(57)【要約】【課題】ウェーハの反り量を低減するだけでなく、ウェーハの反り量を所望の量に精度良く制御する。【解決手段】本発明は、円柱状の半導体単結晶インゴット１３を、このインゴット１３の円柱の中心軸１３ａとは異なるインゴット１３の結晶軸１３ｂを中心として所定の回転角度だけ回転させた状態で保持具１４により接着保持し、この状態でインゴット１３を切断装置１６によりスライスする半導体単結晶インゴット１３のスライス方法の改良である。その特徴ある構成は、切断装置１６によりスライスされたウェーハの反り量が所定量になるように、インゴット１３を保持具１４により接着保持するときの所定の回転角度を決定するところにある。【選択図】図１
2014195025.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状の半導体単結晶インゴットを、このインゴットの円柱の中心軸とは異なる前記インゴットの結晶軸を中心として所定の回転角度だけ回転させた状態で保持具により接着保持し、この状態で前記インゴットを切断装置によりスライスする半導体単結晶インゴットのスライス方法において、
前記切断装置によりスライスされたウェーハの反り量が所定量になるように、前記インゴットを前記保持具により接着保持するときの前記所定の回転角度を決定することを特徴とする半導体単結晶インゴットのスライス方法。
【請求項２】
予め実験により前記所定の回転角度の変化に対する前記ウェーハの反り量の変化についての相関関係を求め、前記所定の回転角度を前記相関関係から決定する請求項１記載の半導体単結晶インゴットのスライス方法。
【請求項３】
前記切断装置によりスライスされたウェーハの反り量が最小になるように、前記インゴットを前記保持具により接着保持するときの前記所定の回転角度を決定する請求項１記載の半導体単結晶インゴットのスライス方法。
【請求項４】
前記切断装置によりスライスされたウェーハの反り量が所定量になりかつこのウェーハ表面にエピタキシャル層を形成した後のウェーハの反り量が最小になるように、前記インゴットを前記保持具により接着保持するときの前記所定の回転角度を決定する請求項１記載の半導体単結晶インゴットのスライス方法。
【請求項５】
前記インゴットに回転基準部を形成し、前記インゴットの結晶軸から前記回転基準部に下ろした垂線を基準線とするとき、この基準線に対する前記所定の回転角度が３５〜７５度、１０５〜１４５度、２１５〜２５５度、又は２８５〜３２５度の範囲である請求項１記載の半導体単結晶インゴットのスライス方法。
【請求項６】
円柱状の半導体単結晶インゴットを、このインゴットの円柱の中心軸とは異なる前記インゴットの結晶軸を中心として所定の回転角度だけ回転させた状態で保持具により接着保持し、この状態で前記インゴットを切断装置によりスライスして得られた半導体単結晶ウェーハにおいて、
前記インゴットに回転基準部が形成され、
前記インゴットの結晶軸から前記回転基準部に下ろした垂線を基準線とするとき、この基準線に対する前記所定の回転角度が３５〜７５度、１０５〜１４５度、２１５〜２５５度、又は２８５〜３２５度の範囲である
ことを特徴とする半導体単結晶ウェーハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン単結晶インゴット等の半導体単結晶インゴットをスライスして、シリコン単結晶ウェーハ等の半導体単結晶ウェーハを作製する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、劈開面を有する単結晶部材とこの単結晶部材を切断する加工工具とを相対的に移動させながら、加工工具を単結晶部材に切込ませることにより、単結晶部材を予定切断面に沿って切断し、加工工具の切込み方向を、予定切断面と劈開面との交線に垂直な法線方向に対し切断工具により単結晶部材の切り屑が排出される方向側に傾斜する方向に設け、かつ切込み方向の法線方向からの傾斜角を、加工工具による単結晶部材の切断能率が極大になる角度に設ける単結晶切断方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。この単結晶切断方法では、単結晶部材の劈開面は切断予定面上に交線Ａ，Ｂとして現れる。また切断能率が極大になる切込み方向は交線Ａ，Ｂのそれぞれに対して垂直な法線Ｐ，Ｑから時計回り又は反時計回りのいずれかの切り屑の排出方向側に回転角θ1，θ2，θ3，θ4，θ5，θ6，θ7，θ8だけそれぞれ傾いたＺ1，Ｚ2，Ｚ3，Ｚ4，Ｚ5，Ｚ6，Ｚ7，Ｚ8方向である。更に単結晶部材がタンタル酸リチウムである場合、θ1は２４度であり，θ2は７度であり，θ3は１６度であり，θ4は８度であり，θ5は２０度であり，θ6は１７度であり，θ7は１６度であり，θ8は５度である。
【０００３】
このように構成された単結晶切断方法では、単結晶の予定切断面上にあり、この予定切断面と劈開面との交線に垂直な法線に対し、単結晶部材の切り屑が排出される方向を正の回転角とし、この正の回転角をもつ単結晶部材の結晶学的特性と、この単結晶部材及び加工工具間の圧接力とにより決定される切断能力が極大になる方向から切込みを与えて、単結晶部材を切断するので、切断除去能率が各段に向上し、長時間費やしていた切断加工時間を短縮できる。また加工中に単結晶部材に過度の歪がかかることがないので、切断されたウェーハに曲りや反りが生じないようになっている。
【０００４】
一方、単結晶インゴットと切断機とを相対的に移動させながら切断機を単結晶インゴットに切込ませることで、単結晶インゴットを予定切断面に沿ってスライスし、単結晶インゴットの結晶方位を＜１１１＞とし、その晶癖線の方向と平行にスライスする単結晶切断方法が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
