非氧化物單晶基板的研磨方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于以高研磨速度對碳化硅單晶基板等非氧化物單晶基板進(jìn)行研磨、得到平滑且表面性狀優(yōu)異的高品質(zhì)的表面的研磨方法。該研磨方法是向不包含磨粒的研磨墊供給研磨液、使非氧化物單晶基板的被研磨面和所述研磨墊接觸、通過兩者間的相對運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研磨的方法，其特征在于，所述研磨液含有氧化還原電勢為0.5V以上的含過渡金屬的氧化劑、和水，且不含磨粒。
【專利說明】非氧化物單晶基板的研磨方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于研磨非氧化物單晶基板的研磨方法。更詳細(xì)而言，涉及適合于碳化硅單晶基板等的精研磨的研磨方法。
【背景技術(shù)】
[0002]碳化硅(SiC)半導(dǎo)體與硅半導(dǎo)體相比，擊穿電場、電子的飽和漂移速度和導(dǎo)熱系數(shù)更大，因此，人們使用碳化硅半導(dǎo)體來研究、開發(fā)與現(xiàn)有的硅器件相比能在更高的溫度下以更高的速度工作的功率器件。其中，用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)二輪車、電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車等的發(fā)動(dòng)機(jī)的電源中使用的高效率的開關(guān)元件的開發(fā)正受到關(guān)注。為了實(shí)現(xiàn)這樣的功率器件，需要用于使高品質(zhì)的碳化硅半導(dǎo)體層外延生長的表面平滑的碳化硅單晶基板。
[0003]此外，作為用于以高密度記錄信息的光源，藍(lán)色激光二極管正受到關(guān)注，而且對于作為熒光燈和電燈泡的替代光源的白色二極管的需求提高。這樣的發(fā)光元件用氮化鎵(GaN)半導(dǎo)體制成，作為用于形成高品質(zhì)的氮化鎵半導(dǎo)體層的基板，使用碳化硅單晶基板。
[0004]對于用于這種用途的碳化硅單晶基板，在基板的平坦度、基板表面的平滑性等方面要求高加工精度。但是，碳化硅單晶的硬度極高，且耐腐蝕性優(yōu)異，因此制造基板時(shí)的加工性差，難以得到平滑性高的碳化硅單晶基板。
[0005]一般來說，半導(dǎo)體單晶基板的平滑的面通過研磨來形成。研磨碳化硅單晶時(shí)，以比碳化硅更硬的金剛石等磨粒作為研磨材料以機(jī)械方式對表面進(jìn)行研磨，形成平坦的面，但會(huì)在用金剛石磨粒研磨過的碳化硅單晶基板的表面上引入與金剛石磨粒的粒徑相對應(yīng)的微小的刮痕。此外，在表面上產(chǎn)生具有機(jī)械應(yīng)變的加工變質(zhì)層，置之不理的話，碳化硅單晶基板的表面的平滑性不足。
[0006]半導(dǎo)體單晶基板的制造中，作為使機(jī)械研磨后的半導(dǎo)體基板的表面平滑的方法，米用化學(xué)機(jī)械研磨(Chemical Mechanical Polishing:下面有時(shí)稱為CMP)技術(shù)。CMP是利用氧化等化學(xué)反應(yīng)使被加工物變成氧化物等、用比被加工物的硬度更低的磨粒除去生成的氧化物、從而對表面進(jìn)行研磨的方法。該方法具有不會(huì)使被加工物的表面產(chǎn)生應(yīng)變、能形成極為平滑的面的優(yōu)點(diǎn)。
[0007]一直以來，作為用于通過CMP對碳化硅單晶基板的表面平滑地進(jìn)行研磨的研磨齊U，已知含有膠態(tài)二氧化硅的PH4?9的研磨用組合物(例如參照專利文獻(xiàn)I)。此外，提出了包含二氧化硅磨粒、過氧化氫之類的脫氧化劑(氧供給劑)和釩酸鹽的研磨用組合物(例如參照專利文獻(xiàn)2)。還提出了包含氧化招、氧化鈦、氧化鋪、氧化錯(cuò)等磨粒,過氧化氫、高錳酸鹽、高碘酸鹽之類的氧化劑，分散介質(zhì)的研磨用組合物(例如參照專利文獻(xiàn)3)。
