JP5552648B2 - 研磨方法及び研磨装置 - Google Patents
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Description
pH3.5〜6.0の弱酸性の水は、酸、pH緩衝剤または酸化剤(H2O2,オゾン水,過硫酸塩等)を添加することなく、例えば純水や水道水にCO2等のガスを溶解させることで製造される。pH3.5〜6.0の空気が溶解した水は、例えば純水や水道水を空気に触れさせ、空気中のCO2成分を水に溶解させることにより製造される。空気が溶解した水は、ガス溶解器を用いて積極的に溶解させても良いし、純水や水道水を空気雰囲気にさらすことで空気を自然に溶解させてもよい。弱酸性の水または空気が溶解した水のpHは、3.5〜5.5であることが好ましい。
請求項4に記載の発明は、前記水は、N2パージ水であることを特徴とする請求項3記載の研磨方法である。
電解イオン水のpHは、3.5〜5.5または8.0以上であることが好ましい。
貴金属としては、白金や金が挙げられ、遷移金属としては、Ag,Fe,Ni及びCoが挙げられる。導電性有機物としては、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリアニリン、ポリチオフェン及びポリパラフェニレンビニレンが挙げられる。
GaN,GaP,GaAs,AlN,AlP,AlAs,InN,InPまたはInAsは、酸化物が弱酸性水溶液または弱アルカリ水溶液に溶解性を有するため、本研磨方法が適用できる。
請求項10に記載の発明は、前記研磨パッドと前記基板との間に電圧を印加しながら該基板表面を研磨することを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載の研磨方法である。
請求項13に記載の発明は、前記基板表面に励起光を照射しながら該基板表面を研磨する第1の研磨と、前記基板表面に励起光を照射することなく該基板表面を研磨する第2の研磨を交互に繰り返すことを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに記載の研磨方法である。
請求項15に記載の発明は、前記基板と前記研磨パッドとの間に電圧を印加しながら前記基板表面を研磨する第3の研磨と、前記基板と前記研磨パッドとの間に電圧を印加することなく前記基板表面を研磨する第4の研磨を交互に繰り返すことを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに記載の研磨方法である。
請求項23に記載の発明は、前記Ga,Al及びInのいずれかを含有する化合物半導体は、GaN,GaP,GaAs,AlN,AlP,AlAs,InN,InPまたはInAsであることを特徴とする請求項16乃至22のいずれかに記載の研磨装置である。
請求項25に記載の発明は、前記電解イオン水のpHは、3.5〜6.0または8.0以上であることを特徴とする請求項16乃至24のいずれかに記載の研磨装置である。
研磨後の基板表面の原子間力顕微鏡(AFM)像を図14(a)に、基板表面の距離(Distance)と高さ(Height)の関係を図14(b)にそれぞれ示す。図14(b)から明瞭なテラス−ステップ構造が観察されるものの、図14(a)からテラス上に深さ0.5nmのエッチピットが帯状に観察されることが判る。これは結晶欠陥等が腐食性の強いHFにより選択的にエッチングされた結果であると考えられる。
研磨後の基板表面の原子間力顕微鏡(AFM)像を図15(a)に、基板表面の距離(Distance)と高さ(Height)の関係を図15(b)にそれぞれ示す。図15(a)から結晶欠陥に依存するエッチピットは観察されず、また図15(b)から明瞭なテラス−ステップ構造が観察され、原子レベルで平坦かつダメージレスの研磨が行われたことが判る。
ここでは、サファイア基板の表面にGaNを載せた接合基板の研磨結果について説明しているが、SiC基板の表面にGaNを載せた接合基板、Si基板の表面にGaNを載せた接合基板、及びGaAs基板の表面にGaNを載せた接合基板でも同様に研磨することができる。
このように、第3段階の研磨を2つの研磨に分けて実施することで、例えば深い傷が局所的に存在する基板を効率的に研磨することができる。
30A,30B、30C,30D,30E,30F 研磨装置
134 研磨定盤
130 処理溶液
132 容器
136 回転軸
140 光源
142 基板(GaN基板)
144 基板ホルダ
146 主軸
154 金属膜(金属配線)
230 回転テーブル
230 水
232 容器
238 ガス溶解器
241 水供給ライン(水供給部)
242 研磨パッド
244 基板ホルダ
246 主軸
260 基材
262 中間層
264 導電性部材
300 容器
304,320 研磨パッド
308 光源
310 基板ホルダ
312 主軸
Claims (25)
- 弱酸性の水または空気が溶解した水、または電解イオン水の存在下で、Ga,Al及びInのいずれかを含有する化合物半導体の基板表面と、表面の少なくとも前記基板と接触する部位に導電性部材を有する研磨パッドの該表面とを互いに接触させつつ相対運動させて、前記基板表面を研磨することを特徴とする研磨方法。
- 前記弱酸性の水または空気が溶解した水のpHは、3.5〜6.0であることを特徴とする請求項1記載の研磨方法。
- 水または空気が熔解した水、または電解イオン水の存在下で、少なくとも一部にGa,Al及びInのいずれかを含有する化合物半導体の基板表面と、表面の少なくとも前記基板と接触する部位に導電性部材を有する研磨パッドの該表面とを互いに接触させつつ相対運動させて、前記基板表面を研磨することを特徴とする研磨方法。
- 前記水は、N2パージ水であることを特徴とする請求項3記載の研磨方法。
