CN107107302B - 研磨方法及抛光用组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明提供对具有1500Hv以上的维氏硬度的材料进行研磨的方法。该研磨方法包括：使用包含磨粒APRE的预抛光用组合物进行预抛光的工序；以及使用包含硬度比磨粒APRE低的磨粒AFIN的精加工抛光用组合物进行精加工抛光的工序。
Description
技术领域
本发明涉及研磨方法及该方法中使用的抛光用组合物。详细而言，涉及碳化硅单结晶等高硬度材料的研磨方法、及该方法中使用的抛光用组合物。
需要说明的是，本国际申请基于2014年11月7日申请的日本专利申请第2014-227388号、2015年6月29日申请的日本专利申请第2015-130438号及2015年6月29日申请的日本专利申请第2015-130439号主张优先权，其申请的全部内容作为参照被并入本说明书中。
背景技术
金刚石、蓝宝石(氧化铝)、碳化硅、碳化硼、碳化钨、氮化硅、氮化钛等高硬度材料的平滑表面通常通过向研磨平板供给金刚石磨粒而进行的研磨(打磨(lapping))来实现。但是，对于使用金刚石磨粒的打磨，由于划痕的产生、残留等，表面平滑性的提高有限度。因此，研究了在使用了金刚石磨粒的打磨后或代替该打磨，使用研磨垫并向该研磨垫和研磨对象物之间供给研磨浆料而进行的研磨(抛光(polish))。作为公开这种现有技术的文献，可列举出：专利文献1～5。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利申请公开平7-288243号公报
专利文献2：日本专利申请公表2007-533141号公报
专利文献3：日本专利申请公开2011-121153号公报
专利文献4：日本专利申请公开2012-248569号公报
专利文献5：日本专利申请公开2014-24154号公报
发明内容
发明要解决的问题
在上述现有技术文献中，提出了通过抛光中使用的浆料(抛光用组合物)的含有成分(磨粒、氧化剂等)的研究来改善表面平滑性、研磨速度。但是，由于提高平滑性手段通常伴着加工力的减少，因此越想提高平滑性，反而越有研磨对象面的整体平坦性会恶化的担心。例如专利文献1中，在使用了金刚石磨粒的打磨后使用胶态二氧化硅磨粒实施抛光，但由打磨带来的平坦性提高有限度，另外，即使之后实施抛光，也难以在短时间中减小打磨后的表面粗糙度。在碳化硅等高硬度材料的抛光中，所谓研磨速度、平滑性这种基本性能正在朝向实用化途中的阶段，关于平坦性，尽管例如在专利文献4中有提及，但由于是一段抛光中的研究事项，因此其要求水平没那么高。对于重视平滑性的设计，在加工力的降低经常变得显著的高硬度材料的研磨中，与硅晶圆、玻璃基板等的研磨相比，兼顾平滑性和平坦性更加困难是不言而喻的。这是高硬度材料研磨的技术水准，关于兼顾平滑性和平坦性的研究，尚未达到至少为实用水平的状况。
在上述那样的状况下，本发明人等通过脱离对抛光用组合物的含有成分的研究这种来自现有技术文献的延伸思想上的解决方案的摸索，发现了以更短时间的研磨能够有效地实现现有技术中无法实现的水平的、兼顾平滑性和平坦性的基本技术思想，从而完成了本发明。即，本发明的目的在于，提供能够有效地实现对高硬度材料兼顾平滑性和平坦性的研磨方法。相关的另一目的为，提供适于实施所述研磨方法的抛光用组合物。
用于解决问题的方案
根据该说明书提供的第一方面(aspect)的技术方案，提供对具有1500Hv以上的维氏硬度的材料进行研磨的方法。该研磨方法包括：使用包含磨粒APRE的预抛光用组合物进行预抛光的工序；以及使用包含硬度比磨粒APRE低的磨粒AFIN的精加工抛光用组合物进行精加工抛光的工序。
根据上述研磨方法，能够有效地实现兼顾高硬度材料表面的平滑性和平坦性。根据此处公开的技术，可以以生产率优异的方法对高硬度材料表面实现现有技术中无法实现的兼顾平滑性和平坦性。
需要说明的是，在本说明书中，打磨是指通过将研磨平板的表面按压在研磨对象物来进行的研磨。因此，打磨工序中不使用研磨垫。典型而言，打磨工序是指向研磨平板和研磨对象物之间供给磨粒(典型而言为金刚石磨粒)而进行的研磨。另外，抛光是指使用研磨垫进行的研磨，典型而言，是指在打磨后使用贴附于平板表面的研磨垫，向该研磨垫和研磨对象物之间供给研磨浆料而进行的研磨。
此处公开的技术的优选的一个方案中，前述磨粒APRE的维氏硬度在800～3000Hv的范围内，前述磨粒AFIN的维氏硬度在200～1500Hv的范围内。通过分别选择采用具有上述硬度的预抛光用的磨粒APRE和精加工抛光用的磨粒AFIN，能够更高水平且更有效地实现兼顾高硬度材料表面的平滑性和平坦性。
此处公开的技术的优选的一个方案中，前述磨粒APRE的平均二次粒径PPRE比前述磨粒AFIN的平均二次粒径PFIN大。通过选定预抛光用的磨粒APRE和精加工抛光用的磨粒AFIN以使两者的平均二次粒径满足上述关系，从而能够更高水平且更有效地实现兼顾高硬度材料表面的平滑性和平坦性。
此处公开的技术的优选的一个方案中，前述预抛光用组合物包含水溶性的研磨助剂BPRE，前述精加工抛光用组合物包含水溶性的研磨助剂BFIN。通过含有分别适于预抛光用组合物及精加工抛光用组合物的水溶性的研磨助剂，从而能更理想地兼顾高硬度材料表面的平滑性和平坦性。
此处公开的技术的优选的一个方案中，前述研磨助剂BPRE包含复合金属氧化物CMOPRE。该复合金属氧化物CMOPRE具有：1价或2价的金属元素(其中，不包括过渡金属元素。)，和周期表的第4周期过渡金属元素。通过采用上述复合金属氧化物作为预抛光用的研磨助剂BPRE，有高硬度材料的平坦性进一步提高的倾向。
此处公开的技术的优选的一个方案中，前述研磨助剂BFIN包含复合金属氧化物CMOFIN。该复合金属氧化物CMOFIN具有：1价或2价的金属元素(其中，不包括过渡金属元素。)或氨、以及周期表的第5族或第6族过渡金属元素。通过采用上述复合金属氧化物作为精加工抛光用的研磨助剂BFIN，有更高度地兼顾高硬度材料的平滑性和平坦性的倾向。
此处公开的技术的优选的一个方案中，前述研磨助剂BFIN还包含能对前述复合金属氧化物CMOFIN供给氧的含氧物。通过这样地构成，从而有在精加工抛光中继续发挥复合金属氧化物CMOFIN的化学作用的倾向，能高度地兼顾高硬度材料的平滑性和平坦性。
另外，根据该说明书提供的第一方面的技术方案，提供在此处公开的任意研磨方法中，在精加工抛光之前进行的预抛光中使用的组合物(预抛光用组合物)。该组合物包含硬度比前述精加工抛光中使用的磨粒AFIN高的磨粒APRE。通过使用上述预抛光用组合物，从而可以理想地实施此处公开的研磨方法。
另外，根据该说明书提供的第一方面的技术方案，提供在此处公开的任意研磨方法中，在预抛光之后进行的精加工抛光中使用的组合物(精加工抛光用组合物)。该组合物包含硬度比前述预抛光中使用的磨粒APRE低的磨粒AFIN。通过使用上述精加工抛光用组合物，从而可以理想地实施此处公开的研磨方法。
根据该说明书提供的第二方面(aspect)的技术方案，提供对具有1500Hv以上的维氏硬度的材料进行研磨的方法。该研磨方法包括：使用预抛光用组合物进行预抛光的工序；以及使用精加工抛光用组合物进行精加工抛光的工序。而且，前述预抛光用组合物的相对于标准氢电极的氧化还原电位ORPPRE与前述精加工抛光用组合物的相对于标准氢电极的氧化还原电位ORPFIN的关系满足ORPPRE>ORPFIN。
根据上述研磨方法，能够有效地实现兼顾高硬度材料表面的平滑性和平坦性。根据此处公开的技术，可以以生产率优异的方法对高硬度材料表面实现现有技术中无法实现的兼顾平滑性和平坦性。
此处公开的技术的优选的一个方案中，前述预抛光用组合物的氧化还原电位ORPPRE相对于前述精加工抛光用组合物的氧化还原电位ORPFIN的比(ORPPRE/ORPFIN)为1.2≤(ORPPRE/ORPFIN)≤4.0。根据上述研磨方法，能以更高的水平实现兼顾高硬度材料表面的平滑性和平坦性。
此处公开的技术的优选的一个方案中，前述预抛光用组合物的氧化还原电位ORPPRE为700mV～1500mV的范围，前述精加工抛光用组合物的氧化还原电位ORPFIN为300mV～650mV的范围。通过采用具有上述氧化还原电位ORPPRE的预抛光用组合物和具有上述氧化还原电位ORPFIN的精加工抛光用组合物，能更高水平地实现兼顾高硬度材料表面的平滑性和平坦性。
另外，根据该说明书提供的第二方面的技术方案，提供在此处公开的任意研磨方法中，在精加工抛光之前进行的预抛光中使用的组合物(预抛光用组合物)。对于该组合物，前述精加工抛光中使用的精加工抛光用组合物的相对于标准氢电极的氧化还原电位ORPFIN与该预抛光用组合物的相对于标准氢电极的氧化还原电位ORPPRE的关系满足ORPPRE>ORPFIN。通过使用上述预抛光用组合物，从而可以理想地实施此处公开的研磨方法。
另外，根据该说明书提供的第二方面的技术方案，提供在此处公开的任意研磨方法中，在预抛光之后进行的精加工抛光中使用的组合物(精加工抛光用组合物)。对于该组合物，前述预抛光中使用的预抛光用组合物的相对于标准氢电极的氧化还原电位ORPPRE与该精加工抛光用组合物的相对于标准氢电极的氧化还原电位ORPFIN的关系满足ORPPRE>ORPFIN。通过使用上述精加工抛光用组合物，从而可以理想地实施此处公开的研磨方法。
根据该说明书提供的第三方面(aspect)的技术方案，提供对具有1500Hv以上的维氏硬度的材料进行研磨的方法。该研磨方法包括：使用包含磨粒APRE的预抛光用组合物进行预抛光的工序；以及使用包含磨粒AFIN的精加工抛光用组合物进行精加工抛光的工序。而且，预抛光用组合物对SiC晶圆的标准研磨速率RPRE与精加工抛光用组合物对SiC晶圆的标准研磨速率RFIN的关系满足RPRE>RFIN。
根据上述研磨方法，能够有效地实现兼顾高硬度材料表面的平滑性和平坦性。根据此处公开的技术，可以以生产率优异的方法对高硬度材料表面实现现有技术中无法实现的兼顾平滑性和平坦性。
此处公开的技术的优选的一个方案中，前述预抛光用组合物的标准研磨速率RPRE相对于前述精加工抛光用组合物的标准研磨速率RFIN的比(RPRE/RFIN)为1.5≤(RPRE/RFIN)≤5.0。根据上述研磨方法，能以更高的水平实现兼顾高硬度材料表面的平滑性和平坦性。
此处公开的技术的优选的一个方案中，前述磨粒APRE的平均二次粒径PPRE与前述磨粒AFIN的平均二次粒径PFIN的关系满足PPRE>PFIN。通过分别选择采用平均二次粒径满足上述相对关系的预抛光用的磨粒APRE和精加工抛光用的磨粒AFIN，从而能以更高水平实现兼顾高硬度材料表面的平滑性和平坦性。
此处公开的技术的优选的一个方案中，前述磨粒APRE的维氏硬度HPRE与前述磨粒AFIN的维氏硬度HFIN的关系满足HPRE>HFIN。通过分别选择采用维氏硬度满足上述相对关系的预抛光用的磨粒APRE和精加工抛光用的磨粒AFIN，从而能以更高水平实现兼顾高硬度材料表面的平滑性和平坦性。
另外，根据该说明书提供的第三方面的技术方案，提供在此处公开的任意研磨方法中，在精加工抛光之前进行的预抛光中使用的组合物(预抛光用组合物)。对于该组合物，前述精加工抛光中使用的精加工抛光用组合物对SiC晶圆的标准研磨速率RFIN与该预抛光用组合物对SiC晶圆的标准研磨速率RPRE的关系满足RPRE>RFIN。通过使用上述预抛光用组合物，从而可以理想地实施此处公开的研磨方法。
另外，根据该说明书提供的第三方面的技术方案，提供在此处公开的任意研磨方法中，在预抛光之后进行的精加工抛光中使用的组合物(精加工抛光用组合物)。对于该组合物，前述预抛光中使用的预抛光用组合物对SiC晶圆的标准研磨速率RPRE与该精加工抛光用组合物对SiC晶圆的标准研磨速率RFIN的关系满足RPRE>RFIN。通过使用上述精加工抛光用组合物，从而可以理想地实施此处公开的研磨方法。
具体实施方式
以下，对本发明的适当的实施方式进行说明。需要说明的是，对于本说明书中特别提及的事项以外、且对本发明的实施为必需的事项，可以作为基于本领域的现有技术的本领域技术人员的惯用手段来把握。本发明可以基于本说明书中公开的内容和本领域中的技术常识而实施。
<<1.第一方面>>
此处公开的第一方面的研磨方法包括使用预抛光用组合物进行预抛光的工序(预抛光工序)和使用精加工抛光用组合物进行精加工抛光的工序(精加工抛光工序)。以下按照研磨对象物、预抛光用组合物、精加工抛光用组合物、研磨方法的顺序进行说明。
<1-1.研磨对象物>
此处公开的第一方面的研磨方法为对具有1500Hv以上的维氏硬度的材料(也称为高硬度材料。)进行研磨的方法。根据此处公开的第一方面的研磨方法，能够有效地实现上述那样的兼顾高硬度材料的表面的平滑性和平坦性。高硬度材料的维氏硬度优选为1800Hv以上(例如2000Hv以上、典型而言2200Hv以上)。对维氏硬度的上限没有特别限定，可以为大致7000Hv以下(例如5000Hv以下、典型而言3000Hv以下)。需要说明的是，在本说明书中，维氏硬度可以基于JIS R 1610：2003来测定。与上述JIS标准相对应的国际标准是ISO 14705：2000。
