(57)【要約】【課題】研削スラリーから効率よく半導体成分を分離することができる半導体成分の分離方法を提供する。【解決手段】半導体の研削スラリーから半導体成分を分離する方法であって、砥石を用いて半導体基板を研削して、研削された半導体粒子及び砥石から発生した砥粒を含む研削スラリーを得る工程であって、半導体粒子のＤ９９が砥粒のＤ３０よりも小さい研削スラリーを得る工程、及び半導体粒子のＤ９９が砥粒のＤ３０よりも小さい研削スラリーを、半導体粒子のＤ９９よりも大きな孔径を有し且つ砥粒のＤ３０よりも小さな孔径を有するフィルタに通して、研削スラリーを分級する工程、を含む、半導体成分の分離方法。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体の研削スラリーから半導体成分を分離する方法であって、
砥石を用いて半導体基板を研削して、研削された半導体粒子及び前記砥石から発生した砥粒を含む研削スラリーを得る工程であって、前記半導体粒子のＤ９９が前記砥粒のＤ３０よりも小さい研削スラリーを得る工程、及び
前記半導体粒子のＤ９９が前記砥粒のＤ３０よりも小さい研削スラリーを、前記半導体粒子のＤ９９よりも大きな孔径を有し且つ前記砥粒のＤ３０よりも小さな孔径を有するフィルタに通して、前記研削スラリーを分級する工程、
を含む、半導体成分の分離方法。
【請求項２】
前記研削スラリーを得る工程において、前記半導体粒子のＤ９９．５が前記砥粒のＤ３０よりも小さい研削スラリーを得て、
前記分級工程において、前記半導体粒子のＤ９９．５が前記砥粒のＤ３０よりも小さい研削スラリーを、前記半導体粒子のＤ９９．５よりも大きな孔径を有し且つ前記砥粒のＤ３０よりも小さな孔径を有するフィルタに通して、前記研削スラリーを分級する、
請求項１に記載の半導体成分の分離方法。
【請求項３】
前記研削スラリーを得る工程において、前記半導体粒子のＤ９９．９が前記砥粒のＤ３０よりも小さい研削スラリーを得て、
前記分級工程において、前記半導体粒子のＤ９９．９が前記砥粒のＤ３０よりも小さい研削スラリーを、前記半導体粒子のＤ９９．９よりも大きな孔径を有し且つ前記砥粒のＤ３０よりも小さな孔径を有するフィルタに通して、前記研削スラリーを分級する、
請求項１または２に記載の半導体成分の分離方法。
【請求項４】
前記研削スラリーを得る工程において、前記半導体粒子の最大粒径が前記砥粒のＤ３０よりも小さい研削スラリーを得て、
前記分級工程において、前記半導体粒子の最大粒径が前記砥粒のＤ３０よりも小さい研削スラリーを、前記半導体粒子の最大粒径よりも大きな孔径を有し且つ前記砥粒のＤ３０よりも小さな孔径を有するフィルタに通して、前記研削スラリーを分級する、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体成分の分離方法。
【請求項５】
前記半導体基板を研削する研削速度が４００μｍ／分以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体成分の分離方法。
【請求項６】
前記半導体を研削する研削速度が１００μｍ／分以下である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体成分の分離方法。
【請求項７】
前記砥石に含まれる砥粒の平均粒径が１０μｍ以上である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の半導体成分の分離方法。
【請求項８】
前記半導体がＧｅである、請求項１〜７のいずれか一項に記載の半導体成分の分離方法。
【請求項９】
前記砥粒がダイヤモンドである、請求項１〜８のいずれか一項に記載の半導体成分の分離方法。
【請求項１０】
