JP2003347257A5 - 半導体ウエーハの製造方法 - Google Patents

Description

このラッピングはラッピングマシーン（ラッパーともいう。）により行われている。ラッピングマシーンメーカーのマニュアルによると、ウエーハのラッピングはメイン（ｍａｉｎ）回転で行い、定盤修正は「修正キャリア」を使用して、１日に４〜６回程度サブ（ｓｕｂ）回転で行うとの指針がある。
ここでメイン回転とは下定盤は反時計回りで、その中に複数個設けられているキャリアは時計回りで回転を行うことであり、サブ回転とは下定盤およびキャリアともに反時計回りで回転を行うこととされている。なお上定盤はどちらの場合も時計回りに回転する。

ラッパーをメイン回転させたときには、下定盤が反時計回りするのに対し、キャリアが時計回りに回転する。一方サブ回転であると、定盤とキャリアがともに反時計回り回転する。メイン回転の場合には下定盤の外周部が内周部に比し摩耗が大きく定盤は中央部が高い凸状になり，サブ回転の場合には下定盤の内周部が外周部に比して摩耗が大きく、中央部が凹んだ凹状になる。従ってラッピング工程をメイン回転で行った後、定盤の平坦度を確保するため定盤修正をサブ回転で行うように指示しているものと思われる。

定盤修正が行われているにもかかわらず、定盤平坦度が良くならない原因は、製品処理がメイン回転で、定盤修正がサブ回転で行われ、メイン回転では外周が大きく摩耗し、サブ回転では内側が摩耗するが、メイン回転における外側の周速度とサブ回転における内側の周速度が異なるために摩耗量が異なるためである。例えば外周部直径４５．０ｍｍ、内周部直径２４．０ｍｍとしたときの周速度は２０ｒｐｍでそれぞれ外周部で２８２７４ｍｍ／ｍｉｎ、内周部で１５０８０ｍｍ／ｍｉｎとなり、速度比が１．９倍になる。

【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
［１］ ラッピング工程を含む化合物半導体ウエーハの製造方法であって、ラッピングマシーンの定盤の平坦度を測定し、平坦度が管理限界内であって、定盤が凹型の場合には次のラッピングをメイン回転で、凸型の場合は次のラッピングをサブ回転で行うことを特徴とする半導体ウエーハの製造方法、
［２］ ２〜５時間に１回、３０秒ないし５分間、上下の定盤を直接反対回転を行いながら共擦りを行う上記［１］に記載の半導体ウエーハの製造方法、
［３］ ラッピングマシーンの定盤の平坦度をグラフ化し、これを観察することによって定盤の凹凸を判定する上記［１］または［２］に記載の半導体ウエーハの製造方法、
［４］ 化合物半導体が、インジュウムリン（ＩｎＰ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、ガリウムリン（ＧａＰ）からなる群の少なくとも一つである上記［１］〜［３］のいずれかに記載の半導体ウエーハの製造方法、
［５］ ラッピングの際のラップ材として、アルミナ−ジルコニアの微粉末を使用する上記［１］〜［４］のいずれかに記載の半導体ウエーハの製造方法、 ［６］ ラップ工程の後に、研磨工程、洗浄工程を含むことを特徴とする上記［１］〜［５］のいずれかに記載の半導体ウエーハの製造方法、及び
［７］ 上記［１］〜［６］のいずれかに記載の半導体ウエーハの製造方法を用いて製造した半導体ウエーハ、を開発することにより上記の課題を解決した。

このラッピング工程に使用されるラッパーは、図１に示すような形状のものであり、上・下定盤１，２およびキャリア駆動用のモーター、上定盤の上下に駆動するメインシリンダー３、ラップ材を定盤に均等に供給する装置４およびそれらの制御器５などからなっている。
ラッピング工程は、上定盤１と下定盤２がそれぞれ反対方向に回転し、該上・下定盤に挟まれたキャリア（図示されていない）は、自転しながら、メイン回転またはサブ回転、あるいは停止の状態を取ることが可能となっている。またラッピング工程中に定盤にアルミナまたはアルミナ−ジルコニア等の水に懸濁したラップ材を供給しながら行うことになっている。

