WO2016108284A1 - 平坦加工方法および平坦加工装置 - Google Patents

平坦加工方法および平坦加工装置 Download PDF

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東邦エンジニアリング株式会社
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    • H01L29/2003—Nitride compounds

Definitions

  • the present invention relates to a flat processing method and a flat processing apparatus, and more particularly to a method and apparatus that can be suitably used for flat processing using a catalyst-assisted chemical processing method.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 disclose catalyst-assisted chemical processing methods.
  • the catalyst-assisted chemical processing method uses a catalyst made of a transition metal as a processing reference surface, places the workpiece in a solution that does not contain abrasive grains, etc., and uses the processing reference surface as the processing surface of the workpiece.
  • the workpiece is processed (etched) by causing the chemical reaction between the active species generated from the solution and the surface atoms of the workpiece, and removing them by moving them relative to each other in contact with or in close proximity to the workpiece.
  • a difficult-to-process substrate such as SiC or GaN can be processed flat with high accuracy of the atomic level.
  • Patent Document 1 discloses a conventional method. As shown in the figure, a large-diameter circular pad is rotated on a surface plate, and the surface of a small-diameter workpiece held by a rotating holder is brought into contact with or close to the circumferential portion of the pad surface that rotates. I am letting. *
  • the pad diameter is more than twice the workpiece diameter, so the equipment is large, and in processing SiC and GaN substrates, processing time is long, so economical processing I could't.
  • the substrate to be processed is rotated by being pressed against the pad surface by the back pressure of the air bag provided in the holder, the pad and the workpiece which are smooth and flat with a catalyst layer such as Pt formed on the surface
  • the substrate to be processed is adsorbed to the pad surface by the so-called water sticking effect of the solution supplied between the substrates, so that a large circumferential force of the pad acts on the substrate to be processed and the substrate to be processed is pulled away from the holder.
  • the pad may be damaged by being blown toward the outer periphery of the pad and being pinched by a retainer located outside. This deteriorates the yield and raises the processing cost.
  • An object of the present invention is to provide a flat processing method and a flat processing apparatus capable of suppressing the above-described problem.
  • the surface of the workpiece and at least the surface of the pad having a catalyst layer on the surface are brought into contact with or close to each other, and the workpiece or the pad Is rotated around the axis intersecting the surface within the surface, and the other of the workpiece or the pad is moved in a direction parallel to the surface by at least an amount capable of flattening by catalytic reaction, A liquid necessary for a catalytic reaction is supplied between the surface of the workpiece and the surface of the pad that are in contact with or close to each other.
  • the movement in the direction parallel to the surface may be movement excluding the rotation around the axis.
  • the movement in the direction parallel to the surface can be a reciprocating movement.
  • the outer peripheral movement distance of one of the workpiece or the pad to be rotated is 120% or less (however, 0%) of the other movement distance of the workpiece or the pad to be moved in a direction parallel to the surface. (Except for).
  • one of the workpiece or the pad is stopped and the other is rotated and parallel to the surface. It may be moved in any direction.
  • the workpiece or the pad when performing the flattening process by the catalyst-assisted chemical processing method, the workpiece or the pad is relatively rotated, and the relative movement is performed by an amount capable of flattening by the catalytic reaction. The process is averaged, thereby realizing a precise flattening process.
  • the movement at this time can be processed if the movement distance at the atomic level can be secured. Therefore, it is not necessary to use a large-diameter pad as in the prior art, and the outer diameter of the pad can be made approximately equal to the outer diameter of the workpiece, so that the apparatus can be miniaturized. At this time, if the movement is a reciprocating movement, the movement width of the workpiece or the pad can be further reduced.
  • the workpiece (7) or the first holding means (8) for holding at least one back surface of the pad (6) having a catalyst layer on the surface, the workpiece (7) to First driving means (101) for rotating one of the workpiece (7) to the pad (6) around an axis intersecting the surface within one surface of the pad (6), and the workpiece (7) thru
  • first holding means (8) to the second holding hand (4) is advanced in a direction intersecting the surfaces of the workpiece (7) to the pad (6) to bring the surface of the workpiece (7) and the surface of the pad (6) into contact with each other or close to each other Third driving means (102) to be operated.
  • the movement in the direction parallel to the surface can be reciprocating.
  • the outer peripheral movement distance of one of the workpiece or the pad to be rotated is 120% or less (however, 0%) of the other movement distance of the workpiece or the pad to be moved in a direction parallel to the surface. (Except for).
  • one of the workpiece or the pad is stopped and the other is rotated and parallel to the surface. It may be moved in any direction. Since the flat processing method of the present invention can be carried out by the flat processing apparatus of the present invention, the same effects as described above can be obtained.
