JPH01135026A - 半導体スライスのくもりのない研摩方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、初期段階で研摩ゾル、研摩ゲルまたは固体研
摩成分を含むアルカリ性研摩剤を研摩布に塗布する、単
一工程ｔの半導体スライスのくもりのない研摩方法に関
する。

このような方法は西ドイツ公開第２５　３１４３１号明
細書もしくは対応する米国特許第４０７０７９９号明細
書から公知ｆある。最終段階すなわち本来のくもりのな
い研噴を実施する研摩作業段階ｆは分子内に窒素を含ま
ない陰イオン活性及び／または非イオン活性の界面活性
剤の研摩剤に基づいて０．１〜１０重ｉ１％から成る研
摩剤添加剤を初期段階の研摩剤に加える。しかし、この
方法の場合には研摩布に残留する界面活性剤が次のノ々
ツチの初期段階での研摩による摩耗量を減するの↑研摩
工程を２段階として、すなわち２種類の研摩機での摩耗
を行う研摩段階とくもりのないつや出しを行う研１９段
階とに分離して実施することが望ましい。

西ｒイツ公開第２２４７０６７号明細書または対応する
米国特許第３８７４１２９号明細書から公知の方法にお
いても、２段階方法が実施され、第２段階では炭素数３
〜５の１価アルコール１〜１゜容量％とポリビニルアル
コール０．０１〜０．５重量％とを加えた研摩懸濁液を
用いている。、しかし、それ自体非常に効果的な両方法
は２段階方法としても例えば摩耗速度と得られたスライ
スのくもりのなさとに関してすぐれた結果を生ずる。

本発明の目的は、半導体特にくもりのない光沢を有する
ケイ素スライスが１工程方法〒すなわち装置を変えて研
摩過程を中断することなく得らゎる方法を提供すること
である。

この目的は、最終段階の作業でアルコール、ケトン、エ
ステル、エーテル及びアミドがら成る群から選択した１
種類以上の親水性基／疎水基含有化合物０．１〜１０容
−［ｉ％及び／または界面活性物質０．１容量幅未満を
含む、ｐＨ８〜３に調節した研摩溶液を研摩布に塗布す
ることを含む方法によって達成される。

この方法の初期段階のアルカリ性ｐＨ領域で行われる研
摩作業では、ｐＨ１１〜１３に調節した研摩剤を用いる
のが好ましい。この場合に、ｐＨは公知の方法で、例え
ばリン酸水素二ナトリウム／水酸化す）　ＩＪウム溶液
緩衝剤または塩化カリウム／水酸化ナトリウム溶液緩衝
剤のような適当な水性緩衝剤系を用いることによって調
節することができる１、シかし、緩衝剤系の使用は本質
的として指定するわゆｆはない；例えばす）　ＩＪウム
またはカリウムの水酸化物または炭酸塩または酢酸ナト
リウムまたは、アルカリ性反応を示し、スライス表面を
許容不能に汚染しない他の塩の適当な濃縮または希釈し
たアルカリ性水溶液によっても適当なｐＨ領域を調節す
ることが！きるからである。

初期段階で用いる研摩剤は付加的成分として好ましくけ
ケイ酸ベースの研摩ゾルもしくは研摩ゲルまたは例えば
石英粉末もしくはナトリウム、カリウム、マグネシウム
、カルシウム、バリウムのケイ酸塩もしくはフルオロケ
イ酸塩のような固体研摩成分を含む。このような添加物
は一般に用いられており、例えば前記特許文献から尚業
者に周知であるので、ここでさらに詳しく説明する必要
はない、。

主として摩耗を問題とする研摩工程の初期段階では、望
ましい摩耗度と摩耗速度とに応じて５〜１００分間の時
間が要され、得られる摩耗値は１０〜６０μｍの範囲内
〒ある。これらのデータは基準値として理解すべき！あ
り、制限の意味に解すべき〒はない。

研摩剤は通常のやり方で、例えば既製の懸濁液をタンク
から供給管によって使用個所へ供給し、任意に流量計に
よって好ましい流量速度を設定した後に、使用個所！研
摩布上に分配することによって研摩布に塗布されろ。過
剰なまたは使用済みの研摩液は研摩台の下方の回収装置
内に集められ、廃棄または処理段階後に再使用される。

