拋光用組合物及拋光方法
2023-07-18 04:57:46
專利名稱：拋光用組合物及拋光方法
技術領域：
本發明涉及拋光用組合物，所述拋光用組合物作為對含有半導體單結晶的拋光對象物進行拋光的用途來使用、尤其作為對含有例如六方晶碳化矽單結晶基板這樣的碳化矽單結晶的拋光對象物進行拋光的用途來使用、及使用這樣的拋光用組合物的拋光方法。
背景技術：
4H-SiC單結晶基板或6H-SiC單結晶基板等的碳化矽單結晶基板通常經過使用含有鑽石砥粒的漿對基板的表面進行初步拋光的工序和將初步拋光的基板表面進行最後拋光的工序而製造。在最後拋光中，通過初步拋光除去產生在基板的表面上的非晶質的加工變質層，同時使除去加工變質層之後露出的基板的結晶面平坦化。如特開昭2004-299018號公報中所揭示，作為該最後拋光時使用的拋光用組合物，已知的有含有膠體二氧化矽的pH7～10的拋光用組合物。然而，上述專利公報的拋光用組合物由於拋光結晶面的能力很低，所以在使用上述專利公報的拋光用組合物時，存在著最後拋光所需時間變得很長的問題。
作為六方晶碳化矽單結晶基板的4H-SiC單結晶基板及6H-SiC單結晶基板具有由所謂(0001)Si面和(000-1)C面這樣的不同的面方位的結晶面分別構成的兩個面。4H-SiC單結晶基板及6H-SiC單結晶基板的(0001)Si面，與(0001)Si面以外的4H-SiC單結晶基板或6H-SiC單結晶基板的面(如(000-1)C面)相比，氧化速度及腐蝕速度很低。因此，一直以來難以用很高的拋光速度(removal rate)對(0001)Si面進行拋光。另外，若用上述專利公報的拋光用組合物拋光4H-SiC單結晶基板及6H-SiC單結晶基板的(000-1)C面，則也存在易產生凹痕等表面缺陷的問題。
另外，在六方晶碳化矽單結晶基板的(0001)Si面和(000-1)C面中，由於化學性質及機械性質大為不同，所以一直以來在拋光六方晶碳化矽單結晶基板的兩個面的場合，使用具有分別適於拋光(0001)Si面和(000-1)C面的具有不同組成的兩種拋光用組合物對單個面分別進行拋光。然而，為了提高工作效率，人們期望用一種拋光用組合物可以將(0001)Si面和(000-1)C面兩個面很好地進行拋光。
發明內容
因此，本發明的第1個目的在於提供可以很好地拋光(0001)Si面的拋光用組合物及使用這樣的拋光用組合物的拋光方法。本發明的第2個目的在於提供可以很好地拋光(000-1)C面的拋光用組合物及使用這樣的拋光用組合物的拋光方法。本發明的第3個目的在於提供可以很好地拋光(0001)Si面和(000-1)C面兩個面的拋光用組合物及使用這樣的拋光用組合物的拋光方法。
為了達到上述目的，本發明提供具有砥粒和碘化合物、且pH為6以上的拋光用組合物。
本發明還提供用於對由半導體單結晶構成的拋光對象物進行拋光的、含有碘化合物且具有8以下的pH的拋光用組合物。
本發明進一步提供用於對由碳化矽單結晶構成的拋光對象物進行拋光的、含有砥粒和碘化合物且具有6～8的pH的拋光用組合物。
另外，本發明提供拋光由半導體單結晶構成的拋光對象物的方法。該方法具備調節上述拋光用組合物的任何一個工序和使用其調節的拋光用組合物將拋光對象物進行拋光的拋光工序。
具體實施例方式
以下，說明本發明的第1及第2實施方式。
第1實施方式的拋光用組合物通過混合規定量的碘酸鹽或高碘酸鹽、膠體二氧化矽，根據需要用水稀釋而製造。因此，第1實施方式的拋光用組合物實質上由作為砥粒的膠體二氧化矽、作為碘化合物的碘酸鹽或高碘酸鹽及水而成。
第2實施方式的拋光用組合物通過混合規定量的碘酸或高碘酸、鹼和膠體二氧化矽，根據需要用水稀釋而製造。因此，第2實施方式的拋光用組合物實質上由作為砥粒的膠體二氧化矽、作為碘化合物的碘酸或高碘酸、作為pH調節劑的鹼及水而成。即，第2實施方式的拋光用組合物在含有碘酸或高碘酸作為碘化合物以替代碘酸鹽或高碘酸鹽並且含有鹼這一點上，不同於第1實施方式的拋光用組合物。