  • FIG. 1 shows a front view of a flat processing apparatus for carrying out the method of the present invention
  • FIG. 2 shows a side view thereof.
  • the bases 21 and 22 having a symmetrical L-shaped cross section are arranged on the base 1 in parallel with the left and right positions and extend in the front-rear direction of FIG.
  • the rails 31 constituting the linear guides 3 are fixed on the gantry 21 and 22 along these.
  • the rail 31 is provided with two sliders 32 that can slide along the longitudinal direction, and a rectangular support substrate 4 as a second holding means is mounted on the sliders 32 on the left and right and front and rear. Yes. Thereby, the support substrate 4 can reciprocate linearly along the rail 31.
  • a cam block 51 constituting a reciprocating drive mechanism 5 described below is fixed to the lower surface of the center portion of the support substrate 4 downward.
  • the cam block 51 is a thick convex body extending in parallel with the rail 31, and an elongated hole-like cam opening 52 extends through the cam block 51 in the center in the longitudinal direction. And is formed horizontally.
  • a circular cam body 53 having a diameter substantially equal to the short diameter of the opening 52 is provided in the cam opening 52 so as to be movable in the vertical direction along the cam opening 52.
  • a crankshaft 54 is provided so as to penetrate the cam body 53 in the horizontal direction, and the crankshaft 54 penetrates the center of the cam body 53 so as to be relatively rotatable.
  • the center portion of the crankshaft 54 is eccentric from the line connecting the left and right ends, and one end of the crankshaft 54 is rotatably supported by a bearing member 55 erected on the base 1 and the crankshaft 54 The other end is connected to an output shaft 571 of a speed reducer 57 fixed in a horizontal posture to the standing wall of the L-shaped support plate 56.
  • a drive motor 58 (FIG. 3) is attached to the speed reducer 57.
  • a circular liquid storage container 61 that opens upward is placed.
  • the bottom surface of the container 61 is provided with a pad 6 having a catalyst layer formed on the entire surface with a predetermined thickness by sputtering or the like.
  • a pad 6 having a catalyst layer formed on the entire surface with a predetermined thickness by sputtering or the like.
  • rubber, urethane, or the like that is resistant to the processing solution is used.
  • a transition metal such as Pt can be used as the catalyst.
  • the pad 6 may have a diameter slightly larger than the outer diameter of the substrate 7 to be processed.
  • a main shaft 9 having a circular cross section is suspended above the container 61, and the main shaft 9 is rotatably held by the sleeve 91 in a vertical posture.
  • the main shaft 9 is rotated by a drive motor 101 (FIG. 1) as first drive means.
  • the sleeve 91 is moved up and down by a drive cylinder 102 as third drive means, and the main shaft 9 is moved back and forth with respect to the pad 6 in response to this.
  • FIG. 4 Details of the holder 8 are shown in FIG. In FIG. 4, a disc-like base 82 is mounted on the lower end surface of the main shaft 9 with a ball 81 in the center so that the angle can be changed with respect to the lower end surface.
  • a wall-like retainer 83 is vertically suspended.
  • a cover body 84 projects outwardly and upwardly from the entire outer periphery of the retainer 83.
  • the substrate 7 to be processed is accommodated in a retainer 83, and a diaphragm 85 is located behind the substrate 82 between the substrate 82 and the substrate 82.
  • the compressed air is supplied into the diaphragm 85 through the air supply pipe 86, and the substrate 7 is pressed against the surface of the pad 6 by the pressing force of the expanded diaphragm 85 in a state where the main shaft 9 is lowered.
  • the diaphragm 85 is formed with a plurality of suction holes, and when the main shaft 9 is raised, the inside of the diaphragm 85 is evacuated and the substrate 7 to be processed is attracted to the suction holes and held in the holder 8. It is like that.
  • the container 61 When flat processing of the lower surface (processed surface) of the substrate 7 to be processed is performed with the flat processing apparatus having such a structure, the container 61 is filled with a liquid necessary for a catalytic reaction, such as HF, HCl, pure water, or the like.
  • the main shaft 9, that is, the substrate 7 to be processed is rotated, and at the same time, the container 61 on the support substrate 4 is linearly reciprocated along the rail 31 in the horizontal direction. That is, the processing surface of the substrate 7 to be processed and the pad 6 on which the catalyst layer with which the substrate 7 abuts are relatively rotated and reciprocated in a plane intersecting the rotation axis.
  • the surface to be processed of the substrate 7 to be processed is flattened with high accuracy of the atomic level by catalyst-assisted chemical processing.
  • the relationship between the rotational speed of the relative rotation and the relative reciprocation is that the outer peripheral movement distance of the substrate 7 to be processed is 120% or less (excluding 0%) of the reciprocation movement distance of the relative reciprocation. good.