前記分級工程が、前記フィルタの側面の外側から内側に向かって不活性ガスを噴射することを含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の半導体成分の分離方法。
【請求項１１】
前記不活性ガスが窒素である、請求項１０に記載の半導体成分の分離方法。
【請求項１２】
前記半導体粒子を含む研削スラリーを沈殿槽中に静置して、前記研削スラリーの上澄み液を除去して前記研削スラリーを濃縮する工程を含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の半導体成分の分離方法。
【請求項１３】
前記半導体粒子を含む研削スラリーを遠心分離する工程を含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の半導体成分の分離方法。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法により得られた半導体粒子を含む研削スラリーを、乾燥及び加圧成形して成形体を作成する工程、前記成形体を加熱溶融させて半導体のインゴットを作成する工程、並びにゾーンメルト法を用いて前記半導体のインゴットを高純度化する工程を含む、半導体成分の分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体の加工工程で発生する半導体成分を含む研削スラリーから、半導体成分を分離する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣチップや太陽電池用として広く用いられる半導体単結晶または多結晶からなる半導体ウエハの製造工程において、ダイヤモンド等を含む砥石で半導体基板を研削するときに発生する研削スラリー中には、ダイヤモンド等の不純物とともに多くの半導体材料が含まれる。研削スラリーに含まれる半導体材料は研削スラリーとともに廃棄されており、製品に対するコスト負荷並びに廃棄処分に伴う環境への負荷が大きな問題となっている。
【０００３】
また、特に近年、太陽電池等の生産量は増加の一途をたどっており、原料となる半導体材料の需要の急激な伸びが見られ、半導体材料の不足が顕在化している。
【０００４】
そこで従来、半導体ウエハの製造時に発生する研削スラリーから、半導体材料を回収する方法が提案されてきた。
【０００５】
例えば特許文献１においては、砥粒をクーラントに分散させたスラリーを用いてシリコン単結晶又は多結晶のインゴットを切断又は研磨する処理工程から排出される廃スラリーから固形分を回収し、回収した固形分に対して、クーラント等を除去するための有機溶剤洗浄、有機溶剤を洗い流すための水洗浄、廃スラリーに含まれている鉄、銅等の金属をフッ酸水溶液等の酸水溶液に溶解させて除去するための酸洗浄、酸水溶液を洗い流すための水洗浄等が行われている（特許文献１）。
【０００６】
また、廃スラリーから、シリコンを回収するために、シリコン回収用固形分に対して分級を行い、砥粒の含有率を低減させることが行われている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２７８６１２号公報
【特許文献２】特開２００９−８４０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のように、半導体材料は貴重な材料であり、研削スラリーから効率よく半導体材料を回収することが望まれている。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、研削スラリーから効率よく半導体成分を分離することができる半導体の分離方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、半導体の研削スラリーから半導体成分を分離する方法であって、
