(57)【要約】【課題】特に450mm以上の大口径のウェーハに対して、面取りの精度が高く、歩留まりが高い半導体ウェーハの製造方法を提供する。【解決手段】単結晶インゴットから、直径450mm以上である円板状のウェーハを切り出すスライス工程と、前記ウェーハの表面をラッピングして平坦化する工程と、前記ウェーハの端部を面取りする工程と、前記ウェーハの表面を研削する工程と、前記ウェーハの表面を研磨して鏡面化する工程とを具え、前記平坦化工程は、♯1000〜1500の範囲である遊離砥粒を用いてラッピングすることを特徴とする。【選択図】図１
2010021394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶インゴットから、直径450mm以上である円板状のウェーハを切り出すスライス工程と、
前記ウェーハの表面をラッピングして平坦化する工程と、
前記ウェーハの端部を面取りする工程と、
前記ウェーハの表面を研削する工程と、
前記ウェーハの表面を研磨して鏡面化する工程とを具え、
前記平坦化工程は、♯1000〜1500の範囲である遊離砥粒を用いてラッピングすることを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。
【請求項２】
前記ラッピング、前記研削及び前記研磨は、前記ウェーハの両面に対して行う請求項１記載の半導体ウェーハの製造方法。
【請求項３】
前記遊離砥粒は、Al2O3又はZrO2である請求項２記載の半導体ウェーハの製造方法。
【請求項４】
請求項１、２又は３に記載の半導体ウェーハの製造方法を用いて製造された直径が450mm以上の半導体ウェーハであって、面取り幅のバラツキが10％以下であることを特徴とする半導体ウェーハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハの製造方法、詳しくは、結晶性インゴットから直径450mm以上である円板状のウェーハを切り出して、鏡面半導体ウェーハを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体ウェーハの製造方法は、単結晶引き上げ装置により引き上げられた単結晶インゴットをスライスして円板状のウェーハを得るスライス工程と、スライスしたウェーハの欠けや割れを防止するためにウェーハの外周エッジ部を面取りする面取工程と、面取りしたウェーハの表面を平坦化するラッピング工程と、面取り及びラッピングにより残留する加工変質層を除去するエッチング工程と、エッチングしたウェーハの表面を鏡面化する鏡面研磨工程等を具えるものが一般的である。例えば、特許文献１には、スライシング工程、平面研削工程、面取り工程及び研磨工程を順次行う技術が開示されている。
【０００３】
また、上記平坦化工程としては、ラッピング工程に代えて、平面研削盤又は両面同時平面研削盤を用いた研削工程により、ウェーハの高精度な平坦化を行い、ウェーハの厚さのバラツキやうねりを小さくするような技術が採用されることもある。前記平面研削盤としては、ウェーハを高速回転するチャックテーブル上に載置して、カップ型の砥石をウェーハに連続的に切り込ませて研削を行うインフィード型平面研削盤が一般に知られている。さらに、前記両面同時平面研削盤としては、高速駆動される上段砥石と下段砥石との間に、該砥石と逆方向に低速駆動されるキャリアに載置した複数のアズカットウェーハを順次送り込み加工させる枚葉式両面研削盤、若しくは上下の研削砥石を各々上定盤と下定盤に取り付け、上下の砥石間には複数のウェーハをキャリアのウェーハ受け孔に載置して介在させ、下定盤の回転と上定盤の加圧により複数枚のウェーハの同時両面研削を行うバッチ式両面研削盤等が知られている。
【０００４】
ここで、特許文献１などの従来の製造方法では、前記スライス工程において、ワイヤソーあるいは円形内周刃によってインゴットより薄円板状のウェーハを切り出すことが一般的であり、ワイヤソーで切り出されたウェーハ表面が、ワイヤの往復に伴う微小の厚さ変動やうねりが刻まれることがあった。そして、この厚さ変動やうねりは、面取工程の際に、面取部の幅にバラツキが生じ、製品の歩留まりが悪化するという問題があった。前記面取工程がラッピング工程の前、言い換えれば、スライス工程の直後に行わざるを得ず、ウェーハ厚さのバラツキが大きいうちに面取りしなければならないためである。