  • the moving range of the reciprocating movement may originally be a small one of several atoms level, but is determined in consideration of mechanical constraints and frequency.
  • the surface of the pad 6 is only reciprocally moved. Such a large circumferential force is not applied to the substrate 7 to be processed. Therefore, there is no problem that the substrate to be processed is separated from the holder and is sandwiched between the retainers outside and damaged as in the prior art.
  • Example and comparative example based on this embodiment A SiC substrate having an outer diameter of 6 inches was used as the substrate 7 to be processed, and flat processing was performed using ultrapure water as a liquid necessary for the catalytic reaction.
  • a Pt film was formed as a catalyst layer on the surface of the pad 6 having a diameter of 160 mm.
  • the substrate 7 to be processed was rotated, and the support substrate 4 (that is, the pad 6) was reciprocated.
  • FIG. 5 shows another example of the flat processing apparatus.
  • FIG. 5 corresponds to FIG. 2 of the first embodiment, and the same reference numerals denote the same parts.
  • a piston vibrator 59 is provided on the support substrate 4 in the horizontal direction, and the support substrate 4 is reciprocated along the rails 31 by vibration force (vibration).
  • vibration force vibration force
  • Example and comparative example based on this embodiment A GaN substrate having an outer diameter of 2 inches was used as the substrate 7 to be processed, and flat processing was performed using ultrapure water as a liquid necessary for the catalytic reaction. A Pt film was formed as a catalyst layer on the surface of the pad 6 having a diameter of 53 mm. In this state, the substrate 7 to be processed was rotated, and the support substrate 4 (that is, the pad 6) was reciprocated. And the state of the to-be-processed surface of the to-be-processed substrate 7 was observed with the non-contact three-dimensional surface shape measuring apparatus (Zygo New View 6300 by the US Zygo company).
  • the support substrate 4 is disposed on the base 1 with the bottom corners supported by the coiled spring material 41, and a container 61 for storing liquid is provided on the support substrate 4.
  • a cushion layer 63 and a pad 64 are placed on the cushion layer 63 via an adhesive tape layer 62 from the bottom side, and the substrate 7 to be processed is placed on the upper surface of the pad 64.
  • the center of the lower surface of the support substrate 4 is placed on the top of the support member 11 that protrudes upward, and can swing within the three-dimensional space.
  • the support member 11 is held by a holding member 12 on the base 1.
  • a vibrator 67 is mounted on the side surface of the container 61.
  • the main shaft 9 enters the container 61 from above, and a pad 66 is joined to the lower surface of the main shaft 9 via a cushion layer 65.
  • FIG. 7 shows another example of the holding structure of the substrate 7 to be processed at the lower end of the main shaft 9.
  • a header plate 92 is fixed to the lower end of the main shaft 9.
  • a plurality of small holes are formed on the lower surface of the header plate 92, and the small holes are formed in the header plate 92.
  • a flow path that branches and communicates is formed.
  • a flow path 93 is formed in the main shaft 9 and communicates with the flow path in the header plate 92.
  • a holding plate 95 made of rubber or the like is provided on the lower surface of the header plate 92 via an adhesive tape layer 94, and a flow path is formed in the holding plate 95 so as to penetrate the small hole. Each flow path opens as a suction hole on the lower surface of the holding plate 95.
  • the substrate 7 to be processed when the inside of the flow path 93 is evacuated, the substrate 7 to be processed can be sucked and held on the lower surface of the holding plate 95 with the suction holes as shown in FIG. 7, and this state has been described in the first embodiment. Such flat processing can be performed.
  • compressed air or the like is supplied into the flow path 93.
  • the substrate to be processed is rotated and the pad is reciprocated linearly.
  • the substrate to be processed may be reciprocated linearly and the pad may be rotated.
  • the reciprocating drive mechanism is not limited to that of the first embodiment, and a normal crank mechanism that changes the rotational motion of the drive motor to a linear reciprocating motion can be used.
  • a ball screw mechanism, a magnetic force repulsion mechanism, a cylinder mechanism, or the like can be used.
  • the reciprocation does not necessarily have to be linear.
  • an arc may be drawn in a two-dimensional plane such as a circular motion.
  • the base may be reciprocated in a direction parallel to the base surface by a ball screw mechanism or the like. In this way, the flattening of the substrate to be processed is made more uniform at the center and the outer periphery.
  • the workpiece is not limited to a plate-like object such as a substrate.
  • the holder is moved up and down, but a structure in which the support substrate is moved up and down may be used.
  • a separate pad is provided in the liquid storage container.
  • the pad itself may be formed in a container shape so that the liquid required for the catalytic reaction can be stored. Note that the liquid does not necessarily have to be stored, and may be poured between the substrate to be processed and the pad.