第1及第2實施方式的拋光用組合物用於拋光4H-SiC單結晶基板或6H-SiC單結晶基板、更具體地說，以拋光4H-SiC單結晶基板或6H-SiC單結晶基板的(0001)Si面的用途來使用。
第1及第2實施方式的各拋光用組合物中的膠體二氧化矽的含量少於0.05質量％的場合，進一步說少於0.1質量％的場合，再進一步說少於1質量％的場合，拋光用組合物可能不具有充分的拋光能力。因此，為了得到更高的拋光速度，第1及第2實施方式的各拋光用組合物中的膠體二氧化矽的含量較好是0.05質量％以上、更好的是0.1質量％以上、最好的是1質量％以上。另一方面，第1及第2實施方式的各拋光用組合物中的膠體二氧化矽的含量多於50質量％的場合，進一步說多於48質量％的場合，再進一步說多於45質量％的場合，由於拋光用組合物的製造需要比市售的膠體二氧化矽更高濃度的膠體二氧化矽，所以並不經濟。因此第1及第2實施方式的各拋光用組合物中的膠體二氧化矽的含量較好是50質量％以下、更好的是48質量％以下、最好的是45質量％以下。
平均一次粒徑小於5nm的膠體二氧化矽，進一步說平均一次粒徑小於15nm的膠體二氧化矽，再進一步說平均一次粒徑小於25nm的膠體二氧化矽，拋光(0001)Si面的能力不太高。因此，為了得到更高的拋光速度，第1及第2實施方式的各拋光用組合物中所含的膠體二氧化矽的平均一次粒徑較好是5nm的以上、更好的是15nm以上、最好的是25nm以上。另一方面，膠體二氧化矽的平均一次粒徑大於120nm的場合，進一步說大於100nm的場合，再進一步說大於85nm的場合，為了使拋光用組合物發揮充分的拋光能力，則有必要提高第1及第2實施方式的各拋光用組合物中的膠體二氧化矽的含量。因此，為了減少拋光用組合物的成本，第1及第2實施方式的各拋光用組合物中所含的膠體二氧化矽的平均一次粒徑較好是120nm以下、更好的是100nm以下、最好的是85nm以下。還有，膠體二氧化矽的平均一次粒徑如從根據BET法測定的比表面積算出。
為提高拋光速度，第1實施方式的拋光用組合物中所含的碘化合物可以是碘酸鹽或高碘酸鹽的任何一個，但其中高碘酸鹽較好，更好的是偏高碘酸鈉(NaIO4)。高碘酸鹽與碘酸鹽相比，在氧化還原電位高、氧化力強這點上較理想，偏高碘酸鈉比其他的高碘酸鹽相比在易得到這點上較理想。
為提高拋光速度，第2實施方式的拋光用組合物中所含的碘化合物可以是碘酸或高碘酸的任何一個，但其中高碘酸較好，更好的是原高碘酸(H5IO6)。高碘酸與碘酸相比，在氧化還原電位高、氧化力強這點上較理想，原高碘酸與其他的高碘酸相比在易得到這點上較理想。
第1及第2實施方式的各拋光用組合物中所含的碘化合物的含量少於0.1g/L的場合，進一步說少於0.5g/L的場合，再進一步說少於1g/L的場合，可能不能以很高的拋光速度拋光(0001)Si面。因此，為了得到更高的拋光速度，第1及第2實施方式中各拋光用組合物中的碘化合物的含量較好是0.1g/L以上、更好的是0.5g/L以上、最好的是1g/L以上。另一方面，第1及第2實施方式中各拋光用組合物中的碘化合物的含量多於500g/L的場合，進一步說多於250g/L的場合，再進一步說多於100g/L的場合，拋光墊片的劣化可能會提前。除此之外，拋光用組合物中所含的碘化合物為碘酸鹽或高碘酸鹽的場合，在拋光用組合物中可能會生成沉澱。因此，為了避免這樣的缺陷，第1及第2實施方式的各拋光用組合物中所含的碘化合物的含量較好是500g/L以下、更好的是250g/L以下、最好的是100g/L以下。
為得到具有良好的保存穩定性的拋光用組合物，第2實施方式的拋光用組合物中所含的鹼較好的是氫氧化鋰(LiOH)或無機鋰鹽等的鋰化合物或氨(NH3)，更好的是氫氧化鋰或氨。作為無機鋰鹽具體地說可以舉例如鋰氯化物、鋰碳酸鹽、鋰硝酸鹽、鋰硫酸鹽、鋰磷酸鹽等，其中容易得到的是鋰氯化物及鋰碳酸鹽。