[0008]但是，使用專利文獻(xiàn)I的研磨用組合物的碳化硅單晶基板的研磨速度低，存在研磨所需的時(shí)間非常長的問題。此外，使用專利文獻(xiàn)2的研磨用組合物時(shí)，也存在研磨速度不足、研磨花費(fèi)時(shí)間的問題。還有，使用專利文獻(xiàn)3的研磨用組合物時(shí)，也存在在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生磨粒的凝集、無法得到足夠的研磨速度的問題。
[0009]此外，提出了在氧化性的研磨液的存在下、用內(nèi)包有磨粒的研磨墊對碳化硅單晶基板等的表面平滑地進(jìn)行研磨的方法(參照專利文獻(xiàn)4)。然而，專利文獻(xiàn)4中記載的方法存在研磨速度不足、并且由于固定的磨粒的強(qiáng)機(jī)械作用而給表面造成傷痕和扭曲等損傷的問題。此外，內(nèi)包在研磨墊中的磨粒的粒徑和含量、含有分布的調(diào)整困難，在研磨后難以得到平滑的表面。
[0010]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0011]專利文獻(xiàn)
[0012]專利文獻(xiàn)1:日本專利特開2005-117027號公報(bào)
[0013]專利文獻(xiàn)2:日本專利特開2008-179655號公報(bào)
[0014]專利文獻(xiàn)3:國際公開第2009/111001號文本
[0015]專利文獻(xiàn)4:日本專利特開2008-68390號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0017]本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的發(fā)明，其目的是提供一種用于以高研磨速度對碳化硅單晶基板等硬度高、化學(xué)穩(wěn)定性高的非氧化物單晶基板進(jìn)行研磨、得到平滑的表面的研磨方法。
[0018]解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案
[0019]本發(fā)明的非氧化物單晶基板的研磨方法是向不包含磨粒的研磨墊供給研磨液、使非氧化物單晶基板的被研磨面和所述研磨墊接觸、通過兩者間的相對運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研磨的方法，其特征在于，所述研磨液包含氧化還原電勢為0.5V以上的含過渡金屬的氧化劑、和水，且不含磨粒。
[0020]本發(fā)明的非氧化物單晶基板的研磨方法中，所述氧化劑較好是高錳酸離子。所述研磨液中的所述高猛酸離子的含量較好為0.05質(zhì)量％以上5質(zhì)量％以下。所述研磨液的PH較好為11以下，更好為5以下。所述非氧化物單晶基板可以是碳化硅單晶基板或氮化鎵
單晶基板。
[0021]發(fā)明的效果
[0022]藉由本發(fā)明的研磨方法，能以高研磨速度對碳化硅單晶基板和氮化鎵單晶基板之類的硬度高、化學(xué)穩(wěn)定性高的非氧化物單晶基板的被研磨面進(jìn)行研磨，能得到平坦且平滑的被研磨面。此外，因?yàn)橛貌缓チ５难心ヒ哼M(jìn)行研磨，所以不用擔(dān)心因?yàn)槟チ５哪鴮?dǎo)致研磨液的供給不穩(wěn)定或被研磨面產(chǎn)生傷痕等，能進(jìn)行穩(wěn)定的高速研磨。另外，本發(fā)明中，“被研磨面”是研磨對象物的被研磨的面，例如是指表面。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是表示本發(fā)明的研磨方法的實(shí)施方式中可以使用的研磨裝置的一例的圖。【具體實(shí)施方式】
[0024]下面，對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0025][研磨方法]
[0026]本發(fā)明的非氧化物單晶基板的研磨方法是向不包含磨粒的研磨墊供給研磨液、使作為研磨對象物的非氧化物單晶基板的被研磨面與所述研磨墊接觸、通過兩者間的相對運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研磨的方法。其特征在于，作為研磨液，使用包含含過渡金屬的氧化還原電勢為0.5V以上的氧化劑和水、不含磨粒的研磨液。
