(57)【要約】  【課題】  ワイヤソーによるスライス工程で、ウエーハの表面に長周期のうねりを発生させないようにスライスするとともに、スライスされたウエーハ表面に残る短周期のうねりを研磨工程で完全に除去することでラッピング工程または両頭研削工程を省略できる。  【解決手段】  複数本の加工用ローラ間にワイヤを複数回、巻き回してワイヤ列を形成し、ワイヤの往復走行の１往復を１サイクルとすると、１分間当たり３サイクル以上８サイクル未満の間の一定サイクルでワイヤを往復走行させながらワークをスライスするスライス工程と、前記スライスされたウエーハの両面を研削砥石によって片面ずつ研削する研削工程と、前記研削されたウエーハの両面に対して、固定砥粒研磨布と砥粒を含まない研磨材を使用して化学的機械的研磨する研磨工程と、からなることを特徴とする半導体ウエーハの製造方法である。【選択図】      図３
2006297847.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の加工用ローラ間にワイヤを複数回、巻き回してワイヤ列を形成し、そのワイヤを往きより戻りを短く設定して往復走行させながら前記ワイヤ列とワークとの間にスラリーを供給しつつワイヤ列にワークを相対的に押し付けて一度に複数枚のウエーハにスライスするワイヤソーによって、ワイヤの往復走行の１往復を１サイクルとすると、１分間当たり３サイクル以上８サイクル未満の間の一定サイクルでワイヤを往復走行させながらワークをスライスするスライス工程と、
前記スライスされたウエーハの両面を研削砥石によって片面ずつ研削する研削工程と、
前記研削されたウエーハの両面に対して、固定砥粒研磨布と砥粒を含まない研磨材を使用して化学的機械的研磨する研磨工程と、
からなることを特徴とする半導体ウエーハの製造方法。
【請求項２】
前記研削工程の後に、研削工程によって生じたウエーハの加工変質層を除去するためのエッチング工程と、
ウエーハの外周縁を鏡面に仕上げる鏡面面取り工程とを行い、
さらに、前記研磨工程の後に片面を鏡面に仕上げる片面仕上げ研磨工程を行うことを特徴とする請求項１に記載の半導体ウエーハの製造方法。
【請求項３】
前記固定砥粒研磨布は、多官能イソシアネートと、少なくとも平均分子量が２５０〜４，０００の多官能ポリオールと、研磨パッドの発泡倍率が１．１１〜５倍になるように発泡剤とを攪拌混合し、さらに、平均粒径０．１５〜５０μｍの砥粒を５〜７０体積％の範囲で混合させて形成されたポリウレタン研磨パッドであることを特徴とする請求項１４１または請求項１または請求項２に記載の半導体ウエーハの製造方法。
【請求項４】
複数本の加工用ローラ間にワイヤを複数回、巻き回してワイヤ列を形成し、そのワイヤを往きより戻りを短く設定して往復走行させながら前記ワイヤ列とワークとの間にスラリーを供給しつつワイヤ列にワークを相対的に押し付けて一度に複数枚のウエーハにスライスするワイヤソーにおいて、
前記ワイヤの往復走行の１往復を１サイクルとすると、ワークのスライス時、１分間当たり３サイクル以上、８サイクル未満の間の一定サイクルでワイヤを往復走行させながらワークをスライスすることを特徴とするワークのスライス方法。
【請求項５】
一対のリール用モータによって回転される繰出し側のリール及び巻取り側のリールを備えるとともに、両リール間にはワイヤが複数回掛け渡され、ワイヤ列を形成するようにした互いに平行な複数の加工用ローラを備え、前記加工用ローラは、主軸モータによって正転方向または逆転方向の回転力が与えられてワイヤが往復走行され、そのワイヤを往きより戻りを短く設定して往復走行させながら前記ワイヤ列とワークとの間にスラリーを供給しつつワイヤ列にワークを相対的に押し付けて一度に複数枚のウエーハにスライスするワイヤソーにおいて、
前記主軸モータの出力容量は、４５〜１１０ｋｗを有し、前記ワイヤの往復走行の１往復を１サイクルとすると、ワークのスライス時、１分間当たり３サイクル以上の一定サイクルでワイヤを往復走行させ、１サイクル中、ワイヤの最高走行速度が６００〜１５００ｍ／ｍｉｎで、同一ワークに対し同一サイクルパターンを繰り返すように前記主軸モータおよび一対のリール用モータを制御するワイヤ送り制御手段を備えたことを特徴とするワイヤソー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体ウエーハの製造方法、および、ワークのスライス方法、ならびに、それらに用いられるワイヤソーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体ウエーハ（以下、ウエーハという）は、図１０のフローチャートに示す製造プロセスにより製造される。図１０に示すように、最初のステップＳ２０２はスライス工程である。すなわち、ステップＳ２０２において、たとえば、単結晶引上げ法によって製造された単結晶インゴットの外周研削を行った後、結晶方向の位置決めのための、たとえば、オリエンテーションフラット加工やノッチ加工を施して、内周刃式ブレードソーまたはワイヤソーにより単結晶インゴットをスライシングする。次に、ステップＳ２０４は面取り工程である。ステップＳ２０４で、研磨砥石により、スライスされたウエーハの外周部を面取り（ベベリング）加工が施される。