第2實施方式的拋光用組合物中的鹼的含量少於0.1g/L的場合，進一步說少於0.5g/L的場合，再進一步說少於1g/L的場合，由於拋光用組合物的pH不太高，所以拋光(0001)Si面的拋光用組合物的能力可能會降低。因此，為了得到更高的拋光速度，第2實施方式的拋光用組合物中的鹼的含量較好是0.1g/L以上、更好的是0.5g/L以上、最好的是1g/L以上。另一方面，第2實施方式的拋光用組合物中的鹼的含量多於20g/L的場合，進一步說多於15g/L的場合，再進一步說多10g/L的場合，拋光用組合物的保存穩定性可能降低。因此，為了得到良好的保存穩定性，第2實施方式的拋光用組合物中的鹼的含量較好是20g/L以下、更好的是15g/L以下、最好的是10g/L以下。
為實現對(0001)Si面的良好的拋光，第1及第2實施方式的各拋光用組合物中的pH需要是6以上。只是，即使pH為6以上，隨著pH的降低，拋光(0001)Si面的拋光用組合物的能力存在降低的傾向。因此，為了得到更高的拋光速度，第1及第2實施方式的各拋光用組合物的pH較好的是7以上。另一方面，若第1及第2實施方式的各拋光用組合物的pH過高，則拋光用組合物中的膠體二氧化矽可能產生溶解。因此，從防止膠體二氧化矽的溶解的觀點，第1及第2實施方式的各拋光用組合物的pH較好是14以下、更好的是13以下、最好的是12以下。
根據第1及第2實施方式可以得到以下優點。
與以往的拋光用組合物相比，第1及第2實施方式的各拋光用組合物具有用很高的拋光速度拋光4H-SiC單結晶基板或6H-SiC單結晶基板的(0001)Si面的能力。這是因為由第1及第2實施方式的各拋光用組合物中所含的碘酸、高碘酸或它們的鹽所構成的碘化合物在pH6以上的區域中，在氧化(0001)Si面這一點上發揮了充分的氧化力。
在第2實施方式的拋光用組合物中混合有鹼。因此，雖然含有所謂碘酸、高碘酸作為碘化合物，但是配製第2實施方式的拋光用組合物使其pH成為6以上，並不困難。
第1及第2實施方式可以如下進行改變。
第1及第2實施方式的各拋光用組合物中所含的砥粒既可以是像煅制二氧化矽(フユ一ムドシリカ，fumed silica)那樣的膠體二氧化矽以外的二氧化矽，或也可以是氧化鋁或氧化鉻。但是，在使用二氧化矽(尤其是膠體二氧化矽)的場合，與使用氧化鋁或氧化鉻的場合相比，由於拋光後的拋光對象物的表面上難以生成損傷，所以較好的是二氧化矽(尤其是膠體二氧化矽)。
根據需要在第1實施方式的拋光用組合物中也可以添加作為pH調節劑的鹼。第1實施方式的拋光用組合物中添加的鹼的適宜種類、以及第1實施方式的拋光用組合物中的鹼的適宜含量，與第2實施方式的情況相同。
也可以省略第2實施方式的拋光用組合物中所含的鹼。即，第2實施方式的拋光用組合物也可以是實質上由膠體二氧化矽、碘酸或高碘酸、以及水構成。只是，為了得到更高的拋光速度，最好是含有鹼。還有，即使在省略鹼的場合，拋光用組合物的pH也必須是6以上。
根據需要也可以在第1及第2實施方式的各拋光用組合物中添加如防腐劑或消泡劑一樣的公知的添加劑。
第1及第2實施方式的各拋光用組合物也可以用於拋光(0001)Si面以外的4H-SiC單結晶基板或6H-SiC單結晶基板的面的用途中。或也可以用於將由3C-SiC單結晶基板這樣的立方晶碳化矽單結晶構成的拋光對象物進行拋光的用途中。另外，既可以用於將由碳化矽單結晶基板以外的碳化矽單結晶基板構成的拋光對象物進行拋光的用途中，或也可以用於對由碳化矽單結晶構成的拋光對象物以外的拋光對象物進行拋光的用途中。只是與以往的拋光用組合物相比，第1及第2實施方式的各拋光用組合物拋光由碳化矽單結晶構成的拋光對象物、尤其是4H-SiC單結晶基板或6H-SiC單結晶基板的(0001)Si面的能力特別高。因此，較好的是用於拋光由碳化矽單結晶構成的拋光對象物中，更好的是用於拋光4H-SiC單結晶基板或6H-SiC單結晶基板的(0001)Si面的用途中。
