JP7654419B2 - Polishing Pads - Google Patents
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Description
本発明は、研磨用パッド、および導電性半導体基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a polishing pad and a method for manufacturing a conductive semiconductor substrate.
窒化ガリウム(GaN)基板や炭化ケイ素(SiC)基板等の導電性半導体基板の表面を研磨する方法は各種開示されている。例えば、特許文献1には、白金等の触媒を用いてエッチング反応を促進させる触媒表面基準エッチング法(Catalyst-Referred Etching、CARE)が開示されている。また、特許文献2には、酸化性の研磨液を用いた化学機械研磨法(Chemical Mechanical Polishing、CMP)が開示されている。 Various methods have been disclosed for polishing the surfaces of conductive semiconductor substrates such as gallium nitride (GaN) substrates and silicon carbide (SiC) substrates. For example, Patent Document 1 discloses a catalyst-referred etching (CARE) method that uses a catalyst such as platinum to promote an etching reaction. Patent Document 2 discloses a chemical mechanical polishing (CMP) method that uses an oxidizing polishing liquid.
本発明の目的は、導電性半導体基板の表面へのダメージを抑制しつつ、研磨を行うことができる技術を提供することである。 The object of the present invention is to provide a technology that can perform polishing while minimizing damage to the surface of a conductive semiconductor substrate.
本発明の一態様によれば、
導電性半導体基板の被研磨面の研磨に用いられる研磨用パッドであって、
前記被研磨面と接触する研磨面に、少なくとも固体高分子電解質が含浸されている、研磨用パッドが提供される。
According to one aspect of the present invention,
A polishing pad used for polishing a surface of a conductive semiconductor substrate, comprising:
There is provided a polishing pad, the polishing surface which comes into contact with the surface to be polished being impregnated with at least a solid polymer electrolyte.
本発明の他の態様によれば、
導電性半導体基板の被研磨面と接触する研磨面に、少なくとも固体高分子電解質が含浸されている、研磨用パッドを準備する工程と、
前記固体高分子電解質に水分子が接触する状態で、前記研磨用パッドの前記研磨面を前記導電性半導体基板の前記被研磨面に圧力をかけて接触させ、前記研磨用パッドと前記導電性半導体基板との間に電圧を印加しながら、前記研磨用パッドと前記導電性半導体基板とを相対移動させることにより、前記被研磨面を研磨する工程と、
を有する、導電性半導体基板の製造方法が提供される。
According to another aspect of the present invention,
A step of preparing a polishing pad, the polishing surface of which contacts the surface to be polished of the conductive semiconductor substrate being impregnated with at least a solid polymer electrolyte;
a step of bringing the polishing surface of the polishing pad into contact with the surface to be polished of the conductive semiconductor substrate under pressure while water molecules are in contact with the solid polymer electrolyte, and polishing the surface to be polished by moving the polishing pad and the conductive semiconductor substrate relative to each other while applying a voltage between the polishing pad and the conductive semiconductor substrate;
A method for manufacturing a conductive semiconductor substrate is provided, comprising:
本発明によれば、導電性半導体基板の表面へのダメージを抑制しつつ、研磨を行うことができる。 According to the present invention, polishing can be performed while suppressing damage to the surface of a conductive semiconductor substrate.
<発明者の得た知見>
まず、発明者が得た知見について説明する。
<Insights gained by the inventors>
First, the findings of the inventors will be described.
GaN基板やSiC基板等の導電性半導体基板の表面を研磨する方法は各種開示されている。しかしながら、GaN等のIII族窒化物は、半導体デバイスに広く用いられているシリコン(Si)に比べて化学的にも機械的にも安定であるため、GaN基板の表面を実用的な研磨レート(例えば、100nm/h以上)で研磨することは非常に困難である。 Various methods have been disclosed for polishing the surfaces of conductive semiconductor substrates such as GaN substrates and SiC substrates. However, because Group III nitrides such as GaN are chemically and mechanically more stable than silicon (Si), which is widely used in semiconductor devices, it is very difficult to polish the surface of a GaN substrate at a practical polishing rate (e.g., 100 nm/h or more).
GaNの修正モース硬度は13であり、GaNはダイヤモンドに次ぐ硬さといえる。つまり、GaN基板の表面に対して機械研磨を行う場合、ダイヤモンド砥粒等の硬い砥粒を使用する必要があるため、基板表面にダメージが導入されてしまう可能性がある。また、ダイヤモンド砥粒を使用する場合、研磨コストが高くなるという問題もある。 The modified Mohs hardness of GaN is 13, making it the second hardest after diamond. This means that when mechanically polishing the surface of a GaN substrate, it is necessary to use hard abrasives such as diamond abrasives, which may cause damage to the substrate surface. In addition, the use of diamond abrasives also poses the problem of high polishing costs.
また、GaN基板の表面、特に+c面は、化学的に非常に安定であるため、薬液を用いて化学的に変質させるには、過マンガン酸カリウム等の強い酸化剤を用いる必要がある。そのため、GaN基板の表面に対してCMPで研磨を行う場合、研磨装置を構成する部材が酸化剤によって腐食してしまうという問題と、研磨コストが高くなる問題とがある。 In addition, the surface of a GaN substrate, especially the +c plane, is chemically very stable, so to chemically modify it using a chemical solution, it is necessary to use a strong oxidizing agent such as potassium permanganate. Therefore, when polishing the surface of a GaN substrate using CMP, there are problems such as the components that make up the polishing device being corroded by the oxidizing agent and the high polishing costs.
本願発明者は、上述のような事象に対して鋭意研究を行った。その結果、研磨面に、少なくとも固体高分子電解質が含浸されている研磨用パッドを用いることで、導電性半導体基板の表面へのダメージを抑制しつつ、研磨を行うことができることを見出した。本発明の以下に示す実施形態では、特殊な酸化剤等を用いる必要がないため、中性領域で研磨を行うことができるというメリットもある。 The inventors of the present application have conducted extensive research into the above-mentioned phenomenon. As a result, they have discovered that by using a polishing pad whose polishing surface is impregnated with at least a solid polymer electrolyte, it is possible to perform polishing while suppressing damage to the surface of a conductive semiconductor substrate. In the embodiment of the present invention shown below, there is also the advantage that polishing can be performed in a neutral region, since there is no need to use a special oxidizing agent or the like.
[本発明の実施形態の詳細]
次に、本発明の一実施形態を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
[Details of the embodiment of the present invention]
Next, an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to these examples, but is defined by the claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.
<本発明の第1実施形態>
(1)研磨用パッド10の構成
まず、本実施形態の研磨用パッド10の構成について説明する。本実施形態では、研磨用パッド10を用いて導電性半導体基板としてのGaN基板20の表面(以下、被研磨面14ともいう)を研磨する場合について説明する。
First Embodiment of the Present Invention
(1) Configuration of the
研磨用パッド10は、例えば、円板状であり、導電性半導体基板としてのGaN基板20の被研磨面14の研磨に用いられる。研磨用パッド10の基材としては、不織布、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、スエード等を用いることができる。被研磨面14に対する摺動性を確保する観点からは、研磨用パッド10の基材として、不織布を用いることが好ましい。また、研磨用パッド10の厚さ方向の導電性を確保する観点からは、研磨用パッド10の基材として、不織布、または、連続気泡構造を有する基材を用いることが好ましい。なお、本明細書において、研磨用パッド10の主面のうち、GaN基板20の被研磨面14と接触する面を「研磨面13」とよび、研磨面13と反対側の面を「裏面」とよぶものとする。
The
研磨用パッド10の直径は、例えば、200mm以上2000mm以下であることが好ましい。これにより、大口径(例えば、4インチ以上)のGaN基板20の被研磨面14を研磨することができる。また、研磨用パッド10の厚さは、例えば、0.5mm以上10mm以下であることが好ましい。研磨用パッド10の厚さが、0.5mm未満では、研磨用パッド10の耐久性が低下する可能性がある。これに対し、研磨用パッド10の厚さを0.5mm以上とすることで、研磨用パッド10の耐久性を向上させることができる。一方、研磨用パッド10の厚さが10mmを超えると、研磨用パッド10の厚さ方向の導電性が低下する可能性がある。これに対し、研磨用パッド10の厚さを10mm以下とすることで、研磨用パッド10の厚さ方向の導電性を向上させることができる。
The diameter of the
