(57)【要約】【課題】半導体デバイス製造工程のみならず、その前段階のシリコンウェーハの製造工程でシリコンウェーハの割れの発生を抑制できるシリコンウェーハ製造方法の提供。【解決手段】ＣＺ法により育成されたシリコン単結晶のインゴット１からのシリコンウェーハの製造方法であって、インゴット１の外周を研削し、インゴット１を所定の中間直径に加工するとともに、このインゴット１の外周部に軸方向に沿って結晶方位の指標となるＯＦ２ａを形成する円筒研削工程と、インゴット１をスライスして素材ウェーハ２を切り出すスライス工程と、素材ウェーハ２の表面に、ＯＦ２ａを基準にして、レーザーにより結晶方位の指標となる表記２ｂを施すレーザーマーキング工程と、素材ウェーハ２の外周を面取りし、ＯＦ２ａを除去するとともに、所定の製品直径のシリコンウェーハ３に加工する面取り加工工程と、を含むことを特徴とするシリコンウェーハの製造方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チョクラルスキー法により育成されたシリコン単結晶のインゴットからシリコンウェーハを製造する方法であって、
前記インゴットの外周を研削し、前記インゴットを所定の中間直径に加工するとともに、このインゴットの外周部に軸方向に沿って結晶方位の指標となるオリエンテーションフラットを形成する円筒研削工程と、
前記円筒研削工程の後、前記インゴットをスライスして素材ウェーハを切り出すスライス工程と、
前記スライス工程の後、前記素材ウェーハの表面に、前記オリエンテーションフラットを基準にして、レーザーにより結晶方位の指標となる表記を施すレーザーマーキング工程と、
前記レーザーマーキング工程の後、前記素材ウェーハの外周を面取りし、前記オリエンテーションフラットを除去するとともに、所定の製品直径のシリコンウェーハに加工する面取り加工工程と、を含むことを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。
【請求項２】
前記製品直径が４５０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載のシリコンウェーハの製造方法。
【請求項３】
前記オリエンテーションフラットは円周方向の幅が１０mm以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のシリコンウェーハの製造方法。
【請求項４】
前記中間直径と前記製品直径の差が１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のシリコンウェーハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チョクラルスキー法により育成されたシリコン単結晶のインゴットからシリコンウェーハを製造する方法に関し、さらに詳しくは、半導体デバイス製造工程のみならず、その前段階のシリコンウェーハの製造工程でシリコンウェーハの割れの発生を抑制できるシリコンウェーハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスに用いられるシリコンウェーハは、シリコン単結晶を素材とし、この単結晶の製造には、チョクラルスキー法（以下、「ＣＺ法」という）が広く採用されている。ＣＺ法による単結晶の育成では、坩堝内で結晶原料を融解させ、融解させた溶融液の表面に種結晶を浸漬し、浸漬した種結晶を徐々に引き上げることにより、種結晶の下方にシリコン単結晶を育成させる。
【０００３】
ＣＺ法で育成したシリコン単結晶のインゴットは、円筒研削工程で所定の中間直径に外周加工された後、スライス工程で複数枚の素材ウェーハに切り出される。素材ウェーハは、面取り工程を経て所定の製品直径に仕上げられ、その後、ラッピング、エッチング、研磨等の工程を経て、半導体基板用のシリコンウェーハとなる。
【０００４】
ここで、半導体基板用のシリコンウェーハには、半導体デバイス製造工程で半導体チップの領域を決定し、適切な方向に分断（スクライブ）するための基準として結晶方位の指標を明示しておくことが欠かせない。
【０００５】
