研磨液以及研磨方法技术

本发明专利技术的研磨液包含氧化锰的磨粒、高锰酸根离子和纤维素系表面活性剂或阳离子表面活性剂，pH为5～11。上述纤维素系表面活性剂优选为羧甲基纤维素或其衍生物。所述阳离子表面活性剂还优选具有季铵离子部位。上述纤维素系表面活性剂或上述阳离子表面活性剂的浓度还优选相对于上述研磨液的总量为0.01质量％～1.0质量％。

Grinding Fluid and Grinding Method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】研磨液以及研磨方法
本专利技术涉及包含氧化锰的磨粒和高锰酸根离子的研磨液以及使用了该研磨液的研磨方法。
技术介绍
就半导体器件之中被称为所谓功率器件的电力用半导体元件来说，从高耐压化、大电流化的目的考虑而提出了使用碳化硅(SiC)、氮化镓、金刚石等来代替以往所使用的硅作为基板。与硅基板相比，由这些材料制成的基板具有大带隙，因此能够承受更高的电压。其中，碳化硅基板的硬度、耐热性、化学稳定性、成本等优异，被广泛用作半导体器件材料。就SiC基板来说，例如对SiC的块状单晶晶锭进行磨削而加工成圆柱状，然后使用线锯等切片加工成圆板状，对外周部进行倒角而精加工成规定直径，进而通过机械磨削法对圆板状SiC基板的表面实施磨削处理，由此调整凹凸和平行度。之后，对表面实施CMP(ChemicalMechanicalPolishing：化学机械研磨)法等机械化学研磨，由此将表面精加工成镜面。在SiC基板的制造过程中，基于CMP法的研磨作为将产生于SiC基板表面的粗糙、起伏去除的方法或者将由外延层与SiC基板的表面层叠而成的晶片上的配线等导致的凹凸平坦化的方法而被广泛采用。就碳化硅基板来说，已知：根据碳化硅的晶体结构，通常是其一个面成为C原子排列于表面的C面、与该一个面相向的另一面成为Si原子排列于表面的Si面。因此，在碳化硅基板的研磨中，在以一种研磨液就Si面的研磨和C面的研磨双面同时进行研磨的情况下，通常Si面与C面的研磨速率会不同(通常C面：Si面＝3：1)。由此，通常是就Si面研磨用和C面研磨用准备两种研磨液来对每个单面进行研磨。但是，为了提高研磨作业的效率，希望能够以一种研磨液对碳化硅基板的双面进行研磨，特别优选双面同时进行研磨的双面研磨。作为对SiC基板进行双面研磨的方法，专利文献1记载了下述CMP法：在使用氧化铝作为研磨剂的同时使用高锰酸钾作为氧化剂，对于在SiC基板的成膜面即Si面上成膜有外延膜的面和C面双面通过CMP以使C面和成膜后的Si面的加工选择比为3.0以上的方式实施双面研磨加工。另外，专利文献2记载了使用下述研磨液的方法：该研磨液是含有研磨材料、钒酸盐和供氧剂的CMP用研磨液，用于研磨材料的研磨材料颗粒是具有核壳结构的颗粒，核层含有铝(Al)等的氧化物，并且壳层含有氧化铈。现有技术文献专利文献专利文献1：US2016133465A1专利文献2：日本特开2015-229748号公报
技术实现思路
以往通常是对SiC基板进行单面研磨而非双面研磨，其原因在于：如上所述，在现有的大部分研磨液的情况下C面的研磨速度远高于Si面，与之相伴地由于Twyman效应而容易使研磨后的SiC基板产生C面侧凹陷的翘曲，因该翘曲而容易产生破裂。但是，专利文献1所记载的专利技术的目的在于使在作为成膜面的Si面上成膜有外延膜的Si面中的外延层的削除为最小限度并将C面的粗糙去除，但是如上所述必须使C面与Si面的加工选择比(即研磨速度比)增大为3以上，其是针对与解决上述的由于Twyman效应而容易使研磨后的SiC基板产生破裂的问题完全相反的方向。另外，在专利文献2中，其表1中的实施例即CMP用研磨液No.1～10的绝大部分是C面/Si面的研磨速度比为3.0以上，由此可知在使C面/Si面的研磨速度比接近1来防止研磨后的SiC基板中的翘曲和由此产生的破裂这一方面并不够。本专利技术的问题在于提供能够消除上述现有技术所存在的各种缺点的研磨液以及使用了该研磨液的研磨物的制造方法。本专利技术提供一种研磨液，其包含氧化锰的磨粒、高锰酸根离子和纤维素系表面活性剂或阳离子表面活性剂，其pH为5～11。另外，本专利技术提供一种研磨方法，其使用了上述研磨液。附图说明图1是表示使用了本专利技术的研磨液的研磨工序中所使用的双面加工机的一个例子的前视示意图。图2是图1中的X-X线向视图。具体实施方式以下，基于其优选实施方式对本专利技术进行说明。