JPWO2013054883A1 - 研摩材スラリー及び研摩方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、炭化ケイ素や窒化ガリウム等の高硬度材料も、高い研摩速度で研摩可能な研摩材スラリーを提供する。本発明は、酸化マンガン粒子とマンガン酸イオンとを含有したスラリーからなり、モース硬度で硬度8以上の高硬度材料を研摩するための研摩材スラリーである。本発明は、スラリー中の酸化マンガン粒子が1.0質量%以上であることが好ましく、酸化マンガンが二酸化マンガンであることが好ましく、マンガン酸イオンが過マンガン酸イオンであることが好ましい。本発明の研摩材スラリーによれば、炭化ケイ素や窒化ガリウム等の高硬度の難削材も、高速に平滑研摩が可能となる。

Description

本発明は、高硬度材料を研摩するための研摩材スラリーに関し、特に炭化ケイ素や窒化ガリウム等の高硬度材料を、高速かつ平滑に研摩できる研摩技術に関する。
半導体デバイスのうち、いわゆるパワーデバイスと呼ばれる電力用半導体素子においては、高耐圧化や大電流化の目的で、基板として従来用いられてきたシリコンに代えて、炭化ケイ素、窒化ガリウム、ダイヤモンド等を用いることが提案されている。これら炭化ケイ素等からなる基板は、シリコン基板と比較して大きなバンドギャップを持つため、より高い電圧に耐えられるものとなる。炭化ケイ素や窒化ガリウム等からなる基板が高耐圧な特性を有するのは、炭化ケイ素等を構成する原子の原子配列が、シリコンに比べて密であることに由来すると考えられる。
一方、炭化ケイ素や窒化ガリウム等からなる基板は、特に硬度が高いため、従来より用いられてきた研摩材では、ほとんど研摩できないという問題を有している。炭化ケイ素等は、上述のように原子配列が密であることから、特に硬度の高いものとなり、その硬度は、モース硬度で炭化ケイ素や窒化ガリウムは約9、ダイヤモンドは10という高硬度材料である。これら高硬度材料を研摩するには、研摩粒子としても、ダイヤモンド、酸化アルミニウム等、硬度の高い材料が用いられてきた。しかし、ダイヤモンド等を用いて研摩すると、メカニカルな研摩のみが進行し、そのことに起因して基板中に欠陥や歪みが生じやすくなり、デバイスの信頼性に欠けるおそれがある。このような傾向は、基板の硬度が高いほど、より強調されるものとなる。
上記問題に対応すべく、炭化ケイ素や窒化ガリウムのような高硬度材料の研摩材料として、酸化ケイ素や酸化アルミニウム等の研摩粒子に、過酸化水素、オゾン、過マンガン酸等の酸化性溶液を添加したものが提案されている(特許文献1〜3)。また、酸化クロムと共に粉末又は液体の酸化剤を用いることで、研摩力を高めた研摩材料(特許文献4)や、特定形状の研摩粒子を用いることで、酸化性溶液を添加することなく研摩力を高めた研摩材料も提案されている(特許文献5)。そして、研摩粒子や酸化剤として、適用し得る材料を提案したものもある(特許文献6、7、8)。さらに、高硬度材料の研摩処理のために、酸化ケイ素や炭化ケイ素の研摩粒子にコーティング等により二酸化マンガンを最表層に配したものも提案されている(特許文献9)。
特開2009−238891号公報 特開2010−182782号公報 特表2011−513991号公報 特開2001−205555号公報 特開2011−121153号公報 特開2000−160138号公報 特表2002−526594号公報 国際公開WO2010/120784号 米国特許出願公開第2010/0258528号明細書
上記のように、多数の研摩材料が提案されているが、炭化ケイ素や窒化ガリウム等の高硬度材料は極めて難削であり、これら研摩材料を用いた場合でも、その研摩速度は、従来基板として用いられているシリコン等と比較して非常に遅いものであった。また、特許文献9のように、コーティング等により二酸化マンガンを最表層に配した砥粒に過マンガン酸を添加して研摩処理する場合、モース硬度6以下の砥粒を用いると高硬度材料を効率よく研摩処理できるものの、スラリーの研摩能力の経時劣化が避けられない。特に、長時間の使用、即ちスラリーを循環して連続使用する場合には不向きであることが指摘されている。かかる背景のもと、本発明は、高硬度材料であっても、高い研摩速度で、かつ平滑に研摩可能な研摩材スラリーであって、研摩材スラリーを容易に製造でき、スラリーの循環連続使用が可能な研摩材スラリーを提供するものである。
