(57)【要約】【課題】コロイダルシリカを砥粒とし、ＳｉＣ基板を研磨するケモメカニカル研磨方法で、所定の平坦度を得るための高効率の研磨方法を提供する。【解決手段】コロイダルシリカを砥粒とし、回転する研磨バッドに研磨剤を滴下し、被研磨材のＳｉＣ基板を当該研磨パッドに所定の圧力で押圧してＳｉＣ基板を研磨するケモメカニカル研磨方法において、第１の砥粒分布を有するコロイダルシリカの砥粒とｐＨ調整剤とを含む分散触媒とを混合した研磨剤にて研磨し、次に、前記第１の砥粒分布よりシャープな第２の砥粒分布を有するコロイダルシリカの砥粒とｐＨ調整剤とを含む分散触媒とを混合した研磨剤にて研磨する。【選択図】図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コロイダルシリカを砥粒とし、回転する研磨バッドに研磨剤を滴下し、被研磨材のＳｉＣ基板を当該研磨パッドに所定の圧力で押圧してＳｉＣ基板を研磨するケモメカニカル研磨方法において、
第１の砥粒分布を有するコロイダルシリカの砥粒とｐＨ調整剤とを含む分散触媒とを混合した研磨剤にて研磨し、
次に、前記第１の砥粒分布よりシャープな第２の砥粒分布を有するコロイダルシリカの砥粒とｐＨ調整剤とを含む分散触媒とを混合した研磨剤にて研磨することを特徴とするケモメカニカル研磨方法。
【請求項２】
前記第１の砥粒分布は、中心粒径が４０ｎｍ±１０ｎｍで、１ｎｍ〜１５０ｎｍの砥粒径分布を有し、かつ、９０ｎｍ〜１５０ｎｍの砥粒子の含有率は２０％程度であることを特徴とする請求項１に記載のケモメカニカル研磨方法。
【請求項３】
前記第２の砥粒分布は、中心粒径が８０ｎｍ±１０ｎｍで、中心粒径の前後１０ｎｍの粒子径で７０％程度を占める前記第１の砥粒分布よりシャープな分布を有することを特徴とする請求項１に記載のケモメカニカル研磨方法。
【請求項４】
前記ＳｉＣ基板を研磨パッドに押圧する所定の圧力は、５００ｇ／ｃｍ2以上、８５０ｇ／ｃｍ2以下の圧力であることを特徴とする請求項１に記載のケモメカニカル研磨方法。
【請求項５】
コロイダルシリカを砥粒とし、回転する研磨バッドに研磨剤を滴下し、被研磨材のＳｉＣ基板を当該研磨パッドに所定の圧力で押圧してＳｉＣ基板を研磨するケモメカニカル研磨方法において、
第１の砥粒分布を有するコロイダルシリカの砥粒とｐＨ調整剤とを含む分散触媒とを混合した研磨剤にて研磨する第１の研磨工程、
第1の研磨工程で使用した研磨材４０を排出するクリーニング工程、
次に、前記第１の砥粒分布よりシャープな第２の砥粒分布を有するコロイダルシリカの砥粒とｐＨ調整剤とを含む分散触媒とを混合した研磨剤にて研磨する第２の研磨工程と、
で構成することを特徴とするケモメカニカル研磨方法。
【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し、より詳細には、ＳｉＯ2（コロイダルシリカ）を砥粒として用いたＳｉＣ基板のケモメカニカル研磨方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気エネルギーの低損失化、高性能化されたパワーデバイスは消費電力の大幅節減に直接寄与するため、多くの分野で利用されている。現在、パワーデバイスにはシリコンウェハを用いたものが利用されているが、シリコンの有する材料特性により、シリコンへ微細な加工を施すことによるパワーデバイスのさらなる高性能化には限界がある。特に、高温等の条件下ではシリコンは使用できないため、シリコンに代わる材料が必要となってきた。
シリコンに代わる材料として、例えばＳｉC（炭化珪素）があるが、ＳｉCの禁制帯幅はシリコンの禁制帯幅の３倍であるので、シリコンよりも高温条件下で使用できる。また、絶縁破壊電界についてはシリコンの約10倍であるため、小型化も可能である。さらに熱伝導度についてはシリコンの約３倍であり、放熱性に優れ、冷却されやすいという利点もある。