作为具有1500Hv以上的维氏硬度的材料，可列举出：金刚石、蓝宝石(氧化铝)、碳化硅、碳化硼、碳化钨、氮化硅、氮化钛等。此处公开的研磨方法可以优选应用于机械稳定并且化学稳定的上述材料的单结晶表面。其中，研磨对象物表面优选由碳化硅构成。碳化硅作为功率损耗少、耐热性等优异的半导体基板材料而受到期待，改善其表面性状在实用上的优点特别大。此处公开的研磨方法特别优选应用于碳化硅的单结晶表面。
<1-2.预抛光用组合物>
(1-2-1.磨粒APRE)
此处公开的第一方面的预抛光用组合物包含磨粒APRE。磨粒APRE比后述的精加工抛光中使用的磨粒AFIN硬度高。由此，能够效率良好地提高平坦性。具体而言，磨粒APRE的维氏硬度HPRE相对于磨粒AFIN的维氏硬度HFIN的比(HPRE/HFIN)大于1，从有效地实现兼顾平滑性和平坦性的观点出发，优选为1.3～4.0、更优选为1.8～3.0、进一步优选为2.1～2.5。
从提高平坦性的观点出发，磨粒APRE的维氏硬度优选为800Hv以上、更优选为1200Hv以上、进一步优选为1500Hv以上。对磨粒APRE的维氏硬度的上限没有特别限定，从兼顾平滑性和平坦性的观点出发，优选为3000Hv以下、更优选为2000Hv以下、进一步优选为1700Hv以下。需要说明的是，在本说明书中，磨粒的维氏硬度采用对作为磨粒使用的材料基于上述JIS R 1610：2003测定的值。
另外，磨粒APRE的维氏硬度优选与构成研磨对象物的表面的材料(研磨对象材料)的维氏硬度同等或比其低。通过使磨粒APRE的硬度在与研磨对象材料的硬度的相对关系的方面受到限制，从而有抑制平滑性劣化的倾向。磨粒APRE的维氏硬度更优选比研磨对象材料的维氏硬度低300Hv以上(例如低500Hv以上)。从提高平坦性的观点出发，磨粒APRE的维氏硬度与研磨对象材料的维氏硬度的差异优选为1000Hv以内(例如800Hv以内)。由此，有理想地实现兼顾平滑性和平坦性的倾向。
对于磨粒APRE的材质、性状，只要与后述的磨粒AFIN之间满足硬度的相对关系，就没有特别限制。例如，磨粒APRE可以为无机颗粒、有机颗粒及有机无机复合颗粒中任意种。例如可列举出实质上由二氧化硅颗粒、氧化铝颗粒、氧化铈颗粒、氧化铬颗粒、二氧化钛颗粒、氧化锆颗粒、氧化镁颗粒、二氧化锰颗粒、氧化锌颗粒、氧化铁颗粒等氧化物颗粒；氮化硅颗粒、氮化硼颗粒等氮化物颗粒；碳化硅颗粒、碳化硼颗粒等碳化物颗粒；金刚石颗粒；碳酸钙、碳酸钡等碳酸盐；等中任意者构成的磨粒。磨粒可以单独使用1种，也可以组合使用2种以上。其中，二氧化硅颗粒、氧化铝颗粒、氧化铈颗粒、氧化铬颗粒、氧化锆颗粒、二氧化锰颗粒、氧化铁颗粒等氧化物颗粒由于能形成良好的表面，因此优选。其中，更优选氧化铝颗粒、氧化锆颗粒、氧化铬颗粒、氧化铁颗粒，特别优选氧化铝颗粒。
需要说明的是，在本说明书中，关于磨粒的组成，“实质上由X形成”或“实质上由X构成”是指，X在该磨粒中所占的比率(X的纯度)以重量基准计为90％以上(优选95％以上、更优选97％以上、进一步优选98％以上、例如99％以上)。
使用氧化铝颗粒作为磨粒APRE的情况下，预抛光用组合物中所含的氧化铝颗粒在全部磨粒APRE中所占的比率大体较高是有利的。例如，预抛光用组合物中所含的氧化铝颗粒在全部磨粒APRE中所占的比率优选为70重量％以上、更优选为90重量％以上、进一步优选为95重量％以上(例如95～100重量％)。
另外，此处公开的预抛光用组合物优选实质上不含金刚石颗粒作为磨粒APRE。金刚石颗粒由于其硬度高而可能成为限制平滑性提高的主要因素。另外，由于金刚石颗粒通常昂贵，因此在性价比方面不能说是有利的材料，从实用方面出发，理想的是对金刚石颗粒等高价格材料的依赖度低。
从提高平坦性等观点出发，磨粒APRE的平均二次粒径通常为20nm以上、优选为100nm以上、更优选为200nm以上(例如400nm以上)。利用具有上述平均二次粒径的磨粒APRE，能够更有效地实现优异的平坦性。从充分确保每单位重量的个数的观点出发，磨粒APRE的平均二次粒径的上限大致设为5000nm以下是适当的。从更高度地兼顾平滑性和平坦性的观点出发，上述平均二次粒径优选为3000nm以下、更优选为2000nm以下(例如800nm以下)。
对于磨粒的平均二次粒径，对于小于500nm的颗粒，例如可以通过使用了日机装株式会社制的型号“UPA-UT151”的动态光散射法、以体积平均粒径(体积基准的算术平均粒径；Mv)的形式来测定。另外，对于500nm以上的颗粒，可以通过使用了BECKMAN COULTER,INC.制的型号“Multisizer 3”的小孔电阻法等以体积平均粒径的形式来测定。
磨粒APRE的平均二次粒径PPRE优选比后述的磨粒AFIN的平均二次粒径PFIN大。由此，能更理想地兼顾高硬度材料表面的平滑性和平坦性。优选的一个方案中，磨粒APRE的平均二次粒径PPRE相对于磨粒AFIN的平均二次粒径PFIN的比(PPRE/PFIN)为1.0～20左右。从有效地实现兼顾平滑性和平坦性的观点出发，上述比(PPRE/PFIN)优选为2.0～10、更优选为4.0～6.0。
从研磨效率的观点出发，预抛光用组合物中的磨粒浓度通常设为1重量％以上是适当的。从提高平坦性的观点出发，磨粒浓度优选3重量％以上、更优选5重量％以上。另外，从高度且有效地兼顾平滑性和平坦性的观点、获得良好的分散性的观点出发，预抛光用组合物中的磨粒浓度通常设为50重量％以下是适当的，优选为20重量％以下、更优选为10重量％以下、进一步优选为8重量％以下。
(1-2-2.研磨助剂BPRE)
此处公开的第一方面的预抛光用组合物优选包含研磨助剂BPRE。研磨助剂BPRE为增进基于预抛光的效果的成分，典型而言可以使用水溶性的物质。对研磨助剂BPRE不做特别限定性解释，认为通过在预抛光中表现出使研磨对象物表面变质(典型而言氧化变质)的作用而带来研磨对象物表面的脆化，从而有助于基于磨粒APRE的研磨。
作为研磨助剂BPRE，可列举出：过氧化氢等过氧化物；硝酸、作为其盐的硝酸铁、硝酸银、硝酸铝、作为其络合物的硝酸铈铵等硝酸化合物；过一硫酸、过二硫酸等过硫酸、作为其盐的过硫酸铵、过硫酸钾等过硫酸化合物；氯酸、其盐、高氯酸、作为其盐的高氯酸钾等氯化合物；溴酸、作为其盐的溴酸钾等溴化合物；碘酸、作为其盐的碘酸铵、高碘酸、作为其盐的高碘酸钠、高碘酸钾等碘化合物；铁酸、作为其盐的铁酸钾等铁酸类；高锰酸、作为其盐的高锰酸钠、高锰酸钾等高锰酸类；铬酸、作为其盐的铬酸钾、二铬酸钾等铬酸类；钒酸、作为其盐的钒酸铵、钒酸钠、钒酸钾等钒酸类；高钌酸或其盐等钌酸类；钼酸、作为其盐的钼酸铵、钼酸二钠等钼酸类；高铼酸或其盐等铼酸类；钨酸、作为其盐的钨酸二钠等钨酸类。它们可以单独使用1种，也可以适宜组合使用2种以上。其中，优选高锰酸或其盐、铬酸或其盐、铁酸或其盐，特别优选高锰酸钠、高锰酸钾。
优选的一个方案中，预抛光用组合物包含复合金属氧化物作为研磨助剂BPRE。作为上述复合金属氧化物，可列举出：硝酸金属盐、铁酸类、高锰酸类、铬酸类、钒酸类、钌酸类、钼酸类、铼酸类、钨酸类。其中，更优选铁酸类、高锰酸类、铬酸类，进一步优选高锰酸类。
进一步优选的一个方案中，作为上述复合金属氧化物，可以使用具有1价或2价的金属元素(其中，不包括过渡金属元素。)和周期表的第4周期过渡金属元素的复合金属氧化物CMOPRE。作为上述1价或2价的金属元素(其中，不包括过渡金属元素。)的适宜的例子，可列举出：Na、K、Mg、Ca。其中，更优选Na、K。作为周期表的第4周期过渡金属元素的适宜的例子，可列举出：Fe、Mn、Cr、V、Ti。其中，更优选Fe、Mn、Cr，进一步优选Mn。
此处公开的预抛光用组合物包含复合金属氧化物(优选复合金属氧化物CMOPRE)作为研磨助剂BPRE的情况下，可以还包含除复合金属氧化物以外的研磨助剂BPRE，也可以不包含。此处公开的技术也可以优选以实质上不含除复合金属氧化物(优选复合金属氧化物CMOPRE)以外的研磨助剂BPRE(例如过氧化氢)作为研磨助剂BPRE的形态实施。
预抛光用组合物中的研磨助剂BPRE的浓度通常设为0.1重量％以上是适当的。从提高平坦性的观点出发，上述浓度优选0.5重量％以上、更优选1重量％以上。另外，从高度地兼顾平滑性和平坦性的观点出发，上述研磨助剂BPRE的浓度通常设为10重量％以下是适当的，优选设为3重量％以下、更优选设为2重量％以下。
(1-2-3.其他成分)
此处公开的第一方面的预抛光用组合物在不损害本发明的效果的范围内，根据需要还可以含有螯合剂、增稠剂、分散剂、pH调节剂、表面活性剂、有机酸、有机酸盐、无机酸、无机酸盐、防锈剂、防腐剂、防霉剂等可在抛光用组合物(典型而言为高硬度材料抛光用组合物、例如碳化硅基板抛光用组合物)中使用的公知的添加剂。上述添加剂的含量根据其添加目的进行适宜设定即可，由于并非对本发明赋予特征的成分，因此省略详细的说明。
(1-2-4.溶剂)
此处公开的第一方面的预抛光用组合物中使用的溶剂只要能够使磨粒分散，就没有特别限制。作为溶剂，可以优选使用离子交换水(去离子水)、纯水、超纯水、蒸馏水等。此处公开的预抛光用组合物根据需要还可以含有能与水均匀地混合的有机溶剂(低级醇、低级酮等)。通常优选预抛光用组合物中所含的溶剂的90体积％以上为水、更优选95体积％以上(典型而言99～100体积％)为水。
对此处公开的第一方面的预抛光用组合物的pH没有特别限定。通常将预抛光用组合物的pH设为2～12左右是适当的。若预抛光用组合物的pH在上述范围内，则容易达成实用的研磨效率。预抛光用组合物的pH优选为6～10、更优选为8.5～9.5。
对此处公开的预抛光用组合物的制备方法没有特别限定。例如，使用叶片式搅拌机、超声波分散机、均质混合器等周知的混合装置对预抛光用组合物中所含的各成分进行混合为宜。对混合这些成分的方式没有特别限定，例如可以将全部成分一次性混合，也可以按照适宜设定的顺序进行混合。
<1-3.精加工抛光用组合物>
(1-3-1.磨粒AFIN)
此处公开的第一方面的精加工抛光用组合物包含磨粒AFIN。磨粒AFIN比预抛光中使用的磨粒APRE硬度低。由此能够效率良好地提高平滑性。具体而言，从兼顾平滑性和平坦性的观点出发，磨粒AFIN的维氏硬度优选为200Hv以上、更优选为400Hv以上、进一步优选为600Hv以上。对磨粒AFIN的维氏硬度的上限没有特别限定，从提高平滑性的观点出发，优选为1500Hv以下、更优选为1000Hv以下、进一步优选为800Hv以下。
对于磨粒AFIN的材质、性状，只要与前述的磨粒APRE之间满足硬度的相对关系，就没有特别限制。例如，磨粒AFIN可以为无机颗粒、有机颗粒及有机无机复合颗粒中任意种。作为磨粒AFIN，可以优选使用在上述磨粒APRE中例示出的磨粒中的1种或2种以上。其中，更优选二氧化硅颗粒、氧化铝颗粒、氧化铈颗粒、氧化铬颗粒、氧化锆颗粒、二氧化锰颗粒、氧化铁颗粒、氧化镁颗粒等氧化物颗粒，进一步优选二氧化硅颗粒、氧化铈颗粒、二氧化锰颗粒，特别优选二氧化硅颗粒。
作为二氧化硅颗粒，可列举出：胶态二氧化硅、气相二氧化硅、沉淀二氧化硅等。从提高平滑性的观点出发，作为优选的二氧化硅颗粒，可列举出：胶态二氧化硅及气相二氧化硅。其中特别优选胶态二氧化硅。
使用二氧化硅颗粒作为磨粒AFIN的情况下，精加工抛光用组合物中所含的二氧化硅颗粒在全部磨粒AFIN中所占的比率较高是有利的。例如，精加工抛光用组合物中所含的二氧化硅颗粒在全部磨粒AFIN中所占的比率优选为70重量％以上、更优选为90重量％以上、进一步优选为95重量％以上(例如95～100重量％)。
对磨粒AFIN的平均二次粒径没有特别限定，从研磨效率等观点出发，优选为20nm以上、更优选为70nm以上、进一步优选为90nm以上。另外，从获得平滑性更高的表面的观点出发，磨粒AFIN的平均二次粒径为500nm以下是适当的，优选为300nm以下、更优选为200nm以下、进一步优选为130nm以下、特别优选为110nm以下。
从研磨效率的观点出发，精加工抛光用组合物中的磨粒浓度通常设为3重量％以上是适当的。从效率良好地提高平滑性的观点出发，上述磨粒浓度优选10重量％以上、更优选20重量％以上。另外，从高度且有效地兼顾平滑性和平坦性的观点出发，精加工抛光用组合物中的磨粒浓度通常设为50重量％以下是适当的，优选设为40重量％以下、更优选设为30重量％以下。
(1-3-2.研磨助剂BFIN)