図1は、本実施形態の研磨用パッド10の研磨面13の一例を模式的に示す平面図である。本実施形態の研磨用パッド10は、研磨面13に、少なくとも固体高分子電解質(Solid Polymer Electrolyte、SPE)が含浸されている。本実施形態において、固体高分子電解質は、含浸により、(つまり、固体高分子電解質を含む液状物質を研磨用パッド10の基材にしみ込ませ、液体を蒸発させて、固体高分子電解質を研磨用パッド10中に残留させることにより、)研磨用パッド10の基材表面に付着(または、基材表面の少なくとも一部を被覆)している。なお、本明細書において、固体高分子電解質が研磨用パッド10の基材表面に付着(または、基材表面の少なくとも一部を被覆)していることを、研磨用パッド10に固体高分子電解質が含浸されている、というものとする。
FIG. 1 is a plan view showing an example of the
固体高分子電解質としては、例えば、フッ化炭素骨格と、末端にスルホン酸基を有するフッ化炭素エーテルの側鎖と、を備える高分子であるナフィオン(登録商標、化学式:C7HF13O5S・C2F4)を用いることができる。つまり、研磨面13には、固体高分子電解質としてのナフィオン15が含浸されている。なお、図1においては、ナフィオン15を省略している。ナフィオン15は、例えば、電圧を印加することで、水からOHラジカルを生成させることができる。OHラジカルを生成させることで、GaN基板20の被研磨面14を酸化させることができる。被研磨面14を構成するGaN30が酸化されることで生成される酸化ガリウム(Ga2O3)は、GaN30に比べて柔らかい。そのため、GaN基板20の被研磨面14を酸化させることで生成される酸化ガリウムは、GaN30に比べて容易に除去することができる。なお、本明細書において、GaN基板20の被研磨面14を構成するGaN30を酸化させることを、煩雑性を避けるために、GaN基板20の被研磨面14を酸化させるともいう。
As the solid polymer electrolyte, for example, Nafion (registered trademark, chemical formula: C 7 HF 13 O 5 S.C 2 F 4 ), which is a polymer having a fluorocarbon skeleton and a side chain of a fluorocarbon ether having a sulfonic acid group at the end, can be used. That is, the polishing
ナフィオン15は、研磨用パッド10の厚さ方向にも含浸されていることが好ましい。ナフィオン15はイオン伝導性を有するため、これにより、研磨用パッド10の厚さ方向のイオン伝導性を確保することができる。また、ナフィオン15は水の存在下で導電性を示すため、少なくともナフィオン15に水分子が接触する状態で、研磨面13と裏面との間が電気的に導通することが好ましい。
It is preferable that
研磨用パッド10中において、ナフィオン15は、例えば、3mg/cm3以上20mg/cm3以下の密度で含浸されていることが好ましい。ナフィオン15の密度が3mg/cm3未満では、被研磨面14を酸化させる効果が得られ難い。これに対し、ナフィオン15の密度を3mg/cm3以上とすることで、被研磨面14を酸化させやすくなる。一方、ナフィオン15の密度が20mg/cm3を超えると、研磨用パッド10の柔軟性が低下するため、研磨時に被研磨面14に傷がつく可能性がある。これに対し、ナフィオン15の密度を20mg/cm3以下とすることで、研磨用パッド10の柔軟性が保たれるため、研磨時に被研磨面14に傷がつく可能性を低減できる。なお、本明細書において、ナフィオン15の密度とは、研磨用パッド10中に含まれるナフィオン15の質量を、研磨用パッド10の見かけ体積(内部の空隙を含んだ体積)で除した値である。
In the
図2(a)は、研磨用パッド10の基材として不織布を用いた場合の、研磨面13の拡大模式図である。図2(a)に示すように、ナフィオン15は、不織布の繊維16の表面に付着(または、表面の少なくとも一部を被覆)していることが好ましい。一般的に、ナフィオン膜は、GaN基板20に対する摺動性が悪いため、研磨用パッド10の基材として適していない。これに対し、本実施形態では、ナフィオン15を不織布の繊維16の表面に付着させているため、研磨用パッド10にナフィオン膜を用いる場合と比べて、被研磨面14に対する摺動性を向上させることができる。なお、繊維16の表面に、ナフィオン15が付着していることを確認するには、例えば、繊維16を切断し、エネルギー分散型X線分析(EDX)を用いて、繊維16の断面付近を測定し、フッ素(F)が検出されるかどうかを調べればよい。
2(a) is an enlarged schematic diagram of the polishing
ナフィオン15は、複数の繊維16を連結するように存在していることが好ましい。これにより、研磨用パッド10中で、ナフィオン15が連結している状態となるため、研磨用パッド10の導電性を向上させることができる。また、図2(b)は、研磨用パッド10に連続気泡構造を有する基材を用いた場合の、研磨面13の拡大模式図である。この場合も、図2(b)に示すように、気泡17の内側を覆っているナフィオン15が連結している状態となるため、研磨用パッド10の導電性を向上させることができる。
It is preferable that
図3は、本実施形態の研磨用パッド10の研磨面13の他の例を模式的に示す平面図である。図3に示すように、研磨面13に、砥粒32が分散されていてもよい。これにより、GaN基板20の被研磨面14を構成するGaN30がOHラジカルによって酸化されることにより生成される酸化物31(例えば、酸化ガリウム)を除去することができる。また、この場合、砥粒32は研磨用パッド10の厚さ方向にも含浸されていることが好ましい。これにより、研磨面13が研磨中に摩耗した場合でも研磨レートを保つことができる。
Figure 3 is a plan view showing a schematic diagram of another example of the polishing
砥粒32は、GaN基板20の被研磨面14を構成するGaN30より硬度が低いことが好ましい。このような砥粒32としては、酸化セリウム(CeO2)、酸化シリコン(SiO2)、酸化ジルコニウム(ZrO2)等が例示される。通常、機械研磨においては研磨対象物より硬い砥粒を用いるが、本実施形態では、酸化物31のみを除去するため、GaN30より柔らかい砥粒32を用いてもGaN基板20の被研磨面14を研磨することができる。その結果、GaN基板20の被研磨面14へのダメージを抑制しつつ、研磨を行うことが可能となる。なお、硬度を表す尺度には、ビッカース硬度やヌープ硬度等があるが、ここで言う硬度の尺度としては傷のつき難さを簡便に表せることが重要である。したがって、硬度の尺度としてはモース硬度または修正モース硬度を用いることが好ましい。
The
砥粒32として、レーザー回折・散乱法による平均粒径(D50)が1μm程度(例えば、0.5μm以上2μm以下)の酸化セリウムを用いた場合、研磨用パッド10中において、砥粒32は、例えば、0.1g/cm3以上0.5g/cm3以下の密度で分散されていることが好ましい。砥粒32の密度が0.1g/cm3未満では、酸化物31を除去する効果が得られ難い。これに対し、砥粒32の密度を0.1mg/cm3以上とすることで、酸化物31を除去しやすくなる。一方、砥粒32の密度が0.5g/cm3を超える研磨用パッド10を製造しようとした場合、研磨用パッド10に砥粒32の分散液を含浸させる際に、分散液の粘性が大きくなり過ぎるため、研磨用パッド10に分散液を含浸できない可能性がある。これに対し、砥粒32の密度を0.5g/cm3以下とすることで、研磨用パッド10に砥粒32の分散液を含浸させやすくなる。なお、本明細書において、砥粒32の密度とは、研磨用パッド10中に含まれる砥粒32の質量を、研磨用パッド10の見かけ体積(内部の空隙を含んだ体積)で除した値である。
When cerium oxide having an average particle size (D50) of about 1 μm (for example, 0.5 μm to 2 μm) as measured by a laser diffraction/scattering method is used as the
図4は、研磨面13に、砥粒32が分散されている場合の、研磨面13の拡大模式図である。図4に示すように、ナフィオン15は、砥粒32の表面にも付着していることが好ましい。これにより、研磨用パッド10の導電性を向上させることができる。
Figure 4 is an enlarged schematic diagram of the polishing
なお、研磨面13に、砥粒32が分散されていない場合、例えば、後述する研磨工程S110にて、研磨面13に、砥粒32を含むスラリーを供給しながら研磨を行えばよい。この場合、研磨用パッド10から砥粒32が脱落することにより、研磨レートが低下するリスクを低減できる。なお、砥粒32の消費量を低減するという観点からは、研磨面13に、砥粒32が予め分散されていることが好ましい。
If the
研磨用パッド10は、保水性を有することが好ましい。これにより、水からOHラジカルを効率的に生成させることができる。また、ナフィオン15は水の存在下で導電性を示すため、研磨用パッド10の導電性を向上させることができる。具体的には、例えば、研磨用パッド10に吸水性ポリマーを少量分散させることで、研磨用パッド10の保水性を向上させることができる。
It is preferable that the
研磨用パッド10の研磨面13は、例えば、GaN基板20の被研磨面14に対して摺動性を有することが好ましい。これにより、研磨用パッド10とGaN基板20とを接触させながら相対移動させやすくなる。
The polishing
研磨用パッド10の裏面は、導電性接着剤を有することが好ましい。また、導電性接着剤の代わりに、導電性アルミテープ等を用いてもよい。これにより、例えば、後述する定盤21の上に研磨用パッド10を貼り付けた際、定盤21と研磨用パッド10との間の導電性を確保することができる。
The back surface of the
(2)研磨用パッド10の製造方法
次に、本実施形態の研磨用パッド10の製造方法について説明する。本実施形態では、研磨用パッド10の基材として不織布を用い、研磨面13に、固体高分子電解質としてのナフィオン15を含浸させ、かつ、砥粒32としての酸化セリウムを分散させる場合について説明する。なお、本実施形態では、研磨用パッド10の基材として不織布を用いているため、研磨用パッド10の厚さ方向にもナフィオン15を含浸させやすく、砥粒32を分散させやすい。
(2) Manufacturing Method of
まず、不織布に酸化セリウム分散液(例えば、60重量%、平均粒径(D50)1μm)を含浸させる。酸化セリウム分散液には、アルギン酸ナトリウムを少量(例えば、0.25重量%)添加しておくことが好ましい。これにより、酸化セリウム分散液の粘性が大きくなるため、研磨用パッド10に(研磨面13および研磨用パッド10の厚さ方向に)酸化セリウムを分散させやすくすることができる。
First, the nonwoven fabric is impregnated with a cerium oxide dispersion (e.g., 60% by weight, average particle size (D50) 1 μm). It is preferable to add a small amount of sodium alginate (e.g., 0.25% by weight) to the cerium oxide dispersion. This increases the viscosity of the cerium oxide dispersion, making it easier to disperse cerium oxide in the polishing pad 10 (on the polishing
不織布に酸化セリウム分散液を含浸させたら、不織布を塩化カルシウム水溶液(例えば、20重量%)中に入れることが好ましい。これにより、アルギン酸ナトリウムと塩化カルシウムとが反応してゲル化するため、研磨用パッド10に酸化セリウムを分散させやすくすることができる。
After the nonwoven fabric is impregnated with the cerium oxide dispersion, it is preferable to place the nonwoven fabric in an aqueous calcium chloride solution (e.g., 20% by weight). This causes the sodium alginate and calcium chloride to react and gel, making it easier to disperse the cerium oxide in the
また、酸化セリウム分散液には、酸化プラセオジム、酸化ネオジム、酸化ランタン等の希土類酸化物を添加してもよい。これにより、砥粒32によって酸化物31を除去しやすくなる。
Rare earth oxides such as praseodymium oxide, neodymium oxide, and lanthanum oxide may also be added to the cerium oxide dispersion. This makes it easier to remove the
不織布に酸化セリウム分散液を含浸させたら、例えば、搾り機等を用いて余分な酸化セリウム分散液を取り除いた後、定温乾燥器等を用いて70℃で30分間乾燥させる。以上により、研磨面13に砥粒32としての酸化セリウムを分散させることができる。
After the nonwoven fabric is impregnated with the cerium oxide dispersion, excess cerium oxide dispersion is removed, for example, using a squeezer, and then the fabric is dried for 30 minutes at 70°C using a constant temperature dryer. This allows cerium oxide to be dispersed on the polishing
次に、不織布にナフィオン分散液(5~20重量%、例えば、シグマアルドリッチ社製、製品番号274704、527084、510211、527106、663492、および、527122のいずれかを用いることが好ましい)を含浸させる。 Next, the nonwoven fabric is impregnated with a Nafion dispersion (5 to 20% by weight, for example, it is preferable to use any of the following products manufactured by Sigma-Aldrich: product numbers 274704, 527084, 510211, 527106, 663492, and 527122).
