TWI409323B - Hard crystalline substrate grinding methods and oily grinding slurry - Google Patents

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Nippon Micro Coating Kk
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Description

硬質結晶基板研磨方法以及油性研磨漿
本發明係關於用來研磨GaN(氮化鎵)、SiC(碳化矽)等的硬質結晶基板之方法以該方法所使用之油性研磨漿。
GaN(III族氮化物半導體)和SiC結晶材料是屬於寬帶隙半導體，關於GaN基板之製造方法，一般是在藍寶石基板上，藉由鹵化物氣相成長(HVPE)法來形成GaN膜(例如參照專利文獻1)。在該GaN膜上形成元件(device)，以製作出綠、藍色之短波長發光元件或紫色半導體雷射。SiC可進行高輸出、高頻及高溫動作，且具有很高的絕緣破壞電場，而逐漸應用於高性能大功率元件的基板。
GaN基板及SiC基板都是屬於硬質結晶基板，為了在該硬質結晶基板的表面形成既定元件，對基板表面要求高度的平坦性和平滑性。
以往，這種硬質結晶基板的表面，係藉由游離磨粒研磨，先使用較大的磨粒進行粗研磨後，再逐漸縮小磨粒尺寸來進行研磨漿，藉此使基板表面變得平坦且平滑(例如參照專利文獻2)。
游離磨粒研磨，係使金屬製的定盤旋轉，對該定盤表面供應研磨漿，將工件保持具所保持之基板的表面壓抵在定盤表面，並使工件保持具旋轉。習知之游離磨粒研磨所使用之研磨漿，係在水性分散媒體中分散著磨粒而構成之水性研磨漿。
習知之游離磨粒研磨，其技術課題主要針對研磨時間之縮短，將基板表面研磨成平均表面粗糙度(Ra)0.4nm左右已達其極限，又在習知之游離磨粒研磨，會形成不需要的刮痕線(參照第16A圖)，因此目前的狀況並無法對硬質結晶基板施以充分的鏡面研磨。
〔專利文獻1〕日本特開平9－335580號公報〔專利文獻2〕日本特開2001－322899號公報
因此，本發明之目的係提供：不致形成刮痕而能將硬質結晶基板的表面研磨成平均表面粗糙度0.2nm以下的鏡面之方法，以及該方法所使用之油性研磨漿。
本發明係關於硬質結晶基板之研磨方法及油性研磨漿，為了達成上述目的之本發明的油性研磨漿，係由磨粒以及用來分散該磨粒之油性分散媒體所構成，磨粒是包含人工鑽石群集(cluster)。
硬質結晶基板宜為GaN基板或SiC基板。
人工鑽石群集，係由粒徑2nm以上10nm以下之一次粒子構成之平均粒度D50為20nm以上50nm以下之大致球狀的凝集粒子所構成。
油性分散媒體，係包含合成異石蠟系烴。
本發明之硬質結晶基板之研磨方法，係具備：將硬質結晶基板的表面研磨成平均表面粗糙度(Ra)0.5nm以上1nm以下的範圍之粗研磨步驟、以及將粗研磨步驟後之硬質結晶基板的表面研磨成平均表面粗糙度(Ra)0.2nm以下的範圍之精研磨步驟。
精研磨步驟係具備：使定盤旋轉的步驟、對定盤表面供應上述本發明的油性研磨漿之步驟、以及將硬質結晶基板的表面壓抵在定盤表面上並使該硬質結晶基板旋轉的步驟。
定盤係由軟質金屬構成。此處之軟質金屬為錫或錫合金。
定盤之表面具有溝槽。較佳為，溝槽係和定盤的旋轉軸具有一致的中心之螺旋溝槽，且溝槽的截面形狀為V字形。