砥石を用いて半導体基板を研削して、研削された半導体粒子及び砥石から発生した砥粒を含む研削スラリーを得る工程であって、半導体粒子のＤ９９が砥粒のＤ３０よりも小さい研削スラリーを得る工程、及び
半導体粒子のＤ９９が砥粒のＤ３０よりも小さい研削スラリーを、半導体粒子のＤ９９よりも大きな孔径を有し且つ砥粒のＤ３０よりも小さな孔径を有するフィルタに通して、研削スラリーを分級する工程、
を含む、半導体成分の分離方法である。
【発明の効果】
【００１１】
研削スラリーから効率よく半導体成分を分離することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】研削速度が１００、２００、及び４００μｍ／分のときのＧｅの粒度分布である。
【図２】研削速度が４００μｍ／分のときのＧｅ及び砥粒の粒度分布である。
【図３】容器に入れられたフィルタの断面模式図である。
【図４】ガス噴射口を有する容器に入れられたフィルタの断面模式図である。
【図５】研削スラリーの沈殿槽の断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
太陽電池の製造工程において、例えば、ＩｎＧａＰ層等の太陽電池層を形成するために、Ｇｅ層等の半導体材料基板上にＩｎＧａＰ層をエピタキシャル成長させることが行われている。ＩｎＧａＰ層をエピタキシャル成長させるためのこのＧｅ等の半導体基板はＩｎＧａＰ層を保持するために用いられ得る。ＩｎＧａＰ層の形成後にＧｅ等の半導体基板は太陽電池層から取り除かれるか、あるいは取り除かないでそのまま使用され得るが、Ｇｅ等の半導体材料は高価であり、コスト低減のために再利用することが望まれている。しかしながら、従来、Ｇｅ等の半導体基板を取り除く場合、概して研削により取り除かれるが、研削スラリーとともに廃棄され、再利用することが難しかった。
【００１４】
研削スラリーには、主に、研削したＧｅ等の半導体成分、並びに砥石に含まれるダイヤモンド等の砥粒成分及び砥石に含まれる砥粒を埋め込むための樹脂成分等の不純物が含まれる。研削スラリー中の固形分比率は、概して、半導体成分が９９．９〜９９．９９ｗｔ％（３Ｎ〜４Ｎ）を占め、残りの０．１〜０．０１ｗｔ％程度が砥粒成分及び樹脂成分の不純物である。半導体成分を再利用するためには、例えば引き上げ法等により単結晶を形成する際に、少なくとも７〜８Ｎの高純度化した半導体材料を用意することが望ましい。したがって、研削スラリー中の半導体材料を再利用するためには、研削スラリーから不純物をできるだけ除去することが望まれる。しかしながら、研削スラリーに含まれる不純物濃度は上述のように固形分比率で０．１〜０．０１ｗｔ％程度と低濃度であるため、半導体成分と不純物成分とを効率よく分離することは困難であった。また、研削スラリー中の砥粒と半導体粒子の大きさが近く、半導体粒子を効率よく回収できなかった。
【００１５】
このように、従来の方法では、研削スラリーからの半導体材料の回収を、効率よく行うことができなかったが、本発明者は、鋭意研究の結果、半導体基板を研削加工した際に発生する研削スラリーに含まれる半導体粒子の粒度分布と不純物の粒度分布との違いを利用して、不純物を除去して、半導体粒子を効率よく分離できる方法を見出した。
【００１６】
半導体粒子の粒度分布は、主に、研削速度及び砥石に含まれる砥粒の粒径により制御することができ、半導体粒子の粒度分布が不純物の粒度分布と異なるようにすることができる。これにより、半導体材料と不純物との分離を効率よく行うことが可能となる。
【００１７】