不織布にナフィオン分散液を含浸させたら、例えば、搾り機等を用いて余分なナフィオン分散液を取り除いた後、ナフィオン分散液を含浸させた不織布を、定温乾燥器等を用いて70℃で30分間乾燥させる。以上により、研磨面13にナフィオン15を含浸させることができる。なお、ナフィオン分散液の含浸と乾燥とを複数回繰り返し行ってもよい。
After the nonwoven fabric is impregnated with the Nafion dispersion liquid, excess Nafion dispersion liquid is removed, for example, using a squeezer or the like, and then the nonwoven fabric impregnated with the Nafion dispersion liquid is dried for 30 minutes at 70°C using a constant temperature dryer or the like. In this way, the polishing
不織布にナフィオン15を含浸させる際に、ナフィオン分散液を用いることで、ナフィオン膜を用いる場合と比べて、研磨用パッド10の摺動性を向上させることができる。その結果、研磨用パッド10とGaN基板20とを接触させながら相対移動させやすくなり、GaN基板20の被研磨面14の研磨を効率的に行うことが可能となる。
By using a Nafion dispersion liquid when impregnating the nonwoven fabric with
以上により、研磨面13に、ナフィオン15が含浸され、かつ、砥粒32が分散されている、研磨用パッド10を得ることができる。なお、不織布には、先に砥粒32を分散させてから、ナフィオン15を含浸させることが好ましい。この場合、砥粒32の表面に、ナフィオン15が付着しやすくなるため、研磨用パッド10の導電性を向上させることができる。
By the above steps, a
(3)研磨装置の構成
次に、本実施形態で用いる研磨装置の構成について説明する。図5は、本実施形態で用いる研磨装置の概略構成図である。図5に示すように、本実施形態の研磨装置は、例えば、定盤21と、基板ホルダ22と、電源23と、純水供給部24とを有している。なお、図5においては、研磨面13に含浸されているナフィオン15、および、研磨面13に分散されている砥粒32を省略している。
(3) Configuration of the Polishing Apparatus Next, the configuration of the polishing apparatus used in this embodiment will be described. Fig. 5 is a schematic diagram of the polishing apparatus used in this embodiment. As shown in Fig. 5, the polishing apparatus of this embodiment has, for example, a
定盤21は、例えば、ステンレス製の円板であり、上面に研磨用パッド10を貼り付けるように構成されている。定盤21は、上面に研磨用パッド10を貼り付けた状態で、水平方向に所定の回転速度で自転するように構成されている。なお、定盤21は、ステンレス製に限らず、導電性と剛性とを有するものであればよい。
The
基板ホルダ22は、例えば、ステンレス製であり、底面にGaN基板20を貼り付けるように構成されている。GaN基板20は、被研磨面14が露出した態様で、例えば、導電性接着剤を用いて基板ホルダ22に貼り付けることが好ましい。つまり、GaN基板20の裏面(被研磨面14と反対側の面)と、基板ホルダ22とを電気的に接続することが好ましい。これにより、GaN基板20の被研磨面14を全面露出させることができ、被研磨面14の全面を研磨することができる。
The
基板ホルダ22は、底面にGaN基板20を貼り付けた状態で、水平方向に所定の回転速度で自転するように構成されている。また、基板ホルダ22は、研磨用パッド10の研磨面13に所定の圧力でGaN基板20の被研磨面14を押し当てるように構成されている。なお、基板ホルダ22は、ステンレス製に限らず、導電性と剛性とを有するものであればよい。
The
電源23は、例えば、定盤21および基板ホルダ22と電気的に接続されており、研磨用パッド10に所定の電圧を印加するように構成されている。電源23は、基板ホルダ22側(GaN基板20側)が陽極となるように構成されている。電源23が研磨用パッド10に電圧を印加することで、研磨面13に含浸されているナフィオン15の表面で水からOHラジカルを生成させることができる。電源23としては、例えば、市販のポテンショスタットおよびファンクションジェネレータを組み合わせたものを用いることができる。
The
純水供給部24は、研磨用パッド10の研磨面13に、例えば、スプレー状に純水を供給するように構成されている。純水供給部24が研磨面13に純水を供給することで、研磨用パッド10の導電性を向上させることができる。また、ナフィオン15の表面で水からOHラジカルを生成させることができる。さらに、GaN基板20の被研磨面14から除去された酸化物31を、研磨面13から排出することができる。なお、本明細書において、純水とは、例えば、比抵抗が0.1MΩ・cm以上18MΩ・cm以下の水を意味する。
The pure
(4)導電性半導体基板の製造方法
次に、本実施形態の研磨用パッド10を用いた導電性半導体基板の製造方法について説明する。図6は、本実施形態の導電性半導体基板の製造方法の一例を示すフローチャートである。図6に示すように、本実施形態の導電性半導体基板の製造方法は、例えば、準備工程S100と、酸化工程S111と、除去工程S112とを有している。酸化工程S111と、除去工程S112とを合わせて研磨工程S110ともいう。本実施形態では、研磨用パッド10を用いてGaN基板20の被研磨面14を研磨し、研磨された表面を有するGaN基板20を製造する場合について説明する。
(4) Manufacturing method of conductive semiconductor substrate Next, a manufacturing method of a conductive semiconductor substrate using the
(準備工程S100)
準備工程S100では、研磨用パッド10と、導電性半導体基板としてのGaN基板20とを準備する。GaN基板20は、例えば、GaNの単結晶からなる円板状の自立基板である。GaN基板20の直径は、例えば、2インチ以上6インチ以下である。GaN基板20の厚さは、例えば、0.25mm以上である。このようなGaN基板20は、例えば、HVPE(ハイドライド気相成長法、Hydride Vapor Phase Epitaxy)等によってエピタキシャル成長させたGaN結晶をスライスすることで得られる。GaN基板20の被研磨面14は、例えば、+c面であり、アズスライス表面であるため、半導体デバイスの製造等に用いるためには被研磨面14の研磨が必要である。なお、本明細書において、「+c面」とは、GaN結晶の(0001)面から僅かに(例えば、5°以下のオフ角で)傾斜したものを含むものとする。
(Preparation step S100)
In the preparation step S100, a
図7(a)は、本実施形態の準備工程S100におけるGaN基板20の被研磨面14を模式的に示す断面図である。図7(b)は、本実施形態の酸化工程S111におけるGaN基板20の被研磨面14と、研磨用パッド10の研磨面13とを模式的に示す断面図である。図7(c)は、本実施形態の除去工程S112におけるGaN基板20の被研磨面14と、研磨用パッド10の研磨面13とを模式的に示す断面図である。図7(a)に示すように、準備工程S100におけるGaN基板20の被研磨面14はGaN30で構成されており、アズスライス表面であるため凹凸が多数存在している。
Figure 7(a) is a cross-sectional view showing the
GaN基板20の被研磨面14のキャリア濃度は、例えば、1.0×1016cm-3以上であることが好ましい。これにより、GaN基板20の厚さ方向の導電性を確保することができる。なお、GaN基板20の被研磨面14のキャリア濃度の上限は、特に限定されないが、1.0×1020cm-3以下が例示される。
The carrier concentration of the
(研磨工程S110)
研磨工程S110では、例えば、研磨用パッド10と上述の研磨装置とを用いて、GaN基板20の被研磨面14の研磨を行う。まず、研磨用パッド10を、研磨面13が露出するように、定盤21に貼り付け、GaN基板20を、被研磨面14が露出するように、基板ホルダ22に貼り付ける。
(Polishing step S110)
In the polishing step S110, for example, the
研磨工程S110では、ナフィオン15に水分子が接触する状態で、研磨用パッド10の研磨面13をGaN基板20の被研磨面14に圧力をかけて接触させ、研磨用パッド10とGaN基板20との間に電圧を印加しながら、研磨用パッド10とGaN基板20とを相対移動させることにより、被研磨面14を研磨する。
In the polishing step S110, with water molecules in contact with the
研磨工程S110では、研磨用パッド10の研磨面13に所定の圧力でGaN基板20の被研磨面14を押し当てる。研磨面13にGaN基板20の被研磨面14を押し当てる圧力(研磨圧力)は、例えば、10kPa以上100kPa以下とすることが好ましい。また、GaN基板20の被研磨面14に均一に圧力が加わるように、GaN基板20の被研磨面14を押し当てることが好ましい。これらにより、GaN基板20の被研磨面14を面内均一に研磨することが可能となる。
In the polishing step S110, the
研磨工程S110では、研磨用パッド10の研磨面13に所定の圧力でGaN基板20の被研磨面14を押し当てた状態で、電源23を用いて研磨用パッド10に所定の電圧を印加し、被研磨面14を酸化する。電源23は、例えば、陽極側から順に、基板ホルダ22と、GaN基板20と、研磨用パッド10と、定盤21と電気的に接続されている。
In the polishing step S110, the
電源23が印加する電圧は、20V以上300V以下とすることが好ましい。電源23が印加する電圧が20V未満では、研磨面13に含浸されているナフィオン15の表面で水からOHラジカルを生成させ難い。これに対し、電源23が印加する電圧を20V以上とすることで、OHラジカルを生成させやすくなる。一方、電源23が印加する電圧が300Vを超えると、GaN基板20の被研磨面14が荒れてしまう可能性がある。これに対し、電源23が印加する電圧を300V以下とすることで、GaN基板20の被研磨面14を平滑かつ適切な研磨レートで研磨することができる。
The voltage applied by the
電源23が印加する電圧Vによって、研磨レートは変化し、ある電圧Vmで研磨レートが最大(極大)となる場合がある(例えば、導電性半導体基板としてのSiC基板を研磨する場合等)。この場合、電源23が印加する電圧Vは、研磨レートが最大(極大)となる電圧Vmを超えないように制御することが好ましい。電圧Vが電圧Vmを超えると、酸化物31の除去が律速し、被研磨面14が荒れてしまう可能性がある。これに対し、電圧Vが電圧Vmを超えないように制御することで、被研磨面14を平滑かつ適切な研磨レートで研磨することができる。
The polishing rate varies depending on the voltage V applied by the
研磨工程S110では、研磨用パッド10に所定の電圧を印加した状態で、定盤21と基板ホルダ22とをそれぞれ水平方向に所定の回転速度で自転させる。定盤21の自転の回転速度は、例えば、10rpm以上300rpm以下とすることが好ましい。また、基板ホルダ22の自転の回転速度は、例えば、10rpm以上300rpm以下とすることが好ましい。なお、定盤21および基板ホルダ22の回転速度は、同じ速度でもよいし、異なる速度でもよい。また、定盤21および基板ホルダ22の回転方向は、同じ方向でもよいし、異なる方向でもよい。
In the polishing step S110, the
研磨工程S110では、例えば、純水供給部24を用いて、研磨面13に純水を供給することが好ましい。これにより、研磨用パッド10の導電性を向上させることができる。また、純水供給部24による水分供給量は、例えば、0.1mL/min以上5mL/min以下とすることが好ましい。水分供給量が0.1mL/min未満では、研磨用パッド10の導電性が不充分となる可能性がある。これに対し、水分供給量を0.1mL/min以上とすることで、研磨用パッド10の導電性を充分に向上させることができる。一方、水分供給量が5mL/min以下を超えると、純水によってナフィオン15または砥粒32が流されてしまう可能性がある。これに対し、水分供給量を5mL/min以下とすることで、純水によってナフィオン15または砥粒32が流されてしまうリスクを低減することができる。
