JPH0727881B2 - ＩｎＰウェーハの鏡面研磨液ならびに鏡面研磨方法 - Google Patents
ＩｎＰウェーハの鏡面研磨液ならびに鏡面研磨方法Info
- Publication number
- JPH0727881B2 JPH0727881B2 JP61132621A JP13262186A JPH0727881B2 JP H0727881 B2 JPH0727881 B2 JP H0727881B2 JP 61132621 A JP61132621 A JP 61132621A JP 13262186 A JP13262186 A JP 13262186A JP H0727881 B2 JPH0727881 B2 JP H0727881B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polishing
- mirror
- wafer
- inp
- polishing liquid
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- Expired - Lifetime
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- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Lubricants (AREA)
- Weting (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、InPウェーハの鏡面研磨液及び研磨方法に関
するものであり、特には半導体デバイス、光素子等の作
製の為の基板として使用されるInPウェーハの鏡面研磨
工程において用いられる鏡面研磨液及び研磨方法に関す
る。本発明の鏡面研磨液の使用により、表面うねりが小
さくまたヘイズ等の発生も少ない優れた鏡面を有するIn
Pウェーハ基板が得られ、これを基礎として作製された
各種デバイス等の高品質化を保証する。
するものであり、特には半導体デバイス、光素子等の作
製の為の基板として使用されるInPウェーハの鏡面研磨
工程において用いられる鏡面研磨液及び研磨方法に関す
る。本発明の鏡面研磨液の使用により、表面うねりが小
さくまたヘイズ等の発生も少ない優れた鏡面を有するIn
Pウェーハ基板が得られ、これを基礎として作製された
各種デバイス等の高品質化を保証する。
（発明の背景） InP化合物半導体は、光通信用の発光素子の材料として
或いはマイクロ波素子用の材料として近時脚光をあびて
いる。こうした素子は、InP基板上に幾つかの層を積層
して構成される。一例を挙げると、InPのもっとも有望
な分野は半導体レーザーへの応用であり、現在では石英
光ファイバーの伝送損失がもっとも少なくなる波長域が
1.3μｍ〜1.55μｍの範囲にあるファイバーが実用期に
入りつつあり、この波長域のレーザー光を発生するのに
InP基板上にInGaAsPを結晶成長させた材料が使用されて
いる。
或いはマイクロ波素子用の材料として近時脚光をあびて
いる。こうした素子は、InP基板上に幾つかの層を積層
して構成される。一例を挙げると、InPのもっとも有望
な分野は半導体レーザーへの応用であり、現在では石英
光ファイバーの伝送損失がもっとも少なくなる波長域が
1.3μｍ〜1.55μｍの範囲にあるファイバーが実用期に
入りつつあり、この波長域のレーザー光を発生するのに
InP基板上にInGaAsPを結晶成長させた材料が使用されて
いる。
InPウェーハは、InP単結晶インゴットを薄く切断し、そ
れをラッピングした後、エッチング、ポリシング等の段
階を経由して最終的に最終ポリシングを行って仕上げら
れる。最終ポリシングはInPウェーハの表面を鏡面に仕
上げる工程であり、鏡面エッチング法と鏡面研磨法とが
ある。鏡面エッチング法は、例えば特開昭54−13500号
に開示されるように、エッチング液の中にメカニカルポ
リシュしたウェーハを入れ、エッチング液の化学作用の
みで鏡面を得る方法であるが、一般にうねりが大きく
（約1000Å/200μｍ）、平坦な鏡面は得られ難い。これ
