JP2002367936A - 化合物半導体基板の研削方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被加工物を研削する化合物半導体基板の研削
方法とその装置の提供。 【解決手段】 化合物半導体基板２を保持するチャック
１と、化合物半導体基板２を相対移動させて研削する研
削砥石３と、研削砥石３を保持する砥石ホルダー５を備
える。砥石ホルダー５に化合物半導体基板２と研削砥石
３との間に研削液を供給する研削液供給経路４と、化合
物半導体基板２に対してエッチング特性を有するエッチ
ング液を供給するエッチング液供給経路８を形成する。
研削液及びエッチング液を研削液供給経路４及びエッチ
ング液供給経路８を介して化合物半導体基板２と研削砥
石３との間に供給し、化合物半導体基板２を化合物半導
体基板２と研削砥石３との間に研削液及びエッチング液
を供給しながら研削砥石３で研削する。化合物半導体基
板２の研削砥石３による研削加工中に、化合物半導体基
板２の表面をエッチングしながら研削する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被加工物である化
合物半導体基板を研削するのに適した化合物半導体基板
の研削方法とその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】今日、半導体装置の製造分野では、携帯
電話に代表される通信デバイスの需要が増し、ＧａＡｓ
等の化合物半導体を基板として用いるようになった。そ
こで、化合物半導体基板を高品質に製造することが重要
になっている。化合物半導体を用いたデバイスの製造工
程では、Ｓｉデバイスと同様にコスト低減のため、化合
物半導体基板の大口径化が進んでいる。

【０００３】従来、化合物半導体基板の厚さを揃え、平
坦度を向上させる方法として、化合物半導体基板をガラ
ス製の研磨定盤に押し付けて摺動させながら研磨剤を研
磨定盤上に供給して化合物半導体基板を研磨する研磨装
置を用いる方法が一般的であった。

【０００４】しかしながら、化合物半導体基板の大口径
化に伴い、研磨装置のガラス製の研磨定盤も大口径化す
る必要があるが、ガラス製の研磨定盤の製作や、研磨加
工に使用して摩耗したガラス製の研磨定盤の表面形状を
修正し、ガラス製の研磨定盤の表面形状を維持すること
は難しい。また、研磨装置が大型化する問題がある。

【０００５】そこで、化合物半導体基板の大口径化に伴
って、化合物半導体基板の厚さを揃え、平坦度を向上さ
せる方法として、研削加工が用いられることとなる。研
削加工では、研削加工に用いる研削工具、すなわち砥粒
を含んだ研削砥石を回転させて化合物半導体基板に押し
当て、研削砥石の砥粒で化合物半導体基板の表面を削り
取る。

【０００６】ところが、この研削加工では、化合物半導
体基板の表面が研削砥石の砥粒によって加工ダメージを
受け、いわゆる加工変質層が化合物半導体基板に形成さ
れる。この加工変質層が化合物半導体基板に存在する
と、化合物半導体基板の表面の欠陥が発生し、化合物半
導体基板の製造歩留まりが低下する。従って、ＧａＡｓ
基板に代表される化合物半導体基板の製造技術では、化
合物半導体基板の製造歩留まりを向上させるために、化
合物半導体基板の表面の欠陥を如何に低減するかが主要
課題とされている。

【０００７】従来の化合物半導体基板の研削装置として
は、特開平１１−３０７４８９号公報に開示されるよう
な化合物半導体基板を機械的に削る装置が用いられてい
る。

【０００８】広く用いられている従来の化合物半導体基
板の研削装置の構造は、図５に示すものである。従来の
化合物半導体基板の研削装置は、図５に示すように、被
加工物である化合物半導体基板２０を保持する保持体と
なる回転可能なチャック１０と、化合物半導体基板２０
を相対移動させて研削する研削工具となる研削砥石３０
と、研削砥石３０を保持する回転可能な砥石ホルダー５
０とを備え、砥石ホルダー５０の内部に研削液を供給す
るための研削液供給経路４０のみを形成していた。