In the polishing step S110, for example, it is preferable to supply pure water to the polishing
本実施形態では、過マンガン酸カリウム等の酸化剤を使用せず、純水のみを供給するため、中性領域で研磨を行うことができる。なお、本明細書において、「中性領域で研磨を行う」とは、例えば、研磨用パッド10の研磨面13のpHが6.0以上8.0以下の状態を保ちながら研磨工程S110を行うことを意味する。研磨面13のpHは、例えば、pHメータを用いて測定することができる。なお、必要に応じて、研磨面13のpHを上記範囲外に調整してもよい。
In this embodiment, since only pure water is supplied without using an oxidizing agent such as potassium permanganate, polishing can be performed in a neutral region. In this specification, "polishing in a neutral region" means, for example, performing the polishing step S110 while maintaining the pH of the polishing
研磨工程S110では、研磨面13の湿度を一定の範囲(例えば、60%以上100%以下)に保つように、研磨面13に純水を供給することが好ましい。すなわち、研磨面13の湿度によって、研磨用パッド10に流れる電流値が異なるため、例えば、デジタルマルチメータを用いて研磨用パッド10に流れる電流値をモニタリングし、電流値が一定になるように研磨面13の湿度を制御することが好ましい。これにより、研磨レートを安定させることができる。
In the polishing step S110, it is preferable to supply pure water to the polishing
なお、研磨面13に、砥粒32が分散されていない研磨用パッド10を用いる場合、研磨工程S110では、研磨面13に、砥粒32を含むスラリーを供給することが好ましい。これにより、砥粒32が予め分散されている研磨用パッド10を用いる場合と同様に、被研磨面14の研磨を行うことが可能となる。また、研磨用パッド10から砥粒32が脱落することにより、研磨レートが低下するリスクを低減できる。
When using a
図8は、本実施形態の研磨工程S110における、研磨用パッド10に流れる電流を模式的に示すグラフである。本実施形態では、例えば、電源23を用いて研磨用パッド10にパルス電圧を印加することにより、研磨用パッド10に間欠的に電流を流すことが好ましい。図8に示すように、酸化工程S111は、研磨用パッド10に電流が流れている間に行う。一方、除去工程S112は、研磨用パッド10に電流が流れているかどうかに関わらず、継続して行う。すなわち、本実施形態では、研磨用パッド10に電流が流れている間、酸化工程S111と除去工程S112とを同時に行っている。
Figure 8 is a graph showing a schematic diagram of the current flowing through the
本実施形態では、研磨用パッド10に電流が流れている間、酸化工程S111と除去工程S112とを同時に行う。これにより、GaN基板20の被研磨面14に生成した酸化物31を速やかに砥粒32によって除去することができるため、研磨レートの向上が可能となる。また、研磨用パッド10に電流が流れていない間には、除去工程S112を行う。その際、例えば、純水供給部24が研磨面13に供給する純水によって、除去した酸化物31を研磨面13から排出することができる。
In this embodiment, the oxidation step S111 and the removal step S112 are performed simultaneously while a current is flowing through the
本実施形態では、研磨用パッド10とGaN基板20とを接触させながら相対移動させる間、常にGaN基板20の被研磨面14の全面が、ナフィオン15が含浸されている研磨面13に接触している。これにより、GaN基板20の被研磨面14を面内均一に酸化させることができる。その結果、GaN基板20の被研磨面14を面内均一に研磨することが可能となる。
In this embodiment, while the
図8に示すように、パルスの周期をT、1周期における電流が流れている時間をtとすると、デューティ比Dは、D=t/Tで定義される。デューティ比Dは、例えば、1%以上100%以下とすることが好ましい。本実施形態では、デューティ比Dを制御することで、被研磨面14を酸化させる速度を調整できるため、研磨レートを制御することが可能となる。
As shown in FIG. 8, if the pulse period is T and the time during which the current flows in one period is t, the duty ratio D is defined as D=t/T. It is preferable that the duty ratio D is, for example, 1% or more and 100% or less. In this embodiment, by controlling the duty ratio D, the rate at which the
研磨工程S110では、酸化工程S111を1サイクル行う際に生成される酸化物31が、次回の酸化工程S111が行われる前までに、すべて除去されていることが好ましい。つまり、酸化工程S111を1サイクル行う際に生成される酸化物31の量が、周期Tの間に除去できる酸化物31の量を超えないように、研磨用パッド10に流れる電流を制御することが好ましい。これにより、被研磨面14を平滑かつ適切な研磨レートで研磨することができる。
In the polishing step S110, it is preferable that all of the
(酸化工程S111)
酸化工程S111では、ナフィオン15の表面で水からOHラジカルを生成させ、OHラジカルによってGaN基板20の被研磨面14を構成するGaN30を酸化する。研磨用パッド10に電流が流れると、ナフィオン15の表面では以下の反応式(1)に示すような反応により、水からOHラジカルが生成される。
(Oxidation step S111)
In the oxidation step S111, OH radicals are generated from water on the surface of
H2O→OH・+H++e- ・・・(1) H 2 O → OH・+H + +e −・・・(1)
OHラジカルが生成されると、GaN基板20の被研磨面14では以下の反応式(2)に示すような反応により、GaN30が酸化され、酸化物31(ここでは酸化ガリウム)が生成される。
When OH radicals are generated,
2GaN+6OH・→Ga2O3+N2+3H2O ・・・(2) 2GaN+6OH・→Ga 2 O 3 +N 2 +3H 2 O...(2)
図7(b)に示すように、酸化工程S111では、GaN30のうち、凸部が優先的に酸化され、酸化物31が生成される。つまり、GaN基板20の被研磨面14のうち、研磨面13と接触(または近接)している箇所が優先的に酸化される。これにより、後述する除去工程S112にて、凸部に生成された酸化物31を除去することにより、GaN基板20の被研磨面14を効率的に平坦化することが可能となる。
As shown in FIG. 7(b), in the oxidation step S111, the convex portions of the
OHラジカルは通常寿命が短く、長時間存在することはできない。しかしながら、本実施形態の研磨用パッド10では、GaN基板20の被研磨面14と接触している研磨面13でOHラジカルが生成されるため、OHラジカルの生成と、GaN基板20の被研磨面14の酸化とを同時に行うことができる。したがって、OHラジカルが消滅する前にGaN基板20の被研磨面14を酸化することができる。
OH radicals usually have a short life span and cannot exist for a long time. However, in the
また、OHラジカルはナフィオン15の側鎖を分解し、ナフィオン15を劣化させる可能性がある。しかしながら、本実施形態の研磨用パッド10では、生成したOHラジカルがGaN基板20の被研磨面14を酸化するために使われるため、OHラジカルによるナフィオン15の劣化を抑制することができる。
In addition, OH radicals may decompose the side chains of
(除去工程S112)
除去工程S112では、GaN30がOHラジカルによって酸化されることにより生成された酸化物31を除去する。具体的には、例えば、図7(c)に示すように、研磨面13に分散されている砥粒32によって、酸化物31を機械的に除去する。砥粒32はGaN30より硬度が低いため、GaN30に傷をつけることなく、酸化物31のみを除去することができる。その結果、GaN基板20の被研磨面14へのダメージを抑制しつつ、GaN基板20の被研磨面14を研磨することが可能となる。なお、本明細書において、GaN基板20の被研磨面14を研磨するとは、例えば、図7(c)に示すように、GaN基板20の被研磨面14を構成するGaN30の一部を削り取って、表面を平坦化することを意味する。
(Removal step S112)
In the removal step S112, the
なお、研磨工程S110を行う時間は、GaN基板20の用途等に応じて、任意に設定することができる。
The time for performing the polishing process S110 can be set arbitrarily depending on the application of the
研磨工程S110では、上述の酸化工程S111と除去工程S112とを繰り返し行うことにより、GaN基板20の表面を平坦化することができる。研磨工程S110後のGaN基板20の表面(研磨された面)の算術平均粗さRa(JIS B 0601-2001を参照)は、例えば、0.7nm以下であることが好ましい。これにより、研磨工程S110後のGaN基板20は、半導体デバイスの製造等に好適に用いることができる。なお、研磨工程S110後のGaN基板20の表面の算術平均粗さRaの下限は特に限定されないが、0.1nm以上であることが例示される。
In the polishing step S110, the surface of the
研磨工程S110では、反応性の高いOHラジカルによってGaN基板20の被研磨面14を効率的に酸化し、酸化物31を除去することでGaN基板20の被研磨面14を研磨しているため、従来法に比べて研磨レートを向上させることができる。具体的には、研磨工程S110における研磨レートは、例えば、100nm/h以上10000nm/h以下とすることができる。なお、本明細書における研磨レートとは、研磨を行った単位時間あたりの、除去された厚さを意味する。
In the polishing step S110, the
図9は、研磨工程S110における、GaN基板20の被研磨面14付近の断面写真である。研磨工程S110では、GaN基板20の被研磨面14に、ポーラス構造を形成した後、ポーラス構造を除去することが好ましい。本明細書において、ポーラス構造とは、結晶中に複数の空隙が形成されている構造を意味する。図9では、被研磨面14と平行に複数の空隙層(ポーラス層18)が形成されている。ポーラス構造を形成することで、その上部の結晶が除去されやすくなるため、研磨レートを向上させることができる。また、上記ポーラス構造は、導電性半導体基板の中でも、特にGaN基板20を研磨する際に形成されやすい。
Figure 9 is a cross-sectional photograph of the vicinity of the
研磨工程S110を終了する際には、例えば、所定の時間、電源23を停止し、研磨用パッド10に電圧を印加しない状態で、研磨用パッド10とGaN基板20とを接触させながら相対移動させることが好ましい。これにより、GaN基板20の被研磨面14に酸化物31が残留していない状態で研磨工程S110を終了することができる。また、被研磨面14の面内電気特性の分布に起因する研磨ムラを低減することができる。
When polishing step S110 is to be completed, it is preferable to stop the
以上の工程により、研磨された表面を有するGaN基板20を製造することができる。
By carrying out the above steps, a
(5)本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す1つまたは複数の効果を奏する。
(5) Effects of the Present Embodiment According to the present embodiment, one or more of the following effects can be obtained.
