JP6381068B2 - Silicon carbide substrate polishing composition - Google Patents
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Description
本発明は、炭化ケイ素基板等を研磨する研磨用組成物に関する。更に詳しくは、炭化ケイ素パワー半導体、光デバイス分野での窒化ガリウム薄膜形成の下地基板としての炭化ケイ素基板を効果的に研磨するのに有用な炭化ケイ素基板研磨用組成物に関するものである。 The present invention relates to a polishing composition for polishing a silicon carbide substrate or the like. More particularly, the present invention relates to a silicon carbide substrate polishing composition useful for effectively polishing a silicon carbide substrate as a base substrate for forming a gallium nitride thin film in the field of silicon carbide power semiconductors and optical devices.
炭化ケイ素パワー半導体は、シリコンパワー半導体に比較し、次のような優れた特性を有している。（１）炭化ケイ素の禁制帯幅は、シリコンの約３倍あり、高温条件下で使用できる。（２）炭化ケイ素の絶縁破壊電圧は、シリコンの約１０倍あり、高耐圧が可能となり、パワーデバイスの小型化が可能となる。（３）炭化ケイ素の熱伝導率は、シリコンの約３倍あり、放熱性にすぐれ、冷却され易く大電流化が可能である。炭化ケイ素は、シリコンより優れた特性を有し、パワーデバイス用半導体基板として、サーバーなどの情報機器、ハイブリッド車のモーター用インバーターへの展開が図られる。このようなパワーデバイスの実現には、炭化ケイ素半導体層をエピタキシャル成長させるための表面粗度の優れた炭化ケイ素単結晶基板が必要である。 The silicon carbide power semiconductor has the following excellent characteristics compared to the silicon power semiconductor. (1) The forbidden band width of silicon carbide is about three times that of silicon and can be used under high temperature conditions. (2) The breakdown voltage of silicon carbide is about 10 times that of silicon, enabling a high withstand voltage, and reducing the size of the power device. (3) The thermal conductivity of silicon carbide is about three times that of silicon, has excellent heat dissipation, is easily cooled, and can increase the current. Silicon carbide has characteristics superior to those of silicon, and can be used as a semiconductor substrate for power devices in information devices such as servers and inverters for motors in hybrid vehicles. In order to realize such a power device, a silicon carbide single crystal substrate having an excellent surface roughness for epitaxial growth of a silicon carbide semiconductor layer is required.
更に、青色レーザダイオードは、高い密度で情報を記録する光源として、白色ダイオードは、蛍光灯に替わる光源として注目されている。この発光素子は、窒化ガリウム半導体を用いて作製されており、基板として、炭化ケイ素単結晶基板が用いられている。 Furthermore, blue laser diodes are attracting attention as light sources that record information at a high density, and white diodes as light sources that replace fluorescent lamps. This light-emitting element is manufactured using a gallium nitride semiconductor, and a silicon carbide single crystal substrate is used as a substrate.
炭化ケイ素単結晶ウェハは、一般に炭化ケイ素粉末を昇華して、種結晶を再結晶化で成長させた円柱状の炭化ケイ素半導体単結晶ブロックを得る再結晶法（レーリー法）で得られる。該炭化ケイ素半導体単結晶ブロックをダイヤモンドソーなどで、所定の厚さに切り出し、面取り、両面ラッピング、化学的機械的研磨、洗浄の一連の工程を経て加工される。 A silicon carbide single crystal wafer is generally obtained by a recrystallization method (Rayleigh method) in which a silicon carbide powder is sublimated to obtain a cylindrical silicon carbide semiconductor single crystal block in which a seed crystal is grown by recrystallization. The silicon carbide semiconductor single crystal block is cut into a predetermined thickness with a diamond saw or the like, and processed through a series of steps of chamfering, double-sided lapping, chemical mechanical polishing, and cleaning.
炭化ケイ素は、モース硬度が９．６でダイヤモンドに次ぐ材質で、酸に不溶で化学的に極めて安定な硬質材料である。炭化ケイ素用研磨用組成物は、色々開示されているが、研磨に要する時間が長くなる問題点がある。 Silicon carbide is a hard material that has a Mohs hardness of 9.6 and is second only to diamond, is insoluble in acid, and is extremely chemically stable. Although various polishing compositions for silicon carbide have been disclosed, there is a problem that the time required for polishing becomes long.
上述のように炭化ケイ素は硬質材料であるため、従来から炭化ケイ素基板をダイヤモンド砥粒で研磨する方法が知られている。 Since silicon carbide is a hard material as described above, a method of polishing a silicon carbide substrate with diamond abrasive grains has been conventionally known.
特許文献１〜３には、酸化クロム（ＩＩＩ）を炭化ケイ素基板の研磨に用いる半導体ウェハのメカノケミカル研磨方法が開示されている。 Patent Documents 1 to 3 disclose a mechanochemical polishing method for a semiconductor wafer using chromium (III) oxide for polishing a silicon carbide substrate.
特許文献４には、炭化ケイ素基板をオルト過ヨウ素酸、メタ過ヨウ素酸などの酸化剤で化学的研磨を行い、コロイダルシリカ砥粒で機械的研磨を行う方法が開示されている。 Patent Document 4 discloses a method in which a silicon carbide substrate is chemically polished with an oxidizing agent such as orthoperiodic acid or metaperiodic acid, and mechanically polished with colloidal silica abrasive grains.
特許文献５〜７には、炭化ケイ素基板をバナジン酸アンモニウム、バナジン酸ナトリウムなどのバナジン酸塩などの酸化剤で化学的研磨を行い、コロイダルシリカ砥粒で機械的研磨を行う方法が開示されている。 Patent Documents 5 to 7 disclose a method in which a silicon carbide substrate is chemically polished with an oxidizing agent such as vanadate such as ammonium vanadate and sodium vanadate, and mechanically polished with colloidal silica abrasive grains. Yes.
特許文献８には、過硫酸塩、塩素酸塩、過マンガン酸塩などの酸化剤で、化学的機械的研磨を行う方法が開示されている。 Patent Document 8 discloses a method of performing chemical mechanical polishing with an oxidizing agent such as persulfate, chlorate, or permanganate.
特許文献９〜１１には、過マンガン酸カリウムの酸化剤で、化学的機械的研磨を行う方法が開示されている。 Patent Documents 9 to 11 disclose a method of performing chemical mechanical polishing with an oxidizing agent of potassium permanganate.
特許文献１２には、化学的機械的研磨による銅の研磨方法として、酸化剤に溶解したモリブデン酸アンモニウム塩等のモリブデンの可溶性塩と、酸化剤に溶解したリンモリブデン酸、リンタングステンモリブデン酸等のモリブデン酸と、酸化剤に溶解したＭｏＯ３粒子とを含む水溶性スラリーが開示されている。 In Patent Document 12, as a method of polishing copper by chemical mechanical polishing, a soluble salt of molybdenum such as ammonium molybdate dissolved in an oxidizing agent, phosphomolybdic acid dissolved in an oxidizing agent, phosphotungsten molybdic acid, etc. An aqueous slurry containing molybdic acid and MoO 3 particles dissolved in an oxidizing agent is disclosed.