研削速度は、厚み方向の半導体基板の研削量であり、砥石の送り速度によって制御することができる。研削加工の際、研削速度を小さくすると、研削される半導体粒子の粒径は小さくなる傾向を有するが、砥石から発生するダイヤモンド等の砥粒成分の粒径はあまり変化しないことが分かった。砥石に含まれる砥粒は、樹脂に埋め込まれており、研削によって砥粒の大きさがある程度削れた時点で、砥石から脱粒するため、特にＤ３０以上の粒度が大きい側の分布はほとんど変化がないことが分かった。
【００１８】
したがって、半導体基板の研削速度を低くするほど、研削される半導体粒子を小さくすることができ、且つダイヤモンド粒子等の砥粒の粒度分布、特にＤ３０以上の粒度が大きい側の粒度分布をほとんど変えずに研削することができるので、半導体粒子と砥粒との粒度分布の差が大きくなり、研削スラリー中の半導体粒子と砥粒とを分離しやすくなることが分かった。
【００１９】
研削速度は、好ましくは４００μｍ／分以下、より好ましくは２００μｍ／分以下、さらに好ましくは１００μｍ／分以下である。これらの研削速度の範囲で研削を行うと、半導体粒子と砥粒との分離をより容易できる。半導体粒子と砥粒成分との分離には、フィルタが用いられる。
【００２０】
砥石に含まれる砥粒の平均粒径は、好ましくは１０μｍ以上であり、例えば２０μｍ以上あるいは３０μｍ以上の平均粒径を有する砥粒を含む砥石を用いることができる。砥石に含まれる砥粒の平均粒径が前記範囲のとき、研削スラリー中の半導体粒子と砥粒との粒度分布の差をより大きくすることができ、研削スラリー中の半導体粒子と砥粒とを分離しやすくなる。また、砥石に含まれる砥粒の平均粒径が大きすぎると、研削加工が粗くなりすぎるため、砥石に含まれる砥粒の平均粒径は、好ましくは５０μｍ以下である。
【００２１】
砥石に含まれる砥粒としては、半導体基板を研削加工することができ、且つ研削加工において磨耗しにくく研削スラリーに混入しにくい砥粒が好ましい。研削スラリーに含まれる不純物が少ないほど高純度の半導体材料を回収しやすくなり、また回収コストを下げることができる。砥粒として、ダイヤモンド、窒化ホウ素、炭化ケイ素、アルミナ等を用いることができるが、ダイヤモンドまたは窒化ホウ素が好ましく用いられ、特にダイヤモンドが好ましく用いられる。砥石は、磨耗が進んだら交換し、例えば砥石の厚みが初期厚みに対して９０％磨耗した時点で交換してもよい。
【００２２】
半導体基板の材料としては、半導体の加工工程で一般的に用いられる材料であることができ、Ｇｅ、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＮ等が挙げられる。
【００２３】
研削スラリーには、主研削加工工程で生じた破壊層あるいはひずみ層を除去するための、破壊層除去用研削工程で生じた研削スラリーも含まれ得る。また、研削スラリーには、目的の表面粗さに仕上げる仕上げ用研削加工工程で生じた研削スラリーも含まれ得る。
【００２４】
また、研削時に、結晶性が崩れた部分である破壊層が発生し得るが、上記の研削速度の範囲で研削を行うと、破壊層の厚みを減少することができ、好ましくは破壊層の厚みを５μｍ以下、より好ましくは１μｍ以下に制御できることが分かった。
【００２５】
このように、研削速度を所定範囲内に設定することによって、半導体粒子とダイヤモンド粒子との粒度の差を大きくして分離しやすくすることができるだけでなく、破壊層の厚みも小さくすることができる。
【００２６】
半導体基板の研削加工には、バックグラインダーが用いられ得る。バックグラインダーにおいては、フェノール樹脂を主体とした樹脂にダイヤモンド等の砥粒を埋め込んだ砥石（レジンボンドホイール）を用いることができ、砥石を高速で回転させながら、半導体基板を規定の厚みまで研削加工して薄くすることができる。
【００２７】
バックグラインダーによる研削加工には、水、水溶性研削液等を研削液として用いることができ、例えば５〜１０Ｌ／分の水を研削液として供給しながら研削を行うことができる。研削液は循環させて用いてもよい。
