JP2022075053A - 板状成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】平面研削工程で用いる砥石の摩耗を低減できる板状成形体の製造法を提供する。【解決手段】難切削性の板状体を所望の厚さ近傍まで加工するラップ工程と、該工程後の板状体面を平面研削して高平坦度かつ高平滑な面に加工する平面研削工程を有し、ラップ工程では280番（ISO 8486表示）のＢ4Ｃ砥粒が適用され、平面研削工程では7000番（ISO 8486表示）のダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石が適用される板状成形体の製造方法において、平面研削の条件を、（ａ）砥石を装着したスピンドルの回転数が1800rpm、（ｂ）板状体を保持するチャックテーブルの回転数が+151～-251rpm、（ｃ）砥石と板状体を加工送り方向へ相対的に移動させる加工送り速度が0.05μｍ/ｓ、に設定することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、難切削性の板状体を所望の厚みに加工するラップ工程と、ラップ工程後の板状体面を平面研削して高平坦度かつ高平滑な面に加工する平面研削工程を有する板状成形体の製造方法に係り、特に、平面研削工程で使用する砥石の摩耗を低減できる板状成形体の製造方法に関するものである。

炭化珪素（ＳｉＣ）は、珪素（Ｓｉ：シリコン）と比較すると、３倍程度の大きなバンドギャップ（４Ｈ－ＳｉＣで、３．８ｅＶ程度、６Ｈ－ＳｉＣでは、３．１ｅＶ程度、シリコンは１．１ｅＶ程度）と高い熱伝導率（５Ｗ／ｃｍ・Ｋ程度、シリコンは１．５Ｗ／ｃｍ・Ｋ程度）を有することから、近年、パワーデバイス用途の基板材料としてＳｉＣ単結晶が使用され始めている。例えば、従来用いられてきたＳｉパワーデバイスと比較して、ＳｉＣパワーデバイスは５～１０倍程度大きい耐電圧と数百℃以上高い動作温度を実現し、更に、素子の電力損失を１／１０程度に低減できるため、鉄道車両用インバーター等で実用化されている。

基板材料としてのＳｉＣ単結晶は、通常、昇華再結晶法（改良レーリー法）と呼ばれる気相法で作製され（例えば非特許文献１参照）、所望の直径および厚さに加工される。

上記改良レーリー法は、固体状のＳｉＣ原料（通常は粉末）を、高温（２，４００℃以上）で加熱・昇華させ、不活性ガス雰囲気中を昇華したＳｉ原子と炭素原子が２，４００℃の蒸気として拡散により輸送され、原料よりも低温に設置された種結晶上に過飽和となって再結晶化させることにより塊状のＳｉＣ単結晶を育成する方法である。

しかし、改良レーリー法は、プロセス温度が２，４００℃以上と非常に高いため、結晶成長の温度制御や対流制御、結晶欠陥の制御が非常に難しく、この方法で作製されたＳｉＣ単結晶基板には、マイクロパイプと呼ばれる結晶欠陥やその他の結晶欠陥（積層欠陥等）が多数存在し、電子デバイス用途に耐え得る高品質のＳｉＣ単結晶基板を歩留まりよく製造することが極めて難しい。この結果、電子デバイス用に用いることのできる結晶欠陥の少ない高品質なＳｉＣ単結晶基板は非常に高額なものとなり、このようなＳｉＣ単結晶基板を用いたデバイスも高額なものになってしまうため、ＳｉＣ単結晶基板が普及されることの妨げになっていた。

そこで、近年、ＳｉＣ単結晶基板とＳｉＣ多結晶基板を準備し、上記ＳｉＣ単結晶基板とＳｉＣ多結晶基板とを貼り合わせる工程を行い、その後、上記ＳｉＣ単結晶基板を薄膜化する工程を行ってＳｉＣ多結晶基板上にＳｉＣ単結晶薄板層が形成されたＳｉＣ基板を製造する方法が提案されている（例えば非特許文献２参照）。

このＳｉＣ基板の製造方法によれば、ＳｉＣ単結晶基板の厚さを、従来に較べて数分の一から数百分の一まで減少させることができる。このため、従来のように基板のすべてを高額でかつ高品質のＳｉＣ単結晶で構成した場合と比較し、ＳｉＣ基板のコストを大幅に低減させることができる。また、結晶欠陥の少ない高品質なＳｉＣ単結晶層上にパワーデバイス等の素子を形成することができるため、デバイス性能の向上および製造歩留りを大きく改善させることができる。

このようなＳｉＣ単結晶基板とＳｉＣ多結晶基板とを貼り合わせる工程において、ＳｉＣ多結晶基板は緻密で高純度であると共に、高平坦度であることが求められる。このため、ＳｉＣ多結晶基板の製造には化学的気相蒸着法（以下、「ＣＶＤ法」と記載することがある）が用いられ、ＣＶＤ法を用いたＳｉＣ多結晶基板の製造方法が特許文献１に記載されている。以下、特許文献１に記載されたＳｉＣ多結晶基板の製造法について説明する。

まず、図３（Ａ）に示す炭素質支持基板（例えば黒鉛支持基板）１が配置された育成炉内を１３００℃以上の環境に設定し、該炉内にＳｉＨ₄等のＳｉ系原材料ガス、ＣＨ₄等のＣ系原材料ガス、不純物ガスである窒素ガス、および、キャリアガスである水素ガスを導入し、熱反応により炭素質支持基板１の表裏面と外周端面に図３（Ｂ）に示すＳｉＣ多結晶膜２を析出させる。そして、ＳｉＣ多結晶膜２が析出された炭素質支持基板１を育成炉から取り出し、炭素質支持基板１をベベリング加工して図３（Ｃ）に示すように炭素質支持基板１の端面を露出させた後、電気炉等を用い炭素質支持基板１のみを燃焼させて、図３（Ｄ）に示す炭素質支持基板１の表裏面に形成されたＳｉＣ多結晶膜２から成る２枚のＳｉＣ多結晶基板３が得られる。

