JP2016092247A - ＳｉＣ基板の研磨方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】研磨の効率を高く維持しながら結晶格子の乱れを抑制できるＳｉＣ基板の研磨方法を提供する。
【解決手段】研磨液（１５）を供給すると共に、研磨パッドをＳｉＣ基板（１１）に接触させてＳｉＣ基板を研磨するＳｉＣ基板の研磨方法であって、研磨液は、過マンガン酸塩、酸化力を有する無機塩類、及び水を含有し、第１の研磨パッド（１８）を使用してＳｉＣ基板を研磨する第１の研磨工程と、第１の研磨工程の後に、第１の研磨パッドより軟らかい第２の研磨パッド（３８）を使用してＳｉＣ基板を研磨する第２の研磨工程と、を含む構成とした。
【選択図】図１
【解決手段】研磨液（１５）を供給すると共に、研磨パッドをＳｉＣ基板（１１）に接触させてＳｉＣ基板を研磨するＳｉＣ基板の研磨方法であって、研磨液は、過マンガン酸塩、酸化力を有する無機塩類、及び水を含有し、第１の研磨パッド（１８）を使用してＳｉＣ基板を研磨する第１の研磨工程と、第１の研磨工程の後に、第１の研磨パッドより軟らかい第２の研磨パッド（３８）を使用してＳｉＣ基板を研磨する第２の研磨工程と、を含む構成とした。
【選択図】図１
Description
本発明は、ＳｉＣ基板の研磨方法に関する。
インバータ等のパワーエレクトロニクス機器には、電力制御に適したパワーデバイスと呼ばれる半導体素子が組み込まれている。これまでのパワーデバイスは、主に単結晶Ｓｉ（シリコン）を用いて製造され、性能の向上は、デバイス構造を改良することで実現されてきた。
ところが、近年では、デバイス構造の改良による性能の向上が頭打ちになっている。そのため、単結晶Ｓｉに比べてパワーデバイスの高耐圧化、低損失化に有利な単結晶ＳｉＣ（シリコンカーバイド）が注目されている。
単結晶ＳｉＣでなる基板にパワーデバイスを作り込む前には、ＣＭＰ（化学的機械的研磨）で基板の表面を平坦化している。このＣＭＰの研磨効率を高めるために、砥粒を内包する研磨パッドと酸化力のある研磨液を用いる研磨技術が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、上述のように酸化力のある研磨液を用いて単結晶ＳｉＣ基板を研磨すると、単結晶ＳｉＣの結晶格子に乱れが生じて、パワーデバイスの性能が大幅に低下してしまう。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、研磨の効率を高く維持しながら結晶格子の乱れを抑制できるＳｉＣ基板の研磨方法を提供することである。
本発明によれば、砥粒を含有する研磨パッド、又は砥粒を含有しない研磨パッドに研磨液を供給すると共に、該研磨パッドをＳｉＣ基板に接触させてＳｉＣ基板を研磨するＳｉＣ基板の研磨方法であって、該研磨液は、過マンガン酸塩、酸化力を有する無機塩類、及び水を含有し、第１の研磨パッドを使用してＳｉＣ基板を研磨する第１の研磨工程と、該第１の研磨工程の後に、該第１の研磨パッドより軟らかい第２の研磨パッドを使用してＳｉＣ基板を研磨する第２の研磨工程と、を含むことを特徴とするＳｉＣ基板の研磨方法が提供される。
本発明に係るＳｉＣ基板の研磨方法では、過マンガン酸塩、酸化力を有する無機塩類、及び水を含有する研磨液を用い、第１の研磨パッドを使用してＳｉＣ基板を研磨した後に、第１の研磨パッドより軟らかい第２の研磨パッドを使用してＳｉＣ基板を研磨するので、研磨の効率を高く維持しながら結晶格子の乱れを抑制できる。
添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。本実施形態に係るＳｉＣ基板の研磨方法は、少なくとも、第１の研磨工程及び第２の研磨工程を含む。第１の研磨工程では、第１の研磨パッドを使用してＳｉＣ基板を研磨する。第２の研磨工程では、第１の研磨パッドより軟らかい第２の研磨パッドを使用してＳｉＣ基板を研磨する。以下、本実施形態に係るＳｉＣ基板の研磨方法について詳述する。
まず、第１の研磨パッドを使用してＳｉＣ基板を研磨する第１の研磨工程を実施する。図１は、第１の研磨工程を模式的に示す図である。図１に示すように、本実施形態で使用される研磨装置２は、ＳｉＣ基板１１を吸引保持するチャックテーブル４を備えている。
このチャックテーブル４は、モータ等の回転駆動源（不図示）と連結されており、鉛直方向に平行な回転軸の周りに回転する。また、チャックテーブル４の下方には、移動ユニット（不図示）が設けられており、チャックテーブル４は、この移動ユニットで水平方向に移動する。
