单晶SiC基板的表面加工方法、其制造方法和单晶SiC基板的表面加工用磨削板的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及单晶SiC基板的表面加工方法、其制造方法和单晶SiC基板的表面加工用磨削板。
[0002]本申请基于在2013年2月13日在日本提出的专利申请2013-026081号要求优先权，将其内容援引于此。
【背景技术】
[0003]作为半导体材料的SiC(碳化硅)，其带隙比现在广泛作为器件用基板使用的Si (硅)宽，因此正在进行着使用单晶SiC基板制作功率器件、高频器件、高温工作器件等的研宄。
[0004]上述单晶SiC基板通过将采用例如升华法制造出的单晶SiC锭切断，然后对两面进行镜面加工而形成(例如参照专利文献I)。
[0005]被切断的基板存在翘曲、起伏、加工应变，例如通过利用金刚石磨粒的磨削加工将它们减轻后，采用CMP (化学机械抛光)进行镜面化。但是，由于CMP的加工速度小，因此期望尽量减小CMP前的加工应变层深度(例如参照非专利文献I)。
[0006]SiC等的非氧化物陶瓷的镜面加工中有机械化学抛光技术。例如非专利文献2中公开了在将平均粒径为0.5 μπι的氧化铬磨粒用丙烯腈、苯酚等树脂成型而成的抛光盘上进行干式研磨的方法和单晶SiC的加工结果。
[0007]在先技术文献
[0008]专利文献1:日本专利第4499698号公报
[0009]非专利文献1:贵堂高德、堀田和利、河田研治、长屋正武、前田弘人、出口喜宏、松田祥伍、武田笃德、高锅隆一、中山智浩、加藤智久:SiC和相关宽带隙半导体研宄会第21次讲演预稿集(SiC及r/関連7 Y F年々V 7°半導体研宄会第21回講演予稿集)，P72-73
[0010]非专利文献2:须贺唯知:机械和工具(機械t工具)，35，92-96 (1991)
【发明内容】
[0011]但是，在非专利文献2所公开的方法中，小的单晶试样需要0.34MPa这样的在量产工序中不现实的加工负荷，不能应用于面向以6英寸直径为目标的目前的SiC功率半导体的实用化的对策中。而且，在此公开的抛光盘是所谓的树脂结合剂的磨石，不能避免微小的划痕的产生。
[0012]因此，基于非专利文献2所公开的方法，目前为了开发能够在具有可用于器件的镜面的单晶SiC基板的量产中采用的镜面加工方法，至少需要解决加工负荷的问题和微小划痕的产生问题。
[0013]为解决上述的问题，本发明人反复进行认真研讨，至少经过以下所示的多个步骤，完成了本发明。
[0014]在非专利文献2中公开了:作为加工的机理，预想到以氧化铬为催化剂使试样表面氧化，利用磨粒除去从而进行加工的机械化学作用为主的机理。本发明人对于机械化学作用的内容进行了进一步深入的考察，结果确认到以下的机理。即，由具有带隙的材料构成的磨粒，通过与被加工物的机械滑动而被给予能量，磨粒表面的电子被激发，产生电子空穴对。由此，利用与在光催化材料中所说明的内容同样的机制，产生超氧阴离子、羟基自由基、或原子态氧之类的氧化能力非常强的活性种而使试样表面氧化。被加工物为单晶SiC的情况下，可设想到氧化生成物为S12.ηΗ20、与CO或CO2，认为可以通过由磨粒除去S12.ηΗ20而将单晶SiC基板的表面加工成镜面。在本说明书中，将该作用定义为摩擦催化作用。
[0015]在本发明中，通过使用具有该摩擦催化作用的磨粒，基于使用了金刚石磨粒等的机械性的除去作用而谋求在磨削时产生的单晶SiC基板表面的划痕的减少。
[0016]在磨擦催化作用方面，高效对磨粒给予机械能，上电子空穴对大量产生是关键。电子空穴对的多数不会有助于活性种的生成，而是进行再结合从而消失，因此需要增大活性种生成的概率。
[0017]在本发明中，为了易于将大口径的单晶SiC基板的加工应用于量产，需要能够将大口径的单晶SiC基板安装于磨削装置上来使用。使用磨削装置进行利用了磨粒的摩擦催化作用的加工，至今为止完全没有进行过，因此新探索了有效地体现摩擦催化作用的磨削条件。其结果，发现了在磨粒的种类、粒径的选定、冷却剂的种类、供给速度、磨削板旋转速度等方面，具有适当的范围。
[0018]另外，已知以往在制作并使用一般作为磨削装置用的磨削板而使用的、由粘结材料固定的所谓的磨石的情况下，在利用了摩擦催化作用的加工中也不可避免微小的划痕的产生。
