(57)【要約】  研削装置（１０）は、装置全体を制御するコントローラ（１１）と、研削モータ（１４）と、研削モータ（１４）により回転される台金（１５）と、台金（１５）に固定された研削砥石（１６）と、を備えている。研削工程では、この研削装置（１０）を用い、周速１０ｍ／ｓ以下で回転した研削砥石（１６）により被研磨物（１８）の表面（１９）を研削する。この研削工程では、周速０．５ｍ／ｓ以上で回転した研削砥石（１６）により被研磨物（１８）の表面（１９）を研削することが好ましい。この研削工程では、前記被研磨物としてアルミナ、サファイア、炭化ケイ素及び窒化ガリウムの表面を研削する。また、研削後の前記被研磨物を砥粒で研磨するラップ工程を含むものとしてもよい。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被研磨物を研磨し研磨物を製造する方法であって、  周速１０ｍ／ｓ以下で回転した砥石により前記被研磨物の表面を研削する研削工程、を含む研磨物の製造方法。
【請求項２】
前記研削工程では、周速０．５ｍ／ｓ以上で回転した砥石により前記被研磨物の表面を研削する、請求項１に記載の研磨物の製造方法。
【請求項３】
前記研削工程では、前記被研磨物としてアルミナ、サファイア、炭化ケイ素及び窒化ガリウムの表面を研削する、請求項１又は２に記載の研磨物の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の研磨物の製造方法であって、  前記研削後の前記被研磨物を砥粒で研磨するラップ工程、を含む研磨物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、研磨物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、基板の研削方法としては、台金を備え、平衡壁が台金の外周部であって環状外周壁が突き出された面とは反対側の面からその環状外周壁とは反対向きに突設されている平面研削加工用砥石により、半導体基板の表裏面を研削し、半導体基板を所望の厚さにするものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。これによると、高速回転駆動されたとしても台金の変形が抑制され、研削品質や研削精度が維持される平面研削加工用砥石を提供することができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２７１１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  ところで、この特許文献１に記載された研削方法などでは、１５００ｒｐｍ〜１００００ｒｐｍなどの高回転で、できるだけ短時間の研削処理を行い、その後の研磨工程によって、より平滑度を高める処理を行う。このような研削工程では、表面にひずみ、変質層、マイクロクラックなどが生じ、得られた基板は、表面粗さが粗いものであった。これに対しては、その後の研磨工程によって、ひずみ、変質層、マイクロクラックなどを取り除くことで対処できる。しかしながら、研磨工程は、非常に時間がかかり、研削及び研磨工程を終了するまでの処理時間が長いという問題があった。【０００５】  本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、研削工程の加工品質をより向上させることができる研磨物の製造方法を提供することを目的とする。また、処理時間をより短縮することができる研磨物の製造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】
【０００６】  上述した主目的を達成するために鋭意研究したところ、本発明者らは、処理時間をトータルで考慮し、研削工程の処理を見直すことにより、研削工程の加工品質をより向上させることができ、ひいては研削及び研磨工程の処理時間をより短縮することができることを見いだし、本発明を完成するに至った。【０００７】  即ち、本発明の研磨物の製造方法は、被研磨物を処理し研磨物を製造する方法であって、周速１０ｍ／ｓ以下で回転した砥石により前記被研磨物の表面を研削する研削工程、を含むものである。
【発明の効果】
