CN107109191B - 研磨用组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明提供用于对具有1500Hv以上的维氏硬度的研磨对象材料进行研磨的研磨用组合物。对于该研磨用组合物，该研磨用组合物的氧化还原电位ORPx[mV]与所述研磨对象材料的氧化还原电位ORPy[mV]的关系满足ORPx‑ORPy≥100mV。
Description
技术领域
本发明涉及研磨用组合物。详细而言，涉及在碳化硅单结晶等高硬度材料的研磨中使用的研磨用组合物。
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号及2015年6月29日申请的日本专利申请第2015-130440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))来加工。但是，对于使用金刚石磨粒的打磨，由于划痕的产生、残留等，容易产生缺陷、变形。因此，研究了在使用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(polishing))。作为公开这种现有技术的文献，可列举出专利文献1～3。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利申请公开2011-121153号公报
专利文献2：日本专利申请公开2012-248569号公报
专利文献3：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(研磨用组合物)的含有成分(磨粒、氧化剂等)的研究，改善了研磨速率(单位时间去除研磨对象物的表面的量)、表面平滑性。但是，即使通过这样的技术，也未充分满足研磨速率相关的实用的要求水平，仍然有改善的余地。
本发明是鉴于上述实际情况而作出的，其主要目的在于，提供在上述高硬度材料的研磨中能有效地提高研磨速率的研磨用组合物。相关的另一目的在于，提供使用上述研磨用组合物制造研磨物的方法。
用于解决问题的方案
根据本发明，提供用于对具有1500Hv以上的维氏硬度的研磨对象材料进行研磨的研磨用组合物。就该研磨用组合物而言，该研磨用组合物的氧化还原电位ORPx[mV]与前述研磨对象材料的氧化还原电位ORPy[mV]的关系满足下述式(1)。
ORPx-ORPy≥100mV (1)
这样通过使用氧化还原电位比研磨对象材料高100mV以上的研磨用组合物，能大幅提高研磨速率。
此处公开的研磨用组合物的优选的一个方案中，前述研磨用组合物包含磨粒及研磨助剂。而且，前述研磨用组合物中的前述磨粒的含量W[重量％]与前述研磨助剂的含量C[重量％]的关系满足下述式(2)。
W/C≥1.5 (2)
利用上述研磨用组合物，能更适当地发挥提高研磨速率的效果。
此处公开的研磨用组合物的优选的一个方案中，前述研磨用组合物包含磨粒。而且，前述研磨用组合物中的磨粒的含量W[重量％]、前述研磨用组合物的氧化还原电位ORPx[mV]、以及前述研磨对象材料的氧化还原电位ORPy[mV]的关系满足下述式(3)。
(ORPx-ORPy)×W≥1000 (3)
利用上述研磨用组合物，能更适当地发挥提高研磨速率的效果。
此处公开的研磨用组合物的优选的一个方案中，前述磨粒的含量W为4重量％～10重量％。若在这样的磨粒的含量的范围内，则能实现更高的研磨速率。
此处公开的技术可以优选以前述研磨用组合物的氧化还原电位ORPx为750mV～1500mV的范围、前述研磨对象材料的氧化还原电位ORPy为500mV～700mV的范围的形态实施。若ORPx及ORPy分别在上述范围内，则能更适当地发挥提高研磨速率的效果。
此处公开的研磨用组合物的优选的一个方案中，pH在8～11的范围内。对于pH处于上述范围内的研磨用组合物，能适当地发挥本发明的应用效果。
另外，根据本发明，提供研磨物的制造方法。该制造方法包括：向由具有1500Hv以上的维氏硬度的研磨对象材料构成的研磨对象物供给此处公开的任意研磨用组合物来对该研磨对象物进行研磨。根据所述制造方法，能够有效地提供具有经研磨的高硬度材料表面的研磨物。
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。
<研磨对象物>
