JP2015211047A - Method for polishing silicon carbide substrate - Google Patents

Method for polishing silicon carbide substrate Download PDF

Info

Publication number
JP2015211047A
JP2015211047A JP2014089539A JP2014089539A JP2015211047A JP 2015211047 A JP2015211047 A JP 2015211047A JP 2014089539 A JP2014089539 A JP 2014089539A JP 2014089539 A JP2014089539 A JP 2014089539A JP 2015211047 A JP2015211047 A JP 2015211047A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polishing
silicon carbide
resin
forming material
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2014089539A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
河田 研治
Kenji Kawada
研治 河田
智久 加藤
Tomohisa Kato
智久 加藤
恒雄 栗田
Tsuneo Kurita
恒雄 栗田
晃司 三宅
Koji Miyake
晃司 三宅
堀田 和利
Kazutoshi Hotta
和利 堀田
正武 長屋
Masatake Nagaya
正武 長屋
高徳 貴堂
Takanori Kido
高徳 貴堂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujimi Inc
Denso Corp
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
Fujimi Inc
Denso Corp
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Showa Denko KK, Fujimi Inc, Denso Corp, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST filed Critical Showa Denko KK
Priority to JP2014089539A priority Critical patent/JP2015211047A/en
Priority to PCT/JP2015/061868 priority patent/WO2015163256A1/en
Publication of JP2015211047A publication Critical patent/JP2015211047A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00Lapping machines or devices; Accessories
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11Lapping tools
    • B24B37/12Lapping plates for working plane surfaces
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25FPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F3/00Electrolytic etching or polishing
    • C25F3/16Polishing
    • C25F3/30Polishing of semiconducting materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for polishing a silicon carbide substrate, which enables the polishing of a silicon carbide substrate at a high polishing speed, and enables the reduction in strain of a silicon carbide substrate surface after polishing.SOLUTION: A method for polishing a silicon carbide substrate 14 comprises the steps of: setting the silicon carbide substrate 14 with a polished surface facing a conductive platen 12 so as to be opposed to the conductive platen through an electrolytic solution 16 including gap-forming materials 17, polishing grains 18 and an electrolyte; and performing an electrolytic polishing on the silicon carbide substrate while using the surface of the silicon carbide substrate as an anode and the conductive platen as a cathode with at least a part of the polished surface of the silicon carbide substrate remaining in contact with the electrolytic solution.

Description

本発明は、炭化ケイ素基板の研磨方法に関する。   The present invention relates to a method for polishing a silicon carbide substrate.

パワー半導体の分野において、シリコン(Si)に比べ高温動作性に優れ、小型で省エネ効果も高い炭化ケイ素(SiC)パワーデバイスの活用が期待されている。また、基板の大口径化・量産化が進められ、それに伴い基板加工技術の重要性が増している。しかし、炭化ケイ素は、極めて高硬度かつ化学的・熱的にも安定なため加工が非常に難しい。   In the field of power semiconductors, utilization of silicon carbide (SiC) power devices, which are superior in high-temperature operability compared to silicon (Si), are small and have high energy-saving effects, is expected. In addition, the substrate diameter has become larger and mass-produced, and the importance of substrate processing technology has increased accordingly. However, silicon carbide is extremely difficult to process because it has extremely high hardness and is chemically and thermally stable.

SiC基板の加工プロセスは、基本的にはSi基板と同様に、インゴットの切断、切断ウェハの厚みと形状を揃えるための研削またはラッピング、ダメージ層除去のための仕上げ研磨などで構成される。しかし、SiCはSiに比べて遥かに硬く化学的・熱的にも安定なため、Si基板のラッピングに使用される緑色炭化ケイ素(GC)砥粒やFO砥粒(褐色アルミナとジルコンとの混合物)などの一般砥粒が使用できず、Si基板においてダメージ層除去に使われるウェットエッチングが化学的に安定なSiC基板では適用できない。そのため、機械的作用によるSiC基板の加工には、高硬度なダイヤモンドまたは立方晶窒化ホウ素(cBN)砥粒を使用しなければならずコスト高となる。しかもウェットエッチングが使えないため、ダメージ層除去は化学的機械的研磨(CMP)のみに頼らざるを得ず、長時間かけて行われているのが現状である。また、このことは基板形状精度劣化の一因ともなっている。   The processing process of the SiC substrate is basically configured by cutting an ingot, grinding or lapping for aligning the thickness and shape of the cut wafer, and finishing polishing for removing the damaged layer, as with the Si substrate. However, since SiC is much harder and more chemically and thermally stable than Si, green silicon carbide (GC) abrasive grains and FO abrasive grains (a mixture of brown alumina and zircon used for lapping of Si substrates) General abrasive grains such as) cannot be used, and the SiC substrate in which the wet etching used for removing the damaged layer in the Si substrate is chemically stable cannot be applied. Therefore, high-hardness diamond or cubic boron nitride (cBN) abrasive grains must be used for processing of the SiC substrate by mechanical action, resulting in high costs. In addition, since wet etching cannot be used, the damage layer removal must be relied only on chemical mechanical polishing (CMP), and is performed over a long period of time. This also contributes to the deterioration of the substrate shape accuracy.

半導体材料の表面は、ダメージのない原子レベルの平坦性が要求されるが、ダイヤモンドによる加工は如何に小さい粒子を使用したとしてもダメージを発生させる。そこでシリカやアルミナ砥粒をベースとしたスラリーによる、SiC基板に対する種々の研磨方法が提案されている。例えば、特許文献1には、コロイダルシリカと、前記コロイダルシリカが分散された分散媒とを含むpH4〜9の研磨剤を用いてSiC基板を研磨する方法が開示されている。   The surface of the semiconductor material is required to have flatness at the atomic level without damage, but processing with diamond causes damage no matter how small particles are used. Therefore, various polishing methods for a SiC substrate using a slurry based on silica or alumina abrasive grains have been proposed. For example, Patent Document 1 discloses a method of polishing an SiC substrate using an abrasive having a pH of 4 to 9 containing colloidal silica and a dispersion medium in which the colloidal silica is dispersed.

また、種々のエネルギーを利用してSiC表面を酸化させ、その酸化膜をエッチングや研磨で除去する方法も提案されている。特許文献2には、大気圧プラズマによって生成した高密度ラジカルを、SiC基板等の難加工材料の表面に照射して改質層を形成させて、該改質層を研磨する方法が開示されている。   Also proposed is a method of oxidizing the SiC surface using various energies and removing the oxide film by etching or polishing. Patent Document 2 discloses a method for polishing a modified layer by irradiating the surface of a difficult-to-process material such as a SiC substrate with high-density radicals generated by atmospheric pressure plasma to form the modified layer. Yes.

特許文献3には、SiCウェハの研磨する面を研磨定盤に対向配置し、SiCウェハの研磨する面の少なくとも一部を、フッ化水素(HF)濃度が0.001〜10wt%である電解液に接触させ、SiCウェハをアノードとし電解液を挟んだ対極をカソードとしてSiCウェハを電解研磨するSiCウェハの製造方法において、電解研磨中の電流密度と印加電圧とが特定の範囲となるように電圧を印加するSiCウェハの製造方法が開示されている。   In Patent Document 3, the surface to be polished of the SiC wafer is disposed opposite to the polishing surface plate, and at least part of the surface to be polished of the SiC wafer is electrolyzed having a hydrogen fluoride (HF) concentration of 0.001 to 10 wt%. In a SiC wafer manufacturing method in which a SiC wafer is electropolished using a SiC wafer as an anode and a counter electrode sandwiching an electrolyte as a cathode, the current density and applied voltage during electropolishing are in a specific range. A method for manufacturing a SiC wafer to which a voltage is applied is disclosed.

特開2005−117027号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-117027 特開2011−176243号公報JP 2011-176243 A 特開2013−40373号公報JP 2013-40373 A

しかしながら、上記特許文献1および2に記載の研磨方法では、長い研磨時間を要するという問題があった。また、特許文献3に記載の研磨方法では、研磨時間は短くなるものの、SiCウェハの研磨後の表面または表面下部に歪みが残り、「エピレディ」(すなわちエピタキシャル成長させる元素を受け取る準備ができた)表面とはならないという問題があった。   However, the polishing methods described in Patent Documents 1 and 2 have a problem that a long polishing time is required. In addition, in the polishing method described in Patent Document 3, although the polishing time is shortened, strain remains on the polished surface or the lower surface of the SiC wafer, and the surface is “epi-ready” (that is, ready to receive an element for epitaxial growth). There was a problem of not being.

