WO2006075527A1 - ＧａＮ基板の研磨方法 - Google Patents

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WO2006075527A1
WO2006075527A1 PCT/JP2005/024057 JP2005024057W WO2006075527A1 WO 2006075527 A1 WO2006075527 A1 WO 2006075527A1 JP 2005024057 W JP2005024057 W JP 2005024057W WO 2006075527 A1 WO2006075527 A1 WO 2006075527A1
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polishing
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gan substrate
abrasive
gan
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Naoki Matsumoto
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Sumitomo Electric Industries, Ltd.
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    • C30B29/403—AIII-nitrides
    • C30B29/406—Gallium nitride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure

Definitions

  • the present invention relates to a method for polishing a GaN substrate.
  • Patent Document 1 As a method for polishing a magnetic head slider, for example, a method described in Patent Document 1 is known.
  • a polishing liquid for polishing a magnetic head slider for example, a lapping oil composition for finish polishing described in Patent Document 2 is known.
  • Non-Patent Document 1 a method for polishing a GaN substrate (gallium nitride substrate) instead of a magnetic head slider, for example, a method described in Non-Patent Document 1 is known.
  • a GaN substrate is polished using a diamond paste having a particle size of 0.1 ⁇ m and a suede-type pad, and then the GaN substrate is optically polished using a mixture of KOH and NaOH. .
  • GaN substrate polishing method for example, a method described in Patent Document 3 is known.
  • the GaN substrate is polished with loose abrasive grains supplied on the surface plate.
  • the GaN substrate is polished while gradually reducing the grain size of the loose abrasive grains and slowing the polishing rate.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-205556
  • Patent Document 2 JP 2004-58220 A
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-322899
  • Non-Patent Document 1 1 1 ⁇ . ⁇ ⁇ 11 ⁇ 21 ⁇ and 3 others, ⁇ Chemical polishing of bulk and epitaxial GaN '', Journal of Crystal Growth, No.182, 1997, pp. 17-22
  • An object of the present invention is to provide a method for polishing a GaN substrate that can suppress the generation of scratches. Means for solving the problem
  • the method for polishing a GaN substrate of the present invention is performed while supplying a polishing liquid containing a first abrasive and a first lubricant onto a first surface plate.
  • the first surface plate may be used as the second surface plate, or a surface plate different from the first surface plate may be used.
  • the first abrasive may be used as the second abrasive, or an abrasive different from the first abrasive may be used.
  • the “second surface plate in which the second abrasive material is embedded” the first surface plate in which the first abrasive material is embedded may be used.
  • the first surface plate in which a different abrasive material is embedded may be used, or a surface plate different from the first surface plate may be used in which an abrasive material different from the first abrasive material is embedded.
  • the second abrasive is embedded in the second surface plate in the second polishing step. For this reason, the second abrasives do not aggregate. Therefore, in the second polishing step, the GaN substrate can be polished while suppressing the generation of scratches.
  • the peripheral speed of the first surface plate and the peripheral speed of the second surface plate are preferably 7 mZmin or more and 57 mZmin or less.
  • the polishing speed of the GaN substrate can be increased as compared with the case where the peripheral speed is less than 7 mZmin.
  • the rotation of the first surface plate and the rotation of the second surface plate are easier to stabilize than when the peripheral speed is greater than 57 mZmin.
  • the first abrasive is preferably a diamond particle. This can improve the polishing efficiency of the GaN substrate in the first polishing step.
  • the constituent material of the first surface plate and the constituent material of the second surface plate are preferably alloys containing 50% by mass or more of tin. Alloys containing 50% by mass or more of tin are soft, so the amount of protrusion of the first abrasive on the first surface plate and the amount of protrusion of the second abrasive on the second surface plate are both small. Become. Therefore, the GaN substrate after the first polishing process Both the surface roughness of the plate and the surface roughness of the GaN substrate after the second polishing step can be reduced. Moreover, generation
  • the GaN substrate polishing method includes a facing step of cutting the second platen so that the flatness is 10 ⁇ m or less before the second polishing step, It is preferable that the method further includes a charging step of embedding the third abrasive for forming the second abrasive in the second surface plate after the one singing step and before the second polishing step.
  • the facing step and the charging step may be performed before the first polishing step, or may be performed after the first polishing step and before the second polishing step. Good. Further, the facing process may be performed before the first polishing process, and the charging process may be performed after the first polishing process and before the second polishing process.
  • the second abrasive is embedded.
  • a “second surface plate” is obtained.
  • the first surface plate is used as the second surface plate and the ceasing step is performed after the first polishing step, for example, a third abrasive is embedded in the first surface plate. Therefore, the “second surface plate in which the second abrasive is embedded” is obtained.
  • the charging step is performed before the first polishing step, for example, after the third polishing material is embedded in the first surface plate. By performing the first polishing step, a “second surface plate in which a second abrasive is embedded” is obtained.
  • the first lubricant and the second lubricant are preferably composed mainly of ethylene glycol and water. In this case, cleaning of the GaN substrate, the first surface plate, and the like in the first polishing step, and the GaN substrate, the first and second surface plates, etc. after the second polishing step are facilitated.
  • the first lubricant and the second lubricant contain ethylene glycol, evaporation of the first lubricant can be suppressed in the first polishing process, and the first surface plate can be protected. wear. Further, evaporation of the second lubricant can be suppressed in the second polishing step, and the second platen can be protected.
  • the first surface plate As the second surface plate.
  • the GaN substrate polished on the first surface plate is polished on the second surface plate.
  • the surface shape of the GaN substrate matches the surface shape of the second surface plate. For this reason, the generation of scratches can be suppressed.
  • the GaN substrate polishing method is performed after the first polishing step and before the second polishing step.
  • the generation of scratches can be suppressed.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of a polishing apparatus suitably used in the GaN substrate polishing method according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of the polishing jig shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view taken along line III-III shown in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a crystal structure of a GaN crystal constituting a GaN substrate.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of a polishing method for a GaN substrate according to the present embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic perspective view for explaining a facing process.
  • FIG. 7 is a schematic perspective view for explaining the first and second polishing steps.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view for explaining the first and second polishing steps.
  • FIG. 9 is a graph showing the relationship between the surface roughness Ra of the GaN substrate after the first and second polishing steps and the average particle diameter of the abrasive.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of a polishing apparatus suitably used in the GaN substrate polishing method according to the present embodiment.
  • a polishing apparatus 100 shown in FIG. 1 includes a surface plate 101 arranged on a table 113 and a polishing jig 10 placed on a surface 101a of the surface plate 101.
  • a GaN substrate is disposed between the surface plate 101 and the polishing jig 10, and the surface plate 101 and the polishing jig 10 are rotated to polish the GaN substrate.
  • the GaN substrate is suitably used for devices such as LEDs and LDs.
  • the surface plate 101 is, for example, a disk having a center point O and a radius r.
  • the surface plate 101 rotates at a peripheral speed V, for example, counterclockwise.
  • a chiller 11 1 for cooling the surface plate 101 is connected to the surface plate 101.
  • the temperature of the surface plate 101 can be controlled to a temperature equivalent to room temperature (for example, 20 ° C.). In this case, heat generation and deformation of the surface plate 101 during polishing are prevented.
  • the polishing jig 10 is connected to a motor 103 that rotates and swings the polishing jig 10.
  • the motor 103 is disposed on the table 113.
  • the polishing jig 10 is preferably rotated in the same direction as the rotation direction of the surface plate 101, for example, counterclockwise.