しかしながら、従来のメカノケミカルによる炭化ケイ素基板の研磨方法では、研磨速度が遅く、生産性に問題があった。 However, the conventional mechanochemical method for polishing a silicon carbide substrate has a problem in productivity because the polishing rate is slow.
従来から行われているダイヤモンド砥粒による炭化ケイ素基板の研磨では、研磨速度は、速いが、研磨被表面にキズが発生する。 In the conventional polishing of a silicon carbide substrate with diamond abrasive grains, the polishing rate is fast, but scratches are generated on the surface to be polished.
特許文献１〜３の炭化ケイ素基板の研磨に酸化クロム（ＩＩＩ）を使用する研磨方法は、使用した研磨廃液に環境汚染などの環境問題があり、実用上に制限がある。 The polishing methods using chromium oxide (III) for polishing silicon carbide substrates of Patent Documents 1 to 3 have environmental problems such as environmental pollution in the used polishing waste liquid, and are practically limited.
特許文献４は、炭化ケイ素基板の研磨にオルト過ヨウ素酸、メタ過ヨウ素酸などのヨウ素化合物を酸化剤に用い、コロイダルシリカで研磨する研磨方法であるが、該酸化剤から副生する遊離ヨウ素を作業者が吸引した場合、健康を害する恐れがあり、実用的でない。 Patent Document 4 is a polishing method in which an iodine compound such as orthoperiodic acid or metaperiodic acid is used as an oxidizing agent for polishing a silicon carbide substrate, and polishing is performed with colloidal silica. Free iodine produced as a by-product from the oxidizing agent. If the worker inhales, there is a risk of harming the health, which is not practical.
特許文献５〜７は、炭化ケイ素基板の研磨にバナジン酸塩を使用し、ケイ素−炭素結合を酸化開裂する方法である。有効な研磨方法であるが、例えば、バナジン酸塩の一種であるバナジン酸アンモニウムは、国際化学物質安全性カード（ＩＣＳＣ番号：１５２２）によると、発ガン性カテゴリー：２、生殖細胞変異性グループ：２（ＤＦＧ２００５）である。水生生物に対して毒性があり、人体に対しても吸引により気管支に障害を生じることから、環境および健康面から実用的でない。また、バナジン酸塩は高価な酸化剤であり、高性能で低コストが望まれる。 Patent Documents 5 to 7 are methods in which vanadate is used for polishing a silicon carbide substrate to oxidatively cleave silicon-carbon bonds. According to the international chemical safety card (ICSC number: 1522), for example, ammonium vanadate, which is an effective polishing method, is a carcinogenic category: 2, germ cell variability group: 2 (DFG2005). Since it is toxic to aquatic organisms and bronchial damage to the human body by suction, it is not practical from the environmental and health aspects. Vanadate is an expensive oxidizing agent, and high performance and low cost are desired.
特許文献８〜１１は、炭化ケイ素基板の研磨に過マンガン酸カリウム、過ヨウ素酸などを使用し研磨する方法である。環境及び人体に及ぼす影響を無視することは、できない。 Patent Documents 8 to 11 are methods of polishing using a potassium permanganate, periodic acid or the like for polishing a silicon carbide substrate. The effects on the environment and the human body cannot be ignored.
特許文献１２は、銅の研磨方法であり、酸化剤に溶解したモリブデン酸アンモニウム塩等のモリブデンの可溶性塩と、酸化剤に溶解したリンモリブデン酸、リンタングステンモリブデン酸等のモリブデン酸のスラリー組成物では、酸化力が弱く、炭化ケイ素ウェハの研磨スラリーに適さない。また、ＭｏＯ３粒子とを含む水性スラリーは、一部不溶解のＭｏＯ３粒子が研磨機のウェハーパッド表面に残存し、炭化ケイ素ウェハの表面粗度に影響を与える。 Patent Document 12 is a copper polishing method, which is a slurry composition of a soluble salt of molybdenum such as ammonium molybdate dissolved in an oxidizing agent, and a molybdic acid such as phosphomolybdic acid or phosphotungsten molybdic acid dissolved in an oxidizing agent. Then, the oxidizing power is weak and it is not suitable for a polishing slurry of a silicon carbide wafer. In the aqueous slurry containing MoO 3 particles, partially insoluble MoO 3 particles remain on the wafer pad surface of the polishing machine, which affects the surface roughness of the silicon carbide wafer.
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、高い研磨レートで、表面粗度に優れた基板を作製することのできる炭化ケイ素基板研磨用組成物を提供することを課題とする。 This invention is made | formed in view of such a subject, and makes it a subject to provide the composition for a silicon carbide substrate polishing which can produce the board | substrate excellent in surface roughness with a high polishing rate. .
本発明者は、過金属酸、砥粒及び水を含有してなる炭化ケイ素基板研磨用組成物を使用することにより、上記課題を解決しうることを見出した。すなわち、本発明によれば、以下の炭化ケイ素基板研磨用組成物が提供される。 The present inventor has found that the above problem can be solved by using a composition for polishing a silicon carbide substrate containing a permetallic acid, abrasive grains, and water. That is, according to the present invention, the following silicon carbide substrate polishing composition is provided.
［１］ 過金属酸、砥粒及び水を含有し、ｐＨが１〜５の範囲であり、前記過金属酸が過モリブデン酸、過タングステン酸、過オスミウム酸、過セレン酸、及び過クロム酸からなる群から選ばれる少なくとも一種であり、前記過金属酸は、酸化還元電位０．７ボルト以上の金属酸化物と過酸化水素との作用で得られる化合物であり、前記金属酸化物と前記過酸化水素の比率は、前記金属酸化物１モルに対して、前記過酸化水素１〜２．５モルである炭化ケイ素基板研磨用組成物。 [1] It contains a permetallic acid, abrasive grains, and water and has a pH in the range of 1 to 5, and the permetallic acid is permolybdic acid, pertungstic acid, perosmic acid, perselenic acid, and perchromic acid. at least one der selected from the group consisting of is, the over metal acid is a compound obtained by the action of an oxidation-reduction potential 0.7 volts or more metal oxides and hydrogen peroxide, the said metal oxide The composition for polishing a silicon carbide substrate , wherein the ratio of hydrogen peroxide is 1 to 2.5 mol of hydrogen peroxide relative to 1 mol of the metal oxide .
［２］ 前記砥粒がコロイダルシリカ、ヒュームドシリカ、湿式合成シリカ、及びアルミナからなる群から選ばれる少なくとも一種である前記［１］に記載の炭化ケイ素基板研磨用組成物。 [ 2 ] The composition for polishing a silicon carbide substrate according to [1 ], wherein the abrasive grains are at least one selected from the group consisting of colloidal silica, fumed silica, wet synthetic silica, and alumina.
