[go: up one dir, main page]

WO2015059987A1 - 研磨用組成物およびそれを用いた研磨加工方法 - Google Patents

研磨用組成物およびそれを用いた研磨加工方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2015059987A1
WO2015059987A1 PCT/JP2014/071343 JP2014071343W WO2015059987A1 WO 2015059987 A1 WO2015059987 A1 WO 2015059987A1 JP 2014071343 W JP2014071343 W JP 2014071343W WO 2015059987 A1 WO2015059987 A1 WO 2015059987A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
polishing
polished
substrate
polishing slurry
slurry
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/071343
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
恒 大森
佐藤　誠
安藤　泰典
Original Assignee
株式会社ノリタケカンパニーリミテド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社ノリタケカンパニーリミテド filed Critical 株式会社ノリタケカンパニーリミテド
Priority to US15/029,037 priority Critical patent/US20160257854A1/en
Priority to JP2015543740A priority patent/JPWO2015059987A1/ja
Publication of WO2015059987A1 publication Critical patent/WO2015059987A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02002—Preparing wafers
    • H01L21/02005—Preparing bulk and homogeneous wafers
    • H01L21/02008—Multistep processes
    • H01L21/0201—Specific process step
    • H01L21/02024—Mirror polishing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B24B37/042—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces operating processes therefor
    • B24B37/044—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces operating processes therefor characterised by the composition of the lapping agent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
    • B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
    • B24B37/24—Lapping pads for working plane surfaces characterised by the composition or properties of the pad materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
    • C09G1/00—Polishing compositions
    • C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1454—Abrasive powders, suspensions and pastes for polishing
    • C09K3/1463—Aqueous liquid suspensions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/36—Carbides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure

Definitions

  • the present invention relates to a polishing composition containing polishing particles and a polishing liquid, which is used for polishing for smoothing the surface of a SiC single crystal that is an object to be polished, and particularly high processing during the polishing.
  • the present invention relates to a polishing composition that makes it possible to process an object made of SiC single crystal with relatively high efficiency while maintaining accuracy, and a polishing method using the same.
  • SiC single crystals are expected to be used, for example, as power semiconductor device substrates because of their good electrical properties.
  • SiC has hardness next to diamond and CBN, there is a problem that it is very difficult to obtain processing efficiency.
  • the finish polishing of a single crystal SiC substrate as shown in the polishing composition containing the polishing particles and the polishing liquid in Patent Document 1, for example, the chemical action by the polishing liquid and the polishing particles are used. Attempts have been made to increase machining efficiency while maintaining high machining accuracy by a synergistic effect with mechanical action.
  • the polishing object using the polishing composition is conventionally processed while maintaining the high processing accuracy of the object to be polished made of SiC single crystal. There was a problem that it was difficult to process with high efficiency.
  • the present invention has been made against the background of the above circumstances, and the object of the present invention is for polishing to process an object made of SiC single crystal with high efficiency compared to the prior art while maintaining high processing accuracy. It is to provide a composition.
  • the present inventor has reached the facts shown below. That is, when polishing the (0001) Si face or (000-1) C face of the SiC single crystal to be polished, the pH value of the oxidizing polishing liquid in the polishing composition and the SiC single crystal are determined. By making the relationship with the off angle ⁇ off (°) of the (0001) Si face or (000-1) C face of the crystal within a predetermined range, the polishing composition made of a SiC single crystal can be made high in the polishing composition. We found an unexpected fact that polishing can be performed more efficiently than conventional methods while maintaining processing accuracy. The present invention has been made based on such findings.
  • the gist of the polishing composition of the first invention for achieving the above object is (a) used for polishing for smoothing the (0001) Si surface of the SiC single crystal to be polished.
  • a polishing composition comprising polishing particles and a polishing liquid, wherein (b) the polishing liquid is an oxidizing polishing liquid, and the pH of the polishing composition and the SiC single crystal as the object to be polished.
  • the relationship between the off-angle of the (0001) Si surface of x-y is the xy two-dimensional coordinate where x is the off-angle (°) and y is the pH of the polishing composition.
  • Formula (3) and within the range surrounded by the four straight lines represented by Formula (4).
  • the gist of the polishing composition of the second invention for achieving the above object is as follows: (a) Polishing for smoothing the (000-1) C face of the SiC single crystal to be polished A polishing composition comprising polishing particles and a polishing liquid used for processing, wherein (b) the polishing liquid is an oxidizing polishing liquid, and the pH of the polishing composition and the object to be polished
  • the relationship between the off angle of the (000-1) C plane of a certain SiC single crystal is expressed by the equation (1) in xy two-dimensional coordinates where the off angle (°) is x and the pH of the polishing composition is y. ), Formula (5), Formula (3), and Formula (4).
  • the polishing liquid is an oxidizing polishing liquid
  • the pH of the polishing composition and the off of the (0001) Si surface of the SiC single crystal to be polished The relationship with the angle is as follows: in the xy two-dimensional coordinates where the off angle (°) is x and the pH of the polishing composition is y, the equations (1), (2), (3), It is within the range surrounded by the four straight lines represented by 4). According to this polishing composition, it is possible to process the surface of the SiC single crystal, which is an object to be polished, with higher efficiency than in the past while maintaining high processing accuracy.
  • the polishing liquid is an oxidizing polishing liquid, and the pH of the polishing composition and the (000-1) C surface of the SiC single crystal that is the object to be polished.
  • the relationship between the off-angle and the off-angle is represented by the following formulas (1), (5), (3), and xy two-dimensional coordinates in which the off-angle (°) is x and the pH of the polishing composition is y. It is within the range surrounded by the four straight lines represented by the formula (4). According to this polishing composition, it is possible to process the surface of the SiC single crystal, which is an object to be polished, with higher efficiency than in the past while maintaining high processing accuracy.
  • the oxidation-reduction potential of the oxidizing polishing liquid is expressed by Equations (6) and (7) in a yz two-dimensional coordinate where the oxidation-reduction potential (mV) of the polishing solution is z. It is within the range between the two straight lines represented. According to this polishing composition, the surface of the SiC single crystal that is the object to be polished can be processed with high efficiency.
  • z ⁇ 75y + 1454 (6)
  • z ⁇ 75y + 1406 (7)
  • potassium permanganate or potassium thiosulfate is added as a regulator of the oxidation-reduction potential of the oxidizing polishing liquid.
  • the oxidation-reduction potential of the oxidizing polishing liquid is expressed by, for example, two straight lines represented by the formulas (6) and (7). It can adjust suitably in the range between.
  • the abrasive particles contain at least one of silica, ceria, alumina, zirconia, titania, manganese oxide, barium carbonate, chromium oxide, and iron oxide.
  • the surface of the SiC single crystal that is the object to be polished can be processed with high efficiency while maintaining high processing accuracy by the polishing composition containing the polishing particles.
  • the polishing composition is used in a polishing method for polishing a SiC single crystal material using the polishing composition. For this reason, the SiC single crystal material can be polished with relatively high efficiency while maintaining high processing accuracy by the polishing method.
  • FIG. 6 is a diagram showing the oxidation-reduction potential and pH of the polishing slurry at 25 with dots.
  • no. 6, no. 7, no. 8, no. 14, no. 15 is an enlarged view of an enlarged peripheral portion where points indicating the oxidation-reduction potential and pH of the polishing slurry in FIG.
  • the polishing efficiency (nm / h) and surface roughness Ra (nm) of the substrate to be polished whose off angles are 0 °, 4 °, and 8 ° with respect to the (0001) Si surface polished by the polishing slurry shown by 37 It is a figure which shows a result.
  • or No. It is the figure which each showed the pH and polishing efficiency of the polishing slurry in 37 by the point.
  • FIG. 5 is a diagram showing the pH and polishing efficiency of the polishing slurry at 55 in terms of points.
  • or No. 5 is a diagram showing the pH of the polishing slurry at 54 and the off angle ⁇ off of the substrate to be polished by dots.
  • FIG. 6 is a diagram showing the pH and polishing efficiency of the polishing slurry in 61 by points.
  • FIG. 1 is a schematic view schematically illustrating a configuration of a polishing system 12 using a polishing slurry (polishing composition) 10 containing polishing particles and a polishing liquid according to an embodiment of the present invention.
  • the polishing system 12 smoothly polishes the surface of a substrate to be polished (an object to be polished) 14 made of a SiC single crystal as a workpiece with polishing particles made of, for example, silica (SiO 2 ) abrasive grains contained in the polishing slurry 10.
  • the polishing machine 16 and the slurry supply device 18 for supplying the polishing slurry 10 to the polishing machine 16 are provided, and the polishing slurry 10 used in the polishing machine 16 is processed and discarded.
  • the polishing machine 16 includes a disk-shaped table 20 that is rotationally driven in the direction of an arrow A1 around the point A, and a disk-shaped polyurethane-made disk that is attached to the upper surface 20a of the table 20, for example.
  • a polishing pad 22 and a carrier 24 that holds a disk-shaped substrate 14 to be rotated in a sliding contact state on a polishing surface 22 a that is the upper surface of the polishing pad 22 are provided.
  • the substrate 14 to be polished is smoothly polished by the polishing particles contained in the polishing slurry 10 supplied onto the substrate 22.
  • the carrier 24 is driven to rotate in the direction of the arrow B1 around the point B while being pressed in the direction of the arrow F. By rotating the carrier 24 in the direction of the arrow B1 while being pressed in the direction of the arrow F, the carrier 24 is rotated.
  • the substrate 14 to be polished is held so as to be able to rotate while being in sliding contact with the polishing pad 22.
  • the slurry supply device 18 includes a first conduit 30 that supplies the polishing slurry 10 in the first storage tank 28 having the stirrer 26 to the polishing surface 22 a of the polishing pad 22, and the polishing pad.
  • a receiving cover 32 that receives the polishing slurry 10 dripping from 22, and a second storage tank 36 that stores the polishing slurry 10 received by the receiving cover 32 via a second pipe 34 connected to the receiving cover 32.
  • the polishing slurry 10 stored in the second storage tank 36 is processed and discarded.
  • the substrate 14 to be polished by the polishing machine 16 is a (0001) Si plane or (000 ⁇ ) that shows a SiC single crystal ingot having a hexagonal crystal structure by a so-called Miller index.
  • a disk-shaped disk member obtained by grinding after slicing and cutting on the C surface, and the sliced and ground ground surface, ie, (0001) Si surface or (000-1) C Polishing is performed by the polishing machine 16 so that the surface becomes smooth.
  • the substrate to be polished 14 is sliced into the SiC single crystal ingot within a predetermined off angle ⁇ off, that is, within a range of 0 ° to 8 °.
  • the off-angle ⁇ off is an angle (°) at the time of slicing the (0001) Si plane or (000-1) C plane in order to obtain the substrate 14 to be polished in the SiC single crystal ingot. This is the inclination angle of the cut surface of the substrate 14 to be polished with respect to the (0001) Si surface or the (000-1) C surface.
  • the pH of the polishing slurry 10 and the polishing target are used.
  • the off angle ⁇ off of the substrate 14 in the xy two-dimensional coordinates where the off angle ⁇ off is x and the pH of the polishing slurry 10 is y, the following equations (1), (2), (3) ), And is set so as to be within a range surrounded by four straight lines represented by Expression (4).
  • y 4 (1)
  • y 3 (2)
  • x 0 (3)
  • x 8 (4)
  • the pH of the polishing slurry 10 is In relation to the off angle ⁇ off of the substrate 14 to be polished, the xy two-dimensional coordinates in which the off angle ⁇ off is x and the pH of the polishing slurry 10 is y are expressed by the equations (1), (5), (3) Are set to be within a range surrounded by the four straight lines represented by the equation (4).
  • the polishing liquid of the polishing slurry 10 is an oxidizing polishing liquid
  • the oxidation reduction potential (ORP: Oxidation Reduction Potential) of the oxidizing polishing liquid is the oxidizing polishing liquid.
  • ORP Oxidation Reduction Potential
  • the polishing system 12 configured as described above, when the polished substrate 14 made of SiC single crystal is polished by the polishing slurry 10, the surface of the SiC single crystal that is the polished substrate 14 is processed with high processing accuracy. Can be processed with high efficiency.
  • polishing slurries 10 in which the pH and the oxidation-reduction potential (ORP) were adjusted to the respective values as shown in FIG. 1 to No. 25 polishing slurries 10 were prepared and subjected to a polishing test for a predetermined time under the polishing conditions shown in Table 1 below.
  • the pH of the polishing slurry 10 can be adjusted by, for example, sulfuric acid (H 2 SO 4 ) solution (concentration 1 mol / L) and potassium hydroxide (KOH).
  • a pH adjuster with a solution concentration of 1 mol / L is used.
  • oxidation-reduction potential (ORP) of the polishing slurry 10 for example, potassium permanganate (KMnO 4) used as an oxidant for increasing the ORP.
  • Redox potential regulator of solution concentration 0.1 mol / L
  • potassium thiosulfate K 2 S 2 O 3
  • concentration 0.1 mol / L used as a reducing agent for lowering the ORP
  • the silica abrasive grains that are abrasive particles contained in the polishing slurry 10 have an average particle diameter of about 800 nm.
  • the average particle diameter of the silica abrasive grains was determined by a laser diffraction method using a Mastersizer 2000 manufactured by Malvern.
  • the pH of the polishing slurry 10 was determined using Cyberscan pH 110 and electrode ECFC 7352901B manufactured by EUTECH. Further, the oxidation-reduction potential (ORP) of the polishing slurry 10 was determined using Cyberscan pH 110 and electrode ECFC7960101B manufactured by EUTECH.
  • the “substrate to be polished” shown in the polishing process conditions in Table 1 below is a substrate to be polished 14 having a mirror surface that has been previously polished with, for example, colloidal silica.
  • Polishing machine EJW-380 (manufactured by Engis) Polishing pad: IC1000 (made by Nitta Haas) Rotation speed of polishing pad (table): 60rpm Polishing substrate: 4H-SiC Shape of substrate to be polished: ⁇ 2 inch Rotation speed of substrate to be polished: 56 rpm Load (load that the carrier is pressed in the direction of arrow F): 50.8 kPa Supply amount of polishing slurry: 10 ml / min
  • the “polishing efficiency (nm / h)” shown in FIG. 2 is a value indicating the amount of polishing per unit time of the substrate 14 to be polished after the polishing test, and is the value of the substrate 14 to be polished before and after polishing. It is a value calculated based on the weight difference.
  • surface roughness Ra (nm) shown in FIG. 2 is a value indicating the roughness of the surface of the substrate 14 to be polished after the polishing test, and the surface roughness of the substrate 14 to be polished. Ra (nm) was measured using an interference microscope (Nikon BW-A).
  • the 15 polishing slurry 10 processed the substrate 14 to be polished with high efficiency while maintaining a relatively high processing accuracy.
  • the high processing accuracy means that the surface roughness Ra of the substrate 14 to be polished after polishing is about 0.3 nm or 0.3 nm or less, and the high efficiency is
  • the polishing efficiency after polishing was such that the test number No. in which the redox potential was increased by the potassium permanganate solution and the pH was not adjusted was 6.42, and the redox potential was 923.1 (mV). It shows that it is higher than the polishing efficiency (502.2 nm / h) of 10 polishing slurry 10.
  • test number No. No. 1 for processing the substrate 14 to be polished with high efficiency while maintaining a relatively high processing accuracy 5, no. 6, no. 7, no. 8, no. 14, no.
  • the above test number No. 5, no. 6, no. 7, no. 8, no. 14, no. No. 15 polishing slurry 10 has a test number of No. Compared with No. 9 polishing slurry 10, the polishing efficiency (nm / h) is improved by about 5% to 25%.
  • the relationship between the pH of the polishing slurry 10 and the oxidation-reduction potential is expressed as yz two-dimensional coordinates where the pH of the polishing slurry 10 is y and the oxidation-reduction potential (mV) of the polishing slurry 10 is z.
  • the test number No. 1, no. 2, no. 3, no. 5, no. 7, no. The polishing substrates 10 having different off angles ⁇ off (°), that is, the substrates to be polished 14 having off angles of 0 °, 4 °, and 8 °, respectively, are used.
  • a polishing test was conducted for a predetermined time under the polishing conditions shown in Table 1.
  • or No. 31 is a test number No. 31. 1 to No. 3, no. 5, no. 7, no. 10 is a test in which each polishing slurry 10 used in No. 10 was used on a substrate to be polished 14 having an off angle ⁇ off of 4 ° with respect to the (0001) Si surface. 32 thru
  • 6 is a two-dimensional coordinate having the horizontal axis of the pH of the polishing slurry 10 and the vertical axis of the polishing efficiency (nm / h).
  • FIG. 7 is a diagram showing the pH and polishing efficiency of the polishing slurry 10 at 37, indicated by a circle, a triangle, and a square, respectively.
  • the circled points indicate that the substrate to be polished 14 having an off angle ⁇ off of 0 ° with respect to the (0001) Si surface is polished, and the triangular points indicate the off angle ⁇ off with respect to the (0001) Si surface.
  • the 4 ° polished substrate 14 is polished, and the square mark indicates that the polished substrate 14 having an off angle ⁇ off of 8 ° with respect to the (0001) Si surface is polished.
  • FIG. 7 shows an off angle ⁇ off (°) with respect to the (0001) Si surface of the substrate (work) 14 to be polished, the x axis (horizontal axis in FIG.
  • FIG. 36 is a diagram showing the pH of the polishing slurry 10 at 36 and the off angle ⁇ off (°) of the substrate 14 to be polished by the points indicated by the circle, the triangle, and the square, respectively.
  • the high processing accuracy means that the surface roughness Ra of the substrate 14 to be polished after the polishing process is about 0.3 nm or 0.3 nm or less as in the experiment I. .
  • the high efficiency is the polishing efficiency (nm / h) after polishing in each case where the substrate to be polished 14 having an off angle ⁇ off with respect to the (0001) Si plane of 0 °, 4 °, and 8 ° is used.
  • test no. 10, no. 31, no. It shows that the polishing efficiency (nm / h) by 37 polishing slurry 10 is higher. That is, when the substrate to be polished 14 having an off angle ⁇ off of 0 ° with respect to the (0001) Si surface is used, the polishing efficiency (nm / h) after the polishing process is the test number no. In the case of using the substrate 14 to be polished, the polishing efficiency of the polishing slurry 10 is higher than 502.2 (nm / h), indicating that the polishing efficiency is high, and the off angle ⁇ off with respect to the (0001) Si surface is 4 °. , The polishing efficiency (nm / h) after the polishing process is No.
  • polishing efficiency of the polishing slurry 10 of 31 is higher than 615.8 (nm / h), it indicates that the polishing efficiency is high, and when the substrate to be polished 14 having an off angle ⁇ off of 8 ° with respect to the (0001) Si surface is used.
  • the polishing efficiency (nm / h) after polishing was determined as Test No.
  • a higher polishing efficiency of the polishing slurry 10 of 37 than 662.5 (nm / h) indicates a high efficiency.
  • the point 36 of the polishing slurry 10 is that the relationship between the off angle ⁇ off (°) of the substrate 14 to be polished and the pH of the polishing slurry 10 is x, and the off angle ⁇ off (°) of the substrate 14 to be polished is x.
  • y pH of y
  • the relationship between the off angle ⁇ off (°) with respect to the (0001) Si surface of the substrate 14 to be polished and the pH of the polishing slurry 10 is represented by the relationship between the off angle ⁇ off (°) with respect to the (0001) Si surface and x.
  • the experiment III is different from the experiment II in that the (000-1) C surface of the substrate 14 to be polished, which is a 4H—SiC single crystal, is polished by the polishing slurry 10, and the other points are the same as the experiment II. It is substantially the same. For this reason, in the explanation of Experiment III shown below, a portion substantially similar to Experiment II is omitted.
  • FIG. 5 is a graph showing polishing efficiency (nm / h) and surface roughness Ra (nm) by a polishing test at 55.
  • 9 is a two-dimensional coordinate having the horizontal axis of the pH of the polishing slurry 10 and the vertical axis of the polishing efficiency (nm / h).
  • FIG. 5 is a diagram showing the pH and polishing efficiency (nm / h) of the polishing slurry 10 at 55, indicated by circles, triangles, and squares, respectively.
  • FIG. 10 shows the off angle ⁇ off (°) with respect to the (000-1) C surface of the substrate (work) 14 to be polished, the x axis (horizontal axis in FIG. 10), and the pH of the polishing slurry 10 in the y axis (FIG.
  • or No. 5 is a diagram showing the pH of the polishing slurry 10 at 54 and the off-angle ⁇ off by dots.
  • the high processing accuracy means that the surface roughness Ra of the polished substrate 14 after the polishing process is about 0.3 nm or 0.3 nm or less as in the case of the experiment I. .
  • the above high efficiency refers to the polishing efficiency (nm / nm) after polishing in each case where the substrate to be polished 14 having an off angle ⁇ off with respect to the (000-1) C plane is 0 °, 4 °, and 8 °.
  • the polishing efficiency (nm / h) after the polishing process is the test number no.
  • the polishing efficiency 1951 (nm / h) of 43 polishing slurry 10 is shown as being highly efficient and the (000-1) off-angle ⁇ off with respect to the C plane is 4 °.
  • the polishing efficiency (nm / h) after the polishing process is No.
  • the polishing efficiency of the polishing slurry 10 of 49 is higher than 2407 (nm / h), it indicates that the polishing efficiency is high, and when the substrate to be polished 14 having an off angle ⁇ off of 8 ° with respect to the (000-1) C plane is used.
  • the polishing efficiency (nm / h) after the polishing process is No. It shows that it is high efficiency that the polishing efficiency of 55 polishing slurry 10 is higher than 2319 (nm / h).
  • test number No. No. 1 for processing the substrate 14 to be polished with high efficiency while maintaining a relatively high processing accuracy.
  • polishing slurries 10 in which the pH and the oxidation-reduction potential (ORP) were adjusted to the respective values as shown in FIG. 56 to No. 61 polishing slurries 10 were prepared, and each of these polishing slurries 10 was used to determine a substrate 14 to be polished having an off angle ⁇ off (°) of 0 ° with respect to the (0001) Si surface under the polishing conditions shown in Table 1 above.
  • a time polishing test was conducted.
  • the ceria abrasive grains which are abrasive particles contained in the polishing slurry 10, have an average particle diameter of about 800 nm.
  • the average particle diameter of the ceria abrasive grains was determined by a laser diffraction method using a Mastersizer 2000 from Malvern.
  • FIG. 56 to No. FIG. 6 is a graph showing polishing efficiency (nm / h) and surface roughness Ra (nm) by a polishing test at 61.
  • 12 is a two-dimensional coordinate having the horizontal axis of pH of the polishing slurry 10 and the vertical axis of polishing efficiency (nm / h).
  • 56 to No. FIG. 6 is a diagram showing the pH and polishing efficiency (nm / h) of the polishing slurry 10 at 61 with square marks.
  • the 60 polishing slurry 10 processed the substrate 14 to be polished with high efficiency while maintaining a relatively high processing accuracy.
  • the high processing accuracy means that the surface roughness Ra of the polished substrate 14 after the polishing process is about 0.3 nm or less than 0.3 nm as in the experiment I.
  • the above-mentioned high efficiency means that the polishing efficiency after the polishing process is the test number no. This indicates that the polishing efficiency of 61 of the polishing slurry 10 is higher than 648.6 nm / h.
  • the point 60 is within or near the range where the pH of the polishing slurry 10 is 3-4. Test No. 58 thru
  • These polishing slurries 10 are processed with high efficiency while maintaining a relatively high processing accuracy.
  • the polishing liquid contained in the polishing slurry 10 is an oxidizing polishing liquid, and the pH of the polishing slurry 10 and the (0001) Si of 4H—SiC single crystal which is the substrate 14 to be polished.
  • the polishing liquid contained in the polishing slurry 10 is an oxidizing polishing liquid, and the pH of the polishing slurry 10 and the (000-1) of 4H—SiC single crystal which is the substrate 14 to be polished.
  • the surface of the SiC single crystal which is the substrate 14 to be polished, can be processed with higher efficiency than the conventional one while maintaining high processing accuracy.
  • the polishing particles contained in the polishing slurry 10 are silica (SiO 2 ) and ceria (CeO 2 ). Therefore, the surface of the 4H—SiC single crystal that is the substrate to be polished 14 can be processed with high efficiency while maintaining high processing accuracy by the polishing slurry 10 containing the polishing particles.
  • polishing slurry 10 free abrasive grains such as silica abrasive grains and ceria abrasive grains were used as the polishing slurry 10, that is, abrasive grains of the polishing composition, but the abrasive particles are not limited to free abrasive grains. It may be used as a fixed abrasive. That is, the polishing composition need not be limited to the polishing slurry 10.
  • the polishing particles are not limited to silica and ceria.
  • the abrasive particles may include at least one of silica, ceria, alumina, zirconia, titania, manganese oxide, barium carbonate, chromium oxide, and iron oxide.
  • polishing slurry 10 of the present embodiment sulfuric acid and potassium hydroxide are used as the pH adjuster for the pH of the polishing slurry 10, but for example, hydrochloric acid, nitric acid, sodium hydroxide and the like may be used. .