【０００５】
上記問題は、特に、直径が４５０ｍｍ以上の大口径のシリコンウェーハに顕著に現れるため、今後の改善が必要であった。
【特許文献１】特開平８―６６８５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の課題を鑑みなされたもので、特に450mm以上の大口径のウェーハに対して、面取りの精度が高く、歩留まりが高い半導体ウェーハの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明者らは、上記の課題を解決するための半導体ウェーハの製造方法について鋭意検討を行った。
その結果、単結晶インゴットから、直径450mm以上である円板状のウェーハを切り出すスライス工程と、前記ウェーハの表面をラッピングして平坦化する工程と、前記ウェーハの端部を面取りする工程と、前記ウェーハの表面を研削する工程と、前記ウェーハの表面を研磨して鏡面化する工程とを具えることによって、前記面取り工程の前にラッピングによる平坦化が行われるため、面取り精度の向上が望めるとともに、前記平坦化工程は、♯1000〜1500の範囲である遊離砥粒を用いることで、生産性を確保し、かつ十分な表面加工が可能となることを見出した。
【０００８】
本発明は、上記の知見に基づくもので、その要旨構成は次のとおりである。
（１）単結晶インゴットから、直径450mm以上である円板状のウェーハを切り出すスライス工程と、前記ウェーハの表面をラッピングして平坦化する工程と、前記ウェーハの端部を面取りする工程と、前記ウェーハの表面を研削する工程と、前記ウェーハの表面を研磨して鏡面化する工程とを具え、前記平坦化工程は、♯1000〜1500の範囲である遊離砥粒を用いてラッピングすることを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。
【０００９】
（２）前記ラッピング、前記研削及び前記研磨は、前記ウェーハの両面に対して行う上記（１）記載の半導体ウェーハの製造方法。
【００１０】
（３）前記遊離砥粒は、Al2O3又はZrO2である上記（２）記載の半導体ウェーハの製造方法。
【００１１】
（４）上記（１）、（２）又は（３）に記載の半導体ウェーハの製造方法を用いて製造された直径が450mm以上の半導体ウェーハであって、面取り幅のバラツキが10％以下であることを特徴とする半導体ウェーハ。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の半導体ウェーハの製造方法によれば、特に450mm以上の大口径のウェーハに対して、面取りの精度が高く、歩留まりが高い半導体ウェーハの製造方法を提供することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明の半導体ウェーハの製造方法を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態を示す工程フロー図であり、図１の(ａ)〜(ｅ)は各工程を示す。
【００１４】
本発明による半導体ウェーハの製造方法は、単結晶インゴットから、直径450mm以上である円板状のウェーハを切り出すスライス工程（図１(ａ)）と、前記ウェーハの表面をラッピングして平坦化する工程（図１(ｂ)）と、前記ウェーハの端部を面取りする工程（図１(ｃ)）と、前記ウェーハの表面を研削する工程（図１(ｄ)）と、前記ウェーハの表面を研磨して鏡面化する工程（図１(ｅ)）とを具える。
【００１５】
次に、本発明の半導体ウェーハの製造方法の各工程について説明する。
（スライス工程）
本発明のスライス工程（図１(ａ)）は、研削液を供給しながらワイヤソーを結晶性インゴットに接触させて切断するか、あるいは、円周刃を用いて結晶性インゴットを切断することによって、直径450mm以上である円板状のウェーハを切り出す工程である。なお、後の平坦化工程（図１(ｂ)）での処理負荷を小さくするために、スライス工程後の半導体ウェーハは、可能な限り平坦度が高く、かつ表面粗さが小さい方が好ましい。前記結晶性インゴットは、シリコン単結晶インゴットが代表的であるが、特に限定はされず、太陽電池用シリコン多結晶インゴットなどであっても構わない。
