WO2007007683A1 - 基板およびその研磨方法、並びに研磨装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a polishing method for polishing a surface of a substrate having, for example, silicon carbide (SiC) or diamond (C) force, a substrate obtained by this method, and a polishing apparatus.
- SiC silicon carbide
- C diamond
- SiC single crystal is a highly stable compound that has high hardness, excellent heat resistance and corrosion resistance, and is chemically stable.
- SiC a compound semiconductor with a covalent bond
- SiC has a band gap of more than twice, silicon breakdown electric field strength of about 10 times, electron saturation speed of about twice, and thermal conductivity compared to silicon (Si). It has attracted attention as an effective material for high temperature, high speed, large current devices, blue light emitting devices, etc. (for example, Patent Document 1) because of its excellent characteristics of about 3 times or more.
- Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-139140
- diamond single crystals have the highest mechanical strength and are chemically and thermally stable. In recent years, diamond single crystals have attracted attention as a material suitable for a wide band gap semiconductor substrate.
- the present invention has been made in view of significant problems, and its purpose is to extremely smooth the surface of a substrate such as silicon carbide (SiC) or diamond without leaving any subsurface damage. It is an object of the present invention to provide a polishing method capable of efficiently polishing power, a substrate obtained by this method, and a polishing apparatus.
- polishing surface plate is brought into contact with the surface to be polished of the substrate at a high pressure and the surface is polished. Polishing is performed by irradiating the surface to be polished of the substrate, such as the back surface of the polishing plate, with the substrate being rubbed relative to the polishing platen.
- high pressure means a pressure in the range of 0. IMPa or more, preferably in the range of 0.1 to 100 MPa.
- the polishing surface plate is relatively rubbed while being pressed against the surface of the diamond substrate at a high pressure, and the back side force of the polishing surface plate is irradiated with ultraviolet light against the surface of the substrate.
- the surface of the substrate is strongly oxidized, and ultra-precise chemical polishing is performed.
- the “substrate” is not limited to a plate-like one in a general sense, and its thickness and shape are arbitrary.
- the polishing method of the present invention it is preferable to irradiate at least one of the surface to be polished or the polishing surface plate of the substrate with, for example, infrared rays and heat, thereby improving the polishing efficiency of the substrate.
- the substrate of the present invention is made of silicon carbide (SiC), diamond, gallium arsenide (GaAs), or gallium nitride (GaN), and has a surface polished by the above method.
- the polishing apparatus of the present invention has a polishing platen having grooves or holes on the surface and solid photocatalyst particles embedded in the grooves or holes, a substrate holder for holding the substrate, and a solid body of the polishing platen.
- An ultraviolet light source lamp that irradiates the photocatalyst particles with ultraviolet light, and the substrate surface to be polished is pressed against the surface of the polishing platen with a substrate holder at a high pressure, and the substrate is relative to the solid photocatalyst particles. It is provided with driving means for rubbing.
- the surface to be polished of a diamond substrate is in contact with and relatively rubbed with the solid photocatalyst particles held on the polishing platen side, and ultraviolet light is applied to the solid photocatalyst particles. Irradiation causes the surface of the substrate to oxidize, resulting in substantial chemical polishing.
- the substrate is covered by a heating means such as an infrared light source lamp force. If the polishing surface and the polishing platen are heated, the polishing action is further promoted.
- a heating means such as an infrared light source lamp force. If the polishing surface and the polishing platen are heated, the polishing action is further promoted.
- solid photocatalyst particles are composed of cerium oxide (Ce02), titanium dioxide (Ti02), chromium oxide (Cr2 03), zinc oxide (ZnO), tungsten oxide (W03) and oxide. It may be at least one member selected from the group consisting of iron (F2 03), and a mixture obtained by adding zirconium oxide (Zr02) or alumina (A12 03) to these may be used.
- the surface of a substrate made of SiC or diamond can be polished extremely smoothly and efficiently without leaving subsurface damage or the like.
- FIG. 1 is a side view showing a configuration of a main part of a polishing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is an enlarged plan view showing the surface of a polishing surface plate.
- FIG. 3 is an enlarged view showing a sectional configuration of a polishing surface plate.
- FIG. 4 is a side view showing the configuration of a polishing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
- FIG. 5 is a side view showing the configuration of a polishing apparatus according to a third embodiment of the present invention.
- FIG. 6 is a diagram showing the results of an example of the present invention.
- FIG. 1 shows the configuration of a polishing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
- This polishing apparatus includes a polishing surface plate 1, an ultraviolet light source lamp 2, and an infrared light source lamp 3, and is intended for polishing, for example, a silicon carbide (SiC) or diamond substrate 30.
- SiC silicon carbide
- the polishing surface plate 1 is a material having high transparency to ultraviolet light, for example, a substantially disk shape having a quartz force, and a rotating shaft 4 is attached to the center thereof.
- the polishing surface plate 1 is rotated (or repetitively rotated left and right) by the rotational torque applied to the rotating shaft 4 from an external rotational power source (not shown).
- a large number of lattice-like grooves 11 are provided on the surface of the polishing surface plate 1, and solid photocatalyst particles 20 are embedded in these grooves 11.
- solid photocatalyst particles 20 the photocatalytic function
- cerium oxide (Ce02), titanium dioxide (Ti02), chromium oxide (Cr2 03), acid zinc (ZnO), tungsten oxide (W03) or acid iron oxide (F2 03) are used.