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

　ＳｉＣ単結晶からなる被研磨物を高い加工精度を保ちながら従来に比べて高効率に加工する研磨用組成物を提供する。研磨スラリー（１０）に含まれる研磨液は酸化性の研磨液であり、且つ研磨スラリー（１０）のｐＨと被研磨基板（１４）であるＳｉＣ単結晶の(０００１)Ｓｉ面に対するオフ角度θoff との関係は、オフ角度θoff をｘ、研磨スラリー（１０）のｐＨをｙとするｘ－ｙ２次元座標において、ｙ＝４、ｙ＝３、ｘ＝０、ｘ＝８で表される４本の直線により囲まれる範囲内またはその範囲の付近にある。この研磨スラリー（１０）によれば、被研磨基板（１４）であるＳｉＣ単結晶の表面を高い加工精度を保ちながら従来に比べて高効率に加工することができる。

Description

研磨用組成物およびそれを用いた研磨加工方法
　本発明は、被研磨物であるＳｉＣ単結晶の表面を平滑にするための研磨加工に用いる、研磨用粒子と研磨液とを含む研磨用組成物に係り、特に、その研磨加工時において高い加工精度を保ちながら比較的高効率にＳｉＣ単結晶からなる被研磨物を加工することを可能にする研磨用組成物およびそれを用いた研磨加工方法に関する。
　ＳｉＣ単結晶はその電気特性の良さから、例えばパワー半導体デバイス用基板として用いられることが期待されている。しかしながら、ＳｉＣはダイヤモンドやＣＢＮに次ぐ硬さをもつため非常に加工能率を出し難いことが問題となっている。このため、例えば単結晶ＳｉＣ基板の仕上げ研磨加工では、例えば特許文献１の研磨用粒子と研磨液とを含む研磨用組成物に示すように、その研磨液による化学的作用とその研磨用粒子による機械的作用との相乗効果によって高い加工精度を保ちながら加工能率を上げる試みがなされている。
特開２００８－６８３９０号公報
　しかしながら、上記に示すような研磨用粒子と研磨液とを含む研磨用組成物では、その研磨用組成物を用いた研磨加工においてＳｉＣ単結晶からなる被研磨物を高い加工精度を保ちながら従来に比べて高効率に加工することが難しいという問題があった。
　本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、ＳｉＣ単結晶からなる被研磨物を高い加工精度を保ちながら従来に比べて高効率に加工する研磨用組成物を提供することにある。
　本発明者は種々の解析や検討を重ねた結果、以下に示す事実に到達した。すなわち、被研磨物であるＳｉＣ単結晶の(０００１)Ｓｉ面或いは(０００－１)Ｃ面を研磨加工する際において、上記研磨用組成物における酸化性の研磨液のｐＨの値と上記ＳｉＣ単結晶の(０００１)Ｓｉ面或いは(０００－１)Ｃ面のオフ角度θoff(°)との関係を所定範囲内にすることによって、その研磨用組成物でＳｉＣ単結晶からなる被研磨物を高い加工精度を保ちながら従来に比べて高効率に研磨加工できるという意外な事実を見いだした。本発明はこのような知見に基づいて為されたものである。
　前記目的を達成するための第１発明の研磨用組成物の要旨とするところは、(a) 被研磨物であるＳｉＣ単結晶の(０００１)Ｓｉ面を平滑にするための研磨加工に用いる、研磨用粒子と研磨液とを含む研磨用組成物であって、(b) 前記研磨液は酸化性の研磨液であり、且つ前記研磨用組成物のｐＨと前記被研磨物であるＳｉＣ単結晶の(０００１)Ｓｉ面のオフ角度との関係は、前記オフ角度(°)をｘ、前記研磨用組成物のｐＨをｙとするｘ－ｙ２次元座標において、式(１)、式(２)、式(３)、式(４)で表される４本の直線により囲まれる範囲内である。
　ｙ＝４　・・・(１)
　ｙ＝３　・・・(２)
　ｘ＝０　・・・(３)
　ｘ＝８　・・・(４)
　また、前記目的を達成するための第２発明の研磨用組成物の要旨とするところは、(a) 被研磨物であるＳｉＣ単結晶の(０００－１)Ｃ面を平滑にするための研磨加工に用いる、研磨用粒子と研磨液とを含む研磨用組成物であって、(b) 前記研磨液は酸化性の研磨液であり、且つ前記研磨用組成物のｐＨと前記被研磨物であるＳｉＣ単結晶の(０００－１)Ｃ面のオフ角度との関係は、前記オフ角度(°)をｘ、前記研磨用組成物のｐＨをｙとするｘ－ｙ２次元座標において、式(１)、式(５)、式(３)、式(４)で表される４本の直線により囲まれる範囲内である。
　ｙ＝４　・・・(１)
　ｙ＝０．２５ｘ＋１(ｘ≦４)、ｙ＝２(４≦ｘ)　・・・(５)
　ｘ＝０　・・・(３)
　ｘ＝８　・・・(４)
　第１発明の研磨用組成物によれば、前記研磨液は酸化性の研磨液であり、且つ前記研磨用組成物のｐＨと前記被研磨物であるＳｉＣ単結晶の(０００１)Ｓｉ面のオフ角度との関係は、前記オフ角度(°)をｘ、前記研磨用組成物のｐＨをｙとするｘ－ｙ２次元座標において、式(１)、式(２)、式(３)、式(４)で表される４本の直線により囲まれる範囲内である。この研磨用組成物によれば、被研磨物であるＳｉＣ単結晶の表面を高い加工精度を保ちながら従来に比べて高効率に加工することができる。
　第２発明の研磨用組成物によれば、前記研磨液は酸化性の研磨液であり、且つ前記研磨用組成物のｐＨと前記被研磨物であるＳｉＣ単結晶の(０００－１)Ｃ面のオフ角度との関係は、前記オフ角度(°)をｘ、前記研磨用組成物のｐＨをｙとするｘ－ｙ２次元座標において、式(１)、式(５)、式(３)、式(４)で表される４本の直線により囲まれる範囲内である。この研磨用組成物によれば、被研磨物であるＳｉＣ単結晶の表面を高い加工精度を保ちながら従来に比べて高効率に加工することができる。
　ここで、好適には、前記酸化性の研磨液の酸化還元電位は、前記研磨液の酸化還元電位(ｍＶ)をｚとするｙ－ｚ２次元座標において、式(６)、式(７)で表される２本の直線の間の範囲内となる。この研磨用組成物によれば、被研磨物であるＳｉＣ単結晶の表面を高効率に加工することができる。
　ｚ＝－７５ｙ＋１４５４　・・・(６)
　ｚ＝－７５ｙ＋１４０６　・・・(７)
　また、好適には、前記酸化性の研磨液の酸化還元電位の調整剤として、過マンガン酸カリウムまたはチオ硫酸カリウムが添加されている。このため、前記過マンガン酸カリウムまたは前記チオ硫酸カリウムを添加することによって、前記酸化性の研磨液の酸化還元電位を例えば前記式(６)、式(７)で表される２本の直線の間の範囲内に好適に調整することができる。
　また、好適には、前記研磨用粒子は、シリカ、セリア、アルミナ、ジルコニア、チタニア、マンガン酸化物、炭酸バリウム、酸化クロム、および酸化鉄のうち、少なくとも１つを含むものである。このため、その研磨用粒子を含む研磨用組成物によって前記被研磨物であるＳｉＣ単結晶の表面を高い加工精度を保ちながら高効率に加工することができる。
　また、好適には、前記研磨用組成物は、その研磨用組成物を用いてＳｉＣ単結晶材料の研磨加工を行う研磨加工方法に使用される。このため、前記研磨加工方法によって、高い加工精度を保ちながら比較的高効率に前記ＳｉＣ単結晶材料を研磨することができる。
本発明の一実施例の研磨スラリーを使用した研磨システムの構成を概略説明する概略図である。 図１に示す研磨システムにおいて、試験番号Ｎｏ．１乃至Ｎｏ．２５で示された研磨スラリーによって研磨された(０００１)Ｓｉ面に対するオフ角度が０°である被研磨基板(ワーク)の研磨能率(ｎｍ／ｈ)および表面粗さＲａ(ｎｍ)の結果を示す図である。 研磨スラリーのｐＨをｙ軸、その研磨スラリーの酸化還元電位(ｍＶ)をｚ軸とするｙ－ｚ２次元座標において、図２で示された試験番号Ｎｏ．１乃至Ｎｏ．２５における研磨スラリーの酸化還元電位およびｐＨを点で示した図である。 図３において、試験番号Ｎｏ．５、Ｎｏ．６、Ｎｏ．７、Ｎｏ．８、Ｎｏ．１４、Ｎｏ．１５における研磨スラリーの酸化還元電位およびｐＨを示す点がそれぞれ表された周辺部分を拡大した拡大図である。 図１に示す研磨システムにおいて、試験番号Ｎｏ．１乃至Ｎｏ．３、Ｎｏ．５、Ｎｏ．７、Ｎｏ．１０、Ｎｏ．２６乃至Ｎｏ．３７で示された研磨スラリーによって研磨された(０００１)Ｓｉ面に対するオフ角度が０°、４°、８°である被研磨基板の研磨能率(ｎｍ／ｈ)および表面粗さＲａ(ｎｍ)の結果を示す図である。 研磨スラリーのｐＨを横軸、研磨能率(ｎｍ／ｈ)を縦軸とする２次元座標において、図５に示す試験番号Ｎｏ．１乃至Ｎｏ．３、Ｎｏ．５、Ｎｏ．７、Ｎｏ．１０、Ｎｏ．２６乃至Ｎｏ．３７における研磨スラリーのｐＨおよび研磨能率を点でそれぞれ示した図である。 被研磨基板の(０００１)Ｓｉ面に対するオフ角度θoffをｘ軸、研磨スラリーのｐＨをｙ軸とするｘ－ｙ２次元座標において、図６に示す試験番号Ｎｏ．５、Ｎｏ．７、Ｎｏ．２９、Ｎｏ．３０、Ｎｏ．３５、Ｎｏ．３６における研磨スラリーのｐＨおよび被研磨基板のオフ角度θoffをそれぞれ点で示す図である。 図１に示す研磨システムにおいて、試験番号Ｎｏ．３８乃至Ｎｏ．５５で示された研磨スラリーによって研磨された(０００－１)Ｃ面に対するオフ角度が０°、４°、８°である被研磨基板の研磨能率(ｎｍ／ｈ)および表面粗さＲａ(ｎｍ)の結果を示す図である。 研磨スラリーのｐＨを横軸、研磨能率(ｎｍ／ｈ)を縦軸とする２次元座標において、図８に示す試験番号Ｎｏ．３８乃至Ｎｏ．５５における研磨スラリーのｐＨおよび研磨能率を点でそれぞれ示した図である。 被研磨基板の(０００－１)Ｃ面に対するオフ角度θoffをｘ軸、研磨スラリーのｐＨをｙ軸とするｘ－ｙ２次元座標において、図９に示す試験番号Ｎｏ．３９乃至Ｎｏ．４２、Ｎｏ．４６乃至Ｎｏ．４８、Ｎｏ．５２乃至Ｎｏ．５４における研磨スラリーのｐＨおよび被研磨基板のオフ角度θoffをそれぞれ点で示す図である。 図１に示す研磨システムにおいて、試験番号Ｎｏ．５６乃至Ｎｏ．６１で示されたセリア砥粒を含む研磨スラリーによって研磨された(０００１)Ｓｉ面に対するオフ角度が０°である被研磨基板の研磨能率(ｎｍ／ｈ)および表面粗さＲａ(ｎｍ)の結果を示す図である。 研磨スラリーのｐＨを横軸、研磨能率(ｎｍ／ｈ)を縦軸とする２次元座標において、図１１に示す試験番号Ｎｏ．５６乃至Ｎｏ．６１における研磨スラリーのｐＨおよび研磨能率をそれぞれ点で示した図である。
　以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確には描かれていない。
　図１は、本発明の一実施例の研磨用粒子と研磨液とが含まれた研磨スラリー(研磨用組成物)１０を使用した研磨システム１２の構成を概略説明する概略図である。上記研磨システム１２は、研磨スラリー１０に含まれた例えばシリカ(ＳｉＯ２)砥粒からなる研磨用粒子によってワークであるＳｉＣ単結晶からなる被研磨基板(被研磨物)１４の表面を平滑に研磨する研磨機１６と、その研磨機１６に研磨スラリー１０を供給するスラリー供給装置１８とを備え、研磨機１６で使用された研磨スラリー１０を処理、廃棄するものである。
　図１に示すように、研磨機１６は、Ａ点回り矢印Ａ１方向に回転駆動する円板形状のテーブル２０と、そのテーブル２０の上面２０ａに貼り付けられた例えば発泡ポリウレタン製の円板形状の研磨パッド２２と、その研磨パッド２２の上面である研磨面２２ａに円板形状の被研磨基板１４を摺接状態で自転可能に保持するキャリヤ２４とを備えており、スラリー供給装置１８により研磨パッド２２上に供給された研磨スラリー１０に含まれる研磨用粒子によって被研磨基板１４を平滑に研磨する。なお、キャリヤ２４は、矢印Ｆ方向に押圧された状態でＢ点回り矢印Ｂ１方向に回転駆動するものであり、キャリヤ２４が矢印Ｆ方向に押圧された状態で矢印Ｂ１方向に回転駆動することによって、被研磨基板１４が研磨パッド２２に摺接された状態で自転可能に保持される。