しかし、ＣＶＤ法を用いたこの製造方法においては、図３（Ｂ）に示すように炭素質支持基板１の外周端近傍（外周部分）において、成膜したＳｉＣ多結晶膜２の膜厚が大きくなる傾向にあることから、図３（Ｄ）に示すように得られたＳｉＣ多結晶基板３の中央部付近に較べ周辺部が厚くなり易く、炭素質支持基板１を燃焼除去した後、研削や研磨によりＳｉＣ多結晶基板３の厚さと平坦度を調整する下記工程を要した。

すなわち、図４（Ａ）～（Ｂ）に示すようにＳｉＣ多結晶基板３の周辺部を切除する切り抜き工程と、図４（Ｃ）に示すようにＳｉＣ多結晶基板３を所望の厚み近傍まで加工するラップ工程と、所望の直径に加工し、その後にＳｉＣ多結晶基板３の端面を面取りするベベル工程と、ラップ工程で得られたＳｉＣ多結晶基板３面を平面研削して図４（Ｄ）に示すように高平坦度かつ高平滑な面に加工する平面研削工程と、平面研削工程で発生した図示外の線状加工痕を化学機械研磨（メカノケミカルポリッシュ）によって除去し、図４（Ｅ）に示すようにＳｉＣ多結晶基板３表面を鏡面とするポリッシュ工程を要し、これ等工程を経てＳｉＣ基板の製造に供されるＳｉＣ多結晶基板は所望の状態となる。

特開平０８－０２６７１４号公報 特開２０１８－０５１６４６号公報

Ｙｕ．Ｍ．Ｔａｉｒｏｖ ａｎｄ Ｖ．Ｆ．Ｔｓｖｅｔｋｏｖ： Ｊ．ｏｆ Ｃｒｙｓｔ．Ｇｒｏｗｔｈ ４３（１９７８）２０９ 精密工学会誌，２０１７,８３巻,９号,ｐ.８３３-８３６

ところで、炭化ケイ素（ＳｉＣ）は、硬度が非常に高く、難切削性の材料ではあるが、番手が１００番（ＩＳＯ ８４８６表示）～３００番（ＩＳＯ ８４８６表示）程度、例えば２８０番（ＩＳＯ ８４８６表示）の炭化ホウ素（Ｂ₄Ｃ）砥粒を適用した低圧両面ラップ加工によりＳｉＣ多結晶基板の加工時間と加工コストを軽減することは可能である。しかし、その反面、ラップ工程後においてＳｉＣ多結晶基板面に急峻な凹凸が形成されてしまうため、ベベル工程を経た後、番手が６０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）～８０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）程度、例えば７０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石を用いてＳｉＣ多結晶基板の平面研削がなされた場合、砥石の摩耗率［（砥石の摩耗量／被加工物の加工量）×１００％］が高くなる問題が存在した。具体的には、平面研削の第一工程で、ＳｉＣ多結晶基板の一方の面を１０μｍ平面研削し、平面研削の第二工程で、ＳｉＣ多結晶基板の他方の面を２０μｍ平面研削した場合、第一工程で砥石の摩耗率が７００％～３５０％、第二工程で砥石の摩耗率が２００％～２５０％と高く、ダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石が高額であるため大きな問題となっている。

本発明はこのような問題点に着目してなされたもので、その課題とするところは、ラップ工程と平面研削工程を有する板状成形体の製造方法において、平面研削工程で用いるビトリファイド砥石（ダイヤモンド砥粒とビトリファイド結合剤を含む砥石）の摩耗率を低減できる板状成形体の製造方法を提供することにある。

そこで、上記課題を解決するため、本発明者は、平面研削工程に用いる研削装置（例えば特許文献２参照）の加工条件、具体的には、ビトリファイド砥石を装着した「スピンドルの回転数」、板状体を保持する「チャックテーブルの回転数」、および、上記砥石と板状体を加工送り方向へ相対的に移動させる「加工送り速度」の条件を変更しながら実験を繰り返し行った結果、砥石の摩耗率が低減する適正な条件を見出すに至った。

すなわち、２８０番（ＩＳＯ ８４８６表示）の炭化ホウ素（Ｂ₄Ｃ）砥粒が適用されたラップ工程後における板状体のラップ面（以下「♯２８０面」と称する場合がある）を、７０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石が用いられた研削装置により平面研削するときの適正条件は、
ａ）上記「スピンドルの回転数」を１８００ｒｐｍ、
ｂ）上記「チャックテーブルの回転数」を＋１５１～－２５１ｒｐｍ、
ｃ）上記「加工送り速度」を０．０５μｍ／ｓ、
であることが見出され、かつ、上記条件で「♯２８０面」を平面研削した場合、ビトリファイド砥石の摩耗率を低減できることが確認された。

また、ラップ工程後に形成された急峻な凹凸は、「♯２８０面」を７０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石で数μｍ研削することにより平坦化されるため、７０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石で平坦化された板状体の研削面（以下「♯７０００面」と称する場合がある）を継続して平面研削する場合、「♯２８０面」の条件に代えて「♯７０００面」に合った条件に変更した方が好ましい。

すなわち、上記「♯７０００面」を、７０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石が用いられた研削装置により平面研削するときの適正条件は、
ａ）上記「スピンドルの回転数」を３５００ｒｐｍ、
ｂ）上記「チャックテーブルの回転数」を＋５１～－２５１ｒｐｍ、
ｃ）上記「加工送り速度」を０．１～０．２μｍ／ｓ、
であることが見出され、かつ、上記条件で「♯７０００面」を平面研削した場合、ビトリファイド砥石の摩耗率を更に低減できることが確認された。

