特開 2022-75054 板状成形体の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022075054

(43)【公開日】2022-05-18

(54)【発明の名称】板状成形体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B24B 7/04 20060101AFI20220511BHJP

   B24D 3/00 20060101ALI20220511BHJP

   B24B 37/00 20120101ALI20220511BHJP

   B24B 37/08 20120101ALI20220511BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20220511BHJP

【ＦＩ】

B24B7/04 A

B24D3/00 320B

B24B37/00 H

B24B37/08

H01L21/304 622B

H01L21/304 631

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020185586

(22)【出願日】2020-11-06

(71)【出願人】

【識別番号】000183303

【氏名又は名称】住友金属鉱山株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095223

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 章三

(74)【代理人】

【識別番号】100085040

【弁理士】

【氏名又は名称】小泉 雅裕

(74)【代理人】

【識別番号】100137752

【弁理士】

【氏名又は名称】亀井 岳行

(72)【発明者】

【氏名】石田 史明

【テーマコード（参考）】

3C043

3C063

3C158

5F057

【Ｆターム（参考）】

3C043BA03

3C043BA08

3C043BA16

3C043CC04

3C043CC13

3C043DD02

3C043DD04

3C043DD05

3C063AA02

3C063AB05

3C063BB02

3C063BC05

3C158AA07

3C158BA02

3C158CA05

3C158DA17

3C158EA01

3C158ED05

3C158ED08

5F057AA44

5F057AA48

5F057BA12

5F057BB09

5F057BB12

5F057CA11

5F057DA11

5F057EA06

5F057EB16

5F057EB17

5F057GA03

(57)【要約】

【課題】砥石の摩耗を低減できる板状成形体の製造法を提供する。
【解決手段】難切削性の板状体(炭化珪素)に対し、280番(ISO 8486表示)のＢ₄Ｃ砥粒を用いるラップ加工と7000番(同上)のダイヤモンド砥粒が含まれる砥石を用いる平面研削加工を施して板状成形体を製造する方法で、ラップ加工後におけるラップ面の平面研削条件を、(a)砥石を装着したスピンドルの回転数が1800rpm、(b)板状体を保持するチャックテーブルの回転数が+151～-251rpm、(c)砥石と板状体を加工送り方向へ相対的に移動させる加工送り速度が0.05μｍ/ｓに設定し、平面研削後における研削面の平面研削条件を、(a)スピンドルの回転数が3500rpm、(b)チャックテーブルの回転数が+51～-251rpm、(c)加工送り速度が0.10μｍ/ｓに設定することを特徴とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

難切削性の板状体を所望の厚さ近傍まで加工するラップ工程と、ラップ工程後の板状体面を平面研削して高平坦度かつ高平滑な面に加工する平面研削工程を有し、上記ラップ工程では１００番～３００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のＢ₄Ｃ砥粒が適用されると共に、平面研削工程では６０００番～８０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のダイヤモンド砥粒を有するビトリファイド砥石が適用される板状成形体の製造方法において、
上記平面研削工程を前段の第一研削工程と後段の第二研削工程とで構成し、
上記第一研削工程における第一平面研削の条件を、
ａ）上記砥石を装着したスピンドルの回転数が１８００ｒｐｍ、
ｂ）上記板状体を保持するチャックテーブルの回転数が＋１５１～－２５１ｒｐｍ、
ｃ）上記砥石と上記板状体とを加工送り方向へ相対的に移動させる加工送り速度が０．０５μｍ／ｓ、
に設定して板状体面を３μｍ～１０μｍ平面研削し、
上記第二研削工程における第二平面研削の条件を、
ａ）上記砥石を装着したスピンドルの回転数が３５００ｒｐｍ、
ｂ）上記板状体を保持するチャックテーブルの回転数が＋５１～－２５１ｒｐｍ、
ｃ）上記砥石と上記板状体とを加工送り方向へ相対的に移動させる加工送り速度が０．１μｍ／ｓ、
に設定して板状体面を所望の厚さまで平面研削することを特徴とする板状成形体の製造方法。

【請求項2】

上記第一研削工程において、板状体における一方の面を第一平面研削の条件で３μｍ～１０μｍ平面研削し、続いて、板状体における他方の面を第一平面研削の条件で３μｍ～１０μｍ平面研削する第一処理工程と、
上記第二研削工程において、第一平面研削の条件で平面研削された板状体における一方の面を第二平面研削の条件で平面研削し、続いて、第一平面研削の条件で平面研削された板状体における他方の面を第二平面研削の条件で平面研削する第二処理工程、
とで板状成形体を製造することを特徴とする請求項１に記載の板状成形体の製造方法。

【請求項3】

上記第二処理工程において、第二平面研削の条件で板状体における一方の面が平面研削される厚さαに較べて、第二平面研削の条件で板状体における他方の面が平面研削される厚さβを大きく設定（α＜β）することを特徴とする請求項２に記載の板状成形体の製造方法。

【請求項4】

上記難切削性の板状体が、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、アルミナまたは窒化ホウ素から選択されるいずれかの材料で構成されることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の板状成形体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、難切削性の板状体を所望の厚みに加工するラップ工程と、ラップ工程後の板状体面を平面研削して高平坦度かつ高平滑な面に加工する平面研削工程を有する板状成形体の製造方法に係り、特に、平面研削工程で使用する砥石の摩耗を低減できる板状成形体の製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

