平坦化方法
【課題】ＣＡＲＥ法のメリットを延ばし、ＣＡＲＥ法のデメリットを補完することで、十分な加工速度を確保しながら、被加工物の加工後における加工表面にダメージを残すことなく該加工表面の平坦度を高めた表面除去加工を行うことができるようにする。
【解決手段】緩衝剤を含む第１処理液中に被加工物を配し、ガラス系金属酸化物からなる触媒定盤を透過させて被加工物の被加工面に光を照射させながら、触媒定盤の表面を被加工物の被加工面に接触または極接近させる光照射触媒基準エッチングで初期表面除去工程を行い、ハロゲン化水素酸、過酸化水素水またはオゾン水からなる第２処理液中に被加工物を配し、少なくとも表面が、白金、金、セラミックス系固体触媒、遷移金属、及びガラス系金属酸化物の何れかのみからなる触媒定盤の該表面を被加工物の被加工面に接触または極接近させる触媒基準エッチングで最終表面除去工程を行う。
【解決手段】緩衝剤を含む第１処理液中に被加工物を配し、ガラス系金属酸化物からなる触媒定盤を透過させて被加工物の被加工面に光を照射させながら、触媒定盤の表面を被加工物の被加工面に接触または極接近させる光照射触媒基準エッチングで初期表面除去工程を行い、ハロゲン化水素酸、過酸化水素水またはオゾン水からなる第２処理液中に被加工物を配し、少なくとも表面が、白金、金、セラミックス系固体触媒、遷移金属、及びガラス系金属酸化物の何れかのみからなる触媒定盤の該表面を被加工物の被加工面に接触または極接近させる触媒基準エッチングで最終表面除去工程を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平坦化方法に係わり、特にＳｉＣやＧａＮからなる単体基板や、ＳｉＣやＧａＮを載せた接合基板（エピタキシャル基板）、ＭＥＭＳ（micro electro mechanical system）に使用される基板等の被加工物の被加工面（表面）を平坦に除去加工する平坦化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの高集積化が進むにつれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭くなりつつある。特に、線幅が０．５μｍ以下の光リソグラフィの場合、焦点深度が浅くなるためステッパーの結像面の平坦度を必要とする。このような半導体基板の表面を平坦化する一手段として、化学機械研磨（ＣＭＰ）を行うＣＭＰ装置が知られている。
【０００３】
一方、半導体デバイス材料として、ＳｉＣやＧａＮ等の重要性が高まっている。このようなＳｉＣやＧａＮの表面を、精度高く平坦に除去加工する新たな加工法として、化学的な反応が可能な触媒作用を利用して被加工物表面をエッチング除去する触媒基準エッチング（catalyst referred etching：ＣＡＲＥ）法が提案されている。このＣＡＲＥ法は、例えばフッ化水素酸等のハロゲン化水素酸からなる処理液中に被加工物を配し、白金、金またはセラミックス系固体触媒からなる触媒を被加工物の表面（被加工面）に接触若しくは極接近させて配し、触媒の表面でハロゲン化水素を分子解離して生成したハロゲンラジカルと被加工物の表面原子との化学反応で生成したハロゲン化合物を処理液中に溶出させることによって、被加工物表面を除去加工（エッチング）するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１１４６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＳｉＣやＧａＮなどの被加工物の表面除去加工（エッチング）を行うＣＡＲＥ法は、被加工物の表面（被加工面）を、ＣＭＰ等の従来の一般的な加工法に比べ、精度高く加工除去して、優れた平坦度を有する加工表面を得ることができるとともに、加工表面にダメージを残すことがないといった優れた特徴を有している。しかしながら、ＣＡＲＥ法は、例えばハロゲンラジカルと被加工物の表面原子との化学反応で生成したハロゲン化合物を処理液中に溶出させて、被加工物表面を除去加工（エッチング）するようにしており、その加工速度が、半導体デバイスの製造に広く使用されている研削やＣＭＰ等に比べてかなり遅く、そのため、スループットを向上させることが困難である。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、ＣＡＲＥ法のメリットを延ばし、ＣＡＲＥ法のデメリットを補完することで、十分な加工速度を確保しながら、被加工物の加工後における加工表面にダメージを残すことなく該加工表面の平坦度を高めた表面除去加工を行うことができるようにした平坦化方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、被加工物のＳｉＣまたはＧａＮからなる被加工面を平坦に除去加工する平坦化方法であって、緩衝剤を含む第１処理液中に被加工物を配し、ガラス系金属酸化物からなる触媒定盤を透過させて被加工物の被加工面に光を照射させながら、前記触媒定盤の表面を被加工物の被加工面に接触または極接近させて該被加工面を平坦に加工して該被加工面の平坦度を向上させる光照射触媒基準エッチングで初期表面除去工程を行い、初期表面除去工程後の被加工物の被加工面を、フッ化水素酸洗浄または純水洗浄で洗浄し、ハロゲン化水素酸、過酸化水素水またはオゾン水からなる第２処理液中に被加工物を配し、少なくとも表面が、白金、金、セラミックス系固体触媒、遷移金属、及びガラス系金属酸化物の何れかのみからなる触媒定盤の該表面を被加工物の被加工面に接触または極接近させて該被加工面をダメージの残らない平坦に加工する触媒基準エッチングで最終表面除去工程を行い、最終表面除去工程後の被加工物の被加工面を、ＳＰＭ洗浄、王水洗浄、及びフッ化水素酸洗浄のいずれか１つで洗浄することを特徴とする平坦化方法である。
【０００８】
ここで、表面除去工程とは、被加工物である基板等の表面部分を除去加工する工程であり、洗浄工程とは、表面除去工程前後に被加工物表面に付着した微粒子汚染、有機物汚染、金属汚染を除去する工程である。表面除去工程後に残存する被加工物表面の酸化膜を除去する工程も洗浄工程に含まれる。
【０００９】
これにより、初期表面除去工程を経て、被加工物の被加工面（表面）の平坦度を向上させた後、最終表面除去工程において、被加工物の表面（被加工面）を精度高く平坦に除去加工できるＣＡＲＥを行うことで、被加工物の被加工面の平坦度を徐々に高めながら、平坦度に優れ、かつダメージのない最終的な加工表面を、十分な加工速度で創成することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記第２処理液には、前記触媒定盤の濡れ性を向上させる濡れ性向上剤が更に加えられていることを特徴とする請求項１記載の平坦化方法である。
請求項３に記載の発明は、前記濡れ性向上剤は、硝酸またはエタノールであることを特徴とする請求項２記載の平坦化方法である。
【００１１】
第２処理液としてフッ化水素酸を使用し、触媒に白金を用いると、白金表面はフッ化水素酸に対する濡れ性が悪いため、加工基準面となる触媒表面に第２処理液（フッ化水素酸）を効率的に供給することが難しくなる。このような場合には、第２処理液としてのフッ化水素酸に濡れ性向上剤を混ぜることで、触媒表面に第２処理液を効率的に供給することができる。好ましく用いられる濡れ性向上剤としては、硝酸またはエタノールが挙げられる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、前記第２処理液には、ｐＨ調整用緩衝剤が更に加えられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の平坦化方法である。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、前記第２処理液には、有機アルコールまたは無機酸が更に加えられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の平坦化方法である。
有機アルコールとしては、メタノールやエタノールが例示され、無機酸としては、硫酸や硝酸が例示される。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、前記触媒定盤を回転駆動する駆動モータの電流値の変化、前記第２処理液の濃度変化、被加工面を光学的モニタで測定した時の測定結果、及び被加工物の加工前後における質量変化のいずれかで前記最終表面除去工程の終点を検知することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の平坦化方法である。
【００１５】
処理液に少量の酸や塩基を加えても、処理液のｐＨが変化しないようにした緩衝剤を第２処理液に加えてもよい。特に、ＧａＮの加工を行う場合、ＧａＮの酸化物であるＧａ２Ｏ３は酸または塩基に溶解性を持つため、第２処理液のｐＨを７付近として、Ｇａ２Ｏ３の処理液中への溶解を防ぐ必要がある。ｐＨを調整した緩衝剤を第２処理液中に加えることで、第２処理液のｐＨを調整することができる。また、緩衝剤は、生成したＨ＋イオンやＯＨ−イオンを消費する性質を持つため、固体酸性触媒や塩基性触媒近傍でのＨ＋イオンやＯＨ−イオンの活性距離を短くすることができる。その結果、固体触媒の極近傍にのみにＨ＋イオンやＯＨ−イオンを存在させて、被加工物をより平坦に加工することができる。
【００１６】
触媒基準エッチングに光照射を伴う光照射触媒基準エッチングは、触媒基準エッチングに比べ、加工後の加工表面の平坦度は劣るものの、加工速度を速めた表面除去加工を行うことができる。従って、触媒基準エッチングに光照射を伴う光照射触媒基準エッチングを行った後、触媒基準エッチングを行うことで、全体としての加工速度を速めることができる。
【００１７】
例えば、被加工物の加工表面に白金汚染が生じた場合には王水洗浄によって、被加工物の加工表面に貴金属以外の金属汚染が生じた場合または有機汚染が生じた場合にはＳＰＭ洗浄によって、被加工物表面に酸化膜が生成された場合にはフッ化水素酸洗浄によって、被加工物の加工表面を洗浄することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、被加工物の被加工面（表面）の平坦度を向上させた後、最終表面除去工程において、被加工物の表面（被加工面）を精度高く平坦に除去加工できるＣＡＲＥ（触媒基準エッチング）を行うことで、被加工物の被加工面の平坦度を徐々に高めながら、平坦度に優れ、かつダメージのない最終的な加工表面を、十分な加工速度で創成することができる。これによって、ＣＡＲＥ法のメリットを十分に生かしながら、スループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】平坦化装置の全体構成を示す平面図である。
【図２】図１の平坦化装置の最終表面除去加工ユニットとしてのＣＡＲＥユニットの概要を示す縦断正面図である。
【図３】図３のＣＡＲＥユニットの触媒定盤の平面図である。
【図４】図３の一部拡大断面図である。
【図５】触媒定盤の他の例を示す平面図である。
【図６】図５に示す触媒定盤を回転体に取付けた状態を示す断面図である。
【図７】ＣＡＲＥ加工した後における試料、及び該試料を王水により洗浄した後の白金汚染を全反射Ｘ線蛍光分析法により測定した結果を示すグラフである。
【図８】ＣＡＲＥ加工した後における試料、及び該試料をＳＰＭ、更にはフッ化水素酸（ＨＦ）で洗浄した後の白金汚染を全反射Ｘ線蛍光分析法により測定した結果を示すグラフである。
【図９】ＣＡＲＥ加工した後における試料の鉄汚染、及び該試料をＳＥＭ洗浄した後の鉄汚染をＸ線光電子分光法より測定した結果を示すグラフである。
【図１０】ＳｉＣ試料を光照射ＣＡＲＥ加工した後における試料表面をＸ線光電子分光法で測定した結果を示すグラフである。
【図１１】光照射ＣＡＲＥ加工したＳｉＣ試料をフッ化水素酸洗浄した後における試料表面をＸ線光電子分光法で測定した結果を示すグラフである。
【図１２】緩衝液（緩衝剤）を添加した処理液を使用して被加工物をＣＡＲＥ加工する加工概念を工程順に示す図である。
【図１３】光源を備えたＣＡＲＥユニット（光照射ＣＡＲＥユニット）の概要を示す図である。
【図１４】図１４（ａ）は、ＣＡＲＥ加工前の試料表面の位相シフト干渉顕微鏡像を示し、図１４（ｂ）は、緩衝液（緩衝剤）を含まない処理液（超純水）を使用してＣＡＲＥ加工を行った後の試料表面の位相シフト干渉顕微鏡像を示し、図１４（ｃ）は、緩衝液（緩衝剤）を含む処理液を使用してＣＡＲＥ加工を行った後の試料表面の位相シフト干渉顕微鏡像を示す。
【図１５】白金を成膜した基板及び白金を成膜しない基板を超純水中に浸漬した状態で光照射を行った時における光照射前後のＸＰＳ Ｏ１ｓスペクトルである。
【図１６】図１６（ａ）は、加工前の試料（ＧａＮ基板）表面の位相シフト緩衝顕微鏡像を示し、図１６（ｂ）は、裏面に白金蒸着を行っていない試料における加工後の試料（ＧａＮ基板）表面の位相シフト緩衝顕微鏡像を示し、図１６（ｃ）は、裏面に白金蒸着を行った試料の加工後の試料（ＧａＮ基板）表面の位相シフト緩衝顕微鏡像を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。なお、以下の例では、触媒基準エッチングの処理液としてフッ化水素酸（ＨＦ）を、触媒として白金をそれぞれ使用して、ＳｉＣウェハ等の基板の表面（被加工面）を所望の平坦度に除去加工する例について説明する。
【００２１】
図１は、平坦化装置の全体構成を示す平面図である。図１に示すように、この平坦化装置は、略矩形状のハウジング１を備えており、ハウジング１の内部は、隔壁１ａ，１ｂ，１ｃによって、ロード／アンロード部２と表面除去加工部３と洗浄部４とに区画されている。これらのロード／アンロード部２、表面除去加工部３及び洗浄部４は、それぞれ独立に組立てられて独立に排気される。
【００２２】
ロード／アンロード部２は、多数の基板（被加工物）をストックする基板カセットを載置する２つ以上（この例では３つ）のフロントロード部２０を備えている。これらのフロントロード部２０は、平坦化装置の幅方向（長手方向と垂直な方向）に隣接して配列されている。フロントロード部２０には、オープンカセット、ＳＭＩＦ（Standard Manufacturing Interface）ポッド、又はＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）を搭載することができる。ここで、ＳＭＩＦ、ＦＯＵＰは、内部に基板カセットを収納し、隔壁で覆うことにより、外部空間とは独立した環境を保つことができる密閉容器である。
【００２３】
また、ロード／アンロード部２には、フロントロード部２０の並びに沿って走行機構２１が敷設されており、この走行機構２１上に基板カセットの配列方向に沿って移動可能な第１搬送機構としての第１搬送ロボット２２が設置されている。第１搬送ロボット２２は、走行機構２１上を移動することによって、フロントロード部２０に搭載された基板カセットにアクセスできるようになっている。この第１搬送ロボット２２は、上下に２つのハンドを備えており、例えば、上側のハンドを基板カセットに基板を戻すときに使用し、下側のハンドを加工前の基板を搬送するときに使用することで、上下のハンドを使い分けることができるようになっている。
【００２４】
ロード／アンロード部２は、最もクリーンな状態を保つ必要がある領域であるため、ロード／アンロード部２の内部は、装置外部、表面除去加工部３、及び洗浄部４のいずれよりも高い圧力に常時維持されている。また、第１搬送ロボット２２の走行機構２１の上部には、ＨＥＰＡフィルタやＵＬＰＡフィルタなどのクリーンエアフィルタを有するフィルタファンユニット（図示せず）が設けられており、このフィルタファンユニットによりパーティクルや蒸気、ガスが除去されたクリーンエアが常時下方に向かって吹出ている。
【００２５】
表面除去加工部３は、基板表面（被加工面）の除去加工が行われる領域であり、この例では、第１表面除去加工ユニットとしてのラッピングユニット３０Ａ、第２表面除去加工ユニットとしてＣＭＰユニット３０Ｂ、及び第３表面除去加工ユニット（最終表面除去加工ユニット）としての２台の触媒基準エッチング（ＣＡＲＥ）ユニット３０Ｃ，３０Ｄを内部に有している。これらのラッピングユニット３０Ａ、ＣＭＰユニット３０Ｂ及びＣＡＲＥユニット３０Ｃ，３０Ｄは、図１に示すように、平坦化装置の長手方向に沿って配列されている。
【００２６】
