(57)【要約】【課題】デバイス形成工程の熱処理において、ノッチ部からスリップが発生するのを抑制することができるシリコンウェーハの面取り研磨方法、シリコンウェーハの製造方法およびシリコンウェーハを提供する。【解決手段】ノッチを有するシリコンウェーハを研磨する方法において、シリコンウェーハの少なくとも一方の主面側において、鏡面面取り研磨処理により、ノッチをオーバーポリッシュすることを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノッチを有するシリコンウェーハを面取り研磨する方法において、
前記シリコンウェーハの少なくとも一方の主面側において、鏡面面取り研磨処理により、前記ノッチをオーバーポリッシュすることを特徴とするシリコンウェーハの面取り研磨方法。
【請求項２】
前記オーバーポリッシュは、前記ノッチの深さをＤ[ｍｍ]として、前記シリコンウェーハの外周端から前記ノッチの研磨領域のウェーハ径方向内側端までの距離が１．７×Ｄ[ｍｍ]以上となるように行う、請求項１に記載のシリコンウェーハの面取り研磨方法。
【請求項３】
前記オーバーポリッシュは、前記距離が１．９５×Ｄ[ｍｍ]以上となるように行う、請求項２に記載のシリコンウェーハの面取り研磨方法。
【請求項４】
前記オーバーポリッシュは、前記シリコンウェーハの外周端から前記ノッチの研磨領域のウェーハ径方向内側端までの距離が３．０ｍｍ以下となるように行う、請求項１〜３のいずれか１項に記載のシリコンウェーハの面取り研磨方法。
【請求項５】
前記シリコンウェーハの外周部の酸素濃度が１０．１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ  Ｆ１２１−１９７９）以上である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のシリコンウェーハの面取り研磨方法。
【請求項６】
ノッチ端面の加工ダメージを顕在化させることによって全て除去する、請求項１〜５のいずれか１項に記載のシリコンウェーハの面取り研磨方法。
【請求項７】
前記加工ダメージの顕在化は、前記シリコンウェーハを９００℃以上１１５０℃以下の第１の温度で第１の熱処理を施し、次いで１１００℃以上１２００℃以下の第２の温度で第２の熱処理を施した後、エッチングレートが１．３μｍ／分以下の選択エッチング処理を施すことにより行う、請求項６に記載のシリコンウェーハの面取り研磨方法。
【請求項８】
前記選択エッチング処理はライトエッチング法により行う、請求項７に記載のシリコンウェーハの面取り研磨方法。
【請求項９】
所定の方法によりシリコンインゴットを育成し、育成したシリコンインゴットをスライスしてシリコンウェーハを得た後、得られたシリコンウェーハに対して、請求項１〜８に記載のシリコンウェーハの面取り研磨方法により鏡面面取り研磨処理を施すことを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。
【請求項１０】
前記所定の方法はチョクラルスキー法である、請求項９に記載のシリコンウェーハの製造方法。
【請求項１１】
ノッチを有するシリコンウェーハにおいて、
前記シリコンウェーハの少なくとも一方の主面側において、前記ノッチの深さをＤ[ｍｍ]として、前記シリコンウェーハの外周端から前記ノッチの研磨領域のウェーハ径方向内側端までの距離が１．７×Ｄ[ｍｍ]以上であることを特徴とするシリコンウェーハ。
【請求項１２】
前記距離が１．９５×Ｄ[ｍｍ]以上である、請求項１１に記載のシリコンウェーハ。
【請求項１３】
前記距離が３．０ｍｍ以下である、請求項１１または１２に記載のシリコンウェーハ。
【請求項１４】
外周部の酸素濃度が１０．１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ  Ｆ１２１−１９７９）以上である、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載のシリコンウェーハ。
【請求項１５】
前記ノッチにおける加工ダメージがゼロである、請求項１１〜１４のいずれか１項に記載のシリコンウェーハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンウェーハの研磨方法、シリコンウェーハの製造方法およびシリコンウェーハに関し、特に、デバイス形成工程の熱処理時に、シリコンウェーハ外周部に形成されたノッチ部からスリップが発生するのを抑制することができるシリコンウェーハの研磨方法、シリコンウェーハの製造方法およびシリコンウェーハに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの基板となるシリコンウェーハは、ウェーハ製造工程において、チョクラルスキー（ＣＺｏｃｈｒａｌｓｋｉ、ＣＺ）法等によって育成された単結晶シリコンインゴットの外周部に対して研削処理を施してインゴットの直径を規定値に調整した後、スライスして多数のシリコンウェーハとする。続いて、得られたシリコンウェーハに対して面取り処理、平坦化（ラップ）処理、両面研磨処理、仕上げ研磨処理等を施した後、最終洗浄して、各種品質検査を行って異常が確認されなければ製品として完成し、出荷する。
【０００３】
出荷されたシリコンウェーハ上には、様々な半導体デバイスが作り込まれる。このデバイス形成工程では、シリコンウェーハに複数回の熱処理が施されるが、近年、こうした熱処理として急速昇降温処理が多用されている。その結果、シリコンウェーハ表裏面の温度差等に起因してウェーハに負荷される応力が増大している。よって、シリコンウェーハ中に析出した酸素析出物や、デバイス形成工程の搬送時に形成される搬送傷、および熱処理時にシリコンウェーハを支持するウェーハサポートとの接触によりウェーハ外周部裏面に形成される接触傷などから転位が形成されると、形成された転位が応力によって伝播することにより発生するスリップが問題となる事例が増えている。
