(57)【要約】【課題】高い研磨速度で効率的にＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）に表面粗さの小さい結晶表面を形成することができるポリシングスラリー、かかるポリシングスラリーを用いたＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の表面処理方法などを提供する。【解決手段】ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の表面を化学機械的に研磨するためのポリシングスラリーであって、研磨スラリーはＳｉＯ2で形成される砥粒を含み、砥粒は１次粒子が会合した２次粒子であり、１次粒子の平均粒径ｄ1に対する２次粒子の平均粒径ｄ2の比ｄ2／ｄ1が１．６以上１０以下であることを特徴とするポリシングスラリー。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）の表面を化学機械的にポリシングするためのポリシングスラリーであって、
前記ポリシングスラリーはＳｉＯ2で形成される砥粒を含み、
前記砥粒は１次粒子が会合した２次粒子であり、
前記１次粒子の平均粒径ｄ1に対する前記２次粒子の平均粒径ｄ2の比ｄ2／ｄ1が１．６以上１０以下であることを特徴とするポリシングスラリー。
【請求項２】
前記砥粒の前記２次粒子の平均粒子径ｄ2が３０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のポリシングスラリー。
【請求項３】
前記砥粒の形状は、繭形、塊状形および鎖形の少なくともいずれかの形状であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のポリシングスラリー。
【請求項４】
前記砥粒の含有量が２質量％以上４０質量％以下である請求項１から請求項３までのいずれかに記載のポリシングスラリー。
【請求項５】
前記砥粒がコロイダルシリカにより形成されている請求項１から請求項４までのいずれかに記載のポリシングスラリー。
【請求項６】
前記ポリシングスラリーのｐＨの値ｘと酸化還元電位の値ｙ（ｍＶ）とが、以下の式（１）および式（２）
ｙ≧−５０ｘ＋１０００                      （１）
ｙ≦−５０ｘ＋１９００                      （２）
のいずれもの関係を満たすことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載のポリシングスラリー。
【請求項７】
前記ポリシングスラリーのｐＨが５以下または８以上である請求項１から請求項６までのいずれかに記載のポリシングスラリー。
【請求項８】
前記砥粒と、有機酸および／またはその塩と、酸化剤とを含む請求項１から請求項７までのいずれかに記載のポリシングスラリー。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれかのポリシングスラリーを用いたＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）の表面処理方法であって、
前記表面処理方法は、前記ポリシングスラリーを準備し、前記ポリシングスラリーを用いて前記ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の表面を化学機械的にポリシングする工程を含むＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の表面処理方法。
【請求項１０】
前記ポリシングスラリーを用いて前記ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の表面を前記化学機械的にポリシングする工程は、ポリシングパッドと前記ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶との間に前記ポリシングスラリーを介在させて、ポリシング圧力４．９ｋＰａ以上９８ｋＰａ以下ならびに前記ポリシングパッドおよび前記ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶を異なる回転軸で回転数１０回／ｍｉｎ以上２００回／ｍｉｎ以下で回転させることにより行なうことを特徴とする請求項９に記載のＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の表面処理方法。
【請求項１１】
前記化学機械的にポリシングする工程の後に、化学機械的にポリシングされたＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の表面を純水で洗浄する工程を含む請求項９または請求項１０に記載のＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の表面処理方法。
【請求項１２】
前記化学機械的にポリシングする工程の後に、化学機械的にポリシングされたＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の表面を酸性水溶液または塩基性水溶液で形成されるポリシング液を用いてポリシングする工程を含む請求項９または請求項１０に記載のＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の表面処理方法。
【請求項１３】
前記ポリシング液を用いてポリシングする工程の後に、前記ポリシング液を用いてポリシングされたＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の表面を純水で洗浄する工程を含む請求項１２に記載のＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の表面処理方法。
【請求項１４】
請求項９から請求項１３までのいずれかの表面処理方法により得られたＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子、電子素子、半導体センサなどの半導体デバイスの基板などに用いられるＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の表面を化学機械的にポリシングするためのポリシングスラリー、かかるポリシングスラリーを用いたＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の表面処理方法、およびかかる表面処理方法により得られるＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＡｓ結晶、ＩｎＰ結晶などのＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）は、発光素子、電子素子、半導体センサなどの半導体デバイスの基板を形成するための材料として非常に有用なものである。
【０００３】
