單晶SiC基板的表面加工方法、其制造方法和單晶SiC基板的表面加工用磨削板的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及單晶SiC基板的表面加工方法、其制造方法和單晶SiC基板的表面加工用磨削板。
[0002]本申請基于在2013年2月13日在日本提出的專利申請2013-026081號要求優先權，將其內容援引于此。
【背景技術】
[0003]作為半導體材料的SiC(碳化硅)，其帶隙比現在廣泛作為器件用基板使用的Si (硅)寬，因此正在進行著使用單晶SiC基板制作功率器件、高頻器件、高溫工作器件等的研宄。
[0004]上述單晶SiC基板通過將采用例如升華法制造出的單晶SiC錠切斷，然后對兩面進行鏡面加工而形成(例如參照專利文獻I)。
[0005]被切斷的基板存在翹曲、起伏、加工應變，例如通過利用金剛石磨粒的磨削加工將它們減輕后，采用CMP (化學機械拋光)進行鏡面化。但是，由于CMP的加工速度小，因此期望盡量減小CMP前的加工應變層深度(例如參照非專利文獻I)。
[0006]SiC等的非氧化物陶瓷的鏡面加工中有機械化學拋光技術。例如非專利文獻2中公開了在將平均粒徑為0.5 μπι的氧化鉻磨粒用丙烯腈、苯酚等樹脂成型而成的拋光盤上進行干式研磨的方法和單晶SiC的加工結果。
[0007]在先技術文獻
[0008]專利文獻1:日本專利第4499698號公報
[0009]非專利文獻1:貴堂高德、堀田和利、河田研治、長屋正武、前田弘人、出口喜宏、松田祥伍、武田篤德、高鍋隆一、中山智浩、加藤智久:SiC和相關寬帶隙半導體研宄會第21次講演預稿集(SiC及r/関連7 Y F年々V 7°半導體研宄會第21回講演予稿集)，P72-73
[0010]非專利文獻2:須賀唯知:機械和工具(機械t工具)，35，92-96 (1991)
【發明內容】
[0011]但是，在非專利文獻2所公開的方法中，小的單晶試樣需要0.34MPa這樣的在量產工序中不現實的加工負荷，不能應用于面向以6英寸直徑為目標的目前的SiC功率半導體的實用化的對策中。而且，在此公開的拋光盤是所謂的樹脂結合劑的磨石，不能避免微小的劃痕的產生。
[0012]因此，基于非專利文獻2所公開的方法，目前為了開發能夠在具有可用于器件的鏡面的單晶SiC基板的量產中采用的鏡面加工方法，至少需要解決加工負荷的問題和微小劃痕的產生問題。
[0013]為解決上述的問題，本發明人反復進行認真研討，至少經過以下所示的多個步驟，完成了本發明。
[0014]在非專利文獻2中公開了:作為加工的機理，預想到以氧化鉻為催化劑使試樣表面氧化，利用磨粒除去從而進行加工的機械化學作用為主的機理。本發明人對于機械化學作用的內容進行了進一步深入的考察，結果確認到以下的機理。即，由具有帶隙的材料構成的磨粒，通過與被加工物的機械滑動而被給予能量，磨粒表面的電子被激發，產生電子空穴對。由此，利用與在光催化材料中所說明的內容同樣的機制，產生超氧陰離子、羥基自由基、或原子態氧之類的氧化能力非常強的活性種而使試樣表面氧化。被加工物為單晶SiC的情況下，可設想到氧化生成物為S12.ηΗ20、與CO或CO2，認為可以通過由磨粒除去S12.ηΗ20而將單晶SiC基板的表面加工成鏡面。在本說明書中，將該作用定義為摩擦催化作用。
[0015]在本發明中，通過使用具有該摩擦催化作用的磨粒，基于使用了金剛石磨粒等的機械性的除去作用而謀求在磨削時產生的單晶SiC基板表面的劃痕的減少。
[0016]在磨擦催化作用方面，高效對磨粒給予機械能，上電子空穴對大量產生是關鍵。電子空穴對的多數不會有助于活性種的生成，而是進行再結合從而消失，因此需要增大活性種生成的概率。
[0017]在本發明中，為了易于將大口徑的單晶SiC基板的加工應用于量產，需要能夠將大口徑的單晶SiC基板安裝于磨削裝置上來使用。使用磨削裝置進行利用了磨粒的摩擦催化作用的加工，至今為止完全沒有進行過，因此新探索了有效地體現摩擦催化作用的磨削條件。其結果，發現了在磨粒的種類、粒徑的選定、冷卻劑的種類、供給速度、磨削板旋轉速度等方面，具有適當的范圍。