このように構成された単結晶切断方法では、単結晶インゴットの結晶方位を予め＜１１１＞に決めておき、切断機の切込み方向を単結晶インゴットの晶癖線の方向に合せた状態で、切断機により上記晶癖線の方向と平行に単結晶インゴットをスライスするので、曲りや反りの極めて少ないウェーハを切断分離でき、切断加工効率を著しく向上できる。即ち、マクロな単結晶インゴットの劈開面は、通常（１１１）面であり、結晶面の発達の程度の違いで生じる晶癖線に沿って単結晶インゴットのスライス方向を補正したので、切断されたウェーハに曲りや反りが極めて発生し難い理想的なウェーハが得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平１−１５３６３号公報（請求項１、明細書第３欄第３１行〜同欄第３２行、明細書第３欄第４２行〜第４欄第６行、明細書第６欄第３９行〜第７欄第８行、第１図〜第３図）
【特許文献２】特開２００５−２３１２４８号公報（請求項１、段落［０００７］、［００１６］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記従来の特許文献１に示された単結晶切断方法では、単結晶部材の予定切断面及び劈開面のなす角度に関して何ら規定しておらず、単結晶部材を切断した後のウェーハの反り量がどのように変化するか分からない不具合があった。また、上記従来の特許文献１に示された単結晶切断方法では、単結晶部材の切込み位置が、劈開面に対して、即ち予定切断面に現れる交線Ａ及びＢに対して、５〜２５度しかずれておらず、このように小さい角度ではウェーハの反り量を十分に改善できない問題点があった。更に、上記従来の特許文献１に示された単結晶切断方法では、単結晶部材の切断加工中に単結晶部材に過度の歪がかかることがないので、切断されたウェーハに曲りや反りが生じないとしているけれども、ウェーハの反り量をどのように制御するか分からない問題点もあった。一方、上記従来の特許文献２に示された単結晶切断方法では、単結晶インゴットをその晶癖線に沿ってスライスすることにより、ウェーハの曲りや反りを発生し難くすることができるけれども、ウェーハの反り量を制御することができない問題点があった。
【０００８】
本発明の目的は、ウェーハの反り量を低減できるだけでなく、ウェーハの反り量を所望の量に精度良く制御できる、半導体単結晶インゴットのスライス方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の観点は、円柱状の半導体単結晶インゴットを、このインゴットの円柱の中心軸とは異なるインゴットの結晶軸を中心として所定の回転角度だけ回転させた状態で保持具により接着保持し、この状態でインゴットを切断装置によりスライスする半導体単結晶インゴットのスライス方法において、切断装置によりスライスされたウェーハの反り量が所定量になるように、インゴットを保持具により接着保持するときの所定の回転角度を決定することを特徴とする。
【００１０】
本発明の第２の観点は、第１の観点に基づく発明であって、更に予め実験により所定の回転角度の変化に対するウェーハの反り量の変化についての相関関係を求め、上記所定の回転角度をこの相関関係から決定することを特徴とする。
【００１１】
本発明の第３の観点は、第１の観点に基づく発明であって、更に切断装置によりスライスされたウェーハの反り量が最小になるように、インゴットを保持具により接着保持するときの所定の回転角度を決定することを特徴とする。
【００１２】
本発明の第４の観点は、第１の観点に基づく発明であって、更に切断装置によりスライスされたウェーハの反り量が所定量になりかつこのウェーハ表面にエピタキシャル層を形成した後のウェーハの反り量が最小になるように、インゴットを保持具により接着保持するときの所定の回転角度を決定することを特徴とする。
【００１３】
本発明の第５の観点は、第１の観点に基づく発明であって、更にインゴットに回転基準部を形成し、インゴットの結晶軸から回転基準部に下ろした垂線を基準線とするとき、この基準線に対する所定の回転角度が３５〜７５度、１０５〜１４５度、２１５〜２５５度、又は２８５〜３２５度の範囲内であることを特徴とする。
【００１４】
本発明の第６の観点は、円柱状の半導体単結晶インゴットを、このインゴットの円柱の中心軸とは異なるインゴットの結晶軸を中心として所定の回転角度だけ回転させた状態で保持具により接着保持し、この状態でインゴットを切断装置によりスライスして得られた半導体単結晶ウェーハにおいて、インゴットに回転基準部が形成され、インゴットの結晶軸から回転基準部に下ろした垂線を基準線とするとき、この基準線に対する所定の回転角度が３５〜７５度、１０５〜１４５度、２１５〜２５５度、又は２８５〜３２５度の範囲内であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の第１の観点のスライス方法では、円柱状の半導体単結晶インゴットを切断装置の保持具により接着保持する前に、先ずインゴットをその円柱の中心軸とは異なるインゴットの結晶軸を中心に回転可能に設け、次にこのインゴットをその結晶軸を中心として所定の回転角度だけ回転させた状態で上記保持具により接着保持する。このとき上記結晶軸を中心とする所定の回転角度を、切断装置によりスライスされたウェーハの反り量が所定量になるように決定したので、インゴットをスライスした後のウェーハの反り量を所望の量に精度良く制御できる。
【００１６】
本発明の第２の観点のスライス方法では、予め実験により所定の回転角度の変化に対するウェーハの反り量の変化についての相関関係を求め、上記所定の回転角度をこの相関関係から決定したので、インゴットをスライスした後のウェーハの反り量を所望の量により精度良く制御できる。