[0027]本發(fā)明的研磨方法中使用的研磨液不含磨粒，而是含有氧化還原電勢為0.5V以上的含過渡金屬的氧化能力大的氧化劑。因此，通過向不包含磨粒的研磨墊供給研磨液來進(jìn)行研磨的本發(fā)明的研磨方法，也能以足夠高的研磨速度對SiC單晶基板之類的硬度高、化學(xué)穩(wěn)定性高的非氧化物單晶基板的被研磨面進(jìn)行研磨，能得到平坦且平滑的表面性狀優(yōu)異的表面。
[0028]另外，研磨液的pH較好為11以下。為了將pH調(diào)整至11以下，可以在研磨液中添加PH調(diào)整劑。研磨液的pH在11以下時(shí)，所述氧化劑有效地起作用，因此研磨速度高，研磨特性良好。下面對研磨液的各成分和PH進(jìn)行詳述。
[0029][研磨液]
[0030](氧化劑)
[0031]本發(fā)明中使用的研磨液中所含有的氧化還原電勢為0.5V以上的含過渡金屬的氧化劑在下述的研磨對象物(例如SiC單晶基板和GaN單晶基板)的被研磨面上形成氧化層。通過將該氧化層用機(jī)械力從被研磨面除去，研磨對象物的研磨得到促進(jìn)。即，雖然SiC和GaN等化合物半導(dǎo)體是非氧化物，是難研磨材料，但可以由研磨液中的氧化還原電勢為
0.5V以上的含過渡金屬的氧化劑在表面形成氧化層。形成的氧化層與研磨對象物相比硬度更低，更容易研磨，因此通過與不包含磨粒的研磨墊接觸也能除去。因此，能得到足夠高的研磨速度。
[0032]作為研磨液中所含有的氧化還原電勢為0.5V以上的含過渡金屬的氧化劑，可例舉例如高錳酸離子、釩酸離子、重鉻酸離子、硝酸鈰銨、硝酸鐵(III)九水合物、硝酸銀、磷鎢酸、硅鎢酸、磷鑰酸、磷鎢鑰酸、磷釩鑰酸等，特別好是高錳酸離子。作為高錳酸離子的供給源，較好是高錳酸鉀和高錳酸鈉等高錳酸鹽。
[0033]作為SiC單晶基板的研磨中的氧化劑特別優(yōu)選高錳酸離子的原因如下所示。
[0034](I)高錳酸離子的氧化SiC單晶的氧化能力強(qiáng)。
[0035]氧化劑的氧化能力如果過弱，則與SiC單晶基板的被研磨面的反應(yīng)不充分，其結(jié)果是，無法得到足夠平滑的表面。作為氧化劑將物質(zhì)氧化的氧化能力的指標(biāo)，采用氧化還原電勢。高錳酸離子的氧化還原電勢為1.70V，與常用作氧化劑的高氯酸鉀(KClO4M氧化還原電勢1.20V)和次氯酸鈉(NaClO)(氧化還原電勢1.63V)相比，氧化還原電勢更高。
[0036](2)高錳酸離子的反應(yīng)速度快。
[0037]高錳酸離子與已知是氧化能力強(qiáng)的氧化劑的過氧化氫(氧化還原電勢1.76V)相t匕，氧化反應(yīng)的反應(yīng)速度更快，因此能迅速發(fā)揮出氧化能力的強(qiáng)度。
[0038](3)高錳酸離子對人體的毒性低，安全。
[0039](4)高錳酸鹽完全溶解于下述的作為分散介質(zhì)的水。因此，溶解殘?jiān)粫?huì)對基板的平滑性造成不良影響。
[0040]為了得到高研磨速度，研磨液中的高錳酸離子的含有比例(濃度)較好為0.05質(zhì)量％以上5質(zhì)量％以下。少于0.05質(zhì)量％時(shí)，無法期待作為氧化劑的效果，通過研磨而形成平滑的面可能會(huì)需要非常長的時(shí)間。高錳酸離子的含有比例如果多于5質(zhì)量％，則根據(jù)研磨液的溫度的不同，高錳酸鹽可能會(huì)無法完全溶解而析出，固體的高錳酸鹽與被研磨面接觸，從而產(chǎn)生刮痕。研磨液中所含的高錳酸離子的含有比例更好為0.1質(zhì)量％以上4質(zhì)量％以下,特別好為0.2質(zhì)量％以上3.5質(zhì)量％以下，極好為1.0質(zhì)量％以上3.5質(zhì)量％以下。
[0041](磨粒)
[0042]本發(fā)明中使用的研磨液的特征在于，實(shí)質(zhì)上不含作為研磨磨粒使用的氧化硅(二氧化硅)粒子、氧化鈰(二氧化鈰)粒子、氧化鋁(三氧化二鋁)粒子、氧化鋯(二氧化鋯)粒子、氧化鈦(二氧化鈦)粒子等。因?yàn)檠心ヒ翰缓チ＃钥梢栽跓o需留意磨粒的分散性的情況下使用研磨液，實(shí)質(zhì)上不會(huì)發(fā)生磨粒的凝集，因此具有對被研磨物表面的損傷得到抑制的優(yōu)點(diǎn)。