【００２８】
研削スラリー中の不純物を除いて半導体成分を分離する際には、フィルタを用いることができる。Ｇｅ等の半導体材料は非常に高価なため、フィルタにより、研削スラリー中の不純物をできるだけ除去しつつ、Ｇｅ等の半導体材料のフィルタの通過率を高くすることが望ましい。Ｇｅ等の半導体材料のフィルタの通過率は、体積率で、９９％以上、好ましくは９９．５％以上、より好ましくは９９．９％以上、さらに好ましくは１００％である。
【００２９】
したがって、フィルタは、研削スラリー中に含まれる研削された半導体粒子のＤ９９よりも大きな孔径、好ましくは半導体粒子のＤ９９．５よりも大きな孔径、より好ましくは半導体粒子のＤ９９．９よりも大きな孔径、さらに好ましくは半導体粒子の最大粒径よりも大きな孔径を有する。
【００３０】
フィルタはまた、研削スラリー中に含まれる砥粒のＤ３０よりも小さな孔径、好ましくは砥粒のＤ２０よりも小さな孔径、より好ましくは砥粒のＤ１０よりも小さな孔径、さらに好ましくは砥粒の最小粒径よりも小さな孔径を有するフィルタが用いられる。研削スラリーを、前記フィルタに通して、研削スラリーから半導体粒子を効率よく分級することができる。
【００３１】
研削スラリー中のＧｅ等の半導体粒子及び砥粒等の不純物の粒度分布は、マイクロトラック法（レーザー回折・散乱法）により測定される。例えば、Ｄ１０とは、１０％累積頻度粒径を意味し、マイクロトラック法で粒度分布を測定し、粒径が小さい粒子からその体積を積算して１０％に達した粒子の粒径を示すものとする。また、例えば、Ｄ９９とは、９９％累積頻度粒径を意味し、マイクロトラック法で粒度分布を測定し、粒径が小さい粒子からその体積を積算して９９％に達した粒子の粒径を示すものとする。
【００３２】
研削スラリー中のＧｅ等の半導体粒子の粒度分布の測定は、次のようにして行うことができる。
（１）研削スラリーを静置して上澄み液を除去する。樹脂成分は比重が軽いので、研削スラリーを静置して上澄み液を除くことにより、樹脂成分の大部分を除去することができる。
（２）上澄み液を除いた研削スラリーをマイクロトラック法により測定し、研削スラリー全体の粒度分布を測定し、これを半導体粒子の粒度分布とする。研削スラリーには砥粒等の不純物成分が含まれるが、上述のように、研削スラリー中の固形分中の半導体成分が、９９．９〜９９．９９ｗｔ％を占め、残りの０．１〜０．０１ｗｔ％程度が砥粒成分及び樹脂成分であるため、研削スラリー全体の粒度分布の測定結果を、半導体成分の粒度分布の測定結果と実質的に同じとみなすことができる。
（３）一方、上澄み液を除いた研削スラリーに、酸を加えて半導体成分を溶解させ、これをマイクロトラック法により測定し、砥粒の粒度分布を測定することができる。上述のように上澄み液を除去することにより、樹脂成分の大部分が除去され、樹脂成分の影響は無視できる量となる。酸としては、酸化剤を含む硫酸、硝酸、フッ酸、またはこれらの混合溶液等を用いることができ、硝酸とフッ酸との混合溶液が好ましく用いられる。
【００３３】
上述のように、研削スラリーには、主に、半導体成分、並びに砥粒成分及び樹脂成分が含まれ得るが、樹脂成分は比重が軽いため、研削スラリーをフィルタに通す前または後で、沈殿槽にて研削スラリーを静置して上澄み液を除去することによって、樹脂成分の大部分を取り除くことができる。また、後で述べる遠心分離工程及びゾーンメルト工程においても、樹脂成分を除去することができる。
【００３４】
