专利名称：抛光用组合物及抛光方法
技术领域：
本发明涉及抛光用组合物，所述抛光用组合物作为对含有半导体单结晶的抛光对象物进行抛光的用途来使用、尤其作为对含有例如六方晶碳化硅单结晶基板这样的碳化硅单结晶的抛光对象物进行抛光的用途来使用、及使用这样的抛光用组合物的抛光方法。
背景技术：
4H-SiC单结晶基板或6H-SiC单结晶基板等的碳化硅单结晶基板通常经过使用含有钻石砥粒的浆对基板的表面进行初步抛光的工序和将初步抛光的基板表面进行最后抛光的工序而制造。在最后抛光中，通过初步抛光除去产生在基板的表面上的非晶质的加工变质层，同时使除去加工变质层之后露出的基板的结晶面平坦化。如特开昭2004-299018号公报中所揭示，作为该最后抛光时使用的抛光用组合物，已知的有含有胶体二氧化硅的pH7～10的抛光用组合物。然而，上述专利公报的抛光用组合物由于抛光结晶面的能力很低，所以在使用上述专利公报的抛光用组合物时，存在着最后抛光所需时间变得很长的问题。
作为六方晶碳化硅单结晶基板的4H-SiC单结晶基板及6H-SiC单结晶基板具有由所谓(0001)Si面和(000-1)C面这样的不同的面方位的结晶面分别构成的两个面。4H-SiC单结晶基板及6H-SiC单结晶基板的(0001)Si面，与(0001)Si面以外的4H-SiC单结晶基板或6H-SiC单结晶基板的面(如(000-1)C面)相比，氧化速度及腐蚀速度很低。因此，一直以来难以用很高的抛光速度(removal rate)对(0001)Si面进行抛光。另外，若用上述专利公报的抛光用组合物抛光4H-SiC单结晶基板及6H-SiC单结晶基板的(000-1)C面，则也存在易产生凹痕等表面缺陷的问题。
另外，在六方晶碳化硅单结晶基板的(0001)Si面和(000-1)C面中，由于化学性质及机械性质大为不同，所以一直以来在抛光六方晶碳化硅单结晶基板的两个面的场合，使用具有分别适于抛光(0001)Si面和(000-1)C面的具有不同组成的两种抛光用组合物对单个面分别进行抛光。然而，为了提高工作效率，人们期望用一种抛光用组合物可以将(0001)Si面和(000-1)C面两个面很好地进行抛光。
发明内容
因此，本发明的第1个目的在于提供可以很好地抛光(0001)Si面的抛光用组合物及使用这样的抛光用组合物的抛光方法。本发明的第2个目的在于提供可以很好地抛光(000-1)C面的抛光用组合物及使用这样的抛光用组合物的抛光方法。本发明的第3个目的在于提供可以很好地抛光(0001)Si面和(000-1)C面两个面的抛光用组合物及使用这样的抛光用组合物的抛光方法。
为了达到上述目的，本发明提供具有砥粒和碘化合物、且pH为6以上的抛光用组合物。
本发明还提供用于对由半导体单结晶构成的抛光对象物进行抛光的、含有碘化合物且具有8以下的pH的抛光用组合物。
本发明进一步提供用于对由碳化硅单结晶构成的抛光对象物进行抛光的、含有砥粒和碘化合物且具有6～8的pH的抛光用组合物。
另外，本发明提供抛光由半导体单结晶构成的抛光对象物的方法。该方法具备调节上述抛光用组合物的任何一个工序和使用其调节的抛光用组合物将抛光对象物进行抛光的抛光工序。
具体实施例方式
以下，说明本发明的第1及第2实施方式。
第1实施方式的抛光用组合物通过混合规定量的碘酸盐或高碘酸盐、胶体二氧化硅，根据需要用水稀释而制造。因此，第1实施方式的抛光用组合物实质上由作为砥粒的胶体二氧化硅、作为碘化合物的碘酸盐或高碘酸盐及水而成。
第2实施方式的抛光用组合物通过混合规定量的碘酸或高碘酸、碱和胶体二氧化硅，根据需要用水稀释而制造。因此，第2实施方式的抛光用组合物实质上由作为砥粒的胶体二氧化硅、作为碘化合物的碘酸或高碘酸、作为pH调节剂的碱及水而成。即，第2实施方式的抛光用组合物在含有碘酸或高碘酸作为碘化合物以替代碘酸盐或高碘酸盐并且含有碱这一点上，不同于第1实施方式的抛光用组合物。