【０００３】
このようにＳｉCは優れた特性を有することから、ＳｉC基板はシリコン基板に変わるパワーデバイス用半導体基板として注目されている。ところで、ＳｉC基板をパワーデバイスとして使用するには、その表面を研磨する必要がある。最終研磨工法としては、ダイヤモンド砥粒によるポリッシュ、またはＳｉＯ2（コロイダルシリカ）を含む懸濁液を用いた研磨工法が現在一般的に使用されている。（例えば、特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開２００４−２９９０１８号公報
【特許文献２】特開平７−２８８２４３号公報（第２頁  右欄）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
研磨剤としてダイヤモンド砥粒を用いた場合、研磨速度は速いが加工傷やチッピングによるクラックが発生するという問題があった。ＳｉＯ2（コロイダルシリカ）を含む懸濁液を用いた場合、上記の加工傷やクラックは生じず良質な表面が研磨されるが、より表面粗さの小さい（例えば、０．３nm以下の）研磨しようとすると、短時間では加工できないため加工能率向上が要望されていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のＳｉＣ基板のケモメカニカル研磨方法は、コロイダルシリカを砥粒とし、回転する研磨バッドに研磨剤を滴下し、被研磨材のＳｉＣ基板を当該研磨パッドに所定の圧力で押圧してＳｉＣ基板を研磨するケモメカニカル研磨方法において、第１の砥粒分布を有するコロイダルシリカの砥粒とｐＨ調整剤とを含む分散触媒とを混合した研磨剤にて研磨し、
次に、前記第１の砥粒分布よりシャープな第２の砥粒分布を有するコロイダルシリカの砥粒とｐＨ調整剤とを含む分散触媒とを混合した研磨剤にて研磨することを特徴としたものである。
また、本発明のＳｉＣ基板のケモメカニカル研磨方法は、コロイダルシリカを砥粒とし、回転する研磨バッドに研磨剤を滴下し、被研磨材のＳｉＣ基板を当該研磨パッドに所定の圧力で押圧してＳｉＣ基板を研磨するケモメカニカル研磨方法において、第１の砥粒分布を有するコロイダルシリカの砥粒とｐＨ調整剤とを含む分散触媒とを混合した研磨剤にて研磨する第１の研磨工程、第1の研磨工程で使用した研磨材４０を排出するクリーニング工程、次に、前記第１の砥粒分布よりシャープな第２の砥粒分布を有するコロイダルシリカの砥粒とｐＨ調整剤とを含む分散触媒とを混合した研磨剤にて研磨する第２の研磨工程と、で構成することを特徴としたものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明では、コロイダルシリカと、コロイダルシリカに分散された分散媒を含み、最初に、砥粒分布がブロードで平均粒子径４０ｎｍの研磨剤用い高能率加工を行ない、次に、砥粒分布がシャープで平均粒子径８０ｎｍの研磨剤にて研磨することにより、加工速度（加工効率）を向上するとともに、所定の表面粗さ以下にＳｉＣ基板を研磨することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本明細書における、研磨速度（研磨効率）が速く且つ、表面粗さの小さい、高効率なＳｉＣケモメカニカル研磨方法について、図面を用いて詳細に説明する。
【実施例１】
【０００８】
図１（ａ）は、ＳｉＣ基板１を研磨するための研磨装置を説明するための図であり、図１（ｂ）は、研磨剤６を概念的に示すものである。
【０００９】