ステップＳ２０６はラッピング工程または両頭研削工程である。ステップＳ２０６で、ラッピング工程または両頭研削工程により均一な厚みにするとともに、スライスによって発生したウエーハのうねりを除去する。
その後のステップＳ２０８は研削工程である。このステップＳ２０８で、研削砥石によりウエーハの表面を片面毎に、または、両面を同時に研削（グラインディング）してウエーハの両面を平坦化する。
ステップＳ２１０は研磨工程である。ＣＭＰ（化学的機械的研磨：Chemical Mechanical Polishing）などの研磨によってウエーハの両面を鏡面加工する。
【０００３】
従来においては、前記した工程によりウエーハを製造していたが、単結晶インゴットからウエーハを製造するまでの工程数が、前記のように多いことから、ウエーハの製造工程を簡略化することが求められていた。このような事情から、これらの工程の中のラッピング工程または両頭研削工程を省略することを検討した。
【０００４】
しかしながら、通常の研削工程のみでは、ラッピング工程または両頭研削工程を行わないと、単結晶インゴットのスライス時に発生したウエーハの表面のうねりを除去することができない、という問題が残されていた。
【０００５】
かかるこれらの問題を解決するために、特願平９−９７７７５号公報(特許文献１参照)には、ラッピング工程または両頭研削工程を省略し、遊離砥粒を含んだ研磨材と硬い研磨布を使用して、ウエーハを両面から同時に研磨することによって、高い平坦度の加工ができると共に、スライスによって生じたウエーハの表面のうねりを除去する方法が記載されている。
また、特開２００４−６３８８３号公報(特許文献２参照)には、ラッピング工程または両頭研削工程を省略し、ウエーハの裏面をプラズマエッチングして、スライスによって生じたウエーハの表面のうねりを除去してから、ウエーハの表面を研削し、つづいてウエーハの表面を研磨することが記載されている。
【特許文献１】特開平９−９７７７５号公報（段落番号００１１〜００１４、図１〜図１０）
【特許文献２】特開２００４−６３８８３号公報（段落番号００１０、図１〜図１０）
【特許文献３】特開平１１−５８２１０号公報（段落番号００１１〜００１９、図１〜図６）
【特許文献４】特開２０００−１４１２０１号公報（段落番号００１６〜００１７、図１〜図６）
【特許文献５】特開２００３−３１８１３８号公報（段落番号０００８〜００１０、図１〜図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、本発明者らが鋭意研究した結果、これらの解決方法では、うねりを完全に除去することができない、ということが分った。
それは、これまで、うねりを一つのものと捉えてきたが、実はうねりには、波長の短い短周期のうねりのほかに、波長の長い長周期のうねりがあり、うねりはこれらが合成されて形成されており、このうち、長周期のうねりを研磨工程によって除去することが難しいことが判明したからである。
なお、ここでいう長周期のうねりとは、波長がほぼ２０ｍｍ以上をいい、短周期のうねりとは、波長がほぼ１０ｍｍ以下をいう。
短周期のうねりであれば、ある程度の硬い研磨布を使用して平坦性を維持してうねりを除去することもできるが、長周期のうねりは、硬い研磨布であってもゆるやかな起伏のために研磨布の表面が長周期のうねりに沿ってしまい、その結果、研磨布ではうねりを除去できない、ということが分ったからである。
また、短周期のうねりについては、遊離砥粒を含んだ研磨材を使用して研磨布で研磨するＣＭＰ（特開平９−９７７７５号公報）の場合には、硬い研磨布であっても、研磨布の硬さに上限があるため、短周期のうねりであっても除去することが難しいという問題があった。
【０００７】
また、上記問題とは別に、近年、ウエーハの径サイズが従来の８インチ（以下、８″という）から１２インチ（以下、１２″という）へ移行しはじめている。たとえば、ＤＲＡＭの世代交代は、２５６Ｍ（メガビット）から１Ｇ（ギガビット）へ移行しており、一段と微細加工、高集積化が進められている。こうしたニーズによる半導体ウエーハの大口径化は、大幅なコストダウンを可能にするが、その反対に、この半導体ウエーハに対する加工品質は、一段と厳しい形状精度が要求されている。従来の高平坦度の形状精度は、ＴＴＶ（Total Thickness Variation）のウエーハ全面の厚さバラツキであったが、新たな平坦度の形状精度は、サイト平坦度ＳＦＱＲ（Site,Frontsurface,site least sＱuares,Range）で評価され、今、この値が厳しくなってきている。
さらに、従来、問題視されなかった微少の長周期のうねり（ナノトポロジー：nanotopology）が、１２″（３００ｍｍ）サイズのウエーハから問題視されはじめ、この微少の長周期のうねりをとることが、新たなネック技術となっている。
【０００８】