此处公开的研磨用组合物用于对具有1500Hv以上的维氏硬度的研磨对象材料(高硬度材料)进行研磨。研磨对象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 R1610：2003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对机械稳定并且化学稳定的上述材料的单结晶表面应用。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。此处公开的研磨用组合物特别优选对碳化硅的单结晶表面应用。
研磨对象材料相对于标准氢电极的氧化还原电位(Oxidation-reductionPotential)ORPy只要与研磨用组合物的氧化还原电位ORPx之间满足后述的(1)式的关系，就没有特别限制。此处公开的技术可优选对ORPy为大致500mV～700mV(例如大致600mV～700mV)的研磨对象材料应用。需要说明的是，在本说明书中，研磨对象材料的氧化还原电位ORPy采用如下的值：使该材料的粉末分散于水中而制成浆料，用pH调节剂(例如氢氧化钾(KOH))将该浆料调节为与后述研磨用组合物相同的pH后，使用市售的氧化还原电位计对该浆料的氧化还原电位进行测定而得到的值。另外，本说明书中所提及的研磨用组合物的氧化还原电位及研磨对象材料的氧化还原电位表示在液温25℃下测定的、相对于标准氢电极的氧化还原电位的值。
<研磨用组合物>
(氧化还原电位ORPx)
对于此处公开的研磨用组合物，该研磨用组合物的氧化还原电位ORPx比研磨对象材料(构成研磨对象物的表面的材料)的氧化还原电位ORPy[mV]高100mV以上。即，ORPx[mV]与ORPy[mV]的关系满足下述式(1)。
ORPx-ORPy≥100mV (1)
这样通过使用氧化还原电位比研磨对象材料高100mV以上的研磨用组合物，研磨速率提高，能效率良好地对前述具有1500Hv以上的维氏硬度的研磨对象材料进行研磨。
ORPx比ORPy高100mV以上即可，从研磨效率等观点出发，优选高200mV以上(例如300mV以上)。另外，从容易获得更高品质的表面等观点出发，ORPx减去ORPy的值(ORPx-ORPy)优选为1000mV以下、更优选为800mV以下、进一步优选为500mV以下。例如通过使ORPx-ORPy的值为100mV以上且500mV以下，能以更高水平实现兼顾研磨效率和研磨后的表面平滑性。
对于ORPx，只要与ORPy之间满足前述(1)式的关系就没有特别限制，从研磨效率等观点出发，优选为750mV以上、更优选为800mV以上(例如900mV以上)。对ORPx的上限没有特别限定，从容易获得更高品质的表面等观点出发，优选为1500mV以下、更优选为1200mV以下、进一步优选为1000mV以下。
ORPx可以通过例如改变研磨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，通过适当地选择磨粒及研磨助剂的种类、磨粒与研磨助剂的含量比，可以将ORPx调整为此处公开的适当的前述关系及前述范围。此外，作为将ORPx调整为适当的前述关系及前述范围的方法，可以采用改变该组合物的pH等方法。控制上述ORPx的方法可以单独使用或组合使用。
(磨粒)
此处公开的研磨用组合物典型而言包含磨粒。对于磨粒的材质、性状，只要研磨用组合物与研磨对象材料之间氧化还原电位满足前述(1)式的关系，就没有特别限制。例如，磨粒可以为无机颗粒、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效率良好地形成良好的表面，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的情况下，研磨用组合物中所含的氧化铝颗粒在全部磨粒中所占的比率大体较高时是有利的。例如，研磨用组合物中所含的氧化铝颗粒在全部磨粒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，此处公开的研磨用组合物优选实质上不含金刚石颗粒作为磨粒。金刚石颗粒由于其高硬度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材料的依赖度低。
从研磨效率等观点出发，磨粒的维氏硬度优选为800Hv以上、更优选为1200Hv以上、进一步优选为1500Hv以上。对磨粒的维氏硬度的上限没有特别限定，从兼顾研磨效率和研磨后的表面平滑性的观点出发，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基于上述JIS R 1610：2003对作为磨粒使用的材料进行测定而得到的值。
