(57)【要約】【課題】研磨中、バッキングパッドと半導体ウェハとの間から研磨液が浸入するおそれのない半導体ウェハの研磨方法を提供するものである。【解決手段】本発明に係る半導体ウェハ１３の研磨方法は、半導体ウェハ１３をウェハ保持ヘッド１１によって下向きに保持し、その保持された半導体ウェハ１３を研磨パッド１５に摺接させる方法であって、ウェハ保持ヘッド１１によって半導体ウェハ１３を下向きに保持する際、ウェハ保持ヘッド１１と半導体ウェハ１３との間に、ＪＩＳ−Ａ硬度が６５〜８３の非多孔質ゴム材で構成され、かつ、半導体ウェハ１３の直径を１とした時の直径比を１．０１５以上に形成したバッキングパッド１２を介設し、そのバッキングパッド１２に一方の面１３ａを接触させた半導体ウェハ１３の他方の面１３ｂを、研磨パッド１５に摺接させるものである。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハをウェハ保持ヘッドによって下向きに保持し、その保持された半導体ウェハを研磨パッドに摺接させて半導体ウェハの研磨を行う方法において、上記ウェハ保持ヘッドによって上記半導体ウェハを下向きに保持する際、ウェハ保持ヘッドと半導体ウェハとの間に、ＪＩＳ−Ａ硬度が６５〜８３の非多孔質ゴム材で構成され、かつ、半導体ウェハの直径を１とした時の直径比を１．０１５以上に形成したバッキングパッドを介設し、そのバッキングパッドに一方の面を接触させた半導体ウェハの他方の面を、上記研磨パッドに摺接させることを特徴とする半導体ウェハの研磨方法。
【請求項２】
請求項１に記載した半導体ウェハの研磨方法を用いて研磨、製造してなることを特徴とする半導体ウェハ。
【請求項３】
上記半導体ウェハがＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ウェハである請求項２記載の半導体ウェハ。
【請求項４】
上記半導体ウェハがＩＩ−ＶＩ族化合物半導体ウェハである請求項２記載の半導体ウェハ。
【請求項５】
半導体ウェハを研磨する際、半導体ウェハと半導体ウェハを下向きに保持するウェハ保持ヘッドとの間に介設されるバッキングパッドであって、ＪＩＳ−Ａ硬度が６５〜８３の非多孔質ゴム材で構成され、かつ、半導体ウェハの直径を１とした時の直径比を１．０１５以上に形成したことを特徴とするバッキングパッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハの研磨方法に係り、特に、研磨治具及びワックスを用いずに半導体ウェハの研磨を行う方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
化合物半導体は、ショットキーゲート電界効果トランジスタ（ＭＥＳＦＥＴ）、高移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）、又は種々の受発光デバイスの作製などに用いられている。これらの各素子は、鏡面研磨した半導体ウェハ（以下、鏡面ウェハと表す）の表面に、分子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ）法、有機金属気相エピタキシャル成長（ＭＯＶＰＥ）法、又はイオン打ち込み法などにより能動層を形成することで得られる。
【０００３】
鏡面ウェハ作製の手順は、先ず、半導体結晶インゴットをスライスして半導体ウェハを作製する。次に、その半導体ウェハの研磨面を８００〜３０００メッシュのアルミナ砥粒でラップしてソーマークを除去し、研磨面の平坦性を高める。その後、半導体ウェハの研磨面を研磨布（研磨パッド）に摺接させると共に、その摺接部に研磨液を供給してメカノケミカル研磨を行い、半導体ウェハの研磨面を鏡面仕上げすることで鏡面ウェハが得られる。
【０００４】
メカノケミカル研磨には、半導体ウェハをワックス（接着剤）などを用いて研磨治具に貼り付けて（固定して）研磨を行うバッチ式と、研磨治具及びワックスを用いることなく半導体ウェハを保持し、研磨を行うワックスレス方式（又はテンプレート式、或いは枚葉式）との２通りの方式がある。
【０００５】
ワックスレス方式（又はテンプレート式、或いは枚葉式）によるウェハの研磨方法では、図５に示すように、ウェハ保持ヘッド４１により、多孔質材からなるバッキングパッド４２を介して半導体ウェハ４３の裏面（研磨面（表面）の反対側の面；図５中では上面）４３ａ側を保持し、ウェハ４３の研磨面４３ｂを研磨定盤４４の表面に設けた研磨パッド４５に摺接させると共に、その摺接部に研磨液（図示せず）を供給してメカノケミカル研磨を行っている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１１７６２４号公報