- Ti02 may be mixed with zirconium oxide (Zr02) or alumina (A1203).
- the planar shape of the groove 11 may be, for example, a lattice pattern as shown in FIG.
- the surface of the polishing surface plate 1 is subjected to a high pressure, specifically 0. IMPa or more, preferably by a pressure plate (not shown) to be polished 30A of the substrate 30 mechanically supported by the substrate holder 31. It is pressed at a pressure in the range of 0.1 MPa to 100 MPa, and polishing is performed in that state.
- the specifications such as the pitch, depth, and width of the groove 11 in the polishing surface plate 1 are forces depending on the size of the substrate 30 of SiC or diamond to be polished.
- the pitch of the groove 11 1. 5 [mm]
- width 30 to 50 [111]
- depth 0.1 to 0.3 [mm]
- Ti02 fine particles in the groove 11 do not generate bubbles. It is possible to press-fill, fill, dry, and hold.
- FIG. 3 is an enlarged view of the state in which the solid photocatalyst particles 20 are embedded in the grooves 11.
- the embedding of the solid photocatalyst particles 20 is not limited to the groove 11 as described above, and other examples include, for example, dot-shaped blind holes (not shown) of the polishing surface plate 1. It is also possible to dispose a large number of particles on the surface so that paste-like solid photocatalyst particles 20 are embedded in each of the blind holes.
- the ultraviolet light source lamp 2 is disposed on the back surface of the polishing surface plate 1, and the back surface force of the polishing surface plate 1 made of quartz is transmitted through the polishing surface plate 1 to the solid photocatalyst particles 20 in the grooves 11. Irradiate with ultraviolet light.
- the wavelength of the ultraviolet light may be set to, for example, 250 [nm] in order to promote the oxidation of the polished surface 30A of the substrate 30. Is preferred.
- An ultraviolet light source lamp 5 may be arranged on the surface of the polishing platen 1 in order to excite Ti02 before starting polishing.
- the infrared light source lamp 3 is arranged on the surface side of the polishing surface plate 1, and solid photocatalyst particles 20 on the surface of the polishing surface plate 1 are irradiated by irradiating the surface of the polishing surface plate 1 with infrared light.
- substrate 30 The polishing surface 30A is thermally activated to promote the chemical and mechanical polishing efficiency of the surface to be polished 30A.
- a suitable heating temperature for the polished surface 30A is about 100 to 150 ° C. when polishing a SiC substrate, and about 300 to 400 ° C. when polishing a diamond substrate. With such heating, it is possible to achieve a polishing efficiency that is 3 to 10 times higher than when no heating is performed.
- laser light such as YAG laser or electron beam can be used in addition to infrared light.
- solid photocatalyst particles 20 for example, Ti02 are embedded in the grooves 11 of the polishing platen 1, and the solid photocatalyst particles 20 are irradiated with ultraviolet rays from an ultraviolet light source lamp 5 to excite Ti02.
- the polishing surface plate 1 is rotated or rotated (reciprocally rotated) in a state where the surface 30A to be polished of the substrate 30 made of SiC or diamond is pressed against the surface of the polishing surface plate 1 with a predetermined pressure.
- the quartz of the polishing surface plate 1 is softer than the SiC and diamond of the substrate 30, the surface of the polishing surface plate 1 is gradually worn away.
- the solid photocatalyst particles 20 embedded in the groove 11 continue to be supplied to the surface of the polishing platen 1 from the groove 11 as the wear proceeds. As long as the polishing process is continued (that is, until the wear of the surface of the polishing platen 1 progresses in the thickness direction and the groove 11 disappears), the solid photocatalyst particles always remain on the surface of the polishing platen 1. 20 continues to be supplied.
- the surface of the polishing surface plate 1 passes through the transparent polishing surface plate 1 from the ultraviolet light source lamp 2 disposed on the back surface of the polishing surface plate 1.
- UV light is irradiated to the solid photocatalyst particles 20 interposed between the substrate 30 and the polished surface 30A of the SiC or diamond substrate 30.
- the irradiation with ultraviolet light provides effective light energy to the solid photocatalyst particles 20 and ensures strong oxidation of the polished surface.
- the polished surface 30A of the SiC or diamond substrate 30 is oxidized by the strong acid action of the hydroxyl radicals and oxygen radicals generated by the solid photocatalyst particles 20 receiving ultraviolet light.
- the Further, the oxidized portion is removed as carbon monoxide or carbon dioxide. In this way, so-called chemical polishing proceeds.
- the polishing surface plate 1 has a quartz force, and quartz has a high transmittance to ultraviolet light. Yes. Therefore, by making the polishing surface plate 1 have a quartz force in this way, the ultraviolet light from the ultraviolet light source lamp 2 arranged on the back side of the polishing surface plate 1 is efficiently transmitted (the polishing surface plate 1 is transmitted through. It is possible to irradiate the solid photocatalyst particles 20 (with low loss).
- the SiC or diamond substrate 30 which was impossible with a conventional diamond turret, is extremely smooth without leaving subsurface damage, etc. It becomes possible to perform ultra-precision polishing that is extremely efficient.
- FIG. 4 shows the configuration of a polishing apparatus according to the second embodiment of the present invention.