炭化珪素（ＳｉＣ）は、珪素（Ｓｉ：シリコン）と比較すると、３倍程度の大きなバンドギャップ（４Ｈ－ＳｉＣで、３．８ｅＶ程度、６Ｈ－ＳｉＣでは、３．１ｅＶ程度、シリコンは１．１ｅＶ程度）と高い熱伝導率（５Ｗ／ｃｍ・Ｋ程度、シリコンは１．５Ｗ／ｃｍ・Ｋ程度）を有することから、近年、パワーデバイス用途の基板材料としてＳｉＣ単結晶が使用され始めている。例えば、従来用いられてきたＳｉパワーデバイスと比較して、ＳｉＣパワーデバイスは５～１０倍程度大きい耐電圧と数百℃以上高い動作温度を実現し、更に、素子の電力損失を１／１０程度に低減できるため、鉄道車両用インバーター等で実用化されている。

【0003】

基板材料としてのＳｉＣ単結晶は、通常、昇華再結晶法（改良レーリー法）と呼ばれる気相法で作製され（例えば非特許文献１参照）、所望の直径および厚さに加工される。

【0004】

上記改良レーリー法は、固体状のＳｉＣ原料（通常は粉末）を、高温（２，４００℃以上）で加熱・昇華させ、不活性ガス雰囲気中を昇華したＳｉ原子と炭素原子が２，４００℃の蒸気として拡散により輸送され、原料よりも低温に設置された種結晶上に過飽和となって再結晶化させることにより塊状のＳｉＣ単結晶を育成する方法である。

【0005】

しかし、改良レーリー法は、プロセス温度が２，４００℃以上と非常に高いため、結晶成長の温度制御や対流制御、結晶欠陥の制御が非常に難しく、この方法で作製されたＳｉＣ単結晶基板には、マイクロパイプと呼ばれる結晶欠陥やその他の結晶欠陥（積層欠陥等）が多数存在し、電子デバイス用途に耐え得る高品質のＳｉＣ単結晶基板を歩留まりよく製造することが極めて難しい。この結果、電子デバイス用に用いることのできる結晶欠陥の少ない高品質なＳｉＣ単結晶基板は非常に高額なものとなり、このようなＳｉＣ単結晶基板を用いたデバイスも高額なものになってしまうため、ＳｉＣ単結晶基板が普及されることの妨げになっていた。

【0006】

そこで、近年、ＳｉＣ単結晶基板とＳｉＣ多結晶基板を準備し、上記ＳｉＣ単結晶基板とＳｉＣ多結晶基板とを貼り合わせる工程を行い、その後、上記ＳｉＣ単結晶基板を薄膜化する工程を行ってＳｉＣ多結晶基板上にＳｉＣ単結晶薄板層が形成されたＳｉＣ基板を製造する方法が提案されている（例えば非特許文献２参照）。

【0007】

このＳｉＣ基板の製造方法によれば、ＳｉＣ単結晶基板の厚さを、従来に較べて数分の一から数百分の一まで減少させることができる。このため、従来のように基板のすべてを高額でかつ高品質のＳｉＣ単結晶で構成した場合と比較し、ＳｉＣ基板のコストを大幅に低減させることができる。また、結晶欠陥の少ない高品質なＳｉＣ単結晶層上にパワーデバイス等の素子を形成することができるため、デバイス性能の向上および製造歩留りを大きく改善させることができる。

【0008】

このようなＳｉＣ単結晶基板とＳｉＣ多結晶基板とを貼り合わせる工程において、ＳｉＣ多結晶基板は緻密で高純度であると共に、高平坦度であることが求められる。このため、ＳｉＣ多結晶基板の製造には化学的気相蒸着法（以下、「ＣＶＤ法」と記載することがある）が用いられ、ＣＶＤ法を用いたＳｉＣ多結晶基板の製造方法が特許文献１に記載されている。以下、特許文献１に記載されたＳｉＣ多結晶基板の製造法について説明する。

【0009】

まず、図３（Ａ）に示す炭素質支持基板（例えば黒鉛支持基板）１が配置された育成炉内を１３００℃以上の環境に設定し、該炉内にＳｉＨ₄等のＳｉ系原材料ガス、ＣＨ₄等のＣ系原材料ガス、不純物ガスである窒素ガス、および、キャリアガスである水素ガスを導入し、熱反応により炭素質支持基板１の表裏面と外周端面に図３（Ｂ）に示すＳｉＣ多結晶膜２を析出させる。そして、ＳｉＣ多結晶膜２が析出された炭素質支持基板１を育成炉から取り出し、炭素質支持基板１をベベリング加工して図３（Ｃ）に示すように炭素質支持基板１の端面を露出させた後、電気炉等を用い炭素質支持基板１のみを燃焼させて、図３（Ｄ）に示す炭素質支持基板１の表裏面に形成されたＳｉＣ多結晶膜２から成る２枚のＳｉＣ多結晶基板３が得られる。

【0010】

しかし、ＣＶＤ法を用いたこの製造方法においては、図３（Ｂ）に示すように炭素質支持基板１の外周端近傍（外周部分）において、成膜したＳｉＣ多結晶膜２の膜厚が大きくなる傾向にあることから、図３（Ｄ）に示すように得られたＳｉＣ多結晶基板３の中央部付近に較べ周辺部が厚くなり易く、炭素質支持基板１を燃焼除去した後、研削や研磨によりＳｉＣ多結晶基板３の厚さと平坦度を調整する下記工程を要した。