【００１６】
（平坦化工程）
本発明の平坦化工程（図１(ｂ)）は、スライス工程で切り出された前記ウェーハの表面にラッピングを施すことによって、前記ウェーハの平坦度を向上させるとともに、ウェーハの最終厚さに近づけるための工程である。
そして、本発明の平坦化工程は、♯1000〜1500の範囲である遊離砥粒を用いてラッピングすることを特徴とする。当該平坦化工程の後に面取り工程（図１(ｃ)）を行うため、ラッピングによって平坦化され、厚さのバラツキやうねりが小さくなったウェーハに対して面取加工することができる結果、面取りの精度が高いウェーハが得られるとともに、無駄な面取りがなくなるため、製品の歩留まりを向上させることができるためである。
ここで、ラッピングの際に用いる研削液中に含有する遊離砥粒を、♯1000〜1500の範囲に限定しているのは、生産性を確保しつつ、十分な表面加工が可能となるからである。
【００１７】
なお、前記ラッピングの条件は、♯1000〜1500の範囲である遊離砥粒を用いること意外は、特に限定されないが、通常の条件、例えば、鋳鉄からなる定盤に、所定の研削液を塗布し、前記ウェーハに対し前記研削パッドを相対的に摺動させることことによってラッピングを施すことができる。また、前記遊離砥粒の種類についても特に限定はされないが、例えば、Al2O3又はZrO2等を用いることができる。
【００１８】
また、前記ラッピングは、前記ウェーハの両面に対して行うことが好ましい。表裏両面のうねりを取ることができるとともに、片面のラッピングによって平坦化しただけでは解決できないおそれがあるスライス時のうねりについても取り除くことができるだからである。
【００１９】
（面取り工程）
本発明の面取り工程（図１(ｃ)）は、前記平坦化工程においてラッピングを施した前記ウェーハの端部を研削・研磨により面取りする工程である。
面取り方法としては、特に限定はされないが、例えば、粗さが♯800〜2000程度のダイヤモンドからなる砥石を用いて面取りすることができる。
【００２０】
そして、前記平坦化工程（図１(ｄ)）での所定のラッピングによって、面取り前にすでに平坦化されているため、前記面取り工程における面取り幅のバラツキを、10％以下とすることができる。
ここで、面取り幅とは、図２に示すように、ウェーハ１の面取り部１ａのウェーハ表面と平行な方向の長さＸのことをいう。前記ウェーハ１の表面にうねりがある場合や、ウェーハ１の厚さが中央部と端部とで異なっている場合には、面取り幅Ｘが変化することになり、製品の歩留まりが悪化するおそれがあるため、本発明の製造方法によらなければ、直径が450mmの大口径ウェーハに対して、面取り幅のバラツキを10％以下に抑えることはできない。
【００２１】
また、前記面取りの後に、必要に応じて前記面取り部に研磨を施すこともできる。面取り幅のばらつきをより小さくするためである。例えば、ウレタン等の研磨布を用いて、研磨用スラリーを供給し面取り部を研磨する。研磨スラリーの種類は特に制限されないが、粒径が0.5μm程度のコロイダルシリカ等を用いることができる。
【００２２】
（研削工程）
本発明の研削工程（図１(ｄ)）は、前記面取り工程後、前記ウェーハ表面の形状及びウェーハ厚さを整えるべく、所定の研削を施す工程である。研削については、特に限定はなく、通常の研削工程で用いられている方法と同様であればよい。例えば、熱硬化性樹脂からなる研削パッドに、所定の研削液を塗布し、前記ウェーハに対し前記研削パッドを相対的に摺動させることことによってラッピングを施すことができる。また、砥粒については、研削液中に含有しても、研磨パッドに固定砥粒として設けても構わず、種類についても特に限定されず、例えば、ダイヤ又はSiC等を用いることができる。
【００２３】
また、前記研削は、前記ウェーハの両面に対して行うことが好ましい。表裏両面のうねりを取ることができるとともに、前記ウェーハの片面を平坦化しただけでは解決できないおそれがあるスライス時のうねりについても取り除くことができるだからである。
【００２４】
（鏡面工程）