  • the table 113 includes a facing mechanism 109 for cutting the surface 101a of the surface plate 101, and a dropping device (dispenser) 105 for dropping the polishing liquid 27 onto the surface 101a of the surface plate 101.
  • a dropping device (dispenser) 10 7 for dropping the lubricant 31 onto the surface 101a of the surface plate 101 is disposed.
  • the dropping devices 105 and 107 have dropping nozzles 105a and 107a, respectively.
  • the polishing liquid 27 or the lubricant 31 is dropped from the dropping nozzles 105a and 107a.
  • the polishing liquid 27 is in the form of a slurry, for example.
  • the polishing liquid 27 and the lubricant 31 are water-soluble, for example.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of the polishing jig 10 shown in FIG.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view taken along line III-III shown in FIG.
  • the polishing jig 10 includes a plate 17 on which the GaN substrate 1 is attached and a drive ring 15 surrounding the plate 17. On the plate 17, a weight 13 and a support bar 11 are arranged in this order.
  • the plate 17 also has a ceramic force, for example.
  • the GaN substrate 1 is preferably attached to the plate 17 with an adhesive such as wax.
  • the GaN substrate 1 is evenly pressed by the weight 13 against the surface plate 101 via the plate 17.
  • grooves 15b are formed radially on the lower surface 15a of the drive ring 15.
  • the polishing jig 10 is arranged so that the surface la of the GaN substrate 1 is in contact with the surface 101a (see FIG. 1) of the surface plate 101.
  • FIG. 4 (a) and FIG. 4 (b) are diagrams schematically showing the crystal structure of the GaN crystal constituting the GaN substrate 1.
  • the GaN crystal has a hexagonal wurtzite crystal structure as shown in FIG. 4 (a).
  • Such a GaN crystal body having a GaN crystal force has a (000 1) plane and a (000-1) plane as shown in FIG. 4 (b).
  • the (0001) plane is the Ga plane
  • the (000-1) plane is the N plane.
  • Vickers hardness of the Ga surface is 1250KgZmm 2
  • Vickers hardness of the N surface is 11 50kgZmm 2.
  • the Ga surface is more chemically resistant to KOH than the N surface.
  • the GaN substrate 1 is a stripe core substrate
  • the Ga plane and the N plane are arranged in a stripe pattern on the surface la (see FIG. 3) of the GaN substrate 1.
  • the GaN substrate 1 is not limited to a stripe core substrate.
  • the “striped core substrate” is a substrate in which a low crystal defect region extending linearly and having a predetermined width and a high crystal defect region extending linearly and having a predetermined width are alternately arranged on the surface. That's it. Details of the stripe core substrate are disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-335646!
  • the GaN substrate polishing method according to the present embodiment is preferably carried out using the polishing apparatus 100 described above.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of a method for polishing a GaN substrate according to the present embodiment.
  • a facing step for example, a facing step (step S1), a charging step (step S2), a first polishing step (step S3), a cleaning step (step S4) and a second polishing step ( Step S5) is performed in sequence.
  • the second polishing step The surface plate 101 used in the first polishing step is used as the surface plate used in the process.
  • FIG. 6 is a schematic perspective view for explaining the facing process.
  • FIGS. 7 (a) and 7 (b) are schematic perspective views for explaining the first and second polishing steps, respectively.
  • FIGS. 8A and 8B are schematic cross-sectional views for explaining the first and second polishing steps, respectively.
  • the surface 101a of the surface plate 101 may be cut so that the flatness (TTV: Total Thickness Variation) of the surface plate 101 is 10 m or less. If this surface plate 101 is used, for example, a GaN substrate 1 having a diameter of 2 inches can be suitably polished. The shape of the surface 101 a of the surface plate 101 is transferred to the surface la of the GaN substrate 1. Further, it is more preferable to perform cutting so that the flatness of the portion (radius portion) up to the outer periphery of the center point O force of the surface plate 101 is 5 m or less. In particular, when polishing is performed using an abrasive having a small average particle diameter, it is preferable to reduce the flatness of the surface plate 101.
  • TTV Total Thickness Variation
  • the diamond bite 109a constitutes the main part of the facing mechanism 109 (see FIG. 1).
  • the center point O force of the surface plate 101 also moves along the radial direction X toward the outer periphery.
  • Cutting is performed by moving the diamond tool 109a while rotating the surface plate 101.
  • the rotation speed of the surface plate 101 is, for example, 400 rpm.
  • the surface 101a of the surface plate 101 includes a surface 101b that has already been machined and a surface 101c that has not yet been machined. After cutting, it is preferable to clean the surface 101a of the surface plate 101 as necessary.
  • the abrasive 21 (third abrasive) may be embedded in the surface plate 101.
  • the GaN substrate 1 is attached.
  • the polishing jig 10 (see FIGS. 2 and 3) and the surface plate 101 are rotated.
  • the abrasive 21 forms the abrasive 29 in the second polishing step, as will be described later. It is for making.
  • Weight 13 Weight 1. 96 X 10 4 Pa (200g / cm 2 )
  • the GaN substrate 1 is polished using the surface plate 101 and the polishing liquid 27.
  • the surface plate 101 and the polishing jig 10 are preferably rotated.
  • the polishing liquid 27 is preferably dropped onto the surface 101 a of the surface plate 101 from the dropping nozzle 105 a of the dropping device 105.
  • the GaN substrate 1 is polished by the abrasives 21, 23 as shown in FIG. 8 (a). Further, a lubricant 25 is filled between the GaN substrate 1 and the surface plate 101.
  • Most of the abrasive 21 is a barrel (hereinafter also referred to as a fixed barrel) fixed in the surface plate 101, and most of the abrasive 23 is embedded in the surface plate 101. It is a free barrel (hereinafter also referred to as a free barrel). However, a part of the abrasive 21 may fall off to become a free barrel, or a part of the abrasive 23 may be embedded in the surface plate 101 to become a fixed barrel.
  • the protruding amount t of abrasives 21, 23 is
  • GaN substrate 1 GaN single crystal substrate with a diameter ( ⁇ ) of 50.8 mm and a thickness of 400 ⁇ m
  • Maximum particle size of abrasive 23 1 ⁇ m or less
  • Weight 13 Weight 1. 96 X 10 4 Pa (200g / cm 2 )
  • the polishing jig 10 is cleaned by removing. Examples of the cleaning method include ultrasonic cleaning using ultrapure water.
  • the surface 101a of the surface plate 101 may be cleaned by removing foreign matter on the surface plate 101.
  • foreign substances include grinding scraps and loose abrasive grains of the Ga N substrate 1 after the first polishing step.
  • a wiper that does not generate dust and debris and ultrapure water.
  • loose abrasive grains may remain on the surface 101a of the surface plate 101 even if the wiper is used for cleaning.
  • the polishing jig 10 to which the GaN substrate 1 is not attached may be rotated on the surface plate 101 while the surface plate 101 is rotated. If the polishing time in the first polishing process is short or the concentration of the abrasive 23 contained in the polishing liquid 27 is low, the cleaning process may be omitted! /.
  • abrasive 29 is embedded.
  • the surface plate 101 is used to polish the GaN substrate 1. In polishing, it is preferable to rotate the surface plate 101 and the polishing jig 10. In the second polishing step, the GaN substrate 1 is polished by the polishing material 29 as shown in FIG. 8 (b). A lubricant 31 is filled between the GaN substrate 1 and the surface plate 101.