- This polishing apparatus includes a polishing surface plate 110 and an ultraviolet light irradiation unit 120 that irradiates ultraviolet light UV, and, for example, a silicon carbide (SiC) or diamond substrate 30 is polished as in the first embodiment. It is a life.
- SiC silicon carbide
- the polishing surface plate 110 is a material having high transparency with respect to ultraviolet light UV, for example, a substantially disk shape having a quartz force, and is held by a surface plate holder 111.
- a rotating shaft (not shown) is attached to the polishing surface plate 110, and rotation (or left and right repeated) is applied to the rotating shaft by a rotational torque applied from an external rotational power source (not shown). It is designed to rotate).
- a surface 30A to be polished of a substrate 30 mechanically supported by a substrate holder (not shown) is pressurized by a pressure plate (not shown), specifically 0.
- the diameter of the polishing surface plate 110 is, for example, 5 Omm, and the substrate 130 is, for example, a 3 mm opening to a 5 mm opening.
- the surface of the polishing platen 110 is similar to the polishing platen 1 of the first embodiment as shown in FIG. Also, a large number of lattice-like grooves 11 as shown in FIG. 3 are provided, and solid photocatalyst particles 20 may be embedded in these grooves 11. As the solid photocatalyst particles 20, the same particles as those in the first embodiment can be used. The planar shape, pitch, dimensions, and the like of the groove 11 are the same as in the first embodiment.
- the ultraviolet light irradiation unit 120 is disposed on the back surface of the polishing surface plate 110, and the back surface of the polishing surface plate 110 made of quartz passes through the polishing surface plate 110 to be polished 30A of the substrate 30. It is for irradiating UV light UV.
- UV light The wavelength of UV is not more than the wavelength corresponding to the band gap energy of the object to be covered, and for diamond, for example, 250 nm or less is preferable.
- the ultraviolet light irradiation unit 120 holds, for example, a fiber 121 connected to an unillustrated ultraviolet light source, a condensing lens 122 that condenses the ultraviolet light UV from the fiber, and the fiber 121 and the condensing lens 122. And a lens holder 123.
- the condensing diameter ⁇ by the condensing lens 122 is, for example, about 3 mm to 5 mm according to the dimensions of the substrate 30.
- the distance d to the polished surface 30A of the substrate 30 is set to 10 mm, for example.
- the polishing surface plate 110 is rotated or rotated (reciprocating rotation motion) in a state where the surface 30A to be polished of the substrate 30 having SiC or diamond force is pressed against the surface of the polishing surface plate 110 with a predetermined pressure. ) At this time, in parallel with this mechanical polishing operation, the back surface force of the polishing surface plate 110 is also irradiated with ultraviolet UV by the ultraviolet light irradiation unit 120, so that the polishing surface 30A of the substrate 30 is oxidized and chemical polishing proceeds. To do. Therefore, the polishing efficiency is improved.
- the polishing is performed while irradiating the ultraviolet light UV from the back surface of the polishing surface plate 110 transparent to the ultraviolet light UV by the ultraviolet light irradiation unit 120.
- Polishing SiC and diamond substrate 30 that is impossible with conventional diamond turrets, etc., is extremely smooth and extremely efficient without leaving subsurface damage. Is possible.
- an ultraviolet light source lamp similar to the ultraviolet light source lamp 5 in the first embodiment may be disposed on the surface side of the polishing surface plate 110.
- an infrared light source laser similar to the infrared light source lamp 3 in the first embodiment is provided on the surface side of the polishing surface plate 110. It is also possible to perform polishing while irradiating the surface of the polishing surface plate 110 with infrared light.
- FIG. 5 shows a configuration of a polishing apparatus according to the third embodiment of the present invention.
- This polishing apparatus is configured in the same manner as the polishing apparatus of the second embodiment, except that the polishing surface plate 110 is made of a material opaque to ultraviolet light UV. Therefore, corresponding constituent elements will be described with the same reference numerals.
- the polishing surface plate 110 is made of a material opaque to ultraviolet light UV such as resin, such as a polyurethane sheet, but has an ultraviolet passage hole 110A penetrating from the front surface to the back surface.
- the surface 30A to be polished of the substrate 30 can be irradiated with ultraviolet light UV through the ultraviolet passage hole 110A.
- the ultraviolet light irradiation unit 120 is configured in the same manner as in the second embodiment.
- This polishing apparatus operates in the same manner as the second embodiment, and can obtain the same effects. This is particularly effective when the object to be covered is a material having a lower hardness than quartz, such as GaAs or GaN, and a polishing platen 110 made of a resin such as a polyurethane sheet is used.
- the substrate 130 was polished by the polishing apparatus described in the second embodiment.
- a diamond pin single crystal (100) plane
- the diameter of the diamond pin before polishing was 387.
- polishing was performed using only the polishing surface plate 110 and without irradiation with ultraviolet light UV.
- polishing was performed while irradiating the back surface force ultraviolet light UV of the polishing surface plate 110.
- the diameter and spread of the diamond pin and the z-axis machining efficiency were examined every 3 minutes. In examining the z-axis machining efficiency, the inclination was assumed to be 30 °. The results obtained are shown in Fig. 6 and Table 1.
- the back surface side force of the polishing platen 110 was also irradiated with ultraviolet light UV for 9 hours. Better results were obtained for both diameter expansion and z-axis machining efficiency than time. In other words, the back surface force of the polishing surface plate 110 was also able to increase the polishing efficiency by polishing the surface 30A of the substrate 30 while irradiating it with ultraviolet light UV.