［３］ 六方晶炭化ケイ素単結晶ウエハ（０００１）ケイ素面を研磨するために使用される前記［１］または［２］に記載の炭化ケイ素基板研磨用組成物。 [ 3 ] The composition for polishing a silicon carbide substrate according to [1] or [ 2], which is used for polishing a hexagonal silicon carbide single crystal wafer (0001) silicon surface.
［４］ 六方晶炭化ケイ素単結晶ウエハ（０００−１）炭素面を研磨するために使用される前記［１］または［２］に記載の炭化ケイ素基板研磨用組成物。
[ 4 ] The composition for polishing a silicon carbide substrate according to [1] or [ 2], which is used for polishing a carbon surface of a hexagonal silicon carbide single crystal wafer (000-1).
本発明の炭化ケイ素基板研磨用組成物を用いることにより、高い研磨速度にて、研磨被表面にキズ、スクラッチの無い状態に仕上げることができる。また、本発明の炭化ケイ素基板研磨用組成物は、製造時間を短縮し、低コストで炭化ケイ素、ケイ素、ゲルマニウム、ガリウムヒ素、ガリウム燐、インジウム燐等の半導体基板、サファイア、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の単結晶基板、Ｎｉ−Ｐメッキされたアルミ、ガラス等の磁気ディスク基板、磁気ヘッド等を製造することができる。特に、炭化ケイ素基板の研磨に好適に用いることができる。 By using the silicon carbide substrate polishing composition of the present invention, it is possible to finish the surface to be polished without scratches or scratches at a high polishing rate. In addition, the silicon carbide substrate polishing composition of the present invention shortens the production time, and at low cost, a semiconductor substrate such as silicon carbide, silicon, germanium, gallium arsenide, gallium phosphide, indium phosphide, sapphire, lithium tantalate, niobium A single crystal substrate such as lithium oxide, a magnetic disk substrate such as Ni-P plated aluminum or glass, a magnetic head, or the like can be manufactured. In particular, it can be suitably used for polishing a silicon carbide substrate.
以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、変更、修正、改良を加え得るものである。 Embodiments of the present invention will be described below. The present invention is not limited to the following embodiments, and changes, modifications, and improvements can be added without departing from the scope of the invention.
本発明の炭化ケイ素基板研磨用組成物は、過金属酸、砥粒及び水を含有してなる。 The composition for polishing a silicon carbide substrate of the present invention comprises a permetallic acid, abrasive grains, and water.
過金属酸は、金属酸化物と過酸化物とが反応して化合物となったものである。過金属酸は、酸化還元電位０．７ボルト以上の金属酸化物と過酸化水素との作用で得られる化合物であることが好ましい。過金属酸は、金属酸化物や過酸化物よりも酸化力が強く、被研磨面を酸化して、研磨速度を向上させる。過金属酸は、研磨用組成物の系内で金属酸化物と過酸化水素を混合した場合でも少量生成していると考えられるが、あらかじめ金属酸化物と過酸化水素を反応させることにより、効率的に過金属酸が得られる。得られた過金属酸を研磨用組成物の系内に添加することにより、金属酸化物と過酸化水素をそれぞれ研磨用組成物の系内に添加するよりも高い研磨速度が得られる。本発明では、金属酸化物として、酸化還元電位が０．７ボルト以上の金属酸化物が用いられ、過酸化物として、過酸化水素が用いられる。酸化還元電位が０．７ボルト以上の金属酸化物としては、例えば、モリブデン酸（酸化還元電位：１．６ボルト）、タングステン酸（酸化還元電位：１．２５ボルト）、バナジン酸（酸化還元電位：１．００ボルト）、四酸化オスミウム（酸化還元電位：０．８５ボルト）、二酸化セレン（酸化還元電位：０．７４ボルト）、クロム酸（酸化還元電位：１．３３ボルト）等が挙げられる。 A permetallic acid is a compound formed by a reaction between a metal oxide and a peroxide. The permetallic acid is preferably a compound obtained by the action of a metal oxide having a redox potential of 0.7 volts or more and hydrogen peroxide. A permetallic acid has a stronger oxidizing power than a metal oxide or a peroxide, and oxidizes the surface to be polished to improve the polishing rate. Permetallic acid is thought to be produced in a small amount even when a metal oxide and hydrogen peroxide are mixed in the polishing composition system. Thus, a permetallic acid is obtained. By adding the obtained permetallic acid into the polishing composition system, a higher polishing rate can be obtained than when adding a metal oxide and hydrogen peroxide into the polishing composition system, respectively. In the present invention, a metal oxide having a redox potential of 0.7 volts or more is used as the metal oxide, and hydrogen peroxide is used as the peroxide. Examples of the metal oxide having a redox potential of 0.7 volts or more include, for example, molybdic acid (redox potential: 1.6 volts), tungstic acid (redox potential: 1.25 volts), and vanadic acid (redox potential). : 1.00 volt), osmium tetroxide (oxidation-reduction potential: 0.85 volt), selenium dioxide (oxidation-reduction potential: 0.74 volt), chromic acid (oxidation-reduction potential: 1.33 volt), and the like. .
過金属酸としては、具体的には、過モリブデン酸、過タングステン酸、過バナジン酸、過オスミウム酸、過セレン酸、及び過クロム酸からなる群から選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。 Specifically, the permetallic acid is preferably at least one selected from the group consisting of permolybdic acid, pertungstic acid, pervanadic acid, perosmic acid, perselenic acid, and perchromic acid.
炭化ケイ素基板研磨用組成物中の過金属酸の含有量は、０．１質量％未満では、研磨速度が低下することがあり、１０質量％を超えても研磨速度は、上限に達し経済的でない。０．１質量％〜１０質量％の範囲が好ましい。より好ましくは、０．５〜６質量％、さらに好ましくは１〜５質量％である。 If the content of the permetallic acid in the silicon carbide substrate polishing composition is less than 0.1% by mass, the polishing rate may decrease. Even if it exceeds 10% by mass, the polishing rate reaches the upper limit and is economical. Not. The range of 0.1 mass%-10 mass% is preferable. More preferably, it is 0.5-6 mass%, More preferably, it is 1-5 mass%.
