(57)【要約】【課題】高い研磨効率と十分な平坦性とを共に実現できる新たなＳｉＣ基板の研磨方法を提供する。【解決手段】砥粒を含有する研磨パッドをＳｉＣ基板に接触させて、ＳｉＣ基板を研磨するＳｉＣ基板の研磨方法であって、ＳｉＣ基板と研磨パッドとが接触する領域に酸性の研磨液を供給しながらＳｉＣ基板を研磨する第１研磨工程と、第１研磨工程の後、酸性の研磨液の供給を停止した状態で水のみをこの領域に供給しながらＳｉＣ基板を研磨する第２研磨工程と、を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥粒を含有する研磨パッドをＳｉＣ基板に接触させて、該ＳｉＣ基板を研磨するＳｉＣ基板の研磨方法であって、
該ＳｉＣ基板と該研磨パッドとが接触する領域に酸性の研磨液を供給しながら該ＳｉＣ基板を研磨する第１研磨工程と、
該第１研磨工程の後、該酸性の研磨液の供給を停止した状態で水のみを該領域に供給しながら該ＳｉＣ基板を研磨する第２研磨工程と、を含むことを特徴とするＳｉＣ基板の研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳｉＣ基板の研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インバータ等のパワーエレクトロニクス機器には、電力の制御に適したパワーデバイスと呼ばれる半導体素子が組み込まれている。パワーデバイスは、例えば、単結晶Ｓｉ（シリコン）等に比べて高耐圧化、低損失化に有利な単結晶ＳｉＣ（シリコンカーバイド）でなる基板（以下、ＳｉＣ基板）を用いて製造される。
【０００３】
ＳｉＣ基板を用いてパワーデバイスを製造する際には、まず、このＳｉＣ基板の表面をＣＭＰ（化学的機械的研磨）等の方法で研磨して十分に平坦化する。近年では、ＳｉＣ基板を研磨する際の効率（研磨効率）を高めるために、砥粒を含有する研磨パッドと酸化力のある研磨液とを用いる研磨技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−６８３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、砥粒を含有する研磨パッドと酸化力のある研磨液とを用いる上述の研磨技術では、必ずしも、パワーデバイスの製造に適したＳｉＣ基板の平坦性を実現できない。そのため、高い研磨効率と十分な平坦性とを共に実現できる新たなＳｉＣ基板の研磨方法が求められていた。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高い研磨効率と十分な平坦性とを共に実現できる新たなＳｉＣ基板の研磨方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、砥粒を含有する研磨パッドをＳｉＣ基板に接触させて、該ＳｉＣ基板を研磨するＳｉＣ基板の研磨方法であって、該ＳｉＣ基板と該研磨パッドとが接触する領域に酸性の研磨液を供給しながら該ＳｉＣ基板を研磨する第１研磨工程と、該第１研磨工程の後、該酸性の研磨液の供給を停止した状態で水のみを該領域に供給しながら該ＳｉＣ基板を研磨する第２研磨工程と、を含むＳｉＣ基板の研磨方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一態様に係るＳｉＣ基板の研磨方法は、酸性の研磨液を供給しながらＳｉＣ基板を研磨する第１研磨工程と、その後、酸性の研磨液の供給を停止した状態で水のみを供給しながらＳｉＣ基板を研磨する第２研磨工程と、を含む。第１研磨工程では、酸性の研磨液を供給しながらＳｉＣ基板を研磨するので、この酸性の研磨液の作用でＳｉＣ基板が変質し、高い研磨効率を実現できる。
【０００９】
また、第１研磨工程の後の第２研磨工程では、酸性の研磨液を供給せずに水のみを供給するので、ＳｉＣ基板の変質が抑制され、十分な平坦性を実現できる。このように、本発明の一態様に係るＳｉＣ基板の研磨方法によれば、高い研磨効率と十分な平坦性とを共に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ＳｉＣ基板等の構成例を示す斜視図である。