目的の摩耗が達成されたときに、すなわち一般に摩耗速
度によって定められる研摩作業時間後に、初期段階は最
終段階に移行し、研摩の中の摩耗の代りにくもりのない
表面の形成に重点が置かれる。

この目的で研摩布に塗布する水溶液のｐＨは研摩作業を
中断することなく、３〜８の範囲、好ましくは３〜７の
範囲に減する。これは例えば初期段階の研摩剤を酸性化
してｐＨを望ましい範囲に減することによって行われる
。さらに、例えば初期段階の研摩剤の代りに好ましいｐ
Ｈ値を有する酸浴ｇ、または緩衝溶液を例えば三方コッ
ク系を介して用いるという可能性も存在する。

適当な酸は特に、入手が容易であるために好んフ用いら
れるクエン酸または　５酸カルボン酸↑あり、例えば酢
酸またはギ酸の原則として可能な使用は臭気負荷によっ
て既に限定される。この他、塩酸、硫酸またはリン酸の
ような希薄な無機酸水溶液の使用も原則として除外され
るわけではない。

例えば酢酸／酢酸塩緩衝剤、クエン酸／クエン酸塩緩衝
剤またはフタル酸／フタル酸塩緩衝剤のような、３〜７
のｐ■■領域で有効な緩衝剤系も実証されている。

研摩工程の最終段階ｆ用いる研摩溶准に、くもりない半
導体表面の形成を支持する添加剤を加えることも↑きる
。このような物質は特にアルコールであり、好ましくは
分子内に炭素原子２個を有するアルコールマある。これ
Ｋは芳香族、脂肪族または複素環式の１価または多価ア
ルコールを用いろことがｆきる。シラノールの使用も好
ましいと判明している。特に良好に適したアルコールの
例はエタノール、イソプロ／ｅノール、ｎ−ブタノール
、ｔ−ブタノール、１−メトキシーゾロノξンー２−オ
ール、トリメチルシラノール、シクロヘキサノール、グ
リセリンまたはフェノールである。

他の可能性は、その場で好ましい添加剤を形成する。例
えば加水分解によって分解してトリメチルシランを形成
するヘキサメチルジシラザンのような化合物を添加する
ことｆある１、゛・他の極性有機化合物も、あまりに強
くアルカリ性に作用して研摩液のｐＨ値を８の上限以上
に高めないかぎり、用いることが〒きる。例えば、・ジ
エチレングリコールジエチルエーテルもしくはジエチレ
ングリコール、−）メチルエーテルノヨウナエーテルも
しくはポリエーテル、ジオキサン、ヘキサメチルジシロ
キサンまたはジメチル、ジメトキシシラン、酢酸ブチル
のようなエステル、アセトアミドもしくはジメチルアセ
トアミドのようなアミド、アセチルアセトンのよ５なケ
トンを挙げることができる。

分子内に親水性基と疎水性基を有する、このような添加
剤はそれぞれ研！Ｘ液に基づいて０．０１〜１０容量％
、好ましくは０．１〜５容量係の濃度で用いられる。こ
の場合に、例えば典型的には１：５から５：１まで、好
ましくは１：２から２：１ま↑の混会比〒の、例えばｎ
−ブタノール／エタノール、ｎ−シタノール／グリコー
ルまたはトリメチルシラノール／エタノールのよ５な２
成分混合物または多成分混合物も用いろことが１きる。

上記添加剤の他に、表面活性物質も３〜８のｐＨ範囲か
ら逸脱しな（・かぎり使用可能ｆある。例えば、ノニル
フェノールポリグリコールエーテルのようなアルキルフ
ェノールに基づく界面活性剤またはスルホスクシネート
もシ＜はポリアクリレートのような、アルキルスルホネ
ートもしくはアルキルアリールスルホネートに基づ（界
面活性剤が適して（・る。このような物質を研１！ｊ１
ｇ液に添加する濃度範囲はその都度の研摩溶液に基づ（
・て０．１容量係未満であることが合目的！ある。