粗研磨步驟較佳為具備：將硬質結晶基板的表面研磨成平均表面粗糙度(Ra)為1nm以上3nm以下的範圍之第一粗研磨步驟、以及將第一粗研磨步驟後的硬質結晶基板的表面研磨成平均表面粗糙度(Ra)為0.5nm以上1nm以下的範圍之第二粗研磨步驟。
依據本發明之以上的構成，可發揮：不致形成刮痕，而能將硬質結晶基板的表面研磨成平均表面粗糙度0.2nm以下的鏡面之效果。
本發明係關於用來研磨硬質結晶基板之油性研磨漿及其方法，硬質結晶基板較佳為GaN(氮化鎵)基板或SiC(碳化矽)基板。
<油性研磨漿>
本發明之油性研磨漿，係由磨粒以及用來分散該磨粒之油性分散媒體所構成，磨粒是包含人工鑽石群集。
油性分散媒體，係包含油。油的作用，是在磨粒表面形成油膜，以提昇被研磨面上之磨粒潤滑性。油是包含石蠟系烴，較佳為包含合成異石蠟系烴。
在油性分散媒體中，為了提昇磨粒分散性，作為分散劑是包含非離子界面活性劑，較佳為包含高級脂肪酸單甘油酯、高級脂肪酸二甘油酯。
人工鑽石群集，係粒徑2nm以上10nm以下之一次粒子所構成之平均粒度D50為20nm以上50nm以下之大致球狀的凝集粒子。(此處，由於無法測定分散於油性分散媒體中之磨粒的粒度分布，因此人工鑽石群集之平均粒度D50是用分散於純水中之測定值代表。)
人工鑽石群集，係由已知的爆炸合成法(也稱為衝擊法)所產生之人工鑽石所構成。爆發合成法包括2種方法，第一種方法，係以石墨粉末作為鑽石原料，使該石墨粉末受到火藥爆炸能量之衝擊，將該石墨粉末在高溫下壓縮而生成人工鑽石。第二種方法，係使TNT或RXD火藥爆炸，藉由該爆炸能量的衝擊使火藥所含的碳(鑽石原料)轉化成人工鑽石。
該爆炸合成法之產物中，由於含有末反應的碳或金屬雜質，必須將該產物用硝酸、硫酸、鹽酸或其混酸施以化學處理，藉此將雜質溶解除去。將雜質除去後再用水洗淨。
如此所得之人工鑽石，係包括一次粒子、該一次粒子所構成之凝集粒子的形態。一次粒子的粒徑在2nm~20nm的範圍，比起單結晶及多結晶鑽石粒子，其形狀較圖。在一次粒子的表層，形成有未反應的鑽石膜、類鑽石碳膜。凝集粒子，係在爆炸合成時由一次粒子凝集成大致球狀而構成，將該凝集粒子稱作人工鑽石群集。
人工鑽石群集，相較於天然鑽石粒子(單結晶及多結晶的鑽石粒子)在液中凝集成之凝集粒子，較容易崩壞。亦即，將人工鑽石群集壓抵在被研磨物的表面上時，由於尺寸較大的人工鑽石群集會適度的崩壞，故可抑制人工鑽石群集所形成之刮痕。
另一方面，當人工鑽石群集的尺寸變得過大，當群集崩壞時會過度磨削被研磨物的表面，可能產生不需要的刮痕，在本發明，為了使被研磨面之平均表面粗糙度成為0.2nm以下，須排除超過50nm之人工鑽石群集。因此，將爆炸合成法所得之上述產物用球磨機等予以粉碎後，進行上述化學處理來除去雜質，用水洗淨後，再用離心分離機分級而取得期望尺寸之人工鑽石群集。
本發明之油性研磨漿，係將油和分散劑混合，讓人工鑽石群集分散在該混合液中而製造出。
分散劑的量，以油全量為基準，係在1重量%以上、10重量%以下的範圍。人工鑽石群集之量，以油性研磨漿全量為基準，係在0.1重量%以上、3重量%以下的範圍。
<研磨方法>
本發明的硬質結晶基板之研磨方法，係具備：將硬質結晶基板的表面研磨成平均表面粗糙度(Ra)0.5nm以上1nm以下的範圍之粗研磨步驟、以及將粗研磨步驟後之硬質結晶基板的表面研磨成平均表面粗糙度(Ra)0.2nm以下的範圍之精研磨步驟。