【０００８】  本発明の研磨物の製造方法は、研削工程の加工品質をより向上させることができ、ひいては研削及び研磨工程の処理時間をより短縮することができる。この理由は、研削工程において、従来行うことがなかった、より低速な研削処理を行うことにより、加工によって生じるひずみ、変質層、マイクロクラックなどの生成をより抑制することができるためである。その結果、研削工程での処理時間は長くなるものの、研削工程後の研磨工程に要する時間を大きく短縮することができ、研削及び研磨工程での処理時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】基板加工処理の一例を示すフローチャート。
【図２】本実施形態の研削装置１０の構成の一例の概略を示す構成図。
【図３】本実施形態のラップ加工装置２０の構成の一例の概略を示す構成図。
【図４】本実施形態のＣＭＰ装置３０の構成の一例の概略を示す構成図。
【図５】実施例１及び比較例１の研削後の表面画像。
【発明を実施するための形態】
【００１０】  次に、本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態である基板加工処理の一例を示すフローチャートである。図２は、本実施形態の研削装置１０の構成の一例の概略を示す構成図である。図３は、本実施形態のラップ加工装置２０の構成の一例の概略を示す構成図である。図４は、本実施形態のＣＭＰ（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）装置３０の構成の一例の概略を示す構成図である。
【００１１】  本実施形態の研磨物の製造方法では、円柱形のインゴットを切断して円盤状の被研磨物を得る切断工程と（ステップＳ１００）、切断して得られた被研磨物を研削する研削工程と（ステップＳ１１０）、研削した被研磨物を研磨するラップ工程（ステップＳ１２０）と、更に化学的な処理も加えて研磨するＣＭＰ工程と（ステップＳ１３０）、表面洗浄を行う洗浄工程と（ステップＳ１４０）を含み、研磨処理を施した研磨物を得る。ここでは、研削工程、ラップ工程、ＣＭＰ工程について主として説明する。なお、ラップ工程や、ＣＭＰ工程などは適宜省略してもよいし、これら以外の工程、例えばポリッシュ工程などを適宜加えるものとしてもよい。
【００１２】  被研磨物１８は、例えば、各種半導体ウェハや、単結晶ウェハなどを含み、シリコン、酸化珪素、アルミナ、サファイア、炭化ケイ素や、窒化ガリウム、リン酸ガリウム、ヒ素ガリウム、リン化インジウム、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムなどの化合物半導体を含む。
【００１３】（研削工程）  研削工程では、図２に示す研削装置１０を用いて被研磨物１８（基板）を研削する。研削装置１０は、装置全体を制御するコントローラ１１と、研削モータ１４と、研削モータ１４により回転される台金１５と、台金１５に固定された研削砥石１６と、を備えている。この研削装置１０の研削機構１２は、研削砥石１６を軸回転すると共に、図示しない固定板に固定した被研磨物１８を軸回転させ、研削砥石１６により被研磨物１８を研削するインフィード加工を実行する機構として構成されている。この研削装置１０では、低速回転域、例えば研削砥石１６が１０ｒｐｍ以上２０００ｒｐｍ未満の回転域で回転する際に十分なトルクを出力することができる研削モータ１４を備えている。コントローラ１１は、所定の回転数で回転するよう研削モータ１４を駆動制御する。
【００１４】  研削工程では、周速１０ｍ／ｓ以下で回転した研削砥石１６により被研磨物１８の表面１９を研削する。こうすれば、研削工程の加工品質をより向上させることができ、ひいては研削及び研磨工程の処理時間をより短縮することができる。この研削工程では、周速０．５ｍ／ｓ以上で回転した研削砥石１６により被研磨物１８の表面１９を研削することが好ましい。こうすれば、研削工程での時間の長期化をより抑制し、研削及び研磨工程の処理時間をより短縮することができ、好ましい。この研削工程において、研削砥石１６の回転数は、例えば、１０００ｒｐｍ以下とすることが好ましく、８００ｒｐｍ以下とすることが好ましい。研削工程における切り込み量は、研削砥石１６の周速に応じて適宜設定することができ、例えば、０．１〜５０μｍ／ｍｉｎの範囲が好ましく、０．５〜４０μｍ／ｍｉｎの範囲がより好ましく、１〜３０μｍ／ｍｉｎの範囲が更に好ましい。