第1及第2实施方式的抛光用组合物用于抛光4H-SiC单结晶基板或6H-SiC单结晶基板、更具体地说，以抛光4H-SiC单结晶基板或6H-SiC单结晶基板的(0001)Si面的用途来使用。
第1及第2实施方式的各抛光用组合物中的胶体二氧化硅的含量少于0.05质量％的场合，进一步说少于0.1质量％的场合，再进一步说少于1质量％的场合，抛光用组合物可能不具有充分的抛光能力。因此，为了得到更高的抛光速度，第1及第2实施方式的各抛光用组合物中的胶体二氧化硅的含量较好是0.05质量％以上、更好的是0.1质量％以上、最好的是1质量％以上。另一方面，第1及第2实施方式的各抛光用组合物中的胶体二氧化硅的含量多于50质量％的场合，进一步说多于48质量％的场合，再进一步说多于45质量％的场合，由于抛光用组合物的制造需要比市售的胶体二氧化硅更高浓度的胶体二氧化硅，所以并不经济。因此第1及第2实施方式的各抛光用组合物中的胶体二氧化硅的含量较好是50质量％以下、更好的是48质量％以下、最好的是45质量％以下。
平均一次粒径小于5nm的胶体二氧化硅，进一步说平均一次粒径小于15nm的胶体二氧化硅，再进一步说平均一次粒径小于25nm的胶体二氧化硅，抛光(0001)Si面的能力不太高。因此，为了得到更高的抛光速度，第1及第2实施方式的各抛光用组合物中所含的胶体二氧化硅的平均一次粒径较好是5nm的以上、更好的是15nm以上、最好的是25nm以上。另一方面，胶体二氧化硅的平均一次粒径大于120nm的场合，进一步说大于100nm的场合，再进一步说大于85nm的场合，为了使抛光用组合物发挥充分的抛光能力，则有必要提高第1及第2实施方式的各抛光用组合物中的胶体二氧化硅的含量。因此，为了减少抛光用组合物的成本，第1及第2实施方式的各抛光用组合物中所含的胶体二氧化硅的平均一次粒径较好是120nm以下、更好的是100nm以下、最好的是85nm以下。还有，胶体二氧化硅的平均一次粒径如从根据BET法测定的比表面积算出。
为提高抛光速度，第1实施方式的抛光用组合物中所含的碘化合物可以是碘酸盐或高碘酸盐的任何一个，但其中高碘酸盐较好，更好的是偏高碘酸钠(NaIO4)。高碘酸盐与碘酸盐相比，在氧化还原电位高、氧化力强这点上较理想，偏高碘酸钠比其他的高碘酸盐相比在易得到这点上较理想。
为提高抛光速度，第2实施方式的抛光用组合物中所含的碘化合物可以是碘酸或高碘酸的任何一个，但其中高碘酸较好，更好的是原高碘酸(H5IO6)。高碘酸与碘酸相比，在氧化还原电位高、氧化力强这点上较理想，原高碘酸与其他的高碘酸相比在易得到这点上较理想。
第1及第2实施方式的各抛光用组合物中所含的碘化合物的含量少于0.1g/L的场合，进一步说少于0.5g/L的场合，再进一步说少于1g/L的场合，可能不能以很高的抛光速度抛光(0001)Si面。因此，为了得到更高的抛光速度，第1及第2实施方式中各抛光用组合物中的碘化合物的含量较好是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实施方式中各抛光用组合物中的碘化合物的含量多于500g/L的场合，进一步说多于250g/L的场合，再进一步说多于100g/L的场合，抛光垫片的劣化可能会提前。除此之外，抛光用组合物中所含的碘化合物为碘酸盐或高碘酸盐的场合，在抛光用组合物中可能会生成沉淀。因此，为了避免这样的缺陷，第1及第2实施方式的各抛光用组合物中所含的碘化合物的含量较好是500g/L以下、更好的是250g/L以下、最好的是100g/L以下。
为得到具有良好的保存稳定性的抛光用组合物，第2实施方式的抛光用组合物中所含的碱较好的是氢氧化锂(LiOH)或无机锂盐等的锂化合物或氨(NH3)，更好的是氢氧化锂或氨。作为无机锂盐具体地说可以举例如锂氯化物、锂碳酸盐、锂硝酸盐、锂硫酸盐、锂磷酸盐等，其中容易得到的是锂氯化物及锂碳酸盐。
