずれも０であり、ｒは２である、
請求項１～３のいずれか１項に記載の研磨組成物。
【請求項9】
前記研磨組成物の総重量に対し、前記研磨砥粒の含量が０．１～１０重量％である、請求項１～８のいずれか１項に記載の研磨組成物。
【請求項10】
請求項１～９のいずれか１項に記載の研磨組成物を用いて研磨対象物を研磨する工程を含み、前記研磨対象物の材料は酸化物およびシリコン含有材料を含み、前記シリコン含有材料はＳｉｘＧｅ１－ｘで表され、かつｘ＝０．１～１である、研磨方法。
【請求項11】
研磨圧力が１．０ｐｓｉであるとき、前記研磨組成物の前記酸化物に対する除去速度は第１の除去速度Ｒ１であり、前記研磨組成物の前記シリコン含有材料に対する除去速度は第２の除去速度Ｒ２であり、かつ前記第１の除去速度の前記第２の除去速度に対する比の値Ｒ１／Ｒ２が１０以上である、請求項１０に記載の研磨方法。
【請求項12】
基板を準備する工程であって、前記基板の表面は酸化物およびシリコン含有材料を含み、前記シリコン含有材料がＳｉｘＧｅ１－ｘで表され、かつｘ＝０．１～１である、工程と、請求項１～９のいずれか１項に記載の研磨組成物を用いて前記基板に研磨を行う工程と、
を含む基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は研磨組成物、この研磨組成物を使用する研磨方法、および基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体産業においては通常、半導体基板（例えばウェハ）表面の平坦度を高めるために平坦化技術を使用している。化学機械研磨（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ， ＣＭＰ）はよく用いられる平坦化技術の１つである。化学機械研磨技術は、シリカ、アルミナ、またはセリア等の砥粒、防蝕剤、界面活性剤等を含む研磨用組成物を使用して、半導体基板等の研磨対象物（被研磨物）の表面を平坦化する方法を含む。
【0003】
さらに、シリコンまたはシリコンゲルマニウム等の半導体材料（本明細書では“シリコン含有材料”と略称することもある）からなる基板もすでに普及している。よって、シリコン含有材料を含んでなる基板を研磨するのに適用される研磨組成物へのニーズも次第に増加してきている。
【0004】
特許文献１は（Ａ）無機粒子、有機粒子、またはこれらの混合物もしくは複合体と、（Ｂ）少なくとも１種の酸化剤と、（Ｃ）水性媒体と、を含む化学機械研磨組成物を開示している。特許文献１の化学機械研磨組成物は元素ゲルマニウムまたはシリコンゲルマニウムに対して化学機械研磨を行うのに適用できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】台湾特許出願第２０１３１１８４２ Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
半導体装置の微細化に伴って、化学機械研磨工程に対する要求も次第にシビアになってきている。例えば、半導体装置では通常、酸化物（例として酸化ケイ素）で形成されたシャロートレンチアイソレーション（ｓｈａｌｌｏｗ ｔｒｅｎｃｈ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ， ＳＴＩ）構造を用いて半導体素子どうしを分離している。シャロートレンチアイソレーション工程において、化学機械研磨を行って基板上に成膜された余分な酸化物材料を除去することができる。化学機械研磨を停止させるため、酸化物層と基板との間に研磨速度が比較的低い研磨停止層（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ ｓｔｏｐ ｌａｙｅｒ）を形成するのが通常である。また化学機械研磨を所望の位置で精度よく停止させるには、酸化物層の研磨停止層に対する研磨選択比を高める必要がある。研磨停止層によく用いられる材料には窒化物、炭化物または炭窒化物等、例えば窒化シリコンが含まれ得る。
【0007】
シリコン含有材料で形成された基板（例えば、シリコンゲルマニウム基板またはシリコン基板）上に酸化物層を形成するに際し、酸化物の基板材料に対する研磨選択比を高めることができれば、さらなる研磨停止層（例えば窒化シリコン層）を形成しなくてもよくなる。このようであると、プロセスの複雑度をシンプルにできると共に、生産に要される時間とコストを低減することができる。また、酸化物の研磨速度（本明細書において“研磨速度”を“除去速度”と称することもある）を高めることができれば、研磨工程に要される時間を大幅に短縮することができ、ひいては製品の生産効率が高まる。
【0008】
しかしながら、現存する研磨組成物では、酸化物のシリコン含有材料（例えばシリコンゲルマニウムまたはシリコン）に対する研磨選択比（本明細書において“研磨選択比”を“研磨速度比”または“除去速度比”と称することもある）を十分な程度にまで高めることは依然困難である。換言すると、シリコンゲルマニウムまたはシリコンを酸化物に対して化学機械研磨を行う際の研磨停止層として用いることは依然として難しい。
【0009】
本発明は、上記した実際の状況に鑑みて完成されたものであり、酸化物のシリコンゲルマニウムまたはシリコンに対する研磨速度比を高められる研磨組成物を提供することを目的とする。さらに、本発明の提供する研磨組成物は、酸化物の研磨速度を高めることもできる。また、本発明は、かかる研磨組成物を使用する研磨方法および基板の製造方法も提供する。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上述の目的を達成するため、本発明のいくつかの実施形態は、下記するような研磨組成物、この研磨組成物を使用する研磨方法、および基板の製造方法を提供する。
【0011】
［１］研磨組成物は、シリカ粒子を含む研磨砥粒であって、シリカ粒子表面のシラノール基密度は０～３．０個／ｎｍ２であり、シラノール密度は、ＢＥＴ法により測定した比表面積および滴定により測定したシラノール基の量に基づいて計算し求めたものである、研磨砥粒と；添加剤分子と；前記研磨組成物のｐＨを１．５以上であって４．５以下の範囲に調整するのに用いるｐＨ調整剤と；分散媒とを含む。前記添加剤分子は式（Ｉ）で示される構造を有する。
【0012】
【化1】
【0013】
式（Ｉ）中、Ｒ１およびＲ２はそれぞれ独立にＨ、Ｃ１～Ｃ１８直鎖状アルキル基、Ｃ３～Ｃ１８分岐鎖状アルキル基またはＣ２～Ｃ１８直鎖状アルケニル基であり；ｎは２～４０の整数であり；かつｍ、ｐおよびｑはそれぞれ独立に０または１であり、ｒは０～２の整数であり、ｍが１であるとき、Ｒ１はＣ１～Ｃ１８直鎖状アルキル基、Ｃ３～Ｃ１８分岐鎖状アルキル基またはＣ２～Ｃ１８直鎖状アルケニル基であり、ｐが１であるとき、Ｒ２はＣ１～Ｃ１８直鎖状アルキル基、Ｃ３～Ｃ１８分岐鎖状アルキル基またはＣ２～Ｃ１８直鎖状アルケニル基である。
【0014】
［２］ ［１］に記載した研磨組成物において、上記研磨組成物の総重量に対し、上記添加物分子の含量は５０～１００００重量ｐｐｍである。
【0015】
［３］ ［１］または［２］に記載した研磨組成物において、上記添加物分子の重量平均分子量は１００～１００００である。
【0016】
［４］ ［１］～［３］のいずれかに記載した研磨組成物において、上記式（Ｉ）中、Ｒ１がＨであり、Ｒ２がＣ１～Ｃ１８直鎖状アルキル基、Ｃ３～Ｃ１８分岐鎖状アルキル基またはＣ２～Ｃ１８直鎖状アルケニル基であり；ｎが２～２０の整数であり；かつｍ、ｐ、ｑおよびｒがいずれも０である。
【0017】
［５］ ［１］～［３］のいずれかに記載した研磨組成物において、上記式（Ｉ）中、Ｒ１およびＲ２はいずれもＨであり；ｎは２～４０の整数であり；かつｍおよびｐはいずれも０であり、ｑおよびｒはいずれも１である。
【0018】
［６］ ［１］～［３］のいずれかに記載した研磨組成物において、上記式（Ｉ）中、Ｒ１はＣ１～Ｃ１８直鎖状アルキル基、Ｃ３～Ｃ１８分岐鎖状アルキル基またはＣ２～Ｃ１８直鎖状アルケニル基であり、Ｒ２はＨであり；ｎは２～２０の整数であり；かつｍおよびｐはいずれも０であり、ｑおよびｒはいずれも１である。
【0019】
［７］ ［１］～［３］のいずれかに記載した研磨組成物において、上記式（Ｉ）中、Ｒ１はＣ１～Ｃ１８直鎖状アルキル基、Ｃ３～Ｃ１８分岐鎖状アルキル基またはＣ２～Ｃ１８直鎖状アルケニル基であり、Ｒ２はＨであり；ｎは２～２０の整数であり；かつｍ、ｑおよびｒはいずれも１であり、ｐは０である。
【0020】
［８］ ［１］～［３］のいずれかに記載した研磨組成物において、上記式（Ｉ）中、Ｒ１およびＲ２はいずれもＨであり；ｎは２～２０の整数であり；かつｍ、ｐおよびｑはいずれも０であり、ｒは２である。
【0021】
［９］ ［１］～［８］のいずれかに記載した研磨組成物において、上記研磨組成物の総重量に対し、上記研磨砥粒の含量は０．１～１０重量％である。
【0022】
［１０］研磨方法は、［１］～［９］のいずれか１項に記載の研磨組成物を用いて研磨対象物を研磨する工程を含み、上記研磨対象物の材料にはシリコン含有材料および酸化物が含まれ、前記シリコン含有材料はＳｉｘＧｅ１－ｘで表され、かつｘ＝０．１～１である。
【0023】
［１１］ ［１０］に記載の研磨方法において、研磨圧力が１．０ｐｓｉであるとき、上記研磨組成物の上記酸化物に対する除去速度は第１の除去速度Ｒ１であり、上記研磨組成物の上記シリコン含有材料に対する除去速度は第２の除去速度はＲ２であり、かつ第１の除去速度の前記第２の除去速度に対する比の値Ｒ１／Ｒ２は１０以上である。
【0024】
［１２］ 基板の製造方法は、基板を準備する工程であって、上記基板の表面はシリコン含有材料および酸化物を含み、上記シリコン含有材料がＳｉｘＧｅ１－ｘで表され、かつｘ＝０．１～１である、工程と、［１］～［９］のいずれか１項に記載の研磨組成物を用いて上記基板に研磨を行う工程と、を含む。
【発明の効果】
【0025】
本発明に係る研磨組成物は、特定の条件を満たす研磨砥粒および特定の構造を有する添加剤を含み、特定のｐＨの環境で、酸化物のシリコン含有材料に対する高研磨選択比を実現することができる。より詳細には、本発明にかかる研磨組成物は、シラノール基密度が比較的低い研磨砥粒を使用するため、酸化物の研磨速度を高めることができる。また、本発明にかかる研磨組成物は、特定の構造を有する（つまり、後述の式（Ｉ）で示される構造を有する）添加剤分子を使用するため、シリコン含有（例えばシリコンゲルマニウムまたはシリコン）の研磨速度を低減することができるようになる。さらに、本発明にかかる研磨組成物は特定の酸性ｐＨ（つまり、ｐＨが１．５以上であって、４．５以下）環境で使用されるため、酸化物の除去速度と酸化物のシリコン含有材料に対する研磨選択比が低下するのを回避できる。本発明にかかる研磨組成物を使用してシリコン含有材料層上に形成された酸化物層に対して化学機械研磨を行う際、研磨停止層としてシリコン含有材料層をそのまま用いることができるため、さらなる研磨停止層（例えば、窒化シリコン層）を形成する必要がない。これにより、プロセスの複雑度をシンプルにできると共に、生産に要される時間とコストを低減することができる。また、本発明にかかる研磨組成物は、添加剤の種類と含量を調整することによって、酸化物の除去速度を調整することができる。例えば、酸化物の除去速度をさらに高めることができ、研磨工程に要される時間が短縮される。