【0011】

すなわち、図４（Ａ）～（Ｂ）に示すようにＳｉＣ多結晶基板３の周辺部を切除する切り抜き工程と、図４（Ｃ）に示すようにＳｉＣ多結晶基板３を所望の厚み近傍まで加工するラップ工程と、所望の直径に加工し、その後にＳｉＣ多結晶基板３の端面を面取りするベベル工程と、ラップ工程で得られたＳｉＣ多結晶基板３面を平面研削して図４（Ｄ）に示すように高平坦度かつ高平滑な面に加工する平面研削工程と、平面研削工程で発生した図示外の線状加工痕を化学機械研磨（メカノケミカルポリッシュ）によって除去し、図４（Ｅ）に示すようにＳｉＣ多結晶基板３表面を鏡面とするポリッシュ工程を要し、これ等工程を経てＳｉＣ基板の製造に供されるＳｉＣ多結晶基板は所望の状態となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】特開平０８－０２６７１４号公報

【特許文献2】特開２０１８－０５１６４６号公報

【非特許文献】

【0013】

【非特許文献1】Ｙｕ．Ｍ．Ｔａｉｒｏｖ ａｎｄ Ｖ．Ｆ．Ｔｓｖｅｔｋｏｖ： Ｊ．ｏｆ Ｃｒｙｓｔ．Ｇｒｏｗｔｈ ４３（１９７８）２０９

【非特許文献2】精密工学会誌，２０１７,８３巻,９号,ｐ.８３３-８３６

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

ところで、炭化ケイ素（ＳｉＣ）は、硬度が非常に高く、難切削性の材料ではあるが、番手が１００番（ＩＳＯ ８４８６表示）～３００番（ＩＳＯ ８４８６表示）程度、例えば２８０番（ＩＳＯ ８４８６表示）の炭化ホウ素（Ｂ₄Ｃ）砥粒を適用した低圧両面ラップ加工によりＳｉＣ多結晶基板の加工時間と加工コストを軽減することは可能である。しかし、その反面、ラップ工程後においてＳｉＣ多結晶基板面に急峻な凹凸が形成されてしまうため、ベベル工程を経た後、番手が６０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）～８０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）程度、例えば７０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石を用いてＳｉＣ多結晶基板の平面研削がなされた場合、砥石の摩耗率［（砥石の摩耗量／被加工物の加工量）×１００％］が高くなる問題が存在した。具体的には、平面研削の第一工程でＳｉＣ多結晶基板における一方の面を１０μｍ平面研削し、平面研削の第二工程でＳｉＣ多結晶基板における他方の面を２０μｍ平面研削した場合、第一工程で砥石の摩耗率が７００％～３５０％、第二工程で砥石の摩耗率が２００％～２５０％と高く、ダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石が高額であるため大きな問題となっている。

【0015】

本発明はこのような問題点に着目してなされたもので、その課題とするところは、ラップ工程と平面研削工程を有する板状成形体の製造方法において、平面研削工程で用いるビトリファイド砥石（ダイヤモンド砥粒とビトリファイド結合剤を含む砥石）の摩耗率を低減できる板状成形体の製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0016】

そこで、上記課題を解決するため、本発明者は、平面研削工程に用いる研削装置（例えば特許文献２参照）の加工条件、具体的には、ビトリファイド砥石を装着した「スピンドルの回転数」、板状体を保持する「チャックテーブルの回転数」、および、上記砥石と板状体を加工送り方向へ相対的に移動させる「加工送り速度」の条件を変更しながら実験を繰り返し行った結果、砥石の摩耗率が低減する適正な条件を見出すに至った。

【0017】

すなわち、２８０番（ＩＳＯ ８４８６表示）の炭化ホウ素（Ｂ₄Ｃ）砥粒が適用されたラップ工程後における板状体のラップ面（以下「♯２８０面」と称する場合がある）を、７０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石が用いられた研削装置により平面研削するときの適正条件は、
ａ）上記「スピンドルの回転数」を１８００ｒｐｍ、
ｂ）上記「チャックテーブルの回転数」を＋１５１～－２５１ｒｐｍ、
ｃ）上記「加工送り速度」を０．０５μｍ／ｓ、
であることが見出され、かつ、上記条件で「♯２８０面」を平面研削した場合、ビトリファイド砥石の摩耗率を低減できることが確認された。

【0018】

尚、チャックテーブルの回転方向がスピンドルの回転方向と同方向の場合に符号「＋」が付され、スピンドルの回転方向と逆方向の場合に符号「－」が付されている。

【0019】

また、ラップ工程後に形成された急峻な凹凸は、「♯２８０面」を７０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石で数μｍ研削することで平坦化され、３μｍ～１０μｍ研削された以降の上記砥石の摩耗率はほぼ一定でであるため、７０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石で平坦化された板状体の研削面（以下「♯７０００面」と称する場合がある）を更に平面研削する場合、「♯２８０面」の条件に代えて「♯７０００面」に合った条件に変更して研削した方が上記砥石の摩耗率を低減できる。

【0020】

そして、上記「♯７０００面」を、７０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石が用いられた研削装置により平面研削するときの適正条件は、
ａ）上記「スピンドルの回転数」を３５００ｒｐｍ、
ｂ）上記「チャックテーブルの回転数」を＋５１～－２５１ｒｐｍ、
ｃ）上記「加工送り速度」を０．１μｍ／ｓ、
であることが見出され、かつ、上記条件で「♯７０００面」を平面研削した場合、ビトリファイド砥石の摩耗率を更に低減できることが確認された。