酸性から弱アルカリ性のｐＨ領域において摩耗量を明ら
かに減するような研摩剤が特に好ましく・と判明して−
・るが、この性質はアルカリ性領域では殆んど失われる
。このようにして、初期段階フの研摩作業の不活性化に
よる障害は半導体スライスの次のパツチフは避けられる
かまたは低く抑えられる。

本発明の方法の好ましく・実施態様フは、最終段階の研
摩溶液に１種類以上の固体研摩成分または研摩ゲル、特
に研摩ゾルを付加的に加える。この場合に研摩剤の割合
は１０容量％ま〒、好ましくは５容量係まフッある。し
かし、前記成分の添加は強制的に指定するわけ〒はない
：半導体スライスのくもりのない表面は原則としてこの
ような成分を含まな（・研摩溶液によっても得られる。

このような添加を行う場曾には、初期段階の研摩剤に添
加した添加剤と同じ添加剤を選択するのが合目的〒ある
が、これも強制的に指定するわけではな（・。

研摩工程の最終段階ｆは、一般に３〜２０分間の時間が
充分〒あると判明している。この場合に、用意した研摩
剤にタンク内で添加剤と成分を完全に混合してから、そ
れヲホンプによって供給管から研摩布に塗布することが
ｆきる。それぞれ用意した研摩剤成分を別々の貯蔵容器
に装入し、供給管内マまたは研摩剤混合に前接した混合
個所内を初めて混合してから、最後に研摩布に供給する
ことが〒きる。

本発明による方法の有利な変更態様は、１工程研究作業
の初期段階と最終段階との間に、初期段階の研摩剤に比
べてやや低く、９〜１１に調節したｐＨ値を有する研摩
剤を研摩布に供給する中間段階を挿入する方法ｆある。

これは例えばホウ酸塩緩衝剤または炭酸水素塩緩衝剤を
用いて、または単なる希釈によってもしばしば実施する
ことが１きる。

中間段階の研摩剤は初期段階の研摩剤に加えて、１０容
量％までの研摩ゾルもしくはゲル、または固体の研摩成
分を含むことが合目的！ある。しかし、初めに例として
挙げた、他の適当な添加剤も原則として使用可能１ある
。

中間段階を付加する結果として、アルカリ性研摩作業の
アルカリ性初期段階から酸性最終段階へのおだやかに移
行することが１き、このことは得られるケイ素スライス
の表面性状にとって結局有利である。一般に、中間時間
の所要時間としては２〜１０分間ｆ充分子ある。次に、
初期段階から直接最終段階へ変加する方法と同様て、最
終段階の研摩剤を、研摩作業を中断する必要なく、研摩
布に塗布することができる。

最終段階が終了した後に、くもりのない表面を有する半
導体スライスを放出し、必要な場合には、洗浄段階後に
さらに加工することが１きる。次に、研摩台に新しいパ
ッチの半導体スライスを負荷して、次の研摩工程の初期
段階乞開始することができる。

本発明による方法は片面研摩と両面研摩の両方に使用可
能１ある。特にケイ素スライスの研摩に適しているが、
例えばゲルマニウムまたはヒ化ガリウムのような元素も
しくは化合物半導体にも原則として適している。

得られたスライスには、いわゆる（もつ（専門用語で「
くもり度（Ｈａｚｅ）Ｊとも呼ばれる）の発生は平行光
線内での肉眼による慣習的検査によって検出されない、
すなわち表面は乳濁７有するようには見られず、充分に
光沢ある表面ｆある。表面をレーザー光線によって走査
し、散乱光を測定する、より敏感な測定方法（例えば西
ドイツ特許出願第Ｐ　３（５３７４７７，６−５２号参
照）によっても、くもりのある研摩半導体面に典型的な
散乱光曲線推移が検出されない。本発明の方法によるく
もりのない研摩フは、必着な添加剤の濃度は低く抑制さ
れ、初期段階と最終段階の異なるｐＨ領域によってこれ
らの添加剤の活性化も小活性化も９Ｊ能ｔあるの１、装
置の点で費用ヲ委し、装置交換に時間７要する＋ＪＬ数
工程方法及び特に有害な始動操作が不要になる。