  • the abrasive 29 is an abrasive embedded in the surface plate 101 among the above-described abrasives 21 and 23. So it is a fixed barrel. Note that the polishing material 21 embedded in the surface plate 101 in the charging process may be used as the polishing material 29. Since abrasive 29 is a fixed barrel, as shown in Fig. 8 (a) and Fig. 8 (b), the protruding amount t of abrasive 29 is the protruding amount w2 of abrasives 21, 23.
  • the surface roughness Ra of the GaN substrate 1 after the second polishing step is smaller than the surface roughness Ra of the GaN substrate 1 after the first polishing step.
  • the hardness of the surface plate is set to H
  • the surface roughness Ra is expressed, for example, by the following formula (1).
  • FIG. 9 is a graph showing the relationship between the surface roughness Ra of the GaN substrate after the first and second polishing steps and the average particle diameter of the abrasive.
  • the points in the region P1 in FIG. 9 indicate the surface roughness Ra of the GaN substrate 1 after the first polishing step, and the points in the region P2 indicate the surface roughness of the GaN substrate 1 after the second polishing step. Ra is shown.
  • the value of the surface roughness Ra is a value measured using an atomic force microscope (AFM).
  • AFM atomic force microscope
  • Weight 13 Weight 1. 96 X 10 4 Pa (200g / cm 2 )
  • the abrasive 29 is embedded in the surface plate 101 in the second polishing step. For this reason, the abrasives 29 do not aggregate. In the second polishing step, the protruding amount t of the abrasive 29 is small and the average w2
  • the GaN substrate 1 can be polished while suppressing the generation of scratches. Further, the surface roughness Ra of the GaN substrate 1 after the second polishing step can be reduced, and in-plane variation of the surface roughness Ra can be reduced.
  • the polishing rate of the GaN substrate 1 can be increased, so that the slice before the first polishing process can be performed. By performing pre-processing such as grinding, the work-affected layer formed on the GaN substrate 1 can be efficiently removed.
  • a GaN substrate in which generation of scratches is suppressed can be suitably manufactured.
  • the peripheral speed V of the surface plate 101 shown in FIG. 1 is preferably 7 mZmin or more and 57 mZmin or less! /.
  • the polishing speed of the GaN substrate 1 can be increased compared with the case where the peripheral speed V is less than 7 mZmin.
  • the peripheral speed V is 57 mZmin or less
  • the rotation of the surface plate 101 and the polishing jig 10 is easily stabilized. Specifically, it is possible to suppress the shaking in the thrust direction (the axial direction of the support rod 11 of the polishing jig 10) that causes a scratch. Therefore, the number of scratches can be reduced as compared with the case where the peripheral speed V is greater than 57 mZmin.
  • the rotational speed of the surface plate 101 is preferably 5 rpm or more and 40 rpm or less.
  • the rotational speed is 5 rpm or higher, the polishing rate of the GaN substrate 1 can be increased compared to when the rotational speed is less than 5 rpm, and thus the productivity is high.
  • the rotational speed is 40 rpm or less, the rotation of the surface plate 101 is easily stabilized, so that the number of scratches can be reduced as compared with the case where the rotational speed is larger than 40 rpm.
  • Table 1 shows the results of measuring the peripheral speed v of the surface plate 101, the rotational speed of the surface plate 101, and the number of scratches in the first polishing step.
  • “Number of scratches” indicates the number of scratches generated in the surface of a GaN substrate with a diameter ( ⁇ ) of 50.8 mm. The number of scratches was measured by visual inspection under a condenser lamp.
  • Table 2 shows the results of measuring the peripheral speed v of the surface plate 101, the rotational speed of the surface plate 101, and the number of scratches in the second polishing step.
  • “Number of clutches” indicates the number of scratches generated in the surface of a GaN substrate having a diameter ( ⁇ ) of 50.8 mm. The number of scratches was measured by visual inspection under a condenser lamp.
  • the Vickers hardness of the abrasives 21, 23, and 29 is preferably larger than the Vickers hardness of GaN (1300 kgZ mm 2 ). Therefore, the constituent materials of the abrasives 21, 23, 29 are, for example, diamond, carbides such as SiC, oxides such as AlO, nitriding such as cBN, SiN, etc.
  • diamond is particularly preferable from the viewpoints of classification accuracy, price, processing efficiency, processing accuracy, and the like.
  • the abrasives 21 and 23 are diamond particles, the polishing efficiency of the GaN substrate 1 in the first polishing step can be improved.
  • the abrasive 29 is diamond abrasive, the polishing efficiency of the GaN substrate 1 in the second polishing step can be improved.
  • the constituent material of the surface plate 101 is preferably an alloy containing 50 mass% or more of tin.
  • the surface plate 101 may have a coating layer made of an alloy containing 50 mass% or more of tin. Alloys containing 50 mass% or more of tin are softer than metals such as copper, so the protruding amount t of abrasives 21, 23 and the protruding amount t of abrasive 29 (see Fig. 8 wl w2) on the surface plate 101 are small. Become. For this reason, the surface roughness Ra of the GaN substrate 1 after the first and second polishing steps can be reduced, and the occurrence of scratches can be suppressed.
  • Table 3 shows the measurement results of the constituent material of the surface plate 101, the surface roughness Ra of the GaN substrate 1 and the number of scratches in the second polishing step.
  • “Number of scratches” indicates the number of scratches generated in the surface of a GaN substrate with a diameter ( ⁇ ) of 50.8 mm. The number of scratches was measured by visual inspection under a condenser lamp. The surface roughness Ra was measured with an atomic force microscope (AFM). [0061] [Table 3]
  • the material constituting the surface plate 101 is preferably an alloy containing 50 mass% or more of tin.
  • a GaN substrate having a surface roughness Ra of 5 nm or less and zero scratches is suitably used for devices such as LEDs and LDs.
  • bismuth and antimony are preferred over lead.
  • the abrasives 21, 23, 29 can be firmly held and fixed to the surface plate 101 when the abrasives 21, 23, 29 are diamond particles. .
  • the forcing process as described above since the forcing process as described above is performed, the flatness of the GaN substrate 1 after the first and second polishing steps is improved.
  • the facing step it is preferable to form a spiral or concentric groove (not shown) centered on the center point O on the surface 101a of the surface plate 101.
  • the frictional resistance between the GaN substrate 1 and the surface plate 101 can be reduced, and the polishing liquid 27 or the lubricant 31 is interposed between the GaN substrate 1 and the surface plate 101. It becomes easy to supply.
  • the in-plane variation of the polishing rate and the surface roughness Ra of the GaN substrate 1 in the second polishing step is reduced. Furthermore, the occurrence of scratches is also suppressed. Also, before the first polishing process When the charging process is performed, the polishing rate in the first polishing process is stabilized from the start of polishing.
  • the lubricants 25 and 31 are preferably composed mainly of ethylene glycol such as polyethylene glycol and monoethylene glycol and water. Specifically, for example, the total content of ethylene glycol and water with respect to the total amount of the lubricant is preferably 95% by mass or more.
  • ethylene glycol for example, polyethylene alcohol, glycerin, ratatitol, sorbitol, or the like may be used.
  • the total content power of polyethylene alcohol, glycerin, latathitol or sorbitol and water with respect to the total amount of the lubricant is preferably 95% by mass or more.
  • the lubricants 25 and 31 are water-soluble, the GaN substrate 1 and the polishing apparatus 100 such as the surface plate 101 can be easily cleaned after the first and second polishing steps. Since GaN does not react with water, a water-soluble lubricant can be used. This improves the cleaning workability and reduces the cleaning cost.
