(57)【要約】【課題】  ベベリング工程で、ＧａＰウェーハの裏面と側面との交線の上に、あるいはその近辺に発生するチッピングが防止でき、従って、ベベリング工程以後の工程におけるＧａＰウェーハの割れを低減できるベベリング方法を提供する。【解決手段】  断面が曲率半径（Ｒ）の円弧形状底部と、該底部に連続して接し、回転軸と垂直な面に対して１０°〜３０°の傾きで開口する側面とからなる溝が、回転軸に対して半径方向外側の全周に形成されたダイヤモンド砥石を用いて、ＧａＰウェーハ（６）の裏面と、ダイヤモンド砥石の回転軸に垂直で、溝の底部の円弧中心を通る面との間隔（ｔ１）を、１０°≦９０°−ｓｉｎ-1（ｔ１／Ｒ）≦５５°となるように、制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燐化ガリウムウェーハにラウンドベベルを形成するべべリング方法において、該燐化ガリウムウェーハの裏面と側面との交線において、該裏面と側面とのなす角度を１０°〜５５°とすることを特徴とする燐化ガリウムウェーハのべべリング方法。
【請求項２】
燐化ガリウムウェーハにラウンドベベルを形成するべべリング方法において、断面が曲率半径（Ｒ）の円弧形状底部と、該底部に連続して接し、回転軸と垂直な面に対して１０°〜３０°の傾きで開口する側面とからなる溝が、回転軸に対して半径方向外側の全周に形成されたダイヤモンド砥石を用いて、燐化ガリウムウェーハの裏面と、ダイヤモンド砥石の回転軸に垂直で、溝の底部の円弧中心を通る面との間隔（ｔ１）を、１０°≦９０°−ｓｉｎ-1（ｔ１／Ｒ）≦５５°となるように、制御することを特徴とする燐化ガリウムウェーハのべべリング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燐化ガリウム（ＧａＰ）単結晶基板の製造におけるＧａＰウェーハ側面の面取り（ベベリング）方法、特に、ラウンドベベルを形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
化合物半導体であるＧａＰ単結晶基板は、発光素子用エピタキシャル膜を成長させるために広く用いられている。しかし、ＧａＰ単結晶基板に、エピタキシャル成長法で結晶成長させる場合、製造工程において、加工による残留歪がＧａＰ単結晶基板にあると、エピタキシャル成長工程において、荷重集中による割れの起点となったり、エピタキシャル成長時の加熱によって転位が発生して増殖し、反りが増大する。あるいは、ＧａＰ単結晶基板上に結晶欠陥があると、エピタキシャル成長層へ伝播して、素子特性を劣化させる。したがって、良質な発光素子用エピタキシャル膜を得るためには、該基板に加工による残留歪や結晶欠陥の少ないことが求められる。
【０００３】
略円板形状を有するＧａＰ単結晶基板は、以下の手順で作製される。
【０００４】
まず、液体封止引上げ（ＬＥＣ）法によりＧａＰ単結晶インゴットを育成する。ＬＥＣ育成炉の高圧容器の中心に配置された石英ルツボの中に、原料のＧａＰと、ｎ型不純物のＳ、ＴｅおよびＳｉのいずれかを添加し、さらに原料融解時のＰの揮発分解を防止する液体封止剤（通常はＢ2Ｏ3を用いる）を載せ、高圧不活性ガス雰囲気下で、黒鉛ヒーターに通電して、ＧａＰの融点以上まで昇温する。原料の融解後、上部シャフトに取り付けた種結晶を降下させて、液体封止層の直下に位置するＧａＰ融液に浸けた後に、石英ルツボを回転させ温度を下げて、さらに、種結晶を回転させながら上昇させることで、直径５０ｍｍ〜８０ｍｍ、長さ１００ｍｍ〜１３０ｍｍのＧａＰ単結晶インゴットが育成される。
【０００５】
育成されたＧａＰ単結晶インゴットは、外形を整えるために円筒研削され、内周刃切断機やワイヤーソーで厚さ２５０μｍ〜４００μｍのＧａＰウェーハに切断される。
【０００６】
ＧａＰウェーハは、円筒研削により生じたウェーハ周縁部の付近の加工歪み層を除去するために、番手８００番〜１２００番のダイヤモンド砥石で、側面の面取り研削、すなわちベベリングを施される。