ラッピングユニット３０Ａは、表面にラッピング面を有する定盤３００Ａと、基板を着脱自在に保持して定盤３００Ａに対して押圧するためのトップリング３０１Ａと、定盤３００Ａにダイヤモンドスラリやコロイダルシリカスラリ等のラップ液を供給するためのラップ液供給ノズル３０２Ａと、定盤３００Ａの表面に純水を供給する純水供給ノズル３０３Ａを備えている。ラッピングユニット３０Ａのラッピング時には、ラップ液供給ノズル３０２Ａから定盤３００Ａ上にラップ液（スラリ）が供給され、被加工物である基板がトップリング３０１Ａで保持されて定盤３００Ａに向けて押圧されて基板表面のラッピングが行われる。
【００２７】
ラッピングユニット（第１表面除去加工ユニット）３０Ａは、例えば比較的大きな初期凹凸を有する基板表面を所望の平坦度に平坦化する際に、主として加工量を稼ぎながら、基板表面の平坦度を向上させるためのもので、例えば基板表面に比較的大きな初期凹凸を有さない場合には省略することができる。この例では、第１表面除去加工ユニットとして、ラッピングユニット３０Ａを使用しているが、ラッピングユニット３０Ａの代わりに、ＣＡＲＥユニット３０Ｃ，３０Ｄよりも大幅に加工量が稼げる研削ユニット、例えば電解インプロセスドレッシング（ＥＬＩＤ）鏡面研削ユニットを使用してもよい。
【００２８】
ＣＭＰユニット（第２表面除去加工ユニット）３０Ｂは、研磨面を有する研磨テーブル３００Ｂと、基板を着脱自在に保持し研磨テーブル３００Ｂに対して押圧しながら研磨するためのトップリング３０１Ｂと、研磨テーブル３００Ｂに研磨液やドレッシング液（例えば、水）を供給するための研磨液供給ノズル３０２Ｂと、研磨テーブル３００Ｂの研磨面のドレッシングを行うためのドレッサ３０３Ｂと、液体（例えば純水）と気体（例えば窒素）の混合流体を霧状にして、１又は複数のノズルから研磨テーブル３００Ｂの研磨面に噴射するアトマイザ３０４Ｂとを備えている。
【００２９】
ＣＭＰユニット３０Ｂの研磨テーブル３００Ｂの上面には研磨布または砥石（固定砥粒）等が貼付されており、この研磨布または砥石（固定砥粒）等によって基板表面を研磨する研磨面が構成されている。ＣＭＰユニット３０Ｂでの研磨時には、研磨液供給ノズル３０２Ｂから研磨テーブル３００Ｂ上の研磨面に研磨液が供給され、被加工物である基板がトップリング３０１Ｂで保持され研磨面に向けて押圧されて基板表面の研磨が行われる。
【００３０】
このＣＭＰユニット（第２表面除去加工ユニット）３０Ｂは、ＣＡＲＥユニット３０Ｃ，３０Ｄに比べて、加工速度を速くして、加工量を稼ぎながら、基板表面の平坦度を向上させるためのもので、前述のラッピングユニット（第１表面除去加工ユニット）３０Ａと組合せることで、比較的大きな初期凹凸を有する基板表面を所望の平坦度に平坦化するのに効率的であるが、省略してもよい。
【００３１】
この例では、第２表面除去加工ユニットとして、ＣＭＰユニットを使用しているが、ＣＭＰユニットの代わりに、下記の図２乃至図４に示す構成のＣＡＲＥユニット３０Ｃ，３０Ｄに、基板ホルダで保持した基板の表面に向けて光、好ましくは紫外線を照射する光源を備え、基板表面の除去加工に際して、基板表面に光を照射して基板表面を活性状態することで、ＣＡＲＥユニットよりも加工速度を速めた光照射触媒基板ユニット（光照射ＣＡＲＥユニット）を使用してもよい。また、図１３に示す光照射触媒基板ユニット（光照射ＣＡＲＥユニット）を使用してもよい。
【００３２】
ＣＡＲＥユニット（第３表面除去加工ユニット）３０Ｃ，３０Ｄは、図２に詳細に示すように、処理槽１２４と、該処理槽１２４内に回転自在に配置された触媒定盤１２６と、表面（被加工面）を下向きにして基板（被加工物）１２８を着脱自在に保持する基板ホルダ１３０を有している。基板ホルダ１３０は、加工性、対薬品性及び温度に対する耐性に優れた、例えばＳｉＣによって構成されているが、硬質塩化ビニルまたはＰＥＥＫ材で構成してもよく、触媒定盤１２６の回転軸芯と平行且つ偏心した位置に設けた上下動自在な回転軸１３２の先端に連結されている。基板ホルダ１３０は、回転軸１３２に対してピボット支持（ボール軸受け支持）されているので、触媒定盤１２６の表面に、基板ホルダ１３０の基板保持面が追従することができ、被加工物１２８が触媒定盤１２６に面接触できるようになっている。
【００３３】
この例では、ＣＡＲＥユニット３０Ｃ，３０Ｄで、ＳｉＣウェハ等の基板１２８の表面除去加工を行うため、処理液として、例えばフッ化水素酸（５０％ＨＦ）を使用し、触媒定盤１２６として、例えば２８ｍｍの肉厚のモリブデンからなる基材１４０の表面に、触媒としての１ｍｍ肉厚の白金１４２を貼付けたものを使用している。なお、触媒定盤１２６として、触媒としての白金を設けることなく、モリブデンまたはモリブデン合金製のものを使用して、触媒定盤１２６自体を触媒として使用してもよく、また、処理液として、フッ化水素酸以外の、例えば塩化水素酸等のハロゲン化水素酸を使用してもよい。
【００３４】
また、処理液として、触媒定盤表面の濡れ性を向上させる濡れ性向上剤を添加したものを使用することが好ましい。濡れ性向上剤とは、親水基と疎水基を同一分子内にもつ物質であり、処理液に濡れ性向上剤を添加することで、触媒定盤の処理液に対する濡れ性を向上させることができる。これにより、基板（被加工物）と触媒定盤との間への処理液の供給効率が向上し、安定した表面去加工を行うことができる。
【００３５】
処理液に、ｐＨ調整用緩衝剤を更に添加してもよい。これにより、処理液のｐＨを調整して、除去加工反応部以外で基板（被加工物）が処理液中に溶解することを抑制することができる。また、触媒定盤の表面で生成する活性種であるＨ＋イオンやＯＨ−イオンを速やかに失活して、除去加工反応を触媒定盤表面の極近傍に限定することができ、これによって、加工後における基板（被加工物）の加工表面の平坦度を向上させることができる。
【００３６】
処理液に、メタノール、エタノール等の有機アルコール、または硫酸、硝酸等の無機酸を添加してもよい。触媒定盤の表面で生成されるＦ原子やＯＨラジカルは、非常に活性で、生存時間が短く即時に失活してしまう。このため、十分な加工速度を得ることができない場合がある。このような場合に、エタノール等のアルコールや硝酸等の無機酸を処理液に加えてＦ原子やＯＨラジカルと反応させることで、Ｆ原子やＯＨラジカルと比較して生存時間が長い有機ラジカルや硝酸ラジカルを２次的に生成し、加工速度を向上させることができる。
【００３７】
なお、上記の添加剤（濡れ性向上剤、ｐＨ調整剤、有機アルコール、無機酸）を１種または２種以上を組合せて処理液に添加しても良い。
更に、処理液に、処理液のｐＨが変化しないようにした緩衝剤（緩衝液）を添加するようにしてもよい。
【００３８】
基板ホルダ１３０の内部には、該ホルダ１３０で保持した基板１２８の温度を制御する温度制御機構としてのヒータ１７０が回転軸１３２内に延びて埋設されている。処理槽１２４の上方には、温度制御機構としての熱交換器１７２によって所定の温度に制御した処理液（フッ化水素酸）を処理槽１２４の内部に供給する処理液供給ノズル１７４が配置されている。更に、触媒定盤１２６の内部には、触媒定盤１２６の温度を制御する温度制御機構としての流体流路１７６が設けられている。
【００３９】
なお、この例では、基板１２８の温度を制御する温度制御機構としてのヒータ１７０、処理液の温度を制御する温度制御機構としての熱交換器１７２、及び触媒定盤１２６の温度を制御する温度制御機構としての流体流路１７６を設けた例を示しているが、これらの温度制御機構を全て省略しても、いずれか１つを設けるようにしてもよい。
【００４０】
アレニウスの式で知られるように、化学反応は反応温度が高ければ、それだけ反応速度は大きくなる。このため、被加工物１２８、処理液及び触媒定盤１２６の温度の少なくとも１つの制御して、反応温度を制御することで、加工速度を変化させながら、加工速度の安定性を向上させることができる。
【００４１】
触媒定盤１２６の白金（触媒）１４２の表面には、図３及び図４に示すように、３つの溝形成部１４６ａ，１４６ｂ，１４６ｃに亘って、複数の溝１４４が同心円状に形成されている。この例では、３つの溝形成部１４６ａ，１４６ｂ，１４６ｃを有しており、中央に位置する溝形成部１４６ｂの幅が基板ホルダ１３０で保持する基板１２８の直径より小さく設定されている。これによって、基板ホルダ１３０で保持した基板１２８の両端部が溝形成部１４６ａ，１４６ｂ、及び溝形成部１４６ｂ，１４６ｃで挟まれた平坦部にそれぞれ位置して、基板ホルダ１３０で保持して回転させた基板１２８の端部が溝１４４に引っかからないようになっている。また、白金（触媒）１４２の厚さを薄くすると形成する溝の深さは、必然的に浅くする必要があるが、溝の幅、深さ、ピッチ等の大きさを小さくすると流体の流動性が悪化し、基板と触媒間に発生する吸付き（吸着）力が大きくなる。そのため、許容可能な吸着力で溝深さＤを極力浅くする方が望ましい。
【００４２】
更に、図３に仮想線で示すように、例えば基板１２８の周囲を囲繞するリテーナリング１４８を備えた基板ホルダを使用した場合に、リテーナリング１４８の両端部が両側の溝形成部１４６ａ，１４６ｃの外側の平坦部に位置して、回転しているリテーナリング１４８が溝１４４に引っかからないように、溝形成部１４６ａ，１４６ｂ，１４６ｃの全体の幅が、リテーナリング１４８の直径より小さく設定されている。この例において、溝１４４は、基板１２８の端部等の引っかかりを防止するため、図４に示すように、角形状ではなく、Ｒ形状に形成されている。溝は、テーパ状の任意の形状であってもよい。
【００４３】
触媒定盤１２６と基板１２８との接触部（加工部）に、処理液を効率的に供給するためには、溝１４４のピッチ（溝ピッチ）をできるだけ細かくした方が好ましい。この例では、図４に示すように、溝ピッチＰは、３ｍｍ〜５ｍｍ程度に設定されており、溝深さＤは、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度に設定されている。溝深さＤは、触媒としての白金１４２の厚さを薄くするため、吸付きが起きない程度に浅い方が好ましい。この例のように、触媒定盤１２６の白金（触媒）１４２の表面に、多数の溝１４４を同心状に設けた場合、基板ホルダ１３０によって、基板１２８を揺動させることが、加工量の面内均一性を高める上で好ましい。同心円状の溝形状を偏芯させても、スパイラル状の溝形状を用いていてもよい。
【００４４】
これにより、処理液供給ノズル１７４から触媒定盤１２６に向けて処理液（フッ化水素酸）を供給する。すると、処理液は、触媒定盤１２６の表面に設けた溝１４４内に保持される。そして、基板ホルダ１３０で保持した基板（被加工物）１２８を触媒定盤１２６の白金（触媒）１４２の表面に所定の圧力で押付けて、基板１２８を触媒定盤１２６の白金（触媒）１４２との接触部（加工部）に処理液を介在させながら、触媒定盤１２６及び基板１２８を回転させて、ＳｉＣウェハ等からなる基板１２８の表面（下面）を平坦に除去加工（エッチング）する。なお、基板ホルダ１３０で保持した基板１２８を触媒定盤１２６の白金（触媒）１４２に所定の圧力で押付けることなく、基板１２８を白金（触媒）１４２に極近接させて、基板１２８の表面を平坦に除去加工（エッチング）するようにしてもよい。
【００４５】
基板ホルダとして、基板飛び出し防止用のリテーナリング１４８を有するものを使用する場合には、リテーナリング１４８の少なくとも触媒定盤１２６と面する部分の材質は、使用している触媒定盤１２６の表面の材質と同じにすることが好ましい。例えば、白金を触媒定盤１２６の表面材質（触媒）として用いている時は、リテーナリング１４８の触媒定盤１２６の表面と接触する部分の材質を白金とする。また、例えば鉄を触媒定盤の表面材質として用いている時は、リテーナリングの触媒定盤と接触する部分の材質を鉄とする。
【００４６】
これにより、リテーナリング１４８の表面材料が触媒定盤１２６との磨耗により削れて触媒定盤１２６の表面に付着した場合にも、触媒定盤１２６の触媒効果を失うことなく加工を継続することができる。リテーナリング１４８の表面材質は、触媒定盤１２６の表面材質と同じ金属を多く含んだ合金であってもよい。例えば、鉄を触媒定盤の表面材質として用いている場合、リテーナリングの表面材質は、鉄を多く含む合金である炭素鋼やステンレスで合ってもよい。
【００４７】
図５及び図６に示すように、例えば図２に示す基板ホルダ１３０で保持されて加工される基板（被加工物）１２８に接触する領域に、多数の貫通穴２００ａを有する触媒定盤２００を使用してもよい。この触媒定盤２００は、例えば前述の触媒定盤１２６と同様に、モリブデンからなる基材の表面に触媒としての白金を貼付けている。
【００４８】
この例では、触媒定盤２００の内部に、等間隔の格子位置に複数の貫通穴２００ａが形成されている。この格子間隔は、例えば５ｍｍで、貫通穴２００ａの径は、例えば１ｍｍである。貫通穴２００ａの格子間隔及び穴径はできるだけ小さい方が好ましい。このように、触媒定盤２００に複数の貫通穴２００ａを均等に設けることで、基板（被加工物）１２８の全面を一様に加工することができる。
【００４９】
そして、触媒定盤２００の下面には、凹部２００ｂが形成され、この触媒定盤２００を回転体２０２の上面に取付けることで、触媒定盤２００と回転体２０２との間に処理液溜り２０４が形成されている。更に、触媒定盤２００の中央は、上下に貫通し、ここにロータリジョイント２０６が取付けられている。このロータリジョイント２０６は、例えば図２に示す処理液供給ノズル１７４に接続される。
【００５０】
この例によれば、触媒定盤２００を回転体２０２と共に回転させながら、ロータリジョイント２０６を通して、触媒定盤２００と回転体２０２との間の処理液溜り２０４に処理液を供給し、貫通穴２００ａから処理液が噴出するようにして加工を行う。これにより、基板（被加工物）１２８が触媒定盤２００に張り付くのを抑制するのと同時に、貫通穴２００ａ内に溜った処理液を入れ替えることができる。
【００５１】
貫通穴２００ａから処理液が噴出する時の噴出圧力は、基板（被加工物）１２８を触媒定盤２００に押付ける圧力より十分に低くすることが好ましい。なお、触媒定盤の強度を考慮し、触媒定盤の中心から放射状の溝を形成し、この溝を通して、貫通穴の下方まで処理液を供給するようにしても良い。
【００５２】
ＣＡＲＥユニット３０Ｃ，３０Ｄは、図１に示すように、触媒定盤１２６の表面である白金（触媒）１４２の表面に向け、必要に応じて、キャビテーションを発生させるか、または超音波を当てながら、純水を噴射して該表面をコンディショニングするコンディショニング部としての純水噴射ノズル１５０が配置されている。なお、触媒定盤に向けて光を照射し光電気化学エッチングによって触媒定盤表面の欠片や有機物汚染を除去する光照射器、または触媒定盤と対向して電極を設置し触媒定盤と対向電極の間に電圧を印加することで、触媒定盤表面の欠片や有機物汚染を電解除去する電解除去装置によって、コンディショニング部を構成してもよい。触媒定盤１２６から離脱した欠片は、例えばろ過（フィルタなど）で除去される。
【００５３】
ラッピングユニット３０Ａ及びＣＭＰユニット３０Ｂと洗浄部４との間には、長手方向に沿った４つの搬送位置（ロード／アンロード部２側から順番に第１搬送位置ＴＰ１、第２搬送位置ＴＰ２、第３搬送位置ＴＰ３、第４搬送位置ＴＰ４とする）の間で基板を搬送する第２（直動）搬送機構としての第１リニアトランスポータ５が配置されている。この第１リニアトランスポータ５の第１搬送位置ＴＰ１の上方には、ロード／アンロード部２の第１搬送ロボット２２から受け取った基板を反転する反転機３１が配置されており、その下方には上下に昇降可能なリフタ３２が配置されている。また、第２搬送位置ＴＰ２の下方には上下に昇降可能なプッシャ３３が、第３搬送位置ＴＰ３の下方には上下に昇降可能なプッシャ３４が、第４搬送位置ＴＰ４の下方には上下に昇降可能なリフタ３５がそれぞれ配置されている。
【００５４】
ＣＡＲＥユニット３０Ｃ，３０Ｄの側方には、第１リニアトランスポータ５に隣接して、長手方向に沿った３つの搬送位置（ロード／アンロード部２側から順番に第５搬送位置ＴＰ５、第６搬送位置ＴＰ６、第７搬送位置ＴＰ７とする）の間で基板を搬送する第２（直動）搬送機構としての第２リニアトランスポータ６が配置されている。この第２リニアトランスポータ６の第５搬送位置ＴＰ５の下方には上下に昇降可能なリフタ３６が、第６搬送位置ＴＰ６の下方にはプッシャ３７が、第７搬送位置ＴＰ７の下方にはプッシャ３８がそれぞれ配置されている。更に、ＣＡＲＥユニット３０Ｃとプッシャ３７との間には、桶と純水ノズルとを有する純水置換部１６０が、ＣＡＲＥユニット３０Ｄとプッシャ３８との間にも、桶と純水ノズルとを有する純水置換部１６２が配置されている。