炭化ケイ素基板研磨用組成物中の過金属酸は、前記の金属酸化物と過酸化水素を常圧下若しくは高圧下で、反応して得られる。金属酸化物と過酸化水素の比率は、金属酸化物１モルに対して、過酸化水素１〜２．５モルの範囲が好ましい。過酸化水素１モル未満では、研磨レートが低く、２．５モルを超えると未反応の過酸化水素が残存する。より好ましくは、１．５〜２．２モルの範囲である。さらに好ましくは、１．８〜２．１モルの範囲である。反応温度は、１５〜７０℃の範囲が好ましい。１５℃以下では、反応が遅くなる。７０℃を超えると、生成した過金属酸の一部が分解を始める恐れがある。好ましくは、２５〜５０℃である。圧力は、常圧下である。反応は、反応マスを撹拌・混合できれば良く、特に制限されることはない。 The permetallic acid in the silicon carbide substrate polishing composition is obtained by reacting the metal oxide and hydrogen peroxide under normal pressure or high pressure. The ratio of metal oxide to hydrogen peroxide is preferably in the range of 1 to 2.5 moles of hydrogen peroxide per mole of metal oxide. When less than 1 mol of hydrogen peroxide, the polishing rate is low, and when it exceeds 2.5 mol, unreacted hydrogen peroxide remains. More preferably, it is the range of 1.5-2.2 mol. More preferably, it is the range of 1.8-2.1 mol. The reaction temperature is preferably in the range of 15 to 70 ° C. Below 15 ° C, the reaction is slow. When it exceeds 70 ° C., a part of the generated permetallic acid may start to decompose. Preferably, it is 25-50 degreeC. The pressure is normal pressure. The reaction is not particularly limited as long as the reaction mass can be stirred and mixed.
ここで、砥粒としては、コロイダルシリカ、ヒュームドシリカ、湿式合成シリカ、アルミナからなる群から選ばれる１種又は２種以上を含むことが好ましい。そのうちコロイダルシリカが特に好ましい。炭化ケイ素基板研磨用組成物中の砥粒の含有量は、２質量％未満では、研磨速度が低下することがある。４０質量％を超えても研磨速度は、向上せず経済的に有効でないことから、２〜４０質量％の範囲が好ましい。より好ましくは、５〜３５質量％である。さらに好ましくは、１０〜３０質量％である。 Here, it is preferable that the abrasive grains include one or more selected from the group consisting of colloidal silica, fumed silica, wet synthetic silica, and alumina. Of these, colloidal silica is particularly preferred. If the content of the abrasive grains in the silicon carbide substrate polishing composition is less than 2% by mass, the polishing rate may decrease. Even if it exceeds 40% by mass, the polishing rate is not improved and it is not economically effective, so the range of 2 to 40% by mass is preferable. More preferably, it is 5-35 mass%. More preferably, it is 10-30 mass%.
砥粒の平均粒子径は、１０ｎｍ未満では研磨速度が低下し、２００ｎｍ超えると研磨される被研磨面の表面粗度が必ずしも良好でなくなることから、１０〜２００ｎｍの範囲であることが好ましく、３０〜１００ｎｍがより好ましい。さらに好ましくは、４０〜９０ｎｍである。 When the average particle size of the abrasive grains is less than 10 nm, the polishing rate decreases, and when the average particle size exceeds 200 nm, the surface roughness of the surface to be polished is not necessarily good. ˜100 nm is more preferable. More preferably, it is 40-90 nm.
本明細書で平均粒子径とは、コロイダルシリカの場合は、周知のシアーズ滴定法によって測定された値である。シアーズ滴定法とは、アナリティカル・ケミストリ（ＡＮＡＬＹＴＩＫＡＬ ＣＨＭＩＳＴＲＹ）第２８巻第１２号（１９５６年１２月）第１９８１頁に説明されているように水酸化ナトリウムを用いた滴定による比表面積から換算される粒子径は、下記の換算式を用いて、ＢＥＴ法比表面積の値（Ｓａ）から算出する。
Ｄｐ＝６０００／ρ・Ｓａ
（但し、Ｄｐ：平均粒子径（ｎｍ）、Ｓａ：ＢＥＴ法比表面積（ｃｍ２／ｇ）、ρ：密度（ｇ／ｃｍ３））
In the present specification, the average particle diameter is a value measured by a known Sears titration method in the case of colloidal silica. The Sears titration method is converted from the specific surface area by titration with sodium hydroxide as described in ANALYTIKAL CHMISTRY Vol. 28 No. 12 (December 1956), p. 1981. The particle diameter is calculated from the value (Sa) of the BET method specific surface area using the following conversion formula.
Dp = 6000 / ρ · Sa
(However, Dp: average particle diameter (nm), Sa: BET specific surface area (cm 2 / g), ρ: density (g / cm 3 ))
炭化ケイ素基板研磨用組成物のｐＨは、１〜６の範囲が好ましく、さらに１．５〜５の範囲がより好ましい。さらに好ましくは、２〜４の範囲である。ｐＨが１以下では、研磨機等の材質に影響を与える場合がある。ｐＨが６を超えると過金属酸の分解が激しくなり、研磨効率が低下する。 The pH of the silicon carbide substrate polishing composition is preferably in the range of 1 to 6, and more preferably in the range of 1.5 to 5. More preferably, it is the range of 2-4. If the pH is 1 or less, the material of the polishing machine or the like may be affected. When the pH exceeds 6, the decomposition of the permetallic acid becomes severe and the polishing efficiency is lowered.
ｐＨ調節剤としては、特に限定されるものでないが、炭化ケイ素基板研磨用組成物のｐＨを所望の値に調整するために酸性物質、塩基性物質を適宜使用する。酸としては、硝酸、塩酸、硫酸、酢酸等が挙げられ、好ましくは、硝酸である。塩基としては、アンモニア、苛性ソーダ、苛性カリ、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ピペラジン等が好ましい。より好ましくは、苛性ソーダ、苛性カリである。 Although it does not specifically limit as a pH adjuster, In order to adjust pH of the composition for silicon carbide substrate polishing to a desired value, an acidic substance and a basic substance are used suitably. Examples of the acid include nitric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, acetic acid and the like, and nitric acid is preferable. As the base, ammonia, caustic soda, caustic potash, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, piperazine and the like are preferable. More preferred are caustic soda and caustic potash.
本発明の炭化ケイ素基板研磨用組成物は、炭化ケイ素以外の基板として、ケイ素、ゲルマニウム、ガリウムヒ素、ガリウム燐、インジウム燐等の半導体基板、サファイア、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の単結晶基板、Ｎｉ−Ｐメッキされたアルミ、ガラス等の磁気ディスク基板、磁気ヘッド等の研磨に利用することができる。 The composition for polishing a silicon carbide substrate of the present invention includes a substrate other than silicon carbide, a semiconductor substrate such as silicon, germanium, gallium arsenide, gallium phosphide, and indium phosphide, and a single crystal substrate such as sapphire, lithium tantalate, and lithium niobate It can be used for polishing a magnetic disk substrate such as Ni-P plated aluminum or glass, a magnetic head or the like.