そこで、本発明は、これらの問題点に鑑み創案したものであり、ワイヤソーによるスライス工程で、ウエーハの表面に長周期のうねりを発生させないようにスライスするとともに、スライスされたウエーハ表面に残る短周期のうねりを研磨工程で完全に除去することでラッピング工程または両頭研削工程を省略できる半導体ウエーハの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、まず、長周期のうねりを除去するには、ワイヤソーによって行うしかないと考えた。そこで、ワイヤソーによるスライスによって、ウエーハの表面にうねりを発生させないようにするために、ワイヤソーの改良を検討した。これまでにも、たとえば、特開平１１−５８２１０号公報(特許文献３参照)のように、ウエーハの厚さむらや反りを低減するために、ワークのスライス開始からスライス終了までの間で、ワーク送り量や前記スラリーの供給量を調整したり、ワイヤ往復走行１サイクル当たりのワーク送り量を変化させたり、特開２０００−１４１２０１号公報（特許文献４参照）のように、スライス面のうねりや表面あらさを抑えるためにワークスライス面の弦の長さに応じて、ワイヤ新線供給量やサイクル数またはサイクル周期を制御するなどの、スライス方法が試みられてきた。
しかし、これらはすべてのうねりや厚さむら等をワイヤソーによって除去しようとしたため、肝心の長周期のうねりを除去することができなかった。
【００１０】
本発明では、ワイヤソーによるスライス工程で、長周期のうねりのみを除去することを考えたため、本発明者らは、このワイヤ往復走行のサイクル数に着目し、サイクル数を増加させることによって、これまで、長周期のうねりとして発生していたうねりを短周期のうねりに変化させるという方法に思い至った。
【００１１】
これまで、ワイヤソーではワイヤ往復走行のサイクル数が通常１分間に１〜２サイクルであったが、ワイヤソーでワークをスライスする時に、１分間当たり３サイクル以上であれば、長周期のうねりとして発生していたうねりを短周期のうねりに変化させることができるということが分かった。
この理論によれば、３サイクル以上であれば、すべて当てはまると考えられるが、８サイクル以上にした場合、短周期のうねりは消去できても、従来通りの高速送りを維持するには、制御、サーボ系の追従性に問題があり、８サイクル以上にすることは、機械構成上不可能な範囲となるため、８サイクル未満とした。
このことに関しては特開２００３−３１８１３８号公報（特許文献５参照）に、８サイクル以上の多サイクルのワイヤ往復走行のスライス方法により、うねりを解消することが可能であることが記載されているが、８サイクル以上では現実的な解決方法ではない。また、この特許文献５は、長周期のうねりのみを抑えることを意図していないので、本発明と本質を異にしている。
このような理由から、ワイヤソーでワークをスライスする時に、１分間当たり３サイクル以上、８サイクル未満の間の一定サイクルでワイヤを往復走行させながらワークをスライスするが、さらに、長周期のうねりだけでなく、短周期のうねりに関しても減少していることが分かった。
これは、これまで短周期のうねりだったものが、超短周期のうねりとなり、結果的にうねりとして観測されないレベルにまで短い周期のうねりとなるからである。
【００１２】
しかしながら、すべてのうねりを超短周期のうねりにすることは、１分間当たり３サイクル以上、８サイクル未満の間では不可能なため、短周期のうねりは、別途除去する必要がある。短周期のうねりは、ラッピング工程または両頭研削工程で除去することができるが、これらの工程を省略することが目的であるので、この工程を省略する場合、従来の研磨工程によって、研磨加工とともにうねりを除去することが望ましい。
研削工程でうねりを除去することも考えられるが、研削では、チャックテーブルにおいて研削する場合に、加工面と反対側のうねりが転写して加工されてしまうため、うねりを除去することはできない。また、特別な工夫をしない限り、研削でうねりを除去することはできない。
したがって、研磨加工でうねりを除去することになるが、研磨布と遊離砥粒との組み合わせで研磨を行う通常のＣＭＰ（化学的機械的研磨）では、使用する研磨布の硬度に限界がある。つまり、硬度が高いと、遊離砥粒が研磨布に滞留しないで流出してしまうので、研磨ができない、という問題があった。
よって、研磨布にはある程度の柔らかさが必要であるが、柔らかいと短周期のうねりに研磨布がそって撓んでしまい、研磨することができても、うねりを除去することはできなかった。
【００１３】
そこで、本発明者らは、固定砥粒研磨布を用いて、ワークの表面を研磨したところ、ウエーハ表面に残った短周期のうねりを完全に除去することができたのである。
【００１４】
請求項１に係る半導体ウエーハの製造方法の発明は、複数本の加工用ローラ間にワイヤ（１４）を複数回、巻き回してワイヤ列を形成し、そのワイヤ（１４）を往きより戻りを短く設定して往復走行させながら前記ワイヤ列とワーク（Ｗ）との間にスラリーを供給しつつワイヤ列にワーク（Ｗ）を相対的に押し付けて一度に複数枚のウエーハ（ｗ）にスライスするワイヤソーによって、ワイヤ（１４）の往復走行の１往復を１サイクルとすると、１分間当たり３サイクル以上８サイクル未満の間の一定サイクルでワイヤ（１４）を往復走行させながらワーク（Ｗ）をスライスするスライス工程と、前記スライスされたウエーハ（ｗ）の両面を研削砥石によって片面ずつ研削する研削工程と、前記研削されたウエーハ（ｗ）の両面に対して、固定砥粒研磨布と砥粒を含まない研磨材を使用して化学的機械的研磨する研磨工程と、からなることを特徴とする。