チャックテーブル４の上面には、凹部が形成されており、この凹部には、多孔質材料でなる保持板６が嵌合している。保持板６の上面は、単結晶ＳｉＣでなる円盤状のＳｉＣ基板１１を吸引保持する保持面６ａとなっている。この保持面６ａには、チャックテーブル４の内部に形成された流路４ａを通じて吸引源（不図示）の負圧が作用する。
図１に示すように、ＳｉＣ基板１１の下面には、保持面６ａより大径のフィルム１３が貼着されている。このフィルム１３を保持面６ａに接触させた状態で吸引源の負圧を作用させれば、ＳｉＣ基板１１はフィルム１３を介してチャックテーブル４に吸引保持される。
チャックテーブル４の上方には、ＳｉＣ基板１１を研磨する第１の研磨ユニット８が配置されている。第１の研磨ユニット８は、回転軸を構成する第１のスピンドル１０を備えている。第１のスピンドル１０の下端部（先端部）には、円盤状の第１のホイールマウント１２が設けられている。
第１のホイールマウント１２の下面には、第１のホイールマウント１２と略同径の第１の研磨ホイール１４が装着されている。第１の研磨ホイール１４は、ステンレス、アルミニウム等の金属材料で形成された第１のホイール基台１６を備えている。
第１のホイール基台１６の下面には、円盤状の第１の研磨パッド１８が固定されている。この第１の研磨パッド１８は、例えば、ＩＳＯ ７６１９に規定されるデュロメータ タイプＤ（ショアＤ）で硬度４０〜８０となる硬質ポリウレタンに砥粒を混合して形成される。ただし、第１の研磨パッド１８の構成はこれに限定されない。第１の研磨パッド１８は、砥粒を含有していなくても良い。
第１のスピンドル１０の上端側（基端側）には、モータ等の回転駆動源（不図示）が連結されている。第１の研磨ホイール１４は、この回転駆動源から伝達される回転力によって、鉛直方向と平行な回転軸の周りに回転する。
第１のスピンドル１０、第１のホイールマウント１２、第１のホイール基台１６、及び第１の研磨パッド１８の内部には、それぞれ、鉛直方向に貫通する縦穴１０ａ，１２ａ，１６ａ，１８ａが形成されている。縦穴１０ａの下端と縦穴１２ａの上端とは連結されており、縦穴１２ａの下端と縦穴１６ａの上端とは連結されており、縦穴１６ａの下端と縦穴１８ａの上端とは連結されている。
縦穴１０ａの上端には、配管等を介して研磨液１５を供給する供給源２０が接続されている。供給源２０には、過マンガン酸塩、酸化力を有する無機塩類、及び水を含有する研磨液１５が貯留されている。
ここで、過マンガン酸塩とは、過マンガン酸カリウム、過マンガン酸ナトリウムに代表されるマンガンのオキソ酸塩であり、酸化力を有する無機塩類とは、塩素酸塩、硫酸塩、硝酸塩、クロム酸塩等の酸化性固体（危険物の第１類に相当）、又は酸化性液体（危険物の第６類に相当）である。
供給源２０から縦穴１０ａに送られた研磨液１５は、第１の研磨パッド１８の下面中央に形成された縦穴１８ａの開口から、ＳｉＣ基板１１と第１の研磨パッド１８との接触部に供給される。なお、この研磨液１５には、砥粒を混合しても良い。
チャックテーブル４及び第１のスピンドル１０を回転させつつ、第１の研磨ホイール１４を下降させ、研磨液１５を供給しながらＳｉＣ基板１１の上面に第１の研磨パッド１８の下面を接触させることで、ＳｉＣ基板１１の上面を研磨できる。あらかじめ設定された任意の研磨量までＳｉＣ基板１１が研磨されると、第１の研磨工程は終了する。
第１の研磨工程の後には、第１の研磨パッド１８より軟らかい第２の研磨パッドを使用してＳｉＣ基板を研磨する第２の研磨工程を実施する。図２は、第２の研磨工程を模式的に示す図である。
図２に示すように、研磨装置２は、第１の研磨ユニット８とは異なる第２の研磨ユニット２８を含んでいる。この第２の研磨ユニット２８は、回転軸を構成する第２のスピンドル３０を備えている。第２のスピンドル３０の下端部（先端部）には、円盤状の第２のホイールマウント３２が設けられている。
第２のホイールマウント３２の下面には、第２のホイールマウント３２と略同径の第２の研磨ホイール３４が装着されている。第２の研磨ホイール３４は、ステンレス、アルミニウム等の金属材料で形成された第２のホイール基台３６を備えている。
第２のホイール基台３６の下面には、円盤状の第２の研磨パッド３８が固定されている。この第２の研磨パッド３８は、例えば、ＩＳＯ ７６１９に規定されるデュロメータ タイプＡ（ショアＡ）で硬度５０〜９０となる軟質ポリウレタンに砥粒を混合して形成される。ただし、第２の研磨パッド３８の構成はこれに限定されない。第２の研磨パッド３８は、砥粒を含有していなくても良い。
第２のスピンドル３０の上端側（基端側）には、モータ等の回転駆動源（不図示）が連結されている。第２の研磨ホイール１４は、この回転駆動源から伝達される回転力によって、鉛直方向と平行な回転軸の周りに回転する。