【０００９】すなわち、チャック１０が化合物半導体基
板２０を保持し、化合物半導体基板２０と研削砥石３０
との間に研削液供給経路４０を介して研削液を供給しな
がら回転する研削砥石３０を化合物半導体基板２０に向
かって押し付けるように図５の矢印Ａ方向に送り、研削
砥石３０に含まれる砥粒を化合物半導体基板２０に作用
させて化合物半導体基板２０の表面を機械的に削り取っ
ていた。

【００１０】ＧａＡｓ基板に代表される化合物半導体基
板は脆性材であり、機械的な力を受けると破砕しやす
い。このため、化合物半導体基板の表面を研削砥石で機
械的に削り取ると、化合物半導体基板の表面から化合物
半導体基板の深さ方向へ加工ダメージが蓄積される。

【００１１】すなわち、従来の化合物半導体基板の研削
装置を用いると、化合物半導体基板の表面に加工ダメー
ジが蓄積するために、後の工程で化合物半導体基板を余
分にエッチングしたり、かなりの時間と費用をかけて化
合物半導体基板を研磨して化合物半導体基板の表面の欠
陥を除去しなければならず、また、化合物半導体基板の
表面の欠陥の有無を確認しなければならず、化合物半導
体基板の製造効率の点からも好ましくなかった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】近年においては、化合
物半導体基板の表面の欠陥を低減する技術が求められて
いる。

【００１３】そこで、本発明の第１の目的は、被加工物
の研削工具による研削加工中に被加工物の表面をインプ
ロセスでエッチングしながら研削し、研削加工中に生じ
た加工ダメージが被加工物の表面に蓄積される前に除去
され、研削した被加工物の表面に加工ダメージがなく、
被加工物の表面の欠陥が発生し難く、被加工物の製造歩
留まりが向上し、被加工物の表面欠陥を無視できる程度
までに研削することが可能な化合物半導体基板の研削方
法を提供することにある。

【００１４】また、本発明の第２の目的は、研削液及び
エッチング液をホルダーの研削液供給経路及びエッチン
グ液供給経路を介して被加工物と研削工具との間に供給
し、被加工物を被加工物と研削工具との間に研削液及び
エッチング液を介在させながら研削工具により研削し、
被加工物の研削工具による研削加工中に、被加工物の表
面をインプロセスでエッチングしながら研削し、被加工
物の表面に加工ダメージが蓄積されることがなく、被加
工物の表面の欠陥を除去するために、後の工程で被加工
物を余分にエッチングしたり、多くの時間と費用をかけ
て被加工物を研磨して被加工物の表面の欠陥を除去した
りする必要もなく、被加工物の研磨作業や欠陥検査をす
る作業が不要となり、被加工物の製造のスループットが
向上し、被加工物の製造コストの低減化を図ることが可
能な化合物半導体基板の研削装置を提供することにあ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の化合物半導体基板の研削方法は、被加工物
を保持すると共に、前記被加工物を研削工具に対して相
対移動させて研削し、前記被加工物と前記研削工具との
間に前記被加工物に対してエッチング特性を有する任意
の配合割合のアンモニア過水のエッチング液を介在させ
ながら前記被加工物を研削するようにしたことを特徴と
する。

【００１６】本発明の化合物半導体基板の研削方法は、
前記被加工物と前記研削工具との間に介在させるエッチ
ング液が前記研削工具に対してエッチング特性を有して
いない。

【００１７】本発明の化合物半導体基板の研削装置は、
被加工物を保持する保持体と、前記被加工物を相対移動
させて研削する研削工具と、前記研削工具を保持するホ
ルダーとを備え、前記ホルダーに前記被加工物と前記研
削工具との間に研削液を供給する研削液供給経路と、被
加工物に対してエッチング特性を有するエッチング液を
供給するエッチング液供給経路とをそれぞれ形成したこ
とを特徴とする構成を有するものである。