本発明の方法を下記で、典型的な実施態様て関してさら
に評しく説明する。

実施例１ 市販の２面研摩機に、各場合にケイ素スライス５枚（両
面エツチング、直径的７．５ｃＩｒＬ、厚さ約５５０μ
ｍ、（ｉｏｎ）配向）をそれぞれ適当なスペーサーディ
スクに入れて装入した。

研摩工程中に、回転方向の異なる回転プレートケ、約３
ｂａｒの圧力を装置に設定して、回転させた。ケイ酸ゾ
ル１０答世％を含み、水酸化カリウムによってｐＨ１２
，５に調節した研摩剤をタンクからジェット系によって
、約５０プ／分の流速度を研摩布に塗布し、温度は約３
０℃に調節した。

各場合に、ｐＨは目盛り付きｐＨ電極によって（他の実
施例においても同様に）測定した。

約９０分間後に、ジェット系に前接する三方コックを切
換えて、第２タンクからの研摩剤として、希釈によって
ｐＨ１０に調節した約１容量％のケイ酸ゾル含有水溶液
を同じ流速度１研摩布に供給した。研摩工程を中断する
ことな（、第２研摩段階χ約１０分間続けた。

次に、研摩工程を続けながら、第３段階においてケイ酸
ゾル１容量％とトリメチルシラノール２容址％とを含み
、リン酸によってｐＨ７に調節した研摩溶液（温度的２
５℃）？三方コックとジェット系によって研摩布に同じ
流速度マ供給した。

前記第３段階をさらに１０分間続けた。この場合に達成
された摩耗は全体で約５０μｒｒＬ″１％あった。

研摩工程の終了後に、スライス乞放出し、洗浄段階後に
表面の質を検査した。平行光線内マ検査した場合に、ス
ライス両面は満足な光沢を有するように見えた、すなわ
ちくもりを含まなかった。

レーザー走査及び散乱光測定によるより敏感な方法での
検査においても、くもりを有するスライスに典型的な測
定曲線推移は観察されなかった。

この間に、研摩機に再び同じ規格のスライス５枚？装入
した。これらを同様に検査し、くもりの有無ケ検査した
。研摩で達成された摩耗はこの場合も約５０μｍであっ
た。

全体−１’２０回の研摩ランを全く同じやり方で実施し
た。この方法ｔは、スライスのくもりの無さまたは測定
した摩耗量のいずれに関しても劣化な検出することは不
可能１あったＯ 対照例 同じ規格のケイ素スライス５枚を実施例１に述べた方法
によって、同じ処理、ｅラメ−ターを維持しながら研摩
した。第１研摩段階（約９０分間）では、ケイ酸ゾル５
容量％含有研摩溶液をｐＨ１０フ用い、第２研摩段階ｆ
はこの浴液にノニルフェノールポリグリコールエーテル
０．５重量％を加えた。

第１研摩ラン↑は、約３０μｍの摩耗が達成された。得
られたスライスは平行光線内でくもりの無いことが実証
された。しかし、レーザー走査と散乱光測定によるさら
に敏感な方法での検査ｆは、僅かなくもりが検査された
。

第２パツチのケイ素スライスの研摩フは、第１研摩段階
の９０分間後にも約６μｍの摩耗が検出されたにすぎな
かった。この後、研摩工程はもはや続けて行われなかっ
た。

実施例２ 研摩工程を実施例１に述べた条件と同じ条件下↑中断せ
ずに実施した。しかし、１０分間持続させた第１段階マ
は、ケイ酸ゾル約１谷詰％とプクノール約５答量％を含
み、リン酸によってｐＨ４に調節した研摩浴液を研摩布
に塗布した。

約５０μｍの摩耗、１１１によってスライスが得られ、
その表面には平行光線によってもまたはレーザー散乱光
方法によってもくもりが検出されなかった。

この研摩剤系列によって、２０回の研摩ランにおいて殆
んど一定の摩耗量１充分にくもりの無いスライスが得ら
れた。

実施例３ 実施例１に述べた方法によってケイ素スライスの両面を
研摩したが、この場合には中間段階を省略した。この場
合には、初期段階（約９０分間）にケイ酸ゾル５容量％
を含む、水酸化カリウム〒ｐ　Ｈ１２，５に調節した研
摩剤を用いた。研摩工程の最終段階（約２０分間）フは
、１−メトキシ−２−プロパツール２容蛍％ン含み、ｐ
　Ｈ７，５７有する研摩ｍ液？研摩布に供給した。