此处公开的第一方面的精加工抛光用组合物优选包含研磨助剂BFIN。研磨助剂BFIN是增进基于精加工抛光的效果的成分，典型而言可以使用水溶性的物质。对研磨助剂BFIN不做特别限定性解释，认为与前述预抛光中的研磨助剂BPRE的情况同样，通过在精加工抛光中表现出使研磨对象物表面变质(典型而言氧化变质)的作用而带来研磨对象物表面的脆化，从而有助于研磨效率、研磨对象物的表面品质(特别是提高平滑性)。
作为研磨助剂BFIN，可以优选使用作为前述的研磨助剂BPRE而例示出的研磨助剂中的1种或2种以上。其中，优选钒酸或其盐、碘化合物、钼酸或其盐、钨酸或其盐，特别优选钒酸钠、钒酸钾。
优选的一个方案中，精加工抛光用组合物包含复合金属氧化物作为研磨助剂BFIN。作为上述复合金属氧化物，可列举出：硝酸金属盐、铁酸类、高锰酸类、铬酸类、钒酸类、钌酸类、钼酸类、铼酸类、钨酸类。其中，更优选钒酸类、钼酸类、钨酸类，进一步优选钒酸类。
进一步优选的一个方案中，作为上述复合金属氧化物，可以使用具有1价或2价的金属元素(其中，不包括过渡金属元素。)或氨、以及周期表的第5族或第6族过渡金属元素的复合金属氧化物CMOFIN。作为上述1价或2价的金属元素(其中，不包括过渡金属元素。)或氨的适宜的例子，可列举出：Na、K、Mg、Ca、氨。其中，更优选Na、K。周期表的第5族或第6族过渡金属元素优选选自第4周期、第5周期及第6周期中，更优选选自第4周期及第5周期中，进一步优选选自第4周期中。上述过渡金属元素优选选自第5族中。作为其具体例，可列举出：V、Nb、Ta、Cr、Mo、W。其中，更优选V、Mo、W，进一步优选V。
此处公开的精加工抛光用组合物包含复合金属氧化物(优选复合金属氧化物CMOFIN)作为研磨助剂BFIN的情况下，作为除复合金属氧化物以外的研磨助剂BFIN，优选还包含能对上述复合金属氧化物(优选复合金属氧化物CMOFIN)供给氧的含氧物。由此，复合金属氧化物(优选复合金属氧化物CMOFIN)的化学作用得以继续发挥、精加工抛光中的研磨效率显著提高、能高度地兼顾高硬度材料的平滑性和平坦性。作为上述含氧物的适宜的例子，可列举出：过氧化氢、臭氧及过酸。其中，特别优选过氧化氢。
精加工抛光用组合物中的研磨助剂BFIN的浓度通常设为0.1重量％以上是适当的。从高度且有效地兼顾平滑性和平坦性的观点出发，上述浓度优选0.5重量％以上、更优选1重量％以上(例如1.5重量％以上)。另外，从提高平滑性的观点出发，上述研磨助剂BFIN的浓度通常设为15重量％以下是适当的，优选设为10重量％以下、更优选设为5重量％以下(例如3重量％以下、或2.5重量％以下)。
组合使用复合金属氧化物(优选复合金属氧化物CMOFIN)和能对该金属氧化物供给氧的含氧物作为研磨助剂BFIN的情况下，复合金属氧化物的浓度通常设为0.1重量％以上是适当的。从高度且有效地兼顾平滑性和平坦性的观点出发，上述浓度优选0.5重量％以上、更优选1.5重量％以上。另外，从提高平滑性的观点出发，上述复合金属氧化物的浓度通常设为10重量％以下是适当的，优选设为3重量％以下、更优选设为2.5重量％以下。该情况下的上述含氧物的浓度通常设为0.1～10重量％是适当的，从理想地发挥氧供给作用的观点出发，上述浓度优选0.5～3重量％、更优选1～2重量％。
对此处公开的第一方面的精加工抛光用组合物的pH没有特别限定。通常将精加工抛光用组合物的pH设为2～12左右是适当的。若精加工抛光用组合物的pH在上述范围内，则容易效率良好地达成优异的平滑性。精加工抛光用组合物的pH优选为4～10、更优选为6～8。
作为精加工抛光用组合物中可以使用的其他成分、溶剂，可以优选采用预抛光用组合物中可包含的物质，因此此处不进行重复说明。另外，精加工抛光用组合物可以通过采用例如与前述的预抛光用组合物的制备方法同样的方法、或通过基于本领域技术人员的技术常识施加适宜改变来制备。
<1-4.抛光用组合物套组(set)>
此处公开的第一方面的技术可包括例如提供如下的抛光用组合物套组。即，根据此处公开的技术，提供具备彼此分开保存的预抛光用组合物和精加工抛光用组合物的抛光用组合物套组。上述预抛光用组合物可以为此处公开的研磨方法中的预抛光工序中使用的抛光用浆料或其浓缩液。上述精加工抛光用组合物可以为此处公开的研磨方法中的精加工抛光工序中使用的抛光用浆料或其浓缩液。利用上述抛光用组合物套组，在多段抛光工艺中能有效地实现兼顾高硬度材料表面的平滑性和平坦性。另外，所述抛光用组合物套组能有助于缩短研磨时间及提高生产率。
<1-5.研磨方法>
此处公开的第一方面的研磨方法包括进行预抛光的工序(预抛光工序)和进行精加工抛光的工序(精加工抛光工序)。预抛光工序为对至少表面(研磨对象面)由具有1500Hv以上的维氏硬度的材料构成的研磨对象物使用包含磨粒APRE的预抛光用组合物进行预抛光的工序。精加工抛光工序为对进行了预抛光的研磨对象物使用包含硬度比磨粒APRE低的磨粒AFIN的精加工抛光用组合物进行精加工抛光的工序。
在上述研磨方法中，准备包含此处公开的第一方面的任意预抛光用组合物的预抛光用浆料。另外，准备包含此处公开的第一方面的任意精加工抛光用组合物的精加工抛光用浆料。准备上述浆料可包括将各抛光用组合物直接用作抛光用浆料(研磨液)、或对各抛光用组合物施加浓度调节(例如稀释)、pH调节等操作来准备抛光用浆料。
使用准备好的预抛光用浆料进行预抛光。具体而言，将预抛光用浆料供给至作为研磨对象物的高硬度材料表面，通过常规方法进行研磨。例如，将经过了打磨工序的研磨对象物安装在通常的研磨装置上，通过该研磨装置的研磨垫，向上述研磨对象物表面供给预抛光用浆料。典型而言，一边连续供给上述预抛光用浆料，一边将研磨垫按压在研磨对象物表面并使两者相对移动(例如旋转移动)。
接着，使用准备好的精加工抛光用浆料进行精加工抛光。具体而言，将精加工抛光用浆料供给至作为研磨对象物的高硬度材料表面，通过常规方法进行研磨。精加工抛光是通过研磨装置的研磨垫，将精加工抛光用浆料供给至结束了预抛光后的研磨对象物表面进行的。典型而言，一边连续供给上述精加工抛光用浆料，一边将研磨垫按压在研磨对象物表面并使两者相对移动(例如旋转移动)。经过上述那样的研磨工序，高硬度材料表面的研磨结束。
需要说明的是，在本说明书中，预抛光工序是使用包含磨粒的抛光用浆料进行且在精加工抛光工序前进行的抛光工序。典型的一个方案中，预抛光工序为配置在即将进行精加工抛光工序之前的抛光工序。预抛光工序可以为1段抛光工序，也可以为2段以上的多段抛光工序。
另外，在本说明书中，精加工抛光工序是指在使用包含磨粒的抛光用浆料进行的抛光工序中配置在最后(即最下游侧)的研磨工序，因此，此处公开的精加工抛光用组合物可以作为在高硬度材料的研磨过程中使用的抛光用浆料中、在最下游侧使用的种类的抛光用浆料来把握。
预抛光及精加工抛光的条件基于研磨对象物、目标表面性状(具体而言为平滑性及平坦性)、研磨效率等、基于本领域技术人员的技术常识适当地设定。例如，从研磨效率的观点出发，研磨对象物的平均1cm2加工面积的研磨压力优选为50g以上、更优选为100g以上。另外，从防止随着负荷增大的过度发热导致的研磨对象物表面的变质、磨粒的劣化的观点出发，通常平均1cm2加工面积的研磨压力为1000g以下是适当的。
线速度通常可以因平板转速、承载器的转速、研磨对象物的大小、研磨对象物的数量等的影响而变化。通过增大线速度，有获得更高的研磨效率的倾向。另外，从防止研磨对象物的破损、过度的发热的观点出发，线速度可以限定为规定以下。线速度只要是基于技术常识进行设定就没有特别限定，优选设为大致10～1000m/分钟的范围、更优选设为50～300m/分钟的范围。
对抛光时的抛光用组合物的供给量没有特别限定。理想的是上述供给量以抛光用组合物为足以没有不均地全面供给至研磨对象物表面的量的形式来设定。适当的供给量也可以因研磨对象物的材质、研磨装置的构成以及其他条件等而异。例如，优选设为研磨对象物的平均1mm2加工面积为0.001～0.1mL/分钟的范围、更优选设为0.003～0.03mL/分钟的范围。
对预抛光及精加工抛光的总时间(总抛光时间)没有特别限定。根据此处公开的研磨方法，能够实现以小于5小时的总抛光时间对高硬度材料表面兼顾平滑性和平坦性。优选的一个方案中，能够实现以小于3小时(例如2.5小时以内、典型而言2小时以下)的总抛光时间对高硬度材料表面兼顾平滑性和平坦性。需要说明的是，总抛光时间不包括各抛光工序之间的时间(不进行抛光的时间、非抛光时间)。例如，从预抛光工序结束后直到精加工抛光工序开始为止的时间不包括在总抛光时间内。
预抛光及精加工抛光可以应用于利用单面研磨装置的研磨、利用双面研磨装置的研磨中的任意者。在单面研磨装置中，用蜡将研磨对象物贴合在陶瓷板上，使用被称作承载器的保持具保持研磨对象物，边供给抛光用组合物边将研磨垫按压在研磨对象物的单面并使两者相对移动(例如旋转移动)，由此对研磨对象物的单面进行研磨。在双面研磨装置中，使用被称作承载器的保持具保持研磨对象物，边从上方供给抛光用组合物，边将研磨垫按压在研磨对象物的相对面并使它们沿相反方向旋转，由此同时对研磨对象物的双面进行研磨。
对此处公开的第一方面的各抛光工序中使用的研磨垫没有特别限定。例如可以使用无纺布型、绒面革型、硬质发泡聚氨酯型、包含磨粒的研磨垫、不含磨粒的研磨垫等中的任意种。
通过此处公开的第一方面的方法进行了研磨的研磨物典型而言在抛光后被清洗。该清洗可以使用适当的清洗液进行。对使用的清洗液没有特别限定，可以适宜选择使用公知、惯用的清洗液。对清洗液的温度没有特别限制，例如优选设为20～90℃的范围、更优选设为50～80℃的范围。
需要说明的是，此处公开的第一方面的研磨方法除了包括上述预抛光工序及精加工抛光工序以外，还可以包括任意其它的工序。作为那样的工序，可列举出在预抛光工序前进行的打磨工序。上述打磨工序为通过将研磨对象物按压在研磨平板(例如铸铁平板)的表面来进行研磨对象物的研磨的工序。因此，打磨工序中不使用研磨垫。打磨工序典型而言是向研磨平板与研磨对象物之间供给磨粒(典型而言金刚石磨粒)而进行的。另外，此处公开的第一方面的研磨方法可以包含在预抛光工序前、预抛光工序与精加工抛光工序之间追加的工序(清洗工序、抛光工序)。
<<2.第二方面>>
此处公开的第二方面的研磨方法包括使用预抛光用组合物进行预抛光的工序(预抛光工序)和使用精加工抛光用组合物进行精加工抛光的工序(精加工抛光工序)。以下按照研磨对象物、预抛光用组合物、精加工抛光用组合物、研磨方法的顺序进行说明。
<2-1.研磨对象物>
此处公开的第二方面的研磨方法为对具有1500Hv以上的维氏硬度的材料(也称为高硬度材料。)进行研磨的方法。根据此处公开的第二方面的研磨方法，能够实现上述那样的兼顾高硬度材料的表面的平滑性和平坦性。作为第二方面的高硬度材料(维氏硬度及材料)，可以使用与对第一方面的研磨方法进行了说明的高硬度材料同样的高硬度材料。
<2-2.预抛光用组合物>
(2-2-0.氧化还原电位ORPPRE)
此处公开的第二方面的预抛光用组合物与后述的精加工抛光用组合物相比，相对于标准氢电极的氧化还原电位(Oxidation-reduction Potential：ORP)更高。即，预抛光用组合物的相对于标准氢电极的氧化还原电位ORPPRE与精加工抛光用组合物的相对于标准氢电极的氧化还原电位ORPFIN的关系满足ORPPRE>ORPFIN。由此平坦性会提高，例如能够降低使用预抛光用组合物进行了研磨后的研磨对象物整体的表面粗糙度。需要说明的是，本说明书中提及的抛光用组合物的氧化还原电位表示在液温25℃测定的相对于标准氢电极的氧化还原电位的值。
具体而言，预抛光用组合物的氧化还原电位ORPPRE相对于后述的精加工抛光用组合物的氧化还原电位ORPFIN的比(ORPPRE/ORPFIN)大于1，从实现兼顾平滑性和平坦性的观点出发，优选为1.2～4.0、更优选为1.4～3.0、进一步优选为1.6～2.5、特别优选为1.8～2.2。通过使上述氧化还原电位的比(ORPPRE/ORPFIN)为1.2以上，从而研磨物表面的平坦性更好地提高。另外，通过使上述氧化还原电位的比(ORPPRE/ORPFIN)为4.0以下，能以更高水平实现兼顾高硬度材料表面的平滑性和平坦性。
对于预抛光用组合物的氧化还原电位ORPPRE，只要与后述的精加工抛光用组合物的氧化还原电位ORPFIN之间满足前述相对关系，就没有特别限制，从缩短加工时间的观点出发，优选为700mV以上、更优选为800mV以上、进一步优选为900mV以上。对预抛光用组合物的氧化还原电位ORPPRE的上限没有特别限定，从兼顾平滑性和平坦性的观点出发，优选为3000mV以下、更优选为2000mV以下、进一步优选为1500mV以下、更进一步优选为1000mV以下。从更好地兼顾平滑性和平坦性的观点出发，优选预抛光用组合物的氧化还原电位ORPPRE比精加工抛光用组合物的氧化还原电位ORPFIN大300mV以上，进一步优选大350mV以上(例如大400mV以上)。另外，预抛光用组合物的氧化还原电位ORPPRE减去精加工抛光用组合物的氧化还原电位ORPFIN的值优选为800mV以下、更优选为600mV以下、进一步优选为500mV以下。
