JP2007021704A

JP2007021704A - 研磨用組成物及び研磨方法

Info

Publication number: JP2007021704A
Application number: JP2005211817A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kawada; 研治河田; Kazutoshi Hotta; 和利堀田
Original assignee: Fujimi Inc
Current assignee: Fujimi Inc
Priority date: 2005-07-21
Filing date: 2005-07-21
Publication date: 2007-02-01

Abstract

【課題】（０００１）Ｓｉ面と（０００−１）Ｃ面を好適に研磨することができる研磨用組成物及びそうした研磨用組成物を用いた研磨方法を提供する。
【解決手段】本発明の研磨用組成物は、炭化ケイ素単結晶からなる研磨対象物を研磨する用途で主に使用されるものであり、コロイダルシリカなどの砥粒と、オルト過ヨウ素酸やメタ過ヨウ素酸ナトリウムなどのヨウ素化合物とを含有する。この研磨用組成物のｐＨは６〜８である。
【選択図】なし

Description

本発明は、六方晶炭化ケイ素単結晶基板のような炭化ケイ素単結晶からなる研磨対象物を研磨する用途で使用される研磨用組成物及びそうした研磨用組成物を用いた研磨方法に関する。

六方晶炭化ケイ素単結晶基板である４Ｈ−ＳｉＣ単結晶基板及び６Ｈ−ＳｉＣ単結晶基板は、（０００１）Ｓｉ面と（０００−１）Ｃ面という異なる面方位の結晶面によって両面が構成されている。（０００１）Ｓｉ面と（０００−１）Ｃ面では化学的性質及び機械的性質が大きく異なるため、従来、六方晶炭化ケイ素単結晶基板の両面を研磨する場合には、異なる組成を有して（０００１）Ｓｉ面と（０００−１）Ｃ面のそれぞれの研磨に適した二種類の研磨用組成物を使用して片面ずつ研磨することが行なわれている。しかしながら、作業効率の向上のためには、一種類の研磨用組成物で（０００１）Ｓｉ面と（０００−１）Ｃ面の両方を好適に研磨できることが望まれている。

なお、本発明に係る先行技術文献としては、以下の特許文献１が挙げられる。
特開２００４−２９９０１８号公報

そこで本発明の目的は、（０００１）Ｓｉ面と（０００−１）Ｃ面の両方を好適に研磨することができる研磨用組成物及びそうした研磨用組成物を用いた研磨方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、炭化ケイ素単結晶からなる研磨対象物を研磨する用途で使用される研磨用組成物であって、砥粒とヨウ素化合物と水とを含有してｐＨが６〜８である研磨用組成物を提供する。

請求項２に記載の発明は、前記ヨウ素化合物がヨウ素酸、過ヨウ素酸又はそれらの塩からなる請求項１に記載の研磨用組成物を提供する。
請求項３に記載の発明は、請求項１又２に記載の研磨用組成物を用いて炭化ケイ素単結晶からなる研磨対象物を研磨する研磨方法を提供する。

本発明によれば、（０００１）Ｓｉ面と（０００−１）Ｃ面の両方を好適に研磨することができる研磨用組成物及びそうした研磨用組成物を用いた研磨方法が提供される。

以下、本発明の一実施形態を説明する。
本実施形態の研磨用組成物は、所定量のヨウ素化合物とコロイダルシリカゾルを混合し、必要に応じて水で希釈することにより製造される。従って、本実施形態の研磨用組成物は、砥粒としてのコロイダルシリカ、ヨウ素化合物及び水から実質的になる。本実施形態の研磨用組成物は、４Ｈ−ＳｉＣ単結晶基板又は６Ｈ−ＳｉＣ単結晶基板を研磨する用途、より具体的には、（０００１）Ｓｉ面と（０００−１）Ｃ面のそれぞれによって構成されている炭化ケイ素単結晶基板の表裏両面を同時又は順次に研磨する用途で使用される。基板の（０００１）Ｓｉ面と（０００−１）Ｃ面を順次に研磨する場合、（０００１）Ｓｉ面と（０００−１）Ｃ面を研磨する順序は問わない。

研磨用組成物中のコロイダルシリカの含有量が０．０５質量％よりも少ない場合、さらに言えば０．１質量％よりも少ない場合、もっと言えば１質量％よりも少ない場合には、研磨用組成物が十分な研磨能力が有さない虞がある。従って、より高い研磨速度を得るためには、研磨用組成物中のコロイダルシリカの含有量は０．０５質量％以上であることが好ましく、より好ましくは０．１質量％以上、最も好ましくは１質量％以上である。一方、研磨用組成物中のコロイダルシリカの含有量が４０質量％よりも多い場合、さらに言えば３５質量％よりも多い場合、もっと言えば３０質量％よりも多い場合には、研磨速度が飽和に近づいてあまり上昇しなくなるので経済的でない。従って、研磨用組成物中のコロイダルシリカの含有量は４０質量％以下であることが好ましく、より好ましくは３５質量％以下、最も好ましくは３０質量％以下である。