上記課題を解決する本発明は、酸化マンガン粒子とマンガン酸イオンとを含有したスラリーからなり、スラリー中のマンガン酸イオンが0.1質量%以上であり、モース硬度で硬度8以上の高硬度材料を研摩するための研摩材スラリーに関する。本発明の研摩材スラリーのように、固体状の酸化マンガン粒子と、スラリー中にマンガン酸イオンが共存すると、炭化ケイ素や窒化ガリウム等の高硬度部材を研摩する場合にも、高い研摩力を発揮するものとなる。ここで、本発明における「モース硬度」は、1〜10までの10段階に設定された標準物質を基準とし、傷つきやすさの指標として表された硬さの基準をいう。モース硬度で硬度8以上の高硬度材料としては、炭化ケイ素、窒化ガリウム、ダイヤモンド等が挙げられる。
このように本発明の研摩材スラリーが高い研摩力を発揮するのは、様々な酸化数を取り得る金属元素の酸化性粒子とその酸化性粒子を構成する金属元素と同一の金属元素で構成される更に酸化力の高いイオンとがスラリー中に共存することで、その金属原子の酸化数揺動により、スラリー中の酸化性粒子とイオンとの間で、研摩される物質の微視的・化学的な表面状態に対してより好適な研摩特性を発揮する形態に変態する可逆反応が促進されるためと考えられる。そして、本発明者等は、この酸化数揺動を起こす金属元素としてマンガンに着目し、酸化マンガン粒子とマンガン酸イオンとを同時に用いた場合、特に高い研摩力を発揮する研摩材スラリーになることを見出し、本発明に想到したものである。
本発明の研摩材スラリーにおいて、酸化マンガン粒子としては、酸化マンガン(II) MnO、三酸化二マンガン(III) Mn、二酸化マンガン(IV) MnO、四酸化三マンガン Mn等を適用することができ、特に酸化力が高い二酸化マンガンが好適である。また、マンガン酸イオンとしては、MnO 、MnO 2−、MnO 3−、MnO 6−等を適用することができ、特に高い酸化性能を持つ過マンガン酸イオン(MnO )が好適である。研摩材スラリー中に、二酸化マンガン(MnO)と過マンガン酸イオン(MnO )の両方を含む場合、特に研摩力の高いものとなる。
本発明の研摩材スラリー中のマンガン酸イオンは0.1質量%以上である。5.0質量%以上になっても使用初期の研摩力のさらなる向上は見られない一方、3.0質量%を超えるとスラリーの循環連続使用の能力が低下する傾向となる。そのため、本発明の研摩材スラリー中のマンガン酸イオンは0.1質量%〜3.0質量%であることが好ましい。ここで、研摩材スラリー中における、マンガン酸イオンの含有量は、イオンクロマトグラフ法や吸光光度分析法により測定できる。
また、研摩材スラリー中の酸化マンガン粒子は1.0質量%以上であることが好ましく、2.0質量%以上が特に好ましい。かかる研摩材スラリーは、特に研摩力の高いものとなる。また、研摩材スラリーの取り扱い上、好適な流動性を確保するため、35質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることが特に好ましい。
本発明においては、研摩材スラリーにおける、酸化マンガンに対するマンガン酸イオンのモル濃度比が0.01以上が好ましく、より好ましくは0.2以上の割合である。酸化マンガンのモル濃度とは、研摩粒子である各酸化マンガン粒子重量を、対応する分子量を用いて物質量換算した後、溶媒重量で除算し、モル濃度として算出したものである。マンガン酸イオンに対しても、マンガン酸イオン供給物質に対して上記酸化マンガンのモル濃度と同様に算出した。
研摩材スラリーは、中性からアルカリ性、すなわち、pH5.5以上であることが好ましく、さらにはpH7以上が好ましい。より好ましくはpH5.5〜pH10.5であり、さらにはpH7〜10であることが最も好ましい。本発明の研摩材スラリーに含まれるマンガン酸イオンは、一般に酸性溶液中で高い酸化性能を発揮することが知られているが、その一方、マンガン酸イオンと共に共存する酸化マンガン粒子は、酸性では分散状態を維持しにくく凝集し易い傾向となり、凝集した粒子により研摩対象にキズをつけることもあるためである。また、高アルカリ性ではマンガン酸イオンが速やかに酸化マンガンに還元されてしまうため、高い酸化性能を発揮することができなくなる傾向となる。
本発明の研摩材スラリーは、モース硬度で硬度8以上の高硬度材料を研摩する場合に有効なものである。そして、本発明の研摩材スラリーを繰り返し使用した場合であっても長時間の研摩処理が可能となる。本発明の研摩材スラリーは、従来のように酸化性液体の分解による研摩作用ではなく、酸化マンガン粒子からのマンガンイオンとマンガン酸イオンとの平衡による作用が継続されて、研摩処理が行われることに特徴がある。このため、従来のように1回のみ(かけ流し)での研摩材スラリーの使用のみならず、繰り返し(循環)で使用しても長時間にわたって、高い面精度の研摩処理を維持できる。