【００１５】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の半導体ウエーハの製造方法であって、前記研削工程の後に、研削工程によって生じたウエーハ（ｗ）の加工変質層を除去するためのエッチング工程と、ウエーハ（ｗ）の外周縁を鏡面に仕上げる鏡面面取り工程とを行い、さらに、前記研磨工程の後に片面を鏡面に仕上げる片面仕上げ研磨工程を行うことを特徴とする。
【００１６】
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の半導体ウエーハの製造方法であって、多官能イソシアネートと、少なくとも平均分子量が２５０〜４，０００の多官能ポリオールと、研磨パッドの発泡倍率が１．１１〜５倍になるように発泡剤とを攪拌混合し、さらに、平均粒径０．１５〜５０μｍの砥粒を５〜７０体積％の範囲で混合させて形成されたポリウレタン研磨パッドであることを特徴とする。
【００１７】
請求項４に記載のように、本発明のワークのスライス方法の発明は、複数本の加工用ローラ（１１，１２，１３）間にワイヤ（１４）を複数回、巻き回してワイヤ列を形成し、そのワイヤ（１４）を往きより戻りを短く設定して往復走行させながら前記ワイヤ列とワーク（Ｗ）との間にスラリーを供給しつつワイヤ列にワーク（Ｗ）を相対的に押し付けて一度に複数枚のウエーハ（ｗ）にスライスするワイヤソー（１）において、
前記ワイヤ（１４）の往復走行の１往復を１サイクルとすると、ワーク（Ｗ）のスライス時、１分間当たり３サイクル以上、８サイクル未満の間の一定サイクルでワイヤ（１４）を往復走行させながらワーク（Ｗ）をスライスすることを特徴とする。
【００１８】
請求項５に係るワイヤソー（１）の発明は、一対のリール用モータ（１９、２０）によって回転される繰出し側のリール（１７）および巻取り側のリール（１６）を備えるとともに、両リール（１６、１７）間にはワイヤ（１４）が複数回掛け渡され、ワイヤ列を形成するようにした互いに平行な複数の加工用ローラ（１１，１２，１３）を備え、前記加工用ローラ（１３）は、主軸モータ（１８）によって正転方向または逆転方向の回転力が与えられてワイヤ（１４）が往復走行され、そのワイヤ（１４）を往きより戻りを短く設定して往復走行させながら前記ワイヤ列とワークＷとの間にスラリーを供給しつつワイヤ列にワーク（W）を相対的に押し付けて一度に複数枚のウエーハにスライスするワイヤソー１において、前記主軸モータ（１８）の出力容量は、４５〜１１０ｋｗを有し、前記ワイヤ（１４）の往復走行の１往復を１サイクルとすると、ワークＷのスライス時、１分間当たり３サイクル以上の一定サイクルでワイヤ（１４）を往復走行させ、１サイクル中、ワイヤ（１４）の最高走行速度が６００〜１５００ｍ／ｍｉｎで、同一のワークＷに対し同一サイクルパターンを繰り返すように前記主軸モータ（１８）および一対のリール用モータ（１９、２０）を制御するワイヤ送り制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１９】
つまり、加工用ローラ（１１，１２，１３）とそれを維持する軸受部分の総合イナーシャ（たとえば、当社製ワイヤソーＭＷＭ４５４Ｂの場合は、５８，２００ｋｇｆｃｍ2）に対して、モータの実行負荷率７０％以下で、前記ワイヤ（１４）の往復走行の１往復を１サイクルとすると、ワークＷのスライス時、１分間当たり３サイクル以上の一定サイクルでワイヤ（１４）を往復走行させ、１サイクル中、切断速度を通常の１〜２サイクルでの加工と同程度以上に保つため、ワイヤ（１４）の最高走行速度が６００〜１５００ｍ／ｍｉｎで、同一のワークＷに対し同一サイクルパターンを繰り返すためには、前記主軸モータ（１８）の出力容量は、４５〜１１０ｋｗが必要になる。このような主軸モータ（１８）および一対のリール用モータ（１９、２０）を制御するワイヤ送り制御手段を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、半導体ウエーハの製造工程において、ラッピング工程または両頭研削工程を省略し、ワイヤソーでワークをスライスする時に、１分間当たり３サイクル以上、８サイクル未満の間の一定サイクルでワイヤを往復走行させながらワークをスライスして、長周期のうねりを除去し、さらに、残った短周期のうねりを固定砥粒研磨布と、砥粒を含まない研磨液（アルカリ溶液）によって、スライスされたウエーハの表面に残る短周期のうねりを除去するので、半導体ウエーハの表面からうねりを完全に除去することができる。したがって、ラッピング工程または両頭研削工程を省略して、半導体ウエーハを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