図１（ａ）に示すように、パッド３ａは回転テーブル（下盤）２に固定されている。板状ＳｉＣ材１はおもり５に固定され、ＳｉＣ材１はおもり５の荷重によってパッド３ａに押し付けられている。すなわち、図１（ａ）に示したＳｉＣ基板の製造方法では、おもりの荷重により研磨加工を行なう方式を採用している。ＳｉＣ材１の形状は例えば、円盤状である。おもり５にはＳｉＣ材１が所定の位置に保持するガイド４が設けられている。パッド３ａ上に研磨剤６を間欠的に滴下しながら、回転軸７を中心に回転テーブル２を矢印方向に回転させると、研磨剤６がパッド３ａに塗布された研磨パッド３とＳｉＣ材１とが接した状態となる。同時に、回転軸９を中心に矢印の方向におもり５を回転させると、研磨パッド３によるＳｉＣ材１の研磨が開始される。尚、図１（ａ）に示した例では回転テーブル２とおもり５の回転方向は同じであるが、研磨パッド３がＳｉＣ材１に対して相対運動をしていれば、回転テーブル２とおもり５とを逆方向に回転させてもよいし、回転テーブル２およびおもり５のうちいずれか一方のみを回転させてもよい。
【００１０】
図１（ｂ）に示すように、研磨剤６はコロイダルシリカ６ａと、コロイダルシリカ６ａが分散された分散媒６ｂとを含んでいる。研磨剤６はコロイダルシリカ６ａを５〜４０重量％（特許文献１）の割合で含んでいることが望ましい。研磨剤６におけるコロイダルシリカ６ａの含有量が多すぎると、ＳｉＣ材１の表面を研磨する最中に研磨剤６がゲル化する等、研磨剤６が不安定となり、また、少なすぎると研磨効率が悪化するからである。例えば、回転テーブル２を４０ｒｐｍの回転速度で回転させる場合であって、回転テーブル２の直径が２００ｍｍである場合は、常温（約２３℃）にて、1分間に１０ｃｃ以上の研磨剤６をパッド３ａに滴下する。
【００１１】
また、例えば、回転テーブル２を４０ｒｐｍの回転速度で回転させる場合であって、直径３００ｍｍである場合は、常温（約２３℃）にて、30秒間に１０ｃｃ以上の研磨剤６を滴下する。このようにすれば、パッド３ａの表面を乾燥させることなく、パッド３ａの表面を常に研磨剤６によって覆われた状態にすることができる。尚、回転テーブル２の直径が３００ｍｍ以下であれば、研磨速度、および研磨剤６の消費量を考慮すると、回転テーブル２の回転数は１０ｒｐｍ〜１００ｒｐｍが好ましい。
【００１２】
本実施形態のＳｉＣ基板の製造方法において用いるパッド３ａは、多孔体を含んでいると好ましい。例えば、パッド３aを構成する繊維の直径は、１００μｍ以下が好ましく、その繊維はパット３ａ上にて不織形状であり、熱可塑性樹脂等で固められ多孔膜状態となっている。孔と孔の間が細い柱で連結されているが、通常その直径は１０ｎｍから１ｍｍ程度まで存在する。
【００１３】
多孔体に研磨剤６が滴下され塗布されると、多孔体の孔内にコロイダルシリカ６ａが入り込む。孔内に入り込んだコロイダルシリカ６ａは、コロイダルシリカ６ａを囲う水和層によって多孔体に固定される。そのため、パッド３ａに滴下されたコロイダルシリカ６ａはあたかも固定砥粒のようになる。パッド３ａは例えば、合成繊維、ガラス繊維、天然繊維、および樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種の材料を含む多孔体を含んでいることが好ましい。このように軟らかい材料を含むパッド３ａを使用すれば、ＳｉＣ材１へ与えるダメージを制御できるからである。
【００１４】
また、本発明のＳｉＣ基板の製造方法において用いる基板の表面状態うねりは、３μｍ以下が好ましい。例えば、図２で示すように表面状態が良好な平坦のＳｉＣ基板を用いて研磨する場合が好ましい。また、図３で示すように１０ミクロン程度のうねりを有する粗悪な表面状態のＳｉＣ基板を用いて研磨する場合は、表面プロファイルの凸部における加工圧力と凹部における加工圧力に差が発生し、基板全面における均一な加工が難しいことが考えられる。即ち、本発明の研磨方法は、ＳｉＣ基板の前処理段階で、ＳｉＣ基板の表面状態が所定の平坦度に研磨されていて、精密研磨の仕上げ研磨を行い、全体の加工効率を向上するものである。
【００１５】
