CN110072956A - 研磨液以及研磨方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的研磨液包含氧化锰的磨粒、高锰酸根离子和纤维素系表面活性剂或阳离子表面活性剂，pH为5～11。上述纤维素系表面活性剂优选为羧甲基纤维素或其衍生物。所述阳离子表面活性剂还优选具有季铵离子部位。上述纤维素系表面活性剂或上述阳离子表面活性剂的浓度还优选相对于上述研磨液的总量为0.01质量％～1.0质量％。

Description

研磨液以及研磨方法
技术领域
本发明涉及包含氧化锰的磨粒和高锰酸根离子的研磨液以及使用了该研磨液的研磨方法。
背景技术
就半导体器件之中被称为所谓功率器件的电力用半导体元件来说，从高耐压化、大电流化的目的考虑而提出了使用碳化硅(SiC)、氮化镓、金刚石等来代替以往所使用的硅作为基板。与硅基板相比，由这些材料制成的基板具有大带隙，因此能够承受更高的电压。其中，碳化硅基板的硬度、耐热性、化学稳定性、成本等优异，被广泛用作半导体器件材料。
就SiC基板来说，例如对SiC的块状单晶晶锭进行磨削而加工成圆柱状，然后使用线锯等切片加工成圆板状，对外周部进行倒角而精加工成规定直径，进而通过机械磨削法对圆板状SiC基板的表面实施磨削处理，由此调整凹凸和平行度。之后，对表面实施CMP(Chemical Mechanical Polishing：化学机械研磨)法等机械化学研磨，由此将表面精加工成镜面。在SiC基板的制造过程中，基于CMP法的研磨作为将产生于SiC基板表面的粗糙、起伏去除的方法或者将由外延层与SiC基板的表面层叠而成的晶片上的配线等导致的凹凸平坦化的方法而被广泛采用。
就碳化硅基板来说，已知：根据碳化硅的晶体结构，通常是其一个面成为C原子排列于表面的C面、与该一个面相向的另一面成为Si原子排列于表面的Si面。因此，在碳化硅基板的研磨中，在以一种研磨液就Si面的研磨和C面的研磨双面同时进行研磨的情况下，通常Si面与C面的研磨速率会不同(通常C面：Si面＝3：1)。由此，通常是就Si面研磨用和C面研磨用准备两种研磨液来对每个单面进行研磨。
但是，为了提高研磨作业的效率，希望能够以一种研磨液对碳化硅基板的双面进行研磨，特别优选双面同时进行研磨的双面研磨。
作为对SiC基板进行双面研磨的方法，专利文献1记载了下述CMP法：在使用氧化铝作为研磨剂的同时使用高锰酸钾作为氧化剂，对于在SiC基板的成膜面即Si面上成膜有外延膜的面和C面双面通过CMP以使C面和成膜后的Si面的加工选择比为3.0以上的方式实施双面研磨加工。
另外，专利文献2记载了使用下述研磨液的方法：该研磨液是含有研磨材料、钒酸盐和供氧剂的CMP用研磨液，用于研磨材料的研磨材料颗粒是具有核壳结构的颗粒，核层含有铝(Al)等的氧化物，并且壳层含有氧化铈。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：US2016133465A1
专利文献2：日本特开2015-229748号公报
发明内容
以往通常是对SiC基板进行单面研磨而非双面研磨，其原因在于：如上所述，在现有的大部分研磨液的情况下C面的研磨速度远高于Si面，与之相伴地由于Twyman效应而容易使研磨后的SiC基板产生C面侧凹陷的翘曲，因该翘曲而容易产生破裂。
但是，专利文献1所记载的发明的目的在于使在作为成膜面的Si面上成膜有外延膜的Si面中的外延层的削除为最小限度并将C面的粗糙去除，但是如上所述必须使C面与Si面的加工选择比(即研磨速度比)增大为3以上，其是针对与解决上述的由于Twyman效应而容易使研磨后的SiC基板产生破裂的问题完全相反的方向。