通常、結晶方位の指標として、シリコンウェーハの外周にノッチまたはオリエンテーションフラット（以下、「ＯＦ」と表現する場合がある）が施される。ノッチまたはＯＦを施す場合、円筒研削工程で外周を加工した後に、Ｘ線回折装置等により結晶方位を測定し、その測定結果に基づき、インゴットの外周面に、軸方向と平行に溝または平面を研削加工する。その後、スライス工程にてインゴットから素材ウェーハを切り出し、その素材ウェーハを面取り加工すると、外周にノッチ（溝）またはＯＦ（平面）が形成されたシリコンウェーハが得られる。
【０００６】
ＯＦによりシリコンウェーハに結晶方位の指標を明示する場合、ノッチによりシリコンウェーハに結晶方位の指標を明示する場合に比べ、半導体基板として使用できる有効面積が減少する。したがって、ＯＦによりシリコンウェーハに結晶方位の指標を明示する場合は、半導体デバイス製造工程での歩留りが問題となる。一方、ノッチによりシリコンウェーハに結晶方位の指標を明示する場合、シリコンウェーハ製造工程および半導体デバイス製造工程で、ノッチを起点にシリコンウェーハの割れが発生し易い。ノッチは応力集中係数が高いことから、シリコンウェーハに負荷が加わった場合に、ノッチ部に応力集中が発生するためである。
【０００７】
特許文献１では、ノッチやＯＦを施すことなく結晶方位の指標をシリコンウェーハに明示する方法が提案されている。特許文献１に記載の方法では、インゴットから素材ウェーハを切り出した後に、Ｘ線回折装置を使って素材ウェーハの結晶方位を測定し、その結果に基づきレーザーマーキングにより素材ウェーハの外周面に結晶方位の指標を表記することにより、結晶方位の指標が明示されたシリコンウェーハを製造できる。
【０００８】
この場合、ウェーハの外周にノッチやＯＦが形成されていないことから有効面積の減少やシリコンウェーハの割れの問題は発生しないが、素材ウェーハ一枚ずつについて、結晶方位の測定をする必要があるので、生産性が低い。また、シリコンウェーハの外周面にレーザーマークにより結晶方位の指標等を表記すると、外周面にレーザーマークによる凹凸が生じる。このため、製造工程にてシリコンウェーハを搬送するためのウェーハキャリアがレーザーマークの凹凸に接触すると、粉塵が発生するおそれがある。粉塵は、パーティクル不良を誘発し、シリコンウェーハ製造の歩留りを悪化させる。
【０００９】
結晶方位の測定により生産性が低下する問題を解決するために、特許文献２では、円筒研削工程でＸ線回折装置により結晶方位を測定し、その結果に基づきインゴットに浅いノッチを加工し、スライス工程でインゴットから素材ウェーハを切り出し、レーザーマーキング工程にてノッチを基準にレーザーにより素材ウェーハに結晶方位の指標を表記し、その後の面取り工程で素材ウェーハの外周を製品直径に仕上げる際にノッチを除去することにより、正円状のシリコンウェーハを製造する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平７−２０１６８８号公報
【特許文献２】特開平１０−２５６１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
近年、半導体デバイスの生産性を向上させる観点から、シリコンウェーハの大口径化が進展している。シリコンウェーハが大口径化すると、シリコンウェーハ自身の重量が増加するので、ノッチに発生する応力が大きくなり、シリコンウェーハの割れが顕著に発生し易くなる。このため、従来のノッチによりシリコンウェーハの結晶方位の指標を明示する方法では、シリコンウェーハの製造工程および半導体デバイス製造工程において、シリコンウェーハの割れが大きな問題となる。
【００１２】
また、前記特許文献２に記載のシリコンウェーハの製造方法では、最終的にはノッチのない正円のシリコンウェーハを製造できるが、スライス工程から面取り工程までの素材ウェーハはノッチが施された状態にある。したがって、シリコンウェーハの製造工程では、依然としてノッチを起点にシリコンウェーハの割れが発生する。