【０００４】
スリップが発生すると、局所的な変形の原因となり、デバイス形成工程において、シリコンウェーハ上にデバイスパターンを転写するフォトリソグラフィ工程でオーバーレイ（重ね合わせ）エラーを引き起こし、デバイスの歩留まりを低下させることがある。そのため、急速昇降温熱処理に供しても、スリップが発生しないようにすることが肝要である。
【０００５】
こうした背景の下、特許文献１には、Ｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥が存在しない結晶に、所定の熱処理によってシリコンウェーハ内部の析出物の密度とサイズを制御することにより、デバイス形成工程において、急速昇降温熱処理に供した場合においても、酸素析出物や搬送傷、接触傷からのスリップの伸展を防止する方法について記載されている。
【０００６】
ところで、シリコンウェーハの外周部には、特定の結晶方向を示すノッチが形成される場合が多い。例えば、結晶面が（１００）面のシリコンウェーハには、＜１１０＞方向等を示すノッチが形成される。このノッチは、上述のウェーハ製造工程において、育成した単結晶シリコンインゴットの直径を調整した後、例えば砥石をインゴットの軸方向に移動させることによって形成される（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−２２８９３１号公報
【特許文献２】特開２００５−２１９５０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように形成されたノッチおよびその近傍の領域（以下、「ノッチ部」と言う）には、その形状の特殊性のために、熱処理時に熱応力が集中しやすい。また、ノッチの加工時にノッチ端面に形成されたダメージは、その後の面取り処理によって除去するのが難しく、残りやすい。そのため、デバイス形成工程の熱処理時に、ノッチ部からスリップが発生しやすい。
【０００９】
また、特許文献１には、シリコンウェーハ中の析出物の密度とサイズの制御により、ウェーハ裏面外周部の搬送傷や接触傷からのスリップ発生を防止できるとされているが、本発明者の検討の結果、デバイス形成工程の熱処理時に、ノッチ部の搬送傷や接触傷からスリップが発生することが判明した。
【００１０】
このように、デバイス形成工程の熱処理時に、ノッチ端面の加工ダメージや、ノッチ部の傷からスリップが発生しやすいにもかかわらず、こうしたスリップ発生を抑制する方法は未だ確立されていない。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、デバイス形成工程の熱処理時に、シリコンウェーハ外周部に形成されたノッチ部からのスリップ発生を抑制することができるシリコンウェーハの面取り研磨方法、シリコンウェーハの製造方法およびシリコンウェーハを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決する本発明の要旨構成は以下の通りである。
（１）ノッチを有するシリコンウェーハを面取り研磨する方法において、
前記シリコンウェーハの少なくとも一方の主面側において、鏡面面取り研磨処理により、前記ノッチをオーバーポリッシュすることを特徴とするシリコンウェーハの面取り研磨方法。
【００１３】
（２）前記オーバーポリッシュは、前記ノッチの深さをＤ[ｍｍ]として、前記シリコンウェーハの外周端から前記ノッチの研磨領域のウェーハ径方向内側端までの距離が１．７×Ｄ[ｍｍ]以上となるように行う、前記（１）に記載のシリコンウェーハの面取り研磨方法。
【００１４】
（３）前記オーバーポリッシュは、前記距離が１．９５×Ｄ[ｍｍ]以上となるように行う、前記（２）に記載のシリコンウェーハの面取り研磨方法。
【００１５】
（４）前記オーバーポリッシュは、前記シリコンウェーハの外周端から前記ノッチの研磨領域のウェーハ径方向内側端までの距離が３．０ｍｍ以下となるように行う、前記（１）〜（３）のいずれか１項に記載のシリコンウェーハの面取り研磨方法。
【００１６】
（５）前記シリコンウェーハの外周部の酸素濃度が１０．１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ  Ｆ１２１−１９７９）以上である、前記（１）〜（４）のいずれか１項に記載のシリコンウェーハの面取り研磨方法。
【００１７】
（６）ノッチ端面の加工ダメージを顕在化させることによって全て除去する、前記（１）〜（５）のいずれか１項に記載のシリコンウェーハの面取り研磨方法。
【００１８】
（７）前記加工ダメージの顕在化は、前記シリコンウェーハを９００℃以上１１５０℃以下の第１の温度で第１の熱処理を施し、次いで１１００℃以上１２００℃以下の第２の温度で第２の熱処理を施した後、エッチングレートが１．３μｍ／分以下の選択エッチング処理を施すことにより行う、前記（６）に記載のシリコンウェーハの面取り研磨方法。
【００１９】
（８）前記選択エッチング処理はライトエッチング法により行う、前記（７）に記載のシリコンウェーハの面取り研磨方法。
【００２０】
（９）所定の方法によりシリコンインゴットを育成し、育成したシリコンインゴットをスライスしてシリコンウェーハを得た後、得られたシリコンウェーハに対して、前記（１）〜（８）に記載のシリコンウェーハの面取り研磨方法により鏡面面取り研磨処理を施すことを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。