  • a drive cylinder is used as the third drive means, but a ball screw mechanism, a robot arm, or the like can be used instead.

Abstract

【課題】精密な平坦化加工を実現しつつ、装置のコンパクト化を図り、加工時の被加工物破損の危険を防止する。 【解決手段】被加工基板（７）の裏面を保持するホルダ（８）と、被加工基板（７）の表面内で当該表面に交差する軸回りに被加工基板（７）を回転させる駆動モータ（１０１）と、パッド（６）を保持してその表面を、被加工基板（７）の表面に対向位置させる支持基板（４）と、支持基板（４）をパッド（６）の表面に平行な方向で少なくとも触媒反応による平坦化が可能な量だけ往復動させる往復駆動機構（５）と、ホルダ（８）をパッド（６）の表面に交差する方向へ前進させて被加工基板（７）の表面とパッド（６）の表面を互いに当接ないし近接させる駆動シリンダ（１０２）とを備える。

Description

平坦加工方法および平坦加工装置
　本発明は平坦加工方法および平坦加工装置に関し、特に、触媒支援型化学加工方法を利用した平坦加工に好適に使用できる方法および装置に関するものである。
　特許文献１や特許文献２には触媒支援型化学加工方法が開示されている。触媒支援型化学加工方法は、加工基準面に遷移金属からなる触媒を使用し、砥粒等を含まない溶液中に被加工物を配置して、上記加工基準面を被加工物の被加工面に接触ないし近接させて両者を相対運動させ、溶液から生じた活性種と被加工物の表面原子との化学反応で化合物を生成させこれを除去することによって被加工物を加工（エッチング）するもので、ＳｉＣやＧａＮ等の難加工基板の表面を原子レベル程度の高い精度で平坦加工することができる。
　ところで、上記加工基準面となる、触媒層たる遷移金属層を形成したパッドの表面と、被加工物たる被加工基板の表面（被加工面）を相対運動させる方法として、従来は特許文献１に示されているように、大径の円形パッドを定盤上で回転させ、旋回移動するパッド表面の円周部に、回転するホルダに保持させた小径の被加工基板の表面を当接ないし近接させている。　
特開２００６－１１４６３２ 特開２００７－２８３４１０
　しかし上記従来の加工方法では、パッド直径が被加工物直径の2倍以上であるため装置が大型であり、SiCやGaN基板の加工においては、加工時間が長時間となるため、経済的な加工が出来なかった。また、ホルダ内に設けたエアバッグの背圧で被加工基板はパッド面に押し付けられた状態で回転するものの、表面にＰｔ等の触媒層が形成されて滑らかな平面となったパッドと被加工基板の間へ供給された溶液の、いわゆる水貼り効果によって被加工基板がパッド面に吸着し、このためパッドの大きな周回力が被加工基板に作用して当該被加工基板がホルダから引き離されてパッドの外周方向へ飛ばされ、外方に位置しているリテーナに挟まれる等によって破損する危険があった。そして、これは歩留まりを悪化させて加工コストの上昇をもたらしていた。
　そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、精密な平坦化加工を実現しつつ、装置のコンパクト化を図るとともに、加工時の被加工物破損の危険を低減して加工コストの上昇を抑えることができる平坦加工方法および平坦加工装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明の平坦加工方法では、被加工物の表面と、少なくとも表面に触媒層を有するパッドの当該表面とを互いに当接ないし近接させ、前記被加工物ないし前記パッドの一方をその表面内で当該表面に交差する軸回りに回転させるとともに、前記被加工物ないし前記パッドの他方をその表面に平行な方向で少なくとも触媒反応による平坦化が可能な量だけ移動させ、かつ互いに当接ないし近接する前記被加工物の表面と前記パッドの表面との間に触媒反応に必要な液体を供給することを特徴とする。
　ここで、表面に平行な方向での移動とは前記軸回りの回転を除く移動であれば良い。この表面に平行な方向での移動は往復移動にすることができる。この場合、回転させられる前記被加工物ないし前記パッドの一方の外周移動距離を、表面に平行な方向で移動させられる前記被加工物ないし前記パッドの他方の移動距離の１２０％以下（但し０％を除く）に設定すると良い。なお、前記被加工物ないし前記パッドの一方を回転させ、他方を表面に平行な方向で移動させるのに代えて、前記被加工物ないし前記パッドの一方を停止させ、他方を回転および表面に平行な方向で移動させるようにしても良い。