コロイダルシリカ６ａの平均粒子径について特に制限はないが、２００ｎｍ以下であることが好ましい。平均粒子径が大きすぎると、コロイダルシリカ６ａを安定な状態で分散媒６ｂに分散させることが困難となり、研磨の最中に平均粒子径が変化する等の問題も生じるからである。また、平均粒子径が大きすぎると、パッド３ａの孔内にコロイダルシリカ６ａが固定せれづらくなるため、研磨の精度が低下してしまう（ＳｉＣ基板の表面粗さが大きくなってしまう）からである。したがって、平均粒子径が２００ｎｍを超えるコロイダルシリカ６ａを含む研磨剤６は特に、より表面粗さを小さくすることが要求される、研磨の最終工程には適さない。研磨剤６に含まれる分散媒６ｂとしは例えば、純水等に、アンモニア、クエン酸、水酸化カリウム等のｐＨ調整剤が添加されてたものを用いることができる。研磨装置のパッド３ａ等や環境への負荷を軽減しながら、実用上十分な速度でＳｉＣ材１を研磨するためには、研磨剤６のｐＨは４〜１０で必要であるが、研磨剤６のｐＨは７〜１０であることが好ましい。（特許文献１）より超平滑面を形成することができるからである。
【００１６】
ＳｉＣ材１を研磨パッド３に押し付ける圧力は８５０ｇ/ｃｍ２以下であることが好ましい。図１（ａ）で示した例では、おもり５の自重によりＳｉＣ材１を研磨パッド３に押し付けているので、上記圧力は、おもり５によってＳｉＣ材１に加えられる圧力である。上記の圧力が大きいと、研磨速度は大きくなるが、ＳｉＣ基板の表面粗さは大きくなる。下記に、おもり５の自重によりＳｉＣ材１を研磨パッド３に押し付ける場合に、ＳｉＣ材１を研磨パッド３に押し付ける圧力が大き過ぎると、表面粗さの小さいＳｉＣ基板を得ることができない理由について説明する。ＳｉC材１を研磨パッド３に押し付ける圧力を大きくするためには、おもり５を大きくしなければならないが、おもり５が大きくなると、回転中におもり５のバランスが崩れ、おもり５によって、ＳｉＣ材１を均一性よく且つ、滑らかに加工することができなくなる。たとえば、２インチウェーハに対して、８５０ｇ／ｃｍ2の面圧を得るためには、約１７kgの重りを要する。単純に、軟鋼で２インチウェーハの面積において、１７kgの重りを作成する場合、１１０ｍｍの高さの重りが必要となり、ワークへの圧力のバランス取ることが難しく、現実的には不可能といえる。
このように、ＳｉＣ材１を研磨パッド３に押し付ける圧力を大きくすればするほど、おもり５の高さが高くなる。おもり５の高さが高くなると、ＳｉＣ材１の研磨最中に、おもり５が大きく揺れ、ＳｉＣ材１へ加わる圧力が不均一となる。その結果、研磨されたＳｉC材１（ＳｉＣ基板）の面において、表面粗さが大きくなる。
【００１７】
しかし、ＳｉＣ材１を研磨パッド３に押し付ける圧力が８５０ｇ／ｃｍ２以下であると、表面粗さが例えば０．３ｎｍ以下と小さいＳｉＣ基板を得ることができる。尚、ＳｉＣ材１を研磨パッド３に押し付ける圧力を小さくすればするほど、研磨後のＳｉＣ材１（ＳｉＣ基板）の表面粗さを小さくすることができるが、研磨速度が遅くなるため（研磨能率が悪化するため）、事実上、ＳｉＣ材１を研磨パッド３に押し付ける圧力は５００g／ｃｍ2以上、８５０ｇ／ｃｍ2以下が好ましい。
【００１８】
また、上記圧力はＳｉＣ材１の被研磨面の状態に応じて変更してもよい。例えば、ＳｉＣ材１の表面を研磨する工程を複数に分けて行い、複数回のうち、より表面粗さが小さくなるよう研磨される最終の回においてのみ、８５０ｇ／ｃｍ2以下の圧力でＳｉＣ材１の表面を研磨パッド３に押し付けながら、ＳｉＣ材１を研磨してもよい。
【００１９】
また、例えば、ＳｉＣ材１の表面を研磨する工程を複数に分けて行い、複数回のうちの、初回において、ダイヤモンド砥粒を含むスラリを用いて、ＳｉＣ材１を研磨してもよい。
【００２０】
例えば、ダイヤモンド砥粒（平均粒子径：１２５ｎｍ）０．２％重量と水９９．８％とを含むスラリを用いることが好ましい。また、各回毎にコロイダルシリカ６ａの平均粒子径および砥粒分布を変えてもよい。