[0043](pH和pH調(diào)整劑)
[0044]從研磨特性的觀點(diǎn)來看，本發(fā)明中使用的研磨液的pH較好為11以下，更好為5以下，特別好為3以下。pH高于11時(shí)，不僅無法得到足夠的研磨速度，而且被研磨面的平滑性
可能會(huì)變差。
[0045]研磨液的pH可通過作為pH調(diào)整劑的酸或堿性化合物的添加、摻入來調(diào)整。作為酸，可使用硝酸、硫酸、磷酸、鹽酸之類的無機(jī)酸、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸等飽和羧酸、乳酸、蘋果酸、檸檬酸等羥基酸、鄰苯二甲酸、水楊酸等芳香族羧酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、富馬酸、馬來酸等二羧酸、氨基酸、雜環(huán)系的羧酸之類的有機(jī)酸。優(yōu)選使用硝酸或磷酸，其中特別優(yōu)選使用硝酸。作為堿性化合物，可使用氨、氫氧化鋰、氫氧化鉀、氫氧化鈉、四甲基銨等季銨化合物、一乙醇胺、乙基乙醇胺、二乙醇胺、丙二胺等有機(jī)胺。優(yōu)選使用氫氧化鉀、氫氧化鈉，其中特別優(yōu)選氫氧化鉀。
[0046]這些酸或堿性化合物的含有比例(濃度)是將研磨液的pH調(diào)整至規(guī)定的范圍(pHll以下、更好是5以下、進(jìn)一步更好是3以下)的量。
[0047](水)
[0048]本發(fā)明中使用的研磨液中含有水作為分散介質(zhì)。水是用于將所述氧化劑和根據(jù)需要添加的下述的任意成分分散、溶解的介質(zhì)。對于水無特別限制，從對摻入成分的影響、雜質(zhì)的混入、對PH等的影響的觀點(diǎn)來看，較好是純水、超純水、離子交換水(去離子水)。
[0049](研磨液的制備和任意成分)
[0050]本發(fā)明中使用的研磨液以所述規(guī)定的比例含有所述成分，調(diào)制成均一地溶解的混合狀態(tài)來使用。混合可以采用研磨液的制造中常用的使用攪拌葉片的攪拌混合方法。研磨液未必需要預(yù)先將構(gòu)成的研磨成分全部混合好再供給至研磨場所。供給至研磨場所時(shí)，可以將研磨成分混合而達(dá)到研磨液的組成。
[0051]研磨液中，只要不違背本發(fā)明的技術(shù)思想，就可以根據(jù)需要適當(dāng)含有潤滑劑、螯合化劑、還原劑、粘性賦予劑或粘度調(diào)節(jié)劑、防銹劑等。這里，這些添加劑具有氧化劑、酸或堿性化合物的功能時(shí)，可以視作氧化劑、酸或堿性化合物。
[0052]作為潤滑劑，可使用陰離子型、陽離子型、非離子型、兩性的表面活性劑、多糖類、水溶性高分子等。
[0053]作為表面活性劑，可使用具有脂肪族烴基、芳香族烴基作為疏水基團(tuán)、且在這些疏水基團(tuán)內(nèi)引入有I個(gè)以上的酯、醚、酰胺等鍵合基團(tuán)、?；⑼檠趸冗B接基團(tuán)、作為親水基團(tuán)由羧酸、磺酸、硫酸酯、磷酸、磷酸酯、氨基酸構(gòu)成的表面活性劑。
[0054]作為多糖類，可使用褐藻酸、果膠、羧甲基纖維素、凝膠多糖、普魯蘭多糖、黃原膠、角叉菜膠、結(jié)冷膠、刺槐豆膠、阿拉伯膠、羅望子、洋車前子等。
[0055]作為水溶性高分子，可使用聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚天冬氨酸、聚谷氨酸、聚乙烯亞胺、聚烯丙胺、聚苯乙烯磺酸等。
[0056][研磨對象物]
[0057]使用上述研磨液進(jìn)行研磨的研磨對象物是非氧化物單晶基板。作為非氧化物單晶基板，可例舉SiC單晶基板和GaN單晶基板之類的化合物半導(dǎo)體基板。特別是通過使用所述研磨液對所述SiC單晶基板和GaN單晶基板之類的修正莫氏硬度為10以上的單晶基板的被研磨面進(jìn)行研磨，能更好地得到研磨速度提高的效果。
[0058][研磨方法]