【０００７】
ベベリング工程では、図１に示すように、通常、外縁に研削用の溝（３）を持つ円盤状のダイヤモンド砥石（７）を高速回転させ、ダイヤモンド砥石（７）の溝（３）にＧａＰウェーハ（６）の側面の周端部を接触させながら、ＧａＰウェーハ（６）を低速回転させ、該周端部を研削するように構成された装置により行われ、ＧａＰウェーハ（６）の周端部にベベリング形状が形成される。
【０００８】
従来の半導体ウエーハのベベリング形状を大別すると、図２に断面図を示すように、台形部を有するテーパー型（テーパーベベル）と、図３に断面図を示すように、円弧部を有するラウンド型（ラウンドベベル）との２種類がある。
【０００９】
非特許文献１に開示されているように、ベベリング形状の種類、および図中にＡ、Ｂ、Ｒまたはθなどの符号で示した各部の寸法は、半導体ウェーハの用途によって、種々使い分けられている。なお、ベベリング形状の測定は、エッジプロファイラを用いて、半導体ウェーハ周端部の投影像を使って行っている。
【００１０】
その後、ＧａＰウェーハに、表面近傍において切断により生じた加工歪み層を除去するためにラッピングが施される。さらに、ラッピングにより生じた加工歪み層をも除去するために、主面に機械化学研磨による鏡面加工が施され、該主面がエピタキシャル成長の基板表面として使用される。一方、裏面は、ラッピングしたままか、あるいはラッピング後、表面から深さ１μｍ程度の層をエッチングで除去した状態であり、主面に比べて相対的に面が粗い。
【００１１】
主面が鏡面加工されたＧａＰウェーハは、電気特性や加工精度の測定と、反りおよび結晶欠陥の有無のような外観の検査を経て、合格したものがＧａＰ単結晶基板として使用される。
【００１２】
得られたＧａＰ単結晶基板には、ＧａＰがＳｉに比べて脆いという特徴により、加工による残留歪が生じやすく、よって、ウェーハ周端部に微小な欠け（チッピング）が生じやすい。ＧａＰ単結晶基板に残存するチッピングは、エピタキシャル成長工程において、荷重集中による割れの起点となり、近年のウェーハ薄膜化（具体的には、厚さ３００μｍ〜３５０μｍから、厚さ２５０μｍ〜３００μｍへの移行）に伴い、エピタキシャル成長工程や、その後のチップ化工程でのエピタキシャル成長後の基板の割れや欠けによる不良発生が顕著となっている。
【００１３】
従来、ＧａＰウェーハのベベリング形状には、テーパーベベルが多く用いられてきたが、図２に断面図を示したＲ1部位におけるチッピングの発生を低減させようという対応から、近年、該Ｒ1部位を局部的にも持たないように、図３に断面図を示すラウンドベベルへと移行しつつある。
【００１４】
ラウンドベベルは、概念的には図３に断面図を示したように、側面の断面は半円とし、裏面と側面との交線は現れないように形成される。しかし、実際には、同一のダイヤモンド砥石、すなわち凹溝の曲率半径が同じであるダイヤモンド砥石で、種々の厚さのＧａＰウェーハをベベリングするために、側面の断面は、必ずしも半円にならずに円弧となる。
【００１５】
よって、ラウンドベベルであっても、図４に断面図を示すように、主面とベベリング形状の側面との間、または裏面と前記側面との間に、交線が形成され、ベベリング工程でのチッピングは、前記交線の上、あるいはその付近に発生する。該チッピングは、差し渡し０．１ｍｍ程度の大きさを持つ。また、該チッピングは、主面側および裏面側のＧａＰウェーハ周端部において、全円周に連接して発生することもあれば、数個が、互いに孤立して発生する場合もある。主面と側面との交線の上、あるいはその付近に発生するチッピングは、後工程において、主面の鏡面加工で除去されるので問題にならないが、裏面と側面との交線の上、あるいはその付近に発生するチッピングは、除去されることがないため、ＧａＰ単結晶基板の製造工程において、一部のＧａＰ単結晶基板が割れる原因となる。従って、ベベリング工程以降の工程でのウェーハ割れを低減するためには、裏面と側面との交線の上、あるいはその近辺に発生するチッピングの防止が、不可欠である。