另外，磨粒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。通过使磨粒的硬度在与研磨对象材料的硬度的相对关系方面受到限制，从而有抑制平滑性的劣化的倾向。磨粒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500Hv以上)。从提高平坦性的观点出发，磨粒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)。
磨粒的平均二次粒径通常为20nm以上，从研磨效率等观点出发，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，能实现更高的研磨速率。从充分确保每单位重量的个数的观点出发，磨粒的平均二次粒径的上限设为大致5000nm以下是适当的。从更高度地兼顾研磨效率及研磨后的表面平滑性的观点出发，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BECKMANCOULTER,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。
对于研磨用组合物中的磨粒的含量W，只要研磨用组合物与研磨对象材料之间氧化还原电位满足前述(1)式的关系，就没有特别限制，通常设为1重量％以上是适当的，优选为2重量％以上、更优选为超过3重量％、进一步优选为4重量％以上、特别为优选5重量％以上。若为这样的磨粒的含量W，则ORPx有效地提高，其结果ORPx-ORPy变大，因此能够效率良好地提高研磨速率。另外，从高度兼顾研磨效率和研磨后的表面平滑性的观点、获得良好的分散性的观点出发，研磨用组合物中的磨粒的含量W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。
(研磨助剂)
此处公开的研磨用组合物优选包含研磨助剂。研磨助剂为增进基于抛光的效果的成分，典型而言可以使用水溶性物质。对研磨助剂不做特别限定性的解释，认为通过在抛光中表现出使研磨对象物表面变质(典型而言氧化变质)的作用并带来研磨对象物表面的脆化，从而有助于基于磨粒的研磨。
作为研磨助剂的种类，只要研磨用组合物与研磨对象材料之间氧化还原电位满足前述(1)式的关系，就没有特别限制。例如，作为研磨助剂，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，从而ORPx有效地提高，能够效率良好地提高研磨速率。
优选的一个方案中，研磨用组合物包含复合金属氧化物作为研磨助剂。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，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在内。)、和周期表的第4周期过渡金属元素的复合金属氧化物CMO。通过包含所述复合金属氧化物CMO作为研磨助剂，从而ORPx有效地提高，结果ORPx-ORPy变大，因此能够效率良好地提高研磨速率。作为上述1价或2价的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。
此处公开的研磨用组合物包含复合金属氧化物(优选复合金属氧化物CMO)作为研磨助剂的情况下，可以还包含除复合金属氧化物以外的研磨助剂、也可以不包含。此处公开的技术也可以优选以实质上不包含除复合金属氧化物(优选复合金属氧化物CMO)以外的研磨助剂(例如过氧化氢)作为研磨助剂的形态实施。
对于研磨用组合物中的研磨助剂的含量C，只要研磨用组合物与研磨对象材料之间氧化还原电位满足前述(1)式的关系，就没有特别限制，通常设为0.1重量％以上是适当的。从研磨效率等观点出发，上述含量C优选0.5重量％以上、更优选1重量％以上。另一方面，若研磨助剂的含量C过多，则有提高研磨速率的效果钝化的倾向，而且有时该组合物的稳定性可能会降低。从研磨用组合物的稳定性等观点出发，上述研磨助剂的含量C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。
(其他成分)
此处公开的研磨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、防霉剂等研磨用组合物(典型而言为高硬度材料研磨用组合物、例如碳化硅基板抛光用组合物)中可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，因此省略其详细说明。