平均一次粒子径が５ｎｍよりも小さいコロイダルシリカ、さらに言えば平均一次粒子径が１５ｎｍよりも小さいコロイダルシリカ、もっと言えば平均一次粒子径が２５ｎｍよりも小さいコロイダルシリカは、（０００１）Ｓｉ面及び（０００−１）Ｃ面を研磨する能力があまり高くない。従って、より高い研磨速度を得るためには、研磨用組成物に含まれるコロイダルシリカの平均一次粒子径は５ｎｍ以上であることが好ましく、より好ましくは１５ｎｍ以上、最も好ましくは２５ｎｍ以上である。一方、コロイダルシリカの平均一次粒子径が１２０ｎｍよりも大きい場合、さらに言えば１００ｎｍよりも大きい場合、もっと言えば８５ｎｍよりも大きい場合には、研磨用組成物が十分な研磨能力を発揮するためには研磨用組成物中のコロイダルシリカの含有量をかなり高くする必要が生じる。従って、研磨用組成物のコスト低減のためには、研磨用組成物に含まれるコロイダルシリカの平均一次粒子径は１２０ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１００ｎｍ以下、最も好ましくは８５ｎｍ以下である。なお、コロイダルシリカの平均一次粒子径は、例えばＢＥＴ法により測定される比表面積から算出される。

研磨速度の向上のために研磨用組成物に含まれるヨウ素化合物はヨウ素酸、過ヨウ素酸及びそれらの塩のいずれであってもよいが、中でも過ヨウ素酸又は過ヨウ素酸塩であることが好ましく、より好ましくはオルト過ヨウ素酸（Ｈ_５ＩＯ_６）又はメタ過ヨウ素酸ナトリウム（ＮａＩＯ_４）である。過ヨウ素酸及び過ヨウ素酸塩はヨウ素酸及びヨウ素酸塩に比べて酸化還元電位が高く酸化力が強い点で好ましく、オルト過ヨウ素酸及びメタ過ヨウ素酸ナトリウムは他の過ヨウ素酸及び過ヨウ素酸塩に比べて入手が容易である点で好ましい。

研磨用組成物中のヨウ素化合物の含有量が０．１ｇ／Ｌよりも少ない場合、さらに言えば１ｇ／Ｌよりも少ない場合、もっと言えば５ｇ／Ｌよりも少ない場合には、あまり高い研磨速度で（０００１）Ｓｉ面及び（０００−１）Ｃ面を研磨することができない虞がある。従って、より高い研磨速度を得るためには、研磨用組成物中のヨウ素化合物の含有量は０．１ｇ／Ｌ以上であることが好ましく、より好ましくは１ｇ／Ｌ以上、最も好ましくは５ｇ／Ｌ以上である。一方、研磨用組成物中のヨウ素化合物の含有量が５００ｇ／Ｌよりも多い場合、さらに言えば２５０ｇ／Ｌよりも多い場合、もっと言えば１００ｇ／Ｌよりも多い場合には研磨パッドの劣化が早まる虞があり、それに加えて研磨用組成物に含まれるヨウ素化合物がヨウ素酸塩又は過ヨウ素酸塩である場合には、研磨用組成物中に沈殿が生じる虞もある。従って、こうした不具合を避けるためには、研磨用組成物中のヨウ素化合物の含有量は５００ｇ／Ｌ以下であることが好ましく、より好ましくは２５０ｇ／Ｌ以下、最も好ましくは１００ｇ／Ｌ以下である。

研磨用組成物のｐＨが６を下回ると（０００１）Ｓｉ面を研磨する研磨用組成物の能力が不足し、ｐＨが８を超えると（０００−１）Ｃ面を研磨する研磨用組成物の能力が不足する。従って、研磨用組成物のｐＨは、（０００１）Ｓｉ面と（０００−１）Ｃ面の両方の好適な研磨を実現するためには６〜８であることが必須である。

本実施形態によれば以下の利点が得られる。
・本実施形態の研磨用組成物は、４Ｈ−ＳｉＣ単結晶基板又は６Ｈ−ＳｉＣ単結晶基板の（０００１）Ｓｉ面と（０００−１）Ｃ面の両方を高い研磨速度で研磨する能力を有する。これは、本実施形態の各研磨用組成物に含まれているヨウ素酸、過ヨウ素酸又はそれらの塩からなるヨウ素化合物がｐＨ６〜８の領域において（０００１）Ｓｉ面及び（０００−１）Ｃ面を酸化するのに十分な酸化力を発揮するためと考えられる。

前記実施形態は次のように変更されてもよい。
・前記実施形態の研磨用組成物に含まれる砥粒は、フュームドシリカのようなコロイダルシリカ以外のシリカであってもよいし、あるいはアルミナ又は酸化クロムであってもよい。ただし、シリカ（特にコロイダルシリカ）を用いた場合には、アルミナや酸化クロムを用いた場合に比べて、研磨後の研磨対象物の表面に傷が生じにくいので、好ましくはシリカ（特にコロイダルシリカ）である。