在粗研磨步驟，係將硬質結晶基板的表面研磨成表面起伏(Wa)成為1nm以下。當表面起伏(Wa)超過1nm時，在接續於粗研磨步驟之精研磨步驟中，研磨量變少，要進行表面起伏的修正會有困難。
粗研磨步驟，可利用已知的帶體研磨、墊研磨或無墊研磨，來將硬質結晶基板的表面研磨成平均表面粗糙度(Ra)為0.5nm以下1nm以下的範圍。
帶體研磨，係令安裝於主軸之基板旋轉，對該基板表面供應研磨漿，並將行進之織布、不織布或發泡體帶體壓抵於其上方，藉此來進行研磨。墊研磨，係令表面貼合著織布、不織布或發泡體帶體之定盤旋轉，對該定盤表面供應研磨漿，邊壓抵於基板的表面邊使基板旋轉。
又無墊研磨，係使用第1圖所示的裝置10來進行，係使定盤11(表面未貼合墊)朝箭頭R方向旋轉，通過噴嘴13將研磨漿直接供應至定盤11表面，將工件保持具12所保持之基板W的表面壓抵於定盤11表面，令工件保持具12朝箭頭r方向旋轉。
作為研磨漿，係使用將磨粒分散於水性或油性的分散媒體中而構成之水性或油性的研磨漿。
關於磨粒，可使用多結晶鑽石、單結晶鑽石、氧化鋁(Al2 O3 )、氧化矽(SiO2 )、氧化鉻(Cr2 O3 )、立方氮化硼(cBN)等的粒子。較佳為使用多結晶鑽石的粒子。
水性分散媒體，係水，或在水中添加二醇類、醇類等的分散劑而構成之水溶液。油性分散媒體，係油，或在油中添加石蠟系烴等的分散劑而構成者。
粗研磨步驟，可由一段、二段、或更多段的粗研磨步驟來組成，僅採用一段粗研磨步驟時，為了獲得目標之平均表面粗糙度(Ra)(0.5nm以上1nm以下)須花費長時間，又表面起伏(Wa)會變大。另一方面，三段以上的粗研磨步驟，會使研磨變得很麻煩。
在本發明，粗研磨步驟較佳為具備：將硬質結晶基板的表面研磨成平均表面粗糙度(Ra)為1nm以上3nm以下的範圍之第一粗研磨步驟、以及將第一粗研磨步驟後的硬質結晶基板的表面研磨成平均表面粗糙度(Ra)為0.5nm以上1nm以下的範圍之第二粗研磨步驟。
在第一粗研磨步驟，硬質結晶基板，係用水性或油性的研磨漿實施帶體研磨、墊研磨或無墊研磨(第1圖)。該研磨漿中含有平均粒度D50為3μm以上、5μm以下的磨粒，較佳為含有多結晶鑽石粒子作為磨粒。
在第二粗研磨步驟，硬質結晶基板，係用水性或油性的研磨漿實施帶體研磨、墊研磨或無墊研磨。該研磨漿中含有平均粒度D50為0.5μm以上、3μm以下的磨粒，較佳為含有多結晶鑽石粒子作為磨粒。
第一及第二粗研磨步驟，較佳為採用無墊研磨(第1圖)。第2圖顯示該無墊研磨所使用的定盤。該定盤l1由軟質金屬(錫或錫合金)構成，如第2圖所示，係在平均表面粗糙度(Ra)為10nm~50nm之表面(符號s)形成深度(符號d)50μm~100μm之螺旋狀溝槽(符號g)。該螺旋狀溝槽(符號g)，係具有和定盤11的旋轉軸(第1圖之符號14)一致之中心。溝槽(符號g)之截面形狀呈V字形，該V字形的角度(符號θ)在30°~90°的範圍。螺旋槽之節距(符號p)為0.2mm~0.5mm。
<實施例1>
實施例1，係採用表1所示的組成之本發明的油性研磨漿。使用該實施例1之油性研磨漿，將氮化鎵(GaN)基板(直徑2吋)施以精研磨。
人工鑽石群集，係藉由爆炸合成法而製造出，係含有：由粒徑4nm~10nm之一次粒子凝集成大致球狀而構成之平均粒度D50為27nm之凝集粒子。