　また、図１に示すように、スラリー供給装置１８は、攪拌機２６を有する第１貯留タンク２８内の研磨スラリー１０を研磨パッド２２の研磨面２２ａに供給する第１管路３０と、その研磨パッド２２から滴り落ちる研磨スラリー１０を受ける受カバー３２と、その受カバー３２によって受けられた研磨スラリー１０を受カバー３２に接続された第２管路３４を介して貯留する第２貯留タンク３６とを備えており、その第２貯留タンク３６に貯留された研磨スラリー１０が処理、廃棄されるようになっている。
　本実施例の研磨システム１２において、研磨機１６によって研磨される被研磨基板１４は、六方晶系の結晶構造をもつＳｉＣ単結晶のインゴットを所謂ミラー指数で示す(０００１)Ｓｉ面或いは(０００－１)Ｃ面でスライス切断後に研削加工をして得られた例えば円板形状の円板部材であり、そのスライス切断および研削加工された研削面すなわち(０００１)Ｓｉ面或いは(０００－１)Ｃ面が平滑になるように研磨機１６によって研磨される。なお、上記被研磨基板１４は、所定のオフ角度θoffの範囲内ですなわち０°～８°の範囲内で上記ＳｉＣ単結晶のインゴットがスライス切断される。なお、上記オフ角度θoffとは、上記ＳｉＣ単結晶のインゴットにおいて被研磨基板１４を得るために(０００１)Ｓｉ面或いは(０００－１)Ｃ面に対してスライス切断する際の角度(°)すなわち被研磨基板１４の切断面の(０００１)Ｓｉ面或いは(０００－１)Ｃ面に対する傾斜角度である。
　また、本実施例の研磨システム１２において、上記ＳｉＣ単結晶のインゴットが(０００１)Ｓｉ面でスライス切断されて得られた被研磨基板１４を使用する場合には、研磨スラリー１０のｐＨと被研磨基板１４のオフ角度θoffとの関係が、そのオフ角度θoffをｘ、研磨スラリー１０のｐＨをｙとするｘ－ｙ２次元座標において、下記に示す式(１)、式(２)、式(３)、式(４)で表される４本の直線により囲まれる範囲内になるように設定されている。
　ｙ＝４　・・・(１)
　ｙ＝３　・・・(２)
　ｘ＝０　・・・(３)
　ｘ＝８　・・・(４)
　また、本実施例の研磨システム１２において、上記ＳｉＣ単結晶のインゴットが(０００－１)Ｃ面でスライス切断されて得られた被研磨基板１４を使用する場合には、研磨スラリー１０のｐＨと被研磨基板１４のオフ角度θoffとの関係が、そのオフ角度θoffをｘ、研磨スラリー１０のｐＨをｙとするｘ－ｙ２次元座標において、式(１)、式(５)、式(３)、式(４)で表される４本の直線により囲まれる範囲内になるように設定されている。
　ｙ＝０．２５ｘ＋１(ｘ≦４)、ｙ＝２(４≦ｘ)　・・・(５)
　また、本実施例の研磨システム１２において、研磨スラリー１０の研磨液は酸化性の研磨液であり、その酸化性の研磨液の酸化還元電位(ＯＲＰ：Oxidation Reduction Potential)は、その酸化性の研磨液の酸化還元電位(ｍＶ)をｚとするｙ－ｚ２次元座標において、下記に示す式(６)、式(７)で表される２本の直線の間の範囲内になるように設定されている。
　ｚ＝－７５ｙ＋１４５４　・・・(６)
　ｚ＝－７５ｙ＋１４０６　・・・(７)
　なお、研磨スラリー１０のｐＨを式(１)および式(２)或いは式(１)および式(５)で表される２本の直線の間の範囲内に調整する際には、例えば硫酸(Ｈ２ＳＯ４)溶液、水酸化カリウム(ＫＯＨ)溶液等のｐＨ調整剤が研磨スラリー１０中に適宜添加される。また、研磨スラリー１０の研磨液の酸化還元電位(ｍＶ)を式(６)および式(７)で表される２本の直線の間の範囲内に調整する際には、例えば過マンガン酸カリウム(ＫＭｎＯ４)溶液、チオ硫酸カリウム(Ｋ２Ｓ２Ｏ３)溶液の酸化還元電位調整剤が研磨スラリー１０中に適宜添加される。
　以上のように構成された研磨システム１２によれば、研磨スラリー１０によってＳｉＣ単結晶からなる被研磨基板１４が研磨加工されると、その被研磨基板１４であるＳｉＣ単結晶の表面を高い加工精度を保ちながら高効率に加工することができる。
［実験Ｉ］
　以下、本発明者が行った実験Ｉを説明する。なお、上記実験Ｉは、図１に示すような研磨システム１２と略同様に構成された装置を使用して、ｐＨと酸化還元電位(ＯＲＰ)との値をそれぞれ調整した例えばシリカ(ＳｉＯ２)砥粒を含む研磨スラリー１０を用いて、４Ｈ－ＳｉＣ単結晶の(０００１)Ｓｉ面に対するオフ角度θoffが０°である被研磨基板１４を研磨し、その研磨スラリー１０で調整したｐＨと酸化還元電位との値の違いによる被研磨基板１４への影響を検証するものである。
　上記実験Ｉでは、先ず、ｐＨと酸化還元電位(ＯＲＰ)とが図２に示すようにそれぞれの値に調整された２５種類の研磨スラリー１０すなわち試験番号Ｎｏ．１乃至Ｎｏ．２５の研磨スラリー１０を作製して、下記表１に示す研磨加工条件で所定時間研磨試験を行った。なお、上記実験Ｉでそれぞれ使用される研磨スラリー１０おいて、その研磨スラリー１０のｐＨの調整には、例えば硫酸(Ｈ２ＳＯ４)溶液(濃度１ｍｏｌ／Ｌ)と、水酸化カリウム(ＫＯＨ)溶液(濃度１ｍｏｌ／Ｌ)とのｐＨ調整剤が使用され、その研磨スラリー１０の酸化還元電位(ＯＲＰ)の調整には、例えばＯＲＰを上げるための酸化剤として用いられる過マンガン酸カリウム(ＫＭｎＯ４)溶液(濃度０．１ｍｏｌ／Ｌ)と、そのＯＲＰを下げるための還元剤として用いられるチオ硫酸カリウム(Ｋ２Ｓ２Ｏ３)溶液(濃度０．１ｍｏｌ／Ｌ)との酸化還元電位調整剤が使用されており、図２に示す「研磨スラリーの組成」に示すように、研磨スラリー１０には、上記ｐＨ調整剤、酸化還元電位調整剤が適宜添加されている。また、上記研磨スラリー１０に含まれている研磨用粒子であるシリカ砥粒は、平均粒径は約８００ｎｍである。上記シリカ砥粒の平均粒径は、Ｍａｌｖｅｒｎ社のＭａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ２０００を使用してレーザー回折法で求めた。なお、上記研磨スラリー１０のｐＨは、ＥＵＴＥＣＨ社のＣｙｂｅｒＳｃａｎｐＨ１１０と電極ＥＣＦＣ７３５２９０１Ｂとを用いて求めた。また、研磨スラリー１０の酸化還元電位(ＯＲＰ)は、ＥＵＴＥＣＨ社のＣｙｂｅｒＳｃａｎ ｐＨ１１０と電極ＥＣＦＣ７９６０１０１Ｂとを用いて求めた。なお、下記表１の研磨加工条件で示されている「被研磨基板」は、例えばコロイダルシリカで予め研磨された鏡面を有する被研磨基板１４である。
［表１］
　研磨機：ＥＪＷ－３８０（Ｅｎｇｉｓ社製）
　研磨パッド：ＩＣ１０００（ニッタ・ハース社製）
　研磨パッド(テーブル)の回転速度：６０ｒｐｍ
　被研磨基板：４Ｈ－ＳｉＣ
　被研磨基板の形状：φ２ｉｎｃｈ
　被研磨基板の回転速度：５６ｒｐｍ
　荷重(キャリヤが矢印Ｆ方向に押圧される荷重)：５０．８ｋＰａ
　研磨スラリーの供給量：１０ｍｌ／ｍｉｎ
　以下、図２乃至図４を用いて上記実験Ｉの結果を示す。なお、図２に記載されている「研磨能率(ｎｍ／ｈ)」は、上記研磨試験後における被研磨基板１４の単位時間当たりの研磨量を示す値であり、研磨前後の被研磨基板１４の重量差をもとにして算出した値である。また、図２に記載されている「表面粗さＲａ(ｎｍ)」は、上記研磨試験後の被研磨基板１４の表面の粗さを示す値であり、その被研磨基板１４の表面の粗さＲａ(ｎｍ)は干渉顕微鏡（Ｎｉｋｏｎ社製　ＢＷ－Ａ）を用いて測定した。また、図３は、研磨スラリー１０のｐＨをｙ軸(図３の横軸)、研磨スラリー１０の酸化還元電位(ｍＶ)をｚ軸(図３の縦軸)とするｙ－ｚ２次元座標において、図２に示す試験番号Ｎｏ．１乃至Ｎｏ．２５の研磨スラリー１０の酸化還元電位およびｐＨを黒の四角印の点でそれぞれ示した図である。また、図４は、上記図３において試験番号Ｎｏ．５、Ｎｏ．６、Ｎｏ．７、Ｎｏ．８、Ｎｏ．１４、Ｎｏ．１５のそれぞれの点が示された周辺部分を拡大した拡大図である。
　図２の上記実験Ｉの結果に示すように、試験番号Ｎｏ．１乃至Ｎｏ．２５において、試験番号Ｎｏ．５、Ｎｏ．６、Ｎｏ．７、Ｎｏ．８、Ｎｏ．１４、Ｎｏ．１５の研磨スラリー１０は、被研磨基板１４を比較的高い加工精度を保ちながら高効率に加工していた。なお、上記実験Ｉにおいて、上記高い加工精度とは、研磨加工後の被研磨基板１４の表面粗さＲａが０．３ｎｍ程度或いは０．３ｎｍ以下のことを示すことであり、上記高効率とは、研磨加工後の研磨能率が、過マンガン酸カリウム溶液により酸化還元電位を高くしｐＨの調整を行わないｐＨが６．４２、酸化還元電位が９２３．１(ｍＶ)である試験番号Ｎｏ．１０の研磨スラリー１０の研磨能率(５０２．２ｎｍ／ｈ)より高いことを示すことである。
　図３、図４に示すように、被研磨基板１４を比較的高い加工精度を保ちながら高効率に加工する試験番号Ｎｏ．５、Ｎｏ．６、Ｎｏ．７、Ｎｏ．８、Ｎｏ．１４、Ｎｏ．１５の研磨スラリー１０の酸化還元電位およびｐＨを示す点は、その研磨スラリー１０のｐＨと研磨スラリー１０の酸化還元電位との関係が、その研磨スラリー１０のｐＨをｙ、その研磨スラリー１０の酸化還元電位(ｍＶ)をｚとするｙ－ｚ２次元座標において、ｙ＝４、ｙ＝３、ｚ＝－７５ｙ＋１４５４、ｚ＝－７５ｙ＋１４０６で表される４本の直線により囲まれる範囲内またはその範囲の付近にある。また、上記試験番号Ｎｏ．５、Ｎｏ．６、Ｎｏ．７、Ｎｏ．８、Ｎｏ．１４、Ｎｏ．１５の研磨スラリー１０は、ｐＨを調整しない試験番号Ｎｏ．９の研磨スラリー１０と比べて、研磨能率(ｎｍ／ｈ)が５％～２５％程度ほど向上している。なお、上記した４本の直線すなわちｙ＝４、ｙ＝３、ｚ＝－７５ｙ＋１４５４、ｚ＝－７５ｙ＋１４０６は、図４に示す試験番号Ｎｏ．５、Ｎｏ．６、Ｎｏ．７、Ｎｏ．８、Ｎｏ．１４、Ｎｏ．１５の点に基づいて本発明者により設定されたものである。例えば、上記直線ｚ＝－７５ｙ＋１４５４は、図４において、試験番号Ｎｏ．５の点と試験番号Ｎｏ．８の点との２点により算出された式である。
　上記実験Ｉの結果によれば、試験番号Ｎｏ．５、Ｎｏ．６、Ｎｏ．７、Ｎｏ．８、Ｎｏ．１４、Ｎｏ．１５の研磨スラリー１０の酸化還元電位およびｐＨは、図３、図４に示すｙ－ｚ２次元座標において、ｙ＝４、ｙ＝３、ｚ＝－７５ｙ＋１４５４、ｚ＝－７５ｙ＋１４０６で表される４本の直線により囲まれる範囲内またはその範囲の付近にある。このため、研磨スラリー１０において、その研磨スラリー１０のｐＨと酸化還元電位との関係を、研磨スラリー１０のｐＨをｙ、研磨スラリー１０の酸化還元電位(ｍＶ)をｚとするｙ－ｚ２次元座標において、ｙ＝４、ｙ＝３、ｚ＝－７５ｙ＋１４５４、ｚ－７５ｙ＋１４０６で表される４本の直線に囲まれる範囲内にすることによって、被研磨基板１４である４Ｈ－ＳｉＣ単結晶の表面を高い加工精度を保ちながら高効率に加工することができると考えられる。
［実験II］