フィルタとして、不織布、セラミック等からなるものを用いることができる。フィルタは、例えば円柱状または角柱状で、直径が１．２５〜５０センチ、長さが０．１〜２ｍの大きさのものを用いることができる。研削スラリーをフィルタに通すときは、図３の断面模式図に示すような構成を有するプラスチック等の容器１に入れられたフィルタ２を用いることができる。容器１の端部３からフィルタ２を通すように研削スラリーを投入すると、研削スラリーはフィルタ２の側面部及び端部を通過して、容器１のもう一方の端部４から排出される。端部３への研削スラリーの投入はポンプ等を用いて行われ得る。研削スラリーがフィルタ２を通過する際に、粒度の大きい砥粒等の不純物はフィルタ２に補足され、不純物の含有量を低減した半導体粒子を含む研削スラリーを排出することができる。
【００３５】
フィルタ２は好ましくは、図４の断面模式図に示すように、フィルタ２の側面の外側から内側に向かってガスを噴射することができるガス噴射口５を有している。フィルタの側面の外側から内側に向かってガスを噴射することにより、フィルタに補足されたダイヤモンド等の不純物をフィルタから剥離させ、フィルタ端部に集積させることができる。これにより、処理する研削スラリーの量が多くなりフィルタに補足される砥粒等の不純物の量が多くなっても、フィルタの側面部における目詰まりを抑制して、連続的に研削スラリーをフィルタに通すことができる。
【００３６】
また、半導体粒子が研削スラリー中で凝集している場合、凝集した半導体粒子はフィルタに補足され得るが、ガスの噴射によりフィルタに補足された凝集した半導体粒子を細分化することができ、半導体粒子のフィルタの通過率を向上させることもできる。
【００３７】
フィルタ２の側面への外側からのガスの噴射は、フィルタを保持する容器１に配置されたガス噴射口５を介して行われ得る。ガス噴射口５の端部は、フィルタ２の側面近傍に配置することが好ましく、フィルタ２の側面に接していていてもよい。ガス噴射の方向は、フィルタ２の側面に対して垂直方向または上流方向若しくは下流方向の斜め方向でもよい。好ましくは、ガス噴射口５の方向を変えることができ、フィルタ２に対するガス噴射の方向を変えることができる。
【００３８】
ガスは、Ｇｅ等の半導体材料を酸化しないガスが好ましく、不活性ガスがより好ましく、窒素ガスがさらに好ましい。
【００３９】
ガスの噴射量は処理する研削スラリー及びフィルタの大きさに応じて選択することができ、例えばガスの合計噴射量は１０〜１０００Ｌ／分であることができる。ガス噴射口は、好ましくは１〜１０ｍｍの口径を有する。また、フィルタの側面に好ましくは、０．０１〜１個／ｃｍ2のガス噴射口が配置される。
【００４０】
ガス噴射口を備えたフィルタは、ガス噴射口を有しないフィルタに比べて、フィルタの交換の頻度を１／１０〜１／５０程度に下げることができる。フィルタの交換を長期間要することがないので、フィルタを研削装置と連結することにより、研削装置から発生する研削スラリーから、連続的に不純物を除去してＧｅ等の半導体材料の濃縮スラリーを得ることができる。例えば、１０〜１００Ｌ／分の研削スラリーを、３０日以上、好ましくは９０日以上、より好ましくは１８０日以上といった期間、連続でフィルタに通して、Ｇｅ等の半導体材料の濃縮スラリーを得ることができる。
【００４１】
研削工程においては、一態様として、Ｇｅ等の半導体基板上にエピタキシャル成長させたＩｎＧａＰ層等の太陽電池層を、石英、サファイア等の数ｍｍ厚の支持基板にロジン系ワックス等の接着剤で接着させた試料を用意し、グラインダーに支持基板を保持させて、Ｇｅ等の半導体基板の研削を行うことができる。
【００４２】
（研削スラリー濃縮工程）
図５の断面模式図に示すように、研削スラリーをフィルタに通す前または通した後に、研削スラリーを沈殿槽１１に投入し、静置することによって、研削スラリーを濃縮してもよい。静置時間は、１０〜２００分にすることができる。研削スラリーを沈殿槽中で静置することで、沈殿槽の底部にＧｅ等の半導体成分及び砥粒成分を含む沈殿層１３が形成され、その上に水等の研削液及び樹脂成分を含む上澄み液１２を得ることできる。上澄み液１２を除去することによって、樹脂成分の少なくとも一部を除去しつつ、研削スラリーの固形分濃度を５〜１５％程度、特に１０％程度に高めることができる。また、固形分中の半導体成分の純度を高めることができ、好ましくは４〜５Ｎに高めることができる。研削スラリーの濃縮工程は好ましくは、水中、窒素ガス中等の不活性雰囲気で行われる。半導体粒子は、研削加工により粒径が小さくなり表面積が大きくなっているが、不活性雰囲気で処理することにより、酸化を防止することができる。