かかる半導体デバイスの基板として用いられるＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶基板（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）は、ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の外周に形状形成加工を施した後に所定の厚さにスライスし、表面をグラインディング（研削、以下同じ）またはラッピングすることによって得られるが、かかるスライス、グラインディングまたはラッピングによって、ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の表面側領域に加工変質層（結晶表面の加工によって結晶の表面側領域に形成される結晶格子が乱れた層をいう、以下同じ）が形成され、またＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の表面粗さが大きくなる。
【０００４】
このＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶基板の加工変質層の厚さが大きくなるほど、またその表面粗さが大きくなるほど基板表面の品質が低下し、このＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶表面上にエピタキシャル成長させるＩＩＩ−Ｖ族化合物結晶層の表面は凹凸が大きくなりまた結晶性が低下する。そのため、良質な半導体デバイスを形成することができない。
【０００５】
このため、ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶からＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶基板を形成する方法として、ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶を所定の厚さにスライスし、表面をグラインディングまたはラッピングした後に、さらに表面を化学的機械的にポリシングすることにより、ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の加工変質層を除去し、表面粗さを低減することが広く行なわれていた。
【０００６】
かかるＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の表面を化学機械的にポリシングするためのポリシングスラリーとして、球状のコロイダルシリカ砥粒と無機塩と酸化剤であるアルカリ金属の塩素化イソシアヌル酸塩とを含むポリシングスラリー（たとえば、特許文献１を参照）または球状のコロイダルシリカ砥粒と鉱酸と酸化剤である過硫酸塩とを含むポリシングスラリー（たとえば、特許文献２を参照）が提案されている。これらのポリシングスラリーを用いた化学機械的ポリシング（以下、ＣＭＰという）においては、酸化剤および鉱酸などによりＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の表面を酸化させて酸化層を形成し、この酸化層をコロイダルシリカ砥粒により除去する。
【０００７】
しかし、特許文献１および特許文献２に示されたポリシングスラリーには、砥粒として球状のコロイダルシリカ砥粒を用いているために上記酸化層の除去速度が低いことにより、ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶のポリシング速度が低く、ＣＭＰの効率が低い。粒径の大きいコロイダルシリカ砥粒を用いると、ポリシング速度は高めることができるが、表面粗さが大きくなる。また、Ａｌ2Ｏ3砥粒などのようなコロイダルシリカ砥粒よりも硬度の高い砥粒を用いても、ポリシング速度を高めることはできるが、この硬度の高い砥粒により新たな加工変質層が形成されるため、良好な表面品質が得られない。
【特許文献１】特許第３０７７６６５号公報
【特許文献２】特開昭６４−８７１４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、高いポリシング速度で効率的にＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶に表面粗さの小さい結晶表面を形成することができるポリシングスラリー、かかるポリシングスラリーを用いたＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の表面処理方法、およびかかる表面処理方法により得られるＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）の表面を化学機械的にポリシングするためのポリシングスラリーであって、このポリシングスラリーはＳｉＯ2で形成される砥粒を含み、この砥粒は１次粒子が会合した２次粒子であり、１次粒子の平均粒径ｄ1に対する２次粒子の平均粒径ｄ2の比ｄ2／ｄ1が１．６以上１０以下であることを特徴とするポリシングスラリーである。
【００１０】
本発明にかかるポリシングスラリーにおいて、砥粒前記２次粒子の平均粒子径ｄ2を３０ｎｍ以上３００ｎｍ以下とすることができる。また、砥粒の形状を、繭形、塊状形および鎖形の少なくともいずれかの形状とすることができる。また、砥粒の含有量を５質量％以上４０質量％以下とすることができる。また、砥粒はコロイダルシリカにより形成されることができる。また、ポリシングスラリーのｐＨの値ｘと酸化還元電位の値ｙ（ｍＶ）とは、以下の式（１）および式（２）
ｙ≧−５０ｘ＋１０００                      （１）
ｙ≦−５０ｘ＋１９００                      （２）
のいずれもの関係を満たすことができる。またポリシングスラリーのｐＨを５以下または８以上とすることができる。また、上記ポリシングスラリーは、上記砥粒と、有機酸および／またはその塩と、酸化剤とを含むことができる。
【００１１】
また、本発明は、上記のポリシングスラリーを用いたＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）の表面処理方法であって、この表面処理方法は、ポリシングスラリーを準備し、このポリシングスラリーを用いてＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の表面を化学機械的にポリシングする工程を含むＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の表面処理方法である。
【００１２】
本発明にかかるＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の表面処理方法において、上記ポリシングスラリーを用いてＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の表面を化学機械的にポリシングする工程は、ポリシングパッドとＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶との間にポリシングスラリーを介在させて、ポリシング圧力４．９ｋＰａ（５０ｇ／ｃｍ2）以上９８ｋＰａ（１０００ｇ／ｃｍ2）以下ならびにポリシングパッドおよびＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶を異なる回転軸で回転数１０回／ｍｉｎ以上２００回／ｍｉｎ以下で回転させることにより行なうことができる。