　本発明の平坦加工方法においては、触媒支援型化学加工方法で平坦化加工を行う際に、被加工物ないしパッドを相対回転させるとともに触媒反応による平坦化が可能な量だけ相対移動させて、エッチング加工の平均化を図っており、これによって精密な平坦化加工が実現される。この際の移動は原子レベルの移動距離が確保できれば加工可能である。したがって、従来のように大径のパッドを使用する必要が無く、パッドの外径を被加工物の外径とほぼ等しい程度にすることが可能であるから装置を小型化することができる。この際、上記移動を、往復動にすれば、被加工物ないしパッドの移動幅をより小さくすることができる。大径のパッドを使用する必要が無いから、従来のように大きな周回力が被加工物に作用することはなく、被加工物がパッドの外周方向へ飛ばされて破損する危険が避けられる。これにより加工コストの上昇が抑えられる。
　本発明の平坦加工装置では、被加工物（７）ないし少なくとも表面に触媒層を有するパッド（６）の一方の裏面を保持する第１保持手段（８）と、前記被加工物（７）ないし前記パッド（６）の一方の表面内で当該表面に交差する軸回りに前記被加工物（７）ないし前記パッド（６）の一方を回転させる第１駆動手段（１０１）と、前記被加工物（７）ないし前記パッド（６）の他方を保持してその表面を、前記被加工物（７）ないし前記パッド（６）の一方の表面に対向位置させる第２保持手段（４）と、前記第２保持手段（４）を前記被加工物（７）ないし前記パッド（６）の他方の表面に平行な方向で少なくとも触媒反応による平坦化が可能な量だけ移動させる第２駆動手段（５）と、前記第１保持手段（８）ないし前記第２保持手段（４）を前記被加工物（７）ないし前記パッド（６）の表面に交差する方向へ前進させて前記被加工物（７）の表面と前記パッド（６）の表面を互いに当接ないし近接させる第３駆動手段（１０２）とを備える。
　ここで、表面に平行な方向での移動は往復移動にすることができる。この場合、回転させられる前記被加工物ないし前記パッドの一方の外周移動距離を、表面に平行な方向で移動させられる前記被加工物ないし前記パッドの他方の移動距離の１２０％以下（但し０％を除く）に設定すると良い。なお、前記被加工物ないし前記パッドの一方を回転させ、他方を表面に平行な方向で移動させるのに代えて、前記被加工物ないし前記パッドの一方を停止させ、他方を回転および表面に平行な方向で移動させるようにしても良い。本発明の平坦加工装置によって、本発明の平坦加工方法が実施できるから、前述したのと同様の作用効果が得られる。
　上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を参考的に示すものである。
　以上のように、本発明によれば、精密な平坦化加工を実現しつつ、装置の小型化を図り、加工時の被加工物の破損の危険が少なく、加工コストの上昇を抑えることができる。
本発明の第１実施形態における平坦加工装置の要部部分断面正面図である。 平坦加工装置の要部部分断面側面図である。 往復駆動機構の斜視図である。 ホルダの概略断面図である。 本発明の第２実施形態における平坦加工装置の要部部分断面側面図である。 本発明の第３実施形態における平坦加工装置の要部部分断面正面図である。 本発明の第４実施形態における平坦加工装置の被加工基板保持部の破断拡大断面図である。 加工された被加工基板表面の走査型プローブ顕微鏡写真である。
　なお、以下に説明する実施形態はあくまで一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が行う種々の設計的改良も本発明の範囲に含まれる。
（第１実施形態）
　図１には本発明方法を実施する平坦加工装置の正面図を示し、図２にはその側面図を示す。図１において、基台１上に対称形のＬ字断面とした架台２１，２２が左右位置に平行に配設されて、図１の前後方向（図２の左右方向）へ延びており、左右の架台２１，２２上にはこれらに沿ってそれぞれリニアガイド３を構成するレール３１が固定されている。レール３１には長手方向の二箇所にこれに沿って摺動移動可能なスライダ３２が設けられており、左右前後のスライダ３２上に第２保持手段としての四角形の支持基板４が載設されている。これにより、支持基板４はレール３１に沿って往復直線移動可能である。
　支持基板４の中心部下面には下方に向けて、以下に説明する往復駆動機構５を構成するカムブロック５１が固定されている。カムブロック５１は図３に示すようにレール３１に平行に延びる厚肉の凸型体で、その長手方向の中央部には、上下方向へ延びる長穴状のカム開口５２がカムブロック５１を貫通して水平に形成されている。カム開口５２内には直径が当該開口５２の短径にほぼ等しい円形のカム体５３が、カム開口５２に沿って上下方向へ移動可能に設けられている。