【００１６】
【特許文献１】特開昭５２−１４４２６９号公報
【００１７】
【特許文献２】特開昭５４−１２９９９５号公報
【００１８】
【特許文献３】特開昭５９−１８８９２１号公報
【００１９】
【特許文献４】特開２００３−２２９３４０号公報
【００２０】
【非特許文献１】Semiconductor World,１９８３年３月号,第２巻,第３号,昭和５８年２月１５日,株式会社プレスジャーナル発行,５３〜５８ページ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
本発明の目的は、ベベリング工程で、ＧａＰウェーハの裏面と側面との交線の上に、あるいはその近辺に発生するチッピングが防止でき、従って、ベベリング工程以後の工程におけるＧａＰウェーハの割れを低減できるベベリング方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明に係るＧａＰウェーハのベベリング方法の第１の態様は、ＧａＰウェーハにラウンドベベルを形成する際、該ＧａＰウェーハの裏面と側面との交線において、該裏面と側面とのなす角度を１０°〜５５°とする。
【００２３】
本発明に係るＧａＰウェーハのベベリング方法の第２の態様は、断面が曲率半径（Ｒ）の円弧形状底部と、該底部に連続して接し、回転軸と垂直な面に対して１０°〜３０°の傾きで開口する側面とからなる溝が、回転軸に対して半径方向外側の全周に形成されたダイヤモンド砥石を用いて、燐化ガリウムウェーハの裏面と、ダイヤモンド砥石の回転軸に垂直で、溝の底部の円弧中心を通る面との間隔（ｔ１）を、１０°≦９０°−ｓｉｎ-1（ｔ１／Ｒ）≦５５°となるように、制御する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係るＧａＰウェーハのベベリング方法によれば、裏面と側面との交線の上、あるいはその近辺のチッピング発生が減少するので、ベベリング工程におけるウェーハ割れ率が減少し、ベベリング工程以降の工程においてもＧａＰウェーハの割れ率が減少し、よって、ＧａＰ単結晶基板の収率を大幅に改善できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
ラウンドベベルは、概念的には図３に断面図を示したように、側面の断面は半円とし、裏面と側面との交線は現れないように形成される。しかし、実際には、同一のダイヤモンド砥石、すなわち凹溝の曲率半径が同じであるダイヤモンド砥石で、種々の厚さのＧａＰウェーハをベベリングするために、側面の断面は、必ずしも半円にならずに円弧となる。図４では、ラウンドベベルを施したＧａＰウェーハの端部で、側面と裏面とのなす角度、すなわち側面と裏面と交差する点において、側面の断面である円弧の接線と裏面とのなす角度を（θ）で表した。
【００２６】
前述したように、ベベリング工程でのチッピングは、差し渡し０．１ｍｍ程度の微小な欠けであり、主面と側面との交線の上、および裏面と側面との交線の上、あるいはそれらの付近に発生していることから、本発明者は、ＧａＰウェーハの加工による残留歪が、ベベリングで微小な領域の劈開を誘引し、チッピングを発生させていると考えた。
【００２７】
従って、ラウンドベベルを形成するベベリングでは、側面と裏面との交線において、側面の断面である円弧の接線と裏面とのなす角度（θ）が、重要な制御因子となると考え、裏面と側面との交線の上、あるいはその付近に発生するチッピングと、前記角度（θ）との関係を鋭意研究し、本発明を完成させた。
【００２８】