炭化ケイ素の結晶面の種類には、（０００１）、（０００−１）、（１−１００）、（１１−２０）等の面がある。本発明の炭化ケイ素基板研磨用組成物は研磨加工の困難な（０００１）面及び（０００１）面以外の結晶面のいずれかの研磨においても好適に用いることが出来るが、特に（０００１）面、及び（０００１）面以外の結晶面では（０００−１）面の研磨に用いることが好ましい。 Types of crystal planes of silicon carbide include (0001), (000-1), (1-100), (11-20), and the like. The silicon carbide substrate polishing composition of the present invention can be suitably used for polishing any of crystal planes other than the (0001) plane and the (0001) plane, which are difficult to polish. In addition, it is preferably used for polishing the (000-1) plane on crystal planes other than the (0001) plane.
炭化ケイ素研磨用組成物による（０００１）面のケイ素面の研磨は、次の作用により研磨が進行すると考えられる。炭化ケイ素は、ケイ素−炭素の共有結合であるが、Ｐａｕｌｉｎｇの電気陰性度（Ｘｐ）で、ケイ素１．８、炭素２．５である。従って、ケイ素は、正電荷を帯び、炭素は、負電荷を帯びている。ケイ素−炭素の共有結合の約１３％がイオン結合で形成されている。 It is considered that the polishing of the silicon surface on the (0001) plane with the silicon carbide polishing composition proceeds by the following action. Silicon carbide is a silicon-carbon covalent bond, but has Pauling's electronegativity (Xp) of silicon 1.8 and carbon 2.5. Thus, silicon is positively charged and carbon is negatively charged. About 13% of the silicon-carbon covalent bonds are formed by ionic bonds.
例えば、過モリブデン酸を例として説明すると、研磨用組成物の酸性状態では、過モリブデン酸は、下記の式（１），（２）の構造を取っていると推察される。
過モリブデン酸のヒドロペルオキシドイオンが六方晶炭化ケイ素単結晶基板の（０００１）面の正電荷を帯びたＳｉ＋に攻撃する。Ｓｉ−Ｃの結合力が弱くなり、さらにヒドロペルオキシ基の攻撃を受けて、酸化開裂反応が起きる。（０００１）面のケイ素面は、過モリブデン酸の酸化作用で最外表面に酸化ケイ素の薄膜が形成される。コロイダルシリカ（砥粒）により、薄膜が剥離し研磨される。一方、Ｃは、カーボン粒子、一部は、過モリブデン酸により酸化されガス化されると推察される。 The hydroperoxide ion of permolybdic acid attacks the positively charged Si + on the (0001) plane of the hexagonal silicon carbide single crystal substrate. The bonding force of Si—C becomes weak, and further, under the attack of the hydroperoxy group, an oxidative cleavage reaction occurs. A silicon oxide thin film is formed on the outermost surface of the (0001) silicon surface by the oxidation of permolybdic acid. The thin film is peeled off and polished by colloidal silica (abrasive grains). On the other hand, it is presumed that C is carbon particles, and part thereof is oxidized and gasified by permolybdic acid.
六方晶炭化ケイ素単結晶基板の（０００１）面のケイ素面以外の炭素面（０００−１）を研磨用組成物を使用して研磨する場合、式（１），（２）の過モリブデン酸のＨ＋イオンが負電荷を帯びた炭素面（０００−１）に静電気的に引きつけられる。その結果、Ｓｉ−Ｃの結合力が弱くなり、更に、過モリブデン酸の作用で酸化開裂反応を生じ、炭素面（０００−１）が過モリブデン酸の酸化作用でカーボン、炭酸ガスなどを生成し研磨が促進されると考えられる。 When polishing the carbon surface (000-1) other than the (0001) silicon surface of the hexagonal silicon carbide single crystal substrate by using the polishing composition, the permolybdic acid of the formulas (1) and (2) H + ions are electrostatically attracted to the negatively charged carbon surface (000-1). As a result, the bonding force of Si—C becomes weak, and further, an oxidative cleavage reaction is caused by the action of permolybdic acid, and the carbon surface (000-1) generates carbon, carbon dioxide gas, etc. by the oxidizing action of permolybdic acid. It is thought that polishing is promoted.
本発明の炭化ケイ素基板研磨用組成物に用いられる水としては、蒸留水、イオン交換水、などが挙げられる。炭化ケイ素基板の洗浄性を考慮するとイオン交換水が好ましい。なお、本発明の炭化ケイ素基板研磨用組成物は、炭化ケイ素基板を研磨するのに適する濃度に調整したものを製造しても良いが、濃厚液として製造したのを使用時に適切に調整してもよい。 Examples of water used in the composition for polishing a silicon carbide substrate of the present invention include distilled water and ion exchange water. In view of the cleanability of the silicon carbide substrate, ion exchange water is preferred. The silicon carbide substrate polishing composition of the present invention may be prepared to have a concentration suitable for polishing a silicon carbide substrate, but it should be appropriately adjusted at the time of use to be manufactured as a concentrated liquid. Also good.
本発明の炭化ケイ素基板研磨用組成物は、必要に応じて、通常のこの種の基板用研磨用組成物に含まれる成分を含有してもよい。そのような成分としては、清浄剤、防錆剤、表面改質剤、粘度調節剤、抗菌剤、分散剤などが挙げられる。 The composition for polishing a silicon carbide substrate of the present invention may contain a component contained in an ordinary polishing composition for a substrate of this type, if necessary. Examples of such components include detergents, rust inhibitors, surface modifiers, viscosity modifiers, antibacterial agents, and dispersants.
以上のように、本発明の炭化ケイ素基板研磨用組成物を用いることにより、研磨速度を向上させ、表面粗度の良い炭化ケイ素基板を製造することができる。 As described above, by using the silicon carbide substrate polishing composition of the present invention, it is possible to improve the polishing rate and produce a silicon carbide substrate having a good surface roughness.
本発明の炭化ケイ素基板研磨用組成物は、すべての組成物を含有する一液型で供給されても良く、二液型で供給されてもよい。 The composition for polishing a silicon carbide substrate of the present invention may be supplied in a one-pack type or a two-pack type containing all the compositions.
以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail based on an Example, this invention is not limited to these Examples.
（実施例１〜１５、参考例１〜５、比較例１〜８）
過金属酸、砥粒、ｐＨ調節剤、及び純水を混合して撹拌し、表１に示す組成からなる研磨用組成物を得た。なお、ここで使用する過金属酸は下記の調製例によって調製されたものである。
(Examples 1 to 15, Reference Examples 1 to 5 , Comparative Examples 1 to 8)
A permetallic acid, abrasive grains, a pH adjuster, and pure water were mixed and stirred to obtain a polishing composition having the composition shown in Table 1. The permetallic acid used here was prepared according to the following preparation example.
（調製例１）
モリブデン酸２０００ｇ、３５％過酸化水素水２４００ｇを５Ｌガラスビーカーに入れ、室温下で約５時間、攪拌・混合した。過モリブデン酸の黄色の透明液体を得た。
(Preparation Example 1)
2000 g of molybdic acid and 2400 g of 35% hydrogen peroxide solution were placed in a 5 L glass beaker, and stirred and mixed at room temperature for about 5 hours. A yellow transparent liquid of permolybdic acid was obtained.