[0059]本發(fā)明的研磨方法是使用不包含磨粒的公知的研磨墊、一邊向該研磨墊供給所述研磨液、一邊使作為研磨對象物的非氧化物單晶基板的被研磨面與研磨墊接觸、通過兩者間的相對運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研磨的方法。
[0060]本發(fā)明的研磨方法中，作為研磨裝置，可使用現(xiàn)有公知的研磨裝置。圖1所示為本發(fā)明的實(shí)施方式中可以使用的研磨裝置的一例，但本發(fā)明中使用的研磨裝置不限定于這樣的結(jié)構(gòu)。
[0061]圖1所示的研磨裝置10中，研磨平臺I設(shè)置成以能繞著其垂直的軸心Cl旋轉(zhuǎn)的方式支承的狀態(tài)，該研磨平臺I在平臺驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)2的作用下，沿著圖中以箭頭表示的方向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。該研磨平臺I的上表面粘貼有不包含磨粒的公知的研磨墊3。
[0062]另一方面，在研磨平臺I上的偏離軸心Cl的位置上支承有基板保持構(gòu)件(載體)5，使其能繞著其軸心C2旋轉(zhuǎn)，并且能沿著軸心C2方向移動(dòng)，在該基板保持構(gòu)件5的下表面上用吸附或保持框等保持SiC單晶基板等研磨對象物4。該基板保持構(gòu)件5構(gòu)成為在未圖示的載體驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的作用下、或者在從上述研磨平臺I受到的旋轉(zhuǎn)力矩的作用下、沿著以箭頭表示的方向旋轉(zhuǎn)。在基板保持構(gòu)件5的下表面、即與上述研磨墊3相向的面上保持有作為研磨對象物4的非氧化物單晶基板。研磨對象物4以規(guī)定的荷重按壓于研磨墊3。
[0063]此外，在基板保持構(gòu)件5的附近設(shè)置有滴液噴嘴6或噴霧噴嘴(省略圖不),從未圖示的罐送出的所述研磨液7供給至研磨平臺I上。
[0064]用該研磨裝置10進(jìn)行研磨時(shí)，研磨平臺I和粘貼于其上的研磨墊3以及基板保持構(gòu)件5和保持于其下表面的研磨對象物4在平臺驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)2和載體驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的作用下繞著各自的軸心旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。接著，在該狀態(tài)下從滴液噴嘴6等向研磨墊3的表面供給研磨液7，保持于基板保持構(gòu)件5的研磨對象物4被按壓于該研磨墊3。藉此，研磨對象物4的被研磨面、即與研磨墊3相向的面受到化學(xué)機(jī)械研磨。
[0065]基板保持構(gòu)件5不僅可以旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，也可以直線運(yùn)動(dòng)。此外，研磨平臺I和研磨墊3也可以不進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，例如可以以帶式沿著一個(gè)方向移動(dòng)。
[0066]作為研磨墊3，可使用由無紡布、發(fā)泡聚氨酯等多孔質(zhì)樹脂等構(gòu)成的不含磨粒的公知的研磨墊。此外，為了促進(jìn)研磨液7向研磨墊3的供給、或者為了使研磨墊3中貯留一定量的研磨液7，可以對研磨墊3的表面實(shí)施格子狀、同心圓狀、螺旋狀等的槽加工。還可以根據(jù)需要一邊使研磨墊整理器(pad conditioner)與研磨墊3的表面接觸來進(jìn)行研磨墊3表面的整理，一邊進(jìn)行研磨。
[0067]使用該研磨裝置10的研磨條件無特別限制，可以通過對基板保持構(gòu)件5施加荷重將其按壓于研磨墊3，從而提高研磨壓力，提高研磨速度。研磨壓力較好為5~SOkPa左右，從被研磨面內(nèi)的研磨速度的均一性、平坦性、防止刮痕等研磨缺陷的觀點(diǎn)來看，更好為10~50kPa左右。研磨平臺I和基板保持構(gòu)件5的轉(zhuǎn)速較好為50~500rpm左右,但不限定于此。此外，對于研磨液7的供給量，根據(jù)研磨液的組成、上述研磨條件等來適當(dāng)調(diào)整、選擇。
