TWI655282B - Grinding method of SiC substrate - Google Patents

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Abstract

本發明的課題是提供一種可抑制晶格紊亂的研磨液及使用該研磨液的SiC基板之研磨方法。解決手段是使用於SiC基板之研磨上的研磨液，且做成含有過錳酸鹽、pH調整劑及水之構成。還有，SiC基板之研磨方法，其為供給研磨液，並且使研磨墊接觸於SiC基板來研磨SiC基板，並做成包含第1研磨步驟與第2研磨步驟之構成，該第1研磨步驟是使用含有過錳酸鹽、有氧化力的無機鹽類及水的第1研磨液來研磨SiC基板，該第2研磨步驟是在該第1研磨步驟之後，使用含有過錳酸鹽、pH調整劑及水的第2研磨液來將SiC基板精研磨。

Description

SiC基板之研磨方法 發明領域
本發明是關於使用於研磨SiC基板的研磨液，及使用該研磨液的SiC基板之研磨方法。
發明背景
在轉換器等電力電子機器中，安裝有適合於電力控制之被稱為電力器件之半導體元件。目前為止的電力器件主要是用單結晶Si(矽)製造，且已可以藉改良器件的構造來實現性能的提升。
但是，近年來，藉由器件構造之改良而形成的性能的提升正遇到瓶頸。因此，比單結晶Si更有利於電力器件的高耐壓化、低損耗化的單結晶SiC(碳化矽(silicon carbide))正受到注目。
在以單結晶SiC作成的基板上製作電力器件之前，會藉CMP(化學機械研磨)來將基板的表面平坦化。為了提高此CMP的研磨效率，已開發有使用內含研磨粒的研磨墊與有氧化力的研磨液的研磨技術(例如參照專利文獻1)。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2008-68390號公報
發明概要
然而，當如上所述地使用有氧化力的研磨液來研磨單結晶SiC基板時，單結晶SiC的晶格會產生紊亂，而使電力器件的性能大幅下降。
本發明是有鑒於上述的問題點而作成的發明，其目的是提供可抑制晶格紊亂的研磨液，及使用該研磨液的SiC基板之研磨方法。
根據本發明所提供的研磨液，是使用於SiC基板之研磨上的研磨液，其特徵在於含有過錳酸鹽、pH調整劑及水。
又，根據本發明所提供的SiC基板之研磨方法，是對含有研磨粒的研磨墊或未含有研磨粒的研磨墊供給研磨液，並且使該研磨墊接觸於SiC基板來研磨SiC基板的SiC基板之研磨方法，其特徵在於包含：第1研磨步驟，使用含有過錳酸鹽、有氧化力的無機鹽類及水的第1研磨液來研磨SiC基板；及第2研磨步驟，在該第1研磨步驟之後，使用含有過錳酸鹽、pH調整劑及水的第2研磨液來將SiC基板精研磨。
較理想的是，在前述SiC基板之研磨方法中，會使用研磨裝置，該研磨裝置具備保持SiC基板之工作夾台、 前述研磨墊、分別儲存前述第1研磨液及前述第2研磨液之儲槽、及選擇性地供給已儲存於該儲槽的該第1研磨液及該第2研磨液的其中之一的供給機構，且在該第1研磨步驟中是供給該第1研磨液，在該第2研磨步驟中是取代第1研磨液而改供給第2研磨液。
由於本發明之研磨液含有過錳酸鹽、pH調整劑及水，所以比起含有過錳酸鹽、有氧化力的無機鹽類及水的研磨液，可以抑制研磨SiC基板時的晶格紊亂。
又，本發明之SiC基板之研磨方法中，因為在使用含有過錳酸鹽、有氧化力的無機鹽類及水的研磨液來研磨SiC基板之後，會使用含有過錳酸鹽、pH調整劑及水的研磨液來將SiC基板精研磨，所以可以將研磨效率維持得較高並且抑制晶格紊亂。
2‧‧‧研磨裝置
4‧‧‧工作夾台
4a‧‧‧流通路
6‧‧‧保持板
6a‧‧‧保持面
8‧‧‧研磨單元
10‧‧‧主軸
10a、12a、16a、18a‧‧‧縱孔
11‧‧‧SiC基板
12‧‧‧輪座
13‧‧‧薄膜
14‧‧‧研磨輪
15‧‧‧研磨液
16‧‧‧輪基台
18‧‧‧研磨墊
20‧‧‧供給控制裝置(供給機構)
22‧‧‧第1儲槽
24‧‧‧第2儲槽
圖1是示意地顯示在本實施形態的SiC基板之研磨方法中所使用的研磨裝置的構成例的圖。
圖2是顯示有氧化力的無機鹽類與研磨率的關係之圖表。
用以實施發明之形態
當使用有氧化力的研磨液來研磨SiC基板時，雖可提高研磨效率，但晶格會產生紊亂而使電力器件的性能大幅下降。本案發明者專心致力研究此現象的結果，發現 晶格產生紊亂的原因在於為了賦予氧化力而使其包含在研磨液中的無機鹽類。並且，根據此知識而完成了本發明。以下，參照附圖說明本發明的實施形態。
目前為止的研磨液所含有的是例如，過錳酸鹽、有氧化力的無機鹽類(氧化性無機鹽類)及水。在此，過錳酸鹽是以過錳酸鉀、過錳酸鈉為代表之錳的含氧酸鹽，有氧化力的無機鹽類是氯酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽、鉻酸鹽等的氧化性固體(相當於危險物的第1類)。
相對於此，在本實施形態的研磨液中，是取代以往所使用的有氧化力的無機鹽類，而使其含有pH調整劑。即，本實施形態的研磨液含有過錳酸鹽、pH調整劑及水。在此，pH調整劑是鹽酸(氯化氫)、硫酸、硝酸、磷酸等之將pH調整至偏酸性的試藥。藉由使用這種研磨液，可適當地抑制伴隨SiC基板之研磨而來的晶格紊亂。
接下來，說明使用本實施形態的研磨液的SiC基板之研磨方法。本實施形態的SiC基板之研磨方法至少包含第1研磨步驟及第2研磨步驟。
在第1研磨步驟中，是使用含有過錳酸鹽、有氧化力的無機鹽類及水的研磨液(第1研磨液)來研磨SiC基板。在第2研磨步驟中，是使用含有過錳酸鹽、pH調整劑及水的研磨液(第2研磨液)來將SiC基板精研磨。
首先，說明在本實施形態的SiC基板之研磨方法中所使用的研磨裝置。圖1是示意地顯示在本實施形態的SiC基板之研磨方法中所使用的研磨裝置的構成例的圖。