(a)本実施形態の研磨用パッド10は、研磨面13に、OHラジカルを生成させ、OHラジカルによってGaN基板20の被研磨面14を酸化させるための固体高分子電解質が含浸されている。そのため、GaN基板20の被研磨面14を酸化させることができる。その結果、GaN基板20の被研磨面14へのダメージを抑制しつつ、研磨を行うことが可能となる。また、本実施形態では、反応性の高いOHラジカルによってGaN基板20の被研磨面14を効率的に酸化させるため、従来法に比べて研磨レートを向上させることができる。さらに、本実施形態では、過マンガン酸カリウム等の酸化剤を使用せず、純水のみを供給するため、中性領域で研磨を行うことができる。
(a) The
(b)本実施形態の研磨用パッド10では、研磨面13に、電圧を印加することで水からOHラジカルを生成させる固体高分子電解質としてのナフィオン15が含浸されている。そのため、OHラジカルの生成と、GaN基板20の被研磨面14の酸化とを同時に行うことができる。したがって、OHラジカルが消滅する前にGaN基板20の被研磨面14を酸化させることができる。また、本実施形態の研磨用パッド10では、生成したOHラジカルがGaN基板20の被研磨面14を酸化させるために使われるため、OHラジカルによるナフィオン15の劣化を抑制することができる。
(b) In the
(c)本実施形態の研磨用パッド10では、研磨面13に、酸化物31を除去する砥粒32が分散されていることが好ましい。本実施形態では、酸化物31のみを除去するため、GaN30より柔らかい砥粒32を用いてもGaN基板20の被研磨面14を研磨することができる。その結果、GaN基板20の被研磨面14へのダメージを抑制しつつ、研磨を行うことが可能となる。
(c) In the
<本発明の第2実施形態>
続いて、本発明の第2実施形態について、第1実施形態と異なる点を中心に説明する。第1実施形態で説明した要素と実質的に同一の要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
Second Embodiment of the Present Invention
Next, a second embodiment of the present invention will be described, focusing on the differences from the first embodiment. Elements that are substantially the same as those described in the first embodiment will be denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
(1)研磨用パッド40の構成
図10(a)および図10(b)は、本実施形態の研磨用パッド40の研磨面13を模式的に示す平面図である。図10(a)および図10(b)に示すように、本実施形態の研磨用パッド40は、研磨面13に、第1領域11と、第2領域12と、を有している。第1領域11および第2領域12は、例えば、扇形状であり、互いに隣接して配置されている。図10(a)では、第1領域11が中心角90度の扇形状であり、第2領域12が中心角270度の扇形状である場合を一例として示している。なお、第1領域11および第2領域12の配置態様は、上述の態様に限定されず、種々変更可能である。例えば、図10(b)に示すように、扇形状の第1領域11および第2領域12を、それぞれ複数交互に隣接するように配置してもよい。
(1) Configuration of the
本実施形態の研磨用パッド40では、第1領域11および第2領域12が、研磨用パッド40とGaN基板20との相対移動によりGaN基板20の被研磨面14に交互に接触するように配置されている。これによる効果については後述する。
In the
第1領域11は、OHラジカルを生成させ、OHラジカルによってGaN基板20の被研磨面14を構成する半導体結晶としてのGaN30を酸化させるための領域である。
The
第1領域11には、例えば、固体高分子電解質としてのナフィオン15が含浸されている。また、ナフィオン15は、研磨用パッド40の厚さ方向の全体にわたって含浸されていることが好ましい。ナフィオン15はイオン伝導性を有するため、これにより、研磨用パッド40の厚さ方向のイオン伝導性を確保することができる。なお、図10(a)および図10(b)では、ナフィオン15を省略している。
The
第2領域12は、GaN基板20の被研磨面14を構成するGaN30がOHラジカルによって酸化されることにより生成される酸化物31(例えば、酸化ガリウム)を除去するための領域である。本実施形態の研磨用パッド40は、研磨面13に、第1領域11と第2領域12とを有するため、1つの研磨用パッド40を用いて、GaN基板20の被研磨面14に対して、酸化と酸化物31の除去とを行うことができる。
The
第2領域12には、例えば、酸化物31を除去するための砥粒32が分散されている。砥粒32は、GaN基板20の被研磨面14を構成するGaN30より硬度が低いことが好ましい。このような砥粒32としては、酸化セリウム(CeO2)、酸化シリコン(SiO2)、酸化ジルコニウム(ZrO2)等が例示される。
In the
(2)研磨用パッド40の製造方法
まず、不織布にナフィオン分散液を含浸させる。この際、第1領域11のみにナフィオン分散液が含浸するように、例えば、第1領域11のみをナフィオン分散液に浸してもよいし、第1領域11以外の部分にろう等を塗布しておいてもよい。第1領域11以外の部分にろう等を塗布することで、第1領域11のみにナフィオン分散液を含浸することができる。なお、ナフィオン分散液は、第1実施形態で使用したものと同様のものを用いることができる。
(2) Manufacturing method of the
第1領域11にナフィオン分散液を含浸したら、例えば、搾り機等を用いて余分なナフィオン分散液を取り除いた後、ナフィオン分散液を含浸させた不織布を、定温乾燥器等を用いて70℃で30分間乾燥させる。以上により、第1領域11にナフィオン15を含浸させることができる。なお、ナフィオン分散液の含浸と乾燥とを複数回繰り返し行ってもよい。
After the
第1領域11にナフィオン15を含浸させたら、不織布に酸化セリウム分散液を含浸する。この際、第2領域12のみに酸化セリウム分散液が含浸するように、例えば、第2領域12のみを酸化セリウム分散液に浸してもよいし、第2領域12以外の部分にろう等を塗布しておいてもよい。第2領域12以外の部分にろう等を塗布することで、第2領域12のみに酸化セリウム分散液を含浸することができる。また、酸化セリウム分散液には、アルギン酸ナトリウムを少量(例えば、0.25重量%)添加しておくことが好ましい。これにより、酸化セリウム分散液の粘性が大きくなるため、第2領域12に酸化セリウムを分散させやすくすることができる。なお、酸化セリウム分散液は、第1実施形態で使用したものと同様のものを用いることができる。
After the
第2領域12に酸化セリウム分散液を含浸したら、不織布を塩化カルシウム水溶液(例えば、20重量%)中に入れることが好ましい。これにより、アルギン酸ナトリウムと塩化カルシウムとが反応してゲル化するため、第2領域12に酸化セリウムを分散させやすくすることができる。
After the
また、酸化セリウム分散液には、酸化プラセオジム、酸化ネオジム、酸化ランタン等の希土類酸化物を添加してもよい。これにより、砥粒32によって酸化物31を除去しやすくなる。
Rare earth oxides such as praseodymium oxide, neodymium oxide, and lanthanum oxide may also be added to the cerium oxide dispersion. This makes it easier to remove the
第2領域12に酸化セリウム分散液を含浸したら、例えば、搾り機等を用いて余分な酸化セリウム分散液を取り除いた後、定温乾燥器等を用いて70℃で30分間乾燥させる。以上により、研磨面13に第1領域11と第2領域12とを有する研磨用パッド40を得ることができる。
After the
(3)導電性半導体基板の製造方法
本実施形態の研磨工程S110では、研磨用パッド40とGaN基板20とを相対移動させることで、第1領域11および第2領域12をGaN基板20の被研磨面14に交互に接触させる。具体的には、例えば、研磨面13の中心から径方向に所定距離離れた位置に、被研磨面14の中心が位置するようにGaN基板20を配置し、定盤21を水平方向に所定の回転速度で自転させることで、第1領域11および第2領域12をGaN基板20の被研磨面14に交互に接触させる。これにより、研磨工程S110では、酸化工程S111と、除去工程S112とを連続して交互に行うことができる。すなわち、第1領域11がGaN基板20の被研磨面14と接触している際に酸化工程S111を行い、第2領域12がGaN基板20の被研磨面14と接触している際に除去工程S112を行うことができる。なお、本明細書において、被研磨面14の一部が第1領域11に接触している場合(例えば、被研磨面14が第1領域11および第2領域12の両方に接触している場合)、第1領域11がGaN基板20の被研磨面14と接触していると判断する。
(3) Manufacturing method of conductive semiconductor substrate In the polishing step S110 of this embodiment, the
図11は、本実施形態の研磨工程S110における、研磨用パッド40に流れる電流を模式的に示すグラフである。図11に示すように、本実施形態の研磨工程S110では、連続的に電圧を印加した場合でも、第1実施形態と同様に、研磨用パッド40に間欠的に電流が流れる。第1領域11には導電性を示すナフィオン15が含浸されているため、第1領域11がGaN基板20の被研磨面14と接触している際(酸化工程S111)は、研磨用パッド40に所定の電流が流れる。一方、第2領域12にはナフィオン15のような導電性を示す物質が含浸されていないため、第2領域12がGaN基板20の被研磨面14と接触している際(除去工程S112)は、研磨用パッド40に電流は流れない。
Figure 11 is a graph showing a schematic of the current flowing through the
図11に示すように、本実施形態の酸化工程S111では、被研磨面14が第1領域11に接触している面積に応じて、研磨用パッド40に流れる電流の値が変化する。電流の値を一定に制御し、被研磨面14の酸化を均一に行うという観点からは、上述の第1実施形態のように、研磨面13の全面にナフィオン15が含浸されていることが好ましい。
As shown in FIG. 11, in the oxidation step S111 of this embodiment, the value of the current flowing through the
(4)本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す1つまたは複数の効果を奏する。
(4) Effects of the Present Embodiment According to the present embodiment, one or more of the following effects can be obtained.