【発明を実施するための形態】
【0026】
本発明の上述およびその他の目的、特徴、ならびに長所がより明瞭に、かつ分かりやすくなるよう、以下に好ましい実施形態を挙げ、詳細に説明していく。
【0027】
以下に本発明の実施形態を説明する。本発明はこれら実施形態に限定されることはない。
【0028】
本発明の一実施形態は、シリカ粒子を含む研磨砥粒であって、シリカ粒子表面のシラノール基密度は０～３．０個／ｎｍ２であり、シラノール密度は、ＢＥＴ法により測定した比表面積および滴定により測定したシラノール基の量に基づいて計算し求めたものである、研磨砥粒と；添加剤分子と；前記研磨組成物のｐＨを１．５以上であって４．５以下の範囲に調整するのに用いるｐＨ調整剤と；分散媒とを含む研磨組成物を提供する。前記添加剤分子は式（Ｉ）で示される構造を有する。
【0029】
【化2】
【0030】
式（Ｉ）中、Ｒ１およびＲ２はそれぞれ独立にＨ、Ｃ１～Ｃ１８直鎖状アルキル基、Ｃ３～Ｃ１８分岐鎖状アルキル基またはＣ２～Ｃ１８直鎖状アルケニル基であり；ｎは２～４０の整数であり；かつｍ、ｐおよびｑはそれぞれ独立に０または１であり、ｒは０～２の整数であり、ｍが１であるとき、Ｒ１はＣ１～Ｃ１８直鎖状アルキル基、Ｃ３～Ｃ１８分岐鎖状アルキル基またはＣ２～Ｃ１８直鎖状アルケニル基であり、ｐが１であるとき、Ｒ２はＣ１～Ｃ１８直鎖状アルキル基、Ｃ３～Ｃ１８分岐鎖状アルキル基またはＣ２～Ｃ１８直鎖状アルケニル基である。
【0031】
本実施形態において、研磨組成物は、シラノール基密度が比較的低いシリカ粒子を研磨砥粒として使用し、かつ特定の構造を有する添加剤を組み合わせてなり、特定のｐＨの環境で、酸化物のシリコンゲルマニウムまたはシリコンに対する高研磨選択比（すなわち、酸化物／シリコン含有材料の研磨選択比が高い）を実現することができる。本実施形態の研磨組成物を使用し、シリコン含有材料および酸化物を含む研磨対象物に対して化学機械研磨を行うと、酸化物の除去速度を高めることができると共に、酸化物のシリコンゲルマニウムまたはシリコンに対する研磨選択比を高めることができる。したがって、シリコン含有材料を研磨停止層とすることができ、さらなる研磨停止層を形成する必要がなくなる。これにより、研磨対象物の表面平坦性が良好となり、プロセスの複雑度をシンプルにでき、かつ、生産に要される時間とコストを低減することが可能となる。
【0032】
本発明にかかる研磨組成物に適用される研磨対象物に特に制限はなく、一般的な半導体基板であればいずれも適用可能である。本発明にかかる研磨組成物は、表面にシリコン含有材料および酸化物を含む基板を研磨するのにとりわけ適しており、本発明の技術的効果が十分に発揮される。酸化物の具体例として酸化ケイ素を挙げることができる。シリコン含有材料には、例えば、アモルファスシリコン、単結晶シリコン、多結晶シリコン、シリコンゲルマニウムまたはこれらの組み合わせが含まれ得る。シリコン含有材料の具体例としては、例えば分子式ＳｉｘＧｅ１－ｘで表されるシリコン含有材料を挙げることができる。上記分子式におけるｘの値は０．１以上が好ましく、０．２以上がより好ましく、０．３以上がさらに好ましい。上記分子式におけるｘの値は１以下が好ましく、０．９以下がより好ましく、０．８以下が更に好ましい。
【0033】
さらに、本明細書において、“シリコン含有材料および酸化物を含む基板”は、基板の表面にシリコン含有材料および酸化物を含むものであればよく、その態様に特に制限はない。例えば、任意の基板の表面上に酸化物およびシリコン含有材料により形成されたパターン化構造が存在しているものであっても、またシリコン含有材料で構成された基板上に酸化物層が存在しているものであっても、またシリコン含有材料で構成された基板（またはシリコン含有材料層）上に酸化物層とその他の材料から形成されたパターン化構造が存在するものであってもよい。ここで数種の異なる“シリコン含有材料および酸化物を含む基板”の態様を挙げたが、これらは本発明を限定するものではない。本発明は、任意の“シリコン含有材料および酸化物を含む基板”の他の可能な態様を含み得る。
【0034】
以下に本実施形態にかかる研磨組成物中に含まれる各種成分について説明する。
【0035】
［研磨砥粒］
本実施形態の研磨組成物は研磨砥粒としてシリカ（ｓｉｌｉｃａ）を含む。本発明のいくつかの実施形態において、研磨砥粒はコロイダルシリカ（ｃｏｌｌｏｉｄａｌ ｓｉｌｉｃａ）である。本発明のいくつかの実施形態では、シラノール基（ｓｉｌａｎｏｌ ｇｒｏｕｐ）密度の比較的低いシリカ粒子を研磨砥粒として用いる。本明細書において、“シラノール基密度”とは、シリカ粒子表面の単位面積当たりにおけるシラノール基の数を意味する。シラノール基密度は、シリカ粒子表面の電気特性または化学特性を表すための指標である。
本実施形態の研磨組成物は研磨砥粒としてシリカ（ｓｉｌｉｃａ）を含む。本発明のいくつかの実施形態において、研磨砥粒はコロイダルシリカ（ｃｏｌｌｏｉｄａｌ ｓｉｌｉｃａ）である。本発明のいくつかの実施形態では、シラノール基（ｓｉｌａｎｏｌ ｇｒｏｕｐ）密度の比較的低いシリカ粒子を研磨砥粒として用いる。本明細書において、“シラノール基密度”とは、シリカ粒子表面の単位面積当たりにおけるシラノール基の数を意味する。シラノール基密度は、シリカ粒子表面の電気特性または化学特性を表すための指標である。
【0036】
本明細書において、シラノール密度はＢＥＴ法により測定した比表面積および滴定により測定したシラノール基の量に基づいて計算し求めたものである。例えば、Ｇ．Ｗ．Ｓｅａｒｓによる“Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ， ｖｏｌ．２８， Ｎｏ．１２， １９５６， １９８２～１９８３に”記載された中和滴定を用いたシアーズ（Ｓｅａｒｓ）滴定法により、シリカ（研磨砥粒）表面の平均シラノール基密度（単位：個／ｎｍ２）算出することができる。“シアーズ滴定法”とは、コロイダルシリカメーカーがシラノール基密度を評価する際に通常用いる分析手法であって、ｐＨを４から９まで変化させるのに必要な水酸化ナトリウム水溶液の量に基づいて計算を行う方法である。シラノール密度測定の詳細については、以下の実施例において詳述する。
【0037】
研磨砥粒のシラノール基密度は０～３．０個／ｎｍ２である。シラノール基密度が上記範囲内にあると、シリカ粒子は本実施形態における添加剤分子をよく吸着させることができる。これにより、添加剤分子を研磨砥粒の表面に吸着かつ集中させることができ、ひいては添加剤分子の立体障害により研磨砥粒の凝集を回避できるようになる。したがって、研磨組成物中の研磨砥粒の分散安定性が良好となり、研磨砥粒が凝集を生じにくくなり、保存安定性も良好となる。また一方で、添加剤分子を研磨砥粒の表面に吸着かつ集中させることにより、酸化物のシリコンゲルマニウムまたはシリコンに対する研磨選択比を改善することができる。研磨砥粒のシラノール基密度は、０個／ｎｍ２超が好ましく、０．５個／ｎｍ２以上がより好ましく、１．０個／ｎｍ２以上がさらに好ましく、１．２個／ｎｍ２以上がよりさらに好ましい。また、研磨砥粒のシラノール基密度は、２．５個／ｎｍ２以下が好ましく、２．０個／ｎｍ２以下がより好ましく、１．８個／ｎｍ２以下がさらに好ましい。
【0038】
本発明の一実施形態において、砥粒の単位表面積あたりのシラノール基数を０～３．０個／ｎｍ２にするためには、砥粒の製造方法の選択等により制御することができ、例えば、焼成等の熱処理を行うことが好適である。本発明の一実施形態において、焼成は、例えば、砥粒（例えば、シリカ）を、１２０～２００℃の環境下に、３０分以上保持することにより行われる。このような、熱処理を施すことによって、砥粒表面のシラノール基数を、０～３．０個／ｎｍ２等の所望の数値にせしめることができる。このような特殊な処理を施さない限り、砥粒表面のシラノール基数が０個／ｎｍ２以上３．０個／ｎｍ２以下にはならない。
【0039】
研磨砥粒の平均一次粒子径は、５ｎｍ以上が好ましく、７ｎｍ以上がより好ましく、１０ｎｍ以上がさらに好ましく、２５ｎｍ以上であると特に好ましい。研磨砥粒の平均一次粒子径が大きくなるにつれ、シリコン含有材料と酸化物に対する研磨速度はより高まり得る。研磨砥粒の平均一次粒子径は、１２０ｎｍ以下が好ましく、８０ｎｍ以下がより好ましく、５０ｎｍ以下であるとさらに好ましい。研磨砥粒の平均一次粒子径が小さくなるにつれ、研磨組成物を用いて研磨対象物に研磨を行う際、スクラッチのより少ない研磨面を容易に得ることができるようになる。また、研磨砥粒の平均一次粒子径の値はＢＥＴ法を用いて測定された比表面積に基づいて、算出することができる。
【0040】
研磨砥粒の平均二粒子径は、１０ｎｍ以上が好ましく、２０ｎｍ以上がより好ましく、３０ｎｍ以上がさらに好ましく、５０ｎｍ以上であると特に好ましい。研磨砥粒の平均二次粒子径が大きくなるにつれ、シリコン含有材料と酸化物に対する研磨速度がより高まり得る。研磨砥粒の平均二次粒子径は、２５０ｎｍ以下が好ましく、２００ｎｍ以下がより好ましく、１５０ｎｍ以下がさらに好ましく、１００ｎｍ以下であると特に好ましい。研磨砥粒の平均二次粒子径が小さくなるにつれ、研磨組成物を用いて研磨対象物に研磨を行う際、スクラッチのより少ない研磨面を容易に得ることができるようになる。また、研磨砥粒の平均二次粒子径の値は、例えばレーザー光散乱法により測定することができる。
【0041】
本発明のいくつかの実施形態において、研磨砥粒の酸性条件下でのゼータ電位は正の値であるため、研磨砥粒同士を互いに強く反発させて良好に分散させることができる。したがって、研磨組成物の保存安定が高まる。さらに、本発明いくつかの実施形態において、研磨砥粒の表面ゼータ電位は正の値であり、負に帯電する研磨対象物（例えば酸化物）との間に静電気的に引き合う力があることから、酸化物の研磨速度が高まり得る。本発明のいくつかの実施形態では、特定の酸性条件（例えばｐＨが１．５以上であって、４．５以下）下における研磨砥粒のゼータ電位は、＋１０ｍＶ以上が好ましく、＋２０ｍＶ以上がより好ましく、＋３０ｍＶ以上がさらに好ましい。また、特定の酸性条件（例えばｐＨが１．５以上であって、４．５以下）下における研磨砥粒のゼータ電位は、＋１００ｍＶ以下が好ましく＋８０ｍＶ以下がより好ましく；＋６０ｍＶ以下であるとさらに好ましく、＋４０ｍＶ以下であると特に好ましい。
【0042】
