JP7614707B2 - Method for reclaiming SiC substrate - Google Patents
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Description
本発明は、表面側に窒化物の薄膜が形成されたSiC基板の再生方法に関する。 The present invention relates to a method for regenerating a SiC substrate that has a thin nitride film formed on its surface.
近年、発光ダイオード(LED)、レーザーダイオード(LD)、電力変換に使用されるパワーデバイス等の半導体材料として、窒化ガリウム(GaN)が用いられている。GaNの単結晶層であるGaN層は、例えば、結晶の格子定数が比較的GaNに近い炭化ケイ素(SiC)の単結晶で形成された基板上にエピタキシャル成長により形成される。 In recent years, gallium nitride (GaN) has been used as a semiconductor material for light-emitting diodes (LEDs), laser diodes (LDs), power devices used in power conversion, and the like. A GaN layer, which is a single crystal layer of GaN, is formed by epitaxial growth on a substrate made of single crystal silicon carbide (SiC), whose crystal lattice constant is relatively close to that of GaN.
そして、このGaN層を用いてLED等の各種デバイスが製造される。デバイスメーカーは、複数の異なる製造条件でSiC基板上にGaN層を用いた各種デバイスを試験的に製造することで良好な製造条件を抽出し、この良好な製造条件を量産工程に反映させることで、各種デバイスを量産することがある。 This GaN layer is then used to manufacture various devices such as LEDs. Device manufacturers may mass-produce various devices using a GaN layer on a SiC substrate under multiple different manufacturing conditions to extract favorable manufacturing conditions, and then incorporate these favorable manufacturing conditions into the mass production process.
従来、良好な製造条件を抽出するために使用したSiC基板を廃棄していたが、SiC基板は高価であるので、使用したSiC基板を再生して再利用することが行われている(例えば、特許文献1を参照)。 Conventionally, SiC substrates used to extract favorable manufacturing conditions have been discarded, but because SiC substrates are expensive, used SiC substrates are now being regenerated and reused (see, for example, Patent Document 1).
例えば、SiC基板を再生するためには、まず、ブラスト加工又はラッピング加工により、SiC基板の表面側に形成されているGaN層を除去する(GaN層除去工程)。次いで、ブラスト加工等によりSiC基板の表面側に形成されたダメージ層を研磨加工により除去する(表面研磨工程)。その後、SiC基板の表面を洗浄する(洗浄工程)。 For example, to regenerate a SiC substrate, first, the GaN layer formed on the surface side of the SiC substrate is removed by blasting or lapping (GaN layer removal process). Next, the damaged layer formed on the surface side of the SiC substrate by blasting or the like is removed by polishing (surface polishing process). After that, the surface of the SiC substrate is cleaned (cleaning process).
この様に、ブラスト加工等によりGaN層を除去する場合、SiC基板には比較的深いダメージ層が形成される。例えば、SiC基板の表面からの深さが10μm程度のダメージ層が形成される。それゆえ、ダメージ層を除去するための表面研磨工程が別途必要になる。 When the GaN layer is removed by blasting or the like in this way, a relatively deep damage layer is formed in the SiC substrate. For example, a damage layer is formed that is about 10 μm deep from the surface of the SiC substrate. Therefore, a separate surface polishing process is required to remove the damage layer.
しかし、SiC基板の表面側を研磨加工により10μm程度除去するためには、例えば、10時間程度もの時間を要する。更に、1回の再生でSiC基板を10μmも除去することになるので、再生して利用できる回数が制限される。 However, to remove about 10 μm of the surface side of a SiC substrate by polishing, it takes, for example, about 10 hours. Furthermore, since 10 μm of the SiC substrate is removed in one regeneration, the number of times it can be regenerated and reused is limited.
本発明は係る問題点に鑑みてなされたものであり、SiC基板の再生に要する工数を低減し、更に、SiC基板を再生できる回数を増やすことを目的とする。 The present invention was made in consideration of these problems, and aims to reduce the number of steps required to regenerate SiC substrates and to increase the number of times that SiC substrates can be regenerated.
本発明の一態様によれば、表面側に窒化物層が形成されたSiC基板の再生方法であって、該窒化物層を上向きに露出させた状態で、研磨装置のチャックテーブルの保持面で該SiC基板の裏面側を保持する保持工程と、該研磨装置において砥粒が固定された研磨パッドから酸性であり該砥粒を有さない研磨液を該窒化物層に供給しながら該研磨パッドを用いて該SiC基板の該表面側を研磨して、該窒化物層を除去する除去工程と、該SiC基板を洗浄する洗浄工程と、を備え、酸性の該研磨液は、過マンガン酸ナトリウム水溶液又は過マンガン酸カリウム水溶液を有し、該窒化物層はGaN層であり、該除去工程では、該GaN層をシリカ製の該砥粒で研磨して除去することを特徴とするSiC基板の再生方法が提供される。 According to one aspect of the present invention, there is provided a method for regenerating a SiC substrate having a nitride layer formed on its front surface, the method comprising: a holding step of holding the back surface of the SiC substrate on a holding surface of a chuck table of a polishing apparatus with the nitride layer exposed upward ; a removal step of polishing the front surface of the SiC substrate using a polishing pad to which abrasive grains are fixed in the polishing apparatus while supplying an acidic polishing liquid that is free of abrasive grains to the nitride layer from the polishing pad , thereby removing the nitride layer; and a cleaning step of cleaning the SiC substrate, wherein the acidic polishing liquid contains an aqueous solution of sodium permanganate or an aqueous solution of potassium permanganate, the nitride layer is a GaN layer, and in the removal step, the GaN layer is polished and removed with the abrasive grains made of silica .