[0068]實(shí)施例[0069]下面通過實(shí)施例和比較例對本發(fā)明進(jìn)行更具體的說明，但是本發(fā)明不被這些實(shí)施例所限定。例I~15、例20、例21、例23、例25、例28~29和例31是實(shí)施例，例16~19、例22、例24、例26~27、例30和例32是比較例。
[0070][例I ~32]
[0071](I)研磨液和研磨劑液的制備
[0072](1-1)
[0073]作為實(shí)施例的例I~15、例20、例21、例23、例25、例28~29和例31中，如下所示制備研磨液。首先，向表1和表2所示的作為氧化劑的高錳酸鉀中加入純水，用攪拌葉片攪拌10分鐘。接著，向該液中一邊攪拌一邊緩慢添加表1和表2所示的pH調(diào)整劑(磷酸、硝酸、氫氧化鉀或氫氧化鈉)，調(diào)整至表1和表2所示的規(guī)定的pH，得到研磨液。各實(shí)施例中使用的各成分相對于研磨液整體的含有比例(濃度；質(zhì)量％)示于表1和表2。另外，表I和表2中的氧化劑濃度不是作為離子的高錳酸離子的濃度，而是高錳酸鉀的濃度。
[0074](1-2)
[0075]作為比較例的例16~19、例22、例24、例26~27、例30和例32中，如下所示制備含有磨粒的研磨劑液。例16中，在平均一次粒徑為40nm、平均二次粒徑約為70nm的膠態(tài)二氧化硅分散液(二氧化硅固體成分約40質(zhì)量％ )中加入純水，用攪拌葉片攪拌10分鐘。接著，向該液中一邊攪拌一邊加入作為金屬鹽的釩酸銨，最后添加過氧化氫水溶液，攪拌30分鐘，得到調(diào)整至表1所示的規(guī)定的各成分濃度的研磨劑液。
[0076]例17~19中，在平均一次粒徑為80nm、平均二次粒徑約為IlOnm的膠態(tài)二氧化硅分散液(二氧化硅固體成分約40質(zhì)量％)中加入純水，攪拌10分鐘。接著，向該液中一邊攪拌一邊加入作為氧化劑的高錳酸鉀，根據(jù)需要緩慢添加磷酸或硝酸，調(diào)整至表1所示的規(guī)定的PH，得到研磨劑液。
[0077]例22、例24、例26~27、例30和例32中，在平均二次粒徑為30nm的氧化鈰分散液(氧化鈰固體成分約30質(zhì)量％ )中加入純水，攪拌10分鐘。接著，向該液中一邊攪拌一邊加入作為氧化劑的高錳酸鉀，再緩慢添加硝酸，調(diào)整至表2所示的規(guī)定的pH，得到研磨劑液。各比較例中使用的各成分相對于研磨劑液整體的含有比例(濃度；質(zhì)量％)示于表1和表2。另外，表1和表2中的氧化劑濃度不是作為離子的高錳酸離子的濃度，而是高錳酸鉀的濃度。
[0078]例16~19中摻入的二氧化硅粒子的平均一次粒徑根據(jù)通過BET法得到的比表面積換算而求得，平均二次粒徑用^ ^夕口 h 7 夕UPA (MicrotracUPA,日機(jī)裝株式會(huì)社制)來測定。此外，例22、例24、例26~27、例30和例32中摻入的氧化鈰粒子的平均二次粒徑用^ 4夕口卜5 ^ UPA(日機(jī)裝株式會(huì)社制)來測定。
[0079](2) pH 的測定
[0080]例I~15、例20、例21、例23、例25、例28~29和例31中得到的各研磨液以及例16~19、例22、例24、例26~27、例30和例32中得到的各研磨劑液的pH用橫河電機(jī)株式會(huì)社制的PH81-11在25°C下測定。測定結(jié)果示于表1及表2。
[0081](3)各研磨液和各研磨劑液的研磨特性、磨粒沉降性的評價(jià)
[0082]對于例I~15、例20、例21、例23、例25、例28~29和例31中得到的各研磨液以及例16~19、例22、例24、例26~27、例30和例32中得到的各研磨劑液，通過以下方法進(jìn)行研磨特性和磨粒沉降性的評價(jià)。
[0083](3-1)研磨條件
[0084]作為研磨機(jī)，使用MAT公司制小型研磨裝置。作為研磨墊，使用SUBA800-XY-groove (霓塔哈斯公司(二夕7、一 '社)制)，在研磨前用金剛石磨盤和刷子進(jìn)行研磨墊的整理。