【００２１】
（１０）前記所定の方法はチョクラルスキー法である、前記（９）に記載のシリコンウェーハの製造方法。
【００２２】
（１１）ノッチを有するシリコンウェーハにおいて、
前記シリコンウェーハの少なくとも一方の主面側において、前記ノッチの深さをＤ[ｍｍ]として、前記シリコンウェーハの外周端から前記ノッチの研磨領域のウェーハ径方向内側端までの距離が１．７×Ｄ[ｍｍ]以上であることを特徴とするシリコンウェーハ。
【００２３】
（１２）前記距離が１．９５×Ｄ[ｍｍ]以上である、前記（１１）に記載のシリコンウェーハ。
【００２４】
（１３）前記距離が３．０ｍｍ以下である、前記（１１）または（１２）に記載のシリコンウェーハ。
【００２５】
（１４）外周部の酸素濃度が１０．１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ  Ｆ１２１−１９７９）以上である、前記（１１）〜（１３）のいずれか１項に記載のシリコンウェーハ。
【００２６】
（１５）前記ノッチにおける加工ダメージがゼロである、前記（１１）〜（１４）のいずれか１項に記載のシリコンウェーハ。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、デバイス形成工程の熱処理時に、ノッチ部からスリップが発生するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】ノッチの鏡面面取り研磨処理を説明する模式図である。
【図２】ノッチの研磨領域を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
（シリコンウェーハの面取り研磨方法）
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。本発明によるシリコンウェーハの面取り研磨方法は、ノッチを有するシリコンウェーハを面取り研磨する方法である。ここで、シリコンウェーハの少なくとも一方の主面側において、鏡面面取り研磨処理により、上記ノッチをオーバーポリッシュすることを特徴とする。
【００３０】
上述のように、ノッチ部には、その形状の特殊性のために、デバイス形成工程の熱処理時に熱応力が集中してスリップが発生しやすい。そして、スリップ発生の原因のうち、ノッチ端面に形成された加工ダメージを完全に除去するのは、除去されたかどうかの判定ができないため難しい。
【００３１】
一方、一般に、デバイス形成工程においては、ウェーハ裏面の外周部を保持して搬送や支持を行う。そのため、ウェーハ裏面外周部に形成される搬送傷や接触傷を全く形成しないようにすることは困難である。しかしながら、本発明者の検討の結果、ウェーハ裏面外周部の搬送傷や接触傷のうち、スリップ発生の起点となっているのは、あくまでノッチ部に存在する傷のみであり、ノッチ部以外の領域に存在する搬送傷や接触傷からスリップは発生しないことが判明した。
【００３２】
そこで本発明者は、このようなノッチ部の搬送傷や接触傷を起点とするスリップ発生を抑制する方法について検討した。
【００３３】
上述のように、形状の特殊性のために、ノッチ部には熱処理時に熱応力が集中しやすい。よって、この熱処理により生じた熱応力がスリップ発生の大きな要因の１つである。しかし、この要因については、ノッチの形状が規格で決められている限り解決は難しい。
【００３４】
よって、本発明者は、シリコンウェーハ裏面外周部とウェーハサポートとの接触部に発生する接触圧に注目した。すなわち、デバイス形成工程の熱処理時においては、シリコンウェーハはウェーハサポートによってその外周部が支持されており、シリコンウェーハ裏面外周部とウェーハサポートとの接触部には、シリコンウェーハの自重に起因する接触圧が発生する。
【００３５】
ウェーハサポートにより支持されるウェーハ外周部の領域は、現状では、ウェーハ外周端から中心に向かって２ｍｍ程度までの領域であるが、将来的には、支持領域は現在よりも狭くなることが予想される。また、シリコンウェーハの大口径化が進むと、ウェーハの自重も増すことになる。その結果、将来的には、上記接触圧は現在よりも増加し、スリップがより発生しやすくなることが予想される。
【００３６】
そこで本発明者は、上記接触圧をノッチ部で低減すれば、熱応力の集中があったとしても、搬送傷や接触傷を起点とするスリップ発生を抑制できるのではないかと考えた。そして、上記接触圧を低減するには、シリコンウェーハの少なくとも一方の主面側、すなわち、少なくともウェーハサポートと接触するシリコンウェーハの裏面側において、鏡面面取り研磨処理により、ノッチをオーバーポリッシュすることが極めて有効であることを見出したのである。
【００３７】
一般に、「オーバーポリッシュ」とは、ウェーハ外周部の面取り処理の際に、通常よりも、さらにウェーハ面内方向内側まで研磨されることを意味している。通常は、ウェーハの有効面積をより大きくして、より多くデバイスを製造できるように面取り幅を小さく、つまり、オーバーポリッシュを抑制あるいは防止するように面取り研磨処理が行われる。しかし、本発明においては、ノッチ部の搬送傷や接触傷からスリップが発生するのを抑制するために、鏡面面取り研磨処理により、意図的にノッチをオーバーポリッシュする。
【００３８】
このノッチのオーバーポリッシュにより、少なくとも一方の主面である領域の平坦面にテーパー加工処理が施されるため、ウェーハ裏面外周部とウェーハサポートとが接触する面積が低減されてノッチ部の接触圧が低減される。よって、後述する実施例に示すように、ノッチ部の搬送傷や接触傷に印加される応力が低減される。また、搬送傷や接触傷自体も低減されるため、スリップの発生を抑制できる。