発明者は鋭意研究、実験を重ねた結果、前記した図１と同様の構成であるワイヤソーにおいて、ワークのスライス時、１分間に３往復以上、８往復未満の範囲で前記ワイヤの往復走行をさせることにより、スライス後のウエーハ表面に長周期のうねりがなくなることを確認した。まず、最初に、ワイヤソーから説明する。
図１はそのワイヤソーの主要部を示す斜視図である。図１に示すように、このワイヤソー１は、３本の加工用ローラ１１，１２，１３が所定の間隔をおいて配設され、これらの各加工用ローラ１１，１２，１３の外周にはそれぞれ多数の環状溝１１ａ，１２ａ，１３ａが所定ピッチで形成されている。そして、１本のワイヤ１４は、一対のリール１６，１７に両端がそれぞれ巻き付けられている。そして、両リール１６，１７間において、ワイヤ１４が加工用ローラ１１，１２，１３の環状溝１１ａ，１２ａ，１３ａ間に連続して巻回されている。
【００２２】
ワイヤ送り手段は、加工用ローラ１３に接続されたワイヤ走行用の主軸モータ１８と、一対のリール１６，１７に接続されたリール用モータ１９，２０とにより構成されており、それらのモータの回転により、ワイヤ１４は加工用ローラ１１，１２，１３の正転側送りで、所定の送り量で送られた後に、ワイヤ１４が加工用ローラ１１，１２，１３の逆転側送りで、前記正転側の送り量よりも少ない送り量で送られる。この正転側送りと逆転側送りとが一送りサイクルとして繰り返し行われることにより、ワイヤ１４が正転側へ前進する。そして、このワイヤ１４の走行状態で、加工用ローラ１１，１２間のワイヤ１４にワークＷが押し付けられることにより、ワークＷが所定の厚さをなすようにウエーハ状にスライスされる。
ワイヤソー１の切刃は、ワイヤ１４に供給されるスラリーに混入された砥粒であり、このワイヤ１４に擦られた砥粒によって、ワークＷをラッピング作用で徐々に切断する。
なお、ワイヤ１４の材質は鋼線であるが、ピアノ線であってもよい。
【００２３】
また、前記一対のリール１６，１７と加工用ローラ１１，１２，１３との間のワイヤ１４の走行経路中にはダンサアーム２２，２３が設けられ、それらの先端に配置されたダンサローラ２２ａ，２３ａにはワイヤ１４が掛けられている。そして、ワイヤ１４の走行中に張力変動が発生したとき、ダンサアーム２２，２３が回動され、その回動量に基づいてエンコーダ２４，２５からワイヤ張力変動の検出信号が出力される。
なお、両ダンサアーム２２，２３は、それぞれウェイト代わりのダンサローラ２２ａ，２３ａが機能しており、ワイヤ１４に対して所定の張力を付与する。
また、ワイヤ送り制御手段を含む制御装置１５は、ワイヤ送りのための設定値、たとえば、ワークの種類や材質に応じたワイヤ最高送り速度、新線供給量、往復走行サイクル数などに基づき、前記主軸モータ１８および一対のリール用モータ１９，２０の回転数（回転速度）を制御するようになっている。さらに、前記エンコーダ２４，２５からの検出信号に応じて、前記リール用モータ１９，２０をフィードバック制御する。
【００２４】
図２はワークのスライス時の時間に対するワイヤ速度の変化を示すサイクル線図であり、図２の（ａ）は従来例を示すサイクル線図、図２の（ｂ）、（ｃ）は本発明の例を示すサイクル線図である。図２の（ａ）に示すように、従来のワイヤ速度は、１分間当たり１サイクルであり、多くて２サイクルまでとなっている。
これに対して、図２の（ｂ）の場合は、１分間当たり３サイクルであり、図２の（ｃ）の場合は、１分間当たり７サイクルである。
なお、この波型（サイクルパターン）は、これ以外の曲線で形成されたものであってもよいし、また、最高速の送り速度を示す上端部、下端部の一定速度部分の長さを適宜設定変更しても構わない。
【００２５】
このように、図１に示すワイヤ送り制御手段を含む制御装置１５により、本発明のワークＷのスライス方法が実行され、ワイヤ列にワークＷを相対的に押し付けて複数枚にスライスするワイヤソー１において、ワイヤ１４の往復走行の１往復を１サイクルとした場合、ワークＷのスライス時、１分間当たり３サイクル以上８サイクル未満の間の、一定サイクルでワイヤ１４を往復走行させながらワークＷをスライスすると、長周期のうねりを抑え込むことができるため、その後工程の研削、研磨工程の負担が軽減でき、高品位のウエーハ（ｗ）を作製することができる。
【００２６】
また、ワークのスライス時、１分間当たり４〜６サイクルの間の一定サイクルでワイヤ１４を往復走行させることにより、無理のない安定したスライス動作のもとで、そのうねりを抑える効果が顕著であった。
さらに、ワイヤの往復走行の１往復を１サイクル中、６００〜１５００ｍ／ｍｉｎのワイヤ１４の最高走行速度で、同一ワークに対して最後まで同一サイクルパターンを繰り返すだけでよい。
この場合、図１における主軸モータ１８を、その出力容量が４５〜１１０ｋｗの高容量のモータを使用することで、ワイヤ１４の高速送りと、高サイクル数送りとに容易に対応することができた。
【００２７】