在此，由於無法測定分散於油性分散媒體中之磨粒的粒度分布，因此人工鑽石群集之平均粒度D50，是用分散於純水中之測定值代表。測定裝置，係使用市售之粒度分布測定裝置(製品名：UPA－150，日機裝公司)。第6圖係顯示，實施例1之油性研磨漿所含之人工鑽石群集的粒度分布圖和顯微鏡(SEM、TEM)相片。
(第一粗研磨步驟)第一粗研磨步驟係進行無墊研磨。令定盤旋轉，對定盤表面供應研磨漿，將工件保持具所保持之GaN基板的表面緊抵於定盤表面，令工件保持具旋轉，藉此對GaN基板表面進行第一粗研磨。研磨條件如下述表5所示。在第一研磨步驟後，使用石蠟系烴將磨粒洗去後，用醇類清洗GaN基板以將GaN基板洗淨，使用市售的測定裝置(製品名：NewView5000,Zygo公司)來測定GaN基板之表面之平均表面粗糙度(Ra)和表面起伏(Wa)。平均表面粗糙度(Ra)和表面起伏(Wa)之測定條件如表2所示。
關於定盤，係將錫製定盤(直徑15吋)表面研磨成平均表面粗糙度20nm，並在其表面形成溝槽而構成。該溝槽，係和定盤的旋轉軸具有一致的中心之螺旋狀溝槽，該螺旋溝槽的截面形狀為V字形。截面V字形的螺旋溝槽之深度為100μm，V字形的角度為60°，螺旋溝槽的節距為0.3mm。
作為研磨漿係使用：將平均粒度D50為3μm之多結晶鑽石粒子分散於油性分散媒體(和上述實施例1相同)之油性研磨漿。研磨漿的組成顯示於表3。第4圖係顯示該多結晶鑽石粒子之粒度分布圖和顯微鏡(SEM)相片。
(第二粗研磨步驟)第二粗研磨步驟，係實施無墊研磨。和上述第一粗研磨同樣的，令定盤旋轉，對定盤表面供應研磨漿，將工件保持具所保持之GaN基板的表面緊抵於定盤表面，令工件保持具旋轉，藉此對GaN基板表面進行第二粗研磨。研磨條件如下述表5所示。在第二粗研磨步驟後，和上述第一粗研磨步驟同樣的，使用石蠟系烴將磨粒洗去後，用醇類清洗GaN基板以將GaN基板洗淨，使用市售的測定裝置(製品名：NewView5000,Zygo公司)來測定GaN基板之表面之平均表面粗糙度(Ra)和表面起伏(Wa)。平均表面粗糙度(Ra)和表面起伏(Wa)之測定條件如表2所示。
作為定盤，係使用和上述第一粗研磨步驟所使用之定盤相同者。
作為研磨漿係使用：將平均粒度D50為1μm之多結晶鑽石粒子分散於油性分散媒體(和上述實施例1相同)之油性研磨漿。研磨漿的組成顯示於表4。第5圖係顯示該多結晶鑽石粒子之粒度分布圖和顯微鏡(SEM)相片。
(精研磨步驟)精研磨，係實施無墊研磨。令定盤旋轉，對定盤表面供應研磨漿，將工件保持具所保持之GaN基板的表面緊抵於定盤表面，令工件保持具旋轉，藉此對GaN基板表面進行精研磨。研磨條件如下述表5所示。
作為定盤，係將錫製定盤(直徑15吋)表面研磨成平均表面粗糙度20nm，並在其表面形成溝槽而構成。該溝槽，係和定盤的旋轉軸具有一致的中心之螺旋狀溝槽，該螺旋溝槽的截面形狀為V字形。截面V字形的螺旋溝槽之深度為20μm，V字形的角度為60°，螺旋溝槽的節距為0.1mm。
在精研磨加工後，使用石蠟系烴將磨粒洗去後，用醇類清洗GaN基板以將GaN基板洗淨，使用市售的測定裝置(製品名：NewView5000,Zygo公司)來測定GaN基板之表面之平均表面粗糙度(Ra)和表面起伏(Wa)。平均表面粗糙度(Ra)和表面起伏(Wa)之測定條件如上述表2所示。
<比較例1>