【００５５】
表面除去加工時にスラリ等を使用することを考えるとわかるように、表面除去加工部３は最もダーティな（汚れた）領域である。したがって、本実施形態では、表面除去加工部３内のパーティクルが外部に飛散しないように、定盤等の除去加工部の周囲から排気が行われており、表面除去加工部３の内部の圧力を、装置外部、周囲の洗浄部４、ロード／アンロード部２よりも負圧にすることでパーティクルの飛散を防止している。また、通常、定盤等の除去加工部の下方には排気ダクト（図示せず）が、上方にはフィルタ（図示せず）がそれぞれ設けられ、これらの排気ダクト及びフィルタを介して清浄化された空気が噴出され、ダウンフローが形成される。
【００５６】
洗浄部４は、基板を洗浄する領域であり、第２搬送ロボット４０と、第２搬送ロボット４０から受け取った基板を反転する反転機４１と、基板を洗浄する３つの洗浄ユニット４２，４３，４４と、洗浄後の基板を純水でリンスしてスピンドライする乾燥ユニット４５と、反転機４１、洗浄ユニット４２，４３，４４及び乾燥ユニット４５の間で基板を搬送する、走行自在な第３搬送ロボット４６を備えている。これらの第２搬送ロボット４０、反転機４１、洗浄ユニット４２〜４４及び乾燥ユニット４５は、長手方向に沿って直列に配置され、これらの第２搬送ロボット４０、反転機４１、洗浄ユニット４２〜４４及び乾燥ユニット４５と、第１リニアトランスポータ５との間に、第３搬送ロボット４６が走行自在に配置されている。これらの洗浄ユニット４２〜４４及び乾燥ユニット４５の上部には、クリーンエアフィルタを有するフィルタファンユニット（図示せず）が設けられており、このフィルタファンユニットによりパーティクルが除去されたクリーンエアが常時下方に向かって吹出ている。また、洗浄部４の内部は、表面除去加工部３からのパーティクルの流入を防止するために表面除去加工部３よりも高い圧力に常時維持されている。
【００５７】
この例では、第１及び第２洗浄ユニット４２，４３として、王水、ＳＰＭ（硫酸過酸化水素水）またはフッ化水素酸等の薬液中に基板を浸漬させて基板を洗浄する薬液洗浄ユニットが使用され、第３洗浄ユニット４４として、基板に向けて純水を供給して基板を洗浄する純水洗浄ユニットが使用されている。具体的には、第１洗浄ユニット４２として、基板をフッ化水素酸で洗浄する洗浄ユニットが、第２洗浄ユニット４３として、基板を王水で洗浄する洗浄ユニットが使用されている。
【００５８】
図１に示すように、表面除去加工部３を包囲する隔壁１ａには、反転機３１と第１搬送ロボット２２との間に位置して、シャッタ１０が設置されており、基板の搬送時にはシャッタ１０を開いて、第１搬送ロボット２２と反転機３１との間で基板の受け渡しが行われる。また、表面除去加工部３を包囲する隔壁１ｂには、ＣＭＰユニット３０Ｂと対面する位置に位置してシャッタ１３が、ＣＡＲＥユニット３０Ｃと対面する位置に位置してシャッタ１４がそれぞれ設置されている。
【００５９】
次に、このような構成の平坦化装置を用いて基板の表面を平坦化する処理について説明する。
【００６０】
フロントロード部２０に搭載した基板カセットから、１枚の基板を第１搬送ロボット２２で取出して、反転機３１に搬送する。反転機３１は、基板を１８０°反転させた後、第１搬送位置ＴＰ１のリフタ３２に乗せる。ラッピングユニット３０Ａは、そのトップリング３０１Ａでリフタ３２から基板を受取って、基板表面のラッピングを行う。つまり、ラッピングユニット３０Ａでは、例えば、ダイヤモンドスラリやコロイダルシリカスラリ等のラップ液を定盤３０１Ａに供給しながら、例えば数１０μｍ／ｈ以下の加工速度で、基板表面を１０μｍ程度除去して基板表面の平坦度を向上させるラッピング加工を行う。この場合、基板表面における加工後のダメージ深さは、１μｍ程度である。そして、基板表面を、必要に応じて純水でリンスする。
【００６１】
ラッピング後の基板を第２搬送位置ＴＰ２でプッシャ３３に受渡し、第１リニアトランスポータ５の横移動に伴って、第３搬送位置ＴＰ３に搬送する。そして、この第３搬送位置ＴＰ３で、ＣＭＰユニット３０Ｂは、そのトップリング３０１Ｂでプッシャ３４から基板を受け取って、基板表面のＣＭＰを行う。つまり、ＣＭＰユニット３０Ｂでは、例えば、コロイダルシリカを有する研磨液を研磨テーブル３００Ｂに供給しながら、例えば数μｍ／ｈ以下の加工速度で、基板表面を数μｍ程度除去して基板表面の平坦度を更に向上させるＣＭＰを行う。この場合、基板表面における加工後のダメージ深さは、１０ｎｍ程度である。そして、基板表面を、必要に応じて純水でリンスする。
【００６２】
ＣＭＰ後の基板を第４搬送位置ＴＰ４でリフタ３５に受渡す。第２搬送ロボット４０は、基板をリフタ３５から受取って反転機４１に搬送する。そして、反転機４１は、基板を１８０°反転させた後、第１洗浄ユニット（薬液洗浄ユニット）４２に搬送する。第１洗浄ユニット４２は、例えばフッ化水素酸に基板を浸漬させる、基板のフッ化水素酸洗浄を行う。このフッ化水素酸洗浄後の基板を、第３搬送ロボット４６で第３洗浄ユニット（純水洗浄ユニット）４５に搬送し、純水で洗浄した後、第３搬送ロボット４６で反転機４１に戻す。なお、基板を薬液洗浄する必要がないときには、反転機で１８０°反転させた基板を第３搬送ロボット４６で第３洗浄ユニット（純水洗浄ユニット）４５に搬送し、純水で洗浄した後、第３搬送ロボット４６で反転機４１に戻す。反転機４１は、基板を１８０°反転させる。
【００６３】
第２搬送ロボット４０は、反転後の基板を反転機４１から受取り、第５搬送位置ＴＰ５でリフタ３６に乗せる。第２トランスポータ６は、横移動を行って、リフタ３６上の基板を第６搬送位置ＴＰ６または第７搬送位置ＴＰ７の一方に搬送する。そして、ＣＡＲＥユニット３０Ｃは、その基板ホルダ１３０で、プッシャ３７から、ＣＡＲＥユニット３０Ｄは、その基板ホルダ１３０で、プッシャ３８から基板をそれぞれ受取り、ＣＡＲＥ（触媒基準エッチング）加工を行う。つまり、ＣＡＲＥユニット３０Ｃ、３０Ｄでは、例えばフッ化水素酸からなる処理液を触媒定盤１２６に供給しながら、触媒定盤１２６の表面に設けた白金１４２のＳｉＣに対する触媒作用を利用して、例えば１００ｎｍ／ｈ以下の加工速度で、基板表面を数１０ｎｍ程度除去するＣＡＲＥ加工を行う。この場合、基板表面における加工後のダメージ深さはゼロである。
【００６４】
そして、ＣＡＲＥユニット３０ＣでＣＡＲＥ加工を行った基板にあっては、ＣＡＲＥ加工後の基板表面に残ったフッ化水素酸を純水置換部１６０で純水に置換して第６搬送位置ＴＰ６に戻し、ＣＡＲＥユニット３０ＤでＣＡＲＥ加工を行った基板にあっては、ＣＡＲＥ加工後の基板表面に残ったフッ化水素酸を純水置換部１６２で純水に置換して第７搬送位置ＴＰ７に戻す。しかる後、純水置換後の基板を、第２トランスポータ６を横移動させて、第５搬送位置ＴＰ５に移動させる。ＣＡＲＥ加工後の基板の表面にフッ化水素酸が付着している状態で、励起波長の光が当たると、基板表面が荒れる可能性がある。このような場合には、ＣＡＲＥユニット３０Ｃから純水置換部１６０及びＣＡＲＥユニット３０Ｄから純水置換部１６２への搬送経路の窓にＵＶ遮断フィルムを貼ることが望ましい。
【００６５】
第２搬送ロボット４０は、第５搬送位置ＴＰ５から基板を取出し、反転機４１に搬送する。反転機４１は、基板を１８０°反転させた後、第１洗浄ユニット４２に搬送する。第３搬送ユニット４６は、基板を第１洗浄ユニット４２から第２洗浄ユニット４３に搬送し、ここで、基板を王水浸漬させて洗浄する、基板の王水洗浄を、必要に応じて複数回行う。
【００６６】
そして、第３搬送ロボット４６は、王水洗浄後の基板を第３洗浄ユニット（純水洗浄ユニット）４４に搬送して、ここで基板の純水洗浄を行った後、乾燥ユニット４５に搬送し、ここで基板を純水リンスした後、高速回転させてスピン乾燥させる。第１搬送ロボット２２は、スピン乾燥後の基板を乾燥ユニット４５から受取り、フロントロード部２０に搭載した基板カセットに戻す。
【００６７】
ＣＡＲＥユニット３０Ｃ，３０ＤによるＣＡＲＥ加工の終点検知方法としては、（ａ）加工時間から終点を検知する方法、（ｂ）触媒定盤を回転駆動する駆動モータの電流値の変化から終点を検知する方法、（ｃ）処理液の濃度変化から終点を検知する方法、（ｄ）被加工面をIn-Situ光学的モニタで測定して終点を検知する方法（例えば、フォトルミネッセンス測定方法）、（ｅ）基板を処理液から取出し、（In-LineもしくはEx-Situで）ＴＥＭなどの機器を用いて終点を検査する手法、（ｇ）基板（被加工物）の加工前後の重量の変化から終点を検知する方法などが挙げられる。なお、パターンが形成されたＳｉＣウェハ等の基板にあっては、ＳＥＭで行ってもよい。加工後表面の結晶性が重要である場合には、結晶性を確認することができるフォトルミネッセンス測定が好ましい。フォトルミネッセンス測定は大気圧で行うことができるので、取扱も容易である。
【００６８】
この例によれば、第１表面除去加工ユニットとしてのラッピングユニット３０Ａにより、例えば数１０μｍ／ｈ以下の加工速度で、基板表面を１０μｍ程度除去して基板表面の平坦度を向上させるラッピング加工を行い（基板表面における加工後のダメージ深さ１μｍ程度）、第２表面除去加工ユニットとしてのＣＭＰユニット３０Ｂにより、例えば数μｍ／ｈ以下の加工速度で、基板表面を数μｍ程度除去して基板表面の平坦度を更に向上させるＣＭＰを行い（基板表面における加工後のダメージ深さ１０ｎｍ程度）、しかる後、第３表面除去加工ユニット（最終表面除去加工ユニット）としてのＣＡＲＥユニット３０Ｃまたは３０Ｄにより、例えば１００ｎｍ／ｈ以下の加工速度で、基板表面を数１０ｎｍ程度除去して、基板表面の平坦度を向上させるＣＡＲＥ加工を行っている（基板表面における加工後のダメージ深さゼロ）。
【００６９】
これにより、基板（被加工物）の表面（被加工面）の平坦度を徐々に高めながら、平坦度に優れ、かつダメージのない最終的な加工表面を、十分な加工速度で創成することができる。この場合、被加工物の種類や加工状態にあっては、ラッピング加工（第１表面除去加工）またはＣＭＰ（第２表面除去加工）の一方を省略してもよい。
【００７０】
ＳｉＣをＣＡＲＥ加工した場合、使用後の処理液中にはＣ（カーボン）が溶出しており、カーボンを処理する必要がある。カーボン処理方法としては、使用後の処理液に、触媒定盤の基板ホルダと反対の位置及び／または循環ライン内でＵＶ照射して化学結合を切り、別の場所でカーボン析出させて、処理槽中の処理液のカーボン濃度を低減する方法が挙げられる。また処理液の循環ラインや配管にフィルタを設置して、カーボンを始めとするＣＡＲＥ加工に際して悪影響を及ぼす成分のろ過を行うことが好ましい。
【００７１】
この例のように、処理液としてフッ化水素酸を、触媒として白金をそれぞれ使用して、ＳｉＣウェハからなる基板の表面を平坦に除去加工（ＣＡＲＥ加工）すると、加工後における基板の加工表面に白金汚染が残る。この白金汚染は、基板を王水に浸漬させる、王水洗浄によって除去することができる。
【００７２】
つまり、処理液としてフッ化水素酸を、触媒として白金をそれぞれ使用して、下記の表１に示す加工条件で、ＳｉＣからなる試料をＣＡＲＥ加工した後における試料の白金汚染、及び該試料を王水により洗浄した後の白金汚染を、下記の表２に示す測定条件で、全反射Ｘ線蛍光分析法（Total Reflection X-ray fluorescence：ＴＲＸＦ）により測定した結果を図７に示す。王水による洗浄では、塩酸（６０％）：硝酸（６０％）を３：１で混ぜて６０℃に加熱した溶液（王水）中に、試料を１０分間浸漬させ、その後、超純水リンスを１分間行って、１回の王水洗浄とした。
【００７３】
【表１】
【００７４】
【表２】
【００７５】
図７より、ＣＡＲＥ加工後の試料に白金汚染が確認されたが、その後、試料の王水洗浄を繰返す毎に白金汚染が減少していることが分る。
【００７６】
比較として、前述のようにして、ＳｉＣからなる試料をＣＡＲＥ加工した後、試料のＳＰＭ洗浄、更にはフッ化水素酸洗浄を行った場合におけるＴＲＸＦ測定結果を図８に示す。ＳＰＭ洗浄は、硫酸（９８％）：過酸化水素水（３０％）＝４：１の溶液中に、試料を１０分間浸漬させた後、超純水リンスを１分間行った。フッ化水素酸洗浄は、フッ化水素酸（ＨＦ：５０％）溶液中に、試料を１０分間浸漬させた後、超純水リンスを１分間行った。図８により、ＣＡＲＥ加工後に存在する白金汚染は、ＳＰＭ洗浄やフッ化水素酸洗浄では除去できないことがわかる。このＳＰＭ洗浄及びフッ化水素酸洗浄は、以下同様である。
【００７７】
この例では、処理液としてフッ化水素酸を、触媒定盤表面の触媒として白金をそれぞれ使用したＣＡＲＥ法でＳｉＣの表面を除去加工（エッチング）するようにした例を示している。処理液としてフッ化水素酸や塩化水素等のハロゲン化水酸化物を、触媒として、白金、金、セラミック系固定触媒、モリブデンまたはモリブデン合金を使用したＣＡＲＥ法で、Ｓｉ，ＳｉＣ，ＧａＮ，サファイヤ、ルビーまたはダイヤモンドの表面を除去加工（エッチング）するようにしてもよい。
【００７８】
更に、処理液として過酸化水素水またはオゾン水を、触媒定盤表面の触媒として遷移元素、例えばＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｕ，ＣｒまたはＴｉを使用したＣＡＲＥ法で、Ｓｉ，ＳｉＣ，ＧａＮ，サファイヤ、ルビーまたはダイヤモンドの表面を除去加工（エッチング）するようにしてもよい。
【００７９】
例えば、図２乃至図４に示すＣＡＲＥユニット３０Ｃ，３０Ｄにおいて、処理液供給ノズル１７４から処理液としての過酸化水素水を触媒定盤１２６に供給し、触媒定盤１２６として、それ自体が触媒作用のあるＦｅ製のものを使用して、ＳｉＣウェハ等の基板表面を除去加工（エッチング）するようにしてもよい。このように、処理液として過酸化水素水を、触媒としてＦｅをそれぞれ使用して、ＳｉＣウェハ等の基板表面のＣＡＲＥ加工を行うと、加工後における基板の加工表面に鉄汚染が生じ、また酸化膜が生成される。
【００８０】
処理液として過酸化水素水を、触媒として鉄をそれぞれ使用して、上記表１に示す加工条件で、ＳｉＣからなる試料をＣＡＲＥ加工した後における試料の鉄汚染、及び該試料をＳＰＭ洗浄した後の鉄汚染をＸ線光電子分光法（x-ray photoelectron spectroscopy：ＸＰＳ）より測定した結果を図９に示す。ここで、図９（ａ）は、ＣＡＲＥ加工後の試料のＦｅ２ｐコアレベルのＸＰＳ測定結果を、図９（ｂ）は、ＳＰＭ洗浄後の試料のＦｅ２ｐコアレベルのＸＰＳ測定結果をそれぞれ示す。図９（ａ）から、ＣＡＲＥ加工後にはＦｅ２ｐコアレベルのシグナルが確認されたが、図９（ｂ）から、ＳＰＭ洗浄後にＦｅ２ｐコアレベルのシグナルは全く検出されていない。このことから、ＣＡＲＥ加工で生じた鉄汚染がＳＰＭ洗浄により完全に除去されたことがわかる。
【００８１】
ＳｉＣの表面除去工程は、一般的に酸化・酸化膜除去という過程を経る、そのため、加工後の被加工物表面に酸化膜が残存する。特に、被加工物の被加工面に紫外線を照射しながら加工する光照射ＣＡＲＥ工程では、紫外線を照射して酸化を促進するために加工後の被加工物表面に酸化膜が残存しやすくなる。
【００８２】
処理液として過酸化水素水を、触媒として石英ガラスをそれぞれ使用して、更に被加工物の被加工面に紫外線を照射しながら加工する光照射ＣＡＲＥにより、ＳｉＣからなる試料を６時間加工した後、及び該試料をフッ化水素酸洗浄した後における試料表面をＸ線光電子分光法で測定した結果を図１０及び図１１に示す。図１０は、光照射ＣＡＲＥ加工後の試料表面を測定した結果であり、試料材質であるＳｉ−Ｃ結合を示すピーク（１０１．３ｅＶ）の他に、酸化膜（ＳｉＯ２）を示す１０３．６ｅＶのピークが観察される。図１１は、光照射ＣＡＲＥ加工後の試料を、５０％フッ化水素酸溶液中に１０分間浸漬を行させた後のＸ線光電子分光法測定結果であり、酸化膜が除去されて、ＳｉＯ２のピークが無くなり、Ｓｉ−Ｃ結合のピークの値が大きくなったことが判る。このことから、光照射ＣＡＲＥ加工後のＳｉＣ試料をフッ化水素酸中に浸漬させることで、試料表面に残存する酸化膜を除去できることが確認された。
【００８３】
処理液として過酸化水素水を、触媒として鉄をそれぞれ使用してＳｉＣからなる試料をＣＡＲＥ加工した後にも、その除去加工の原理上、試料表面に酸化膜が残存すると考えられる。このため、この場合にも、除去加工後にフッ化水素酸洗浄により酸化膜を除去することが好ましい。