【００１７】
本発明の第３の観点のスライス方法では、インゴットの結晶軸を中心とする所定の回転角度を、切断装置によりスライスされたウェーハの反り量が最小になるように決定したので、インゴットをスライスした後のウェーハの反り量を低減できる。
【００１８】
本発明の第４の観点のスライス方法では、インゴットの結晶軸を中心とする所定の回転角度を、切断装置によりスライスされたウェーハの反り量が所定量になりかつこのウェーハ表面にエピタキシャル層を形成した後のウェーハの反り量が最小になるように決定したので、インゴットをスライスした後であってウェーハ表面にエピタキシャル層を形成した後のウェーハの反り量を低減できる。
【００１９】
本発明の第５の観点のスライス方法では、インゴットの結晶軸から回転基準部に下ろした垂線を基準線とし、この基準線に対する所定の回転角度を３５〜７５度、１０５〜１４５度、２１５〜２５５度、又は２８５〜３２５度の範囲内に設定することにより、インゴットを切断した後のウェーハの反り量がほぼ所望の量になる。
【００２０】
本発明の第６の観点の半導体単結晶ウェーハでは、インゴットの結晶軸から回転基準部に下ろした垂線を基準線とし、この基準線に対する所定の回転角度を３５〜７５度、１０５〜１４５度、２１５〜２５５度、又は２８５〜３２５度の範囲内に設定したインゴットをスライスして得られたウェーハの反り量はほぼ所望の量になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明第１実施形態のスライス方法を用いてシリコン単結晶インゴットをワイヤソー装置のワイヤによりスライスしようとしている状態を示す要部正面図である。
【図２】そのインゴットをワイヤソー装置のワイヤによりスライスしようとしている状態を示す要部斜視図である。
【図３】（ａ）はワイヤによるインゴットの切断中に劈開面が切断方向に現れてこの劈開面の方向にワイヤが逸れるメカニズムを示すウェーハの斜視図であり、（ｂ）は大きな反りが発生した切断後のウェーハの側面図である。
【図４】（ａ）はワイヤによるインゴットの切断中に切断方向に劈開面が現れずワイヤが切断方向に真っ直ぐ進むメカニズムを示すウェーハの斜視図であり、（ｂ）は反りが発生しなかった切断後のウェーハの側面図である。
【図５】（ａ）はインゴットの劈開面がインゴット表面のワイヤマークと平行であることを示すインゴットの正面図であり、（ｂ）はインゴットの劈開面がインゴットの結晶軸に対して傾斜している状態を示すインゴットの縦断面図であり、（ｃ）はワイヤが劈開面の方向に逸れることを示すインゴットの縦断面図である。
【図６】（ａ）はインゴットの劈開面がインゴット表面のワイヤマークと平行であることを示すインゴットの正面図であり、（ｂ）はインゴットの劈開面がインゴットの結晶軸に対して平行である状態を示すインゴットの縦断面図であり、（ｃ）はワイヤが切断方向に真っ直ぐ進むことを示すインゴットの縦断面図である。
【図７】（ａ）はインゴットの円柱の中心軸に結晶軸が一致し円柱の中心軸及び結晶軸に対し直角方向に延びてワイヤを配索した状態を示す構成図であり、（ｂ）はインゴットの円柱の中心軸と結晶軸が一致していない状態を示すインゴットの構成図であり、（ｃ）はインゴットの円柱の中心軸に一致していない結晶軸に対し直角方向に延びてワイヤを配索した状態を示す構成図である。
【図８】本発明第２実施形態のスライス方法を用いてインゴットをバンドソー装置のバンドソーによりスライスしている状態を示す要部斜視図である。
【図９】実施例１及び比較例１のインゴットの回転角度を変化させたときのウェーハの反り量の変化をそれぞれ示す図である。
【図１０】実施例２のインゴットの回転角度を変化させたときのウェーハの反り量の変化をそれぞれ示す図である。
【図１１】実施例３、比較例２３及び比較例３のウェーハにおける狙い（目標）の反り量に対する実際の反り量の分布をそれぞれ示す図である。
【図１２】エピタキシャル層を形成していない切断直後のウェーハと、エピタキシャル層を形成した実施例４のウェーハと、エピタキシャル層を形成した比較例４のウェーハの反り量の分布をそれぞれ示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。図１及び図２に示すように、シリコン単結晶インゴット１３をスライスして切断するためにワイヤソー装置が用いられる。このワイヤソー装置１６は、互いに中心軸が平行であって同一水平面内に配設された第１及び第２メインローラ１１，１２と、第１及び第２メインローラ１１，１２の下方であって第１及び第２メインローラ１１，１２の中間位置に設けられた単一のサブローラ１７と、第１及び第２メインローラ１１，１２と単一のサブローラ１７に巻回して張設されたワイヤ１８と、上記保持具１４を昇降させる昇降装置１９とを備える（図１及び図２）。また第１及び第２メインローラ１１，１２と単一のサブローラ１７の外周面には、各ローラ１１，１２，１７の軸方向に所定の間隔をあけて、即ちスライスされるウェーハの厚さ分だけ各ローラ１１，１２，１７の軸方向に間隔をあけて、円周方向に延びる複数本のリング溝（図示せず）が形成される。ワイヤ１８は繰出しボビン２１（図２）に巻付けられた１本の長尺ものであり、この繰出しボビン２１から繰出されたワイヤ１８は、第１及び第２メインローラ１１，１２と単一のサブローラ１７の一端側の各リング溝から他端側の各リング溝に向って順に収容されるように、これらのローラ１１，１２，１７に略逆三角形状であって螺旋状に巻回して張設された後に、巻取りボビン２２（図２）に巻取られるように構成される。
【００２３】
