JPH03281165A - 化学作用を利用したポリシング法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は硬脆材料のポリシング法に関する。

［従来の技術］ 一般的に硬脆材料のポリシングは、材料よりも硬度の高
い砥粒（主にダイヤモンド）を用い、砥粒による微小破
壊などの機械的作用を利用して行なわれる。この場合あ
る程度の加工能率は得られるものの、加工面にスクラッ
チが残存したり加工歪が発生することが多く、電子材料
や光学材料の場合は材料の電気的特性や光学的特性が劣
化し、構（１） 造材料などでは機械的強度が低下して破壊をまねくなど
材料の特性を損なうこととなる。また、この方法におい
て加工液にアルカリ性溶液を用いる場合もあるが、これ
は材料表面を軟質にすることを目的としており、加工面
によりいっそうスクラッチ等が発生しやすくなる。

それに対して、材料よりも硬度の低い砥粒を乾式で供給
し、材料と砥粒との接触点で高温・高圧状態による反応
物を生成し、その反応物を摩擦力で除去するメカノケミ
カルボリジング法がある（電子技術総合研究所研究報告
書第７７６号）。この加工法は材料よりも硬度の低い砥
粒を使用するため、砥粒が材料に押し込まれることがな
く、材料表面の破壊がおこらず、スクラッチが残存した
り加工歪が発生することがない。また、加工する材料に
対して適切な砥粒を選択することにより、一般的なポリ
シング法である材料よりも硬度の高い砥粒を用いるポリ
シング法と同程度以上の加工能率が得られる。

しかしこのメカノケミカルボリジング法では、（２） 摩擦力のみで材料表面に生成された反応物を除去するた
め、反応物が完全に除去されず表面に残留物として残っ
てしまう可能性がある。また加工液を用いない乾式であ
るため、材料表面に均等に供給することが困難であり、
加工が不均一となり精度良く研磨することが難しい。さ
らに砥粒の飛散によって作業環境の悪化をまねく。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、材料よりも硬度の低い砥粒を用いて材料と砥
粒との接触点で反応物を生成させる硬脆材料のポリシン
グ法において、材料表面の反応物の除去、加工の不均一
性、作業環境の悪化という問題を解決するとともに、さ
らに加工能率も向上させるポリシング法を提案するもの
である。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、硬脆材料のポリシング法の一つである材料よ
りも硬度の低い砥粒を用いて材料と砥粒との接触点で反
応物を生成させるメカノケミカルボリジング法において
、砥粒を酸性またはアルカリ性溶液に懸濁して供給しボ
リシングすることを（３） 特徴とする。

［作用］ 従来のメカノケミカルボリジング法では、材料と砥粒と
の接触点で生成された反応物を摩擦力のみで除去するが
、本発明では摩擦力だけでなく、反応物に対してエツチ
ング作用を有する酸性またはアルカリ性溶液によるエツ
チング作用によっても除去する。そのため従来のメカノ
ケミカルボリジング法のように材料表面に反応物が残留
する可能性がない。さらにエツチング作用を重畳させる
ことにより生成された反応物を効率的に除去できるため
、従来に比べて非常に高い加工能率が得られる。また砥
粒を液体とともに供給することにより、材料に対して砥
粒を均等に供給することができ、加工が不均一とならず
精度の高い加工が可能となる。さらには湿式であるため
砥粒の飛散が防げ、作業環境の向上が図れる。

硬脆材料、砥粒、加工液の種類およびＰＨ値の組合せの
例を第１表に示す。

Ｓｉの場合はＢａＣＯ３やＣａＣＯ３の砥粒との間でケ
イ（４） 酸塩が反応物として形成される。このケイ酸塩はＫＯＨ
，ＮａＯＨなどの強アルカリやフッ酸に溶解するので、
これらを加工液として用いる。この場合、アルカリ性で
はＰＨ９〜１２が望ましく、酸性ではＰＨ３〜５が望ま
しい。ここで溶液のＰＨを限定するのは、酸性・アルカ
リ性の程度が低いＰＨ５超、９未満の範囲では、砥粒と
材料との反応物に対する化学作用が起こらず、一方ＰＨ
３未満、１２超と酸性・アルカリ性の程度が高すぎると
砥粒の特性が劣化するためである。