本発明はこのような技術的発見により完成されている。

すなわち、本発明に係る第１の発明は、
難切削性の板状体を所望の厚さ近傍まで加工するラップ工程と、ラップ工程後の板状体面を平面研削して高平坦度かつ高平滑な面に加工する平面研削工程を有し、上記ラップ工程では１００番～３００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のＢ₄Ｃ砥粒が適用されると共に、平面研削工程では６０００番～８０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石が適用される板状成形体の製造方法において、
上記平面研削工程における平面研削の条件を、
ａ）上記砥石を装着したスピンドルの回転数が１８００ｒｐｍ、
ｂ）上記板状体を保持するチャックテーブルの回転数が＋１５１～－２５１ｒｐｍ、
ｃ）上記砥石と上記板状体を加工送り方向へ相対的に移動させる加工送り速度が０．０５μｍ／ｓ、
に設定することを特徴とし、
第２の発明は、
第１の発明に記載の板状成形体の製造方法において、
上記ラップ工程後における板状体の一方の面を上記平面研削の条件で平面研削し、続いて、上記板状体の他方の面を上記平面研削の条件で平面研削することを特徴とする。

次に、本発明に係る第３の発明は、
難切削性の板状体を所望の厚み近傍まで加工するラップ工程と、ラップ工程後の板状体面を平面研削して高平坦度かつ高平滑な面に加工する平面研削工程を有し、上記ラップ工程では１００番～３００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のＢ₄Ｃ砥粒が適用されると共に、平面研削工程では６０００番～８０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石が適用される板状成形体の製造方法において、
上記平面研削工程を前段の第一研削工程と後段の第二研削工程とで構成し、
上記第一研削工程における第一平面研削の条件を、
ａ）上記砥石を装着したスピンドルの回転数が１８００ｒｐｍ、
ｂ）上記板状体を保持するチャックテーブルの回転数が＋１５１～－２５１ｒｐｍ、
ｃ）上記砥石と上記板状体を加工送り方向へ相対的に移動させる加工送り速度が０．０５μｍ／ｓ、
に設定し、
上記第二研削工程における第二平面研削の条件を、
ａ）上記砥石を装着したスピンドルの回転数が３５００ｒｐｍ、
ｂ）上記板状体を保持するチャックテーブルの回転数が＋５１～－２５１ｒｐｍ、
ｃ）上記砥石と上記板状体を加工送り方向へ相対的に移動させる加工送り速度が０．１～０．２μｍ／ｓ、
に設定して板状体面を平面研削することを特徴とし、
第４の発明は、
第３の発明に記載の板状成形体の製造方法において、
上記ラップ工程後における板状体の一方の面を上記第一平面研削の条件および第二平面研削の条件で平面研削し、続いて、上記板状体の他方の面を上記第一平面研削の条件および第二平面研削の条件で平面研削することを特徴とし、
また、第５の発明は、
第１の発明～第４の発明のいずれかに記載の板状成形体の製造方法において、
上記難切削性の板状体が、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、アルミナまたは窒化ホウ素から選択されるいずれかの材料で構成されることを特徴とする。

第１の発明に係る板状成形体の製造方法によれば、
１００番～３００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のＢ₄Ｃ砥粒が適用されたラップ工程後の板状体面を、６０００番～８０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石で平面研削する条件が、
ａ）上記砥石を装着したスピンドルの回転数が１８００ｒｐｍ、
ｂ）上記板状体を保持するチャックテーブルの回転数が＋１５１～－２５１ｒｐｍ、
ｃ）上記砥石と上記板状体を加工送り方向へ相対的に移動させる加工送り速度が０．０５μｍ／ｓ、
に設定されるため、上記砥石の摩耗率を低減させることが可能となる。

また、第３の発明に係る板状成形体の製造方法によれば、
平面研削工程を前段の第一研削工程と後段の第二研削工程とで構成し、
１００番～３００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のＢ₄Ｃ砥粒が適用されたラップ工程後の板状体面を、６０００番～８０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石で平面研削する第一研削工程の条件が、
ａ）上記砥石を装着したスピンドルの回転数が１８００ｒｐｍ、
ｂ）上記板状体を保持するチャックテーブルの回転数が＋１５１～－２５１ｒｐｍ、
ｃ）上記砥石と上記板状体を加工送り方向へ相対的に移動させる加工送り速度が０．０５μｍ／ｓ、
に設定され、
第一研削工程の条件で平面研削された板状体面を、６０００番～８０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石で平面研削する第二研削工程の条件が、
ａ）上記砥石を装着したスピンドルの回転数が３５００ｒｐｍ、
ｂ）上記板状体を保持するチャックテーブルの回転数が＋５１～－２５１ｒｐｍ、
ｃ）上記砥石と上記板状体を加工送り方向へ相対的に移動させる加工送り速度が０．１～０．２μｍ／ｓ、
に設定されるため、上記砥石の摩耗率を更に低減させることが可能となる。