図３は本発明の実施の形態に係る半導体ウエーハの製造方法を示すフローチャートである。図３に示すように、本発明の半導体ウエーハの製造方法は、複数本の加工用ローラ間にワイヤ１４を複数回巻き回してワイヤ列を形成し、そのワイヤ１４を往きより戻りを短く設定して往復走行させながら前記ワイヤ列とワークＷとの間にスラリーを供給し、ワイヤ列にワークＷを相対的に押し付けて複数枚同時にスライスしてウエーハｗにするスライス工程（Ｓ１）と、ウエーハｗの外周縁を面取りする面取り工程（Ｓ２）と、ウエーハｗの両面を研削する前記研削工程（Ｓ３）を行い、つぎに、前記エッチング工程（Ｓ４）を行った後、半導体ウエーハの外周縁を鏡面に仕上げる鏡面面取り工程（Ｓ５）を行い、つぎに、研磨工程において、固定砥粒研磨布９によるウエーハｗの両面の一次研磨工程（Ｓ６）を行い、つづいて、片面を鏡面に仕上げる片面仕上げ研磨工程（Ｓ７）を行い、最後に洗浄をする洗浄工程（Ｓ８）の８工程により半導体ウエーハが作製される。以下、各工程順に詳細に説明する。
【００２８】
シリコンインゴットは、石英ルツボを回転させながらシード（シリコン単結晶の小片）をシリコン融液から引き上げて１２″以上の円柱状のインゴットに作製される（ＣＺ法）。その後、両端部が切り落とされ、シリコンインゴットの外周が所定の径に加工される。
前記Ｓ１工程は、このシリコンインゴット（以下、ワークＷという）のスライス（切断）工程であり、厚さ０．９０ｍｍ（９００μｍ）程度の１２″のウエーハｗにスライスされる。そこで、本発明のＳ１工程は、前記スライス工程でワイヤの往復走行の１往復を１サイクルとすると、１分間当たり３サイクル以上８サイクル未満の間の一定サイクルでワイヤを往復走行させながらワークをスライスする。
また、前記したスライス工程においては、１分間当たり４サイクル〜６サイクルの間の一定サイクルでワイヤ１４を往復走行させることが好適である。
さらに、前記したスライス工程においては、ワイヤ１４の往復走行の１サイクル中、ワイヤの最高走行速度が６００〜１５００ｍ／ｍｉｎが好適であり、スライス中、同一のワークＷに対して同一サイクルパターンを繰り返すとよい。
【００２９】
前記Ｓ２工程は、このウエーハｗに面取り加工が施される。このウエーハｗの外周部は、＃６００番と＃１５００番のメタル面取り用砥石により、所定の形状に面取りされ、所定の丸みを帯びた形状に成形される。
【００３０】
前記Ｓ３工程は、仕上げ研削工程であり、ウエーハが研削される。この工程では、ウエーハの平坦度を得るための平坦面を形成するだけの研削で充分である。微細粒度の砥石によりウエーハ表裏両面を機械的に研削加工を行う。この際の研削量は、ウエーハｗの表裏両面を合わせて約６０μｍである。具体的には、＃２０００番のレジノイド研削砥石を搭載した研削装置により、片面ずつ表面研削し、両面を研削する。
【００３１】
この研削工程では、ウエーハの表面と裏面を各々順番に研削する。この研削方法は、図示しないが、ウエーハを保持するチャック手段を有する回転軸と、その回転軸と対向する回転軸の一端に装着される研削砥石からなり、研削砥石を高速回転させながら、ウエーハの研削面に押圧することにより研削する。ここで使用される研削砥石は、後工程の一次研磨工程の研磨量を減らすため、研削による加工変質層を極力浅くする、かつ、超平坦度を必要とするために、＃１５００以上の砥粒径を有する研削砥石を使用した方がよい。
【００３２】
前記Ｓ４工程では、仕上げ研削工程で生じた歪みをとるためにエッチングが行なわれる。アルカリ性のエッチング液としては高濃度のＫＯＨ（水酸化カリウム）溶液が好適である。そのエッチング温度は９０℃、エッチング時間は６分である。このときのエッチング量は、ウエーハ表裏両面合わせて１０〜１５μｍである。
【００３３】
前記Ｓ５工程では、面取り部分に鏡面研磨を施す鏡面面取り（ＰＣＲ：Polishimg Conor Rounding）工程である。この鏡面面取り工程によって、ウエーハｗの外周縁を磨き、鏡面に仕上げる。これにより、ウエーハｗの強度を向上させ、パーティクルの発生を防ぎ、歩留まりの低下を防止できる。
【００３４】
前記Ｓ６工程では、固定砥粒研磨布９を用いてウエーハｗを両面鏡面研磨する両面研磨工程であり、つぎのＳ７工程の前加工である。ここでの仕上げ程度は、裏面の仕上げ程度に両面が仕上げられ、表面の厳しい超平坦度のＳＦＱＲの形状精度の要求をクリヤする。
【００３５】
図１１は、両面研磨装置を示す全体斜視図であり、図１２はその縦断面図である。この両面研磨工程では、例えば、図１１、図１２に示すような両面研磨装置１００が用いられる。両面研磨装置１００は、５個のウエーハ保持孔１１１ａがプレート軸線回りに（円周方向に）７２度ごとに穿設された平面視して円板形状のガラスエポキシ製のキャリアプレート１１１と、それぞれのウエーハ保持孔１１１ａに旋回自在に挿入されて保持された１２″（直径３００ｍｍ）のウエーハｗを、上下から挟み込むとともに、ウエーハｗに対して相対的に移動させることでウエーハ面を研磨する上定盤１１２および下定盤１１３とを備えている。
【００３６】
固定砥粒研磨布９は、多官能イソシアネートと、少なくとも平均分子量が２５０〜４，０００の多官能ポリオールと、研磨パッドの発泡倍率が１．１１〜５倍になるように発泡剤とを攪拌混合し、さらに平均粒径０．１５〜５０μｍの砥粒を５〜７０体積％の範囲で混合させて形成されたポリウレタン研磨パッドである。