そこで本発明は、高い研磨速度で炭化ケイ素基板を研磨することができ、かつ研磨後の炭化ケイ素基板表面の歪みを低減することができる炭化ケイ素基板の研磨方法を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a method for polishing a silicon carbide substrate that can polish a silicon carbide substrate at a high polishing rate and can reduce distortion of the surface of the silicon carbide substrate after polishing.

上記課題を解決すべく、本発明者らは鋭意研究を積み重ねた。その結果、ギャップ形成材、砥粒、および電解質を含む電解液を用い、陽極酸化現象を利用してSiC基板を電解研磨する研磨方法により、上記課題が解決されうることを見出した。そして、上記知見に基づいて、本発明を完成するに至った。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have intensively studied. As a result, it has been found that the above problem can be solved by a polishing method in which an SiC substrate is electropolished using an anodizing phenomenon using an electrolytic solution containing a gap forming material, abrasive grains, and an electrolyte. And based on the said knowledge, it came to complete this invention.

すなわち、本発明は、炭化ケイ素基板の研磨する面をギャップ形成材、砥粒、および電解質を含む電解液を挟んで導電性定盤に対向配置し、前記炭化ケイ素基板の表面を陽極とし、前記導電性定盤を陰極として、前記炭化ケイ素基板の研磨する面の少なくとも一部を前記電解液に接触させながら電解研磨する、炭化ケイ素基板の研磨方法である。   That is, in the present invention, the surface to be polished of the silicon carbide substrate is disposed so as to face the conductive surface plate with an electrolyte solution containing a gap forming material, abrasive grains, and an electrolyte interposed therebetween, and the surface of the silicon carbide substrate is used as an anode, A method for polishing a silicon carbide substrate, comprising using a conductive surface plate as a cathode and electrolytic polishing while contacting at least part of a surface to be polished of the silicon carbide substrate in contact with the electrolytic solution.

本発明によれば、高い研磨速度でSiC基板を研磨することができ、かつ研磨後のSiC基板表面の歪みを低減することができるSiC基板の研磨方法が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the grinding | polishing method of a SiC substrate which can grind | polish a SiC substrate with a high grinding | polishing speed and can reduce the distortion of the SiC substrate surface after grinding | polishing is provided.

本発明の研磨方法を実施するために用いられる研磨装置の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the grinding | polishing apparatus used in order to implement the grinding | polishing method of this invention.

本発明は、炭化ケイ素基板の研磨する面をギャップ形成材および砥粒を含む電解液を挟んで導電性定盤に対向配置し、前記炭化ケイ素基板の表面を陽極とし、前記導電性定盤を陰極として、前記炭化ケイ素基板の研磨する面の少なくとも一部を前記電解液に接触させながら電解研磨する、炭化ケイ素基板の研磨方法である。かような本発明の研磨方法は、高い研磨速度で炭化ケイ素(SiC)基板を研磨することができ、かつ研磨後のSiC基板表面の歪みを低減することができる。   In the present invention, a surface to be polished of a silicon carbide substrate is disposed opposite to a conductive surface plate with an electrolyte containing a gap forming material and abrasive grains interposed therebetween, the surface of the silicon carbide substrate is used as an anode, and the conductive surface plate is This is a method for polishing a silicon carbide substrate, in which at least a part of the surface to be polished of the silicon carbide substrate is electrolytically polished as a cathode while being in contact with the electrolytic solution. Such a polishing method of the present invention can polish a silicon carbide (SiC) substrate at a high polishing rate, and can reduce distortion of the surface of the SiC substrate after polishing.

以下、本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

図1は、本発明の研磨方法を実施するために用いられる研磨装置の一例を示す概略図である。   FIG. 1 is a schematic view showing an example of a polishing apparatus used for carrying out the polishing method of the present invention.

図1に示される研磨装置10は、アクリル板11の上部に配置される導電性定盤12と、導電性定盤12の上面に配置され、金属製保持板13に固定されており、SiC基板14を保持することが可能な樹脂製被覆15と、電解液16を供給するためのノズル(図示せず)とを有している。導電性定盤12は、直流電源20に電気的に接続されて、陰極(カソード)とされる。また、SiC基板14は、直流電源20に電気的に接続されて、陽極(アノード)とされる。SiC基板14の電解研磨時には、直流電源20からSiC基板14の研磨する面(以下、被研磨面とも称する)に正電圧が印加され、直流電源20から導電性定盤12に負電圧が印加されて、通電されるようになっている。   A polishing apparatus 10 shown in FIG. 1 is disposed on an upper surface of an acrylic plate 11 and an upper surface of the conductive platen 12 and is fixed to a metal holding plate 13. 14 has a resin coating 15 capable of holding 14 and a nozzle (not shown) for supplying an electrolyte solution 16. The conductive surface plate 12 is electrically connected to the DC power source 20 and serves as a cathode. Further, the SiC substrate 14 is electrically connected to the DC power source 20 to be an anode (anode). At the time of electrolytic polishing of the SiC substrate 14, a positive voltage is applied from the DC power source 20 to the surface to be polished of the SiC substrate 14 (hereinafter also referred to as a surface to be polished), and a negative voltage is applied from the DC power source 20 to the conductive surface plate 12. And is energized.

導電性定盤12および樹脂製被覆15は、それぞれモータ(図示せず)などにより回転可能となっている。電解液16を供給するためのノズルは、樹脂製被覆15の上方に配置され、ノズルから電解液16が、SiC基板14と導電性定盤12との間に供給され、SiC基板14の少なくとも一部は、電解液16に接触するようになっている。   The conductive surface plate 12 and the resin coating 15 can be rotated by a motor (not shown). The nozzle for supplying the electrolytic solution 16 is disposed above the resin coating 15, and the electrolytic solution 16 is supplied from the nozzle between the SiC substrate 14 and the conductive surface plate 12, and at least one of the SiC substrate 14 is provided. The part comes into contact with the electrolytic solution 16.

樹脂製被覆15は、SiC基板14の被研磨面に平行な方向に相対運動してもよい。樹脂製被覆15を、SiC基板14の被研磨面に対して相対的に移動させることで、SiC基板14の被研磨面全体で電解研磨を行うことができる。例えば、導電性定盤12を回転させ、樹脂製被覆15を回転させることにより樹脂製被覆15に固定されたSiC基板14を回転させ、それによって、導電性定盤12とSiC基板14の被研磨面との間に、より均質に電解液16が浸透しやすくなり、より良好な通電が得られる。導電性定盤12をSiC基板14の被研磨面に対して相対的に移動させる手法は、これに限定されず、種々の方法を用いることができる。他の形態としては、例えば直進または往復運動を行うベルト状の導電性定盤を用いることもできる。   The resin coating 15 may be relatively moved in a direction parallel to the surface to be polished of the SiC substrate 14. By moving the resin coating 15 relative to the polished surface of the SiC substrate 14, electrolytic polishing can be performed on the entire polished surface of the SiC substrate 14. For example, by rotating the conductive surface plate 12 and rotating the resin coating 15, the SiC substrate 14 fixed to the resin coating 15 is rotated, whereby the conductive surface plate 12 and the SiC substrate 14 are polished. Between the surfaces, the electrolyte solution 16 can more easily permeate more uniformly, and better current can be obtained. The method for moving the conductive surface plate 12 relative to the surface to be polished of the SiC substrate 14 is not limited to this, and various methods can be used. As another form, for example, a belt-like conductive surface plate that performs rectilinear or reciprocating motion can be used.

研磨装置10は、樹脂製被覆15を上下左右方向に移動させて導電性定盤12に対する樹脂製被覆15の位置を調整し、研磨圧力を所定の範囲に調整することが可能となっている。   The polishing apparatus 10 can adjust the polishing pressure within a predetermined range by moving the resin coating 15 in the vertical and horizontal directions to adjust the position of the resin coating 15 with respect to the conductive surface plate 12.