図１（Ａ）は「スピンドル回転数ｒｐｍ」と「砥石摩耗率％」との関係を示すグラフ図で、横軸中、「３５００♯７０００面」はスピンドル回転数３５００ｒｐｍでＳｉＣ基板（♯７０００面）を平面研削する条件、「３５００♯２８０面」はスピンドル回転数３５００ｒｐｍでＳｉＣ基板（♯２８０面）を平面研削する条件、「１８００♯２８０面」はスピンドル回転数１８００ｒｐｍでＳｉＣ基板（♯２８０面）を平面研削する条件を示し、図中、「１ｓｔ」はＳｉＣ基板のＢ（Back）面を１０μｍ平面研削したときの砥石摩耗率、「２ｎｄ」はＳｉＣ基板のＦ（Front）面を２０μｍ平面研削したときの砥石摩耗率、「ＡＶＥ」は１ｓｔと２ｎｄの平均値を示す。また、図１（Ｂ）は「送り速度μｍ／ｓ」と「砥石摩耗率％」との関係を示すグラフ図で、図中、「１３００１ｓｔ」はスピンドル回転数１３００ｒｐｍの条件でＳｉＣ基板（♯２８０面）の片面を５μｍ平面研削したときの砥石摩耗率（但し、送り速度０．０５μｍ／ｓのデータは無）、「１８００１ｓｔ」はスピンドル回転数１８００ｒｐｍの条件でＳｉＣ基板（♯２８０面）の片面を５μｍ平面研削したときの砥石摩耗率、「３５００１ｓｔ」はスピンドル回転数３５００ｒｐｍの条件でＳｉＣ基板（♯２８０面）の片面を５μｍ平面研削したときの砥石摩耗率を示す。また、図１（Ｃ）は「ＣＴ（チャックテーブル）回転数ｒｐｍ」と「砥石摩耗率％」との関係を示すグラフ図で、図中、「１ｓｔ」はＳｉＣ基板（♯２８０面）のＢ（Back）面を５μｍ平面研削したときの砥石摩耗率、「２ｎｄ」はＳｉＣ基板（♯２８０面）のＦ（Front）面を５μｍ平面研削したときの砥石摩耗率、「ＡＶＥ」は１ｓｔと２ｎｄの平均値を示す。 図２（Ａ）は「スピンドル回転数ｒｐｍ」と「砥石摩耗率％」との関係を示すグラフ図で、図中、「１ｓｔ」はＳｉＣ基板（♯７０００面）のＢ（Back）面を１０μｍ平面研削したときの砥石摩耗率、「２ｎｄ」はＳｉＣ基板（♯７０００面）のＦ（Front）面を１０μｍ平面研削したときの砥石摩耗率、「ＡＶＥ」は１ｓｔと２ｎｄの平均値を示す。また、図２（Ｂ）は「送り速度μｍ／ｓ」と「砥石摩耗率％」との関係を示すグラフ図で、図中、「３５００１ｓｔ」はスピンドル回転数３５００ｒｐｍの条件でＳｉＣ基板（♯７０００面）のＢ（Back）面を１０μｍ平面研削したときの砥石摩耗率、「３５００２ｎｄ」はスピンドル回転数３５００ｒｐｍの条件でＳｉＣ基板（♯７０００面）のＦ（Front）面を１０μｍ平面研削したときの砥石摩耗率、「３５００ＡＶＥ」は１ｓｔと２ｎｄの平均値を示す。また、図２（Ｃ）は「ＣＴ（チャックテーブル）回転数ｒｐｍ」と「砥石摩耗率％」との関係を示すグラフ図で、図中、「１ｓｔ」はＳｉＣ基板（♯７０００面）のＢ（Back）面を５μｍ平面研削したときの砥石摩耗率、「２ｎｄ」はＳｉＣ基板（♯７０００面）のＦ（Front）面を５μｍ平面研削したときの砥石摩耗率、「ＡＶＥ」は１ｓｔと２ｎｄの平均値を示す。 化学的気相蒸着法（ＣＶＤ法）を用いたＳｉＣ多結晶基板の製造法を示す工程説明図。 ラップ工程と平面研削工程を有する板状成形体の製造法を示す工程説明図。 図５（Ａ）（Ｂ）はラップ工程に用いるラッピング装置の構成説明図。

以下、本発明の実施形態について説明する。

本発明者は、平面研削に使用する研削装置（ＤＩＳＣＯ社製 ＤＦＧ８３４０）の加工条件、すなわち、ビトリファイド砥石を装着した「スピンドルの回転数」、板状体を保持する「チャックテーブルの回転数」、および、砥石と板状体を加工送り方向へ相対的に移動させる「加工送り速度」の条件を変更しながら繰り返し実験を行い、上述したように砥石の摩耗率が低減する適正な条件を見出している。

以下、本発明者の行った実験について説明し、ビトリファイド砥石の摩耗率を低減させる「スピンドル回転数」、「ＣＴ（チャックテーブル）回転数」、および、「加工送り速度」について説明する。

尚、２８０番（ＩＳＯ ８４８６表示）の炭化ホウ素（Ｂ₄Ｃ）砥粒を適用してラップ加工した板状体（ＳｉＣ多結晶基板）のラップ面を「♯２８０面」、７０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石で平面研削した板状体（ＳｉＣ多結晶基板）の研削面を「♯７０００面」とそれぞれ略称する。

１．ビトリファイド砥石を装着した「スピンドルの回転数」の条件
（１）試験方法
（1-1）装置条件
精密平面研削機：ＤＩＳＣＯ社製 ＤＦＧ８３４０
砥石：７０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石
研削液：純水

（1-2）装置固定条件：
「加工送り速度」：０．２０μｍ／ｓ
「ＣＴ（チャックテーブル）回転数」：＋１５１ｒｐｍ

（２）使用部材（♯２８０面）：
２８０番（ＩＳＯ ８４８６表示）の炭化ホウ素（Ｂ₄Ｃ）砥粒を適用して低圧両面ラップ加工したＳｉＣ多結晶基板［ＳｉＣ基板（♯２８０面）］
（2-1）「スピンドルの回転数」の条件
（2-1-1）「３５００♯２８０面」
スピンドル回転数３５００ｒｐｍの条件でＳｉＣ基板（♯２８０面）のＢ（Back）面を１０μｍ平面研削（１ｓｔ）し、続いて、ＳｉＣ基板（♯２８０面）のＦ（Front）面を２０μｍ平面研削（２ｎｄ）すると共に、２００枚のＳｉＣ基板（♯２８０面）を研削して１ｓｔ、および、２ｎｄの「砥石摩耗率」（平均値）を測定した。