保持具１４は、インゴット１３に接着されるスライス台１４ａと、このスライス台１４ａを保持するワークプレート１４ｂとを有する。スライス台１４ａはインゴット１３と同じ材質か、或いはガラス、セラミック、カーボン又はレジン等により形成されるが、コスト面や成形の容易さを考慮し、カーボンやレジン等が多く用いられる。また接着剤としては、エポキシ樹脂、熱可塑性ワックス等が用いられ、ワークプレート１４ｂは主にＳＵＳにより形成される。更に上記昇降装置１９は、鉛直方向に延びて設けられた支持部材１９ａと、この支持部材１９ａに昇降可能に取付けられ先端下面に保持具１４を保持する水平部材１９ｂとを有する。これにより保持具１４に接着されたインゴット１３が昇降装置１９により昇降可能に構成される。
【００２４】
このように構成されたワイヤソー装置１６を用いてシリコン単結晶インゴット１３をスライスする方法を説明する。先ず第１及び第２メインローラ１１，１２と単一のサブローラ１７の間にワイヤ１８を巻回して張設する。これによりワイヤ１８のうち、第１及び第２メインローラ１１，１２の間に水平に張設されたワイヤ１８が、第１及び第２メインローラ１１，１２と単一のサブローラ１７の回転により水平方向に移動する。次いで昇降装置１９の水平部材１９ｂの先端下面にワークプレート１４ｂを介して取付けられたスライス台１４ａにインゴット１３を接着する。ここで、インゴット１３のスライス台１４ｂへの接着方法を詳しく説明する。円柱状のインゴットにおいて、その円柱の中心軸がその結晶軸に一致する理想の状態（図７（ａ））になることは殆どなく、その円柱の中心軸がその結晶軸に一致しない現実の状態（図７（ｂ））になることが殆どである。このため、先ずインゴット１３をその円柱の中心軸１３ａとは異なるインゴット１３の結晶軸１３ｂを中心に回転可能に設ける（図７（ｃ））。なお、インゴット１３の結晶軸１３ｂは、照射して結晶面で反射してくるＸ線の角度により検出できる。次にこのインゴット１３をその結晶軸１３ｂを中心として所定の回転角度だけ回転させた状態で上記スライス台１４ｂに接着する。
【００２５】
このとき上記結晶軸１３ｂを中心とする所定の回転角度を、ワイヤソー装置１６によりスライスして得られたウェーハ２３の反り量が所定量になるように決定する。この決定は、予め実験により上記所定の回転角度の変化に対するウェーハ２３の反り量の変化についての相関関係を求め、上記所定の回転角度をこの相関関係から決定することが好ましい。また、インゴット１３の結晶軸１３ｂからオリエンテーションフラット１３ｃに下ろした垂線を基準線１３ｄとし、この基準線１３ｄに対する所定の回転角度θ（図３及び図４）を３５〜７５度、１０５〜１４５度、２１５〜２５５度、又は２８５〜３２５度の範囲内に設定することが好ましい。但し、通常、インゴット１３にスライス台１４ａを接着するときオリエンテーションフラット１３ｃを避けて接着するため、上記基準線１３ｄに対する所定の回転角度θを３５〜７５度又は２８５〜３２５度の範囲内に設定することが好ましく、４０〜６０度又は３００〜３２０度の範囲内に設定することが更に好ましい。ここで、上記基準線１３ｄに対する所定の回転角度θを上記範囲内に限定したのは、ワイヤ１８がインゴット１３の劈開面１３ｅの方向に逸れ易くなり、このインゴット１３をスライスして得られたウェーハ２３の反り量のばらつきが大きくなるからである。
【００２６】
次にこのインゴット１３を、上記第１及び第２メインローラ１１，１２の間に水平に張設されたワイヤ１８の上方であって第１及び第２メインローラ１１，１２の各中心軸を通る鉛直線の間にインゴット１３の結晶軸１３ｂが第１及び第２メインローラ１１，１２の各中心軸にほぼ平行になるように移動させる（図１及び図２）。このときインゴット１３の結晶軸１３ｂを含む鉛直面を、第１及び第２メインローラ１１，１２間のワイヤ１８の延びる方向に対して直交させる（図７（ｃ））。換言すれば、第１及び第２メインローラ１１，１２間のワイヤ１８と、このワイヤ１８によるインゴットの切断方向とが作る平面に対してインゴットの結晶軸を直交させる。更にこの状態でインゴット１３を鉛直方向に下降させて上記水平方向に移動するワイヤ１６を横断する位置まで移動させることにより、インゴット１３をスライスする。これによりインゴット１３をスライスした後のウェーハ２３の反り量を所望の量に精度良く制御できる。
【００２７】
ここで、インゴット１３の劈開面１３ｅがウェーハ２３表面のワイヤマーク１３ｆと平行であっても、このインゴット１３をスライスして得られたウェーハ２３の反り量が異なる。その理由を図３〜図６に基づいて説明する。図５（ａ）及び図６（ａ）に示すように、インゴット１３の劈開面１３ｅがインゴット１３表面のワイヤマーク１３ｆと平行であっても、インゴット１３の劈開面１３ｅが、図５（ｂ）に示すようにインゴット１３の結晶軸１３ｂに対して傾斜する場合と、図６（ｂ）に示すようにインゴット１３の結晶軸１３ｂに対して平行である場合とがある。そして、インゴット１３の劈開面１３ｅがインゴット１３の結晶軸１３ｂに対して傾斜する場合（図５（ｂ））、このインゴット１３をスライスすると、ワイヤ１８が図３の破線矢印及び図５（ｃ）の実線矢印で示す切断方向に対して、図３（ａ）の実線矢印及び図５（ｃ）の破線矢印で示す方向、即ち劈開面１３ｅの方向に逸れ易いのに対し、インゴット１３の劈開面１３ｅがインゴット１３の結晶軸１３ｂに対して平行である場合（図６（ｂ））、このインゴット１３をスライスすると、ワイヤ１８が図４（ａ）の破線矢印及び図６（ｃ）の実線矢印で示す切断方向に対して逸れ難く、切断方向に真っ直ぐに進む。この結果、インゴット１３の劈開面１３ｅがインゴット１３表面のワイヤマーク１３ｆと平行であっても（図５（ａ））、インゴット１３の劈開面１３ｅが、図５（ｂ）に示すようにインゴット１３の結晶軸１３ｂに対して傾斜していると、このインゴット１３をスライスして得られたウェーハ２３は図３（ｂ）に示すように反ってしまう。これに対し、インゴット１３の劈開面１３ｅがインゴット１３表面のワイヤマーク１３ｆと平行であっても（図６（ａ））、インゴット１３の劈開面１３ｅが、図６（ｂ）に示すようにインゴット１３の結晶軸１３ｂに対して平行であると、このインゴット１３をスライスして得られたウェーハ２３は図４（ｂ）に示すように反らない。なお、インゴット１３の劈開面１３ｅが、図６（ｂ）に示すようにインゴット１３の結晶軸１３ｂに対して平行でなくても、平行に近い角度（例えば、インゴット１３の結晶軸１３ｂに対して３５〜７５度程度）であれば、スライスして得られたウェーハ２３は反り難い。