に対し、鏡面研磨法は、回転する円形定盤に研磨布を貼
付け、この表面に研磨液を滴下しながら、接着板に接着
したInPウェーハを研磨布に押圧しつつ研磨布に対して
回転を行わせて、化学的及び機械的作用によって研磨を
行うものである。鏡面研磨法の方が鏡面エッチング法に
較べて平坦な表面を創出しやすい。鏡面研磨法において
滴下される研磨液を鏡面研磨液と呼ぶ。
れをラッピングした後、エッチング、ポリシング等の段
階を経由して最終的に最終ポリシングを行って仕上げら
れる。最終ポリシングはInPウェーハの表面を鏡面に仕
上げる工程であり、鏡面エッチング法と鏡面研磨法とが
ある。鏡面エッチング法は、例えば特開昭54−13500号
に開示されるように、エッチング液の中にメカニカルポ
リシュしたウェーハを入れ、エッチング液の化学作用の
みで鏡面を得る方法であるが、一般にうねりが大きく
（約1000Å/200μｍ）、平坦な鏡面は得られ難い。これ
に対し、鏡面研磨法は、回転する円形定盤に研磨布を貼
付け、この表面に研磨液を滴下しながら、接着板に接着
したInPウェーハを研磨布に押圧しつつ研磨布に対して
回転を行わせて、化学的及び機械的作用によって研磨を
行うものである。鏡面研磨法の方が鏡面エッチング法に
較べて平坦な表面を創出しやすい。鏡面研磨法において
滴下される研磨液を鏡面研磨液と呼ぶ。
鏡面の仕上り度は、後工程でそこにエピタキシャル成長
等により層が成長されるからきわめて重要である。平坦
度に優れた即ちうねりの小さなまたヘイズ、ピット等の
表面異常の少ない鏡面の形成が所望される。
等により層が成長されるからきわめて重要である。平坦
度に優れた即ちうねりの小さなまたヘイズ、ピット等の
表面異常の少ない鏡面の形成が所望される。
（従来技術とその問題点） 特開昭58−145604号は、主として化学作用を有する臭素
をメチルアルコールに溶解させた溶液と主として機械的
作用を有するシリカコロイド水溶液との混合液を用いる
リン化インジウムの鏡面研磨法を開示している。
をメチルアルコールに溶解させた溶液と主として機械的
作用を有するシリカコロイド水溶液との混合液を用いる
リン化インジウムの鏡面研磨法を開示している。
しかしながら、上記方法により鏡面研磨したInPウェー
ハを詳細に調べてみると、表面うねりが80〜200Å/200
μｍとまだ大きく（オレンジピール状）、しかもピッ
ト、ヘイズ等の表面異常の発生が多いことが認められ
た。これでは、エピタキシャル成長等に使われるInPウ
ェーハ鏡面としては適さず、もっと表面うねりの小さな
且つ表面異常の少ない鏡面が要望される。
ハを詳細に調べてみると、表面うねりが80〜200Å/200
μｍとまだ大きく（オレンジピール状）、しかもピッ
ト、ヘイズ等の表面異常の発生が多いことが認められ
た。これでは、エピタキシャル成長等に使われるInPウ
ェーハ鏡面としては適さず、もっと表面うねりの小さな
且つ表面異常の少ない鏡面が要望される。
また、特開昭58−223332号は、リン化インジウム表面の
研磨方法として水性酸性媒質中で遊離塩素を発生する酸
化性成分（次亜塩素酸ナトリウムのような次亜塩素酸ア
ルカリ金属）と遊離二酸化炭素を発生する成分（炭酸ナ
トリウムのような炭酸塩とリン酸または塩酸との混合物
或いは有機カルボン酸）からなる研磨液を開示する。し
かし、この研磨液では表面うねりがいまだ充分に低くで
きない。
研磨方法として水性酸性媒質中で遊離塩素を発生する酸
化性成分（次亜塩素酸ナトリウムのような次亜塩素酸ア
ルカリ金属）と遊離二酸化炭素を発生する成分（炭酸ナ
トリウムのような炭酸塩とリン酸または塩酸との混合物
或いは有機カルボン酸）からなる研磨液を開示する。し
かし、この研磨液では表面うねりがいまだ充分に低くで
きない。
特開昭54−13500号は、臭素を含むアルコール溶液、ア
セトン溶液または酢酸溶液でエッチングする前に、過酸
化水素を15体積％以下含む硫酸もしくはリン酸の溶液、
または硝酸もしくは硫酸の水溶液であらかじめエッチン
グする鏡面エッチング法を開示している。しかし、こう
した２段階にわたるエッチング段階は面倒であり、前工
程液だけではエッチング速度が0.05〜0.2μm/分と遅