【００１８】本発明の化合物半導体基板の研削装置は、
前記被加工物と前記研削工具との間に供給されるエッチ
ング液が前記研削工具に対してエッチング特性を有して
いない任意の配合割合のアンモニア過水である。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態
における化合物半導体基板の研削装置の構造を示す図で
ある。本発明の化合物半導体基板の研削装置は、図１に
示すように、被加工物である化合物半導体基板２を保持
する保持体となる回転可能なチャック１と、化合物半導
体基板２を相対移動させて研削する研削工具となる研削
砥石３と、研削砥石３を保持する回転可能な砥石ホルダ
ー５とを備えている。

【００２０】砥石ホルダー５の円柱状のシャフト５ａの
先端には、図１に示すように、円周方向に張出したフラ
ンジ状の円形部５ｂが形成され、砥石ホルダー５のシャ
フト５ａ及び円形部５ｂの内部には化合物半導体基板２
と研削砥石３との間に研削液を供給する研削液供給経路
４と、化合物半導体基板２に対してエッチング特性を有
するエッチング液を供給するエッチング液供給経路８と
がそれぞれ形成されている。

【００２１】砥石ホルダー５のエッチング液供給経路８
には、図１に示すように、流量調整バルブ６が設けられ
ると共に、砥石ホルダー５の研削液供給経路４には流量
調整バルブ７が設けられており、それぞれの流量調整バ
ルブ６，７を調整することによりエッチング液と研削液
との割合を任意の比率に設定可能である。

【００２２】化合物半導体基板２と研削砥石３との間に
供給されるエッチング液は研削砥石３に対してエッチン
グ特性を有していない任意の配合割合のアンモニア過水
であり、アンモニア過水はアンモニアと過酸化水素と純
水との混合液である。

【００２３】本発明の化合物半導体基板の研削方法は、
化合物半導体基板２を保持すると共に、化合物半導体基
板２を研削砥石３に対して相対移動させて研削し、化合
物半導体基板２と研削砥石３との間に化合物半導体基板
２に対してエッチング特性を有する任意の配合割合のア
ンモニア過水のエッチング液を介在させながら化合物半
導体基板２を研削するようになっている。

【００２４】化合物半導体基板２と研削砥石３との間に
介在させるエッチング液は研削砥石３に対してエッチン
グ特性を有していない。

【００２５】次に、本発明の実施の形態の作用について
説明する。回転可能なチャック１が被加工物である化合
物半導体基板２を保持し、化合物半導体基板２と研削砥
石３との間に砥石ホルダー５の内部に形成した研削液供
給経路４及びエッチング液供給経路８を介して研削液及
びエッチング液を供給しながら回転する研削砥石３を化
合物半導体基板２に向かって押し付けるように図１の矢
印Ａ方向に送り、研削砥石３に含まれる砥粒を化合物半
導体基板２に作用させて化合物半導体基板２の表面を機
械的に削り取る。

【００２６】次に、図１を用いて、以上で述べた本発明
の研削装置を用いた研削方法について説明する。ここで
は、研削対象である被加工物が６インチのＧａＡｓ基板
からなる化合物半導体基板２とする。

【００２７】本発明の実施の形態では、以下の条件で化
合物半導体基板２を研削する。 エッチング液：（アンモニア過水、温度２０℃） 研削砥石の回転数：３０００ｒ／ｍｉｎ チャックの回転数：３０ｒ／ｍｉｎ 砥石切り込み速度：１μｍ／ｍｉｎ エッチング液の供給量：２００ｍｌ／ｍｉｎ 研削液の供給量：供給なし 研削液には、エッチング液を使用した。

【００２８】本発明の実施の形態では、エッチング液で
あるアンモニア過水の組成をアンモニア水（３０ｗｔ
％）＋過酸化水素水（３０ｗｔ％）＋純水とし、アンモ
ニア過水の組成の比率をアンモニア水：過酸化水素水：
純水＝３：１：２０としたが、エッチング液の組成はこ
の比率に限らなくても良い。