以上のように、本発明の研摩材スラリーは、モース硬度で硬度8以上の高硬度材料、例えば、炭化ケイ素、窒化ガリウム、ダイヤモンド等の研摩に好適であり、特に炭化ケイ素の研摩に最適である。
本発明の研摩材スラリーによれば、炭化ケイ素や窒化ガリウム等の高硬度の難削材も、高速に平滑研摩が可能となる。
マンガン酸イオン濃度と研摩レートの相関グラフ。 A/B値と研摩レートの相関グラフ。
以下、本発明における最良の実施形態について説明する。
[実施例1]
研摩材スラリーの作製:電解MnO(三井金属鉱業社製)の微粒粉末(D50 0.30μm、比表面積48.7m/g、結晶子径2.0nm、種類γ−MnO、以下に示す実施例2〜10、比較例1及び2についても同じ微粒粉末を研摩粒子として使用)20gと純水980gを混合し、これにKMnO(和光純薬社製)9.8gを加えて撹拌し、研摩材スラリーを作製した。尚、平均粒径D50はレーザー回折・散乱法粒子径分布における体積基準の積算分立における50%径のことである。この平均粒径D50の測定は、測定前に酸化物粒子の分散を行うために超音波分散処理を3分間実施し、レーザー回折・散乱法粒子径分布測定装置((株)堀場製作所製:LA−920)を使用して測定した。また、結晶子径は、シェラー法による測定により得た数値である。また、比表面積はBET法による測定により得た数値である。
研摩試験:上記研摩材スラリーを用いて、以下の手順で研摩を行った。研摩対象は直径2インチまたは3インチのラッピングされた4H−SiC基板を用いた。研摩は基板のSi面に対して行った。研摩装置として、エム・エー・ティー社製片面研摩機BC−15を用いた。定盤に取り付ける研摩パッドには、ニッタ・ハース社製SUBA#600を用いた。定盤の回転数は60rpm、外周部速度は7163cm/minに設定した。またキャリア回転数は60rpm、外周部速度は961cm/minに設定した。また、研摩時の荷重は200gf/cmとした。研摩材スラリー液の供給量は200mL/minとした。なお、研摩時間は3時間とした。
研摩性能評価:研摩後の評価は、以下のように行った。研摩前後の表面粗さRa(JIS B0601)は、原子間力顕微鏡「Dimention3100」(Digital Instruments社製)により該基板の表面を測定し、同社のソフトウエア「Nanoscope 5V」を用いて測定結果を解析することで求めた。測定条件は、測定範囲=10μm×10μm、測定点512×512ポイント、スキャンレート=1Hzとした。また、研摩前後の基板の質量差とSiCの密度(3.10g/cm)とから研摩レート(nm/min)を算出した。この評価結果を表1に示す。
[実施例2]
KMnOの添加量を29.4gとした以外は、実施例1と同様の操作を行った。評価結果を表1に示す。
[実施例3]
KMnOの添加量を58.8gとした以外は実施例1と同様の操作を行った。評価結果を表1に示す。
[実施例4]
電解MnOの微粒粉末40gと純水960gを混合し、これにKMnO 9.6gを加えて撹拌し、研摩材スラリーを作製した。この研摩材スラリーを用いて、実施例1と同じ研摩評価を行った。結果を表1に示す。
[実施例5]
KMnOの添加量を28.8gとした以外は実施例4と同様の操作を行った。結果を表1に示す。
[実施例6]
KMnOの添加量を57.6gとした以外は実施例4と同様の操作を行った。結果を表1に示す。
[実施例7]
電解MnOの微粒粉末100gと純水900gを混合し、これにKMnO 9.0gを加えて撹拌し、研摩材スラリーを作製した。この研摩材スラリーを用いて、実施例1と同じ研摩評価を行った。結果を表1に示す。
[実施例8]
KMnOの添加量を27.0gとした以外は実施例7と同様の操作を行った。結果を表1に示す。
[実施例9]
KMnOの添加量を54.0gとした以外は実施例7と同様の操作を行った。結果を表1に示す。
[実施例10]
KMnOの代わりに、NaMnOを180g添加した以外は実施例7と同様の操作を行った。結果を表1に示す。
[実施例11]
KMnOの添加量を4.9gとした以外は実施例1と同様の操作を行った。結果を表1に示す。
[実施例12]
KMnOの添加量を7.35gとした以外は実施例1と同様の操作を行った。結果を表1に示す。
[実施例13]
KMnOの添加量を9.8gとした以外は実施例1と同様の操作を行った。結果を表1に示す。