另外，在专利文献2中，其表1中的实施例即CMP用研磨液No.1～10的绝大部分是C面/Si面的研磨速度比为3.0以上，由此可知在使C面/Si面的研磨速度比接近1来防止研磨后的SiC基板中的翘曲和由此产生的破裂这一方面并不够。
本发明的问题在于提供能够消除上述现有技术所存在的各种缺点的研磨液以及使用了该研磨液的研磨物的制造方法。
本发明提供一种研磨液，其包含氧化锰的磨粒、高锰酸根离子和纤维素系表面活性剂或阳离子表面活性剂，其pH为5～11。
另外，本发明提供一种研磨方法，其使用了上述研磨液。
附图说明
图1是表示使用了本发明的研磨液的研磨工序中所使用的双面加工机的一个例子的前视示意图。
图2是图1中的X-X线向视图。
具体实施方式
以下，基于其优选实施方式对本发明进行说明。本实施方式涉及一种研磨液，其是包含高锰酸根离子的研磨液，其包含氧化锰的磨粒和纤维素系表面活性剂或阳离子表面活性剂，并且其pH为5～11。
本实施方式的研磨液的特征之一在于，其含有氧化锰作为磨粒。由此，与使用了通常用于研磨碳化硅基板的二氧化硅磨粒、氧化铝磨粒的情况相比，本实施方式的研磨液容易使C面/Si面研磨速度比接近1而易于防止由于Twyman效应导致的翘曲和由此引起的破裂。
作为氧化锰，可以适用氧化锰(II)(MnO)、三氧化二锰(III)(Mn2O3)、二氧化锰(IV)(MnO2)、四氧化三锰(II、III)(Mn3O4)等。它们可以使用一种或将两种以上混合使用。
在无损能够防止由于Twyman效应导致的翘曲和破裂这样的效果的范围，研磨液也可以含有除了氧化锰以外的磨粒。作为除了氧化锰以外的磨粒的种类，可以列举出氧化铝、二氧化硅、氧化铈、氧化锆、氧化铁、碳化硅、金刚石。它们可以使用一种或将两种以上混合使用。
就磨粒来说，从获得高研磨力的观点考虑，通过激光衍射散射式粒度分布测定法得到的累积体积50％的粒径(D50)优选为0.1μm以上；从抑制晶片表面的粗糙的观点考虑，优选为5.0μm以下。从这些方面考虑，磨粒的通过激光衍射散射式粒度分布测定法得到的累积体积50％的粒径(D50)更优选为0.15μm～4.5μm，进一步优选为0.2μm～4.0μm。上述的D50具体可通过后述实施例的方法来进行测定。磨粒根据后述的ζ电位的不同而凝聚度不同，上述的D50是考虑了该凝聚度的粒径。
从提高碳化硅等高硬度材料的研磨速度的观点和确保磨粒在研磨液中的适当流动性的观点以及防止凝聚等观点之类考虑，本发明的研磨液中的氧化锰磨粒的量相对于研磨液的总量优选为0.1质量％～10质量％，更优选为0.2质量％～8质量％，特别优选为0.3质量％～5质量％。此外，本说明书中，在对本发明的研磨液中的成分的量进行说明时，只要没有特别声明就是对研磨开始前的研磨液中的量进行说明。
就本发明的研磨液来说，通过合用氧化锰磨粒与高锰酸根离子(MnO4 -)，对碳化硅等高硬度材料可得到高研磨力。高锰酸根离子(MnO4 -)由高锰酸盐供给。作为该高锰酸盐，可以列举出高锰酸的碱金属盐和高锰酸的碱土金属盐、高锰酸的铵盐等。从容易获得性的观点和提高本发明的研磨液的研磨效率的观点考虑，作为成为高锰酸根离子(MnO4 -)源的高锰酸盐优选高锰酸的碱金属盐，特别是更优选高锰酸钠或高锰酸钾。它们可以使用一种或将两种以上混合使用。