如圖1所示，本實施形態的研磨裝置2具備有吸引保持SiC基板11的工作夾台4。此工作夾台4是與馬達等旋轉驅動源(圖未示)連結，並繞著與鉛直方向平行的旋轉軸旋轉。
工作夾台4的上表面形成有凹部，此凹部中嵌合有以多孔質材料製成的保持板6。保持板6的上表面是吸引保持以單結晶SiC作成的圓盤狀的SiC基板11的保持面6a。在此保持面6a中，是通過形成於工作夾台4內部的流通路4a來使吸引源(圖未示)的負壓作用。
如圖1所示，在SiC基板11的下表面貼附有直徑大於保持面6a的薄膜13。只要在使此薄膜13接觸於保持面6a的狀態下使吸引源的負壓作用，就可以隔著薄膜13將SiC基板11吸引保持於工作夾台4上。
在工作夾台4的上方配置有研磨SiC基板11的研磨單元8。研磨單元8具備有構成旋轉軸的主軸10。在主軸10的下端部(前端部)設有圓盤狀的輪座12。
在輪座12的下表面裝設有與輪座12大致相同直徑的研磨輪14。研磨輪14具備有以不鏽鋼、鋁等金屬材料所形成的輪基台16。
在輪基台16的下表面，固定有圓盤狀的研磨墊18。此研磨墊18是例如在聚胺甲酸酯等材料中混合研磨粒而形成。但是，研磨墊18也可以不含有研磨粒。
在主軸10的上端側(基端側)，連結有馬達等旋轉驅動源(圖未示)。研磨輪14是藉由從這個旋轉驅動源所傳達 的旋轉力而繞著與鉛直方向平行的旋轉軸旋轉。
在主軸10、輪座12、輪基台16及研磨墊18的內部中各自形成有朝鉛直方向貫通的縱孔10a、12a、16a、18a。並將縱孔10a的下端與縱孔12a的上端連結，縱孔12a的下端與縱孔16a的上端連結，縱孔16a的下端與縱孔18a的上端連結。
在縱孔10a的上端，透過配管等而連接有供給控制裝置(供給機構)20。在此供給控制裝置20上，還透過配管等而連接有第1儲槽22及第2儲槽24。
在第1儲槽22中，儲存有含有過錳酸鹽、有氧化力的無機鹽類及水的研磨液。另一方面，在第2儲槽24中，儲存有含有過錳酸鹽、pH調整劑及水的研磨液。供給控制裝置20會選擇性地供給儲存於第1儲槽22及第2儲槽24其中之一的研磨液。
從供給控制裝置20送至縱孔10a的研磨液15是從形成於研磨墊18的下表面中央的縱孔18a的開口，供給至SiC基板11與研磨墊18之間的接觸部。藉由使工作夾台4及主軸10旋轉，並且降下研磨輪14，且一邊供給研磨液15一邊使研磨墊18的下表面接觸於SiC基板11的上表面，便可研磨SiC基板11。
在本實施形態的SiC基板之研磨方法中，首先，會實施使用含有過錳酸鹽、有氧化力的無機鹽類及水的研磨液來研磨SiC基板11的第1研磨步驟。
具體而言，是一邊以供給控制裝置20進行控制以 將儲存於第1儲槽22的研磨液(含有過錳酸鹽、有氧化力的無機鹽類及水的研磨液)供給至SiC基板11與研磨墊18之間的接觸部，一邊研磨SiC基板11。當將SiC基板11研磨至事先設定的任意的研磨量時，第1研磨步驟即結束。再者，在此第1研磨步驟中所使用的研磨液中也可混合研磨粒。
第1研磨步驟之後，會實施使用含有過錳酸鹽、pH調整劑及水的研磨液來將SiC基板11精研磨的第2研磨步驟。具體而言，是一邊以供給控制裝置20進行控制以將儲存於第2儲槽24的研磨液(含有過錳酸鹽、pH調整劑及水的研磨液)供給至SiC基板11與研磨墊18之間的接觸部，一邊研磨SiC基板11。
亦即，將供給至SiC基板11與研磨墊18之間的接觸部的研磨液，在第1研磨步驟與第2研磨步驟切換，而將SiC基板11研磨至事先設定的任意的研磨量時，第2研磨步驟即結束。再者，在此第2研磨步驟中所使用的研磨液中也可混合研磨粒。
在上述之第1研磨步驟中，因為使用含有過錳酸鹽、有氧化力的無機鹽類及水的研磨液，而可將研磨效率維持得較高。另一方面，在第2研磨步驟中，因為使用含有過錳酸鹽、pH調整劑及水的研磨液，而可抑制晶格紊亂。再者，第1研磨步驟的研磨量與第2研磨步驟的研磨量宜調整成可將研磨效率及品質一起維持在高水準。
如上所述，由於本實施形態的研磨液含有過錳酸鹽、pH調整劑及水，所以比起含有過錳酸鹽、有氧化力的 無機鹽類及水的研磨液，可以抑制研磨SiC基板11時的晶格紊亂。
又，在本實施形態的SiC基板之研磨方法中，是在使用含有過錳酸鹽、有氧化力的無機鹽類及水的研磨液來研磨SiC基板之後，使用含有過錳酸鹽、pH調整劑及水的研磨液來將SiC基板11精研磨，因此可將研磨效率維持得較高並且抑制晶格紊亂。
接下來，說明為了確認本發明的效果而進行的實驗。在本實驗中，確認了第2研磨步驟中所使用的研磨液(第2研磨液)的過錳酸鹽及pH調整劑的含量、與研磨後的SiC基板的品質之關係。
具體來說，是對第1研磨步驟後的SiC基板，使用過錳酸鹽及pH調整劑的含量不同的研磨液來實施第2研磨步驟。再者，在第1研磨步驟中，是使用含有0.5質量%的過錳酸鉀、0.2質量%之有氧化力的無機鹽類的研磨液。圖2是顯示在第1研磨步驟中所使用的研磨液含有的有氧化力的無機鹽類與研磨率的關係之圖表。不論是在哪種情況下，都可以得到充分的研磨率。
在第2研磨步驟中，所使用的是混合了過錳酸鉀(過錳酸鹽)、磷酸(Ph調整劑)及水的研磨液A，或混合了過錳酸鈉(過錳酸鹽)、磷酸(Ph調整劑)及水的研磨液B。
已知在研磨液A中，在相對於水混合0.1質量%~5.0質量%的過錳酸鉀、與0.01質量%~2.0質量%的磷酸，且將過錳酸鉀對磷酸的莫耳比設成0.1~2.5時，可得到良好 的研磨品質。
同樣地，已知在研磨液B中，在相對於水混合0.1質量%~5.0質量%的過錳酸鈉、與0.01質量%~2.0質量%的磷酸，且將過錳酸鈉對磷酸的莫耳比設成0.1~2.5時，可得到良好的研磨品質。
再者，上述實施形態之構成、方法等，只要在不脫離本發明的目的之範圍內，皆可適當變更而實施。