　以下、本発明者が行った実験IIを説明する。なお、上記実験IIは、上記実験Ｉと略同様に図１に示すような研磨システム１２と略同様に構成された装置を使用しｐＨと酸化還元電位との値をそれぞれ調整したシリカ砥粒を含む研磨スラリー１０を用いて、４Ｈ－ＳｉＣ単結晶の(０００１)Ｓｉ面に対するオフ角度θoffがそれぞれ異なる被研磨基板１４を研磨し、その研磨スラリー１０で調整したｐＨと被研磨基板１４のオフ角度θoff(°)との値の違いによるその被研磨基板１４への影響を検証するものである。
　上記実験IIでは、先ず、上記実験Ｉの試験番号Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３、Ｎｏ．５、Ｎｏ．７、Ｎｏ．１０で使用された６種類の研磨スラリー１０をそれぞれ使用して、オフ角度θoff(°)がそれぞれ異なる被研磨基板１４すなわちオフ角度が０°、４°、８°の被研磨基板１４を、上記表１で示す研磨加工条件で所定時間研磨試験を行った。なお、図５に示すように、試験番号Ｎｏ．２６乃至Ｎｏ．３１は、試験番号Ｎｏ．１乃至Ｎｏ．３、Ｎｏ．５、Ｎｏ．７、Ｎｏ．１０で使用されたそれぞれの研磨スラリー１０を(０００１)Ｓｉ面に対するオフ角度θoffが４°の被研磨基板１４で使用した試験であり、試験番号Ｎｏ．３２乃至Ｎｏ．３７は、試験番号Ｎｏ．１乃至Ｎｏ．３、Ｎｏ．５、Ｎｏ．７、Ｎｏ．１０で使用されたそれぞれの研磨スラリー１０を(０００１)Ｓｉ面に対するオフ角度θoffが８°の被研磨基板１４で使用した試験である。
　以下、図５乃至図７を用いて上記実験IIの結果を示す。なお、図５は、試験番号Ｎｏ．１乃至Ｎｏ．３、Ｎｏ．５、Ｎｏ．７、Ｎｏ．１０、Ｎｏ．２６乃至Ｎｏ．３７での研磨試験による研磨能率(ｎｍ／ｈ)および表面粗さＲａ(ｎｍ)の試験結果を示す図である。また、図６は、研磨スラリー１０のｐＨを横軸、研磨能率(ｎｍ／ｈ)を縦軸とする２次元座標において、図５に示す試験番号Ｎｏ．１乃至Ｎｏ．３、Ｎｏ．５、Ｎｏ．７、Ｎｏ．１０、Ｎｏ．２６乃至Ｎｏ．３７での研磨スラリー１０のｐＨおよび研磨能率を丸印の点、三角印の点、四角印の点でそれぞれ示した図である。なお、上記丸印の点は、(０００１)Ｓｉ面に対するオフ角度θoffが０°の被研磨基板１４を研磨したことを示し、上記三角印の点は、(０００１)Ｓｉ面に対するオフ角度θoffが４°の被研磨基板１４を研磨したことを示し、上記四角印の点は、(０００１)Ｓｉ面に対するオフ角度θoffが８°の被研磨基板１４を研磨したことを示すものである。また、図７は、被研磨基板(ワーク)１４の(０００１)Ｓｉ面に対するオフ角度θoff(°)をｘ軸(図７の横軸)、研磨スラリー１０のｐＨをｙ軸(図７の縦軸)とするｘ－ｙ２次元座標において、試験番号Ｎｏ．５、Ｎｏ．７、Ｎｏ．２９、Ｎｏ．３０、Ｎｏ．３５、Ｎｏ．３６での研磨スラリー１０のｐＨおよび被研磨基板１４のオフ角度θoff(°)をそれぞれ上記丸印の点、三角印の点、四角印の点で示す図である。
　上記実験IIの結果を表す図５および図６に示すように、試験番号Ｎｏ．１乃至Ｎｏ．３、Ｎｏ．５、Ｎｏ．７、Ｎｏ．１０、Ｎｏ．２６乃至Ｎｏ．３７において、試験番号Ｎｏ．５、Ｎｏ．７、Ｎｏ．２９、Ｎｏ．３０、Ｎｏ．３５、Ｎｏ．３６の研磨スラリー１０は、被研磨基板１４を比較的高い加工精度を保ちながら高効率に加工していた。なお、上記実験IIにおいて、上記高い加工精度とは、上記実験Iと同様に研磨加工後の被研磨基板１４の表面粗さＲａが０．３ｎｍ程度或いは０．３ｎｍ以下のことを示すことである。また、上記高効率とは、(０００１)Ｓｉ面に対するオフ角度θoffが０°、４°、８°の被研磨基板１４を使用するそれぞれの場合において、研磨加工後の研磨能率(ｎｍ／ｈ)が、試験番号Ｎｏ．１０、Ｎｏ．３１、Ｎｏ．３７の研磨スラリー１０による研磨能率(ｎｍ／ｈ)より高いことを示すことである。すなわち、(０００１)Ｓｉ面に対するオフ角度θoffが０°の被研磨基板１４を使用する場合には、研磨加工後の研磨能率(ｎｍ／ｈ)が試験番号Ｎｏ．１０の研磨スラリー１０の研磨能率５０２．２(ｎｍ／ｈ)より高いことを高効率であると示し、(０００１)Ｓｉ面に対するオフ角度θoffが４°の被研磨基板１４を使用する場合には、研磨加工後の研磨能率(ｎｍ／ｈ)が試験番号Ｎｏ．３１の研磨スラリー１０の研磨能率６１５．８(ｎｍ／ｈ)より高いことを高効率であると示し、(０００１)Ｓｉ面に対するオフ角度θoffが８°の被研磨基板１４を使用する場合には、研磨加工後の研磨能率(ｎｍ／ｈ)が、試験番号Ｎｏ．３７の研磨スラリー１０の研磨能率６６２．５(ｎｍ／ｈ)より高いことを高効率であると示す。
　図７に示すように、被研磨基板１４を比較的高い加工精度を保ちながら高効率に加工する試験番号Ｎｏ．５、Ｎｏ．７、Ｎｏ．２９、Ｎｏ．３０、Ｎｏ．３５、Ｎｏ．３６の研磨スラリー１０の点は、被研磨基板１４のオフ角度θoff(°)と研磨スラリー１０のｐＨとの関係が、その被研磨基板１４のオフ角度θoff(°)をｘ、その研磨スラリー１０のｐＨをｙとするｘ－ｙ２次元座標において、ｙ＝４、ｙ＝３、ｘ＝０、ｘ＝８で表される４本の直線により囲まれる範囲内またはその範囲の付近にある。なお、上記した４本の直線すなわちｙ＝４、ｙ＝３、ｘ＝０、ｘ＝８は、図７に示す試験番号Ｎｏ．５、Ｎｏ．７、Ｎｏ．２９、Ｎｏ．３０、Ｎｏ．３５、Ｎｏ．３６の点に基づいて本発明者により設定された黒の丸印の点(higher limit)および黒の四角印の点(lower limit)によって決定されたものである。なお、試験番号Ｎｏ．５、Ｎｏ．７、Ｎｏ．２９、Ｎｏ．３０、Ｎｏ．３５、Ｎｏ．３６の研磨スラリー１０は、図示しないが、その研磨スラリー１０のｐＨと研磨スラリー１０の酸化還元電位(ｍＶ)との関係が、その研磨スラリー１０のｐＨをｙ、その研磨スラリー１０の酸化還元電位をｚとするｙ－ｚ２次元座標において、ｚ＝－７５ｙ＋１４５４、ｚ＝－７５ｙ＋１４０６で表される２本の直線の間の範囲内にある。
　上記実験IIの結果によれば、上記試験番号Ｎｏ．５、Ｎｏ．７、Ｎｏ．２９、Ｎｏ．３０、Ｎｏ．３５、Ｎｏ．３６の研磨スラリー１０は、図７に示すｘ－ｙ２次元座標において、ｙ＝４、ｙ＝３、ｘ＝０、ｘ＝８で表される４本の直線により囲まれる範囲内またはその範囲の付近にある。このため、研磨スラリー１０において、被研磨基板１４の(０００１)Ｓｉ面に対するオフ角度θoff(°)と研磨スラリー１０のｐＨとの関係を、(０００１)Ｓｉ面に対するオフ角度θoff(°)をｘ、研磨スラリー１０のｐＨをｙとするｘ－ｙ２次元座標において、ｙ＝４、ｙ＝３、ｘ＝０、ｘ＝８で表される４本の直線に囲まれる範囲内にすることによって、被研磨基板１４である４Ｈ－ＳｉＣ単結晶の表面を高い加工精度を保ちながら高効率に加工することができると考えられる。
［実験III］
　以下、本発明者が行った実験IIIを説明する。なお、上記実験IIIは、上記実験Ｉと略同様に図１に示すような研磨システム１２と略同様に構成された装置を使用しｐＨと酸化還元電位との値をそれぞれ調整したシリカ砥粒を含む研磨スラリー１０を用いて、４Ｈ－ＳｉＣ単結晶の(０００－１)Ｃ面に対するオフ角度θoffがそれぞれ異なる被研磨基板１４を研磨し、その研磨スラリー１０で調整したｐＨと被研磨基板１４のオフ角度θoff(°)との値の違いによる被研磨基板１４への影響を検証するものである。なお、上記実験IIIは、研磨スラリー１０によって４Ｈ－ＳｉＣ単結晶である被研磨基板１４の(０００－１)Ｃ面が研磨される点で上記実験IIと異なり、その他の点は上記実験IIと略同様である。このため、以下に示す実験IIIの説明において上記実験IIと略同様の部分は省略する。
　上記実験IIIでは、先ず、ｐＨと酸化還元電位(ＯＲＰ)とが図８に示すようにそれぞれの値に調整された試験番号Ｎｏ．３８乃至Ｎｏ．５５の研磨スラリー１０を作製し、それら研磨スラリー１０をそれぞれ使用して、オフ角度θoff(°)がそれぞれ異なる被研磨基板１４すなわち(０００－１)Ｃ面に対するオフ角度が０°、４°、８°の被研磨基板１４を、上記表１で示す研磨加工条件で所定時間研磨試験を行った。
　以下、図８乃至図１０を用いて上記実験IIIの結果を示す。なお、図８は、試験番号Ｎｏ．３８乃至Ｎｏ．５５での研磨試験による研磨能率(ｎｍ／ｈ)および表面粗さＲａ(ｎｍ)を示す図である。また、図９は、研磨スラリー１０のｐＨを横軸、研磨能率(ｎｍ／ｈ)を縦軸とする２次元座標において、図８に示す試験番号Ｎｏ．３８乃至Ｎｏ．５５での研磨スラリー１０のｐＨおよび研磨能率(ｎｍ／ｈ)を丸印の点、三角印の点、四角印の点でそれぞれ示した図である。なお、上記丸印の点は、(０００－１)Ｃ面に対するオフ角度θoffが０°の被研磨基板１４を研磨したことを示し、上記三角印の点は、(０００－１)Ｃ面に対するオフ角度θoffが４°の被研磨基板１４を研磨したことを示し、上記四角印の点は、(０００－１)Ｃ面に対するオフ角度θoffが８°の被研磨基板１４を研磨したことを示す。また、図１０は、被研磨基板(ワーク)１４の(０００－１)Ｃ面に対するオフ角度θoff(°)をｘ軸(図１０の横軸)、研磨スラリー１０のｐＨをｙ軸(図１０の縦軸)とするｘ－ｙ２次元座標において、試験番号Ｎｏ．３９乃至Ｎｏ．４２、Ｎｏ．４６乃至Ｎｏ．４８、Ｎｏ．５２乃至Ｎｏ．５４での研磨スラリー１０のｐＨおよびオフ角度θoffをそれぞれ点で示した図である。
　上記実験IIIの結果を表す図８および図９に示すように、試験番号Ｎｏ．３８乃至Ｎｏ．５５において、試験番号Ｎｏ．３９乃至Ｎｏ．４２、Ｎｏ．４６乃至Ｎｏ．４８、Ｎｏ．５２乃至Ｎｏ．５４の研磨スラリー１０は、被研磨基板１４を比較的高い加工精度を保ちながら高効率に加工していた。なお、上記実験IIIにおいて、上記高い加工精度とは、上記実験Iと同様に研磨加工後の被研磨基板１４の表面粗さＲａが０．３ｎｍ程度或いは０．３ｎｍ以下のことを示すことである。また、上記高効率とは、(０００－１)Ｃ面に対するオフ角度θoffが０°、４°、８°の被研磨基板１４を使用するそれぞれの場合において、研磨加工後の研磨能率(ｎｍ／ｈ)が、試験番号Ｎｏ．４３、Ｎｏ．４９、Ｎｏ．５５の研磨スラリー１０の研磨能率(ｎｍ／ｈ)より高いことを示すことである。すなわち、(０００－１)Ｃ面に対するオフ角度θoffが０°の被研磨基板１４を使用する場合には、研磨加工後の研磨能率(ｎｍ／ｈ)が試験番号Ｎｏ．４３の研磨スラリー１０の研磨能率１９５１(ｎｍ／ｈ)より高いことを高効率であると示し、(０００－１)Ｃ面に対するオフ角度θoffが４°の被研磨基板１４を使用する場合には、研磨加工後の研磨能率(ｎｍ／ｈ)が試験番号Ｎｏ．４９の研磨スラリー１０の研磨能率２４０７(ｎｍ／ｈ)より高いことを高効率であると示し、(０００－１)Ｃ面に対するオフ角度θoffが８°の被研磨基板１４を使用する場合には、研磨加工後の研磨能率(ｎｍ／ｈ)が試験番号Ｎｏ．５５の研磨スラリー１０の研磨能率２３１９(ｎｍ／ｈ)より高いことを高効率であると示す。