从充分提高抑制由于使用弱酸和其可溶性盐导致的研磨速度降低的效果的观点考虑，研磨液中的高锰酸根离子(MnO4 -)的量相对于研磨液的总量优选为0.1质量％以上。另外，从确保操作研磨液的安全性的观点、存在就算增加添加量而研磨速度也饱和的倾向的观点等考虑，研磨液中的高锰酸根离子(MnO4 -)的量相对于研磨液的总量更优选为20.0质量％以下。从这些观点考虑，高锰酸根离子(MnO4 -)的量相对于研磨液的总量更优选为0.1质量％～20.0质量％，进一步优选为1.0质量％～10质量％。高锰酸根离子(MnO4 -)的量可以通过离子色谱法、吸光光度分析法来进行测定。
本实施方式的研磨液的另一特征在于：其含有纤维素系表面活性剂或阳离子表面活性剂。本申请的发明人发现了：通过在以特定pH范围使用上述特定磨粒的条件下具有上述特定种类的表面活性剂，能够在使C面和Si面的研磨速度为高速的同时使双面的研磨速度比接近1，由此有效地防止由于Twyman效应导致的翘曲和破裂。如后述的比较例4～7所示，在使用除了特定种类的表面活性剂以外的表面活性剂的情况下，Si面的研磨速度大幅降低，无法得到上述效果。
纤维素系表面活性剂是指为纤维素衍生物并具有作为表面活性剂的作用的物质。
作为纤维素系表面活性剂，阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂均是已知的。作为阴离子表面活性剂，可以列举出在纤维素的骨架中导入有负基团例如羧基、烷氧基、羟基等的表面活性剂。作为阳离子表面活性剂，可以列举出阳离子化纤维素。作为非离子表面活性剂，可以列举出乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素之类的烷基纤维素等。作为纤维素系表面活性剂，优选阴离子表面活性剂，尤其优选含有羧基的阴离子表面活性剂。特别优选为羧甲基纤维素和其衍生物。羧甲基纤维素是在构成纤维素骨架的吡喃葡萄糖单体的一部分羟基上结合有羧甲基的化合物。作为羧甲基纤维素衍生物，可以列举出羧甲基纤维素的碱金属盐，具体来说为钠或钾盐之类的盐类。另外，作为羧甲基纤维素衍生物，可以列举出在不损失羧甲基纤维素的表面活性作用的范围在其侧链结合有羟烷基、烷基之类的物质等。除此以外，作为纤维素系表面活性剂，可以列举出结晶性纤维素、其改性物(例如旭化成公司制造的Avicel)。
在作为上述羧甲基纤维素或其衍生物的表面活性剂中，从使C面和Si面的研磨速度比接近1的观点考虑，作为衍生物的醚化度优选为0.1～2.0，更优选为0.2～1.0，进一步优选为0.3～0.8。羧甲基纤维素或其衍生物中的醚化度是表示就一单位葡萄糖酐的羧甲基的取代数(平均值)的指标。由于一单位葡萄糖酐具有三个羟基，因此羧甲基的取代数即醚化度的最大值为3.0。此处所说的羧甲基包括例如羧甲基钠基之类的羧甲基被金属离子取代的基团。
作为阳离子表面活性剂，可以列举出胺盐型表面活性剂、季铵盐型表面活性剂，优选具有季铵离子部位。作为具有季铵离子部位的阳离子表面活性剂，可以列举出例如由下述通式(1)表示的盐。
(上述式中，R1、R2、R3和R4各自独立地为烷基、芳基或芳烷基，或者R1、R2和R3结合而形成吡啶环，R4为烷基、芳基或芳烷基，X-为一价阴离子。)