　上記カム体５３を水平方向へ貫通してクランクシャフト５４が設けられており、クランクシャフト５４はカム体５３の中心を相対回転可能に貫通している。クランクシャフト５４の中央部は左右の両端部を結ぶ線から偏心しており、クランクシャフト５４の一端は基台１上に立設された軸受け部材５５に回転可能に支持されるとともに、クランクシャフト５４の他端は、Ｌ字型支持板５６の立壁に水平姿勢で固定された減速機５７の出力軸５７１に連結されている。減速機５７には駆動モータ５８（図３）が付設されている。
　このような構造により、駆動モータ５８を起動してクランクシャフト５４を回転させると、当該クランクシャフト５４の中央部が貫通しているカム体５３がカム開口５２内を上下動しつつ垂直面内で旋回させられる。これにより、カムブロック５１およびこれと一体の支持基板４はクランクシャフト５４の回転に応じてレール３１に沿った方向へ直線往復動させられる。以上説明した直線往復動させる往復駆動機構５は第２駆動手段の一例である。
　支持基板４の上面中心部には上方へ開放する円形の液貯留用の容器６１が載設されている。容器６１の底面には、表面全面に触媒層がスパッタリング等によって所定厚で形成されたパッド６が設けられている。パッド６の材料としては加工溶液に対する耐性のあるゴムやウレタン等を使用する。触媒としてはＰｔ等の遷移金属が使用できる。ここで、パッド６の直径は、被加工基板７の外径よりやや大きい程度のものとすれば良い。
　容器６１の上方には円形断面の主軸９が垂設されており、主軸９はスリーブ９１に垂直姿勢で回転可能に保持されている。主軸９は第１駆動手段としての駆動モータ１０１（図１）によって回転させられる。スリーブ９１は第３駆動手段としての駆動シリンダ１０２によって昇降させられ、これに応じて上記主軸９はパッド６に対し遠近前後動させられる。主軸９の下端には第１保持手段としての詳細を以下に説明する公知のホルダ８が設けられており、これに被加工基板７が保持されている。
　ホルダ８の詳細を図４に示す。図４において、主軸９の下端面には中心にボール８１を介在させて当該下端面に対し角度変更可能に円板状の基体８２が装着されており、基体８２の下面外周縁には全周に壁状のリテーナ８３が垂設されている。リテーナ８３の外周全周にはカバー体８４が外上方へ向けて突設されている。被加工基板７はリテーナ８３内に収容されており、その背後には基体８２との間にダイアフラム８５が位置している。ダイアフラム８５内には給気管８６を経て圧空が供給され、主軸９が下降させられた状態で、膨張させられたダイアフラム８５の押圧力で被加工基板７はパッド６の表面に押し付けられている。なお、ダイアフラム８５には複数の吸引孔が形成されており、主軸９が上昇する際にはダイアフラム８５内が真空引きされて被加工基板７が吸引孔に吸着されてホルダ８内に保持されるようになっている。
　このような構造の平坦加工装置で被加工基板７の下面（被加工面）の平坦加工を行う場合には、容器６１内に触媒反応に必要な液体、例えばＨＦ、ＨＣｌ、純水等を満たし、主軸９すなわち被加工基板７を回転させると同時に、支持基板４上の容器６１をレール３１に沿う水平方向で直線往復動させる。すなわち、被加工基板７の被加工面とこれが当接する触媒層を形成したパッド６とを、相対回転させつつその回転軸に交差する平面内で相対往復動させる。これにより、被加工基板７の被加工面は触媒支援型化学加工によって原子レベル程度の高い精度で平坦加工される。
　この場合の、相対回転の回転数と相対往復動の関係は、被加工基板７の外周移動距離が、相対往復動の往復移動距離の１２０％以下（但し０％を除く）になるようにすると良い。ここで、往復移動の移動範囲は本来は原子数個レベルの小さなもので良いが、機械的制約や振動数との兼ね合いで決定される。
　以上に説明した平坦化方法によれば、被加工基板７が水貼り効果でパッド６の表面に吸着しても、当該パッド６の表面は微小な往復運動をしているだけであるから、従来のような大きな周回力を被加工基板７に作用させることはない。したがって、従来のように被加工基板がホルダから引き離されて外方のリテーナに挟まれ破損する等の問題は生じない。
（本実施形態に基づく実施例と比較例）
　被加工基板７として外径６インチのSiC基板を使用し、触媒反応に必要な液体として超純水を使用して平坦加工を行った。直径１６０ｍｍのパッド６の表面には触媒層としてＰｔ膜を形成した。この状態で被加工基板７を回転させ、支持基板４（すなわちパッド６）を往復動させた。そして、被加工基板７の被加工面の様子を非接触三次元表面形状測定装置（米国ザイゴ社製Zygo New View 6300）で観察した。それによると、被加工面の全面に亘って、視野０．１１ｍｍ角においてＲａ＝０．１８１ｎｍ、ＲＭＳ＝０．２２８ｎｍ以内であった。