得られたスライスの上面と下面には完全にくもりが無か
った。研摩によって摩耗した量は約５０μｍ！あった。

この場合にも、スライスの表面品質と摩耗量とχ減する
ことなく、２０回の研摩ランχ連続的忙実施することが
可能であった。

実施例４ ケイ素スライス（直径的７．５ｃｍ、　（１００）配向
、約５５０μｍ厚さ）を半導体スライスの個別研摩用片
面研摩機において１、研摩プレートの回転速度３００ｒ
ｐｍで研摩した。この場合には初期段階（約５０分間）
雫、ケイ酸ゾル約５容量％を含む、水酸化カリウムでｐ
ｉ（約１２．５　Ｋ調節した研摩溶液を研摩布に塗布し
、流速友釣３０−７分、圧力的０．６ｂａｒ及び温度的
４０℃を設定した。次に圧力を約０．１ｂａｒに、温度
を約３５℃に低下させた。次に、希釈によってｐＨ１０
に調節した溶液を研摩剤として、５分間９０ｄ／分の流
速度〒最初に供給した。次に、圧力と温度条件を変えず
に、ケイ酸ゾル１容量％とｎ−ブタノール４答量％とを
含む。

クエン酸によってｐＨ７に調節した溶液を研摩布に供給
した。

研摩終了後に取出して洗浄し検査したスライスは完全に
くもりが無いことが実証された。

この方法によって全体で１３回の研摩ランを連続的に実
施したところ、くもりの無いスライスが常に得られた。

達成された摩耗量は５０〜６０μｍｆあった。

代理人　弁理士（８１０７）佐々木　清　隆（ほか３名
）

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）研摩工程の初期段階で研摩ゾル、研摩ゲルまたは
   固体研摩成分を含むアルカリ性研摩剤を研摩布に塗布す
   る、単一工程で半導体表面をくもりなく研摩する方法に
   おいて、 研摩工程の最終段階でアルコール、ケトン、エーテル、
   エステル及びアミドから成る群から選択した１種類以上
   の親水性基１疎水性基含有極性化合物０．１〜１０容量
   ％及び／または表面活性物質０．１容量％未満を含む、
   ｐＨ値８〜３に調節した研摩溶液を研摩布に塗布するこ
   とを特徴とする方法。
2. （２）研摩溶液に１０容量％までの研摩ゾル、研摩ゲル
   または固体研摩成分を加えることを特徴とする請求項１
   記載の方法。
3. （３）極性化合物として有機ケイ素化合物を選択するこ
   とを特徴とする請求項１または２記載の方法。
4. （４）初期段階で、２０容量％までの研摩ゾル、研摩ゲ
   ルまたは固体研摩成分を含む、ｐＨ値１１〜１３に調節
   した研摩剤を用いることを特徴とする請求項１〜のいず
   れか１項に記載の方法。
5. （５）１０容量％までの研摩ゾル、研摩ゲルまたは固体
   研摩成分を含む、ｐＨ値９〜１１に調節した研摩剤を用
   いる中間段階を初期段階と最終段階との間に挿入するこ
   とを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方
   法。
6. （６）中間段階が２〜１０分間の時間に及ぶことを特徴
   とする請求項５記載の方法。
7. （７）最終段階が３〜２０分間の時間に及ぶことを特徴
   とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
8. （８）初期段階の時間が５〜１００分間に及ぶことを特
   徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
9. （９）アルコール、ケトン、エステル、エーテル及びア
   ミドから成る群から選択した１種類以上の親水性基／疎
   水性基含有極性化合物０．１〜１０容量％及び／または
   界面活性剤０．１容量％未満を含む、ＰＨ値３〜８に調
   節した研摩容液の単一工程での半導体スライスのくもり
   ない研摩への利用。
10. （１０）研摩溶液が付加的に１０容量％までの研摩ゾル
    、研摩ゲルまたは固体研摩成分を含むことを特徴とする
    請求項１記載の利用。