(溶剂)
研磨用组合物中使用的溶剂只要能够使磨粒分散即可，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。此处公开的研磨用组合物根据需要还可以含有能与水均匀混合的有机溶剂(低级醇、低级酮等)。通常优选研磨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。
此处公开的研磨用组合物的优选的一个方案中，研磨用组合物中的磨粒的含量W[重量％]与研磨助剂的含量C[重量％]的关系满足下述式(2)。
W/C≥1.5 (2)
即，优选磨粒与研磨助剂的含量比(W/C)为1.5以上。上述W/C优选为2以上、更优选为3以上、进一步优选为4以上、特别优选为5以上。若为这样的磨粒与研磨助剂的含量比(W/C)，则能更适当地发挥提高研磨速率的效果。对W/C的上限没有特别限定，从研磨用组合物的稳定性等观点出发，优选为20以下、更优选为15以下、进一步优选为10以下、特别优选为8以下。
优选的又一个方案中，研磨用组合物中的磨粒的含量W[重量％]、研磨用组合物的ORPx[mV]、以及研磨对象材料的ORPy[mV]的关系满足下述式(3)。
(ORPx-ORPy)×W≥1000 (3)
即，优选“(ORPx-ORPy)×W”的值(以下，有时记载为“α”。)为1000以上。例如，适当地选择磨粒及研磨助剂的种类、磨粒与研磨助剂的含量比，由此将磨粒的含量W调整为满足前述(1)式的关系、并且满足α≥1000的关系，从而能更适当地发挥提高研磨速率的效果。从研磨效率等观点出发，优选满足α≥1200、进一步优选满足α≥1500、特别优选满足α≥1800。对α的上限没有特别限制。从研磨后的表面平滑性的观点出发，通常满足α≤4000以下是适当的，优选满足α≤3500、更优选满足α≤2500。例如，从高度兼顾研磨效率和表面平滑性的观点出发，满足1200≤α≤2000的研磨用组合物是适当的。
对于研磨用组合物的pH，只要研磨用组合物与研磨对象材料之间氧化还原电位满足前述(1)式的关系，就没有特别限定。通常将研磨用组合物的pH设为2～12左右是适当的。若研磨用组合物的pH在上述范围内，则容易达成实用的研磨速率。从更好地发挥此处公开的技术的应用效果的观点出发，研磨用组合物的pH优选为6～10、更优选为8～11、特别优选为8.5～9.5。
对此处公开的研磨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研磨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。
<研磨方法>
此处公开的研磨用组合物可以以例如包括以下操作的形态用于研磨对象物的研磨。
即，准备包含此处公开的任意研磨用组合物的研磨液(浆料)。准备上述研磨液可包括对研磨用组合物施加浓度调节(例如稀释)、pH调节等操作来制备研磨液。或者也可以将上述研磨用组合物直接用作研磨液。另外，在多组分研磨用组合物的情况下，准备上述研磨液可包括将所述组分混合、在该混合前将1个或多个组分稀释、在该混合后将该混合物稀释等。
接着，将该研磨液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，向该研磨对象物的高硬度表面(研磨对象面)供给上述研磨液。典型而言，一边连续供给上述研磨液，一边将研磨垫按压在研磨对象物的高硬度表面上并使两者相对移动(例如旋转移动)。经所述抛光工序完成研磨对象物的研磨。
根据该说明书，提供对具有1500Hv以上的维氏硬度的研磨对象材料进行研磨的研磨方法及使用该研磨方法的研磨物的制造方法。上述研磨方法通过包括使用此处公开的研磨用组合物对研磨对象物进行研磨的工序而赋予特征。优选的一个方案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)。此处所说的预抛光工序是指对至少表面(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进行预抛光的工序。典型的一个方案中，预抛光工序是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，此处所说的精加工抛光工序是对进行了预抛光的研磨对象物进行精加工抛光的工序，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。在这样包括预抛光工序和精加工抛光工序的研磨方法中，此处公开的研磨用组合物可以在预抛光工序中使用，可以在精加工抛光工序中使用，也可以在预抛光工序及精加工抛光工序这两者中使用。