本発明のいくつかの実施形態において、研磨組成物の総重量に対し、研磨砥粒の含量は０．０１重量％以上が好ましく、０．０５重量％以上がより好ましく、０．１重量％以上がさらに好ましく、０．３重量％以上が特に好ましい。また、研磨砥粒の含量は１０．０重量％以下が好ましく、５．０重量％以下がより好ましく、２．０重量％以下がさらに好ましく、１．０重量％以下が特に好ましい。研磨砥粒の含量が多くなるにつれ、研磨対象物に対する研磨速度が高まる。一方、研磨砥粒の含量が少なくなるほど、研磨組成物の材料コストを低減することができる他、研磨砥粒の凝集が生じにくくなり得る。さらに、研磨砥粒の含量を減らすことで、過度の研磨により研磨対象物の研磨後の表面が平坦でなくなるのを回避することもできる。
【0043】
［添加剤分子］
本実施形態の研磨組成物は少なくとも１つの添加剤分子を含み、かつ該添加剤分子は式（Ｉ）で示される構造を有する：
本実施形態の研磨組成物は少なくとも１つの添加剤分子を含み、かつ該添加剤分子は式（Ｉ）で示される構造を有する：
【0044】
【化3】
【0045】
式（Ｉ）中、Ｒ１およびＲ２はそれぞれ独立してＨ、Ｃ１～Ｃ１８直鎖状アルキル基、Ｃ３～Ｃ１８分岐鎖状アルキル基またはＣ２～Ｃ１８直鎖状アルケニル基であり；ｎは２～４０の整数であり；かつｍ、ｐおよびｑはそれぞれ独立に０または１であり、ｒは０～２の整数であり、ｍが１であるとき、Ｒ１はＣ１～Ｃ１８直鎖状アルキル基、Ｃ３～Ｃ１８分岐鎖状アルキル基またはＣ２～Ｃ１８直鎖状アルケニル基であり、ｐが１であるとき、Ｒ２はＣ１～Ｃ１８直鎖状アルキル基、Ｃ３～Ｃ１８分岐鎖状アルキル基またはＣ２～Ｃ１８直鎖状アルケニル基である。また、一実施形態において、ｍが１であるとき、Ｒ１はＣ１～Ｃ１８直鎖状アルキル基、Ｃ３～Ｃ１８分岐鎖状アルキル基またはＣ２～Ｃ１８直鎖状アルケニル基であり、かつｐが１であるとき、Ｒ２はＣ１～Ｃ１８直鎖状アルキル基、Ｃ３～Ｃ１８分岐鎖状アルキル基またはＣ２～Ｃ１８直鎖状アルケニル基である。
【0046】
ここで、本明細書中、Ｃ１～Ｃ１８直鎖状アルキル基（すなわち、炭素数１～１８の直鎖状アルキル基）またはＣ３～Ｃ１８分岐鎖状アルキル基（すなわち、炭素数３～１８の分岐鎖状アルキル基）としては、特に制限されず、ｎ－プロピル基、イソプロピル基、ｎ－ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ－ブチル基、ｔｅｒｔ－ブチル基、ｎ－ペンチル基、イソペンチル基、２－メチルブチル基、ｓｅｃ－ペンチル基、ネオペンチル基、１，２－ジメチルプロピル基、ｔｅｒｔ－ペンチル基、ヘキシル基、イソヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基（ラウリル基）、２－エチルヘキシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基などが挙げられる。
【0047】
本明細書中、Ｃ２～Ｃ１８直鎖状アルケニル基（炭素数２～２０の直鎖状アルケニル基は、特に制限されず、エテニル基、プロペニル基、アリル基、イソプロペニル基、イソプロペニル基、１－ヘキセニル基、２－ヘキセニル基、３－ヘキセニル基、１－ヘプテニル基、２－ヘプテニル基、３－ヘプテニル基、９－デセニル基、１１－ドデセニル基、（Ｚ）－９－ペンタデセニル基、オレイル基（Ｚ－９－オクタデセニル基）などが挙げられる。
【0048】
上述のように、シリカ研磨砥粒表面のシラノール基密度が比較的低いため、研磨砥粒の疎水性が高まる。また、研磨対象物であるシリコン含有材料（例えばシリコンゲルマニウムまたはシリコン）の表面も疎水性が比較的高い表面である。上記添加剤を使用しない場合、疎水性の研磨砥粒と疎水性のシリコン含有材料との間の親和力は比較的大きく、このため研磨砥粒のシリコン含有材料に対する研磨速度は高い。かかる場合に、酸化物のシリコン含有材料に対する研磨速度比は過度に低くなるため、シリコン含有材料を、酸化物を研磨する際の研磨停止層とすることはできない。
【0049】
上記式（Ｉ）で示される構造を参照されたい。添加剤分子は疎水性の分子鎖セグメント、例えばＲ１、Ｒ２または主鎖上のアルキル鎖セグメントを有している。添加剤分子は疎水性の分子鎖セグメントを介して研磨砥粒およびシリコン含有材料の疎水性表面に吸着されると共に集中する。よって、研磨砥粒およびシリコン含有材料の表面には添加剤分子からなる一層の薄層が吸着する。添加剤分子の立体構造によって障害が生じることにより、研磨砥粒とシリコン含有材料との直接の接触が減少または回避され得る。換言すると、添加剤分子は、シリコン含有材料表面に保護層に似た構造を形成することができ、シリコン含有材料の研磨速度を大幅に低減することができる。これにより、酸化物のシリコン含有材料に対する研磨速度比が高まり、このためシリコン含有材料を酸化物研磨時の研磨停止層として使用することが可能となる。
【0050】
また、上記式（Ｉ）に示される構造を参照されたい。添加剤分子は末端位置に親水性の基、例えばヒドロキシ（－ＯＨ）基を有している。よって、添加剤分子が研磨砥粒表面に吸着された後、研磨砥粒表面の親水性基は増加し、研磨砥粒の親水性もこれに伴って高まる。さらに、研磨対象物の酸化物の表面も親水性が比較的高い表面である。研磨砥粒の表面には添加剤分子で形成された一層の薄層が吸着されるが、親水性の研磨砥粒と親水性の酸化物との間の親和力が十分に大きいことに加え、研磨砥粒と酸化物との静電的に引き合う作用があるため、依然として酸化物の研磨速度を適度に高めることはできる。これにより、酸化物のシリコン含有材料に対する研磨速度比が一層高まるため、酸化物を研磨する際の研磨停止層としてシリコン含有材料を使用するのにより有利となる。また、酸化物の研磨速度が高まることは、研磨工程にかかる時間の短縮にもつながり、生産効率の向上に寄与する。
【0051】
本発明のいくつかの実施形態において、式（Ｉ）で示される構造中、Ｒ１がＨであり、Ｒ２がＣ１～Ｃ１８直鎖状アルキル基、Ｃ３～Ｃ１８分岐鎖状アルキル基またはＣ２～Ｃ１８直鎖状アルケニル基であり；ｎが２～２０の整数であり；かつｍ、ｐ、ｑおよびｒがいずれも０である。かかる実施形態では、添加剤分子の分子構造は比較的単純で、緊密に配列しやすい。このため、添加剤分子は研磨砥粒およびシリコン含有材料の表面に、構造が比較的緻密な薄層を形成しやすく、ひいてはシリコン含有材料をよく保護することができる。したがって、シリコン含有材料の研磨速度を大幅に低下させることができる。さらに、かかる実施形態では、添加剤分子は大量の親水性基を備えるため、研磨砥粒表面の親水性が高まり得る。よって、研磨砥粒と親水性の酸化物との間の親和力が高まり、ひいては酸化物の研磨速度がより高まるようになる。これにより、酸化物のシリコン含有材料に対する研磨速度比は一層高まって、酸化物を研磨する際の研磨停止層としてシリコン含有材料を使用するのにより有利となり、また研磨工程にかかる時間の短縮にもつながる。
【0052】
本実施形態において、Ｒ２は、好ましくはＣ１～Ｃ１８直鎖状アルキル基であり、より好ましくはＣ１～Ｃ１０直鎖状アルキル基であり、さらに好ましくはＣ１～Ｃ５直鎖状アルキル基であり、さらにより好ましくはＣ１～Ｃ３直鎖状アルキル基である。
【0053】
本発明のいくつかの実施形態において、式（Ｉ）で示される構造中、Ｒ１およびＲ２はいずれもＨであり；ｎは２～４０の整数であり；かつｍおよびｐはいずれも０であり、ｑおよびｒはいずれも１である。かかる実施形態では、添加剤分子の分子構造は比較的単純で、緊密に配列しやすい。このため、添加剤分子は研磨砥粒およびシリコン含有材料の表面に、構造が比較的緻密な薄層を形成しやすく、ひいてはシリコン含有材料をよく保護することができる。したがって、シリコン含有材料の研磨速度を大幅に低下させることができる。さらに、かかる実施形態では、添加剤分子は大量の親水性基を備えるため、研磨砥粒表面の親水性が高まり得る。よって、研磨砥粒と親水性の酸化物との間の親和力が高まり、ひいては酸化物の研磨速度がより高まるようになる。これにより、酸化物のシリコン含有材料に対する研磨速度比は一層高まって、酸化物を研磨する際の研磨停止層としてシリコン含有材料を使用するのにより有利となり、また研磨工程にかかる時間の短縮にもつながる。
【0054】
本発明のいくつかの実施形態において、式（Ｉ）で示される構造中、Ｒ１およびＲ２がＨであり；かつｍ、ｐおよびｑがいずれも０であり、ｒが２である。かかる実施形態では、添加剤分子の分子構造は比較的単純で、緊密に配列しやすい。このため、添加剤分子は研磨砥粒およびシリコン含有材料の表面に、構造が比較的緻密な薄層を形成しやすく、ひいてはシリコン含有材料をよく保護することができる。したがって、シリコン含有材料の研磨速度を大幅に低下させることができる。さらに、かかる実施形態では、添加剤分子は大量の親水性基を備えるため、研磨砥粒表面の親水性が高まり得る。よって、研磨砥粒と親水性の酸化物との間の親和力が高まり、ひいては酸化物の研磨速度がより高まるようになる。これにより、酸化物のシリコン含有材料に対する研磨速度比は一層高まって、酸化物を研磨する際の研磨停止層としてシリコン含有材料を使用するのにより有利となり、また研磨工程にかかる時間の短縮にもつながる。
【0055】
本発明のいくつかの実施形態において、式（Ｉ）に示される構造中、Ｒ１はＣ１～Ｃ１８直鎖状アルキル基、Ｃ３～Ｃ１８分岐鎖状アルキル基またはＣ２～Ｃ１８直鎖状アルケニル基であり、Ｒ２はＨであり；ｎは２～２０の整数であり；かつｍおよびｐはいずれも０であり、ｑおよびｒはいずれも１である。かかる実施形態では、添加剤分子は疎水性分子鎖セグメント（つまり、末端に位置するアルキル鎖セグメント）を有する。よって、添加剤分子が研磨砥粒およびシリコン含有材料の疎水性表面により容易に吸着され得るようになる。さらに、疎水性分子鎖セグメントは、添加剤分子の立体構造をより大きいものに変えることができるため、研磨砥粒とシリコン含有材料との直接の接触をより減少または回避させるのに有利となる。これにより、シリコン含有材料の研磨速度が一層低下し、酸化物のシリコン含有材料に対する研磨速度比が一層高まるため、酸化物を研磨する際の研磨停止層としてシリコン含有材料を使用するのにより有利となる。
【0056】
本実施形態において、Ｒ１は、好ましくはＣ３～Ｃ１８直鎖状アルキル基またはＣ２～Ｃ１８直鎖状アルケニル基であり、より好ましくはＣ５～Ｃ１８直鎖状アルキル基またはＣ５～Ｃ１８直鎖状アルケニル基であり、さらに好ましくはＣ１０～Ｃ１８直鎖状アルキル基またはＣ１０～Ｃ１８直鎖状アルケニル基であり、さらにより好ましくはＣ１０～Ｃ１６直鎖状アルキル基またはＣ１２～Ｃ１８直鎖状アルケニル基であり、特に好ましくはＣ１０～Ｃ１４直鎖状アルキル基である。
【0057】