【図２】ＳｉＣ基板が研磨される様子を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。図１は、本実施形態で研磨されるＳｉＣ基板１１等の構成例を示す斜視図である。図１に示すように、ＳｉＣ基板１１は、単結晶ＳｉＣ（シリコンカーバイド）によって構成される円盤状のウェーハであり、概ね平坦で互いに平行な第１面１１ａ及び第２面１１ｂを有している。
【００１２】
本実施形態では、まず、このＳｉＣ基板１１の第２面１１ｂ側に保護部材２１を貼付する（保護部材貼付工程）。保護部材２１は、例えば、樹脂等の材料を用いてＳｉＣ基板１１より僅かに大きな円形に形成されたフィルムであり、ＳｉＣ基板１１に対して接着力を示す第１面２１ａと、第１面２１ａとは反対側の第２面２１ｂとを有している。
【００１３】
第１面２１ａの接着力は、例えば、接着剤（糊）によって実現される。ただし、保護部材２１の材質、形状、構造等に制限はない。例えば、半導体、金属、樹脂、セラミックスといった任意の材料で構成される基板等を保護部材２１として用いることもできる。
【００１４】
図１に示すように、保護部材２１の第１面２１ａをＳｉＣ基板１１の第２面１１ｂに接触させることで、ＳｉＣ基板１１の第２面１１ｂに保護部材２１を貼付して、この第２面１１ｂ側を保護できる。なお、ＳｉＣ基板１１の第２面１１ｂ側を保護する必要がない場合等には、この保護部材貼付工程を省略しても良い。
【００１５】
ＳｉＣ基板１１に保護部材２１を貼付した後には、ＳｉＣ基板１１の第１面１１ａ側を研磨する。図２は、ＳｉＣ基板１１が研磨される様子を模式的に示す断面図である。図２に示すように、本実施形態では、研磨装置２を用いてＳｉＣ基板１１を研磨する。なお、図２では、研磨装置２の一部の構成要素を機能ブロックで示している。
【００１６】
研磨装置２は、ＳｉＣ基板１１を保持するためのチャックテーブル４を備えている。チャックテーブル４は、例えば、ステンレスに代表される金属材料で円盤状に形成されており、その上部には、多孔質構造を持つ保持板６が設けられている。保持板６の上面は、ＳｉＣ基板１１を吸引、保持するための保持面６ａになっている。
【００１７】
保持板６の下面側は、チャックテーブル４の内部に設けられた流路４ａやバルブ（不図示）等を介して吸引源（不図示）に接続されている。そのため、バルブを開けば、吸引源の負圧を保持面６ａに作用させることができる。
【００１８】
チャックテーブル４は、モータ等の回転駆動源（不図示）に連結されており、上述した保持面６ａに対して概ね垂直な回転軸の周りに回転する。また、チャックテーブル４は、移動機構（不図示）によって支持されており、上述した保持面６ａに対して概ね平行な方向に移動する。
【００１９】
チャックテーブル４の上方には、ＳｉＣ基板１１を研磨するための研磨ユニット８が配置されている。研磨ユニット８は、保持面６ａに対して概ね垂直な回転軸となるスピンドル１０を備えている。このスピンドル１０は、昇降機構（不図示）によって支持されている。また、スピンドル１０の上端側（基端側）には、モータ等の回転駆動源（不図示）が連結されている。
【００２０】
スピンドル１０の下端部（先端部）には、円盤状のマウント１２が固定されている。マウント１２の下面には、マウント１２と概ね同じ大きさの研磨工具１４が装着される。この研磨工具１４は、金属や樹脂等の材料で形成されマウント１２に接する円盤状の基台１６を含む。基台１６の下面には、円盤状の研磨パッド１８が接着されている。研磨パッド１８は、例えば、ポリウレタン等の樹脂にダイヤモンドやシリカ等の砥粒を混合することによって形成される。ただし、研磨パッド１８の材質等に特段の制限はない。
【００２１】
スピンドル１０、マウント１２、基台１６、及び研磨パッド１８には、それぞれ、鉛直方向に貫通する縦穴１０ａ、１２ａ、１６ａ、１８ａが形成されている。縦穴１０ａの下端と縦穴１２ａの上端とは連結されており、縦穴１２ａの下端と縦穴１６ａの上端とは連結されており、縦穴１６ａの下端と縦穴１８ａの上端とは連結されている。