図１（Ａ）に結果を示すが、ＳｉＣ基板（♯２８０面）の平面研削において、スピンドル回転数が３５００ｒｐｍの場合、「砥石摩耗率」（平均値）が１ｓｔで５００％以上、２ｎｄで２００％程度、１ｓｔと２ｎｄの平均値で３５０％と高いことが確認される。

（2-1-2）「１８００♯２８０面」
スピンドル回転数１８００ｒｐｍの条件でＳｉＣ基板（♯２８０面）のＢ（Back）面を１０μｍ平面研削（１ｓｔ）し、続いて、ＳｉＣ基板（♯２８０面）のＦ（Front）面を２０μｍ平面研削（２ｎｄ）すると共に、２００枚のＳｉＣ基板（♯２８０面）を研削して１ｓｔ、および、２ｎｄの「砥石摩耗率」（平均値）を測定した。

この結果も図１（Ａ）に示すが、ＳｉＣ基板（♯２８０面）の平面研削において、スピンドル回転数が１８００ｒｐｍの場合、「砥石摩耗率」（平均値）が１ｓｔで４００％程度、２ｎｄで２００％程度、１ｓｔと２ｎｄの平均値で３００％程度と改善されることが確認される。

（2-1-3）「３５００♯７０００面」
スピンドル回転数３５００ｒｐｍの条件でＳｉＣ基板（♯７０００面）のＢ（Back）面を１０μｍ平面研削（１ｓｔ）し、続いて、ＳｉＣ基板（♯７０００面）のＦ（Front）面を１０μｍ平面研削（２ｎｄ）すると共に、２枚のＳｉＣ基板（♯７０００面）を研削して求めた１ｓｔ、および、２ｎｄの「砥石摩耗率」（平均値）を参考までに記載する。

この結果も図１（Ａ）に示すが、ＳｉＣ基板（♯７０００面）の平面研削において、スピンドル回転数が３５００ｒｐｍの場合、「砥石摩耗率」（平均値）が１ｓｔで４５％程度、２ｎｄで２５％程度、１ｓｔと２ｎｄの平均値で４０％程度と著しく改善されることが確認される。

（2-2）ＳｉＣ基板（♯２８０面）におけるスピンドル回転数
図１（Ａ）のグラフ図から、ＳｉＣ基板（♯２８０面）の平面研削においては、スピンドル回転数を１８００ｒｐｍに設定するとよいことが確認された。

（2-3）Ｂ面（１ｓｔ）とＦ面（２ｎｄ）とで砥石摩耗率が大きく相違する理由
図１（Ａ）の「３５００♯２８０面」と「１８００♯２８０面」の「砥石摩耗率％」から確認されるように、ＳｉＣ基板（♯２８０面）のＢ（Back）面（１ｓｔ）を研削する場合とＦ（Front）面（２ｎｄ）を研削する場合とで砥石摩耗率が大きく相違している。

この理由について本発明者は以下のように推察している。

平面研削前におけるＳｉＣ基板（♯２８０面）の両面は共に急峻な凹凸面になっており、基板のＦ面をＣＴ（チャックテーブル）に吸着させてＳｉＣ基板（♯２８０面）のＢ面を研削する場合、急峻な凹凸面（♯２８０面）に起因してＣＴ（チャックテーブル）へのＳｉＣ基板（♯２８０面）の吸着力は弱いため、ＳｉＣ基板（♯２８０面）の保持が不安定になって砥石摩耗率は高くなると思われる。

他方、ＳｉＣ基板（♯２８０面）のＦ面を研削する場合、ＳｉＣ基板のＢ面は平面研削されて平坦な面（♯７０００面）になっているため、ＣＴ（チャックテーブル）へのＳｉＣ基板（♯７０００面）の吸着力は強くなり、その分、ＳｉＣ基板（♯７０００面）の保持が安定して砥石摩耗率は低くなると推察している。

（３）使用部材（♯７０００面）：
７０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石で平面研削したＳｉＣ多結晶基板［ＳｉＣ基板（♯７０００面）］

（3-1）「スピンドルの回転数」の条件
図２（Ａ）に示すように「スピンドルの回転数」を１８００ｒｐｍ、２０００ｒｐｍ、２２００ｒｐｍ、２４００ｒｐｍ、２６００ｒｐｍ、２８００ｒｐｍ、３０００ｒｐｍ、３２００ｒｐｍ、および、３５００ｒｐｍに変更しながら試験を行った。

（3-2）試験条件
ＳｉＣ基板（♯７０００面）のＢ（Back）面を１０μｍ平面研削（１ｓｔ）し、続いて、ＳｉＣ基板（♯７０００面）のＦ（Front）面を１０μｍ平面研削（２ｎｄ）すると共に、２枚のＳｉＣ基板（♯７０００面）を研削して１ｓｔ、および、２ｎｄの「砥石摩耗率」（平均値）を測定した。

（3-3）評価
図２（Ａ）に示す結果から、ＳｉＣ基板（♯７０００面）の平面研削において、スピンドル回転数が３５００ｒｐｍの場合、「砥石摩耗率」（平均値）が１ｓｔで５０％程度、２ｎｄで２２％程度、１ｓｔと２ｎｄの平均値で３６％程度と著しく改善されることが確認される。

（3-4）ＳｉＣ基板（♯７０００面）におけるスピンドル回転数
図２（Ａ）および図１（Ａ）のグラフ図から、ＳｉＣ基板（♯７０００面）の平面研削においては、スピンドル回転数を３５００ｒｐｍに設定するとよいことが確認された。