SiC基板14の被研磨面の研磨時には、SiC基板14は樹脂製被覆15に装着されて保持され、SiC基板14の被研磨面は、導電性定盤12と、ギャップ形成材17により所定の間隔に保たれ、ギャップ形成材17の表面に保持される砥粒18により研磨される(図1の拡大図1b参照)。樹脂製被覆15は、SiC基板14を銀ペースト等の導電性接着剤19を介して保持する。図1に示す研磨装置では、拡大図1aに示すように、樹脂製被覆15にSiC基板14が6枚保持されているが、SiC基板14の保持枚数はこれに限定されるものではない。   At the time of polishing the surface to be polished of the SiC substrate 14, the SiC substrate 14 is mounted and held on the resin coating 15, and the surface to be polished of the SiC substrate 14 is separated by a predetermined distance by the conductive surface plate 12 and the gap forming material 17. And is polished by the abrasive grains 18 held on the surface of the gap forming material 17 (see enlarged view 1b in FIG. 1). The resin coating 15 holds the SiC substrate 14 via a conductive adhesive 19 such as a silver paste. In the polishing apparatus shown in FIG. 1, six SiC substrates 14 are held on the resin coating 15 as shown in the enlarged view 1a, but the number of SiC substrates 14 held is not limited to this.

電解研磨とは、電気分解の際、アノードの導電性物質、例えば、金属が溶解することを利用した研磨方法である。本発明では、上記導電性物質は研磨対象物であるSiC基板であるが、SiC基板が下記のように陽極酸化される現象を利用している。   Electropolishing is a polishing method that utilizes the dissolution of an anode conductive material, such as metal, during electrolysis. In the present invention, the conductive material is a SiC substrate that is an object to be polished, but utilizes a phenomenon in which the SiC substrate is anodized as follows.

アノードであるSiC基板14においては、表層のSiCが電気化学的に酸化され、表層にSiOが形成される。図1のBに示すように、本発明に係る電解液中には砥粒およびギャップ形成材が含有されているため、SiC基板14と導電性定盤12との間に間隙Gが形成されかつ間隙Gがほぼ一定保たれ、Siの酸化速度はほぼ一定になる。よって、本発明においては、陽極酸化により、表面がほとんど荒れていない、ボイドの少ないSiO層が形成される。こうして形成されたSiO層は、電解液16に含まれる砥粒18およびギャップ形成材17により研磨・エッチングされ、表層に存在するSiO層は除去される。SiC基板に含まれる炭素は、電気化学的に酸化され、揮発性が高いCOが形成され、揮発して表層から速やかに除去される。 In the SiC substrate 14 serving as the anode, the surface SiC is electrochemically oxidized to form SiO 2 on the surface layer. As shown in FIG. 1B, since the electrolytic solution according to the present invention contains abrasive grains and a gap forming material, a gap G is formed between the SiC substrate 14 and the conductive surface plate 12 and The gap G is kept substantially constant, and the oxidation rate of Si becomes substantially constant. Therefore, in the present invention, an SiO 2 layer with little void and less void is formed by anodic oxidation. The SiO 2 layer thus formed is polished and etched by the abrasive grains 18 and the gap forming material 17 contained in the electrolytic solution 16, and the SiO 2 layer existing on the surface layer is removed. The carbon contained in the SiC substrate is electrochemically oxidized to form highly volatile CO 2 and volatilizes and is quickly removed from the surface layer.

このような本発明の研磨方法によれば、高い研磨速度でSiC基板を研磨することができ、かつSiC基板の研磨後の表面の歪みを低減することができる。   According to such a polishing method of the present invention, the SiC substrate can be polished at a high polishing rate, and the distortion of the surface of the SiC substrate after polishing can be reduced.

また、上記特許文献2に記載されているような大気圧プラズマを用いる方法や、紫外線照射、触媒基準エッチング(CARE)、電解エッチング等によりSiC基板を酸化し研磨またはエッチングする方法に比べて、低コストでSiC基板を研磨することができる。   In addition, it is lower than the method using atmospheric pressure plasma as described in the above-mentioned Patent Document 2, and the method of oxidizing and polishing or etching a SiC substrate by ultraviolet irradiation, catalyst-based etching (CARE), electrolytic etching, or the like. The SiC substrate can be polished at a cost.

加えて、上記特許文献3のようなSiCウェハと、定盤または研磨パッドとを接触させて電解研磨する方法では、研磨時間は短くなるものの、SiCウェハの研磨後の表面または表面下部に歪みが残り、また、研磨パッドは耐久性に乏しいという問題もある。本発明の研磨方法によれば、このような問題も解決することができる。   In addition, in the method of electrolytic polishing by bringing a SiC wafer such as the above-mentioned Patent Document 3 into contact with a surface plate or a polishing pad, the polishing time is shortened, but the surface or lower surface of the SiC wafer after polishing is distorted. Another problem is that the polishing pad has poor durability. Such a problem can also be solved by the polishing method of the present invention.

さらに、本発明の電解研磨においては、SiC基板の表面に発生したSiOを、砥粒およびギャップ形成材を用いてSiC基板の表面から除去することにより、SiC基板表面と電解質との接触を確保し、陽極酸化速度の低下を防ぐことができ、高い研磨速度でSiC基板を研磨することができる。 Furthermore, in the electropolishing of the present invention, SiO 2 generated on the surface of the SiC substrate is removed from the surface of the SiC substrate using abrasive grains and a gap forming material, thereby ensuring contact between the surface of the SiC substrate and the electrolyte. In addition, a decrease in the anodic oxidation rate can be prevented, and the SiC substrate can be polished at a high polishing rate.

[炭化ケイ素(SiC)基板]
研磨対象物である炭化ケイ素(SiC)基板は、長周期型周期表の第15族元素がドーピングされているn型であってもよいし、長周期型周期表の第13族元素がドーピングされているp型であってもよい。また、SiCは、同一の組成で様々な積層構造をとる結晶多形(ポリタイプ)を示す材料であり、数100種類以上のポリタイプが存在する。本発明において用いられるSiC基板の結晶構造は、2H、3C、4H、6H、8H、10H、15Rなどが挙げられ、特に制限されない。
[Silicon carbide (SiC) substrate]
The silicon carbide (SiC) substrate that is an object to be polished may be an n-type doped with a Group 15 element of a long-period periodic table, or may be doped with a Group 13 element of a long-period periodic table. It may be p-type. Further, SiC is a material exhibiting crystal polymorphism (polytype) having the same composition and various laminated structures, and there are several hundred or more polytypes. Examples of the crystal structure of the SiC substrate used in the present invention include 2H, 3C, 4H, 6H, 8H, 10H, and 15R, and are not particularly limited.

SiC基板の電気抵抗率は特に制限されないが、1Ωcm以下であることが好ましい。この範囲であれば、容易に導電させることができ、電解研磨を効率よく行うことができる。   The electrical resistivity of the SiC substrate is not particularly limited, but is preferably 1 Ωcm or less. If it is this range, it can be made to conduct easily and electropolishing can be performed efficiently.

[導電性定盤]
導電性定盤の材料としては、例えば、アルミニウム、銅、真鍮、鋳鉄、ステンレス、ニッケル等の金属が挙げられる。
[Conductive surface plate]
Examples of the material for the conductive surface plate include metals such as aluminum, copper, brass, cast iron, stainless steel, and nickel.

導電性定盤の平面度は10μm以下であることが好ましい。この範囲であれば、SiC基板と導電性定盤との接触を防止することができる。なお、導電性定盤の平面度は、JIS B 7513:1992の方法により測定した値を採用するものとする。   The flatness of the conductive surface plate is preferably 10 μm or less. Within this range, contact between the SiC substrate and the conductive surface plate can be prevented. In addition, the flatness of a conductive surface plate shall employ | adopt the value measured by the method of JISB7513: 1992.