【００２８】
一方、インゴット１３の結晶軸１３ｂを中心とする所定の回転角度を、ワイヤソー装置１６によりインゴットをスライスして得られたウェーハ２３の反り量が最小になるように決定してもよい。例えば、インゴット１３の結晶軸１３ｂが＜１１１＞である場合、この結晶軸１３ｂからオリエンテーションフラット１３ｃに下ろした垂線を基準線１３ｄとし、この基準線１３ｄに対する所定の回転角度θ（図３及び図４）を３５〜７５度の範囲内とすると、インゴット１３をスライスした後のウェーハ２３の反り量を低減できる。また、インゴット１３の結晶軸１３ｂを中心とする所定の回転角度を、ワイヤソー装置１６によりスライスされたウェーハ２３の反り量が所定量になりかつこのウェーハ２３表面にエピタキシャル層（図示せず）を形成した後のウェーハ１３の反り量が最小になるように決定してもよい。例えば、インゴット１３の結晶軸１３ｂが＜１１１＞である場合、この結晶軸１３ｂからオリエンテーションフラット１３ｃに下ろした垂線を基準線１３ｄとし、この基準線１３ｄに対する所定の回転角度θ（図３及び図４）を３５〜７５度の範囲内とすると、インゴット１３をスライスした後であってウェーハ１３表面に厚さ０．１〜２００μｍのエピタキシャル層を形成した後のウェーハ２３の反り量を低減できる。
【００２９】
なお、上記実施の形態では、切断装置としてワイヤソー装置を用いたが、切断装置として図８に示すバンドソー装置５６を用いてもよい。このバンドソー装置５６は、第１及び第２鉛直軸５１ａ，５２ｂをそれぞれ回転中心として所定の間隔をあけて設けられた第１及び第２のプーリ５１，５２と、第１及び第２プーリ５１，５２に掛け渡された帯状のブレード５３とを有する。このブレード５３は、金属製の帯板によりリング状に形成された無端のベルト５３ａと、このベルト５３ａの下縁に電気めっき法でダイヤモンド粒子を電着することにより形成された切削刃５３ｂとからなり、第１プーリ５１の回転駆動により高速で第１及び第２プーリ５１，５２間を一方向に周回運動するように構成される。またブレード５３のうち第１及び第２プーリ５１，５２間で一方向に直線的に移動する部分（直線移動部分）５３ｃの両側部には、この直線移動部分５３ｃの振れを抑制する第１及び第２ブレード固定具６１，６２が配設される。第１及び第２ブレード固定具６１，６２はブレード５３をカーボン製のシュー（図示せず）により両面側から挟み、ブレード５３を切断方向に対して平行な姿勢に接触保持するように構成される。そして、ブレード５３の上記直線移動部分５３ｃの下方に、ブレード５３と直交するようにシリコン単結晶インゴット１３を配置し、ブレード５３を一方向に周回運動させた状態で第１及び第２プーリ５１，５２を鉛直方向に下降させて、ブレード５３の直線移動部分５３ｃの切削刃５３ｂによりインゴット１３を切断するようになっている。なお、図８には、インゴット１３を接着保持する保持具は図示していない。
【００３０】
また、上記実施の形態では、半導体単結晶インゴットとして、シリコン単結晶インゴットを挙げたが、炭化珪素（ＳｉＣ）単結晶インゴット、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）単結晶インゴット、サファイア単結晶インゴット等でもよい。また、第１及び第２の実施の形態では、切断装置としてワイヤソー装置及びバンドソー装置をそれぞれ挙げたが、ＩＤソー（内周刃ソー：Inner Diameter saw）でもよい。また、上記実施の形態では、インゴットの結晶軸からオリエンテーションフラットに下ろした垂線を基準線として、インゴットの結晶軸を中心とする所定の回転角度を決定したが、インゴットの結晶軸からノッチに下ろした垂線を基準線として、インゴットの結晶軸を中心とする所定の回転角度を決定してもよい。更に、オリエンテーションフラットやノッチを代替する回転基準部があれば、インゴットの結晶軸からこの回転基準部に下ろした垂線を基準線として、インゴットの結晶軸を中心とする所定の回転角を決定してもよい。
【実施例】
【００３１】
次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
【００３２】
＜実施例１＞
図１及び図２に示すように、直径が１５０ｍｍであり結晶軸が＜１１１＞である円柱状のシリコン単結晶インゴット１３を用意した。このインゴット１３の円柱の中心軸１３ａとは異なるインゴット１３の結晶軸１３ｂを中心として所定の回転角度だけ回転させた状態で保持具１４により接着保持した。このときインゴット１３の結晶軸１３ｂは、照射して結晶面で反射してくるＸ線の角度により検出した。またインゴット１３を保持具１４に接着するときの所定の回転角度を決定した。更に上記所定の回転角度は、インゴット１３の結晶軸１３ｂからオリエンテーションフラット１３ｃに下ろした垂線を基準線１３ｄとするとき、この基準線１３ｄに対する回転角度θ（図３及び図４）とした。具体的には、インゴット１３を、ワイヤソー装置１６の第１及び第２メインローラ１１，１２の間に水平に張設されたワイヤ１８の上方であって第１及び第２メインローラ１１，１２の各中心軸を通る鉛直線の間にインゴット１３の結晶軸１３ｂが第１及び第２メインローラ１１，１２の各中心軸にほぼ平行になるように移動させた（図１及び図２）。このときインゴット１３の結晶軸１３ｂを含む鉛直面を、第１及び第２メインローラ１１，１２間のワイヤ１８の延びる方向に対して直交させた（図７（ｃ））。そして、このインゴット１３を鉛直方向に下降させて上記水平方向に移動するワイヤ１６を横断する位置まで移動させることにより、インゴット１３をスライスしてウェーハ２３を作製した。上記所定の回転角度θを所定の範囲内に調整して、上記と同様にインゴット１３をスライスしてウェーハ２３を作製した。これらのウェーハ２３を実施例１とした。