【００１３】
本発明にかかるＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の表面処理方法において、上記化学機械的にポリシングする工程の後に、化学機械的にポリシングされたＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の表面を純水で洗浄する工程を含むことができる。また、上記化学機械的にポリシングする工程の後に、化学機械的にポリシングされたＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の表面を酸性水溶液または塩基性水溶液で形成されるポリシング液を用いてポリシングする工程を含むことができる。さらに、上記ポリシング液を用いてポリシングする工程の後に、上記ポリシング液を用いてポリシングされたＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の表面を純水で洗浄する工程を含むことができる。
【００１４】
また、本発明は、上記の表面処理方法により得られたＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶基板である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高いポリシング速度で効率的にＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶に表面粗さの小さい結晶表面を形成することができるポリシングスラリー、かかるポリシングスラリーを用いたＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の表面処理方法、およびかかる表面処理方法により得られるＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶基板を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（実施形態１）
本発明にかかるポリシングスラリーの一実施形態は、ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）の表面を化学機械的にポリシングするためのポリシングスラリーであって、このポリシングスラリーはＳｉＯ2で形成される砥粒を含み、この砥粒は１次粒子が会合した２次粒子であり、１次粒子の平均粒径ｄ1に対する２次粒子の平均粒径ｄ2の比ｄ2／ｄ1が１．６以上１０以下であることを特徴とする。
【００１７】
ここで、化学機械的にポリシングするとは、ポリシングスラリーを用いて被研磨物の表面を化学的および機械的に平滑化することをいう。たとえば、図１を参照して、定盤１５上に固定されたポリシングパッド１８を回転軸１５ｃを中心にして回転させながら、ポリシングスラリー供給口１９からポリシングパッド１８上にポリシングスラリー１７を供給するとともに、ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶１を固定した結晶ホルダ１１上に重り１４を載せてその回転軸１１ｃを中心にして回転させながらＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶１を、上記ポリシングパッド１８に押し当てることによって、ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶１の表面を化学機械的にポリシングすることができる。
【００１８】
本実施形態のポリシングスラリー１７は、ＳｉＯ2で形成される砥粒１６を含むことにより、ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶１の加工変質層を除去して表面粗さを低減することができる。
【００１９】
また、砥粒１６は１次粒子が会合した２次粒子であることにより、ポリシング速度が高くなり、ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶１の効率的な表面処理が可能となる。１次粒子が会合して２次粒子となることにより、表面にエッジのない凹凸形状を有する砥粒が形成され、スクラッチを発生させることなく、ポリシング速度を高めることができる。表面にエッジが存在する砥粒を用いると、ポリシングの際にスクラッチが発生し、また表面粗さを低減することが困難となる。また、エッジのない凹凸形状を形成する観点から、１次粒子は球状または楕円回転体形状であることが好ましい。
【００２０】
ここで、１次粒子が球状または楕円回転体形状であり、表面にエッジのない凹凸形状を有する２次粒子の形成が容易である観点から、砥粒は、ヒュームドシリカ、コロイダルシリカなどのＳｉＯ2、特にコロイダルシリカにより形成されていることが好ましい。コロイダルシリカの合成方法には、水ガラス（ケイ酸ナトリウムなど）を原料とする合成方法、アルコキシシランを原料とする合成方法（ゾル−ゲル法）などがある。前者は低コストで大量生産が容易であり、後者は高純度の砥粒が得られる。合成条件を調節することにより１次粒子の粒径、１次粒子の会合度、２次粒子の粒径を自由に制御することができる。
【００２１】
また、砥粒１６の会合の程度は、特に制限はないが、表面にエッジのない凹凸形状を容易に形成する観点から、１次粒子の平均粒径ｄ1に対する２次粒子の平均粒径ｄ2の比（ｄ2／ｄ1比）は１．６以上１０以下とする。さらに、ｄ2／ｄ1比は２．０以上８以下とすることが好ましい。ここで、砥粒１６の１次粒子の平均粒径ｄ1は、ガス吸着法による吸着比表面積（ＢＥＴ比表面積という、以下同じ）の測定から、以下の式（４）
ｄ1＝６／（ρ×Ｓ）                               ・・・（４）
により算出される。式（４）において、ρは粒子の密度、ＳはＢＥＴ比表面積を示す。また、砥粒の２次粒子の平均粒径ｄ2は、動的光散乱法による粒子のブラウン運動における拡散係数の測定から、以下の式（５）
ｄ2＝（ｋ×Ｔ）／（３×π×η0×Ｄ）              ・・・（５）
により算出される。式（５）において、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、πは円周率、η0は溶媒の粘性率、Ｄは拡散係数を示す。
【００２２】
砥粒１６の２次粒子の平均粒径ｄ2は、特に制限はないが、ポリシング速度を高める観点から３０ｎｍ以上であることが好ましく、表面粗さを低減する観点から３００ｎｍ以下が好ましい。かかる観点から、砥粒１６の２次粒子の平均粒径ｄ2は、６０ｎｍ以上がより好ましく、２５０ｎｍ以下がより好ましい。
【００２３】
また、砥粒１６の形状は、特に制限はないが、図２を参照して、エッジのない凹凸形状を形成している観点から、図２（ａ）に示すような繭形、図２（ｂ）の（ｂ−１）および（ｂ−２）に示すような塊状形、図２（ｃ）の（ｃ−１）および（ｃ−２）に示すような鎖形の少なくともいずれかの形状であることが好ましい。さらに、ポリシング速度を高める観点から、砥粒１６の形状は、繭形よりも塊状形または鎖形であることがより好ましい。本実施形態のポリシングスラリーは、表面に上記のようなエッジのない凹凸形状を有することから、機械的なポリシング効果が大きくなり、加工変質層１ａを厚くすることなく、ポリシング速度を高めることが可能となる。ここで、砥粒１６の形状は、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）などにより観察することができる。