[0085]將研磨液或研磨劑液的供給速度設(shè)為25cm3/分鐘，將研磨平臺的轉(zhuǎn)速設(shè)為68rpm,將基板保持構(gòu)件的轉(zhuǎn)速設(shè)為68rpm,將研磨壓力設(shè)為5psi (34.5kPa),進(jìn)行30分鐘的研磨。
[0086](3-2)被研磨物
[0087]作為被研磨物 ，使用的是用金剛石磨粒進(jìn)行了預(yù)研磨處理的直徑3英寸的4H_SiC基板，分別使用主面(0001)相對于C軸在0° +0.25°以內(nèi)的SiC單晶基板(下面記作On-axis基板)和主面相對于C軸的斜角(off-angle)在4° ±0.5°以內(nèi)的SiC單晶基板，對Si面?zhèn)冗M(jìn)行研磨，進(jìn)行評價(jià)。另外，對于例I~2、例8、例11、例17~33的研磨液或研磨劑液，僅評價(jià)對斜角在4°以內(nèi)的SiC單晶基板(下面記作4度斜基板)的研磨特性(研磨速度)。此外，對于例4、例10、例15的研磨液，僅評價(jià)對On-axis基板的研磨特性(研磨速度)。
[0088](3-3)研磨速度的測定
[0089]研磨速度用每單位時(shí)間的基板(晶片)的厚度的變化量(nm/hr)來評價(jià)。具體而言，厚度是測定已知的未研磨基板的質(zhì)量和進(jìn)行各時(shí)間的研磨后的基板質(zhì)量，根據(jù)其差來求出質(zhì)量變化。接著，用下式算出根據(jù)該質(zhì)量變化求得基板的厚度的單位時(shí)間的變化。研磨速度的算出結(jié)果示于表1和表2。
[0090](研磨速度(V)的計(jì)算式)
[0091]A m=m0-ml
[0092]V= A m/mO X TO X 60/t
[0093](式中，Am(g)表示研磨前后的質(zhì)量變化，m0(g)表示未研磨基板的初始質(zhì)量，ml (g)表示研磨后基板的質(zhì)量，V表示研磨速度(nm/hr), TO表示未研磨基板的厚度(nm),t表示研磨時(shí)間(min)。)
[0094](3-4)磨粒沉降性評價(jià)
[0095]磨粒沉降性評價(jià)是將例16~19、例22、例24、例26~27、例30和例32中得到的各研磨劑液加入20ml的試管中靜置，測定直到用肉眼在試管底部確認(rèn)到磨粒的沉淀層為止的時(shí)間，進(jìn)行評價(jià)。另外，經(jīng)過5分鐘后也未確認(rèn)到沉淀層的評價(jià)為“不凝集”。
【權(quán)利要求】
1.非氧化物單晶基板的研磨方法，它是向不包含磨粒的研磨墊供給研磨液，使非氧化物單晶基板的被研磨面和所述研磨墊接觸，通過兩者間的相對運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研磨的方法，其特征在于，所述研磨液包含氧化還原電勢為0.5V以上的含過渡金屬的氧化劑、和水，且不含磨粒。
2.如權(quán)利要求1所述的非氧化物單晶基板的研磨方法，其特征在于，所述氧化劑為高猛酸尚子。
3.如權(quán)利要求2所述的非氧化物單晶基板的研磨方法，其特征在于，所述研磨液中的所述高猛酸離子的含量為0.05質(zhì)量％以上至5質(zhì)量％。
4.如權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的非氧化物單晶基板的研磨方法，其特征在于，所述研磨液的PH為11以下。
5.如權(quán)利要求4所述的非氧化物單晶基板的研磨方法，其特征在于，所述研磨液的pH為5以下。
6.如權(quán)利要求1?5中任一項(xiàng)所述的非氧化物單晶基板的研磨方法，其特征在于，所述非氧化物單晶基板是碳化硅(SiC)單晶基板或氮化鎵(GaN)單晶基板。
【文檔編號】H01L21/304GK103493183SQ201280020186
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年4月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月26日
【發(fā)明者】吉田伊織, 竹宮聰, 朝長浩之 申請人:旭硝子株式會(huì)社