また、導電性定盤の表面粗さ(Ra)の下限値は、1μm以上であることが好ましい。表面粗さが1μm以上であれば、砥粒およびギャップ形成材の滞留性が向上し、研磨速度が向上する。一方、Raの上限値は、ギャップ形成材の平均粒子径をrとした際、r未満であることが好ましい。表面粗さがr未満であれば、SiC基板と定盤とが直接接触することを防ぐことができ、SiC基板表面の傷や歪みを防止することができる。   Further, the lower limit value of the surface roughness (Ra) of the conductive surface plate is preferably 1 μm or more. When the surface roughness is 1 μm or more, the retention of the abrasive grains and the gap forming material is improved, and the polishing rate is improved. On the other hand, the upper limit of Ra is preferably less than r, where r is the average particle diameter of the gap forming material. If the surface roughness is less than r, direct contact between the SiC substrate and the surface plate can be prevented, and scratches and distortion on the SiC substrate surface can be prevented.

[電解液]
〔砥粒〕
本発明の研磨方法で用いられる電解液に含まれる砥粒の具体的な例としては、例えば、酸化アルミニウム(アルミナ)、酸化ケイ素(シリカ)、コロイダルシリカ、酸化セリウム(セリア)、酸化ジルコニウム(ジルコニア)、酸化第二鉄(ベンガラ)等が挙げられる。これら砥粒は、単独でもまたは2種以上混合しても用いることができる。また、該砥粒は、市販品を用いてもよいし合成品を用いてもよい。
[Electrolyte]
[Abrasive]
Specific examples of abrasive grains contained in the electrolytic solution used in the polishing method of the present invention include, for example, aluminum oxide (alumina), silicon oxide (silica), colloidal silica, cerium oxide (ceria), and zirconium oxide (zirconia). ), Ferric oxide (bengala) and the like. These abrasive grains can be used alone or in combination of two or more. The abrasive grains may be commercially available products or synthetic products.

これらの中でも、酸化被膜の除去効率や仕上げ面の粗さ、品質等の観点から、酸化アルミニウム(アルミナ)、酸化ケイ素(シリカ)、酸化セリウム(セリア)が好ましく、酸化アルミニウム(アルミナ)がより好ましい。   Among these, aluminum oxide (alumina), silicon oxide (silica), and cerium oxide (ceria) are preferable, and aluminum oxide (alumina) is more preferable from the viewpoint of oxide film removal efficiency, finished surface roughness, quality, and the like. .

砥粒の平均粒子径の下限値は、5nm以上であることが好ましく、30nm以上であることがより好ましい。また、砥粒の平均粒子径の上限値は、30μm以下であることが好ましく、10μm以下であることがより好ましい。この範囲であれば、高品質な仕上げ面を効率よく得ることができる。なお、砥粒の平均粒子径は、例えば、BET法により測定される砥粒の比表面積から算出される。砥粒の比表面積の測定は、例えば、マイクロメリテックス社製の“Flow Sorb II 2300”を用いて行うことができる。   The lower limit value of the average particle diameter of the abrasive grains is preferably 5 nm or more, and more preferably 30 nm or more. The upper limit of the average particle diameter of the abrasive grains is preferably 30 μm or less, and more preferably 10 μm or less. If it is this range, a high-quality finished surface can be obtained efficiently. In addition, the average particle diameter of an abrasive grain is computed from the specific surface area of the abrasive grain measured by BET method, for example. The specific surface area of the abrasive grains can be measured using, for example, “Flow Sorb II 2300” manufactured by Micromeritex Corporation.

電解液中の砥粒の含有量の下限値は、1質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましい。砥粒の含有量が多くなるにつれて、酸化被膜を効率よく除去することができる。   The lower limit of the content of abrasive grains in the electrolytic solution is preferably 1% by mass or more, and more preferably 10% by mass or more. As the abrasive grain content increases, the oxide film can be efficiently removed.

また、電解液中の砥粒の含有量の上限値は、50質量%以下であることが好ましく、30質量%以下であることがより好ましい。砥粒の含有量が少なくなるにつれて、低粘度で安定な電解液を得ることができる。   Moreover, it is preferable that it is 50 mass% or less, and, as for the upper limit of content of the abrasive grain in electrolyte solution, it is more preferable that it is 30 mass% or less. As the abrasive content decreases, a stable electrolyte solution having a low viscosity can be obtained.

〔ギャップ形成材(スペーサー)〕
本発明に係るギャップ形成材は、SiC基板と導電性定盤との直接接触による基板表面の傷や歪みを防止するためのスペーサーとして機能し、かつ砥粒を保持し研磨領域へ運搬するキャリアとして働く。
[Gap forming material (spacer)]
The gap forming material according to the present invention functions as a spacer for preventing scratches and distortion of the substrate surface due to direct contact between the SiC substrate and the conductive surface plate, and as a carrier that holds abrasive grains and transports them to the polishing region. work.

該ギャップ形成材により形成されるSiC基板と導電性定盤との間隙は、5〜100μmであることが好ましい。この範囲であれば、均一な酸化被膜を効率よく生成することができる。   The gap between the SiC substrate formed of the gap forming material and the conductive surface plate is preferably 5 to 100 μm. If it is this range, a uniform oxide film can be produced | generated efficiently.

本発明に係るギャップ形成材は、研磨対象物であるSiC基板と導電性定盤との間に供給され、その表面に砥粒を付着させてSiC基板を研磨するものであれば、その形状やサイズに制限はない。したがって、ギャップ形成材は、有機高分子化合物であっても無機化合物であってもよい。該ギャップ形成材は、単独でもまたは2種以上組み合わせても用いることができる。また、該ギャップ形成材は、市販品を用いてもよいし合成品を用いてもよい。   The gap forming material according to the present invention is supplied between a SiC substrate as an object to be polished and a conductive surface plate, and if the SiC substrate is polished by adhering abrasive grains to the surface thereof, its shape and There is no size limit. Therefore, the gap forming material may be an organic polymer compound or an inorganic compound. The gap forming material can be used alone or in combination of two or more. The gap forming material may be a commercially available product or a synthetic product.

有機高分子化合物の例としては、例えば、ポリウレタン、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリスチレン、架橋ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ABS樹脂、ポリスチレン・AS樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、フェノール樹脂、ユリア・メラミン樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアセタール樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、またはこれらの共重合体等が挙げられる。   Examples of organic polymer compounds include, for example, polyurethane, polyamide, polyimide, polyester, polyethylene, polystyrene, crosslinked polystyrene, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, ABS resin, polystyrene / AS resin, acrylic resin, methacrylic resin, Phenol resin, urea / melamine resin, silicone resin, epoxy resin, polyacetal resin, benzoguanamine resin, polycarbonate, polyphenylene ether, polyphenylene sulfide, polysulfone, polyarylate, polyetherimide, polyethersulfone, polyetherketone, or their co-polymer Examples include coalescence.

また、無機化合物としては、アルミナ、ジルコニア、シリカ、炭化ケイ素、炭化ホウ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、ジルコンサンド等が挙げられる。特に、仕上げ面の粗さ、品質等の観点から、アルミナ、ジルコニア、シリカ、窒化ケイ素等の新モース硬度が12以下の粒子を用いることが好ましい。   Examples of inorganic compounds include alumina, zirconia, silica, silicon carbide, boron carbide, silicon nitride, aluminum nitride, zircon sand, and the like. In particular, it is preferable to use particles having a new Mohs hardness of 12 or less, such as alumina, zirconia, silica, and silicon nitride, from the viewpoint of roughness and quality of the finished surface.