(a)本実施形態の研磨用パッド40は、研磨面13に、OHラジカルを生成させ、OHラジカルによってGaN基板20の被研磨面14を酸化させる第1領域11と、酸化物31を除去する第2領域12とを有している。そのため、第1実施形態と同様に、1つの研磨用パッド40を用いて、GaN基板20の被研磨面14に対して、酸化と酸化物31の除去とを行うことができる。その結果、GaN基板20の被研磨面14へのダメージを抑制しつつ、研磨を行うことが可能となる。
(a) The
(b)本実施形態の研磨用パッド40では、第1領域11および第2領域12が、研磨用パッド40とGaN基板20との相対移動によりGaN基板20の被研磨面14に交互に接触するように配置されている。これにより、酸化工程S111と、除去工程S112とを連続して交互に行うことができる。
(b) In the
(c)本実施形態の研磨工程S110では、酸化工程S111を行う領域(第1領域11)と、除去工程S112を行う領域(第2領域12)とを研磨用パッド40の研磨面13内で分けているため、例えば、酸化工程S111では、GaN基板20の被研磨面14に砥粒32が接触していない。これにより、酸化工程S111において、砥粒32によってGaN基板20の被研磨面14の酸化が妨げられることを抑制できる。
(c) In the polishing step S110 of this embodiment, the area (first area 11) where the oxidation step S111 is performed and the area (second area 12) where the removal step S112 is performed are separated within the polishing
<本発明の他の実施形態>
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
<Other embodiments of the present invention>
Although the embodiment of the present invention has been specifically described above, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
例えば、上述の第2実施形態では、研磨用パッド40を製造する際に1枚の不織布を用いる場合について説明したが、研磨用パッド40を製造する際に2枚以上の不織布を用いてもよい。例えば、一方の不織布にナフィオン15、他方の不織布に酸化セリウムを固定し、それぞれの不織布を貼り合わせることにより、研磨面13に第1領域11と第2領域12とを有する研磨用パッド40を製造してもよい。
For example, in the above-mentioned second embodiment, a case where one sheet of nonwoven fabric is used to manufacture the
また、例えば、上述の実施形態では、導電性半導体基板として、GaNの単結晶からなるGaN基板20を研磨する場合について説明したが、導電性半導体基板は、InAlGaN等、GaN以外のIII族窒化物からなるIII族窒化物基板であってもよいし、シリコンの単結晶からなるシリコン基板であってもよいし、炭化ケイ素(SiC)の単結晶からなるSiC基板であってもよい。また、例えば、サファイア基板等の絶縁性基板の上にIII族窒化物をヘテロエピタキシャル成長させたテンプレート基板であってもよい。この場合、例えば、該テンプレート基板の側面からコンタクトを取って電圧を印加することで、基板表面の全面を研磨することができる。なお、各種導電性半導体基板の中でも、GaN基板は、実用的な研磨レート(例えば、100nm/h以上)で研磨することが非常に困難であるため、本発明は、特にGaN基板を研磨する際に有効である。
In the above embodiment, for example, the case of polishing a
また、例えば、上述の実施形態では、GaN基板20の+c面を研磨する場合について説明したが、本発明は、例えば、GaN基板20の-c面、a面、m面等を研磨する際にも適用可能である。
In addition, for example, in the above embodiment, the case of polishing the +c plane of the
また、例えば、上述の第1実施形態では、研磨用パッド10にパルス電圧を印加する場合について説明したが、研磨用パッド10に、電圧を連続的に印加してもよい。
In addition, for example, in the above-mentioned first embodiment, a pulse voltage is applied to the
また、例えば、上述の実施形態では、OHラジカルを生成させ、被研磨面14を酸化させる場合について説明したが、OHラジカル以外のラジカルや、原子状酸素等を生成させ、被研磨面14を酸化させてもよい。例えば、ペルオキソ二硫酸イオン(S2O8
2-)を含む水溶液(例えば、ペルオキソ二硫酸カリウム水溶液)を第1領域11に供給し、ペルオキソ二硫酸イオンを加熱すること、および、ペルオキソ二硫酸イオンに光を照射すること、の少なくとも一方により、硫酸イオンラジカル(SO4
-・)を生成させることができる。硫酸イオンラジカルを生成させることで、上述の実施形態と同様に、被研磨面14を酸化させることが可能となる。
Also, for example, in the above embodiment, the case where OH radicals are generated and the
また、例えば、上述の実施形態では、純水供給部24を用いて、スプレー状に純水を供給する場合について説明したが、研磨面13への純水の供給態様は、上述の実施形態に限定されない。例えば、純水に浸したガーゼ等を研磨面13に接触させ、毛細管現象により研磨面13に純水を供給してもよい。この場合、研磨面13の湿度を一定に保つことが容易である。
In addition, for example, in the above embodiment, the pure water is supplied in a spray form using the pure
次に、本発明に係る実施例を説明する。これらの実施例は本発明の一例であって、本発明はこれらの実施例により限定されない。 Next, examples of the present invention will be described. These examples are merely examples of the present invention, and the present invention is not limited to these examples.
<実施例1>
(1)GaN基板20の準備
まず、導電性半導体基板として、被研磨面14(+c面)を研磨する前のGaN基板20(直径2インチ)を複数枚準備し、試料1~3とした。試料1のキャリア濃度は1.6×1017cm-3であった。試料2および試料3のキャリア濃度は2.56×1018cm-3であった。
Example 1
(1) Preparation of
(2)GaN基板20の研磨
本発明の第2実施形態にて説明した研磨用パッド40を用いて、連続的に電圧を印加しながら、試料1の被研磨面14の研磨を行った。研磨の条件は以下の通りとした。
電圧(電源23が印加する電圧):100V
研磨圧力(研磨面13に被研磨面14を押し当てる圧力):18.3kPa
定盤回転速度(定盤21の自転の回転速度):60rpm
基板回転速度(基板ホルダ22の自転の回転速度):60rpm
研磨時間(研磨工程S110を行う時間):30分(10分×3回)
(2) Polishing of
Voltage (voltage applied by power supply 23): 100 V
Polishing pressure (pressure for pressing the
Rotation speed of the platen (rotation speed of the platen 21): 60 rpm
Substrate rotation speed (rotation speed of the substrate holder 22): 60 rpm
Polishing time (time to perform polishing step S110): 30 minutes (10 minutes x 3 times)
また、本発明の第1実施形態にて説明した研磨用パッド10を用いて、パルス電圧を印加しながら、試料2の被研磨面14の研磨を行った。研磨の条件は以下の通りとした。
電圧(電源23が印加する電圧):100V
デューティ比D:5%
パルスの周期T:40秒
研磨圧力(研磨面13に被研磨面14を押し当てる圧力):18.3kPa
定盤回転速度(定盤21の自転の回転速度):120rpm
基板回転速度(基板ホルダ22の自転の回転速度):120rpm
研磨時間(研磨工程S110を行う時間):30分(10分×3回)
Moreover, the polishing
Voltage (voltage applied by power supply 23): 100 V
Duty ratio D: 5%
Pulse period T: 40 seconds Polishing pressure (pressure for pressing the
Rotation speed of the platen (rotation speed of the platen 21): 120 rpm
Substrate rotation speed (rotation speed of the substrate holder 22): 120 rpm
Polishing time (time to perform polishing step S110): 30 minutes (10 minutes x 3 times)
また、比較のために、不織布に酸化セリウムのみを分散させた研磨用パッドを用いて、電圧を印加せずに、試料3の被研磨面14の研磨を行った。研磨の条件は以下の通りとした。
研磨圧力(研磨面13に被研磨面14を押し当てる圧力):18.3kPa
定盤回転速度(定盤21の自転の回転速度):120rpm
基板回転速度(基板ホルダ22の自転の回転速度):120rpm
研磨時間(研磨工程S110を行う時間):30分(10分×3回)
For comparison, the
Polishing pressure (pressure for pressing the
Rotation speed of the platen (rotation speed of the platen 21): 120 rpm
Substrate rotation speed (rotation speed of the substrate holder 22): 120 rpm
Polishing time (time to perform polishing step S110): 30 minutes (10 minutes x 3 times)
(3)研磨レートの評価
研磨前後のGaN基板20の重量および厚さを測定することにより、研磨レートを算出した。研磨用パッド40を用いて研磨した試料1の研磨レートは132nm/hであった。以上より、研磨用パッド40を用いてGaN基板20の被研磨面14に対して研磨を行うことで、研磨レートを100nm/h以上にできることを確認した。
(3) Evaluation of Polishing Rate The polishing rate was calculated by measuring the weight and thickness of the
図12に、試料2および試料3の研磨量(研磨によって除去された厚さ)を示す。研磨用パッド10を用いて研磨した試料2は、酸化セリウムのみを固定した研磨用パッドを用いて研磨した試料3よりも研磨量が大きかった。以上より、研磨用パッド10を用いてGaN基板20の被研磨面14(+c面)に対して研磨を行うことで、研磨レートを向上できることを確認した。
Figure 12 shows the amount of polishing (thickness removed by polishing) of Sample 2 and Sample 3. Sample 2, which was polished using
(4)表面粗さの評価
図13に、試料1の研磨前後の算術平均粗さRaを、光学式表面性状測定機(Zygo NewView 7300)を用いて測定した結果を示す。研磨前の算術平均粗さRaは1.39nmであった。10分の研磨後の算術平均粗さRaは1.06nmであった。20分の研磨後の算術平均粗さRaは0.840nmであった。30分の研磨後の算術平均粗さRaは0.687nmであった。以上より、研磨用パッド40を用いてGaN基板20の被研磨面14に対して研磨を行うことで、表面の算術平均粗さRaが0.7nm以下であるGaN基板20を製造できることを確認した。
(4) Evaluation of surface roughness FIG. 13 shows the results of measuring the arithmetic mean roughness Ra of sample 1 before and after polishing using an optical surface texture measuring instrument (Zygo NewView 7300). The arithmetic mean roughness Ra before polishing was 1.39 nm. The arithmetic mean roughness Ra after 10 minutes of polishing was 1.06 nm. The arithmetic mean roughness Ra after 20 minutes of polishing was 0.840 nm. The arithmetic mean roughness Ra after 30 minutes of polishing was 0.687 nm. From the above, it was confirmed that a
<実施例2>
(1)研磨用パッド10の作製
まず、以下の手順により研磨用パッド10を作製した。
Example 2
(1) Preparation of
直径200mm、(見かけの)厚さ1mmの不織布(見かけ体積:31.4cm3)を準備した。不織布の質量は2.80gであった。 A nonwoven fabric (apparent volume: 31.4 cm 3 ) having a diameter of 200 mm and an (apparent) thickness of 1 mm was prepared. The mass of the nonwoven fabric was 2.80 g.