（調製例２）
タングステン酸２０００ｇ、３５％過酸化水素水１５６０ｇを５Ｌガラスビーカーに入れ、室温下で約５時間、攪拌・混合した。過タグステン酸の透明な液体を得た。
(Preparation Example 2)
2000 g of tungstic acid and 1560 g of 35% hydrogen peroxide solution were placed in a 5 L glass beaker, and stirred and mixed at room temperature for about 5 hours. A clear liquid of overtagsted acid was obtained.
（調製例３）
バナジン酸１００ｇ、３５％過酸化水素水１８０ｇを５Ｌガラスビーカーに入れ、室温下で約５時間、攪拌・混合した。過バナジン酸を得た。
(Preparation Example 3)
100 g of vanadic acid and 180 g of 35% hydrogen peroxide solution were placed in a 5 L glass beaker, and stirred and mixed at room temperature for about 5 hours. Pervanadic acid was obtained.
（調製例４）
クロム酸４００ｇ、３５％過酸化水素水４４０ｇを５Ｌガラスビーカーに入れ、室温下で約５時間、攪拌・混合した。過クロム酸を得た。
(Preparation Example 4)
400 g of chromic acid and 440 g of 35% hydrogen peroxide solution were placed in a 5 L glass beaker, and stirred and mixed at room temperature for about 5 hours. Perchromic acid was obtained.
（調製例５）
二酸化セレン２００ｇ、３５％過酸化水素水３１０ｇを５Ｌガラスビーカーに入れ、室温下で約５時間、攪拌・混合した。過セレン酸を得た。
(Preparation Example 5)
200 g of selenium dioxide and 310 g of 35% hydrogen peroxide solution were placed in a 5 L glass beaker, and stirred and mixed at room temperature for about 5 hours. Perselenic acid was obtained.
（実施例１）
調製例１で得られた過モリブデン酸１９８ｇ、コロイダルシリカ（濃度：５０％）９００ｇ、イオン交換水４０２ｇを攪拌、混合した。１０％苛性ソーダ水溶液でｐＨを１．５に調製した。該調製液を研磨試験に使用した。なお、表１に示すように、実施例１の砥粒は、Ａであり、これは表２に示すＡのコロイダルシリカ（平均粒子径８０ｎｍ）を用いたという意味である。また、「コロイダルシリカ（濃度：５０％）９００ｇ」とは、原液で５０％のコロイダルシリカを９００ｇ使用したという意味で、表１に示すように、調整された実施例１のコロイダルシリカの濃度（砥粒の濃度）が３０％である。
Example 1
198 g of permolybdic acid obtained in Preparation Example 1, 900 g of colloidal silica (concentration: 50%), and 402 g of ion-exchanged water were stirred and mixed. The pH was adjusted to 1.5 with 10% aqueous sodium hydroxide solution. The preparation was used for the polishing test. As shown in Table 1, the abrasive grain of Example 1 is A, which means that A colloidal silica (average particle diameter of 80 nm) shown in Table 2 was used. Moreover, “colloidal silica (concentration: 50%) 900 g” means that 900 g of 50% colloidal silica was used in the stock solution, and as shown in Table 1, the concentration of colloidal silica prepared in Example 1 ( Abrasive grain concentration) is 30%.
（実施例２〜５）
実施例１に準じて、調製し研磨試験に用いた。
(Examples 2 to 5)
According to Example 1, it prepared and used for the grinding | polishing test.
（実施例６）
調製例２で得られた過タングステン酸１３４ｇ、コロイダルシリカ（濃度：５０％）６００ｇ、イオン交換水７６６ｇを攪拌、混合した。１０％苛性ソーダ水溶液でｐＨを２．７に調製した。該調製液を研磨試験に使用した。
(Example 6)
134 g of pertungstic acid obtained in Preparation Example 2, 600 g of colloidal silica (concentration: 50%), and 766 g of ion-exchanged water were stirred and mixed. The pH was adjusted to 2.7 with 10% aqueous sodium hydroxide solution. The preparation was used for the polishing test.
（実施例７）
実施例６に準じて、調製し、該調製液を研磨試験に用いた。
(Example 7)
It prepared according to Example 6, and this preparation liquid was used for the grinding | polishing test.
（実施例８）
調製例２で得られた過タングステン酸５３．４ｇ、コロイダルシリカ（濃度：５０％）６００ｇ、ヒュームドシリカ７５ｇ、イオン交換水１２２２ｇを攪拌、混合した。１０％苛性ソーダ水溶液でｐＨを３．９に調製した。該調製液を研磨試験に使用した。
(Example 8)
The pertungstic acid 53.4 g obtained in Preparation Example 2, colloidal silica (concentration: 50%) 600 g, fumed silica 75 g, and ion-exchanged water 1222 g were stirred and mixed. The pH was adjusted to 3.9 with 10% aqueous sodium hydroxide solution. The preparation was used for the polishing test.
（実施例９）
実施例８に準じて、調製し、該調製液を研磨試験に用いた。
Example 9
It prepared according to Example 8, and this preparation liquid was used for the grinding | polishing test.
（参考例１）
調製例３で得られた過バナジン酸２５２ｇ、コロイダルシリカ（濃度：５０％）６００ｇ、イオン交換水６４８ｇを攪拌、混合した。１０％苛性ソーダ水溶液でｐＨを４．７に調製した。該調製液を研磨試験に使用した。
( Reference Example 1 )
252 g of pervanadic acid obtained in Preparation Example 3, 600 g of colloidal silica (concentration: 50%), and 648 g of ion-exchanged water were stirred and mixed. The pH was adjusted to 4.7 with a 10% aqueous sodium hydroxide solution. The preparation was used for the polishing test.
（参考例２〜４）
参考例１に準じて、調製し、該調製液を研磨試験に用いた。
( Reference Examples 2 to 4 )
It prepared according to the reference example 1 , and this preparation liquid was used for the grinding | polishing test.
（参考例５）
調製例３で得られた過バナジン酸２１ｇ、コロイダルシリカ（濃度：５０％）６００ｇ、ヒュームドシリカ７５ｇ、イオン交換水１２５４ｇを攪拌、混合した。１０％苛性ソーダ水溶液でｐＨを４．７に調製した。該調製液を研磨試験に使用した。
( Reference Example 5 )
21 g of pervanadic acid obtained in Preparation Example 3, 600 g of colloidal silica (concentration: 50%), 75 g of fumed silica, and 1254 g of ion-exchanged water were stirred and mixed. The pH was adjusted to 4.7 with a 10% aqueous sodium hydroxide solution. The preparation was used for the polishing test.