然後，說明有關本發明的第1及第2實施方式的實施例及比較例。
將膠體二氧化矽、碘化合物或取代這些的化合物及pH調節劑適當混合，根據需要用水稀釋，配製實施例1～11及比較例1～13的拋光用組合物。各拋光用組合物中的膠體二氧化矽、碘化合物或取代這些的化合物及pH調節劑的細節及各拋光用組合物的pH如表1所示。還有，各拋光用組合物中所含的膠體二氧化矽的平均一次粒徑為35nm。
使用實施例1～11及比較例1～13的各拋光用組合物，用表2所示的拋光條件將碳化矽單結晶基板的(0001)Si面進行拋光。測定拋光前後的基板的重量，將從其測定值算出的拋光速度在表1的「拋光速度」欄中表示。
將100ml實施例1～11及比較例1～13的各拋光用組合物放入容量250ml的樹脂容器(ポリ容器)中，在室溫中靜置3個月，定期觀察拋光用組合物的外觀變化。根據觀察結果，將對於各拋光用組合物的保存穩定性評價的結果在表1的「穩定性」欄中表示。同一欄中，◎(優)表示經過3個月之後未在拋光用組合物上看到凝膠化或沉澱的發生、或者粘度上升等的變化，○(良)表示經過1個月之後雖未看到變化，但經過3個月之後看到變化。
表1
表2
如表1所示，根據實施例1～11的拋光用組合物，與以相當於特開2004-299018號公報的拋光用組合物的比較例1以及比較例2～13的拋光用組合物相比，得到很高的拋光速度。另外，，實施例1～11的拋光用組合物也可以滿足對於保存穩定性的要求。在比較例10～13的拋光用組合物中分別使用次氯酸鈉、氯酸鈉、高氯酸鈉、溴酸鈉以替代碘化合物，但是用這些拋光用組合物得到的任何一個拋光速度與用實施例1～11的拋光用組合物得到的拋光速度相比都很低。從該結果可知即便是與碘化合物相同的滷素化合物，氯化合物或溴化合物沒有提高拋光(0001)Si面的拋光用組合物能力的效果。
以下，說明本發明的第3實施方式。
第3實施方式的拋光用組合物通過將規定量的碘化合物與膠體二氧化矽混合，根據需要用水稀釋而製造。因此，第3實施方式的拋光用組合物實質上由作為砥粒的膠體二氧化矽、碘化合物及水而成。第3實施方式的拋光用組合物用於拋光4H-SiC單結晶基板或6H-SiC單結晶基板、更具體地說用於拋光4H-SiC單結晶基板或6H-SiC單結晶基板的(000-1)C面的用途。
第3實施方式的拋光用組合物的膠體二氧化矽的含量少於0.05質量％的場合，進一步說少於0.1質量％的場合，再進一步說少於1質量％的場合，拋光用組合物可能不具有充分的拋光能力。因此，為了得到更高的拋光速度，第3實施方式的拋光用組合物的膠體二氧化矽的含量較好是0.05質量％以上、更好的是0.1質量％以上、最好的是1質量％以上。另一方面，第3實施方式的各拋光用組合物中的膠體二氧化矽的含量多於40質量％的場合，進一步說多於35質量％的場合，再進一步說多於30質量％的場合，由於拋光速度接近飽和、幾乎不再上升，所以並不經濟。因此第3實施方式的拋光用組合物的膠體二氧化矽的含量較好是40質量％以下、更好的是35質量％以下、最好的是30質量％以下。
平均一次粒徑小於5nm的膠體二氧化矽，進一步說平均一次粒徑小於15nm的膠體二氧化矽，再進一步說平均一次粒徑小於25nm的膠體二氧化矽，拋光(000-1)C面的能力不太高。因此，為了得到更高的拋光速度，第3實施方式的拋光用組合物中所含的膠體二氧化矽的平均一次粒徑較好是5nm的以上、更好的是15nm以上、最好的是25nm以上。另一方面，膠體二氧化矽的平均一次粒徑大於120nm的場合，進一步說大於100nm的場合，再進一步說大於85nm的場合，為了使拋光用組合物發揮充分的拋光能力，則有必要相當程度地提高第3實施方式的拋光用組合物中膠體二氧化矽的含量。因此，為了減少拋光用組合物的成本，第3實施方式的拋光用組合物中所含的膠體二氧化矽的平均一次粒徑較好是120nm以下、更好的是100nm以下、最好的是85nm以下。還有，膠體二氧化矽的平均一次粒徑，例如從根據BET法測定的比表面積算出。