好ましくは、前記窒化物層はGaN層である。 Preferably, the nitride layer is a GaN layer.
本発明の一態様に係るSiC基板の生成方法では、研磨装置の研磨パッドから酸性の研磨液を供給しながら研磨パッドを用いてSiC基板の表面側を研磨して、SiC基板の表面側に形成されている窒化物層を除去する。 In one aspect of the present invention, a method for producing a SiC substrate involves polishing the surface side of a SiC substrate using a polishing pad of a polishing device while supplying an acidic polishing liquid from the polishing pad, thereby removing the nitride layer formed on the surface side of the SiC substrate.
この様に、ブラスト加工等を行うことなく、研磨加工のみにより窒化物の薄膜を除去する。それゆえ、SiC基板の再生に要する工数を低減できる。更に、ブラスト加工等を行わないので、SiC基板にダメージ層が形成されない。それゆえ、ブラスト加工等を行う場合に比べて、除去されるSiC基板の厚さを低減できる。従って、SiC基板を再生できる回数を増やすことができる。 In this way, the nitride thin film is removed by polishing only, without blasting or other processes. This reduces the number of steps required to regenerate the SiC substrate. Furthermore, because blasting or other processes are not performed, no damaged layer is formed on the SiC substrate. This reduces the thickness of the SiC substrate that is removed compared to when blasting or other processes are performed. This increases the number of times the SiC substrate can be regenerated.
添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。まず、図1(A)を用いて、本実施形態において再生されるSiC基板1について説明する。図1(A)は、SiC基板1及びGaN層3の断面図である。 An embodiment according to one aspect of the present invention will be described with reference to the attached drawings. First, the SiC substrate 1 to be regenerated in this embodiment will be described with reference to FIG. 1(A). FIG. 1(A) is a cross-sectional view of the SiC substrate 1 and the GaN layer 3.
SiC基板1は、円盤状の基板であり、円形の表面1a及び裏面1bを有する。表面1aから裏面1bまでのSiC基板1の厚さは、例えば、350μmである。SiC基板1の表面1a側には、厚さ0.5μmから数μm程度のGaN層(窒化物層)3がエピタキシャル成長により形成されている。 The SiC substrate 1 is a disk-shaped substrate having a circular front surface 1a and a rear surface 1b. The thickness of the SiC substrate 1 from the front surface 1a to the rear surface 1b is, for example, 350 μm. On the front surface 1a side of the SiC substrate 1, a GaN layer (nitride layer) 3 having a thickness of about 0.5 μm to several μm is formed by epitaxial growth.
GaN層3には、LED等のデバイスが形成されている。本実施形態では、表面1a側のGaN層3を研磨により除去することでSiC基板1を再生するが、GaN層3を研磨する前には、SiC基板1の裏面1bに保護テープ5を貼り付けてテープ付き基板7を形成する。 Devices such as LEDs are formed on the GaN layer 3. In this embodiment, the GaN layer 3 on the front surface 1a side is removed by polishing to regenerate the SiC substrate 1, but before polishing the GaN layer 3, a protective tape 5 is attached to the rear surface 1b of the SiC substrate 1 to form a substrate with tape 7.
保護テープ5は、可撓性を有するフィルム状の基材層を有する。基材層は、PO(ポリオレフィン)、PET(ポリエチレンテレフタラート)、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン等で形成されている。 The protective tape 5 has a flexible film-like substrate layer. The substrate layer is made of PO (polyolefin), PET (polyethylene terephthalate), polyvinyl chloride, polystyrene, etc.
基材層の一方の面には、接着層(糊層)が設けられている。接着層は、それぞれ紫外線硬化型のシリコーンゴム、アクリル系材料、エポキシ系材料等で形成されている。この接着層が、SiC基板1の裏面1bに貼り付けられる。 An adhesive layer (glue layer) is provided on one side of the base layer. The adhesive layer is made of ultraviolet-curing silicone rubber, acrylic material, epoxy material, etc. This adhesive layer is attached to the back surface 1b of the SiC substrate 1.
図1(B)は、保護テープ5をSiC基板1に貼り付けるときのSiC基板1等の斜視図である。保護テープ5をSiC基板1に貼り付けることで、研磨や搬送等の際におけるSiC基板1への衝撃を緩和でき、SiC基板1の損傷を低減できる。 Figure 1 (B) is a perspective view of the SiC substrate 1 when the protective tape 5 is attached to the SiC substrate 1. By attaching the protective tape 5 to the SiC substrate 1, it is possible to mitigate the impact on the SiC substrate 1 during polishing, transportation, etc., and reduce damage to the SiC substrate 1.