【００２９】そして、研削した化合物半導体基板２の表
面状態の測定には、光学式の表面形状測定器を用いた。

【００３０】図２は従来の研削装置を用いて純水を研削
液に使用して化合物半導体基板の研削を行った場合と、
本発明の研削装置を用いてエッチング液を研削液に使用
して化合物半導体基板の研削を行った場合について、研
削後の化合物半導体基板の表面状態を比較する図であ
る。本発明の研削装置を用いた場合には、図２（ａ）に
示すように、研削した後の化合物半導体基板の表面は平
滑である。

【００３１】これに対して、従来の研削装置を用いた場
合には、図２（ｂ）に示すように、研削した後の化合物
半導体基板の表面に多数のキズが形成されている。

【００３２】したがって、本発明の研削装置では、化合
物半導体基板の表面の加工ダメージを従来の研削装置よ
りも少なくすることができる。

【００３３】図３は本発明の実施の形態における研削装
置を用いて研削した化合物半導体基板と、従来の研削装
置を用いて研削した化合物半導体基板について、化合物
半導体基板の表面のエッチング試験による加工ダメージ
の評価結果を示す図である。化合物半導体基板の加工ダ
メージが大きい場合、化合物半導体基板をエッチングす
ることによって、化合物半導体基板の表面の凹凸形状が
拡大される。

【００３４】図３（ａ）は本発明の研削装置を用いて研
削した化合物半導体基板をエッチングした場合である。
エッチング液には研削時と同様のエッチング液を用い
た。エッチング量は５μｍである。

【００３５】本発明の研削装置を用いた場合には、図３
（ａ）に示すように、エッチングした後の化合物半導体
基板の表面の状態は研削後と同様に平滑のままであっ
た。

【００３６】これに対して、従来の研削装置を用いた場
合には、図３（ｂ）に示すように、研削後の化合物半導
体基板の表面に深さ２μｍのキズが形成されており、エ
ッチングすることにより化合物半導体基板の表面のキズ
の深さが６μｍに増加している。

【００３７】図４は本発明の実施の形態における研削装
置を用いて研削した化合物半導体基板と、従来の研削装
置を用いて研削した化合物半導体基板について、仕上げ
研磨を施した場合の化合物半導体基板の表面の欠陥発生
率を比較する図である。本発明の研削装置を用いた場合
には、図４に示すように、化合物半導体基板の表面の欠
陥発生率が１％〜１．５％であるのに対して、従来の研
削装置を用いた場合には化合物半導体基板の表面の欠陥
発生率は５．５％〜１０％であった。

【００３８】以上のように、本発明の実施の形態では、
化合物半導体基板を研削する場合に、化合物半導体基板
の表面状態を平滑で加工ダメージのない安定した状態と
することができ、化合物半導体基板の表面の加工ダメー
ジによる欠陥の発生を低減することできる。

【００３９】また、以上に述べた本発明の実施の形態
は、化合物半導体基板１の研削に関するものであるが、
本発明はこれに限定されるものではなく、化合物半導体
基板としてＳｉウエハや液晶用ウエハ等の他の被加工物
の研削に関して本発明を適用しても良い。

【００４０】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明の化合物半
導体基板の研削方法によれば、被加工物と研削工具との
間に被加工物に対してエッチング特性を有する任意の配
合割合のアンモニア過水のエッチング液を介在させなが
ら被加工物を研削するようにしたので、被加工物の研削
工具による研削加工中に、被加工物の表面をインプロセ
スでエッチングしながら研削することができ、研削加工
中に生じた加工ダメージが被加工物の表面に蓄積される
前に除去されるので、研削した被加工物の表面に加工ダ
メージがなく、被加工物の表面の欠陥が発生し難くなる
ので、被加工物の製造歩留まりが向上する。

【００４１】本発明の化合物半導体基板の研削方法によ
れば、被加工物と研削工具との間に介在させるエッチン
グ液が研削工具に対してエッチング特性を有していない
ので、研削工具がエッチング液により溶解腐食するおそ
れがない。