在优选的一个方案中，使用上述研磨用组合物的抛光工序为预抛光工序。预抛光工序中，与精加工抛光工序相比，所要求的研磨速率大。因此，此处公开的研磨用组合物作为高硬度材料表面的预抛光工序中使用的研磨用组合物(预抛光用组合物)是适当的。预抛光工序包含2段以上的多段的抛光工序的情况下，此处公开的研磨用组合物可以优选应用于前段(上游侧)的预抛光。其中，可优选在经过了后述打磨工序的最初的预抛光工序(典型而言为1次研磨工序)中使用。
预抛光工序包含2段以上的多段抛光工序的情况下，也可以使用此处公开的任意研磨用组合物来实施其中2段以上的抛光工序。在这种情况下，对于上述2段以上的抛光工序的各自中使用的研磨用组合物，优选以下游侧的预抛光中使用的研磨用组合物的相对于标准氢电极的氧化还原电位比上游侧的预抛光中使用的研磨用组合物的相对于标准氢电极的氧化还原电位低的方式进行选择。利用这样的研磨用组合物的组合，有在高硬度材料的预抛光中以短时间实现平滑性更高的研磨面的倾向。
将此处公开的研磨用组合物用于预抛光工序及精加工抛光工序这两者的情况下，对于预抛光用组合物及精加工抛光工序中使用的研磨用组合物(精加工抛光用组合物)，优选以精加工抛光用组合物的氧化还原电位ORPFIN[mV]与ORPy[mV]的差(ORPFIN-ORPy)比预抛光用组合物的氧化还原电位ORPPRE[mV]与ORPy[mV]的差(ORPPRE-ORPy)小的方式进行选择。利用这样的预抛光用组合物与精加工抛光用组合物的组合，有在高硬度材料的研磨中以短时间实现具有期望的平滑性的研磨面的倾向。
此处公开的研磨方法可以优选以依次包括如下工序的形态实施：使用具有氧化还原电位ORPPRE[mV]且ORPPRE-ORPy为100mV以上的预抛光用组合物进行研磨对象物的预抛光的工序、使用具有氧化还原电位ORPFIN[mV]且ORPFIN-ORPy小于100mV的精加工抛光用组合物进行上述研磨对象物的精加工抛光的工序。利用这样的预抛光用组合物与精加工抛光用组合物的组合，有在高硬度材料的研磨中以更短时间实现平滑性更高的研磨面的倾向。
作为上述精加工抛光用组合物，可以优选使用ORPFIN-ORPy为50mV以下的抛光用组合物。通过这样使用ORPFIN-ORPy的值较小的精加工抛光用组合物，从而能以高水平实现兼顾高硬度材料表面的平滑性和平坦性。从研磨效率等观点出发，ORPFIN-ORPy的值优选为-500mV以上、更优选为-200mV以上。例如，通过组合使用满足-200mV≤ORPFIN-ORPy≤0mV的精加工抛光用组合物和满足ORPPRE-ORPy≥100mV的预抛光用组合物，从而能有效地得到具有兼顾了平滑性和平坦性的高硬度材料表面的研磨物。虽然没有特别限制，但精加工抛光用组合物的氧化还原电位ORPFIN例如可以为300mV～750mV(优选400mV～700mV)。
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，可以适宜选择公知、惯用的清洗液。
需要说明的是，此处公开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)。
<研磨物的制造方法>
此处公开的技术中例如可包含提供研磨物(例如基板)的制造方法。即，根据此处公开的技术，提供一种研磨物的制造方法，其包括向至少表面由具有1500Hv以上的维氏硬度的研磨对象材料构成的研磨对象物供给此处公开的任意研磨用组合物来对该研磨对象物进行研磨。上述制造方法可以通过优选使用此处公开的任意研磨方法的内容来实施。根据上述制造方法，能有效地提供具有高硬度材料表面的研磨物(例如基板)。
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。
<研磨用组合物的制备>
(实施例1)
将作为磨粒的氧化铝(平均二次粒径：500nm)、作为研磨助剂的高锰酸钾(KMnO4)以及去离子水混合，制备研磨用组合物。研磨用组合物中的磨粒的含量(W)设为6％、KMnO4的含量(C)设为1.2％。对于研磨用组合物的pH，用KOH调节至9.0。
(实施例2)
使用高碘酸钠(NaIO4)替换KMnO4，并且研磨用组合物中的NaIO4的含量设为1.2％，除此以外，与实施例1同样地操作，制备研磨用组合物。