[0018]另外，已知以往在制作并使用一般作為磨削裝置用的磨削板而使用的、由粘結材料固定的所謂的磨石的情況下，在利用了摩擦催化作用的加工中也不可避免微小的劃痕的產生。
[0019]因此，認真研宄的結果，構想到利用至今為止完全沒有應用于磨削裝置的CMP用的墊作為磨削板的基體。
[0020]另外，存在各種的具有摩擦催化作用的材料，例如金剛石、SiC等也是具有帶隙的材料，因此顯示出摩擦催化作用。但是，由于這些材料不比單晶SiC軟，因此會在單晶SiC加工面造成劃痕，因此不適合。
[0021]因此，在本發明中，為了在磨削時減少在單晶SiC加工面造成的劃痕，作為磨粒使用了比單晶SiC軟的材料。
[0022]本發明的目的是提供通過使用現有的磨削裝置而可以應用于量產工序、并能夠抑制微小劃痕的產生的單晶SiC基板的表面加工方法、其制造方法和單晶SiC基板的表面加工用磨削板。
[0023]本發明提供以下方案。
[0024](I) 一種單晶SiC基板的表面加工方法，其特征在于，將磨削板安裝于磨削裝置上，通過所述磨削板產生氧化生成物，一邊除去該氧化生成物一邊進行表面的磨削，所述磨削板是在具有平坦面的基體件上依次貼附有軟質墊、硬質墊的磨削板，在所述硬質墊的表面固定有磨粒，所述磨粒包含比單晶SiC軟且具有帶隙的至少I種以上的金屬氧化物。
[0025](2)根據(I)所述的單晶SiC基板的表面加工方法，其特征在于，作為冷卻劑使用純水。
[0026](3)根據(I)所述的單晶SiC基板的表面加工方法，其特征在于，不使用冷卻劑、或者作為冷卻劑使用的純水的供給速度超過Oml/min且為lOOml/min以下。
[0027](4)根據⑴?(3)的任一項所述的單晶SiC基板的表面加工方法，其特征在于，被加工物臺的旋轉方向為與磨削板旋轉方向相反的方向，硬質墊被分片(segment)化，被加工物臺的旋轉速度為30rpm?300rpm。
[0028](5) 一種單晶SiC基板的制造方法，其特征在于，具有將磨削板安裝于磨削裝置上，通過所述磨削板產生氧化生成物，一邊除去該氧化生成物一邊進行表面的磨削的工序，所述磨削板是在具有平坦面的基體件上依次貼附有軟質墊、硬質墊的磨削板，在所述硬質墊的表面固定有磨粒，所述磨粒包含比單晶SiC軟且具有帶隙的至少I種以上的金屬氧化物。
[0029](6) 一種單晶SiC基板的表面加工用磨削板，其特征在于，是在具有平坦面的基體件上依次貼附有軟質墊、硬質墊的磨削板，在所述硬質墊的表面固定有磨粒，所述磨粒包含比單晶SiC軟且具有帶隙的至少I種以上的金屬氧化物。
[0030](7)根據(6)所述的單晶SiC基板的表面加工用磨削板，其特征在于，所述金屬氧化物為選自氧化鈰、氧化鈦、氧化硅、氧化鋁、氧化鐵、氧化鋯、氧化鋅、氧化錫中的至少I種以上。
[0031](8)根據(7)所述的單晶SiC基板的表面加工用磨削板，其特征在于，所述金屬氧化物至少包含氧化鈰。
[0032](9)根據(6)?⑶的任一項所述的單晶SiC基板的表面加工用磨削板，其特征在于，所述磨粒的比表面積為0.1m2Zg?300m2/g。
[0033](10)根據(6)?(9)的任一項所述的單晶SiC基板的表面加工用磨削板，其特征在于，所述軟質墊為無紡布類或絨面革類。
[0034](11)根據(6)?(10)的任一項所述的單晶SiC基板的表面加工用磨削板，其特征在于，所述硬質墊為泡沫聚氨酯系。
[0035](12)根據(6)?(11)的任一項所述的單晶SiC基板的表面加工用磨削板，其特征在于，是用結合劑(binder)和/或粘接劑(adhesive)固定了所述磨粒的磨削板。
[0036](13)根據(6)?(12)的任一項所述的單晶SiC基板的表面加工用磨削板，其特征在于，所述磨粒的固定是通過將固定磨粒膜貼附在硬質墊上來進行的。
[0037]在本說明書中，“單晶SiC基板”這一用語對于表面磨削前、表面磨削中和表面磨削后的單晶SiC基板而言共同地使用。
[0038]根據本發明，能夠提供通過使用現有的磨削裝置而可以應用于量產工序、并能夠抑制微小劃痕的產生且可以迅速得到鏡面的單晶SiC基板的表面加工方法、其制造方法和單晶SiC基板的表面加工用磨削板。
【附圖說明】
[0039]圖1是表示本發明的磨削板的結構的示意圖。
[0040]圖2是表示使用本發明的磨削板