【００３９】
図１は、ノッチの鏡面面取り研磨処理を説明する模式図である。ノッチＮに対する鏡面面取り研磨処理は、テーブルＴの上にシリコンウェーハＷを載置し、研磨パッドＰを鉛直方向に対して所定の傾斜角度でノッチＮに当て、研磨パッドＰを回転させることにより行うことができる。
【００４０】
ノッチＮのオーバーポリッシュは、ノッチＮを鏡面面取り研磨処理する際に、研磨パッドＰの鉛直方向からの傾斜角度や、研磨パッドＰの硬さ、研磨時間、スラリーの種類等の研磨条件を適切に設定することに行うことができる。
【００４１】
上記オーバーポリッシュは、ノッチの深さをＤ[ｍｍ]として、シリコンウェーハＷの外周端からノッチＮの研磨領域のウェーハ径方向内側端までの距離が１．７×Ｄ[ｍｍ]以上となるように行うことが好ましい。これにより、後述する実施例に示すように、ウェーハ裏面外周部とウェーハサポートとの間の接触圧が低減されることによって、ノッチ部の搬送傷や接触傷に印加される応力が低減され、ノッチ部の搬送傷や接触傷からのスリップ発生を抑制することができる。
【００４２】
特に、後述する実施例に示すように、シリコンウェーハ外周部の酸素濃度が高い（例えば、１０．１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上）場合には、ノッチ部の搬送傷や接触傷からスリップが発生するのを完全に防止することができる。
【００４３】
ノッチの深さＤは、ＳＥＭＩ規格により規定されており、例えば直径３００ｍｍのウェーハについては、１．００ｍｍ＋０．２５ｍｍ−０．００ｍｍである。つまり、直径が３００ｍｍのウェーハの場合には、ノッチの深さＤは１．００ｍｍ以上１．２５ｍｍ以下とすることが規定されている。よって、ノッチの深さＤが１．００ｍｍの場合には、シリコンウェーハＷの外周端からノッチＮの研磨領域のウェーハ径方向内側端までの距離を１．７ｍｍ以上とすることにより、上記した効果を奏することができる。同様に、ノッチの深さＤが１．２５ｍｍの場合には、上記距離を１．９５ｍｍ以上とすることにより、上記した効果を奏することができる。
【００４４】
なお、本発明において、「シリコンウェーハの外周端からノッチの研磨領域のウェーハ径方向内側端までの距離」とは、図２（ａ）に示すように、ノッチＮのウェーハ径方向内側端Ｔにおける、シリコンウェーハの外周端ＥとノッチＮのオーバーポリッシュ領域のウェーハ径方向内側端Ｉまでの距離Ｌを意味している。ここで、「シリコンウェーハＷの外周端Ｅ」は、ノッチＮ以外の領域の外周端Ｅ’をノッチＮに外挿した位置を意味している。
【００４５】
そして、上記距離Ｌは、図２（ｂ）に示すように、上記ノッチＮのウェーハ径方向内側端Ｉにおける、ノッチの深さＤと、ノッチＮのウェーハ径方向内側端Ｔにおける面取り幅Ｍと、オーバーポリッシュ幅Ｗとの和に等しい。
【００４６】
また、上記オーバーポリッシュは、上記距離Ｌが１．９５×Ｄ[ｍｍ]以上となるように行うことがより好ましい。これにより、後述する実施例に示すように、ウェーハ裏面外周部とウェーハサポートとの間の接触圧がさらに低減されることによって、ノッチ部の搬送傷や接触傷への応力がより低減し、加えて搬送傷や接触傷自体も低減できるので、ノッチ部の搬送傷や接触傷からのスリップ発生をさらに抑制することができる。また、シリコンウェーハ外周部の酸素濃度が低い（例えば、９．８×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満）場合であっても、デバイス形成工程において、ウェーハ裏面外周部に形成された接触傷からのスリップの発生を完全に防止することができる。
【００４７】
一方、上記距離Ｌの上限については、スリップを抑制する点では特に限定されないが、加工の困難性の点で、３．０ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００４８】
なお、本発明者の検討によれば、ノッチからウェーハ径方向内側に十分に離れた位置に存在する傷からはスリップは発生しない。具体的には、本発明者は、ノッチ部の傷のうち、外周端から８ｍｍの位置に存在する傷からはスリップが発生しないことを確認している。
【００４９】
また、シリコンウェーハの外周部の酸素濃度が９．８×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ  Ｆ１２１−１９７９）以上であることが好ましい。シリコンウェーハ中の酸素は、転位をピンニングしてスリップの発生を抑制する効果を有する。こうした酸素によるピンニング効果を十分に得るために、シリコンウェーハの外周部の酸素濃度は９．８×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ  Ｆ１２１−１９７９）以上であることが好ましい。より好ましくは、外周部の酸素濃度は１０．１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ  Ｆ１２１−１９７９）以上である。なお、本発明において、「シリコンウェーハの外周部」とは、ウェーハ外周端からウェーハ中心方向１０ｍｍまでの環状の領域を意味している。
【００５０】
さらに、ノッチ端面に形成された加工ダメージを顕在化させて、低減することが好ましい。上述のように、デバイス形成工程の熱処理において、ノッチを形成する際に形成されたノッチ端面の加工ダメージを起点としてスリップが発生する場合がある。そして、このノッチ端面の加工ダメージは、傷とは異なり顕在化させない限り観察することができないため、除去することは困難である。本発明者は、これらを顕在化させることできる方法を検討した。
【００５１】