[実施例14]
KMnOの添加量を14.7gとした以外は実施例1と同様の操作を行った。結果を表1に示す。
[実施例15]
KMnOの添加量を19.6gとした以外は実施例1と同様の操作を行った。結果を表1に示す。
[実施例16]
電解MnOの微粒粉末200gと純水800gを混合し、これにKMnO 4.0gを加えて撹拌し、研摩材スラリーを作製した。この研摩材スラリーを用いて、実施例1と同じ研摩評価を行った。結果を表1に示す。
[実施例17]
この実施例17では、マンガン酸リチウム(LiMn)(三井金属鉱業社製)を濃度0.1NのHNO溶液中にて、95℃、120分間酸洗することで得た、λ−MnOの微粒粉末(D50 0.72μm、比表面積16.0m/g、結晶子径 70 nm)を研摩粒子とした。このλ−MnO20gと純水980gを混合し、これにKMnO(和光純薬社製)29.4gを加えて撹拌し、研摩材スラリーを作製した。この研摩材スラリーを用い、実施例1と同様の研摩評価を行った。結果を表1に示す。
[実施例18]
この実施例18では、実施例1と同じ電解MnOの微粒粉末を800℃にて焼成処理して生成されたMn(D50 1.77μm、比表面積4.0m/g、結晶子径9.7nm)を研摩粒子とした。このMn微粒粉末20gと純水980gを混合し、これにKMnO29.4gを加えて撹拌し、研摩材スラリーを作製した。この研摩材スラリーを用いて、実施例1と同じ研摩評価を行った。結果を表1に示す。
[実施例19]
この実施例19では、Mn4(三井金属鉱業社製)の微粒粉末(D50 1.04μm、比表面積4.9m/g、結晶子径9.6nm)20gと純水980gを混合し、これにKMnO29.4gを加えて撹拌し、研摩材スラリーを作製した。この研摩材スラリーを用いて、実施例1と同じ研摩評価を行った。結果を表1に示す。
[比較例1]
電解MnOの微粒粉末40gと純水960gを混合し、研摩材スラリーを作製した。この研摩材スラリーを用いて、実施例1と同じ研摩評価を行った。結果を表1に示す。
[比較例2]
電解MnOの微粒粉末150gと純水850gを混合し、研摩材スラリーを作製した。この研摩材スラリーを用いて、実施例1と同じ研摩評価を行った。結果を表1に示す。
[比較例3]
コロイダルシリカの微粒粉末100gと純水900gを混合し、研摩材スラリーを作製した。この研摩材スラリーを用いて、実施例1と同じ研摩評価を行った。結果を表1に示す。
[比較例4]
コロイダルシリカの微粒粉末100gと純水900gを混合し、これにKMnO 9.0gを加えて撹拌し、研摩材スラリーを作製した。この研摩材スラリーを用いて、実施例1と同じ研摩評価を行った。結果を表1に示す。
[比較例5]
KMnOの添加量を0.8gとした以外は実施例16と同様の操作を行った。結果を表1に示す。
Figure 2013054883
表1において、A値は上記段落0012に記載した算出方法により求めたマンガン酸イオン濃度、B値は酸化マンガン粒子のモル濃度である。表1の結果より、酸化マンガン粒子とマンガン酸イオンとを含有する実施例の研摩材スラリーを用いて4H−SiC基板を研摩した場合、比較例3、4のコロイダルシリカの研摩粒子に比べ、研摩レートが非常に高く、高い面精度を実現できることが判明した。
また、表1に示した研摩粒子がMnOの結果(実施例1〜16、比較例5)について、そのマンガン酸イオン濃度又はA/B値と、研摩レートとの関係を調べた。図1には、マンガン酸イオン濃度と研摩レートとの相関を調べたグラフを示しており、図2には、A/B値と研摩レートとの相関を調べたグラフを示す。図1及び図2において、●マークが比較例5の結果で、◆マークが実施例1〜16の結果である。
図1のグラフより、研摩レートを2nm/min以上とするには、マンガン酸イオン濃度が0.1質量%以上必要であることが、また研摩レートを6nm/min以上とするには、マンガン酸イオン濃度が0.3質量%以上必要であることが判った。また、図2のグラフより、A/B値は0.01以上であると研摩レートが2nm/min以上と高くなり、また、研摩レート8nm/min以上とするにはA/B値は0.2以上であることが必要であることが判明した。また、A/B値が4.0を超えても研摩レートのさらなる向上は見られなかった。研摩粒子が異なる実施例17及び18、19の場合においてもマンガン酸イオン濃度とA/B値による研摩レートの挙動は同様であった。
次に、研摩材スラリーを循環使用をして研摩処理を行った結果について説明する。評価した研摩材スラリーは、実施例1、実施例3、実施例12、比較例4である。