第2实施方式的抛光用组合物中的碱的含量少于0.1g/L的场合，进一步说少于0.5g/L的场合，再进一步说少于1g/L的场合，由于抛光用组合物的pH不太高，所以抛光(0001)Si面的抛光用组合物的能力可能会降低。因此，为了得到更高的抛光速度，第2实施方式的抛光用组合物中的碱的含量较好是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实施方式的抛光用组合物中的碱的含量多于20g/L的场合，进一步说多于15g/L的场合，再进一步说多10g/L的场合，抛光用组合物的保存稳定性可能降低。因此，为了得到良好的保存稳定性，第2实施方式的抛光用组合物中的碱的含量较好是20g/L以下、更好的是15g/L以下、最好的是10g/L以下。
为实现对(0001)Si面的良好的抛光，第1及第2实施方式的各抛光用组合物中的pH需要是6以上。只是，即使pH为6以上，随着pH的降低，抛光(0001)Si面的抛光用组合物的能力存在降低的倾向。因此，为了得到更高的抛光速度，第1及第2实施方式的各抛光用组合物的pH较好的是7以上。另一方面，若第1及第2实施方式的各抛光用组合物的pH过高，则抛光用组合物中的胶体二氧化硅可能产生溶解。因此，从防止胶体二氧化硅的溶解的观点，第1及第2实施方式的各抛光用组合物的pH较好是14以下、更好的是13以下、最好的是12以下。
根据第1及第2实施方式可以得到以下优点。
与以往的抛光用组合物相比，第1及第2实施方式的各抛光用组合物具有用很高的抛光速度抛光4H-SiC单结晶基板或6H-SiC单结晶基板的(0001)Si面的能力。这是因为由第1及第2实施方式的各抛光用组合物中所含的碘酸、高碘酸或它们的盐所构成的碘化合物在pH6以上的区域中，在氧化(0001)Si面这一点上发挥了充分的氧化力。
在第2实施方式的抛光用组合物中混合有碱。因此，虽然含有所谓碘酸、高碘酸作为碘化合物，但是配制第2实施方式的抛光用组合物使其pH成为6以上，并不困难。
第1及第2实施方式可以如下进行改变。
第1及第2实施方式的各抛光用组合物中所含的砥粒既可以是像煅制二氧化硅(フユ一ムドシリカ，fumed silica)那样的胶体二氧化硅以外的二氧化硅，或也可以是氧化铝或氧化铬。但是，在使用二氧化硅(尤其是胶体二氧化硅)的场合，与使用氧化铝或氧化铬的场合相比，由于抛光后的抛光对象物的表面上难以生成损伤，所以较好的是二氧化硅(尤其是胶体二氧化硅)。
根据需要在第1实施方式的抛光用组合物中也可以添加作为pH调节剂的碱。第1实施方式的抛光用组合物中添加的碱的适宜种类、以及第1实施方式的抛光用组合物中的碱的适宜含量，与第2实施方式的情况相同。
也可以省略第2实施方式的抛光用组合物中所含的碱。即，第2实施方式的抛光用组合物也可以是实质上由胶体二氧化硅、碘酸或高碘酸、以及水构成。只是，为了得到更高的抛光速度，最好是含有碱。还有，即使在省略碱的场合，抛光用组合物的pH也必须是6以上。
根据需要也可以在第1及第2实施方式的各抛光用组合物中添加如防腐剂或消泡剂一样的公知的添加剂。
第1及第2实施方式的各抛光用组合物也可以用于抛光(0001)Si面以外的4H-SiC单结晶基板或6H-SiC单结晶基板的面的用途中。或也可以用于将由3C-SiC单结晶基板这样的立方晶碳化硅单结晶构成的抛光对象物进行抛光的用途中。另外，既可以用于将由碳化硅单结晶基板以外的碳化硅单结晶基板构成的抛光对象物进行抛光的用途中，或也可以用于对由碳化硅单结晶构成的抛光对象物以外的抛光对象物进行抛光的用途中。只是与以往的抛光用组合物相比，第1及第2实施方式的各抛光用组合物抛光由碳化硅单结晶构成的抛光对象物、尤其是4H-SiC单结晶基板或6H-SiC单结晶基板的(0001)Si面的能力特别高。因此，较好的是用于抛光由碳化硅单结晶构成的抛光对象物中，更好的是用于抛光4H-SiC单结晶基板或6H-SiC单结晶基板的(0001)Si面的用途中。
然后，说明有关本发明的第1及第2实施方式的实施例及比较例。