その結果、本発明者は、本発明者の先の出願である特願２０１５−２２３８０７号明細書に記載されているように、シリコンウェーハに対して、比較的低温である９００℃以上１１５０℃以下の第１の温度で行う第１の熱処理の後に、第１の温度よりも高温である９００℃以上１１５０℃以下の第２の温度で行う第２の熱処理を施し、その後、エッチングレートが１．３μｍ以下の選択エッチング処理を施すことにより、ノッチ端面の加工ダメージを酸化誘起積層欠陥酸素誘起欠陥（Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｓｔａｃｋｉｎｇ  Ｆａｕｌｔ、ＯＳＦ）として顕在化できることを見出した。以下、加工ダメージをＯＳＦとして顕在化する方法を説明する。
【００５２】
上記第１の熱処理は、適切な熱処理炉を用いて行うことができるが、上記シリコンウェーハを熱処理炉に投入する際の温度は、６５０℃以上８００℃以下とすることが好ましい。また、第１の温度までの昇温速度は、３℃／秒以上６℃／秒以下とすることが好ましい。
【００５３】
第１の熱処理を施す時間は、３０分以上３００分以下とすることが好ましい。ここで、３０分以上とすることにより、加工ダメージ付近にシリコンウェーハ中の酸素を凝集させてＯＳＦ核を形成することができる。一方、３００分を超えると、ＯＳＦ核形成効果は飽和して変わらない。
【００５４】
また、第１の熱処理を行う雰囲気は、特に限定されないが、加工ダメージ付近にシリコンウェーハ中の酸素を凝集させる点で、第１の熱処理は乾燥酸素ガス雰囲気下で行うことが好ましい。
【００５５】
次に、第１の熱処理を施した評価対象のシリコンウェーハに対して、１１００℃以上１２００℃以下の第２の温度で第２の熱処理を施す。ここで、第２の温度を１１００℃未満の場合には、ＯＳＦの形成が必ずしも十分ではないためである。一方、１２００℃を超えると、格子間シリコンの拡散が早くなり、その結果、ＯＳＦの形成が困難となるためである。
【００５６】
第２の熱処理を施す時間は、３０分以上２００分以下とすることが好ましい。ここで、３０分以上とすることにより、第１の熱処理によって形成されたＯＳＦ核を起点としてＯＳＦを形成することができる。一方、２００分を超えても、ＯＳＦ形成効果は飽和して変わらない。
【００５７】
また、第２の熱処理を行う雰囲気は、特に限定されないが、ＯＳＦを効率的に形成する点で、水蒸気を含むウェット酸素ガス雰囲気下で行うことが好ましい。
【００５８】
続いて、上記第２の熱処理を経た評価対象のシリコンウェーハに対して、１．３μｍ／分以下のエッチングレートの選択エッチング処理を施す。これにより、ノッチ端面上の加工ダメージをＯＳＦとして顕在化させることができる。また、エッチングレートが遅すぎると、ＯＳＦとして顕在化させるのに時間が掛かりすぎて実用的でないため、エッチングレートは０．０５μｍ／分以上が好ましい。
【００５９】
上記１．３μｍ／分以下のエッチングレートは、例えば、エッチング液の調製により行うことができる。具体的には、Ｓｉの選択エッチングはＳｉの酸化とＳｉ酸化物の除去で進行する。このＳｉ酸化物除去によりエッチングは進行していくため、酸化のための薬品と酸化膜除去のための薬品の割合、及び酸化と酸化物除去を同時に抑制するための緩衝剤の添加量を調整することにより、エッチングレートを１．３μｍ／分以下とすることができる。酸化のための薬品としては例えば硝酸やクロム酸、酸化膜除去のための薬品としては例えばフッ化水素酸、緩衝剤としては例えば水や酢酸が挙げられる。
【００６０】
上記エッチングレートが１．３μｍ／分以下である選択エッチング処理を行う既存の方法としては、ライトエッチング法や、フッ酸と硝酸の混合液によるダッシュエッチング法、等が存在するが、面粗れ等による、ＯＳＦの観察しやすさの点から、ライトエッチング法が好ましい。なお、ライトエッチング法のエッチングレートは１．０μｍ／分である。
【００６１】
エッチング処理を施す時間は、１秒以上１８０秒以下とすることが好ましい。ここで、１秒以上とすることにより、第１の熱処理によって形成されたＯＳＦ核を起点としてＯＳＦを形成することができる。一方、１８０秒を超えると、面粗れが発生し、その外乱の影響で、ＯＳＦの観察が困難となる。より好ましくは、５秒以上３０秒以下である。
【００６２】
以上の処理によって、シリコンウェーハのノッチ端面上に存在する加工ダメージをＯＳＦとして顕在化させることができるため、例えば光学顕微鏡によって、ノッチ端面を観察することにより、加工ダメージをＯＳＦとして検出することができる。
【００６３】
後述する実施例に示すように、ノッチ端面の加工ダメージを上述の方法により顕在化できれば、鏡面面取り研磨処理を施す際の研磨パッドやスラリーを適切に選択することにより、上記加工ダメージを低減できることが分かった。さらに、研磨パッドとスラリーとの組み合わせによっては、加工ダメージを完全に除去することができることも分かった。
【００６４】
このようにしてノッチ端面の加工ダメージを顕在化させて低減することにより、加工ダメージを起点とするスリップを抑制することができる。さらに、加工ダメージを全て無くすことにより、ノッチ端面の加工ダメージからのスリップ発生を防止することができる。
【００６５】
上記ノッチ端面の加工ダメージの低減は、ノッチをオーバーポリッシュする鏡面面取り研磨処理と同じ工程で行うことも、オーバーポリッシュとは別の工程で行うこともできる。
【００６６】
なお、オーバーポリッシュによる作用効果は、ウェーハ裏面外周部とウェーハサポートとの間の接触圧と、ウェーハ裏面に生じる搬送傷や接触傷に関するものであるため、上記オーバーポリッシュはウェーハの裏面側だけに対して行ってもよい。
【００６７】
