JP2017179220A - 研磨用組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
上記特定の含有量比となるようにダイヤモンド砥粒と非ダイヤモンド砥粒とを組み合わせて用いることにより、研磨レートと表面平坦性との両立が高いレベルで実現され得る。
ここに開示される研磨用組成物は、種々の材質からなる研磨対象物の研磨に適用され得る。研磨対象物の材質は、例えば、シリコン、アルミニウム、ニッケル、タングステン、銅、タンタル、チタン、ステンレス鋼、ゲルマニウム等の金属もしくは半金属、またはこれらの合金;石英ガラス、アルミノシリケートガラス、ガラス状カーボン等のガラス状物質;アルミナ、シリカ、サファイア、窒化ケイ素、窒化タンタル、炭化チタン等のセラミック材料;炭化ケイ素、窒化ガリウム、ヒ化ガリウム等の化合物半導体基板材料;ポリイミド樹脂等の樹脂材料;等であり得る。これらのうち複数の材質により構成された研磨対象物であってもよい。なかでも、1500Hv以上のビッカース硬度を有する高硬度材料の研磨に好ましく用いられる。研磨対象材料のビッカース硬度は、好ましくは1800Hv以上(例えば2000Hv以上、典型的には2200Hv以上)である。ビッカース硬度の上限は特に限定されないが、凡そ7000Hv以下(例えば5000Hv以下、典型的には3000Hv以下)であってもよい。なお、本明細書において、ビッカース硬度は、JIS R 1610:2003に基づいて測定することができる。上記JIS規格に対応する国際規格はISO 14705:2000である。
(砥粒)
ここに開示される研磨用組成物は、ダイヤモンド砥粒と、非ダイヤモンド砥粒とを含む。そして、重量基準で、ダイヤモンド砥粒の含有量Aに対する非ダイヤモンド砥粒の含有量Bの比(B/A)が、2<(B/A)である。このようにダイヤモンド砥粒と非ダイヤモンド砥粒とを特定の含有量比で組み合わせて用いることにより、高硬度材料表面に対しても、研磨レートと表面平坦性との両立が高いレベルで実現され得る。このような効果が得られる理由としては、特に限定的に解釈されるものではないが、例えば以下のように考えられる。すなわち、非ダイヤモンド砥粒に対して少量のダイヤモンド砥粒を含む研磨用組成物を用いた研磨では、高硬度のダイヤモンド粒子が介在することで、ダイヤモンド粒子による表面の荒れを抑えつつ研磨対象物表面の凹凸が効率的に削られる(均される)。このことが研磨レートおよび表面平坦性の向上に寄与するものと考えられる。
ここに開示される研磨用組成物は研磨助剤を含むことが好ましい。研磨助剤は、ポリシングによる効果を増進する成分であり、典型的には水溶性のものが用いられる。研磨助剤は、特に限定的に解釈されるものではないが、ポリシングにおいて研磨対象物表面を変質(典型的には酸化変質)する作用を示し、研磨対象物表面の脆弱化をもたらすことで、砥粒による研磨に寄与していると考えられる。
ここに開示される研磨用組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、キレート剤、増粘剤、分散剤、表面保護剤、濡れ剤、pH調整剤、界面活性剤、有機酸、有機酸塩、無機酸、無機酸塩、防錆剤、防腐剤、防カビ剤等の、研磨用組成物(典型的には高硬度材料研磨用組成物、例えば炭化ケイ素基板ポリシング用組成物)に用いられ得る公知の添加剤を、必要に応じてさらに含有してもよい。上記添加剤の含有量は、その添加目的に応じて適宜設定すればよく、本発明を特徴づけるものではないため、詳しい説明は省略する。
