JPH02208931A - 化合物半導体基板の研磨方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、基板表面の加工ひずみ層を除去し、ひずみの
ない鏡面を得るための、ラッピング後に行われる化合物
半導体基板の研磨方法に係り、特に、２次に亙って行わ
れるポリシングのうちの１次ポリシングを改善したもの
に関する。

［従来の技術］ 化合物半導体基板（以下、ウェハという）の研磨には、
■ウェハ表面に研磨ダメージが残っていないこと、■ウ
ェハの厚さむらがなく平坦であり、ひずみのない鏡面を
得ることが要求される。

この要求を満たすために採用されるウェハ研磨方法とし
ては、先ずラッピングで平坦度と厚さを揃え、次いでポ
リシングでラッピングのダメージを取り除き、ひずみの
ない鏡面を得るようにしている。

第２図はウェハをポリシングするための片面ポリシング
装置例を示す。

マウント板と呼ばれるトッププレート３に複数枚のウェ
ハ４，４をワックス６で貼り付ける。トッププレート３
は回転する（矢印方向）ようになっている。ウェハ４，
４を研磨布２を張った回転（矢中方向）する研磨定盤ｌ
に押し付ける。研磨定盤ｌへの押し付けは加圧シリンダ
７によって行っている。研磨定盤ｌの中央から研磨液５
を供給しながら研磨定盤１及びトッププレート３を回転
させて、ウェハ４，４を研磨するようなっている。

このポリシング装置を使うポリシリグ作業は１次、２次
の２回に亙って行われる。１次ポリシングでは平坦度を
維持するために、砥粒入すの研磨液５と不織布で作った
比較的硬質の研磨布２とを用いる。また、２次ポリシン
グでは１次ポリシング面に残っている僅かなダメージを
取り除き、且つ、表面に微小な凹凸のない鏡面に仕上げ
るため、砥粒を含まない化学液からなる研磨液５と発泡
層を持つ比較的軟質の研磨布２とを用いる。

ところで、化合物半導体はＳｉに比して機械的強度が小
さい。例えばＧａＡｓの場合には硬度がＳｉの半分以下
であり、もろく傷付きやすい。このため研磨液５に砥粒
を入れる１次ポリシングは比較的低い面圧で行われる。

従って、第３図に示すように１次ポリシングでは、ラッ
ピングにより仕上げた平坦な面が維持できる（第３図（
ａ））。

しかし、２次ポリシングでは、砥粒なしの化学液と発泡
層のある軟質の研磨布とを用いるため、ウェハ面内で圧
力分布に差が生じやす（、特に、圧力の高くなりやすい
周辺部で研磨が進み、いわゆる「周辺ダレ」８が生じる
（第３図（ｂ））。

２次ポリシングで周辺部の圧力が高くなりやすい理由は
、研磨布が軟質であるため、研磨布がウェハを包み込ん
だり、ウェハが研磨布に食い込んだりするからであると
いわれている。

このように２次ポリシングで周辺ダレが生じる結果、ウ
ニ表面の平坦度が悪化するという欠点があった。

平坦度の目安となるＴＴＶ（全体の総厚さばらつき）は
、従来のものでは２〜４μｍもあった。

［発明が解決しようとする課題］ 上述したように、１次ポリシングで比較的低い面圧をか
けて行う従来の研磨方法では、ラッピングで得た平坦度
を１次ポリシングで維持し得ても、２次ポリシングで均
一に研磨されず周辺部にダレが生じるため、平坦度の高
いウェハを得ることができなかった。

本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消して、
２次ポリシングで周辺部に過剰研磨が生じても、ウェハ
面が過剰研磨の影響を受けることなく、高い平坦度が得
られる化合物半導体基板の研磨方法を提供することにあ
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明の化合物半導体基板の研磨方法は、平坦度および
厚さを揃えるためのラッピング後に行われ、ラッピング
によって生じたウェハ表面の加工ひずみ層を除去し、ひ
ずみのない鏡面を得るために２段階で行われるポリシリ
ングであって、１次で硬質の不織布および砥粒を含む研
磨液を用い、２次で軟質の研磨布および化学性の研磨液
を用いて研磨することにより周辺部にダレが生じるポリ
シング方法において、１次ポリシングで基板に１００ｇ
／ａｍ”以上の面圧を加えることにより、２次ポリシン
グで形成される周辺部のダレを見込んで、ウェハ表面を
凹面状に研磨して、最終的にウェハを平坦化するように
したものである。

［作用コ 本発明は、ポリシングにおいてウェハ面圧を高くすると
ウェハ表面が凹面状になるという事実に着目し、２次ポ
リシングで避けられない周辺部ダレを見越して、１次ポ
リシングで平坦にすることを止め、敢えて凹面状に研磨
するようにしたものである。

なお、１次ポリシングでウェハ面圧を高くするとウェハ
表面が凹面状になるというメカニズムは、はっきりと分
かっていないが、研磨布が硬質であるため、砥粒がいた
ずらするのではないかと考えられる。

１次ポリシングで、基板にｌｏｏｇ／ｃｍ２以上の面圧
を加えると、砥粒の作用によりウェハの周辺部の研磨量
が少なく、中央部の研磨量が多くなり、ウェハは表面形
状が凹面状に研磨される。周辺部の研磨量は２次ポリシ
ングでの周辺部のダレを見込んだ量になっている。従っ
て、血圧もそれに合わせて調整される。ウェハ面圧１０
０ｇ／ａｎ’以上といっても、当然、ウェハが壊れたり
、傷が付くような圧力を越えない範囲である。