なお、図1(B)では、円形の保護テープ5を裏面1bに貼り付ける様子を示すが、裏面1bの径よりも大きな一辺を有する矩形の保護テープ5を裏面1bに貼り付けた後、裏面1bの外形と略同じ径を有する円形となる様に、保護テープ5を切り取ってもよい。 In addition, FIG. 1(B) shows a state in which a circular protective tape 5 is attached to the back surface 1b, but after a rectangular protective tape 5 having one side larger than the diameter of the back surface 1b is attached to the back surface 1b, the protective tape 5 may be cut so that it has a circular shape having approximately the same diameter as the outer shape of the back surface 1b.
テープ付き基板7は研磨装置2へ搬送され、研磨装置2によりGaN層3が研磨される。ここで、図2を用いて研磨装置2の構成について説明する。図2は、研磨装置2の斜視図である。 The substrate 7 with tape is transported to the polishing device 2, which polishes the GaN layer 3. The configuration of the polishing device 2 will now be described with reference to FIG. 2. FIG. 2 is a perspective view of the polishing device 2.
研磨装置2は、各構成要素を支持する基台4を有する。基台4の前方(X軸方向の一方)側の上面には、カセット載置台6a,6bが設けられている。カセット載置台6a上には、例えば、研磨加工前のテープ付き基板7を収容したカセット8aが載置される。 The polishing device 2 has a base 4 that supports each of the components. Cassette mounting tables 6a and 6b are provided on the upper surface of the front side (one side in the X-axis direction) of the base 4. For example, a cassette 8a containing a tape-attached substrate 7 before polishing is placed on the cassette mounting table 6a.
カセット載置台6bには、例えば、研磨加工後のテープ付き基板7を収容するためのカセット8bが載置される。カセット載置台6a,6bの間には、カセット載置台6a,6bにテープ付き基板7を搬送する搬送ロボット10が設けられている。 For example, a cassette 8b for storing the tape-attached substrate 7 after polishing is placed on the cassette placement stage 6b. A transport robot 10 is provided between the cassette placement stages 6a and 6b to transport the tape-attached substrate 7 to the cassette placement stages 6a and 6b.
カセット載置台6aの後方(X軸方向の他方)には、複数の位置決めピンによりテープ付き基板7の位置を決めるための位置決めテーブル12が設けられている。テープ付き基板7は、搬送ロボット10によりカセット8aから位置決めテーブル12へ搬送される。 A positioning table 12 is provided behind the cassette mounting table 6a (the other side in the X-axis direction) to determine the position of the tape-attached substrate 7 using multiple positioning pins. The tape-attached substrate 7 is transported from the cassette 8a to the positioning table 12 by the transport robot 10.
位置決めテーブル12の後方には、搬入機構(ローディングアーム)14と、搬出機構(アンローディングアーム)16とが設けられている。搬入機構14は、位置決めテーブル12から後述する搬入出領域へテープ付き基板7を搬出する。 A carry-in mechanism (loading arm) 14 and an unloading mechanism (unloading arm) 16 are provided behind the positioning table 12. The carry-in mechanism 14 carries out the tape-attached substrate 7 from the positioning table 12 to a carry-in/out area described below.
搬入機構14及び搬出機構16よりも後方側における基台4の上面側には、開口4aが設けられている。この開口4a内には、上面視で矩形状のX軸移動テーブル18が設けられている。 An opening 4a is provided on the top surface of the base 4, behind the loading mechanism 14 and the unloading mechanism 16. An X-axis moving table 18, which is rectangular when viewed from above, is provided within this opening 4a.
X軸移動テーブル18上には、円盤状のチャックテーブル20が設けられている。チャックテーブル20は、上部に多孔質プレート22(図3参照)を備える。多孔質プレート22の表面(保持面20a)とは反対側には、流路20bの一端が接続されている(図3参照)。 A disk-shaped chuck table 20 is provided on the X-axis moving table 18. The chuck table 20 has a porous plate 22 (see FIG. 3) on the top. One end of a flow path 20b is connected to the opposite side of the surface (holding surface 20a) of the porous plate 22 (see FIG. 3).
流路20bの他端には、エジェクタ等の吸引源(不図示)が接続されている。吸引源を動作させると、多孔質プレート22の表面には負圧が作用する。それゆえ、多孔質プレート22の表面は、テープ付き基板7を吸引して保持する保持面20aとして機能する。 The other end of the flow path 20b is connected to a suction source (not shown) such as an ejector. When the suction source is operated, a negative pressure acts on the surface of the porous plate 22. Therefore, the surface of the porous plate 22 functions as a holding surface 20a that holds the tape-attached substrate 7 by suction.
チャックテーブル20の下方には不図示の回転機構が設けられており、チャックテーブル20はこの回転機構に連結している。回転機構を動作させると、チャックテーブル20は、所定の回転軸の周りに回転する。 A rotation mechanism (not shown) is provided below the chuck table 20, and the chuck table 20 is connected to this rotation mechanism. When the rotation mechanism is operated, the chuck table 20 rotates around a predetermined rotation axis.