[0019]因此，认真研宄的结果，构想到利用至今为止完全没有应用于磨削装置的CMP用的垫作为磨削板的基体。
[0020]另外，存在各种的具有摩擦催化作用的材料，例如金刚石、SiC等也是具有带隙的材料，因此显示出摩擦催化作用。但是，由于这些材料不比单晶SiC软，因此会在单晶SiC加工面造成划痕，因此不适合。
[0021]因此，在本发明中，为了在磨削时减少在单晶SiC加工面造成的划痕，作为磨粒使用了比单晶SiC软的材料。
[0022]本发明的目的是提供通过使用现有的磨削装置而可以应用于量产工序、并能够抑制微小划痕的产生的单晶SiC基板的表面加工方法、其制造方法和单晶SiC基板的表面加工用磨削板。
[0023]本发明提供以下方案。
[0024](I) 一种单晶SiC基板的表面加工方法，其特征在于，将磨削板安装于磨削装置上，通过所述磨削板产生氧化生成物，一边除去该氧化生成物一边进行表面的磨削，所述磨削板是在具有平坦面的基体件上依次贴附有软质垫、硬质垫的磨削板，在所述硬质垫的表面固定有磨粒，所述磨粒包含比单晶SiC软且具有带隙的至少I种以上的金属氧化物。
[0025](2)根据(I)所述的单晶SiC基板的表面加工方法，其特征在于，作为冷却剂使用纯水。
[0026](3)根据(I)所述的单晶SiC基板的表面加工方法，其特征在于，不使用冷却剂、或者作为冷却剂使用的纯水的供给速度超过Oml/min且为lOOml/min以下。
[0027](4)根据⑴?(3)的任一项所述的单晶SiC基板的表面加工方法，其特征在于，被加工物台的旋转方向为与磨削板旋转方向相反的方向，硬质垫被分片(segment)化，被加工物台的旋转速度为30rpm?300rpm。
[0028](5) 一种单晶SiC基板的制造方法，其特征在于，具有将磨削板安装于磨削装置上，通过所述磨削板产生氧化生成物，一边除去该氧化生成物一边进行表面的磨削的工序，所述磨削板是在具有平坦面的基体件上依次贴附有软质垫、硬质垫的磨削板，在所述硬质垫的表面固定有磨粒，所述磨粒包含比单晶SiC软且具有带隙的至少I种以上的金属氧化物。
[0029](6) 一种单晶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体件上依次贴附有软质垫、硬质垫的磨削板，在所述硬质垫的表面固定有磨粒，所述磨粒包含比单晶SiC软且具有带隙的至少I种以上的金属氧化物。
[0030](7)根据(6)所述的单晶SiC基板的表面加工用磨削板，其特征在于，所述金属氧化物为选自氧化铈、氧化钛、氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化锆、氧化锌、氧化锡中的至少I种以上。
[0031](8)根据(7)所述的单晶SiC基板的表面加工用磨削板，其特征在于，所述金属氧化物至少包含氧化铈。
[0032](9)根据(6)?⑶的任一项所述的单晶SiC基板的表面加工用磨削板，其特征在于，所述磨粒的比表面积为0.1m2Zg?300m2/g。
[0033](10)根据(6)?(9)的任一项所述的单晶SiC基板的表面加工用磨削板，其特征在于，所述软质垫为无纺布类或绒面革类。
[0034](11)根据(6)?(10)的任一项所述的单晶SiC基板的表面加工用磨削板，其特征在于，所述硬质垫为泡沫聚氨酯系。
[0035](12)根据(6)?(11)的任一项所述的单晶SiC基板的表面加工用磨削板，其特征在于，是用结合剂(binder)和/或粘接剂(adhesive)固定了所述磨粒的磨削板。
[0036](13)根据(6)?(12)的任一项所述的单晶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过将固定磨粒膜贴附在硬质垫上来进行的。
[0037]在本说明书中，“单晶SiC基板”这一用语对于表面磨削前、表面磨削中和表面磨削后的单晶SiC基板而言共同地使用。
[0038]根据本发明，能够提供通过使用现有的磨削装置而可以应用于量产工序、并能够抑制微小划痕的产生且可以迅速得到镜面的单晶SiC基板的表面加工方法、其制造方法和单晶SiC基板的表面加工用磨削板。
【附图说明】
[0039]图1是表示本发明的磨削板的结构的示意图。
[0040]图2是表示使用本发明的磨削板