上述通式(1)中，作为由R1、R2、R3和R4表示的烷基，可以适当地列举出碳原子数为1～20的烷基，具体可以列举出甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、异丁基、戊基、异戊基、叔戊基、己基、庚基、异庚基、叔庚基、正辛基、异辛基、2-乙基己基、叔辛基、壬基、异壬基、癸基、异癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、异十三烷基、十四烷基、十六烷基、十八烷基、二十烷基等，优选直链状烷基。作为由R1、R2、R3和R4表示的芳基，优选苯基。作为由R1、R2、R3和R4表示的芳烷基，可以列举出苄基、苯乙基等。作为由X-表示的一价阴离子，可以列举出卤化物离子。作为卤化物离子，可以适当地列举出氯化物离子、溴化物离子。由R1、R2、R3和R4表示的芳基或芳烷基中的芳香族环以及R1、R2和R3结合而成的吡啶环可以被烷基或氨基取代，并且芳烷基中的烷基中的亚甲基可以被-O-置换。R1、R2和R3结合而成的吡啶环可以与苯环稠合。
作为由通式(1)表示的阳离子表面活性剂的优选物质，可以列举出二硬脂基二甲基氯化铵(示构式C18H37N+C18H37(CH3)2·Cl-)、苯扎氯铵(示构式C6H5CH2N+(CH3)2RCl-(R＝C8H17～C18H37、长链烷基))、苄索氯铵(分子式C27H42ClNO2)、十六烷基吡啶鎓氯化物(分子式C21H38NCl)、十六烷基三甲基溴化铵(示构式(C16H33)N+(CH3)3Br-)、地喹氯铵(分子式C30H40Cl2N4等。
从进一步提高研磨速度的观点考虑，上述纤维素系表面活性剂或上述阳离子表面活性剂优选其浓度相对于上述研磨液的总量为0.01质量％以上。另外，从防止研磨速度降低的观点考虑，上述纤维素系表面活性剂或上述阳离子表面活性剂的浓度相对于上述研磨液的总量优选为1.0质量％以下。从这些观点考虑，研磨液中的纤维素系表面活性剂或阳离子表面活性剂的量相对于上述研磨液的总量优选为0.02质量％～0.8质量％，更优选为0.05质量％～0.5质量％。进而，进一步优选为0.15质量％～0.4质量％。就上述纤维素系表面活性剂或上述阳离子表面活性剂的量来说，在仅含有上述纤维素系表面活性剂和上述阳离子表面活性剂之中的任一种的情况下为其浓度，在含有两者的情况下为它们的合计浓度。
此外，本发明的研磨液的又一特征在于：研磨开始前的pH为5～11。通过使研磨液的pH为5以上，能够使C面/Si面研磨速度比接近1，并且就算在上述纤维素系表面活性剂和上述阳离子表面活性剂的存在下也能够进一步提高C面和Si面中的研磨速度。另外，通过使研磨液的pH为11以下，能够进一步提高C面和Si面中的研磨速度。从这些观点考虑，研磨液的pH优选为5.5～10.0，更优选为6.0～9.5，最优选为7.0～9.0。pH是25℃下的值。为了使研磨液为上述pH范围，可以根据需要来使用pH调节剂。作为pH调节剂，可以列举出公知的酸和碱。作为酸，除了硫酸、硝酸、盐酸等无机酸以外可以列举出甲酸、乙酸、柠檬酸等有机酸。作为碱，可以列举出氢氧化钠、氢氧化钾之类的碱金属氢氧化物、氯化铵之类的铵盐、四甲基氢氧化铵等。
就研磨液的pH优选为特定范围的理由，发明人考虑如下。
根据电负性，碳化硅基板存在Si面极化为正极、C面极化为负极的倾向。由此，特别是在研磨液的pH低的情况下，碳化硅基板的Si面容易带负电并且C面容易带正电。因此，通常在研磨液中带负电的金属氧化物磨粒在pH小于5的现有研磨液中与Si面相比容易更接近C面，可以认为这是在使用了现有研磨液的情况下C面/Si面研磨速度比大至2以上程度的原因之一。但是，本实施方式的研磨液的pH为5～11，因此C面不带正电而容易带负电，由此可以认为不易发生氧化锰与Si面相比更接近C面这样的现象。