【0021】

本発明はこのような技術的発見により完成されている。

【0022】

すなわち、本発明に係る第１の発明は、
難切削性の板状体を所望の厚さ近傍まで加工するラップ工程と、ラップ工程後の板状体面を平面研削して高平坦度かつ高平滑な面に加工する平面研削工程を有し、上記ラップ工程では１００番～３００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のＢ₄Ｃ砥粒が適用されると共に、平面研削工程では６０００番～８０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のダイヤモンド砥粒を有するビトリファイド砥石が適用される板状成形体の製造方法において、
上記平面研削工程を前段の第一研削工程と後段の第二研削工程とで構成し、
上記第一研削工程における第一平面研削の条件を、
ａ）上記砥石を装着したスピンドルの回転数が１８００ｒｐｍ、
ｂ）上記板状体を保持するチャックテーブルの回転数が＋１５１～－２５１ｒｐｍ、
ｃ）上記砥石と上記板状体とを加工送り方向へ相対的に移動させる加工送り速度が０．０５μｍ／ｓ、
に設定して板状体面を３μｍ～１０μｍ平面研削し、
上記第二研削工程における第二平面研削の条件を、
ａ）上記砥石を装着したスピンドルの回転数が３５００ｒｐｍ、
ｂ）上記板状体を保持するチャックテーブルの回転数が＋５１～－２５１ｒｐｍ、
ｃ）上記砥石と上記板状体とを加工送り方向へ相対的に移動させる加工送り速度が０．１μｍ／ｓ、
に設定して板状体面を所望の厚さまで平面研削することを特徴とする。

【0023】

次に、本発明に係る第２の発明は、
第１の発明に記載の板状成形体の製造方法において、
上記第一研削工程において、板状体における一方の面を第一平面研削の条件で３μｍ～１０μｍ平面研削し、続いて、板状体における他方の面を第一平面研削の条件で３μｍ～１０μｍ平面研削する第一処理工程と、
上記第二研削工程において、第一平面研削の条件で平面研削された板状体における一方の面を第二平面研削の条件で平面研削し、続いて、第一平面研削の条件で平面研削された板状体における他方の面を第二平面研削の条件で平面研削する第二処理工程、
とで板状成形体を製造することを特徴とし、
第３の発明は、
第２の発明に記載の板状成形体の製造方法において、
上記第二処理工程において、第二平面研削の条件で板状体における一方の面が平面研削される厚さαに較べて、第二平面研削の条件で板状体における他方の面が平面研削される厚さβを大きく設定（α＜β）することを特徴とし、
また、第４の発明は、
第１の発明～第３の発明のいずれかに記載の板状成形体の製造方法において、
上記難切削性の板状体が、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、アルミナまたは窒化ホウ素から選択されるいずれかの材料で構成されることを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0024】

第１の発明に係る板状成形体の製造方法によれば、
１００番～３００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のＢ₄Ｃ砥粒が適用されたラップ工程後の板状体面を、６０００番～８０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石で平面研削する条件について、
前段の第一研削工程と後段の第二研削工程とで構成し、
上記第一研削工程における第一平面研削の条件を、
ａ）上記砥石を装着したスピンドルの回転数が１８００ｒｐｍ、
ｂ）上記板状体を保持するチャックテーブルの回転数が＋１５１～－２５１ｒｐｍ、
ｃ）上記砥石と上記板状体とを加工送り方向へ相対的に移動させる加工送り速度が０．０５μｍ／ｓ、
とする適正条件に設定して板状体面を３μｍ～１０μｍ平面研削し、
上記第二研削工程における第二平面研削の条件を、
ａ）上記砥石を装着したスピンドルの回転数が３５００ｒｐｍ、
ｂ）上記板状体を保持するチャックテーブルの回転数が＋５１～－２５１ｒｐｍ、
ｃ）上記砥石と上記板状体とを加工送り方向へ相対的に移動させる加工送り速度が０．１μｍ／ｓ
とする適正条件に設定しているため、
上記ビトリファイド砥石の摩耗率を低減させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】ＳｉＣ基板の研磨条件と砥石摩耗率％との関係を示すグラフ図で、横軸中、「♯２８０ＲＥＦ」（１ｓｔ）はＳｉＣ基板のラップ面（♯２８０面）であるＢ（Back）面を比較条件［スピンドル回転数：１８００ｒｐｍ、ＣＴ（チャックテーブル）回転数：＋１５１ｒｐｍ、加工送り速度：０．２μｍ／ｓ］で５μｍ平面研削したときの砥石摩耗率％、「♯２８０ＲＥＦ」（２ｎｄ）はＳｉＣ基板のラップ面（♯２８０面）であるＦ（Front）面を上記比較条件で５μｍ平面研削したときの砥石摩耗率％を示し、また、「♯２８０最適」（１ｓｔ）はＳｉＣ基板のラップ面（♯２８０面）であるＢ（Back）面を最適条件［スピンドル回転数：１８００ｒｐｍ、ＣＴ回転数：＋１５１ｒｐｍ、加工送り速度：０．０５μｍ／ｓ］で５μｍ平面研削したときの砥石摩耗率％、「♯２８０最適」（２ｎｄ）はＳｉＣ基板のラップ面（♯２８０面）であるＦ（Front）面を上記最適条件で５μｍ平面研削したときの砥石摩耗率％を示し、また、「♯７０００ＲＥＦ」（１ｓｔ）はＳｉＣ基板の研削面（♯７０００面）であるＢ（Back）面を比較条件［スピンドル回転数：１８００ｒｐｍ、ＣＴ回転数：＋１５１ｒｐｍ、加工送り速度：０．２μｍ／ｓ］で５μｍ平面研削したときの砥石摩耗率％、「♯７０００ＲＥＦ」（２ｎｄ）はＳｉＣ基板の研削面（♯７０００面）であるＦ（Front）面を上記比較条件で１５μｍ平面研削したときの砥石摩耗率％を示し、また、「♯７０００最適」（１ｓｔ）はＳｉＣ基板の研削面（♯７０００面）であるＢ（Back）面を最適条件［スピンドル回転数：３５００ｒｐｍ、ＣＴ回転数：－５１ｒｐｍ、加工送り速度：０．１０μｍ／ｓ］で５μｍ平面研削したときの砥石摩耗率％、「♯７０００最適」（２ｎｄ）はＳｉＣ基板の研削面（♯７０００面）であるＦ（Front）面を上記最適条件で１５μｍ平面研削したときの砥石摩耗率％示し、「ＡＶＥ」は１ｓｔと２ｎｄの平均値を示す。

