(57)【要約】【課題】半導体インゴットをスライスして製造する粗ウェハを研削して、ウェハを得る研削工程において、得られるウェハの品質を落とすことなく、研削箇所に供給する研削液の供給量を削減し、当該工程からの廃液量を削減する。【解決手段】化合物半導体インゴット１をスライスして製造された粗ウェハであるスライスウェハ２を研削し、研削ウェハ３を得る研削工程において、研削箇所に供給される研削液として、純水とグリセリン等の粘性増加剤との混合溶液であって当該溶液の粘度が１．２×１０−３〜２．０×１０−３Ｐａ・ｓのものを調製し、粘度が約１．０×１０−３Ｐａ・ｓの純水を研削液として用いていた場合の、研削液供給量の概ね１／２の量を研削箇所に供給する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
研削液を用いた半導体ウェハの研削方法であって、
前記研削液として、粘度が１．２×１０−３〜２．０×１０−３Ｐａ・ｓの研削液を用いることを特徴とする半導体ウェハの研削方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体ウェハの研削方法であって、
前記研削液として、グリセリンまたはエチレングリコールと、純水との混合液を用いることを特徴とする半導体ウェハの研削方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体ウェハの研削方法であって、
前記研削液または前記純水として、液温１０℃以下、且つ比抵抗１ＭΩ・ｃｍ以上の研削液または純水を用いることを特徴とする半導体ウェハの研削方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の半導体ウェハの研削方法であって、
前記半導体ウェハとは、ＩＩＩ−Ｖ族またはＩＩ−ＶＩ族化合物半導体ウェハであることを特徴とする半導体ウェハの研削方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハの研削方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｓｉ等の半導体はＤＲＡＭ等の作製に、ＧａＡｓ等の化合物半導体は、ショットキーゲート電界効果トランジスタ（ＭＥＳＦＥＴ）、高電子移動度トランジスター（ＨＥＭＴ）、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）、種々の受発光デバイス等の作製に用いられている。これらのデバイス等の能動層は、鏡面とされた半導体および化合物半導体のウェハ表面へ、分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ）、や有機金属気相エピタキシャル成長法（ＭＯＶＰＥ）により所望の薄膜を成膜することにより作製される。ここで、表面が鏡面である半導体ウェハおよび化合物半導体ウェハ（以下、ウェハと記載する。）を得るためには、原材料である半導体インゴットおよび化合物半導体インゴットから粗ウェハを切り出し、研削装置による研削工程、研磨装置による研磨工程の後、各種の加工を施している。尚、本技術に関連する文献として、特許文献１、２を挙げる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１５４６１号公報
【０００４】
【特許文献２】
特開２００１−７７０６３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来技術では、ウェハの研削工程において大量の研削液を必要としている。この研削液は、研削箇所の温度を下げること、研削に用いられる砥石から研削屑を排出させること、ウェハと砥石との潤滑性を確保すること等の機能を果たしているので、研削液の供給量はウェハの研削仕上がり表面の品質に大きな影響をおよぼす。通常、この研削液としては、研削後の洗浄の容易性を考慮して純水が用いられるが、例えば、研削液の供給量が十分でない場合、ウェハ表面には、焼けや、砥石の目詰まりに起因する傷が発生する。
【０００６】
一方、焼けや傷の発生を回避しようとして、大量の研削液を供給すると今度は研削液のコストや廃液処理の問題が発生する。研削液として用いられる純水のコストは高く、特にＩＩＩ−Ｖ族またはＩＩ−ＶＩ族化合物半導体ウェハの研削により発生する廃液にはＡｓ、Ｃｄ等の環境負荷の大きな元素が含まれているので、大量の廃液処理には大きな処理コストが必要となる。
【０００７】
以上、説明した問題点を踏まえ、本発明が解決しようとする課題は、得られるウェハの品質を落とすことなく研削液の供給量を削減し、当該研削工程からの廃液量を削減できる半導体ウェハの研削方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための第１の手段は、研削液を用いた半導体ウェハの研削方法であって、
前記研削液として、粘度が１．２×１０−３〜２．０×１０−３Ｐａ・ｓの研削液を用いることを特徴とする半導体ウェハの研削方法である。
【０００９】
第２の手段は、第１の手段に記載の半導体ウェハの研削方法であって、
前記研削液として、グリセリンまたはエチレングリコールと、純水との混合液を用いることを特徴とする半導体ウェハの研削方法である。
【００１０】
第３の手段は、第１または第２の手段に記載の半導体ウェハの研削方法であって、
前記研削液または前記純水として、液温１０℃以下、且つ比抵抗１ＭΩ・ｃｍ以上の研削液または純水を用いることを特徴とする半導体ウェハの研削方法である。
【００１１】
第４の手段は、第１から第３の手段のいずれかに記載の半導体ウェハの研削方法であって、
前記半導体ウェハとは、ＩＩＩ−Ｖ族またはＩＩ−ＶＩ族化合物半導体ウェハであることを特徴とする半導体ウェハの研削方法である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例について、ＧａＡｓ化合物半導体ウェハの製造工程を例として図１を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は、ＧａＡｓ化合物半導体インゴットから、鏡面を有するウェハを製造するまでの工程の概略を示したフロー図である。
【００１４】
図１において、化合物半導体インゴット１は、ＧａＡｓ化合物半導体のインゴットである。
【００１５】
まず、スライス工程において、化合物半導体インゴット１を、ＩＤソーまたはワイヤーソー等を用いてスライスし、粗ウェハであるスライスウェハ２を得る。
【００１６】
次に、研削工程において、スライスウェハ２を研削機へ設置し、研削箇所へ研削液を供給しながら＃８００〜＃２０００程度の砥石を用いて平面研削し、ウェハ表面の平坦性を高め、研削ウェハ３を製造する。
【００１７】
ここで砥石としては、砥粒としてダイヤモンド、ボンド材としてレジノイドやビトリファイドを用いたものが好個に使用できる。また、研削工程の条件は、スライスウェハ２を研削ステージに吸着させ、この研削ステージを回転数５０〜３００ｒｐｍで回転させ、ここへ回転数１０００〜４０００ｒｐｍの前記砥石をあてるものである。
【００１８】
本発明の実施の形態においては、この研削液として粘度が１．２×１０−３〜２．０×１０−３Ｐａ・ｓの研削液を用いている。この結果、研削液の供給量を従来の１／２に削減しても、研削ウェハ３には、焼けや砥石の目詰まりに起因する傷が発生しないことが判明した。
【００１９】
因みに、従来の技術に係る研削液である純水においては、２０℃の粘度が１．０×１０−３Ｐａ・ｓであることから、研削箇所へ供給されても、高速回転しているウェハや砥石の遠心力により、瞬時にウェハ表面より排出されていたのだと考えられる。
【００２０】
研削液の粘度を制御することで研削液の供給量削減を達成できたのは、研削箇所に供給された研削液が純水より高い粘度を有し、この粘度の効果により、高速で回転する砥石やスライスウェハ２上に滞在する時間を延長しているためであると考えられる。
【００２１】
ここで、研削液の粘度を制御する方法について説明する。
【００２２】
１）粘性増加剤の添加
本発明に係る研削液として、粘性増加剤を添加した純水を用いることができる。粘性増加剤としては、後述する後工程に悪影響を与えず、且つコストの低い薬剤であることが好ましい。この観点より、粘性増加剤としてはグリセリン、エチレングリコール等の多価アルコールが好個に適用できる。
【００２３】
２）冷却した純水
純水は、その液温により粘度を大きく変える性質を有している。この性質を用い、冷却した純水を、本発明に係る研削液として用いることができる。因みに、純水の液温が１０℃以下となると、粘度は１．３×１０−３Ｐａ・ｓ以上となることから、１０℃以下に冷却された純水は、本発明に係る研削液として好個に使用できる。また、用いる純水は比抵抗１ＭΩ・ｃｍ以上の純度を有するものであると、後述する後工程に悪影響を与えることがなく好ましい。
【００２４】
３）冷却した純水への粘性増加剤の添加
上述した１）２）の併用として、冷却した純水へ粘性増加剤を添加したものを研削液とすることも好ましい構成である。
【００２５】
次に、研削液の粘度の制御範囲について説明する。
【００２６】
上述したように、研削液の粘度が１．２×１０−３Ｐａ・ｓ以上であれば、研削液の供給量を従来の１／２に削減することができた。一方、粘性増加剤はスライスウェハ２にとっては不純物でもあるので、粘性増加剤を多量に添加し過剰に粘度を高くすると、後工程においても粘性増加剤が残留するという悪影響をもたらす可能性がある。そこで、種々の検討の結果、研削液の粘度の上限を２．０×１０−３Ｐａ・ｓに設定すると、粘性増加剤に起因する後工程への悪影響もなく好ましいことが判明した。
【００２７】
この結果、研削液として、粘度が１．２×１０−３〜２．０×１０−３Ｐａ・ｓの研削液を用いることにより、研削工程で発生するＡｓやＧａを含有する廃液量が概ね半減し、環境負荷を軽減すると同時に、廃液処理コストの削減を達成することができる。加えて、本発明は、既存の設備に大きな改造を加えることなく実施可能というメリットもある。
【００２８】
ここで、再び図１に戻る。
【００２９】
研削工程で得られた研削ウェハ３を、例えばアルミナセラミック製のプレートに貼付した後、片面研磨機にて表面を研磨し鏡面に仕上げる。このときの研磨液としてはｐＨ８〜１０の次亜塩素酸系水溶液が、研磨布としては表面に多孔質層を有するものが好個に適用できる。研磨完了後、プレートに貼付されたウェハを水洗し、窒素ブロー等により乾燥させてプレートから取り外す。そして、プレートから取り外されたウェハを、脱脂洗浄、ごく僅かなエッチング作用を有する洗浄剤での洗浄、さらに超純水洗浄を行った後、イソプロピルアルコール蒸気乾燥法またはスピン乾燥法等により乾燥させて鏡面ウェハ４を得た。
【００３０】
得られた鏡面ウェハ４の表面へ、分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ）や有機金属気相エピタキシャル成長法（ＭＯＶＰＥ）により所望の薄膜を成膜して、種々の電子デバイス、受発光デバイス等を作製したが、いずれも良好なデバイスを作製することができた。
【００３１】
以上、ＩＩＩ−Ｖ族またはＩＩ−ＶＩ族化合物半導体であるＧａＡｓ化合物半導体を例として、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は、Ｓｉ等の半導体、Ｃｄ−Ｔｅ等のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体であっても同様の効果を発揮した。
【００３２】
本発明を研削液コスト削減の観点からみると、Ｓｉ等の半導体ウェハ、ＩＩＩ−Ｖ族またはＩＩ−ＶＩ族化合物半導体ウェハ、のいずれの研削方法に適用しても大きな効果を得ることができる。
【００３３】
一方、本発明を廃液処理コスト削減の観点からみると、Ａｓ、Ｃｄ等の環境負荷の大きな元素を含有する廃液を発生するＩＩＩ−Ｖ族またはＩＩ−ＶＩ族化合物半導体のウェハ研削方法に適用する際、大きな効果を得ることができる。
【００３４】
（実施例１）
研削液の試料として、純水（２０℃）、および純水とグリセリン（粘性増加剤）との混合溶液を用い、粘度１．０×１０−３〜２０．０×１０−３Ｐａ・ｓの範囲で７種の研削試料液を調製した。
【００３５】
次に、１００ｍｍ径のＧａＡｓ粗ウェハを１００枚準備し、この粗ウェハを片面平面研削機を用いて研削加工しウェハを得た。このとき砥石は、レジノイドボンドの＃２０００を用い、研削条件は、砥石回転数４０００ｒｐｍ、チャックテーブル回転数１５０ｒｐｍ、砥石の送り速度０．３μｍ／ｓｅｃとし、前記７種の研削試料液を研削箇所へ３０００〜６０００ｍｌ／ｍｉｎ供給した。
【００３６】
研削完了後、ウェハを顕微鏡にて観察し、傷の発生の有無を観察した。
【００３７】
以上の、研削液試料の粘度、供給量、およびウェハの観察結果を図２の表に示した。
【００３８】
図２の表から明らかなように、研削液試料として、粘度１．２×１０−３Ｐａ・ｓ以上の純水とグリセリンとの混合溶液を用いた場合は、その供給量が３０００ｍｌ／ｍｉｎであってもウェハ上に傷の発生は無く、問題のないウェハを得ることができた。これに対し、粘度１．０×１０−３Ｐａ・ｓの純水を用いた場合は、その供給量が３０００ｍｌ／ｍｉｎのとき１８％のウェハ上に傷が発生し、さらに供給量を６０００ｍｌ／ｍｉｎとしても７％のウェハ上に傷が発生した。
【００３９】
すなわち、研削液として粘度が１．２×１０−３〜２．０×１０−３Ｐａ・ｓのものを用いることにより、粘度１．０×１０−３Ｐａ・ｓの純水を用いた場合と比較して、研削液の供給量を１／２に削減し、廃液量を概ね半減することができると同時に、研削の歩留まりも向上できることが確認された。そして、この２つの効果が相俟って、ウェハ製造コストの削減を達成できることが判明した。
【００４０】
（実施例２）
研削液の試料として、粘性増加剤のグリセリンをエチレングリコールに代替した以外は、実施例１と同様の試験を行ったところ、実施例１と同様の結果を得ることができた。
【００４１】
（実施例３）
研削液の試料として、チラーを用い１０℃以下に冷却し１．２×１０−３Ｐａ・ｓ以上粘度を有し、比抵抗１ＭΩ・ｃｍ以上の純水を用い、実施例１と同様の研削条件にてＧａＡｓ粗ウェハの研削試験を行った。その結果、研削液の供給量が３０００ｍｌ／ｍｉｎであってもウェハ上に傷の発生は無く、問題のないウェハを得ることができた。この結果、水温１０℃以下、且つ比抵抗１ＭΩ・ｃｍ以上の純水を用いても、実施例１と同様の結果を得られることが判明した。
【００４２】
【発明の効果】
以上、詳述したように本発明は、研削液を用いた半導体ウェハの研削方法であって、前記研削液として、粘度が１．２×１０−３〜２．０×１０−３Ｐａ・ｓの研削液を用いることにより、この研削工程で発生する廃液量を概ね半減することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】化合物半導体インゴットから鏡面を有するウェハを製造する際のフロー図である。
【図２】研削液試料の粘度、供給量、およびウェハの観察結果を記載した表である。
【図１】
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【図２】
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