  • the lubricants 25 and 31 contain ethylene glycol, polyethylene alcohol, glycerin, latathitol, or sorbitol, evaporation of the lubricants 25 and 31 can be suppressed in the first and second polishing steps, and the surface plate 101 can be protected. Can be realized.
  • the surface plate 101 used in the first polishing step is used as the surface plate used in the second polishing step, individual differences (for example, surface shape differences) of the surface plate are used. Etc.) need not be considered. Therefore, when the Ga N substrate 1 polished on the surface plate 101 in the first polishing step is polished on the surface plate 101 in the second polishing step, the shape of the surface la of the GaN substrate 1 and the surface plate 101 The shape of surface 101a is compatible. For this reason, generation of scratches after the second polishing step can be suppressed.
  • one or more of the facing step, the charging step, and the tallying step may be omitted.
  • the charging process is omitted, the abrasive 21 is not embedded in the surface plate 101 in the first polishing process.
  • the abrasive 23 is gradually embedded in the surface plate 101. Therefore, the embedded abrasive 23 becomes a fixed abrasive. This fixed abrasive becomes the abrasive 29 in the second polishing step.
  • a facing step and a ceasing step may be performed after the first polishing step and before the second polishing step. Further, the facing step may be performed before the first polishing step, and the charging step may be performed after the first polishing step and before the second polishing step. In either case, the same effect as the above embodiment can be obtained. In these cases, the abrasive 21 becomes the abrasive 29.
  • the platen 101 used in the first polishing step is used as the platen used in the second polishing step.
  • the platen used in the first polishing step is used.
  • the platen (first platen) and the platen used for the second polishing process (second platen) may be different! / ⁇ .
  • the facing process and the charging process are performed on the first platen before the first polishing process, and the second polishing process is performed before the second polishing process. It may be performed on a surface plate. In either case, the same effect as the above embodiment can be obtained.

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Abstract

　このＧａＮ基板の研磨方法では、まず、研磨材２３と潤滑剤２５とを含む研磨液２７を定盤１０１上に供給しながら、定盤１０１及び研磨液２７を用いてＧａＮ基板を研磨する（第１の研磨工程）。次に、研磨材２９が埋め込まれた定盤１０１上に潤滑剤３１を供給しながら、研磨材２９が埋め込まれた定盤１０１を用いてＧａＮ基板を研磨する（第２の研磨工程）。

Description

GaN基板の研磨方法
技術分野
[0001] 本発明は、 GaN基板の研磨方法に関する。
背景技術
[0002] 磁気ヘッドスライダの研磨方法として、例えば特許文献 1に記載された方法が知ら れている。また、磁気ヘッドスライダを研磨するための研磨液として、例えば特許文献 2に記載された仕上げ研磨用ラッピングオイル組成物が知られている。
[0003] ところで、磁気ヘッドスライダではなく GaN基板 (窒化ガリウム基板)の研磨方法とし て、例えば非特許文献 1に記載された方法が知られている。この方法では、粒径が 0 . 1 μ mのダイヤモンドペーストとスウェードタイプのパッドを用いて GaN基板を研磨し た後、 KOHと NaOHの混合液を用いて GaN基板をィ匕学的に研磨する。
[0004] また、別の GaN基板の研磨方法として、例えば特許文献 3に記載された方法が知 られている。この方法では、定盤上に供給された遊離砥粒により GaN基板を研磨す る。具体的には、遊離砥粒の粒径を徐々に小さくし、研磨速度を遅くしながら GaN基 板を研磨する。
特許文献 1：特開 2001— 205556号公報
特許文献 2：特開 2004— 58220号公報
特許文献 3：特開 2001— 322899号公報
非特許文献1 :11丄.\^ 1½1\ほか 3名、「Chemical polishing of bulk and epitaxial GaN 」、 Journal of Crystal Growth,第 182号、 1997年、 17〜22頁
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] しカゝしながら、遊離砥粒を用いて GaN基板を研磨すると、定盤上で遊離砥粒同士 が凝集して粗大化し、粗大化した粒子により GaN基板にスクラッチが発生してしまう。
[0006] 本発明は、スクラッチの発生を抑制できる GaN基板の研磨方法を提供することを目 的とする。 課題を解決するための手段
[0007] 上述の課題を解決するため、本発明の GaN基板の研磨方法は、第 1の研磨材と第 1の潤滑剤とを含む研磨液を第 1の定盤上に供給しながら、第 1の定盤及び研磨液 を用いて GaN基板を研磨する第 1の研磨工程と、第 1の研磨工程の後、第 2の研磨 材が埋め込まれた第 2の定盤上に第 2の潤滑剤を供給しながら、第 2の研磨材が埋 め込まれた第 2の定盤を用いて GaN基板を研磨する第 2の研磨工程とを含む。