為提高拋光速度，第3實施方式的拋光用組合物中所含的碘化合物可以是碘酸或高碘酸及它們的鹽的任何一個，但其中高碘酸或高碘酸鹽較好，更好的是原高碘酸(H5IO6)或偏高碘酸鈉(NaIO4)。高碘酸及高碘酸鹽與碘酸及碘酸鹽相比，在氧化還原電位高、氧化力強這點上較理想，原高碘酸及偏高碘酸鈉比其他的高碘酸及高碘酸鹽相比在易得到這點上較理想。
在第3實施方式的拋光用組合物中所含的碘化合物的含量少於0.1g/L的場合，進一步說少於1g/L的場合，再進一步說少於5g/L的場合，可能不能以很高的拋光速度拋光(000-1)C面。因此，為了得到更高的拋光速度，第3實施方式的拋光用組合物中的碘化合物的含量較好是0.1g/L以上、更好的是1g/L以上、最好的是5g/L以上。另一方面，第3實施方式的拋光用組合物中的碘化合物的含量多於500g/L的場合，進一步說多於250g/L的場合，再進一步說多100g/L的場合，拋光墊片的劣化可能會提前。除此之外，拋光用組合物中所含的碘化合物為碘酸鹽或高碘酸鹽的場合，在拋光用組合物中也可能生成沉澱。因此，為了避免這樣的缺陷，第3實施方式的拋光用組合物中的碘化合物的含量較好是500g/L以下、更好的是250g/L以下、最好的是100g/L以下。
為實現(000-1)C面的良好的拋光，第3實施方式的拋光用組合物的pH需要是8以下。只是，即使pH為8以下，隨著pH增高，拋光(000-1)C面的拋光用組合物的能力存在降低的傾向。因此，為了得到更高的拋光速度，第3實施方式的拋光用組合物的pH較好的是7.5以下，更好的是7以下。另一方面，若第3實施方式的拋光用組合物的pH過低，則拋光機容易被腐蝕。因此，從防止拋光機腐蝕的觀點，第3實施方式的拋光用組合物的pH較好是0.5以上、更好的是0.8以上、最好的是1以上。
根據第3實施方式可以得到以下優點。
與以往的拋光用組合物相比，第3實施方式的拋光用組合物具有用高拋光速度拋光4H-SiC單結晶基板或6H-SiC單結晶基板的(000-1)C面的能力。這是因為由第3實施方式的拋光用組合物中所含的碘酸、高碘酸或者它們的鹽所構成的碘化合物在pH8以下的區域中，在氧化(000-1)C面這一點上發揮充分的氧化力。
作為表面缺陷的一種的凹痕是由於，拋光對象物的易於拋光部分的拋光與不易拋光部分的拋光相比，其拋光進行得迅速，拋光速度越高則越不易發生。因此，與已有的拋光用組合物相比，在用具有以高拋光速度拋光(000-1)C面能力的第3實施方式的拋光用組合物進行拋光後的(000-1)C面上，與用已有的拋光用組合物進行拋光後的(000-1)C面相比，凹痕很少。
第3實施方式也可以如下進行改變。
第3實施方式的拋光用組合物中所含的砥粒既可以是像煅制二氧化矽那樣的膠體二氧化矽以外的二氧化矽，或者也可以是氧化鋁或氧化鉻。只是，在使用二氧化矽(尤其是膠體二氧化矽)的場合，與使用氧化鋁或氧化鉻的場合相比，由於拋光後的拋光對象物的表面上不易生成傷痕，所以較好的是二氧化矽(尤其是膠體二氧化矽)。
也可以省略第3實施方式的拋光用組合物中所含的膠體二氧化矽。即第3實施方式的拋光用組合物實質上也可以是由碘化合物及水構成。只是，為了得到更高的拋光速度，最好是含有膠體二氧化矽等的砥粒。
根據需要也可以在第3實施方式的拋光用組合物中添加如pH調節劑、防腐劑或消泡劑等公知的添加劑。
第3實施方式的拋光用組合物也可以用於對除(0001)Si面之外的(000-1)C面以外的4H-SiC單結晶基板或6H-SiC單結晶基板的面的拋光的用途中。或也可以用於將如由3C-SiC單結晶基板這樣的立方晶碳化矽單結晶構成的拋光對象物進行拋光的用途中。另外，既可以用於對由碳化矽單結晶基板以外的碳化矽單結晶基板構成的拋光對象物進行拋光的用途中，或也可以用於對由碳化矽單結晶構成的拋光對象物以外的拋光對象物進行拋光的用途中。只是與以往的拋光用組合物相比，第3實施方式的各拋光用組合物對由碳化矽單結晶構成的拋光對象物、尤其是4H-SiC單結晶基板或6H-SiC單結晶基板的(000-1)C面進行拋光的能力特別高。因此，較好的是用於拋光碳化矽單結晶構成的拋光對象物中，更好的是用於拋光4H-SiC單結晶基板或6H-SiC單結晶基板的(000-1)C面拋光的用途中。