【００４３】
（遠心分離工程）
フィルタによる分級を行った後に、フィルタによる分級とともに、またはフィルタによる分級に変えて、研削スラリーを遠心分離器にかけてもよい。研削スラリーを遠心分離器にかけることによって、半導体成分と砥粒成分とを分離することができ、固形分中の半導体成分の純度を高めることができ、好ましくは５〜６Ｎに高めることができる。研削スラリーの遠心分離は、好ましくは、１００〜１００００Ｇで行われる。研削スラリーの遠心分離は、フィルタによる分級及び沈殿槽による濃縮をした後に、行ってもよい。
【００４４】
（インゴット作成工程及びゾーンメルト工程）
半導体成分を含んだ研削スラリーを乾燥し、棒状に成形して、成形体を加熱溶融することで棒状の半導体インゴットを作成することができる。成形体の溶融時に成形体に振動を加えることにより、ダイヤモンド砥粒等の不純物成分が成形体の表面に浮いてくるので、冷却後にインゴットの表面を削り取ることによって不純物を取り除くことができる。成形体を加熱溶融する温度は、半導体材料に応じて変えることができ、例えばＧｅの場合、９４０〜１２００℃が好ましい。振動は、１０〜５００００Ｈｚで０．０１〜１ｍｍの振幅が好ましい。また、成形体の溶融時に成形体の表面をすくい取って不純物を除去してもよい。
【００４５】
次いで、棒状の半導体インゴットをゾーンメルト炉に入れ、ゾーンメルト法により高純度化することができる。ゾーンメルト法においては、溶融帯をずらしていくことによって、不純物を溶融帯に集中させることができるので、溶融帯をインゴットの終端まで移動させ、冷却後にインゴットの終端を取り除くことにより、高純度化した半導体のインゴットを作成することができる。溶融帯を形成する加熱温度は、半導体材料に応じて変えることができ、例えばＧｅの場合、９４０〜１２００℃が好ましい。半導体の回収率向上のために、インゴット長さを長くし、インゴットの終端において溶融帯幅を小さくすることが望ましい。インゴット長さは、１０〜１５０ｃｍ程度が好ましく、インゴットの終端における溶融帯幅は０．５〜５ｃｍ程度が好ましい。インゴット作成工程及びゾーンメルト工程において、固形分中の半導体成分の純度を高めることができ、好ましくは７〜８Ｎに高めることができる。インゴット作成及びゾーンメルトは、フィルタによる分級を行った後に、フィルタによる分級及び沈殿槽による濃縮をした後に、または遠心分離工程の後に行ってもよい。
【００４６】
半導体成分の純度が高められたインゴットは、ＣＺ法（チョクラルスキー法）等による単結晶の形成工程の材料として用いられ得、好ましくは７〜９Ｎの純度を有する半導体の単結晶を得ることができる。
【実施例】
【００４７】
（実施例１）
（半導体の研削加工工程）
バックグラインダー（岡本工作機械製作所、ＶＧ２０２ＭＫ２）を用いて、半導体基板の研削加工を行った。砥石として、フェノール樹脂のバインダーに埋め込まれた６００メッシュ（平均粒径３０μｍ）のダイヤモンド砥粒を含む砥石（旭ダイヤモンド工業、レジンホイール（ダイヤモンド砥石））を用いた。
【００４８】
直径１２５ｍｍ、厚み２ｍｍの石英の支持基板に、直径１００ｍｍ、厚み０．１８ｍｍのＧｅ半導体基板上にエピタキシャル成長させたＩｎＧａＰ層をロジン系ワックスの接着剤で接着させた試料を用意し、バックグラインダーに支持基板を保持させて、Ｇｅ半導体基板の研削を行った。