上述预抛光用组合物的氧化还原电位ORPPRE可以通过例如改变预抛光用组合物中所含的磨粒和/或研磨助剂(例如在抛光中表现出使研磨对象物表面氧化变质的作用的助剂)的种类、或改变磨粒与研磨助剂的含量比来调整。即，通过适当地选择预抛光用组合物中的磨粒及研磨助剂的种类、磨粒与研磨助剂的含量比，从而可以将预抛光用组合物的氧化还原电位ORPPRE调整为此处公开的适当的相对关系及范围。另外，作为将预抛光用组合物的氧化还原电位ORPPRE调整为适当的相对关系及范围的方法，可以采用改变该组合物的pH等方法。控制上述氧化还原电位ORPPRE的方法可以单独使用或组合使用。
(2-2-1.磨粒APRE)
此处公开的第二方面的预抛光用组合物优选包含磨粒APRE。作为第二方面的预抛光用组合物中所含的磨粒APRE，可以使用与关于第一方面的预抛光用组合物进行了说明的磨粒APRE同样的磨粒。
从提高平坦性的观点出发，磨粒APRE的维氏硬度优选为800Hv以上、更优选为1200Hv以上、进一步优选为1500Hv以上。对磨粒APRE的维氏硬度的上限没有特别限定，从兼顾平滑性和平坦性的观点出发，优选为3000Hv以下、更优选为2000Hv以下、进一步优选为1700Hv以下。需要说明的是，在本说明书中，磨粒的维氏硬度采用对作为磨粒使用的材料基于上述JIS R 1610：2003测定的值。
另外，磨粒APRE的维氏硬度优选与构成研磨对象物的表面的材料(研磨对象材料)的维氏硬度同等或比其低。通过使磨粒APRE的硬度在与研磨对象材料的硬度的相对关系的方面受到限制，从而有抑制平滑性劣化的倾向。磨粒APRE的维氏硬度更优选比研磨对象材料的维氏硬度低300Hv以上(例如低500Hv以上)。从提高平坦性的观点出发，磨粒APRE的维氏硬度与研磨对象材料的维氏硬度的差异优选为1000Hv以内(例如800Hv以内)。由此，有理想地实现兼顾平滑性和平坦性的倾向。
磨粒APRE优选比后述的精加工抛光中使用的磨粒AFIN硬度高。例如，优选预抛光用组合物中所含的磨粒APRE的维氏硬度HPRE与精加工抛光用组合物中所含的磨粒AFIN的维氏硬度HFIN的关系满足HPRE>HFIN。由此能够更好地提高平坦性。具体而言，磨粒APRE的维氏硬度HPRE相对于磨粒AFIN的维氏硬度HFIN的比(HPRE/HFIN)大于1，从有效地实现兼顾平滑性和平坦性的观点出发，优选为1.3～4.0、更优选为1.8～3.0、进一步优选为2.1～2.5。
磨粒APRE的平均二次粒径通常为20nm以上，从提高平坦性等观点出发，优选为100nm以上、更优选为200nm以上(例如400nm以上)。利用具有上述平均二次粒径的磨粒APRE，能够更有效地实现优异的平坦性。从充分确保每单位重量的个数的观点出发，磨粒APRE的平均二次粒径的上限设为大致5000nm以下是适当的。从更高度地兼顾平滑性和平坦性的观点出发，上述平均二次粒径优选为3000nm以下、更优选为2000nm以下(例如800nm以下)。
对于磨粒APRE的平均二次粒径，对于小于500nm的颗粒，例如可以通过使用了日机装株式会社制的型号“UPA-UT151”的动态光散射法、以体积平均粒径(体积基准的算术平均粒径；Mv)的形式来测定。另外，对于500nm以上的颗粒，可以通过使用了BECKMAN COULTER,INC.制的型号“Multisizer3”的小孔电阻法等以体积平均粒径的形式来测定。
磨粒APRE的平均二次粒径PPRE优选比后述的精加工抛光中使用的磨粒AFIN的平均二次粒径PFIN大。即，优选预抛光用组合物中所含的磨粒APRE的平均二次粒径PPRE与精加工抛光用组合物中所含的磨粒AFIN的平均二次粒径PFIN的关系满足PPRE>PFIN。由此能更理想地兼顾高硬度材料表面的平滑性和平坦性。优选的一个方案中，磨粒APRE的平均二次粒径PPRE相对于磨粒AFIN的平均二次粒径PFIN的比(PPRE/PFIN)为1.0～20左右。从有效地实现兼顾平滑性和平坦性的观点出发，上述比(PPRE/PFIN)优选为2.0～10、更优选为4.0～6.0。
从研磨效率的观点出发，预抛光用组合物中的磨粒浓度CPRE通常设为1重量％以上是适当的。从提高平坦性的观点出发，磨粒浓度优选3重量％以上、更优选5重量％以上。另外，从高度且有效地兼顾平滑性和平坦性的观点、获得良好的分散性的观点出发，预抛光用组合物中的磨粒浓度CPRE通常设为50重量％以下是适当的，优选为20重量％以下、更优选为10重量％以下、进一步优选为8重量％以下。
优选的一个方案中，预抛光用组合物中的磨粒浓度CPRE比后述的精加工抛光用组合物中的磨粒浓度CFIN高。即，预抛光用组合物中的磨粒浓度CPRE与精加工抛光用组合物中的磨粒浓度CFIN的关系满足CPRE>CFIN。由此能够更好地提高平坦性。
优选的又一个方案中，预抛光用组合物中的磨粒浓度CPRE比后述的精加工抛光用组合物中的磨粒浓度CFIN低。即，预抛光用组合物中的磨粒浓度CPRE与精加工抛光用组合物中的磨粒浓度CFIN的关系满足CPRE<CFIN。由此能以更高水平实现兼顾高硬度材料表面的平滑性和平坦性。从兼顾平滑性和平坦性的观点出发，预抛光用组合物的磨粒浓度CPRE相对于精加工抛光用组合物的磨粒浓度CFIN的比(CPRE/CFIN)优选为0.1～10.0、更优选为0.15～1.0、进一步优选为0.2～0.5。
(2-2-2.研磨助剂BPRE)
此处公开的第二方面的预抛光用组合物优选包含研磨助剂BPRE。研磨助剂BPRE为增进基于预抛光的效果的成分，典型而言可以使用水溶性的研磨助剂。对研磨助剂BPRE不做特别限定性解释，认为通过在预抛光中表现出使研磨对象物表面变质(典型而言氧化变质)的作用而带来研磨对象物表面的脆化，从而有助于基于磨粒APRE的研磨。
作为研磨助剂BPRE的种类，只要预抛光用组合物在与后述的精加工抛光用组合物之间满足氧化还原电位的前述相对关系，就没有特别限制。例如，作为研磨助剂BPRE，可列举出：过氧化氢等过氧化物；硝酸、作为其盐的硝酸铁、硝酸银、硝酸铝、作为其络合物的硝酸铈铵等硝酸化合物；过一硫酸、过二硫酸等过硫酸、作为其盐的过硫酸铵、过硫酸钾等过硫酸化合物；氯酸、其盐、高氯酸、作为其盐的高氯酸钾等氯化合物；溴酸、作为其盐的溴酸钾等溴化合物；碘酸、作为其盐的碘酸铵、高碘酸、作为其盐的高碘酸钠、高碘酸钾等碘化合物；铁酸、作为其盐的铁酸钾等铁酸类；高锰酸、作为其盐的高锰酸钠、高锰酸钾等高锰酸类；铬酸、作为其盐的铬酸钾、二铬酸钾等铬酸类；钒酸、作为其盐的钒酸铵、钒酸钠、钒酸钾等钒酸类；高钌酸或其盐等钌酸类；钼酸、作为其盐的钼酸铵、钼酸二钠等钼酸类；高铼酸或其盐等铼酸类；钨酸、作为其盐的钨酸二钠等钨酸类。它们可以单独使用1种，也可以适宜组合使用2种以上。其中，优选高锰酸或其盐、铬酸或其盐、铁酸或其盐，特别优选高锰酸钠、高锰酸钾。通过采用这些化合物作为研磨助剂BPRE，从而能够有效地提高预抛光用组合物的氧化还原电位ORPPRE、效率良好地提高平坦性。
优选的一个方案中，预抛光用组合物包含复合金属氧化物作为研磨助剂BPRE。作为上述复合金属氧化物，可列举出：硝酸金属盐、铁酸类、高锰酸类、铬酸类、钒酸类、钌酸类、钼酸类、铼酸类、钨酸类。其中，更优选铁酸类、高锰酸类、铬酸类，进一步优选高锰酸类。
进一步优选的一个方案中，作为上述复合金属氧化物，可以使用具有1价或2价的金属元素(其中，不包括过渡金属元素。)和周期表的第4周期过渡金属元素的复合金属氧化物CMOPRE。通过包含所述复合金属氧化物CMOPRE作为研磨助剂BPRE，从而能够有效地提高预抛光用组合物的氧化还原电位ORPPRE、效率良好地提高平坦性。作为上述1价或2价的金属元素(其中，不包括过渡金属元素。)的适宜的例子，可列举出：Na、K、Mg、Ca。其中，更优选Na、K。作为周期表的第4周期过渡金属元素的适宜的例子，可列举出：Fe、Mn、Cr、V、Ti。其中，更优选Fe、Mn、Cr，进一步优选Mn。
此处公开的第二方面的预抛光用组合物包含复合金属氧化物(优选复合金属氧化物CMOPRE)作为研磨助剂BPRE的情况下，可以还包含除复合金属氧化物以外的研磨助剂BPRE，也可以不包含。此处公开的技术也可以优选以实质上不含除复合金属氧化物(优选复合金属氧化物CMOPRE)以外的研磨助剂BPRE(例如过氧化氢)作为研磨助剂BPRE的形态实施。由此能够效率良好地提高平坦性。
对于预抛光用组合物中的研磨助剂BPRE的浓度DPRE，只要在预抛光用组合物与后述的精加工抛光用组合物之间满足氧化还原电位的前述相对关系，就没有特别限制，通常设为0.1重量％以上是适当的。从提高平坦性的观点出发，上述浓度DPRE优选0.5重量％以上、更优选1重量％以上。另外，从高度地兼顾平滑性和平坦性的观点出发，上述研磨助剂BPRE的浓度DPRE通常设为10重量％以下是适当的，优选设为3重量％以下、更优选设为2重量％以下。
优选的一个方案中，预抛光用组合物中的研磨助剂BPRE的浓度DPRE比后述的精加工抛光用组合物中的研磨助剂BFIN的浓度DFIN高(重量基准)。即，预抛光用组合物中的研磨助剂BPRE的浓度DPRE与精加工抛光用组合物中的研磨助剂BFIN的浓度DFIN的关系满足DPRE>DFIN。由此有效地提高预抛光用组合物的氧化还原电位ORPPRE，因此能够更好地提高平坦性。
优选的又一个方案中，预抛光用组合物中的研磨助剂BPRE的浓度DPRE比后述的精加工抛光用组合物中的研磨助剂BFIN的浓度DFIN低(重量基准)。即，预抛光用组合物中的研磨助剂BPRE的浓度DPRE与精加工抛光用组合物中的研磨助剂BFIN的浓度DFIN的关系满足DPRE<DFIN。例如，通过适当地选择研磨助剂的种类，从而满足前述ORPPRE>ORPFIN的关系并且将各组合物中的研磨助剂的浓度设为DPRE<DFIN为宜。这样通过利用与研磨助剂的种类的组合，将研磨助剂的浓度设为DPRE<DFIN并且满足前述ORPPRE>ORPFIN的关系，从而能以更高水平实现兼顾高硬度材料表面的平滑性和平坦性。从兼顾平滑性和平坦性的观点出发，预抛光用组合物的研磨助剂BPRE的浓度DPRE相对于精加工抛光用组合物的研磨助剂BFIN的浓度DFIN的比(DPRE/DFIN)优选为0.05～10.0、更优选为0.1～1.0、进一步优选为0.15～0.8。
(2-2-3.其他成分)
此处公开的第二方面的预抛光用组合物在不损害本发明的效果的范围内，根据需要还可以含有螯合剂、增稠剂、分散剂、pH调节剂、表面活性剂、有机酸、有机酸盐、无机酸、无机酸盐、防锈剂、防腐剂、防霉剂等可在抛光用组合物(典型而言高硬度材料抛光用组合物、例如碳化硅基板抛光用组合物)中使用的公知的添加剂。上述添加剂的含量根据其添加目的进行适宜设定即可，由于并非对本发明赋予特征的成分，因此省略详细的说明。
(2-2-4.溶剂)
作为此处公开的第二方面的预抛光用组合物中使用的溶剂，可以使用与对第一方面的预抛光用组合物进行了说明的溶剂同样的溶剂。
对于此处公开的第二方面的预抛光用组合物的pH，只要在预抛光用组合物与后述的精加工抛光用组合物之间满足氧化还原电位的前述相对关系，就没有特别限定。通常将预抛光用组合物的pH设为2～12左右是适当的。若预抛光用组合物的pH在上述范围内，则容易达成实用的研磨效率。预抛光用组合物的pH优选为6～10、更优选为8.5～9.5。另外，预抛光用组合物的pH优选比后述的精加工抛光用组合物的pH高。由此在预抛光用组合物及精加工抛光用组合物的氧化还原电位方面产生有益的差，能更理想地兼顾高硬度材料表面的平滑性和平坦性。优选的一个方案中，预抛光用组合物的pH比精加工抛光用组合物的pH高1.0以上(优选高2.0以上)。
对此处公开的预抛光用组合物的制备方法没有特别限定。例如，使用叶片式搅拌机、超声波分散机、均质混合器等周知的混合装置，对预抛光用组合物中所含的各成分进行混合为宜。对混合这些成分的方式没有特别限定，例如可以将全部成分一次性混合，也可以按照适宜设定的顺序进行混合。
<2-3.精加工抛光用组合物>
(2-3-0.氧化还原电位ORPFIN)
此处公开的第二方面的精加工用抛光用组合物与预抛光用组合物相比，相对于标准氢电极的氧化还原电位更低。即，预抛光用组合物的相对于标准氢电极的氧化还原电位ORPPRE与精加工抛光用组合物的相对于标准氢电极的氧化还原电位ORPFIN的关系满足ORPPRE>ORPFIN。由此平滑性提高，例如能够抑制在使用精加工用抛光用组合物进行了研磨后的研磨对象物的表面上产生划痕(表面缺陷)。具体而言，从提高平滑性的观点出发，精加工抛光用组合物的氧化还原电位ORPFIN优选为650mV以下、更优选为600mV以下、进一步优选为500mV以下。对精加工抛光用组合物的氧化还原电位ORPFIN的下限没有特别限定，从兼顾平滑性和平坦性的观点出发，优选为300mV以上、更优选为400mV以上、进一步优选为440mV以上。