【００３３】
＜比較例１＞
インゴットの円柱の中心軸とは異なるインゴットの結晶軸を中心として任意の回転角度だけ回転させた状態で保持具により接着保持したこと以外は、実施例１と同様にしてインゴットをスライスしてウェーハを作製した。これらのウェーハを比較例１とした。
【００３４】
＜試験１及び評価＞
実施例１及び比較例１のウェーハの反り量を測定した。このウェーハの反り量は、ウェーハの裏面において、ウェーハの外周縁から内側に３ｍｍ内側の位置であって、ウェーハの結晶軸を中心に１２０度間隔に採った３点を通る平面を想定し、この平面から測定したウェーハの反りの大きさのうち最大値とした。その結果を図９に示す。
【００３５】
図９から明らかなように、比較例１では、所定の回転角度の範囲内でウェーハの反り量が少なかったけれども、所定の回転角度の範囲外でウェーハの反り量が多かったのに対し、実施例１ではウェーハの反り量が全て少なくなった。
【００３６】
＜実施例２＞
実施例１のインゴットと同一のインゴットであるけれども、別のロットの３本のインゴットをスライスしてウェーハをそれぞれ作製した。但し、インゴットを保持具に接着するときにインゴットの結晶軸を中心として回転させる所定の回転角度をそれぞれ５１度、５５度及び５６度としたこと以外は、実施例１と同様にしてウェーハを作製した。これらのウェーハを実施例２とした。
【００３７】
＜試験２及び評価＞
実施例２のウェーハの反り量を上記試験１と同様にして測定した。また、試験１で測定した実施例１及び比較例１のウェーハの測定値から、インゴットの回転角度の変化に対するウェーハの反り量の変化を示す近似曲線を求めた。上記実施例２のウェーハの反り量と上記近似曲線との関係を図１０に示す。
【００３８】
図１０から明らかなように、実施例２のウェーハの反り量が上記近似曲線とほぼ一致することが分かった。この結果、インゴットを保持具に接着するときにインゴットを中心として回転させる所定の回転角度を所定の範囲内にすることにより、ウェーハの反り量を精度良く制御できることを確認できた。
【００３９】
＜実施例３＞
直径が１５０ｍｍであり結晶軸が＜１１１＞であるインゴットをスライスして２００枚のウェーハを作製した。但し、スライスして得られるウェーハの反り量を狙い（目標）の反り量にするため、インゴットを保持具に接着するときにインゴットの結晶軸を中心として回転させる所定の回転角度を５０度としたこと以外は、実施例１と同様にしてウェーハを作製した。これらのウェーハを実施例３とした。
【００４０】
＜比較例２＞
実施例３のインゴットと同一形状のインゴットをスライスして２００枚のウェーハを作製した。但し、インゴットを保持具に接着するときにインゴットの結晶軸を中心として回転させる回転角度を２５度としたこと以外は、実施例１と同様にしてウェーハを作製した。これらのウェーハを比較例２とした。
【００４１】
＜比較例３＞
実施例３のインゴットと同一形状のインゴットをスライスして２００枚のウェーハを作製した。但し、インゴットを保持具に接着するときにインゴットの結晶軸を中心として回転させる回転角度を２５度とし、かつインゴットを比較例２の１／２の速度で切断したこと以外は、実施例１と同様にしてウェーハを作製した。これらのウェーハを比較例３とした。
【００４２】
＜試験３及び評価＞
実施例３、比較例２及び３のウェーハの反り量を上記試験１と同様にして測定した。その結果を図１１に示す。
【００４３】
図１１から明らかなように、比較例２のウェーハでは、狙い（目標）の反り量に対して反り量が多くなる方向にそのバラツキが極めて大きく発生し、比較例３のウェーハでは、狙い（目標）の反り量を中心にバラツキが発生しかつそのバラツキが比較的大きく発生したのに対し、実施例３のウェーハでは、比較例２と同等な切断速度であるにも拘らず、狙い（目標）の反り量を中心にバラツキが発生しかつそのバラツキは小さかった。
【００４４】
＜実施例４＞
直径が１２５ｍｍであり結晶軸が＜１１１＞であるインゴットをスライスして４３枚のウェーハを作製した。但し、スライスして得られたウェーハ表面にエピタキシャル層を形成したときのウェーハの反り量を小さくするために、スライス直後のウェーハの反り量が狙い（目標）の反り量になるように、インゴットを保持具に接着するときにインゴットの結晶軸を中心として回転させる所定の回転角度を５０度としたこと以外は、実施例１と同様にしてウェーハを作製した。これらのウェーハを実施例４とした。
【００４５】
＜比較例４＞
実施例４のインゴットと同一形状のインゴットをスライスして５１枚のウェーハを作製した。但し、スライスして得られたウェーハ表面にエピタキシャル層を形成したときのウェーハの反り量を小さくすることを考慮せず、インゴットを保持具に接着するときにインゴットの結晶軸を中心として回転させる回転角度を２５度としたこと以外は、実施例１と同様にしてウェーハを作製した。これらのウェーハを比較例４とした。
【００４６】
＜試験４及び評価＞
実施例４及び比較例４のウェーハ表面にエピタキシャル層を形成した後のウェーハの反り量を上記試験１と同様にして測定した。その結果を図１２に示す。なお、図１２において、切断直後のデータは比較例４のウェーハであってウェーハ表面にエピタキシャル層を形成する前のインゴットの切断直後のウェーハの反り量であった。