【００２１】
尚、図１（ａ）で示した例では、おもり５の荷重によりＳｉＣ材１を研磨パッド３に押し付けているが、ＳｉＣ材１を研磨パッド３に押し付ける方法はこれに制限されない。例えば、図４に示すような加圧装置を用いて、ＳｉＣ材１を研磨パッド３に押し付けてもよい。加圧装置は、例えば、加圧ヘッド１５と、加圧機構を含んでいる。加圧ヘッド１５は、ＳｉＣ材１の研磨パッド３の反対側に配置して使用され、加圧機構はＳｉＣ材１を研磨パッド３に押し付ける方向に加圧ヘッド１５を押すことができる。上記加圧機構は例えば、バネ弾性圧、油圧、および空気圧からなる群から選ばれる少なくとも1種の圧力によって加圧ヘッド１５を押すことができる。
【００２２】
図４に示す加圧装置は、空気圧によりＳｉＣ材１の表面を研磨パッド３に押し付ける機構になっている。図４に示す加圧装置は、駆動モーター１１、空気供給路１２、回転軸１３、エアバック１４、加圧ヘッド１５、ヘッド保持スタンド１６等から構成されている。回転軸１３は駆動モーター１１の回転に伴って軸１０を中心に回転する。図４に示す加圧装置の加圧機構は、空気供給路１２およびエアバック１４を含んでいる。エアバック１４はその内側がゴムなどの軟質材料で覆われた構造をしている。エアバック１４の底面には加圧ヘッド１５が直接取り付けられている。したがって、エアバック１４の内部に圧力が与えられると、エアバック１４の底面に接した加圧ヘッド１５が下方向に押される。エアバック１４の内部は空気によって加圧されているので、エアバック１４の内面全体に対して同じ圧力がかかる。エアバック１４と加圧ヘッド１５との接触面積をＳｉＣ材１の加圧ヘッド１５側の面積と等しくするか、または、大きくすればＳｉＣ材１へ加わる圧力を均一化することができる。
【００２３】
また、加圧装置はヘッド保持スタンド１６を備えているので、ＳｉＣ材１を研磨パッド３に押し付ける際に加圧装置全体が動くのを防ぎ、ＳｉＣ材１を均一性よく且つ、滑らかに加工することができる。
【００２４】
図４に示した加圧装置を用いる場合のように、加圧ヘッド１５を空気圧等によってＳｉＣ材１に押し付けることによりＳｉＣ材１を研磨パッド３に押し付ける場合は、図１（ａ）に示した例のように、おもり５の荷重によりＳｉC材１を研磨パッド３に押し付ける場合よりも、より大きい圧力（例えば８５０ｇ／ｃｍ2以上）で研磨を行なっても、均一性よくＳｉＣ材１を加圧することができる。よって、より高速度で、表面粗さの小さいＳｉＣ基板を得ることができる。図４で示したような加圧装置によりＳｉＣ材１を研磨パッド３に押さえつける場合においても、事実上、ＳｉＣ材１を研磨パッド３に押さえつける圧力は５００ｇ／ｃｍ2以上が好ましい。
【００２５】
また、図４で示したような加圧装置を用いてＳｉＣ材１を研磨パッド３に押さえつける圧力は、ＳｉＣ材１の被研磨面の状態に応じて変更してもよい。例えば、ＳｉＣ材１の表面を研磨する工程を複数に分けて行い、複数回のうち、より表面粗さが小さくなるよう研磨される最終の回においてのみ、８５０ｇ／ｃｍ2以下の圧力でＳｉＣ材１の表面を研磨パッド３に押し付けながら、ＳｉＣ材１を研磨してもよい。
【００２６】
また、例えば、ＳｉＣ材１の表面を研磨する工程を複数に分けて行い、複数回のうちの、初回において、ダイヤモンド砥粒を含むスラリを用いて、ＳｉＣ材１を研磨してもよい。また、各回毎にコロイダルシリカ６ａの平均粒子径および砥粒分布を変えてもよい。
【００２７】
図１（ａ）および図４で示した例では、回転テーブル（下盤２）とＳｉＣ材１とをそれぞれの矢印方向に回転運動させることにより、ＳｉＣ材１の研磨がなされているが、例えば、図５に示すように、下盤２を矢印方向に往復運動させることにより、研磨パッド３をＳｉＣ材１に対して相対運動させてもよい。得られた基板の直径は通常、2インチ〜3インチ（５０ｍｍ〜７０ｍｍ）である。