２．「加工送り速度」の条件
（１）試験方法
（1-1）装置条件
精密平面研削機：ＤＩＳＣＯ社製 ＤＦＧ８３４０
砥石：７０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石
研削液：純水

（1-2）装置固定条件：
「ＣＴ（チャックテーブル）回転数」：＋１５１ｒｐｍ

（２）使用部材（♯２８０面）：
２８０番（ＩＳＯ ８４８６表示）の炭化ホウ素（Ｂ₄Ｃ）砥粒を適用して低圧両面ラップ加工したＳｉＣ多結晶基板［ＳｉＣ基板（♯２８０面）］をそれぞれ１枚使用。

（2-1）「スピンドルの回転数」の条件
図１（Ｂ）に示すように「スピンドルの回転数」を１３００ｒｐｍ、１８００ｒｐｍ、および、３５００ｒｐｍに変更しながら試験を行った。

（2-2）「加工送り速度」の条件
図１（Ｂ）に示すように「加工送り速度」を、０．０５μｍ／ｓ、０．１０μｍ／ｓ、０．１５μｍ／ｓ、および、０．２０μｍ／ｓに変更しながら試験を行った。

（2-3）試験条件
それぞれ１枚のＳｉＣ多結晶基板［ＳｉＣ基板（♯２８０面）］を用い、「スピンドルの回転数」を１３００ｒｐｍ、１８００ｒｐｍ、３５００ｒｐｍの３種と、「加工送り速度」を０．０５μｍ／ｓ、０．１０μｍ／ｓ、０．１５μｍ／ｓ、０．２０μｍ／ｓの４種に設定して、各ＳｉＣ多結晶基板［ＳｉＣ基板（♯２８０面）］の片面を５μｍ平面研削し、その「砥石摩耗率」を測定した。

尚、「スピンドルの回転数」が１３００ｒｐｍ、「加工送り速度」が０．０５μｍ／ｓの条件は除外した。

（2-4）評価
図１（Ｂ）に示す結果から、ＳｉＣ基板（♯２８０面）の平面研削において、最適条件は、「スピンドルの回転数」が１８００ｒｐｍ、「加工送り速度」が０．０５μｍ／ｓであることが確認され、「砥石摩耗率」は２４２％であった。

（３）使用部材（♯７０００面）：
７０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石で平面研削したＳｉＣ多結晶基板［ＳｉＣ基板（♯７０００面）］をそれぞれ２枚使用。

（3-1）「スピンドルの回転数」の条件
図２（Ｂ）に示すように「スピンドルの回転数」を３５００ｒｐｍとした。

（3-2）「加工送り速度」の条件
図２（Ｂ）に示すように「加工送り速度」を、０．０５μｍ／ｓ、０．１０μｍ／ｓ、０．１５μｍ／ｓ、および、０．２０μｍ／ｓに変更しながら試験を行った。

（3-3）試験条件
それぞれ２枚のＳｉＣ多結晶基板［ＳｉＣ基板（♯７０００面）］を用い、「スピンドルの回転数」を３５００ｒｐｍの１種と、「加工送り速度」を０．０５μｍ／ｓ、０．１０μｍ／ｓ、０．１５μｍ／ｓ、０．２０μｍ／ｓの４種に設定し、各ＳｉＣ多結晶基板［ＳｉＣ基板（♯７０００面）］のＢ（Back）面を１０μｍ平面研削（１ｓｔ）し、続いて、ＳｉＣ基板（♯７０００面）のＦ（Front）面を１０μｍ平面研削（２ｎｄ）すると共に、１ｓｔ、および、２ｎｄの「砥石摩耗率」（平均値）を測定した。

（4-4）評価
図２（Ｂ）に示す結果から、ＳｉＣ基板（♯７０００面）の平面研削において、「加工送り速度」の適正条件は、０．０５μｍ／ｓを除く、０．１０μｍ／ｓ～０．２０μｍ／ｓであることが確認され、平均の「砥石摩耗率」は４０％程度であった。

３．「ＣＴ（チャックテーブル）回転数」の条件
（１）試験方法
（1-1）装置条件
精密平面研削機：ＤＩＳＣＯ社製 ＤＦＧ８３４０
砥石：７０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石
研削液：純水

（1-2）装置固定条件：
「スピンドルの回転数」：３５００ｒｐｍ
「加工送り速度」：０．１０μｍ／ｓ

（２）使用部材（♯２８０面）：
２８０番（ＩＳＯ ８４８６表示）の炭化ホウ素（Ｂ₄Ｃ）砥粒を適用して低圧両面ラップ加工したＳｉＣ多結晶基板［ＳｉＣ基板（♯２８０面）］をそれぞれ１枚使用。

（2-1）「ＣＴ（チャックテーブル）回転数」の条件
図１（Ｃ）に示すように「ＣＴ（チャックテーブル）回転数」を、－２５１ｒｐｍ、－１５１ｒｐｍ、－５１ｒｐｍ、＋５１ｒｐｍ、＋１５１ｒｐｍ、および、＋２５１ｒｐｍに変更しながら試験を行った。尚、チャックテーブルの回転方向がスピンドルの回転方向と同方向の場合に符号「＋」を付し、スピンドルの回転方向と逆方向の場合に符号「－」を付している。