不織布に、アルギン酸ナトリウムを少量添加した、酸化セリウム分散液を含浸させた。その後、不織布を塩化カルシウム水溶液中に入れ、搾り機を用いて、不織布から余分な液を取り除いた後、定温乾燥器を用いて70℃で30分間乾燥させた。乾燥後の不織布の質量は、23.88gであった。質量の増加量は20.58gであり、増加量中の40質量%が酸化セリウムであるため(残りの60質量%はアルギン酸ナトリウム)、砥粒32の密度は、0.26g/cm3であった。
The nonwoven fabric was impregnated with a cerium oxide dispersion liquid to which a small amount of sodium alginate was added. The nonwoven fabric was then placed in an aqueous calcium chloride solution, and excess liquid was removed from the nonwoven fabric using a squeezer. The nonwoven fabric was then dried at 70°C for 30 minutes using a constant temperature dryer. The mass of the nonwoven fabric after drying was 23.88g. The increase in mass was 20.58g, and since 40% by mass of the increase was cerium oxide (the remaining 60% by mass was sodium alginate), the density of the
次に、不織布にナフィオン分散液を含浸させ、搾り機を用いて、不織布から余分な液を取り除いた後、定温乾燥器を用いて70℃で30分間乾燥させた。乾燥後の不織布の質量は、23.53gであった。質量の増加量は0.15gであり、ナフィオン15の密度は、4.8mg/cm3であった。
Next, the nonwoven fabric was impregnated with the Nafion dispersion, and excess liquid was removed from the nonwoven fabric using a squeezer, and then the nonwoven fabric was dried at 70° C. for 30 minutes using a constant temperature dryer. The mass of the nonwoven fabric after drying was 23.53 g. The increase in mass was 0.15 g, and the density of
(2)GaN基板20およびSiC基板の研磨
(1)で作製した研磨用パッド10を用いて、GaN基板20およびSiC基板の研磨を行った。GaN基板20は、直径2インチ、n型、被研磨面14が+c面のものを準備した。SiC基板は、4H-SiC、直径2インチ、n型、被研磨面14がSi面のものを準備した。
(2) Polishing of
研磨条件は以下の通りとした。
電圧(電源23が印加する電圧):40V
電流値:100~150mA
デューティ比D:90%
パルスの周期T:120秒
研磨圧力(研磨面13に被研磨面14を押し当てる圧力):12kPa
定盤回転速度(定盤21の自転の回転速度):60rpm
基板回転速度(基板ホルダ22の自転の回転速度):60rpm
水分供給量:0.4mL/min
温度:RT
研磨時間(研磨工程S110を行う時間):10分
The polishing conditions were as follows:
Voltage (voltage applied by power supply 23): 40 V
Current value: 100-150mA
Duty ratio D: 90%
Pulse period T: 120 seconds Polishing pressure (pressure for pressing the
Rotation speed of the platen (rotation speed of the platen 21): 60 rpm
Substrate rotation speed (rotation speed of the substrate holder 22): 60 rpm
Water supply amount: 0.4mL/min
Temperature: RT
Polishing time (time to perform polishing step S110): 10 minutes
(3)研磨レートの評価
研磨前後のGaN基板20およびSiC基板の重量および厚さを測定することにより、研磨レートを算出した。GaN基板20の研磨レートは、1μm/hであった。つまり、GaN基板20に対して、研磨用パッド10を用いて、上記研磨条件で研磨を行った際の研磨レートが、1μm/h以上であることを確認した。
(3) Evaluation of polishing rate The polishing rate was calculated by measuring the weight and thickness of the
また、SiC基板の研磨レートは、4.5μm/hであった。つまり、SiC基板に対して、研磨用パッド10を用いて、上記研磨条件で研磨を行った際の研磨レートが、4.5μm/h以上であることを確認した。
The polishing rate of the SiC substrate was 4.5 μm/h. In other words, it was confirmed that the polishing rate when polishing a SiC substrate using the
<本発明の好ましい態様>
以下、本発明の好ましい態様を付記する。
<Preferred embodiment of the present invention>
Preferred embodiments of the present invention will be described below.
(付記1)
本発明の一態様によれば、
導電性半導体基板の被研磨面の研磨に用いられる研磨用パッドであって、
前記被研磨面と接触する研磨面に、少なくとも固体高分子電解質が含浸されている、研磨用パッドが提供される。
(Appendix 1)
According to one aspect of the present invention,
A polishing pad used for polishing a surface of a conductive semiconductor substrate, comprising:
There is provided a polishing pad, the polishing surface which comes into contact with the surface to be polished being impregnated with at least a solid polymer electrolyte.
(付記2)
付記1に記載の研磨用パッドであって、
前記固体高分子電解質は、前記研磨用パッドの厚さ方向にも含浸されている。
(Appendix 2)
2. The polishing pad according to claim 1,
The solid polymer electrolyte is also impregnated in the polishing pad in the thickness direction.
(付記3)
付記1または付記2に記載の研磨用パッドであって、
前記固体高分子電解質が、3mg/cm3以上20mg/cm3以下の密度で含浸されている。
(Appendix 3)
10. The polishing pad according to claim 1 or 2,
The solid polymer electrolyte is impregnated at a density of 3 mg/cm 3 or more and 20 mg/cm 3 or less.
(付記4)
付記1から付記3のいずれか1つに記載の研磨用パッドであって、
前記固体高分子電解質に水分子が接触する状態で、前記研磨面と、前記研磨面とは反対側の裏面と、の間が電気的に導通する。
(Appendix 4)
A polishing pad according to any one of claims 1 to 3,
With water molecules in contact with the solid polymer electrolyte, electrical continuity is established between the polished surface and the back surface opposite to the polished surface.
(付記5)
付記1から付記4のいずれか1つに記載の研磨用パッドであって、
前記研磨用パッドは不織布を含み、
前記固体高分子電解質は、前記不織布の繊維の表面に付着している。
(Appendix 5)
5. The polishing pad according to claim 1,
The polishing pad comprises a nonwoven fabric,
The solid polymer electrolyte is attached to the surface of the fibers of the nonwoven fabric.
(付記6)
付記1から付記5のいずれか1つに記載の研磨用パッドであって、
前記固体高分子電解質は、フッ化炭素骨格と、末端にスルホン酸基を有するフッ化炭素エーテルの側鎖と、を備える高分子(ナフィオン)である。
(Appendix 6)
6. The polishing pad according to claim 1,
The solid polymer electrolyte is a polymer (Nafion) having a fluorocarbon skeleton and fluorocarbon ether side chains having sulfonic acid groups at their ends.
(付記7)
付記1から付記6のいずれか1つに記載の研磨用パッドであって、
前記研磨面とは反対側の裏面に、導電性接着剤を有する。
(Appendix 7)
7. The polishing pad according to claim 1,
A conductive adhesive is applied to the back surface opposite the polished surface.
(付記8)
付記1から付記7のいずれか1つに記載の研磨用パッドであって、
前記研磨面に、砥粒が分散されている。
好ましくは、前記砥粒は、前記被研磨面を構成する半導体結晶より硬度が低い。
(Appendix 8)
8. The polishing pad according to claim 1,
Abrasive grains are dispersed on the polishing surface.
Preferably, the abrasive grains have a hardness lower than that of the semiconductor crystals that constitute the surface to be polished.
(付記9)
付記8に記載の研磨用パッドであって、
前記砥粒は、酸化セリウムを含み、
前記砥粒が、0.1g/cm3以上0.5g/cm3以下の密度で分散されている。
(Appendix 9)
9. The polishing pad according to claim 8,
The abrasive grains include cerium oxide,
The abrasive grains are dispersed at a density of 0.1 g/cm 3 or more and 0.5 g/cm 3 or less.
(付記10)
付記8または付記9に記載の研磨用パッドであって、
前記砥粒の表面に、前記固体高分子電解質が付着している。
(Appendix 10)
10. The polishing pad according to claim 8 or 9,
The solid polymer electrolyte is attached to the surface of the abrasive grain.
(付記11)
付記8から付記10のいずれか1つに記載の研磨用パッドであって、
窒化ガリウムの単結晶からなる窒化ガリウム基板に対して、前記研磨用パッドと前記窒化ガリウム基板との間に40Vの電圧を間欠的に印加しながら研磨を行った際の研磨レートが、1μm/h以上である。
好ましくは、前記窒化ガリウム基板に流れる電流値は、100mA以上150mA以下である。
好ましくは、デューティ比Dは、90%である。
好ましくは、パルスの周期Tは、120秒である。
好ましくは、前記研磨面に前記被研磨面を押し当てる圧力は、12kPaである。
好ましくは、前記研磨用パッドおよび前記窒化ガリウム基板の回転速度は、60rpmである。
好ましくは、前記研磨面に対する水分供給量は、0.4mL/minである。
(Appendix 11)
11. The polishing pad according to claim 8,
A gallium nitride substrate made of a single crystal of gallium nitride is polished at a polishing rate of 1 μm/h or more while a voltage of 40 V is intermittently applied between the polishing pad and the gallium nitride substrate.
Preferably, the value of the current flowing through the gallium nitride substrate is not less than 100 mA and not more than 150 mA.
Preferably, the duty ratio D is 90%.
Preferably, the period T of the pulses is 120 seconds.
Preferably, the pressure with which the polished surface is pressed against the polishing surface is 12 kPa.
Preferably, the rotation speed of the polishing pad and the gallium nitride substrate is 60 rpm.
Preferably, the amount of water supplied to the polishing surface is 0.4 mL/min.
(付記12)
付記8から付記11のいずれか1つに記載の研磨用パッドであって、
炭化ケイ素の単結晶からなる炭化ケイ素基板に対して、前記研磨用パッドと前記炭化ケイ素との間に40Vの電圧を間欠的に印加しながら研磨を行った際の研磨レートが、4.5μm/h以上である。
好ましくは、前記炭化ケイ素基板に流れる電流値は、100mA以上150mA以下である。
好ましくは、デューティ比Dは、90%である。
好ましくは、パルスの周期Tは、120秒である。
好ましくは、前記研磨面に前記被研磨面を押し当てる圧力は、12kPaである。
好ましくは、前記研磨用パッドおよび前記炭化ケイ素基板の回転速度は、60rpmである。
好ましくは、前記研磨面に対する水分供給量は、0.4mL/minである。
(Appendix 12)
12. The polishing pad according to any one of claims 8 to 11,
When a silicon carbide substrate made of a single crystal of silicon carbide is polished while a voltage of 40 V is intermittently applied between the polishing pad and the silicon carbide, the polishing rate is 4.5 μm/h or more.
Preferably, a value of a current flowing through the silicon carbide substrate is equal to or greater than 100 mA and equal to or less than 150 mA.
Preferably, the duty ratio D is 90%.
Preferably, the period T of the pulses is 120 seconds.
Preferably, the pressure with which the polished surface is pressed against the polishing surface is 12 kPa.
Preferably, the rotation speed of the polishing pad and the silicon carbide substrate is 60 rpm.
Preferably, the amount of water supplied to the polishing surface is 0.4 mL/min.
(付記13)
本発明の他の態様によれば、
導電性半導体基板の被研磨面と接触する研磨面に、少なくとも固体高分子電解質が含浸されている、研磨用パッドを準備する工程と、
前記固体高分子電解質に水分子が接触する状態で、前記研磨用パッドの前記研磨面を前記導電性半導体基板の前記被研磨面に圧力をかけて接触させ、前記研磨用パッドと前記導電性半導体基板との間に電圧を印加しながら、前記研磨用パッドと前記導電性半導体基板とを相対移動させることにより、前記被研磨面を研磨する工程と、
を有する、導電性半導体基板の製造方法が提供される。
(Appendix 13)
According to another aspect of the present invention,
A step of preparing a polishing pad, the polishing surface of which contacts the surface to be polished of the conductive semiconductor substrate being impregnated with at least a solid polymer electrolyte;
a step of bringing the polishing surface of the polishing pad into contact with the surface to be polished of the conductive semiconductor substrate under pressure while water molecules are in contact with the solid polymer electrolyte, and polishing the surface to be polished by moving the polishing pad and the conductive semiconductor substrate relative to each other while applying a voltage between the polishing pad and the conductive semiconductor substrate;
A method for manufacturing a conductive semiconductor substrate is provided, comprising:
(付記14)
付記13に記載の導電性半導体基板の製造方法であって、
前記研磨する工程では、前記電圧を印加中に、前記被研磨面を酸化する。
(Appendix 14)
A method for producing a conductive semiconductor substrate according to
In the polishing step, the surface to be polished is oxidized while the voltage is being applied.