- the present invention has been described with reference to the embodiment and examples. However, the present invention is not limited to the above embodiment and example, and various modifications can be made.
- the object to be polished is a SiC or diamond substrate, but the present invention is not limited to this, for example, a substrate such as gallium arsenide (GaAs) or gallium nitride (GaN). You can also use! /
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Abstract
ＳｉＣやダイヤモンドからなる基板の表面を、サブサーフェスダメージを残すことなく極めて平滑に、しかも能率よく研磨することが可能な研磨方法および研磨装置を提供する。研磨定盤１は回転軸４を中心に回転可能であり、紫外光に対する透明性の高い石英により構成されている。研磨定盤１の表面には多数本の溝１１が格子状に設けられ，各溝１１には固体光触媒粒子２０（ＣｅＯ2 ）が埋め込まれる。研磨定盤１を炭化珪素（ＳｉＣ）またはダイヤモンド（Ｃ）からなる基板３０の被研磨面３０Ａに超高圧で押し付けながら相対的に擦動させることにより、固体光触媒粒子２０によって被研磨面３０Ａが酸化され、化学的研磨が行われる。紫外光源ランプ２からの紫外線照射により被研磨面３０Ａの酸化が促進され、赤外光源ランプ３による加熱によって研磨が促進される。
Description
明 細 書
基板およびその研磨方法、並びに研磨装置
技術分野
[0001] 本発明は、例えば炭化珪素（SiC)またはダイヤモンド (C)力 なる基板の表面の研 磨を行うための研磨方法およびこの方法により得られた基板、並びに研磨装置に関 する。
背景技術
[0002] SiC単結晶は、高硬度で耐熱性や耐蝕性にも優れており、化学的にも極めて安定 な化合物である。また、共有結合を持つ化合物半導体である SiCは、シリコン (Si)と 比較して、バンドギャップが 2倍以上、絶縁破壊電界強度が約 10倍、電子飽和速度 が約 2倍、熱伝導率が約 3倍以上という、優れた特性を有していることから、高温、高 速、大電流デバイスや青色発光デバイスなどに有効な材料として注目されて ヽる (例 えば特許文献 1)。
特許文献 1 :特開平 08— 139140号公報
[0003] また、ダイヤモンド単結晶は、機械的強度が最も高ぐ化学的、熱的にも安定してお り、近年では特にワイドバンドギャップ半導体基板に好適な材料として注目されてい る。
発明の開示
[0004] 上述のような長所の多い SiCやダイヤモンドを基板として用いるにはその表面を極 めて平滑にする必要がある。し力しながら、 SiCやダイヤモンドからなる基板をその被 研磨面にサブサーフェスダメージを残すことなく超精密に、かつ能率よく研磨加工す ることが可能な技術は、実質的には未だ提案されていな力つた。
[0005] 本発明は力かる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、炭化珪素（SiC)や ダイヤモンドなど力もなる基板の表面を、サブサーフェスダメージを残すことなく極め て平滑に、し力も能率よく研磨することが可能な研磨方法およびこの方法により得ら れた基板、並びに研磨装置を提供することにある。
[0006] 本発明の研磨方法は、基板の被研磨面に研磨定盤を高圧で接触させると共に研
磨定盤の裏面カゝら基板の被研磨面に紫外線を照射しつつ、基板を研磨定盤に対し て相対的に擦動させることにより研磨するものであり、特に、研磨対象が、炭化珪素（
SiC)またはダイヤモンド (C)からなる基板である場合に有効である。なお、本明細書 において「高圧」とは、 0. IMPa以上、好ましくは 0. lMPa〜100MPaの範囲の圧 力をいうものとする。
[0007] すなわち、本発明の研磨方法では、例えば、ダイヤモンド基板の表面に研磨定盤 を高圧で押し付けながら相対的に擦動し、かつ研磨定盤の裏側力 基板の表面に 対して紫外光を照射することにより、基板の表面が強力に酸化され、超精密な化学 研磨が行われる。なお、本明細書においては、「基板」とは、一般的な意味での板状 のものに限らず、その厚みや形状は任意のものである。
[0008] 本発明の研磨方法では、基板の被研磨面または研磨定盤のうち少なくとも一方に 例えば赤外線を照射し、加熱することが好ましぐこれにより上記基板の研磨能率が 向上する。
[0009] また、研磨定盤の表面には、酸化チタンなどの固体光触媒粒子を配置することが好 ましぐこれにより研磨効率が高まる。
[0010] 本発明の基板は、炭化珪素（SiC) ,ダイヤモンドお) ,ガリウムヒ素（GaAs)または ガリウムナイトライド (GaN)により構成され、上記方法により研磨された面を有するも のである。