図１を参照して、本発明を説明する。曲率半径（２）が０．２５ｍｍの溝（３）を形成した番手８００番のラウンド型ダイヤモンド砥石（７）を用いて、厚さが３５０μｍ、直径が５５ｍｍのＧａＰウェーハ（６）を、ＧａＰウェーハ（６）の厚さ方向に、ダイヤモンド砥石（７）の溝（３）の中心を移動させることにより、前記角度（θ）の設定値を変化させた。チッピングが一箇所以上あった場合に、チッピング発生と定義し、各々の角度（θ）でベベリングした投入ＧａＰウェーハ枚数に対するチッピング発生ウェーハ枚数の割合を、チッピング発生率として測定した。測定結果を、図５に示す。
【００２９】
図５に示したように、ラウンドベベルにおけるＧａＰウェーハ（６）の裏面と側面との交線の上、あるいはその付近でのチッピングの発生が、角度（θ）に依存していること、そして、該角度（θ）が、５５°以下であれば、チッピングがほとんど発生しないことが、明らかであった。該角度（θ）が４０°以下となると、チッピングの発生はほぼ０となる。
【００３０】
前述のように、角度（θ）の設定は、ＧａＰウェーハ（６）の厚さ方向に、ダイヤモンド砥石（７）の溝（３）の中心を所定距離移動させることで行うことができる。ダイヤモンド砥石（７）の溝（３）の中心線と、ＧａＰウェーハ（６）の中心線とが一致しているとき、ＧａＰウェーハ（６）の厚さをｔ、ダイヤモンド砥石（７）の溝（３）の曲率半径をＲとすると、角度（θ）は、θ＝９０°−ｓｉｎ-1（ｔ／２Ｒ）により求められる。
【００３１】
ダイヤモンド砥石（７）の溝（３）の中心を、ＧａＰウェーハ（６）の主面（４）の方に移動させてゆくと、角度（θ）は減少するが、実施する上で、装置の制限による角度（θ）の最小値がある。すなわち、裏面（５）と、溝（３）の傾斜とを一致させるように、溝の断面に現れる円弧形状の端を裏面（５）に一致させるように制御する（角度（θ）は０°となる）ことは不可能である。例えば、曲率半径（２）が０．２５ｍｍの溝（３）を形成した番手８００番のラウンド型ダイヤモンド砥石（７）を用い、厚さが３５０μｍのＧａＰウェーハ（６）をベベリングする場合に、実際の溝（３）の断面は半円形ではなく、溝（３）の中心線に対して１０°〜３０°、典型的には２２°の傾きの接線に沿って、溝（３）は開口している。このようなダイヤモンド砥石（７）を適用するのに実用的なＧａＰウエーハの厚さは、２５０μｍ〜３５０μｍである。
【００３２】
なお、図４のように、側面を円弧として、交線における接線を仮想して、角度（θ）を規定しているが、該側面は、実質的に円弧状であればよく、角度（θ）が規定できれば、楕円状や放物線状でもよい。
【００３３】
以上のように、ＧａＰウェーハにラウンドベベルを形成する際、該ＧａＰウェーハの裏面と側面との交線において、該裏面と側面とのなす角度を１０°〜５５°とすることにより、チッピングの発生を防ぐことが可能となる。
【００３４】
そのため、具体的な実施方法として、断面が曲率半径（Ｒ）の円弧形状底部と、該底部に連続して接し、回転軸と垂直な面に対して１０°〜３０°の傾きで開口する側面とからなる溝が、回転軸に対して半径方向外側の全周に形成されたダイヤモンド砥石を用いて、燐化ガリウムウェーハの裏面と、ダイヤモンド砥石の回転軸に垂直で、溝の底部の円弧中心を通る面との間隔（ｔ１）を、１０°≦９０°−ｓｉｎ-1（ｔ１／Ｒ）≦５５°となるように、制御する。
【実施例】
【００３５】
（実施例１）
ＬＥＣ法で育成した直径５５ｍｍで長さ１００ｍｍのＧａＰ単結晶インゴットから、ワイヤーソーで切断した厚さ３５０μｍのＧａＰウェーハ１５０枚に、ラウンドベベルを施した。ただし、裏面と側面との交線において、裏面と側面との角度を５５°より小さくするために、ダイヤモンド砥石の溝の曲率半径を、従来の０．２５ｍｍから０．１５ｍｍに変更した。その際、溝の中心線に対して２２°の傾きの接線に沿って開口し、曲率半径は０．１５ｍｍである溝が形成されている番手８００番のラウンド型ダイヤモンド砥石を用い、溝の中心をＧａＰウェーハの厚さ方向の中心から５０μｍだけ裏面側にずらして設定し、ベベリングを実施した。従って、燐化ガリウムウェーハの裏面と、ダイヤモンド砥石の回転軸に垂直で、溝の底部の円弧中心を通る面との間隔（ｔ１）は、１２５μｍであり、溝の円弧状底部の曲率半径（Ｒ）は１５０μｍであるから、９０°−ｓｉｎ-1（ｔ１／Ｒ）＝３３．６°となり、裏面と側面とのなす角度を１０°〜５５°とすることができる。