【特許文献２】
特開平７−５８０６６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図５に示した従来の研磨装置を用いてメカノケミカル研磨を行うと、研磨中、研磨液が、バッキングパッド４２と半導体ウェハ４３との間から毛細管現象により浸入（浸透）してしまう。その結果、図６に示すように、研磨液によって、ウェハ裏面４３ａの周縁部５１が、幅Ｄの範囲でエッチングされ、変色してしまうという問題があった。
【０００８】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、研磨中、バッキングパッドと半導体ウェハとの間から研磨液が浸入するおそれのない半導体ウェハの研磨方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく本発明に係る半導体ウェハの研磨方法は、半導体ウェハをウェハ保持ヘッドによって下向きに保持し、その保持された半導体ウェハを研磨パッドに摺接させて半導体ウェハの研磨を行う方法において、上記ウェハ保持ヘッドによって上記半導体ウェハを下向きに保持する際、ウェハ保持ヘッドと半導体ウェハとの間に、ＪＩＳ−Ａ硬度が６５〜８３の非多孔質ゴム材で構成され、かつ、半導体ウェハの直径を１とした時の直径比を１．０１５以上に形成したバッキングパッドを介設し、そのバッキングパッドに一方の面を接触させた半導体ウェハの他方の面を、上記研磨パッドに摺接させるものである。
【００１０】
以上の方法によれば、研磨中、バッキングパッドと半導体ウェハとが強固に密着するため、バッキングパッドと半導体ウェハとの間から研磨液が浸入（浸透）するおそれがない。
【００１１】
また、本発明に係る半導体ウェハは、上述した半導体ウェハの研磨方法を用いて研磨、製造してなるものである。
【００１２】
以上の構成によれば、ウェハ裏面の周縁部に全く変色領域のない半導体ウェハを得ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１４】
本発明者らは、研磨中に、バッキングパッドと半導体ウェハとの間で毛細管現象が生じるのは、
▲１▼  バッキングパッドが多孔質材で構成されている
▲２▼  バッキングパッドと半導体ウェハとの間のシールが不完全である
ことに原因があることを見出した。
【００１５】
本発明に係る半導体ウェハの研磨装置における一実施の形態の概略図を図１に、図１における要部Ａの拡大図を図２に示す。
【００１６】
図１に示すように、本実施の形態に係る半導体ウェハの研磨装置１０は、ウェハ保持ヘッド１１と、上面部に研磨定盤（回転駆動部）１４を有する筐体部１６と、ヘッド１１に接続して設けられ、ヘッド１１を研磨定盤１４側に向かう方向（図１中では下方向）及び研磨定盤１４から離れる方向（図１中では上方向）に移動させるための昇降手段１７と、その昇降手段１７に接続して設けられ、ヘッド１１を回転駆動させるための駆動手段１８とで構成される。
【００１７】
筐体部１６の内部には、研磨定盤１４を回転駆動させるためのモータ等の駆動装置（図示せず）を有している。ここで、ヘッド１１は駆動手段１８により、研磨定盤１４は駆動装置により、同じ角速度（又は略同じ角速度）で回転される。
【００１８】
図２に示すように、ウェハ保持ヘッド１１は、バッキングパッド１２を介して、半導体ウェハ１３の裏面（研磨面（表面）の反対側の面；図１中では上面）１３ａ側を保持している。また、研磨定盤１４上には、半導体ウェハ１３の研磨面１３ｂを研磨するための研磨パッド（研磨布）１５が貼設される。
【００１９】
本実施の形態に係る半導体ウェハの研磨装置１０を構成するバッキングパッド１２は、ＪＩＳ−Ａ硬度が６５〜８３、好ましくは７０〜８０の非多孔質ゴム材で構成され、かつ、半導体ウェハ１３の直径を１とした時の直径比を１．０１５以上、好ましくは１．０２以上に形成したものである。ここで言う非多孔質ゴム材とは、表面に空隙部（孔）を有さない（又は殆ど有さない）緻密なゴム材のことである。
【００２０】
ＪＩＳ−Ａ硬度が６５〜８３の非多孔質ゴム材としては、フッ素ゴム（例えば、バイトン（登録商標））や、シリコンゴムなどが挙げられる。ここで言うＪＩＳ−Ａ硬度とは、ＪＩＳ  Ｋ  ６２５３のタイプＡに準拠して測定された硬度である。具体的には、同一材で形成した１辺が７ｃｍ×７ｃｍのバッキングパッドを少なくとも１０枚準備し、温度２０℃、湿度６０％のデシケータに１２時間以上放置する。これらの各バッキングパッドを、ＣＬ−１５０定圧荷重硬度計にそれぞれセットし、温度２０℃、湿度６０％の条件で硬度をそれぞれ測定する。得られた測定値の平均値（平均硬度）がＪＩＳ−Ａ硬度である。