（実施例１０）
調製例５で得られた過セレン酸３０６ｇ、コロイダルシリカ（濃度：５０％）６００ｇ、ヒュームドシリカ３０ｇ、イオン交換水５６４ｇを攪拌、混合した。１０％苛性ソーダ水溶液でｐＨを３．７に調製した。該調製液を研磨試験に使用した。
(Example 10 )
306 g of perselenic acid obtained in Preparation Example 5, 600 g of colloidal silica (concentration: 50%), 30 g of fumed silica, and 564 g of ion-exchanged water were stirred and mixed. The pH was adjusted to 3.7 with a 10% aqueous sodium hydroxide solution. The preparation was used for the polishing test.
（実施例１１）
実施例１０に準じて、調製し、該調製液を研磨試験に用いた。
(Example 11 )
It prepared according to Example 10 , and this preparation liquid was used for the grinding | polishing test.
（実施例１２）
調製例４で得られた過クロム酸１５８ｇ、コロイダルシリカ（濃度：５０％）７５０ｇ、イオン交換水５９２ｇを攪拌、混合した。１０％苛性ソーダ水溶液でｐＨを３．０に調製した。該調製液を研磨試験に使用した。
(Example 12 )
158 g of perchromic acid obtained in Preparation Example 4, 750 g of colloidal silica (concentration: 50%), and 592 g of ion-exchanged water were stirred and mixed. The pH was adjusted to 3.0 with 10% aqueous sodium hydroxide solution. The preparation was used for the polishing test.
（実施例１３）
実施例１２に準じて、調製し、該調製液を研磨試験に用いた。
(Example 13 )
It prepared according to Example 12 , and this preparation liquid was used for the grinding | polishing test.
（実施例１４）
調製例４で得られた過クロム酸２２ｇ、ヒュームドシリカ７５ｇ、イオン交換水１４０３ｇを攪拌、混合した。１０％苛性ソーダ水溶液でｐＨを２．５に調製した。該調製液を研磨試験に使用した。
(Example 14 )
22 g of perchromic acid obtained in Preparation Example 4, 75 g of fumed silica, and 1403 g of ion-exchanged water were stirred and mixed. The pH was adjusted to 2.5 with 10% aqueous sodium hydroxide solution. The preparation was used for the polishing test.
（実施例１５）
調製例４で得られた過クロム酸１２６ｇ、コロイダルシリカ（濃度：４０％）１１２５ｇ、イオン交換水２４９ｇを攪拌、混合した。１０％苛性ソーダ水溶液でｐＨを２．８に調製した。該調製液を研磨試験に使用した。
(Example 15 )
126 g of perchromic acid obtained in Preparation Example 4, 1125 g of colloidal silica (concentration: 40%), and 249 g of ion-exchanged water were stirred and mixed. The pH was adjusted to 2.8 with 10% aqueous sodium hydroxide solution. The preparation was used for the polishing test.
（比較例１）
コロイダルシリカ（濃度：５０％）９００ｇ、３５％過酸化水素水１２９ｇ、イオン交換水４７１ｇを攪拌、混合した。１０％硝酸水溶液でｐＨを２．０に調製した。該調製液を研磨試験に使用した。
(Comparative Example 1)
900 g of colloidal silica (concentration: 50%), 129 g of 35% hydrogen peroxide water, and 471 g of ion-exchanged water were stirred and mixed. The pH was adjusted to 2.0 with a 10% nitric acid aqueous solution. The preparation was used for the polishing test.
（比較例２）
ヒュームドシリカ３００ｇ、３５％過酸化水素水８６ｇ、イオン交換水１２００ｇを攪拌、混合した。１０％苛性ソーダ水溶液でｐＨを２．５に調製した。該調製液を研磨試験に使用した。
(Comparative Example 2)
300 g of fumed silica, 86 g of 35% hydrogen peroxide water, and 1200 g of ion-exchanged water were stirred and mixed. The pH was adjusted to 2.5 with 10% aqueous sodium hydroxide solution. The preparation was used for the polishing test.
（比較例３）
コロイダルシリカ（濃度：５０％）７５０ｇ、３５％過酸化水素水２１４ｇ、イオン交換水５３６ｇを攪拌、混合した。１０％硝酸水溶液でｐＨを２．５に調製した。該調製液を研磨試験に使用した。
(Comparative Example 3)
750 g of colloidal silica (concentration: 50%), 214 g of 35% hydrogen peroxide water, and 536 g of ion-exchanged water were stirred and mixed. The pH was adjusted to 2.5 with a 10% nitric acid aqueous solution. The preparation was used for the polishing test.
（比較例４）
バナジン酸ソーダ４５ｇ、３５％過酸化水素水８６ｇ、コロイダルシリカ（濃度：５０％）７５０ｇ、イオン交換水７０５ｇを攪拌、混合した。ｐＨは５．８であった。該調製液を研磨試験に使用した。
(Comparative Example 4)
Sodium vanadate 45 g, 35% hydrogen peroxide water 86 g, colloidal silica (concentration: 50%) 750 g, and ion-exchanged water 705 g were stirred and mixed. The pH was 5.8. The preparation was used for the polishing test.
（比較例５）
オルト過ヨウ素酸４５ｇ、コロイダルシリカ（濃度：５０％）６００ｇ、イオン交換水８５５ｇを攪拌、混合した。１０％硝酸水溶液でｐＨを１．５に調製した。該調製液を研磨試験に使用した。
(Comparative Example 5)
45 g of orthoperiodic acid, 600 g of colloidal silica (concentration: 50%), and 855 g of ion-exchanged water were stirred and mixed. The pH was adjusted to 1.5 with a 10% nitric acid aqueous solution. The preparation was used for the polishing test.
（比較例６）
過硫酸ソーダ４５ｇ、コロイダルシリカ（濃度：５０％）６００ｇ、イオン交換水８５５ｇを攪拌、混合した。１０％硝酸水溶液でｐＨを２．０に調製した。該調製液を研磨試験に使用した。
(Comparative Example 6)
Sodium persulfate 45 g, colloidal silica (concentration: 50%) 600 g, and ion-exchanged water 855 g were stirred and mixed. The pH was adjusted to 2.0 with a 10% nitric acid aqueous solution. The preparation was used for the polishing test.
（比較例７）
５％次亜塩素酸ソーダ７１ｇ、３５％過酸化水素３０ｇ、コロイダルシリカ（濃度：５０％）６００ｇ、イオン交換水８２６ｇを攪拌、混合した。ｐＨは１０．０であった。泡を発生して、過酸化水素が分解した。該調製液を研磨試験に使用した。
(Comparative Example 7)
71 g of 5% sodium hypochlorite, 30 g of 35% hydrogen peroxide, 600 g of colloidal silica (concentration: 50%), and 826 g of ion-exchanged water were stirred and mixed. The pH was 10.0. Bubbles were generated and hydrogen peroxide was decomposed. The preparation was used for the polishing test.