・前記実施形態の研磨用組成物には必要に応じてｐＨ調整剤や防腐剤、消泡剤のような公知の添加剤を添加してもよい。
・前記実施形態の研磨用組成物は、（０００１）Ｓｉ面と（０００−１）Ｃ面のそれぞれによって表裏各面が構成されている基板を研磨する用途でなく、（０００１）Ｓｉ面と（０００−１）Ｃ面が混在する面を有する研磨対象物を研磨する用途で使用されてもよい。また、（０００１）Ｓｉ面及び（０００−１）Ｃ面以外の４Ｈ−ＳｉＣ単結晶基板又は６Ｈ−ＳｉＣ単結晶基板の面を研磨する用途で使用されてもよい。あるいは、３Ｃ−ＳｉＣ単結晶基板のような立方晶炭化ケイ素単結晶からなる研磨対象物を研磨する用途で使用されてもよい。また、炭化ケイ素単結晶基板以外の炭化ケイ素単結晶からなる研磨対象物を研磨する用途で使用されてもよいし、あるいは炭化ケイ素単結晶からなる研磨対象物以外の研磨対象物を研磨する用途で使用されてもよい。ただし、前記実施形態の研磨用組成物は、４Ｈ−ＳｉＣ単結晶基板又は６Ｈ−ＳｉＣ単結晶基板の（０００１）Ｓｉ面と（０００−１）Ｃ面の両方を高い研磨速度で研磨する能力を有することから、（０００１）Ｓｉ面と（０００−１）Ｃ面の両方を同時又は順次に研磨する用途、あるいは（０００１）Ｓｉ面と（０００−１）Ｃ面が混在する面を研磨する用途で使用されることがより好ましい。

次に、本発明の実施例及び比較例を説明する。
コロイダルシリカゾル、オルト過ヨウ素酸（ヨウ素化合物）及びアンモニア（ｐＨ調整剤）を適宜に混合し、必要に応じて水で希釈することにより実施例１〜５及び比較例１〜５の研磨用組成物を調製した。各研磨用組成物中のコロイダルシリカ、オルト過ヨウ素酸及びアンモニアの詳細並びに各研磨用組成物のｐＨは表１に示すとおりである。なお、各研磨用組成物に含まれるコロイダルシリカの平均一次粒子径は３８ｎｍである。

実施例１〜５及び比較例１〜５の各研磨用組成物を用いて表２に示す研磨条件で炭化ケイ素単結晶基板の（０００１）Ｓｉ面及び（０００−１）Ｃ面をそれぞれ研磨した。（０００１）Ｓｉ面の研磨の前後に基板の重量を測定してその測定値から算出した研磨速度を表１の“（０００１）Ｓｉ面の研磨速度”欄に示し、（０００−１）Ｃ面の研磨の前後に基板の重量を測定してその測定値から算出した研磨速度を表１の“（０００−１）Ｃ面の研磨速度”欄に示す。

実施例１〜５及び比較例１〜５の各研磨用組成物を用いて表２に示す研磨条件で研磨した後の炭化ケイ素単結晶基板の（０００１）Ｓｉ面及び（０００−１）Ｃ面を光学式顕微鏡により倍率５０倍で観察した。その観察結果に基づいて各研磨用組成物による表面欠陥の発生状況について評価した結果を表１の“（０００１）Ｓｉ面の表面状態”欄及び“（０００−１）Ｃ面の表面状態”欄に示す。同欄中、○は、ピット、段差及び面あれが認められなかったことを示し、×は、ピット、段差及び面あれのいずれかが認められたことを示す。

表１に示すように、実施例１〜５においては、研磨後の（０００１）Ｓｉ面及び（０００−１）Ｃ面の表面状態がどちらも良好であり、尚かつ、（０００１）Ｓｉ面の研磨速度及び（０００−１）Ｃ面の研磨速度がどちらも高い結果が得られた。

前記実施形態より把握できる技術的思想について以下に記載する。
・請求項１又は２に記載の研磨用組成物を用いて炭化ケイ素単結晶からなる研磨対象物を研磨する工程を経て得られる研磨製品。これによれば、（０００１）Ｓｉ面と（０００−１）Ｃ面の両方が好適に研磨された研磨製品が提供される。

Claims

炭化ケイ素単結晶からなる研磨対象物を研磨する用途で使用される研磨用組成物であって、砥粒とヨウ素化合物とを含有してｐＨが６〜８である研磨用組成物。
前記ヨウ素化合物がヨウ素酸、過ヨウ素酸又はそれらの塩からなる請求項１に記載の研磨用組成物。
請求項１又は２に記載の研磨用組成物を用いて炭化ケイ素単結晶からなる研磨対象物を研磨する研磨方法。