評価方法は、各研摩材スラリー1kgを用いて直径2インチのラッピングされた4H−SiC基板5或いは10枚を用いて各基板を2時間で連続的にSi面の研摩を行った(合計10時間或いは20時間研摩)。研摩条件は上記実施例1の研摩評価と同じである。また、研摩材スラリーは200mL/minで循環使用した。表2にその結果を示す。
Figure 2013054883
表2に示すように、実施例1と比較例4との10時間の研摩処理の結果より、循環して繰り返し使用しても、実施例1の研摩材スラリーでは研摩レートの低下は非常に小さいことが判明した。これに対して、比較例4の研摩材スラリーでは、循環して繰り返し使用をすると、10時間の繰り返し研摩処理の間に研摩レートが大きく低下し、安定した面精度を得ることもできなかった。
また、実施例3、実施例12の結果から、マンガン酸イオン濃度が高くなると、時間経過ととともに研摩レートが低下する傾向が見られた。このことから、長時間の使用においては、マンガン酸イオン濃度は4.0質量%以下であることが特に好ましいことが分かった。また、A/B値については1.5以下であることが特に好ましいことが判明した。
本発明によれば、炭化ケイ素や窒化ガリウム等の高硬度の難削材を高速に平滑研摩でき、連続した研摩処理も可能となるので、高硬度の難削材の効率的な研摩処理が実現できる。

Claims (11)

  1. 酸化マンガン粒子とマンガン酸イオンとを含有したスラリーからなり、スラリー中のマンガン酸イオンが0.1質量%以上であり、モース硬度で硬度8以上の高硬度材料を研摩するための研摩材スラリー。
  2. スラリー中の酸化マンガン粒子が1.0質量%以上である請求項1記載の研摩材スラリー。
  3. 酸化マンガンが二酸化マンガンである請求項1または請求項2に記載の研摩材スラリー。
  4. マンガン酸イオンが過マンガン酸イオンである請求項1〜3のいずれか記載の研摩材スラリー。
  5. 高硬度材料が炭化ケイ素である請求項1〜4のいずれか記載の研摩材スラリー。
  6. スラリーのpHが5.5以上である請求項1〜5のいずれか記載の研摩材スラリー。
  7. スラリー中のマンガン酸イオンは0.1質量%以上4.0質量%以下である請求項1〜6のいずれか記載の研摩材スラリー。
  8. 酸化マンガンに対するマンガン酸イオンのモル濃度比が0.01以上1.5以下である請求項1〜7のいずれか記載の研摩材スラリー。
  9. 酸化マンガンに対するマンガン酸イオンのモル濃度比が0.2以上1.5以下である請求項1〜8のいずれか記載の研摩材スラリー。
  10. 請求項1〜請求項9いずれかに記載の研摩材スラリーを用いて、モース硬度で硬度8以上の高硬度材料を研摩する研摩方法。
  11. 研摩材スラリーを繰り返し使用して研摩する請求項10記載の研摩方法。
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013161049A1 (ja) 2012-04-27 2013-10-31 三井金属鉱業株式会社 SiC単結晶基板
JP6611485B2 (ja) 2014-11-07 2019-11-27 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨方法およびポリシング用組成物
CN107109191B (zh) * 2014-11-07 2022-03-15 福吉米株式会社 研磨用组合物
JP6768717B2 (ja) * 2016-02-09 2020-10-14 三井金属鉱業株式会社 研摩スラリー及び研摩材
JP6301571B1 (ja) * 2016-06-08 2018-03-28 三井金属鉱業株式会社 研摩液及び研摩物の製造方法
EP3561857B1 (en) * 2016-12-22 2021-06-09 Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. Polishing liquid and polishing method
US11339309B2 (en) 2016-12-22 2022-05-24 Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. Polishing liquid and polishing method
US11078380B2 (en) 2017-07-10 2021-08-03 Entegris, Inc. Hard abrasive particle-free polishing of hard materials