さらに、該ギャップ形成材は、有機高分子化合物と無機化合物との複合体であってもよい。例えば、上記有機高分子化合物を核にしてその表面に上記無機化合物を化学的または物理的に担持、吸着、化学的結合等によって付着させたもの、有機高分子化合物を無機化合物の存在下に合成し、有機高分子化合物中に無機化合物を包含させたもの、無機化合物を核として、その表面に有機高分子化合物の薄膜を被覆させたり、化学的な結合によってグラフト鎖等を形成させたりして表面を改質したものであってもよい。加えて、中空部を有する有機高分子化合物自体、該中空部に空気以外のガスや液体が封入されたもの等であってもよい。このような有機高分子化合物と無機化合物との複合体としては、例えば、上記有機高分子化合物その他の重合体の重合時に上記無機化合物その他の無機化合物を添加して、重合体である有機高分子化合物の表面または内部に無機化合物が含有されるようにしたギャップ形成材などが例示できる。   Furthermore, the gap forming material may be a composite of an organic polymer compound and an inorganic compound. For example, the above organic polymer compound is used as a nucleus, and the inorganic compound is chemically or physically supported, adsorbed or chemically bonded to the surface of the organic polymer compound, and the organic polymer compound is synthesized in the presence of the inorganic compound. The organic polymer compound includes an inorganic compound, the inorganic compound is used as a core, the surface of the organic polymer compound is coated, or a graft chain is formed by chemical bonding. The surface may be modified. In addition, the organic polymer compound itself having a hollow part, or a substance in which a gas or liquid other than air is sealed in the hollow part may be used. As a complex of such an organic polymer compound and an inorganic compound, for example, the organic polymer compound or other inorganic compound is added at the time of polymerization of the organic polymer compound or other polymer, and the organic polymer that is a polymer is then added. Examples thereof include a gap forming material in which an inorganic compound is contained on the surface or inside of the compound.

これらギャップ形成材の中でも、仕上げ面の粗さ、品質等の観点から、ポリウレタン、アクリル樹脂、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリアミド、フェノール樹脂、メラミン樹脂、およびアルミナからなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。   Among these gap forming materials, it is at least one selected from the group consisting of polyurethane, acrylic resin, polyethylene, polystyrene, polyamide, phenol resin, melamine resin, and alumina from the viewpoint of roughness of the finished surface, quality, and the like. It is preferable.

ギャップ形成材の平均粒子径の下限値は、1μm以上であることが好ましく、5μm以上であることが好ましい。ギャップ形成材の平均粒子径が大きくなるにつれ、SiC基板と定盤との接触を防止することができる。   The lower limit value of the average particle diameter of the gap forming material is preferably 1 μm or more, and more preferably 5 μm or more. As the average particle diameter of the gap forming material increases, contact between the SiC substrate and the surface plate can be prevented.

また、ギャップ形成材の平均粒子径の上限値は、100μm以下であることが好ましく、50μm以下であることがより好ましい。ギャップ形成材の平均粒子径が小さくなるにつれ、SiC基板に電流が十分に流れ、所望の陽極酸化速度を得ることができる。   Moreover, the upper limit of the average particle diameter of the gap forming material is preferably 100 μm or less, and more preferably 50 μm or less. As the average particle diameter of the gap forming material decreases, a sufficient current flows through the SiC substrate, and a desired anodic oxidation rate can be obtained.

なお、ギャップ形成材の平均粒子径は、CCDカメラによる画像解析式 粒子径分布測定装置により測定した値を採用する。   The average particle diameter of the gap forming material is a value measured by an image analysis type particle diameter distribution measuring apparatus using a CCD camera.

ギャップ形成材の形状は真球状に限られず、フットボール状、三角柱や四角柱などの多角柱状、円柱状、円柱の中央部が端部よりも凹んだ杵状、円柱の中央部が端部よりも膨らんだ俵状、円盤の中央部が貫通しているドーナツ状、板状、表面に多数の突出部を有するコンペイトウ状その他の立体を構成し得る種々の形状が選択できる。また、これらの形状の粒子表面または内部に細孔を有していてもよく、または該粒子が有機高分子化合物である場合には、その表面に有機高分子化合物鎖などからなる微小突起部を有していてもよい。なお、本発明において、ギャップ形成材の真球状以外の不定形状の場合の平均粒子径は、その最短長さの平均を平均粒子径とするものとする。   The shape of the gap forming material is not limited to a spherical shape, but is a football shape, a polygonal column shape such as a triangular column or a quadrangular column, a columnar shape, a bowl shape in which the center portion of the cylinder is recessed from the end portion, and the center portion of the cylinder is more than the end portion. Various shapes that can form a swollen bowl shape, a donut shape through which the central portion of the disk penetrates, a plate shape, a complex tow shape having a number of protrusions on the surface, and other solid shapes can be selected. In addition, pores may be formed on the surface or inside of the particles having these shapes, or when the particles are organic polymer compounds, microprojections made of organic polymer compound chains or the like are formed on the surface. You may have. In the present invention, the average particle diameter in the case of an irregular shape other than a true spherical shape of the gap forming material is the average of the shortest lengths.

電解液におけるギャップ形成材の含有量の下限値は、1質量%以上であることが好ましく、3質量%以上であることがより好ましい。ギャップ形成材の含有量が多くなるにつれ、SiC基板と定盤との接触を防止することができる。   The lower limit of the content of the gap forming material in the electrolytic solution is preferably 1% by mass or more, and more preferably 3% by mass or more. As the content of the gap forming material increases, contact between the SiC substrate and the surface plate can be prevented.

また、電解液におけるギャップ形成材の含有量の上限値は、30質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましい。ギャップ形成材の含有量が少なくなるにつれ、研磨を効率よく行うことができる。   Further, the upper limit value of the content of the gap forming material in the electrolytic solution is preferably 30% by mass or less, and more preferably 20% by mass or less. Polishing can be performed efficiently as the content of the gap forming material decreases.

本発明に係る電解液においては、研磨工程でギャップ形成材の表面に砥粒が担持すなわち接触して保持されていることが好ましい。ギャップ形成材の表面に保持されている場合、その保持の形態は問わない。ギャップ形成材は砥粒より平均粒径が大きいことが好ましい。それにより砥粒をギャップ形成材の表面に保持することができる。一方、ギャップ形成材表面に砥粒が保持されていない場合には、砥粒よりもギャップ形成材の平均粒径が大きいためSiC基板を研磨することはできない。電解液中のギャップ形成材と砥粒とは、ギャップ形成材の少なくとも表面に砥粒が保持された複合粒子として存在し、この際の結合力も、静電気力、イオン結合、ファンデルワールス力、または物理的もしくは機械的な力等によるものと考えられる。本発明に係る電解液においては、電解液の調製時にギャップ形成材と砥粒とが予め複合粒子を形成していてもよい。しかしながら、常に複合粒子を形成していなくてもよく、電解研磨工程において実質的にギャップ形成材がスペーサーとして機能し、かつ砥粒を運搬するための媒体として機能すればよい。したがって、電解液の保存中にはギャップ形成材と砥粒とが分離しているが、電解研磨工程に供給する際には、攪拌などによってギャップ形成材と砥粒とが互いに接触して、また電解研磨工程においては、SiC基板の回転力などによってギャップ形成材と砥粒とが互いに接触してギャップ形成材の表面に砥粒が保持され、実質的にSiC基板の表面を研磨することができる場合であってもよい。   In the electrolytic solution according to the present invention, it is preferable that abrasive grains are supported on, or contacted with, the surface of the gap forming material in the polishing step. In the case of being held on the surface of the gap forming material, the holding form is not limited. The gap forming material preferably has an average particle size larger than that of the abrasive grains. Thereby, an abrasive grain can be hold | maintained on the surface of a gap formation material. On the other hand, when the abrasive grains are not held on the surface of the gap forming material, the SiC substrate cannot be polished because the average particle diameter of the gap forming material is larger than that of the abrasive grains. The gap forming material and the abrasive grains in the electrolytic solution exist as composite particles in which the abrasive grains are held on at least the surface of the gap forming material, and the binding force at this time is also electrostatic force, ionic bond, van der Waals force, or This may be due to physical or mechanical forces. In the electrolytic solution according to the present invention, the gap forming material and the abrasive grains may form composite particles in advance when the electrolytic solution is prepared. However, it is not always necessary to form composite particles, and it is sufficient that the gap forming material substantially functions as a spacer and functions as a medium for conveying abrasive grains in the electropolishing process. Therefore, the gap forming material and the abrasive grains are separated during storage of the electrolytic solution. However, when supplying the electrolytic polishing process, the gap forming material and the abrasive grains are brought into contact with each other by stirring or the like. In the electrolytic polishing step, the gap forming material and the abrasive grains come into contact with each other by the rotational force of the SiC substrate and the abrasive grains are held on the surface of the gap forming material, so that the surface of the SiC substrate can be substantially polished. It may be the case.