ラッピングは被加工物であるウエーハをキャリアに入れ、それぞれ反対方向に回転する上・下定盤の間に挟み、キャリア自身も定められた回転が与えられてウエーハの両面を等量宛ラップするようになっている。
ここで定盤とキャリアの作動状況を検討してみる。例えばメイン回転で下定盤とキャリアの回転状況を見る。メイン回転では下定盤の外周部は時計と反対方向に回転しているのに対し、下定盤外周部のキャリアの回転方向は下定盤の回転とは逆の時計方向、即ち下定盤に対するキャリアの相対速度は両者の速度の和となって、定盤の線速度よりも大きくなっている。これに対し、下定盤の中心部に近い部分における下定盤に対するキャリアの相対速度は両者が同方向に動くため、両者の線速度の差になり、極めて小さくなっていることが明らかである。

キャリアの回転を無視した場合でも、定盤の回転に伴う線速度は直径に比例することが明らかであるので、定盤外周部の線速度は、定盤中心部に近い側の線速度に比して大である。それがキャリアの回転による線速度の影響が加わり、外周部はキャリアの線速度との和となり、中心部に近い側ではキャリアの線速度との差となるので、この相対速度に比例する摺動距離は外周部と中心部に近い側で大きな差を生じる。摩耗量は摺動距離に比例するものであり、外周部と中心部に近い側の差はその影響を無視できないほど大となることが明らかである。
一方サブ回転においては逆となり、下定盤の摩耗量は外周部において小となり、中心部に近い側では大となることになる。それでも下定盤の回転に伴う中心からの距離による線速度の影響はやはり残り、メイン回転よりはその差は小さいものと推定できる。

このように見てくると、ラッピング工程をメイン回転で行い、修正キャリアを用いて定盤修正を短時間のサブ回転で行うのでは下部定盤の凸型化の進行、蓄積が避けられない。そのため周期的に定盤の基本的な修正が必要となり、上定盤をラッパーから取り外し、他の装置を用いて平坦度を修正した後にその平坦化された上定盤を用いて下定盤と共擦りを行うことにより定盤の平坦化を確保することを余儀なくされていた。

しかし、上記のメカニズムを解明して、定盤の摩耗のメカニズムが定盤とキャリアの摺動面における相対速度にコントロールされていることが分かったので、メイン回転とサブ回転を適宜組み合わせてラッピング工程を行うときは、定盤の修正工程は大幅に削減できるとの予測をたてた。そして従来の修正キャリアを使用する修正工程をすべて削除可能との仮定を立ててラッピング工程を組み立てた。

Claims (7)

1. ラッピング工程を含む化合物半導体ウエーハの製造方法であって、ラッピングマシーンの定盤の平坦度を測定し、平坦度が管理限界内であって、定盤が凹型の場合には次のラッピングをメイン回転で、凸型の場合は次のラッピングをサブ回転で行うことを特徴とする半導体ウエーハの製造方法。
2. ２〜５時間に１回、３０秒ないし５分間、上下の定盤を直接反対回転を行いながら共擦りを行う請求項１に記載の半導体ウエーハの製造方法。
3. ラッピングマシーンの定盤の平坦度をグラフ化し、これを観察することによって定盤の凹凸を判定する請求項１または２に記載の半導体ウエーハの製造方法。
4. 化合物半導体が、インジュウムリン（ＩｎＰ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、ガリウムリン（ＧａＰ）からなる群の少なくとも一つである請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体ウエーハの製造方法。
5. ラッピングの際のラップ材として、アルミナ−ジルコニアの微粉末を使用する請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体ウエーハの製造方法。
6. ラップ工程の後に、研磨工程、洗浄工程を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体ウエーハの製造方法。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体ウエーハの製造方法を用いて製造した半導体ウエーハ。