[0008] ここで、第 2の定盤として、第 1の定盤を用いるとしてもよいし、第 1の定盤とは異なる 定盤を用いてもよい。また、第 2の研磨材として、第 1の研磨材を用いるとしてもよいし 、第 1の研磨材とは異なる研磨材を用いるとしてもよい。例えば、「第 2の研磨材が埋 め込まれた第 2の定盤」として、第 1の研磨材が埋め込まれた第 1の定盤を用いてもよ いし、第 1の研磨材とは異なる研磨材が埋め込まれた第 1の定盤を用いてもよいし、 第 1の定盤とは異なる定盤に第 1の研磨材とは異なる研磨材が埋め込まれたものを 用いてもよい。
[0009] 本発明の GaN基板の研磨方法では、第 2の研磨工程において第 2の研磨材が第 2 の定盤に埋め込まれている。このため、第 2の研磨材同士が凝集しない。したがって 、第 2の研磨工程では、スクラッチの発生を抑制しながら GaN基板を研磨することが できる。
[0010] また、第 1の定盤の周速度及び第 2の定盤の周速度は、 7mZmin以上 57mZmin 以下であることが好ましい。
[0011] この場合、第 1及び第 2の研磨工程において、周速度が 7mZmin未満の場合に比 ベて GaN基板の研磨速度を大きくできる。また、周速度が 57mZminより大きい場合 に比べて第 1の定盤の回転及び第 2の定盤の回転を安定させ易くなる。
[0012] また、第 1の研磨材は、ダイヤモンド砲粒であることが好ましい。これにより、第 1の 研磨工程における GaN基板の研磨効率を向上させることができる。
[0013] また、第 1の定盤の構成材料及び第 2の定盤の構成材料は、錫を 50質量％以上含 有する合金であることが好まし 、。錫を 50質量％以上含有する合金は軟らカ^、ので 、第 1の定盤における第 1の研磨材の突き出し量及び第 2の定盤における第 2の研磨 材の突き出し量がいずれも小さくなる。このため、第 1の研磨工程後における GaN基 板の表面粗さ及び第 2の研磨工程後における GaN基板の表面粗さをいずれも小さく できる。また、スクラッチの発生も抑制できる。
[0014] また、上記 GaN基板の研磨方法は、第 2の研磨工程の前に、平坦度が 10 μ m以 下となるように第 2の定盤を切削加工するフエ一シング工程と、フエ一シング工程の後 、第 2の研磨工程の前に、第 2の研磨材を形成するための第 3の研磨材を第 2の定盤 に埋め込むチャージング工程とを更に含むことが好ましい。
[0015] ここで、「平坦度」とは、測定対象物の厚みの最大値と最小値の差を意味する。また 、フエ一シング工程及びチャージング工程は、第 1の研磨工程の前に実施されるとし てもよいし、第 1の研磨工程の後、第 2の研磨工程の前に実施されるとしてもよい。ま た、フエ一シング工程が第 1の研磨工程の前に実施され、チャージング工程が第 1の 研磨工程の後、第 2の研磨工程の前に実施されるとしてもよい。
[0016] また、第 2の定盤として第 1の定盤とは異なる定盤を用いる場合、例えば、当該定盤 に第 3の研磨材を埋め込むことによって「第 2の研磨材が埋め込まれた第 2の定盤」 が得られる。第 2の定盤として第 1の定盤を用いて、且つ、第 1の研磨工程の後にチヤ 一ジング工程を実施する場合、例えば、第 3の研磨材を第 1の定盤に埋め込むことに よって「第 2の研磨材が埋め込まれた第 2の定盤」が得られる。第 2の定盤として第 1 の定盤を用いて、且つ、第 1の研磨工程の前にチャージング工程を実施する場合、 例えば、第 3の研磨材を第 1の定盤に埋め込んだ後に第 1の研磨工程を実施するこ とによって「第 2の研磨材が埋め込まれた第 2の定盤」が得られる。
[0017] この場合、フエ一シング工程を実施するので、第 2の研磨工程後における GaN基板 の平坦度が向上する。また、チャージング工程を実施するので、第 2の研磨材の突き 出し量の面内ばらつきを低減できる。このため、第 2の研磨工程における GaN基板の 研磨速度及び表面粗さの面内ばらつきが低減される。
[0018] また、第 1の潤滑剤及び第 2の潤滑剤は、エチレングリコール及び水を主成分とす ることが好ましい。この場合、第 1の研磨工程における GaN基板や第 1の定盤等、及 び、第 2の研磨工程後における GaN基板や第 1及び第 2の定盤等の洗浄が容易に なる。また、第 1の潤滑剤及び第 2の潤滑剤はエチレングリコールを含有するので、第 1の研磨工程において第 1の潤滑剤の蒸発を抑制でき、第 1の定盤の防鲭を実現で きる。また、第 2の研磨工程において第 2の潤滑剤の蒸発を抑制でき、第 2の定盤の 防鲭を実現できる。
[0019] また、第 2の研磨工程では、第 2の定盤として第 1の定盤を用いることが好ましい。こ の場合、第 1の定盤と第 2の定盤との間において個体差を考慮する必要がないので、 第 1の定盤上で研磨された GaN基板を第 2の定盤上で研磨する際に、 GaN基板の 表面形状と第 2の定盤の表面形状とが適合する。このため、スクラッチの発生を抑制 できる。
[0020] また、第 2の研磨工程では第 2の定盤として第 1の定盤を用いる場合、上記 GaN基 板の研磨方法は、第 1の研磨工程の後、第 2の研磨工程の前に、第 1の定盤上の異 物を除去するクリーニング工程を更に含むことが好ましい。これにより、第 2の研磨ェ 程において、第 1の定盤上の異物に起因するスクラッチの発生や表面粗さを低減で きる。
発明の効果
[0021] 本発明の GaN基板の研磨方法によれば、スクラッチの発生を抑制できる。
図面の簡単な説明
[0022] [図 1]図 1は、本実施形態に係る GaN基板の研磨方法に好適に用いられる研磨装置 の一例を示す概略斜視図である。
[図 2]図 2は、図 1に示される研磨ジグの概略斜視図である。
[図 3]図 3は、図 2に示される III— III線に沿った縦断面図である。
[図 4]図 4は、 GaN基板を構成する GaN結晶の結晶構造を模式的に示す図である。
[図 5]図 5は、本実施形態に係る GaN基板の研磨方法の一例を示すフローチャート である。
[図 6]図 6は、フエ一シング工程を説明するための概略斜視図である。
[図 7]図 7は、第 1及び第 2の研磨工程を説明するための概略斜視図である。
[図 8]図 8は、第 1及び第 2の研磨工程を説明するための概略断面図である。
[図 9]図 9は、第 1及び第 2の研磨工程後における GaN基板の表面粗さ Raと、研磨材 の平均粒径との関係を示すグラフである。
符号の説明 [0023] 1 GaN基板、 21· ··第 3の研磨材、 23…第 1の研磨材、 25…第 1の潤滑剤、 27· ·· 研磨液、 29· ··第 2の研磨材、 31· ··第 2の潤滑剤、 101…第 1及び第 2の定盤。
発明を実施するための最良の形態
[0024] 以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面 の説明において、同一又は同等の要素には同一符号を用い、重複する説明を省略 する。
[0025] (GaN基板の研磨装置）
図 1は、本実施形態に係る GaN基板の研磨方法に好適に用いられる研磨装置の 一例を示す概略斜視図である。図 1に示される研磨装置 100は、テーブル 113上に 配置された定盤 101と、定盤 101の表面 101a上に載置された研磨ジグ 10とを備える 。研磨装置 100では、定盤 101と研磨ジグ 10との間に GaN基板を配置して、定盤 10 1及び研磨ジグ 10を回転させることにより GaN基板の研磨を行う。 GaN基板は、例え ば LEDや LD等のデバイスに好適に用いられる。
[0026] 定盤 101は、例えば、中心点 O及び半径 rを有する円盤である。定盤 101は、周速 度 Vで例えば反時計回りに回転する。定盤 101には、定盤 101を冷却するチラ一 11 1が接続されている。チラ一 111を用いることにより、定盤 101の温度を室温と同等の 温度 (例えば 20°C)に制御することができる。この場合、研磨時の定盤 101の発熱や 変形が防止される。