〔電解質〕
電解液に含まれる電解質(支持電解質)の例としては、例えば、水酸化リチウム(LiOH)、塩化ナトリウム(NaCl)、水酸化ナトリウム(NaOH)、硫酸ナトリウム(NaSO)、硫酸水素ナトリウム(NaHSO)、硝酸ナトリウム(NaNO)、リン酸三ナトリウム(NaPO)、塩化カリウム(KCl)、水酸化カリウム(KOH)、硫酸カリウム(KSO)、硫酸水素カリウム(KHSO)、リン酸三カリウム(KPO)、水酸化マグネシウム(Mg(OH))、水酸化カルシウム(Ca(OH))、フッ化アンモニウム(NHF)、塩化アンモニウム(NHCl)、硝酸アンモニウム(NHNO)、硫酸水素アンモニウム((NH)HSO)、リン酸アンモニウム((NHHPO)、塩酸(HCl)、硝酸(HNO)、硫酸(HSO)、リン酸(HPO)、酢酸、シュウ酸、クエン酸等の各種有機酸およびその塩、過酸化水素水(H)等が挙げられる。これら電解質は、単独でもまたは2種以上混合しても用いることができる。
〔Electrolytes〕
Examples of the electrolyte (supporting electrolyte) contained in the electrolytic solution include, for example, lithium hydroxide (LiOH), sodium chloride (NaCl), sodium hydroxide (NaOH), sodium sulfate (Na 2 SO 4 ), sodium hydrogen sulfate ( NaHSO 4 ), sodium nitrate (NaNO 3 ), trisodium phosphate (Na 3 PO 4 ), potassium chloride (KCl), potassium hydroxide (KOH), potassium sulfate (K 2 SO 4 ), potassium hydrogen sulfate (KHSO 4) ), Tripotassium phosphate (K 3 PO 4 ), magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ), calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ), ammonium fluoride (NH 4 F), ammonium chloride (NH 4 Cl ), ammonium nitrate (NH 4 NO 3), ammonium hydrogen sulfate ((NH 4) HSO 4) , phosphorus Ammonium ((NH 4) 2 HPO 4 ), hydrochloric acid (HCl), nitric acid (HNO 3), sulfuric acid (H 2 SO 4), phosphoric acid (H 3 PO 4), acetic acid, oxalic acid, various organic such as citric acid Examples thereof include acids and salts thereof, and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ). These electrolytes can be used alone or in combination of two or more.

さらに、これらの電解質溶液には、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、アルキルアンモニウムクロライド等の非イオン型、アニオン型またはカチオン型の界面活性剤や、グリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール等の多価アルコールを、添加助剤として単独でまたは2種以上混合して適宜加えるようにしてもよい。   Furthermore, these electrolyte solutions include nonionic, anionic or cationic surfactants such as polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene fatty acid ester, alkyl ammonium chloride, glycerin, ethylene glycol, propylene glycol, polyethylene Polyhydric alcohols such as glycol may be added appropriately as an auxiliary additive, alone or in admixture of two or more.

電解液中の電解質の含有量の下限は、0.1質量%以上であることが好ましく、1.0質量%以上であることがより好ましく、5.0質量%以上であることがさらに好ましい。また、電解液中の電解質の含有量の上限は、30質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましい。この範囲であれば、電解液の導電率を好ましくは50〜300mS/cmの範囲に制御することができ、電解研磨を効率よく行うことができる。   The lower limit of the content of the electrolyte in the electrolytic solution is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 1.0% by mass or more, and further preferably 5.0% by mass or more. Moreover, it is preferable that the upper limit of content of the electrolyte in electrolyte solution is 30 mass% or less, and it is more preferable that it is 20 mass% or less. If it is this range, the electrical conductivity of electrolyte solution can be preferably controlled in the range of 50-300 mS / cm, and electropolishing can be performed efficiently.

〔他の成分〕
本発明に係る電解液には、必要に応じて、分散剤、加工促進剤、面精度向上剤、防錆剤、防腐剤、防黴剤、粘度調整剤等の他の成分をさらに含んでもよい。
[Other ingredients]
The electrolyte solution according to the present invention may further contain other components such as a dispersant, a processing accelerator, a surface accuracy improver, a rust inhibitor, an antiseptic, an antifungal agent, and a viscosity modifier as necessary. .

〔電解液の製造方法〕
本発明に係る電解液の製造方法は、特に制限されず、例えば、砥粒、ギャップ形成材、電解質、および必要に応じて他の成分を、水、エタノール等の溶媒中で攪拌混合することにより得ることができる。
[Method for producing electrolyte solution]
The method for producing an electrolytic solution according to the present invention is not particularly limited, and for example, by stirring and mixing abrasive grains, a gap forming material, an electrolyte, and other components as necessary in a solvent such as water and ethanol. Can be obtained.

水を用いる場合、他の成分の作用を阻害することを抑制するという観点から、不純物をできる限り含有しない水が好ましく、具体的には、イオン交換樹脂にて不純物イオンを除去した後、フィルタを通して異物を除去した純水や超純水、または蒸留水が好ましい。   When water is used, water containing as little impurities as possible is preferable from the viewpoint of suppressing the inhibition of the action of other components. Specifically, after removing impurity ions with an ion exchange resin, the water is passed through a filter. Pure water, ultrapure water or distilled water from which foreign substances have been removed is preferred.

各成分を混合する際の温度は特に制限されないが、10〜40℃が好ましく、溶解速度を上げるために加熱してもよい。また、混合時間も特に制限されない。   Although the temperature at the time of mixing each component is not specifically limited, 10-40 degreeC is preferable and you may heat in order to raise a dissolution rate. Further, the mixing time is not particularly limited.

[研磨方法]
本発明のSiC基板を研磨する際に用いられる研磨装置としては、特に制限されないが、例えば、図1に示すような片面研磨装置が挙げられる。
[Polishing method]
Although it does not restrict | limit especially as a grinding | polishing apparatus used when grind | polishing the SiC substrate of this invention, For example, the single-sided grinding | polishing apparatus as shown in FIG. 1 is mentioned.

〔研磨圧力〕
本発明による研磨方法における研磨条件として、研磨圧力が挙げられる。一般に圧力が高くなればなるほど、砥粒とSiC基板との摩擦力が高くなり、機械的な加工力が向上するため研磨速度が上昇する。本発明による研磨方法における研磨圧力は特に限定されないが、下限値は5kPa以上であることが好ましく、10kPa以上であることがより好ましい。また、研磨圧力の上限値は、100kPa以下であることが好ましく、50kPa以下であることがより好ましい。この範囲であれば、十分な研磨速度が発揮され、基板表面に傷や歪みなどの欠陥が発生することを抑制することができる。
[Polishing pressure]
An example of polishing conditions in the polishing method according to the present invention is polishing pressure. In general, the higher the pressure, the higher the frictional force between the abrasive grains and the SiC substrate, and the higher the mechanical working force, the higher the polishing rate. The polishing pressure in the polishing method according to the present invention is not particularly limited, but the lower limit is preferably 5 kPa or more, more preferably 10 kPa or more. The upper limit of the polishing pressure is preferably 100 kPa or less, and more preferably 50 kPa or less. If it is this range, sufficient polishing rate will be exhibited and it can suppress that defects, such as a damage | wound and a distortion | strain, generate | occur | produce on the substrate surface.

〔印加電圧〕
電解研磨を行う際の印加電圧の下限値は、1V以上であることが好ましく、5V以上であることがより好ましい。印加電圧が1V以上であると、電極材料とSiC基板との間の接触抵抗(ショットキー障壁)、SiC基板自身の抵抗、またはSiC基板−対極間の電解液の抵抗が低くなり、所望の酸化膜を形成するために十分な電流が流れる。
[Applied voltage]
The lower limit value of the applied voltage when performing electropolishing is preferably 1 V or more, and more preferably 5 V or more. When the applied voltage is 1 V or more, the contact resistance (Schottky barrier) between the electrode material and the SiC substrate, the resistance of the SiC substrate itself, or the resistance of the electrolyte solution between the SiC substrate and the counter electrode is lowered, and the desired oxidation is achieved. Sufficient current flows to form the film.