将胶体二氧化硅、碘化合物或取代这些的化合物及pH调节剂适当混合，根据需要用水稀释，配制实施例1～11及比较例1～13的抛光用组合物。各抛光用组合物中的胶体二氧化硅、碘化合物或取代这些的化合物及pH调节剂的细节及各抛光用组合物的pH如表1所示。还有，各抛光用组合物中所含的胶体二氧化硅的平均一次粒径为35nm。
使用实施例1～11及比较例1～13的各抛光用组合物，用表2所示的抛光条件将碳化硅单结晶基板的(0001)Si面进行抛光。测定抛光前后的基板的重量，将从其测定值算出的抛光速度在表1的“抛光速度”栏中表示。
将100ml实施例1～11及比较例1～13的各抛光用组合物放入容量250ml的树脂容器(ポリ容器)中，在室温中静置3个月，定期观察抛光用组合物的外观变化。根据观察结果，将对于各抛光用组合物的保存稳定性评价的结果在表1的“稳定性”栏中表示。同一栏中，◎(优)表示经过3个月之后未在抛光用组合物上看到凝胶化或沉淀的发生、或者粘度上升等的变化，○(良)表示经过1个月之后虽未看到变化，但经过3个月之后看到变化。
表1
表2
如表1所示，根据实施例1～11的抛光用组合物，与以相当于特开2004-299018号公报的抛光用组合物的比较例1以及比较例2～13的抛光用组合物相比，得到很高的抛光速度。另外，，实施例1～11的抛光用组合物也可以满足对于保存稳定性的要求。在比较例10～13的抛光用组合物中分别使用次氯酸钠、氯酸钠、高氯酸钠、溴酸钠以替代碘化合物，但是用这些抛光用组合物得到的任何一个抛光速度与用实施例1～11的抛光用组合物得到的抛光速度相比都很低。从该结果可知即便是与碘化合物相同的卤素化合物，氯化合物或溴化合物没有提高抛光(0001)Si面的抛光用组合物能力的效果。
以下，说明本发明的第3实施方式。
第3实施方式的抛光用组合物通过将规定量的碘化合物与胶体二氧化硅混合，根据需要用水稀释而制造。因此，第3实施方式的抛光用组合物实质上由作为砥粒的胶体二氧化硅、碘化合物及水而成。第3实施方式的抛光用组合物用于抛光4H-SiC单结晶基板或6H-SiC单结晶基板、更具体地说用于抛光4H-SiC单结晶基板或6H-SiC单结晶基板的(000-1)C面的用途。
第3实施方式的抛光用组合物的胶体二氧化硅的含量少于0.05质量％的场合，进一步说少于0.1质量％的场合，再进一步说少于1质量％的场合，抛光用组合物可能不具有充分的抛光能力。因此，为了得到更高的抛光速度，第3实施方式的抛光用组合物的胶体二氧化硅的含量较好是0.05质量％以上、更好的是0.1质量％以上、最好的是1质量％以上。另一方面，第3实施方式的各抛光用组合物中的胶体二氧化硅的含量多于40质量％的场合，进一步说多于35质量％的场合，再进一步说多于30质量％的场合，由于抛光速度接近饱和、几乎不再上升，所以并不经济。因此第3实施方式的抛光用组合物的胶体二氧化硅的含量较好是40质量％以下、更好的是35质量％以下、最好的是30质量％以下。
平均一次粒径小于5nm的胶体二氧化硅，进一步说平均一次粒径小于15nm的胶体二氧化硅，再进一步说平均一次粒径小于25nm的胶体二氧化硅，抛光(000-1)C面的能力不太高。因此，为了得到更高的抛光速度，第3实施方式的抛光用组合物中所含的胶体二氧化硅的平均一次粒径较好是5nm的以上、更好的是15nm以上、最好的是25nm以上。另一方面，胶体二氧化硅的平均一次粒径大于120nm的场合，进一步说大于100nm的场合，再进一步说大于85nm的场合，为了使抛光用组合物发挥充分的抛光能力，则有必要相当程度地提高第3实施方式的抛光用组合物中胶体二氧化硅的含量。因此，为了减少抛光用组合物的成本，第3实施方式的抛光用组合物中所含的胶体二氧化硅的平均一次粒径较好是120nm以下、更好的是100nm以下、最好的是85nm以下。还有，胶体二氧化硅的平均一次粒径，例如从根据BET法测定的比表面积算出。