本発明の片面仕上げ研磨工程（図１(ｅ)）は、前記研削工程後に、前記ウェーハの表面を研磨して鏡面化するための工程である。研磨の方法については、特に限定はなく、通常の研磨工程で用いられている方法と同様であればよい。例えば、ウレタンなどからなる研磨布に、所定の研磨スラリーを塗布して研磨する。研磨スラリーの種類は特に制限されないが、砥粒として、粒径が0.5μm以下のコロイダルシリカを含有することが好ましい。
【００２５】
また、前記研磨は、必要に応じて、前記ウェーハの両面に対して行うことが好ましい。例えば、前記ラッピング及び前記研削がウェーハの両面に対して行われた場合などである。
【００２６】
なお、本発明の半導体ウェーハの直径を450mm以上のものに限定したのは、大口径のウェーハほど、ウェーハ厚さのバラツキやうねりの影響を受けやすく、面取りの幅も大きくなるためであり、直径が450mm以上のウェーハについて、本発明による製造方法を用いれば、面取りの精度向上という効果を、顕著に発揮することができるためである。
【００２７】
なお、上述したところは、この発明の実施形態の一例を示したにすぎず、請求の範囲において種々変更を加えることができる。
【実施例】
【００２８】
次に本発明に従う製造方法によって半導体ウェーハを試作したので、以下で説明する。
（実施例１）
図１に示した本発明の実施形態のプロセスフローに従って、単結晶インゴットから、直径450mm以上である円板状のウェーハを切り出すスライス工程（図１(ａ)）、前記ウェーハの両面をラッピングして平坦化する工程（図１(ｂ)）、前記ウェーハの端部を面取りする工程（図１(ｃ)）、前記ウェーハの両面を研削する工程（図１(ｄ)）と、前記ウェーハの両面を研磨して鏡面化する工程（図１(ｅ)）を順次行うことによって、サンプルとなるシリコンウェーハを作製した。
なお、前記平坦化工程の条件は、鋳鉄からなる定盤に、粗さが♯1000程度である遊離砥粒として用いてラッピングを施した。
【００２９】
（実施例２）
実施例２は、前記ラッピング、前記研削及び前記研磨を、前記ウェーハの片面に対して行ったこと以外は、実施例１と同様の条件でサンプルとなるシリコンウェーハを作製した。
【００３０】
（比較例１）
比較例１は、従来の製造方法、具体的には、スライス工程、面取り工程、研削工程、エッチング工程及び研磨工程工程を順次行うことによって、サンプルとなるシリコンウェーハを作製した。
【００３１】
（比較例２）
比較例２は、遊離砥粒の粗さが、♯2000であること以外は、実施例１と同様の条件によって、サンプルとなるシリコンウェーハを作製した。
【００３２】
上記実施例及び比較例の各サンプルについて、各種評価を行った。
【００３３】
（面取り幅のバラツキ）
各サンプルについて、ウェーハの面取り幅（0.35mm）の大きさを測定し、面取り幅の平均値（0.35mm）に対する、最小値と最大値の差（mm）をバラツキ（％）として算出することによって評価を行った。
【００３４】
（平坦度）
各サンプルの平坦度を、静電容量厚みセンサー計を用いて測定し、次のように評価した。
◎：平坦度が、０．５μｍ未満。
○：平坦度が、０．５μｍ以上１μｍ以下
×：平坦度が、１μｍを超える。
【００３５】
各サンプルを評価した結果を表１に示す。
【００３６】
【表１】
2010021394.tif 000003
【００３７】
表１に示すように、実施例１及び２のサンプルは、比較例１及び２のサンプルに比べて、面取り幅のバラツキも小さく、平坦度についても良好であることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の半導体ウェーハの製造方法によれば、特に450mm以上の大口径のウェーハに対して、面取りの精度が高く、歩留まりが高い半導体ウェーハの製造方法を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の製造工程を示すフローチャートである。
【図２】面取り幅を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００４０】
１    ウェーハ
１ａ  面取り部
【図１】
2010021394.tif 000004
【図２】
2010021394.tif 000005