【００２８】
以下に、本発明のＳｉＣ基板製造方法の一例についてさらに詳細に説明する。尚、コロイダルシリカの平均粒子径は、表面積測定器（ユアサアイオニクス社製、マルチソーブ）にて測定されたコロイダルシリカの表面積の値から換算して求めた。ＳｉＣ基板の表面状態は、光干渉式表面粗さ測定器（Ｚｙｇｏ社製、ＮｅｗＶｉｅｗ５０３２）にて測定した。ＳｉC基板の表面粗さは下記のように測定した。表面あらさの測定は、光干渉式表面粗さ測定器（Ｚｙｇｏ社製、ＮｅｗＶｉｅｗ５０３２）を用いて、ＳｉＣ基板の中心と、ＳｉＣ基板の外周から５ｍｍ以内の領域における４点（９０度間隔）について、算術平均粗さを測定し、これら５点の平均値（表面粗さ）を求めた。尚、このようにして算出された表面粗さが小さいほど、ＳｉＣ材１の被研磨面が均一性よく且つ滑らかに研磨されていることを意味する。加工効率の測定は、電子天秤（日本シイベルヘグナー社製、ＡＧ２０４、最小分解能０．１ｍｇ）を用いて、研磨前と研磨後のＳｉＣ基板の質量差を計測し、加工量＝質量差／ＳｉＣ比重／基板面積/研磨時間により算出した。
【００２９】
以下に、本発明のＳｉＣ基板の研磨方法の一例についてさらに詳細に説明する。平均粒子径４０ｎｍで、その砥粒分布はブロードのコロイダルシリカ４０重量％と、純水とｐＨ調整剤を含む分散媒６０重量％とを混合した研磨剤４０を使用した。さらに詳しく説明すると、砥粒分布がブロードとは、図６で示すように４０ｎｍの粒子径を中心に、１ｎｍ〜１５０ｎｍの大小砥粒サイズが幅広い分布状態を有し、９０ｎｍ〜１５０ｎｍの粒径の砥粒を２０％程度含有する。中心粒径は、４０ｎｍとしたが、４０ｎｍ±１０ｎｍが好ましい範囲である。
【００３０】
次に、図４に示した加圧装置を用い常温（２３℃）にて、研磨剤４０を間欠的にパッド３ａに滴下しながら、回転テーブル２（直径６００ｍｍ）の回転軸７を中心に矢印方向に回転させ研磨した。研磨剤４０は１分間に１０ｃｃがパッド３ａに塗布されるようにパッド３ａに滴下した。尚、パッド３ａには、市販のポリウレタン製の多孔体（ニッタ・ハース（株）製、ＳＵＢＡ４００）を用いた。回転テーブル２の回転速度は４０ｒｐｍとした。ＳｉＣ材１の回転速度は４０ｒｐｍとした。空気圧に付勢された加圧ヘッド１５により、ＳｉＣ材１を研磨パッド３に押し付ける圧力は８５０ｇ／ｃｍ２とした。尚、ＳｉＣ基板は３インチを使用した。
【００３１】
図７は研磨開始から２時間毎に表面粗さの変化を測定した結果を示す。研磨時間６時間を越えると表面粗さの変化はほとんど見受けられなくなり、表面粗さが０．４nm〜０．３５ｎｍの間でとどまった。
【００３２】
表面粗さが小さくならない要因としては、図８に示すように、被研磨面のうねりを取り除くことができなく、均一性良く平坦化できないためである。また、研磨開始から研磨６時間までの加工能率を算出すると、約１時間で９０ｎｍの加工量が研磨されているＳｉＣ基板を得ることができた。この９０ｎｍ／１時間の加工量の値は、次の実施例２で説明する研磨剤５０を使用した場合と比較すると、約２倍以上の加工速度（加工効率）で研磨されていることがわかっており、研磨剤４０は、加工速度（加工効率）の速い研磨が得られる半面、被研磨面の０．４ｎｍ〜０．３５ｎｍのうねりは取り除くことができない。また、本発明の研磨法の目的は、高効率の研磨方法で、且つ、高品位のＳｉＣ基板を実現するものであるが、高品位のＳｉＣ基板を実現するために、第１のブロードな砥粒分布を有する研磨剤４０を使用した粗研磨を先に行い、次の実施例２で説明する第２のシャープな砥粒分布を有する研磨剤で仕上げ研磨を行なうことで高品位のＳｉＣ基板を実現することができる。その実施例については、以下に説明する。
【実施例２】
【００３３】