【００８４】
以上より、例えば、図２乃至図４に示すＣＡＲＥユニット３０Ｃ，３０Ｄにおいて、処理液供給ノズル１７４から供給される処理液としての過酸化水素水を使用して、触媒定盤１２６を触媒作用のあるＦｅ製とした場合には、図１に示す平坦化装置の第１洗浄ユニット４２として、前述の例と同様に、基板をフッ化水素酸に浸漬させて洗浄する、フッ素酸化酸洗浄ユニットを使用し、第２洗浄ユニット４３としては、基板をＳＰＭに浸漬させて洗浄する、ＳＰＭ洗浄ユニットを使用することが好ましい。これにより、ＣＡＲＥ加工後の基板を、第１洗浄ユニット４２でフッ化水素酸洗浄し、第２洗浄ユニット４３でＳＰＭ洗浄して、基板表面の鉄汚染および基板表面に生成された酸化膜を除去することができる。
【００８５】
処理液として過酸化水素水またはオゾン水を使用した場合、触媒定盤表面の触媒として、上記遷移金属の他に、白金や金等の貴金属、セラミックス系の金属酸化膜、またはガラス系の金属酸化物を使用してもよい。セラミックス系の金属酸化膜としては、例えばアルミナが、ガラス系の金属酸化物としては、サファイヤ（Ａｌ２Ｏ３）、石英（ＳｉＯ２）またはジルコニア（ＺｒＯ２）がそれぞれ挙げられる。
【００８６】
更に、処理液として過酸化水素水またはオゾン水を使用した場合、触媒定盤表面の触媒として、酸性または塩基性を有する固体触媒を使用してもよい。この酸性または塩基性を有する固体触媒としては、例えばイオン交換機能を付与した不織布、樹脂または金属が挙げられる。イオン交換機能を付与する素材は、例えばポリエチレン繊維からなる不織布、フッ素樹脂やＰＥＥＫ等の樹脂、またはＰｔ，Ａｕ等の金属の耐酸化性材料であることが好ましく、例えば、グラフト重合法により、ポリエチレン繊維からなる不織布にイオン交換機能を付与することができる。この場合、固体触媒のイオン交換容量を大きくすることによって、被加工物に対するエッチング速度をより速くすることができる。固体酸触媒としては、他にＨ２ＳＯ４、Ｈ３ＰＯ４等をシリカーアルミナに付着させた固体化酸、金属硫酸塩、金属リン酸塩などの無機塩、Ａｌ２Ｏ３、ＴｈＯ２、Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２、ＴｉＯ２−ＳｉＯ２等の酸化物が挙げられる。また、固体塩基触媒としては、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ｎａ、Ｋをシリカゲル等に付着させた固体化塩基、Ｎａ２ＣＯ３、ＢａＣＯ３、Ｎａ２ＷＯ４等の無機塩、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＭｇＯ−ＳｉＯ２、ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３等の酸化物が挙げられる。
【００８７】
定盤表面の汚染（特に有機汚染）もしくは定盤表面の酸化膜の有無が濡れ性に寄与すると考えられる。触媒定盤の濡れ性を向上させる手段として、加工前に行う方法と、加工中に行う方法がある。
（１）触媒定盤の濡れ性向上を加工前に別処理で行う場合
定盤を加工前に薬液洗浄（例えば硫酸・過水洗浄）または紫外線照射を行う。これにより定盤表面の有機物汚染が除去され、定盤表面の濡れ性が向上する。また紫外線照射を行うことにより、鉄等の定盤表面が酸化され濡れ性が向上する。紫外線照射により触媒表面に酸化膜を生成し、触媒定盤の濡れ性を向上するのは、白金以外の定盤に適用可能である。
（２）加工中に触媒定盤の濡れ性向上化を行う場合
加工中に、トップリングとは異なる位置で、定盤表面に紫外線照射をし、触媒表面に酸化膜を生成し、触媒定盤の濡れ性を向上させる。これにより加工中に付着した定盤表面の有機物が除去されるため、濡れ性が向上し、親水化しやすくなる。また、加工中に鉄等の定盤表面の酸化膜が除去されたとしても、紫外線照射を行うことにより再度酸化膜を生成することが可能であり、濡れ性が向上する。
【００８８】
なお、上記の実施形態のＣＡＲＥユニット３０Ｃ，３０Ｄでは、基板ホルダ１３０で１枚の基板を保持し、基板１枚毎に触媒定盤に向け押圧してＣＡＲＥ加工を行っている。触媒定盤は一般に高価であり、加工性能が触媒定盤の表面状態に影響を受ける。このため、基板ホルダで複数の基板、例えば４枚の基板を同時に保持し、触媒定盤に向け同時に押圧して、複数の基板を同時にＣＡＲＥ加工することが、スループットを向上させる上で好ましい。ＣＡＲＥユニットとして、基板を１枚保持する複数の基板ホルダを備えたものを使用してもよい。
【００８９】
ＣＡＲＥ加工を行う前に、ウェット洗浄で基板（被加工物）の表面（被加工面）を洗浄することが好ましい。基板表面の汚染には、例えば微粒子汚染、有機汚染、及び金属汚染があり、微粒子汚染に対しては、ウォータージェット等の非スクラブ洗浄（コロイダルシリカを用いる場合にはフッ化水素酸洗浄）、有機汚染に対しては、ＳＰＭ洗浄（硫酸過水洗浄）、金属汚染に対しては、ＳＰＭ洗浄またはフッ化水素酸洗浄が適当である。これらの洗浄では、ＳｉＣ基板表面は変化しないので、汚染のみを除去することができる。
【００９０】
緩衝液（緩衝剤）を添加した処理液を使用して被加工物をＣＡＲＥ加工する加工概念を図１２（ａ）〜（ｄ）に示す。図１２（ａ）に示すように、処理液４１２ｂ中に固体酸性触媒４１６を浸漬させて配置すると、固体酸性触媒４１６の表面で水素イオン（Ｈ＋）４１６ａが生成され、この水素イオン４１６ａは、固体酸性触媒４１６の表面から離脱する。ここで、処理液４１２ｂ中には、緩衝液（緩衝剤）を添加することで緩衝剤４８０が溶け込んでおり、このため、図１２（ｂ）に示すように、固体酸性触媒４１６の表面から脱離した水素イオン４１６ａは、速やかに緩衝剤４８０と反応して不活性化する。そのため、水素イオン４１６ａは、加工基準面となる固体酸性触媒４１６の表面上若しくは極近傍にしか存在しない。そこで、図１２（ｃ）に示すように、固体酸性触媒４１６と被加工物４１４の被加工面とを、緩衝剤４８０を含む処理液４１２ｂ中で接触または極接近させると、接触部分の被加工物４１４の表面原子が化学反応により処理液４１２ｂ中に溶解される。そして、図１２（ｄ）に示すように、固体酸性触媒４１６を被加工物４１４の被加工面から離すと、固体酸性触媒４１６の表面で生成される水素イオン４１６ａが被加工物４１４の表面に作用しなくなるため、溶解反応が止まる。従って、固体酸性触媒４１６が接触または極接近している間だけ、被加工物４１４の被加工面が加工される。
【００９１】
固体酸触媒としては、他にＨ２ＳＯ４、Ｈ３ＰＯ４等をシリカーアルミナに付着させた固体化酸、金属硫酸塩、金属リン酸塩などの無機塩、Ａｌ２Ｏ３、ＴｈＯ２、Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２、ＴｉＯ２−ＳｉＯ２等の酸化物、陽イオン交換体、が挙げられる。また、固体塩基触媒としては、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ｎａ、Ｋをシリカゲル等に付着させた固体化塩基、Ｎａ２ＣＯ３、ＢａＣＯ３、Ｎａ２ＷＯ４等の無機塩、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＭｇＯ−ＳｉＯ２、ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３等の酸化物、陰イオン交換体が挙げられる。
【００９２】
処理液中に緩衝液（緩衝剤）を添加しない場合、つまり処理液中に緩衝剤が存在しない場合、水素イオンは固体酸性触媒の表面を脱離した後も処理液中に拡散する。そのため、水素イオンは、固体酸性触媒の表面からある程度離れた場所にも存在する。このため、固体酸性触媒と被加工物の被加工面とを、処理液中で接触または極接近させると、接触部分だけではなく固体酸性触媒の表面から離れた部分においても化学反応により、被加工面の表面原子が、処理液中に溶解される。これにより、被加工面の凸部だけでなく、凹部にも水素イオンが作用して、被加工表面は等方的に加工され、平坦化が進行しない。
【００９３】
緩衝液（緩衝剤）としては、リン酸緩衝液が挙げられるが、リン酸緩衝液以外にも、酢酸緩衝液、クエン酸緩衝液など、処理液のｐＨの変化を小さくするようなものであればよい。処理液に緩衝液を添加して使用する場合、処理液としては、超純水や、オゾン水、過酸化水素水または過硫酸カリウム水溶液などの酸化剤を含む水溶液などが好ましい。添加剤濃度は、所定のｐＨになるように調整することが好ましい。例えば、ＧａＮ基板を加工する場合、処理液のｐＨは、７付近（ｐＨ＝６．５〜７．５）であることが望ましい。
【００９４】
図１３は、光源を備えたＣＡＲＥユニット（光照射ＣＡＲＥユニット）の概要を示す。このＣＡＲＥユニット（光照射ＣＡＲＥユニット）は、例えば緩衝液（緩衝剤）を含む処理液４８２で内部を満たす容器４８４と、回転軸４８６の上端に連結されて容器４８４内に回転自在に配置された定盤４８８と、被加工面を下向きにして、ＧａＮ基板等の被加工物４９０を着脱自在に保持するホルダ４９２を有している。ホルダ４９２は、回転軸４９４の下端に固定されている。定盤４８８の下方には、光源４９６が設置され、定盤４８８は、光透過性に優れた固体酸性触媒、例えば石英によって構成されている。これによって、光源４９６により、定盤４８８を通じて、光、例えば紫外光が被加工物４９０の下面（被加工面）に照射される。定盤４８８は、光透過性に優れたサファイヤやジルコニアなどで構成されてもよい。
【００９５】
図１３に示すＣＡＲＥユニット（光照射ＣＡＲＥユニット）を使用し、紫外線を照射しながらＧａＮウェハ（試料）の加工を行った。加工時間は３時間である。図１４（ａ）は、加工前の試料表面の位相シフト干渉顕微鏡像を示す。図１４（ｂ）は、緩衝液（緩衝剤）を加えない処理液（超純水）を使用して加工を行った後の試料表面の位相シフト干渉顕微鏡像を示し、図１４（ｃ）は、緩衝液（ｐＨ６．８のリン酸塩緩衝液）を加えた処理液（純水）を使用して加工を行った後の試料表面の位相シフト干渉顕微鏡像を示す。
【００９６】
図１４（ａ）から、前加工で試料の表面に導入された表面ラフネスが観察でき、図１４（ｂ）及び（ｃ）から、緩衝液（緩衝剤）を加えた処理液を用いて加工した場合は、緩衝液（緩衝剤）を加えなかった処理液を用いて加工した場合と比べ、表面ラフネスが大幅に減少していることがわかる。
【００９７】
例えば、半導体ウェハ等の基板にバンドギャップよりも大きなエネルギーを持つ光を照射すると価電子帯の電子が励起され、電子−正孔対が生成される。基板表面の酸化は、光照射によって生成された価電子帯の正孔を介して行われる。光吸収により生成した電子−正孔対が再結合して消滅すると、基板表面での酸化反応が行われないため、再結合を抑制する必要がある。白金（Ｐｔ）と基板を電気的に接触させることによって、光吸収により生成した伝導体の電子は白金に蓄積され、溶液との電子授受を行うため、電子−正孔対の再結合を抑制することが可能である。
【００９８】
基板と白金を電気的に接触させる効果を確認するために、ＧａＮ基板表面の光酸化実験を行った。試料はｎ型−ＧａＮ基板（０００１）面であり、裏面（０００−１）に白金を電子ビーム蒸着により５００ｎｍの膜厚で成膜し基板と白金を電気的に接触させた。また、白金を成膜していないＧａＮ基板を比較試料とした。
【００９９】
光照射は、基板を超純水中に浸漬した状態において３時間に亘って行った。図1５に光照射前後のＸＰＳ Ｏ１ｓスペクトルを示す。白金成膜を行わなかった試料のＯ１ｓピーク強度は光照射前の強度と比較して変化が確認されない。それに対し、白金成膜を行った試料のＯ１ｓピーク強度は、光照射前よりも大きくなっていることが判る。以上のことから白金蒸着を行った場合のみ、試料表面の酸化が行われていることが判る。
【０１００】
また裏面に白金蒸着を行ったＧａＮ基板と、行っていないＧａＮ基板を試料とし、光照射ＣＡＲＥ法により加工実験を行った。実験は、ｐＨ＝６．８６のリン酸緩衝溶液中で試料表面に光を照射しながら、３時間に亘って試料を加工した。図１６（ａ）及び（ｂ）に、裏面に白金蒸着を行っていない試料の加工前後の試料（ＧａＮ基板）表面の位相シフト緩衝顕微鏡像を、図１６（ｃ）に、裏面に白金蒸着を行った試料の加工後の試料（ＧａＮ基板）表面の位相シフト緩衝顕微鏡像をそれぞれ示す。裏面に白金成膜を行っていない試料表面（図１６（ｂ））は、前加工面（図１６（ａ））と比較して、モフォロジーおよびマイクロラフネスが変化しておらず、加工が進行していないことが判る。それに対し、裏面に白金を成膜した試料表面（図１６（ｃ））は、前加工面に存在するスクラッチが除去され平坦化されていることが判る。またマイクロラフネスも６．４９７ｎｍ ｒｍｓから０．８０４ｎｍ ｒｍｓへと改善されていることがわかる。
【０１０１】
基板に接触させる金属としては、白金以外にも、Ｔｉ，Ｎｉ，Ｃｒなど他の金属などでもよいが、処理液と金属の界面には白金を用いることが好ましい。また成膜方法は、真空蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタ成膜等どれを用いてもよい。裏面の略全面に白金を蒸着することが望ましいが、裏面の一部へ白金を蒸着してもよく、また必ずしも、基板裏面への成膜である必要がなく、金属製の基板ホルダを用いるなど、基板と金属が電気的に接続していればよい。基板ホルダのリテイナの内側に白金をコーティングし、基板のエッジ部と接触させても良い。
【０１０２】
これまで本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。
【符号の説明】
【０１０３】
１ ハウジング
２ ロードアンロード部
３ 表面除去加工部
４ 洗浄部
５ 第１リニアトランスポータ
６ 第２リニアトランスポータ
２０ フロントロード部
３０Ａ ラッピングユニット（第１表面除去加工ユニット）
３０Ｂ ＣＭＰユニット（第２表面除去加工ユニット）
３０Ｃ，３０Ｄ ＣＡＲＥ（触媒基準エッチング）ユニット（第３表面除去加工ユニット）
１２４ 処理槽
１２６ 触媒定盤
１２８ 基板（被加工物）
１３０ 基板ホルダ
１４０ 基材
１４２ 白金（触媒）
１４４ 溝
１５０ 純水噴射ノズル
１６０，１６２ 純水置換部
１７０ ヒータ
１７２ 熱交換器
１７４ 処理液供給ノズル
１７６ 流体流路
２００ 触媒定盤
２００ａ 貫通穴
２０２ 回転体
２０４ 処理液溜り
２０６ ロータリジョイント
３００Ａ 定盤
３００Ｂ 研磨テーブル
３０１Ａ、３０１Ｂ トップリング
３０２Ａ ラップ液供給ノズル
３０２Ｂ 研磨液供給ノズル
３０３Ｂ ドレッサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平坦化方法に係わり、特にＳｉＣやＧａＮからなる単体基板や、ＳｉＣやＧａＮを載せた接合基板（エピタキシャル基板）、ＭＥＭＳ（micro electro mechanical system）に使用される基板等の被加工物の被加工面（表面）を平坦に除去加工する平坦化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの高集積化が進むにつれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭くなりつつある。特に、線幅が０．５μｍ以下の光リソグラフィの場合、焦点深度が浅くなるためステッパーの結像面の平坦度を必要とする。このような半導体基板の表面を平坦化する一手段として、化学機械研磨（ＣＭＰ）を行うＣＭＰ装置が知られている。
【０００３】