【００１３】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、半導体デバイス製造工程のみならず、その前段階のシリコンウェーハの製造工程で、シリコンウェーハの割れの発生を抑えることができるシリコンウェーハの製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者は、上記問題を解決するため、種々の試験を行い、鋭意検討を重ねた。その結果、ＯＦの応力集中係数が低いことに着目し、円筒研削工程でＯＦをインゴットに加工し、スライス工程でインゴットを素材ウェーハに切り出し、レーザーマーキング工程でＯＦを基準に結晶方位の指標を素材ウェーハの表面に表記し、面取り工程で素材ウェーハの外周を所定の製品直径に仕上げることによりＯＦを除去すれば、上記問題を解決できることを知見した。
【００１５】
すなわち、ノッチを施すことなく正円のシリコンウェーハを製造すれば、半導体デバイス製造工程のみならず、その前段階のシリコンウェーハの製造工程で、シリコンウェーハの割れの発生を抑えることができることを知見した。
【００１６】
本発明は、上記の知見に基づいて完成したものであり、下記（１）〜（４）のシリコンウェーハの製造方法を要旨としている。
【００１７】
（１）チョクラルスキー法により育成されたシリコン単結晶のインゴットからシリコンウェーハを製造する方法であって、前記インゴットの外周を研削し、前記インゴットを所定の中間直径に加工するとともに、このインゴットの外周部に軸方向に沿って結晶方位の指標となるオリエンテーションフラットを形成する円筒研削工程と、前記円筒研削工程の後、前記インゴットをスライスして素材ウェーハを切り出すスライス工程と、前記スライス工程の後、前記素材ウェーハの表面に、前記オリエンテーションフラットを基準にして、レーザーにより結晶方位の指標となる表記を施すレーザーマーキング工程と、前記レーザーマーキング工程の後、前記素材ウェーハの外周を面取りし、前記オリエンテーションフラットを除去するとともに、所定の製品直径のシリコンウェーハに加工する面取り加工工程と、を含むことを特徴とするシリコンウェーハの製造方法である。
【００１８】
（２）上記（１）に記載のシリコンウェーハの製造方法では、前記製品直径が４５０ｍｍ以上のシリコンウェーハを対象とすることができる。
【００１９】
（３）上記（１）または（２）に記載のシリコンウェーハの製造方法においては、前記オリエンテーションフラットは円周方向の幅が１０mm以上であることが好ましい。
【００２０】
（４）上記（１）〜（３）に記載のシリコンウェーハの製造方法においては、前記中間直径と前記製品直径の差が１ｍｍ以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のシリコンウェーハの製造方法によれば、ノッチを施すことなく正円のシリコンウェーハを製造することから、半導体デバイス製造工程のみならず、その前段階のシリコンウェーハの製造工程で、シリコンウェーハの割れの発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明のシリコンウェーハの製造方法における製造工程を説明する図である。
【図２】本発明のシリコンウェーハの製造方法において、スライス工程後の素材ウェーハを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明のシリコンウェーハの製造方法を図面に基づいて説明する。
【００２４】
図１は、本発明のシリコンウェーハの製造方法における製造工程を説明する図であり、同図（ａ）は円筒研削工程後、同図（ｂ）はスライス工程後、同図（ｃ）はレーザーマーキング工程後、同図（ｄ）は面取り工程後のそれぞれの状態を示す。
【００２５】
ＣＺ法によって得られたシリコン単結晶のインゴットを、円筒研削工程で外周を所定の中間直径に加工し、Ｘ線回折装置によりインゴットの結晶方位を測定し、結晶方位の指標となるＯＦをインゴットの外周部に軸方向に沿って加工する。これにより、図１（ａ）に示すように、インゴット１はＯＦ２ａが施された状態になる。
【００２６】
その後に、スライス工程にてインゴット１をスライスして素材ウェーハ２を切り出す。これにより、図１（ｂ）に示すように、素材ウェーハ２は、結晶方位の指標となるＯＦ２ａを有する状態となる。
【００２７】