回転機構の下方には、X軸方向移動機構(不図示)が設けられている。X軸方向移動機構を動作させることにより、チャックテーブル20等はX軸方向に沿って移動する。例えば、チャックテーブル20は、開口4a内の前方側に位置する搬入出領域24と、開口4a内の後方側に位置する研磨領域26との間を、X軸方向に沿って移動する。 An X-axis direction movement mechanism (not shown) is provided below the rotation mechanism. By operating the X-axis direction movement mechanism, the chuck table 20 and other components move along the X-axis direction. For example, the chuck table 20 moves along the X-axis direction between the loading/unloading area 24 located on the front side of the opening 4a and the polishing area 26 located on the rear side of the opening 4a.
研磨装置2の基台4の後方側の端部には、基台4の上面よりも上方に突出している壁状の支持部4bが設けられている。支持部4bの前面には、各々Z軸方向と平行な一対のZ軸ガイドレール28が設けられている。 A wall-shaped support 4b is provided at the rear end of the base 4 of the polishing device 2, protruding above the top surface of the base 4. A pair of Z-axis guide rails 28, each parallel to the Z-axis direction, are provided on the front surface of the support 4b.
各Z軸ガイドレール28には、Z軸移動プレート30がスライド可能な態様で取り付けられている。Z軸移動プレート30の裏面側(後面側)には、ナット部(不図示)が設けられており、このナット部には、Z軸ガイドレール28に平行なZ軸ボールねじ32が回転可能な態様で結合されている。 A Z-axis moving plate 30 is attached to each Z-axis guide rail 28 in a slidable manner. A nut portion (not shown) is provided on the back side (rear side) of the Z-axis moving plate 30, and a Z-axis ball screw 32 parallel to the Z-axis guide rail 28 is rotatably connected to this nut portion.
Z軸ボールねじ32の一端部には、Z軸パルスモータ34が連結されている。Z軸パルスモータ34でZ軸ボールねじ32を回転させれば、Z軸移動プレート30は、Z軸ガイドレール28に沿ってZ軸方向に移動する。 A Z-axis pulse motor 34 is connected to one end of the Z-axis ball screw 32. When the Z-axis pulse motor 34 rotates the Z-axis ball screw 32, the Z-axis moving plate 30 moves in the Z-axis direction along the Z-axis guide rail 28.
Z軸移動プレート30の前面には、研磨ユニット36が固定されている。研磨ユニット36は、円筒形状のスピンドルハウジング38を有する。スピンドルハウジング38内には、スピンドル40が回転可能な態様で設けられている。 A polishing unit 36 is fixed to the front surface of the Z-axis moving plate 30. The polishing unit 36 has a cylindrical spindle housing 38. A spindle 40 is rotatably provided within the spindle housing 38.
スピンドル40の上端には、スピンドル40を回転させるモータ(不図示)が連結されている。また、スピンドル40の下端には、円盤状のマウント42の上面が連結されている。マウント42の下面には、SiC基板1の直径よりも大きな直径を有する円盤状の研磨ホイール44が設けられている。 A motor (not shown) that rotates the spindle 40 is connected to the upper end of the spindle 40. The upper surface of a disk-shaped mount 42 is connected to the lower end of the spindle 40. A disk-shaped polishing wheel 44 having a diameter larger than the diameter of the SiC substrate 1 is provided on the lower surface of the mount 42.
研磨ホイール44は、マウント42の下面に連結された円盤状の基台46(図3参照)を有する。基台46は、アルミニウム又はステンレス鋼等の金属で形成されている。基台46の下面には、ウレタンフォーム(即ち、発泡ポリウレタン)で形成された研磨パッド48(図3参照)が固定されている。但し、研磨パッド48は、ウレタンフォームに限定されず、他の樹脂の発泡体で形成されてもよく、また、不織布で形成されてもよい。 The polishing wheel 44 has a disk-shaped base 46 (see FIG. 3) connected to the underside of the mount 42. The base 46 is made of a metal such as aluminum or stainless steel. A polishing pad 48 (see FIG. 3) made of urethane foam (i.e., polyurethane foam) is fixed to the underside of the base 46. However, the polishing pad 48 is not limited to urethane foam, and may be made of other resin foams or nonwoven fabric.
研磨パッド48は、基台46と略同径の円盤形状を有する。研磨パッド48には、複数の砥粒(不図示)が分散された状態で固定されている。本実施形態の砥粒は、シリカで形成されており、0.1μmから10μm程度の平均粒径を有する。但し、砥粒は、シリカに限定されず、アルミナ、ダイヤモンド、cBN(cubic boron nitride)等で形成されてもよい。 The polishing pad 48 has a disk shape with approximately the same diameter as the base 46. A plurality of abrasive grains (not shown) are fixed in a dispersed state to the polishing pad 48. The abrasive grains in this embodiment are made of silica and have an average grain size of about 0.1 μm to 10 μm. However, the abrasive grains are not limited to silica, and may be made of alumina, diamond, cBN (cubic boron nitride), etc.