（2-2）試験条件
それぞれ１枚のＳｉＣ多結晶基板［ＳｉＣ基板（♯２８０面）］を用い、「ＣＴ（チャックテーブル）回転数」を、－２５１ｒｐｍ、－１５１ｒｐｍ、－５１ｒｐｍ、＋５１ｒｐｍ、＋１５１ｒｐｍ、＋２５１ｒｐｍに設定し、各ＳｉＣ多結晶基板［ＳｉＣ基板（♯２８０面）］のＢ（Back）面を５μｍ平面研削（１ｓｔ）し、続いて、ＳｉＣ基板（♯２８０面）のＦ（Front）面を５μｍ平面研削（２ｎｄ）すると共に、１ｓｔ、および、２ｎｄの「砥石摩耗率」（平均値）を測定した。

（2-3）評価
図１（Ｃ）に示す結果から、ＳｉＣ基板（♯２８０面）の平面研削において、「ＣＴ（チャックテーブル）回転数」の適正条件は、＋２５１ｒｐｍを除く、＋１５１～－２５１ｒｐｍであることが確認され、平均の「砥石摩耗率」は２６０％程度であった。

（３）使用部材（♯７０００面）：
７０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石で平面研削したＳｉＣ多結晶基板［ＳｉＣ基板（♯７０００面）］をそれぞれ１枚使用。

（3-1）「ＣＴ（チャックテーブル）回転数」の条件
図２（Ｃ）に示すように「ＣＴ（チャックテーブル）回転数」を、－２５１ｒｐｍ、－１５１ｒｐｍ、－５１ｒｐｍ、＋５１ｒｐｍ、＋１５１ｒｐｍ、および、＋２５１ｒｐｍに変更しながら試験を行った。

（3-2）試験条件
それぞれ１枚のＳｉＣ多結晶基板［ＳｉＣ基板（♯７０００面）］を用い、「ＣＴ（チャックテーブル）回転数」を、－２５１ｒｐｍ、－１５１ｒｐｍ、－５１ｒｐｍ、＋５１ｒｐｍ、＋１５１ｒｐｍ、＋２５１ｒｐｍに設定し、各ＳｉＣ多結晶基板［ＳｉＣ基板（♯７０００面）］のＢ（Back）面を５μｍ平面研削（１ｓｔ）し、続いて、ＳｉＣ基板（♯７０００面）のＦ（Front）面を５μｍ平面研削（２ｎｄ）すると共に、１ｓｔ、および、２ｎｄの「砥石摩耗率」（平均値）を測定した。

（3-3）評価
図２（Ｃ）に示す結果から、ＳｉＣ基板（♯７０００面）の平面研削において、「ＣＴ（チャックテーブル）回転数」の適正条件は、＋１５１ｒｐｍと＋２５１ｒｐｍを除く、＋５１ｒｐｍ～－２５１ｒｐｍであることが確認され、平均の「砥石摩耗率」は２５％程度で、かつ、「ＣＴ（チャックテーブル）回転数」が＋５１ｒｐｍの場合、２ｎｄの「砥石摩耗率」は０％であった。

４．砥石摩耗率を低減できる平面研削の適正条件
上述した実験結果から、下記適正条件が見出される。

すなわち、
（１）２８０番（ＩＳＯ ８４８６表示）の炭化ホウ素（Ｂ₄Ｃ）砥粒が適用されたラップ工程後の板状体ラップ面（♯２８０面）を、７０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石が用いられた研削装置により平面研削するときの適正条件は、
ａ）砥石を装着したスピンドルの回転数が１８００ｒｐｍ、
ｂ）板状体を保持するチャックテーブルの回転数が＋１５１～－２５１ｒｐｍ、
ｃ）砥石と板状体を加工送り方向へ相対的に移動させる加工送り速度が０．０５μｍ／ｓ、
であり、
（２）７０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石で平坦化された板状体の研削面（♯７０００面）を、７０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石が用いられた研削装置により平面研削するときの適正条件は、
ａ）砥石を装着したスピンドルの回転数が３５００ｒｐｍ、
ｂ）板状体を保持するチャックテーブルの回転数が＋５１～－２５１ｒｐｍ、
ｃ）砥石と板状体を加工送り方向へ相対的に移動させる加工送り速度が０．１～０．２μｍ／ｓ、
であることが見出される。

尚、難切削性の板状体としては、炭化ケイ素（ＳｉＣ）に加え、炭化ホウ素、炭化チタン、アルミナまたは窒化ホウ素等が例示される。

以下、本発明の実施例について比較例も挙げて具体的に説明する。但し、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
図５（Ａ）（Ｂ）に示すラッピング装置の上定盤と下定盤の間にＳｉＣ多結晶基板（ウェハ）を配置し、かつ、上定盤と下定盤間に２８０番（ＩＳＯ ８４８６表示）の炭化ホウ素（Ｂ₄Ｃ）砥粒を有する研磨液を供給しながら低圧両面ラップ加工を行った。

次いで、上記ウェハのＢ面（♯２８０面）を７０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石が用いられた研削装置（ＤＩＳＣＯ社製 ＤＦＧ８３４０）により１０μｍ平面研削（１ｓｔ）した後、ウェハのＦ面（♯２８０面）も上記研削装置により２０μｍ平面研削（２ｎｄ）して実施例１に係る板状成形体を得た。

尚、上記研削装置の研削条件は、
ａ）砥石を装着したスピンドルの回転数が１８００ｒｐｍ、
ｂ）ウェハを保持するチャックテーブルの回転数が＋１５１ｒｐｍ、
ｃ）砥石とウェハを加工送り方向へ相対的に移動させる加工送り速度が０．０５μｍ／ｓ、
に設定した。

そして、１ｓｔ工程と２ｎｄ工程におけるビトリファイド砥石の摩耗率を調べたところ、１ｓｔ工程においては２３０％［図１（Ｂ）の０．０５μｍ／ｓ欄参照］、２ｎｄ工程においては１２７％［図１（Ｂ）の０．０５μｍ／ｓ欄と図１（Ａ）の「１８００♯２８０面」欄参照］であった。