【００４７】
図１２から明らかなように、比較例４のエピタキシャル層形成後のウェーハでは、その反り量が比較的大きかったのに対し、実施例４のエピタキシャル層形成後のウェーハでは、その反り量が比較的小さくなった。
【符号の説明】
【００４８】
１３  シリコン単結晶インゴット（半導体単結晶インゴット）
１３ａ  円柱の中心軸
１３ｂ  結晶軸
１３ｃ  オリエンテーションフラット（回転基準部）
１３ｄ  基準線
１４  保持具
１６  ワイヤソー装置（切断装置）
３６  バンドソー装置（切断装置）
【図１】
2014195025.tif 000003
【図２】
2014195025.tif 000004
【図３】
2014195025.tif 000005
【図４】
2014195025.tif 000006
【図５】
2014195025.tif 000007
【図６】
2014195025.tif 000008
【図７】
2014195025.tif 000009
【図８】
2014195025.tif 000010
【図９】
2014195025.tif 000011
【図１０】
2014195025.tif 000012
【図１１】
2014195025.tif 000013
【図１２】
2014195025.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成26年1月15日(2014.1.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
【図１】本発明第１実施形態のスライス方法を用いてシリコン単結晶インゴットをワイヤソー装置のワイヤによりスライスしようとしている状態を示す要部正面図である。
【図２】そのインゴットをワイヤソー装置のワイヤによりスライスしようとしている状態を示す要部斜視図である。
【図３】（ａ）はワイヤによるインゴットの切断中に劈開面が切断方向に現れてこの劈開面の方向にワイヤが逸れるメカニズムを示すウェーハの斜視図であり、（ｂ）は大きな反りが発生した切断後のウェーハの側面図である。
【図４】（ａ）はワイヤによるインゴットの切断中に切断方向に劈開面が現れずワイヤが切断方向に真っ直ぐ進むメカニズムを示すウェーハの斜視図であり、（ｂ）は反りが発生しなかった切断後のウェーハの側面図である。
【図５】（ａ）はインゴットの劈開面がインゴット表面のワイヤマークと平行であることを示すインゴットの正面図であり、（ｂ）はインゴットの劈開面がインゴットの結晶軸に対して傾斜している状態を示すインゴットの縦断面図であり、（ｃ）はワイヤが劈開面の方向に逸れることを示すインゴットの縦断面図である。
【図６】（ａ）はインゴットの劈開面がインゴット表面のワイヤマークと平行であることを示すインゴットの正面図であり、（ｂ）はインゴットの劈開面がインゴットの結晶軸に対して平行である状態を示すインゴットの縦断面図であり、（ｃ）はワイヤが切断方向に真っ直ぐ進むことを示すインゴットの縦断面図である。
【図７】（ａ）はインゴットの円柱の中心軸に結晶軸が一致し円柱の中心軸及び結晶軸に対し直角方向に延びてワイヤを配索した状態を示す構成図であり、（ｂ）はインゴットの円柱の中心軸と結晶軸が一致していない状態を示すインゴットの構成図であり、（ｃ）はインゴットの円柱の中心軸に一致していない結晶軸に対し直角方向に延びてワイヤを配索した状態を示す構成図である。
【図８】本発明第２実施形態のスライス方法を用いてインゴットをバンドソー装置のバンドソーによりスライスしている状態を示す要部斜視図である。
【図９】実施例１及び比較例１のインゴットの回転角度を変化させたときのウェーハの反り量の変化をそれぞれ示す図である。
【図１０】実施例２のインゴットの回転角度を変化させたときのウェーハの反り量の変化をそれぞれ示す図である。
【図１１】実施例３、比較例２及び比較例３のウェーハにおける狙い（目標）の反り量に対する実際の反り量の分布をそれぞれ示す図である。
【図１２】エピタキシャル層を形成していない切断直後のウェーハと、エピタキシャル層を形成した実施例４のウェーハと、エピタキシャル層を形成した比較例４のウェーハの反り量の分布をそれぞれ示す図である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
次に本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。図１及び図２に示すように、シリコン単結晶インゴット１３をスライスして切断するためにワイヤソー装置が用いられる。このワイヤソー装置１６は、互いに中心軸が平行であって同一水平面内に配設された第１及び第２メインローラ１１，１２と、第１及び第２メインローラ１１，１２の下方であって第１及び第２メインローラ１１，１２の中間位置に設けられた単一のサブローラ１７と、第１及び第２メインローラ１１，１２と単一のサブローラ１７に巻回して張設されたワイヤ１８と、保持具１４を昇降させる昇降装置１９とを備える（図１及び図２）。また第１及び第２メインローラ１１，１２と単一のサブローラ１７の外周面には、各ローラ１１，１２，１７の軸方向に所定の間隔をあけて、即ちスライスされるウェーハの厚さ分だけ各ローラ１１，１２，１７の軸方向に間隔をあけて、円周方向に延びる複数本のリング溝（図示せず）が形成される。ワイヤ１８は繰出しボビン２１（図２）に巻付けられた１本の長尺ものであり、この繰出しボビン２１から繰出されたワイヤ１８は、第１及び第２メインローラ１１，１２と単一のサブローラ１７の一端側の各リング溝から他端側の各リング溝に向って順に収容されるように、これらのローラ１１，１２，１７に略逆三角形状であって螺旋状に巻回して張設された後に、巻取りボビン２２（図２）に巻取られるように構成される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