(付記15)
付記13または付記14に記載の導電性半導体基板の製造方法であって、
前記研磨する工程では、前記電圧を間欠的に印加する。
(Appendix 15)
A method for producing a conductive semiconductor substrate according to claim 13 or 14, comprising the steps of:
In the polishing step, the voltage is applied intermittently.
(付記16)
付記13から付記15のいずれか1つに記載の導電性半導体基板の製造方法であって、
前記研磨する工程では、前記研磨面に、砥粒を含むスラリーを供給する。
(Appendix 16)
A method for producing a conductive semiconductor substrate according to any one of
In the polishing step, a slurry containing abrasive grains is supplied to the polishing surface.
(付記17)
付記13から付記16のいずれか1つに記載の導電性半導体基板の製造方法であって、
前記研磨する工程では、前記導電性半導体基板の前記被研磨面に、ポーラス構造を形成した後、前記ポーラス構造を除去する。
好ましくは、前記導電性半導体基板は、窒化ガリウムの単結晶からなる窒化ガリウム基板である。
(Appendix 17)
A method for producing a conductive semiconductor substrate according to any one of
In the polishing step, a porous structure is formed on the surface to be polished of the conductive semiconductor substrate, and then the porous structure is removed.
Preferably, the conductive semiconductor substrate is a gallium nitride substrate made of a single crystal of gallium nitride.
(付記18)
付記13から付記17のいずれか1つに記載の導電性半導体基板の製造方法であって、
前記研磨する工程では、前記研磨用パッドと前記導電性半導体基板との間に印加する電圧Vは、前記導電性半導体基板の研磨レートが最大となる電圧Vmを超えないように制御する。
好ましくは、前記導電性半導体基板は、炭化ケイ素の単結晶からなる炭化ケイ素基板である。
(Appendix 18)
A method for producing a conductive semiconductor substrate according to any one of
In the polishing step, a voltage V applied between the polishing pad and the conductive semiconductor substrate is controlled so as not to exceed a voltage Vm at which the polishing rate of the conductive semiconductor substrate is maximized.
Preferably, the conductive semiconductor substrate is a silicon carbide substrate made of a single crystal of silicon carbide.
(付記19)
付記13から付記18のいずれか1つに記載の導電性半導体基板の製造方法であって、
前記研磨する工程では、前記研磨用パッドと前記導電性半導体基板との間に電圧を印加しない状態で、所定の時間、前記研磨用パッドと前記導電性半導体基板とを相対移動させ、前記研磨する工程を終了する。
(Appendix 19)
A method for producing a conductive semiconductor substrate according to any one of
In the polishing step, the polishing pad and the conductive semiconductor substrate are moved relative to each other for a predetermined time without applying a voltage between the polishing pad and the conductive semiconductor substrate, and then the polishing step is terminated.
(付記20)
本発明の他の態様によれば、
導電性半導体基板の表面の研磨に用いられる研磨用パッドであって、
前記導電性半導体基板の前記表面と接触する面に、
ラジカルを生成させ、前記ラジカルによって前記導電性半導体基板の前記表面を構成する半導体結晶を酸化させる第1領域と、
前記半導体結晶が前記ラジカルによって酸化されることにより生成される酸化物を除去する第2領域と、を有する研磨用パッドが提供される。
好ましくは、前記研磨用パッドは、保水性を有する。
好ましくは、前記研磨用パッドの前記導電性半導体基板の前記表面と接触する面は、前記導電性半導体基板の前記表面に対して摺動性を有する。
好ましくは、前記研磨用パッドは、裏面に導電性接着剤を有する。
(Appendix 20)
According to another aspect of the present invention,
A polishing pad for use in polishing a surface of a conductive semiconductor substrate, comprising:
On a surface in contact with the surface of the conductive semiconductor substrate,
a first region for generating radicals and oxidizing a semiconductor crystal constituting the surface of the conductive semiconductor substrate by the radicals;
and a second region that removes oxides produced by the oxidation of the semiconductor crystal by the radicals.
Preferably, the polishing pad has water retention properties.
Preferably, the surface of the polishing pad which comes into contact with the surface of the conductive semiconductor substrate has slidability relative to the surface of the conductive semiconductor substrate.
Preferably, the polishing pad has a conductive adhesive on the back surface.
(付記21)
付記20に記載の研磨用パッドであって、
前記ラジカルは、OHラジカルである。
(Appendix 21)
21. The polishing pad according to
The radical is an OH radical.
(付記22)
付記20または付記21に記載の研磨用パッドであって、
前記第1領域に、(電圧を印加することで、水から)前記ラジカルを生成させる固体高分子電解質が含浸されている。
好ましくは、前記固体高分子電解質は、前記研磨用パッドの厚さ方向の全体にわたって含浸されている。
好ましくは、前記電圧は、20V以上300V以下である。
(Appendix 22)
22. The polishing pad according to claim 20 or 21,
The first region is impregnated with a solid polymer electrolyte that generates the radicals (from water upon application of a voltage).
Preferably, the solid polymer electrolyte is impregnated throughout the entire polishing pad in the thickness direction.
Preferably, the voltage is greater than or equal to 20V and less than or equal to 300V.
(付記23)
付記20から付記22のいずれか1つに記載の研磨用パッドであって、
前記第2領域に、前記酸化物を除去する砥粒が分散されている。
好ましくは、前記砥粒は、前記半導体結晶より硬度が低い。
(Appendix 23)
23. The polishing pad according to any one of
Abrasive grains for removing the oxides are dispersed in the second region.
Preferably, the abrasive grains have a hardness lower than that of the semiconductor crystals.
(付記24)
付記20から付記23のいずれか1つに記載の研磨用パッドであって、
前記第1領域および前記第2領域が、前記研磨用パッドと前記導電性半導体基板との相対移動により前記導電性半導体基板に交互に接触するように配置されている。
(Appendix 24)
24. The polishing pad according to any one of
The first region and the second region are arranged so as to alternately come into contact with the conductive semiconductor substrate by relative movement between the polishing pad and the conductive semiconductor substrate.
(付記25)
本発明の他の態様によれば、
導電性半導体基板の表面の研磨に用いられる研磨用パッドであって、
窒化ガリウムより硬度が低い砥粒が分散されており、
前記窒化ガリウムの単結晶からなる窒化ガリウム基板(の+c面)に対して、中性領域で研磨を行った際の研磨レートが100nm/h以上10000nm/h以下である研磨用パッドが提供される。
好ましくは、電圧を印加することで、水からOHラジカルを生成させ、前記OHラジカルによって、前記窒化ガリウムを酸化させる。
好ましくは、前記窒化ガリウムが酸化されることにより生成される酸化ガリウムを除去する。
好ましくは、前記電圧は、20V以上300V以下である。
好ましくは、前記窒化ガリウム基板の表面のキャリア濃度は、1.0×1016cm-3以上1.0×1020cm-3以下である。
(Appendix 25)
According to another aspect of the present invention,
A polishing pad for use in polishing a surface of a conductive semiconductor substrate, comprising:
Abrasive grains with a lower hardness than gallium nitride are dispersed in the material.
There is provided a polishing pad having a polishing rate of 100 nm/h to 10,000 nm/h when polishing (the +c plane of) a gallium nitride substrate made of a single crystal of gallium nitride in a neutral region.
Preferably, OH radicals are generated from water by applying a voltage, and the gallium nitride is oxidized by the OH radicals.
Preferably, gallium oxide produced by oxidizing the gallium nitride is removed.
Preferably, the voltage is greater than or equal to 20V and less than or equal to 300V.
Preferably, the carrier concentration in the surface of the gallium nitride substrate is not less than 1.0×10 16 cm −3 and not more than 1.0×10 20 cm −3 .
(付記26)
本発明の他の態様によれば、
導電性半導体基板の製造方法であって、
ラジカルを生成させ、前記ラジカルによって前記導電性半導体基板の表面を構成する半導体結晶を酸化する工程と、
前記半導体結晶が前記ラジカルによって酸化されることにより生成された酸化物を除去する工程と、を有し、
前記導電性半導体基板の前記表面を研磨する研磨用パッドと、前記導電性半導体基板とを相対移動させることにより、前記酸化する工程と、前記除去する工程とを行う、導電性半導体基板の製造方法が提供される。
好ましくは、前記酸化する工程と、前記除去する工程とを同時または交互に行う。
(Appendix 26)
According to another aspect of the present invention,
A method for manufacturing a conductive semiconductor substrate, comprising the steps of:
generating radicals and oxidizing semiconductor crystals constituting the surface of the conductive semiconductor substrate by the radicals;
and removing an oxide produced by oxidizing the semiconductor crystal with the radicals,
There is provided a method for manufacturing a conductive semiconductor substrate, in which the oxidizing step and the removing step are carried out by relatively moving a polishing pad that polishes the surface of the conductive semiconductor substrate and the conductive semiconductor substrate.
Preferably, the oxidizing step and the removing step are carried out simultaneously or alternately.
10 研磨用パッド
11 第1領域
12 第2領域
13 研磨面
14 被研磨面
15 ナフィオン
16 繊維
17 気泡
18 ポーラス層
20 GaN基板
21 定盤
22 基板ホルダ
23 電源
24 純水供給部
30 GaN
31 酸化物
32 砥粒
40 研磨用パッド
S100 準備工程
S110 研磨工程
S111 酸化工程
S112 除去工程
REFERENCE SIGNS
31
Claims (9)
前記被研磨面と接触する研磨面に、少なくとも固体高分子電解質が3mg/cm 3 以上20mg/cm 3 以下の密度で含浸されており、
前記研磨面を有する基材は、連続気泡構造を有し、
前記固体高分子電解質は、前記基材の表面の少なくとも一部を被覆している、研磨用パッド。 A polishing pad used for polishing a surface of a conductive semiconductor substrate, comprising:
the polishing surface in contact with the polished surface is impregnated with at least a solid polymer electrolyte at a density of 3 mg/cm3 or more and 20 mg/cm3 or less ;
the substrate having the polishing surface has an open-cell structure,
The solid polymer electrolyte covers at least a portion of the surface of the substrate .
前記第1領域および前記第2領域は、研磨用パッドと前記導電性半導体基板との相対移動により前記被研磨面に交互に接触するよう配置されている、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の研磨用パッド。9. The polishing pad according to claim 1, wherein the first region and the second region are arranged to alternately contact the polished surface due to relative movement between the polishing pad and the conductive semiconductor substrate.
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| JP2008528308A (en) | 2005-01-26 | 2008-07-31 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Electrical processing profile control |
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