　図１０に示すように、被研磨基板１４を比較的高い加工精度を保ちながら高効率に加工する試験番号Ｎｏ．３９乃至Ｎｏ．４２、Ｎｏ．４６乃至Ｎｏ．４８、Ｎｏ．５２乃至Ｎｏ．５４の研磨スラリー１０は、被研磨基板１４の(０００－１)Ｃ面に対するオフ角度θoff(°)と研磨スラリー１０のｐＨとの関係が、その被研磨基板１４の(０００－１)Ｃ面に対するオフ角度θoff(°)をｘ、その研磨スラリー１０のｐＨをｙとするｘ－ｙ２次元座標において、ｙ＝４、ｙ＝０．２５ｘ＋１(ｘ≦４)、ｙ＝２(４≦ｘ)、ｘ＝０、ｘ＝８で表される４本の直線により囲まれる範囲内またはその範囲の付近にある。なお、上記した４本の直線すなわちｙ＝４、ｙ＝０．２５ｘ＋１(ｘ≦４)、ｙ＝２(４≦ｘ)、ｘ＝０、ｘ＝８は、図１０に示す試験番号Ｎｏ．３９乃至Ｎｏ．４２、Ｎｏ．４６乃至Ｎｏ．４８、Ｎｏ．５２乃至Ｎｏ．５４の点に基づいて本発明者により設定された黒の丸印の点(higher limit)および黒の四角印の点(lower limit)によって決定されたものである。なお、試験番号Ｎｏ．３９乃至Ｎｏ．４２、Ｎｏ．４６乃至Ｎｏ．４８、Ｎｏ．５２乃至Ｎｏ．５４の研磨スラリー１０は、図示しないが、その研磨スラリー１０のｐＨと研磨スラリー１０の酸化還元電位(ｍＶ)との関係が、その研磨スラリー１０のｐＨをｙ、その研磨スラリー１０の酸化還元電位をｚとするｙ－ｚ２次元座標において、ｚ＝－７５ｙ＋１４５４、ｚ＝－７５ｙ＋１４０６で表される２本の直線の間の範囲内またはその範囲の付近にある。
　上記実験IIIの結果によれば、上記試験番号Ｎｏ．３９乃至Ｎｏ．４２、Ｎｏ．４６乃至Ｎｏ．４８、Ｎｏ．５２乃至Ｎｏ．５４の研磨スラリー１０は、図１０に示すｘ－ｙ２次元座標において、ｙ＝４、ｙ＝０．２５ｘ＋１(ｘ≦４)、ｙ＝２(４≦ｘ)、ｘ＝０、ｘ＝８で表される４本の直線により囲まれる範囲内またはその範囲の付近にある。このため、研磨スラリー１０において、被研磨基板１４の(０００－１)Ｃ面に対するオフ角度θoff(°)と研磨スラリー１０のｐＨとの関係を、(０００－１)Ｃ面に対するオフ角度θoff(°)をｘ、研磨スラリー１０のｐＨをｙとするｘ－ｙ２次元座標において、ｙ＝４、ｙ＝０．２５ｘ＋１(ｘ≦４)、ｙ＝２(４≦ｘ)、ｘ＝０、ｘ＝８で表される４本の直線に囲まれる範囲内にすることによって、被研磨基板１４である４Ｈ－ＳｉＣ単結晶の表面を高い加工精度を保ちながら高効率に加工することができると考えられる。
［実験IV］
　以下、本発明者が行った実験IVを説明する。なお、上記実験IVは、上記実験Ｉにおいて研磨スラリー１０に含まれていた研磨用粒子であるシリカ砥粒をセリア(ＣｅＯ２)砥粒に変更することによって、研磨加工時の被研磨基板１４への影響を検証するものである。なお、上記実験IVは、研磨スラリー１０に含まれている研磨用粒子がセリア砥粒である点で上記実験Iと異なり、その他の点は上記実験Iと略同様である。
　上記実験IVでは、先ず、ｐＨと酸化還元電位(ＯＲＰ)とが図１１に示すようにそれぞれの値に調整された６種類の研磨スラリー１０すなわち試験番号Ｎｏ．５６乃至Ｎｏ．６１の研磨スラリー１０を作製し、それら研磨スラリー１０をそれぞれ使用して、(０００１)Ｓｉ面に対するオフ角度θoff(°)が０°の被研磨基板１４を上記表１に示す研磨加工条件で所定時間研磨試験を行った。また、研磨スラリー１０に含まれている研磨用粒子であるセリア砥粒は、平均粒径は約８００ｎｍである。上記セリア砥粒の平均粒径は、Ｍａｌｖｅｒｎ社のＭａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ２０００を使用してレーザー回折法で求めた。
　以下、図１１および図１２を用いて上記実験IVの結果を示す。なお、図１１は、試験番号Ｎｏ．５６乃至Ｎｏ．６１での研磨試験による研磨能率(ｎｍ／ｈ)および表面粗さＲａ(ｎｍ)を示す図である。また、図１２は、研磨スラリー１０のｐＨを横軸、研磨能率(ｎｍ／ｈ)を縦軸とする２次元座標において、図１１に示す試験番号Ｎｏ．５６乃至Ｎｏ．６１での研磨スラリー１０のｐＨおよび研磨能率(ｎｍ／ｈ)を四角印の点でそれぞれ示した図である。
　上記実験IVの結果を表す図１２に示すように、試験番号Ｎｏ．５６乃至Ｎｏ．６１において、試験番号Ｎｏ．５８、Ｎｏ．５９、Ｎｏ．６０の研磨スラリー１０は、被研磨基板１４を比較的高い加工精度を保ちながら高効率に加工していた。なお、上記実験IVにおいて、上記高い加工精度とは、上記実験Ｉと同様に研磨加工後の被研磨基板１４の表面粗さＲａが０．３ｎｍ程度或いは０．３ｎｍ以下のことを示すことであり、上記高効率とは、研磨加工後の研磨能率が、試験番号Ｎｏ．６１の研磨スラリー１０の研磨能率(６４８．６ｎｍ／ｈ)より高いことを示すことである。
　また、図１２に示すように、被研磨基板１４を比較的高い加工精度を保ちながら高効率に加工する試験番号Ｎｏ．５８乃至Ｎｏ．６０の点は、研磨スラリー１０のｐＨが３乃至４の範囲内またはその範囲の付近にある。なお、試験番号Ｎｏ．５８乃至Ｎｏ．６０の研磨スラリー１０は、図示しないが、その研磨スラリー１０のｐＨと研磨スラリー１０の酸化還元電位(ｍＶ)との関係が、その研磨スラリー１０のｐＨをｙ、その研磨スラリー１０の酸化還元電位をｚとするｙ－ｚ２次元座標において、ｚ＝－７５ｙ＋１４５４、ｚ＝－７５ｙ＋１４０６で表される２本の直線の間の範囲内またはその範囲の付近にある。
　上記実験IVの結果によれば、上記試験番号Ｎｏ．５８乃至Ｎｏ．６０のセリア(ＣｅＯ２)砥粒を含む研磨スラリー１０は、上記実験Ｉの結果と略同様に上記ｙ－ｚ２次元座標において、ｙ＝４、ｙ＝３、ｚ＝－７５ｙ＋１４５４、ｚ＝－７５ｙ＋１４０６で表される４本の直線により囲まれる範囲内またはその範囲の付近にあり、それら研磨スラリー１０は、比較的高い加工精度を保ちながら高効率に加工するものである。このため、研磨スラリー１０に含まれる研磨用粒子をシリカ砥粒からセリア砥粒に変更しても、その研磨スラリー１０のｐＨとその研磨スラリー１０の酸化還元電位(ｍＶ)との関係を、研磨スラリー１０のｐＨをｙ、研磨スラリー１０の酸化還元電位(ｍＶ)をｚとするｙ－ｚ２次元座標において、ｙ＝４、ｙ＝３、ｚ＝－７５ｙ＋１４５４、ｚ－７５ｙ＋１４０６で表される４本の直線に囲まれる範囲内にすることによって、被研磨基板１４である４Ｈ－ＳｉＣ単結晶の表面を高い加工精度を保ちながら高効率に加工することができると考えられる。
　本実施例の試験番号Ｎｏ．５乃至Ｎｏ．８、Ｎｏ．１４、Ｎｏ．１５、Ｎｏ．２９、Ｎｏ．３０、Ｎｏ．３５、Ｎｏ．３６、Ｎｏ．５８乃至Ｎｏ．６０の研磨スラリー１０によれば、その研磨スラリー１０に含まれる研磨液は酸化性の研磨液であり、且つ研磨スラリー１０のｐＨと被研磨基板１４である４Ｈ－ＳｉＣ単結晶の(０００１)Ｓｉ面に対するオフ角度θoffとの関係は、オフ角度θoffをｘ、研磨スラリー１０のｐＨをｙとするｘ－ｙ２次元座標において、ｙ＝４、ｙ＝３、ｘ＝０、ｘ＝８で表される４本の直線により囲まれる範囲内またはその範囲の付近にある。この研磨スラリー１０によれば、被研磨基板１４であるＳｉＣ単結晶の表面を高い加工精度を保ちながら従来に比べて高効率に加工することができる。
　また、本実施例の試験番号Ｎｏ．３９乃至Ｎｏ．４２、Ｎｏ．４６乃至Ｎｏ．４８、Ｎｏ．５２乃至Ｎｏ．５４の研磨スラリー１０によれば、その研磨スラリー１０に含まれる研磨液は酸化性の研磨液であり、且つ研磨スラリー１０のｐＨと被研磨基板１４である４Ｈ－ＳｉＣ単結晶の(０００－１)Ｃ面に対するオフ角度θoffとの関係は、オフ角度θoffをｘ、研磨スラリー１０のｐＨをｙとするｘ－ｙ２次元座標において、ｙ＝４、ｙ＝０．２５ｘ＋１(ｘ≦４)、ｙ＝２(４≦ｘ)、ｘ＝０、ｘ＝８で表される４本の直線により囲まれる範囲内またはその範囲の付近にある。この研磨スラリー１０によれば、被研磨基板１４であるＳｉＣ単結晶の表面を高い加工精度を保ちながら従来に比べて高効率に加工することができる。
　また、本実施例のＮｏ．５乃至Ｎｏ．８、Ｎｏ．１４、Ｎｏ．１５、Ｎｏ．２９、Ｎｏ．３０、Ｎｏ．３５、Ｎｏ．３６、Ｎｏ．３９乃至Ｎｏ．４２、Ｎｏ．４６乃至Ｎｏ．４８、Ｎｏ．５２乃至Ｎｏ．５４、Ｎｏ．５８乃至Ｎｏ．６０の研磨スラリー１０によれば、研磨スラリー１０の酸化還元電位は、その研磨スラリー１０の酸化還元電位(ｍＶ)をｚとするｙ－ｚ２次元座標において、ｚ＝－７５ｙ＋１４５４、ｚ＝－７５ｙ＋１４０６で表される２本の直線の間の範囲内またはその範囲の付近にある。この研磨スラリー１０によれば、被研磨基板１４である４Ｈ－ＳｉＣ単結晶の表面を高効率に加工することができる。
　また、本実施例のＮｏ．５乃至Ｎｏ．８、Ｎｏ．１４、Ｎｏ．１５、Ｎｏ．２９、Ｎｏ．３０、Ｎｏ．３５、Ｎｏ．３６、Ｎｏ．３９乃至Ｎｏ．４２、Ｎｏ．４６乃至Ｎｏ．４８、Ｎｏ．５２乃至Ｎｏ．５４、Ｎｏ．５８乃至Ｎｏ．６０の研磨スラリー１０によれば、研磨スラリー１０の酸化還元電位の調整剤として、過マンガン酸カリウム(ＫＭｎＯ４)溶液またはチオ硫酸カリウム(Ｋ２Ｓ２Ｏ３)溶液が添加されている。このため、前記過マンガン酸カリウム溶液または前記チオ硫酸カリウム溶液を添加することによって、研磨スラリー１０の酸化還元電位を例えば前記ｚ＝－７５ｙ＋１４５４、ｚ＝－７５ｙ＋１４０６で表される２本の直線の間の範囲内に好適に調整することができる。
　また、本実施例のＮｏ．５乃至Ｎｏ．８、Ｎｏ．１４、Ｎｏ．１５、Ｎｏ．２９、Ｎｏ．３０、Ｎｏ．３５、Ｎｏ．３６、Ｎｏ．３９乃至Ｎｏ．４２、Ｎｏ．４６乃至Ｎｏ．４８、Ｎｏ．５２乃至Ｎｏ．５４、Ｎｏ．５８乃至Ｎｏ．６０の研磨スラリー１０によれば、その研磨スラリー１０に含まれる研磨用粒子は、シリカ(ＳｉＯ２)、セリア(ＣｅＯ２)である。このため、その研磨用粒子を含む研磨スラリー１０によって被研磨基板１４である４Ｈ－ＳｉＣ単結晶の表面を高い加工精度を保ちながら高効率に加工することができる。
　また、本実施例のＮｏ．５乃至Ｎｏ．８、Ｎｏ．１４、Ｎｏ．１５、Ｎｏ．２９、Ｎｏ．３０、Ｎｏ．３５、Ｎｏ．３６、Ｎｏ．３９乃至Ｎｏ．４２、Ｎｏ．４６乃至Ｎｏ．４８、Ｎｏ．５２乃至Ｎｏ．５４、Ｎｏ．５８乃至Ｎｏ．６０の研磨スラリー１０によれば、それら研磨スラリー１０は、研磨スラリー１０を用いてＳｉＣ単結晶材料である被研磨基板１４の研磨加工を行う研磨加工方法に使用される。このため、前記研磨加工方法によって、高い加工精度を保ちながら比較的高効率に前記ＳｉＣ単結晶材料である被研磨基板１４を研磨することができる。
　以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
　本実施例において、研磨スラリー１０すなわち研磨用組成物の研磨用粒子として例えばシリカ砥粒、セリア砥粒などの遊離砥粒が使用されたが、その研磨用粒子は遊離砥粒に限定されず例えば固定砥粒として使用されても良い。すなわち、上記研磨用組成物が研磨スラリー１０に限られる必要はない。
　また、本実施例の研磨スラリー１０において、その研磨スラリー１０の研磨用粒子としてシリカ、セリアが使用されていたが、研磨用粒子はシリカ、セリアに限定されるものではない。例えば、研磨用粒子は、シリカ、セリア、アルミナ、ジルコニア、チタニア、マンガン酸化物、炭酸バリウム、酸化クロム、および酸化鉄のうち、少なくとも１つを含むものであれば良い。
　また、本実施例の研磨スラリー１０において、その研磨スラリー１０のｐＨのｐＨ調整剤として、硫酸、水酸化カリウムが使用されていたが、例えば塩酸、硝酸、水酸化ナトリウム等が使用されても良い。
　なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
１０：研磨スラリー(研磨用組成物)
１４：被研磨基板(被研磨物)
θoff：オフ角度