【図2】ＳｉＣ基板の研磨条件と砥石摩耗率％との関係を示すグラフ図で、横軸中、「総合ＲＥＦ」（１ｓｔ）は上記「♯２８０ＲＥＦ」（１ｓｔ）の砥石摩耗率％と「♯７０００ＲＥＦ」（１ｓｔ）の砥石摩耗率％を合計し求めた平均値、「総合ＲＥＦ」（２ｎｄ）は上記「♯２８０ＲＥＦ」（２ｎｄ）の砥石摩耗率％と「♯７０００ＲＥＦ」（２ｎｄ）の砥石摩耗率％を合計し求めた平均値を示し、また、「総合最適」（１ｓｔ）は上記「♯２８０最適」（１ｓｔ）の砥石摩耗率％と「♯７０００最適」（１ｓｔ）の砥石摩耗率％を合計し求めた平均値、「総合最適」（２ｎｄ）は上記「♯２８０最適」（２ｎｄ）の砥石摩耗率％と「♯７０００最適」（２ｎｄ）の砥石摩耗率％を合計し求めた平均値を示し、また、「ＡＶＥ」は１ｓｔと２ｎｄの平均値を示す。

【図3】化学的気相蒸着法（ＣＶＤ法）を用いたＳｉＣ多結晶基板の製造法を示す工程説明図。

【図4】ラップ工程と平面研削工程を有する板状成形体の製造法を示す工程説明図。

【図5】図５（Ａ）（Ｂ）はラップ工程に用いるラッピング装置の構成説明図。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、本発明の実施形態について説明する。

【0027】

本発明者は、平面研削に使用する研削装置（ＤＩＳＣＯ社製 ＤＦＧ８３４０）の加工条件、すなわち、ビトリファイド砥石を装着した「スピンドルの回転数」、板状体を保持する「チャックテーブルの回転数」、および、砥石と板状体を加工送り方向へ相対的に移動させる「加工送り速度」の条件を変更しながら繰り返し実験を行い、上述したように砥石の摩耗率が低減する適正な条件を見出している。

【0028】

以下、本発明者の行った実験について説明し、ビトリファイド砥石の摩耗率を低減させる「スピンドル回転数」、「ＣＴ（チャックテーブル）回転数」、および、「加工送り速度」について説明する。

【0029】

尚、２８０番（ＩＳＯ ８４８６表示）の炭化ホウ素（Ｂ₄Ｃ）砥粒を適用してラップ加工した板状体（ＳｉＣ多結晶基板）のラップ面を「♯２８０面」、７０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石で平面研削した板状体（ＳｉＣ多結晶基板）の研削面を「♯７０００面」とそれぞれ略称する。

【0030】

１．ラップ面（♯２８０面）における平面研削の条件
（１）試験方法
（1-1）装置条件
精密平面研削機：ＤＩＳＣＯ社製 ＤＦＧ８３４０
砥石：７０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石
研削液：純水

【0031】

（1-2）装置固定条件：
「スピンドルの回転数」：１８００ｒｐｍ
「ＣＴ（チャックテーブル）回転数」：＋１５１ｒｐｍ

【0032】

（２）使用基板（♯２８０面）：
２８０番（ＩＳＯ ８４８６表示）の炭化ホウ素（Ｂ₄Ｃ）砥粒を適用して低圧両面ラップ加工されたＳｉＣ多結晶基板［ＳｉＣ基板（♯２８０面）］
（2-1）「加工送り速度」の条件
（2-1-1）「♯２８０ＲＥＦ」
「加工送り速度」：０．２μｍ／ｓの条件でＳｉＣ基板（♯２８０面）のＢ（Back）面を５μｍ平面研削（１ｓｔ）し、続いて、ＳｉＣ基板（♯２８０面）のＦ（Front）面を５μｍ平面研削（２ｎｄ）すると共に、４枚のＳｉＣ基板（♯２８０面）を平面研削して１ｓｔ、および、２ｎｄの「砥石摩耗率」（平均値）を測定した。

【0033】

図１の「♯２８０ＲＥＦ」（１ｓｔ）（２ｎｄ）に結果を示すが、ＳｉＣ基板（♯２８０面）の平面研削において、スピンドル回転数：１８００ｒｐｍ、ＣＴ回転数：＋１５１ｒｐｍ、加工送り速度：０．２μｍ／ｓに設定した場合、「砥石摩耗率」（平均値）が１ｓｔで８９０％程度、２ｎｄで４９０％程度、１ｓｔと２ｎｄの平均値で６９０％程度と非常に高いことが確認される。

【0034】

（2-1-2）「♯２８０最適」
「加工送り速度」：０．０５μｍ／ｓの条件でＳｉＣ基板（♯２８０面）のＢ（Back）面を５μｍ平面研削（１ｓｔ）し、続いて、ＳｉＣ基板（♯２８０面）のＦ（Front）面を５μｍ平面研削（２ｎｄ）すると共に、４枚のＳｉＣ基板（♯２８０面）を平面研削して１ｓｔ、および、２ｎｄの「砥石摩耗率」（平均値）を測定した。