（比較例８）
モリブデン酸３０ｇ、３５％過酸化水素３６ｇ、コロイダルシリカ（濃度：５０％）６００ｇ、イオン交換水８３４ｇを攪拌、混合した。１０％苛性ソーダ水溶液でｐＨを３．０に調製した。該調製液を研磨試験に使用した。
(Comparative Example 8)
30 g of molybdic acid, 36 g of 35% hydrogen peroxide, 600 g of colloidal silica (concentration: 50%), and 834 g of ion-exchanged water were stirred and mixed. The pH was adjusted to 3.0 with 10% aqueous sodium hydroxide solution. The preparation was used for the polishing test.
得られた炭化ケイ素基板研磨用組成物を用い、以下の条件で片面研磨加工機を用いて炭化ケイ素基板を研磨した。 Using the obtained silicon carbide substrate polishing composition, a silicon carbide substrate was polished using a single-side polishing machine under the following conditions.
（研磨条件）
研磨加工機：不二越機械（株）製ＳＬＭ−１００ 片面研磨加工機
研磨圧力：５００ｇ／ｃｍ２
研磨パッド：ＳＵＢＡ−８００（ローデルニッタ（株）製）
定盤回転数：１００ｒｐｍ
研磨用組成物の供給量：１００ｍｌ／ｍｉｎ
研磨時間：５時間
(Polishing conditions)
Polishing machine: Fujikoshi Machine Co., Ltd. SLM-100 Single-side polishing machine Polishing pressure: 500 g / cm 2
Polishing pad: SUBA-800 (manufactured by Rodel Nitta)
Surface plate rotation speed: 100 rpm
Supply amount of polishing composition: 100 ml / min
Polishing time: 5 hours
被研磨面の特性評価で、研磨速度は、下式（数１）により求めた。スクラッチ、キズの状態は、光学顕微鏡を用い、倍率２００倍で調べた。表面にスクラッチ、キズがない状態を「○」、ほとんど認められない状態を「△」、認められるものを「×」、研磨試験未実施もしくは表面の観察を行っていないものを「−」とした。 In the evaluation of the characteristics of the surface to be polished, the polishing rate was determined by the following formula (Equation 1). The state of scratches and scratches was examined using an optical microscope at a magnification of 200 times. “O” indicates that there is no scratch or scratch on the surface, “△” indicates that the surface is hardly recognized, “×” indicates that the surface is not recognized, and “−” indicates that the polishing test has not been performed or the surface has not been observed. .
研磨速度（ｎｍ／ｈｒ）＝（炭化ケイ素基板の研磨前質量−炭化ケイ素基板の研磨後質量）÷炭化ケイ素基板の研磨面積（ｃｍ２）÷炭化ケイ素基板の密度（ｇ／ｃｍ３）÷研磨時間（ｈｒ）×１０７ （数１） Polishing rate (nm / hr) = (mass before polishing of silicon carbide substrate−mass after polishing of silicon carbide substrate) ÷ polishing area of silicon carbide substrate (cm 2 ) ÷ density of silicon carbide substrate (g / cm 3 ) ÷ polishing Time (hr) × 10 7 (Equation 1)
実施例１〜１５、参考例１〜５、比較例１〜８の研磨速度、研磨状態の結果を表３に示す。
Table 3 shows the results of polishing rates and polishing states of Examples 1 to 15, Reference Examples 1 to 5 , and Comparative Examples 1 to 8.
表３の試験結果から、実施例と比較例を比較すると本発明の過金属酸の酸化力は、従来の酸化剤として使用されている過酸化水素、過ヨウ素酸等の過ハロゲン酸、過硫酸ソーダ等のペルオキソ硫酸塩、次亜塩素酸ナトリウム等の塩素系酸化剤、バナジン酸ソーダ等のバナジン酸塩に比較し、極めて大きい。従って、炭化ケイ素ウェハのケイ素面（０００１）、炭素面（０００−１）の研磨レートが従来の酸化剤を使用した研磨用組成物に比較し大きく、研磨被表面の状態も良好である。例えば、実施例１と比較例１を比較すると約５倍である。炭化ケイ素基板研磨用組成物に過金属酸が応用された事はない。新規な発明である。 From the test results shown in Table 3, when comparing the examples and the comparative examples, the oxidizing power of the permetallic acid of the present invention is such as perhalogen acids such as hydrogen peroxide and periodic acid used as conventional oxidizing agents, and persulfuric acid. Compared to peroxosulfates such as soda, chlorinated oxidants such as sodium hypochlorite, and vanadates such as sodium vanadate. Therefore, the polishing rate of the silicon surface (0001) and the carbon surface (000-1) of the silicon carbide wafer is larger than that of a polishing composition using a conventional oxidizing agent, and the surface of the polishing surface is also good. For example, the comparison between Example 1 and Comparative Example 1 is about 5 times. No permetallic acid has been applied to a silicon carbide substrate polishing composition. It is a novel invention.
また、同じコロイダルシリカ濃度とｐＨである実施例３と比較例８を比較すると、モリブデン酸と過酸化水素を添加して研磨した場合に比べ、あらかじめモリブデン酸と過酸化水素から過モリブデン酸を調製し、得られた過モリブデン酸を添加して研磨した場合の方が、酸化力が大きく、研磨レートが優れていることがわかる。 Further, when Example 3 and Comparative Example 8 having the same colloidal silica concentration and pH were compared, permolybdic acid was previously prepared from molybdic acid and hydrogen peroxide, compared to the case where polishing was performed by adding molybdic acid and hydrogen peroxide. In addition, it can be seen that when the obtained permolybdic acid is added and polished, the oxidizing power is large and the polishing rate is excellent.
同様に、参考例２と比較例４を比較すると、バナジン酸ソーダと過酸化水素を添加して研磨した場合に比べ、あらかじめバナジン酸と過酸化水素から過バナジン酸を調製し、得られた過バナジン酸を添加して研磨した場合の方が、酸化力が大きく、研磨レートが優れていることがわかる。
Similarly, when Reference Example 2 and Comparative Example 4 were compared, pervanadic acid was prepared from vanadic acid and hydrogen peroxide in advance, compared with the case where sodium vanadate and hydrogen peroxide were added and polished. It can be seen that when the polishing is performed with vanadic acid added, the oxidizing power is larger and the polishing rate is better.
本発明の炭化ケイ素基板研磨用組成物は、過金属酸と、砥粒及び水を含有してなるもので（０００１）ケイ素面、（０００−１）炭素面を効率良く研磨することができる。 The composition for polishing a silicon carbide substrate of the present invention comprises a permetallic acid, abrasive grains, and water, and can efficiently polish the (0001) silicon surface and the (000-1) carbon surface.
本発明の炭化ケイ素基板研磨用組成物は、炭化ケイ素パワー半導体、光デバイス分野での窒化ガリウム薄膜の下地基板としての炭化ケイ素基板の製造に使用することができる。 The composition for polishing a silicon carbide substrate of the present invention can be used for production of a silicon carbide substrate as a base substrate for a gallium nitride thin film in the fields of silicon carbide power semiconductors and optical devices.
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