【００２２】
縦穴１０ａの上端には、配管等を介して供給制御ユニット２０が接続されている。この供給制御ユニット２０には、更に、配管等を介して第１供給源２２及び第２供給源２４が接続されている。第１供給源２２は、例えば、過マンガン酸カリウムと酸化性無機塩とを混合して得られる酸性の研磨液を供給制御ユニット２０に供給し、第２供給源２４は、水（代表的には、純水）を供給制御ユニット２０に供給する。
【００２３】
供給制御ユニット２０は、第１供給源２２及び第２供給源２４から供給される液体（すなわち、酸性の研磨液、又は水）を選択的に下流側へと流す。供給制御ユニット２０によって縦穴１０ａへと送られた液体１５（酸性の研磨液、又は水）は、研磨パッド１８に形成されている縦穴１８ａの下端から排出される。
【００２４】
ＳｉＣ基板１１の第１面１１ａ側を研磨する際には、まず、チャックテーブル４でＳｉＣ基板１１を保持する（保持工程）。具体的には、ＳｉＣ基板１１に貼付されている保護部材２１の第２面２１ｂを保持面６ａに接触させるように、ＳｉＣ基板１１をチャックテーブル４に載せる。
【００２５】
そして、バルブを開いて吸引源の負圧を保持面６ａに作用させる。これにより、ＳｉＣ基板１１は、第１面１１ａが上方に露出した状態で、保護部材２１を介してチャックテーブル４に吸引、保持される。
【００２６】
チャックテーブル４でＳｉＣ基板１１を保持した後には、酸性の研磨液を供給しながらＳｉＣ基板１１を研磨する（第１研磨工程）。具体的には、第１供給源２２から供給される酸性の研磨液を供給制御ユニット２０で下流側へと送りながら、チャックテーブル４とスピンドル１０とを相互に回転させる。
【００２７】
また、スピンドル１０を下降させて、ＳｉＣ基板１１の第１面１１ａに研磨パッド１８の下面を接触させる。上述のように、ここでは、第１供給源２２から供給される酸性の研磨液が供給制御ユニット２０の下流側へと送られている。そのため、ＳｉＣ基板１１と研磨パッド１８とが接触する領域（研磨領域）には、研磨パッド１８の縦穴１８ａの下端から排出された酸性の研磨液が供給される。
【００２８】
ＳｉＣ基板１１に対して研磨パッド１８を押し当てる圧力は、ＳｉＣ基板１１が適切に研磨される範囲内で調整される。これにより、ＳｉＣ基板１１の第１面１１ａ側を酸性の研磨液で改質しながら研磨できる。その結果、高い研磨効率が得られるようになる。本実施形態では、研磨パッド１８に砥粒を含有させているので、研磨液に砥粒を含有させる必要はない。
【００２９】
例えば、あらかじめ設定されている任意の時間（第１研磨時間）が経過すると、上述した研磨領域に対する酸性の研磨液の供給を停止させ、第１研磨工程を終了する。なお、本実施形態では、引き続きＳｉＣ基板１１の第１面１１ａ側を研磨するので、チャックテーブル４とスピンドル１０との回転を停止させる必要はない。
【００３０】
研磨領域に対する酸性の研磨液の供給を停止させた後（つまり、第１研磨工程の後）には、酸性の研磨液の供給を停止した状態で水のみを供給しながらＳｉＣ基板１１を研磨する（第２研磨工程）。
【００３１】
すなわち、第１供給源２２から供給される酸性の研磨液を供給制御ユニット２０の下流側へと送ることなく、第２供給源２４から供給される水を供給制御ユニット２０の下流側へと送る。これにより、接触領域には、研磨パッド１８の縦穴１８ａの下端から排出された水が供給される。
【００３２】
ＳｉＣ基板１１に対して研磨パッド１８を押し当てる圧力は、ＳｉＣ基板１１が適切に研磨される範囲内で調整される。これにより、ＳｉＣ基板１１の第１面１１ａ側を殆ど改質することなく研磨できる。よって、第１面１１ａの平坦性を十分に高められる。本実施形態では、研磨パッド１８に砥粒を含有させているので、研磨液に砥粒を含有させる必要はない。
【００３３】
例えば、あらかじめ設定されている任意の時間（第２研磨時間）が経過すると、第２研磨工程は終了する。なお、この第２研磨時間が長過ぎると、研磨効率も低下し易い。よって、研磨効率を十分に高く維持するという観点からは、例えば、第２研磨時間を２分以下とすることが好ましく、１分以下とすると更に好ましい。
【００３４】