[0027] 研磨ジグ 10には、研磨ジグ 10を回転及び揺動させるモータ 103が接続されている 。モータ 103はテーブル 113上に配置されている。研磨ジグ 10は、定盤 101の回転 方向と同一方向、例えば反時計回りに回転することが好ましい。
[0028] テーブル 113上〖こは、定盤 101の表面 101aを切削加工するためのフエ一シング機 構 109と、研磨液 27を定盤 101の表面 101aに滴下する滴下装置 (ディスペンサー） 105と、潤滑剤 31を定盤 101の表面 101aに滴下する滴下装置（ディスペンサー） 10 7とが配置されている。滴下装置 105, 107は、それぞれ滴下ノズル 105a, 107aを 有している。これらの滴下ノズル 105a, 107aから研磨液 27又は潤滑剤 31が滴下さ れる。研磨液 27は例えばスラリー状である。また、研磨液 27及び潤滑剤 31は例えば 水溶性である。 [0029] 図 2は、図 1に示される研磨ジグ 10の概略斜視図である。図 3は、図 2に示される III III線に沿った縦断面図である。研磨ジグ 10は、 GaN基板 1が貼り付けられるプレ ート 17と、プレート 17を取り囲むドライブリング 15とを備える。プレート 17上には、おも り 13と支持棒 11とが順に配置されて 、る。
[0030] プレート 17は、例えばセラミック力もなる。 GaN基板 1は、ワックス等の接着剤により プレート 17に貼り付けられることが好ましい。 GaN基板 1は、おもり 13によって、プレ ート 17を介して定盤 101に均等に押圧される。ドライブリング 15の下面 15aには、例 えば、溝 15bが放射状に形成されている。研磨ジグ 10は、 GaN基板 1の表面 laが定 盤 101の表面 101a (図 1参照）に接触するように配置される。
[0031] 図 4(a)及び図 4(b)は、 GaN基板 1を構成する GaN結晶の結晶構造を模式的に示 す図である。 GaN結晶は、図 4(a)に示されるように六方晶系のウルッ鉱型結晶構造 を有する。このような GaN結晶力 なる GaN結晶体は、図 4(b)に示されるように（000 1)面及び（000— 1)面を有する。（0001)面は Ga面であり、（000— 1)面は N面であ る。 Ga面のビッカーズ硬度は、 1250kgZmm2であり、 N面のビッカーズ硬度は、 11 50kgZmm2である。また、 Ga面は N面よりも KOHに対する耐薬品性が強い。
[0032] GaN基板 1がストライプコア基板である場合、 GaN基板 1の表面 la (図 3参照）には Ga面及び N面がストライプ状に配置される。なお、 GaN基板 1はストライプコア基板 に限定されない。ここで、「ストライプコア基板」とは、直線状に伸び所定の幅を有する 低結晶欠陥領域と、直線状に伸び所定の幅を有する高結晶欠陥領域とが、表面に 交互に配置された基板のことである。ストライプコア基板の詳細については、例えば 特開 2004— 335646号公報等に示されて!/、る。
[0033] (GaN基板の研磨方法）
本実施形態に係る GaN基板の研磨方法は、上述の研磨装置 100を用 、て好適に 実施される。
[0034] 図 5は、本実施形態に係る GaN基板の研磨方法の一例を示すフローチャートであ る。この GaN基板の研磨方法では、例えば、フエ一シング工程（工程 S1)、チャージ ング工程（工程 S2)、第 1の研磨工程（工程 S3)、クリーニング工程（工程 S4)及び第 2の研磨工程 (工程 S5)が順に実施される。なお、本実施形態では、第 2の研磨工程 において使用される定盤として、第 1の研磨工程で使用される定盤 101を用いること とする。
[0035] 以下、図 6〜図 8を参照しながら各工程 S 1〜S5について詳細に説明する。図 6は、 フエ一シング工程を説明するための概略斜視図である。図 7(a)及び図 7(b)は、それ ぞれ、第 1及び第 2の研磨工程を説明するための概略斜視図である。図 8(a)及び図 8 (b)は、それぞれ、第 1及び第 2の研磨工程を説明するための概略断面図である。
[0036] (フエ一シング工程）
必要に応じて、図 6に示されるように、定盤 101の平坦度（TTV: Total Thickness V ariation)が 10 m以下となるように定盤 101の表面 101aを切削加工するとしてもよ い。この定盤 101を用いれば、例えば 2インチ φの GaN基板 1を好適に研磨すること ができる。定盤 101の表面 101aの形状は、 GaN基板 1の表面 laに転写される。また 、定盤 101の中心点 O力 外周までの部分（半径部分)の平坦度が 5 m以下となる ように切削加工することが更に好ましい。特に、平均粒径が小さい研磨材を用いて研 磨を行う場合には、定盤 101の平坦度を小さくすることが好ましい。
[0037] 切削加工する際には、ダイヤモンドバイト 109aを用いることが好ましい。ダイヤモン ドバイト 109aは、フエ一シング機構 109 (図 1参照）の主要部を構成する。ダイヤモン ドバイト 109aは、定盤 101の中心点 O力も外周に向けて径方向 Xに沿って移動する 。定盤 101を回転させながらダイヤモンドバイト 109aを移動させることにより、切削加 ェを行う。定盤 101の回転速度は、例えば 400rpmである。図 6において、定盤 101 の表面 101aは、既に切削加工された面 101bと未だ切削加工されていない面 101c とからなる。切削加工後、必要に応じて定盤 101の表面 101aを洗浄することが好まし い。
[0038] (チャージング工程）
必要に応じて、図 7(a)に示されるように、研磨材 21 (第 3の研磨材)を定盤 101に埋 め込むとしてもよい。具体的には、例えば、研磨材 21と潤滑剤（図示せず）とを含む 研磨液（図示せず)を定盤 101の表面 101a上に供給しながら、 GaN基板 1が貼り付 けられて 、な 、研磨ジグ 10 (図 2及び図 3参照)及び定盤 101を回転させる。本実施 形態において、研磨材 21は、後述のように、第 2の研磨工程における研磨材 29を形 成するためのものである。
[0039] 以下、チャージング条件の一例を示す。
研磨液の滴下量： 5ccZmin
ドライブリング 15の回転速度： 60rpm
おもり 13の荷重： 1. 96 X 104Pa (200g/cm2)
チャージング時間： 60min以上
[0040] (第 1の研磨工程）
図 7(a)に示されるように、研磨材 23 (第 1の研磨材)と潤滑剤 25 (第 1の潤滑剤)とを 含む研磨液 27を定盤 101の表面 101a上に供給しながら、定盤 101及び研磨液 27 を用いて GaN基板 1を研磨する。研磨の際には、定盤 101及び研磨ジグ 10を回転さ せることが好ましい。研磨液 27は、滴下装置 105の滴下ノズル 105aから定盤 101の 表面 101a上に滴下されることが好ましい。第 1の研磨工程において、 GaN基板 1は、 図 8(a)に示されるように研磨材 21, 23によって研磨される。また、 GaN基板 1と定盤 1 01との間には、潤滑剤 25が充填されている。
[0041] 研磨材 21の殆どは定盤 101に埋め込まれ固定されている砲粒 (以下、固定砲粒と も!、う）であり、研磨材 23の殆どは定盤 101に埋め込まれて ヽな 、遊離した砲粒 (以 下、遊離砲粒ともいう）である。ただし、研磨材 21の一部が脱落することにより遊離砲 粒になるとしてもよ 、し、研磨材 23の一部が定盤 101に埋め込まれることにより固定 砲粒になるとしてもよい。研磨材 21, 23の突き出し量 t は、図 8(a)に示されるように
wl
、遊離砲粒としての研磨材 23に起因して大きくなつている。
[0042] 以下、第 1の研磨工程における研磨条件の一例を示す。
GaN基板 1：直径（ φ ) 50. 8mm、厚さ 400 μ mの GaN単結晶基板
研磨液 27の滴下量： 5ccZmin
研磨材 23の最大粒径： 1 μ m以下
定盤 101の直径（φ ) :450mm
定盤 101の構成材料:錫
ドライブリング 15の回転速度： 30rpm