需要说明的是，精加工抛光用组合物的氧化还原电位ORPFIN与前述的预抛光用组合物的情况同样，通过适当地选择精加工抛光用组合物中所含的研磨助剂的种类、研磨助剂的浓度、组合物的pH等，可以调整为此处公开的适当的相对关系及范围。
(2-3-1.磨粒AFIN)
此处公开的第二方面的精加工抛光用组合物优选包含磨粒AFIN。作为第二方面的精加工抛光用组合物中所含的磨粒AFIN，可以使用与对第一方面的精加工抛光用组合物进行了说明的磨粒AFIN同样的磨粒。
对磨粒AFIN的硬度没有特别限定，优选比预抛光中使用的磨粒APRE硬度低。由此能够效率良好地提高平滑性。具体而言，从兼顾平滑性和平坦性的观点出发，磨粒AFIN的维氏硬度优选为200Hv以上、更优选为400Hv以上、进一步优选为600Hv以上。对磨粒AFIN的维氏硬度的上限没有特别限定，从提高平滑性的观点出发，优选为1500Hv以下、更优选为1000Hv以下、进一步优选为800Hv以下。
对磨粒AFIN的平均二次粒径没有特别限定，从研磨效率等观点出发，优选为20nm以上、更优选为70nm以上、进一步优选为90nm以上。另外，从获得平滑性更高的表面的观点出发，磨粒AFIN的平均二次粒径为500nm以下是适当的，优选为300nm以下、更优选为200nm以下、进一步优选为130nm以下、特别优选为110nm以下。
从研磨效率的观点出发，精加工抛光用组合物中的磨粒浓度CFIN通常设为3重量％以上是适当的。从效率良好地提高平滑性的观点出发，上述磨粒浓度CFIN优选10重量％以上、更优选20重量％以上。另外，从高度且有效地兼顾平滑性和平坦性的观点出发，精加工抛光用组合物中的磨粒浓度CFIN通常设为50重量％以下是适当的，优选设为40重量％以下、更优选设为30重量％以下。
(2-3-2.研磨助剂BFIN)
此处公开的第二方面的精加工抛光用组合物优选包含研磨助剂BFIN。研磨助剂BFIN为增进基于精加工抛光的效果的成分，典型而言可以使用水溶性的研磨助剂。对研磨助剂BFIN不做特别限定性解释，认为与前述的预抛光中的研磨助剂BPRE的情况同样，通过在精加工抛光中表现使研磨对象物表面变质(典型而言氧化变质)的作用而带来研磨对象物表面的脆化，从而有助于研磨效率、研磨对象物的表面品质(特别是提高平滑性)。
作为研磨助剂BFIN的种类，只要在精加工抛光用组合物与预抛光用组合物之间满足氧化还原电位的前述相对关系，就没有特别限制。例如，作为研磨助剂BFIN，可以优选使用前述的作为研磨助剂BPRE而例示的研磨助剂中的1种或2种以上。其中，优选钒酸或其盐、碘化合物、钼酸或其盐、钨酸或其盐，特别优选钒酸钠、钒酸钾。通过采用这些化合物作为研磨助剂BFIN，从而能够效率良好地提高平滑性。
优选的一个方案中，精加工抛光用组合物包含复合金属氧化物作为研磨助剂BFIN。作为上述复合金属氧化物，可列举出：硝酸金属盐、铁酸类、高锰酸类、铬酸类、钒酸类、钌酸类、钼酸类、铼酸类、钨酸类。其中，更优选钒酸类、钼酸类、钨酸类，进一步优选钒酸类。
进一步优选的一个方案中，作为上述复合金属氧化物，可以使用具有1价或2价的金属元素(其中，不包括过渡金属元素。)或氨、以及周期表的第5族或第6族过渡金属元素、的复合金属氧化物CMOFIN。通过包含所述复合金属氧化物CMOFIN作为研磨助剂BFIN，从而能够效率良好地提高平滑性。作为上述1价或2价的金属元素(其中，不包括过渡金属元素。)或氨的适宜的例子，可列举出：Na、K、Mg、Ca、氨。其中，更优选Na、K。周期表的第5族或第6族过渡金属元素优选选自第4周期、第5周期及第6周期中、更优选选自第4周期及第5周期中、进一步优选选自第4周期中。上述过渡金属元素优选自第5族中。作为其具体例，可列举出：V、Nb、Ta、Cr、Mo、W。其中，更优选V、Mo、W，进一步优选V。
此处公开的精加工抛光用组合物包含复合金属氧化物(优选复合金属氧化物CMOFIN)作为研磨助剂BFIN的情况下，优选还包含能对上述复合金属氧化物(优选复合金属氧化物CMOFIN)供给氧的含氧物作为除复合金属氧化物以外的研磨助剂BFIN。由此，复合金属氧化物(优选复合金属氧化物CMOFIN)的化学作用得以继续发挥、精加工抛光中的研磨效率显著地提高、能高度地兼顾高硬度材料的平滑性和平坦性。作为上述含氧物的适宜的例子，可列举出：过氧化氢、臭氧及过酸。其中，特别优选过氧化氢。
对于精加工抛光用组合物中的研磨助剂BFIN的浓度DFIN，只要在精加工抛光用组合物与预抛光用组合物之间满足氧化还原电位的前述相对关系，就没有特别限制，通常设为0.1重量％以上是适当的。从高度且有效地兼顾平滑性和平坦性的观点出发，上述浓度DFIN优选0.5重量％以上、更优选1重量％以上(例如1.5重量％以上)。另外，从提高平滑性的观点出发，上述研磨助剂BFIN的浓度DFIN通常设为15重量％以下是适当的，优选设为10重量％以下、更优选设为5重量％以下(例如3重量％以下、或2.5重量％以下)。
组合使用复合金属氧化物(优选复合金属氧化物CMOFIN)和能对该金属氧化物供给氧的含氧物作为研磨助剂BFIN的情况下，复合金属氧化物的浓度通常设为0.1重量％以上是适当的。从高度且有效地兼顾平滑性和平坦性的观点出发，上述浓度优选0.5重量％以上、更优选1.5重量％以上。另外，从提高平滑性的观点出发，上述复合金属氧化物的浓度通常设为10重量％以下是适当的，优选设为3重量％以下、更优选设为2.5重量％以下。该情况下的上述含氧物的浓度通常设为0.1～10重量％是适当的，从优选发挥氧供给作用的观点出发，上述浓度优选0.5～3重量％、更优选1～2重量％。
对于此处公开的第二方面的精加工抛光用组合物的pH，只要在精加工抛光用组合物与预抛光用组合物之间满足氧化还原电位的前述相对关系，就没有特别限定。通常将精加工抛光用组合物的pH设为2～12左右是适当的。若精加工抛光用组合物的pH在上述范围内，则容易效率良好地达成优异的平滑性。精加工抛光用组合物的pH优选为4～10、更优选为6～8。
作为精加工抛光用组合物中可以使用的其他成分、溶剂，可以优选采用预抛光用组合物中可包含的物质，因此此处不进行重复说明。另外，精加工抛光用组合物可以通过采用例如与前述的预抛光用组合物的制备方法同样的方法、或通过基于本领域技术人员的技术常识施加适宜改变来制备。
<2-4.抛光用组合物套组>
此处公开的第二方面的技术可包括例如提供如下的抛光用组合物套组。即，根据此处公开的第二方面的技术，提供与第一方面的抛光用组合物套组同样地、具备彼此分开保存的预抛光用组合物和精加工抛光用组合物的抛光用组合物套组。
<2-5.研磨方法>
此处公开的第二方面的研磨方法包括进行预抛光的工序(预抛光工序)和进行精加工抛光的工序(精加工抛光工序)。预抛光工序为对至少表面(研磨对象面)由具有1500Hv以上的维氏硬度的材料构成的研磨对象物使用预抛光用组合物进行预抛光的工序。精加工抛光工序为对进行了预抛光的研磨对象物使用精加工抛光用组合物进行精加工抛光的工序。该研磨方法中，预抛光用组合物的相对于标准氢电极的氧化还原电位ORPPRE与精加工抛光用组合物的相对于标准氢电极的氧化还原电位ORPFIN的关系满足ORPPRE>ORPFIN。
预抛光工序为2段以上的多段抛光工序的情况下，优选越靠后段(即下游侧)的抛光工序使用相对于标准氢电极的氧化还原电位相对越低的预抛光用组合物进行预抛光。由此，能以更高的水平实现兼顾高硬度材料表面的平滑性和平坦性。第二方面的研磨方法在其他方面大体可以与第一方面同样地来实施，因此省略重复说明。
<<3.第三方面>>
此处公开的第三方面的研磨方法包括使用预抛光用组合物进行预抛光的工序(预抛光工序)和使用精加工抛光用组合物进行精加工抛光的工序(精加工抛光工序)。以下按照研磨对象物、标准研磨速率、预抛光用组合物、精加工抛光用组合物、研磨方法的顺序进行说明。
<3-1.研磨对象物>
此处公开的第三方面的研磨方法为对具有1500Hv以上的维氏硬度的材料(也称为高硬度材料。)进行研磨的方法。根据此处公开的第三方面的研磨方法，能够实现上述那样的兼顾高硬度材料的表面的平滑性和平坦性。作为第三方面的高硬度材料(维氏硬度及材料)，可以使用与对第一方面的研磨方法进行了说明的高硬度材料同样的高硬度材料。
<标准研磨速率>
在本说明书中，对于各抛光用组合物的标准研磨速率，将各抛光用组合物直接用作研磨液，对SiC晶圆在下述的研磨条件下进行标准研磨试验，采用基于以下的计算式算出的值。
标准研磨速率[nm/小时]＝基于研磨的SiC晶圆的重量减少量[g]/(SiC晶圆的研磨对象面积[cm2](＝19.62cm2)×SiC的密度[g/cm3](＝3.21g/cm3)×研磨时间[h](＝1h)×10-7)
[研磨条件]
研磨装置：Engis Japan Corporation制的单面研磨装置、型号“EJ-380IN”
研磨垫：Nitta Haas Incorporated.制、商品名“SUBA800”
研磨压力：300g/cm2
平板转速：80转/分钟
研磨头转速：40转/分钟
研磨时间：1小时(hour：h)
研磨液的供给速率：20mL/分钟(流挂)
研磨液的温度：25℃
研磨对象物：SiC晶圆(传导型：n型、结晶型4H 4°off)2英寸
<3-2.预抛光用组合物>
(3-2-0.研磨速率RPRE)
此处公开的第三方面的预抛光用组合物比后述的精加工抛光用组合物相对于SiC晶圆的标准研磨速率高。即，基于上述标准研磨试验的预抛光用组合物对SiC晶圆的标准研磨速率RPRE与基于上述标准研磨试验的精加工抛光用组合物对SiC晶圆的标准研磨速率RFIN的关系满足RPRE>RFIN。由此平坦性提高，例如能够降低使用预抛光用组合物进行了研磨后的研磨对象物整体的表面粗糙度。
具体而言，预抛光用组合物的标准研磨速率RPRE相对于后述的精加工抛光用组合物的标准研磨速率RFIN的比(RPRE/RFIN)大于1，从实现兼顾平滑性和平坦性的观点出发，优选为1.5～5.0、更优选为1.8～4.0、进一步优选为2.0～3.0、特别优选为2.2～2.8。通过使上述标准研磨速率的比(RPRE/RFIN)为1.5以上，从而会更好地提高研磨物表面的平坦性。另外，通过使上述标准研磨速率的比(RPRE/RFIN)为5.0以下，能以更高水平实现兼顾高硬度材料表面的平滑性和平坦性。
预抛光用组合物的标准研磨速率RPRE只要与后述的精加工抛光用组合物的标准研磨速率RFIN之间满足前述相对关系，就没有特别限制，从缩短加工时间的观点出发，优选为600nm/小时以上、更优选为650nm/小时以上、进一步优选为700nm/小时以上。对预抛光用组合物的研磨速率RPRE的上限没有特别限定，从兼顾平滑性和平坦性的观点出发，优选为2000nm/小时以下、更优选为1500nm/小时以下、进一步优选为1200nm/小时以下、更进一步优选为900nm/小时以下。从更好地兼顾平滑性和平坦性的观点出发，预抛光用组合物的标准研磨速率RPRE优选比精加工抛光用组合物的研磨速率RFIN大300nm/小时以上，进一步优选大400nm/小时以上(例如大450nm/小时以上)。另外，预抛光用组合物的标准研磨速率RPRE减去精加工抛光用组合物的研磨速率RFIN的值优选为800nm/小时以下、更优选为600nm/小时以下、进一步优选为500nm/小时以下。
上述预抛光用组合物的标准研磨速率RPRE可以通过改变例如预抛光用组合物中所含的磨粒的材质、性状(例如硬度和/或平均二次粒径)来调整。通常若磨粒的硬度和/或平均二次粒径变大，则有研磨速率增大的倾向。因此，通过适当地选择预抛光用组合物中的磨粒的硬度和/或平均二次粒径，可以将预抛光用组合物的标准研磨速率RPRE调整为此处公开的适当的相对关系及范围。此外，作为将预抛光用组合物的标准研磨速率RPRE调整为适当的相对关系及范围的方法，可以采用改变该组合物中的磨粒浓度、研磨助剂的种类、浓度、组合物的pH等方法。控制上述标准研磨速率RPRE的方法可以单独使用或组合使用。
(3-2-1.磨粒APRE)
此处公开的第三方面的预抛光用组合物包含磨粒APRE。对于磨粒APRE的材质、性状，只要在预抛光用组合物与后述的精加工抛光用组合物之间满足标准研磨速率的前述相对关系，就没有特别限制。例如，磨粒APRE可以为无机颗粒、有机颗粒及有机无机复合颗粒中的任意种。例如，可列举出实质上由二氧化硅颗粒、氧化铝颗粒、氧化铈颗粒、氧化铬颗粒、二氧化钛颗粒、氧化锆颗粒、氧化镁颗粒、二氧化锰颗粒、氧化锌颗粒、氧化铁颗粒等氧化物颗粒；氮化硅颗粒、氮化硼颗粒等氮化物颗粒；碳化硅颗粒、碳化硼颗粒等碳化物颗粒；金刚石颗粒；碳酸钙、碳酸钡等碳酸盐；等中任意种构成的磨粒。磨粒可以单独使用1种，也可以组合使用2种以上。其中，二氧化硅颗粒、氧化铝颗粒、氧化铈颗粒、氧化铬颗粒、氧化锆颗粒、二氧化锰颗粒、氧化铁颗粒等氧化物颗粒由于能形成良好的表面，因此优选。其中，更优选氧化铝颗粒、氧化锆颗粒、氧化铬颗粒、氧化铁颗粒，特别优选氧化铝颗粒。