[0011] 本発明の研磨装置は、表面に溝または孔を有すると共に前記溝または孔に固体光 触媒粒子が埋め込まれた研磨定盤と、基板を保持する基板ホルダと、研磨定盤の固 体光触媒粒子に対して紫外光を照射する紫外光源ランプと、基板ホルダを介して基 板の被研磨面を研磨定盤の表面に高圧で押し付けると共に、基板を固体光触媒粒 子に対して相対的に擦動させる駆動手段と備えたものである。
[0012] この研磨装置では、例えばダイヤモンド基板の被研磨面が研磨定盤側に保持され た固体光触媒粒子に対して接触し相対的に擦動されると共に、固体光触媒粒子に 対して紫外光が照射され、これにより基板の表面が酸化され、実質的に化学的な研 磨が行われる。
[0013] この研磨装置においても、例えば赤外光源ランプ力 なる加熱手段により基板の被
研磨面や研磨定盤を加熱するようにすれば、研磨作用がより促進される。
[0014] 固体光触媒粒子は、具体的には酸ィ匕セリウム (Ce02 ) ,二酸ィ匕チタン (Ti02 ) ,酸 化クロム（Cr2 03 ) ,酸化亜鉛 (ZnO) ,酸化タングステン (W03 )および酸化鉄（F2 03 )からなる群のうちの少なくとも 1種であり、更にこれらに酸化ジルコニウム（Zr02 )またはアルミナ (A12 03 )などを加えた混合剤とするようにしてもよい。
[0015] 本発明の研磨方法または研磨装置によれば、 SiCやダイヤモンドからなる基板の表 面を、サブサーフェスダメージ等を残すことなく極めて平滑に、かつ能率よく研磨する ことが可能となる。
図面の簡単な説明
[0016] [図 1]本発明の第 1の実施の形態に係る研磨装置の主要部の構成を表す側面図であ る。
[図 2]研磨定盤の表面を拡大して表す平面図である。
[図 3]研磨定盤の断面構成を拡大して表す図である。
[図 4]本発明の第 2の実施の形態に係る研磨装置の構成を表す側面図である。
[図 5]本発明の第 3の実施の形態に係る研磨装置の構成を表す側面図である。
[図 6]本発明の実施例の結果を表す図である。
発明を実施するための最良の形態
[0017] 以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
[0018] (第 1の実施の形態）
図 1は本発明の第 1の実施の形態に係る研磨装置の構成を表すものである。この研 磨装置は、研磨定盤 1と、紫外光源ランプ 2と、赤外光源ランプ 3とを備え、例えば炭 化珪素（SiC)やダイヤモンドの基板 30を研磨対象とするものである。
[0019] 研磨定盤 1は、紫外光に対する透明性の高い材料、例えば石英力もなる、ほぼ円 盤状のものであり、その中心には回転軸 4が取り付けられている。研磨定盤 1は、この 回転軸 4に対して外部の回転動力源（図示省略)から与えられる回転トルクによって、 回転 (または左右反復回動）するようになって!/、る。
[0020] 研磨定盤 1の表面には多数本の格子状の溝 11が設けられており、これら溝 11には 固体光触媒粒子 20が埋め込まれている。固体光触媒粒子 20としては、光触媒機能
を有する例えば酸化セリウム（Ce02 ) ,二酸化チタン (Ti02 )や酸化クロム（Cr2 03 )、酸ィ匕亜鉛 (ZnO) ,酸化タングステン (W03 )または酸ィ匕鉄 (F2 03 )が挙げられ 、これらのうち 1種、あるいは 2種以上が用いられる。更に、これらのうち例えば Ti02 に、酸ィ匕ジルコニウム（Zr02 )またはアルミナ (A12 03 )などを加えた混合剤としても よい。溝 11の平面的形状は、例えば図 2に一例を示したような格子状のパターンとし てもよく、あるいはそれ以外にも、例えば放射状のパターンとしてもよい。そしてこの研 磨定盤 1の表面に、基板ホルダ 31によって機械的に支持された基板 30の被研磨面 30A力 加圧板（図示せず）により高圧、具体的には 0. IMPa以上、好ましくは 0. 1 MPa〜100MPaの範囲の圧力で押し付けられ、その状態で研磨が行われるように なっている。
[0021] 研磨定盤 1における溝 11のピッチ，深さ，幅などの諸元は、研磨される SiCやダイヤ モンドの基板 30の大きさ等に依存する力 例えば、溝 11のピッチ = 1. 5 [mm] ,幅 = 30〜50[ 111]、深さ=0. 1〜0. 3 [mm]と設定し、溝 11内に Ti02微粒子のぺ 一スト状物を気泡などが発生しな 、ように圧入 ·充填して乾燥させて、保持させること などが可能である。図 3は溝 11に固体光触媒粒子 20が埋め込まれた状態を拡大し て表したものである。
[0022] ここで、固体光触媒粒子 20を埋め込むのは、上記のような溝 11のみには限定され なず、その他にも、例えば、ドット状のブラインド孔（図示省略)を研磨定盤 1の表面に 多数個、分散配置して、そのブラインド孔の各々にペースト状の固体光触媒粒子 20 を埋め込むようにすることなども可能である。