JP7414062B2 (ja) * 2019-03-27 2024-01-16 Agc株式会社 酸化ガリウム基板の製造方法
CN118043427A (zh) * 2021-09-30 2024-05-14 福吉米株式会社 研磨用组合物
WO2023054385A1 (ja) * 2021-09-30 2023-04-06 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物
JPWO2024004750A1 (ja) * 2022-06-27 2024-01-04
WO2024004752A1 (ja) * 2022-06-27 2024-01-04 三井金属鉱業株式会社 SiC基板の製造方法、及びSiC基板研磨用研磨材スラリー
JPWO2024004751A1 (ja) * 2022-06-27 2024-01-04

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008068390A (ja) * 2006-09-15 2008-03-27 Noritake Co Ltd 結晶材料の研磨加工方法
JP2009238891A (ja) * 2008-03-26 2009-10-15 Hitachi Metals Ltd SiC単結晶基板の製造方法
WO2010120784A1 (en) * 2009-04-13 2010-10-21 Sinmat, Inc. Chemical mechanical polishing of silicon carbide comprising surfaces
JP2011122102A (ja) * 2009-12-11 2011-06-23 Kyushu Univ 炭化珪素の研磨液及びその研磨方法
JP2014522098A (ja) * 2011-03-28 2014-08-28 シンマット,インコーポレーテッド Iii族窒化物表面の化学機械研磨方法

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6270395B1 (en) 1998-09-24 2001-08-07 Alliedsignal, Inc. Oxidizing polishing slurries for low dielectric constant materials
JP2000160138A (ja) 1998-12-01 2000-06-13 Fujimi Inc 研磨用組成物
JP4028163B2 (ja) 1999-11-16 2007-12-26 株式会社デンソー メカノケミカル研磨方法及びメカノケミカル研磨装置
US6332831B1 (en) * 2000-04-06 2001-12-25 Fujimi America Inc. Polishing composition and method for producing a memory hard disk
EP1295682B1 (en) * 2000-05-31 2007-10-24 JSR Corporation Abrasive material
US20030119316A1 (en) * 2001-12-21 2003-06-26 Micron Technology, Inc. Methods for planarization of group VIII metal-containing surfaces using oxidizing agents
US6884723B2 (en) * 2001-12-21 2005-04-26 Micron Technology, Inc. Methods for planarization of group VIII metal-containing surfaces using complexing agents
JP4187497B2 (ja) * 2002-01-25 2008-11-26 Jsr株式会社 半導体基板の化学機械研磨方法
US6918820B2 (en) * 2003-04-11 2005-07-19 Eastman Kodak Company Polishing compositions comprising polymeric cores having inorganic surface particles and method of use