本实施方式的研磨液优选磨粒的ζ电位为-28mV以下。通过使磨粒的ζ电位为-28mV以下，能够更有效地使C面/Si面研磨速度比接近1，易于防止由于Twyman效应导致的翘曲和破裂的产生。如上所述，本申请的发明人认为：本实施方式的研磨液通过采用上述pH范围而使得C面容易带负电，通过使磨粒的ζ电位为特定值以下而容易使磨粒对于碳化硅基板的C面和Si面的接近程度均等。磨粒的ζ电位更优选为-35mV以下。另外，从研磨液的容易制造性的方面考虑，磨粒的ζ电位优选为-90mV以上；并且，从抑制C面的研磨速度的观点考虑，磨粒的ζ电位优选为-100mV以上。
本发明的研磨液含有用于溶解或分散高锰酸根离子、氧化锰磨粒以及上述纤维素系表面活性剂或上述阳离子表面活性剂的分散介质。从提高研磨速度的提高效果的观点考虑，分散介质可以列举出水或醇、酮等水溶性有机溶剂或它们的混合物。分散介质的含量在研磨液中优选为60质量％～99.9质量％，更优选为80质量％～98质量％。
本发明的研磨液可以含有上述的高锰酸根离子、氧化锰磨粒、上述纤维素系表面活性剂或上述阳离子表面活性剂以及除了分散介质以外的任选添加剂。作为任选添加剂，可以列举出例如分散剂、pH调节剂、粘度调节剂、螯合剂、防锈剂等。在研磨液中，高锰酸盐、氧化锰磨粒、上述纤维素系表面活性剂或上述阳离子表面活性剂以及除了分散介质以外的任选添加剂的成分的含量优选为40质量％以下，更优选为20质量％以下，特别优选为10质量％以下。
本发明的研磨液不限于其制备方法，只要将高锰酸根离子、氧化锰磨粒、上述纤维素系表面活性剂或上述阳离子表面活性剂、分散介质以及根据需要所包含的其他添加成分适当混合就行。此外，研磨液例如也可以制成将构成成分分成两种以上试剂的试剂盒。此时的试剂盒的构成以在制备研磨液时可充分发挥出其研磨能力的形态来适当构成。
本发明的研磨液优选用于研磨摩氏硬度为8以上的高硬度材料。摩氏硬度是指基于对标准物质的损伤方式而将硬度数值化的值。就摩氏硬度来说，从柔软的物质起依次指定1至10的标准物质；作为具体的标准物质，摩氏硬度1为滑石，2为石膏，3为方解石，4为萤石，5为磷灰石，6为正长石，7为石英，8为黄玉，9为刚玉，并且10为金刚石。摩氏硬度可以使用摩氏硬度计通过常规方法来进行测定。作为以摩氏硬度计硬度为8以上的高硬度材料，例如可以列举出碳化硅(摩氏硬度约为9)、氮化镓(摩氏硬度约为9)、金刚石等。本发明的研磨液可以适用于由高硬度材料制成的基板的抛光后的精加工用CMP(chemical mechanicalpolishing，化学机械研磨)工序等。
尤其是，从容易发挥其研磨速度高并且能够有效防止由于Twyman效应导致的翘曲和破裂的产生的效果的观点考虑，本发明的研磨液优选用于研磨碳化硅基板。作为碳化硅基板，通常使用单晶碳化硅基板；作为其晶系，通常可以列举出六方晶、菱面体晶晶系；从发挥由能够防止由于Twyman效应导致的翘曲和破裂的产生的研磨液所带来的效果的观点考虑，优选六方晶。作为六方晶的多晶型，可以列举出2H、4H、6H、8H、10H。作为菱面体晶的多晶型，可以列举出15R。
以下，进一步说明使用本发明的研磨液对碳化硅基板进行研磨的方法。
本研磨方法中所进行的研磨方法使用现有公知的方法，可以为单面研磨，也可以为双面研磨。
尤其是，从由减少制造工序、实现研磨时间的缩短带来的制造成本降低的观点考虑，优选采用双面研磨。
参照图1和图2，对基于双面研磨的研磨方法的一个例子进行说明。
图1示出使用了本发明的研磨液的研磨工序中所使用的加工机的一个例子。图1所示的双面加工机1具备下平板2、配设在该下平板2的上方的上平板3和与该上平板3接触并对该上平板3进行支撑的平板支撑部4而构成。