比較例1所使用之研磨漿，係含有平均粒度D50為30nm(和實施例1之人工鑽石群集大致相同)的多結晶鑽石粒子作為磨粒之油性研磨漿。比較例1之油性研磨漿的組成顯示於表6。第7圖係顯示比較例1之油性研磨漿所含之多結晶鑽石粒子的粒度分布圖和顯微鏡(TEM)相片。使用該比較例1之油性研磨漿，來進行氮化鎵(GaN)基板(直徑2吋)之精研磨。
此處，和上述實施例1同樣的，由於無法測定分散於油性分散媒體中之磨粒的粒度分布，因此人工鑽石群集之平均粒度D50，是用分散於純水中之測定值代表。測定裝置，係使用市售之粒度分布測定裝置(製品名：UPA－150，日機裝公司)。
(第一粗研磨步驟)在比較例1之第一粗研磨，係使用和上述實施例1的第一粗研磨同樣的定盤及油性的研磨漿(表3)，以和上述實施例1的第一粗研磨同樣的研磨條件(表5)對GaN基板實施無墊研磨。第一研磨步驟後，使用石蠟系烴將磨粒洗去後，用醇類清洗GaN基板以將GaN基板洗淨，使用市售的測定裝置(製品名：NewView5000,Zygo公司)來測定GaN基板之表面之平均表面粗糙度(Ra)和表面起伏(Wa)。平均表面粗糙度(Ra)和表面起伏(Wa)之測定條件如上述表2所示。
(第二粗研磨步驟)在比較例1之第二粗研磨，係使用和上述實施例1的第二粗研磨同樣的定盤及油性的研磨漿(表4)，以和上述實施例1的第二粗研磨同樣的研磨條件(表5)對GaN基板實施無墊研磨。第二粗研磨步驟後，使用石蠟系烴將磨粒洗去後，用醇類清洗GaN基板以將GaN基板洗淨，使用市售的測定裝置(製品名：NewView5000,Zygo公司)來測定GaN基板之表面之平均表面粗糙度(Ra)和表面起伏(Wa)。平均表面粗糙度(Ra)和表面起伏(Wa)之測定條件如上述表2所示。
(精研磨步驟)關於精研磨，係實施和上述實施例1的精研磨相同之無墊研磨。作為定盤，係使用和上述實施例1之精研磨所使用的定盤相同者。令定盤旋轉，對定盤表面供應比較例1之油性研磨漿，將工件保持具所保持之GaN基板的表面緊抵於定盤表面，令工件保持具旋轉，藉此對GaN基板表面進行精研磨。研磨條件如上述表5所示。精研磨步驟後，使用石蠟系烴將磨粒洗去後，用醇類清洗GaN基板以將GaN基板洗淨，使用市售的測定裝置(製品名：NewView5000,Zygo公司)來測定GaN基板之表面之平均表面粗糙度(Ra)和表面起伏(Wa)。平均表面粗糙度(Ra)和表面起伏(Wa)之測定條件如上述表2所示。
<比較例2>
比較例2係使用，含有實施例1之人工鑽石群集作為磨粒之水性研磨漿。比較例2之水性研磨漿的組成如表7所示。比較例2之水性研磨漿，係在純水中混合分散劑，在該混合液(水性分散媒體)中加入磨粒，用均質機將磨粒分散於水性分散媒體中而製造出，使用該比較例2之水性研磨漿，進行氮化鎵(GaN)基板(直徑2吋)之精研磨。(在上述實施例1及比較例1之第一及第二粗研磨，雖是使用油性的研磨漿，但在比較例2，在第一及第二粗研磨，則使用水性研磨漿。)
(第一粗研磨步驟)在比較例2之第一粗研磨，係使用和上述實施例1的第一粗研磨同樣的定盤，以和上述實施例1的第一粗研磨同樣的研磨條件(表5)對GaN基板實施無墊研磨。第一研磨步驟後，用純水將GaN基板洗淨，使用市售的測定裝置(製品名：NewView5000,Zygo公司)來測定GaN基板之表面之平均表面粗糙度(Ra)和表面起伏(Wa)。平均表面粗糙度(Ra)和表面起伏(Wa)之測定條件如上述表2所示。