第２のスピンドル３０、第２のホイールマウント３２、第２のホイール基台３６、及び第２の研磨パッド３８の内部には、それぞれ、鉛直方向に貫通する縦穴３０ａ，３２ａ，３６ａ，３８ａが形成されている。縦穴３０ａの下端と縦穴３２ａの上端とは連結されており、縦穴３２ａの下端と縦穴３６ａの上端とは連結されており、縦穴３６ａの下端と縦穴３８ａの上端とは連結されている。また、縦穴３０ａの上端には、配管等を介して研磨液１５を供給する供給源２０が接続されている。
供給源２０から縦穴１０ａに送られた研磨液１５は、第２の研磨パッド３８の下面中央に形成された縦穴３８ａの開口から、ＳｉＣ基板１１と第２の研磨パッド３８との接触部に供給される。
チャックテーブル４及び第２のスピンドル３０を回転させつつ、第２の研磨ホイール３４を下降させ、研磨液１５を供給しながらＳｉＣ基板１１の上面に第２の研磨パッド３８の下面を接触させることで、ＳｉＣ基板１１の上面を研磨できる。あらかじめ設定された任意の研磨量までＳｉＣ基板１１が研磨されると、第２の研磨工程は終了する。
この第２の研磨工程では、第１の研磨工程で使用される第１の研磨パッド１８と比べて柔らかい第２の研磨パッド３８を用いているので、結晶格子の乱れを抑制できる。なお、第１の研磨工程の研磨量と第２の研磨工程の研磨量とは、研磨の効率や品質を共に高い水準で維持できるように調整すると良い。
以上のように、本実施形態に係るＳｉＣ基板の研磨方法では、過マンガン酸塩、酸化力を有する無機塩類、及び水を含有する研磨液を用い、第１の研磨パッド１８を使用してＳｉＣ基板１１を研磨した後に、第１の研磨パッド１８より軟らかい第２の研磨パッド３８を使用してＳｉＣ基板１１を研磨するので、研磨の効率を高く維持しながら結晶格子の乱れを抑制できる。
なお、本発明は上記実施形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態では、第１の研磨ユニット８と第２の研磨ユニット２８とを備える研磨装置２を用いているが、それぞれ研磨ユニットを備える２台の研磨装置を用いても良い。
また、１組の研磨ユニットを備える１台の研磨装置でＳｉＣ基板を研磨することもできる。この場合、例えば、第２の研磨工程を開始する前に、研磨ホイール（研磨パッド）を交換すれば良い。
その他、上記実施形態に係る構成、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。
２ 研磨装置
４ チャックテーブル
４ａ 流路
６ 保持板
６ａ 保持面
８ 第１の研磨ユニット
１０ 第１のスピンドル
１０ａ 縦穴
１２ 第１のホイールマウント
１２ａ 縦穴
１４ 第１の研磨ホイール
１６ 第１のホイール基台
１６ａ 縦穴
１８ 第１の研磨パッド
１８ａ 縦穴
２０ 供給源
２８ 第２の研磨ユニット
３０ 第２のスピンドル
３０ａ 縦穴
３２ 第２のホイールマウント
３２ａ 縦穴
３４ 第２の研磨ホイール
３６ 第２のホイール基台
３６ａ 縦穴
３８ 第２の研磨パッド
３８ａ 縦穴
１１ ＳｉＣ基板
１３ フィルム
１５ 研磨液
４ チャックテーブル
４ａ 流路
６ 保持板
６ａ 保持面
８ 第１の研磨ユニット
１０ 第１のスピンドル
１０ａ 縦穴
１２ 第１のホイールマウント
１２ａ 縦穴
１４ 第１の研磨ホイール
１６ 第１のホイール基台
１６ａ 縦穴
１８ 第１の研磨パッド
１８ａ 縦穴
２０ 供給源
２８ 第２の研磨ユニット
３０ 第２のスピンドル
３０ａ 縦穴
３２ 第２のホイールマウント
３２ａ 縦穴
３４ 第２の研磨ホイール
３６ 第２のホイール基台
３６ａ 縦穴
３８ 第２の研磨パッド
３８ａ 縦穴
１１ ＳｉＣ基板
１３ フィルム
１５ 研磨液
ここで、過マンガン酸塩とは、過マンガン酸カリウム、過マンガン酸ナトリウムに代表されるマンガンのオキソ酸塩であり、酸化力を有する無機塩類とは、塩素酸塩、硫酸塩、硝酸塩、クロム酸塩等の酸化性固体（危険物の第１類に相当）である。
Claims (1)
- 砥粒を含有する研磨パッド、又は砥粒を含有しない研磨パッドに研磨液を供給すると共に、該研磨パッドをＳｉＣ基板に接触させてＳｉＣ基板を研磨するＳｉＣ基板の研磨方法であって、
該研磨液は、過マンガン酸塩、酸化力を有する無機塩類、及び水を含有し、
第１の研磨パッドを使用してＳｉＣ基板を研磨する第１の研磨工程と、
該第１の研磨工程の後に、該第１の研磨パッドより軟らかい第２の研磨パッドを使用してＳｉＣ基板を研磨する第２の研磨工程と、
を含むことを特徴とするＳｉＣ基板の研磨方法。
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