１次ポリシングでウェハ表面を凹面状に研磨すると、２
次ポリシングで周辺部に過剰研磨が生じても、この研磨
量を見込んで周辺部が肉厚となっているため、ウェハの
周辺部はダレない。

したがって、ポリシングの最終段階でウェハ表面が平坦
化される。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を説明する。

本実施例で用いられる片面ポリシング装置は、第２図に
示した装置と全く同一であるため、その説明を省略する
。

ポリシングは、平坦度および厚さを揃えるためのラッピ
ング後に行われ、ウニノー表面の加工ひずみ層を除去し
、ひずみのない鏡面を得るために２段階で行われる。

１次ポリシングで、研磨定盤ｌに接着する研磨布２には
硬質の不織布を用い、研磨液５には砥粒を含ませる。加
圧シリンダ７の加圧力を制御し、ウェハ４に１００ｇ／
ｃｍ”以上の面圧を加えて、研磨定盤ｌおよびトッププ
レート３を回転させ、２次ポリシングで形成される周辺
部のダレを見込んで、ウェハ４を凹面状に研磨する。

２次ポリシングで、研磨布２には軟質の発泡層を持つ研
磨布を用い、研磨液５には砥粒を含まない化学液を用い
る。そして、研磨定盤ｌおよびトッププレート３を回転
させて２次ポリシングを行うと、１次ポリシングでウェ
ハ４を凹面状に研磨しであるため、２次ポリシングで周
辺部に過剰研磨が生じても、この研磨量を見込んで周辺
部が肉厚となっているため、ウェハ４の周辺部はダレな
い。

従って、最終的にウェハ表面が平坦化される。

以上述べたように本実施例によれば、１次ポリシングで
ｌｏｏｇ／ａｍ’以上の大きな圧力をウェハ４に与えて
周辺部の研磨量少なくするようにしたので、２次ポリシ
ングで過剰研磨が生じても、面内研摩量差がカバーされ
ることになり、したがって、ラッピングで得られたウニ
表面の平坦度がポリシングによって悪化するということ
がない。

なお、上記した実施例では研磨布として１次で不織布を
、２次で発泡層を持つ布を用いた場合について述べたが
、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば１次
に比較的硬質な人工皮革等を、２次に比較的軟質で粘弾
性のあるその他の研磨布等を用いることもできる。

さて、上記のような装置を用いてＧａＡｓウェハをのポ
リシングした場合の具体例についてのべる。

ウェハとしてＬＥＣ法（′ｔｆｉ、体封止引上げ法）に
より製造された、直径２インチ、厚さ５５０μｍのＧａ
Ａｓウェハを用いた。

先ず、ラッピングして平坦度と厚さを揃えた後、エツチ
ング処理をしてラッピングにより生じた加工ひずみによ
る反りを取り除き、厚さ４３０μｍまで研磨し、直径３
００ｘｘのセラミック製トッププレート３にウェハ４を
ワックス６で１０枚接着した。

１次ポリシングでは上述したように、砥粒入すの研磨液
５と不織布の研磨布２を使用し、ウェハ４に面圧１５０
　ｇ／ｃｍ”を加え、２０μｍポリシングを行い、第１
図（ａ）に示すような１〜２μｍ凹状の表面形状を得た
。

次に、２次ポリシングでは、砥粒を含まない研磨液５と
発泡層を持つ研磨布２を使用し、１０μｍポリシングを
行い、第１図（ｂ）に示すような平坦な平面形状を得た
。

ウェハ４を装置から取り外し、洗浄した後平坦度測定を
行ったところ、ＴＴＶは１〜２μｍであり、従来の２〜
４μｍを大幅に改善することができた。

また、ウェハを洗浄後、スポットライト下でウェハ表面
を観察したところ、特に傷は発見されなかった。

このように、本実施例によれば高精度な鏡面ウェハを得
ることができるので、特に、ウェハプロセスにおいて益
々要求が厳しくなっているパターン微細化対応にも十分
答えることができる。

［発明の効果］ 本発明によれば、基板に１００ｇ７ｃｍ”以上の面圧を
加えて、基板表面を凹面状に研磨したので、２次ポリシ
ングで周辺部に過剰研磨が生じても、基板表面が過剰研
磨の影響を受けることなく、平坦度の極めて高い基板を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による化合物半導体基板の研磨方法の一
実施例により得られた１次ポリシング。 ２次ポリシングのウェハ表面形状を示す説明図、第２図
は本発明の研磨方法にも用いられる従来の片面ポリシン
グ装置例の正面図、第３図は従来方法により得られた１
次ポリシング、２次ポリシングのウェハ表面形状を示す
説明図である。 ■は定盤、２は研磨布、４は化合物半導体基板としての
ウェハ　５は研磨液、７は基板に面圧を加える加圧シリ
ンダ、８はウェハ周辺部に発生したダレである。 （ａ）１＆ネ°リシンク°の表面体 ０ｍ （ｂ）２欠本°リシンク゛の表面亙ｍ 本°リシンタ゛装−にの正「ｉ外り 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 回転する定盤に設けた研磨布に化合物半導体基板を所定
   面圧で押し付けて研磨することにより、ひずみのない鏡
   面を基板表面に得るポリシングであって、１次ポリシン
   グで硬質の研磨布および砥粒を含む研磨液を用い、２次
   ポリシングで軟質の研磨布および化学性の研磨液を用い
   て研磨すると基板表面の周辺部が過剰研磨される化合物
   半導体基板の研磨方法において、 上記１次ポリシングで、２次ポリシングで生じる周辺部
   の過剰研磨量を見込んで、基板を１００ｇ／ｃｍ＾２以
   上の面圧で押し付け、基板表面を凹面状に研磨して、最
   終的に基板を平坦化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磨方法。