【００２１】
バッキングパッド１２の形状は、半導体ウェハ１３と同形状又は略同形状であれば特に限定するものではなく、例えば、円盤状又は略円盤状である。また、バッキングパッド１２の厚みは、特に限定するものではなく、半導体ウェハ１３と略同程度である。
【００２２】
次に、本実施の形態に係る半導体ウェハの研磨方法を、添付図面に基づいて説明する。
【００２３】
先ず、予め半導体結晶インゴットをスライスし、半導体ウェハを作製しておく。その後、図２に示したように、半導体ウェハ１３の裏面１３ａ側を、本発明に係るバッキングパッドの一実施形態であるバッキングパッド１２を介してウェハ保持ヘッド１１により保持する。この保持は、接着剤などのワックスを用いずに行う（ワックスレスで行う）。半導体ウェハ１３は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体又はＩＩ−ＶＩ族化合物半導体で構成され、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体としては、例えば、ＧａＡｓ、半絶縁性ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓなどが、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体としては、例えば、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳＳｅなどが挙げられる。
【００２４】
次に、駆動手段１８を中心軸Ｏ２の周りに回転駆動させ、ヘッド１１を中心軸Ｏ３の周りに回転駆動させる。また、筐体部１６の駆動装置を駆動させて、研磨定盤１４と共に研磨パッド１５を中心軸Ｏ１の周りに回転駆動させる。
【００２５】
その後、昇降手段１７を駆動させてヘッド１１を下降移動させ、半導体ウェハ１３の研磨面１３ｂを研磨パッド１５に当接させると共に、両者を摺接させる。これによって、メカノケミカル研磨が行われる。また、この研磨の開始に先立って、研磨パッド１５の表面に、エッチング液と砥粒との混合スラリー（研磨液）が供給される。研磨パッド１５としては、研磨液とのなじみが良好であるもの、具体的には表面が多孔質状を呈しているものであれば特に材質を限定するものではなく、例えば、スウェード材、人工皮革材などが挙げられる。
【００２６】
研磨終了後は昇降手段１７を駆動させてヘッド１１を上昇移動させ、半導体ウェハ１３の研磨面１３ｂを研磨パッド１５から離間させる。その後、駆動手段１８及び駆動装置の駆動を停止し、バッキングパッド１２から半導体ウェハ１３を取り外すことで、本発明に係る半導体ウェハの一実施の形態である鏡面ウェハが得られる。
【００２７】
本実施の形態に係る半導体ウェハの研磨方法に用いるバッキングパッド１２においては、バッキングパッドと半導体ウェハとの間の毛細管現象の発生を抑えるべく、バッキングパッドを非多孔質ゴム材で構成している。ところが、バッキングパッドを非多孔質ゴム材で構成するだけでは、バッキングパッドと半導体ウェハとの間を完全にシールすることができない。よって、本発明に係るバッキングパッドの一実施形態であるバッキングパッド１２においては、非多孔質ゴム材のＪＩＳ−Ａ硬度を６５〜８３に、また、半導体ウェハ１３の外径を１とした時の直径比を１．０１５以上に、それぞれ限定している。
【００２８】
このバッキングパッド１２を用いて、図２に示したように、半導体ウェハ１３の研磨面１３ｂと研磨パッド１５とを摺接させると、図２における要部Ｂの拡大図を図３に示すように、バッキングパッド１２の周縁部２２が研磨パッド１５側に撓み、周縁部２２がへ字状に湾曲変形する。この湾曲変形によって、バッキングパッド１２の半導体ウェハ１３側の面（図３中では下面）における周縁部２２が、半導体ウェハ１３の裏面（図３中では上面）１３ａと周面（図３中では右面）１３ｃとの境界Ｒ部（図３中の領域Ｃ）２３に強固に密着する。このように、研磨中、バッキングパッド１２の下面における周縁部２２と半導体ウェハ１３の境界Ｒ部２３とが強固に密着することで、強固なシールがなされることから、バッキングパッド１２と半導体ウェハ１３との間から研磨液が浸入（浸透）するおそれがなくなる。
【００２９】
よって、本実施の形態に係る半導体ウェハの研磨方法を用いて製造された本実施の形態に係る半導体ウェハ（鏡面ウェハ）においては、ウェハ裏面１３ａの周縁部が変色することはない。
【００３０】