【００３７】
前記Ｓ７工程では、前工程のＳ６工程の後、スウェーブタイプの仕上げ研磨布によりウエーハｗの片面の表面を鏡面（ミラーポリッシュ）に研磨仕上げをする。
【００３８】
前記Ｓ８工程では、このウエーハｗに洗浄工程を施す。具体的には、ＲＣＡ（アンモニア過酸化水素水）系の洗浄水で洗浄を行う。
【００３９】
これにより、ワイヤソーによるスライス工程後に従来のラップや両頭研削工程を省き、後工程では規格内の平坦度（以下、ＴＴＶという）を得るための平坦面を形成するだけの取りしろでよく、さらに、仕上げの研磨工程で短周期のうねりを簡単にとることにより、半導体ウエーハの製造工程の短縮ができる。
【００４０】
図４は１２″のウエーハの表面に現われるうねりを示し、図４の（ａ）は短周期と長周期を合成したうねり、図４の（ｂ）は長周期のうねりを示すグラフである。図４の（ａ）に示すように、短周期のうねりの波長（Ｌ１）は、約８ｍｍであり、これが図４の（ｂ）に示す長周期のうねりの波形に乗っているのが分かる。長周期のうねりは、図４の（ｂ）に示すように、波長（Ｌ２）が約４０ｍｍであり、短周期のうねりをとっても、長周期のうねりが残り、この長周期のうねりを仕上げ工程でとることは困難であるとされている。
【００４１】
図５は１２″のウエーハをスライスする従来の方法である１〜２サイクルのワイヤ往復走行によりスライスした場合のウエーハの表面状態を示し、図５の（ａ）は、仕上げ研削後に撮影した長周期、短周期のうねりが残った状態を示す平面図、図５の（ｂ）は、さらに研磨した後に撮影した長周期のうねりが残った状態を示す平面図である。
図５の（ａ）に示すように、従来のワークのスライス方法では、長周期のうねりの発生を抑えることができず、長周期、短周期のうねりを有するウエーハｗにスライスされていることが分かる。また、図５の（ｂ）に示すように、研磨後のウエーハｗの表面には、これまで問題にならなかった長周期のうねりが確認された。
【００４２】
図６は１２″のウエーハをスライスする本発明の方法である３サイクルのワイヤ往復走行によりスライスした場合のウエーハの表面状態を示し、図６の（ａ）は、仕上げ研削後に撮影した短周期のうねりのみが残った状態を示す平面図、図６の（ｂ）は、さらに研磨した後に撮影した表面状態を示す平面図である。
図６の（ａ）に示すように、本発明のワークのスライス方法においてスライスされたウエーハｗの表面には、短周期のうねりは認められるが、長周期のうねりの発生はなく、その証拠に、図６の（ｂ）に示すように、研磨工程により短周期のうねりを消去した後には、長周期のうねりもない高品位なウエーハが完成した。４サイクル、５サイクル、６サイクル、７サイクルによるスライス実験においても、３サイクルと同様に、ウエーハｗの表面には長周期のうねりは認められなかった。このスライス方法は、現在、８″から１２″以上へ移行するこの移行期において、１２″以上の高品位の半導体ウエーハの製造技術としては、画期的な技術となる。
【００４３】
この実験によると、まず、短周期のうねりについては、ワイヤソーによるスライス工程において、ワイヤ往復走行を１分間当たり３サイクル、４サイクル、５サイクル、６サイクル、７サイクルの一定サイクルでスライスを行い、前記ＴＴＶを得るに可能な平坦面を形成させる研削と、エッチング後に、ポリウレタン研磨パッドの固定砥粒研磨布（具体的には特開２００３−２５７９０５に記載された研磨パッド）を用いた研磨方法で研磨を行った結果、ウエーハの表面から短周期のうねりが完全に消えた。
【００４４】
図７は従来の不織布の研磨パッドと遊離砥粒を含むスラリー（研磨液）とを使用した研磨法を示し、図７の（ａ）は初期段階の断面拡大図、図７の（ｂ）は最終段階の断面拡大図である。図７の（ａ）に示すように、不織布の研磨パッドである研磨布２の上には、遊離砥粒３含むスラリー４が供給され、そのスラリー４を介してウエーハｗを研磨する研磨法である。
【００４５】
図８は前記Ｓ６工程に対応する固定砥粒研磨布を用いた研磨法を示し、図８の（ａ）は初期段階の断面拡大図、図８の（ｂ）は中間段階の断面拡大図、図８の（ｃ）は最終段階の断面拡大図である。
図９は固定砥粒研磨布の一例を示す拡大断面図である。
図９に示すように、固定砥粒研磨布９は、硬質のポリウレタン樹脂６であり、遊離砥粒３，３…はなく、すべての砥粒はポリウレタン樹脂６に固定されている。ポリウレタン樹脂６中に固定砥粒７，７…が混入されており、適量の気泡８，８…も形成されている。このポリウレタン研磨パッドの固定砥粒研磨布９は、多官能イソシアネートと、少なくとも平均分子量が２５０〜４，０００の多官能ポリオールと、研磨パッドの発泡倍率が１．１〜５倍になるように発泡剤とを撹拌混合し、さらに平均粒径０．１５〜５０μｍの砥粒を５〜７０体積％の割合で加えたポリウレタン研磨パッドである。これを使用してアルカリ液を流しながら研磨工程を行う。
【００４６】
図６の（ａ）のように表面に短周期のうねりが残っているウエーハｗを従来の研磨法で研磨した場合、図７の（ａ）に示すように、不織布の研磨布２の硬度がシュアＤ硬度で５〜２０と柔らかいため、遊離砥粒３を使用して研磨してもワークＷの表面のうねりに沿って研磨布２が変形してしまう。そのため、図７の（ｂ）に示すように、うねりがうまくとれず、結局、短周期のうねりが残ってしまうことになる。