[0023] 紫外光源ランプ 2は研磨定盤 1の裏面に配置されており、石英製の研磨定盤 1の裏 面力 この研磨定盤 1を透過して溝 11内の固体光触媒粒子 20へと紫外光を照射す る。その紫外光の波長は、一例として、固体光触媒粒子 20として Ti02を用いた場合 には、基板 30の被研磨面 30Aの酸化を促進するために、例えば 250 [nm]などに設 定することが好適である。なお、研磨定盤 1の表面側にも、研磨開始前に Ti02を励 起させるために、紫外光源ランプ 5を配置するようにしてもょ 、。
[0024] 赤外光源ランプ 3は研磨定盤 1の表面側に配置されており、研磨定盤 1の表面に赤 外光を照射することで、その研磨定盤 1の表面の固体光触媒粒子 20や基板 30の被
研磨面 30Aを熱的に活性化させて、被研磨面 30Aの化学的 ·機械的な研磨能率を 促進するものである。この被研磨面 30Aの好適な加熱温度としては、 SiC基板を研 磨する場合で 100〜150°C、ダイヤモンド基板を研磨する場合で 300〜400°C程度 である。このような加熱によって、加熱をしなかった場合と比較して、 3〜10倍もの研 磨能率を達成することが可能である。
[0025] なお、加熱を行うためのエネルギービームとしては、赤外光の他にも、例えば YAG レーザのようなレーザ光、あるいは電子ビームなどを用いることも可能である。
[0026] 次に、この研磨装置の作用につ 、て説明する。
[0027] まず、研磨定盤 1の溝 11内に固体光触媒粒子 20 (例えば Ti02 )を埋め込み、この 固体光触媒粒子 20に対して紫外光源ランプ 5から紫外線を照射して Ti02を励起さ せたのち、研磨定盤 1の表面に SiCやダイヤモンドカゝらなる基板 30の被研磨面 30A を所定の圧力で押し付けた状態で、その研磨定盤 1を回転または回動 (往復回転運 動）させる。このとき、研磨定盤 1の石英は基板 30の SiCやダイヤモンドよりも軟質で あるため、研磨定盤 1の表面が僅かずつ摩耗していく。しかし、研磨定盤 1の表面が 摩耗しても、溝 11に埋め込まれている固体光触媒粒子 20は、摩耗が進むと共に、そ の溝 11から続々と研磨定盤 1の表面に供給され続けるから、研磨工程が継続される 間（すなわち、研磨定盤 1の表面の摩耗が厚さ方向に進んで行き溝 11が無くなるま での間）は、常に、研磨定盤 1の表面に固体光触媒粒子 20が供給され続ける。
[0028] 他方、その機械的な研磨動作と並行して、研磨定盤 1の裏面に配置された紫外光 源ランプ 2から、透明な研磨定盤 1を透過して、研磨定盤 1の表面と SiCやダイヤモン ドの基板 30の被研磨面 30Aとの間に介在している固体光触媒粒子 20へと、紫外光 が照射される。その紫外光の照射によって、固体光触媒粒子 20に有効な光エネルギ 一が与えられて、研磨面の強力な酸ィ匕が確実に行われる。
[0029] より詳細には、固体光触媒粒子 20が紫外光を受けて生成する水酸基ラジカルや酸 素ラジカルの強力な酸ィ匕作用によって、 SiCやダイヤモンドの基板 30の被研磨面 30 Aが酸化される。そして、さらにその酸化された部分が一酸ィ匕炭素や二酸ィ匕炭素とし て除去される。このようにして、いわゆる化学的研磨が進行する。
[0030] ここで、研磨定盤 1は石英力 なるものであり、石英は紫外光に対する透過性が高
い。従って、このように研磨定盤 1を石英力 なるものとすることによって、研磨定盤 1 の裏面側に配置された紫外光源ランプ 2からの紫外光を、効率よく (研磨定盤 1を透 過する際に低損失で）固体光触媒粒子 20へと照射することが可能となる。
[0031] また、研磨の際、研磨定盤 1の表面や基板 30の被研磨面 30Aは、赤外光源ランプ 3からの赤外光の照射によって加熱されるので、研磨能率がさらに高められることとな る。し力も、研磨定盤 1は赤外光をよく吸収する石英により形成されているので、この ときの加熱が極めて効果的に行われる。なお、この研磨装置により、 SiCよりなる基板 30を高純度酸ィ匕セリウム (Ce02)の固体光触媒粒子 20により実際に研磨し、得られ た被研磨面 30Aの表面粗さを調べたところ、 Ra=0. 2nmと最も平滑な面に仕上げ ることができ、良好であった。
[0032] 以上のように本実施の形態の研磨装置では、従来のダイヤモンド砲石等では不可 能であった、 SiCやダイヤモンドの基板 30を、サブサーフェスダメージ等を残すことな く極めて平滑に、極めて能率よぐ超精密研磨することが可能となる。
[0033] (第 2の実施の形態）
図 4は本発明の第 2の実施の形態に係る研磨装置の構成を表すものである。この研 磨装置は、研磨定盤 110と、紫外光 UVを照射する紫外光照射部 120とを備え、第 1 の実施の形態と同様に例えば炭化珪素（SiC)やダイヤモンドの基板 30を研磨対象 とするちのである。
[0034] 研磨定盤 110は、紫外光 UVに対する透明性の高い材料、例えば石英力もなる、 ほぼ円盤状のものであり、定盤ホルダ 111により保持されている。また、研磨定盤 11 0には回転軸（図示せず）が取りつけられており、この回転軸に対して外部の回転動 力源（図示省略)から与えられる回転トルクによって、回転 (または左右反復回動）す るようになっている。この研磨定盤 110の表面には、基板ホルダ（図示せず）によって 機械的に支持された基板 30の被研磨面 30Aが、加圧板（図示せず）により高圧、具 体的には 0. IMPa以上、好ましくは 0. lMPa〜100MPaの範囲の圧力で押し付け られ、その状態で研磨が行われるようになつている。研磨定盤 110の直径は例えば 5 Omm,基板 130は例えば 3mm口ないし 5mm口である。
