工件研磨方法和工件研磨裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于適當(dāng)?shù)匮心ビ衫鏢iC的高硬度材料構(gòu)成的工件的方法，以及用于適當(dāng)?shù)匮心ピ摴ぜ墓ぜ心パb置。
【背景技術(shù)】
[0002]使基板變平對(duì)于制備半導(dǎo)體功率器件(semiconductor power device)是必要的。然而，由例如碳化娃(SiC)、氮化鎵(GaN)、金剛石構(gòu)成的寬帶隙(wide band gap)半導(dǎo)體的基板硬且脆，所以難以通過機(jī)械加工有效率地使所述基板變平。
[0003]專利文獻(xiàn)I公開了一種使用含有磨粒(abrasive particle)和微納米氣泡水(micro-nano bubble water)的研磨液的方法。
[0004]此外，專利文獻(xiàn)2公開了一種用于減少研磨缺陷和以高研磨速率研磨工件的研磨方法，其中使用了含有磨粒的第一加工液和含有電解質(zhì)及直徑為1nm-1OOO μ m的微納米氣泡的第二加工液。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開2009-111094號(hào)公報(bào)
[0007]專利文獻(xiàn)2:日本特開2008-235357號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]在專利文獻(xiàn)I和專利文獻(xiàn)2所公開的技術(shù)中，微納米氣泡包含在研磨液或加工液中，以便改善研磨速率和減少研磨缺陷。然而，即使通過所述專利文獻(xiàn)中公開的技術(shù)也難以以有效率的研磨速率研磨例如SiC、金剛石等的具有高硬度和耐加工性的材料。
[0009]為了解決傳統(tǒng)技術(shù)的上述問題而開發(fā)了本發(fā)明。相應(yīng)地，本發(fā)明的目的在于提供能夠以高研磨效率研磨高硬度材料的工件研磨方法和工件研磨裝置。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)該目的，本發(fā)明具有以下構(gòu)造。
[0011]S卩，本發(fā)明的研磨方法包括如下步驟:
[0012]將所述工件的表面壓到轉(zhuǎn)動(dòng)研磨板的研磨部上；以及
[0013]在執(zhí)行將所述工件的表面壓到所述轉(zhuǎn)動(dòng)研磨板的研磨部上的同時(shí)供給研磨液，并且
[0014]所述方法的特征在于將通過氣體放電而已經(jīng)被活性化的活性化氣體轉(zhuǎn)變成氣泡并混入所述研磨液。
[0015]在該方法中，可以將所述活性化氣體直接混入已經(jīng)混有磨粒的所述研磨液。
[0016]在該方法中，可以通過使含有磨粒的液體與含有所述活性化氣體的另一液體混合來制備所述研磨液。
[0017]在該方法中，所述另一液體可以為水。
[0018]在該方法中，待被活性化的氣體可以為空氣、氧氣、非活性氣體、氟氣或它們的混合物。
[0019]優(yōu)選地，所述活性化氣體為微細(xì)活性化氣體。
[0020]本發(fā)明的工件研磨裝置包括:
[0021]研磨液供給部；
[0022]研磨板，所述研磨板具有研磨部，在所述研磨板轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，隨著供給研磨液，將工件的表面壓在所述研磨部上從而研磨所述工件；
[0023]氣體放電部，所述氣體放電部用于通過氣體放電來生成活性化氣體；以及
[0024]氣泡生成部，所述氣泡生成部用于將通過所述氣體放電部而已經(jīng)被活性化的所述活性化氣體轉(zhuǎn)變成氣泡，并且
[0025]所述活性化氣體被混入所述研磨液。
[0026]在該裝置中，可以將磨?；烊胨鲅心ヒ?，并且所述氣泡生成部可以使所述活性化氣體的氣泡與含有所述磨粒的研磨液直接混合。
[0027]在該裝置中，所述氣泡生成部可以使所述活性化氣體的氣泡混入另一液體，并且可以使已經(jīng)從所述研磨液供給部供給的且含有磨粒的所述研磨液與含有所述活性化氣體的另一液體混合。
[0028]在該裝置中，所述氣體放電部和所述氣泡生成部可以由電極/氣體供給部和高壓電源構(gòu)成，所述電極/氣體供給部設(shè)置于所述研磨板，所述高壓電源用于向所述電極/氣體供給部施加高壓，并且
[0029]可以使已經(jīng)由所述氣體放電部和所述氣泡生成部生成的所述活性化氣體的氣泡被混入從所述研磨液供給部供給至所述研磨板的所述研磨液。
[0030]在本發(fā)明中，通過由磨粒所執(zhí)行的機(jī)械研磨和由氣體放電而被活性化的氣體所執(zhí)行的化學(xué)研磨的相互作用，能夠高效率地研磨工件。此外，不僅通過機(jī)械研磨研磨了工件，而且還通過化學(xué)研磨研磨了工件，所以能夠適當(dāng)?shù)匮心ビ衫鏢iC、GaN、金剛石等高硬度材料構(gòu)成的工件。
【附圖說明】
[0031]現(xiàn)在將通過示例并參照僅示例性給出的而非限制本發(fā)明的附圖來說明本發(fā)明的實(shí)施方式，其中:
[0032]圖1是示出第一實(shí)施方式的工件研磨裝置的概要(outline)的說明圖；
[0033]圖2是示出第二實(shí)施方式的工件研磨裝置的概要的說明圖；
[0034]圖3是示出第三實(shí)施方式的工件研磨裝置的概要的說明圖；以及
[0035]圖4是示出試驗(yàn)例的結(jié)果的圖表。
【具體實(shí)施方式】
[0036]現(xiàn)在將參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。本發(fā)明的方法是在本發(fā)明的裝置中執(zhí)行的，所以將一起說明該方法和裝置。
[0037]圖1是示出第一實(shí)施方式的工件研磨裝置10的概要的說明圖。
[0038]在第一實(shí)施方式中，伴隨著從研磨液供給部14供給研磨液，將由研磨頭12保持的工件W的表面壓到設(shè)置于轉(zhuǎn)動(dòng)研磨板16的研磨部18上，以便研磨工件W的表面。本實(shí)施方式的特征在于，將通過氣體放電(gas charge)而已經(jīng)被活性化的活性化氣體轉(zhuǎn)變成氣泡并混入研磨液中。
[0039]研磨板16通過驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(未示出)在水平面內(nèi)繞著軸20轉(zhuǎn)動(dòng)。研磨板16的表面用作研磨部18。由例如無紡布或聚氨酯樹脂片等構(gòu)成的研磨布貼附于研磨部18。此外，可以通過在研磨板16的表面中埋設(shè)特殊顆粒來形成研磨部18。
[0040]工件W通過例如雙面膠帶或空氣抽吸的方式被保持在研磨頭12的底表面。各種已知的研磨頭均可以用作研磨頭12。研磨頭12能夠上下移動(dòng)，并且能夠在水平面內(nèi)繞著軸22轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0041]研磨液供給部14將含有磨粒的研磨液供給到研磨板16的研磨部18上。研磨液可以根據(jù)工件W等的材料而選自各種類型的已知研磨液。
[0042]通過泵25將氣體引入氣體放電部24，并且將該氣體轉(zhuǎn)變成等離子體以便生成活性化氣體。氣體放電部24通過例如介質(zhì)阻擋放電將氣體轉(zhuǎn)變成等離子體。注意，氣體放電部24的放電方式不限于介質(zhì)阻擋放電。可以在氣體放電部24中通過電暈放電、火花放電等來活性化氣體。
[0043]已經(jīng)知曉氣體放電部24的活性化作用。通過將氣體轉(zhuǎn)變成等離子體，根據(jù)氣相組分(gas species)制備和化學(xué)地活性化例如OH基團(tuán)等的基團(tuán)組分(radical species)，使得能夠獲得氧化作用、蝕刻作用等。
[0044]注意，能夠?qū)⒖諝狻⒀鯕?、非活性氣體、氟氣中或它們的混合物用作氣相組分，該非活性氣體不僅包括在化學(xué)元素周期表的第18族元素的多種氣體而且還包括氮?dú)狻?br>[0045]氣泡生成部26具有已知的結(jié)構(gòu)。
[0046]將存儲(chǔ)在罐27中的水引入氣泡生成部26，并且經(jīng)由管28將氣體放電部24中生成的活性化氣體引入氣泡生成部26，使得使活性化氣體能夠作為微細(xì)氣泡混入水中。使含有微細(xì)氣泡的水返回至罐27。
[0047]通過泵(未示出)將含有呈微細(xì)氣泡的形式的活性化氣體的水經(jīng)由管29供給至研磨板16的研磨部18，并且使該含有呈微細(xì)氣泡的形式的活性化氣體的水與已經(jīng)從研磨液供給部14供給的含有磨粒的研磨液混合。從水供給部(未示出)向罐27補(bǔ)給水。注意，含有轉(zhuǎn)變成微細(xì)氣泡的活性化氣體(微細(xì)活性化氣體)的液體不限于水。例如，可以使用已經(jīng)調(diào)整了 PH值的電解水來代替水。
[0048]在氣泡生成部26中，通過氣體放電而被活性化的氣體被轉(zhuǎn)變成微納米氣泡。即，在氣泡生成部26中制備混有微米(μπι)級(jí)氣泡和納米(nm)級(jí)氣泡的微納米氣泡水。將微納米氣泡水供給至研磨板16的研磨部18上并與從研磨液供給部14供給的研磨液混合。
[0049]注意，在上述實(shí)施方式中，氣體放電部24與氣泡生成部26是分離的，但是兩個(gè)部分可以組合成一個(gè)單元(未示出)。在這種情況下，生成微納米氣泡和氣體放電可以同時(shí)進(jìn)行，以便在液體中生成基團(tuán)組分和微納米氣泡(例如，參見日本特開2013-86072號(hào)公報(bào))。氣體放電部24和氣泡生成部26組合成一個(gè)單元的方法和研磨裝置也包括在本發(fā)明的范圍(方案I和方案7)內(nèi)。
[0050]混合從研磨液供給部14供給的研磨液和從罐27供給的微納米氣泡水，使得混合后的研磨液能夠用來研磨工件W。
[0051]從研磨液供給部14供給的研磨液含有磨粒，并且該磨粒由于微納米氣泡的作用而極其均勻地分散在混合后的研磨液中。因此，能夠均勻地