【００４９】
バックグラインダーでは、８Ｌ／分の水を研削液として供給しながら、砥石の回転数を２１００ｒｐｍ、Ｇｅ半導体基板の回転数を１２０ｒｐｍとして、４００μｍ／分の研削速度で研削を行った。砥石は、砥石の厚みが初期厚みに対して９０％磨耗した時点で交換した。
【００５０】
研削加工において、発生した研削スラリーを回収した。水の供給量、砥石の磨耗量、及びＧｅ半導体基板の磨耗量から算出した研削スラリーに含まれる固形分の濃度は０．２０８ｗｔ％であり、前記固形分中のＧｅの濃度は９９．９８６ｗｔ％であった。
【００５１】
（沈殿槽による研削スラリーの濃縮）
Ｎ２雰囲気中にて、回収した研削スラリーを沈殿槽に投入し、１２０分間、静置し、Ｇｅ粒子及びダイヤモンド砥粒を沈殿させた。研削スラリーの上澄み液を除去し、固形分の濃度が１０ｗｔ％の濃縮した研削スラリーを得た。
【００５２】
（実施例２）
研削速度を２００μｍ／分とした以外は、実施例１と同じ条件にて濃縮した研削スラリーを得た。
【００５３】
（実施例３）
研削速度を１００μｍ／分とした以外は、実施例１と同じ条件にて濃縮した研削スラリーを得た。
【００５４】
（マイクロトラックによる粒度分布測定）
実施例１〜３でそれぞれ得られた濃縮した研削スラリー中のＧｅ粒子及びダイヤモンド砥粒の粒度分布を、マイクロトラック（Ｌｅｅｄｓ＆Ｎｏｒｔｈｒｕｐ製、ＦＲＡ９２２０）により測定した。上述のように、濃縮した研削スラリー全体についてマイクロトラックで測定することによってＧｅ粒子の粒度分布を得た。また、研削スラリーに対して、酸としてフッ酸と硝酸との混合溶液を加えてＧｅを溶解させ、これをマイクロトラック法により測定することによってダイヤモンド砥粒の粒度分布を得た。
【００５５】
図１に、実施例１〜３による研削速度を１００、２００、及び４００μｍ／分としたときの、研削スラリー中のＧｅ粒子及びダイヤモンド砥粒の粒度分布を示す。表１に、粒度分布測定によって得られた、研削速度によるＧｅ粒子の累積頻度粒径を示す。また、表２に、粒度分布測定によって得られた、研削速度が４００μｍ／分のときのダイヤモンド砥粒の累積頻度粒径を示す。
【００５６】
【表１】
2013239621.tif 000003
【００５７】
【表２】
2013239621.tif 000004
【００５８】
表１及び２から、ダイヤモンド砥粒のＤ３０よりもＧｅ粒子のＤ９９．５が小さい研削スラリーが得られたことが分かる。これにより、孔径が例えば１０．８６μｍのフィルタを用いることによって、Ｄ９９．５までのＧｅ粒子を通過させつつ、Ｄ３０以上のダイヤモンド砥粒を除去することができる。このようにして、Ｇｅ粒子をほぼ全て回収しつつ、ダイヤモンド砥粒を大幅に減少させた研削スラリーを得ることができる。
【００５９】
また、表１及び２から、研削速度を１００μｍ／分にすることにより、ダイヤモンド砥粒のＤ３０よりもＧｅ粒子の最大粒径が小さい研削スラリーが得られたことが分かる。これにより、孔径が例えば１０．８６μｍのフィルタを用いることによって、全てのＧｅ粒子を通過させつつ、Ｄ３０以上のダイヤモンド砥粒を除去することができる。このようにして、Ｇｅ粒子を全て回収しつつ、ダイヤモンド砥粒を大幅に減少させた研削スラリーを得ることができる。
【符号の説明】
【００６０】
１    容器
２    フィルタ
３    容器端部
４    容器端部
５    ガス噴射口
１１    研削スラリーの沈殿槽
１２    研削スラリーの上澄み液
１３    研削スラリーの沈殿層
【図１】
2013239621.tif 000005
【図２】
2013239621.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
2013239621.tif 000009