【００１５】  ここで、研削工程について説明する。研削工程では、一般的に、臨界切込み深さＤｃ値よりも砥粒切り込み深さを小さくして行われる。この臨界切込み深さＤｃ値は、硬脆材料の延性モード加工を行なう場合における、変形過程が脆性から延性に遷移する点の切込み量をいう。砥粒切り込み深さは、砥石の周速（即ち回転数）と反比例関係にあり、砥粒切り込み深さを小さくするためには砥石の周速を上げる必要がある。しかし、砥石の周速を上げると砥粒への負荷は減少し、砥粒は摩滅摩耗しやすくなる。一般的な材料では、砥粒の摩滅摩耗は少なく問題とならないが、特に高硬度材では砥粒の摩滅摩耗が激しくなり、加工品質が低下することがある。本発明では、砥石の周速をより低減することにより、砥粒の摩滅摩耗をより抑制するのである。
【００１６】  研削工程で用いる研削砥石１６は、例えば、酸化物、炭化物、窒化物及びダイヤモンドなどの砥粒を固めたものを用いることができる。この研削砥石１６は、結合剤に長石などの粘土類を用いて高温で焼成するビトリファイドボンド、金属で固定化するメタルボンド、フェノール、ホルマリン系などの合成樹脂を用いて低温で焼成するレジンボンド等が挙げられる。研削装置１０では、従来ない低周速で研削砥石１６を回転することから、その硬さや気孔率などを適宜調整したものを用いる。例えば、研削砥石１６は、砥粒をメッキ層で固定する電着砥粒としてもよい。
【００１７】（ラップ工程）  ラップ工程では、図３に示すラップ加工装置２０を用いて被研磨物１８をラップ加工する。図３に示すように、ラップ加工装置は、上定盤２２と、この上定盤２２に対向するように配置され、回転する下定盤２３と、これらの間に挟み込まれる円盤形状のキャリア２４と、を有する。キャリア２４の下面に被研磨物１８を配置し、上定盤２２と下定盤２３とで被研磨物１８を挟み、砥粒で研磨して平坦性を高める。
【００１８】（ＣＭＰ工程）  ＣＭＰ工程では、図４に示すＣＭＰ装置３０を用いて被研磨物１８を化学機械研磨する。図４に示すように、ＣＭＰ装置３０は、定盤３２、研磨ヘッド３３、スラリー供給装置３４を備える。定盤３２には、研磨パッド４０が取り付けられている。スラリー供給装置３４からは、スラリーが研磨パッド４０上に供給され、定盤３２が回転するとともに、研磨ヘッド３３が、研磨パッド４０上に配置された被研磨物１８を研磨パッド４０に対して押しつけつつ定盤３２と同方向に回転することにより、被研磨物１８の表面１９を化学的及び機械的に研磨する。スラリーは、ＣＭＰ装置３０のスラリー供給装置３４から、研磨パッド４０の表面上に供給する。スラリーは、研磨材、酸、酸化剤、界面活性剤および水を含む。研磨材としてコロイダルシリカ、ヒュームドシリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、ダイヤモンドおよびこれらの混合物等を利用することができる。また、酸化剤としては、過酸化物、硝酸塩等を利用することができる。さらに、スラリーには、ｐＨ調整剤を含んでもよい。ｐＨ調整剤は、スラリーのｐＨを所望の値に調整するために酸性物質又は塩基性物質を適宜使用する。
【００１９】  以上説明した実施形態の研磨物の製造方法によれば、研削工程の加工品質をより向上させることができ、ひいては研削及び研磨工程の処理時間をより短縮することができる。この理由は、研削工程において、従来行うことがなかった、より低速な研削処理を行うことにより、加工によって生じるひずみ、変質層、マイクロクラックなどの生成をより抑制することができるためである。その結果、研削工程での処理時間は長くなるものの、研削工程後の研磨工程に要する時間を大きく短縮することができ、研削及び研磨工程での処理時間を短縮することができる。
【００２０】  なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
【実施例】