く、実用的ではない。
セトン溶液または酢酸溶液でエッチングする前に、過酸
化水素を15体積％以下含む硫酸もしくはリン酸の溶液、
または硝酸もしくは硫酸の水溶液であらかじめエッチン
グする鏡面エッチング法を開示している。しかし、こう
した２段階にわたるエッチング段階は面倒であり、前工
程液だけではエッチング速度が0.05〜0.2μm/分と遅
く、実用的ではない。
（発明の概要） 本発明者等は、鏡面研磨においては鏡面研磨液が重要な
役割を果している事実に鑑み、研磨液の種類について検
討を重ねた。その結果、リン酸:1〜20wt％及び飽和臭素
水:5〜20wt％の割合で混合したリン酸、臭素及び水の混
合液から成る鏡面研磨液が適度の研磨速度においてうね
りの小さな且つ表面異常の少ない鏡面の創出に効果的で
あることを見出すに至った。特に、この混合液は平坦度
劣化（ウエーハの縁だれ）の減少に有効である。
役割を果している事実に鑑み、研磨液の種類について検
討を重ねた。その結果、リン酸:1〜20wt％及び飽和臭素
水:5〜20wt％の割合で混合したリン酸、臭素及び水の混
合液から成る鏡面研磨液が適度の研磨速度においてうね
りの小さな且つ表面異常の少ない鏡面の創出に効果的で
あることを見出すに至った。特に、この混合液は平坦度
劣化（ウエーハの縁だれ）の減少に有効である。
斯しくて、本発明は、 １）リン酸、臭素及び水の混合液において、 リン酸を１〜20wt％、 飽和臭素水を５〜20wt％ の割合で混合したことを特徴とするInPウエーハの鏡面
研磨液を提供する。
研磨液を提供する。
更に、本発明は、 ２）研磨布付き回転研磨盤において上記研磨液を使用し
て鏡面研磨を行うことを特徴とするInPウェーハの鏡面
研磨方法をも提供する。
て鏡面研磨を行うことを特徴とするInPウェーハの鏡面
研磨方法をも提供する。
（発明の具体的説明） InP単結晶インゴットより薄く切断されたInPウェーハ
は、例えばラッピング、エッチング及び少なくとも一回
のポリシングを経由した後、最終ポリシングとしての鏡
面研磨を施される。
は、例えばラッピング、エッチング及び少なくとも一回
のポリシングを経由した後、最終ポリシングとしての鏡
面研磨を施される。
鏡面研磨は、前述したように、接着板にワックス等の接
着剤によりウェーハを貼着し、これを研磨布を貼付けた
回転自在の円形定盤に所定の負荷の下で押圧しつつ、円
形定盤を回転しながら研磨を行う。ウェーハを貼着した
接着板は、自在継手によって懸吊支持されており、自在
に自転を行う。研磨液が研磨布に滴下され、研磨液はウ
ェーハと研磨布との間に研磨液層を形成する。こうし
て、研磨液による化学的作用と研磨布による機械的作用
とによって鏡面研磨がもたらされる。こうした装置は、
特公昭48−25817号に例示されている。
着剤によりウェーハを貼着し、これを研磨布を貼付けた
回転自在の円形定盤に所定の負荷の下で押圧しつつ、円
形定盤を回転しながら研磨を行う。ウェーハを貼着した
接着板は、自在継手によって懸吊支持されており、自在
に自転を行う。研磨液が研磨布に滴下され、研磨液はウ
ェーハと研磨布との間に研磨液層を形成する。こうし
て、研磨液による化学的作用と研磨布による機械的作用
とによって鏡面研磨がもたらされる。こうした装置は、
特公昭48−25817号に例示されている。
本発明に従えば、InPウエーハの鏡面研磨液として、リ
ン酸:1〜20wt％そして飽和臭素水:5〜20wt％の割合で混
合したリン酸、臭素及び水の混合液が使用される。
ン酸:1〜20wt％そして飽和臭素水:5〜20wt％の割合で混
合したリン酸、臭素及び水の混合液が使用される。
上記鏡面研磨液を使用することにより、従来液よりはる
かに表面うねりが小さく且つヘイズ、ピット等の表面異
常の少ない鏡面が創出されるが、特に、平坦度劣化（ウ
ェーハの縁だれ）の減少に有効である。
かに表面うねりが小さく且つヘイズ、ピット等の表面異
常の少ない鏡面が創出されるが、特に、平坦度劣化（ウ
ェーハの縁だれ）の減少に有効である。
