緑色の炭化ケイ素 (SiC) マイクロパウダーは 、セラミック (AlN、サファイアなど) などの硬質材料を研削するための一般的な研磨剤ですが、 ウェーハ研磨、特に半導体ウェーハ (Si、GaAs、SiC など) には通常使用されません。
1. グリーンSiCがウェーハ研磨に適さない理由
表面損傷:
SiC マイクロパウダー (#2000+ のような微細グレードでも) はほとんどのウェーハよりも硬い (モース硬度 9.2、Si は約 7、GaAs は約 4.5) ため、表面下の深い亀裂や傷が発生します。汚染リスク:
SiC 粒子は、より柔らかいウェーハ (シリコンなど) に埋め込まれたり、表面と反応して電気特性を低下させる可能性があります。ナノスケールの精度の欠如:
サブミクロンの SiC でも、原子レベルの平坦化に必要な均一性が欠けています (高度なノードに必要な Ra < 0.5 nm)。
2. ウェーハ研磨に適した研磨剤
A. シリコン（Si）およびゲルマニウム（Ge）ウェハ
最終研磨：
コロイドシリカ (SiO₂) : 表面を化学的に柔らかくし、欠陥のない仕上がりを実現します (Ra 約 0.1 nm)。
セリア (CeO₂) : 高い材料除去率 (MRR) を得るために化学機械研磨 (CMP) に使用されます。
粗研磨・中研磨：
アルミナ (Al₂O₃) : SiC よりも攻撃性が低く、前研磨に使用されます。
B. シリコンカーバイド（SiC）ウエハ
ダイヤモンドマイクロパウダー:
SiC (モース硬度 10) よりも硬い唯一の研磨剤で、研削/ラッピング用スラリーに使用されます (例: 1～10 μm のグリット)。ダイヤモンド + CMP :
機械的除去 (ダイヤモンド) と化学的酸化 (例: H₂O₂ ベースのスラリー) を組み合わせます。
C. ガリウムヒ素（GaAs）およびその他のIII-V族ウェーハ
コロイダルシリカ/セリア:
結晶の損傷を防ぐため、低圧研磨を行います。臭素メタノール溶液:
機械研磨後に化学的にエッチングします。
3. グリーンSiCが ウエハーに利用される可能性
非常に初期の段階 (例: ウェーハ成形/エッジ研削):
急速な材料除去には粗い SiC (#400～#800) を使用しますが、できるだけ早くより柔らかい研磨材に切り替えます。サファイア (Al₂O₃) 基板:
ラッピングには SiC を使用できますが、最終的な研磨にはダイヤモンドまたはシリカが必要です。
4. ウェーハ研磨の主要パラメータ
研磨剤のサイズ:
最終的な研磨では 10～100 nm の粒子 (例: コロイド状シリカ) を使用します。pH と化学:
CMP スラリーは pH 制御されます (例: Si の場合はアルカリ性、金属の場合は酸性)。圧力/速度:
表面下の損傷を最小限に抑えるための低圧力 (<5 psi)。
5. コスト重視のアプリケーションにおけるSiCの代替品
アルミナ (Al₂O₃) スラリー:
ダイヤモンドよりも安価ですが、SiC ほど攻撃的ではありません。ハイブリッドプロセス：
粗研削用 SiC → 予備研磨用アルミナ → 最終研磨用シリカ/セリア。