これに対して、本発明の図８の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すポリウレタン研磨パッドの固定砥粒研磨布９のシュアＤ硬度が４０〜８０と硬いことから、固定砥粒研磨布９の表面が変形しないので、直線的に研磨できるため、図８の（ｃ）に示すように、短周期のうねりを簡単に除去でき、図６の（ｂ）のように、うねりを短時間で消去することができる。
【００４７】
ワイヤの往復走行の１往復を１サイクルとするとき、ワークＷのスライス時、１分間当たり３サイクル以上、８サイクル未満の間の一定サイクルで、たとえば、７サイクルでワイヤを往復走行させながらワークをスライスする場合、図２の（ｃ）に示すように、ワイヤ１４を７サイクルに走行されるには、従来のような主軸モータが２２ｋｗ程度の出力容量では、追従性に相当無理があり、ワイヤの高速送りと、高サイクル数送りに対応できなかったが、主軸モータ１８の出力容量を４５〜８０ｋｗにすることにより、高サーボパワーによる制御の追従性が格段によくなり、安定した正確な加工が持続できるようになった。また、リール用モータ１９，２０の出力容量を３０〜４５ｋｗにすることにより、さらに、リール回転においても制御の追従性がよく、好適であった。
【００４８】
なお、本発明はその技術思想の範囲内で種々の改造、変更が可能である。たとえば、工程順をその他の工程順に変更してもよい。また、面取り工程（Ｓ２）を省略し、鏡面面取り工程（Ｓ５）に含めてもよい。また、ワイヤソーのワイヤの送り速度については、最高スピードや加減速を加工に応じて適宜設定することが可能であり、サイクルパターンもどんな形状にしてもよい。さらに、主軸モータ１８は、1個でもよいし、複数個で構成してもよい。その合計出力が４５ｋｗ以上になればよい。
また、これ以外ワーク形状に応じたワークフィード制御や、ワイヤにかけるスラリーの量の調整等は、自由に行っても構わない。さらに、ワークの材質は、シリコンの他に、ゲルマニウム、ガリウムヒ素、サファイヤ等であっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明のワイヤソーの主要部を示す斜視図である。
【図２】ワークのスライス時の時間に対するワイヤ速度の変化を示すサイクル線図であり、（ａ）は従来例を示すサイクル線図、（ｂ）（ｃ）は本発明の例を示すサイクル線図である。
【図３】本発明の一実施例に係る半導体ウエーハの製造方法を示すフローチャートである。
【図４】１２″のウエーハの表面に現われるうねりを示し、（ａ）は短周期のうねり、（ｂ）は長周期のうねりを示すグラフである。
【図５】ウエーハを従来の方法である１〜２サイクルのワイヤ往復走行によりスライスした場合のウエーハの表面状態を示し、図５の（ａ）は、仕上げ研削後に撮影した長周期、短周期のうねりが残った状態を示す平面図、図５の（ｂ）は、さらに研磨した後に撮影した長周期のうねりが残った状態を示す平面図である。
【図６】ウエーハをスライスする本発明の方法である３サイクル（以上８サイクル未満）のワイヤ往復走行によりスライスした場合のウエーハの表面状態を示し、（ａ）は仕上げ研削後に撮影した短周期のうねりのみが残った状態を示す平面図、（ｂ）は研磨した後に撮影した表面状態を示す平面図である。
【図７】図７は従来の不織布の研磨パッドと遊離砥粒を含むスラリー（研磨液）とを使用した研磨法を示し、図７の（ａ）は初期段階の断面拡大図、図７の（ｂ）は最終段階の断面拡大図である。
【図８】Ｓ６工程に対応する固定砥粒研磨布を用いた研磨法を示し、（ａ）は初期段階の断面拡大図、（ｂ）は中間段階の断面拡大図、（ｃ）は最終段階の断面拡大図である。
【図９】固定砥粒研磨布の一例を示す拡大断面図である。
【図１０】従来の半導体ウエーハの製造方法を示すフローチャートである。
【図１１】両面研磨装置を示す全体斜視図である。
【図１２】両面研磨装置の縦断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１      ワイヤソー
２      研磨布（研磨パッド）
３      遊離砥粒
４      スラリー
５      研磨液
６      ポリウレタン樹脂
７      固定砥粒
８      気泡
９      固定砥粒研磨布
１１，１２，１３  加工用ローラ
１４    ワイヤ
１５    制御装置（ワイヤ送り制御手段を含む）
１６，１７  リール
１８    主軸モータ
１９，２０  リール用モータ
Ｗ      ワーク
ｗ      ウエーハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2006297847.tif 000011
【図１０】
2006297847.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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