作為研磨漿係使用，將平均粒度D50為3μm之多結晶鑽石粒子(0.5重量%)分散於純水(99.5重量%)而構成之水性研磨漿。第4圖係顯示該多結晶鑽石粒子之粒度分布圖和顯微鏡(SEM)相片。
(第二粗研磨步驟)在比較例2之第二粗研磨，係使用和上述實施例1的第二粗研磨同樣的定盤，以和上述實施例1的第二粗研磨同樣的研磨條件(表5)對GaN基板實施無墊研磨。第二粗研磨步驟後，用純水將GaN基板洗淨，使用市售的測定裝置(製品名：NewView5000,Zygo公司)來測定GaN基板之表面之平均表面粗糙度(Ra)和表面起伏(Wa)。平均表面粗糙度(Ra)和表面起伏(Wa)之測定條件如上述表2所示。
作為研磨漿係使用，將平均粒度D50為1μm之多結晶鑽石粒子(0.5重量%)分散於純水(99.5重量%)而構成之水性研磨漿。第5圖係顯示該多結晶鑽石粒子之粒度分布圖和顯微鏡(SEM)相片。
(精研磨步驟)關於精研磨，係實施和上述實施例1的精研磨相同之無墊研磨。作為定盤，係使用和上述實施例1之精研磨所使用的定盤相同者。令定盤旋轉，對定盤表面供應比較例2之研磨漿，將工件保持具所保持之GaN基板的表面緊抵於定盤表面，令工件保持具旋轉，藉此對GaN基板表面進行精研磨。研磨條件如上述表5所示。精研磨步驟後，用純水將GaN基板洗淨，使用市售的測定裝置(製品名：NewView5000,Zygo公司)來測定GaN基板之表面之平均表面粗糙度(Ra)和表面起伏(Wa)。平均表面粗糙度(Ra)和表面起伏(Wa)之測定條件如上述表2所示。
<比較結果>
實施例1及比較例1、2之比較結果如表8所示。第8圖、第9圖及第10圖分別顯示：表8之實施例1之第一粗研磨步驟後、第二粗研磨步驟後、及精研磨步驟後之GaN基板表面的狀態。第11圖、第12圖及第13圖分別顯示：表8之比較例1之第一粗研磨步驟後、第二粗研磨步驟後、及精研磨步驟後之GaN基板表面的狀態。第14圖、第15圖及第16圖分別顯示：表8之比較例2之第一粗研磨步驟後、第二粗研磨步驟後、及精研磨步驟後之GaN基板表面的狀態。
如下述表8所示，依據實施例1，可達成0.2nm以下之平均表面粗糙度(Ra)，且相較於比較例1、2，可顯著降低表面起伏(Wa)。亦即，依據實施例1，不致形成刮痕，而能將GaN基板表面精加工成平坦(低Wa)且平滑(低Ra)。
<實施例2>
使用上述實施例1之油性研磨漿進行碳化矽(SiC)基板(直徑2吋)之精研磨。
(第一粗研磨步驟)第一粗研磨，係和上述第1實施例之第一粗研磨相同而實施無墊研磨。研磨條件如上述表5所示。第一粗研磨步驟後，使用石蠟系烴將磨粒洗去後，用醇類清洗SiC基板以將SiC基板洗淨，使用市售的測定裝置(製品名：NewView5000,Zygo公司)來測定SiC基板之表面之平均表面粗糙度(Ra)和表面起伏(Wa)。平均表面粗糙度(Ra)和表面起伏(Wa)之測定條件如上述表2所示。
作為定盤，係使用和上述實施例1之第一粗研磨步驟所使用的定盤相同者。
作為研磨漿，係使用和上述實施例1之第一粗研磨步驟所使用的油性研磨漿(表3)相同者。
(第二粗研磨步驟)第二粗研磨，係和上述第1實施例之第二粗研磨相同而實施無墊研磨。研磨條件如上述表5所示。第二粗研磨步驟後，使用石蠟系烴將磨粒洗去後，用醇類清洗SiC基板以將SiC基板洗淨，使用市售的測定裝置(製品名：NewView5000,Zygo公司)來測定SiC基板之表面之平均表面粗糙度(Ra)和表面起伏(Wa)。平均表面粗糙度(Ra)和表面起伏(Wa)之測定條件如上述表2所示。