然後，說明有關本發明的第3實施方式的實施例及比較例。
通過將砥粒、碘化合物或其替代化合物及pH調節劑適當混合、並根據需要用水稀釋，配製實施例101～116及比較例101～111的拋光用組合物。各拋光用組合物中的砥粒、碘化合物或其替代化合物及pH調節劑的細節及各拋光用組合物的pH如表3所示。
首先，使用含有平均粒徑0.5μm的多結晶鑽石砥粒的漿，用表4顯示的拋光條件將碳化矽單結晶基板的(000-1)C面進行初步拋光。之後，用實施例101～116及比較例101～111的各拋光用組合物、用表5所示的拋光條件將已初步拋光的碳化矽單結晶基板的(000-1)C面進行最後拋光。測定最後拋光前後的基板的重量，將從其測定值算出的拋光速度在表3的「拋光速度」欄中表示。
另外，通過光學顯微鏡用倍率50倍觀察最後拋光後的(000-1)C面。根據其觀察結果，對由各拋光用組合物所致表面缺陷的發生情況進行評價，結果表示在表3的「表面狀態」欄中。同一欄中，○(良)表示未發現任何凹痕、段差及面斑，還有×(不良)表示發現凹痕、段差及面斑的任何一個。還有，在最後拋光之前將初步拋光後的(000-1)C面通過過光學顯微鏡用倍率50倍觀察時，未發現任何凹痕、段差及面斑。
表3
表4
表5
如表3所示，根據實施例101～116的拋光用組合物，與以相當於特開2004-299018號公報的拋光用組合物的比較例101以及比較例102～111的拋光用組合物相比，得到很高的拋光速度。另外，對於拋光後的表面狀態，實施例102～111的拋光用組合物也可以滿足。
以下，說明本發明的第4實施方式。
第4實施方式的拋光用組合物通過混合規定量的碘化合物或膠體二氧化矽，並根據需要用水稀釋而製造。因此，第4實施方式的拋光用組合物實質上由作為砥粒的膠體二氧化矽、碘化合物及水而成。第4實施方式的拋光用組合物用於拋光4H-SiC單結晶基板或6H-Si單結晶基板的用途，更具體地，用於同時或依次拋光分別由(0001)Si面和(000-1)C面構成的拋光碳化矽單結晶基板的內外兩表面的用途。在依次拋光基板的(0001)Si面和(000-1)C面的場合，拋光(0001)Si面和(000-1)C面的順序無關緊要。
第4實施方式的拋光用組合物中的膠體二氧化矽的含量少於0.05質量％的場合，進一步說少於0.1質量％的場合，再進一步說少於1質量％的場合，拋光用組合物可能不具有充分的拋光能力。因此，為了得到更高的拋光速度，第4實施方式的拋光用組合物的膠體二氧化矽的含量較好是0.05質量％以上、更好的是0.1質量％以上、最好的是1質量％以上。另一方面，第4實施方式的各拋光用組合物的膠體二氧化矽的含量多於40質量％的場合，進一步說多於35質量％的場合，再進一步說多於30質量％的場合，由於拋光速度接近飽和、幾乎不能夠再上升，所以並不經濟。因此第4實施方式的拋光用組合物的膠體二氧化矽的含量較好是40質量％以下、更好的是35質量％以下、最好的是30質量％以下。
平均一次粒徑小於5nm的膠體二氧化矽，進一步說平均一次粒徑小於15nm的膠體二氧化矽，再進一步說平均一次粒徑小於25nm的膠體二氧化矽，拋光(0001)Si面和(000-1)C面的能力不太高。因此，為了得到更高的拋光速度，第4實施方式的拋光用組合物中所含的膠體二氧化矽的平均一次粒徑較好是5nm的以上、更好的是15nm以上、最好的是25nm以上。另一方面，膠體二氧化矽的平均一次粒徑大於120nm的場合，進一步說大於100nm的場合，再進一步說大於85nm的場合，為了使拋光用組合物發揮充分的拋光能力，則有必要相當程度地提高第4實施方式的拋光用組合物中膠體二氧化矽的含量。因此，為了減少拋光用組合物的成本，第4實施方式的拋光用組合物中所含的膠體二氧化矽的平均一次粒徑較好是120nm以下、更好的是100nm以下、最好的是85nm以下。還有，膠體二氧化矽的平均一次粒徑從例如根據BET法測定的比表面積算出。