【００２４】
本実施形態のポリシングスラリー１７は、具体的には、分散媒体である水中に、ＳｉＯ2で形成される砥粒１６（好ましくは、コロイダルシリカ砥粒）が分散されているものである。ポリシングスラリー１７における砥粒１６の含有量は、特に制限はないが、ポリシング速度を高める観点から２質量％以上が好ましく、表面粗さを低減して表面品質を高くする観点から４０質量％以下が好ましい。かかる観点から、ポリシングスラリー１７における砥粒１６の含有量は、５質量％以上がより好ましく、２０質量％以下がより好ましい。
【００２５】
また、本実施形態のポリシングスラリーのｐＨの値ｘとＯＲＰの値ｙ（ｍＶ）とは、以下の式（１）および式（２）
ｙ≧−５０ｘ＋１０００                          ・・・（１）
ｙ≦−５０ｘ＋１９００                          ・・・（２）
のいずれもの関係を満たすことが好ましい。ここで、ＯＲＰとは、溶液中に共存する酸化体と還元体の間の平衡状態によって定まるエネルギーレベル(電位)を意味する。測定によって得られるＯＲＰは、比較電極に対する値であり、比較電極の種類が異なれば、同一溶液の測定値は見かけ上異なる。一般の学術論文などでは比較電極として標準水素電極(Ｎ．Ｈ．Ｅ）が用いられることが多い。本願におけるＯＲＰは、標準水素電極(Ｎ．Ｈ．Ｅ）を比較電極とした値として示す。
【００２６】
本実施形態のポリシングスラリー１７のｐＨの値ｘとＯＲＰの値ｙ（ｍＶ）とが、ｙ＜−５０ｘ＋１０００であると、ポリシングスラリー１７の酸化力が弱く、ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶１の表面のポリシング速度が低くなる。一方、ｙ＞−５０ｘ＋１９００であると、ポリシングスラリー１７の酸化力が強くなりすぎ、ポリシングパッド、定盤などのポリシング設備に対する腐食作用が強くなり、安定したＣＭＰが困難となる。
【００２７】
また、ポリシング速度をより高める観点から、さらに、ｙ≧−５０ｘ＋１３００であることが好ましい。すなわち、ポリシングスラリー１７のｐＨの値ｘとＯＲＰの値ｙ（ｍＶ）とが、以下の式（２）および式（３）
ｙ≦−５０ｘ＋１９００                             ・・・（２）
ｙ≧−５０ｘ＋１３００                             ・・・（３）
のいずれもの関係を満たすことが好ましい。
【００２８】
通常のポリシングスラリーに含まれる塩酸、硫酸などの酸、ＫＯＨ、ＮａＯＨなどの塩基は、ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の表面を酸化する力が弱い。このため、本実施形態のポリシングスラリーは、酸化剤が添加され、ＯＲＰを高く、すなわち酸化力を高められていることが好ましい。酸化剤の添加量は、ポリシングスラリー１７のｐＨの値ｘとＯＲＰの値ｙ（ｍＶ）とが、ｙ≧−５０ｘ＋１０００（式（１））およびｙ≦−５０ｘ＋１９００（式（２））のいずれもの関係を満たすように調整される。
【００２９】
ここで、ポリシングスラリーに添加する酸化剤としては、特に制限はないが、ポリシング速度を高める観点から、次亜塩素酸、トリクロロイソシアヌル酸などの塩素化イソシアヌル酸、ジクロロイソシアヌル酸ナトリウムなどの塩素化イソシアヌル酸塩、過マンガン酸カリウムなどの過マンガン酸塩、ニクロム酸カリウムなどのニクロム酸塩、臭素酸カリウムなどの臭素酸塩、チオ硫酸ナトリウムなどのチオ硫酸塩、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウムなどの過硫酸塩、硝酸、過酸化水素水、オゾンなどが好ましく用いられる。なお、これらの酸化剤は、単独で用いても、２以上を併用してもよい。
【００３０】
また、本実施形態のポリシングスラリー１７のｐＨは、５以下または８以上であることが好ましい。ｐＨが５以下の酸性ポリシングスラリーまたはｐＨが８以上の塩基性ポリシングスラリーをＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶に接触させて、ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の加工変質層１ａを酸化させることにより、ポリシング速度を高めることができる。さらにポリシング速度を高める観点から、ポリシングスラリー１７のｐＨは、４以下または９以上であることがより好ましく、３以下または１０以上であることがさらに好ましい。
【００３１】
ここで、ｐＨの調整に用いられる酸、塩基および塩には特に制限はなく、たとえば、塩酸、硝酸、硫酸、リン酸、炭酸などの無機酸、ギ酸、酢酸、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸、コハク酸、フタル酸、フマル酸などの有機酸、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＮＨ4ＯＨ、アミンなどの塩基の他、これらの酸または塩基を含む塩を用いることができる。また、上記酸化剤の添加により、ｐＨを調整することもできる。
【００３２】
特に、ｐＨ調整のために上記有機酸および／またはその塩を用いたポリシングスラリーは、上記無機酸および／またはその塩を用いて同じｐＨとしたポリシングスラリーに比べて、ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶に対するポリシング速度が大きくなる。ポリシング速度を高くする観点から、上記有機酸およびその塩は、それぞれ１分子中に２つ以上のカルボキシル基を含むカルボン酸およびその塩であることが好ましい。ここで、ジカルボン酸としては、リンゴ酸、コハク酸、フタル酸、酒石酸などが好ましく挙げられる。トリカルボン酸としては、クエン酸などが好ましく挙げられる。したがって、ポリシングスラリーは、上記砥粒と、上記酸化剤と、上記有機酸および／またはその塩とを含むことが好ましい。
【００３３】
（実施形態２）
本発明にかかるＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）の表面処理方法は、図１を参照して、実施形態１のポリシングスラリー１７を用いたＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶１の表面処理方法であって、上記ポリシングスラリー１７を準備し、このポリシングスラリー１７を用いてＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶１の表面を化学機械的にポリシングする工程を含む。かかる化学機械的ポリシングにより、高いポリシング速度で効率的に表面粗さの小さい結晶表面が得られる。
【００３４】
本実施形態のＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の表面処理方法において、上記ポリシングスラリーを用いてＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の表面を化学機械的にポリシングする工程は、ポリシングパッドとＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶との間にポリシングスラリーを介在させて、ポリシング圧力（図１においては、ポリシングパッド１８に押し当てられることによってＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶１にかかる圧力に相当する）４．９ｋＰａ（５０ｇ／ｃｍ2）以上９８ｋＰａ（１０００ｇ／ｃｍ2）以下ならびにポリシングパッドおよびＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶を異なる回転軸で回転数１０回／ｍｉｎ以上２００回／ｍｉｎ以下で回転させることにより行なうことが好ましい。
【００３５】
ポリシング圧力が４．９ｋＰａ（５０ｇ／ｃｍ2）より低いまたは回転数が１０回／ｍｉｎより低いとポリシング速度が低下し、ポリシング圧力が９８ｋＰａ（１０００ｇ／ｃｍ2）より高いまたは回転数が２００回／ｍｉｎより高いと結晶の表面品質が低下する。かかる観点から、ＧａＡｓ結晶のＣＭＰにおいては、ポリシング圧力が９．８ｋＰａ（１００ｇ／ｃｍ2）以上４９ｋＰａ（５００ｇ／ｃｍ2）以下、ポリシングパッドおよびＧａＡｓ結晶の回転数が３０回／ｍｉｎ以上７０回／ｍｉｎ以下がより好ましい。また、ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）において、ｘおよびｙが１に近いほど結晶の硬度が低くなり、ＧａＡｓ結晶のポリシング圧力は９．８ｋＰａ（１００ｇ／ｃｍ2）以上２９．４ｋＰａ（３００ｇ／ｃｍ2）以下、ＩｎＰ結晶のポリシング圧力は１４．７ｋＰａ（１５０ｇ／ｃｍ2）以上４９ｋＰａ（５００ｇ／ｃｍ2）以下がさらに好ましい。
【００３６】
本実施形態のＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の表面処理方法において、上記化学的機械的にポリシングする工程の後に、化学的機械的にポリシングされたＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の表面を純水で洗浄する工程を含むことが好ましい。ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の表面を純水で洗浄することにより、化学的機械的にポリシングする工程の際にＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の表面に付着したポリシングスラリー（砥粒およびポリシング液）などの不純物を除去することができる。ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の洗浄方法は、特に制限はないが、機械的な作用で効果的に不純物を除去する観点から、超音波洗浄方法、スクラブ洗浄方法が好ましく用いられる。
【００３７】
また、本実施形態のＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の表面処理方法において、図３を参照して、上記の化学機械的にポリシングする工程の後に、化学機械的にポリシングされたＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の表面を酸性水溶液または塩基性水溶液で形成されるポリシング液を用いてポリシングする工程を含むことが好ましい。
【００３８】
ここで、ポリシング液を用いてポリシングする工程とは、酸性水溶液または塩基性水溶液のように砥粒などの固形物を含まないポリシング液を用いて被研磨物の表面に付着した上記の不純物を除去するために実施される工程をいい、たとえば、図３を参照して、定盤３５上に固定されたポリシングパッド３８を回転軸３５ｃを中心にして回転させながら、ポリシング液供給口３９からポリシングパッド３８上にポリシング液３７を供給するとともに、ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶１を固定した結晶ホルダ３１上に重り３４を載せてその回転軸３１ｃを中心にして回転させながらＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶１を、上記ポリシングパッド３８に押し当てることによって、ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶１の表面の不純物を除去することができる。
【００３９】
酸性水溶液または塩基性水溶液で形成される本実施形態のポリシング液３７を用いて、ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶１の表面をポリシングすることにより、上記化学機械的にポリシングする工程の際にＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の表面に付着したポリシングスラリー（砥粒およびポリシング液）などの不純物を効率よく除去することができる。ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶に付着した不純物を除去する観点から、ポリシング液は、ｐＨが５以下の酸性水溶液またはｐＨが９以上の塩基性水溶液が好ましい。ここで、酸性水溶液には、特に制限はないが、塩酸、硝酸、硫酸、リン酸などの無機酸の水溶液、ギ酸、酢酸、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸、コハク酸、フタル酸、フマル酸などの有機酸の水溶液、または上記無機酸および有機酸から２以上の酸を含む水溶液などが好ましく用いられる。また、塩基性水溶液には、特に制限はないが、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＮＨ4ＯＨ、アミンなどの塩基の水溶液が好ましく用いられる。
【００４０】
さらに、本実施形態のＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の表面処理方法において、上記ポリシング液を用いてポリシングする工程の後に、ポリシング液を用いてポリシングされたＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の表面を純水で洗浄する工程を含むことが好ましい。ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の表面を純水で洗浄することにより、ポリシング液を用いてポリシングする工程の際にＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の表面に付着した不純物である酸性水溶液または塩基性水溶液中の金属イオンおよび原子番号が１から１８までの軽元素を含むイオンを効率よく除去することができる。ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の洗浄方法は、特に制限はないが、機械的な作用で効果的に上記不純物を除去する観点から、超音波洗浄方法、スクラブ洗浄方法が好ましく用いられる。