【００３６】
このような設定は、エピタキシャル工程や、その後のチップ化工程でのエピタキシャル成長後のＧａＰ単結晶基板の割れや欠けによる不良発生を抑えるために、ベベリング工程後のラッピング工程と鏡面研磨工程とで、表面から合計５０μｍの深さ部分を主面側で除去した後に、ウェーハ端部断面の最凸部をＧａＰウェーハの厚さ方向の中心に位置させるように、設けられる。
【００３７】
その後、表面近傍に切断で生じた加工歪み層を除去するため、ＧａＰウェーハにラッピングを施し、さらに、ラッピングで生じた加工歪み層をも除去するため、機械化学研磨による鏡面加工を施して、主面を形成し、ＧａＰウェーハ単結晶基板を作製した。
【００３８】
ベベリング形状の測定は、エッジプロファイラ（雄飛電子製、ＥＰＲＯ−２１２ＥＯ）を用いて、ＧａＰウェーハ端部の投影像を使って行った。得られたＧａＰウェーハにおいて、側面と裏面とのなす角（θ）の測定結果は、約２５°であった。ベベリングでチッピングの発生したＧａＰウェーハは皆無であり、ＧａＰウェーハ単結晶基板の製造工程において、ベベリング工程以降の取扱いによるＧａＰウェーハ割れ率は０．０１％であった。測定結果を、表１に示す。
【００３９】
（比較例１）
ＧａＰウェーハを２５枚とした点と、ダイヤモンド砥石の溝の曲率半径が従来より用いられている０．２５ｍｍである点を除いて、実施例１と同様にベベリングを行い、ＧａＰウェーハ単結晶基板を作製した。従って、燐化ガリウムウェーハの裏面と、ダイヤモンド砥石の回転軸に垂直で、溝の底部の円弧中心を通る面との間隔（ｔ１）は、１２５μｍであり、溝の円弧状底部の曲率半径（Ｒ）は２５０μｍであるから、９０°−ｓｉｎ-1（ｔ１／Ｒ）＝６０°となり、裏面と側面とのなす角度は、１０°〜５５°を超える。
【００４０】
側面と裏面とのなす角（θ）の測定結果は、約６０°であった。また、ベベリングでのチッピング発生率は８３％であり、ＧａＰウェーハ単結晶基板の製造工程において、ベベリング工程以降の取扱いによるウェーハ割れ率は、０．１２％であった。測定結果を、表１に示す。
【００４１】
【表１】
2006024840.tif 000003
【００４２】
本発明のベベリング方法を適用することにより、チッピング発生は０．０％となり、ウェーハ割れ率は１／１０まで減少した。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】べべリングを示す断面図である。
【図２】テーパーベベルを示す断面図である。
【図３】ラウンドベベルの理想状態を示す断面図である。
【図４】ラウンドベベルの実際状態を示す断面図である。
【図５】チッピング発生の角度依存性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４４】
１  ダイヤモンド砥石の移動方向
２  溝の曲率半径
３  溝
４  主面
５  裏面
６  ＧａＰウェーハ
７  ダイヤモンド砥石
ｔ  ウェーハの厚み
Ａ1、Ａ2、Ａ3  ベベル幅（主面）
Ｂ1、Ｂ2、Ｂ3  ベベル幅（裏面）
Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3  曲率半径
θ1  裏面と加工部との交線において、裏面と加工部との角度
θ  裏面と側面との交線において、裏面と側面との角度
【図１】
2006024840.tif 000004
【図２】
2006024840.tif 000005
【図３】
2006024840.tif 000006
【図４】
2006024840.tif 000007
【図５】
2006024840.tif 000008