JP4792802B2 (ja) * 2005-04-26 2011-10-12 住友電気工業株式会社 Iii族窒化物結晶の表面処理方法
JP2007088379A (ja) * 2005-09-26 2007-04-05 Fujifilm Corp 水系研磨液、及び、化学機械的研磨方法
KR20070088245A (ko) * 2006-02-24 2007-08-29 후지필름 가부시키가이샤 금속용 연마액
US7998866B2 (en) 2006-09-05 2011-08-16 Cabot Microelectronics Corporation Silicon carbide polishing method utilizing water-soluble oxidizers
JP2008192930A (ja) * 2007-02-06 2008-08-21 Fujifilm Corp 金属研磨用組成物及びそれを用いた化学的機械的研磨方法
JP5317436B2 (ja) * 2007-06-26 2013-10-16 富士フイルム株式会社 金属用研磨液及びそれを用いた研磨方法
JP2009081200A (ja) * 2007-09-25 2009-04-16 Fujifilm Corp 研磨液
JP2009272380A (ja) * 2008-05-01 2009-11-19 Sumitomo Electric Ind Ltd Iii族窒化物結晶およびその表面処理方法、iii族窒化物積層体およびその製造方法、ならびにiii族窒化物半導体デバイスおよびその製造方法
CN101608098B (zh) * 2008-06-20 2013-06-12 安集微电子(上海)有限公司 一种用于金属化学机械抛光的抛光浆料及其用途
CN101684393B (zh) * 2008-09-26 2014-02-26 安集微电子(上海)有限公司 一种化学机械抛光浆料
JP4333820B1 (ja) * 2009-01-19 2009-09-16 住友電気工業株式会社 化合物半導体基板
JP5267177B2 (ja) 2009-02-04 2013-08-21 日立金属株式会社 炭化珪素単結晶基板の製造方法
JP5909845B2 (ja) * 2009-08-24 2016-04-27 東ソー株式会社 電解二酸化マンガン及びその製造方法並びにその用途
JP4940289B2 (ja) 2009-12-11 2012-05-30 三井金属鉱業株式会社 研摩材

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008068390A (ja) * 2006-09-15 2008-03-27 Noritake Co Ltd 結晶材料の研磨加工方法
JP2009238891A (ja) * 2008-03-26 2009-10-15 Hitachi Metals Ltd SiC単結晶基板の製造方法
WO2010120784A1 (en) * 2009-04-13 2010-10-21 Sinmat, Inc. Chemical mechanical polishing of silicon carbide comprising surfaces
JP2011122102A (ja) * 2009-12-11 2011-06-23 Kyushu Univ 炭化珪素の研磨液及びその研磨方法
JP2014522098A (ja) * 2011-03-28 2014-08-28 シンマット,インコーポレーテッド Iii族窒化物表面の化学機械研磨方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
長谷川正ら: "SiC基板の精密加工/CMPプロセスへの酸化マンガン系スラリーの適用", 日本機械学会九州支部講演論文集, vol. 63, JPN6012048891, 2010, pages 95 - 96, ISSN: 0003319187 *
長谷川正ら: "酸化マンガン系スラリーを用いたSiC単結晶基板の精密加工 −密閉型加工環境コントロールCMP装置によ", 精密工学会大会学術講演会講演論文集, vol. 2011, JPN6012048895, 11 March 2011 (2011-03-11), pages 375 - 376, ISSN: 0003319186 *

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