研磨ユニット36の上部には、研磨液が供給される流路50の一端が接続されている。流路50の他端には、研磨液供給源52が接続されている。研磨液供給源52には、酸性の研磨液が貯留されている。酸性の研磨液は、流路50を介して研磨液供給源52から研磨ユニット36へ供給される。 One end of a flow path 50 through which the polishing liquid is supplied is connected to the top of the polishing unit 36. The other end of the flow path 50 is connected to a polishing liquid supply source 52. An acidic polishing liquid is stored in the polishing liquid supply source 52. The acidic polishing liquid is supplied from the polishing liquid supply source 52 to the polishing unit 36 via the flow path 50.
本実施形態における酸性の研磨液は、過マンガン酸ナトリウム水溶液である。但し、酸性の研磨液は、過マンガン酸ナトリウム水溶液に限定されず、過マンガン酸カリウム水溶液や、他の酸性の水溶液であってもよい。 In this embodiment, the acidic polishing liquid is a sodium permanganate aqueous solution. However, the acidic polishing liquid is not limited to a sodium permanganate aqueous solution, and may be a potassium permanganate aqueous solution or another acidic aqueous solution.
次に、研磨ユニット36及び研磨ホイール44の内部構造について説明する。図3は、研磨ユニット36及び研磨ホイール44等の断面図である。酸性の研磨液は、スピンドル40及びマウント42をZ軸方向に貫く第1の研磨液供給路54を経て、研磨ホイール44へ供給される。 Next, the internal structure of the polishing unit 36 and the polishing wheel 44 will be described. FIG. 3 is a cross-sectional view of the polishing unit 36 and the polishing wheel 44. The acidic polishing liquid is supplied to the polishing wheel 44 via a first polishing liquid supply passage 54 that passes through the spindle 40 and the mount 42 in the Z-axis direction.
第1の研磨液供給路54は、スピンドル40の外径よりも小さい径を有する円筒形状の空洞であり、スピンドル40及びマウント42に形成されている。第1の研磨液供給路54の下端は、研磨ホイール44に形成された第2の研磨液供給路56の上端に接続されている。 The first polishing liquid supply passage 54 is a cylindrical cavity having a diameter smaller than the outer diameter of the spindle 40, and is formed in the spindle 40 and the mount 42. The lower end of the first polishing liquid supply passage 54 is connected to the upper end of the second polishing liquid supply passage 56 formed in the polishing wheel 44.
第2の研磨液供給路56は、第1の研磨液供給路54と同径に形成された円筒形状の空洞である。第2の研磨液供給路56は、研磨ホイール44の厚さ方向において、研磨ホイール44を貫く様に形成されている。 The second polishing liquid supply path 56 is a cylindrical cavity formed with the same diameter as the first polishing liquid supply path 54. The second polishing liquid supply path 56 is formed so as to penetrate the polishing wheel 44 in the thickness direction of the polishing wheel 44.
第2の研磨液供給路56及び第1の研磨液供給路54は、Z軸方向と平行な1つの直線を形成する様に配置されている。研磨液供給源52から供給される酸性の研磨液58は、第1の研磨液供給路54及び第2の研磨液供給路56を経て、研磨ホイール44の下方へ供給される。 The second polishing liquid supply path 56 and the first polishing liquid supply path 54 are arranged to form a straight line parallel to the Z-axis direction. The acidic polishing liquid 58 supplied from the polishing liquid supply source 52 is supplied below the polishing wheel 44 via the first polishing liquid supply path 54 and the second polishing liquid supply path 56.
酸性の研磨液58を供給しながら、研磨ホイール44を用いて表面1a側のGaN層3は研磨される。研磨工程後、チャックテーブル20が研磨領域26から搬入出領域24へ移動し、搬出機構16によりチャックテーブル20からテープ付き基板7が搬出される。 The GaN layer 3 on the surface 1a side is polished using the polishing wheel 44 while supplying the acidic polishing liquid 58. After the polishing process, the chuck table 20 moves from the polishing area 26 to the loading/unloading area 24, and the substrate 7 with tape is unloaded from the chuck table 20 by the unloading mechanism 16.
カセット載置台6bと搬出機構16との間には、スピンナ洗浄ユニット60が設けられている(図2参照)。スピンナ洗浄ユニット60は、SiC基板1を洗浄及びスピン乾燥する。洗浄後のテープ付き基板7は、搬送ロボット10によりスピンナ洗浄ユニット60からカセット8bへ搬送される。 A spinner cleaning unit 60 is provided between the cassette mounting table 6b and the unloading mechanism 16 (see FIG. 2). The spinner cleaning unit 60 cleans and spin-dries the SiC substrate 1. After cleaning, the tape-attached substrate 7 is transported from the spinner cleaning unit 60 to the cassette 8b by the transport robot 10.
次に、研磨装置2を用いてSiC基板1上のGaN層3を除去し、SiC基板1を再生する再生方法について説明する。図4は、SiC基板1の再生方法のフロー図である。まず、図1(B)を用いて説明した様に、SiC基板1の裏面側に保護テープ5を貼り付けて、テープ付き基板7を形成する(保護テープ貼り付け工程(S10))。 Next, a regeneration method for removing the GaN layer 3 on the SiC substrate 1 using the polishing device 2 and regenerating the SiC substrate 1 will be described. FIG. 4 is a flow diagram of the regeneration method for the SiC substrate 1. First, as described with reference to FIG. 1(B), a protective tape 5 is attached to the back side of the SiC substrate 1 to form a substrate with tape 7 (protective tape attachment step (S10)).