為提高拋光速度，第4實施方式的拋光用組合物中所含的碘化合物可以是碘酸或高碘酸及其鹽的任何一個，但其中高碘酸或高碘酸鹽較好，更好的是原高碘酸(H5IO6)或偏高碘酸鈉(NaIO4)。高碘酸及高碘酸鹽與碘酸及碘酸鹽相比，在氧化還原電位高、氧化力強這點上較理想，原高碘酸及偏高碘酸鈉比其他的高碘酸及高碘酸鹽相比在易得到這點上較理想。
第4實施方式的拋光用組合物中所含的碘化合物的含量少於0.1g/L的場合，進一步說少於1g/L的場合，再進一步說少於5g/L的場合，可能不能以很高的拋光速度拋光(0001)Si面和(000-1)C面。因此，為了得到更高的拋光速度，第4實施方式的拋光用組合物中的碘化合物的含量較好是O.1g/L以上、更好的是1g/L以上、最好的是5g/L以上。另一方面，第4實施方式的拋光用組合物中的碘化合物的含量多於500g/L的場合，進一步說多於250g/L的場合，再進一步說多100g/L的場合，拋光墊片的劣化可能會提前。除此之外，第4實施方式的拋光用組合物中所含的碘化合物為碘酸鹽或高碘酸鹽的場合，在拋光用組合物中也可能生成沉澱。因此，為了避免這樣的缺陷，第4實施方式的拋光用組合物中的碘化合物的含量較好是500g/L以下、更好的是250g/L以下、最好的是100g/L以下。
若第4實施方式的拋光用組合物的pH低於6，則拋光(0001)Si面的拋光用組合物的能力不足，若pH超過8，則拋光(000-1)C面的拋光用組合物的能力不足。因此，為了實現很好地拋光兩側(0001)Si面和(000-1)C面，第4實施方式的拋光用組合物的pH必須為6～8。
根據第4實施方式可以得到以下優點。
第4實施方式的拋光用組合物具有用很高的拋光速度拋光4H-SiC單結晶基板或6H-SiC單結晶基板的兩側(0001)Si面和(000-1)C面的能力。認為這是由本實施方式的第4實施方式的拋光用組合物中所含的碘酸、高碘酸或其鹽構成的碘化合物在pH6～8的區域中，發揮氧化(0001)Si面和(000-1)C面的充分的氧化力。
第4實施方式也可以如下進行變更。
第4實施方式的拋光用組合物中所含的砥粒既可以是像煅制二氧化矽那樣的膠體二氧化矽以外的二氧化矽，或也可以是氧化鋁或氧化鉻。只是，在使用二氧化矽(尤其是膠體二氧化矽)的場合，與使用氧化鋁或氧化鉻的場合相比，由於拋光後的拋光對象物的表面上難以生成傷痕，所以較好的是二氧化矽(尤其是膠體二氧化矽)。
根據需要也可以在第4實施方式的拋光用組合物中添加如pH調節劑、防腐劑或消泡劑之類公知的添加劑。
第4實施方式的拋光用組合物也可以不僅用於拋光分別由(0001)Si面和(000-1)C面構成內外表面的基板的用途，也可以用於拋光具有(0001)Si面和(000-1)C面混雜的面的拋光對象物的用途中。另外，也可以用於對除(0001)Si面和(000-1)C面之外的4H-SiC單結晶基板或6H-SiC單結晶基板進行拋光的用途中。或也可以用於對例如由3C-SiC單結晶基板這樣的立方晶碳化矽單結晶構成的拋光對象物進行拋光的用途中。另外，既可以用於對由碳化矽單結晶基板以外的碳化矽單結晶基板構成的拋光對象物進行拋光的用途中，或也可以用於對由碳化矽單結晶構成的拋光對象物以外的拋光對象物進行拋光的用途中。只是，第4實施方式的各拋光用組合物由於具有以很高的拋光速度拋光4H-SiC單結晶基板或6H-SiC單結晶基板的(0001)Si面和(000-1)C面這兩者的能力，所以最好用於同時或依次拋光(0001)Si面和(000-1)C面這兩者的用途，或拋光(0001)Si面和(000-1)C面混雜的面的用途上。