本発明のいくつかの実施形態において、式（Ｉ）に示される構造中、Ｒ１はＨであり、Ｒ２はＣ１～Ｃ１８直鎖状アルキル基、Ｃ３～Ｃ１８分岐鎖状アルキル基またはＣ２～Ｃ１８直鎖状アルケニル基であり；ｎは２～２０の整数であり；かつｍおよびｐはいずれも０であり、ｑおよびｒはいずれも１である。かかる実施形態では、添加剤分子は大量の疎水性分子鎖セグメント（つまり、側鎖に位置するアルキル鎖セグメント）を有する。よって、添加剤分子が研磨砥粒およびシリコン含有材料の疎水性表面により容易に吸着され得るようになる。さらに、大量の疎水性分子鎖セグメントは、添加剤分子の立体構造をより大きいものに変えることができるため、研磨砥粒とシリコン含有材料との直接の接触をより減少または回避させるのに有利となる。これにより、シリコン含有材料の研磨速度が一層低下し、酸化物のシリコン含有材料に対する研磨速度比が一層高まるため、酸化物を研磨する際の研磨停止層としてシリコン含有材料を使用するのにより有利となる。
【0058】
本実施形態において、Ｒ２は、好ましくはＣ３～Ｃ１８直鎖状アルキル基またはＣ２～Ｃ１８直鎖状アルケニル基であり、より好ましくはＣ５～Ｃ１８直鎖状アルキル基またはＣ５～Ｃ１８直鎖状アルケニル基であり、さらに好ましくはＣ１０～Ｃ１８直鎖状アルキル基またはＣ１０～Ｃ１８直鎖状アルケニル基であり、さらにより好ましくはＣ１０～Ｃ１６直鎖状アルキル基またはＣ１２～Ｃ１８直鎖状アルケニル基であり、特に好ましくはＣ１０～Ｃ１４直鎖状アルキル基である。
【0059】
本発明のいくつかの実施形態において、式（Ｉ）に示される構造中、Ｒ１はＣ１～Ｃ１８直鎖状アルキル基、Ｃ３～Ｃ１８分岐鎖状アルキル基またはＣ２～Ｃ１８直鎖状アルケニル基であり、Ｒ２はＨであり；ｎは２～２０の整数であり；かつｍ、ｑおよびｒはいずれも１であり、ｐは０である。かかる実施形態では、添加剤分子は疎水性分子鎖セグメント（つまり、末端に位置するアルキル鎖セグメント）を有する。よって、添加剤分子が研磨砥粒およびシリコン含有材料の疎水性表面により容易に吸着され得るようになる。さらに、疎水性分子鎖セグメントは、添加剤分子の立体構造をより大きいものに変えることができるため、研磨砥粒とシリコン含有材料との直接の接触をより減少または回避させるのに有利となる。これにより、シリコン含有材料の研磨速度が一層低下し、酸化物のシリコン含有材料に対する研磨速度比が一層高まるため、酸化物を研磨する際の研磨停止層としてシリコン含有材料を使用するのにより有利となる。
【0060】
本実施形態において、Ｒ１は、好ましくはＣ３～Ｃ１８直鎖状アルキル基またはＣ２～Ｃ１８直鎖状アルケニル基であり、より好ましくはＣ５～Ｃ１８直鎖状アルキル基またはＣ５～Ｃ１８直鎖状アルケニル基であり、さらに好ましくはＣ１０～Ｃ１８直鎖状アルキル基またはＣ１０～Ｃ１８直鎖状アルケニル基であり、さらにより好ましくはＣ１０～Ｃ１６直鎖状アルキル基またはＣ１２～Ｃ１８直鎖状アルケニル基であり、特に好ましくはＣ１０～Ｃ１４直鎖状アルキル基である。
【0061】
本発明のいくつかの実施形態において、式（Ｉ）に示される構造中、Ｒ１はＨであり、Ｒ２はＣ１～Ｃ１８直鎖状アルキル基、Ｃ３～Ｃ１８分岐鎖状アルキル基またはＣ２～Ｃ１８直鎖状アルケニル基であり；ｎは２～２０の整数であり；かつｍは０であり、ｐ、ｑおよびｒはいずれも１である。かかる実施形態では、添加剤分子は大量の疎水性分子鎖セグメント（つまり、側鎖に位置するアルキル鎖セグメント）を有する。よって、添加剤分子が研磨砥粒およびシリコン含有材料の疎水性表面により容易に吸着され得るようになる。さらに、大量の疎水性分子鎖セグメントは、添加剤分子の立体構造をより大きいものに変えることができるため、研磨砥粒とシリコン含有材料との直接の接触をより減少または回避させるのに有利となる。これにより、シリコン含有材料の研磨速度が一層低下し、酸化物のシリコン含有材料に対する研磨速度比が一層高まるため、酸化物を研磨する際の研磨停止層としてシリコン含有材料を使用するのにより有利となる。
【0062】
本実施形態において、Ｒ２は、好ましくはＣ３～Ｃ１８直鎖状アルキル基またはＣ２～Ｃ１８直鎖状アルケニル基であり、より好ましくはＣ５～Ｃ１８直鎖状アルキル基またはＣ５～Ｃ１８直鎖状アルケニル基であり、さらに好ましくはＣ１０～Ｃ１８直鎖状アルキル基またはＣ１０～Ｃ１８直鎖状アルケニル基であり、さらにより好ましくはＣ１０～Ｃ１６直鎖状アルキル基またはＣ１２～Ｃ１８直鎖状アルケニル基であり、特に好ましくはＣ１０～Ｃ１４直鎖状アルキル基である。
【0063】
本発明のいくつかの実施形態において、添加剤分子の重量平均分子量（ＭＷ）は１００以上が好ましく、２００以上がより好ましく、３００以上がさらに好ましい。また、添加剤分子の重量平均分子量（ＭＷ）は１００００以下が好ましく、６０００以下がより好ましく、４０００以下がさらに好ましい。本明細書中の重量平均分子量は、ポリスチレンを標準物質として使用するゲル浸透クロマトグラフィー（ｇｅｌ ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ， ＧＰＣ）により測定される。
【0064】
本発明のいくつかの実施形態では、添加剤分子の重量平均分子量（ＭＷ）は、１００以上、２００以上、２５０以上、３００以上、４５０以上、４００以上、５００以上、６００以上である。また、本発明のいくつかの実施形態では、添加剤分子の重量平均分子量（ＭＷ）は、１５００以下、１０００以下、９５０以下、９００以下、８００以下、７００以下、６５０以下、６００以下である。
【0065】
本発明のいくつかの実施形態では、式（Ｉ）において、Ｒ１がＨであり、Ｒ２がＣ１～Ｃ１８直鎖状アルキル基、Ｃ３～Ｃ１８分岐鎖状アルキル基またはＣ２～Ｃ１８直鎖状アルケニル基であり；ｎが２～２０の整数であり；かつｍ、ｐ、ｑおよびｒがいずれも０である場合、添加剤分子の重量平均分子量（ＭＷ）は、１００以上、２００以上、２５０以上、３００以上、４００以上である。また、本発明のいくつかの実施形態では、式（Ｉ）において、Ｒ１がＨであり、Ｒ２がＣ１～Ｃ１８直鎖状アルキル基、Ｃ３～Ｃ１８分岐鎖状アルキル基またはＣ２～Ｃ１８直鎖状アルケニル基であり；ｎが２～２０の整数であり；かつｍ、ｐ、ｑおよびｒがいずれも０である場合、添加剤分子の重量平均分子量（ＭＷ）は、１０００以下、９５０以下、９００以下、８００以下、７００以下、６００以下、５００以下である。
【0066】
本発明のいくつかの実施形態では、式（Ｉ）において、Ｒ１およびＲ２はいずれもＨであり；ｎは２～４０の整数であり；かつｍおよびｐはいずれも０であり、ｑおよびｒはいずれも１である場合、添加剤分子の重量平均分子量（ＭＷ）は、１００以上、１５０以上、２００以上、２５０以上、２８０以上、３００以上、４００以上、５００以上、６００以上、７００以上である。また、本発明のいくつかの実施形態では、式（Ｉ）において、Ｒ１およびＲ２はいずれもＨであり；ｎは２～４０の整数であり；かつｍおよびｐはいずれも０であり、ｑおよびｒはいずれも１である場合、添加剤分子の重量平均分子量（ＭＷ）は、３０００以下、１５００以下、１０００以下、９００以下、８００以下である。
【0067】
本発明のいくつかの実施形態では、疎水性分子鎖セグメントとしてアルキルエーテルを有する場合、すなわち、式（Ｉ）において、（ｉ）Ｒ１はＨであり、Ｒ２はＣ１～Ｃ１８直鎖状アルキル基、Ｃ３～Ｃ１８分岐鎖状アルキル基またはＣ２～Ｃ１８直鎖状アルケニル基であり；ｎは２～２０の整数であり；かつｍおよびｐはいずれも０であり、ｑおよびｒはいずれも１である場合、および（ｉｉ）Ｒ１はＣ１～Ｃ１８直鎖状アルキル基、Ｃ３～Ｃ１８分岐鎖状アルキル基またはＣ２～Ｃ１８直鎖状アルケニル基であり、Ｒ２はＨであり；ｎは２～２０の整数であり；かつｍおよびｐはいずれも０であり、ｑおよびｒはいずれも１である場合、添加剤分子の重量平均分子量（ＭＷ）は、１００以上、２００以上、２５０以上、３００以上、３５０以上、４００以上である。また、本発明のいくつかの実施形態では、疎水性分子鎖セグメントとしてアルキルエーテルを有する場合、添加剤分子の重量平均分子量（ＭＷ）は、１５００以下、１０００以下、９００以下、８００以下、６００以下、５００以下である。
【0068】
本発明のいくつかの実施形態では、疎水性分子鎖セグメントとして脂肪酸エステルを有する場合、すなわち、式（Ｉ）において、（ｉ）Ｒ１はＨであり、Ｒ２はＣ１～Ｃ１８直鎖状アルキル基、Ｃ３～Ｃ１８分岐鎖状アルキル基またはＣ２～Ｃ１８直鎖状アルケニル基であり；ｎは２～２０の整数であり；かつｍは０であり、ｐ、ｑおよびｒはいずれも１である場合、および（ｉｉ）Ｒ１はＣ１～Ｃ１８直鎖状アルキル基、Ｃ３～Ｃ１８分岐鎖状アルキル基またはＣ２～Ｃ１８直鎖状アルケニル基であり、Ｒ２はＨであり；ｎは２～２０の整数であり；かつｍ、ｑおよびｒはいずれも１であり、ｐは０である場合、添加剤分子の重量平均分子量（ＭＷ）は、１００以上、２００以上、２５０以上、３００以上、３５０以上、４００以上である。また、本発明のいくつかの実施形態では、疎水性分子鎖セグメントとして脂肪酸エステルを有する場合、添加剤分子の重量平均分子量（ＭＷ）は、１５００以下、１０００以下、９００以下、８００以下、７００以下、６００以下である。
【0069】
本発明のいくつかの実施形態では、式（Ｉ）において、Ｒ１およびＲ２はいずれもＨであり；ｎは２～２０の整数であり；かつｍ、ｐおよびｑはいずれも０であり、ｒは２である場合、添加剤分子の重量平均分子量（ＭＷ）は、１００以上、１５０以上、２００以上、２２０以上、２３０以上である。また、本発明のいくつかの実施形態では、式（Ｉ）において、Ｒ１およびＲ２はいずれもＨであり；ｎは２～２０の整数であり；かつｍ、ｐおよびｑはいずれも０であり、ｒは２である場合、添加剤分子の重量平均分子量（ＭＷ）は、１０００以下、８００以下、６００以下、５００以下、４００以下である。
【0070】
添加剤分子の重量平均分子量が過度に大きいと、添加剤分子の立体構造が大きくなりすぎてしまう可能性がある。かかる場合、研磨砥粒およびシリコン含有材料に吸着された添加剤分子同士の間に間隙が形成されやすくなり、ひいては研磨砥粒およびシリコン含有材料の表面に構造の緻密な薄層を形成することが困難となる。その結果、添加剤分子はシリコン含有材料をよく保護することができず、シリコン含有材料の研磨速度を十分に下げることができなくなる。したがって、酸化物のシリコン含有材料に対する研磨速度比を高めることができず、酸化物を研磨する際の研磨停止層としてシリコン含有材料を使用するのに不利である。
【0071】
一方、添加剤分子の重量平均分子量が過度に小さいと、添加剤分子の疎水性鎖セグメントが少なくなりすぎ、かつ添加剤分子の親水性が高くなりすぎる可能性がある。かかる場合に、添加剤分子は研磨砥粒およびシリコン含有材料の表面に吸着され難くなり得る。よって、添加剤分子はシリコン含有材料をよく保護できず、シリコン含有材料の研磨速度を十分に下げることができない。さらに、添加剤分子の親水性が高くなりすぎると、親水性の酸化物表面に、添加剤分子で形成された一層の薄層が吸着する可能性があるため、酸化物の研磨速度は低下し得る。したがって、酸化物のシリコン含有材料に対する研磨速度比は低くなり、酸化物を研磨する際の研磨停止層としてシリコン含有材料を使用するのに不利となる。