保護テープ貼り付け工程(S10)の後、GaN層3が露出する態様で、チャックテーブル20上にテープ付き基板7を載置する。そして、吸引源を動作させて、テープ付き基板7を保持面20aで保持する。これにより、SiC基板1の裏面側が保持面20aで保持される(保持工程(S20))。 After the protective tape application step (S10), the substrate 7 with tape is placed on the chuck table 20 in such a manner that the GaN layer 3 is exposed. Then, the suction source is operated to hold the substrate 7 with tape on the holding surface 20a. As a result, the back side of the SiC substrate 1 is held on the holding surface 20a (holding step (S20)).
保持工程(S20)の後、チャックテーブル20及び研磨ホイール44を所定の方向にそれぞれ例えば750rpmで回転させる。そして、徐々に研磨ホイール44をZ軸方向に沿って徐々に下降させ、研磨パッド48の下面を表面1a側のGaN層3に接触させる。研磨パッド48の下面が表面1a側のGaN層3に接触すると、表面1a側のGaN層3が研磨される。 After the holding step (S20), the chuck table 20 and the polishing wheel 44 are rotated in a predetermined direction, for example, at 750 rpm. Then, the polishing wheel 44 is gradually lowered along the Z-axis direction until the bottom surface of the polishing pad 48 comes into contact with the GaN layer 3 on the surface 1a side. When the bottom surface of the polishing pad 48 comes into contact with the GaN layer 3 on the surface 1a side, the GaN layer 3 on the surface 1a side is polished.
研磨時には、図2及び図3に示す様に、研磨パッド48の下面の一部が表面1a側のGaN層3の全面に接触する。このとき、研磨ホイール44は、GaN層3を保持面20a側へ押圧する。例えば、研磨ホイール44は、500g/cm2の圧力でGaN層3を保持面20a側へ押圧する。 2 and 3, during polishing, a part of the lower surface of the polishing pad 48 comes into contact with the entire surface of the GaN layer 3 on the front surface 1a side. At this time, the polishing wheel 44 presses the GaN layer 3 toward the holding surface 20a side. For example, the polishing wheel 44 presses the GaN layer 3 toward the holding surface 20a side with a pressure of 500 g/ cm2 .
また、研磨時には、研磨ホイール44からGaN層3へ酸性の研磨液58が供給しながら研磨ホイール44を保持面20a側へ押圧する。研磨液58の単位時間当たりの供給量は、例えば、100ml/minから200ml/minとする。 During polishing, the polishing wheel 44 is pressed against the holding surface 20a while supplying an acidic polishing liquid 58 from the polishing wheel 44 to the GaN layer 3. The amount of polishing liquid 58 supplied per unit time is, for example, 100 ml/min to 200 ml/min.
GaN層3の研磨レート(即ち、単位時間当たりに除去される厚さ)は、所定の条件を調節することにより調節可能である。所定の条件は、例えば、チャックテーブル20及び研磨ホイール44の単位時間当たりの各回転数、酸性の研磨液58の単位時間当たりの供給量、研磨ホイール44からSiC基板1への圧力等に応じて決まる。 The polishing rate of the GaN layer 3 (i.e., the thickness removed per unit time) can be adjusted by adjusting the predetermined conditions. The predetermined conditions are determined according to, for example, the number of rotations per unit time of the chuck table 20 and the polishing wheel 44, the amount of acidic polishing liquid 58 supplied per unit time, the pressure from the polishing wheel 44 to the SiC substrate 1, etc.
それゆえ、GaN層3の研磨レートとGaN層3の厚さとに基づいて、GaN層3を除去するために研磨に要する時間を予め算出できる。例えば、圧力を500g/cm2、研磨液58の供給量を100ml/minから200ml/minとし、0.5μmのGaN層3を研磨する場合、GaN層3を除去するために要する時間は、例えば、10分から15分と算出される。 Therefore, the time required for polishing to remove the GaN layer 3 can be calculated in advance based on the polishing rate of the GaN layer 3 and the thickness of the GaN layer 3. For example, when the pressure is 500 g/ cm2 , the supply rate of the polishing liquid 58 is 100 ml/min to 200 ml/min, and a GaN layer 3 of 0.5 μm is polished, the time required for removing the GaN layer 3 is calculated to be, for example, 10 minutes to 15 minutes.
算出された時間、GaN層3を研磨することにより、GaN層3は、表面1a側から除去される(除去工程(S30))。除去工程(S30)では、酸化剤として機能する酸性の研磨液58をGaN層3に供給するので、GaN層3の表面は酸化されて変質する。 By polishing the GaN layer 3 for the calculated time, the GaN layer 3 is removed from the surface 1a side (removal step (S30)). In the removal step (S30), an acidic polishing liquid 58 that functions as an oxidizing agent is supplied to the GaN layer 3, so that the surface of the GaN layer 3 is oxidized and altered.