[0035] なお、研磨定盤 110の表面には、第 1の実施の形態の研磨定盤 1と同様に、図 2お
よび図 3に示したような多数本の格子状の溝 11が設けられており、これら溝 11に固 体光触媒粒子 20が埋め込まれていてもよい。固体光触媒粒子 20としては、第 1の実 施の形態と同様のものを用いることができる。溝 11の平面形状、ピッチ、寸法などに ついては、第 1の実施の形態と同様である。
[0036] 紫外光照射部 120は、研磨定盤 110の裏面に配置されており、石英製の研磨定盤 110の裏面カゝらこの研磨定盤 110を透過して基板 30の被研磨面 30Aに紫外光 UV を照射するためのものである。紫外光 UVの波長は、被カ卩ェ物のバンドギャップエネ ルギ一に相当する波長以下で、例えばダイヤモンドに対しては 250nm以下が好まし い。
[0037] 紫外光照射部 120は、例えば、図示しない紫外光源に連結されたファイバ 121と、 このファイバからの紫外光 UVを集光する集光レンズ 122と、ファイバ 121および集光 レンズ 122を保持するレンズホルダ 123とを有している。ファイノく 121は、例えば、外 径 Φ 1 = 8mm、内径 Φ 2 = 5mmであり、集光レンズ 122による集光径 Φは基板 30の 寸法に合わせて例えば 3mm〜5mm程度、集光レンズ 122から基板 30の被研磨面 30Aまでの距離 dは例えば 10mmとされている。
[0038] この研磨装置では、研磨定盤 110の表面に SiCやダイヤモンド力もなる基板 30の 被研磨面 30Aを所定の圧力で押し付けた状態で、研磨定盤 110を回転または回動（ 往復回転運動）させる。その際、この機械的な研磨動作と並行して、研磨定盤 110の 裏面力も紫外光照射部 120により紫外線 UVが照射されるので、基板 30の被研磨面 30Aが酸化されて化学研磨が進行する。よって、研磨能率が向上する。
[0039] このように本実施の形態では、紫外光 UVに対して透明な研磨定盤 110の裏面から 紫外光照射部 120により紫外線 UVを照射しつつ研磨を行うようにしたので、研磨能 率を高めることができ、従来のダイヤモンド砲石等では不可能であった、 SiCやダイ ャモンドの基板 30を、サブサーフェスダメージ等を残すことなく極めて平滑に、極め て能率よぐ超精密研磨することが可能となる。
[0040] なお、上記実施の形態において、研磨定盤 110の表面側に、第 1の実施の形態に おける紫外光源ランプ 5と同様な紫外光源ランプを配置してもよい。更に、研磨定盤 110の表面側に、第 1の実施の形態における赤外光源ランプ 3と同様な赤外光源ラ
ンプを配置し、研磨定盤 110の表面に赤外光を照射しながら研磨を行うようにしても よい。
[0041] (第 3の実施の形態）
図 5は、本発明の第 3の実施の形態に係る研磨装置の構成を表すものである。この 研磨装置は、研磨定盤 110が紫外光 UVに対して不透明な材料により構成されてい ることを除いては、第 2の実施の形態の研磨装置と同様に構成されている。よって、 対応する構成要素には同一の符号を付して説明する。
[0042] 研磨定盤 110は、榭脂などの紫外光 UVに対して不透明な材料、例えばポリウレタ ンシートにより構成されて 、るが、表面から裏面に向かって貫通する紫外線通過孔 1 10Aを有しており、この紫外線通過孔 110Aを介して紫外光 UVを基板 30の被研磨 面 30Aに照射することができるようになつている。紫外光照射部 120は、第 2の実施 の形態と同様に構成されている。
[0043] この研磨装置は、第 2の実施の形態と同様に作用し、同様の効果を得ることができ る。特に、被カ卩ェ物が GaAsや GaNのように石英より硬度の低い材料であり、ポリウレ タンシートなどの樹脂よりなる研磨定盤 110を用いる場合に有効となる。
実施例
[0044] 更に、本発明の具体的な実施例について詳細に説明する。
[0045] 上記第 2の実施の形態で説明した研磨装置により基板 130の研磨を行った。基板 1 30としては、ダイヤモンドピン (単結晶（100)面）を用いた。研磨前のダイヤモンドピ ンの直径を計測したところ、 387. であった。最初の 9時間では、研磨定盤 110 のみを用い、紫外光 UVの照射は行わずに研磨を行った。続いて、次の 9時間では、 研磨定盤 110の裏面力 紫外光 UVを照射しながら研磨を行った。研磨中は 3分毎 にダイヤモンドピンの直径およびその広がりと、 z軸方向加工能率とを調べた。 z軸方 向加工能率を調べるにあたって、傾斜は 30° と仮定した。得られた結果を図 6およ び表 1に示す。
[0046] [表 1]
実験 j 石英定盤のみ 石英定盤 +紫外線照射 加工時間 0 3 6 9 3 6 9 総加工時間 0 3 6 9 12 15 18 直径 ( m) 387.4 406.4 418.6 429.1 463.5 487.6 510.8 直径の広がり