为提高抛光速度，第3实施方式的抛光用组合物中所含的碘化合物可以是碘酸或高碘酸及它们的盐的任何一个，但其中高碘酸或高碘酸盐较好，更好的是原高碘酸(H5IO6)或偏高碘酸钠(NaIO4)。高碘酸及高碘酸盐与碘酸及碘酸盐相比，在氧化还原电位高、氧化力强这点上较理想，原高碘酸及偏高碘酸钠比其他的高碘酸及高碘酸盐相比在易得到这点上较理想。
在第3实施方式的抛光用组合物中所含的碘化合物的含量少于0.1g/L的场合，进一步说少于1g/L的场合，再进一步说少于5g/L的场合，可能不能以很高的抛光速度抛光(000-1)C面。因此，为了得到更高的抛光速度，第3实施方式的抛光用组合物中的碘化合物的含量较好是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实施方式的抛光用组合物中的碘化合物的含量多于500g/L的场合，进一步说多于250g/L的场合，再进一步说多100g/L的场合，抛光垫片的劣化可能会提前。除此之外，抛光用组合物中所含的碘化合物为碘酸盐或高碘酸盐的场合，在抛光用组合物中也可能生成沉淀。因此，为了避免这样的缺陷，第3实施方式的抛光用组合物中的碘化合物的含量较好是500g/L以下、更好的是250g/L以下、最好的是100g/L以下。
为实现(000-1)C面的良好的抛光，第3实施方式的抛光用组合物的pH需要是8以下。只是，即使pH为8以下，随着pH增高，抛光(000-1)C面的抛光用组合物的能力存在降低的倾向。因此，为了得到更高的抛光速度，第3实施方式的抛光用组合物的pH较好的是7.5以下，更好的是7以下。另一方面，若第3实施方式的抛光用组合物的pH过低，则抛光机容易被腐蚀。因此，从防止抛光机腐蚀的观点，第3实施方式的抛光用组合物的pH较好是0.5以上、更好的是0.8以上、最好的是1以上。
根据第3实施方式可以得到以下优点。
与以往的抛光用组合物相比，第3实施方式的抛光用组合物具有用高抛光速度抛光4H-SiC单结晶基板或6H-SiC单结晶基板的(000-1)C面的能力。这是因为由第3实施方式的抛光用组合物中所含的碘酸、高碘酸或者它们的盐所构成的碘化合物在pH8以下的区域中，在氧化(000-1)C面这一点上发挥充分的氧化力。
作为表面缺陷的一种的凹痕是由于，抛光对象物的易于抛光部分的抛光与不易抛光部分的抛光相比，其抛光进行得迅速，抛光速度越高则越不易发生。因此，与已有的抛光用组合物相比，在用具有以高抛光速度抛光(000-1)C面能力的第3实施方式的抛光用组合物进行抛光后的(000-1)C面上，与用已有的抛光用组合物进行抛光后的(000-1)C面相比，凹痕很少。
第3实施方式也可以如下进行改变。
第3实施方式的抛光用组合物中所含的砥粒既可以是像煅制二氧化硅那样的胶体二氧化硅以外的二氧化硅，或者也可以是氧化铝或氧化铬。只是，在使用二氧化硅(尤其是胶体二氧化硅)的场合，与使用氧化铝或氧化铬的场合相比，由于抛光后的抛光对象物的表面上不易生成伤痕，所以较好的是二氧化硅(尤其是胶体二氧化硅)。
也可以省略第3实施方式的抛光用组合物中所含的胶体二氧化硅。即第3实施方式的抛光用组合物实质上也可以是由碘化合物及水构成。只是，为了得到更高的抛光速度，最好是含有胶体二氧化硅等的砥粒。
根据需要也可以在第3实施方式的抛光用组合物中添加如pH调节剂、防腐剂或消泡剂等公知的添加剂。
第3实施方式的抛光用组合物也可以用于对除(0001)Si面之外的(000-1)C面以外的4H-SiC单结晶基板或6H-SiC单结晶基板的面的抛光的用途中。或也可以用于将如由3C-SiC单结晶基板这样的立方晶碳化硅单结晶构成的抛光对象物进行抛光的用途中。另外，既可以用于对由碳化硅单结晶基板以外的碳化硅单结晶基板构成的抛光对象物进行抛光的用途中，或也可以用于对由碳化硅单结晶构成的抛光对象物以外的抛光对象物进行抛光的用途中。只是与以往的抛光用组合物相比，第3实施方式的各抛光用组合物对由碳化硅单结晶构成的抛光对象物、尤其是4H-SiC单结晶基板或6H-SiC单结晶基板的(000-1)C面进行抛光的能力特别高。因此，较好的是用于抛光碳化硅单结晶构成的抛光对象物中，更好的是用于抛光4H-SiC单结晶基板或6H-SiC单结晶基板的(000-1)C面抛光的用途中。
