[发明专利]研磨用磨粒、及其制造方法、研磨方法、研磨装置及浆料

说明书

技术领域

本发明是关于用于研磨蓝宝石、碳化硅(SiC)或氮化镓(GaN)等被研磨材表面所使用的研磨用磨粒及其制造方法与研磨方法及研磨装置以及研磨用浆料。

背景技术

近年来，朝着多功能化与高性能化的目标，陆续有新的半导体装置被提案。依据该等提案般，已经开始使用硅(Si)基板以外的新材料。特别是是蓝宝石或电源装置用的SiC、或发光二极管(LED)用的GaN等基板受到瞩目。今后，为了实现更高性能化、可量产的低成本化的目的，开发出基板的新颖加工方法被予以期望。

半导体装置的制造工序中，为使基板(Semiconductor substrate)的表面平坦，而进行研磨处理(polishing process)。过去采用的一种方法是使用含金刚石磨粒的油性浆料研磨被研磨材的基板的方法。使被研磨材的基板表面以金刚石磨粒予以机械性研削。金刚石磨粒的硬度比碳化硅的基板高。该方法是研磨速度快速，可以短时间达到目标研磨量的方法。然而，会有于被研磨材的基板表面产生深且大的伤痕的情况。因此，难以获得高质量的研磨面。而且，油性浆料由于因研磨处理的热而变质，所以使金刚石磨粒凝聚。结果，会有昂贵的金刚石磨粒无法再利用的问题。

为解决上述问题，已介绍采用产生机械化学效果的研磨方法的技术(专利文献一)。机械化学研磨是以使被研磨材的表面改质，由比被研磨材柔软的研磨磨粒进行研磨。因此，不会在被研磨材表面产生大的伤痕。另外，也介绍使用氧化剂作为碳化硅的研磨材，且提高研磨速率(removal rate)的技术。

[先前技术文献]

[专利文献]

专利文献一：日本特开2005-81485号公报

专利文献二：日本专利4345746号公报

专利文献三：日本专利4827963号公报

专利文献四：WO2011136387号公报

发明内容

专利文献一中揭示的干式研磨法(Dry polishing)是在被研磨材(object material)与研磨用磨粒(abrasive particle)之间产生高的摩擦热，促进机械化学研磨(mechanochemical polishing)，且实现研磨速度(removal rate)的提高。然而，暴露于高的温度下的研磨用磨粒与研磨屑由于会附着于研磨装置的内部，所以装置的洗净需花费时间。因此，有生产性变差的问题存在。

另一方面，专利文献二或专利文献三所示的湿式研磨法(Wet polishing)是将过氧化氢等氧化剂添加于研磨浆料中使被研磨材的表面氧化，实现研磨速率的提高。然而，含有氧化剂的浆料会使作业环境变差，废液处理的成本增大。而且，氧化剂会有腐蚀研磨装置的情况。专利文献四所示的湿式研磨法是使用强碱性浆料促进机械化学研磨，实现研磨速度的提高。然而，如pH10～14的强碱性浆料会使作业环境变差，且废液处理的成本增大。此外，任意一情况下，研磨处理中浆料的特性均容易变化，所以监视与调整为不可或缺，而有研磨工序难以自动化的问题。也即，过去已知的方法无法以实用的研磨速率高质量地研磨具有高耐腐蚀性的SiC或GaN。

为解决上述课题，本发明的目的是提供一种采用湿式研磨方法，利用产生机械化学效果的研磨方法，且可实现被研磨材的高质量、高的研磨速率的研磨用磨粒及其制造方法。

另外，本发明的目的是提供一种使用对环境影响较少的浆料湿式研磨被研磨材的研磨方法与研磨装置及研磨用浆料。

〈构成1〉

一种研磨用磨粒，其是使莫氏硬度与被研磨材相等或比被研磨材低的粒子状的第一研磨剂、与使上述被研磨材化学变质的粒子状的第二研磨剂通过机械合金化一体化成粒子状。

〈构成2〉

如构成1所记载的研磨用磨粒，其中上述第一研磨剂占上述经一体化粒子的5重量百分比以上且95重量百分比以下。

〈构成3〉

如构成1所记载的研磨用磨粒，其中上述第二研磨剂占上述经一体化粒子的5重量百分比以上且95重量百分比以下。

〈构成4〉

如构成1至3中任意一项所记载的研磨用磨粒，其中使上述第一研磨剂与第二研磨剂一体化成平均粒径0.05μm以上且100μm以下的粒子状。

〈构成5〉

一种研磨用复合磨粒，其特征是使具有机械研磨性的成分与具有化学研磨性的成分一体化而成的粒子，且通过机械合金化处理使两成分接合。

〈构成6〉