(实施例3)
磨粒的含量设为2％，除此以外，与实施例1同样地操作，制备研磨用组合物。
(比较例1)
使用钒酸钠(NaVO3)及过氧化氢(H2O2)替换KMnO4，并且研磨用组合物中的NaVO3的含量设为1.9％、H2O2的含量设为1.2％，除此以外，与实施例1同样地操作，制备研磨用组合物。
(比较例2)
使用过氧化氢(H2O2)替换KMnO4，并且研磨用组合物中的H2O2的含量设为1.2％，除此以外，与实施例1同样地操作，制备研磨用组合物。
(比较例3)
使用钨酸二钠(Na2WO4)及过氧化氢(H2O2)替换KMnO4，并且研磨用组合物中的Na2WO4的含量设为1.9％、H2O2的含量设为1.2％，除此以外，与实施例1同样地操作，制备研磨用组合物。
(氧化还原电位的测定)
对于各例的研磨用组合物，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℃的条件下测定相对于标准氢电极的氧化还原电位ORPx[mV]。另外，对于作为研磨对象材料的SiC，测定相对于标准氢电极的氧化还原电位ORPy。具体而言，使SiC的粉末分散于水中而制成浆料，用KOH将该浆料调节至与上述研磨用组合物相同的pH(＝9.0)后，使用上述氧化还原电位计测定该浆料的氧化还原电位，将其值作为SiC的氧化还原电位ORPy[mV]。SiC的氧化还原电位ORPy为607mV。由这些测定值及各例的研磨用组合物的组成，算出ORPx-ORPy、W/C及α(即，(ORPx-ORPy)×W)。
<研磨速率的评价>
将准备的研磨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抛光。然后，根据以下的计算式(1)、(2)算出研磨速率。将结果示于表1的该栏中。
(1)研磨加工余量[cm]＝研磨前后的SiC晶圆的重量之差[g]/SiC的密度[g/cm3](＝3.21g/cm3)/研磨对象面积[cm2](＝19.62cm2)
(2)研磨速率[nm/小时]＝研磨加工余量[cm]×107/研磨时间(＝1小时)
[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
研磨时间：1小时
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
[表1]
表1
如表1所示，利用[ORPx-ORPy]的值为100mV以上的实施例1～3的研磨用组合物，与比较例1～3的研磨用组合物相比，研磨速率大幅提高。由该结果可确认：通过使研磨用组合物的氧化还原电位ORPx比研磨对象材料的氧化还原电位ORPy高100mV以上，能提高研磨速率。对于实施例1、2的研磨用组合物，与实施例3相比，实现了更高的研磨速率。
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，能够提供能提高研磨速率的研磨用组合物。
Claims (9)
1.一种研磨用组合物，其用于对具有1500Hv以上的维氏硬度的研磨对象材料进行研磨，
该研磨用组合物的氧化还原电位ORPx[mV]与所述研磨对象材料的氧化还原电位ORPy[mV]的关系满足下述式(1)：
ORPx-ORPy≥100mV (1)，
所述研磨用组合物包含复合金属氧化物，不包含过氧化氢，
所述研磨用组合物的pH在8～11的范围内，
所述研磨用组合物包含氧化铝颗粒作为磨粒。
2.根据权利要求1所述的研磨用组合物，其中，所述研磨用组合物包含磨粒及研磨助剂，
所述研磨用组合物中的所述磨粒的含量W[重量％]与所述研磨助剂的含量C[重量％]的关系满足下述式(2)：
W/C≥1.5 (2)。
3.根据权利要求1或2所述的研磨用组合物，其中，所述研磨用组合物包含磨粒，
所述研磨用组合物中的所述磨粒的含量W[重量％]、所述研磨用组合物的氧化还原电位ORPx[mV]、以及所述研磨对象材料的氧化还原电位ORPy[mV]的关系满足下述式(3)：
(ORPx-ORPy)×W≥1000 (3)。
4.根据权利要求2所述的研磨用组合物，其中，所述磨粒的含量W为4重量％～10重量％。
5.根据权利要求3所述的研磨用组合物，其中，所述磨粒的含量W为4重量％～10重量％。
6.根据权利要求1或2所述的研磨用组合物，其中，所述研磨用组合物的氧化还原电位ORPx为750mV～1500mV的范围，
所述研磨对象材料的氧化还原电位ORPy为500mV～700mV的范围。