本实施方式涉及一种研磨液，其是包含高锰酸根离子的研磨液，其包含氧化锰的磨粒和纤维素系表面活性剂或阳离子表面活性剂，并且其pH为5～11。本实施方式的研磨液的特征之一在于，其含有氧化锰作为磨粒。由此，与使用了通常用于研磨碳化硅基板的二氧化硅磨粒、氧化铝磨粒的情况相比，本实施方式的研磨液容易使C面/Si面研磨速度比接近1而易于防止由于Twyman效应导致的翘曲和由此引起的破裂。作为氧化锰，可以适用氧化锰(II)(MnO)、三氧化二锰(III)(Mn2O3)、二氧化锰(IV)(MnO2)、四氧化三锰(II、III)(Mn3O4)等。它们可以使用一种或将两种以上混合使用。在无损能够防止由于Twyman效应导致的翘曲和破裂这样的效果的范围，研磨液也可以含有除了氧化锰以外的磨粒。作为除了氧化锰以外的磨粒的种类，可以列举出氧化铝、二氧化硅、氧化铈、氧化锆、氧化铁、碳化硅、金刚石。它们可以使用一种或将两种以上混合使用。就磨粒来说，从获得高研磨力的观点考虑，通过激光衍射散射式粒度分布测定法得到的累积体积50％的粒径(D50)优选为0.1μm以上；从抑制晶片表面的粗糙的观点考虑，优选为5.0μm以下。从这些方面考虑，磨粒的通过激光衍射散射式粒度分布测定法得到的累积体积50％的粒径(D50)更优选为0.15μm～4.5μm，进一步优选为0.2μm～4.0μm。上述的D50具体可通过后述实施例的方法来进行测定。磨粒根据后述的ζ电位的不同而凝聚度不同，上述的D50是考虑了该凝聚度的粒径。从提高碳化硅等高硬度材料的研磨速度的观点和确保磨粒在研磨液中的适当流动性的观点以及防止凝聚等观点之类考虑，本专利技术的研磨液中的氧化锰磨粒的量相对于研磨液的总量优选为0.1质量％～10质量％，更优选为0.2质量％～8质量％，特别优选为0.3质量％～5质量％。此外，本说明书中，在对本专利技术的研磨液中的成分的量进行说明时，只要没有特别声明就是对研磨开始前的研磨液中的量进行说明。就本专利技术的研磨液来说，通过合用氧化锰磨粒与高锰酸根离子(MnO4-)，对碳化硅等高硬度材料可得到高研磨力。高锰酸根离子(MnO4-)由高锰酸盐供给。作为该高锰酸盐，可以列举出高锰酸的碱金属盐和高锰酸的碱土金属盐、高锰酸的铵盐等。从容易获得性的观点和提高本专利技术的研磨液的研磨效率的观点考虑，作为成为高锰酸根离子(MnO4-)源的高锰酸盐优选高锰酸的碱金属盐，特别是更优选高锰酸钠或高锰酸钾。它们可以使用一种或将两种以上混合使用。从充分提高抑制由于使用弱酸和其可溶性盐导致的研磨速度降低的效果的观点考虑，研磨液中的高锰酸根离子(MnO4-)的量相对于研磨液的总量优选为0.1质量％以上。另外，从确保操作研磨液的安全性的观点、存在就算增加添加量而研磨速度也饱和的倾向的观点等考虑，研磨液中的高锰酸根离子(MnO4-)的量相对于研磨液的总量更优选为20.0质量％以下。从这些观点考虑，高锰酸根离子(MnO4-)的量相对于研磨液的总量更优选为0.1质量％～20.0质量％，进一步优选为1.0质量％～10质量％。高锰酸根离子(MnO4-)的量可以通过离子色谱法、吸光光度分析法来进行测定。本实施方式的研磨液的另一特征在于：其含有纤维素系表面活性剂或阳离子表面活性剂。本申请的专利技术人发现了：通过在以特定pH范围使用上述特定磨粒的条件下具有上述特定种类本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种研磨液，其包含氧化锰的磨粒、高锰酸根离子和纤维素系表面活性剂或阳离子表面活性剂，其pH为5～11。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.22 JP 2016-2491291.一种研磨液，其包含氧化锰的磨粒、高锰酸根离子和纤维素系表面活性剂或阳离子表面活性剂，其pH为5～11。2.根据权利要求1所述的研磨液，其中，所述纤维素系表面活性剂为羧甲基纤维素或其衍生物。3.根据权利要求1所述的研磨液，其中，所述阳离子表面活性剂具有季铵离子部位。4.根据权利要求1～3中任一项所述的研磨液，其中，所述纤维素系表...

【专利技术属性】
技术研发人员：松尾贤，松山雅之，堀内干正，熊谷彰记，
申请(专利权)人：三井金属矿业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP