CN110355682A - SiC基板的研磨方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种新的SiC基板的研磨方法，能够同时实现高的研磨效率和充分的平坦性。该SiC基板的研磨方法是使含有磨粒的研磨垫与SiC基板接触而对SiC基板进行研磨的方法，其中，该SiC基板的研磨方法包括下述工序：第1研磨工序，一边向SiC基板与研磨垫接触的区域供给酸性研磨液一边对SiC基板进行研磨；以及第2研磨工序，在第1研磨工序之后，在停止供给酸性研磨液的状态下，一边向该区域仅供给水一边对SiC基板进行研磨。

Description

SiC基板的研磨方法
技术领域
本发明涉及SiC基板的研磨方法。
背景技术
在逆变器等电力电子设备中安装有适于进行电力控制的被称为电力器件的半导体元件。电力器件例如使用由单晶SiC(碳化硅)形成的基板(下文中称为SiC基板)来制造，与单晶Si(硅)等相比，该单晶SiC(碳化硅)在高耐压化、低损失化方面有利。
在使用SiC基板制造电力器件时，首先利用CMP(化学机械研磨)等方法对该SiC基板的表面进行研磨，将其充分平坦化。近年来，为了提高对SiC基板进行研磨时的效率(研磨效率)，提出了使用含有磨粒的研磨垫和具有氧化力的研磨液的研磨技术(例如，参见专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-68390号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，在使用含有磨粒的研磨垫和具有氧化力的研磨液的上述研磨技术中，不一定能够实现适于制造电力器件的SiC基板的平坦性。因此，需要一种新的SiC基板的研磨方法，能够同时实现高的研磨效率和充分的平坦性。
本发明是鉴于该问题而完成的，其目的在于提供一种新的SiC基板的研磨方法，能够同时实现高的研磨效率和充分的平坦性。
用于解决课题的手段
根据本发明的一个方式，提供一种SiC基板的研磨方法，其是使含有磨粒的研磨垫与SiC基板接触而对该SiC基板进行研磨的方法，其中，该SiC基板的研磨方法包括下述工序：第1研磨工序，一边向该SiC基板与该研磨垫接触的区域供给酸性研磨液一边对该SiC基板进行研磨；以及第2研磨工序，在该第1研磨工序之后，在停止供给该酸性研磨液的状态下，一边向该区域仅供给水一边对该SiC基板进行研磨。
发明效果
本发明的一个方式的SiC基板的研磨方法包括下述工序：一边供给酸性研磨液一边对SiC基板进行研磨的第1研磨工序；以及其后在停止供给酸性研磨液的状态下，一边仅供给水一边对该SiC基板进行研磨的第2研磨工序。在第1研磨工序中一边供给酸性研磨液一边对SiC基板进行研磨，因而在该酸性研磨液的作用下SiC基板发生变质，能够实现高的研磨效率。
另外，在第1研磨工序后的第2研磨工序中不供给酸性研磨液而仅供给水，因而能够抑制SiC基板的变质、实现充分的平坦性。这样，利用本发明的一个方式的SiC基板的研磨方法，能够同时实现高的研磨效率和充分的平坦性。
附图说明
图1是示出SiC基板等的构成例的立体图。
图2是示意性示出对SiC基板进行研磨的状态的截面图。
具体实施方式
参照附图对本发明的一个方式的实施方式进行说明。图1是示出利用本实施方式进行研磨的SiC基板11等的构成例的立体图。如图1所示，SiC基板11是由单晶SiC(碳化硅)构成的圆盘状的晶片，其具有大致平坦且相互平行的第1面11a和第2面11b。
在本实施方式中，首先在该SiC基板11的第2面11b侧粘贴保护部件21(保护部件粘贴工序)。保护部件21例如是使用树脂等材料形成为比SiC基板11稍大的圆形的膜，其具有对SiC基板11显示出粘接力的第1面21a、以及与第1面21a相反的一侧的第2面21b。
第1面21a的粘接力例如通过粘接剂(糊)来实现。其中，对保护部件21的材质、形状、结构等没有限制。例如，也可以使用由半导体、金属、树脂、陶瓷之类的任意材料构成的基板等作为保护部件21。
如图1所示，通过使保护部件21的第1面21a与SiC基板11的第2面11b接触，而将保护部件21粘贴至SiC基板11的第2面11b，能够对该第2面11b侧进行保护。需要说明的是，在不需要对SiC基板11的第2面11b侧进行保护等情况下，也可以省略该保护部件粘贴工序。
将保护部件21粘贴至SiC基板11之后，对SiC基板11的第1面11a侧进行研磨。图2是示意性示出对SiC基板11进行研磨的状态的截面图。如图2所示，本实施方式中，使用研磨装置2对SiC基板11进行研磨。需要说明的是，图2中，以功能块示出了研磨装置2的一部分的构成要素。
研磨装置2具备用于保持SiC基板11的卡盘工作台4。卡盘工作台4例如由以不锈钢为代表的金属材料形成为圆盘状，在其上部设置有具有多孔质结构的保持板6。保持板6的上表面构成用于吸引、保持SiC基板11的保持面6a。
保持板6的下表面侧经由设置于卡盘工作台4的内部的流路4a及阀(未图示)等与吸引源(未图示)连接。因此，若将阀打开，则能够使吸引源的负压作用于保持面6a。
卡盘工作台4与电动机等旋转驱动源(未图示)连结，围绕相对于上述保持面6a大致垂直的旋转轴旋转。另外，卡盘工作台4由移动机构(未图示)支承，沿着相对于上述保持面6a大致平行的方向移动。
在卡盘工作台4的上方配置有用于对SiC基板11进行研磨的研磨单元8。研磨单元8具备主轴10，其是相对于保持面6a大致垂直的旋转轴。该主轴10由升降机构(未图示)支承。另外，在主轴10的上端侧(基端侧)连结有电动机等旋转驱动源(未图示)。
在主轴10的下端部(前端部)固定有圆盘状的安装座12。在安装座12的下表面安装有与安装座12大致相同尺寸的研磨工具14。该研磨工具14包含由金属或树脂等材料形成的与安装座12相接的圆盘状的基台16。在基台16的下表面粘接有圆盘状的研磨垫18。研磨垫18例如通过在聚氨酯等树脂中混合金刚石、二氧化硅等磨粒而形成。其中，研磨垫18的材质等没有特别限制。
主轴10、安装座12、基台16以及研磨垫18分别形成有沿铅直方向贯穿的纵孔10a、12a、16a、18a。纵孔10a的下端与纵孔12a的上端连结，纵孔12a的下端与纵孔16a的上端连结，纵孔16a的下端与纵孔18a的上端连结。
在纵孔10a的上端经由配管等连接有供给控制单元20。该供给控制单元20进一步经由配管等连接有第1供给源22和第2供给源24。第1供给源22例如向供给控制单元20供给将高锰酸钾与氧化性无机盐混合而得到的酸性研磨液，第2供给源24向供给控制单元20供给水(代表性地为纯水)。
供给控制单元20使由第1供给源22和第2供给源24供给的液体(即酸性研磨液或水)选择性地流向下游侧。由供给控制单元20向纵孔10a输送的液体15(酸性研磨液或水)从形成于研磨垫18的纵孔18a的下端排出。
在对SiC基板11的第1面11a侧进行研磨时，首先利用卡盘工作台4保持SiC基板11(保持工序)。具体地说，按照粘贴于SiC基板11的保护部件21的第2面21b与保持面6a接触的方式将SiC基板11载置于卡盘工作台4上。
之后，打开阀使吸引源的负压作用于保持面6a。由此，SiC基板11以第1面11a向上方露出的状态隔着保护部件21而吸引、保持于卡盘工作台4。
利用卡盘工作台4保持SiC基板11后，一边供给酸性研磨液一边对SiC基板11进行研磨(第1研磨工序)。具体地说，一边利用供给控制单元20将由第1供给源22供给的酸性研磨液向下游侧输送，一边使卡盘工作台4与主轴10相互旋转。
另外，使主轴10下降，使研磨垫18的下表面与SiC基板11的第1面11a接触。如上所述，此处，将由第1供给源22供给的酸性研磨液向供给控制单元20的下游侧输送。因此，从研磨垫18的纵孔18a的下端排出的酸性研磨液被供给至SiC基板11与研磨垫18接触的区域(研磨区域)。
将研磨垫18按压在SiC基板11上的压力在可适当研磨SiC基板11的范围内进行调整。由此，对于SiC基板11的第1面11a侧能够一边利用酸性研磨液使其变质一边进行研磨。其结果可得到高的研磨效率。本实施方式中，研磨垫18中含有磨粒，因而不需要在研磨液中含有磨粒。
例如，在经过预先设定的任意时间(第1研磨时间)时，停止对上述研磨区域供给酸性研磨液，结束第1研磨工序。需要说明的是，本实施方式中，继续对SiC基板11的第1面11a侧进行研磨，因而不需要停止卡盘工作台4与主轴10的旋转。
停止对研磨区域供给酸性研磨液后(即，第1研磨工序后)，在停止供给酸性研磨液的状态下一边仅供给水一边对SiC基板11进行研磨(第2研磨工序)。
即，不将由第1供给源22供给的酸性研磨液向供给控制单元20的下游侧输送，而将由第2供给源24供给的水向供给控制单元20的下游侧输送。由此，从研磨垫18的纵孔18a的下端排出的水被供给至接触区域。
将研磨垫18按压在SiC基板11上的压力在可适当研磨SiC基板11的范围内进行调整。由此，能够在SiC基板11的第1面11a侧几乎不会变质的情况下进行研磨。由此可充分提高第1面11a的平坦性。本实施方式中，研磨垫18中含有磨粒，因而不需要在研磨液中含有磨粒。
例如，在经过预先设定的任意时间(第2研磨时间)时，结束第2研磨工序。需要说明的是，若该第2研磨时间过长，则研磨效率也容易降低。由此，从维持足够高的研磨效率的方面出发，例如第2研磨时间优选为2分钟以下、更优选为1分钟以下。
当然只要能够在与第1研磨工序的关系下维持足够高的研磨效率，则第2研磨时间也可以长于2分钟。例如，在第2研磨时间为第1研磨时间的1/5以下、优选为1/10以下的情况下，即使第2研磨时间长于2分钟，也可以说研磨效率不容易降低。
接着，对于为了确认上述实施方式的SiC基板的研磨方法的有效性而进行的实验进行说明。该实验中，使用切换使用酸性研磨液和水的本实施方式的研磨方法、以及仅使用酸性研磨液的现有的研磨方法对SiC基板进行研磨，对研磨量、研磨速率以及表面粗糙度(算术平均粗糙度Ra)进行比较。
卡盘工作台的转速(500rpm)、主轴(研磨垫)的转速(495rpm)、将研磨垫按压在SiC基板上的压力(73.5kpa)、研磨中使用的液体的流量(150mL/分钟)、研磨时间(6分钟)等条件在本实施方式的研磨方法与现有的研磨方法中相同。
即，在本实施方式的研磨方法中，在第1研磨工序中以150mL/分钟的流量供给酸性研磨液，在第2研磨工序中以150mL/分钟的流量供给水。另外，在本实施方式的研磨方法中，使第1研磨工序的时间为5分钟、第2研磨工序的时间为1分钟。
将该实验的结果列于表1。由表1可知，在本实施方式的研磨方法与现有的研磨方法中，研磨量和研磨速率没有很大差异，得到了高的研磨效率。此外，与现有的研磨方法相比，在本实施方式的研磨方法中，表面粗糙度的值也有很大提高，得到了充分的平坦性。如此，确认到了利用本实施方式的研磨方法能够同时实现高的研磨效率和充分的平坦性。
[表1]
研磨量(μm) 研磨速率(μm/h) 表面粗糙度(nm)
本实施方式 2.3 22.8 0.359
现有方法 2.4 23.8 0.506
如上所述，本实施方式的SiC基板的研磨方法包括一边供给酸性研磨液一边对SiC基板11进行研磨的第1研磨工序；以及其后在停止供给酸性研磨液的状态下，一边仅供给水一边对SiC基板11进行研磨的第2研磨工序。
第1研磨工序中，一边供给酸性研磨液一边对SiC基板11进行研磨，因而SiC基板11在该酸性研磨液的作用下发生变质，能够实现高的研磨效率。另外，在第1研磨工序后的第2研磨工序中不供给酸性研磨液而仅供给水，因而SiC基板11的变质受到抑制，能够实现充分的平坦性。
需要说明的是，本发明并不限于上述实施方式的记载，而能够进行各种变更来实施。例如，在上述实施方式中，在第1研磨工序后连续进行第2研磨工序，但不一定需要在第1研磨工序后连续进行第2研磨工序。
另外，在上述实施方式的第2研磨工序中，一边仅供给水一边对SiC基板11进行研磨，但这未必是指仅通过水对SiC基板11进行研磨。例如，有时在第1研磨工序中所使用的残留于研磨垫18等的酸性研磨液在第2研磨工序也会轻微作用于SiC基板11。
此外，只要不脱离本发明的目的范围，上述实施方式的结构、方法等也可以适宜地变更来实施。
符号说明
11 SiC基板
11a 第1面
11b 第2面
21 保护部件
21a 第1面
21b 第2面
2 研磨装置
4 卡盘工作台
4a 流路
6 保持板
6a 保持面
8 研磨单元
10 主轴
10a 纵孔
12 安装座
12a 纵孔
14 研磨工具
16 基台
16a 纵孔
18 研磨垫
18a 纵孔
20 供给控制单元
22 第1供给源
24 第2供给源

Claims (1)

1.一种SiC基板的研磨方法，其是使含有磨粒的研磨垫与SiC基板接触而对该SiC基板进行研磨的方法，其特征在于，该SiC基板的研磨方法包括下述工序：
第1研磨工序，一边向该SiC基板与该研磨垫接触的区域供给酸性研磨液一边对该SiC基板进行研磨；以及
第2研磨工序，在该第1研磨工序之后，在停止供给该酸性研磨液的状态下，一边向该区域仅供给水一边对该SiC基板进行研磨。
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