【0035】

図１の「♯２８０最適」（１ｓｔ）（２ｎｄ）に結果を示すが、ＳｉＣ基板（♯２８０面）の平面研削において、スピンドル回転数：１８００ｒｐｍ、ＣＴ回転数：＋１５１ｒｐｍ、加工送り速度：０．０５μｍ／ｓに設定した場合、「砥石摩耗率」（平均値）が１ｓｔで２９０％程度、２ｎｄで２１０％程度、１ｓｔと２ｎｄの平均値で２５０％程度と改善されることが確認される。

【0036】

２．研削面（♯７０００面）における平面研削の条件
（１）試験方法
（1-1）装置条件
精密平面研削機：ＤＩＳＣＯ社製 ＤＦＧ８３４０
砥石：７０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石
研削液：純水

【0037】

（２）使用基板（♯７０００面）：
７０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石が用いられ、上記「♯２８０ＲＥＦ」の条件でＳｉＣ多結晶基板［ＳｉＣ基板（♯２８０面）］のＢ（Back）面とＦ（Front）面が平面研削されたＳｉＣ多結晶基板［ＳｉＣ基板（♯７０００面）］、および、上記「♯２８０最適」の条件でＳｉＣ多結晶基板［ＳｉＣ基板（♯２８０面）］のＢ（Back）面とＦ（Front）面が平面研削されたＳｉＣ多結晶基板［ＳｉＣ基板（♯７０００面）］

【0038】

（2-1）平面研削の条件
（2-1-1）「♯７０００ＲＥＦ」
上記「♯２８０ＲＥＦ」の条件で平面研削されたＳｉＣ多結晶基板［ＳｉＣ基板（♯７０００面）］のＢ（Back）面を、スピンドル回転数：１８００ｒｐｍ、ＣＴ回転数：＋１５１ｒｐｍ、および、加工送り速度：０．２μｍ／ｓの条件で５μｍ平面研削（１ｓｔ）し、続いて、上記ＳｉＣ基板（♯７０００面）のＦ（Front）面を１５μｍ平面研削（２ｎｄ）すると共に、４枚のＳｉＣ基板（♯７０００面）を平面研削して１ｓｔ、および、２ｎｄの「砥石摩耗率」（平均値）を測定した。

【0039】

図１の「♯７０００ＲＥＦ」（１ｓｔ）（２ｎｄ）に結果を示すが、ＳｉＣ基板（♯７０００面）の平面研削において、スピンドル回転数：１８００ｒｐｍ、ＣＴ回転数：＋１５１ｒｐｍ、加工送り速度：０．２μｍ／ｓに設定した場合、「砥石摩耗率」（平均値）が１ｓｔで１９０％程度、２ｎｄで１２０％程度、１ｓｔと２ｎｄの平均値で１５５％程度と高いことが確認される。

【0040】

（2-1-2）「♯７０００最適」
上記「♯２８０最適」の条件で平面研削されたＳｉＣ多結晶基板［ＳｉＣ基板（♯７０００面）］のＢ（Back）面を、スピンドル回転数：３５００ｒｐｍ、ＣＴ回転数：－５１ｒｐｍ、および、加工送り速度：０．１０μｍ／ｓの条件で５μｍ平面研削（１ｓｔ）し、続いて、上記ＳｉＣ基板（♯７０００面）のＦ（Front）面を１５μｍ平面研削（２ｎｄ）すると共に、４枚のＳｉＣ基板（♯７０００面）を平面研削して１ｓｔ、および、２ｎｄの「砥石摩耗率」（平均値）を測定した。

【0041】

図１の「♯７０００最適」（１ｓｔ）（２ｎｄ）に結果を示すが、ＳｉＣ基板（♯７０００面）の平面研削において、スピンドル回転数：３５００ｒｐｍ、ＣＴ回転数：－５１ｒｐｍ、加工送り速度：０．１０μｍ／ｓに設定した場合、「砥石摩耗率」（平均値）が１ｓｔで８０％程度、２ｎｄで２０％程度、１ｓｔと２ｎｄの平均値で５０％程度と著しく改善されることが確認される。

【0042】

ところで、ＳｉＣ基板（♯７０００面）におけるＢ（Back）面の研削量が５μｍであるのに対し、Ｆ（Front）面の研削量は１５μｍと大きく設定されている。この理由は、平面研削したＳｉＣ基板がＳｉＣ単結晶基板と貼り合わせるＳｉＣ多結晶基板として使用される場合、研削量の多いＦ（Front）面がより平坦化されてＳｉＣ単結晶基板との貼り合わせが良好になるからである。

【0043】

３．ラップ面（♯２８０面）と研削面（♯７０００面）の総合評価
（１）図２の「総合ＲＥＦ」（１ｓｔ）は、上記「♯２８０ＲＥＦ」（１ｓｔ）の砥石摩耗率（約８９０％）と「♯７０００ＲＥＦ」（１ｓｔ）の砥石摩耗率（約１９０％）を合計し求めた平均値（約５４０％）であり、「総合ＲＥＦ」（２ｎｄ）は、上記「♯２８０ＲＥＦ」（２ｎｄ）の砥石摩耗率（約４９０％）と「♯７０００ＲＥＦ」（２ｎｄ）の砥石摩耗率（約１２０％）を合計して求めた平均値（約３０５％）であり、１ｓｔと２ｎｄの平均値を合計した「総合ＲＥＦ」の平均値は約４２０％であった。

【0044】

すなわち、ＳｉＣ基板（♯２８０面）のＢ（Back）面とＦ（Front）面を上記比較条件［スピンドル回転数：１８００ｒｐｍ、ＣＴ回転数：＋１５１ｒｐｍ、および、加工送り速度：０．２μｍ／ｓ］で平面研削し、かつ、ＳｉＣ基板（♯７０００面）のＢ（Back）面とＦ（Front）面も上記比較条件［スピンドル回転数：１８００ｒｐｍ、ＣＴ回転数：＋１５１ｒｐｍ、加工送り速度：０．２μｍ／ｓ］で平面研削した場合、総合の砥石摩耗率は約４２０％と高くなることが確認される。