然後，說明有關本發明的第4實施方式的實施例及比較例。
通過將膠體二氧化矽、原高碘酸(碘化合物)及氨(pH調節劑)適當混合，並根據需要用水稀釋，配製實施例201～205及比較例201～205的拋光用組合物。各拋光用組合物中的膠體二氧化矽、原高碘酸及氨的細節及各拋光用組合物的pH如表6中所示。還有，各拋光用組合物中的膠體二氧化矽的平均一次粒徑為38nm。
使用實施例201～205及比較例201～205的拋光用組合物用表7所示的拋光條件分別拋光碳化矽單結晶基板的(0001)Si面和(000-1)C面。拋光(0001)Si面前後測定基板的重量，將從其測定值算出的拋光速度在表6的「(0001)Si面的拋光速度」欄中表示，在拋光(000-1)C面的前後測定基板的重量，將從其測定值算出的拋光速度在表6的「(000-1)C面的拋光速度」欄中表示。
通過光學顯微鏡用倍率50倍觀察使用實施例201～205及比較例201～205的各拋光用組合物以表7所示的拋光條件進行拋光後的碳化矽單結晶基板的(0001)Si面和(000-1)C面。根據其觀察結果，對在各拋光用組合物的表面缺陷的發生狀況進行評價，結果表示在表6的「(0001)Si面的表面狀態」欄及「(000-1)C面的表面狀態」欄中。同一欄中，○(良)表示未看到任何凹痕、段差及面斑，×(不良)表示看到凹痕、段差或面斑的任何一個。
表6
表7
如表6中所示，在實施例201～205中，拋光後的(0001)Si面和(000-1)C面的表面狀態無論哪一個都良好，並且(0001)Si面的拋光速度及(000-1)C面的拋光速度無論哪一個都得到了很高的結果。
權利要求
1.一種拋光用組合物，其特徵在於，含有砥粒和碘化合物，且具有6以上的pH。
2.如權利要求1所述的拋光用組合物，其特徵在於，所述碘化合物包括碘酸、高碘酸或它們的鹽。
3.如權利要求1或2所述的拋光用組合物，其特徵在於，所述拋光用組合物進一步包含含有鋰化合物或氨的鹼。
4.如權利要求1或2所述的拋光用組合物，其特徵在於，所述拋光用組合物作為拋光含有碳化矽單結晶的拋光對象物的用途來使用。
5.一種拋光用組合物，其特徵在於，所述拋光用組合物作為拋光含有半導體單結晶的拋光對象物的用途來使用，含有碘化合物，且具有8以下的pH。
6.如權利要求5所述的拋光用組合物，其特徵在於，拋光用組合物進一步含有砥粒。
7.如權利要求5或6所述的拋光用組合物，其特徵在於，所述碘化合物含有碘酸、高碘酸或它們的鹽。
8.如權利要求5或6所述的拋光用組合物，其特徵在於，所述拋光對象物含有碳化矽單結晶。
9.一種拋光用組合物，其特徵在於，所述拋光用組合物作為拋光含有碳化矽單結晶的拋光對象物的用途來使用，含有砥粒和碘化合物，且具有6～8的pH。
10.如權利要求9所述的拋光用組合物，其特徵在於，所述碘化合物含有碘酸、高碘酸或它們的鹽。
11.一種對含有碳化矽單結晶的拋光對象物進行拋光的方法，其方法具備配製權利要求1、2、5、6、9及10的任一項所述的拋光用組合物的工序；和使用上述配製的拋光用組合物對上述拋光對象物進行拋光的拋光工序。
全文摘要
本發明的第1拋光用組合物含有砥粒和碘化合物，且具有6以上的pH.。利用第1拋光用組合物，可以很好地拋光碳化矽單結晶基板的(0001)Si面。本發明的第2拋光用組合物含有碘化合物，且具有8以下的pH。利用第2拋光用組合物，可以很好地拋光碳化矽單結晶基板的(000－1)C面。本發明的第3拋光用組合物含有砥粒和碘化合物，且具有6～8的pH.。利用第3拋光用組合物，可以很好地拋光碳化矽單結晶基板的(0001)Si面和(000－1)C面這兩個面。
文檔編號C09K3/14GK1900192SQ20061010855
公開日2007年1月24日 申請日期2006年7月21日 優先權日2005年7月21日
發明者河田研治, 堀田和利 申請人:福吉米株式會社