Claims (6)

  1. 　被研磨物であるＳｉＣ単結晶の(０００１)Ｓｉ面を平滑にするための研磨加工に用いる、研磨用粒子と研磨液とを含む研磨用組成物であって、
    　前記研磨液は酸化性の研磨液であり、且つ前記研磨用組成物のｐＨと前記被研磨物であるＳｉＣ単結晶の(０００１)Ｓｉ面のオフ角度との関係は、前記オフ角度(°)をｘ、前記研磨用組成物のｐＨをｙとするｘ－ｙ２次元座標において、式(１)、式(２)、式(３)、式(４)で表される４本の直線により囲まれる範囲内であることを特徴とする研磨用組成物。
    　ｙ＝４　・・・(１)
    　ｙ＝３　・・・(２)
    　ｘ＝０　・・・(３)
    　ｘ＝８　・・・(４)
  2. 　被研磨物であるＳｉＣ単結晶の(０００－１)Ｃ面を平滑にするための研磨加工に用いる、研磨用粒子と研磨液とを含む研磨用組成物であって、
    　前記研磨液は酸化性の研磨液であり、且つ前記研磨用組成物のｐＨと前記被研磨物であるＳｉＣ単結晶の(０００－１)Ｃ面のオフ角度との関係は、前記オフ角度(°)をｘ、前記研磨用組成物のｐＨをｙとするｘ－ｙ２次元座標において、式(１)、式(５)、式(３)、式(４)で表される４本の直線により囲まれる範囲内であることを特徴とする研磨用組成物。
    　ｙ＝４　・・・(１)
    　ｙ＝０．２５ｘ＋１(ｘ≦４)、ｙ＝２(４≦ｘ)　・・・(５)
    　ｘ＝０　・・・(３)
    　ｘ＝８　・・・(４)
  3. 　前記酸化性の研磨液の酸化還元電位は、前記研磨液の酸化還元電位(ｍＶ)をｚとするｙ－ｚ２次元座標において、式(６)、式(７)で表される２本の直線の間の範囲内となることを特徴とする請求項１または２の研磨用組成物。
    　ｚ＝－７５ｙ＋１４５４　・・・(６)
    　ｚ＝－７５ｙ＋１４０６　・・・(７)
  4. 　前記酸化性の研磨液の酸化還元電位の調整剤として、過マンガン酸カリウムまたはチオ硫酸カリウムが添加されている請求項３の研磨用組成物。
  5. 　前記研磨用粒子は、シリカ、セリア、アルミナ、ジルコニア、チタニア、マンガン酸化物、炭酸バリウム、酸化クロム、および酸化鉄のうち、少なくとも１つを含むものである請求項１または２の研磨用組成物。
  6. 　請求項１から５のいずれか１に記載の研磨用組成物を用いてＳｉＣ単結晶材料の研磨加工を行うことを特徴とする研磨加工方法。
PCT/JP2014/071343 2013-10-22 2014-08-12 研磨用組成物およびそれを用いた研磨加工方法 WO2015059987A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/029,037 US20160257854A1 (en) 2013-10-22 2014-08-12 Polishing composition and polishing processing method using same
JP2015543740A JPWO2015059987A1 (ja) 2013-10-22 2014-08-12 研磨用組成物およびそれを用いた研磨加工方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013-219631 2013-10-22
JP2013219631 2013-10-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015059987A1 true WO2015059987A1 (ja) 2015-04-30