以上より、本発明によるシリコンウェーハの面取り研磨方法により、デバイス形成工程の熱処理時にノッチ部からスリップが発生するのを抑制することができる。
【００６８】
（シリコンウェーハの製造方法）
次に、本発明によるシリコンウェーハの製造方法について説明する。本発明によるシリコンウェーハの製造方法は、所定の方法によりシリコンインゴットを育成し、育成したシリコンインゴットをスライスしてシリコンウェーハを得た後、得られたシリコンウェーハに対して、上記した本発明によるシリコンウェーハの面取り研磨方法によりノッチの鏡面面取り研磨処理を施すことを特徴としている。従って、上記ノッチ部の鏡面面取り研磨処理以外の工程については一切限定されない。以下、本発明のシリコンウェーハの製造方法の一例を示す。
【００６９】
まず、ＣＺ法により、石英るつぼに投入された多結晶シリコンを１４００℃程度に溶融し、次いで種結晶を液面に漬けて回転させながら引き上げることにより、例えば、結晶面が（１００）面である単結晶シリコンインゴットを製造する。ここで、所望の抵抗率を得るために、例えばホウ素やリン等をドープする。また、インゴットの製造の際に磁場を印加する磁場印加チョクラルスキー（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｉｅｌｄ  ＣＺｏｃｈｒａｌｓｋｉ，ＭＣＺ）法を用いることにより、シリコンインゴット中の酸素濃度を制御することができる。
【００７０】
次いで、得られた単結晶シリコンインゴットの外周部に研削処理を施して直径を均一にした後、インゴットの外周面に適切な形状を有する砥石を押し当て、インゴットの軸方向の移動を繰り返すことにより、例えば＜１１０＞方向を示すノッチを形成する。
【００７１】
続いて、ワイヤーソーや内周刃切断機を用いて、ノッチが形成された単結晶シリコンブロックに対して、例えば１ｍｍ程度の厚さにスライスしてシリコンウェーハを得る。
【００７２】
その後、得られたシリコンウェーハの外周部に対して１次面取り処理を施す。この１次面取り処理は、ツルーイングにより面取り形状に対応する形状の溝が予め外周部に形成された精研砥石を用いた研磨や、コンタリング加工等により行うことができる。具体的には、まず、例えば＃６００程度のメタルボンド円柱砥石をシリコンウェーハの外周部に押し当て、所定の形状に粗く面取りする１次面取り処理を施す。これにより、シリコンウェーハの外周部は、所定の丸みを帯びた形状に加工される。
【００７３】
同様に、ノッチに対しても１次面取り処理を施す。その際には、シリコンウェーハ外周部全体に対して行った砥石よりも小径（ウェーハと摺接する箇所の直径が、例えば１ｍｍ）の、例えば＃６００のメタルボンドのものを用いることができ、砥石を回転させながらノッチに押し当て、砥石をノッチの輪郭に沿って移動させることにより、面取り処理を行うことができる。
【００７４】
その後、シリコンウェーハの主面に対して１次平坦化処理（ラッピング処理）を施す。この一次平坦化処理は、シリコンウェーハを互いに平行な一対のラップ定盤間に配置し、ラップ定盤間に、例えばアルミナ砥粒と分散剤と水の混合物からなるラップ液を供給しつつ、所定の加圧下で回転および摺動させることにより、シリコンウェーハの表裏面を機械的にラッピングして、ウェーハの平行度を高める。その際、シリコンウェーハのラップ量は、ウェーハ表裏両面を合わせて４０〜１００μｍ程度である。
【００７５】
次いで、精研砥石を用いた円盤状の砥石を用いた研磨や、コンタリング加工等により、１次平坦化処理が施されたシリコンウェーハの外周部に対して２次面取り処理を施す。この２次面取り処理は、１次面取り処理よりも細かい、例えば＃２０００のメタルボンド面取り用砥石を用いて行う。
【００７６】
同様に、ノッチに対しても２次面取り処理を施す。その際には、シリコンウェーハ外周部全体に対して行った砥石よりも小径（ウェーハと摺接する箇所の直径が、例えば１ｍｍ）の、例えば＃２０００のメタルボンドのものを用いることができ、砥石を回転させながらノッチに押し当て、砥石をノッチの輪郭に沿って移動させることにより行う。
【００７７】
その後、２次面取り処理が施されたシリコンウェーハに対して、エッチング処理を施す。具体的には、フッ酸、硝酸、酢酸、燐酸のうち少なくとも１つからなる水溶液を用いた酸エッチング、あるいは水酸化カリウム水溶液や水酸化ナトリウム水溶液等を用いたアルカリエッチングあるいは上記酸エッチングとアルカリエッチングの併用により、前工程までの処理により生じたウェーハの歪みを除去する。
【００７８】
続いて、エッチング処理が施されたシリコンウェーハに対して、平面研削処理を施し、ウェーハの平坦性を高める。この平面研削処理は、平面研削装置を用いて行うことができる。この平面研削処理の砥石としては、例えばダイヤモンド砥粒の分布中心粒径が０．７μｍである＃８０００のビトリファイド研削砥石を用いることができる。
【００７９】
その後、両面研磨処理装置を用いて、平面研削処理が施されたシリコンウェーハに対して両面研磨処理を施す。この両面研磨処理は、キャリアプレートの孔部にシリコンウェーハを嵌め込んだ後、キャリアプレートを研磨布を貼りつけた上定盤および下定盤で挟み、上下定盤とウェーハとの間に、例えばコロイダルシリカ等のスラリーを流し込み、上下定盤およびキャリアを互いに反対方向に回転させて行う。これにより、ウェーハ表面の凹凸を低減して平坦度の高いウェーハを得ることができる。
【００８０】
続いて、シリコンウェーハの外周部に対して鏡面面取り研磨処理を施す。この鏡面面取り研磨処理は、例えば円筒形状のウレタンバフをモータ回転させる鏡面面取り研磨装置を用いて行うことができる。鏡面面取り研磨処理は、モータによりウレタンバフを回転させ、この回転中のバフの外周面にシリコンウェーハの外周部を接触させる。これにより、ウェーハ外周部が鏡面仕上げされる。