ドライブリング 15の揺動速度： 10回 Zmin 揺動ストローク： 30mm
おもり 13の荷重： 1. 96 X 104Pa (200g/cm2)
研磨時間： 60min
[0043] 第 1の研磨工程において研磨材 21, 23を用いて GaN基板 1を研磨した後、必要に 応じて、プレート 17及びドライブリング 15 (図 2及び図 3参照）に付着した研磨液 27を 除去することにより、研磨ジグ 10を洗浄する。洗浄方法としては、例えば、超純水を 用いた超音波洗浄が挙げられる。
[0044] (クリーニング工程）
必要に応じて、定盤 101上の異物を除去することにより定盤 101の表面 101aを洗 浄するとしてもよい。このような異物としては、例えば、第 1の研磨工程後における Ga N基板 1の研削屑や遊離砥粒等が挙げられる。洗浄する際には、埃や屑が発生しな いワイパーと超純水とを用いることが好ましい。しかしながら、このワイパーを用いて洗 浄しても遊離砥粒が定盤 101の表面 101a上に残存する場合がある。この場合、遊 離砥粒を定盤 101に埋め込むために、定盤 101を回転させながら、 GaN基板 1が貼 り付けられていない研磨ジグ 10を定盤 101上で回転させてもよい。第 1の研磨工程 における研磨時間が短時間である場合や研磨液 27に含まれる研磨材 23の濃度が 薄 、場合には、クリーニング工程を省略するとしてもよ!/、。
[0045] 第 1の研磨工程の後、第 2の研磨工程の前にクリーニング工程を実施すると、第 1の 研磨工程において生じた異物に起因するスクラッチの発生や表面粗さ Raを低減でき る。
[0046] (第 2の研磨工程）
図 7(b)に示されるように、研磨材 29 (第 2の研磨材）が埋め込まれた定盤 101に潤 滑剤 31 (第 2の潤滑剤)を供給しながら、研磨材 29が埋め込まれた定盤 101を用い て GaN基板 1を研磨する。研磨の際には、定盤 101及び研磨ジグ 10を回転させるこ とが好ましい。第 2の研磨工程において、 GaN基板 1は、図 8(b)に示されるように、研 磨材 29によって研磨される。 GaN基板 1と定盤 101との間には、潤滑剤 31が充填さ れている。
[0047] 研磨材 29は、上述の研磨材 21, 23のうち定盤 101に埋め込まれた研磨材である ので固定砲粒である。なお、チャージング工程において定盤 101に埋め込まれた研 磨材 21を研磨材 29として用いてもよい。研磨材 29は固定砲粒であるので、図 8(a)及 び図 8(b)に示されるように、研磨材 29の突き出し量 t は研磨材 21, 23の突き出し量 w2
t よりも小さくなつている。ここで、研磨材の突き出し量が小さいほど表面粗さ Raは小 wl
さくなる。よって、第 2の研磨工程後における GaN基板 1の表面粗さ Raは、第 1の研 磨工程後における GaN基板 1の表面粗さ Raよりも小さくなる。また、定盤の硬さを H
P
、加工対象物の硬さを H、研磨材の平均粒径を φ とすると、研磨後の加工対象物 w d
の表面粗さ Raは例えば下記式（1)で表される。
[0048] Ra= X H /4H … （1)
d p w
[0049] 図 9は、第 1及び第 2の研磨工程後における GaN基板の表面粗さ Raと、研磨材の 平均粒径との関係を示すグラフである。図 9中の領域 P1内の点は、第 1の研磨工程 後における GaN基板 1の表面粗さ Raを示し、領域 P2内の点は、第 2の研磨工程後 における GaN基板 1の表面粗さ Raを示す。表面粗さ Raの値は、原子間力顕微鏡 (A FM)を用いて測定された値である。このグラフから明らかなように、第 2の研磨工程後 における GaN基板 1では、第 1の研磨工程後における GaN基板 1に比べて、表面粗 さ Ra及び表面粗さ Raのばらつきが小さくなつている。
[0050] 以下、第 2の研磨工程における研磨条件の一例を示す。
潤滑剤 31の滴下量： 5cc/min
定盤 101の周速度 V： 28mZmin
おもり 13の荷重： 1. 96 X 104Pa (200g/cm2)
研磨時間： 60min
[0051] 以上説明したように、本実施形態に係る GaN基板の研磨方法では、第 2の研磨ェ 程において研磨材 29が定盤 101に埋め込まれている。このため、研磨材 29同士が 凝集しない。また、第 2の研磨工程では、研磨材 29の突き出し量 t が小さく且つ均 w2
一になる。したがって、第 2の研磨工程では、スクラッチの発生を抑制しながら GaN基 板 1を研磨することができる。さらに、第 2の研磨工程後における GaN基板 1の表面粗 さ Raを小さくすると共に、表面粗さ Raの面内ばらつきも低減できる。一方、第 1の研 磨工程では GaN基板 1の研磨速度を大きくできるので、第 1の研磨工程の前にスライ スゃ研削等の前加工を行うことにより GaN基板 1に形成される加工変質層を効率良く 除去できる。本実施形態に係る GaN基板の研磨方法を用いることにより、スクラッチ の発生が抑制された GaN基板を好適に製造することができる。
[0052] また、第 1及び第 2の研磨工程において、図 1に示される定盤 101の周速度 Vは、 7 mZmin以上 57mZmin以下であることが好まし!/、。周速度 vが 7mZmin以上の場 合、周速度 Vが 7mZmin未満の場合に比べて GaN基板 1の研磨速度を大きくできる ので、生産性が高い。また、周速度 Vが 57mZmin以下の場合、定盤 101及び研磨 ジグ 10の回転を安定させ易くなる。具体的には、スクラッチの原因となるスラスト方向 (研磨ジグ 10の支持棒 11の軸方向）の揺れを抑制できる。このため、周速度 Vが 57 mZminより大き 、場合に比べてスクラッチの本数を低減できる。
[0053] また、第 1及び第 2の研磨工程において、定盤 101の回転速度は、 5rpm以上 40rp m以下であることが好ましい。回転速度が 5rpm以上の場合、回転速度が 5rpm未満 の場合に比べて GaN基板 1の研磨速度を大きくできるので、生産性が高い。また、回 転速度が 40rpm以下の場合、定盤 101の回転を安定させ易くなるので、回転速度が 40rpmより大きい場合に比べてスクラッチの本数を低減できる。
[0054] 実施例として、第 1の研磨工程において定盤 101の周速度 v、定盤 101の回転速度 、及び、スクラッチの本数をそれぞれ測定した結果を表 1に示す。表 1中、「スクラッチ の本数」は、直径（Φ ) 50. 8mmの GaN基板の面内に発生したスクラッチの本数を示 す。また、スクラッチの本数は集光灯下において目視検査により測定した。
[0055] [表 1]
Figure imgf000013_0001
次に、実施例として、第 2の研磨工程において定盤 101の周速度 v、定盤 101の回 転速度、及び、スクラッチの本数をそれぞれ測定した結果を表 2に示す。表 2中、「ス クラッチの本数」は、直径（φ ) 50. 8mmの GaN基板の面内に発生したスクラッチの 本数を示す。また、スクラッチの本数は集光灯下において目視検査により測定した。
[表 2]
Figure imgf000014_0001
[0058] また、研磨材 21, 23, 29のビッカーズ硬度は、 GaNのビッカーズ硬度（1300kgZ mm2)よりも大きいことが好ましい。よって、研磨材 21, 23, 29の構成材料としては、 例えば、ダイヤモンド、 SiC等の炭化物、 Al O等の酸化物、 cBN、 Si N等の窒化
2 3 3 4 物等が好ましい。これらの中でも、分級精度、価格、加工効率、加工精度等の観点か らダイヤモンドが特に好ましい。例えば、研磨材 21, 23がダイヤモンド砲粒である場 合、第 1の研磨工程における GaN基板 1の研磨効率を向上させることができる。また 、研磨材 29がダイヤモンド砥粒である場合、第 2の研磨工程における GaN基板 1の 研磨効率を向上させることができる。