【0072】
なお、添加剤分子の重量平均分子量は、ＧＰＣ法（水系、ポリエチレンオキサイド換算）により測定された値を採用することができる。重量平均分子量は、ゲルパーミーエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）によって、ＧＰＣ装置（株式会社島津製作所製 型式：Ｐｒｏｍｉｎｅｎｃｅ ＋ ＥＬＳＤ検出器（ＥＬＳＤ－ＬＴＩＩ））などを用いてポリエチレングリコール換算によって求めることができる。
【0073】
添加剤分子は、市販品を用いてもよいし、合成品を用いてもよい。合成する場合の製造方法は特に制限されず、公知の製造方法を用いることができる。
【0074】
本発明のいくつかの実施形態において、該研磨組成物の総重量に対し、該添加剤分子の含量は１０重量ｐｐｍ以上が好ましく、３０重量ｐｐｍ以上がより好ましく、５０重量ｐｐｍ以上がさらに好ましく、７０重量ｐｐｍ以上が特に好ましい。また、該添加剤分子の含量は１００００重量ｐｐｍ以下が好ましく、５０００重量ｐｐｍ以下がより好ましく、２０００重量ｐｐｍ以下が好ましく、１０００重量ｐｐｍ以下が特に好ましい。
【0075】
本発明のいくつかの実施形態では、添加剤分子の含量は、研磨組成物の総重量に対して、６０ｐｐｍ以上、８０重量ｐｐｍ以上、９０重量ｐｐｍ以上、９５重量ｐｐｍ以上、１２０重量ｐｐｍ以上、１５０重量ｐｐｍ以上、２００重量ｐｐｍ以上である。また、本発明のいくつかの実施形態では、添加剤分子の含量は、研磨組成物の総重量に対して、９００重量ｐｐｍ以下、７００重量ｐｐｍ以下、５００重量ｐｐｍ以下、４００重量ｐｐｍ以下、３５０重量ｐｐｍ以下、３００重量ｐｐｍ以下である。
【0076】
添加剤分子の研磨組成物中における含量が過度に多いと、研磨砥粒およびシリコン含有材料の表面に過度に多い添加剤分子が吸着する可能性がある。また、添加剤分子の含量が過度に多いと、添加剤分子が酸化物の表面にも一層の薄層を形成する可能性がある。これにより、シリコン含有材料の研磨速度と酸化物の研磨速度はどちらも低下して、酸化物のシリコン含有材料に対する研磨速度比を十分に高めることができないため、酸化物を研磨する際の研磨停止層としてシリコン含有材料を使用するのに不利であり、研磨工程にかかる時間の短縮にも不利となる。
【0077】
一方、添加剤分子の研磨組成物中における含量が過度に少ないと、添加剤分子が研磨砥粒およびシリコン含有材料の表面に一層の薄層を形成するのが困難となる、特に、研磨砥粒およびシリコン含有材料の表面全体を覆うことは難しくなる。よって、添加剤分子はシリコン含有材料をよく保護できず、シリコン含有材料の研磨速度を十分に下げることができなくなる。また、添加剤分子の含量が少なすぎると、研磨砥粒の親水性が不十分となり、研磨砥粒と親水性の酸化物との間の親和力を有効に高めることが困難になるため、酸化物の研磨速度を高めることができない。上述したように、添加剤分子の含量が少なすぎると、酸化物のシリコン含有材料に対する研磨速度比を高めることは難しい。したがって、酸化物を研磨する際の研磨停止層としてシリコン含有材料を使用するのに不利となる。
【0078】
［ｐＨ調整剤］
本実施形態の研磨組成物はｐＨ調整剤を含む。ｐＨ調整剤により研磨組成物のｐＨ値を１．５以上であって、４．５以下の範囲に調整することができる。ｐＨ調整剤としては、公知の酸または塩基を使用できる。
本実施形態の研磨組成物はｐＨ調整剤を含む。ｐＨ調整剤により研磨組成物のｐＨ値を１．５以上であって、４．５以下の範囲に調整することができる。ｐＨ調整剤としては、公知の酸または塩基を使用できる。
【0079】
本実施形態の研磨組成物に用いられるｐＨ調整剤の酸は、無機酸または有機酸であってもよいし、また、キレート剤であってもよい。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（ＨＣｌ）、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）、硝酸（ＨＮＯ３）、フッ化水素酸（ＨＦ）、硼酸（Ｈ３ＢＯ３）、炭酸（Ｈ２ＣＯ３）、次亜リン酸（Ｈ３ＰＯ２）、亜リン酸（Ｈ３ＰＯ３）およびリン酸（Ｈ３ＰＯ４）を挙げることができる。これら無機酸のうち、好ましいのは塩酸、硫酸、硝酸およびリン酸である。
【0080】
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、ヒドロキシ酢酸（ｈｙｄｒｏｘｙａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ）、サリチル酸（ｓａｌｉｃｙｌｉｃ ａｃｉｄ）、グリセリン酸（ｇｌｙｃｅｒｉｃ ａｃｉｄ）、シュウ酸（ｏｘａｌｉｃ ａｃｉｄ）、マロン酸（ｍａｌｏｎｉｃ ａｃｉｄ）、コハク酸（ｓｕｃｃｉｎｉｃ ａｃｉｄ）、グルタル酸（ｇｌｕｔａｒｉｃ ａｃｉｄ）、アジピン酸（ａｄｉｐｉｃ ａｃｉｄ）、ピメリン酸（ｐｉｍｅｌｉｃ ａｃｉｄ）、マレイン酸（ｍａｌｅｉｃ ａｃｉｄ）、フタル酸（ｐｈｔｈａｌｉｃ ａｃｉｄ）、リンゴ酸（ｍａｌｉｃ ａｃｉｄ）、酒石酸（ｔａｒｔａｒｉｃ ａｃｉｄ）、クエン酸（ｃｉｔｒｉｃ ａｃｉｄ）、乳酸（ｌａｃｔｉｃ ａｃｉｄ）、グリオキシル酸（ｇｌｙｏｘｙｌｉｃ ａｃｉｄ）、２－フランカルボン酸（２－ｆｕｒａｎｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ ａｃｉｄ）、２，５－フランジカルボン酸（２，５－ｆｕｒａｎｄｉｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ ａｃｉｄ）、３－フランカルボン酸（３－ｆｕｒａｎｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ ａｃｉｄ）、２－テトラヒドロフランカルボン酸（２－ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ ｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ ａｃｉｄ）、メトキシ酢酸（ｍｅｔｈｏｘｙａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ）、メトキシフェニル酢酸（ｍｅｔｈｏｘｙｐｈｅｎｙｌａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ）およびフェノキシ酢酸（Ｐｈｅｎｏｘｙａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ）を挙げることができる。メタンスルホン酸（ｍｅｔｈａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ ａｃｉｄ）、エタンスルホン酸（ｅｔｈａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ ａｃｉｄ）およびイセチオン酸（２－ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ ａｃｉｄ）等の有機硫酸を使用してもよい。これら有機酸のうち、好ましいのは、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、２，５－フランジカルボン酸、およびクエン酸である。
【0081】
本実施形態の研磨組成剤に用いるｐＨ調整剤の塩基としては、アルカリ金属の水酸化物またはその塩、第２族元素の水酸化物またはその塩、水酸化第四級アンモニウムまたはその塩、アンモニア、アミンを挙げることができる。アルカリ金属の具体例としては、カリウム、ナトリウム等を挙げることができる。
【0082】
研磨組成物のｐＨが増加するのに伴い、研磨砥粒表面のゼータ電位は負の値へとシフトしていき、酸化物とシリコン含有材料表面のゼータ電位も負の値へとシフトしていく。よって、研磨組成物のｐＨが過度に高いと（例えばｐＨが５以上）、研磨砥粒表面のゼータ電位は負の値となる可能性があり、研磨対象物表面のゼータ電位もまた負の値である可能性がある。よって、研磨砥粒と研磨対象物（酸化物およびシリコン含有材料を含む）との間の静電反発力が大きくなることで、シリコン含有材料および酸化物の研磨速度が共に大幅に低下して、酸化物のシリコン含有材料に対する研磨速度比を高めることが困難となる。したがって、酸化物を研磨する際の研磨停止層としてシリコン含有材料を使用するのに不利となり、研磨工程にかかる時間を短縮するのにも不利である。
【0083】
本実施形態の研磨組成物のｐＨは１．５以上であって、４．５以下の範囲である。かかる環境において研磨砥粒の表面ゼータ電位は正の値であり、負に帯電している研磨対象物（例えば酸化物）との間には静電気的に引き合う力がある。よって、酸化物の研磨速度が高まり得る。さらに、酸性条件下では、研磨砥粒としてのシリカ粒子どうしは静電反発により凝集を引き起こしにくく、研磨組成物の保存安定性が大幅に高まり得る。より具体的には、本実施形態の研磨組成物のｐＨは１．８以上が好ましく、２以上がより好まし２．５以上がさらに好ましい。また、本実施形態の研磨組成物のｐＨは４．２以下が好ましく、４以下がより好ましく、３．５以下がさらに好ましい。
【0084】
いくつかの実施形態では、研磨組成物は、ｐＨが、１．５以上、１．６以上、１．７以上、１．８以上、１．９以上、２．０以上、２．１以上、２．２以上、２．３以上、２．４以上、２．５以上、２．６以上、２．７以上でありうる。また、いくつかの実施形態では、研磨用組成物は、ｐＨが、４．５以下、４．４以下、４．３以下、４．２以下、４．１以下、４．０以下、３．９以下、３．８以下、３．７以下、３．６以下、３．５以下でありうる。
【0085】
研磨組成物のｐＨが過度に高いと、酸化物の研磨速度が大幅に低下し、かつ酸化物のシリコン含有材料に対する研磨速度比も大幅に低下する。したがって、酸化物を研磨する際の研磨停止層としてシリコン含有材料を使用するのに不利となり、研磨工程にかかる時間の短縮にも不利となる。さらに、研磨組成物のｐＨ値が過度に高いと、研磨組成物の保存安定性も低下し得る。一方、研磨組成物のｐＨ値が過度に低いと、プロセスの安全性が低下し、廃液処理の負担が増える。
【0086】
［分散媒］
本実施形態の研磨組成物は分散媒（“溶媒”と称してもよい）を含む。分散媒は、研磨組成物中の各成分を分散または溶解させるために用いることができる。本実施形態において、研磨組成物は、分散媒として水を含んでいてよい。他の成分の作用を阻害することを抑えるという観点から、できる限り不純物を含まない水が好ましい。より具体的には、イオン交換樹脂で不純物イオンを除去した後、フィルターに通して異物を除去した純水もしくは超純水、または蒸留水が好ましい。