【0045】

（２）一方、図２の「総合最適」（１ｓｔ）は、上記「♯２８０最適」（１ｓｔ）の砥石摩耗率（約２９０％）と「♯７０００最適」（１ｓｔ）の砥石摩耗率（約８０％）を合計し求めた平均値（約１８０％）であり、「総合最適」（２ｎｄ）は、上記「♯２８０最適」（２ｎｄ）の砥石摩耗率（約２１０％）と「♯７０００最適」（２ｎｄ）の砥石摩耗率（約２０％）を合計して求めた平均値（約１２０％）であり、１ｓｔと２ｎｄの平均値を合計した「総合最適」の平均値は約１５０％であった。

【0046】

すなわち、ＳｉＣ基板（♯２８０面）のＢ（Back）面とＦ（Front）面を上記最適条件［スピンドル回転数：１８００ｒｐｍ、ＣＴ回転数：＋１５１ｒｐｍ、および、加工送り速度：０．０５μｍ／ｓ］で平面研削し、ＳｉＣ基板（♯７０００面）のＢ（Back）面とＦ（Front）面を上記最適条件［スピンドル回転数：３５００ｒｐｍ、ＣＴ回転数：－５１ｒｐｍ、加工送り速度：０．１０μｍ／ｓ］で平面研削した場合、総合の砥石摩耗率は約１５０％と著しく改善されることが確認される。

【0047】

（３）１ｓｔと２ｎｄで砥石摩耗率が大きく相違する理由
例えば、図１に示される「♯２８０ＲＥＦ」（１ｓｔ）の砥石摩耗率（約８９０％）と「♯２８０ＲＥＦ」（２ｎｄ）の砥石摩耗率（約４９０％）との比較から確認されるように、１ｓｔと２ｎｄで砥石摩耗率が大きく相違している。

【0048】

この理由について本発明者は以下のように推察している。

【0049】

平面研削前におけるＳｉＣ基板（♯２８０面）のＢ（Back）面とＦ（Front）面は共に急峻な凹凸面になっており、ＳｉＣ基板のＦ（Front）面をＣＴ（チャックテーブル）に吸着させてＳｉＣ基板（♯２８０面）のＢ（Back）面を研削する（１ｓｔ）場合、急峻な凹凸面（♯２８０面）に起因してＣＴ（チャックテーブル）へのＳｉＣ基板（♯２８０面）の吸着力が弱いため、ＳｉＣ基板（♯２８０面）の保持が不安定になって１ｓｔの砥石摩耗率は高くなると思われる。

【0050】

他方、ＳｉＣ基板（♯２８０面）のＦ（Front）面を研削する（２ｎｄ）場合、ＳｉＣ基板のＢ（Back）面は平面研削されて平坦な面（♯７０００面）になっているため、ＣＴ（チャックテーブル）へのＳｉＣ基板（♯７０００面）の吸着力は強くなり、その分、ＳｉＣ基板（♯７０００面）の保持が安定して２ｎｄの砥石摩耗率は低くなると推察している。

【0051】

４．砥石摩耗率を低減できる平面研削の適正条件
上述した実験結果から、下記適正条件が見出される。

【0052】

すなわち、
（１）２８０番（ＩＳＯ ８４８６表示）の炭化ホウ素（Ｂ₄Ｃ）砥粒が適用されたラップ工程後の板状体ラップ面（♯２８０面）を、７０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石が用いられた研削装置により平面研削するときの適正条件は、
ａ）砥石を装着したスピンドルの回転数が１８００ｒｐｍ、
ｂ）板状体を保持するチャックテーブルの回転数が＋１５１～－２５１ｒｐｍ、
ｃ）砥石と板状体を加工送り方向へ相対的に移動させる加工送り速度が０．０５μｍ／ｓ、
であり、
（２）７０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石で平坦化された板状体の研削面（♯７０００面）を、７０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石が用いられた研削装置により平面研削するときの適正条件は、
ａ）砥石を装着したスピンドルの回転数が３５００ｒｐｍ、
ｂ）板状体を保持するチャックテーブルの回転数が＋５１～－２５１ｒｐｍ、
ｃ）砥石と板状体を加工送り方向へ相対的に移動させる加工送り速度が０．１μｍ／ｓ、
であることが見出される。

【0053】

尚、難切削性の板状体としては、炭化ケイ素（ＳｉＣ）に加え、炭化ホウ素、炭化チタン、アルミナまたは窒化ホウ素等が例示される。

【実施例0054】

以下、本発明の実施例について比較例も挙げて具体的に説明する。但し、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

【0055】

［実施例１］
図５（Ａ）（Ｂ）に示すラッピング装置の上定盤と下定盤の間にＳｉＣ多結晶基板（ウェハ）を配置し、かつ、上定盤と下定盤間に２８０番（ＩＳＯ ８４８６表示）の炭化ホウ素（Ｂ₄Ｃ）砥粒を有する研磨液を供給しながら低圧両面ラップ加工を行った。

【0056】

次いで、ウェハ（♯２８０面）のＢ（Back）面を７０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石が用いられた研削装置（ＤＩＳＣＯ社製 ＤＦＧ８３４０）により５μｍ平面研削（１ｓｔ）した後、ウェハ（♯２８０面）のＦ（Front）面も７０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石が用いられた研削装置（ＤＩＳＣＯ社製 ＤＦＧ８３４０）により５μｍ平面研削（２ｎｄ）した。