- 前記空気が溶解した水は、前記研磨パッドに純水または水道水を供給して研磨を開始し、研磨を空気雰囲気中で行うことにより、研磨中に空気中のCO2が溶解した水であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の研磨方法。
- 前記電解イオン水のpHは、3.5〜6.0または8.0以上であることを特徴とする請求項1または3記載の研磨方法。
- 前記導電性部材は、貴金属、遷移金属、グラファイト、導電性樹脂、導電性ゴムまたは導電性有機物であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の研磨方法。
- 前記Ga,Al及びInのいずれかを含有する化合物半導体は、GaN,GaP,GaAs,AlN,AlP,AlAs,InN,InPまたはInAsであることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の研磨方法。
- 前記研磨パッドに設けた貫通孔を通して前記基板表面に励起光を照射しながら該基板表面を研磨することを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の研磨方法。
- 前記研磨パッドと前記基板との間に電圧を印加しながら該基板表面を研磨することを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載の研磨方法。
- 前記水または電解イオン水の温度、前記基板の温度、前記研磨パッドの温度の少なくとも一つを制御しながら前記基板表面を研磨することを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載の研磨方法。
- 前記基板表面に励起光を照射しながら該基板表面を研磨する第1の研磨と、前記基板表面に励起光を照射することなく該基板表面を研磨する第2の研磨を連続して行うことを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに記載の研磨方法。
- 前記基板表面に励起光を照射しながら該基板表面を研磨する第1の研磨と、前記基板表面に励起光を照射することなく該基板表面を研磨する第2の研磨を交互に繰り返すことを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに記載の研磨方法。
- 前記基板と前記研磨パッドとの間に電圧を印加しながら前記基板表面を研磨する第3の研磨と、前記基板と前記研磨パッドとの間に電圧を印加することなく前記基板表面を研磨する第4の研磨を連続して行うことを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに記載の研磨方法。
- 前記基板と前記研磨パッドとの間に電圧を印加しながら前記基板表面を研磨する第3の研磨と、前記基板と前記研磨パッドとの間に電圧を印加することなく前記基板表面を研磨する第4の研磨を交互に繰り返すことを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに記載の研磨方法。
- Ga,Al及びInのいずれかを含有する化合物半導体の基板表面を研磨する研磨装置であって、
弱酸性の水または空気が溶解した水、または電解イオン水を保持する容器と、
表面の少なくとも前記基板と接触する部分に導電性部材を有し、前記水に浸漬させて前記容器内に配置される研磨パッドと、
基板を保持して前記容器内の前記水に浸漬させ前記研磨パッドに接触させる基板ホルダと、
前記研磨パッドと前記基板ホルダで保持した基板とを互いに接触させつつ相対移動させる移動機構とを有することを特徴とする研磨装置。 - Ga,Al及びInのいずれかを含有する化合物半導体の基板表面を研磨する研磨装置であって、
表面の少なくとも前記基板と接触する部分に導電性部材を有する研磨パッドと、
基板を保持して前記研磨パッドに接触させる基板ホルダと、
前記研磨パッドと前記基板ホルダで保持した基板とを互いに接触させつつ相対移動させる移動機構と、
前記研磨パッドと前記基板ホルダで保持した基板との接触部に弱酸性の水または空気が溶解した水、または電解イオン水を供給する水供給部とを有することを特徴とする研磨装置。 - 前記研磨パッドは多数の貫通孔を有し、前記研磨パッドに設けた多数の貫通孔を通して前記基板ホルダで保持した基板の表面に励起光を照射するように構成されていることを特徴とする請求項16または17記載の研磨装置。
- 前記研磨パッドは、多数の貫通孔を通して前記基板ホルダで保持した基板の表面に励起光を照射する光透過エリアと光非透過エリアとを有し、
前記移動機構は、前記基板ホルダを前記研磨パッド上の光透過エリアと光非透過エリアとの間を往復動させるように構成されていることを特徴とする請求項16または17記載の研磨装置。 - 前記研磨パッドと前記基板ホルダで保持した基板とを結び、内部に電源を介装した導線を更に有することを特徴とする請求項16乃至19のいずれかに記載の研磨装置。
- 前記空気が溶解した水は、前記研磨パッドに純水または水道水を供給して研磨を開始し、研磨を空気雰囲気中で行うことにより、研磨中に空気中のCO2が溶解した水であることを特徴とする請求項16乃至20のいずれかに記載の研磨装置。
- 前記導電性部材は、貴金属、遷移金属、グラファイト、導電性樹脂、導電性ゴムまたは導電性有機物であることを特徴とする請求項16乃至21のいずれかに記載の研磨装置。
- 前記Ga,Al及びInのいずれかを含有する化合物半導体は、GaN,GaP,GaAs,AlN,AlP,AlAs,InN,InPまたはInAsであることを特徴とする請求項16乃至22のいずれかに記載の研磨装置。
- 前記弱酸性の水または空気が溶解した水のpHは、3.5〜6.0であることを特徴とする請求項16乃至23のいずれかに記載の研磨装置。
- 前記電解イオン水のpHは、3.5〜6.0または8.0以上であることを特徴とする請求項16乃至24のいずれかに記載の研磨装置。
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