本実施形態の研磨組成物は分散媒（“溶媒”と称してもよい）を含む。分散媒は、研磨組成物中の各成分を分散または溶解させるために用いることができる。本実施形態において、研磨組成物は、分散媒として水を含んでいてよい。他の成分の作用を阻害することを抑えるという観点から、できる限り不純物を含まない水が好ましい。より具体的には、イオン交換樹脂で不純物イオンを除去した後、フィルターに通して異物を除去した純水もしくは超純水、または蒸留水が好ましい。
【0087】
［その他の成分］
本発明の研磨方法に用いる研磨組成物は、必要に応じて、キレート剤、酸化剤、金属防食剤、防腐剤、抗カビ剤等のその他の成分をさらに含んでいてもよい。
本発明の研磨方法に用いる研磨組成物は、必要に応じて、キレート剤、酸化剤、金属防食剤、防腐剤、抗カビ剤等のその他の成分をさらに含んでいてもよい。
【0088】
［研磨方法および基板の製造方法］
上述したように、本発明に係る研磨組成物は、シリコン含有材料および酸化物を含む基板を研磨するのに特に適している。よって、本発明は、本発明にかかる研磨組成物を用いてシリコン含有材料および酸化物を含む研磨対象物を研磨する研磨方法を提供する。例えば、かかる研磨対象物は、シリコン含有材料からなる基板とこの基板の上に形成された酸化物層とを含み得る。酸化物の具体例としては、酸化ケイ素が挙げられる。シリコン含有材料の具体例としては、分子式ＳｉｘＧｅ１－ｘで表されるシリコン含有材料が挙げられ、ｘ＝０．１～１である。また、本発明は、本発明にかかる研磨組成物を使用しシリコン含有材料および酸化物ゲルマニウム材料を含む基板に対して研磨を行うステップを含む基板の製造方法を提供する。
上述したように、本発明に係る研磨組成物は、シリコン含有材料および酸化物を含む基板を研磨するのに特に適している。よって、本発明は、本発明にかかる研磨組成物を用いてシリコン含有材料および酸化物を含む研磨対象物を研磨する研磨方法を提供する。例えば、かかる研磨対象物は、シリコン含有材料からなる基板とこの基板の上に形成された酸化物層とを含み得る。酸化物の具体例としては、酸化ケイ素が挙げられる。シリコン含有材料の具体例としては、分子式ＳｉｘＧｅ１－ｘで表されるシリコン含有材料が挙げられ、ｘ＝０．１～１である。また、本発明は、本発明にかかる研磨組成物を使用しシリコン含有材料および酸化物ゲルマニウム材料を含む基板に対して研磨を行うステップを含む基板の製造方法を提供する。
【0089】
シリコン含有材料および酸化物を含む研磨対象物を研磨するとき、シリコン含有材料を酸化物研磨時の研磨停止層として使用するには、酸化物の除去速度とシリコン含有材料の除去速度との差は大きいほど好ましい。つまり、酸化物のシリコン含有材料に対する研磨選択比（研磨速度比または除去速度比）が高いほど良い。より具体的には、特定の研磨圧力（例えば１．０ｐｓｉ）でシリコン含有材料および酸化物を含む研磨対象物を研磨するとき、酸化物の除去速度Ｒ１のシリコン含有材料の除去速度Ｒ２に対する比の値（Ｒ１／Ｒ２）は１０以上で、比の値Ｒ１／Ｒ２が高いほど好ましい。本発明のいくつかの実施形態において、研磨圧力が１．０ｐｓｉであるとき、研磨組成物の酸化物に対する除去速度は第１の除去速度Ｒ１であり、研磨組成物のシリコン含有材料に対する除去速度は第２の除去速度Ｒ２であり、かつ第１の除去速度の第２の除去速度に対する比の値（Ｒ１／Ｒ２）は１０以上が好ましく、１５以上がより好ましく、２０以上がさらに好ましく、３０以上であると特に好ましい。第１の除去速度の第２の除去速度に対する比の値（Ｒ１／Ｒ２）の上限値に特に限定はなく、高ければ高いほど良いが、例として比の値（Ｒ１／Ｒ２）を２００以下とすることができる。
【0090】
研磨ステップで使用する研磨装置として、一般的な化学機械研磨プロセスで用いる研磨装置を使用することができる。かかる研磨装置には、研磨対象物を保持するキャリアおよび回転数を変更することのできるモーター等が設置されていると共に、研磨パッド（または研磨布）を貼り付けることのできる研磨定盤を備える。
【0091】
上記研磨パッドに特に制限はなく、一般の不織布、ポリウレタン樹脂製パッド、および多孔質フッ素樹脂製パッド等を使用することが可能である。さらに、必要に応じて、研磨パッドに溝加工を施すこともでき、これにより研磨組成物が研磨パッドの溝中にたまるようになる。
【0092】
研磨ステップのパラメータ条件にも特に制限はなく、実際の必要に応じて調整を行うことができる。例えば、研磨定盤の回転速度は１０～５００ｒｐｍとすることができ、キャリアの回転速度は１０～５００ｒｐｍとすることができ、研磨組成物の流量は１０～５００ｍＬ／ｍｉｎとすることができ、研磨圧力は０．１～１０ｐｓｉとすることができ、研磨時間は１０秒から３０分とすることができる。研磨組成物を研磨パッドへ供給する方法にも特に制限はなく、例えば、ポンプ等による連続供給の方法を採用できる。
【0093】
研磨ステップ終了後、水流中で研磨対象物を洗浄し、回転乾燥機等で研磨対象物に付着している水滴を飛ばして乾燥し、平坦な表面を有する、段差の無い基板を得る。
【0094】
［実施例］
以下の実施例および比較例により本発明をより詳細に説明するが、本発明の技術範囲は以下の実施例のみに限定されることはない。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（２０～２５℃）／相対湿度４０～５０％ＲＨの条件下で行っている。
以下の実施例および比較例により本発明をより詳細に説明するが、本発明の技術範囲は以下の実施例のみに限定されることはない。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（２０～２５℃）／相対湿度４０～５０％ＲＨの条件下で行っている。
【0095】
［研磨組成物の調製］
下表１に示される組成に従って、研磨砥粒、添加剤およびｐＨ調整剤を分散媒（超純水）中で混合し（混合温度：約２５℃、混合時間：約１０分）、研磨組成物を調製した。研磨組成物のｐＨをｐＨメーター（堀場製作所製ＬＡＱＵＡ）で確認した（ｐＨ測定時の研磨組成物の温度は２５℃）。また、表１中の“－”はその成分を添加していないことを表す。表１および表２における各成分の詳細は以下のとおりである。
下表１に示される組成に従って、研磨砥粒、添加剤およびｐＨ調整剤を分散媒（超純水）中で混合し（混合温度：約２５℃、混合時間：約１０分）、研磨組成物を調製した。研磨組成物のｐＨをｐＨメーター（堀場製作所製ＬＡＱＵＡ）で確認した（ｐＨ測定時の研磨組成物の温度は２５℃）。また、表１中の“－”はその成分を添加していないことを表す。表１および表２における各成分の詳細は以下のとおりである。
【0096】
［研磨砥粒および添加剤分子］
研磨砥粒ａ：コロイダルシリカ（一次粒子径：３０ｎｍ、二次粒子径：６０ｎｍ、 研磨砥粒表面のシラノール基密度：１．５個／ｎｍ２）
研磨砥粒ｂ：コロイダルシリカ（一次粒子径：３５ｎｍ、二次粒子径：７０ｎｍ、 研磨砥粒表面のシラノール基密度：４．４個／ｎｍ２）
研磨砥粒ｃ：コロイダルシリカ（一次粒子径：３５ｎｍ、二次粒子径：７０ｎｍ、 研磨砥粒表面のシラノール基密度：４．５個／ｎｍ２）
添加剤Ａ：Ｇｌｙｃｅｒｏｌ（グリセリン；ＭＷ：９２ｇ／ｍｏｌ）
添加剤Ｂ：Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ ４００（ポリプロピレングリコール４００；ＭＷ：４４６ｇ／ｍｏｌ）
添加剤Ｃ：Ｐｏｌｙｇｌｙｃｅｒｉｎ ＃３１０（ポリグリセリン＃３１０；ＭＷ：３１４ｇ／ｍｏｌ）
添加剤Ｄ：Ｐｏｌｙｇｌｙｃｅｒｉｎ ＃５００（ポリグリセリン＃５００；ＭＷ：４６２ｇ／ｍｏｌ）
添加剤Ｅ：Ｐｏｌｙｇｌｙｃｅｒｉｎ ＃７５０（ポリグリセリン＃７５０；ＭＷ：７５９ｇ／ｍｏｌ）
添加剤Ｆ：Ｐｏｌｙｇｌｙｃｅｒｉｎ ４０（ポリグリセリン４０；ＭＷ：２９７８ｇ／ｍｏｌ）
添加剤Ｇ：Ｐｏｌｙｇｌｙｃｅｒｙｌ－４ ｌａｕｒｙｌ ｅｔｈｅｒ（ポリグリセリル－４ラウリルエーテル；ＭＷ：４８２ｇ／ｍｏｌ）
添加剤Ｈ：Ｐｏｌｙｇｌｙｃｅｒｙｌ－１０ ｌａｕｒｉｃ ａｃｉｄ ｅｓｔｅｒ（ポリグリセリン－１０ラウリン酸エステル；ＭＷ：９４０ｇ／ｍｏｌ）
添加剤Ｉ：Ｐｏｌｙｇｌｙｃｅｒｙｌ－１０ ｏｌｅｉｃ ａｃｉｄ ｅｓｔｅｒ （ポリグリセリン－１０オレイン酸エステル；ＭＷ：１０２２ｇ／ｍｏｌ）
ＨＮＯ３：硝酸（濃度：７０％）
添加剤Ｊ：Ｐｏｌｙｇｌｙｃｅｒｙｌ－４ ｌａｕｒｉｃ ａｃｉｄ ｅｓｔｅｒ（ポリグリセリン－４ラウリン酸エステル；ＭＷ：４３２ｇ／ｍｏｌ）
添加剤Ｋ：Ｐｏｌｙｇｌｙｃｅｒｙｌ－６ ｌａｕｒｉｃ ａｃｉｄ ｅｓｔｅｒ（ポリグリセリン－６ラウリン酸エステル；ＭＷ：５４８ｇ／ｍｏｌ）
添加剤Ｌ：Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ （ポリテトラヒドロフラン（＝ポリテトラメチレンエーテルグリコール；ＭＷ：２５０ｇ／ｍｏｌ）。
研磨砥粒ａ：コロイダルシリカ（一次粒子径：３０ｎｍ、二次粒子径：６０ｎｍ、 研磨砥粒表面のシラノール基密度：１．５個／ｎｍ２）
研磨砥粒ｂ：コロイダルシリカ（一次粒子径：３５ｎｍ、二次粒子径：７０ｎｍ、 研磨砥粒表面のシラノール基密度：４．４個／ｎｍ２）
研磨砥粒ｃ：コロイダルシリカ（一次粒子径：３５ｎｍ、二次粒子径：７０ｎｍ、 研磨砥粒表面のシラノール基密度：４．５個／ｎｍ２）
添加剤Ａ：Ｇｌｙｃｅｒｏｌ（グリセリン；ＭＷ：９２ｇ／ｍｏｌ）
添加剤Ｂ：Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ ４００（ポリプロピレングリコール４００；ＭＷ：４４６ｇ／ｍｏｌ）
添加剤Ｃ：Ｐｏｌｙｇｌｙｃｅｒｉｎ ＃３１０（ポリグリセリン＃３１０；ＭＷ：３１４ｇ／ｍｏｌ）
添加剤Ｄ：Ｐｏｌｙｇｌｙｃｅｒｉｎ ＃５００（ポリグリセリン＃５００；ＭＷ：４６２ｇ／ｍｏｌ）
添加剤Ｅ：Ｐｏｌｙｇｌｙｃｅｒｉｎ ＃７５０（ポリグリセリン＃７５０；ＭＷ：７５９ｇ／ｍｏｌ）
添加剤Ｆ：Ｐｏｌｙｇｌｙｃｅｒｉｎ ４０（ポリグリセリン４０；ＭＷ：２９７８ｇ／ｍｏｌ）
添加剤Ｇ：Ｐｏｌｙｇｌｙｃｅｒｙｌ－４ ｌａｕｒｙｌ ｅｔｈｅｒ（ポリグリセリル－４ラウリルエーテル；ＭＷ：４８２ｇ／ｍｏｌ）
添加剤Ｈ：Ｐｏｌｙｇｌｙｃｅｒｙｌ－１０ ｌａｕｒｉｃ ａｃｉｄ ｅｓｔｅｒ（ポリグリセリン－１０ラウリン酸エステル；ＭＷ：９４０ｇ／ｍｏｌ）
添加剤Ｉ：Ｐｏｌｙｇｌｙｃｅｒｙｌ－１０ ｏｌｅｉｃ ａｃｉｄ ｅｓｔｅｒ （ポリグリセリン－１０オレイン酸エステル；ＭＷ：１０２２ｇ／ｍｏｌ）
ＨＮＯ３：硝酸（濃度：７０％）
添加剤Ｊ：Ｐｏｌｙｇｌｙｃｅｒｙｌ－４ ｌａｕｒｉｃ ａｃｉｄ ｅｓｔｅｒ（ポリグリセリン－４ラウリン酸エステル；ＭＷ：４３２ｇ／ｍｏｌ）
添加剤Ｋ：Ｐｏｌｙｇｌｙｃｅｒｙｌ－６ ｌａｕｒｉｃ ａｃｉｄ ｅｓｔｅｒ（ポリグリセリン－６ラウリン酸エステル；ＭＷ：５４８ｇ／ｍｏｌ）
添加剤Ｌ：Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ （ポリテトラヒドロフラン（＝ポリテトラメチレンエーテルグリコール；ＭＷ：２５０ｇ／ｍｏｌ）。