回転研磨の条件は一般に次の通りである： 研磨機の定盤径:300〜600mmφ 定盤回転数:20〜60rpm 加工圧:50〜130g/cm2 研磨時間:30〜120min 研磨液流量:2/hr 研磨布の種類：発泡ポリウレタン系軟質クロス 上記の研磨布は発泡ポリウレタンの軟質クロスであり、
上記の化学的研磨効果を有する混合液をその多孔性の発
泡ポリウレタンに含浸する役割を持つ。
上記の化学的研磨効果を有する混合液をその多孔性の発
泡ポリウレタンに含浸する役割を持つ。
鏡面研磨されたInPウェーハは、対象とするデバイス或
いは素子に応じて更に処理されうる。ここでは、InP基
板上にエピタキシャル成長を行うに最適の処理を参考ま
でに述べる。
いは素子に応じて更に処理されうる。ここでは、InP基
板上にエピタキシャル成長を行うに最適の処理を参考ま
でに述べる。
鏡面研磨したInPウェーハは、上記接着用のワックスを
除去するために有機洗浄される。有機洗浄は、各種有機
溶剤を１種以上組合せて行いうるが、トリクレン、アセ
トン及びメタノールを用いて、これらに順次各１〜数分
間、好ましくは２分間前後浸漬することにより行うこと
が好ましい。
除去するために有機洗浄される。有機洗浄は、各種有機
溶剤を１種以上組合せて行いうるが、トリクレン、アセ
トン及びメタノールを用いて、これらに順次各１〜数分
間、好ましくは２分間前後浸漬することにより行うこと
が好ましい。
有機洗浄後のInPウェーハには、その表面に研磨時のI
n、Ｐの酸化物等が付着しているのでそれらを洗浄除去
しておくことが好ましい。そうしておかないと、エピタ
キシャル成長の前処理としてのエッチング時にピット、
ウネ、アバタ等の表面荒れが発生しやすい。
n、Ｐの酸化物等が付着しているのでそれらを洗浄除去
しておくことが好ましい。そうしておかないと、エピタ
キシャル成長の前処理としてのエッチング時にピット、
ウネ、アバタ等の表面荒れが発生しやすい。
この後、例えば、１容量％Br2−メタノール溶液中にウ
ェーハを浸漬することによって上記前処理エッチングが
もたらされる。こうしてエピタキシャル成長を行うに最
適の表面が創出される。上述の一連の処理は、鏡面研磨
されたInPウエーハをエピタキャル成長に供する直前に
施すのが一般である。
ェーハを浸漬することによって上記前処理エッチングが
もたらされる。こうしてエピタキシャル成長を行うに最
適の表面が創出される。上述の一連の処理は、鏡面研磨
されたInPウエーハをエピタキャル成長に供する直前に
施すのが一般である。
本明細書において表面うねりは、表面断面輪郭曲線にお
いて200μｍの基準長さをその曲線における幾つかの部
分に設定し、その各々における最大粗さ（Rmax）を測定
し、そしてそれらの平均値として表したものである。ウ
エーハの外周部において、平坦度劣化（ウエーハの縁だ
れ）の生じている場合も、200μｍの基準長さの微小部
分について表面断面輪郭曲線の微視的凹凸を仮想的な傾
斜面を基準にし測定する。但し、ウエーハの外周部にウ
エーハの縁だれの生じている領域では、表面の微視的面
方位は中心部における所定の面方位と異なる。
いて200μｍの基準長さをその曲線における幾つかの部
分に設定し、その各々における最大粗さ（Rmax）を測定
し、そしてそれらの平均値として表したものである。ウ
エーハの外周部において、平坦度劣化（ウエーハの縁だ
れ）の生じている場合も、200μｍの基準長さの微小部
分について表面断面輪郭曲線の微視的凹凸を仮想的な傾
斜面を基準にし測定する。但し、ウエーハの外周部にウ
エーハの縁だれの生じている領域では、表面の微視的面
方位は中心部における所定の面方位と異なる。
（実施例） 次の鏡面研磨液を調製した： リン酸 200ml 飽和臭素水 100ml 水 1000ml これを用いて先に説明した鏡面研磨装置を用いて鏡面研
磨を行った。研磨条件は次の通りとした： 研磨機の定盤径:600mmφ 定盤回転数:30rpm 加工圧:100g/cm2 研磨時間:1hr 研磨液流量:2/hr 研磨布の種類：発泡ウレタン系軟質クロス 表面うねりは200Å/200μｍ以下に減少し、ヘイズ、ピ
ット等の表面異常もほとんど認められない程度にまで減
少した。特に、平坦度劣化（ウエーハの縁だれ）の減少
に有効であった。ウエーハの縁だれの減少により、エピ