如图1所示，上平板3介由托架12以能够旋转的方式安装至气缸11的输出杆11a的前端部。该上平板3能够通过该气缸11而升降，并且在下降时于基体5侧与沿图2所示的箭头D方向旋转的转子13的槽啮合，从而沿相同方向旋转。另外，在上述上平板3的下表面配设有研磨垫20。就这些图中所示的例子来说，平板3为粒料植设型，作为研磨工具而安装有圆柱状的小型研磨垫20。如图2所示，研磨垫20以规定间隔大量固定于上平板3的下表面。但是，如上所述，研磨垫20的形状和设置于平板的方式不限于此。该上平板3通过螺栓(未图示)紧固固定于上述平板支撑体4，设置成与该平板支撑体4一同自如旋转。
如图2所示，下平板2设置成在上述基体5上沿箭头A方向自如旋转，并在其上表面以与上述上平板3同样的方式配设有研磨垫20。另外，在该下平板2配设有四个行星齿轮状的载具9，该载具9与中央的沿箭头B方向旋转的太阳齿轮7和外周侧的沿箭头C方向旋转的内齿轮8咬合，一边公转一边自转。并且，在设置于各载具9的八个孔内分别设置有作为板状的碳化硅基板的待研磨物10。
在上述上平板3与上述下平板2之间，能够通过设置于上平板的孔或浆料供给管(均未图示)以规定量供给含有游离磨粒的研磨液。并且，通过上述气缸11使上述上平板3下降，由此使得与上述载具9一体地移动的上述待研磨物10被上述下平板2和上述上平板3夹住而被研磨。
作为研磨液的使用例，可以列举出下述方法：向研磨垫供给研磨液，使待研磨物的待研磨面与上述研磨垫接触，通过两者间的相对运动而进行研磨。可以是浇注研磨液的方法，也可以是通过反复进行回收供给到上述研磨垫而用于研磨的研磨液并将上述回收后的研磨液再次供给到研磨垫的操作来使上述研磨液循环的方法。作为研磨垫，例如可以使用一直以来用于该领域的无纺布、在其中浸渗聚氨酯、环氧树脂之类的树脂而成的垫以及绒面革材料等。从研磨力和研磨夹具的容易操作性等观点考虑，研磨压力优选为0.5×104Pa～1.0×105Pa，特别优选为1.0×104Pa～5.0×104Pa。研磨液的供给量优选为10mL/分钟～1000mL/分钟，更优选为50mL/分钟～500mL/分钟。
本发明的研磨方法通过使用特定的研磨液，利用碳化硅研磨速度高并且能够防止由于Twyman效应导致的翘曲和破裂的产生的作用，例如能够适合用于制造外延生长用SiC基板、在SiC基板或Si基板上外延生长的SiC薄膜。
实施例
以下，通过实施例对本发明进行更详细说明。但是，本发明的范围不限于该实施例。
[实施例1]
混合纯水、氧化锰(磨粒、MnO2)、高锰酸钾(KMnO4)、羧甲基纤维素(醚化度：0.7)的钠盐(表1的CMC1)，制备研磨液。作为这些成分的使用量，相对于研磨液总量，氧化锰(MnO2)的含量为2.0质量％，高锰酸根离子(MnO4 -)的含量为2.8质量％，羧甲基纤维素的钠盐(CMC1)的含量为0.25质量％。
[实施例2和3]
将羧甲基纤维素的钠盐(CMC1)的添加量变更为表1所述的量，除此以外与实施例1同样地得到研磨液。
[实施例4]
除了用于实施例1的成分以外，使研磨液以研磨液的pH达到6的量含有硫酸，除此以外与实施例1同样地得到研磨液。
[实施例5]
除了用于实施例1的成分以外，使研磨液以研磨液的pH达到11的量含有NaOH，除此以外与实施例1同样地得到研磨液。
[实施例6]
代替羧甲基纤维素(CMC)的钠盐，按照相对于研磨液总量为0.25质量％浓度的方式使研磨液含有结晶性纤维素改性物(旭化成公司制造、注册商标Avicel)，除此以外与实施例1同样地得到研磨液。
[实施例7]