このとき上記結晶軸１３ｂを中心とする所定の回転角度を、ワイヤソー装置１６によりスライスして得られたウェーハ２３の反り量が所定量になるように決定する。この決定は、予め実験により上記所定の回転角度の変化に対するウェーハ２３の反り量の変化についての相関関係を求め、上記所定の回転角度をこの相関関係から決定することが好ましい。また、インゴット１３の結晶軸１３ｂからオリエンテーションフラット１３ｃに下ろした垂線を基準線１３ｄとし、この基準線１３ｄに対する所定の回転角度θ（図３及び図４）を３５〜７５度、１０５〜１４５度、２１５〜２５５度、又は２８５〜３２５度の範囲内に設定することが好ましい。但し、通常、インゴット１３にスライス台１４ａを接着するときオリエンテーションフラット１３ｃを避けて接着するため、上記基準線１３ｄに対する所定の回転角度θを３５〜７５度又は２８５〜３２５度の範囲内に設定することが好ましく、４０〜６０度又は３００〜３２０度の範囲内に設定することが更に好ましい。ここで、上記基準線１３ｄに対する所定の回転角度θを上記範囲内に限定したのは、ワイヤ１８がインゴット１３の劈開面１３ｅの方向に逸れ易くなり、このインゴット１３をスライスして得られたウェーハ２３の反り量のバラツキが大きくなるからである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
次にこのインゴット１３を、上記第１及び第２メインローラ１１，１２の間に水平に張設されたワイヤ１８の上方であって第１及び第２メインローラ１１，１２の各中心軸を通る鉛直線の間にインゴット１３の結晶軸１３ｂが第１及び第２メインローラ１１，１２の各中心軸にほぼ平行になるように移動させる（図１及び図２）。このときインゴット１３の結晶軸１３ｂを含む鉛直面を、第１及び第２メインローラ１１，１２間のワイヤ１８の延びる方向に対して直交させる（図７（ｃ））。換言すれば、第１及び第２メインローラ１１，１２間のワイヤ１８と、このワイヤ１８によるインゴットの切断方向とが作る平面に対してインゴットの結晶軸を直交させる。更にこの状態でインゴット１３を鉛直方向に下降させて上記水平方向に移動するワイヤ１８を横断する位置まで移動させることにより、インゴット１３をスライスする。これによりインゴット１３をスライスした後のウェーハ２３の反り量を所望の量に精度良く制御できる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
一方、インゴット１３の結晶軸１３ｂを中心とする所定の回転角度を、ワイヤソー装置１６によりインゴットをスライスして得られたウェーハ２３の反り量が最小になるように決定してもよい。例えば、インゴット１３の結晶軸１３ｂが＜１１１＞である場合、この結晶軸１３ｂからオリエンテーションフラット１３ｃに下ろした垂線を基準線１３ｄとし、この基準線１３ｄに対する所定の回転角度θ（図３及び図４）を３５〜７５度の範囲内とすると、インゴット１３をスライスした後のウェーハ２３の反り量を低減できる。また、インゴット１３の結晶軸１３ｂを中心とする所定の回転角度を、ワイヤソー装置１６によりスライスされたウェーハ２３の反り量が所定量になりかつこのウェーハ２３表面にエピタキシャル層（図示せず）を形成した後のウェーハ２３の反り量が最小になるように決定してもよい。例えば、インゴット１３の結晶軸１３ｂが＜１１１＞である場合、この結晶軸１３ｂからオリエンテーションフラット１３ｃに下ろした垂線を基準線１３ｄとし、この基準線１３ｄに対する所定の回転角度θ（図３及び図４）を３５〜７５度の範囲内とすると、インゴット１３をスライスした後であってウェーハ２３表面に厚さ０．１〜２００μｍのエピタキシャル層を形成した後のウェーハ２３の反り量を低減できる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
＜実施例１＞
図１及び図２に示すように、直径が１５０ｍｍであり結晶軸が＜１１１＞である円柱状のシリコン単結晶インゴット１３を用意した。このインゴット１３の円柱の中心軸１３ａとは異なるインゴット１３の結晶軸１３ｂを中心として所定の回転角度だけ回転させた状態で保持具１４により接着保持した。このときインゴット１３の結晶軸１３ｂは、照射して結晶面で反射してくるＸ線の角度により検出した。またインゴット１３を保持具１４に接着するときの所定の回転角度を決定した。更に上記所定の回転角度は、インゴット１３の結晶軸１３ｂからオリエンテーションフラット１３ｃに下ろした垂線を基準線１３ｄとするとき、この基準線１３ｄに対する回転角度θ（図３及び図４）とした。具体的には、インゴット１３を、ワイヤソー装置１６の第１及び第２メインローラ１１，１２の間に水平に張設されたワイヤ１８の上方であって第１及び第２メインローラ１１，１２の各中心軸を通る鉛直線の間にインゴット１３の結晶軸１３ｂが第１及び第２メインローラ１１，１２の各中心軸にほぼ平行になるように移動させた（図１及び図２）。このときインゴット１３の結晶軸１３ｂを含む鉛直面を、第１及び第２メインローラ１１，１２間のワイヤ１８の延びる方向に対して直交させた（図７（ｃ））。そして、このインゴット１３を鉛直方向に下降させて上記水平方向に移動するワイヤ１８を横断する位置まで移動させることにより、インゴット１３をスライスしてウェーハ２３を作製した。上記所定の回転角度θを所定の範囲内に調整して、上記と同様にインゴット１３をスライスしてウェーハ２３を作製した。これらのウェーハ２３を実施例１とした。