タキシャル成長に用いるる際、微視的面方位の同じ有効
な面積が広いウエーハが得られた。
磨を行った。研磨条件は次の通りとした： 研磨機の定盤径:600mmφ 定盤回転数:30rpm 加工圧:100g/cm2 研磨時間:1hr 研磨液流量:2/hr 研磨布の種類：発泡ウレタン系軟質クロス 表面うねりは200Å/200μｍ以下に減少し、ヘイズ、ピ
ット等の表面異常もほとんど認められない程度にまで減
少した。特に、平坦度劣化（ウエーハの縁だれ）の減少
に有効であった。ウエーハの縁だれの減少により、エピ
タキシャル成長に用いるる際、微視的面方位の同じ有効
な面積が広いウエーハが得られた。
（比較例） 研磨液として1wt％臭素−メタノール溶液が30wt％とな
るように、1.5wt％シリカコロイドのアルカリ水溶液（p
H10.5）と混合した液を用いて実施例と同一装置及び条
件で鏡面研磨を行った。表面うねりは180Å/200μｍと
大きくまたピット、ヘイズ等の発生が多数認められた。
るように、1.5wt％シリカコロイドのアルカリ水溶液（p
H10.5）と混合した液を用いて実施例と同一装置及び条
件で鏡面研磨を行った。表面うねりは180Å/200μｍと
大きくまたピット、ヘイズ等の発生が多数認められた。
（発明の効果） 表面うねりが従来の100〜200Å/200μｍから200Å/200
μｍへと減少し、且つヘイズ、ピット等の表面異常も激
減した。従って、高品質のデバイスや素子の製造の為の
InPウェーハの作製方法が確立された。従って、高品質
の表面鏡面研磨を行うことが可能となり、デバイスや素
子の製造に好適な鏡面研磨InPウエーハの製造方法が確
立された。更に、本研磨液は、平坦度劣化（ウエーハの
縁だれ）の減少に有効であり、面方位の揃った領域のよ
り広いウエーハの作製において効果がある。エピタキシ
ャル成長に用いる際、微視的面方位の異なるウエーハの
縁だれ部分においては、成長速度の面方位依存性により
膜厚の差異が生じるため、平坦度劣化（ウエーハの縁だ
れ）の少ないウエーハがより好適な結果を与える。
μｍへと減少し、且つヘイズ、ピット等の表面異常も激
減した。従って、高品質のデバイスや素子の製造の為の
InPウェーハの作製方法が確立された。従って、高品質
の表面鏡面研磨を行うことが可能となり、デバイスや素
子の製造に好適な鏡面研磨InPウエーハの製造方法が確
立された。更に、本研磨液は、平坦度劣化（ウエーハの
縁だれ）の減少に有効であり、面方位の揃った領域のよ
り広いウエーハの作製において効果がある。エピタキシ
ャル成長に用いる際、微視的面方位の異なるウエーハの
縁だれ部分においては、成長速度の面方位依存性により
膜厚の差異が生じるため、平坦度劣化（ウエーハの縁だ
れ）の少ないウエーハがより好適な結果を与える。
Claims (3)
- 【請求項１】リン酸、臭素及び水の混合液において、 リン酸を１〜20wt％、 飽和臭素水を５〜20wt％ の割合で混合したことを特徴とするInPウエーハの鏡面
研磨液。 - 【請求項２】リン酸、臭素及び水の混合液において、 リン酸を１〜20wt％、 飽和臭素水を５〜20tw％ の割合で混合した鏡面研磨液を用い、研磨布付き回転研
磨盤により鏡面研磨を行うことを特徴とするInPウエー
ハの鏡面研磨方法。 - 【請求項３】研磨条件が 研磨機の定盤径:300〜600mmφ 定盤回転数:20〜60rpm 加工圧:50〜130g/cm2 研磨時間:30〜120min 研磨液流量:2/hr 研磨布の種類：発泡ポリウレタン系軟質クロス である特許請求の範囲第２項記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61132621A JPH0727881B2 (ja) | 1986-06-10 | 1986-06-10 | ＩｎＰウェーハの鏡面研磨液ならびに鏡面研磨方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61132621A JPH0727881B2 (ja) | 1986-06-10 | 1986-06-10 | ＩｎＰウェーハの鏡面研磨液ならびに鏡面研磨方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62290137A JPS62290137A (ja) | 1987-12-17 |