一方、半導体デバイス材料として、ＳｉＣやＧａＮ等の重要性が高まっている。このようなＳｉＣやＧａＮの表面を、精度高く平坦に除去加工する新たな加工法として、化学的な反応が可能な触媒作用を利用して被加工物表面をエッチング除去する触媒基準エッチング（catalyst referred etching：ＣＡＲＥ）法が提案されている。このＣＡＲＥ法は、例えばフッ化水素酸等のハロゲン化水素酸からなる処理液中に被加工物を配し、白金、金またはセラミックス系固体触媒からなる触媒を被加工物の表面（被加工面）に接触若しくは極接近させて配し、触媒の表面でハロゲン化水素を分子解離して生成したハロゲンラジカルと被加工物の表面原子との化学反応で生成したハロゲン化合物を処理液中に溶出させることによって、被加工物表面を除去加工（エッチング）するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１１４６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＳｉＣやＧａＮなどの被加工物の表面除去加工（エッチング）を行うＣＡＲＥ法は、被加工物の表面（被加工面）を、ＣＭＰ等の従来の一般的な加工法に比べ、精度高く加工除去して、優れた平坦度を有する加工表面を得ることができるとともに、加工表面にダメージを残すことがないといった優れた特徴を有している。しかしながら、ＣＡＲＥ法は、例えばハロゲンラジカルと被加工物の表面原子との化学反応で生成したハロゲン化合物を処理液中に溶出させて、被加工物表面を除去加工（エッチング）するようにしており、その加工速度が、半導体デバイスの製造に広く使用されている研削やＣＭＰ等に比べてかなり遅く、そのため、スループットを向上させることが困難である。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、ＣＡＲＥ法のメリットを延ばし、ＣＡＲＥ法のデメリットを補完することで、十分な加工速度を確保しながら、被加工物の加工後における加工表面にダメージを残すことなく該加工表面の平坦度を高めた表面除去加工を行うことができるようにした平坦化方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、被加工物のＳｉＣまたはＧａＮからなる被加工面を平坦に除去加工する平坦化方法であって、緩衝剤を含む第１処理液中に被加工物を配し、ガラス系金属酸化物からなる触媒定盤を透過させて被加工物の被加工面に光を照射させながら、前記触媒定盤の表面を被加工物の被加工面に接触または極接近させて該被加工面を平坦に加工して該被加工面の平坦度を向上させる光照射触媒基準エッチングで初期表面除去工程を行い、初期表面除去工程後の被加工物の被加工面を、フッ化水素酸洗浄または純水洗浄で洗浄し、ハロゲン化水素酸、過酸化水素水またはオゾン水からなる第２処理液中に被加工物を配し、少なくとも表面が、白金、金、セラミックス系固体触媒、遷移金属、及びガラス系金属酸化物の何れかのみからなる触媒定盤の該表面を被加工物の被加工面に接触または極接近させて該被加工面をダメージの残らない平坦に加工する触媒基準エッチングで最終表面除去工程を行い、最終表面除去工程後の被加工物の被加工面を、ＳＰＭ洗浄、王水洗浄、及びフッ化水素酸洗浄のいずれか１つで洗浄することを特徴とする平坦化方法である。
【０００８】
ここで、表面除去工程とは、被加工物である基板等の表面部分を除去加工する工程であり、洗浄工程とは、表面除去工程前後に被加工物表面に付着した微粒子汚染、有機物汚染、金属汚染を除去する工程である。表面除去工程後に残存する被加工物表面の酸化膜を除去する工程も洗浄工程に含まれる。
【０００９】
これにより、初期表面除去工程を経て、被加工物の被加工面（表面）の平坦度を向上させた後、最終表面除去工程において、被加工物の表面（被加工面）を精度高く平坦に除去加工できるＣＡＲＥを行うことで、被加工物の被加工面の平坦度を徐々に高めながら、平坦度に優れ、かつダメージのない最終的な加工表面を、十分な加工速度で創成することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記第２処理液には、前記触媒定盤の濡れ性を向上させる濡れ性向上剤が更に加えられていることを特徴とする請求項１記載の平坦化方法である。
請求項３に記載の発明は、前記濡れ性向上剤は、硝酸またはエタノールであることを特徴とする請求項２記載の平坦化方法である。
【００１１】
第２処理液としてフッ化水素酸を使用し、触媒に白金を用いると、白金表面はフッ化水素酸に対する濡れ性が悪いため、加工基準面となる触媒表面に第２処理液（フッ化水素酸）を効率的に供給することが難しくなる。このような場合には、第２処理液としてのフッ化水素酸に濡れ性向上剤を混ぜることで、触媒表面に第２処理液を効率的に供給することができる。好ましく用いられる濡れ性向上剤としては、硝酸またはエタノールが挙げられる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、前記第２処理液には、ｐＨ調整用緩衝剤が更に加えられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の平坦化方法である。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、前記第２処理液には、有機アルコールまたは無機酸が更に加えられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の平坦化方法である。
有機アルコールとしては、メタノールやエタノールが例示され、無機酸としては、硫酸や硝酸が例示される。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、前記触媒定盤を回転駆動する駆動モータの電流値の変化、前記第２処理液の濃度変化、被加工面を光学的モニタで測定した時の測定結果、及び被加工物の加工前後における質量変化のいずれかで前記最終表面除去工程の終点を検知することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の平坦化方法である。
【００１５】
処理液に少量の酸や塩基を加えても、処理液のｐＨが変化しないようにした緩衝剤を第２処理液に加えてもよい。特に、ＧａＮの加工を行う場合、ＧａＮの酸化物であるＧａ２Ｏ３は酸または塩基に溶解性を持つため、第２処理液のｐＨを７付近として、Ｇａ２Ｏ３の処理液中への溶解を防ぐ必要がある。ｐＨを調整した緩衝剤を第２処理液中に加えることで、第２処理液のｐＨを調整することができる。また、緩衝剤は、生成したＨ＋イオンやＯＨ−イオンを消費する性質を持つため、固体酸性触媒や塩基性触媒近傍でのＨ＋イオンやＯＨ−イオンの活性距離を短くすることができる。その結果、固体触媒の極近傍にのみにＨ＋イオンやＯＨ−イオンを存在させて、被加工物をより平坦に加工することができる。
【００１６】
触媒基準エッチングに光照射を伴う光照射触媒基準エッチングは、触媒基準エッチングに比べ、加工後の加工表面の平坦度は劣るものの、加工速度を速めた表面除去加工を行うことができる。従って、触媒基準エッチングに光照射を伴う光照射触媒基準エッチングを行った後、触媒基準エッチングを行うことで、全体としての加工速度を速めることができる。
【００１７】
例えば、被加工物の加工表面に白金汚染が生じた場合には王水洗浄によって、被加工物の加工表面に貴金属以外の金属汚染が生じた場合または有機汚染が生じた場合にはＳＰＭ洗浄によって、被加工物表面に酸化膜が生成された場合にはフッ化水素酸洗浄によって、被加工物の加工表面を洗浄することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、被加工物の被加工面（表面）の平坦度を向上させた後、最終表面除去工程において、被加工物の表面（被加工面）を精度高く平坦に除去加工できるＣＡＲＥ（触媒基準エッチング）を行うことで、被加工物の被加工面の平坦度を徐々に高めながら、平坦度に優れ、かつダメージのない最終的な加工表面を、十分な加工速度で創成することができる。これによって、ＣＡＲＥ法のメリットを十分に生かしながら、スループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】平坦化装置の全体構成を示す平面図である。
【図２】図１の平坦化装置の最終表面除去加工ユニットとしてのＣＡＲＥユニットの概要を示す縦断正面図である。
【図３】図３のＣＡＲＥユニットの触媒定盤の平面図である。
【図４】図３の一部拡大断面図である。
【図５】触媒定盤の他の例を示す平面図である。
【図６】図５に示す触媒定盤を回転体に取付けた状態を示す断面図である。
【図７】ＣＡＲＥ加工した後における試料、及び該試料を王水により洗浄した後の白金汚染を全反射Ｘ線蛍光分析法により測定した結果を示すグラフである。
【図８】ＣＡＲＥ加工した後における試料、及び該試料をＳＰＭ、更にはフッ化水素酸（ＨＦ）で洗浄した後の白金汚染を全反射Ｘ線蛍光分析法により測定した結果を示すグラフである。
【図９】ＣＡＲＥ加工した後における試料の鉄汚染、及び該試料をＳＥＭ洗浄した後の鉄汚染をＸ線光電子分光法より測定した結果を示すグラフである。
【図１０】ＳｉＣ試料を光照射ＣＡＲＥ加工した後における試料表面をＸ線光電子分光法で測定した結果を示すグラフである。
【図１１】光照射ＣＡＲＥ加工したＳｉＣ試料をフッ化水素酸洗浄した後における試料表面をＸ線光電子分光法で測定した結果を示すグラフである。
【図１２】緩衝液（緩衝剤）を添加した処理液を使用して被加工物をＣＡＲＥ加工する加工概念を工程順に示す図である。
【図１３】光源を備えたＣＡＲＥユニット（光照射ＣＡＲＥユニット）の概要を示す図である。
【図１４】図１４（ａ）は、ＣＡＲＥ加工前の試料表面の位相シフト干渉顕微鏡像を示し、図１４（ｂ）は、緩衝液（緩衝剤）を含まない処理液（超純水）を使用してＣＡＲＥ加工を行った後の試料表面の位相シフト干渉顕微鏡像を示し、図１４（ｃ）は、緩衝液（緩衝剤）を含む処理液を使用してＣＡＲＥ加工を行った後の試料表面の位相シフト干渉顕微鏡像を示す。
【図１５】白金を成膜した基板及び白金を成膜しない基板を超純水中に浸漬した状態で光照射を行った時における光照射前後のＸＰＳ Ｏ１ｓスペクトルである。
【図１６】図１６（ａ）は、加工前の試料（ＧａＮ基板）表面の位相シフト緩衝顕微鏡像を示し、図１６（ｂ）は、裏面に白金蒸着を行っていない試料における加工後の試料（ＧａＮ基板）表面の位相シフト緩衝顕微鏡像を示し、図１６（ｃ）は、裏面に白金蒸着を行った試料の加工後の試料（ＧａＮ基板）表面の位相シフト緩衝顕微鏡像を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。なお、以下の例では、触媒基準エッチングの処理液としてフッ化水素酸（ＨＦ）を、触媒として白金をそれぞれ使用して、ＳｉＣウェハ等の基板の表面（被加工面）を所望の平坦度に除去加工する例について説明する。
【００２１】
図１は、平坦化装置の全体構成を示す平面図である。図１に示すように、この平坦化装置は、略矩形状のハウジング１を備えており、ハウジング１の内部は、隔壁１ａ，１ｂ，１ｃによって、ロード／アンロード部２と表面除去加工部３と洗浄部４とに区画されている。これらのロード／アンロード部２、表面除去加工部３及び洗浄部４は、それぞれ独立に組立てられて独立に排気される。
【００２２】
ロード／アンロード部２は、多数の基板（被加工物）をストックする基板カセットを載置する２つ以上（この例では３つ）のフロントロード部２０を備えている。これらのフロントロード部２０は、平坦化装置の幅方向（長手方向と垂直な方向）に隣接して配列されている。フロントロード部２０には、オープンカセット、ＳＭＩＦ（Standard Manufacturing Interface）ポッド、又はＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）を搭載することができる。ここで、ＳＭＩＦ、ＦＯＵＰは、内部に基板カセットを収納し、隔壁で覆うことにより、外部空間とは独立した環境を保つことができる密閉容器である。
【００２３】
また、ロード／アンロード部２には、フロントロード部２０の並びに沿って走行機構２１が敷設されており、この走行機構２１上に基板カセットの配列方向に沿って移動可能な第１搬送機構としての第１搬送ロボット２２が設置されている。第１搬送ロボット２２は、走行機構２１上を移動することによって、フロントロード部２０に搭載された基板カセットにアクセスできるようになっている。この第１搬送ロボット２２は、上下に２つのハンドを備えており、例えば、上側のハンドを基板カセットに基板を戻すときに使用し、下側のハンドを加工前の基板を搬送するときに使用することで、上下のハンドを使い分けることができるようになっている。
【００２４】
ロード／アンロード部２は、最もクリーンな状態を保つ必要がある領域であるため、ロード／アンロード部２の内部は、装置外部、表面除去加工部３、及び洗浄部４のいずれよりも高い圧力に常時維持されている。また、第１搬送ロボット２２の走行機構２１の上部には、ＨＥＰＡフィルタやＵＬＰＡフィルタなどのクリーンエアフィルタを有するフィルタファンユニット（図示せず）が設けられており、このフィルタファンユニットによりパーティクルや蒸気、ガスが除去されたクリーンエアが常時下方に向かって吹出ている。
【００２５】
表面除去加工部３は、基板表面（被加工面）の除去加工が行われる領域であり、この例では、第１表面除去加工ユニットとしてのラッピングユニット３０Ａ、第２表面除去加工ユニットとしてＣＭＰユニット３０Ｂ、及び第３表面除去加工ユニット（最終表面除去加工ユニット）としての２台の触媒基準エッチング（ＣＡＲＥ）ユニット３０Ｃ，３０Ｄを内部に有している。これらのラッピングユニット３０Ａ、ＣＭＰユニット３０Ｂ及びＣＡＲＥユニット３０Ｃ，３０Ｄは、図１に示すように、平坦化装置の長手方向に沿って配列されている。
【００２６】
ラッピングユニット３０Ａは、表面にラッピング面を有する定盤３００Ａと、基板を着脱自在に保持して定盤３００Ａに対して押圧するためのトップリング３０１Ａと、定盤３００Ａにダイヤモンドスラリやコロイダルシリカスラリ等のラップ液を供給するためのラップ液供給ノズル３０２Ａと、定盤３００Ａの表面に純水を供給する純水供給ノズル３０３Ａを備えている。ラッピングユニット３０Ａのラッピング時には、ラップ液供給ノズル３０２Ａから定盤３００Ａ上にラップ液（スラリ）が供給され、被加工物である基板がトップリング３０１Ａで保持されて定盤３００Ａに向けて押圧されて基板表面のラッピングが行われる。
【００２７】
ラッピングユニット（第１表面除去加工ユニット）３０Ａは、例えば比較的大きな初期凹凸を有する基板表面を所望の平坦度に平坦化する際に、主として加工量を稼ぎながら、基板表面の平坦度を向上させるためのもので、例えば基板表面に比較的大きな初期凹凸を有さない場合には省略することができる。この例では、第１表面除去加工ユニットとして、ラッピングユニット３０Ａを使用しているが、ラッピングユニット３０Ａの代わりに、ＣＡＲＥユニット３０Ｃ，３０Ｄよりも大幅に加工量が稼げる研削ユニット、例えば電解インプロセスドレッシング（ＥＬＩＤ）鏡面研削ユニットを使用してもよい。
【００２８】
ＣＭＰユニット（第２表面除去加工ユニット）３０Ｂは、研磨面を有する研磨テーブル３００Ｂと、基板を着脱自在に保持し研磨テーブル３００Ｂに対して押圧しながら研磨するためのトップリング３０１Ｂと、研磨テーブル３００Ｂに研磨液やドレッシング液（例えば、水）を供給するための研磨液供給ノズル３０２Ｂと、研磨テーブル３００Ｂの研磨面のドレッシングを行うためのドレッサ３０３Ｂと、液体（例えば純水）と気体（例えば窒素）の混合流体を霧状にして、１又は複数のノズルから研磨テーブル３００Ｂの研磨面に噴射するアトマイザ３０４Ｂとを備えている。
【００２９】
ＣＭＰユニット３０Ｂの研磨テーブル３００Ｂの上面には研磨布または砥石（固定砥粒）等が貼付されており、この研磨布または砥石（固定砥粒）等によって基板表面を研磨する研磨面が構成されている。ＣＭＰユニット３０Ｂでの研磨時には、研磨液供給ノズル３０２Ｂから研磨テーブル３００Ｂ上の研磨面に研磨液が供給され、被加工物である基板がトップリング３０１Ｂで保持され研磨面に向けて押圧されて基板表面の研磨が行われる。
【００３０】
このＣＭＰユニット（第２表面除去加工ユニット）３０Ｂは、ＣＡＲＥユニット３０Ｃ，３０Ｄに比べて、加工速度を速くして、加工量を稼ぎながら、基板表面の平坦度を向上させるためのもので、前述のラッピングユニット（第１表面除去加工ユニット）３０Ａと組合せることで、比較的大きな初期凹凸を有する基板表面を所望の平坦度に平坦化するのに効率的であるが、省略してもよい。
【００３１】
この例では、第２表面除去加工ユニットとして、ＣＭＰユニットを使用しているが、ＣＭＰユニットの代わりに、下記の図２乃至図４に示す構成のＣＡＲＥユニット３０Ｃ，３０Ｄに、基板ホルダで保持した基板の表面に向けて光、好ましくは紫外線を照射する光源を備え、基板表面の除去加工に際して、基板表面に光を照射して基板表面を活性状態することで、ＣＡＲＥユニットよりも加工速度を速めた光照射触媒基板ユニット（光照射ＣＡＲＥユニット）を使用してもよい。また、図１３に示す光照射触媒基板ユニット（光照射ＣＡＲＥユニット）を使用してもよい。
【００３２】