然后，说明有关本发明的第3实施方式的实施例及比较例。
通过将砥粒、碘化合物或其替代化合物及pH调节剂适当混合、并根据需要用水稀释，配制实施例101～116及比较例101～111的抛光用组合物。各抛光用组合物中的砥粒、碘化合物或其替代化合物及pH调节剂的细节及各抛光用组合物的pH如表3所示。
首先，使用含有平均粒径0.5μm的多结晶钻石砥粒的浆，用表4显示的抛光条件将碳化硅单结晶基板的(000-1)C面进行初步抛光。之后，用实施例101～116及比较例101～111的各抛光用组合物、用表5所示的抛光条件将已初步抛光的碳化硅单结晶基板的(000-1)C面进行最后抛光。测定最后抛光前后的基板的重量，将从其测定值算出的抛光速度在表3的“抛光速度”栏中表示。
另外，通过光学显微镜用倍率50倍观察最后抛光后的(000-1)C面。根据其观察结果，对由各抛光用组合物所致表面缺陷的发生情况进行评价，结果表示在表3的“表面状态”栏中。同一栏中，○(良)表示未发现任何凹痕、段差及面斑，还有×(不良)表示发现凹痕、段差及面斑的任何一个。还有，在最后抛光之前将初步抛光后的(000-1)C面通过过光学显微镜用倍率50倍观察时，未发现任何凹痕、段差及面斑。
表3
表4
表5
如表3所示，根据实施例101～116的抛光用组合物，与以相当于特开2004-299018号公报的抛光用组合物的比较例101以及比较例102～111的抛光用组合物相比，得到很高的抛光速度。另外，对于抛光后的表面状态，实施例102～111的抛光用组合物也可以满足。
以下，说明本发明的第4实施方式。
第4实施方式的抛光用组合物通过混合规定量的碘化合物或胶体二氧化硅，并根据需要用水稀释而制造。因此，第4实施方式的抛光用组合物实质上由作为砥粒的胶体二氧化硅、碘化合物及水而成。第4实施方式的抛光用组合物用于抛光4H-SiC单结晶基板或6H-Si单结晶基板的用途，更具体地，用于同时或依次抛光分别由(0001)Si面和(000-1)C面构成的抛光碳化硅单结晶基板的内外两表面的用途。在依次抛光基板的(0001)Si面和(000-1)C面的场合，抛光(0001)Si面和(000-1)C面的顺序无关紧要。
第4实施方式的抛光用组合物中的胶体二氧化硅的含量少于0.05质量％的场合，进一步说少于0.1质量％的场合，再进一步说少于1质量％的场合，抛光用组合物可能不具有充分的抛光能力。因此，为了得到更高的抛光速度，第4实施方式的抛光用组合物的胶体二氧化硅的含量较好是0.05质量％以上、更好的是0.1质量％以上、最好的是1质量％以上。另一方面，第4实施方式的各抛光用组合物的胶体二氧化硅的含量多于40质量％的场合，进一步说多于35质量％的场合，再进一步说多于30质量％的场合，由于抛光速度接近饱和、几乎不能够再上升，所以并不经济。因此第4实施方式的抛光用组合物的胶体二氧化硅的含量较好是40质量％以下、更好的是35质量％以下、最好的是30质量％以下。
平均一次粒径小于5nm的胶体二氧化硅，进一步说平均一次粒径小于15nm的胶体二氧化硅，再进一步说平均一次粒径小于25nm的胶体二氧化硅，抛光(0001)Si面和(000-1)C面的能力不太高。因此，为了得到更高的抛光速度，第4实施方式的抛光用组合物中所含的胶体二氧化硅的平均一次粒径较好是5nm的以上、更好的是15nm以上、最好的是25nm以上。另一方面，胶体二氧化硅的平均一次粒径大于120nm的场合，进一步说大于100nm的场合，再进一步说大于85nm的场合，为了使抛光用组合物发挥充分的抛光能力，则有必要相当程度地提高第4实施方式的抛光用组合物中胶体二氧化硅的含量。因此，为了减少抛光用组合物的成本，第4实施方式的抛光用组合物中所含的胶体二氧化硅的平均一次粒径较好是120nm以下、更好的是100nm以下、最好的是85nm以下。还有，胶体二氧化硅的平均一次粒径从例如根据BET法测定的比表面积算出。