19 12.2 10.5 34.4 24.1 23.2 ( μ m)
Z軸方向
加工能率 1.83 1.15 1.01 3.31 2.32 2.23 ( μ m/h)
[0047] また、加工前粗さと研磨後の粗さをそれぞれ調べたところ、加工前粗さは Ra= 5nm 〜8nmであったの力 研磨後は Ra = 0. 2nm〜0. 4nmになった。特に機械的な研 磨ではダイヤモンド（111)面は不可能とされて 、るが、本発明による紫外光を用いた 研磨方法では 30分で Ra = 5nmから Ra = 0. 4nmになっている。
[0048] 図 6および表 1から分力るように、研磨定盤 110の裏面側力も紫外光 UVを照射しな がら研磨を行った 9時間では、研磨定盤 110のみにより研磨した最初の 9時間に比べ て、直径の広がり、 z軸方向加工能率のいずれについても良好な結果が得られた。す なわち、研磨定盤 110の裏面力も基板 30の被研磨面 30Aに紫外光 UVを照射しつ つ研磨を行うようにすれば、研磨能率を高めることができることが分力つた。
[0049] 以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施 の形態および実施例に限定されるものではなぐ種々変形可能である。例えば、上記 実施の形態および実施例では、研磨対象を SiCやダイヤモンドの基板としたが、本 発明はこれに限定されるものではなぐその他例えばガリウムヒ素（GaAs)またはガリ ゥムナイトライド (GaN)などの基板を用いるようにしてもよ!/、。
Claims
[1] 基板の被研磨面に研磨定盤を高圧で接触させると共に前記研磨定盤の裏面力ゝら基 板の被研磨面に紫外線を照射しつつ、基板を前記研磨定盤に対して相対的に擦動 させることにより研磨する
ことを特徴とする研磨方法。
[2] 前記研磨定盤の表面または前記基板の被研磨面のうち少なくとも一方を加熱しつつ 研磨する
ことを特徴とする請求項 1記載の研磨方法。
[3] 前記研磨定盤の表面に固体光触媒粒子を配置する
ことを特徴とする請求項 1記載の研磨方法。
[4] 前記固体光触媒粒子は、酸ィ匕セリウム (Ce02 ) ,二酸ィ匕チタン (Ti02 ) ,酸化クロム
(Cr2 03 ) ,酸化亜鉛 (ZnO) ,酸化タングステン (W03 )および酸化鉄（F2 03 )か らなる群のうちの少なくとも 1種を含む
ことを特徴とする請求項 3記載の研磨方法。
[5] 前記固体光触媒粒子に、酸ィ匕ジルコニウム（Zr02 )またはアルミナ (A12 03 )の少 なくとも一方を含む
ことを特徴とする請求項 4記載の研磨方法。
[6] 前記研磨定盤として表面に溝または孔を有するものを用い、前記溝または孔に前記 固体光触媒粒子を埋め込み、前記基板の被研磨面を前記研磨定盤の表面に高圧 で押し付ける
ことを特徴とする請求項 3記載の研磨方法。
[7] 前記研磨定盤として紫外線に対して透明なものを用い、前記研磨定盤を透過して紫 外線を照射する
ことを特徴とする請求項 1記載の研磨方法。
[8] 前記研磨定盤として紫外線に対して不透明であると共に表面力 裏面に向力つて貫 通する紫外線通過孔を有するものを用い、前記紫外線通過孔を介して紫外線を照 射する
ことを特徴とする請求項 1記載の研磨方法。
[9] 紫外線を照射することにより前記基板の表面を酸化させて化学研磨を行う ことを特徴とする請求項 1記載の研磨方法。
[10] 炭化珪素（SiC) ,ダイヤモンド (C) ,ガリウムヒ素（GaAs)またはガリウムナイトライド（ GaN)により構成され、請求項 1ないし 9のうちいずれ力 1つの方法により研磨された 面を有する
ことを特徴とする基板。
[11] 基板の表面を研磨するための研磨装置であって、
表面に溝または孔を有すると共に前記溝または孔に固体光触媒粒子が埋め込ま れた研磨定盤と、
前記基板を保持する基板ホルダと、
前記研磨定盤の固体光触媒粒子に対して紫外光を照射する紫外光源ランプと、 前記基板ホルダを介して前記基板の被研磨面を前記研磨定盤の表面に高圧で押 し付けると共に、前記基板を固体光触媒粒子に対して相対的に擦動させる駆動手段 と
を備えたことを特徴とする研磨装置。
[12] 前記研磨定盤は紫外線に対して透明であり、かつ前記紫外光源ランプは前記研磨 定盤の裏面側に配置され、前記研磨定盤の裏面から当該研磨定盤を透過して固体 光触媒粒子へと紫外光を照射する
ことを特徴とする請求項 11記載の研磨装置。
[13] 加熱手段を備え、前記基板の被研磨面または前記研磨定盤の表面のうち少なくとも 一方を加熱する
ことを特徴とする請求項 11記載の研磨装置。
[14] 前記固体光触媒粒子は、酸ィ匕セリウム (Ce02 ) ,二酸ィ匕チタン (Ti02 ) ,酸化クロム
(Cr2 03 ) ,酸化亜鉛 (ZnO) ,酸化タングステン (W03 )および酸化鉄（F2 03 )か らなる群のうち少なくとも 1種を含む
ことを特徴とする請求項 11記載の研磨装置。
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