需要说明的是，在本说明书中，关于磨粒的组成，“实质上由X形成”或“实质上由X构成”是指，X在该磨粒中所占的比率(X的纯度)以重量基准计为90％以上(优选95％以上、更优选97％以上、进一步优选98％以上、例如99％以上)。
使用氧化铝颗粒作为磨粒APRE的情况下，预抛光用组合物中所含的氧化铝颗粒在磨粒APRE整体中所占的比率大体较高是有利的。例如，预抛光用组合物中所含的氧化铝颗粒在磨粒APRE整体中所占的比率优选70重量％以上、更优选90重量％以上、进一步优选95重量％以上(例如95～100重量％)。
另外，此处公开的预抛光用组合物优选实质上不含金刚石颗粒作为磨粒APRE。金刚石颗粒由于其硬度高而可能成为限制平滑性提高的主要因素。另外，由于金刚石颗粒通常昂贵，因此在性价比方面不能说是有利的材料，从实用方面出发，理想的是对金刚石颗粒等高价格材料的依赖度低。
从提高平坦性的观点出发，磨粒APRE的维氏硬度优选为800Hv以上、更优选为1200Hv以上、进一步优选为1500Hv以上。对磨粒APRE的维氏硬度的上限没有特别限定，从兼顾平滑性和平坦性的观点出发，优选为3000Hv以下、更优选为2000Hv以下、进一步优选为1700Hv以下。需要说明的是，在本说明书中，磨粒的维氏硬度采用对作为磨粒使用的材料基于上述JIS R 1610：2003测定的值。
另外，磨粒APRE的维氏硬度优选与构成研磨对象物的表面的材料(研磨对象材料)的维氏硬度同等或比其低。通过使磨粒APRE的硬度在与研磨对象材料的硬度的相对关系的方面受到限制，从而有抑制平滑性劣化的倾向。磨粒APRE的维氏硬度更优选比研磨对象材料的维氏硬度低300Hv以上(例如低500Hv以上)。从提高平坦性的观点出发，磨粒APRE的维氏硬度与研磨对象材料的维氏硬度的差异优选为1000Hv以内(例如800Hv以内)。由此，有理想地实现兼顾平滑性和平坦性的倾向。
磨粒APRE优选比后述的精加工抛光中使用的磨粒AFIN硬度高。例如，优选预抛光用组合物中所含的磨粒APRE的维氏硬度HPRE与精加工抛光用组合物中所含的磨粒AFIN的维氏硬度HFIN的关系满足HPRE>HFIN。由此会有效地提高预抛光用组合物的标准研磨速率RPRE，因此能够更好地提高平坦性。具体而言，磨粒APRE的维氏硬度HPRE相对于磨粒AFIN的维氏硬度HFIN的比(HPRE/HFIN)大于1，从有效地实现兼顾平滑性和平坦性的观点出发，优选为1.3～4.0、更优选为1.8～3.0、进一步优选为2.1～2.5。
磨粒APRE的平均二次粒径通常为20nm以上，从提高平坦性等观点出发，优选为100nm以上、更优选为200nm以上(例如400nm以上)。利用具有上述平均二次粒径的磨粒APRE，会有效地提高预抛光用组合物的标准研磨速率RPRE，因此能够更有效地实现优异的平坦性。从充分确保每单位重量的个数的观点出发，磨粒APRE的平均二次粒径的上限设为大致5000nm以下是适当的。从更高度地兼顾平滑性和平坦性的观点出发，上述平均二次粒径优选为3000nm以下、更优选为2000nm以下(例如800nm以下)。
对于磨粒APRE的平均二次粒径，对于小于500nm的颗粒，例如可以通过使用了日机装株式会社制的型号“UPA-UT151”的动态光散射法、以体积平均粒径(体积基准的算术平均粒径；Mv)的形式来测定。另外，对于500nm以上的颗粒，可以通过使用了BECKMAN COULTER,INC.制的型号“Multisizer3”的小孔电阻法等以体积平均粒径的形式来测定。
磨粒APRE的平均二次粒径PPRE优选比后述的精加工抛光中使用的磨粒AFIN的平均二次粒径PFIN大。即，优选预抛光用组合物中所含的磨粒APRE的平均二次粒径PPRE与精加工抛光用组合物中所含的磨粒AFIN的平均二次粒径PFIN的关系满足PPRE>PFIN。由此预抛光用组合物及精加工抛光用组合物的标准研磨速率产生有益的差，能更理想地兼顾高硬度材料表面的平滑性和平坦性。优选的一个方案中，磨粒APRE的平均二次粒径PPRE相对于磨粒AFIN的平均二次粒径PFIN的比(PPRE/PFIN)为1.0～20左右。从有效地实现兼顾平滑性和平坦性的观点出发，上述比(PPRE/PFIN)优选为2.0～10、更优选为4.0～6.0。
从研磨效率的观点出发，预抛光用组合物中的磨粒浓度CPRE通常设为1重量％以上是适当的。从提高平坦性的观点出发，磨粒浓度优选3重量％以上、更优选5重量％以上。另外，从高度且有效地兼顾平滑性和平坦性的观点、获得良好的分散性的观点出发，预抛光用组合物中的磨粒浓度CPRE通常设为50重量％以下是适当的，优选为20重量％以下、更优选为10重量％以下、进一步优选为8重量％以下。
优选的一个方案中，预抛光用组合物中的磨粒浓度CPRE比后述的精加工抛光用组合物中的磨粒浓度CFIN高。即，预抛光用组合物中的磨粒浓度CPRE与精加工抛光用组合物中的磨粒浓度CFIN的关系满足CPRE>CFIN。由此会有效地提高预抛光用组合物的标准研磨速率RPRE，因此能够更好地提高平坦性。
优选的又一个方案中，预抛光用组合物中的磨粒浓度CPRE比后述的精加工抛光用组合物中的磨粒浓度CFIN低。即，预抛光用组合物中的磨粒浓度CPRE与精加工抛光用组合物中的磨粒浓度CFIN的关系满足CPRE<CFIN。例如，通过适当地选择磨粒的硬度和/或平均二次粒径，从而满足前述RPRE>RFIN的关系并且将各组合物中的磨粒浓度设为CPRE<CFIN为宜。这样通过利用与磨粒的硬度和/或平均二次粒径的组合，将磨粒浓度设为CPRE<CFIN并且满足前述RPRE>RFIN的关系，从而能以更高水平实现兼顾高硬度材料表面的平滑性和平坦性。从兼顾平滑性和平坦性的观点出发，预抛光用组合物的磨粒浓度CPRE相对于精加工抛光用组合物的磨粒浓度CFIN的比(CPRE/CFIN)优选为0.1～10.0、更优选为0.15～1.0、进一步优选为0.2～0.5。
(3-2-2.研磨助剂BPRE)
此处公开的第三方面的预抛光用组合物优选包含研磨助剂BPRE。作为第三方面的预抛光用组合物中所含的研磨助剂BPRE，可以使用与对第一方面的预抛光用组合物进行了说明的研磨助剂BPRE同样的研磨助剂。
预抛光用组合物中的研磨助剂BPRE的浓度通常设为0.1重量％以上是适当的。从提高平坦性的观点出发，上述浓度优选0.5重量％以上、更优选1重量％以上。另外，从高度地兼顾平滑性和平坦性的观点出发，上述研磨助剂BPRE的浓度通常设为10重量％以下是适当的，优选设为3重量％以下、更优选设为2重量％以下。
(3-2-3.其他成分)
此处公开的第三方面的预抛光用组合物在不损害本发明的效果的范围内，根据需要还可以含有螯合剂、增稠剂、分散剂、pH调节剂、表面活性剂、有机酸、有机酸盐、无机酸、无机酸盐、防锈剂、防腐剂、防霉剂等可在抛光用组合物(典型而言高硬度材料抛光用组合物、例如碳化硅基板抛光用组合物)中使用的公知的添加剂。上述添加剂的含量根据其添加目的进行适宜设定即可，由于并非对本发明赋予特征的成分，因此省略详细的说明。
(3-2-4.溶剂)
作为此处公开的第三方面的预抛光用组合物中使用的溶剂，可以使用与对第一方面的预抛光用组合物进行了说明的溶剂同样的溶剂。
对于此处公开的第三方面的预抛光用组合物的pH，只要在预抛光用组合物与后述的精加工抛光用组合物之间满足标准研磨速率的前述相对关系，就没有特别限定。通常将预抛光用组合物的pH设为2～12左右是适当的。若预抛光用组合物的pH在上述范围内，则容易达成实用的研磨效率。预抛光用组合物的pH优选为6～10、更优选为8.5～9.5。另外，预抛光用组合物的pH优选比后述的精加工抛光用组合物的pH高。由此预抛光用组合物及精加工抛光用组合物的标准研磨速率产生有益的差，能更优选兼顾高硬度材料表面的平滑性和平坦性。优选的一个方案中，预抛光用组合物的pH比精加工抛光用组合物的pH高1.0以上(优选高2.0以上)。
对此处公开的预抛光用组合物的制备方法没有特别限定。例如，使用叶片式搅拌机、超声波分散机、均质混合器等周知的混合装置，对预抛光用组合物中所含的各成分进行混合为宜。对混合这些成分的方式没有特别限定，例如可以将全部成分一次性混合，也可以按照适宜设定的顺序进行混合。
<3-3.精加工抛光用组合物>
(3-3-0.研磨速率RFIN)
此处公开的第三方面的精加工用抛光用组合物与预抛光用组合物相比，对SiC晶圆的标准研磨速率更低。即，预抛光用组合物对SiC晶圆的标准研磨速率RPRE与精加工抛光用组合物对SiC晶圆的标准研磨速率RFIN的关系满足RPRE>RFIN。由此平滑性提高，例如能够抑制在使用精加工用抛光用组合物进行了研磨后的研磨对象物的表面产生划痕(表面缺陷)。具体而言，从提高平滑性的观点出发，精加工抛光用组合物的标准研磨速率RFIN优选为700nm/小时以下、更优选为500nm/小时以下、进一步优选为400nm/小时以下。对精加工抛光用组合物的标准研磨速率RFIN的下限没有特别限定，从兼顾平滑性和平坦性的观点出发，优选为100nm/小时以上、更优选为200nm/小时以上、进一步优选为300nm/小时以上。
需要说明的是，精加工抛光用组合物的标准研磨速率RFIN可以基于前述的标准研磨试验而算出。另外，与前述的预抛光用组合物的情况同样，通过适当地选择精加工抛光用组合物中所含的磨粒的材质、性状(例如硬度和/或平均二次粒径)、组合物中的磨粒浓度、研磨助剂的种类、浓度、组合物的pH，可以将精加工抛光用组合物的标准研磨速率RFIN调整为此处公开的适当的相对关系及范围。
(3-3-1.磨粒AFIN)
此处公开的第三方面的精加工抛光用组合物包含磨粒AFIN。对于磨粒AFIN的材质、性状，只要在精加工抛光用组合物与预抛光用组合物之间满足标准研磨速率的前述相对关系，就没有特别限制。例如，磨粒AFIN可以为无机颗粒、有机颗粒及有机无机复合颗粒中的任意种。作为磨粒AFIN，可以优选使用在上述磨粒APRE中例示出的磨粒中的1种或2种以上。其中，更优选二氧化硅颗粒、氧化铝颗粒、氧化铈颗粒、氧化铬颗粒、氧化锆颗粒、二氧化锰颗粒、氧化铁颗粒、氧化镁颗粒等氧化物颗粒，进一步优选二氧化硅颗粒、氧化铈颗粒、二氧化锰颗粒，特别优选二氧化硅颗粒。
作为二氧化硅颗粒，可列举出：胶态二氧化硅、气相二氧化硅、沉淀二氧化硅等。从提高平滑性的观点出发，作为优选的二氧化硅颗粒，可列举出：胶态二氧化硅及气相二氧化硅。其中特别优选胶态二氧化硅。
使用二氧化硅颗粒作为磨粒AFIN的情况下，精加工抛光用组合物中所含的二氧化硅颗粒在全部磨粒AFIN中所占的比率大体较高是有利的。例如，精加工抛光用组合物中所含的二氧化硅颗粒在全部磨粒AFIN中所占的比率优选为70重量％以上、更优选为90重量％以上、进一步优选为95重量％以上(例如95～100重量％)。
对于磨粒AFIN的硬度，只要在精加工抛光用组合物与预抛光用组合物之间满足标准研磨速率的前述相对关系，就没有特别限定，优选比预抛光中使用的磨粒APRE硬度低。由此能够有效地降低精加工抛光用组合物的标准研磨速率RFIN、效率良好地提高平滑性。具体而言，从兼顾平滑性和平坦性的观点出发，磨粒AFIN的维氏硬度优选为200Hv以上、更优选为400Hv以上、进一步优选为600Hv以上。对磨粒AFIN的维氏硬度的上限没有特别限定，从提高平滑性的观点出发，优选为1500Hv以下、更优选为1000Hv以下、进一步优选为800Hv以下。
对于磨粒AFIN的平均二次粒径，只要在精加工抛光用组合物与预抛光用组合物之间满足标准研磨速率的前述相对关系，就没有特别限定，从研磨效率等观点出发，优选为20nm以上、更优选为70nm以上、进一步优选为90nm以上。另外，从获得平滑性更高的表面的观点出发，磨粒AFIN的平均二次粒径为500nm以下是适当的，优选为300nm以下、更优选为200nm以下、进一步优选为130nm以下、特别优选为110nm以下。
从研磨效率的观点出发，精加工抛光用组合物中的磨粒浓度CFIN通常设为3重量％以上是适当的。从效率良好地提高平滑性的观点出发，上述磨粒浓度CFIN优选10重量％以上、更优选20重量％以上。另外，从高度且有效地兼顾平滑性和平坦性的观点出发，精加工抛光用组合物中的磨粒浓度CFIN通常设为50重量％以下是适当的，优选设为40重量％以下、更优选设为30重量％以下。
(3-3-2.研磨助剂BFIN)
此处公开的第三方面的精加工抛光用组合物优选包含研磨助剂BFIN。作为第三方面的精加工抛光用组合物中所含的研磨助剂BFIN，可以使用与对第一方面的精加工抛光用组合物进行了说明的研磨助剂BFIN同样的研磨助剂。