为提高抛光速度，第4实施方式的抛光用组合物中所含的碘化合物可以是碘酸或高碘酸及其盐的任何一个，但其中高碘酸或高碘酸盐较好，更好的是原高碘酸(H5IO6)或偏高碘酸钠(NaIO4)。高碘酸及高碘酸盐与碘酸及碘酸盐相比，在氧化还原电位高、氧化力强这点上较理想，原高碘酸及偏高碘酸钠比其他的高碘酸及高碘酸盐相比在易得到这点上较理想。
第4实施方式的抛光用组合物中所含的碘化合物的含量少于0.1g/L的场合，进一步说少于1g/L的场合，再进一步说少于5g/L的场合，可能不能以很高的抛光速度抛光(0001)Si面和(000-1)C面。因此，为了得到更高的抛光速度，第4实施方式的抛光用组合物中的碘化合物的含量较好是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实施方式的抛光用组合物中的碘化合物的含量多于500g/L的场合，进一步说多于250g/L的场合，再进一步说多100g/L的场合，抛光垫片的劣化可能会提前。除此之外，第4实施方式的抛光用组合物中所含的碘化合物为碘酸盐或高碘酸盐的场合，在抛光用组合物中也可能生成沉淀。因此，为了避免这样的缺陷，第4实施方式的抛光用组合物中的碘化合物的含量较好是500g/L以下、更好的是250g/L以下、最好的是100g/L以下。
若第4实施方式的抛光用组合物的pH低于6，则抛光(0001)Si面的抛光用组合物的能力不足，若pH超过8，则抛光(000-1)C面的抛光用组合物的能力不足。因此，为了实现很好地抛光两侧(0001)Si面和(000-1)C面，第4实施方式的抛光用组合物的pH必须为6～8。
根据第4实施方式可以得到以下优点。
第4实施方式的抛光用组合物具有用很高的抛光速度抛光4H-SiC单结晶基板或6H-SiC单结晶基板的两侧(0001)Si面和(000-1)C面的能力。认为这是由本实施方式的第4实施方式的抛光用组合物中所含的碘酸、高碘酸或其盐构成的碘化合物在pH6～8的区域中，发挥氧化(0001)Si面和(000-1)C面的充分的氧化力。
第4实施方式也可以如下进行变更。
第4实施方式的抛光用组合物中所含的砥粒既可以是像煅制二氧化硅那样的胶体二氧化硅以外的二氧化硅，或也可以是氧化铝或氧化铬。只是，在使用二氧化硅(尤其是胶体二氧化硅)的场合，与使用氧化铝或氧化铬的场合相比，由于抛光后的抛光对象物的表面上难以生成伤痕，所以较好的是二氧化硅(尤其是胶体二氧化硅)。
根据需要也可以在第4实施方式的抛光用组合物中添加如pH调节剂、防腐剂或消泡剂之类公知的添加剂。
第4实施方式的抛光用组合物也可以不仅用于抛光分别由(0001)Si面和(000-1)C面构成内外表面的基板的用途，也可以用于抛光具有(0001)Si面和(000-1)C面混杂的面的抛光对象物的用途中。另外，也可以用于对除(0001)Si面和(000-1)C面之外的4H-SiC单结晶基板或6H-SiC单结晶基板进行抛光的用途中。或也可以用于对例如由3C-SiC单结晶基板这样的立方晶碳化硅单结晶构成的抛光对象物进行抛光的用途中。另外，既可以用于对由碳化硅单结晶基板以外的碳化硅单结晶基板构成的抛光对象物进行抛光的用途中，或也可以用于对由碳化硅单结晶构成的抛光对象物以外的抛光对象物进行抛光的用途中。只是，第4实施方式的各抛光用组合物由于具有以很高的抛光速度抛光4H-SiC单结晶基板或6H-SiC单结晶基板的(0001)Si面和(000-1)C面这两者的能力，所以最好用于同时或依次抛光(0001)Si面和(000-1)C面这两者的用途，或抛光(0001)Si面和(000-1)C面混杂的面的用途上。
