研磨用组合物的制作方法

本发明涉及研磨用组合物。本技术基于2021年2月4日申请的日本专利申请第2021-016870号主张优先权，将该申请的全部内容作为参照并入本说明书中。

背景技术：

1、使用研磨用组合物对金属、半金属、非金属、其氧化物等材料的表面进行研磨。例如，对于由碳化硅、碳化硼、碳化钨、氮化硅、氮化钛、氮化镓等化合物半导体材料构成的表面而言，通过在其表面与研磨平板之间供给金刚石磨粒而进行研磨(打磨lapping)来加工。然而，在使用金刚石磨粒的打磨中，容易发生划痕、打痕的产生、残留等导致的缺陷、应变。因此，正研究在使用金刚石磨粒打磨后、或代替该打磨，进行使用研磨垫和研磨用组合物的研磨(抛光)。作为公开这种现有技术的文献，可举出专利文献1、2。

2、现有技术文献

3、专利文献

4、专利文献1：日本专利申请公表第2020-527612号公报

5、专利文献2：国际公开第2020/087721号

技术实现思路

1、发明要解决的问题

2、通常，从制造效率、费用效果的角度出发，实用上期望研磨去除速度足够大。例如，在由碳化硅等高硬度材料构成的面的研磨中，强烈希望提高研磨去除速度。针对该技术问题，以往一直使用由高锰酸盐等强氧化剂构成的研磨材料，但由于具有高活性，因此存在在保存过程中自分解而难以得到所期望的研磨去除速度的问题。

3、另外，专利文献1公开了一种流体组合物，该流体组合物包含至少一个氧化剂和多价阳离子成分。在化学机械研磨(cmp)工艺中使用该流体组合物时，被认为可以实现适当的材料去除速度，同时可以实现相对无缺陷的材料表面(第0005段)。在专利文献1的公开内容中，其特征之一是流体组合物不需要研磨颗粒(研磨剂)(第0005段)，虽然记载了可以添加研磨剂(第0040段)，但主要研究不包含研磨剂的组成。然而，出于提高经过研磨得到的产品(基板等)的生产率等目的，对在包含磨粒的研磨用组合物中提高研磨去除速度的需求依然存在。

4、这里，可以通过在研磨时增加施加在研磨面上的载荷而增大加工压力、使研磨装置的平板旋转高速化等研磨条件的设定来提高研磨去除速度。另一方面，在包含磨粒的研磨用组合物中，如果想要通过选择其组成来提高研磨去除速度，则使用该研磨用组合物的研磨(抛光)中的研磨垫的温度上升幅度容易变大。在包含磨粒的研磨用组合物中，如果能够抑制研磨垫的温度上升，则能够采用更严酷的加工条件，对于进一步提高研磨去除速度是有益的。另外，专利文献2涉及提高了ph稳定性的化学机械研磨液，但不以兼顾ph稳定性和研磨去除速度等多个研磨实用性能为技术问题。

5、本发明是鉴于该情况而做出的，其目的之一在于提供一种研磨用组合物，该研磨用组合物能够均衡地兼顾高的研磨去除速度和抑制研磨中的研磨垫的温度上升。相关的其它目的在于提供一种使用该研磨用组合物的研磨对象物的研磨方法。

6、用于解决问题的方案

7、根据本说明书，提供一种研磨用组合物，其包含磨粒、高锰酸盐、铝盐和水，上述磨粒的浓度w1[重量％]、上述高锰酸盐的浓度c1[mm]和上述铝盐的浓度c2[mm]的关系满足以下的式(1)和式(2)两者。

8、500≤(c1/w1)           ···(1)；和

9、0.04≤(c2/c1)···(2)

10、根据该组成的研磨用组合物，可以适宜地兼顾提高研磨去除速度和抑制研磨中的研磨垫温度(以下也称为垫温度。)上升。

11、需要说明的是，在上述式(1)、(2)中，“w1”是指以“重量％”为单位表示研磨用组合物中的磨粒的含量时的数值部分，“c1”是指以“mm”为单位表示研磨用组合物中的高锰酸盐的浓度时的数值部分，“c2”是指以“mm”为单位表示研磨用组合物中的铝盐的浓度时的数值部分，w1、c1和c2均为无量纲数。

12、在此处公开的技术(包括研磨用组合物、研磨方法、研磨物的制造方法等。下同。)的一些优选的方式中，上述铝盐的浓度c2[mm]为8mm以上，例如为8mm以上且1000mm以下。通过使研磨用组合物中的铝盐浓度为8mm以上，可以实现更长的储存稳定性(保质期)。

13、在一些方式中，上述磨粒的浓度w1为0.005重量％以上且小于0.5重量％。在该磨粒浓度的范围内，可以适宜地发挥均衡地兼顾提高研磨去除速度和抑制垫温度上升的效果。