精加工抛光用组合物中的研磨助剂BFIN的浓度通常设为0.1重量％以上是适当的。从高度且有效地兼顾平滑性和平坦性的观点出发，上述浓度优选0.5重量％以上、更优选1重量％以上(例如1.5重量％以上)。另外，从提高平滑性的观点出发，上述研磨助剂BFIN的浓度通常设为15重量％以下是适当的，优选设为10重量％以下、更优选设为5重量％以下(例如3重量％以下、或2.5重量％以下)。
组合使用复合金属氧化物(优选复合金属氧化物CMOFIN)和能对该金属氧化物供给氧的含氧物作为研磨助剂BFIN的情况下，复合金属氧化物的浓度通常设为0.1重量％以上是适当的。从高度且有效地兼顾平滑性和平坦性的观点出发，上述浓度优选0.5重量％以上、更优选1.5重量％以上。另外，从提高平滑性的观点出发，上述复合金属氧化物的浓度通常设为10重量％以下是适当的，优选设为3重量％以下、更优选设为2.5重量％以下。该情况下的上述含氧物的浓度通常设为0.1～10重量％是适当的，从理想地发挥氧供给作用的观点出发，上述浓度优选0.5～3重量％、更优选1～2重量％。
对于此处公开的第三方面的精加工抛光用组合物的pH，只要在精加工抛光用组合物与预抛光用组合物之间满足标准研磨速率的前述相对关系，就没有特别限定。通常将精加工抛光用组合物的pH设为2～12左右是适当的。若精加工抛光用组合物的pH在上述范围内，则容易效率良好地达成优异的平滑性。精加工抛光用组合物的pH优选为4～10、更优选为6～8。
作为精加工抛光用组合物中可以使用的其他成分、溶剂，可以优选采用预抛光用组合物中可包含的物质，因此此处不进行重复说明。另外，精加工抛光用组合物可以通过采用例如与前述的预抛光用组合物的制备方法同样的方法、或通过基于本领域技术人员的技术常识施加适宜改变来制备。
<3-4.抛光用组合物套组>
此处公开的第三方面的技术可包括例如提供如下抛光用组合物套组。即，根据此处公开的第三方面的技术，提供与第一方面的抛光用组合物套组同样地、具备彼此分开保存的预抛光用组合物和精加工抛光用组合物的抛光用组合物套组。
<3-5.研磨方法>
此处公开的第三方面的研磨方法包括进行预抛光的工序(预抛光工序)和进行精加工抛光的工序(精加工抛光工序)。预抛光工序为对至少表面(研磨对象面)由具有1500Hv以上的维氏硬度的材料构成的研磨对象物使用预抛光用组合物进行预抛光的工序。精加工抛光工序为对进行了预抛光的研磨对象物使用精加工抛光用组合物进行精加工抛光的工序。该研磨方法中，预抛光用组合物对SiC晶圆的标准研磨速率RPRE与精加工抛光用组合物对SiC晶圆的标准研磨速率RFIN的关系满足RPRE>RFIN。
预抛光工序为2段以上的多段的抛光工序的情况下，优选越靠后段(即下游侧)的抛光工序使用对SiC晶圆的标准研磨速率相对越低的预抛光用组合物进行预抛光。由此，能以更高的水平实现兼顾高硬度材料表面的平滑性和平坦性。第三方面的研磨方法在其他方面大体可以与第一方面同样地来实施，因此省略重复说明。
以下，对本发明相关的几个实施例进行说明，但并不意在将本发明限定于实施例所示出的情况。需要说明的是，在以下的说明中，“％”只要没有特别说明就是重量基准。
<<试验例1>>
<例1～34>
(预抛光用组合物的制备)
将磨粒APRE、研磨助剂BPRE和去离子水混合而制备预抛光用浆料。各例中使用的磨粒APRE的种类、维氏硬度(Hv)及平均二次粒径(nm)、研磨助剂BPRE的种类、以及各例的预抛光用浆料的组成(磨粒APRE及研磨助剂BPRE的浓度)及pH如表1、2所示。
(精加工抛光用组合物的制备)
将磨粒AFIN、研磨助剂BFIN和去离子水混合而制备精加工抛光用浆料。各例中使用的磨粒AFIN的种类、维氏硬度(Hv)及平均二次粒径(nm)、研磨助剂BFIN的种类、以及各例的精加工抛光用浆料的组成(磨粒AFIN及研磨助剂BFIN的浓度)及pH如表1、2所示。
(预抛光)
使用所准备的预抛光用浆料，对用平均粒径5μm的金刚石磨粒预先实施了打磨的SiC晶圆的表面在下述的条件下实施预抛光。
[预抛光条件]
研磨装置：Engis Japan Corporation制的单面研磨装置、型号“EJ-380IN”
研磨垫：Nitta Haas Incorporated.制“SUBA800”
研磨压力：300g/cm2
平板转速：80转/分钟
研磨头转速：80转/分钟
研磨液的供给速率：20mL/分钟(流挂)
研磨液的温度：25℃
研磨对象物：SiC晶圆(传导型：n型、结晶型4H 4°off)2英寸
预抛光的实施时间设为1小时。其中，对于例33，实施到平滑性变为恒定为止。对于例34，不实施预抛光。
(精加工抛光)
接着，使用所准备的精加工抛光用浆料，对实施了预抛光的SiC晶圆的表面在下述的条件下实施精加工抛光。
[精加工抛光条件]
研磨装置：Engis Japan Corporation制的单面研磨装置、型号“EJ-380IN”
研磨垫：Fujimi Inc.制“SURFIN 019-3”
研磨压力：300g/cm2
平板转速：80转/分钟
研磨头转速：80转/分钟
研磨液的供给速率：20mL/分钟(流挂)
研磨液的温度：25℃
研磨对象物：SiC晶圆(传导型：n型、结晶型4H 4°off)2英寸
精加工抛光的实施时间设定为直到平滑性变恒定为止。对于例33，不实施精加工抛光。
<平坦性>
对各例的抛光后的研磨物表面，使用非接触表面形状测定机(商品名“NewView5032”、Zygo Corporation制)，在倍率10倍、测定区域700μm×500μm的条件下测定表面粗糙度Ra(nm)。将结果示于表1、2。
<平滑性>
对各例的抛光后的研磨物表面，使用原子力显微镜(AFM；商品名“D3100NanoScope V”、Veeco Instruments,Inc.制)，在测定区域10μm×10μm的条件下测定表面粗糙度Ra(nm)。将结果示于表1、2。
<研磨时间>
将各例的总抛光时间(预抛光及精加工抛光的总时间)换算为以例1的总抛光时间为100的相对值并示于表1、2。值越大，研磨时间越长，值越小，研磨时间越短。
[表1]
[表2]
如表1及表2所示，根据实施预抛光和精加工抛光并使用比预抛光用的磨粒APRE硬度低的磨粒作为精加工抛光用的磨粒AFIN的例1～31的研磨方法，能够有效地实现兼顾平滑性和平坦性。与此相对，对于预抛光用的磨粒APRE的硬度和精加工抛光用的磨粒AFIN的硬度相同的例32，即使延长研磨时间，也不能兼顾平滑性和平坦性。对于实施了一段抛光的例33、34，也是即使延长研磨时间，也不能兼顾平滑性和平坦性。另外，由例1～16、18～31与例17、32的对比可知，通过使磨粒APRE的维氏硬度在800～3000Hv的范围内、使磨粒AFIN的维氏硬度在200～1500Hv的范围内，从而更高水平且更有效地实现了兼顾高硬度材料表面的平滑性和平坦性。进而，由例1、2、4～31与例3、32的对比可知，磨粒APRE的平均二次粒径PPRE比磨粒AFIN的平均二次粒径PFIN大时，更高水平且更有效地实现了兼顾高硬度材料表面的平滑性和平坦性。
更具体而言，根据使磨粒APRE的平均二次粒径变化的例1～6的结果确认了，随着磨粒APRE的平均二次粒径变大，平滑性、平坦性同时改善，若平均二次粒径超过500nm左右而增大到其以上，则有平滑性、平坦性同时降低(恶化)的倾向。另外，由使磨粒APRE的浓度变化的例7、8的结果可知，为了获得优异的平坦性，磨粒浓度高是理想的。另外，根据使研磨助剂BPRE的浓度变化的例9、10的结果，研磨助剂BPRE过多或过少，平滑性、平坦性均有降低(恶化)倾向，推测研磨助剂BPRE的浓度中存在最适范围。由使磨粒APRE的种类变化的例11、12的结果可知，作为磨粒APRE，具有更高的维氏硬度的磨粒对提高平坦性有利，具体而言Al2O3最优异。由使研磨助剂BPRE的种类变化的例13～16的结果可知，通过采用复合金属氧化物(特别是复合金属氧化物CMOPRE)作为研磨助剂BPRE，会以更高的水平兼顾平滑性和平坦性。需要说明的是，对于使用了NaIO4的例15，在抛光后观察到垫的变色。在精加工抛光中使用了NaIO4的例22中也观察到了同样的变色。
另外，根据使磨粒AFIN的种类变化的例17～19的结果：作为磨粒AFIN，具有更高的维氏硬度的磨粒对兼顾平滑性和平坦性有利，具体而言SiO2表现出最优异的性能。由使研磨助剂BFIN的种类变化的例20～22的结果可知，作为研磨助剂BFIN，NaVO3表现出最优异的性能。需要说明的是，对于例20、21，在精加工抛光用组合物中观察到凝胶化，判断组合物的稳定性会根据研磨助剂BFIN的种类而降低。由使磨粒AFIN的平均二次粒径变化的例23～27的结果可知，作为磨粒AFIN，如果具有规定范围的平均二次粒径，则能兼顾平滑性和平坦性。另外，由使磨粒AFIN的浓度变化的例28、29的结果可知，磨粒浓度高对提高平坦性有利。根据使研磨助剂BFIN的浓度变化的例30、31的结果推测，研磨助剂BFIN的浓度某种程度地受到限制对提高平滑性有利。
另外，根据例1～例31的研磨方法，与实施了一段抛光的例33、34的情况相比，具体而言例与33的情况相比能够以2/3以下的研磨时间、与例34的情况相比能够以1/2以下的研磨时间实现期望的性能(兼顾平滑性和平坦性)。对于例1～10、13～15、18、19、22～31，与例33的情况相比，能够以1/2以下的研磨时间实现期望的性能。其中，对于例1、4、8、10、23～26、29(特别是例1、8、25、26、29)，与例33的情况相比能够以1/3左右的研磨时间、与例34的情况相比能够以1/4左右的研磨时间以比一段抛光的情况显著高的水平兼顾平滑性和平坦性。根据此处公开的技术可知，以生产率优异的方法对SiC等高硬度材料表面实现了现有技术中无法实现的兼顾平坦性和平滑性。
<<试验例2>>
<例35～37>
(预抛光用组合物的制备)
将磨粒APRE、研磨助剂BPRE和去离子水混合而制备预抛光用组合物。各例中使用的磨粒APRE的种类及平均二次粒径(nm)、研磨助剂BPRE的种类、以及各例的预抛光用组合物的组成(磨粒APRE及研磨助剂BPRE的浓度)、pH及氧化还原电位ORPPRE如表3所示。
(精加工抛光用组合物的制备)
将磨粒AFIN、研磨助剂BFIN和去离子水混合而制备精加工抛光用组合物。各例中使用的磨粒AFIN的种类及平均二次粒径(nm)、研磨助剂BFIN的种类、以及各例的精加工抛光用组合物的组成(磨粒AFIN及研磨助剂BFIN的浓度)、pH及氧化还原电位ORPFIN如表3所示。
(氧化还原电位的测定)
需要说明的是，对于各例的抛光用组合物的相对于标准氢电极的氧化还原电位，使用HORIBA,Ltd.制的氧化还原电位计(主体型号：F-52、电极型号：9300)在液温25℃的条件下测定。
(预抛光)
将所准备的预抛光用组合物直接作为研磨液使用，对使用平均粒径5μm的金刚石磨粒预先实施了打磨的SiC晶圆的表面在下述的条件下实施预抛光。
[预抛光条件]
研磨装置：Engis Japan Corporation制的单面研磨装置、型号“EJ-380IN”
研磨垫：Nitta Haas Incorporated.制“SUBA800”
研磨压力：300g/cm2
平板转速：80转/分钟
研磨头转速：40转/分钟
研磨液的供给速率：20mL/分钟(流挂)
研磨液的温度：25℃
研磨对象物：SiC晶圆(传导型：n型、结晶型4H 4°off)2英寸
预抛光的实施时间设为1小时。其中，对于例36，对抛光后的研磨物表面使用原子力显微镜、在测定区域10μm×10μm的条件下测定平滑性(表面粗糙度)，实施到平滑性变为恒定。
(精加工抛光)
接着，将所准备的精加工抛光用组合物直接作为研磨液使用，对实施了预抛光的SiC晶圆的表面在下述的条件下实施精加工抛光。对于例36，不实施精加工抛光。
[精加工抛光条件]
研磨装置：Engis Japan Corporation制的单面研磨装置、型号“EJ-380IN”
研磨垫：Fujimi Inc.制“SURFIN 019-3”
研磨压力：300g/cm2
平板转速：80转/分钟
研磨头转速：40转/分钟
研磨液的供给速率：20mL/分钟(流挂)
研磨液的温度：25℃
研磨对象物：SiC晶圆(传导型：n型、结晶型4H 4°off)2英寸
对于精加工抛光的实施时间，对抛光后的研磨物表面使用原子力显微镜、在测定区域10μm×10μm的条件下测定平滑性(表面粗糙度)，直到平滑性变为恒定为止。
<平坦性>
对各例的抛光后的研磨物表面，使用非接触表面形状测定机(商品名“NewView5032”、Zygo Corporation制)，在倍率10倍、测定区域700μm×500μm的条件下测定表面粗糙度Ra(nm)。将结果示于表3。
<划痕>
对各例的抛光后的研磨物表面，使用微分干涉显微镜(商品名“OPTIPHOTO 300”、Nikon Corporation制)，观察10个测定区域1mm×0.7mm的视场。然后，将在研磨物表面未观察到划痕的情况评价为○(良品)、将观察到划痕的情况评价为×(不良品)。将结果示于表3。
<研磨时间>
将各例的总抛光时间(预抛光及精加工抛光的总时间)换算为以例35的总抛光时间为100的相对值并示于表3。值越大，研磨时间越长，值越小，研磨时间越短。
[表3]
表3
如表3所示，根据实施预抛光和精加工抛光并使用了比预抛光用组合物氧化还原电位低的精加工抛光用组合物的例35的研磨方法，得到了表面粗糙度Ra小并且无划痕的研磨物表面。与此相对，对于使用了比预抛光用组合物氧化还原电位高的精加工抛光用组合物的例37，与例35相比，表面粗糙度Ra大、研磨物表面整体缺乏平坦性。另外，在研磨物表面观察到了划痕，也缺乏平滑性。对于实施了一段抛光的例36也是，与例35相比，表面粗糙度Ra大、研磨物表面整体缺乏平坦性。另外，在研磨物表面观察到了划痕，也缺乏平滑性。由该结果能够确认：通过使用比预抛光用组合物氧化还原电位低的精加工抛光用组合物作为精加工抛光用组合物，从而能实现兼顾平滑性和平坦性。
需要说明的是，根据例35的研磨方法，与实施了一段抛光的例36的情况相比，能够以1/3左右的研磨时间实现期望的性能(兼顾平滑性和平坦性)。根据此处公开的技术，能以生产率优异的方法对SiC等高硬度材料表面实现现有技术中无法实现的平坦性和平滑性的兼顾。
<<试验例3>>
<例38～40>
(预抛光用组合物的制备)
将磨粒APRE、研磨助剂和去离子水混合而制备预抛光用组合物。各例中使用的磨粒APRE的种类及平均二次粒径(nm)、研磨助剂的种类、以及各例的预抛光用组合物的组成(磨粒APRE及研磨助剂的浓度)、pH及标准研磨速率RPRE如表4所示。需要说明的是，标准研磨速率RPRE是基于前述的标准研磨试验算出的。
(精加工抛光用组合物的制备)
将磨粒AFIN、研磨助剂和去离子水混合而制备精加工抛光用组合物。各例中使用的磨粒AFIN的种类及平均二次粒径(nm)、研磨助剂的种类、以及各例的精加工抛光用组合物的组成(磨粒AFIN及研磨助剂的浓度)、pH及标准研磨速率RFIN如表4所示。需要说明的是，标准研磨速率RFIN是基于前述的标准研磨试验算出的。
(预抛光)
将所准备的预抛光用组合物直接作为研磨液使用，对使用平均粒径5μm的金刚石磨粒预先实施了打磨的SiC晶圆的表面在下述的条件下实施预抛光。
[预抛光条件]
研磨装置：Engis Japan Corporation制的单面研磨装置、型号“EJ-380IN”
研磨垫：Nitta Haas Incorporated.制“SUBA800”
研磨压力：300g/cm2
平板转速：80转/分钟
研磨头转速：40转/分钟
研磨液的供给速率：20mL/分钟(流挂)
研磨液的温度：25℃
研磨对象物：SiC晶圆(传导型：n型、结晶型4H 4°off)2英寸
预抛光的实施时间设为1小时。其中，对于例39，对抛光后的研磨物表面使用原子力显微镜、在测定区域10μm×10μm的条件下测定平滑性(表面粗糙度)，实施到平滑性变为恒定。
(精加工抛光)
接着，将所准备的精加工抛光用组合物直接作为研磨液使用，对实施了预抛光的SiC晶圆的表面在下述的条件下实施精加工抛光。对于例39，不实施精加工抛光。
[精加工抛光条件]
研磨装置：Engis Japan Corporation制的单面研磨装置、型号“EJ-380IN”
研磨垫：Fujimi Inc.制“SURFIN 019-3”
研磨压力：300g/cm2
平板转速：80转/分钟
研磨头转速：40转/分钟
研磨液的供给速率：20mL/分钟(流挂)
研磨液的温度：25℃
研磨对象物：SiC晶圆(传导型：n型、结晶型4H 4°off)2英寸
对于精加工抛光的实施时间，对抛光后的研磨物表面使用原子力显微镜、在测定区域10μm×10μm的条件下测定平滑性(表面粗糙度)，直到平滑性变为恒定。
<平坦性>
对各例的抛光后的研磨物表面，使用非接触表面形状测定机(商品名“NewView5032”、Zygo Corporation制)，在倍率10倍、测定区域700μm×500μm的条件下测定表面粗糙度Ra(nm)。将结果示于表4。
<划痕>
对各例的抛光后的研磨物表面，使用微分干涉显微镜(商品名“OPTIPHOTO300”、Nikon Corporation制)，观察10个测定区域1mm×0.7mm的视场。然后，将在研磨物表面观察到划痕的情况评价为○(良品)、将观察到划痕的情况评价为×(不良品)。将结果示于表4。
<研磨时间>
将各例的总抛光时间(预抛光及精加工抛光的总时间)换算为以例38的总抛光时间为100的相对值并示于表4。值越大，研磨时间越长，值越小，研磨时间越短。
[表4]
表4
如表4所示，根据实施预抛光和精加工抛光并使用了比预抛光用组合物标准研磨速率低的精加工抛光用组合物的例38的研磨方法，得到了表面粗糙度Ra小、并且无划痕的研磨物表面。与此相对，对于使用了比预抛光用组合物标准研磨速率高的精加工抛光用组合物的例40，与例38相比，表面粗糙度Ra大、研磨物表面整体缺乏平坦性。另外，在研磨物表面观察到了划痕，也缺乏平滑性。对于实施了一段抛光的例39也是，与例38相比，表面粗糙度Ra大、研磨物表面整体缺乏平坦性。另外，在研磨物表面观察到了划痕，也缺乏平滑性。由该结果能够确认：通过使用比预抛光用组合物标准研磨速率低的精加工抛光用组合物作为精加工抛光用组合物，从而能实现兼顾平滑性和平坦性。
需要说明的是，根据例38的研磨方法，与实施了一段抛光的例39的情况相比，能够以1/3左右的研磨时间实现期望的性能(兼顾平滑性和平坦性)。根据此处公开的技术，以生产率优异的方法对SiC晶圆等高硬度材料表面实现现有技术中无法实现的平坦性和平滑性的兼顾。
以上，详细地对本发明的具体例进行了说明，但这些仅仅是例示，不限定权利要求书的范围。权利要求书中记载的技术包括对以上例示出的具体例进行各种变形、变更。
产业上的可利用性
根据本发明，可提供对高硬度材料能够有效地实现兼顾平滑性和平坦性的研磨方法。
Claims (22)
1.一种研磨方法，其是对具有1500Hv以上的维氏硬度的材料进行研磨的方法，所述材料为金刚石、蓝宝石、碳化硅、碳化硼、碳化钨、氮化硅、氮化钛中的任一种，所述研磨方法包括：
打磨工序；
所述打磨工序后，使用包含磨粒APRE的预抛光用组合物进行预抛光的工序；
使用包含硬度比所述磨粒APRE低的磨粒AFIN的精加工抛光用组合物进行精加工抛光的工序；
所述磨粒APRE实质上不含金刚石颗粒，
所述磨粒APRE的维氏硬度与所述具有1500Hv以上的维氏硬度的材料的维氏硬度同等或比其低，以及
所述预抛光和所述精加工抛光是使用研磨垫进行的研磨。
2.根据权利要求1所述的研磨方法，其中，所述磨粒APRE的维氏硬度在800～3000Hv的范围内，
所述磨粒AFIN的维氏硬度在200～1500Hv的范围内。
3.根据权利要求1所述的研磨方法，其中，所述磨粒APRE的平均二次粒径PPRE比所述磨粒AFIN的平均二次粒径PFIN大。
4.根据权利要求2所述的研磨方法，其中，所述磨粒APRE的平均二次粒径PPRE比所述磨粒AFIN的平均二次粒径PFIN大。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的研磨方法，其中，所述预抛光用组合物包含水溶性的研磨助剂BPRE，
所述精加工抛光用组合物包含水溶性的研磨助剂BFIN。
6.根据权利要求5所述的研磨方法，其中，所述研磨助剂BPRE包含复合金属氧化物CMOPRE，
所述复合金属氧化物CMOPRE具有：1价或2价的金属元素，和周期表的第4周期过渡金属元素，其中，所述1价或2价的金属元素不包括过渡金属元素。
7.根据权利要求5所述的研磨方法，其中，所述研磨助剂BFIN包含复合金属氧化物CMOFIN，
所述复合金属氧化物CMOFIN具有：1价或2价的金属元素或氨，和周期表的第5族或第6族过渡金属元素，其中，所述1价或2价的金属元素不包括过渡金属元素。
8.根据权利要求6所述的研磨方法，其中，所述研磨助剂BFIN包含复合金属氧化物CMOFIN，
所述复合金属氧化物CMOFIN具有：1价或2价的金属元素或氨，和周期表的第5族或第6族过渡金属元素，其中，所述1价或2价的金属元素不包括过渡金属元素。
9.根据权利要求7或8所述的研磨方法，其中，所述研磨助剂BFIN还包含能对所述复合金属氧化物CMOFIN供给氧的含氧物。
10.一种预抛光用组合物，其是在权利要求1～9中任一项所述的研磨方法中、在精加工抛光之前进行的预抛光中使用的组合物，
所述预抛光用组合物包含硬度比所述精加工抛光中使用的磨粒AFIN高的磨粒APRE。
11.一种精加工抛光用组合物，其是在权利要求1～9中任一项所述的研磨方法中、在预抛光之后进行的精加工抛光中使用的组合物，
所述精加工抛光用组合物包含硬度比所述预抛光中使用的磨粒APRE低的磨粒AFIN。
12.一种研磨方法，其是对具有1500Hv以上的维氏硬度的材料进行研磨的方法，包括：
打磨工序；
所述打磨工序后，使用预抛光用组合物进行预抛光的工序；
使用精加工抛光用组合物进行精加工抛光的工序；
所述预抛光用组合物包含磨粒APRE，
所述磨粒APRE的平均二次粒径为5000nm以下，
所述磨粒APRE实质上不含金刚石颗粒，
所述预抛光用组合物的相对于标准氢电极的氧化还原电位ORPPRE与所述精加工抛光用组合物的相对于标准氢电极的氧化还原电位ORPFIN的关系满足ORPPRE>ORPFIN，
其中，所述预抛光用组合物的氧化还原电位ORPPRE为700mV～1500mV的范围，所述精加工抛光用组合物的氧化还原电位ORPFIN为300mV～650mV的范围，以及
所述精加工抛光用组合物的pH为2～12。
13.根据权利要求12所述的研磨方法，其中，所述预抛光用组合物的氧化还原电位ORPPRE相对于所述精加工抛光用组合物的氧化还原电位ORPFIN的比(ORPPRE/ORPFIN)为1.2≤(ORPPRE/ORPFIN)≤4.0。
14.一种预抛光用组合物，其是在权利要求12或13所述的研磨方法中、在精加工抛光之前进行的预抛光中使用的组合物，
所述精加工抛光中使用的精加工抛光用组合物的相对于标准氢电极的氧化还原电位ORPFIN与该预抛光用组合物的相对于标准氢电极的氧化还原电位ORPPRE的关系满足ORPPRE>ORPFIN。
15.一种精加工抛光用组合物，其是在权利要求12或13所述的研磨方法中、在预抛光之后进行的精加工抛光中使用的组合物，
所述预抛光中使用的预抛光用组合物的相对于标准氢电极的氧化还原电位ORPPRE与该精加工抛光用组合物的相对于标准氢电极的氧化还原电位ORPFIN的关系满足ORPPRE>ORPFIN。
16.一种研磨方法，其是对具有1500Hv以上的维氏硬度的材料进行研磨的方法，包括：
打磨工序；
所述打磨工序后，使用包含磨粒APRE的预抛光用组合物进行预抛光的工序；
使用包含磨粒AFIN的精加工抛光用组合物进行精加工抛光的工序；
所述磨粒APRE实质上不含金刚石颗粒，
所述磨粒APRE的平均二次粒径为5000nm以下，
所述磨粒APRE的维氏硬度与所述具有1500Hv以上的维氏硬度的材料的维氏硬度同等或比其低，以及
所述预抛光用组合物对SiC晶圆的标准研磨速率RPRE与所述精加工抛光用组合物对SiC晶圆的标准研磨速率RFIN的关系满足RPRE>RFIN。
17.根据权利要求16所述的研磨方法，其中，所述预抛光用组合物的标准研磨速率RPRE相对于所述精加工抛光用组合物的标准研磨速率RFIN的比(RPRE/RFIN)为1.5≤(RPRE/RFIN)≤5.0。
18.根据权利要求16或17所述的研磨方法，其中，所述磨粒APRE的平均二次粒径PPRE与所述磨粒AFIN的平均二次粒径PFIN的关系满足PPRE>PFIN。
19.根据权利要求16或17所述的研磨方法，其中，所述磨粒APRE的维氏硬度HPRE与所述磨粒AFIN的维氏硬度HFIN的关系满足HPRE>HFIN。
20.根据权利要求18所述的研磨方法，其中，所述磨粒APRE的维氏硬度HPRE与所述磨粒AFIN的维氏硬度HFIN的关系满足HPRE>HFIN。
21.一种预抛光用组合物，其是在权利要求16～20中任一项所述的研磨方法中、在精加工抛光之前进行的预抛光中使用的组合物，
所述精加工抛光中使用的精加工抛光用组合物对SiC晶圆的标准研磨速率RFIN与该预抛光用组合物对SiC晶圆的标准研磨速率RPRE的关系满足RPRE>RFIN。
22.一种精加工抛光用组合物，其是在权利要求16～20中任一项所述的研磨方法中、在预抛光之后进行的精加工抛光中使用的组合物，
所述预抛光中使用的预抛光用组合物对SiC晶圆的标准研磨速率RPRE与该精加工抛光用组合物对SiC晶圆的标准研磨速率RFIN的关系满足RPRE>RFIN。
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