【００４１】
（実施形態３）
本発明にかかるＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶基板（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）は、実施形態２の表面処理方法により得られたものである。実施形態２の表面処理方法により、効率よく表面粗さの小さいＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶基板が得られる。ここで、表面粗さを示す指標としては、表面粗さＲｙと表面粗さＲａがある。表面粗さＲｙとは、粗さ曲面から、その平均面の方向に基準面積として１０μｍ角（１０μｍ×１０μｍ＝１００μｍ2、以下同じ）だけ抜き取り、この抜き取り部分の平均面から最も高い山頂までの高さと最も低い谷底までの深さとの和をいう。また、表面粗さＲａとは、粗さ曲面から、その平均面の方向に基準面積として１０μｍ角だけ抜き取り、この抜き取り部分の平均面から測定曲面までの偏差の絶対値を合計してそれを基準面積で平均した値をいう。ここで、表面粗さＲｙおよびＲａの測定は、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡、以下同じ）を用いて行なうことができる。
【００４２】
ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶基板の主面の表面粗さＲｙおよび／またはＲａを低減することにより、ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の主面上にモフォロジーおよび結晶性の良好なエピタキシャル層を形成することができ、良好な特性を有する半導体デバイスを作製することができる。良好な特性を有するデバイスを得るためには、ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶基板の主面における表面粗さＲｙは１０ｎｍ以下、表面粗さＲａは１ｎｍ以下が好ましい。
【実施例】
【００４３】
以下の実施例および比較例に基づいて、本願発明に関するポリシングスラリー、かかるポリシングスラリーを用いたＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の表面処理方法、かかる表面処理方法をにより得られたＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶について、さらに具体的に説明する。
【００４４】
（実施例１）
（Ａ−１）ＧａＡｓ結晶のラッピング
ＶＢ（垂直ブリッジマン）法により成長させたＧａＡｓ結晶を、（１００）面に平行な面でスライスして、直径５０ｍｍ×厚さ０．５ｍｍのＧａＡｓ結晶基板を得た。このＧａＡｓ結晶基板の（１００）面を以下のようにしてラッピングした。ラッピング装置に配置された直径３００ｍｍの定盤上にラッピングパッドを配置し、Ａｌ2Ｏ3砥粒が分散されたラッピングスラリーをラッピングパッドに供給しながら、結晶ホルダに固定されたＧａＡｓ結晶基板の（１００）面を定盤に押し付けながら、定盤およびＧａＡｓ結晶基板を回転軸をずらして互いに回転させた。ここで、ラッピングパッドとしては、不織布パッド（ニッタ・ハース株式会社製Ｓｕｂａ８００）を用い、定盤としてはステンレス定盤を用いた。Ａｌ2Ｏ3砥粒は、砥粒径が１０μｍ、５μｍ、２μｍの３種類を準備し、ラッピングの進行とともに、砥粒径を段階的に小さくしていった。研磨圧力は４．９ｋＰａ（５０ｇ／ｃｍ2）〜９８ｋＰａ（１０００ｇ／ｃｍ2）とし、ＧａＡｓ結晶基板および定盤の回転数はいずれも１０回／ｍｉｎ〜２００回／ｍｉｎとした。かかるラッピングによりＧａＡｓ結晶基板の表面は鏡面となった。このラッピング後のＧａＡｓ結晶基板の表面粗さＲｙは８．４ｎｍ、表面粗さＲａは０．８６ｎｍであった。このラッピングにおける研磨時間は２０ｍｉｎとした。平均ラッピング速度は１．６μｍ／ｍｉｎであった。
【００４５】
（Ａ−２）ＧａＡｓ結晶の化学的機械的ポリシング（ＣＭＰ）
上記ラッピング後のＧａＡｓ結晶基板の（１００）面を以下のようにして化学機械的にポリシングした。すなわち、図１を参照して、上記ラッピング後のＧａＡｓ結晶基板（ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶１）の裏面（（−１００）面）をセラミックス製の結晶ホルダ１１にワックスで貼り付けた。ＣＭＰ装置（図示せず）に設置された直径３８０ｍｍの定盤１５上にポリシングパッド１８を設置し、ポリシングスラリー供給口１９から砥粒１６が分散されたポリシングスラリー１７をポリシングパッド１８に供給しながら、回転軸１５ｃを中心にしてポリシングパッド１８を回転させるとともに、結晶ホルダ１１上に重り１４を載せることによりＧａＡｓ結晶基板（ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶１）をポリシングパッド１８に押し付けながら、ＧａＡｓ結晶基板（ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶１）を結晶ホルダ１１の回転軸１１ｃを中心にして回転させることにより、ＧａＡｓ結晶の表面（（１００）面）を化学機械的にポリシングした。
【００４６】
ここで、ポリシングスラリー１７は、砥粒１６として１次粒子の平均粒径が９０ｎｍで２次粒子の平均粒径が２２０ｎｍのコロイダルシリカ（ＳｉＯ2）（扶桑化学工業株式会社製クォートロンＰＬ−１０Ｈ）（ＳｉＯ2固形分２４質量％）を水に分散希釈させて、ＳｉＯ2固形分を１５質量％とし、炭酸ナトリウム（Ｎａ2ＣＯ3）、硫酸ナトリウム（Ｎａ2ＳＯ4）、トリポリリン酸ナトリウム（Ｎａ−ＴＰＰ）、酸化剤であるジクロロイソシアヌル酸ナトリウム（Ｎａ−ＤＣＩＡ）を適宜添加して、ｐＨを９．０、ＯＲＰを１０５０ｍＶに調整することにより作製した。また、ポリシングパッド１８としては、ポリウレタンのスウェードパッド（ニッタ・ハース株式会社製Ｓｕｐｒｅｍｅ  ＲＮ−Ｒ）を用い、定盤１５としてはステンレス定盤を用いた。ポリシング圧力は１９．６ｋＰａ（２００ｇ／ｃｍ2）、ＧａＡｓ結晶基板（ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶１）およびポリシングパッド１８の回転数はいずれも４０回／ｍｉｎとした。
【００４７】
このＣＭＰにおけるポリシング速度は１．５μｍ／ｍｉｎであった。また、ＣＭＰ後におけるＧａＡｓ結晶基板の表面粗さＲｙおよびＲａを、ＡＦＭを用いて測定したところ、それぞれ２．４ｎｍ、０．２５ｎｍであった。結果を表１にまとめた。
【００４８】
（実施例２〜４、比較例１〜３）
上記（Ａ−２）において、砥粒として表１に示す１次粒子の平均粒径ｄ1、２次粒子の平均粒子径ｄ2およびｄ2／ｄ1比を有するコロイダルシリカ砥粒を含むポリシングスラリーを用いた以外は、実施例１と同様にして、ＧａＡｓ結晶基板のラッピング、ＣＭＰを行なった。得られたＧａＡｓ結晶基板の表面粗さＲｙおよびＲａを測定した。結果を表１にまとめた。
【００４９】
なお、各実施例のポリシングスラリーは、砥粒材料として実施例２ではｄ1が３０ｎｍ、ｄ2が８０ｎｍ、ｄ2／ｄ1比が２．７の扶桑化学工業株式会社製クォートロンＰＬ−３Ｈ（ＳｉＯ2固形分２０質量％）、実施例３ではｄ1が７０ｎｍ、ｄ2が１３０ｎｍ、ｄ2／ｄ1比が１．９の扶桑化学工業株式会社製クォートロンＰＬ−７（ＳｉＯ2固形分２０質量％）、実施例４ではｄ1が２０ｎｍ、ｄ2が１５０ｎｍ、ｄ2／ｄ1比が７．５の日産化学工業株式会社製スノーテックスＰＳ−ＭＯ（ＳｉＯ2固形分１８〜１９質量％）を用いて、比較例１〜３においては、会合していないコロイダルシリカ（ＳｉＯ2）を用いて、いずれも水に希釈してＳｉＯ2固形分１５質量％とした。なお、各実施例および各比較例のポリシングスラリーのｐＨおよびＯＲＰの調整は、実施例１と同様に行なった。また、各比較例のポリシングスラリーは、砥粒材料として比較例１ではｄ1が４０ｎｍの会合していないコロイダルシリカ、比較例２ではｄ1が１００ｎｍの会合していないコロイダルシリカ、比較例３ではｄ1が２００ｎｍの会合していないコロイダルシリカ（ＳｉＯ2）を用いて、いずれも水に希釈してＳｉＯ2固形分１５質量％とした。なお、各実施例および各比較例のポリシングスラリーのｐＨおよびＯＲＰの調整は、実施例１と同様に行なった。
【００５０】
【表１】
2007103463.tif 000003
【００５１】
比較例１〜３に示すように、会合していない球形のコロイダルシリカ砥粒を含むポリシングスラリーを用いてポリシングすると、砥粒の粒径を大きくするほど、ポリシング速度が高くなるが、表面粗さＲｙおよびＲａがいずれも大きくなり、表面品質が低下する。
【００５２】
これに対し、実施例１〜４に示すように、１次粒子（平均粒径ｄ1）が会合した２次粒子（平均粒径ｄ2）であり、ｄ2／ｄ1比が１．６以上１０以下、ｄ2が３０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であるコロイダルシリカ砥粒を含み、ｐＨの値ｘとＯＲＰの値ｙ（ｍＶ）とが−５０ｘ＋１０００≦ｙ≦−５０ｘ＋１９００の関係を満たし、ｐＨが８以上のポリシングスラリーを用いて、ポリシング圧力が１９．６Ｐａ（２００ｇ／ｃｍ2）、ポリシングパッドおよびＧａＡｓ結晶の回転数が４０回／ｍｉｎの条件でＣＭＰを行なうことにより、高いポリシング速度で表面粗さＲｙおよびＲａが小さい表面を有するＧａＡｓ結晶基板が得られた。
【００５３】
（実施例５〜実施例７）
表２に示すｐＨ、ＯＲＰを有するポリシングスラリーを用いた以外は、実施例１と同様にして、ＧａＡｓ結晶基板のラッピング、ＣＭＰを行った。得られたＧａＡｓ結晶基板の表面粗さＲｙおよびＲａを測定した。結果を表２にまとめた。
【００５４】
なお、各実施例のポリシングスラリーは、実施例２と同じコロイダルシリカ砥粒を用いて、実施例５ではリンゴ酸、リンゴ酸ナトリウム、および酸化剤であるトリクロロイソシアヌル酸（ＴＣＩＡ）を用いて、実施例６では炭酸ナトリウム（Ｎａ2ＣＯ3）、硫酸ナトリウム（Ｎａ2ＳＯ4）、トリポリリン酸ナトリウム（Ｎａ−ＴＰＰ）、および酸化剤であるジクロロイソシアヌル酸ナトリウム（Ｎａ−ＤＣＩＡ）を用いて、表２に示したそれぞれのｐＨおよびＯＲＰに調整した。なお、実施例７においては、酸、塩基、塩、および酸化剤のいずれも添加しなかった。
【００５５】
【表２】
2007103463.tif 000004
【００５６】
実施例５、６に示すように、１次粒子（平均粒径ｄ1）が会合して２次粒子（平均粒径ｄ2）となり、比ｄ2／ｄ1が１．６以上１０以下で、ｄ2が３０ｎｍ以上３００ｎｍ以上のコロイダルシリカ砥粒を含み、ｐＨの値ｘとＯＲＰの値ｙ（ｍＶ）とが−５０ｘ＋１０００≦ｙ≦−５０ｘ＋１９００の関係を満たし、ｐＨが５以下または８以上のポリシングスラリーを用いてＣＭＰを行なうことにより、高いポリシング速度で表面粗さＲｙおよびＲａが小さいＧａＡｓ結晶基板が得られた。なお、実施例７においては、ポリシングスラリーのｐＨの値ｘとＯＲＰの値ｙ（ｍＶ）との関係がｙ＜−５０ｘ＋１０００であり、ポリシング速度が低くなり、またＣＭＰ後のＧａＡｓ結晶基板の表面粗さＲｙおよびＲａはいずれも大きくなった。
【００５７】
（実施例８）
（Ｂ−１）ＩｎＰ結晶のラッピング
ＬＥＣ（液体封止引き上げ）法により成長させたＩｎＰ結晶を、（１００）面に平行な面でスライスして、直径５０ｍｍ×厚さ０．５ｍｍのＩｎＰ結晶基板を得た。このＩｎＰ結晶基板の（１００）面を、実施例１の（Ａ−１）と同様にして、ラッピングした。
【００５８】
（Ｂ−２）ＩｎＰ結晶の化学機械的ポリシング（ＣＭＰ）
上記ラッピング後のＩｎＰ結晶基板の（１００）面を、１次粒子の平均粒径ｄ1が９０ｎｍ、２次粒子の平均粒径ｄ2が２２０ｎｍ、ｄ2／ｄ1比が２．４のコロイダルシリカ（ＳｉＯ2）（扶桑化学工業株式会社製クォートロンＰＬ１０Ｈ）（ＳｉＯ2固形分２４質量％）を水に希釈して、ＳｉＯ2固形分を１０質量％とし、クエン酸および酸化剤であるトリクロロイソシアヌル酸（ＴＣＩＡ）を用いてポリシングスラリーのｐＨを４、ＯＲＰを１２００ｍＶに調整したポリシングスラリーを用いて、ポリシング圧力を２９．４ｋＰａ（３００ｇ／ｃｍ2）、ポリシングパッドおよびＩｎＰ結晶の回転数を５０回／ｍｉｎとした以外は、実施例１と同様にして、ＩｎＰ結晶基板のＣＭＰを行った。得られたＩｎＰ結晶基板の表面粗さＲｙおよびＲａを測定した。結果を表３にまとめた。
【００５９】
（実施例９〜１１、比較例４〜６）
上記（Ｂ−２）において、砥粒として表２に示す１次粒子の平均粒径ｄ1、２次粒子の平均粒子径ｄ2およびｄ2／ｄ1比を有するコロイダルシリカ砥粒を含むポリシングスラリーを用いた以外は、実施例８と同様にして、ＩｎＰ結晶基板のラッピング、ＣＭＰを行なった。得られたＩｎＰ結晶基板の表面粗さＲｙおよびＲａを測定した。結果を表３にまとめた。
【００６０】
なお、各実施例のポリシングスラリーは、砥粒材料として実施例９ではｄ1が３０ｎｍ、ｄ2が８０ｎｍ、ｄ2／ｄ1比が２．７の扶桑化学工業株式会社製クォートロンＰＬ−３Ｈ（ＳｉＯ2固形分２０質量％）、実施例１０ではｄ1が７０ｎｍ、ｄ2が１３０ｎｍ、ｄ2／ｄ1比が１．９の扶桑化学工業株式会社製クォートロンＰＬ−７（ＳｉＯ2固形分２０質量％）、実施例１１ではｄ1が２０ｎｍ、ｄ2が１５０ｎｍ、ｄ2／ｄ1比が７．５の日産化学工業株式会社製スノーテックスＰＳ−ＭＯ（ＳｉＯ2固形分１８〜１９質量％）を用いて、比較例１〜３においては、会合していないコロイダルシリカ（ＳｉＯ2）を用いて、いずれも水に希釈してＳｉＯ2固形分１５質量％とした。また、各比較例のポリシングスラリーは、砥粒材料として比較例４ではｄ1が４０ｎｍの会合していないコロイダルシリカ、比較例５ではｄ1が１００ｎｍの会合していないコロイダルシリカ、比較例６ではｄ1が２００ｎｍの会合していないコロイダルシリカを用いて、いずれも水に希釈してＳｉＯ2固形分１５質量％とした。なお、各実施例および各比較例のポリシングスラリーのｐＨおよびＯＲＰの調整は、実施例８と同様に行なった。
【００６１】
【表３】
2007103463.tif 000005
【００６２】
比較例４〜６に示すように、会合していない球形のコロイダルシリカ砥粒を含むポリシングスラリーを用いてポリシングすると、砥粒の粒径を大きくするほど、ポリシング速度が高くなるが、表面粗さＲｙおよびＲａがいずれも大きくなり、ＩｎＰ結晶基板の表面品質が低下する。