スライス工程の後に、レーザーマーキング工程にて、素材ウェーハ２に施されたＯＦ２ａを基準にして、素材ウェーハ２の表面の縁部に、結晶方位の指標となるレーザーマーク２ｂを施す。これにより、図１（ｃ）に示すように、素材ウェーハ２は、結晶方位の指標となるレーザーマーク２ｂおよびＯＦ２ａを有する状態となる。
【００２８】
レーザーマーキング工程の後に、面取り工程にて素材ウェーハ２の外周角部を面取りするとともに、外周を所定の製品直径に仕上げることによりＯＦ２ａを除去し、正円のシリコンウェーハ３とする。これにより、図１（ｄ）に示すように、シリコンウェーハ３は、結晶方位の指標となるレーザーマーク２ｂを有する状態となる。
【００２９】
本発明のシリコンウェーハの製造方法は、上述の円筒研削工程、スライス工程、レーザーマーキング工程および面取り工程を経て、ノッチを施すことなく正円のシリコンウェーハを製造することができる。その結果、本発明のシリコンウェーハの製造方法は、半導体デバイス製造工程のみならず、その前段階のシリコンウェーハの製造工程で、シリコンウェーハの割れの発生を抑えることができる。
【００３０】
結晶方位の指標となるレーザーマーク２ｂとしては、図１（ｃ）に示すような三角印の記号を採用することができる。シリコンウェーハの製造工程でＣＣＤカメラなどにより検出できるからである。ただし、レーザーマーク２ｂとしては、それ以外に線や文字等を採用することもできる。
【００３１】
本発明のシリコンウェーハの製造方法は、製品直径が４５０ｍｍ以上のシリコンウェーハの製造に好適である。製品直径が４５０ｍｍ以上であると、シリコンウェーハの重量の増加が著しいので、ノッチを起点としてシリコンウェーハの割れが生じ易いが、本発明のシリコンウェーハの製造方法を適用すれば、シリコンウェーハにノッチを施さないので、割れの発生を有効に抑えることができる。
【００３２】
本発明のシリコンウェーハの製造方法において、ＯＦの円周方向の幅は１０ｍｍ以上であることが好ましい。１０ｍｍ以上であると、レーザーマーキング工程において、ＯＦの検出を確実に行え、ＯＦを基準として、迅速かつ正確に、結晶方位の指標のマーキングが可能となるからである。
【００３３】
本発明のシリコンウェーハの製造方法において、中間直径と製品直径の差は１ｍｍ以下であることが好ましい。１ｍｍを超えると、結晶引上げ径の増大が必要となり、歩留まりが悪化する。また、面取り加工に長時間を要し、生産効率が悪化するからである。
【００３４】
面取り工程におけるＯＦの最小取り代は、本発明で特に規定していないが、０．３ｍｍ以上を設定するのが好ましい。ここで、ＯＦの最小取り代について図２に基づいて説明する。
【００３５】
図２は、本発明のシリコンウェーハの製造方法において、スライス工程後の素材ウェーハを示す図である。同図に示すように、スライス工程後の素材ウェーハ２は、円筒研削により中間直径ｄ１に加工された外周２ｃに、ＯＦ幅ｗのＯＦ２ａが形成されている。素材ウェーハ２は面取り工程により製品直径ｄ２の外周２ｄに仕上げられる。ＯＦの最小取り代ａは、面取り工程後の外周２ｄとＯＦ２ａの最短距離を意味する。
【００３６】
ＯＦの最小取り代を０．３ｍｍ未満に設定すると、面取り工程での加工バラツキによりＯＦ部の面取りが不十分となる場合があり、この場合、残存するＯＦでの加工ダメージがその後の半導体デバイス製造工程での欠けや割れの発生の原因となり得るからである。
【実施例】
【００３７】
本発明によるシリコンウェーハの製造方法の効果を確認するため、下記の試験を行った。
【００３８】
（実施例１）
本発明例として、ＣＺ法により育成したシリコン単結晶のインゴットを、円筒研削工程で４５１ｍｍの中間直径に加工し、Ｘ線回折装置で結晶方位＜１１０＞を検出し、結晶方位の指標として円周方向の幅が２０ｍｍのＯＦを加工した。その後、スライス工程でインゴットをスライスして素材ウェーハを１００枚製作した。そして、各素材ウェーハの表面に、レーザーマーキング工程で、ＯＦを基準にして、レーザーで結晶方位の指標の表記を施した。レーザーマークは直径８０μｍ、深さ４０μｍで施した。レーザーマーキング工程の後に面取り工程にて、各素材ウェーハを４５０ｍｍの製品直径に仕上げ、ＯＦを除去し正円のシリコンウェーハに製作した。
【００３９】