[0059] また、定盤 101の構成材料は、錫を 50質量％以上含有する合金であることが好ま しい。なお、定盤 101が、錫を 50質量％以上含有する合金からなる被覆層を有して いてもよい。錫を 50質量％以上含有する合金は、銅等の金属よりも軟らかいので、定 盤 101における研磨材 21, 23の突き出し量 t 及び研磨材 29の突き出し量 t (図 8 wl w2 参照）が小さくなる。このため、第 1及び第 2の研磨工程後における GaN基板 1の表 面粗さ Raを小さくできると共に、スクラッチの発生を抑制できる。
[0060] ここで、実施例として、第 2の研磨工程において定盤 101の構成材料、 GaN基板 1 の表面粗さ Ra、及び、スクラッチの本数をそれぞれ測定した結果を表 3に示す。表 3 中、「スクラッチの本数」は、直径（φ ) 50. 8mmの GaN基板の面内に発生したスクラ ツチの本数を示す。また、スクラッチの本数は集光灯下において目視検査により測定 した。表面粗さ Raは原子間力顕微鏡 (AFM)により測定した。 [0061] [表 3]
Figure imgf000015_0001
[0062] 表 3〖こ示されるよう〖こ、定盤 101の構成材料は錫を 50質量％以上含有する合金で あることが好まし 、。表面粗さ Raが 5nm以下且つスクラッチの本数が 0本の GaN基 板は、 LEDや LD等のデバイスに好適に用いられる。また、環境汚染を防止するため に、鉛よりもビスマスやアンチモンを用いることが好ま 、。
[0063] また、定盤 101が錫製であると、研磨材 21, 23, 29がダイヤモンド砲粒である場合 に研磨材 21, 23, 29を定盤 101に強く保持'固定することができる。
[0064] また、本実施形態に係る GaN基板の研磨方法では、上述のようなフ ーシングェ 程を実施するので、第 1及び第 2の研磨工程後における GaN基板 1の平坦度が向上 する。フエ一シング工程において、定盤 101の表面 101aに、中心点 Oを中心とした 螺旋状又は同心円状の溝（図示せず)を形成することが好ましい。これにより、第 1及 び第 2の研磨工程において、 GaN基板 1と定盤 101との摩擦抵抗を低減できると共 に、 GaN基板 1と定盤 101との間に研磨液 27又は潤滑剤 31を供給し易くなる。
[0065] また、本実施形態に係る GaN基板の研磨方法では、上述のようなチャージングェ 程を実施するので、研磨材 29の突き出し量 t の面内ばらつきを低減できる。このた w2
め、第 2の研磨工程における GaN基板 1の研磨速度及び表面粗さ Raの面内ばらつ きが低減される。さらに、スクラッチの発生も抑制される。また、第 1の研磨工程の前に チャージング工程を実施すると、第 1の研磨工程における研磨速度が、研磨を始める 時から安定する。
[0066] また、潤滑剤 25, 31は、例えばポリエチレングリコール、モノエチレングリコール等 のエチレングリコール及び水を主成分とすることが好ましい。具体的には、例えば、潤 滑剤の全量に対するエチレングリコール及び水の合計含有量力 95質量％以上で あることが好ましい。また、エチレングリコールに代えて、例えば、ポリエチレンアルコ ール、グリセリン、ラタチトール、ソルビトール等を用いるとしてもよい。具体的には、例 えば、潤滑剤の全量に対する、ポリエチレンアルコール、グリセリン、ラタチトール又は ソルビトールと水との合計含有量力 95質量％以上であることが好まし 、。
[0067] 上述の場合、潤滑剤 25, 31は水溶性であるので、第 1及び第 2の研磨工程後にお ける GaN基板 1や、定盤 101等の研磨装置 100の洗浄が容易になる。 GaNは水と反 応しないので、水溶性の潤滑剤を用いることができる。これにより、洗浄の作業性が 向上し、洗浄コストも低減できる。また、潤滑剤 25, 31がエチレングリコール、ポリエ チレンアルコール、グリセリン、ラタチトール又はソルビトールを含有すると、第 1及び 第 2の研磨工程において潤滑剤 25, 31の蒸発を抑制でき、定盤 101の防鲭を実現 できる。
[0068] また、本実施形態では、第 2の研磨工程で使用される定盤として、第 1の研磨工程 で使用された定盤 101を用いるので、定盤の個体差 (例えば表面形状の相違等）を 考慮する必要がない。よって、第 1の研磨工程において定盤 101上で研磨された Ga N基板 1を第 2の研磨工程において定盤 101上で研磨する際に、 GaN基板 1の表面 laの形状と定盤 101の表面 101aの形状とが適合する。このため、第 2の研磨工程後 におけるスクラッチの発生を抑制できる。
[0069] 以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施 形態に限定されない。
[0070] 例えば、上記実施形態にお!、て、フエ一シング工程、チャージング工程及びタリー ユング工程のうち 1以上の工程を省略するとしてもよい。チャージング工程を省略した 場合、第 1の研磨工程において研磨材 21が定盤 101に埋め込まれていない。このと き、第 1の研磨工程において研磨を行うと研磨材 23が徐々に定盤 101に埋め込まれ るので、埋め込まれた研磨材 23が固定砥粒となる。この固定砥粒が第 2の研磨工程 において研磨材 29となる。
[0071] また、第 1の研磨工程の後、第 2の研磨工程の前に、フエ一シング工程及びチヤ一 ジング工程を実施するとしてもよい。また、第 1の研磨工程の前にフエ一シング工程を 実施し、第 1の研磨工程の後、第 2の研磨工程の前に、チャージング工程を実施する としてもよい。いずれの場合であっても上記実施形態と同様の作用効果が得られる。 また、これらの場合、研磨材 21が研磨材 29となる。
[0072] また、上記実施形態では、第 2の研磨工程で使用される定盤として、第 1の研磨ェ 程で使用される定盤 101を用いるとしたが、第 1の研磨工程に用いる定盤 (第 1の定 盤)と第 2の研磨工程に用いる定盤 (第 2の定盤)とが異なるとしてもよ!/ヽ。この場合、 フエ一シング工程及びチャージング工程は、第 1の研磨工程の前に第 1の定盤に対 して実施されるとしてもょ 、し、第 2の研磨工程の前に第 2の定盤に対して実施される としてもよい。いずれの場合であっても上記実施形態と同様の作用効果が得られる。

Claims

請求の範囲
[1] 第 1の研磨材と第 1の潤滑剤とを含む研磨液を第 1の定盤上に供給しながら、前記第
1の定盤及び前記研磨液を用 、て GaN基板を研磨する第 1の研磨工程と、 前記第 1の研磨工程の後、第 2の研磨材が埋め込まれた第 2の定盤上に第 2の潤 滑剤を供給しながら、前記第 2の研磨材が埋め込まれた前記第 2の定盤を用いて前 記 GaN基板を研磨する第 2の研磨工程と、
を含む、 GaN基板の研磨方法。
[2] 前記第 1の定盤の周速度及び前記第 2の定盤の周速度は、 7mZmin以上 57mZm in以下である、請求項 1に記載の GaN基板の研磨方法。
[3] 前記第 1の研磨材は、ダイヤモンド砲粒である、請求項 1又は 2に記載の GaN基板の 研磨方法。
[4] 前記第 1の定盤の構成材料及び前記第 2の定盤の構成材料は、錫を 50質量％以上 含有する合金である、請求項 1〜3のいずれか一項に記載の GaN基板の研磨方法。
[5] 前記第 2の研磨工程の前に、平坦度が 10 m以下となるように前記第 2の定盤を切 削加工するフエ一シング工程と、
前記フ ーシング工程の後、前記第 2の研磨工程の前に、前記第 2の研磨材を形 成するための第 3の研磨材を前記第 2の定盤に埋め込むチャージング工程と、 を更に含む、請求項 1〜4のいずれか一項に記載の GaN基板の研磨方法。
[6] 前記第 1の潤滑剤及び前記第 2の潤滑剤は、エチレングリコール及び水を主成分と する、請求項 1〜5のいずれか一項に記載の GaN基板の研磨方法。
[7] 前記第 2の研磨工程では、前記第 2の定盤として前記第 1の定盤を用いる、請求項 1
〜6の!、ずれか一項に記載の GaN基板の研磨方法。
[8] 前記第 1の研磨工程の後、前記第 2の研磨工程の前に、前記第 1の定盤上の異物を 除去するタリ一-ング工程を更に含む、請求項 7に記載の GaN基板の研磨方法。
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