代替羧甲基纤维素(CMC)的钠盐，按照相对于研磨液总量为0.25质量％浓度的方式使研磨液含有苯扎氯铵，除此以外与实施例1同样地得到研磨液。
[实施例8和9]
将羧甲基纤维素(CMC)的钠盐由上述的CMC1变更为以下的CMC2或CMC3，除此以外与实施例1同样地得到研磨液。
CMC2醚化度为0.9的羧甲基纤维素的钠盐
CMC3醚化度为1.2的羧甲基纤维素的钠盐
[比较例1]
不添加羧甲基纤维素(CMC)的钠盐，除此以外与实施例1同样地得到研磨液。
[比较例2]
不添加羧甲基纤维素(CMC)的钠盐，作为替代按照相对于研磨液总量为0.25质量％浓度的方式使研磨液含有硝酸，除此以外与实施例1同样地得到研磨液。
[比较例3]
不添加羧甲基纤维素(CMC)的钠盐，作为替代按照pH为4.0的量使研磨液含有作为缓冲剂的25mM乙酸缓冲液，除此以外与实施例1同样地得到研磨液。
[比较例4]
不添加羧甲基纤维素(CMC)的钠盐，作为替代按照相对于研磨液总量为0.25质量％浓度的方式使研磨液含有阴离子表面活性剂(重均分子量Mw为1200的聚丙烯酸钠(PAA)、奥德里奇公司制造)，除此以外与实施例1同样地得到研磨液。
[比较例5]
不添加羧甲基纤维素(CMC)的钠盐，作为替代按照相对于研磨液总量为0.25质量％浓度的方式使研磨液含有阴离子表面活性剂(重均分子量Mw为15000的聚丙烯酸钠(PAA)、奥德里奇公司制造)，除此以外与实施例1同样地得到研磨液。
[比较例6]
不添加羧甲基纤维素(CMC)的钠盐，作为替代按照相对于研磨液总量为0.25质量％浓度的方式使研磨液含有作为阴离子表面活性剂的聚羧酸(圣诺普科公司制造、SND5468)，除此以外与实施例1同样地得到研磨液。
[比较例7]
不添加羧甲基纤维素(CMC)的钠盐，作为替代按照相对于研磨液总量为0.25质量％浓度的方式使研磨液含有作为非离子表面活性剂的聚氧化烯(花王公司制造、EmulgenMS-110)，除此以外与实施例1同样地得到研磨液。
[比较例8]
不添加二氧化锰(MnO2)和羧甲基纤维素(CMC)的钠盐，作为替代按照在研磨液中为2.0质量％浓度的方式使研磨液含有二氧化硅(SiO2)磨粒，除此以外与实施例1同样地得到研磨液。
[比较例9]
不添加二氧化锰(MnO2)和羧甲基纤维素(CMC)的钠盐，作为替代按照在研磨液中为2.0质量％浓度的方式使研磨液含有氧化铝(Al2O3)磨粒，除此以外与实施例1同样地得到研磨液。
对于由实施例1～9和比较例1～9得到的研磨液，使用堀场制作所制造的pH电极9615S-10D对研磨开始前的pH(25℃)进行了测定。另外，对于由实施例1～9和比较例1～9得到的研磨液，通过下述方法对磨粒的ζ电位进行了测定。此外，通过下述方法对磨粒的D50进行了测定。进而，作为双面同时研磨的模型试验进行以下的<研磨试验>，对研磨速度进行了测定。将这些结果示于表1。
<ζ电位的测定方法>
如下制备测定对象试样。
使各实施例和比较例的研磨液中的氧化剂(KMnO4)和除了水以外的成分混合，由此得到混合物。按照该混合物的浓度为0.01％浓度左右的方式以水稀释，由此制备测定对象试样。使用ζ电位测定机(贝克曼库尔特公司制造DelsaNano)在20℃下对该测定对象试样的ζ电位进行了测定。ζ电位为两次测定的平均值。
<D50>
使各实施例和比较例的研磨液中的氧化剂(KMnO4)和除了水以外的成分混合，由此得到混合物。按照该混合物的浓度为0.01％浓度左右的方式以水稀释，由此制备计测用试样。将计测用试样放入麦奇克拜尔公司制造的麦奇克MICROTRAC S3500的试样循环器的腔中，求出D50。