　これに対して、パッドに対する被加工面の相対回転のみを行い相対往復動を停止した状態では、被加工面に周方向へ延びる目立った溝が生じて均一な平坦化が行われなかった。また、パッドに対する被加工面の相対往復動のみを行い相対回転を停止した状態では、被加工面にこれを横断するように延びる目立った溝が生じて、この場合も均一な平坦化は行われなかった。結局、被加工基板の外周部の移動距離が相対往復動の往復移動距離の１２０％以下になるようにすると均一な平坦化が実現できる。
（第２実施形態）
　図５には平坦加工装置の他の例を示す。なお、図５は第１実施形態の図２に対応するもので、同一符号は同一部分を示す。本実施形態では第１実施形態の往復駆動機構５に代えて、支持基板４上にピストンバイブレータ５９を水平方向へ設けて、その起振力によって支持基板４をレール３１に沿って往復移動（振動）させる。このような構造によっても第１実施形態と同様に、触媒支援型化学加工により被加工基板７の基板面が原子レベル程度の高い精度で平坦加工され、しかも、往復駆動の構造の簡素化が可能になる。
（本実施形態に基づく実施例と比較例）
　被加工基板７として外径２インチのＧａＮ基板を使用し、触媒反応に必要な液体として超純水を使用して平坦加工を行った。直径５３ｍｍのパッド６の表面には触媒層としてＰｔ膜を形成した。この状態で被加工基板７を回転させ、支持基板４（すなわちパッド６）を往復動させた。そして、被加工基板７の被加工面の様子を非接触三次元表面形状測定装置（米国ザイゴ社製Zygo New View 6300）で観察した。それによると、被加工面の全面に亘って、視野０．５４ｍｍ角においてＲａ＝０．３ｎｍ、ＲＭＳ＝０．４ｎｍ以内であった。次に走査型プローブ顕微鏡（米国ブルカーＡＸＳ社製Dimension Edge）で観察した。それによると、視野２μｍ角において図８に示すようにＧａの１原子層ごとのステップテラス（０．２６ｎｍ）が確認できた。また、この平坦化加工の間、被加工基板７がホルダ８から引き離されて破損する不具合は生じなかった。
（第３実施形態）
　図６において、基台１上にはコイル状ばね材４１によって下面四隅を支持されて支持基板４が配設されており、支持基板４上に液貯留用の容器６１が設けられている。容器６１内には底面側から粘着テープ層６２を介してクッション層６３とその上にパッド６４が載置され、パッド６４の上面に被加工基板７が載置されている。支持基板４は下面中央が、上方へ凸状をなす支持部材１１の頂部に載置されて三次元空間内で揺動可能となっている。支持部材１１は基台１上の保持部材１２に保持されている。容器６１には側面にバイブレータ６７が装着してある。主軸９は上方から容器６１内に進入しており、その下面にはクッション層６５を介してパッド６６が接合されている。
　主軸９を下降させてパッド６４，６６で被加工基板７の上下面を挟持し、この状態で主軸９を回転させるとともにバイブレータ６７を起動すると、主軸９の回転力とバイブレータ６７による水平往復移動（振動）を含む揺動が被加工基板７とこれを挟む上下のパッド６４，６６に伝達され、被加工基板７の上下面のいずれかを上記各実施形態と同様の精密さで均等に平坦加工可能である。
（第４実施形態）
　図７には主軸９の下端における被加工基板７の保持構造の他の例を示す。図７において、主軸９の下端にはヘッダ板９２が止着されており、ヘッダ板９２には下面に複数の小孔（図示略）が形成されるとともにヘッダ板９２内には上記小孔に分岐連通する流路が形成されている。主軸９には流路９３が形成されてヘッダ板９２内の流路に連通している。ヘッダ板９２の下面には粘着テープ層９４を介してゴム製等の保持板９５が設けられており、保持板９５内にはこれを貫通して上記小孔に通じる流路が形成されるとともに各流路は保持板９５の下面に吸着孔として開口している。
　このような構造によって、流路９３内を真空排気すると被加工基板７を図７に示すように吸着孔で保持板９５下面に吸着保持することができ、この状態で第１実施形態で説明したような平坦加工を行うことができる。被加工基板７を外す場合には流路９３内に圧縮空気等を供給する。
（その他の実施形態）
　上記第１実施形態では、被加工基板を回転させ、パッドを直線往復動させたが、被加工基板を直線往復動させ、パッドを回転させるようにしても良い。
　往復駆動機構は上記第１実施形態のものに限られるものではなく、駆動モータの回転運動を直線往復運動に変える通常のクランク機構が使用できる。さらには、ボールねじ機構、磁力による吸引反発機構やシリンダ機構等を使用することができる。また、往復動は必ずしも直線的である必要は無い。例えば、円運動等の二次元平面内で弧を描くようなものであっても良い。さらには、往復動とする必要は必ずしもなく、一方向での移動としても良い。