また、印加電圧の上限値は、50V以下であることが好ましく、30V以下であることがより好ましい。印加電圧が50V以下であれば、適切な速度でSiO層が形成され、SiO層でのボイドの発生や膜厚が不均一になることを抑制することができ、平坦な研磨面を得ることができる。また、陰極に発生する気泡を少なくすることができ、液切れを防止することができ、放電の発生やSiC基板表面の欠陥の発生を防止することができる。 Further, the upper limit value of the applied voltage is preferably 50 V or less, and more preferably 30 V or less. When the applied voltage is 50 V or less, the SiO 2 layer is formed at an appropriate speed, and generation of voids and film thickness in the SiO 2 layer can be suppressed, and a flat polished surface is obtained. be able to. In addition, bubbles generated at the cathode can be reduced, liquid drainage can be prevented, and generation of electric discharge and defects on the surface of the SiC substrate can be prevented.

〔電流〕
初期電流値は、電解液の種類や電極材料、SiC基板と導電性定盤との間隙(ギャップ距離)、SiC基板の電気抵抗率等により変化し、また、基板面積に比例する。研磨中においては、その時点の酸化膜の厚さ、すなわち酸化膜形成速度と研磨速度とのバランスにより電流値が変動する。本発明においては、研磨速度を向上させるという観点から、陽極酸化速度が速く、かつ形成された酸化膜が直ちに除去される電解条件、研磨条件が好ましい。
[Current]
The initial current value varies depending on the type of the electrolyte, the electrode material, the gap (gap distance) between the SiC substrate and the conductive surface plate, the electrical resistivity of the SiC substrate, and the like, and is proportional to the substrate area. During polishing, the current value varies depending on the thickness of the oxide film at that time, that is, the balance between the oxide film formation rate and the polishing rate. In the present invention, from the viewpoint of improving the polishing rate, electrolytic conditions and polishing conditions in which the anodic oxidation rate is high and the formed oxide film is immediately removed are preferable.

上述のように、本発明の研磨方法は、SiC基板の研磨に好適に用いられる。よって、本発明は、SiC基板を前記研磨方法で研磨する工程を含む、SiC基板の製造方法を提供する。   As described above, the polishing method of the present invention is suitably used for polishing a SiC substrate. Therefore, this invention provides the manufacturing method of a SiC substrate including the process of grind | polishing a SiC substrate with the said grinding | polishing method.

本発明を、以下の実施例および比較例を用いてさらに詳細に説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。   The present invention will be described in further detail using the following examples and comparative examples. However, the technical scope of the present invention is not limited only to the following examples.

(実施例1〜5)
下記表1に示す砥粒、ギャップ形成材、電解質、および水を、下記表1に示す混合して電解液を調製した。電解質を水に溶解した後、砥粒およびギャップ形成材を混合し、攪拌機および超音波槽を用いて各成分を分散させた。各成分の添加量は、下記表1に示す通りである。また、砥粒およびギャップ形成材については、平均粒子径も示している。
(Examples 1-5)
An abrasive solution, a gap forming material, an electrolyte, and water shown in Table 1 below were mixed as shown in Table 1 to prepare an electrolytic solution. After the electrolyte was dissolved in water, the abrasive grains and the gap forming material were mixed, and each component was dispersed using a stirrer and an ultrasonic bath. The amount of each component added is as shown in Table 1 below. Moreover, about an abrasive grain and a gap formation material, the average particle diameter is also shown.

これらの電解液を用いて、電解研磨用に改造した片面研磨装置により、下記の研磨条件で炭化ケイ素基板を研磨し、研磨能率(研磨速度)および仕上げ面粗さを評価した。その結果を表1に示す。なお、比較例1および2は、電圧を印加せずに研磨を行った。   Using these electrolytic solutions, a silicon carbide substrate was polished under the following polishing conditions by a single-side polishing apparatus remodeled for electrolytic polishing, and polishing efficiency (polishing rate) and finished surface roughness were evaluated. The results are shown in Table 1. In Comparative Examples 1 and 2, polishing was performed without applying a voltage.

<加工条件>
研磨装置:片面研磨装置(MA−200 ムサシノ電子株式会社製)電解研磨用に改造
陰極(負電極):導電性定盤側面にカーボンブラシを接触させ通電した
陽極(正電極):金属製保持板の上端面にカーボンブラシを接触させ通電した。基板は導電性接着剤で金属製保持板に貼り付けた
基板:12×18×10mmのn型4H−SiC片、6枚貼付。前加工面はダイヤモンドラップ面 Ra=約4nm
導電性定盤:アルミニウム製定盤 φ200mm 平面度:10μm 表面粗さ(Ra):5.5μm
導電性定盤回転数:70rpm
研磨圧力:42kPa
研磨時間:30分
<研磨能率>
金属製保持板に導電性接着剤でSiC片を6枚均等に貼り付けた後、SiCの厚みをハイトメーターにより1枚当たり3か所ずつ測定した。30分研磨後に洗浄乾燥し、同様に3か所ずつ測定しその平均値の差を研磨量とした。さらに6枚の平均値を出して、1時間当たりの研磨量を研磨能率として算出した。そして、研磨能率が5μm/時間以上を優(◎)、1μm/時間以上5μm/時間未満を良(○)、0.1μm/時間1μm/時間未満を可(△)、0.1μm/時間未満を不良(×)の4段階で評価した。
<Processing conditions>
Polishing device: Single-side polishing device (MA-200 Musashino Electronics Co., Ltd.) Modified for electrolytic polishing Cathode (negative electrode): Conductive surface plate is in contact with a carbon brush and energized Anode (positive electrode): Metal holding plate A carbon brush was brought into contact with the upper end surface of the battery and energized. The substrate was affixed to a metal holding plate with a conductive adhesive. Substrate: 12 × 18 × 10 mm n-type 4H—SiC pieces, 6 affixed. Pre-processed surface is diamond wrap surface Ra = about 4nm
Conductive surface plate: Aluminum surface plate φ200 mm Flatness: 10 μm Surface roughness (Ra): 5.5 μm
Conductive surface plate rotation speed: 70rpm
Polishing pressure: 42 kPa
Polishing time: 30 minutes <Polishing efficiency>
After six SiC pieces were evenly attached to the metal holding plate with a conductive adhesive, the thickness of the SiC was measured at three locations per sheet using a height meter. After polishing for 30 minutes, the sample was washed and dried, and measured at three locations in the same manner, and the difference between the average values was taken as the polishing amount. Furthermore, the average value of 6 sheets was taken out, and the polishing amount per hour was calculated as the polishing efficiency. The polishing efficiency is excellent when the polishing efficiency is 5 μm / hour or more (◎), good when the polishing efficiency is 1 μm / hour or more but less than 5 μm / hour (◯), less than 0.1 μm / hour is less than 1 μm / hour (Δ), less than 0.1 μm / hour Was evaluated in four grades of bad (x).

<仕上げ面粗さ>
研磨後のSiC基板表面を、走査型白色干渉計 New View7300(Zygo社製)を用いて平均粗さRaを測定した。そして、Raが0.2nm未満を優(◎)、0.2nm以上0.5nm未満を良(○)、0.5nm以上1nm未満を可(△)、1nm以上を不良(×)の4段階で評価した。
<Roughness of finished surface>
The average roughness Ra of the polished SiC substrate surface was measured using a scanning white interferometer New View 7300 (manufactured by Zygo). Then, Ra is less than 0.2 nm (excellent), 0.2 nm or more and less than 0.5 nm is good (◯), 0.5 nm or more and less than 1 nm is acceptable (Δ), and 1 nm or more is defective (×). It was evaluated with.

評価結果を表1に示す。   The evaluation results are shown in Table 1.

上記表1から明らかなように、実施例1〜5の本発明の研磨方法によれば、高い研磨速度でSiC基板を研磨することができ、かつ研磨後のSiC基板表面の歪みを低減することができる。   As apparent from Table 1 above, according to the polishing methods of the present invention in Examples 1 to 5, the SiC substrate can be polished at a high polishing rate, and the distortion of the polished SiC substrate surface can be reduced. Can do.