【００８１】
同様に、ノッチに対しても鏡面面取り研磨処理を施す。この鏡面面取り研磨処理は、ディスク状に成型されたウレタンバフを回転させながらノッチに押し当てて行う。本発明においては、この鏡面面取り研磨処理により、上記した本発明によるシリコンウェーハの加工方法に従って、ノッチをオーバーポリッシュする。これにより、デバイス形成工程において、ウェーハ裏面外周部に搬送傷や接触傷が形成されても、ノッチ部裏面における接触圧を低減することができ、ノッチ部からスリップが発生するのを抑制することができる。
【００８２】
その後、片面研磨装置を用いて、鏡面面取り研磨処理が施されたシリコンウェーハに対して片面研磨処理を施す。この片面研磨処理は、スウェード素材の研磨布を用い、研磨液として、例えばコロイダルシリカを含むアルカリ性の研磨液を用いて行うことができる。
【００８３】
次に、仕上げ研磨処理が施されたシリコンウェーハを洗浄工程に搬送し、例えば、アンモニア水、過酸化水素水および水の混合物であるＳＣ−１洗浄液や、塩酸、過酸化水素水および水の混合物であるＳＣ−２洗浄液を用いて、ウェーハ表面のパーティクルや有機物、金属等を除去する。
【００８４】
最後に、洗浄されたシリコンウェーハを検査工程に搬送し、ウェーハの平坦度、ウェーハ表面のＬＰＤの数、ダメージ、ウェーハ表面の汚染等を検査する。これらの検査を通過して、所定の製品品質を満足するウェーハのみが製品として出荷される。
【００８５】
なお、上述のステップで得られたウェーハに対して、必要に応じてアニール処理やエピタキシャル膜成長処理を施すことにより、アニールウェーハやエピタキシャルウェーハ、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェーハ等を得ることができる。
【００８６】
こうして、デバイス形成工程において、ノッチ部からスリップが発生するのを抑制することができるシリコンウェーハを製造することができる。
【００８７】
（シリコンウェーハ）
続いて、本発明によるシリコンウェーハについて説明する。本発明によるシリコンウェーハは、ノッチを有するシリコンウェーハであり、ノッチの深さをＤ[ｍｍ]として、シリコンウェーハの少なくとも一方の主面側において、シリコンウェーハの外周端から前記ノッチの研磨領域のウェーハ径方向内側端までの距離が１．７×Ｄ[ｍｍ]以上であることを特徴とする。
【００８８】
上記本発明によるシリコンウェーハにより、デバイス形成工程の熱処理において、ウェーハ裏面に形成された、ノッチ部の搬送傷や接触傷を起点としてスリップが発生するのを抑制することができる。そして、ウェーハの酸素濃度が高い（例えば、１０．１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上）場合には、スリップの発生を完全に防止することができる。
【００８９】
また、シリコンウェーハの外周端から前記ノッチの研磨領域のウェーハ径方向内側端までの距離が１．９５×Ｄ[ｍｍ]以上であることがより好ましい。これにより、シリコンウェーハの酸素濃度が低い（例えば、１０．１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満）場合であっても、ウェーハ裏面に形成された、ノッチ部の搬送傷や接触傷を起点としてスリップが発生するのを完全に防止することができる。
【００９０】
上記シリコンウェーハの外周端からノッチの研磨領域のウェーハ径方向内側端までの距離は、裏面の搬送傷や接触傷を起点とするスリップの発生を防止する点では特に限定されないが、加工の困難性の点で、３．０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００９１】
また、シリコンウェーハ外周部の酸素濃度が９．８×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ  Ｆ１２１−１９７９）以上であることが好ましい。酸素は、転位をピンニングする効果を有することが知られている。そこで、外周部の酸素濃度を９．８×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ  Ｆ１２１−１９７９）とすることにより、ノッチ部で発生した転位をピンニングして、スリップが発生するのを抑制することができる。より好ましくは、外周部の酸素濃度は１０．１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（ＡＳＴＭ  Ｆ１２１−１９７９）以上である。
【００９２】
さらに、ノッチにおける加工ダメージが無い、すなわちノッチ端面における加工ダメージがゼロであることが好ましい。上述のように、ノッチ端面の加工ダメージはスリップ発生の起点となり得る。よって、ノッチ端面の加工ダメージを無くすことにより、ノッチの加工ダメージを起点とするスリップ発生を防止することができる。
【実施例１】
【００９３】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
【００９４】
＜加工ダメージを顕在化させることによる、ノッチ端面の鏡面面取り研磨処理条件の検討＞
面取り部端面の鏡面面取り研磨処理において、シリコンウェーハのノッチ端面に形成された加工ダメージを除去する能力のある研磨パッドとスラリーとの組み合わせを検討する必要がある。まず、ノッチを同じ条件で形成、１次面取り処理、および２次面取り処理されたシリコンウェーハを４枚用意した。また、研磨パッドとして、硬質なものと軟質なもの、スラリーとして、比重の低いものと、比重の高いものを用意した。これら研磨パッドとスラリーの４つの組み合わせについて、シリコンウェーハのノッチに対して鏡面面取り研磨処理を施した。