研磨パッド48の砥粒は、この変質したGaN層3の表面を研磨する。GaN層3が変質することにより、GaN層3が変質していない場合に比べて、GaN層3は研磨され易くなる(即ち、GaN層3の研磨レートは向上する)。 The abrasive grains of the polishing pad 48 polish the surface of the altered GaN layer 3. As a result of the alteration of the GaN layer 3, it becomes easier to polish (i.e., the polishing rate of the GaN layer 3 is improved) compared to when the GaN layer 3 is not altered.
なお、除去工程(S30)は、主としてGaN層3を除去するが、より確実にGaN層3を除去するために、上述の算出された時間よりも、例えば、数秒以上1分以下だけ研磨時間を延長してもよい。この場合、SiC基板1の表面1aが僅かながら研磨される。 The removal step (S30) mainly removes the GaN layer 3, but in order to more reliably remove the GaN layer 3, the polishing time may be extended from the calculated time described above by, for example, several seconds to one minute. In this case, the surface 1a of the SiC substrate 1 is polished slightly.
除去工程(S30)の後、スピンナ洗浄ユニット60を用いて、SiC基板1を洗浄する(洗浄工程(S40))。例えば、SiC基板1の裏面1b側をスピンナテーブル(不図示)で保持した状態で、スピンナテーブルを回転させる。 After the removal step (S30), the SiC substrate 1 is cleaned using the spinner cleaning unit 60 (cleaning step (S40)). For example, the spinner table (not shown) is rotated while the back surface 1b of the SiC substrate 1 is held by the spinner table.
スピンナテーブルを回転させながら、SiC基板1の表面1a側に、純水等の流体や、純水及びエアから成る2流体を噴射することで、酸性の研磨液58、屑等がSiC基板1から除去される。 While the spinner table is rotating, a fluid such as pure water or two fluids consisting of pure water and air are sprayed onto the surface 1a of the SiC substrate 1, thereby removing the acidic polishing liquid 58, debris, etc. from the SiC substrate 1.
本実施形態では、ブラスト加工又はラッピング加工を行うことなく、研磨ホイール44を用いて表面1a側のGaN層3を研磨することでGaN層3を除去する。それゆえ、SiC基板1の再生に要する工数を低減できる。 In this embodiment, the GaN layer 3 on the front surface 1a side is polished using a polishing wheel 44 to remove the GaN layer 3 without performing blasting or lapping. This reduces the number of steps required to regenerate the SiC substrate 1.
また、ブラスト加工又はラッピング加工を行わないので、GaN層3の除去時にSiC基板1にダメージ層が形成されない。それゆえ、ブラスト加工又はラッピング加工を行う場合に比べて、除去されるSiC基板1の厚さを低減できる。従って、SiC基板1を再生できる回数を増やすことができる。 In addition, since blasting or lapping is not performed, a damaged layer is not formed on the SiC substrate 1 when the GaN layer 3 is removed. Therefore, the thickness of the SiC substrate 1 that is removed can be reduced compared to when blasting or lapping is performed. Therefore, the number of times the SiC substrate 1 can be regenerated can be increased.
ところで、砥粒を有する研磨液58を表面1a側に供給しながら、砥粒を有しない研磨パッド48で表面1a側を研磨する場合、研磨レートが比較的低くなる。これに対して、本実施形態では、研磨パッド48に砥粒が固定された(即ち、固定砥粒の)研磨パッド48を用いる。それゆえ、遊離状態の砥粒を含む研磨液58を供給しながら砥粒を有しない研磨パッド48で表面1a側のGaN層3を研磨する場合に比べて、研磨レートを向上できる。 However, when polishing the surface 1a side with a polishing pad 48 that does not have abrasive grains while supplying a polishing liquid 58 containing abrasive grains to the surface 1a side, the polishing rate becomes relatively low. In contrast, in this embodiment, a polishing pad 48 with abrasive grains fixed thereto (i.e., fixed abrasive grains) is used. Therefore, the polishing rate can be improved compared to the case where the GaN layer 3 on the surface 1a side is polished with a polishing pad 48 that does not have abrasive grains while supplying a polishing liquid 58 containing free abrasive grains.
更に、本実施形態では、酸性の研磨液58を供給することで、GaN層3の表面を変質させながら、このGaN層3を研磨する。この様に、研磨パッド48の固定砥粒と、酸性の研磨液58との相乗的な効果により、比較的高い研磨レートを実現できる。 Furthermore, in this embodiment, the GaN layer 3 is polished while altering the surface of the GaN layer 3 by supplying an acidic polishing liquid 58. In this way, a relatively high polishing rate can be achieved by the synergistic effect of the fixed abrasive grains of the polishing pad 48 and the acidic polishing liquid 58.
その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。例えば、表面1a上に形成されるエピタキシャル成長層は、GaN層3に限定されない。 The structures, methods, etc. according to the above embodiments can be modified as appropriate without departing from the scope of the present invention. For example, the epitaxial growth layer formed on the surface 1a is not limited to the GaN layer 3.