仕上げ研磨に用いる研磨剤５０は、図９に示すシャープな砥粒分布を有するもので、中心粒子径８０ｎｍで、７０ｎｍ〜９０ｎｍの粒子径で７０％程度の大半を占めるコロイダルシリカ４０重量％と、純水とｐＨ調整剤を含む分散媒６０重量％とを混合した研磨剤である。中心粒径は７０ｎｍ±１０ｎｍが好ましい範囲である。
【００３４】
実施例１と同様に、図４に示した加圧装置を用い常温（２３℃）にて、研磨剤５０を間欠的にパッド３ａに滴下しながら、回転テーブル２（直径６００ｍｍ）の回転軸７を中心に矢印方向に回転させ研磨した。研磨剤５０は１分間に１０ｃｃがパッド３ａに塗布されるようにパッド３ａに滴下した。尚、パッド３ａには、市販のポリウレタン製の多孔体（ニッタ・ハース（株）製、ＳＵＢＡ４００）を用いた。回転テーブル２の回転速度は４０ｒｐｍとした。ＳｉＣ材１の回転速度は４０ｒｐｍとした。空気圧に付勢された加圧ヘッド１５により、ＳｉC材１を研磨パッド３に押し付ける圧力は８５０ｇ／ｃｍ２とした。尚、ＳｉＣ基板は３インチを使用した。
【００３５】
図１０は研磨開始から２時間毎に表面粗さの変化を測定した結果を示す。研磨時間１４時間を超えたところで、表面粗さの値は０．３ｎｍ以下まで小さくすることが確認できた。尚、研磨開始から研磨14時間までの加工能率を算出すると、約1時間で４０ｎｍの加工量が研磨されているＳｉＣ基板を得ることができた。上記実施例１、２の結果を鑑みて中心粒子径４０ｎｍで、ブロードな砥粒分布を有する研磨剤４０は、中心粒子径８０ｎｍで、シャープな砥粒分布を有する研磨剤５０と比較すると、約２倍以上の研磨速度（研磨効率）向上のＳｉＣ基板を得ることができた。また、図１１で示すように、中心粒子径８０ｎｍで、シャープな砥粒分布を有する研磨剤５０を使用して研磨すると、被研磨面を均一性よく且つ滑らかなＳｉＣ基板を得ることができた。
【００３６】
次に、図１２（ａ）、（ｂ）を用い、実施例１で使用した研磨剤４０と上記、研磨剤５０の研磨途中で変化させて研磨する本発明の高効率なＳｉＣ基板の研磨法の一例を示す工程概略を説明する。
【００３７】
図１２（ａ）は、図４に示した加圧装置を用い常温（２３℃）にて、中心粒子径４０ｎｍで、ブロードな砥粒分布を有する研磨剤４０を間欠的にパッド３ａに滴下しながら、回転テーブル２（直径６００ｍｍ）の回転軸７を中心に矢印方向に回転させ研磨した。研磨剤４０は１分間に１０ｃｃがパッド３ａに塗布されるようにパッド３ａに滴下した。尚、パッド３ａには、市販のポリウレタン製の多孔体（ニッタ・ハース（株）製、ＳＵＢＡ４００）を用いた。回転テーブル２の回転速度は４０ｒｐｍとした。ＳｉＣ材１の回転速度は４０ｒｐｍとした。空気圧に付勢された加圧ヘッド１５により、ＳｉＣ材１を研磨パッド３に押し付ける圧力は８５０ｇ／ｃｍ2とした。尚、ＳｉＣ基板は３インチを使用した。
【００３８】
研磨剤４０によるＳｉＣ材１の研磨開始から６時間を経過して研磨剤４０の滴下止め、次に、図１２（ｂ）に示すようにクリーニングヘッド３０が研磨パッド３に向かって下降し接触する。クリーニングヘッド３０は、ブラシ２１、ブラッシングヘッド２２、回転軸２３、駆動モーター２４、から構成されている。
【００３９】
回転軸２３は、駆動モーター２４の回転に伴って軸２５を中心として回転する。すなわち、回転テーブル２（下盤）回転方向と同方向に回転駆動できる機構になっている。クリーニングヘッド３０が研磨パッド３へ接触し回転し始めると同時に、純水２０が注ぎ込こまれ研磨パッド３のクリーニングが開始される。この動作により、パッド３ａの多孔体の孔内および表面に付着していた研磨剤４０は洗い流され研磨パッド３より排出される。つまり、上記の研磨剤４０をパッド３ａより排出することにより、研磨速度（研磨の効率）の速い被研磨面の研磨が終了することになる。例えば、１０分以上のパッド３ａから研磨剤４０の排出作業をした後、ブラシ２１は回転が止まり、図１２（ａ）に示すようにクリーニングヘッド３０は研磨パッド３から離れて上昇し、同時に純水２０の供給が止まりクリーニング動作を完了する。