7.根据权利要求3所述的研磨用组合物，其中，所述研磨用组合物的氧化还原电位ORPx为750mV～1500mV的范围，
所述研磨对象材料的氧化还原电位ORPy为500mV～700mV的范围。
8.根据权利要求4所述的研磨用组合物，其中，所述研磨用组合物的氧化还原电位ORPx为750mV～1500mV的范围，
所述研磨对象材料的氧化还原电位ORPy为500mV～700mV的范围。
9.一种研磨物的制造方法，其包括：向由具有1500Hv以上的维氏硬度的研磨对象材料构成的研磨对象物供给权利要求1～8中任一项所述的研磨用组合物来对该研磨对象物进行研磨。
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|---|---|---|---|---|
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007311586A (ja) * | 2006-05-19 | 2007-11-29 | Nippon Steel Corp | 炭化珪素単結晶ウェハ表面の仕上げ研磨方法 |
| JP2008068390A (ja) * | 2006-09-15 | 2008-03-27 | Noritake Co Ltd | 結晶材料の研磨加工方法 |
| EP2511358A1 (en) * | 2009-12-11 | 2012-10-17 | Kyushu University National University Corporation | Polishing slurry for silicon carbide and polishing method therefor |
| CN104114755A (zh) * | 2012-04-02 | 2014-10-22 | 住友电气工业株式会社 | 碳化硅衬底、半导体器件及其制造方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007021703A (ja) * | 2005-07-21 | 2007-02-01 | Fujimi Inc | 研磨用組成物 |
| US7998866B2 (en) * | 2006-09-05 | 2011-08-16 | Cabot Microelectronics Corporation | Silicon carbide polishing method utilizing water-soluble oxidizers |
| WO2012147605A1 (ja) * | 2011-04-26 | 2012-11-01 | 旭硝子株式会社 | 非酸化物単結晶基板の研磨方法 |
| CN103890127B (zh) * | 2011-10-13 | 2015-09-09 | 三井金属矿业株式会社 | 研磨剂浆料及研磨方法 |
| WO2015059987A1 (ja) * | 2013-10-22 | 2015-04-30 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | 研磨用組成物およびそれを用いた研磨加工方法 |
-
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007311586A (ja) * | 2006-05-19 | 2007-11-29 | Nippon Steel Corp | 炭化珪素単結晶ウェハ表面の仕上げ研磨方法 |
| JP2008068390A (ja) * | 2006-09-15 | 2008-03-27 | Noritake Co Ltd | 結晶材料の研磨加工方法 |
| EP2511358A1 (en) * | 2009-12-11 | 2012-10-17 | Kyushu University National University Corporation | Polishing slurry for silicon carbide and polishing method therefor |
| CN104114755A (zh) * | 2012-04-02 | 2014-10-22 | 住友电气工业株式会社 | 碳化硅衬底、半导体器件及其制造方法 |
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