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公開番号2024149101
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-18
出願番号2023062778
出願日2023-04-07
発明の名称研削プレート、研削装置、表面加工方法、単結晶SiC基板の製造方法及び単結晶SiC基板
出願人株式会社レゾナック,国立研究開発法人産業技術総合研究所
代理人個人,個人,個人
主分類B24D 7/06 20060101AFI20241010BHJP(研削;研磨)
要約【課題】既存の装置に適用可能であり、大口径の基板に対して、微小なキズの発生を抑制することが可能な研削プレートを提供する。
【解決手段】研削プレートであって,前記研削プレートは、平坦面を有する台金上に砥石セグメントを備え、前記砥石セグメントは、表面に砥粒が固定された軟質パッドまたは砥粒及び樹脂を含むレジンボンド砥石を有し、前記砥石セグメントは、前記研削プレート及び被加工物テーブルの配置によって定まる被加工物面内の砥粒軌跡密度と、前記砥粒及び被加工物の相対速度と、に基づいて均一に加工できるように設計されたセグメント形状を有し、前記砥粒は、単結晶SiCよりも軟らかくかつバンドギャップを有する少なくとも1種以上の金属酸化物、もしくはSiCからなることを特徴とする、研削プレート。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
研削プレートであって、
前記研削プレートは、平坦面を有する台金上に砥石セグメントを備え、
前記砥石セグメントは、表面に砥粒が固定された軟質パッドまたは砥粒及び樹脂を含むレジンボンド砥石を有し、
前記砥石セグメントは、前記研削プレート及び被加工物テーブルの配置によって定まる被加工物面内の砥粒軌跡密度と、前記砥粒及び被加工物の相対速度と、に基づいて均一に加工できるように設計されたセグメント形状を有し、
前記砥粒は、単結晶ＳｉＣよりも軟らかくかつバンドギャップを有する少なくとも１種以上の金属酸化物、もしくはＳｉＣからなることを特徴とする、研削プレート。
続きを表示（約 490 文字）【請求項２】
前記砥粒が、酸化セリウム、酸化チタン、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化錫から選ばれる少なくとも１種以上の金属酸化物からなることを特徴とする、請求項１に記載の研削プレート。
【請求項３】
前記砥粒がＳｉＣからなることを特徴とする、請求項１に記載の研削プレート。
【請求項４】
請求項１～３のいずれか一項に記載の研削プレートを有することを特徴とする、研削装置。
【請求項５】
請求項１～３のいずれか一項に記載の研削プレートを研削装置に装着し、１４５ｍｍ以上の直径を有する単結晶ＳｉＣ基板の表面を、液体のクーラントを用いないで加工することを特徴とする、表面加工方法。
【請求項６】
請求項５に記載の表面加工方法により基板を表面加工する工程を含むことを特徴とする、単結晶ＳｉＣ基板の製造方法。
【請求項７】
Ｃ面の加工変質層が１μｍ以下であり、表面粗さＳａが１ｎｍより大きく５ｎｍ以下であり、１４５ｍｍ以上の直径をもつことを特徴とする、単結晶ＳｉＣ基板。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、研削プレート、研削装置、表面加工方法、単結晶ＳｉＣ基板の製造方法及び単結晶ＳｉＣ基板に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体材料であるＳｉＣ（炭化珪素）は、現在広くデバイス用基板として使用されているＳｉ（珪素）に比べてバンドギャップが広いことから、単結晶ＳｉＣ基板を使用してパワーデバイス、高周波デバイス、高温動作デバイス等を作製する研究が行われている。
【０００３】
上記単結晶ＳｉＣ基板は、例えば、昇華法で製造された単結晶ＳｉＣインゴットを切断し、その後、両面を鏡面加工することで形成される（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
切断された基板には反り、うねり、厚みばらつきや加工歪が存在し、例えばダイヤモンド砥粒での研削加工でこれらを軽減した上でＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリシング）で鏡面化することが行われているが、ＣＭＰの加工速度は小さいため、ＣＭＰ前の加工歪層深さをできるだけ小さくすることが望まれている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
また、厚みばらつきは少ないことが望まれる。厚みばらつきはＴＴＶ（ＴｏｔａｌＴｈｉｃｋｎｅｓｓＶａｒｉａｔｉｏｎｓ，全厚さ変動）という指標で示されるが、特許文献２には、直径３インチでＴＴＶが０．６２３、０．６７３、０．７３９μｍのＳｉＣ基板が開示され、また特許文献３には直径７６ｍｍでＴＴＶが１．７μｍであるＳｉＣ基板と直径１００ｍｍでＴＴＶが１．０５μｍであるＳｉＣ基板が開示されている。
【０００６】
ＳｉＣ等の非酸化物セラミックスの鏡面加工には、メカノケミカル効果を利用したメカノケミカルポリシング技術があり、例えば非特許文献２には、平均粒径０．５μｍ酸化クロム砥粒をアクリロニトリルやフェノールなどの樹脂で成形したポリシングディスク上で乾式研磨する手法と単結晶ＳｉＣの加工結果が開示されている。
【０００７】
また、特許文献４にはトライボ触媒作用と名付けられた仮説に基づき、直径３インチのＳｉＣ基板の鏡面加工を行い、ＴＴＶに相当する基板高さの最大値と最小値の差は１．４μｍであることが開示され、非特許文献３には直径１００ｍｍのＳｉＣ基板について同様の鏡面加工を行い、ＴＴＶが１．８μｍであることが開示されている。具体的な手段として、特許文献４では、バンドギャップをもつ材料で構成される砥粒が被加工物との機械的摺動によりエネルギーが与えられ、砥粒表面の電子が励起されて電子正孔対が生じ、光触媒材料で説明される内容と同様の機構で、スーパーオキシドアニオン、ヒドロキシルラジカル、あるいは原子状酸素といった非常に酸化力の強い活性種が生じて試料表面を酸化させるというメカニズムが提案され、直径３インチでＴＴＶが小さいＳｉＣ基板を製造する方法が開示されている。また、非特許文献３では特許文献４と同様の原理で加工を行い、直径１００ｍｍでＴＴＶが小さいＳｉＣ基板が得られたと開示されている。
【０００８】
また、特許文献５に開示されるように、単結晶ＳｉＣ基板のおもて面は、次工程でエピタキシャル成長させるため、鏡面である必要があるが、裏面は、種々、ハンドリング等の観点から、面粗度の大きい面であることが好ましい。
【０００９】
さらに、単結晶ＳｉＣ基板を前記昇華法の種結晶として使用する場合には、前記結晶成長面に異物や研磨傷などのダメージがある場合に、結晶成長が阻害され、高品質の炭化珪素単結晶を成長させることができない。そのため、例えば特許文献６に開示されるように、結晶成長前に水素ガス等でエッチング処理を行って、ゴミや研磨傷ダメージなどの結晶成長阻害要因を除去して、沿面成長を促進して、結晶欠陥の少ない高品質の炭化珪素単結晶を結晶成長させるということが行われてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
特許第４４９９６９８号公報
特開２０１２－２１４３７６号公報
特表２０１６－５０１８０９号公報
特許第６０１６３０１号公報
特許第５５６０７７４号公報
特開２０１０－１１１５４０号公報
【非特許文献】
（【００１１】以降は省略されています）

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