比較例１として、ノッチにより結晶方位の指標を明示した。比較例１では、ＣＺ法により育成したシリコン単結晶のインゴットを、円筒研削工程で４５１ｍｍの中間直径に加工し、Ｘ線回折装置で結晶方位＜１１０＞を検出し、結晶方位の指標として深さ１ｍｍのノッチを加工した。その後、スライス工程でインゴットをスライスして素材ウェーハを１００枚製作した。そして、各素材ウェーハを、面取り工程にて４５０ｍｍの製品直径に仕上げ、ノッチが残存したシリコンウェーハに製作した。
【００４０】
本発明例の各シリコンウェーハにおいて、スライス工程後に、素材ウェーハに施されたＯＦの円周方向の幅を測定したところ、２０ｍｍ±０．３ｍｍであった。したがって、面取り工程でのＯＦの最小取り代は０．３ｍｍ程度であった。面取り工程後に、シリコンウェーハの外周の削り残し、欠け等の不具合を確認した結果、これらの不具合は認められなかった。
【００４１】
さらに、本発明例および比較例１の各シリコンウェーハについて、３点曲げ試験を実施し、破壊荷重を測定した。その結果、シリコンウェーハの破壊荷重は、本発明例では平均して１１３．１１Ｎ、比較例１では平均して９０．３８Ｎとなった。本発明例のシリコンウェーハの破壊荷重は、比較例１と比べ、約２２％向上していることが確認できた。
【００４２】
（実施例２）
本発明例として、上記実施例１の本発明例と同様の条件でシリコンウェーハを製作した。また、比較例１として、上記実施例１の比較例１と同様の条件でシリコンウェーハを製作した。
【００４３】
さらに、実施例２では、比較例２として、シリコンウェーハの外周面にレーザーマークにより結晶方位の指標を施した。比較例２では、ＣＺ法により育成したシリコン単結晶のインゴットを円筒研削工程で４５１ｍｍの中間直径に加工し、スライス工程でインゴットをスライスして素材ウェーハを製作した。その後、面取り工程にて素材ウェーハを４５０ｍｍの製品直径に仕上げた。そして、レーザーマーク工程にて、Ｘ線回折装置を用いシリコンウェーハの結晶方位＜１１０＞を検出し、レーザーでシリコンウェーハの外周面に結晶方位の指標の表記を施した。レーザーマークは直径８０μｍ、深さ４０μｍで施した。
【００４４】
本発明例、比較例１および比較例２では、それぞれ７ロット分１３００枚ずつのシリコンウェーハを製作し、ラッピング、エッチング、研磨および洗浄を行った。それぞれについて、工程中でのシリコンウェーハの割れによる不良の発生率（％）を算出した。また、シリコンウェーハ表面を観察し、パーティクル数を測定することによりパーティクル不良の有無を確認し、パーティクル不良の発生率（％）を算出した。表１に、その結果を記す。
【００４５】
【表１】
2011003773.tif 000003
【００４６】
表１に示す結果より、本発明例のシリコンウェーハは、ノッチが残存した比較例１と比較し、割れによる不良を７分の１以下に低減できた。また、本発明例のシリコンウェーハは、シリコンウェーハの外周面にレーザーマークを施す比較例２と比較し、パーティクル不良を４分の１に低減できた。
【００４７】
これらから、本発明のシリコンウェーハの製造方法では、シリコンウェーハの割れの発生を抑えるとともに、レーザーマークによるパーティクル不良の発生を低減できることが明らかになった。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明のシリコンウェーハの製造方法によれば、ノッチを施すことなくに正円のシリコンウェーハを製造することから、半導体デバイス製造工程のみならず、その前段階のシリコンウェーハの製造工程で、シリコンウェーハの割れの発生を抑えることができる。
【００４９】
このため、本発明のシリコンウェーハの製造方法を、半導体シリコンウェーハの製造工程に適用すれば、シリコンウェーハの製造歩留りを向上させることができる。
【符号の説明】
【００５０】
１：インゴット、  ２：素材ウェーハ、
２ａ：オリエンテーションフラット（ＯＦ）、
２ｂ：結晶方位の指標となるレーザーマーク、  ２ｃ：円筒研削による外周、
２ｄ：面取り工程後の外周、  ３：シリコンウェーハ、
ａ：オリエンテーションフラット（ＯＦ）の最小取り代、  ｄ１：中間直径、
ｄ２：製品直径、  ｗ：オリエンテーションフラット（ＯＦ）の円周方向の幅
【図１】
2011003773.tif 000004
【図２】
2011003773.tif 000005