作為定盤，係使用和上述第一粗研磨步驟所使用的定盤相同者。
作為研磨漿，係使用和上述實施例1之第二粗研磨步驟所使用的油性研磨漿(表4)相同者。
(精研磨步驟)精研磨，係和上述第1實施例之精研磨相同而實施無墊研磨。研磨條件如上述表5所示。精研磨步驟後，使用石蠟系烴將磨粒洗去後，用醇類清洗SiC基板以將SiC基板洗淨，使用市售的測定裝置(製品名：NewView5000,Zygo公司)來測定SiC基板之表面之平均表面粗糙度(Ra)和表面起伏(Wa)。平均表面粗糙度(Ra)和表面起伏(Wa)之測定條件如上述表2所示。
作為定盤，係使用和上述實施例1之精研磨步驟所使用的定盤相同者。
作為研磨漿，係使用上述實施例1之研磨漿。
<研磨結果>
研磨結果如表9所示。第17圖、第18圖及第19圖，分別顯示表9之實施例2之第一粗研磨步驟後、第二粗研磨步驟後及精研磨步驟後之SiC基板表面的狀態。
精研磨後的狀態，如第19A圖所示，依據實施例2，在SiC基板表面不會形成刮痕。又如表9所示，依據實施例2，可達成0.2nm以下之平均表面粗糙度(Ra)，且達成低的表面起伏(Wa)。亦即，依據實施例2，不致形成刮痕，且能將SiC基板表面精研磨成平坦(低Wa)且平滑(低Ra)。
10．．．無墊研磨裝置
11．．．定盤
12．．．工件保持具
13．．．噴嘴
14．．．定盤之旋轉軸
R．．．定盤旋轉方向
r．．．工件保持具之旋轉方向
W．．．基板
s．．．表面
g．．．溝槽
d．．．深度
p．．．節距
θ．．．角度
第1圖係無墊研磨裝置之側視圖。
第2A圖係粗研磨步驟所使用之定盤的局部放大俯視相片；第2B圖係該定盤之截面圖。
第3A圖係精研磨步驟所使用之定盤的局部放大俯視相片；第3B圖係該定盤之截面圖。
第4圖係研磨試驗1、2之第一粗研磨步驟所使用的磨粒(多結晶鑽石粒子)之粒度分布圖和顯微鏡(SEM)相片。
第5圖係研磨試驗1、2之第二粗研磨步驟所使用的磨粒(多結晶鑽石粒子)之粒度分布圖和顯微鏡(SEM)相片。
第6圖係顯示，實施例1之油性研磨漿所含之磨粒(平均粒度27nm之人工鑽石群集)的粒度分布圖和顯微鏡(SEM、TEM)相片。
第7圖係顯示，比較例1之油性研磨漿所含之磨粒(平均粒度27nm之人工鑽石群集)的粒度分布圖和顯微鏡(SEM、TEM)相片。
第8A圖及第8B圖，係實施例1之第一粗研磨步驟後之GaN基板表面的俯視(第8A圖)及立體(第8B圖)之局部放大相片。
第9A圖及第9B圖，係實施例1之第二粗研磨步驟後之GaN基板表面的俯視(第9A圖)及立體(第9B圖)之局部放大相片。
第10A圖及第10B圖，係實施例1之精研磨步驟後之GaN基板表面的俯視(第10A圖)及立體(第10B圖)之局部放大相片。
第11A圖及第11B圖，係比較例1之第一粗研磨步驟後之GaN基板表面的俯視(第11A圖)及立體(第11B圖)之局部放大相片。
第12A圖及第12B圖，係比較例1之第二粗研磨步驟後之GaN基板表面的俯視(第12A圖)及立體(第12B圖)之局部放大相片。
第13A圖及第13B圖，係比較例1之精研磨步驟後之GaN基板表面的俯視(第13A圖)及立體(第13B圖)之局部放大相片。
第14A圖及第14B圖，係比較例2之第一粗研磨步驟後之GaN基板表面的俯視(第14A圖)及立體(第14B圖)之局部放大相片。