Family

ID=52992596

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2014/071343 WO2015059987A1 (ja) 2013-10-22 2014-08-12 研磨用組成物およびそれを用いた研磨加工方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20160257854A1 (ja)
JP (1) JPWO2015059987A1 (ja)
WO (1) WO2015059987A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016072371A1 (ja) * 2014-11-07 2016-05-12 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物
JP2016094588A (ja) * 2014-11-07 2016-05-26 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015152021A1 (ja) * 2014-03-31 2015-10-08 株式会社ノリタケカンパニーリミテド ＧａＮ単結晶材料の研磨加工方法
JP6448314B2 (ja) * 2014-11-06 2019-01-09 株式会社ディスコ 研磨液及びＳｉＣ基板の研磨方法
JP6668674B2 (ja) * 2015-10-15 2020-03-18 住友電気工業株式会社 炭化珪素基板
JP6280678B1 (ja) * 2016-12-22 2018-02-14 三井金属鉱業株式会社 研摩液及び研摩方法
TW202132527A (zh) * 2019-12-12 2021-09-01 日商Ｊｓｒ股份有限公司 化學機械研磨用組成物及研磨方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012248569A (ja) * 2011-05-25 2012-12-13 Asahi Glass Co Ltd 研磨剤および研磨方法
JP2013212951A (ja) * 2012-04-02 2013-10-17 Sumitomo Electric Ind Ltd 炭化珪素基板、半導体装置およびこれらの製造方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
CN105755534B (zh) * 2011-08-05 2019-01-08 住友电气工业株式会社 衬底、半导体器件及其制造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012248569A (ja) * 2011-05-25 2012-12-13 Asahi Glass Co Ltd 研磨剤および研磨方法
JP2013212951A (ja) * 2012-04-02 2013-10-17 Sumitomo Electric Ind Ltd 炭化珪素基板、半導体装置およびこれらの製造方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016072371A1 (ja) * 2014-11-07 2016-05-12 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物
JP2016094588A (ja) * 2014-11-07 2016-05-26 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物
US10759981B2 (en) 2014-11-07 2020-09-01 Fujimi Incorporated Polishing method and polishing composition
US11015098B2 (en) 2014-11-07 2021-05-25 Fujimi Incorporated Polishing composition

Also Published As

Publication number Publication date
US20160257854A1 (en) 2016-09-08
JPWO2015059987A1 (ja) 2017-03-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2015059987A1 (ja) 研磨用組成物およびそれを用いた研磨加工方法
CN103857765B (zh) 碳化硅单晶基板及研磨液
EP2679342B1 (en) Polishing method
TWI619805B (zh) 用於硬脆材料之研磨用組成物、硬脆材料基板之研磨方法及製造方法
CN103493183B (zh) 非氧化物单晶基板的研磨方法
JP2000336344A (ja) 研磨剤
JPH11315273A (ja) 研磨組成物及びそれを用いたエッジポリッシング方法
TW201307541A (zh) 研磨劑及研磨方法
EP3128536B1 (en) Method for polishing gan single crystal material
JP6436517B2 (ja) 研磨用組成物
TW201313885A (zh) 研磨劑及研磨方法
KR20070012209A (ko) 연마용 조성물 및 연마 방법
CN102169821A (zh) 用于生产半导体晶片的方法
JP2017539077A (ja) コバルトディッシング制御剤
JPH11302634A (ja) 研磨用組成物及び研磨加工方法
EP4314179A1 (en) Suspension for chemical mechanical planarization (cmp) and method employing the same
CN107001914A (zh) 研磨用组合物及使用其的基板的制造方法
KR101357328B1 (ko) Ｃｍｐ 연마액, 및 이것을 이용한 연마 방법 및 반도체 기판의 제조 방법
TW201500533A (zh) 包含ｎ，ｎ，ｎ’，ｎ’－肆（２－羥基丙基）乙二胺或甲磺酸之化學機械拋光組成物
TW201527044A (zh) 晶圓的雙面硏磨方法
CN108655965A (zh) 研磨用组合物
JP4145273B2 (ja) Ｃｍｐパッドコンディショナー
JP4396963B2 (ja) 研磨用組成物、その調製方法及びそれを用いたウェーハの研磨方法
JP2011121151A (ja) ハードディスク基板用研磨液組成物
JP2005005501A (ja) Ｃｍｐ研磨剤、研磨方法及び半導体装置の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15029037

Country of ref document: US

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2015543740

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14856245

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14856245

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1