【００６３】
これに対し、実施例８〜１１に示すように、１次粒子（平均粒径ｄ1）が会合した２次粒子（平均粒径ｄ2）であり、ｄ2／ｄ1比が１．６以上１０以下、ｄ2が３０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であるコロイダルシリカ砥粒を含み、ｐＨの値ｘとＯＲＰの値ｙ（ｍＶ）とが−５０ｘ＋１０００≦ｙ≦−５０ｘ＋１９００の関係を満たし、ｐＨが５以下のポリシングスラリーを用いて、ポリシング圧力が２９．４ｋＰａ（３００ｇ／ｃｍ2）、ポリシングパッドおよびＩｎＰ結晶の回転数が５０回／ｍｉｎの条件でＣＭＰを行なうことにより、高いポリシング速度で表面粗さＲｙおよびＲａが小さい表面を有するＩｎＰ結晶基板が得られた。
【００６４】
（実施例１２〜１５）
表４に示すｐＨ、ＯＲＰを有するポリシングスラリーを用いて、表４に示すポリシング圧力ならびにポリシングパッドおよびＩｎＰ結晶の回転数の条件とした以外は、実施例８と同様にして、ＩｎＰ結晶基板のラッピング、ＣＭＰを行った。得られたＩｎＰ結晶基板の表面粗さＲｙおよびＲａを測定した。結果を表４にまとめた。
【００６５】
なお、各実施例のポリシングスラリーは、実施例９と同じコロイダルシリカ砥粒を用いて、実施例１２ではリンゴ酸および酸化剤であるトリクロロイソシアヌル酸（ＴＣＩＡ）を用いて、実施例１３ではリンゴ酸ナトリウムおよび酸化剤であるトリクロロイソシアヌル酸（ＴＣＩＡ）を用いて、実施例１４では硝酸および酸化剤であるトリクロロイソシアヌル酸（ＴＣＩＡ）を用いて、表４に示したそれぞれのｐＨおよびＯＲＰに調整した。なお、実施例１５においては、酸、塩基、塩および酸化剤のいずれも添加しなかった。
【００６６】
【表４】
2007103463.tif 000006
【００６７】
実施例１２〜１４に示すように、１次粒子（平均粒径ｄ1）が会合して２次粒子（平均粒径ｄ2）となり、比ｄ2／ｄ1が１．６以上１０以下で、ｄ2が３０ｎｍ以上３００ｎｍ以上のコロイダルシリカ砥粒を含み、ｐＨの値ｘとＯＲＰの値ｙ（ｍＶ）とが−５０ｘ＋１０００≦ｙ≦−５０ｘ＋１９００の関係を満たし、ｐＨが５以下のポリシングスラリーを用いてＣＭＰを行なうことにより、高いポリシング速度で表面粗さＲｙおよびＲａが小さいＩｎＰ結晶基板が得られた。さらに、実施例１２、１３に示すように、ｐＨ調整剤としてジカルボン酸またはその塩であるリンゴ酸またはリンゴ酸ナトリウムを含むポリシングスラリーを用いることにより、ＩｎＰ結晶基板のポリシング速度はさらに高くなった。
【００６８】
（実施例１６〜１８）
実施例１において、ＣＭＰ工程後のＧａＡｓ結晶基板を、表５に示すように、塩基性水溶液として濃度が２規定（２Ｎという、以下同じ）のＫＯＨ水溶液を用いてポリシングする工程、および／または、純水を用いて１ＭＨｚ（１×１０6Ｈｚ）の超音波により洗浄する工程とを行なった。
【００６９】
なお、上記ポリシング工程は、すなわち、図３を参照して、上記ＣＭＰ後のＧａＡｓ結晶基板（ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶１）の裏面（（−１００）面）をセラミックス製の結晶ホルダ３１にワックスで貼り付けた。ポリシング装置（図示せず）に設置された直径３８０ｍｍの定盤３５上にポリシングパッド３８を設置し、ポリシング液供給口３９からポリシング液３７をポリシングパッド３８に供給しながら、回転軸３５ｃを中心にしてポリシングパッド３８を回転させるとともに、結晶ホルダ３１上に重り３４を載せることによりＧａＡｓ結晶基板（ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶１）をポリシングパッド３８に押し付けながら、ＧａＡｓ結晶基板（ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶１）を結晶ホルダ１１の回転軸３１ｃを中心にして回転させることにより、ＧａＡｓ結晶の表面（（１００）面）を化学的に研磨した。ここで、ポリシングパッド３８としては、ポリウレタンのスウェードパッド（ニッタ・ハース株式会社製Supreme RN-R）を用い、定盤３５としてはステンレス定盤を用いた。ポリシング圧力は９．８Ｐａ（１００ｇ／ｃｍ2）とし、ＧａＡｓ結晶基板（ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶１）およびポリシングパッド３８の回転数はいずれも３０回／ｍｉｎ、ポリシング時間は１０ｍｉｎとした。
【００７０】
また、純水による超音波洗浄工程は、上記ＣＭＰ工程後または化学研磨工程後のＧａＡｓ結晶基板を純水中に浸漬し、この純水に１ＭＨｚの超音波を印加することによって行なった。洗浄時間は１０ｍｉｎとした。
【００７１】
上記化学研磨工程後または純水洗浄工程後のＧａＡｓ結晶基板の表面に残留している不純物の元素分析をＴＸＲＦ（全反射蛍光Ｘ線分析法）を用いて行なった。結果を表５にまとめた。なお、参考のために、実施例１のＣＭＰ工程後のＧａＡｓ結晶基板の表面に残留している不純物の分析結果も表５に記載した。
【００７２】
【表５】
2007103463.tif 000007
【００７３】
実施例１７に示すように、ＣＭＰ工程後に純水洗浄工程を設けることによりＧａＡｓ結晶基板表面上の不純物を低減することができた。また、実施例１６に示すように、ＣＭＰ工程後に化学研磨工程を設けることによりＧａＡｓ結晶基板表面上の不純物、特にＣＭＰの際のコロイダルシリカ砥粒に由来するＳｉ原子含有物を著しく低減することができた。さらに、実施例１８に示すように、化学研磨工程後に純水洗浄工程を設けることによりＧａＡｓ結晶基板表面上の不純物、特に化学研磨工程の際のポリシング液に由来するＫ原子含有物を著しく低減することができた。
【００７４】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明でなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明においてＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の表面を化学機械的にポリシングする方法を示す断面模式図である。
【図２】本発明にかかるポリシングスラリー中の砥粒の形状を示す模式図である。ここで、（ａ）は繭形の砥粒を、（ｂ）は塊状形の砥粒を、（ｃ）は鎖形の砥粒を示す。
【図３】本発明においてＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶の表面をポリシング液を用いてポリシングする方法を示す断面模式図である。
【符号の説明】
【００７６】
１  ＧａxＩｎ1-xＡｓyＰ1-y結晶、１ａ  加工変質層、１１，３１  結晶ホルダ、１１ｃ，１５ｃ，３１ｃ，３５ｃ  回転軸、１４，３４  重り、１５，３５  定盤、１６  砥粒、１７  ポリシングスラリー、１８，３８  ポリシングパッド、１９  ポリシングスラリー供給口、３７  ポリシング液、３９  ポリシング液供給口。
【図１】
2007103463.tif 000008
【図２】
2007103463.tif 000009
【図３】
2007103463.tif 000010