エピタキシャル成長層は、InxAlyGazN(0≦x<1,0≦y<1,0≦z<1,x+y+z=1)によりそれぞれ表現される、窒化アルミニウム(AlN)、窒化インジウム(InN)等であってもよい。また、異なる組成の窒化物層が積層されたエピタキシャル成長層が表面1a上に形成されてもよい。 The epitaxially grown layer may be aluminum nitride ( AlN ), indium nitride (InN), etc., each of which is represented by InxAlyGazN (0≦x<1, 0≦y<1, 0≦z<1, x+y+z=1). Also, an epitaxially grown layer in which nitride layers of different compositions are stacked may be formed on the surface 1a.
ところで、酸性の研磨液58を用いるのであれば、砥粒が研磨パッド48に固定された研磨ホイール44を必ずしも用いなくてもよい。砥粒が固定された研磨パッド48を用いる場合に比べて研磨レートは低下するが、酸性の研磨液58に砥粒を添加して、砥粒を有しない研磨パッド48でGaN層3を研磨してもよい。この場合も、SiC基板1の再生に要する工数を低減し、SiC基板1を再生できる回数を増やすことができる。 Incidentally, if an acidic polishing liquid 58 is used, it is not necessary to use a polishing wheel 44 with abrasive grains fixed to a polishing pad 48. Although the polishing rate will be lower than when a polishing pad 48 with abrasive grains fixed thereto is used, abrasive grains may be added to the acidic polishing liquid 58, and the GaN layer 3 may be polished with a polishing pad 48 that does not have abrasive grains. In this case, too, the number of steps required to regenerate the SiC substrate 1 can be reduced, and the number of times the SiC substrate 1 can be regenerated can be increased.
1 SiC基板
1a 表面
1b 裏面
2 研磨装置
3 GaN層(窒化物層)
4 基台
4a 開口
4b 支持部
5 保護テープ
6a,6b カセット載置台
7 テープ付き基板
8a,8b カセット
10 搬送ロボット
12 位置決めテーブル
14 搬入機構(ローディングアーム)
16 搬出機構(アンローディングアーム)
18 X軸移動テーブル
20 チャックテーブル
20a 保持面
20b 流路
22 多孔質プレート
24 搬入出領域
26 研磨領域
28 Z軸ガイドレール
30 Z軸移動プレート
32 Z軸ボールねじ
34 Z軸パルスモータ
36 研磨ユニット
38 スピンドルハウジング
40 スピンドル
42 マウント
44 研磨ホイール
46 基台
48 研磨パッド
50 流路
52 研磨液供給源
54 第1の研磨液供給路
56 第2の研磨液供給路
58 研磨液
60 スピンナ洗浄ユニット
1 SiC substrate 1a front surface 1b rear surface 2 polishing device 3 GaN layer (nitride layer)
4 Base 4a Opening 4b Support 5 Protective tape 6a, 6b Cassette placement table 7 Tape-attached substrate 8a, 8b Cassette 10 Transport robot 12 Positioning table 14 Carry-in mechanism (loading arm)
16 Unloading mechanism (unloading arm)
18 X-axis moving table 20 Chuck table 20a Holding surface 20b Flow path 22 Porous plate 24 Loading/unloading area 26 Polishing area 28 Z-axis guide rail 30 Z-axis moving plate 32 Z-axis ball screw 34 Z-axis pulse motor 36 Polishing unit 38 Spindle housing 40 Spindle 42 Mount 44 Polishing wheel 46 Base 48 Polishing pad 50 Flow path 52 Polishing liquid supply source 54 First polishing liquid supply path 56 Second polishing liquid supply path 58 Polishing liquid 60 Spinner cleaning unit
Claims (1)
該窒化物層を上向きに露出させた状態で、研磨装置のチャックテーブルの保持面で該SiC基板の裏面側を保持する保持工程と、
該研磨装置において砥粒が固定された研磨パッドから酸性であり該砥粒を有さない研磨液を該窒化物層に供給しながら該研磨パッドを用いて該SiC基板の該表面側を研磨して、該窒化物層を除去する除去工程と、
該SiC基板を洗浄する洗浄工程と、
を備え、酸性の該研磨液は、過マンガン酸ナトリウム水溶液又は過マンガン酸カリウム水溶液を有し、
該窒化物層はGaN層であり、
該除去工程では、該GaN層をシリカ製の該砥粒で研磨して除去することを特徴とするSiC基板の再生方法。 A method for regenerating a SiC substrate having a nitride layer formed on a front surface side, comprising the steps of:
a holding step of holding the back side of the SiC substrate on a holding surface of a chuck table of a polishing apparatus with the nitride layer exposed upward ;
a removing step of polishing the front surface side of the SiC substrate using a polishing pad having abrasive grains fixed thereto in the polishing apparatus while supplying an acidic polishing liquid not having the abrasive grains to the nitride layer , thereby removing the nitride layer;
a cleaning step of cleaning the SiC substrate;
The acidic polishing liquid includes an aqueous solution of sodium permanganate or an aqueous solution of potassium permanganate,
the nitride layer is a GaN layer;
The method for regenerating a SiC substrate , wherein the removing step comprises polishing and removing the GaN layer with abrasive grains made of silica .
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