［比較例１］
上記研削装置の研削条件を、
ａ）砥石を装着したスピンドルの回転数が３５００ｒｐｍ、
ｂ）ウェハを保持するチャックテーブルの回転数が＋１５１ｒｐｍ、
ｃ）砥石とウェハを加工送り方向へ相対的に移動させる加工送り速度が０．２０μｍ／ｓ、
に設定した以外は実施例１と同様にして比較例１に係る板状成形体を得た。

そして、１ｓｔ工程と２ｎｄ工程におけるビトリファイド砥石の摩耗率を調べたところ、１ｓｔ工程においては５２０％［図１（Ａ）の「３５００♯２８０面」欄参照］、２ｎｄ工程においては１９０％［図１（Ａ）の「３５００♯２８０面」欄参照］であった。

［実施例２］
実施例１に係る板状成形体のＢ面とＦ面（♯７０００面）を、上記７０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石が用いられた研削装置を用いて平面研削した。

尚、上記研削装置の研削条件は、
ａ）砥石を装着したスピンドルの回転数が３５００ｒｐｍ、
ｂ）ウェハを保持するチャックテーブルの回転数が＋１５１ｒｐｍ、
ｃ）砥石とウェハを加工送り方向へ相対的に移動させる加工送り速度が０．２０μｍ／ｓ、
に設定した。

そして、１ｓｔ工程と２ｎｄ工程におけるビトリファイド砥石の摩耗率を調べたところ、１ｓｔ工程においては５３％［図２（Ａ）の３５００ｒｐｍ欄参照］、２ｎｄ工程においては２２％［図２（Ａ）の３５００ｒｐｍ欄参照］であった。

［比較例２］
上記研削装置の研削条件を、
ａ）砥石を装着したスピンドルの回転数が１８００ｒｐｍ、
ｂ）ウェハを保持するチャックテーブルの回転数が＋１５１ｒｐｍ、
ｃ）砥石とウェハを加工送り方向へ相対的に移動させる加工送り速度が０．２０μｍ／ｓ、
に設定した以外は実施例２と同様にして比較例２に係る板状成形体を得た。

そして、１ｓｔ工程と２ｎｄ工程におけるビトリファイド砥石の摩耗率を調べたところ、１ｓｔ工程においては１０５％［図２（Ａ）の１８００ｒｐｍ欄参照］、２ｎｄ工程においては１０８％［図２（Ａ）の１８００ｒｐｍ欄参照］であった。

本発明方法によれば、平面研削工程で使用する砥石の摩耗率を低減できるため、炭化ケイ素（ＳｉＣ）多結晶基板の製造に利用される産業上の利用可能性を有している。

１ 炭素質支持基板（黒鉛支持基板）
２ ＳｉＣ多結晶膜
３ ＳｉＣ多結晶基板

Claims (5)

1. 難切削性の板状体を所望の厚さ近傍まで加工するラップ工程と、ラップ工程後の板状体面を平面研削して高平坦度かつ高平滑な面に加工する平面研削工程を有し、上記ラップ工程では１００番～３００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のＢ₄Ｃ砥粒が適用されると共に、平面研削工程では６０００番～８０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石が適用される板状成形体の製造方法において、
   上記平面研削工程における平面研削の条件を、
   ａ）上記砥石を装着したスピンドルの回転数が１８００ｒｐｍ、
   ｂ）上記板状体を保持するチャックテーブルの回転数が＋１５１～－２５１ｒｐｍ、
   ｃ）上記砥石と上記板状体を加工送り方向へ相対的に移動させる加工送り速度が０．０５μｍ／ｓ、
   に設定することを特徴とする板状成形体の製造方法。
2. 上記ラップ工程後における板状体の一方の面を上記平面研削の条件で平面研削し、続いて、上記板状体の他方の面を上記平面研削の条件で平面研削することを特徴とする請求項１に記載の板状成形体の製造方法。
3. 難切削性の板状体を所望の厚み近傍まで加工するラップ工程と、ラップ工程後の板状体面を平面研削して高平坦度かつ高平滑な面に加工する平面研削工程を有し、上記ラップ工程では１００番～３００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のＢ₄Ｃ砥粒が適用されると共に、平面研削工程では６０００番～８０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石が適用される板状成形体の製造方法において、
   上記平面研削工程を前段の第一研削工程と後段の第二研削工程とで構成し、
   上記第一研削工程における第一平面研削の条件を、
   ａ）上記砥石を装着したスピンドルの回転数が１８００ｒｐｍ、
   ｂ）上記板状体を保持するチャックテーブルの回転数が＋１５１～－２５１ｒｐｍ、
   ｃ）上記砥石と上記板状体を加工送り方向へ相対的に移動させる加工送り速度が０．０５μｍ／ｓ、
   に設定し、
   上記第二研削工程における第二平面研削の条件を、
   ａ）上記砥石を装着したスピンドルの回転数が３５００ｒｐｍ、
   ｂ）上記板状体を保持するチャックテーブルの回転数が＋５１～－２５１ｒｐｍ、
   ｃ）上記砥石と上記板状体を加工送り方向へ相対的に移動させる加工送り速度が０．１～０．２μｍ／ｓ、
   に設定して板状体面を平面研削することを特徴とする板状成形体の製造方法。
4. 上記ラップ工程後における板状体の一方の面を上記第一平面研削の条件および第二平面研削の条件で平面研削し、続いて、上記板状体の他方の面を上記第一平面研削の条件および第二平面研削の条件で平面研削することを特徴とする請求項３に記載の板状成形体の製造方法。
5. 上記難切削性の板状体が、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、アルミナまたは窒化ホウ素から選択されるいずれかの材料で構成されることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の板状成形体の製造方法。

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