10 研磨装置、
11 アクリル板、
12 導電性定盤、
13 金属製保持板、
14 SiC基板、
15 樹脂製被覆、
16 電解液、
17 ギャップ形成材、
18 砥粒、
19 導電性接着剤、
20 直流電源。
A 電流計、
G 間隙、
V 電圧計、
1a SiC基板および樹脂製被覆を下から見た様子、
1b 加工領域の詳細。
10 Polishing device,
11 Acrylic board,
12 Conductive surface plate,
13 metal holding plate,
14 SiC substrate,
15 resin coating,
16 electrolyte,
17 Gap forming material,
18 abrasive grains,
19 conductive adhesive,
20 DC power supply.
A ammeter,
G gap,
V voltmeter,
1a View of the SiC substrate and the resin coating from below,
1b Details of processing area.

Claims (5)

炭化ケイ素基板の研磨する面をギャップ形成材、砥粒、および電解質を含む電解液を挟んで導電性定盤に対向配置し、前記炭化ケイ素基板の研磨する面を陽極とし、前記導電性定盤を陰極として、前記炭化ケイ素基板の研磨する面の少なくとも一部を前記電解液に接触させながら電解研磨する、炭化ケイ素基板の研磨方法。   The surface to be polished of the silicon carbide substrate is disposed opposite to a conductive surface plate with an electrolyte containing a gap forming material, abrasive grains, and an electrolyte interposed therebetween, and the surface to be polished of the silicon carbide substrate is used as an anode, and the conductive surface plate A method for polishing a silicon carbide substrate, wherein the electrode is used as a cathode and electrolytic polishing is performed while at least part of the surface to be polished of the silicon carbide substrate is in contact with the electrolyte. 前記ギャップ形成材の平均粒子径が5μm以上50μm以下である、請求項1に記載の研磨方法。   The polishing method according to claim 1, wherein an average particle diameter of the gap forming material is 5 μm or more and 50 μm or less. 前記ギャップ形成材は、ポリウレタン、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリスチレン、架橋ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ABS樹脂、ポリスチレン・AS樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、フェノール樹脂、ユリア・メラミン樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアセタール樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、およびこれらの共重合体、アルミナ、ジルコニア、シリカ、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、ならびにジルコンサンドからなる群より選択される少なくとも1種である、請求項1または2に記載の研磨方法。   The gap forming material is polyurethane, polyamide, polyimide, polyester, polyethylene, polystyrene, crosslinked polystyrene, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, ABS resin, polystyrene / AS resin, acrylic resin, methacrylic resin, phenol resin, urea Melamine resin, silicone resin, epoxy resin, polyacetal resin, benzoguanamine resin, polycarbonate, polyphenylene ether, polyphenylene sulfide, polysulfone, polyarylate, polyetherimide, polyethersulfone, polyetherketone, and copolymers thereof, alumina, zirconia And at least one selected from the group consisting of silica, silicon nitride, aluminum nitride, and zircon sand. Or polishing method according to. 前記電解研磨における印加電圧は1V以上50V以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の研磨方法。   The polishing method according to claim 1, wherein an applied voltage in the electrolytic polishing is 1 V or more and 50 V or less. 炭化ケイ素基板を請求項1〜4のいずれか1項に記載の研磨方法で研磨する工程を含む、炭化ケイ素基板の製造方法。   The manufacturing method of a silicon carbide board | substrate including the process of grind | polishing the silicon carbide board | substrate with the grinding | polishing method of any one of Claims 1-4.
JP2014089539A 2014-04-23 2014-04-23 Method for polishing silicon carbide substrate Pending JP2015211047A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014089539A JP2015211047A (en) 2014-04-23 2014-04-23 Method for polishing silicon carbide substrate
PCT/JP2015/061868 WO2015163256A1 (en) 2014-04-23 2015-04-17 Method for polishing silicon carbide substrate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014089539A JP2015211047A (en) 2014-04-23 2014-04-23 Method for polishing silicon carbide substrate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2015211047A true JP2015211047A (en) 2015-11-24

Family

ID=54332422

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014089539A Pending JP2015211047A (en) 2014-04-23 2014-04-23 Method for polishing silicon carbide substrate

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2015211047A (en)
WO (1) WO2015163256A1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017028162A (en) * 2015-07-24 2017-02-02 昭和電工株式会社 Single crystal SiC substrate
WO2018159754A1 (en) 2017-03-02 2018-09-07 信越化学工業株式会社 Silicon carbide substrate production method and silicon carbide substrate
JP2020155508A (en) * 2019-03-19 2020-09-24 株式会社豊田中央研究所 Etchant and etching method
TWI742862B (en) * 2020-09-22 2021-10-11 財團法人金屬工業研究發展中心 Polishing method and device using polymer film

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111571315B (en) * 2020-04-27 2021-11-12 湖南大学 Electrochemical cleaning and grinding method and system for ductile metal parts

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3975047B2 (en) * 2000-04-21 2007-09-12 泰弘 谷 Polishing method
JP5743800B2 (en) * 2011-08-15 2015-07-01 新日鉄住金マテリアルズ株式会社 Manufacturing method of SiC wafer

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017028162A (en) * 2015-07-24 2017-02-02 昭和電工株式会社 Single crystal SiC substrate
WO2018159754A1 (en) 2017-03-02 2018-09-07 信越化学工業株式会社 Silicon carbide substrate production method and silicon carbide substrate
KR20190121366A (en) 2017-03-02 2019-10-25 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 Method for producing silicon carbide substrate and silicon carbide substrate
US11346018B2 (en) 2017-03-02 2022-05-31 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Silicon carbide substrate production method and silicon carbide substrate
JP2020155508A (en) * 2019-03-19 2020-09-24 株式会社豊田中央研究所 Etchant and etching method
JP7186116B2 (en) 2019-03-19 2022-12-08 株式会社豊田中央研究所 Etching solution and etching method
TWI742862B (en) * 2020-09-22 2021-10-11 財團法人金屬工業研究發展中心 Polishing method and device using polymer film

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015163256A1 (en) 2015-10-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2015163256A1 (en) Method for polishing silicon carbide substrate
Murata et al. Polishing-pad-free electrochemical mechanical polishing of single-crystalline SiC surfaces using polyurethane–CeO2 core–shell particles
JP5563496B2 (en) Polishing composition for mixed abrasive and method of using the same
JP5935865B2 (en) Method for manufacturing silicon carbide single crystal substrate
JP6598150B2 (en) Method for producing single crystal SiC substrate
US20130130595A1 (en) Polishing agent and polishing method
US20050202676A1 (en) Insulated pad conditioner and method of using same
JP2007030146A (en) Method for manufacturing nanostructure
Liu et al. ELID grinding of silicon wafers: a literature review
JP2019178062A (en) Silicon carbide substrate, manufacturing method thereof, and manufacturing method of silicon carbide semiconductor device
CN114231182A (en) Easy-to-cleave gallium oxide wafer chemical mechanical polishing process, polishing solution and preparation method thereof
US20100059390A1 (en) METHOD AND APARATUS FOR ELECTROCHEMICAL MECHANICAL POLISHING NiP SUBSTRATES
Lu et al. Fabrication of a resin-bonded ultra-fine diamond abrasive polishing tool by electrophoretic co-deposition for SiC processing
Murata et al. Investigation of electrolytic condition on abrasive-free electrochemical mechanical polishing of 4H-SiC using Ce thin film
Zulkifle et al. High-efficiency wafer-scale finishing of 4H-SiC (0001) surface using chemical-free electrochemical mechanical method with a solid polymer electrolyte
JP5743800B2 (en) Manufacturing method of SiC wafer
JP5598607B2 (en) Silicon wafer polishing method and polishing agent
JP4346712B2 (en) Wafer edge polishing method
KR102311193B1 (en) A stable, concentratable silicon wafer polishing composition and related methods
JP2014083678A (en) Electrophoretic cutting system and manufacturing method of electrophoretic cutting carrier
WO2023238608A1 (en) Surface treatment method
JP2014203990A (en) Polishing method of wide-gap semiconductor and polishing apparatus
JP5803601B2 (en) Polishing slurry supply method and supply apparatus, and polishing apparatus
CN114908408B (en) Electrochemical polishing method with leveling capability
JP2023103839A (en) Semiconductor wafer surface processing method