研磨用組成物に用いられる溶媒は、砥粒を分散させることができるものであればよく、特に制限されない。溶媒としては、イオン交換水(脱イオン水)、純水、超純水、蒸留水等を好ましく用いることができる。ここに開示される研磨用組成物は、必要に応じて、水と均一に混合し得る有機溶剤(低級アルコール、低級ケトン等)をさらに含有してもよい。通常は、研磨用組成物に含まれる溶媒の90体積%以上が水であることが好ましく、95体積%以上(典型的には99〜100体積%)が水であることがより好ましい。
ここに開示される研磨用組成物の製造方法は特に限定されない。例えば、翼式攪拌機、超音波分散機、ホモミキサー等の周知の混合装置を用いて、研磨用組成物に含まれる各成分を混合するとよい。これらの成分を混合する態様は特に限定されず、例えば全成分を一度に混合してもよく、適宜設定した順序で混合してもよい。
ここに開示される研磨用組成物は、研磨対象物に供給される前には濃縮された形態(すなわち、研磨液の濃縮液の形態)であってもよい。このように濃縮された形態の研磨用組成物は、製造、流通、保存等の際における利便性やコスト低減等の観点から有利である。濃縮倍率は、例えば、体積換算で2倍〜5倍程度とすることができる。
ここに開示される研磨用組成物は、例えば以下の操作を含む態様で、研磨対象物の研磨に使用することができる。
すなわち、ここに開示されるいずれかの研磨用組成物を含む研磨液(スラリー)を用意する。上記研磨液を用意することには、研磨用組成物に、濃度調整(例えば希釈)、pH調整等の操作を加えて研磨液を調製することが含まれ得る。あるいは、上記研磨用組成物をそのまま研磨液として使用してもよい。また、多剤型の研磨用組成物の場合、上記研磨液を用意することには、それらの剤を混合すること、該混合の前に1または複数の剤を希釈すること、該混合の後にその混合物を希釈すること、等が含まれ得る。
次いで、その研磨液を研磨対象物表面に供給し、常法により研磨する。例えば、一般的な研磨装置に研磨対象物をセットし、該研磨装置の研磨パッドを通じて該研磨対象物の表面(研磨対象面)に上記研磨液を供給する。典型的には、上記研磨液を連続的に供給しつつ、研磨対象物の表面に研磨パッドを押しつけて両者を相対的に移動(例えば回転移動)させる。かかるポリシング工程を経て研磨対象物の研磨が完了する。
ここに開示される技術には、上記研磨用組成物を用いたポリシング工程を含む研磨物の製造方法(例えば炭化ケイ素基板の製造方法)および該方法により製造された研磨物の提供が含まれ得る。すなわち、ここに開示される技術によると、研磨対象材料から構成された研磨対象物に、ここに開示されるいずれかの研磨用組成物を供給して該研磨対象物を研磨することを含む、研磨物の製造方法および該方法により製造された研磨物が提供される。上記製造方法は、ここに開示されるいずれかの研磨方法の内容を好ましく適用することにより実施され得る。上記製造方法によると、表面平坦性のよい研磨後表面を有する研磨物(例えば炭化ケイ素基板)が効率的に提供され得る。
(実施例1)
ダイヤモンド砥粒(平均一次粒子径:4nm)と非ダイヤモンド砥粒としてのシリカ砥粒(平均一次粒子径:33nm)と研磨助剤としてのメタバナジン酸ナトリウム(NaVO3)および過酸化水素(H2O2)と脱イオン水とを混合して研磨用組成物を調製した。ダイヤモンド砥粒の含有量Aは0.16%、シリカ砥粒の含有量Bは24%、NaVO3の含有量は1.8%、H2O2の含有量は1.2%とした。研磨用組成物のpHは6.5であった。
ダイヤモンド砥粒の含有量Aを0.082%としたこと以外は実施例1と同様にして研磨用組成物を調製した。
ダイヤモンド砥粒の含有量Aを0.016%としたこと以外は実施例1と同様にして研磨用組成物を調製した。
ダイヤモンド砥粒を使用しなかったこと以外は実施例1と同様にして研磨用組成物を調製した。