【００４０】
そして、次に、中心粒子径８０ｎｍで、シャープな砥粒分布を有する研磨剤５０を間欠的にパッド３ａに滴下され、再度研磨剤５０によるＳｉＣ材１の研磨が開始される。つまり、パッド３aの多孔体の孔内および表面に研磨剤５０が付着し、被研磨面の仕上げ研磨が開始される。研磨剤５０での研磨開始から２時間を経過したところで、（すなわち、研磨剤４０での研磨が6時間、研磨剤５０での研磨が２時間経過して合計８時間の研磨）表面粗さを計測した結果、表面粗さ０．３ｎｍ以下に被研磨面を均一性よく且つ滑らかに研磨できるＳｉＣ基板を得ることができた。
【００４１】
第１のブロードな砥粒分布を有する研磨剤４０での第１の研磨工程、次に第1の研磨工程で使用した研磨材４０を排出するクリーニング工程、そして、第２のシャープな砥粒分布を有する研磨剤５０での仕上げの工程である第２の研磨工程をすることによりＳｉＣ基板を表面粗さ０．３ｎｍ以下の平坦度を高効率で研磨することができる。なお、第１、第２の砥粒分布は、一例を示したもので、第１、第２の研磨工程の研磨時間は、研磨剤の砥粒分布を変更することにより、それぞれの研磨時間を変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明によれば、平均粒子径と粒径分布を研磨途中に変化させることにより、研磨速度（研磨効率）が高い工程から表面粗さを小さくする仕上げ工程まで一貫して実現できる。したがって、本発明のＳｉＣ基板のケモメカニカル研磨方法は、高品質のＳｉＣ基板を製造する方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】（ａ）は、本発明のＳｉＣ基板の研磨方法を実現する研磨装置を示す図（ｂ）は、研磨剤を概念的に説明するための図
【図２】ＳｉＣ基板の表面状態を説明するための図
【図３】ＳｉＣ基板の他の表面状態を説明するための図
【図４】本発明のＳｉＣ基板の研磨方法を実現するための他の研磨装置を示す図
【図５】本発明のＳｉＣ基板の研磨方法を実現するための更に他の研磨装置示す図
【図６】本発明実施例１における中心粒子径４０ｎｍのブロード分布を有する研磨剤の砥粒分布を示す図
【図７】本発明の実施例１におけるブロードな砥粒分布を有する研磨剤を使用して研磨した場合の表面粗さ変化を示す図
【図８】本発明の実施例１におけるブロードな砥粒分布を有する研磨剤で研磨した場合の被研磨面を３次元的に示す図
【図９】本発明の実施例２における中心粒径８０ｎｍのシャープ分布を有する研磨剤の砥粒分布を示す図
【図１０】本発明の実施例２におけるシャープな砥粒分布を有する研磨剤を使用して研磨した場合の表面粗さ変化を示す図
【図１１】本発明の実施例２におけるシャープな砥粒分布を有する研磨剤で研磨した場合の被研磨面を３次元的に示す図
【図１２】本発明の実施例２におけるＳｉＣ基板の研磨方法を実現する研磨装置を示す図
【符号の説明】
【００４４】
１  ＳｉＣ材
２  回転テーブル（下盤）
３  研磨パッド
３ａ  パッド
４  ガイド
５  おもり
６  研磨剤
６ａ  コロイダルシリカ
６ｂ  分散媒
７  回転軸
９  回転軸
１０  軸
１１  駆動モーター
１２  空気供給路
１３  回転軸
１４  エアバック
１５  加圧ヘッド
１６  ヘッド保持スタンド
２０  純水
２１  ブラシ
２２  ブラッシングヘッド
２３  回転軸
２４  駆動モーター
２５  軸
３０  クリーニングヘッド
４０  研磨剤
５０  研磨剤
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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