【００４２】本発明の化合物半導体基板の研削装置によ
れば、研削液及びエッチング液をホルダーの研削液供給
経路及びエッチング液供給経路を介して被加工物と研削
工具との間に供給するので、被加工物を被加工物と研削
工具との間に研削液及びエッチング液を介在させながら
研削工具により研削することができ、被加工物の研削工
具による研削加工中に、被加工物の表面をインプロセス
でエッチングしながら研削するので、被加工物の表面に
加工ダメージが蓄積されることがなく、被加工物の表面
の欠陥を除去するために、後の工程で被加工物を余分に
エッチングしたり、多くの時間と費用をかけて被加工物
を研磨して被加工物の表面の欠陥を除去したりする必要
もなく、被加工物の研磨作業や欠陥検査をする作業が不
要となるため、被加工物の製造のスループットが向上
し、被加工物の製造コストの低減化を図ることができ
る。

【００４３】本発明の化合物半導体基板の研削装置によ
れば、被加工物と研削工具との間に供給されるエッチン
グ液は研削工具に対してエッチング特性を有していない
任意の配合割合のアンモニア過水であるので、研削工具
のエッチング液による溶解腐食を防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における研削装置の構造を
示す図。

【図２】従来の研削装置を用いて化合物半導体基板の研
削を行った場合と、本発明の研削装置を用いて化合物半
導体基板の研削を行った場合について、研削後の化合物
半導体基板の表面状態を比較する図。

【図３】本発明の実施の形態における研削装置を用いて
研削した化合物半導体基板と、従来の研削装置を用いて
研削した化合物半導体基板について、化合物半導体基板
のエッチング試験による加工ダメージの評価結果を示す
図。

【図４】本発明の実施の形態における研削装置を用いて
研削した化合物半導体基板と、従来の研削装置を用いて
研削した化合物半導体基板について、仕上げ研磨を施し
た場合の化合物半導体基板の表面の欠陥発生率を比較す
る図。

【図５】従来の研削装置の構造を示す図。

【符号の説明】

１ チャック ２ 化合物半導体基板 ３ 研削砥石 ４ 研削液供給経路 ５ 砥石ホルダー ５ａ シャフト ５ｂ 円形部 ６ 流量調節弁 ７ 流量調節弁 ８ エッチング液供給経路 １０ チャック ２０ 化合物半導体基板 ３０ 研削砥石 ４０ 研削液供給経路 ５０ 砥石ホルダー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/306 Ｈ０１Ｌ 21/306 Ｍ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工物を保持すると共に、前記被加工
   物を研削工具に対して相対移動させて研削する化合物半
   導体基板の研削方法において、 前記被加工物と前記研削工具との間に前記被加工物に対
   してエッチング特性を有する任意の配合割合のアンモニ
   ア過水のエッチング液を介在させながら前記被加工物を
   研削するようにしたことを特徴とする化合物半導体基板
   の研削方法。
2. 【請求項２】 前記被加工物と前記研削工具との間に介
   在させるエッチング液は前記研削工具に対してエッチン
   グ特性を有していない請求項１に記載の化合物半導体基
   板の研削方法。
3. 【請求項３】 被加工物を保持する保持体と、前記被加
   工物を相対移動させて研削する研削工具と、前記研削工
   具を保持するホルダーとを備えた化合物半導体基板の研
   削装置において、 前記ホルダーに前記被加工物と前記研削工具との間に研
   削液を供給する研削液供給経路と、被加工物に対してエ
   ッチング特性を有するエッチング液を供給するエッチン
   グ液供給経路とをそれぞれ形成したことを特徴とする化
   合物半導体基板の研削装置。
4. 【請求項４】 前記被加工物と前記研削工具との間に供
   給されるエッチング液は前記研削工具に対してエッチン
   グ特性を有していない任意の配合割合のアンモニア過水
   である請求項３に記載の化合物半導体基板の研削装置。