ＣＡＲＥユニット（第３表面除去加工ユニット）３０Ｃ，３０Ｄは、図２に詳細に示すように、処理槽１２４と、該処理槽１２４内に回転自在に配置された触媒定盤１２６と、表面（被加工面）を下向きにして基板（被加工物）１２８を着脱自在に保持する基板ホルダ１３０を有している。基板ホルダ１３０は、加工性、対薬品性及び温度に対する耐性に優れた、例えばＳｉＣによって構成されているが、硬質塩化ビニルまたはＰＥＥＫ材で構成してもよく、触媒定盤１２６の回転軸芯と平行且つ偏心した位置に設けた上下動自在な回転軸１３２の先端に連結されている。基板ホルダ１３０は、回転軸１３２に対してピボット支持（ボール軸受け支持）されているので、触媒定盤１２６の表面に、基板ホルダ１３０の基板保持面が追従することができ、被加工物１２８が触媒定盤１２６に面接触できるようになっている。
【００３３】
この例では、ＣＡＲＥユニット３０Ｃ，３０Ｄで、ＳｉＣウェハ等の基板１２８の表面除去加工を行うため、処理液として、例えばフッ化水素酸（５０％ＨＦ）を使用し、触媒定盤１２６として、例えば２８ｍｍの肉厚のモリブデンからなる基材１４０の表面に、触媒としての１ｍｍ肉厚の白金１４２を貼付けたものを使用している。なお、触媒定盤１２６として、触媒としての白金を設けることなく、モリブデンまたはモリブデン合金製のものを使用して、触媒定盤１２６自体を触媒として使用してもよく、また、処理液として、フッ化水素酸以外の、例えば塩化水素酸等のハロゲン化水素酸を使用してもよい。
【００３４】
また、処理液として、触媒定盤表面の濡れ性を向上させる濡れ性向上剤を添加したものを使用することが好ましい。濡れ性向上剤とは、親水基と疎水基を同一分子内にもつ物質であり、処理液に濡れ性向上剤を添加することで、触媒定盤の処理液に対する濡れ性を向上させることができる。これにより、基板（被加工物）と触媒定盤との間への処理液の供給効率が向上し、安定した表面去加工を行うことができる。
【００３５】
処理液に、ｐＨ調整用緩衝剤を更に添加してもよい。これにより、処理液のｐＨを調整して、除去加工反応部以外で基板（被加工物）が処理液中に溶解することを抑制することができる。また、触媒定盤の表面で生成する活性種であるＨ＋イオンやＯＨ−イオンを速やかに失活して、除去加工反応を触媒定盤表面の極近傍に限定することができ、これによって、加工後における基板（被加工物）の加工表面の平坦度を向上させることができる。
【００３６】
処理液に、メタノール、エタノール等の有機アルコール、または硫酸、硝酸等の無機酸を添加してもよい。触媒定盤の表面で生成されるＦ原子やＯＨラジカルは、非常に活性で、生存時間が短く即時に失活してしまう。このため、十分な加工速度を得ることができない場合がある。このような場合に、エタノール等のアルコールや硝酸等の無機酸を処理液に加えてＦ原子やＯＨラジカルと反応させることで、Ｆ原子やＯＨラジカルと比較して生存時間が長い有機ラジカルや硝酸ラジカルを２次的に生成し、加工速度を向上させることができる。
【００３７】
なお、上記の添加剤（濡れ性向上剤、ｐＨ調整剤、有機アルコール、無機酸）を１種または２種以上を組合せて処理液に添加しても良い。
更に、処理液に、処理液のｐＨが変化しないようにした緩衝剤（緩衝液）を添加するようにしてもよい。
【００３８】
基板ホルダ１３０の内部には、該ホルダ１３０で保持した基板１２８の温度を制御する温度制御機構としてのヒータ１７０が回転軸１３２内に延びて埋設されている。処理槽１２４の上方には、温度制御機構としての熱交換器１７２によって所定の温度に制御した処理液（フッ化水素酸）を処理槽１２４の内部に供給する処理液供給ノズル１７４が配置されている。更に、触媒定盤１２６の内部には、触媒定盤１２６の温度を制御する温度制御機構としての流体流路１７６が設けられている。
【００３９】
なお、この例では、基板１２８の温度を制御する温度制御機構としてのヒータ１７０、処理液の温度を制御する温度制御機構としての熱交換器１７２、及び触媒定盤１２６の温度を制御する温度制御機構としての流体流路１７６を設けた例を示しているが、これらの温度制御機構を全て省略しても、いずれか１つを設けるようにしてもよい。
【００４０】
アレニウスの式で知られるように、化学反応は反応温度が高ければ、それだけ反応速度は大きくなる。このため、被加工物１２８、処理液及び触媒定盤１２６の温度の少なくとも１つの制御して、反応温度を制御することで、加工速度を変化させながら、加工速度の安定性を向上させることができる。
【００４１】
触媒定盤１２６の白金（触媒）１４２の表面には、図３及び図４に示すように、３つの溝形成部１４６ａ，１４６ｂ，１４６ｃに亘って、複数の溝１４４が同心円状に形成されている。この例では、３つの溝形成部１４６ａ，１４６ｂ，１４６ｃを有しており、中央に位置する溝形成部１４６ｂの幅が基板ホルダ１３０で保持する基板１２８の直径より小さく設定されている。これによって、基板ホルダ１３０で保持した基板１２８の両端部が溝形成部１４６ａ，１４６ｂ、及び溝形成部１４６ｂ，１４６ｃで挟まれた平坦部にそれぞれ位置して、基板ホルダ１３０で保持して回転させた基板１２８の端部が溝１４４に引っかからないようになっている。また、白金（触媒）１４２の厚さを薄くすると形成する溝の深さは、必然的に浅くする必要があるが、溝の幅、深さ、ピッチ等の大きさを小さくすると流体の流動性が悪化し、基板と触媒間に発生する吸付き（吸着）力が大きくなる。そのため、許容可能な吸着力で溝深さＤを極力浅くする方が望ましい。
【００４２】
更に、図３に仮想線で示すように、例えば基板１２８の周囲を囲繞するリテーナリング１４８を備えた基板ホルダを使用した場合に、リテーナリング１４８の両端部が両側の溝形成部１４６ａ，１４６ｃの外側の平坦部に位置して、回転しているリテーナリング１４８が溝１４４に引っかからないように、溝形成部１４６ａ，１４６ｂ，１４６ｃの全体の幅が、リテーナリング１４８の直径より小さく設定されている。この例において、溝１４４は、基板１２８の端部等の引っかかりを防止するため、図４に示すように、角形状ではなく、Ｒ形状に形成されている。溝は、テーパ状の任意の形状であってもよい。
【００４３】
触媒定盤１２６と基板１２８との接触部（加工部）に、処理液を効率的に供給するためには、溝１４４のピッチ（溝ピッチ）をできるだけ細かくした方が好ましい。この例では、図４に示すように、溝ピッチＰは、３ｍｍ〜５ｍｍ程度に設定されており、溝深さＤは、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度に設定されている。溝深さＤは、触媒としての白金１４２の厚さを薄くするため、吸付きが起きない程度に浅い方が好ましい。この例のように、触媒定盤１２６の白金（触媒）１４２の表面に、多数の溝１４４を同心状に設けた場合、基板ホルダ１３０によって、基板１２８を揺動させることが、加工量の面内均一性を高める上で好ましい。同心円状の溝形状を偏芯させても、スパイラル状の溝形状を用いていてもよい。
【００４４】
これにより、処理液供給ノズル１７４から触媒定盤１２６に向けて処理液（フッ化水素酸）を供給する。すると、処理液は、触媒定盤１２６の表面に設けた溝１４４内に保持される。そして、基板ホルダ１３０で保持した基板（被加工物）１２８を触媒定盤１２６の白金（触媒）１４２の表面に所定の圧力で押付けて、基板１２８を触媒定盤１２６の白金（触媒）１４２との接触部（加工部）に処理液を介在させながら、触媒定盤１２６及び基板１２８を回転させて、ＳｉＣウェハ等からなる基板１２８の表面（下面）を平坦に除去加工（エッチング）する。なお、基板ホルダ１３０で保持した基板１２８を触媒定盤１２６の白金（触媒）１４２に所定の圧力で押付けることなく、基板１２８を白金（触媒）１４２に極近接させて、基板１２８の表面を平坦に除去加工（エッチング）するようにしてもよい。
【００４５】
基板ホルダとして、基板飛び出し防止用のリテーナリング１４８を有するものを使用する場合には、リテーナリング１４８の少なくとも触媒定盤１２６と面する部分の材質は、使用している触媒定盤１２６の表面の材質と同じにすることが好ましい。例えば、白金を触媒定盤１２６の表面材質（触媒）として用いている時は、リテーナリング１４８の触媒定盤１２６の表面と接触する部分の材質を白金とする。また、例えば鉄を触媒定盤の表面材質として用いている時は、リテーナリングの触媒定盤と接触する部分の材質を鉄とする。
【００４６】
これにより、リテーナリング１４８の表面材料が触媒定盤１２６との磨耗により削れて触媒定盤１２６の表面に付着した場合にも、触媒定盤１２６の触媒効果を失うことなく加工を継続することができる。リテーナリング１４８の表面材質は、触媒定盤１２６の表面材質と同じ金属を多く含んだ合金であってもよい。例えば、鉄を触媒定盤の表面材質として用いている場合、リテーナリングの表面材質は、鉄を多く含む合金である炭素鋼やステンレスで合ってもよい。
【００４７】
図５及び図６に示すように、例えば図２に示す基板ホルダ１３０で保持されて加工される基板（被加工物）１２８に接触する領域に、多数の貫通穴２００ａを有する触媒定盤２００を使用してもよい。この触媒定盤２００は、例えば前述の触媒定盤１２６と同様に、モリブデンからなる基材の表面に触媒としての白金を貼付けている。
【００４８】
この例では、触媒定盤２００の内部に、等間隔の格子位置に複数の貫通穴２００ａが形成されている。この格子間隔は、例えば５ｍｍで、貫通穴２００ａの径は、例えば１ｍｍである。貫通穴２００ａの格子間隔及び穴径はできるだけ小さい方が好ましい。このように、触媒定盤２００に複数の貫通穴２００ａを均等に設けることで、基板（被加工物）１２８の全面を一様に加工することができる。
【００４９】
そして、触媒定盤２００の下面には、凹部２００ｂが形成され、この触媒定盤２００を回転体２０２の上面に取付けることで、触媒定盤２００と回転体２０２との間に処理液溜り２０４が形成されている。更に、触媒定盤２００の中央は、上下に貫通し、ここにロータリジョイント２０６が取付けられている。このロータリジョイント２０６は、例えば図２に示す処理液供給ノズル１７４に接続される。
【００５０】
この例によれば、触媒定盤２００を回転体２０２と共に回転させながら、ロータリジョイント２０６を通して、触媒定盤２００と回転体２０２との間の処理液溜り２０４に処理液を供給し、貫通穴２００ａから処理液が噴出するようにして加工を行う。これにより、基板（被加工物）１２８が触媒定盤２００に張り付くのを抑制するのと同時に、貫通穴２００ａ内に溜った処理液を入れ替えることができる。
【００５１】
貫通穴２００ａから処理液が噴出する時の噴出圧力は、基板（被加工物）１２８を触媒定盤２００に押付ける圧力より十分に低くすることが好ましい。なお、触媒定盤の強度を考慮し、触媒定盤の中心から放射状の溝を形成し、この溝を通して、貫通穴の下方まで処理液を供給するようにしても良い。
【００５２】
ＣＡＲＥユニット３０Ｃ，３０Ｄは、図１に示すように、触媒定盤１２６の表面である白金（触媒）１４２の表面に向け、必要に応じて、キャビテーションを発生させるか、または超音波を当てながら、純水を噴射して該表面をコンディショニングするコンディショニング部としての純水噴射ノズル１５０が配置されている。なお、触媒定盤に向けて光を照射し光電気化学エッチングによって触媒定盤表面の欠片や有機物汚染を除去する光照射器、または触媒定盤と対向して電極を設置し触媒定盤と対向電極の間に電圧を印加することで、触媒定盤表面の欠片や有機物汚染を電解除去する電解除去装置によって、コンディショニング部を構成してもよい。触媒定盤１２６から離脱した欠片は、例えばろ過（フィルタなど）で除去される。
【００５３】
ラッピングユニット３０Ａ及びＣＭＰユニット３０Ｂと洗浄部４との間には、長手方向に沿った４つの搬送位置（ロード／アンロード部２側から順番に第１搬送位置ＴＰ１、第２搬送位置ＴＰ２、第３搬送位置ＴＰ３、第４搬送位置ＴＰ４とする）の間で基板を搬送する第２（直動）搬送機構としての第１リニアトランスポータ５が配置されている。この第１リニアトランスポータ５の第１搬送位置ＴＰ１の上方には、ロード／アンロード部２の第１搬送ロボット２２から受け取った基板を反転する反転機３１が配置されており、その下方には上下に昇降可能なリフタ３２が配置されている。また、第２搬送位置ＴＰ２の下方には上下に昇降可能なプッシャ３３が、第３搬送位置ＴＰ３の下方には上下に昇降可能なプッシャ３４が、第４搬送位置ＴＰ４の下方には上下に昇降可能なリフタ３５がそれぞれ配置されている。
【００５４】
ＣＡＲＥユニット３０Ｃ，３０Ｄの側方には、第１リニアトランスポータ５に隣接して、長手方向に沿った３つの搬送位置（ロード／アンロード部２側から順番に第５搬送位置ＴＰ５、第６搬送位置ＴＰ６、第７搬送位置ＴＰ７とする）の間で基板を搬送する第２（直動）搬送機構としての第２リニアトランスポータ６が配置されている。この第２リニアトランスポータ６の第５搬送位置ＴＰ５の下方には上下に昇降可能なリフタ３６が、第６搬送位置ＴＰ６の下方にはプッシャ３７が、第７搬送位置ＴＰ７の下方にはプッシャ３８がそれぞれ配置されている。更に、ＣＡＲＥユニット３０Ｃとプッシャ３７との間には、桶と純水ノズルとを有する純水置換部１６０が、ＣＡＲＥユニット３０Ｄとプッシャ３８との間にも、桶と純水ノズルとを有する純水置換部１６２が配置されている。
【００５５】
表面除去加工時にスラリ等を使用することを考えるとわかるように、表面除去加工部３は最もダーティな（汚れた）領域である。したがって、本実施形態では、表面除去加工部３内のパーティクルが外部に飛散しないように、定盤等の除去加工部の周囲から排気が行われており、表面除去加工部３の内部の圧力を、装置外部、周囲の洗浄部４、ロード／アンロード部２よりも負圧にすることでパーティクルの飛散を防止している。また、通常、定盤等の除去加工部の下方には排気ダクト（図示せず）が、上方にはフィルタ（図示せず）がそれぞれ設けられ、これらの排気ダクト及びフィルタを介して清浄化された空気が噴出され、ダウンフローが形成される。
【００５６】
洗浄部４は、基板を洗浄する領域であり、第２搬送ロボット４０と、第２搬送ロボット４０から受け取った基板を反転する反転機４１と、基板を洗浄する３つの洗浄ユニット４２，４３，４４と、洗浄後の基板を純水でリンスしてスピンドライする乾燥ユニット４５と、反転機４１、洗浄ユニット４２，４３，４４及び乾燥ユニット４５の間で基板を搬送する、走行自在な第３搬送ロボット４６を備えている。これらの第２搬送ロボット４０、反転機４１、洗浄ユニット４２〜４４及び乾燥ユニット４５は、長手方向に沿って直列に配置され、これらの第２搬送ロボット４０、反転機４１、洗浄ユニット４２〜４４及び乾燥ユニット４５と、第１リニアトランスポータ５との間に、第３搬送ロボット４６が走行自在に配置されている。これらの洗浄ユニット４２〜４４及び乾燥ユニット４５の上部には、クリーンエアフィルタを有するフィルタファンユニット（図示せず）が設けられており、このフィルタファンユニットによりパーティクルが除去されたクリーンエアが常時下方に向かって吹出ている。また、洗浄部４の内部は、表面除去加工部３からのパーティクルの流入を防止するために表面除去加工部３よりも高い圧力に常時維持されている。
【００５７】
この例では、第１及び第２洗浄ユニット４２，４３として、王水、ＳＰＭ（硫酸過酸化水素水）またはフッ化水素酸等の薬液中に基板を浸漬させて基板を洗浄する薬液洗浄ユニットが使用され、第３洗浄ユニット４４として、基板に向けて純水を供給して基板を洗浄する純水洗浄ユニットが使用されている。具体的には、第１洗浄ユニット４２として、基板をフッ化水素酸で洗浄する洗浄ユニットが、第２洗浄ユニット４３として、基板を王水で洗浄する洗浄ユニットが使用されている。
【００５８】
図１に示すように、表面除去加工部３を包囲する隔壁１ａには、反転機３１と第１搬送ロボット２２との間に位置して、シャッタ１０が設置されており、基板の搬送時にはシャッタ１０を開いて、第１搬送ロボット２２と反転機３１との間で基板の受け渡しが行われる。また、表面除去加工部３を包囲する隔壁１ｂには、ＣＭＰユニット３０Ｂと対面する位置に位置してシャッタ１３が、ＣＡＲＥユニット３０Ｃと対面する位置に位置してシャッタ１４がそれぞれ設置されている。
【００５９】
次に、このような構成の平坦化装置を用いて基板の表面を平坦化する処理について説明する。
【００６０】