ダイヤモンド砥粒の含有量Aを0.25%とし、かつ、シリカ砥粒を使用しなかったこと以外は実施例1と同様にして研磨用組成物を調製した。
ダイヤモンド砥粒の含有量Aを0.77%とし、かつ、シリカ砥粒を使用しなかったこと以外は実施例1と同様にして研磨用組成物を調製した。
用意した研磨用組成物をそのまま研磨液として使用して、アルミナ砥粒を含む研磨液を用いて予備ポリシングを予め実施したSiCウェーハの表面に対し、下記の条件でポリシングを実施した。そして、以下の計算式(1)、(2)に従って研磨レートを算出した。結果を表1の該当欄に示す。
(1)研磨取り代[cm]=研磨前後のSiCウェーハの重量の差[g]/SiCの密度[g/cm3](=3.21g/cm3)/研磨対象面積[cm2](=19.62cm2)
(2)研磨レート[nm/h]=研磨取り代[cm]×107/研磨時間(=1時間)
[ポリシング条件]
研磨装置:日本エンギス社製の片面研磨装置、型式「EJ−380IN」
研磨パッド:ニッタ・ハース社製「SUBA800」
研磨圧力:300g/cm2
定盤回転数:80回転/分
研磨時間:1時間
ヘッド回転数:40回転/分
研磨液の供給レート:20mL/分(掛け流し)
研磨液の温度:25℃
研磨対象物:SiCウェーハ(伝導型:n型、結晶型4H 4°off)2インチ
各例に係るポリシング後の研磨物表面につき、非接触表面形状測定機(商品名「NewView 5032」、Zygo社製)を用いて、視野角5.6mm×4.2mmの条件で二乗平均平方根表面粗さrms(nm)を測定した。結果を表1の該当欄に示す。
Claims (11)
- 研磨対象材料の研磨に用いられる研磨用組成物であって、
ダイヤモンド砥粒と、非ダイヤモンド砥粒とを含み、
重量基準で、前記ダイヤモンド砥粒の含有量Aに対する前記非ダイヤモンド砥粒の含有量Bの比(B/A)が、2<(B/A)である、研磨用組成物。 - 前記比(B/A)が、100≦(B/A)≦2000である、請求項1に記載の研磨用組成物。
- 前記ダイヤモンド砥粒の平均一次粒子径D1Aが10nm以下である、請求項1または2に記載の研磨用組成物。
- 前記ダイヤモンド砥粒の平均一次粒子径D1Aと前記非ダイヤモンド砥粒の平均一次粒子径D1Bとの関係が、次式:1<(D1B/D1A)<500;を満たす、請求項1〜3の何れか一つに記載の研磨用組成物。
- 前記研磨用組成物のpHにおける前記ダイヤモンド砥粒のゼータ電位と、前記研磨用組成物のpHにおける前記非ダイヤモンド砥粒および前記研磨対象材料のうちの少なくとも一方のゼータ電位とが逆極性である、請求項1〜4の何れか一つに記載の研磨用組成物。
- 前記研磨用組成物のpHにおける前記ダイヤモンド砥粒のゼータ電位と、前記研磨用組成物のpHにおける前記非ダイヤモンド砥粒および前記研磨対象材料のゼータ電位とが逆極性である、請求項1〜5の何れか一つに記載の研磨用組成物。
- 前記研磨用組成物のpHにおける前記ダイヤモンド砥粒のゼータ電位が正極性であり、
前記研磨用組成物のpHにおける前記非ダイヤモンド砥粒および前記研磨対象材料のゼータ電位が負極性である、請求項1〜6の何れか一つに記載の研磨用組成物。 - 前記研磨対象材料は、1500Hv以上のビッカース硬度を有する、請求項1〜7の何れか一つに記載の研磨用組成物。
- 前記研磨対象材料が炭化ケイ素である、請求項1〜8の何れか一つに記載の研磨用組成物。
- 前記非ダイヤモンド砥粒として、シリカ粒子を含む、請求項1〜9の何れか一つに記載の研磨用組成物。
- 研磨対象物に請求項1〜10のいずれか一項に記載された研磨用組成物を供給して該研磨対象物を研磨することを含む、研磨物の製造方法。
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