第15A圖及第15B圖，係比較例2之第二粗研磨步驟後之GaN基板表面的俯視(第15A圖)及立體(第15B圖)之局部放大相片。
第16A圖及第16B圖，係比較例2之精研磨步驟後之GaN基板表面的俯視(第16A圖)及立體(第16B圖)之局部放大相片。
第17A圖及第17B圖，係實施例2之第一粗研磨步驟後之SiC基板表面的俯視(第17A圖)及立體(第17B圖)之局部放大相片。
第18A圖及第18B圖，係實施例2之第二粗研磨步驟後之SiC基板表面的俯視(第18A圖)及立體(第18B圖)之局部放大相片。
第19A圖及第19B圖，係實施例2之精研磨步驟後之SiC基板表面的俯視(第19A圖)及立體(第19B圖)之局部放大相片。
10．．．無墊研磨裝置
11．．．定盤
12．．．工件保持具
13．．．噴嘴
14．．．定盤之旋轉軸
R．．．定盤旋轉方向
r．．．工件保持具之旋轉方向
W．．．基板

Claims (10)

  1. 一種油性研磨漿，係用來研磨硬質結晶基板之油性研磨漿，是由磨粒、以及用來分散前述磨粒之油性分散媒體所構成；前述磨粒係包含人工鑽石群集；前述人工鑽石群集，係由粒徑2nm以上10nm以下之一次粒子構成之平均粒度D50為20nm以上50nm以下之大致球狀的凝集粒子所構成。
  2. 如申請專利範圍第1項記載之油性研磨漿，其中，前述油性分散媒體，係包含合成異石蠟系烴。
  3. 一種硬質結晶基板之研磨方法，係具備：將前述硬質結晶基板的表面研磨成平均表面粗糙度0.5nm以上1nm以下的範圍之粗研磨步驟、以及將前述粗研磨步驟後之硬質結晶基板的表面研磨成平均表面粗糙度0.2nm以下的範圍之精研磨步驟；前述精研磨步驟係具備：使定盤旋轉的步驟、對前述定盤表面供應油性研磨漿的步驟、以及將前述硬質結晶基板的表面壓抵在前述定盤表面上並使該硬質結晶基板旋轉的步驟；前述油性研磨漿，是由磨粒、以及用來分散前述磨粒之油性分散媒體所構成；前述磨粒係包含人工鑽石群集；前述人工鑽石群集，係由粒徑2nm以上10nm以下之一次粒子構成之平均粒度D50為20nm以上50nm以下之大致球狀的凝集粒子所構成。
  4. 如申請專利範圍第3項記載之硬質結晶基板之研磨方法，其中，前述油性分散媒體，係包含合成異石蠟系烴。
  5. 如申請專利範圍第3項記載之硬質結晶基板之研磨方法，其中，前述粗研磨步驟係具備：將前述硬質結晶基板的表面研磨成平均表面粗糙度1nm以上3nm以下的範圍之第一粗研磨步驟、以及將前述第一粗研磨步驟後的硬質結晶基板的表面研磨成平均表面粗糙度0.5nm以上1nm以下的範圍之第二粗研磨步驟。
  6. 如申請專利範圍第3項記載之硬質結晶基板之研磨方法，其中，前述定盤係由軟質金屬構成，前述定盤在表面具有溝槽。
  7. 如申請專利範圍第6項記載之硬質結晶基板之研磨方法，其中，前述軟質金屬為錫或錫合金。
  8. 如申請專利範圍第6項記載之硬質結晶基板之研磨方法，其中，前述溝槽，係具有和前述定盤的旋轉軸一致的中心之螺旋溝槽。
  9. 如申請專利範圍第6項記載之硬質結晶基板之研磨方法，其中，前述溝槽的截面形狀為V字形。
  10. 如申請專利範圍第3項記載之硬質結晶基板之研磨方法，其中，前述硬質結晶基板係氮化鎵基板或碳化矽基板。
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