フロントロード部２０に搭載した基板カセットから、１枚の基板を第１搬送ロボット２２で取出して、反転機３１に搬送する。反転機３１は、基板を１８０°反転させた後、第１搬送位置ＴＰ１のリフタ３２に乗せる。ラッピングユニット３０Ａは、そのトップリング３０１Ａでリフタ３２から基板を受取って、基板表面のラッピングを行う。つまり、ラッピングユニット３０Ａでは、例えば、ダイヤモンドスラリやコロイダルシリカスラリ等のラップ液を定盤３０１Ａに供給しながら、例えば数１０μｍ／ｈ以下の加工速度で、基板表面を１０μｍ程度除去して基板表面の平坦度を向上させるラッピング加工を行う。この場合、基板表面における加工後のダメージ深さは、１μｍ程度である。そして、基板表面を、必要に応じて純水でリンスする。
【００６１】
ラッピング後の基板を第２搬送位置ＴＰ２でプッシャ３３に受渡し、第１リニアトランスポータ５の横移動に伴って、第３搬送位置ＴＰ３に搬送する。そして、この第３搬送位置ＴＰ３で、ＣＭＰユニット３０Ｂは、そのトップリング３０１Ｂでプッシャ３４から基板を受け取って、基板表面のＣＭＰを行う。つまり、ＣＭＰユニット３０Ｂでは、例えば、コロイダルシリカを有する研磨液を研磨テーブル３００Ｂに供給しながら、例えば数μｍ／ｈ以下の加工速度で、基板表面を数μｍ程度除去して基板表面の平坦度を更に向上させるＣＭＰを行う。この場合、基板表面における加工後のダメージ深さは、１０ｎｍ程度である。そして、基板表面を、必要に応じて純水でリンスする。
【００６２】
ＣＭＰ後の基板を第４搬送位置ＴＰ４でリフタ３５に受渡す。第２搬送ロボット４０は、基板をリフタ３５から受取って反転機４１に搬送する。そして、反転機４１は、基板を１８０°反転させた後、第１洗浄ユニット（薬液洗浄ユニット）４２に搬送する。第１洗浄ユニット４２は、例えばフッ化水素酸に基板を浸漬させる、基板のフッ化水素酸洗浄を行う。このフッ化水素酸洗浄後の基板を、第３搬送ロボット４６で第３洗浄ユニット（純水洗浄ユニット）４５に搬送し、純水で洗浄した後、第３搬送ロボット４６で反転機４１に戻す。なお、基板を薬液洗浄する必要がないときには、反転機で１８０°反転させた基板を第３搬送ロボット４６で第３洗浄ユニット（純水洗浄ユニット）４５に搬送し、純水で洗浄した後、第３搬送ロボット４６で反転機４１に戻す。反転機４１は、基板を１８０°反転させる。
【００６３】
第２搬送ロボット４０は、反転後の基板を反転機４１から受取り、第５搬送位置ＴＰ５でリフタ３６に乗せる。第２トランスポータ６は、横移動を行って、リフタ３６上の基板を第６搬送位置ＴＰ６または第７搬送位置ＴＰ７の一方に搬送する。そして、ＣＡＲＥユニット３０Ｃは、その基板ホルダ１３０で、プッシャ３７から、ＣＡＲＥユニット３０Ｄは、その基板ホルダ１３０で、プッシャ３８から基板をそれぞれ受取り、ＣＡＲＥ（触媒基準エッチング）加工を行う。つまり、ＣＡＲＥユニット３０Ｃ、３０Ｄでは、例えばフッ化水素酸からなる処理液を触媒定盤１２６に供給しながら、触媒定盤１２６の表面に設けた白金１４２のＳｉＣに対する触媒作用を利用して、例えば１００ｎｍ／ｈ以下の加工速度で、基板表面を数１０ｎｍ程度除去するＣＡＲＥ加工を行う。この場合、基板表面における加工後のダメージ深さはゼロである。
【００６４】
そして、ＣＡＲＥユニット３０ＣでＣＡＲＥ加工を行った基板にあっては、ＣＡＲＥ加工後の基板表面に残ったフッ化水素酸を純水置換部１６０で純水に置換して第６搬送位置ＴＰ６に戻し、ＣＡＲＥユニット３０ＤでＣＡＲＥ加工を行った基板にあっては、ＣＡＲＥ加工後の基板表面に残ったフッ化水素酸を純水置換部１６２で純水に置換して第７搬送位置ＴＰ７に戻す。しかる後、純水置換後の基板を、第２トランスポータ６を横移動させて、第５搬送位置ＴＰ５に移動させる。ＣＡＲＥ加工後の基板の表面にフッ化水素酸が付着している状態で、励起波長の光が当たると、基板表面が荒れる可能性がある。このような場合には、ＣＡＲＥユニット３０Ｃから純水置換部１６０及びＣＡＲＥユニット３０Ｄから純水置換部１６２への搬送経路の窓にＵＶ遮断フィルムを貼ることが望ましい。
【００６５】
第２搬送ロボット４０は、第５搬送位置ＴＰ５から基板を取出し、反転機４１に搬送する。反転機４１は、基板を１８０°反転させた後、第１洗浄ユニット４２に搬送する。第３搬送ユニット４６は、基板を第１洗浄ユニット４２から第２洗浄ユニット４３に搬送し、ここで、基板を王水浸漬させて洗浄する、基板の王水洗浄を、必要に応じて複数回行う。
【００６６】
そして、第３搬送ロボット４６は、王水洗浄後の基板を第３洗浄ユニット（純水洗浄ユニット）４４に搬送して、ここで基板の純水洗浄を行った後、乾燥ユニット４５に搬送し、ここで基板を純水リンスした後、高速回転させてスピン乾燥させる。第１搬送ロボット２２は、スピン乾燥後の基板を乾燥ユニット４５から受取り、フロントロード部２０に搭載した基板カセットに戻す。
【００６７】
ＣＡＲＥユニット３０Ｃ，３０ＤによるＣＡＲＥ加工の終点検知方法としては、（ａ）加工時間から終点を検知する方法、（ｂ）触媒定盤を回転駆動する駆動モータの電流値の変化から終点を検知する方法、（ｃ）処理液の濃度変化から終点を検知する方法、（ｄ）被加工面をIn-Situ光学的モニタで測定して終点を検知する方法（例えば、フォトルミネッセンス測定方法）、（ｅ）基板を処理液から取出し、（In-LineもしくはEx-Situで）ＴＥＭなどの機器を用いて終点を検査する手法、（ｇ）基板（被加工物）の加工前後の重量の変化から終点を検知する方法などが挙げられる。なお、パターンが形成されたＳｉＣウェハ等の基板にあっては、ＳＥＭで行ってもよい。加工後表面の結晶性が重要である場合には、結晶性を確認することができるフォトルミネッセンス測定が好ましい。フォトルミネッセンス測定は大気圧で行うことができるので、取扱も容易である。
【００６８】
この例によれば、第１表面除去加工ユニットとしてのラッピングユニット３０Ａにより、例えば数１０μｍ／ｈ以下の加工速度で、基板表面を１０μｍ程度除去して基板表面の平坦度を向上させるラッピング加工を行い（基板表面における加工後のダメージ深さ１μｍ程度）、第２表面除去加工ユニットとしてのＣＭＰユニット３０Ｂにより、例えば数μｍ／ｈ以下の加工速度で、基板表面を数μｍ程度除去して基板表面の平坦度を更に向上させるＣＭＰを行い（基板表面における加工後のダメージ深さ１０ｎｍ程度）、しかる後、第３表面除去加工ユニット（最終表面除去加工ユニット）としてのＣＡＲＥユニット３０Ｃまたは３０Ｄにより、例えば１００ｎｍ／ｈ以下の加工速度で、基板表面を数１０ｎｍ程度除去して、基板表面の平坦度を向上させるＣＡＲＥ加工を行っている（基板表面における加工後のダメージ深さゼロ）。
【００６９】
これにより、基板（被加工物）の表面（被加工面）の平坦度を徐々に高めながら、平坦度に優れ、かつダメージのない最終的な加工表面を、十分な加工速度で創成することができる。この場合、被加工物の種類や加工状態にあっては、ラッピング加工（第１表面除去加工）またはＣＭＰ（第２表面除去加工）の一方を省略してもよい。
【００７０】
ＳｉＣをＣＡＲＥ加工した場合、使用後の処理液中にはＣ（カーボン）が溶出しており、カーボンを処理する必要がある。カーボン処理方法としては、使用後の処理液に、触媒定盤の基板ホルダと反対の位置及び／または循環ライン内でＵＶ照射して化学結合を切り、別の場所でカーボン析出させて、処理槽中の処理液のカーボン濃度を低減する方法が挙げられる。また処理液の循環ラインや配管にフィルタを設置して、カーボンを始めとするＣＡＲＥ加工に際して悪影響を及ぼす成分のろ過を行うことが好ましい。
【００７１】
この例のように、処理液としてフッ化水素酸を、触媒として白金をそれぞれ使用して、ＳｉＣウェハからなる基板の表面を平坦に除去加工（ＣＡＲＥ加工）すると、加工後における基板の加工表面に白金汚染が残る。この白金汚染は、基板を王水に浸漬させる、王水洗浄によって除去することができる。
【００７２】
つまり、処理液としてフッ化水素酸を、触媒として白金をそれぞれ使用して、下記の表１に示す加工条件で、ＳｉＣからなる試料をＣＡＲＥ加工した後における試料の白金汚染、及び該試料を王水により洗浄した後の白金汚染を、下記の表２に示す測定条件で、全反射Ｘ線蛍光分析法（Total Reflection X-ray fluorescence：ＴＲＸＦ）により測定した結果を図７に示す。王水による洗浄では、塩酸（６０％）：硝酸（６０％）を３：１で混ぜて６０℃に加熱した溶液（王水）中に、試料を１０分間浸漬させ、その後、超純水リンスを１分間行って、１回の王水洗浄とした。
【００７３】
【表１】
【００７４】
【表２】
【００７５】
図７より、ＣＡＲＥ加工後の試料に白金汚染が確認されたが、その後、試料の王水洗浄を繰返す毎に白金汚染が減少していることが分る。
【００７６】
比較として、前述のようにして、ＳｉＣからなる試料をＣＡＲＥ加工した後、試料のＳＰＭ洗浄、更にはフッ化水素酸洗浄を行った場合におけるＴＲＸＦ測定結果を図８に示す。ＳＰＭ洗浄は、硫酸（９８％）：過酸化水素水（３０％）＝４：１の溶液中に、試料を１０分間浸漬させた後、超純水リンスを１分間行った。フッ化水素酸洗浄は、フッ化水素酸（ＨＦ：５０％）溶液中に、試料を１０分間浸漬させた後、超純水リンスを１分間行った。図８により、ＣＡＲＥ加工後に存在する白金汚染は、ＳＰＭ洗浄やフッ化水素酸洗浄では除去できないことがわかる。このＳＰＭ洗浄及びフッ化水素酸洗浄は、以下同様である。
【００７７】
この例では、処理液としてフッ化水素酸を、触媒定盤表面の触媒として白金をそれぞれ使用したＣＡＲＥ法でＳｉＣの表面を除去加工（エッチング）するようにした例を示している。処理液としてフッ化水素酸や塩化水素等のハロゲン化水酸化物を、触媒として、白金、金、セラミック系固定触媒、モリブデンまたはモリブデン合金を使用したＣＡＲＥ法で、Ｓｉ，ＳｉＣ，ＧａＮ，サファイヤ、ルビーまたはダイヤモンドの表面を除去加工（エッチング）するようにしてもよい。
【００７８】
更に、処理液として過酸化水素水またはオゾン水を、触媒定盤表面の触媒として遷移元素、例えばＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｕ，ＣｒまたはＴｉを使用したＣＡＲＥ法で、Ｓｉ，ＳｉＣ，ＧａＮ，サファイヤ、ルビーまたはダイヤモンドの表面を除去加工（エッチング）するようにしてもよい。
【００７９】
例えば、図２乃至図４に示すＣＡＲＥユニット３０Ｃ，３０Ｄにおいて、処理液供給ノズル１７４から処理液としての過酸化水素水を触媒定盤１２６に供給し、触媒定盤１２６として、それ自体が触媒作用のあるＦｅ製のものを使用して、ＳｉＣウェハ等の基板表面を除去加工（エッチング）するようにしてもよい。このように、処理液として過酸化水素水を、触媒としてＦｅをそれぞれ使用して、ＳｉＣウェハ等の基板表面のＣＡＲＥ加工を行うと、加工後における基板の加工表面に鉄汚染が生じ、また酸化膜が生成される。
【００８０】
処理液として過酸化水素水を、触媒として鉄をそれぞれ使用して、上記表１に示す加工条件で、ＳｉＣからなる試料をＣＡＲＥ加工した後における試料の鉄汚染、及び該試料をＳＰＭ洗浄した後の鉄汚染をＸ線光電子分光法（x-ray photoelectron spectroscopy：ＸＰＳ）より測定した結果を図９に示す。ここで、図９（ａ）は、ＣＡＲＥ加工後の試料のＦｅ２ｐコアレベルのＸＰＳ測定結果を、図９（ｂ）は、ＳＰＭ洗浄後の試料のＦｅ２ｐコアレベルのＸＰＳ測定結果をそれぞれ示す。図９（ａ）から、ＣＡＲＥ加工後にはＦｅ２ｐコアレベルのシグナルが確認されたが、図９（ｂ）から、ＳＰＭ洗浄後にＦｅ２ｐコアレベルのシグナルは全く検出されていない。このことから、ＣＡＲＥ加工で生じた鉄汚染がＳＰＭ洗浄により完全に除去されたことがわかる。
【００８１】
ＳｉＣの表面除去工程は、一般的に酸化・酸化膜除去という過程を経る、そのため、加工後の被加工物表面に酸化膜が残存する。特に、被加工物の被加工面に紫外線を照射しながら加工する光照射ＣＡＲＥ工程では、紫外線を照射して酸化を促進するために加工後の被加工物表面に酸化膜が残存しやすくなる。
【００８２】
処理液として過酸化水素水を、触媒として石英ガラスをそれぞれ使用して、更に被加工物の被加工面に紫外線を照射しながら加工する光照射ＣＡＲＥにより、ＳｉＣからなる試料を６時間加工した後、及び該試料をフッ化水素酸洗浄した後における試料表面をＸ線光電子分光法で測定した結果を図１０及び図１１に示す。図１０は、光照射ＣＡＲＥ加工後の試料表面を測定した結果であり、試料材質であるＳｉ−Ｃ結合を示すピーク（１０１．３ｅＶ）の他に、酸化膜（ＳｉＯ２）を示す１０３．６ｅＶのピークが観察される。図１１は、光照射ＣＡＲＥ加工後の試料を、５０％フッ化水素酸溶液中に１０分間浸漬を行させた後のＸ線光電子分光法測定結果であり、酸化膜が除去されて、ＳｉＯ２のピークが無くなり、Ｓｉ−Ｃ結合のピークの値が大きくなったことが判る。このことから、光照射ＣＡＲＥ加工後のＳｉＣ試料をフッ化水素酸中に浸漬させることで、試料表面に残存する酸化膜を除去できることが確認された。
【００８３】
処理液として過酸化水素水を、触媒として鉄をそれぞれ使用してＳｉＣからなる試料をＣＡＲＥ加工した後にも、その除去加工の原理上、試料表面に酸化膜が残存すると考えられる。このため、この場合にも、除去加工後にフッ化水素酸洗浄により酸化膜を除去することが好ましい。
【００８４】
以上より、例えば、図２乃至図４に示すＣＡＲＥユニット３０Ｃ，３０Ｄにおいて、処理液供給ノズル１７４から供給される処理液としての過酸化水素水を使用して、触媒定盤１２６を触媒作用のあるＦｅ製とした場合には、図１に示す平坦化装置の第１洗浄ユニット４２として、前述の例と同様に、基板をフッ化水素酸に浸漬させて洗浄する、フッ素酸化酸洗浄ユニットを使用し、第２洗浄ユニット４３としては、基板をＳＰＭに浸漬させて洗浄する、ＳＰＭ洗浄ユニットを使用することが好ましい。これにより、ＣＡＲＥ加工後の基板を、第１洗浄ユニット４２でフッ化水素酸洗浄し、第２洗浄ユニット４３でＳＰＭ洗浄して、基板表面の鉄汚染および基板表面に生成された酸化膜を除去することができる。
【００８５】
処理液として過酸化水素水またはオゾン水を使用した場合、触媒定盤表面の触媒として、上記遷移金属の他に、白金や金等の貴金属、セラミックス系の金属酸化膜、またはガラス系の金属酸化物を使用してもよい。セラミックス系の金属酸化膜としては、例えばアルミナが、ガラス系の金属酸化物としては、サファイヤ（Ａｌ２Ｏ３）、石英（ＳｉＯ２）またはジルコニア（ＺｒＯ２）がそれぞれ挙げられる。
【００８６】
更に、処理液として過酸化水素水またはオゾン水を使用した場合、触媒定盤表面の触媒として、酸性または塩基性を有する固体触媒を使用してもよい。この酸性または塩基性を有する固体触媒としては、例えばイオン交換機能を付与した不織布、樹脂または金属が挙げられる。イオン交換機能を付与する素材は、例えばポリエチレン繊維からなる不織布、フッ素樹脂やＰＥＥＫ等の樹脂、またはＰｔ，Ａｕ等の金属の耐酸化性材料であることが好ましく、例えば、グラフト重合法により、ポリエチレン繊維からなる不織布にイオン交換機能を付与することができる。この場合、固体触媒のイオン交換容量を大きくすることによって、被加工物に対するエッチング速度をより速くすることができる。固体酸触媒としては、他にＨ２ＳＯ４、Ｈ３ＰＯ４等をシリカーアルミナに付着させた固体化酸、金属硫酸塩、金属リン酸塩などの無機塩、Ａｌ２Ｏ３、ＴｈＯ２、Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２、ＴｉＯ２−ＳｉＯ２等の酸化物が挙げられる。また、固体塩基触媒としては、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ｎａ、Ｋをシリカゲル等に付着させた固体化塩基、Ｎａ２ＣＯ３、ＢａＣＯ３、Ｎａ２ＷＯ４等の無機塩、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＭｇＯ−ＳｉＯ２、ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３等の酸化物が挙げられる。
【００８７】
定盤表面の汚染（特に有機汚染）もしくは定盤表面の酸化膜の有無が濡れ性に寄与すると考えられる。触媒定盤の濡れ性を向上させる手段として、加工前に行う方法と、加工中に行う方法がある。
（１）触媒定盤の濡れ性向上を加工前に別処理で行う場合
定盤を加工前に薬液洗浄（例えば硫酸・過水洗浄）または紫外線照射を行う。これにより定盤表面の有機物汚染が除去され、定盤表面の濡れ性が向上する。また紫外線照射を行うことにより、鉄等の定盤表面が酸化され濡れ性が向上する。紫外線照射により触媒表面に酸化膜を生成し、触媒定盤の濡れ性を向上するのは、白金以外の定盤に適用可能である。
（２）加工中に触媒定盤の濡れ性向上化を行う場合