然后，说明有关本发明的第4实施方式的实施例及比较例。
通过将胶体二氧化硅、原高碘酸(碘化合物)及氨(pH调节剂)适当混合，并根据需要用水稀释，配制实施例201～205及比较例201～205的抛光用组合物。各抛光用组合物中的胶体二氧化硅、原高碘酸及氨的细节及各抛光用组合物的pH如表6中所示。还有，各抛光用组合物中的胶体二氧化硅的平均一次粒径为38nm。
使用实施例201～205及比较例201～205的抛光用组合物用表7所示的抛光条件分别抛光碳化硅单结晶基板的(0001)Si面和(000-1)C面。抛光(0001)Si面前后测定基板的重量，将从其测定值算出的抛光速度在表6的“(0001)Si面的抛光速度”栏中表示，在抛光(000-1)C面的前后测定基板的重量，将从其测定值算出的抛光速度在表6的“(000-1)C面的抛光速度”栏中表示。
通过光学显微镜用倍率50倍观察使用实施例201～205及比较例201～205的各抛光用组合物以表7所示的抛光条件进行抛光后的碳化硅单结晶基板的(0001)Si面和(000-1)C面。根据其观察结果，对在各抛光用组合物的表面缺陷的发生状况进行评价，结果表示在表6的“(0001)Si面的表面状态”栏及“(000-1)C面的表面状态”栏中。同一栏中，○(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个。
表6
表7
如表6中所示，在实施例201～205中，抛光后的(0001)Si面和(000-1)C面的表面状态无论哪一个都良好，并且(0001)Si面的抛光速度及(000-1)C面的抛光速度无论哪一个都得到了很高的结果。
权利要求
1.一种抛光用组合物，其特征在于，含有砥粒和碘化合物，且具有6以上的pH。
2.如权利要求1所述的抛光用组合物，其特征在于，所述碘化合物包括碘酸、高碘酸或它们的盐。
3.如权利要求1或2所述的抛光用组合物，其特征在于，所述抛光用组合物进一步包含含有锂化合物或氨的碱。
4.如权利要求1或2所述的抛光用组合物，其特征在于，所述抛光用组合物作为抛光含有碳化硅单结晶的抛光对象物的用途来使用。
5.一种抛光用组合物，其特征在于，所述抛光用组合物作为抛光含有半导体单结晶的抛光对象物的用途来使用，含有碘化合物，且具有8以下的pH。
6.如权利要求5所述的抛光用组合物，其特征在于，抛光用组合物进一步含有砥粒。
7.如权利要求5或6所述的抛光用组合物，其特征在于，所述碘化合物含有碘酸、高碘酸或它们的盐。
8.如权利要求5或6所述的抛光用组合物，其特征在于，所述抛光对象物含有碳化硅单结晶。
9.一种抛光用组合物，其特征在于，所述抛光用组合物作为抛光含有碳化硅单结晶的抛光对象物的用途来使用，含有砥粒和碘化合物，且具有6～8的pH。
10.如权利要求9所述的抛光用组合物，其特征在于，所述碘化合物含有碘酸、高碘酸或它们的盐。
11.一种对含有碳化硅单结晶的抛光对象物进行抛光的方法，其方法具备配制权利要求1、2、5、6、9及10的任一项所述的抛光用组合物的工序；和使用上述配制的抛光用组合物对上述抛光对象物进行抛光的抛光工序。
全文摘要
本发明的第1抛光用组合物含有砥粒和碘化合物，且具有6以上的pH.。利用第1抛光用组合物，可以很好地抛光碳化硅单结晶基板的(0001)Si面。本发明的第2抛光用组合物含有碘化合物，且具有8以下的pH。利用第2抛光用组合物，可以很好地抛光碳化硅单结晶基板的(000－1)C面。本发明的第3抛光用组合物含有砥粒和碘化合物，且具有6～8的pH.。利用第3抛光用组合物，可以很好地抛光碳化硅单结晶基板的(0001)Si面和(000－1)C面这两个面。
文档编号C09K3/14GK1900192SQ20061010855
公开日2007年1月24日 申请日期2006年7月21日 优先权日2005年7月21日
发明者河田研治, 堀田和利 申请人:福吉米株式会社