第　　　　１　　　　表 またＳｉ３Ｎ４に対してはＣｒ２Ｏ３やＦｅ２Ｏ３、Ｓ
ｉＣに対してはＣｒ２Ｏ，を砥粒として用いると１両者
ともＳｉｎ。

（５） を形成する。ＳｉＯ□はフッ酸に可溶なため、フッ酸を
加工液として用いる。この場合も同様の理由によりＰＨ
３〜５が望ましい。

［実施例］ 実施例Ｉ ＳｉウェハをＢａＣ０，を砥粒として用いて、１−■乾
式、１−■ＰＨ９のＫＯＨ水溶液に懸濁、１−■ＰＨ１
０，５のＫＯＨ水溶液に懸濁、１−■ＰＨ１２のＫＯＨ
水溶液に懸濁して湿式で供給してボリシングした。加工
圧力は２００ｇ／ｃｍ”で、平均砥粒径は１．２μｍで
あり、１−■〜１−■では砥粒濃度２５ｗｔ％である。

その結果、それぞれの加工能率は第２表に示すように、
１−■５．Ｊｚｍ／ｈｒ、１−■９．０　ｐ　ｍ／ｈｒ
、１−■１２゜Ｏｔｔ　ｍ／ｈｒ、１−■１４．０　μ
ｍ／ｈｒであった。なお、１−■。

１−〇の条件で加工したＳｉ表面をＥＳＣＡで分析した
結果、砥粒及び砥粒とＳｉとの加工物は検出されず、残
留物の無い清浄な表面が得られた。またウェハの平坦度
を表すＴ　Ｔ　Ｖ　（Ｔｏｔａｌ　Ｔｈ１ｃｋｎｅｓｓ
Ｖａｒｉａｔｉｏｎ）は、１−■では２．２ｐｍ、■−
■では１．０μｍであり大きく向上した。

（６） 実施例２ ＳｊウェハをＢａＣＯ３を砥粒として用いて、２−■乾
式で供給、２−■ＰＨ３のＨＦ水溶液に懸濁して湿式で
供給してポリシングした。加工圧力は２００ｇ／Ｑｍ”
で、平均砥粒径は１．２μｍであり、２−■では砥粒濃
度２５ｗｔ％で供給した。その結果、それぞれの加工能
率は第２表に示すように、２−■５．０μｍ／ｈｒ　。

２−■１０．０μｍ／ｈｒであった。なお、２−■の条
件で加工したＳｉ表面をＥＳＣＡで分析した結果、砥粒
及び砥粒とＳｉとの加工物は検出されず、残留物の無い
清浄な表面が得られた。またウェハの平坦度を表すＴ　
Ｔ　Ｖ　（Ｔｏｔａｌ　Ｔｈ１ｃｋｎｅｓｓ　Ｖａｒｉ
ａｔｉｏｎ）は、２−■では２．２μｍ、２−■では１
．５μｍであり向上した。

実施例３ Ｓｉ、　Ｎ４をＣｒ２０３（平均粒径３μｍ）で、３−
■乾式、３−■湿式（ＰＨ５のＨＦ水溶液に懸濁：砥粒
濃度１０ｗｔ％）にてポリシングした。その結果、それ
ぞれの加工能率は第２表に示すように、乾式＝３μｍ／
ｈｒ。

湿式＝８μｍ／ｈｒであった。また、湿式ボリシングし
く７） た試料表面をＥＳＣＡで分析したが、ＳｉＯ□は検出さ
れなかった。

ＳｉＣをＣｒ２０３（平均粒径３μｍ）で、４−■乾式
、４−■湿式（ＰＨ４のＨＦ水溶液に懸濁：砥粒濃度１
０ｗｔ％）にてボリシングした。その結果、それぞれの
加工能率は第２表に示すように、乾式＝２μｍ／ｈｒ　
、湿式＝５μｍ／ｈｒであった。また、湿式ポリシング
した試料表面をＥＳＣＡで分析したが、５ｉ０２は検出
されなかった。

［発明の効果］ （８） 本発明により、材料よりも硬度の低い砥粒を用いて材料
と砥粒との接触点で反応物を生成させる硬脆材料のポリ
シング法において、ａ）材料表面の反応物や砥粒などの
残留物が除去でき、清浄な加工面が得られる。ｂ）加工
の不均一性が無くなり、高精度の加工が行える。Ｃ）砥
粒の飛散がなく作業環境が改善される。ｄ）加工能率が
向上する、などの効果が得られる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 材料よりも硬度の低い砥粒を用いて材料と砥粒との接触
   点で反応物を生成させる硬脆材料のポリシング法におい
   て、砥粒を酸性またはアルカリ性溶液に懸濁して供給す
   ることを特徴とするポリシング法。