加工中に、トップリングとは異なる位置で、定盤表面に紫外線照射をし、触媒表面に酸化膜を生成し、触媒定盤の濡れ性を向上させる。これにより加工中に付着した定盤表面の有機物が除去されるため、濡れ性が向上し、親水化しやすくなる。また、加工中に鉄等の定盤表面の酸化膜が除去されたとしても、紫外線照射を行うことにより再度酸化膜を生成することが可能であり、濡れ性が向上する。
【００８８】
なお、上記の実施形態のＣＡＲＥユニット３０Ｃ，３０Ｄでは、基板ホルダ１３０で１枚の基板を保持し、基板１枚毎に触媒定盤に向け押圧してＣＡＲＥ加工を行っている。触媒定盤は一般に高価であり、加工性能が触媒定盤の表面状態に影響を受ける。このため、基板ホルダで複数の基板、例えば４枚の基板を同時に保持し、触媒定盤に向け同時に押圧して、複数の基板を同時にＣＡＲＥ加工することが、スループットを向上させる上で好ましい。ＣＡＲＥユニットとして、基板を１枚保持する複数の基板ホルダを備えたものを使用してもよい。
【００８９】
ＣＡＲＥ加工を行う前に、ウェット洗浄で基板（被加工物）の表面（被加工面）を洗浄することが好ましい。基板表面の汚染には、例えば微粒子汚染、有機汚染、及び金属汚染があり、微粒子汚染に対しては、ウォータージェット等の非スクラブ洗浄（コロイダルシリカを用いる場合にはフッ化水素酸洗浄）、有機汚染に対しては、ＳＰＭ洗浄（硫酸過水洗浄）、金属汚染に対しては、ＳＰＭ洗浄またはフッ化水素酸洗浄が適当である。これらの洗浄では、ＳｉＣ基板表面は変化しないので、汚染のみを除去することができる。
【００９０】
緩衝液（緩衝剤）を添加した処理液を使用して被加工物をＣＡＲＥ加工する加工概念を図１２（ａ）〜（ｄ）に示す。図１２（ａ）に示すように、処理液４１２ｂ中に固体酸性触媒４１６を浸漬させて配置すると、固体酸性触媒４１６の表面で水素イオン（Ｈ＋）４１６ａが生成され、この水素イオン４１６ａは、固体酸性触媒４１６の表面から離脱する。ここで、処理液４１２ｂ中には、緩衝液（緩衝剤）を添加することで緩衝剤４８０が溶け込んでおり、このため、図１２（ｂ）に示すように、固体酸性触媒４１６の表面から脱離した水素イオン４１６ａは、速やかに緩衝剤４８０と反応して不活性化する。そのため、水素イオン４１６ａは、加工基準面となる固体酸性触媒４１６の表面上若しくは極近傍にしか存在しない。そこで、図１２（ｃ）に示すように、固体酸性触媒４１６と被加工物４１４の被加工面とを、緩衝剤４８０を含む処理液４１２ｂ中で接触または極接近させると、接触部分の被加工物４１４の表面原子が化学反応により処理液４１２ｂ中に溶解される。そして、図１２（ｄ）に示すように、固体酸性触媒４１６を被加工物４１４の被加工面から離すと、固体酸性触媒４１６の表面で生成される水素イオン４１６ａが被加工物４１４の表面に作用しなくなるため、溶解反応が止まる。従って、固体酸性触媒４１６が接触または極接近している間だけ、被加工物４１４の被加工面が加工される。
【００９１】
固体酸触媒としては、他にＨ２ＳＯ４、Ｈ３ＰＯ４等をシリカーアルミナに付着させた固体化酸、金属硫酸塩、金属リン酸塩などの無機塩、Ａｌ２Ｏ３、ＴｈＯ２、Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２、ＴｉＯ２−ＳｉＯ２等の酸化物、陽イオン交換体、が挙げられる。また、固体塩基触媒としては、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ｎａ、Ｋをシリカゲル等に付着させた固体化塩基、Ｎａ２ＣＯ３、ＢａＣＯ３、Ｎａ２ＷＯ４等の無機塩、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＭｇＯ−ＳｉＯ２、ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３等の酸化物、陰イオン交換体が挙げられる。
【００９２】
処理液中に緩衝液（緩衝剤）を添加しない場合、つまり処理液中に緩衝剤が存在しない場合、水素イオンは固体酸性触媒の表面を脱離した後も処理液中に拡散する。そのため、水素イオンは、固体酸性触媒の表面からある程度離れた場所にも存在する。このため、固体酸性触媒と被加工物の被加工面とを、処理液中で接触または極接近させると、接触部分だけではなく固体酸性触媒の表面から離れた部分においても化学反応により、被加工面の表面原子が、処理液中に溶解される。これにより、被加工面の凸部だけでなく、凹部にも水素イオンが作用して、被加工表面は等方的に加工され、平坦化が進行しない。
【００９３】
緩衝液（緩衝剤）としては、リン酸緩衝液が挙げられるが、リン酸緩衝液以外にも、酢酸緩衝液、クエン酸緩衝液など、処理液のｐＨの変化を小さくするようなものであればよい。処理液に緩衝液を添加して使用する場合、処理液としては、超純水や、オゾン水、過酸化水素水または過硫酸カリウム水溶液などの酸化剤を含む水溶液などが好ましい。添加剤濃度は、所定のｐＨになるように調整することが好ましい。例えば、ＧａＮ基板を加工する場合、処理液のｐＨは、７付近（ｐＨ＝６．５〜７．５）であることが望ましい。
【００９４】
図１３は、光源を備えたＣＡＲＥユニット（光照射ＣＡＲＥユニット）の概要を示す。このＣＡＲＥユニット（光照射ＣＡＲＥユニット）は、例えば緩衝液（緩衝剤）を含む処理液４８２で内部を満たす容器４８４と、回転軸４８６の上端に連結されて容器４８４内に回転自在に配置された定盤４８８と、被加工面を下向きにして、ＧａＮ基板等の被加工物４９０を着脱自在に保持するホルダ４９２を有している。ホルダ４９２は、回転軸４９４の下端に固定されている。定盤４８８の下方には、光源４９６が設置され、定盤４８８は、光透過性に優れた固体酸性触媒、例えば石英によって構成されている。これによって、光源４９６により、定盤４８８を通じて、光、例えば紫外光が被加工物４９０の下面（被加工面）に照射される。定盤４８８は、光透過性に優れたサファイヤやジルコニアなどで構成されてもよい。
【００９５】
図１３に示すＣＡＲＥユニット（光照射ＣＡＲＥユニット）を使用し、紫外線を照射しながらＧａＮウェハ（試料）の加工を行った。加工時間は３時間である。図１４（ａ）は、加工前の試料表面の位相シフト干渉顕微鏡像を示す。図１４（ｂ）は、緩衝液（緩衝剤）を加えない処理液（超純水）を使用して加工を行った後の試料表面の位相シフト干渉顕微鏡像を示し、図１４（ｃ）は、緩衝液（ｐＨ６．８のリン酸塩緩衝液）を加えた処理液（純水）を使用して加工を行った後の試料表面の位相シフト干渉顕微鏡像を示す。
【００９６】
図１４（ａ）から、前加工で試料の表面に導入された表面ラフネスが観察でき、図１４（ｂ）及び（ｃ）から、緩衝液（緩衝剤）を加えた処理液を用いて加工した場合は、緩衝液（緩衝剤）を加えなかった処理液を用いて加工した場合と比べ、表面ラフネスが大幅に減少していることがわかる。
【００９７】
例えば、半導体ウェハ等の基板にバンドギャップよりも大きなエネルギーを持つ光を照射すると価電子帯の電子が励起され、電子−正孔対が生成される。基板表面の酸化は、光照射によって生成された価電子帯の正孔を介して行われる。光吸収により生成した電子−正孔対が再結合して消滅すると、基板表面での酸化反応が行われないため、再結合を抑制する必要がある。白金（Ｐｔ）と基板を電気的に接触させることによって、光吸収により生成した伝導体の電子は白金に蓄積され、溶液との電子授受を行うため、電子−正孔対の再結合を抑制することが可能である。
【００９８】
基板と白金を電気的に接触させる効果を確認するために、ＧａＮ基板表面の光酸化実験を行った。試料はｎ型−ＧａＮ基板（０００１）面であり、裏面（０００−１）に白金を電子ビーム蒸着により５００ｎｍの膜厚で成膜し基板と白金を電気的に接触させた。また、白金を成膜していないＧａＮ基板を比較試料とした。
【００９９】
光照射は、基板を超純水中に浸漬した状態において３時間に亘って行った。図1５に光照射前後のＸＰＳ Ｏ１ｓスペクトルを示す。白金成膜を行わなかった試料のＯ１ｓピーク強度は光照射前の強度と比較して変化が確認されない。それに対し、白金成膜を行った試料のＯ１ｓピーク強度は、光照射前よりも大きくなっていることが判る。以上のことから白金蒸着を行った場合のみ、試料表面の酸化が行われていることが判る。
【０１００】
また裏面に白金蒸着を行ったＧａＮ基板と、行っていないＧａＮ基板を試料とし、光照射ＣＡＲＥ法により加工実験を行った。実験は、ｐＨ＝６．８６のリン酸緩衝溶液中で試料表面に光を照射しながら、３時間に亘って試料を加工した。図１６（ａ）及び（ｂ）に、裏面に白金蒸着を行っていない試料の加工前後の試料（ＧａＮ基板）表面の位相シフト緩衝顕微鏡像を、図１６（ｃ）に、裏面に白金蒸着を行った試料の加工後の試料（ＧａＮ基板）表面の位相シフト緩衝顕微鏡像をそれぞれ示す。裏面に白金成膜を行っていない試料表面（図１６（ｂ））は、前加工面（図１６（ａ））と比較して、モフォロジーおよびマイクロラフネスが変化しておらず、加工が進行していないことが判る。それに対し、裏面に白金を成膜した試料表面（図１６（ｃ））は、前加工面に存在するスクラッチが除去され平坦化されていることが判る。またマイクロラフネスも６．４９７ｎｍ ｒｍｓから０．８０４ｎｍ ｒｍｓへと改善されていることがわかる。
【０１０１】
基板に接触させる金属としては、白金以外にも、Ｔｉ，Ｎｉ，Ｃｒなど他の金属などでもよいが、処理液と金属の界面には白金を用いることが好ましい。また成膜方法は、真空蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタ成膜等どれを用いてもよい。裏面の略全面に白金を蒸着することが望ましいが、裏面の一部へ白金を蒸着してもよく、また必ずしも、基板裏面への成膜である必要がなく、金属製の基板ホルダを用いるなど、基板と金属が電気的に接続していればよい。基板ホルダのリテイナの内側に白金をコーティングし、基板のエッジ部と接触させても良い。
【０１０２】
これまで本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。
【符号の説明】
【０１０３】
１ ハウジング
２ ロードアンロード部
３ 表面除去加工部
４ 洗浄部
５ 第１リニアトランスポータ
６ 第２リニアトランスポータ
２０ フロントロード部
３０Ａ ラッピングユニット（第１表面除去加工ユニット）
３０Ｂ ＣＭＰユニット（第２表面除去加工ユニット）
３０Ｃ，３０Ｄ ＣＡＲＥ（触媒基準エッチング）ユニット（第３表面除去加工ユニット）
１２４ 処理槽
１２６ 触媒定盤
１２８ 基板（被加工物）
１３０ 基板ホルダ
１４０ 基材
１４２ 白金（触媒）
１４４ 溝
１５０ 純水噴射ノズル
１６０，１６２ 純水置換部
１７０ ヒータ
１７２ 熱交換器
１７４ 処理液供給ノズル
１７６ 流体流路
２００ 触媒定盤
２００ａ 貫通穴
２０２ 回転体
２０４ 処理液溜り
２０６ ロータリジョイント
３００Ａ 定盤
３００Ｂ 研磨テーブル
３０１Ａ、３０１Ｂ トップリング
３０２Ａ ラップ液供給ノズル
３０２Ｂ 研磨液供給ノズル
３０３Ｂ ドレッサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物のＳｉＣまたはＧａＮからなる被加工面を平坦に除去加工する平坦化方法であって、
緩衝剤を含む第１処理液中に被加工物を配し、ガラス系金属酸化物からなる触媒定盤を透過させて被加工物の被加工面に光を照射させながら、前記触媒定盤の表面を被加工物の被加工面に接触または極接近させて該被加工面を平坦に加工して該被加工面の平坦度を向上させる光照射触媒基準エッチングで初期表面除去工程を行い、
初期表面除去工程後の被加工物の被加工面を、フッ化水素酸洗浄または純水洗浄で洗浄し、
ハロゲン化水素酸、過酸化水素水またはオゾン水からなる第２処理液中に被加工物を配し、少なくとも表面が、白金、金、セラミックス系固体触媒、遷移金属、及びガラス系金属酸化物の何れかのみからなる触媒定盤の該表面を被加工物の被加工面に接触または極接近させて該被加工面をダメージの残らない平坦に加工する触媒基準エッチングで最終表面除去工程を行い、
最終表面除去工程後の被加工物の被加工面を、ＳＰＭ洗浄、王水洗浄、及びフッ化水素酸洗浄のいずれか１つで洗浄することを特徴とする平坦化方法。
【請求項２】
前記第２処理液には、前記触媒定盤の濡れ性を向上させる濡れ性向上剤が更に加えられていることを特徴とする請求項１記載の平坦化方法。
【請求項３】
前記濡れ性向上剤は、硝酸またはエタノールであることを特徴とする請求項２記載の平坦化方法。
【請求項４】
前記第２処理液には、ｐＨ調整用緩衝剤が更に加えられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の平坦化方法。
【請求項５】
前記第２処理液には、有機アルコールまたは無機酸が更に加えられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の平坦化方法。
【請求項６】
前記触媒定盤を回転駆動する駆動モータの電流値の変化、前記第２処理液の濃度変化、被加工面を光学的モニタで測定した時の測定結果、及び被加工物の加工前後における質量変化のいずれかで前記最終表面除去工程の終点を検知することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の平坦化方法。
【請求項１】
被加工物のＳｉＣまたはＧａＮからなる被加工面を平坦に除去加工する平坦化方法であって、
緩衝剤を含む第１処理液中に被加工物を配し、ガラス系金属酸化物からなる触媒定盤を透過させて被加工物の被加工面に光を照射させながら、前記触媒定盤の表面を被加工物の被加工面に接触または極接近させて該被加工面を平坦に加工して該被加工面の平坦度を向上させる光照射触媒基準エッチングで初期表面除去工程を行い、
初期表面除去工程後の被加工物の被加工面を、フッ化水素酸洗浄または純水洗浄で洗浄し、
ハロゲン化水素酸、過酸化水素水またはオゾン水からなる第２処理液中に被加工物を配し、少なくとも表面が、白金、金、セラミックス系固体触媒、遷移金属、及びガラス系金属酸化物の何れかのみからなる触媒定盤の該表面を被加工物の被加工面に接触または極接近させて該被加工面をダメージの残らない平坦に加工する触媒基準エッチングで最終表面除去工程を行い、
最終表面除去工程後の被加工物の被加工面を、ＳＰＭ洗浄、王水洗浄、及びフッ化水素酸洗浄のいずれか１つで洗浄することを特徴とする平坦化方法。
【請求項２】
前記第２処理液には、前記触媒定盤の濡れ性を向上させる濡れ性向上剤が更に加えられていることを特徴とする請求項１記載の平坦化方法。
【請求項３】
前記濡れ性向上剤は、硝酸またはエタノールであることを特徴とする請求項２記載の平坦化方法。
【請求項４】
前記第２処理液には、ｐＨ調整用緩衝剤が更に加えられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の平坦化方法。
【請求項５】
前記第２処理液には、有機アルコールまたは無機酸が更に加えられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の平坦化方法。
【請求項６】
前記触媒定盤を回転駆動する駆動モータの電流値の変化、前記第２処理液の濃度変化、被加工面を光学的モニタで測定した時の測定結果、及び被加工物の加工前後における質量変化のいずれかで前記最終表面除去工程の終点を検知することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の平坦化方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−６４９７２（Ｐ２０１２−６４９７２Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２７１３８４（Ｐ２０１１−２７１３８４）
【出願日】平成２３年１２月１２日（２０１１．１２．１２）
【分割の表示】特願２００７−３０５６０７（Ｐ２００７−３０５６０７）の分割
【原出願日】平成１９年１１月２７日（２００７．１１．２７）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１２月１２日（２０１１．１２．１２）
【分割の表示】特願２００７−３０５６０７（Ｐ２００７−３０５６０７）の分割
【原出願日】平成１９年１１月２７日（２００７．１１．２７）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]