以上、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のものが想定されることは言うまでもない。
【００３１】
【実施例】
次に、本発明について、実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３２】
＜試験１＞
フッ素ゴム（バイトン（登録商標）；デュポン  ダウ  エラストマー社製）からなり、ＪＩＳ−Ａ硬度が７０で、直径がφ１００ｍｍ、１０１ｍｍ、１０２ｍｍ、１０３ｍｍ、１０４ｍｍの５種類のバッキングパッドと、半絶縁性ＧａＡｓからなり、直径がφ１００ｍｍの半導体ウェハとをそれぞれ組み合わせて試料１〜試料５を作製する。各試料１〜試料５を、図１に示した研磨装置１０のウェハ保持ヘッド１１にセットする。その後、研磨液として次亜塩素酸水溶液を、研磨パッドとしてスウェードパッドを用い、ウェハ保持ヘッドに保持された各試料１〜試料５の半導体ウェハの研磨面を研磨パッドに摺接させて５分間の鏡面研磨を行った。鏡面研磨後、各試料１〜試料５の半導体ウェハの裏面において、研磨液の浸入によるウェハ周縁部の変色の有無を観察した。
【００３３】
各試料１〜試料５の諸元を表１に示す。
【００３４】
【表１】
2004349407.tif 000003
【００３５】
表１に示すように、試料３〜試料５においては、バッキングパッドの外径がそれぞれ１０２ｍｍ、１０３ｍｍ、１０４ｍｍであり、半導体ウェハの外径を１とした時のバッキングパッドの直径比が１．０１５以上（１．０２，１．０３，１．０４）であるため、ウェハ裏面の周縁部において変色は観察されなかった。
【００３６】
これに対して、試料１及び試料２においては、バッキングパッドの外径がそれぞれ１００ｍｍ、１０１ｍｍであり、半導体ウェハの外径を１とした時のバッキングパッドの直径比が１．０１５未満（１及び１．０１）であるため、図６に示したように、ウェハ裏面の周縁部において変色が観察され、その変色部（変色領域）の幅Ｄは図４に示すようにそれぞれ３ｍｍ、１ｍｍであった。
【００３７】
＜試験２＞
シリコンゴムからなり、直径がφ１０４ｍｍ、ＪＩＳ−Ａ硬度が６０、７０、８０、８５の４種類のバッキングパッドと、半絶縁性ＧａＡｓからなり、直径がφ１００ｍｍの半導体ウェハとをそれぞれ組み合わせて試料６〜９を作製する。その後は試験１と同様にして、５分間の鏡面研磨を行った。鏡面研磨後、各試料６〜試料９の半導体ウェハの裏面において、研磨液の浸入によるウェハ周縁部の変色の有無を観察した。
【００３８】
各試料６〜試料９の諸元を表２に示す。
【００３９】
【表２】
2004349407.tif 000004
【００４０】
表２に示すように、試料７及び試料８においては、バッキングパッドの硬度がそれぞれ７０、８０と規定範囲内であるため、ウェハ裏面の周縁部において変色は観察されなかった。
【００４１】
これに対して、試料６及び試料９においては、バッキングパッドの硬度がそれぞれ６０、８５と規定範囲外であるため、ウェハ裏面の周縁部において変色が観察された。
【００４２】
以上に示した試験１及び試験２の結果より、バッキングパッドのＪＩＳ−Ａ硬度が６５〜８３で、半導体ウェハの外径を１とした時のバッキングパッドの直径比が１．０１５以上の時、バッキングパッドと半導体ウェハとの間から研磨液が浸入（浸透）するおそれがないことが確認できた。
【００４３】
【発明の効果】
以上要するに本発明に係る半導体ウェハの研磨方法によれば、研磨中、バッキングパッドと半導体ウェハとが強固に密着するため、バッキングパッドと半導体ウェハとの間から研磨液が浸入（浸透）するおそれがないという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体ウェハの研磨装置における一実施の形態の概略図である。
【図２】図１における要部Ａの拡大図である。
【図３】図２における要部Ｂの拡大図である。
【図４】実施例におけるバッキングパッド径と半導体ウェハ裏面の変色部幅との関係を示す図である。
【図５】従来の半導体ウェハの研磨装置の要部概略図である。
【図６】図５の６−６線矢視図である。
【符号の説明】
１３  半導体ウェハ
１１  ウェハ保持ヘッド
１５  研磨パッド
１２  バッキングパッド
１３ａ  半導体ウェハの裏面（半導体ウェハの一方の面）
１３ｂ  半導体ウェハの研磨面（半導体ウェハの他方の面）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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