Claims (2)

  1. 一種SiC基板之研磨方法，是對含有研磨粒的研磨墊或未含有研磨粒的研磨墊供給研磨液，並且使該研磨墊接觸於SiC基板來研磨SiC基板的SiC基板之研磨方法，其特徵在於包含：第1研磨步驟，使用含有過錳酸鹽、有氧化力的無機鹽類及水的第1研磨液來研磨SiC基板；及第2研磨步驟，在該第1研磨步驟之後，使用含有過錳酸鹽、pH調整劑及水的第2研磨液，以與該第1研磨步驟相同的研磨墊來將SiC基板精研磨，且該第2研磨步驟中，是使用混合相對於水0.1質量%~5.0質量%的過錳酸鹽、與0.01質量%~2.0質量%的pH調整劑，且將過錳酸鹽對pH調整劑的莫耳比設成0.1~2.5之第2研磨液。
  2. 如請求項1的SiC基板之研磨方法，其中，會使用研磨裝置，該研磨裝置具備：工作夾台，保持SiC基板；前述研磨墊；儲槽，分別儲存前述第1研磨液及前述第2研磨液；以及供給機構，選擇性地供給已儲存於該儲槽的該第1研磨液及該第2研磨液的其中之一，且在該第1研磨步驟中是供給該第1研磨液， 在該第2研磨步驟中是取代第1研磨液而改供給第2研磨液。
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