【００２１】  以下には、研磨物を具体的に製造した例を実施例として説明する。なお、本発明は以下の実施例に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。【００２２】［研削装置の作製］  低速で回転する研削モータ１４を備えた研削装置はその要望がなく、装置として存在しなかったことから、上述した研削装置を作製した。研削砥石を周速１０ｍ／ｓ以下で回転駆動したときに十分なトルク（例えば、２０〜６０Ｎ・ｍ）が発生する研削モータを用い、周速１０ｍ／ｓ以下で研削モータを回転駆動するコントローラを用いて、研削装置を作製した。【００２３】［実施例１］  高純度アルミナの単結晶ウェハを用意し、図２に示す研削装置におり、研削工程を行った。研削工程では、直径１５０ｃｍの研削砥石を用い、周速１０ｍ／ｓ（回転数１０００ｒｐｍ）で回転させて、被研磨物であるアルミナウェハの研削加工を行った。このとき、切り込み量は３０μｍ／ｍｉｎとした。また、研削砥石は、ガラスを主成分とするビトリファイドボンド砥石を用いた。【００２４】（ラップ工程）  上記研削したウェハに対して、ラップ加工を行った。ラップ加工は、上記図３に示したラップ加工装置２０を用い、上定盤の回転数を６０ｒｐｍとし、下定盤の回転数を６０ｒｐｍとし、３時間、砥粒をダイヤモンドとして処理を行った。【００２５】［比較例１］  研削砥石を周速周速１５ｍ／ｓ（回転数１５００ｒｐｍ）で回転させ、切り込み量を６０μｍ／ｍｉｎとし、ラップ時間を９時間とした以外は実施例１と同様の処理を行ったものを比較例１とした。【００２６】［実施例２〜３］  被研磨物を、サファイアウェハ、ＧａＮウェハとした以外は、実施例１と同様の処理を行ったものをそれぞれ実施例２〜３とした。【００２７】［比較例２〜３］  被研磨物を、サファイアウェハ、ＧａＮウェハとした以外は、比較例１と同様の処理を行ったものをそれぞれ比較例２〜３とした。【００２８】（表面粗さＲａ測定）  実施例１〜４及び比較例１の表面粗さＲａを測定した。測定は、ＪＩＳ−Ｂ０６０１−２００１に準じて行った。【００２９】（結果と考察）  図５は、実施例１及び比較例１の研削後の表面画像である。図５に示すように、研削後の表面粗さＲａは、比較例１では０．５μｍであるのに対し、実施例１では、０．０１μｍであり、表面粗さが向上していた。また、加工によって生じるひずみ、変質層、マイクロクラックなどの生成が抑制されていることがわかった。このため、研削及びラップ工程の終了までのトータル時間は、比較例１では９．５時間であるのに対し、実施例１では４．０時間であり、実施例１では全体の処理時間が短くなることが明らかになった。実施例２〜３についても同様であり、それぞれ表面粗さＲａが０．０１μｍ及び０．０１μｍであり、比較例２〜３のそれぞれ０．１μｍ及び０．２μｍに比して表面粗さＲａが向上していた。また、実施例２〜３では、研削工程とラップ工程との全体で、処理時間がそれぞれ４時間及び７時間であり、比較例２〜３のそれぞれ８時間及び１５時間に比して、全体の処理時間が短くなった。このように、研削工程において、従来行うことがなかった、より低速な研削処理を行うこ��により、加工によって生じるひずみ、変質層、マイクロクラックなどの生成をより抑制することができ、その結果、研削工程での処理時間は長くなるものの、研削工程後のラップ工程に要する時間を大きく短縮することができ、研削及び研磨工程での処理時間をより短縮することができることがわかった。【００３０】  本出願は、２０１３年１０月２日に出願された日本国特許出願第２０１３−２０６８８８号を優先権主張の基礎としており、引用によりその内容の全てが本明細書に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】  本発明の被研磨物の研磨方法は、半導体ウェハ等の被研磨物の表面の研磨に用いることができる。
【符号の説明】
【００３２】１０  研削装置、１１  コントローラ、１２  研削機構、１４  研削モータ、１５  台金、１６  研削砥石、１８  被研磨物、１９  表面、２０  ラップ加工装置、２２  上定盤、２３  下定盤、２４  キャリア、３０  ＣＭＰ装置、３２  定盤、３３  研磨ヘッド、３４  スラリー供給装置、４０  研磨パッド。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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