【0097】
なお、上記添加剤Ｂは、上記式（Ｉ）において、Ｒ１がＨであり、Ｒ２がＣ１～Ｃ１８直鎖状アルキル基、Ｃ３～Ｃ１８分岐鎖状アルキル基またはＣ２～Ｃ１８直鎖状アルケニル基であり；ｎが２～２０の整数であり；かつｍ、ｐ、ｑおよびｒがいずれも０である化合物に相当する。また、上記添加剤Ｃ～Ｆは、上記式（Ｉ）において、Ｒ１およびＲ２はいずれもＨであり；ｎは２～４０の整数であり；かつｍおよびｐはいずれも０、ｑおよびｒは１である化合物に相当する。上記添加剤Ｇは、上記式（Ｉ）において、Ｒ１はＣ１～Ｃ１８直鎖状アルキル基、Ｃ３～Ｃ１８分岐鎖状アルキル基またはＣ２～Ｃ１８直鎖状アルケニル基であり、Ｒ２はＨであり；ｎは２～２０の整数であり；かつｍおよびｐはいずれも０であり、ｑおよびｒはいずれも１である化合物に相当する。上記添加剤Ｈ～Ｋは、上記式（Ｉ）において、Ｒ１はＣ１～Ｃ１８直鎖状アルキル基、Ｃ３～Ｃ１８分岐鎖状アルキル基またはＣ２～Ｃ１８直鎖状アルケニル基であり、Ｒ２はＨであり；ｎは２～２０の整数であり；かつｍ、ｑおよびｒはいずれも１であり、ｐは０である化合物に相当する。上記添加剤Ｌは、上記式（Ｉ）において、Ｒ１およびＲ２はいずれもＨであり；ｎは２～２０の整数であり；かつｍ、ｐおよびｑはいずれも０であり、ｒは２である化合物に相当する。
【0098】
［研磨砥粒の二次粒子径の測定］
研磨砥粒（コロイダルシリカ）の平均二次粒子径（単位：ｎｍ）を、研磨砥粒試料に対し動的光散乱式の粒子径分布測定装置（日機装社製：ＵＰＡ－ＵＴ１５１）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。研磨砥粒の二次粒子径の測定結果は表１および表２に記録されている。
研磨砥粒（コロイダルシリカ）の平均二次粒子径（単位：ｎｍ）を、研磨砥粒試料に対し動的光散乱式の粒子径分布測定装置（日機装社製：ＵＰＡ－ＵＴ１５１）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。研磨砥粒の二次粒子径の測定結果は表１および表２に記録されている。
【0099】
［表面ゼータ電位の測定］
研磨用組成物に含まれる研磨砥粒の表面ゼータ電位を、界面電位分析計（Ｃｏｌｌｏｉｄａｌ Ｄｙｎａｍｉｃｓ社製：Ｚｅｔａ Ｐｒｏｂｅ Ａｎａｌｙｚｅｒ）を用い、多周波数電気音響波（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ａｃｏｕｓｔｉｃ）法により測定した。表面ゼータ電位の測定結果は表１および表２に記録されている。
研磨用組成物に含まれる研磨砥粒の表面ゼータ電位を、界面電位分析計（Ｃｏｌｌｏｉｄａｌ Ｄｙｎａｍｉｃｓ社製：Ｚｅｔａ Ｐｒｏｂｅ Ａｎａｌｙｚｅｒ）を用い、多周波数電気音響波（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ａｃｏｕｓｔｉｃ）法により測定した。表面ゼータ電位の測定結果は表１および表２に記録されている。
【0100】
［研磨砥粒表面のシラノール基密度の測定］
先ず、固形分としてのコロイダルシリカを１．５０ｇはかり取り、２００ｍＬのビーカーに入れ、純水約１００ｍＬを添加してスラリーを作った後、塩化ナトリウム３０ｇを加えて溶解させた。次いで、１Ｎ塩酸を加え、スラリーのｐＨを約３．０～３．５に調整してから、純水を添加してスラリーの容積を１５０ｍＬにした。このスラリーに対し、自動滴定装置（平沼産業社製、ＣＯＭ－１７００）を用い、２５℃にて０．１Ｎ 水酸化ナトリウムでｐＨが４．０になるよう調整し、さらに、ｐＨ滴定によってｐＨを４．０から９．０に上げるのに要した０．１Ｎ 水酸化ナトリウム溶液の容積Ｖ（単位：Ｌ）を測定した。研磨砥粒表面のシラノール基密度は、下式により算出できる。研磨砥粒表面のシラノール基密度の測定結果は、上述の各成分の詳細（［研磨砥粒および添加剤分子］）において、それぞれ研磨砥粒ａ～研磨砥粒ｃの欄に記録されている。
先ず、固形分としてのコロイダルシリカを１．５０ｇはかり取り、２００ｍＬのビーカーに入れ、純水約１００ｍＬを添加してスラリーを作った後、塩化ナトリウム３０ｇを加えて溶解させた。次いで、１Ｎ塩酸を加え、スラリーのｐＨを約３．０～３．５に調整してから、純水を添加してスラリーの容積を１５０ｍＬにした。このスラリーに対し、自動滴定装置（平沼産業社製、ＣＯＭ－１７００）を用い、２５℃にて０．１Ｎ 水酸化ナトリウムでｐＨが４．０になるよう調整し、さらに、ｐＨ滴定によってｐＨを４．０から９．０に上げるのに要した０．１Ｎ 水酸化ナトリウム溶液の容積Ｖ（単位：Ｌ）を測定した。研磨砥粒表面のシラノール基密度は、下式により算出できる。研磨砥粒表面のシラノール基密度の測定結果は、上述の各成分の詳細（［研磨砥粒および添加剤分子］）において、それぞれ研磨砥粒ａ～研磨砥粒ｃの欄に記録されている。
【0101】
【数1】
【0102】
上式中、
ρは研磨砥粒表面のシラノール基密度（単位：個／ｎｍ２）を表し；
ｃは滴定に用いた水酸化ナトリウム溶液の濃度（単位：ｍｏｌ／Ｌ）を表し；
ＶはｐＨを４．０から９．０までに高めるのに要した水酸化ナトリウム溶液の容積（単位：Ｌ）を表し；
ＮＡはアボガドロ定数（単位：個／ｍｏｌ）を表し；
Ｃはシリカの総質量（固形分）（単位：ｇ）を表し；
ＳはシリカのＢＥＴ比表面積（単位：ｎｍ２／ｇ）を表す。
ρは研磨砥粒表面のシラノール基密度（単位：個／ｎｍ２）を表し；
ｃは滴定に用いた水酸化ナトリウム溶液の濃度（単位：ｍｏｌ／Ｌ）を表し；
ＶはｐＨを４．０から９．０までに高めるのに要した水酸化ナトリウム溶液の容積（単位：Ｌ）を表し；
ＮＡはアボガドロ定数（単位：個／ｍｏｌ）を表し；
Ｃはシリカの総質量（固形分）（単位：ｇ）を表し；
ＳはシリカのＢＥＴ比表面積（単位：ｎｍ２／ｇ）を表す。
【0103】
［除去速度の測定］
上記にて得られた研磨組成物を用い、以下の研磨条件で直径３００ｍｍのシリコンゲルマニウム（ＳｉｘＧｅ１－ｘ）（具体的にはｘ＝０．７５）基板（製造メーカー：Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖａｌｌｅｙ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ， Ｉｎｃ．；膜厚：１５００Å）、直径３００ｍｍのポリシリコン（Ｐｏｌｙ－Ｓｉ）基板（製造メーカー：Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖａｌｌｅｙ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ， Ｉｎｃ．；膜厚：５０００Å）および直径３００ｍｍの酸化ケイ素（具体的にはオルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）由来の酸化ケイ素）基板（以下、“ＴＥＯＳ基板”と略称する；製造メーカー：Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖａｌｌｅｙ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ， Ｉｎｃ．；膜厚：１００００Å）に対してそれぞれ研磨を行ったときの除去速度を測定した。除去速度の測定結果は表１および表２に録されている。
上記にて得られた研磨組成物を用い、以下の研磨条件で直径３００ｍｍのシリコンゲルマニウム（ＳｉｘＧｅ１－ｘ）（具体的にはｘ＝０．７５）基板（製造メーカー：Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖａｌｌｅｙ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ， Ｉｎｃ．；膜厚：１５００Å）、直径３００ｍｍのポリシリコン（Ｐｏｌｙ－Ｓｉ）基板（製造メーカー：Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖａｌｌｅｙ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ， Ｉｎｃ．；膜厚：５０００Å）および直径３００ｍｍの酸化ケイ素（具体的にはオルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）由来の酸化ケイ素）基板（以下、“ＴＥＯＳ基板”と略称する；製造メーカー：Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖａｌｌｅｙ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ， Ｉｎｃ．；膜厚：１００００Å）に対してそれぞれ研磨を行ったときの除去速度を測定した。除去速度の測定結果は表１および表２に録されている。
【0104】
研磨装置：片面ＣＭＰ研磨装置（ＦＲＥＸ ３００Ｅ；荏原製作所社製）
研磨パッド：ポリウレタン製パッド
定盤回転速度：９０ｒｐｍ
キャリア回転速度：９０ｒｐｍ
研磨組成物の流量：３００ｍＬ／ｍｉｎ
研磨時間：６０ｓｅｃ
研磨圧力：１．０ｐｓｉ（約６．９ｋＰａ）。
研磨パッド：ポリウレタン製パッド
定盤回転速度：９０ｒｐｍ
キャリア回転速度：９０ｒｐｍ
研磨組成物の流量：３００ｍＬ／ｍｉｎ
研磨時間：６０ｓｅｃ
研磨圧力：１．０ｐｓｉ（約６．９ｋＰａ）。
【0105】
研磨対象物の研磨前および研磨後の厚さを、膜厚測定システム（ＫＬＡ－Ｔｅｎｃｏｒ社正；ＡＳＥＴ Ｆ５ｘ）により測定した。除去速度を次式により算出した。
除去速度＝｛［研磨前の厚度］－［研磨後の厚度］｝／［処理時間］
上式中、厚さの単位はÅ、処理時間の単位は分、除去速度の単位は（Å／ｍｉｎ）である。なお、１Å＝０．１ｎｍである。
除去速度＝｛［研磨前の厚度］－［研磨後の厚度］｝／［処理時間］
上式中、厚さの単位はÅ、処理時間の単位は分、除去速度の単位は（Å／ｍｉｎ）である。なお、１Å＝０．１ｎｍである。
【0106】
［除去速度の比の値の計算］
上記の研磨圧力（つまり１．０ｐｓｉ）で研磨ステップを行い、上式によりこの研磨圧力におけるシリコンゲルマニウム基板の除去速度ＲＳｉＧｅ、ポリシリコン基板の除去速度ＲＳｉ、酸化ケイ素基板の除去速度ＲＴＥＯＳをそれぞれ求めた。研磨圧力が１．０ｐｓｉのときの、酸化ケイ素基板の除去速度ＲＴＥＯＳのシリコンゲルマニウム基板の除去速度ＲＳｉＧｅに対する比の値（ＲＴＥＯＳ／ＲＳｉＧｅ）、酸化ケイ素基板の除去速度ＲＴＥＯＳのポリシリコン基板の除去速度ＲＳｉに対する比の値（ＲＴＥＯＳ／ＲＳｉ）を算出した。かかる比の値（ＲＴＥＯＳ／ＲＳｉＧｅ）および（ＲＴＥＯＳ／ＲＳｉ）は、この特定の研磨圧力（つまり１．０ ｐｓｉ）での酸化物のシリコン含有材料に対する研磨選択比を表すのに用いることができる。除去速度の比の値が大きくなるほど、酸化物のシリコン含有材料に対する研磨選択比は大きくなる。各実施例および比較例の除去速度の比の値比の値（ＲＴＥＯＳ／ＲＳｉＧｅ）および（ＲＴＥＯＳ／ＲＳｉ）も表１および表２中に示されている。