14、在一些方式中，研磨用组合物的ph为5.0以下。在具有这种ph的研磨用组合物中，应用此处公开的技术来兼顾提高研磨去除速度和抑制垫温度上升是特别有效的。

15、此处公开的研磨用组合物例如用于维氏硬度为1500hv以上的材料的研磨。在这种高硬度材料的研磨中，可以优选地发挥此处公开的技术所产生的效果。在一些方式中，上述维氏硬度为1500hv以上的材料是非氧化物(即，非氧化物的化合物)。在作为非氧化物的研磨对象材料的研磨中，可以适宜地兼顾由此处公开的研磨用组合物所产生的提高研磨去除速度和抑制垫温度上升的效果。

16、此处公开的研磨用组合物例如用于碳化硅的研磨。在碳化硅的研磨中，可以优选地发挥此处公开的技术所产生的效果。

17、根据本说明书，还提供一种研磨对象物的研磨方法。该研磨方法包括使用此处公开的任意的研磨用组合物对研磨对象物进行研磨的工序。根据该研磨方法，即使在对由高硬度材料构成的研磨对象物进行研磨的情况下，也能够抑制垫温度上升，并提高研磨去除速度。由此，能够提高使用上述研磨方法进行研磨而得到的目标产物(研磨物、例如碳化硅基板等化合物半导体基板)的生产率。

18、另外，根据本说明书，提供一种研磨用组合物，其包含磨粒、高锰酸盐、铝盐和水，上述磨粒的浓度w1[重量％]、上述高锰酸盐的浓度c1[mm]和上述铝盐的浓度c2[mm]的关系满足以下的式(3)和式(4)两者。

19、200≤(c1/√(w1))···(3)

20、8≤c2···(4)

21、根据该组成的研磨用组合物，能够在抑制垫温度上升的同时提高研磨去除速度，且能够改善储存稳定性(保质期)。

22、需要说明的是，在上述式(3)、(4)中，“w1”是指以“重量％”为单位表示研磨用组合物中的磨粒的含量时的数值部分，“c1”是指以“mm”为单位表示研磨用组合物中的高锰酸盐的浓度时的数值部分，“c2”是指以“mm”为单位表示研磨用组合物中的铝盐的浓度时的数值部分，w1、c1和c2均为无量纲数。

23、在此处公开的技术的一些优选的方式中，上述高锰酸盐的浓度c1[mm]与上述铝盐的浓度c2[mm]的关系满足以下的式(5)。

24、0.04≤(c2/c1)···(5)

25、根据该组成的研磨用组合物，可以有效地抑制垫温度上升。

26、需要说明的是，在上述式(5)中，“c1”是指以“mm”为单位表示研磨用组合物中的高锰酸盐的浓度时的数值部分，“c2”是指以“mm”为单位表示研磨用组合物中的铝盐的浓度时的数值部分，c1和c2为无量纲数。

27、在一些方式中，上述磨粒的浓度w1为0.005重量％以上且小于0.5重量％。在该磨粒浓度的范围内，可以适宜地发挥均衡地兼顾提高研磨去除速度和抑制垫温度上升的效果。

28、在一些方式中，研磨用组合物的ph为5.0以下。在具有这种ph的研磨用组合物中，应用此处公开的技术来兼顾提高研磨去除速度和抑制垫温度上升是特别有效的。

29、此处公开的研磨用组合物例如用于维氏硬度为1500hv以上的材料的研磨。在这种高硬度材料的研磨中，可以优选地发挥此处公开的技术所产生的效果。在一些方式中，上述维氏硬度为1500hv以上的材料是非氧化物(即，非氧化物的化合物)。在作为非氧化物的研磨对象材料的研磨中，可以适宜地兼顾由此处公开的研磨用组合物所产生的提高研磨去除速度和抑制垫温度上升的效果。

30、此处公开的研磨用组合物例如用于碳化硅的研磨。在碳化硅的研磨中，可以优选地发挥此处公开的技术所产生的效果。

31、根据本说明书，还提供一种研磨对象物的研磨方法。该研磨方法包括使用此处公开的任意的研磨用组合物对研磨对象物进行研磨的工序。根据该研磨方法，即使在对由高硬度材料构成的研磨对象物进行研磨的情况下，也能够抑制垫温度上升，并提高研磨去除速度。由此，能够提高使用上述研磨方法进行研磨而得到的目标产物(研磨物、例如碳化硅基板等化合物半导体基板)的生产率。

32、另外，根据本说明书，还提供一种研磨用组合物，其包含磨粒、高锰酸盐、铝盐和水，上述磨粒的浓度w1[重量％]、上述高锰酸盐的浓度c1[mm]和上述铝盐的浓度c2[mm]的关系满足以下的式(6)和式(7)两者。

33、500≤(c1/w1)           ···(6)；和

34、8≤c2···(7)

35、根据该组成的研磨用组合物，能够在抑制垫温度上升的同时提高研磨去除速度，且能够改善储存稳定性(保质期)。

36、需要说明的是，在上述式(6)、(7)中，“w1”是指以“重量％”为单位表示研磨用组合物中的磨粒的含量时的数值部分，“c1”是指以“mm”为单位表示研磨用组合物中的高锰酸盐的浓度时的数值部分，“c2”是指以“mm”为单位表示研磨用组合物中的铝盐的浓度时的数值部分，w1、c1和c2均为无量纲数。