【００９５】
上記ノッチ端面の加工ダメージを評価するにあたって、本発明者が先に出願した特願２０１５−２２３８０７号明細書に記載されている方法を用いて、上記加工ダメージをＯＳＦとして顕在化させた。
【００９６】
具体的には、まず、縦型熱処理炉の内部に乾燥酸素ガスを導入し、炉内を乾燥酸素ガス雰囲気とした後、炉内の温度を７００℃に昇温した。続いて、ノッチに対して鏡面面取り研磨処理が施されたシリコンウェーハを熱処理炉内に投入し、昇温速度：６℃／秒で第１の熱処理温度である１０００℃まで昇温した後、１８０分間保持して、シリコンウェーハに対して第１の熱処理を施した。
【００９７】
次いで、炉内の雰囲気をウェット酸素ガス雰囲気に切り替え、昇温速度：６℃／秒で第２の熱処理温度である１１５０℃まで昇温した後、１１０分間保持し、シリコンウェーハに対して第２の熱処理を施した。最後に、降温速度：２℃／秒で７００℃まで降温した後、熱処理炉からサンプルを取り出し、室温で冷却した。
【００９８】
次に、上述のように熱処理を施したシリコンウェーハに対して、ライトエッチング処理を施した。具体的には、シリコンウェーハに対して、エッチング液として、ＨＦを３０ｃｍ３、ＣＨ３ＣＯＯＨを３０ｃｍ３、Ｃｕ（ＮＯ３）２を１ｇ、ＣｒＯ３（５Ｍ）を１５ｃｍ３、ＨＮＯ３を１５ｃｍ３、水を３０ｃｍ３の割合で混合した溶液を用いて、エッチング処理を１０秒間施した。
【００９９】
上記熱処理およびエッチング処理により生じたＯＳＦを、光学顕微鏡で観察し、個数を数えた。得られたＯＳＦの数を表１に示す。
【０１００】
【表１】
2018064046.tif 000002
【０１０１】
加工ダメージを顕在化させることによって、硬質の研磨パッドＡと比重の低いスラリーＡとの組み合わせが、加工ダメージの除去能力が最も低く、軟質の研磨パッドＢと比重の高いスラリーＢとの組み合わせが、加工ダメージの除去能力が最も高いことが分かった。また、スラリーよりも研磨パッドを適切に選択することの方が、加工ダメージの除去能力を高める点では効果的であることも分かった。これは、軟質の研磨パッドにより、ノッチ端面への密着度が向上するためと考えられる。
【実施例２】
【０１０２】
＜スリップ発生抑制効果の検討＞
まず、ノッチを同じ条件で形成、１次面取り処理、および２次面取り処理されたシリコンウェーハ（直径：３００ｍｍ、ノッチの深さ：０．１ｍｍ、酸素濃度：９．８×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）を８枚用意した。次に、これらのシリコンウェーハに対し、加工ダメージのない研磨パッドＢとスラリーＢとの組み合わせ条件の下、ノッチの鉛直方向に対してパッドを当てる傾斜角度と研磨時間を表２に示すように変量させて鏡面面取り研磨処理を施すことにより、オーバーポリッシュ、すなわち、外周端からノッチの研磨領域のウェーハ径方向内側端の異なるサンプルを作成した。
【０１０３】
【表２】
2018064046.tif 000003
【０１０４】
次いで、各シリコンウェーハに対して、標準的なデバイス形成工程の熱処理履歴を模した模擬熱処理を施した。
【０１０５】
続いて、上記模擬熱処理時に導入された、ウェーハ裏面のノッチ部の搬送傷および接触傷の数を数えた。また、光学顕微鏡を用いて、ノッチ部から発生したスリップの発生状況も調べた。さらに、ウェーハ外周端からノッチの研磨領域のウェーハ径方向内側端までの距離を測定した。得られた結果を表２に示す。
【０１０６】
上記処理および評価を、酸素濃度が１０．１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であるシリコンウェーハ８枚に対しても同様に行った結果についても表２に示す。
【０１０７】
表２に示すように、ウェーハ外周端と研磨領域のウェーハ径方向内側端との間の距離が１．７ｍｍ以上で、ノッチ部からスリップが発生しなくなることが分かる。また、ウェーハ外周端と研磨領域のウェーハ径方向内側端との間の距離が１．７ｍｍより大きくなると、ノッチ部裏面の搬送傷および接触傷が減少することも分かる。
【０１０８】
また、表２から、シリコンウェーハ外周部の酸素濃度が１０．１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３と高い場合には、ウェーハ外周端と研磨領域のウェーハ径方向内側端との間の距離が１．７ｍｍ以上であれば、スリップの発生を完全に防止できていることが分かる。さらに、ウェーハ外周端と研磨領域のウェーハ径方向内側端との間の距離が１．９５ｍｍ以上の場合には、シリコンウェーハ外周部の酸素濃度が９．８×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３と低い場合であっても、スリップの発生を完全に防止できることも分かる。
【０１０９】
そして、オーバーポリッシュすることにより、ノッチ部裏面に搬送傷や接触傷が導入されても、形成された傷からのスリップ発生が抑制されていることが分かる。これは、シリコンウェーハ外周部とウェーハサポートとの接触圧が低減されて、ノッチ部の搬送傷や接触傷に印加される応力が低減されたためと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明によれば、デバイス形成工程の熱処理時に、ノッチ部からスリップが発生するのを抑制することができるため、半導体産業において有用である。
【図１】
2018064046.tif 000004
【図２】
2018064046.tif 000005