もちろん、第１研磨工程との関係で研磨効率を十分に高く維持できるようであれば、第２研磨時間を２分より長くしても良い。例えば、第２研磨時間が第１研磨時間の１／５以下、好ましくは１／１０以下の場合には、第２研磨時間を２分より長くしても研磨効率は低下し難いと言える。
【００３５】
次に、上記実施形態に係るＳｉＣ基板の研磨方法の有効性を確認するために行った実験について説明する。この実験では、酸性の研磨液と水とを切り替えて用いる本実施形態の研磨方法と、酸性の研磨液のみを用いる従来の研磨方法とを用いてＳｉＣ基板を研磨し、研磨量、研磨レート、及び表面粗さ（算術平均粗さＲａ）を比較した。
【００３６】
チャックテーブルの回転数（５００ｒｐｍ）、スピンドル（研磨パッド）の回転数（４９５ｒｐｍ）、ＳｉＣ基板に研磨パッドを押し当てる圧力（７３．５ｋｐａ）、研磨に使用される液体の流量（１５０ｍＬ／分）、研磨の時間（６分）等の条件は、本実施形態の研磨方法と従来の研磨方法とで等しくした。
【００３７】
すなわち、本実施形態の研磨方法では、第１研磨工程において酸性の研磨液を１５０ｍＬ／分の流量で供給し、第２研磨工程において水を１５０ｍＬ／分の流量で供給した。また、本実施形態の研磨方法では、第１研磨工程の時間を５分、第２研磨工程の時間を１分とした。
【００３８】
この実験の結果を表１に示す。表１から分かるように、本実施形態の研磨方法と従来の研磨方法とで研磨量及び研磨レートに大きな差はなく、高い研磨効率が得られている。更に、本実施形態の研磨方法では、従来の研磨方法に比べて表面粗さの値も大きく向上しており、十分な平坦性が得られている。このように、本実施形態の研磨方法によれば、高い研磨効率と十分な平坦性とを共に実現できることを確認できた。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
以上のように、本実施形態に係るＳｉＣ基板の研磨方法は、酸性の研磨液を供給しながらＳｉＣ基板１１を研磨する第１研磨工程と、その後、酸性の研磨液の供給を停止した状態で水のみを供給しながらＳｉＣ基板１１を研磨する第２研磨工程と、を含む。
【００４１】
第１研磨工程では、酸性の研磨液を供給しながらＳｉＣ基板１１を研磨するので、この酸性の研磨液の作用でＳｉＣ基板１１が変質し、高い研磨効率を実現できる。また、第１研磨工程の後の第２研磨工程では、酸性の研磨液を供給せずに水のみを供給するので、ＳｉＣ基板１１の変質が抑制され、十分な平坦性を実現できる。
【００４２】
なお、本発明は、上記実施形態の記載に制限されず種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態では、第１研磨工程の後に、第２研磨工程を連続的に行っているが、必ずしも、第１研磨工程の後に第２研磨工程を連続して行う必要はない。
【００４３】
また、上記実施形態の第２研磨工程では、水のみを供給しながらＳｉＣ基板１１を研磨しているが、このことは、必ずしも水のみによってＳｉＣ基板１１が研磨されることを意味しない。例えば、第１研磨工程で使用され研磨パッド１８等に残留する酸性の研磨液が、第２研磨工程でＳｉＣ基板１１に対して僅かに作用することもある。
【００４４】
その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。
【符号の説明】
【００４５】
１１  ＳｉＣ基板
１１ａ  第１面
１１ｂ  第２面
２１  保護部材
２１ａ  第１面
２１ｂ  第２面
２  研磨装置
４  チャックテーブル
４ａ  流路
６  保持板
６ａ  保持面
８  研磨ユニット
１０  スピンドル
１０ａ  縦穴
１２  マウント
１２ａ  縦穴
１４  研磨工具
１６  基台
１６ａ  縦穴
１８  研磨パッド
１８ａ  縦穴
２０  供給制御ユニット
２２  第１供給源
２４  第２供給源
【図１】
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【図２】
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