上記の研磨圧力（つまり１．０ｐｓｉ）で研磨ステップを行い、上式によりこの研磨圧力におけるシリコンゲルマニウム基板の除去速度ＲＳｉＧｅ、ポリシリコン基板の除去速度ＲＳｉ、酸化ケイ素基板の除去速度ＲＴＥＯＳをそれぞれ求めた。研磨圧力が１．０ｐｓｉのときの、酸化ケイ素基板の除去速度ＲＴＥＯＳのシリコンゲルマニウム基板の除去速度ＲＳｉＧｅに対する比の値（ＲＴＥＯＳ／ＲＳｉＧｅ）、酸化ケイ素基板の除去速度ＲＴＥＯＳのポリシリコン基板の除去速度ＲＳｉに対する比の値（ＲＴＥＯＳ／ＲＳｉ）を算出した。かかる比の値（ＲＴＥＯＳ／ＲＳｉＧｅ）および（ＲＴＥＯＳ／ＲＳｉ）は、この特定の研磨圧力（つまり１．０ ｐｓｉ）での酸化物のシリコン含有材料に対する研磨選択比を表すのに用いることができる。除去速度の比の値が大きくなるほど、酸化物のシリコン含有材料に対する研磨選択比は大きくなる。各実施例および比較例の除去速度の比の値比の値（ＲＴＥＯＳ／ＲＳｉＧｅ）および（ＲＴＥＯＳ／ＲＳｉ）も表１および表２中に示されている。
【0107】
本明細書において、研磨組成物の酸化物に対する除去速度は第１の除去速度Ｒ１であり、かつ第１の除去速度Ｒ１は実施例中の酸化ケイ素基板の除去速度ＲＴＥＯＳに対応し、また研磨組成物のシリコン含有材料に対する除去速度は第２の除去速度Ｒ２であり、かつ第２の除去速度Ｒ２はシリコンゲルマニウム基板の除去速度ＲＳｉＧｅまたはポリシリコン基板の除去速度ＲＳｉに対応し得るという点に留意されたい。第１の除去速度の第２の除去速度に対する比の値（Ｒ１／Ｒ２）は、酸化ケイ素基板の除去速度のシリコンゲルマニウム基板の除去速度に対する比の値（ＲＴＥＯＳ／ＲＳｉＧｅ）または酸化ケイ素基板の除去速度のポリシリコン基板の除去速度に対する比の値（ＲＴＥＯＳ／ＲＳｉ）に対応し得る。
【0108】
【表1】
【0109】
【表2】
【0110】
表１の実施例１～８、表２の実施例１１～１３および表１の比較例１を参照されたい。比較例１が式（Ｉ）で示される構造を有する添加剤を用いていないことを除き、実施例１～８、１１～１３および比較例１のその他の実験条件はいずれも同じか近い。実験結果より、比較例１の除去速度の比の値（ＲＴＥＯＳ／ＲＳｉＧｅ）および（ＲＴＥＯＳ／ＲＳｉ）はそれぞれ２．３および３．６であり、つまりどちらも１０未満であることが示されている。これに比べ、実施例１～８はいずれも式（Ｉ）で示される構造を有する添加剤（つまり添加剤Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ）を使用しており、実施例１～８、１１～１３の除去速度の比の値（ＲＴＥＯＳ／ＲＳｉＧｅ）および（ＲＴＥＯＳ／ＲＳｉ）はいずれも１０より大きい。このことからわかるように、式（Ｉ）で示される構造を有する添加剤を用いた研磨組成物は、ＴＥＯＳのシリコンゲルマニウムまたはシリコンに対する研磨選択比を大幅に高めることができる。
【0111】
表１の実施例１～８、表２の実施例１１～１３および表１の比較例２を参照されたい。比較例２で用いた添加剤が式（Ｉ）で示される構造の全ての条件を満たす添加剤ではないことを除き、実施例１～８、１１～１３および比較例２のその他の実験条件はいずれも同じか近い。実験結果より、比較例２の除去速度の比の値（ＲＴＥＯＳ／ＲＳｉＧｅ）および（ＲＴＥＯＳ／ＲＳｉ）はそれぞれ５．９および６．２であり、つまりどちらも１０未満であることが示されている。なお、比較例で使用した添加剤はグリセリン（重量平均分子量は９２）であり、グリセリンの構造は式（Ｉ）で示される構造に似ており、相違は主鎖の鎖セグメントが比較的短いところにあり、添加剤分子の親水性は比較的強く、重量平均分子量も比較的小さい、という点に留意されたい。このことからわかるように、使用する添加剤の構造が似ているとしても、添加剤分子の重量平均分子量が過度に小さい、または親水性が過度に強いと、添加剤分子の疎水性鎖セグメントが過度に少なくなってしまい、ＴＥＯＳのシリコンゲルマニウムまたはシリコンに対する研磨選択比を有効に高めるには不十分となる。また、添加剤を使用しない比較例１のＴＥＯＳ基板の除去速度ＲＴＥＯＳ （５４７Å／ｍｉｎ）に比べ、比較例２のＴＥＯＳ基板の除去速度ＲＴＥＯＳ（５３３Å／ｍｉｎ）はやや低い。このことから、添加剤の使用も酸化物の除去速度の低下を招く可能性があるということがわかる。
【0112】
表１の実施例４および比較例３を参照されたい。比較例３で使用した研磨砥粒ｂの表面ゼータ電位が負の値（つまり－１３２．０ｍＶ）であることを除き、実施例４と比較例３のその他の実験条件はいずれも同じか近い。実験結果より、比較例３の除去速度の比の値（ＲＴＥＯＳ／ＲＳｉＧｅ）および（ＲＴＥＯＳ／ＲＳｉ）はそれぞれ０．７および０．６であり、つまりどちらも１０よりはるかに小さいということが示されている。なお、比較例３では、ＴＥＯＳ基板の除去速度が大幅に低下したため、ＴＥＯＳ基板の除去速度ＲＴＥＯＳ（９Å／ｍｉｎ）がシリコンゲルマニウム基板の除去速度ＲＳｉＧｅ（１３Å／ｍｉｎ）およびポリシリコン基板の除去速度ＲＳｉ（１４Å／ｍｉｎ）より小さくなっているという点に留意されたい。
【0113】
表１の実施例４および比較例４を参照されたい。比較例４で使用した研磨砥粒ｃの表面のシラノール基密度が４．５個／ｎｍ２であることを除き、実施例４と比較例４のその他の実験条件はいずれも同じか近い。実験結果より、比較例４の除去速度の比の値（ＲＴＥＯＳ／ＲＳｉＧｅ）および（ＲＴＥＯＳ／ＲＳｉ）はそれぞれ４．６および９．３であり、つまりどちらも１０未満であるということが示されている。このことからわかるように、シラノール基密度が過度に高い研磨砥粒を使用すると、ＴＥＯＳのシリコンゲルマニウムまたはシリコンに対する研磨選択比を有効に高めることは難しい。さらに、実施例４および比較例４において、ＴＥＯＳ基板の除去速度ＲＴＥＯＳはそれぞれ６０８Å／ｍｉｎおよび２０５Å／ｍｉｎである。つまり、ＴＥＯＳ基板の除去速度ＲＴＥＯＳが、比較例４は実施例４の約１／３しかない。このことからわかるように、シラノール基密度が過度に高い研磨砥粒を使用すると、ＴＥＯＳ基板の除去速度が大幅に低下することになり、このため研磨工程にかかる時間を増加させてしまう。
【0114】
表１の実施例４、９、１０および比較例５、６を参照されたい。実施例４、９、１０および比較例５、６のｐＨがそれぞれ２．０、３．０、４．０、５．０、７．０であること以外、実施例４、９、１０および比較例５、６のその他の実験条件はいずれも同じか近い。なお、これらはいずれも研磨砥粒ａを使用しているが、比較例５、６の研磨砥粒の表面ゼータ電位はいずれも負の値であり（比較例５、６はそれぞれ－８７．８ｍＶ、－２４０．７ｍＶである）、実施例４、９、１の研磨砥粒の表面ゼータ電位はいずれも正の値である（実施例４、９、１０はそれぞれ３６．７ｍＶ、３３．９ｍＶ、１１．８ｍＶ）という点に留意されたい。このことからわかるように、同じ研磨砥粒を使用しても、異なるｐＨの条件下では研磨砥粒の表面ゼータ電位も異なってくる。実験結果より、比較例５の除去速度の比の値（ＲＴＥＯＳ／ＲＳｉＧｅ）および（ＲＴＥＯＳ／ＲＳｉ）はそれぞれ０．５および０．４であり、比較例６の除去速度の比の値（ＲＴＥＯＳ／ＲＳｉＧｅ）および（ＲＴＥＯＳ／ＲＳｉ）はそれぞれ１．０および０．９であることが示されている。つまり、比較例５、６では、除去速度の比の値（ＲＴＥＯＳ／ＲＳｉＧｅ）および（ＲＴＥＯＳ／ＲＳｉ）はどちらも１０よりはるかに小さい。さらに、比較例５、６では、ＴＥＯＳ基板の除去速度が大幅に低下することから、ＴＥＯＳ基板の除去速度ＲＴＥＯＳ（それぞれ１２Å／ｍｉｎ、１４Å／ｍｉｎ）がいずれもシリコンゲルマニウム基板の除去速度ＲＳｉＧｅ（それぞれ２６Å／ｍｉｎ、１４Å／ｍｉｎ）およびポリシリコン基板の除去速度ＲＳｉ（それぞれ３２Å／ｍｉｎ、１６Å／ｍｉｎ）以下となっている。
【0115】
表１の実施例１～１０および表２の実施例１１～１３を参照されたい。実施例１～１０でそれぞれ用いた研磨組成物はいずれも、特定のシラノール基密度の範囲を満たす研磨砥粒（つまり研磨砥粒ａ）と、上記式（Ｉ）で示される構造のすべての条件を満たす添加剤（つまり添加剤Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｌ）とを含んでおり、かつ研磨組成物のｐＨが上述にて特定した酸性範囲（つまり２．０、３．０、４．０）を満たすものである。実験結果より、実施例１～１３の除去速度の比の値（ＲＴＥＯＳ／ＲＳｉＧｅ）および（ＲＴＥＯＳ／ＲＳｉ）はいずれも１０より大きいことが示されている。このことからわかるように、特定のｐＨ条件下、式（Ｉ）で示される構造を有する添加剤を特定の研磨砥粒と組み合わせた研磨組成物を使用すると、ＴＥＯＳのシリコンゲルマニウムまたはシリコンに対する研磨選択比が大幅に高まる。また、比較例２のＴＥＯＳ基板の除去速度ＲＴＥＯＳ（５３３Å／ｍｉｎ）と比べて、実施例１～６のＴＥＯＳ基板の除去速度ＲＴＥＯＳ（それぞれ６２６Å／ｍｉｎ、６３７Å／ｍｉｎ、５９５Å／ｍｉｎ、６０８Å／ｍｉｎ、５７４Å／ｍｉｎ、５９８Å／ｍｉｎ）はいずれも８％以上高まっている。このことからわかるように、添加剤の種類と含量を調整することによって、酸化物の除去速度をさらに高めることができ、研磨工程にかかる時間が短縮される。
【0116】
以上まとめると、本発明にかかる研磨組成物は、特定の条件を満たす研磨砥粒および特定の構造を有する添加剤を含み、特定のｐＨの環境で、酸化物のシリコン含有材料に対する研磨選択比を大幅に高めることができる。本発明に係る研磨組成物を用いてシリコン含有材料および酸化物を含む研磨対象物を研磨する際、シリコン含有材料を酸化物研磨時の研磨停止層として用いることができる。したがって、研磨対象物の表面平坦性を良好にすることができ、プロセスの複雑度をシンプルにできる上、生産にかかる時間とコストを低減することができる。さらに、本発明にかかる研磨組成物は、添加剤の種類と含量を調整することによって、酸化物の除去速度を調整することができる。例えば、酸化物の除去速度をさらに高めることができ、研磨工程にかかる時間を短縮できる。
【0117】
また、本発明にかかる研磨組成物は化学機械研磨工程に用いることができ、平坦な表面を有する基板を得るのに有用である。よって産業上の利用可能性を備える。
【0118】
本発明をいくつかの好ましい実施形態により上のように開示したが、これらは本発明を限定するものではなく、当業者であれば、本発明の精神および範囲を逸脱することなく、当然に、任意の変更および修飾を加えることができる。よって、本発明の保護範囲は、後述する特許請求の範囲で定義されたものが基準となる。
【0119】
本出願は、２０１９年１１月２０日に出願された日本特許出願番号第２０１９－２０９５３８号の願書に添付して提出された外国語明細書に基づいており、その開示内容は、その全体が参照により本明細書に組みこまれる。