　上記各実施形態において、基台をさらにボールねじ機構等によって基台面に平行な方向へ往復移動させるようにしても良い。このようにすると、被加工基板の平坦化が中心部と外周部でより均等化される。
　被加工物は基板のような板状のものに限定されない。
　上記各実施形態ではホルダを昇降移動させるようにしたが、支持基板を昇降移動させる構造としても良い。
　上記第１実施形態では液貯留用の容器内に別体のパッドを設けたが、パッド自体を容器状に形成して触媒反応に必要な液体を貯留できるようにしても良い。なお、液は必ずしも貯留する必要は無く、被加工基板とパッドの間にかけ流し状態としても良い。
　上記第１実施形態では第３駆動手段として駆動シリンダを使用したが、これに代えてボールねじ機構やロボットアーム等を使用することができる。
　１…基台、３…リニアガイド、４…支持基板（第２保持手段）、５…往復駆動機構（第２駆動手段）、６…パッド、６１…容器、７…被加工基板（被加工物）、８…ホルダ(第１保持手段)、９…主軸、１０１…駆動モータ（第１駆動手段）、１０２…駆動シリンダ（第３駆動手段）。

Claims (9)

  1. 被加工物の表面と、少なくとも表面に触媒層を有するパッドの当該表面とを互いに当接ないし近接させ、前記被加工物の表面と前記パッドの表面との間に触媒反応に必要な液体を供給しつつ、前記被加工物ないし前記パッドの一方をその表面内で当該表面に交差する軸回りに回転させるとともに、前記被加工物ないし前記パッドの他方をその表面に平行な方向で少なくとも触媒反応による平坦化が可能な量だけ移動させることを特徴とする平坦加工方法。
  2. 前記表面に平行な方向での移動は往復動である請求項１に記載の平坦加工方法。
  3. 回転させられる前記被加工物ないし前記パッドの一方の外周移動距離が、表面に平行な方向で移動させられる前記被加工物ないし前記パッドの他方の移動距離の１２０％以下（但し０％を除く）になるように設定した請求項１又は２に記載の平坦化加工方法。
  4. 被加工物の表面と、少なくとも表面に触媒層を有するパッドの当該表面とを互いに当接ないし近接させ、前記被加工物の表面と前記パッドの表面との間に触媒反応に必要な液体を供給しつつ、前記被加工物ないし前記パッドをこれらの表面内で当該表面に交差する軸回りに相対回転させるとともに、前記表面に平行な方向で少なくとも触媒反応による平坦化が可能な量だけ相対移動させることを特徴とする平坦加工方法。
  5. 被加工物ないし少なくとも表面に触媒層を有するパッドの一方の裏面を保持する第１保持手段と、前記被加工物ないし前記パッドの一方の表面内で当該表面に交差する軸回りに前記被加工物ないし前記パッドの一方を回転させる第１駆動手段と、前記被加工物ないし前記パッドの他方を保持してその表面を、前記被加工物ないし前記パッドの一方の表面に対向位置させる第２保持手段と、前記第２保持手段を前記被加工物ないし前記パッドの他方の表面に平行な方向で少なくとも触媒反応による平坦化が可能な量だけ移動させる第２駆動手段と、前記第１保持手段ないし前記第２保持手段を前記被加工物ないし前記パッドの表面に交差する方向へ前進させて前記被加工物の表面と前記パッドの表面を互いに当接ないし近接させる第３駆動手段とを備える平坦加工装置。
  6. 前記表面に平行な方向での移動は往復動である請求項５に記載の平坦加工装置。
  7. 回転させられる前記被加工物ないし前記パッドの一方の外周移動距離が、表面に平行な方向で移動させられる前記被加工物ないし前記パッドの他方の移動距離の１２０％以下（但し０％を除く）になるように設定されている請求項５又は６に記載の平坦化加工装置。
  8. 被加工物ないし少なくとも表面に触媒層を有するパッドの一方の裏面を保持する第１保持手段と、前記被加工物ないし前記パッドの他方を保持してその表面を、前記被加工物ないし前記パッドの一方の表面に対向位置させる第２保持手段と、前記第２保持手段を前記被加工物ないし前記パッドの他方の表面に平行な方向で少なくとも触媒反応による平坦化が可能な量だけ移動させるとともに前記被加工物ないし前記パッドの一方の表面内で当該表面に交差する軸回りに回転させる第１駆動手段と、前記第１保持手段ないし前記第２保持手段を前記被加工物ないし前記パッドの表面に交差する方向へ前進させて前記被加工物の表面と前記パッドの表面を互いに当接ないし近接させる第２駆動手段とを備える平坦加工装置。
  9. 請求項１ないし請求項４のいずれか一つに記載の平坦加工方法に使用するパッド。
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