| JPH0727881B2 true JPH0727881B2 (ja) | 1995-03-29 |
Family
ID=15085606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61132621A Expired - Lifetime JPH0727881B2 (ja) | 1986-06-10 | 1986-06-10 | ＩｎＰウェーハの鏡面研磨液ならびに鏡面研磨方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0727881B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109689946A (zh) * | 2017-04-28 | 2019-04-26 | Ｊｘ金属株式会社 | 半导体晶圆及半导体晶圆的研磨方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2813381B2 (ja) * | 1989-09-07 | 1998-10-22 | ホーヤ株式会社 | フォトマスク製造時に用いるエッチング液 |
| WO1999066014A1 (fr) * | 1998-06-18 | 1999-12-23 | Yasuo Fukutani | Fluide de refroidissement soluble dans l'eau |
| JP6701417B1 (ja) * | 2019-07-26 | 2020-05-27 | Ｊｘ金属株式会社 | リン化インジウム基板、及びリン化インジウム基板の製造方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3738882A (en) * | 1971-10-14 | 1973-06-12 | Ibm | Method for polishing semiconductor gallium arsenide planar surfaces |
| JPS605560B2 (ja) * | 1977-07-02 | 1985-02-12 | 富士通株式会社 | インジウムリン単結晶の鏡面エツチング方法 |
| DE3222790A1 (de) * | 1982-06-18 | 1983-12-22 | Wacker-Chemitronic Gesellschaft für Elektronik-Grundstoffe mbH, 8263 Burghausen | Verfahren zum polieren von indiumphosphidoberflaechen |
-
1986
- 1986-06-10 JP JP61132621A patent/JPH0727881B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109689946A (zh) * | 2017-04-28 | 2019-04-26 | Ｊｘ金属株式会社 | 半导体晶圆及半导体晶圆的研磨方法 |
| EP3476983A4 (en) * | 2017-04-28 | 2020-04-01 | JX Nippon Mining & Metals Corporation | SEMICONDUCTOR WAFER AND METHOD FOR POLISHING A SEMICONDUCTOR WAFER |
| CN109689946B (zh) * | 2017-04-28 | 2021-03-12 | Ｊｘ金属株式会社 | 半导体晶圆及半导体晶圆的研磨方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62290137A (ja) | 1987-12-17 |
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