<研磨试验>
使用各实施例和比较例的研磨液，并按照下述步骤进行了研磨。研磨对象使用直径为3英寸、偏角为4°的经抛光的4H-SiC基板。对基板的Si面进行了研磨。作为研磨装置，使用MAT公司制造单面研磨机BC-15。安装在平板的研磨垫使用NITTA HAAS公司制造的SUBA#600。平板的转速设定为60rpm，外周部速度设定为7163cm/分钟。另外，载具转速设定为60rpm，外周部速度设定为961cm/分钟。另外，研磨时的载荷设定为3psi(约2.07×104Pa)。研磨液的供给量设定为200mL/分钟，研磨Si面一小时而求出研磨前后的质量差1。之后，对C面也以与Si面相同的条件研磨一小时，求出研磨前后的质量差2。由质量差1和质量差2以及SiC的密度(3.10g/cm3)算出C面和Si面各自的研磨速度(nm/分钟)，求出C面/Si面研磨速度比。
<有无产生翘曲或破裂>
按照Si面侧为下的方式将研磨后的碳化硅基板放置于平坦面，目视进行观察，由此确认有无翘曲和破裂。
由表1所示的结果可知：就各实施例的研磨液来说，C面/Si面研磨速度比为1.9以下，与以往的3左右相比大幅接近1，而且Si面和C面研磨速度高，未产生翘曲和破裂。与此相对，就虽然使用了氧化锰但未使用表面活性剂的比较例1～3来说，C面/Si面研磨速度比为2.0以上；此外，就使用了除了特定种类以外的表面活性剂的比较例4～7来说，Si面研磨速度大幅降低，由此导致C面/Si面研磨速度比与比较例1相比变大。另外，就代替氧化锰而使用了二氧化硅或氧化铝磨粒的比较例8和9来说，与比较例1相比C面/Si面研磨速度比也变大。并且，这些比较例1～9均是在碳化硅基板均产生了翘曲。
因此，可知本发明的研磨液能够在使研磨速度高的同时使得C面/Si面研磨速度比接近1，能够有效防止因由于Twyman效应导致的翘曲所引起的破裂。
产业上的可利用性
根据本发明的研磨液以及研磨方法，能够高效地对碳化硅基板进行研磨，而且在将该研磨液用于碳化硅基板的双面研磨的情况下能够使C面/Si面研磨速度比接近1，能够有效防止由于Twyman效应导致的翘曲和/或因该翘曲所引起的破裂的产生。

Claims (8)

1.一种研磨液，其包含氧化锰的磨粒、高锰酸根离子和纤维素系表面活性剂或阳离子表面活性剂，其pH为5～11。
2.根据权利要求1所述的研磨液，其中，所述纤维素系表面活性剂为羧甲基纤维素或其衍生物。
3.根据权利要求1所述的研磨液，其中，所述阳离子表面活性剂具有季铵离子部位。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的研磨液，其中，所述纤维素系表面活性剂或所述阳离子表面活性剂的浓度相对于所述研磨液的总量为0.01质量％～1.0质量％。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的研磨液，其中，所述磨粒的通过激光衍射散射式粒度分布测定法得到的累积体积50％的粒径为0.1μm～5.0μm。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的研磨液，其被用于碳化硅基板的研磨。
7.一种研磨方法，其使用了权利要求1～5中任一项所述的研磨液。
8.根据权利要求7所述的研磨方法，其具有对碳化硅基板进行研磨的工序。
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