【0057】

尚、上記ウェハ（♯２８０面）の研削条件について、
ａ）砥石を装着したスピンドルの回転数が１８００ｒｐｍ、
ｂ）ウェハを保持するチャックテーブルの回転数が＋１５１ｒｐｍ、
ｃ）砥石とウェハを加工送り方向へ相対的に移動させる加工送り速度が０．０５μｍ／ｓ、
に設定した。

【0058】

そして、ウェハ（♯２８０面）を研削した際の砥石摩耗率を調べたところ、１ｓｔ工程においては２９０％程度［図１の「♯２８０最適」（１ｓｔ）参照］、２ｎｄ工程においては２１０％程度［図１の「♯２８０最適」（２ｎｄ）参照］であつた。

【0059】

次に、平面研削されたウェハ（♯７０００面）のＢ（Back）面を７０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石が用いられた上記研削装置（ＤＩＳＣＯ社製 ＤＦＧ８３４０）により５μｍ平面研削（１ｓｔ）し、更に、ウェハ（♯７０００面）のＦ（Front）面も７０００番（ＩＳＯ ８４８６表示）のダイヤモンド砥粒を含むビトリファイド砥石が用いられた研削装置（ＤＩＳＣＯ社製 ＤＦＧ８３４０）により１５μｍ平面研削（２ｎｄ）して実施例１に係る板状成形体を製造した。

【0060】

尚、上記ウェハ（♯７０００面）の研削条件について、
ａ）砥石を装着したスピンドルの回転数が３５００ｒｐｍ、
ｂ）ウェハを保持するチャックテーブルの回転数が－５１ｒｐｍ、
ｃ）砥石とウェハを加工送り方向へ相対的に移動させる加工送り速度が０．１０μｍ／ｓ、
に設定した。

【0061】

同様に、ウェハ（♯７０００面）を研削した際の砥石摩耗率を調べたところ、１ｓｔ工程においては８０％程度［図１の「♯７０００最適」（１ｓｔ）参照］、２ｎｄ工程においては２０％程度［図１の「♯７０００最適」（２ｎｄ）参照］であつた。

【0062】

［比較例１］
上記ウェハ（♯２８０面）の研削条件を、
ａ）砥石を装着したスピンドルの回転数が１８００ｒｐｍ、
ｂ）ウェハを保持するチャックテーブルの回転数が＋１５１ｒｐｍ、
ｃ）砥石とウェハを加工送り方向へ相対的に移動させる加工送り速度が０．２０μｍ／ｓ、
に設定し、かつ、
上記ウェハ（♯７０００面）の研削条件を、
ａ）砥石を装着したスピンドルの回転数が１８００ｒｐｍ、
ｂ）ウェハを保持するチャックテーブルの回転数が＋１５１ｒｐｍ、
ｃ）砥石とウェハを加工送り方向へ相対的に移動させる加工送り速度が０．２０μｍ／ｓ、
に設定した以外は実施例１と同様にして比較例１に係る板状成形体を得た。

【0063】

そして、ウェハ（♯２８０面）を研削した際の砥石摩耗率を調べたところ、１ｓｔ工程においては８９０％程度［図１の「♯２８０ＲＥＦ」（１ｓｔ）参照］、２ｎｄ工程においては４９０％程度［図１の「♯２８０ＲＥＦ」（２ｎｄ）参照］であつた。

【0064】

同様に、ウェハ（♯７０００面）を研削した際の砥石摩耗率を調べたところ、１ｓｔ工程においては１９０％程度［図１の「♯７０００ＲＥＦ」（１ｓｔ）参照］、２ｎｄ工程においては１２０％程度［図１の「♯７０００ＲＥＦ」（２ｎｄ）参照］であつた。

【0065】

［総合評価］
（１）実施例１
「♯２８０面」（１ｓｔ）の砥石摩耗率（約２９０％）と「♯７０００面」（１ｓｔ）の砥石摩耗率（約８０％）を合計して求めた砥石摩耗率の平均値（１ｓｔ）は約１８０％、「♯２８０面」（２ｎｄ）の砥石摩耗率（約２１０％）と「♯７０００面」（２ｎｄ）の砥石摩耗率（約２０％）を合計して求めた砥石摩耗率の平均値（２ｎｄ）は約１２０％であり、全工程（１ｓｔと２ｎｄ）における砥石摩耗率の平均値は約１５０％であった。

【0066】

（２）比較例１
「♯２８０面」（１ｓｔ）の砥石摩耗率（約８９０％）と「♯７０００面」（１ｓｔ）の砥石摩耗率（約１９０％）を合計して求めた砥石摩耗率の平均値（１ｓｔ）は約５４０％、「♯２８０面」（２ｎｄ）の砥石摩耗率（約４９０％）と「♯７０００面」（２ｎｄ）の砥石摩耗率（約１２０％）を合計して求めた砥石摩耗率の平均値（２ｎｄ）は約３０５％であり、全工程（１ｓｔと２ｎｄ）における砥石摩耗率の平均値は約４２０％であった。

【0067】

（３）全工程（１ｓｔと２ｎｄ）における砥石摩耗率の平均値が実施例１は約１５０％、比較例１は約４２０％であることから、実施例１の研削条件を採用することにより砥石の摩耗を著しく低減できることが確認される。

【産業上の利用可能性】

【0068】

本発明方法によれば、平面研削工程で使用する砥石の摩耗率を低減できるため、炭化ケイ素（ＳｉＣ）多結晶基板の製造に利用される産業上の利用可能性を有している。

【符号の説明】

【0069】

１ 炭素質支持基板（黒鉛支持基板）
２ ＳｉＣ多結晶膜
３ ＳｉＣ多結晶基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】