(57)【要約】【課題】シリコンインゴットからシリコンウェハーを製造するに際して、歩留まりを改善させることができると共に、生産効率の低下も防止することができるシリコンウェハーの製造方法をを提供する。【解決手段】リコンブロック表面の研磨には、無端研磨ベルト３０（ダイヤモンド研磨布）を研磨工具として使用することで、シリコンブロック表面の研磨にかかる時間を大幅に短縮することができる。また、無端研磨ベルト３０（ダイヤモンド研磨布）による研磨では、ダイヤモンド砥石による研磨と異なり弾性研磨が可能であることから、研磨中にシリコンブロック表面に入る微小なクラックを軽減することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンインゴットを所定の大きさのシリコンブロックに分割し、該シリコンブロック表面を研磨した後に薄板状に切断することでシリコンウェハーを製造するシリコンウェハーの製造方法であって、
前記シリコンブロック表面の研磨には、ダイヤモンド研磨布を研磨工具として使用することを特徴とするシリコンウェハーの製造方法。
【請求項２】
前記ダイヤモンド研磨布は無端ベルト状に形成され、
前記シリコンブロック表面の研磨には、該ダイヤモンド研磨布を１つのホイールの外周面に巻き付けるか、少なくとも２つ以上のホイールに掛け渡した状態で回転させるベルト研磨機を使用することを特徴とする請求項１のシリコンウェハーの製造方法。
【請求項３】
前記ホイールの１つは、前記無端ベルト状に形成される前記ダイヤモンド研磨布に所定の弾性を付与するゴム材から成るコンタクトホイールであることを特徴とする請求項２のシリコンウェハーの製造方法。
【請求項４】
前記コンタクトホイールの外周面には、周方向に沿って凸部と凹溝とが交互に設けられていることを特徴とする請求項３のシリコンウェハーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池パネルに使用されるシリコンウェハーの製造方法に係り、特に、シリコンウェハーの歩留まりを改善し、且つ、製造効率を向上させる技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池のパネルとして使用されるシリコンウェハーの製造方法を簡単に説明すると、多結晶シリコンの場合、四角柱状に製造されるシリコンインゴットをバンドソーなどを使用して所定の大きさに切り出し、切り出された部材（シリコンブロック）をマルチワイヤソーで薄くスライスすることで製造される。図１３に多結晶シリコンインゴットによるシリコンウェハーの製造工程を各工程毎に簡単に示す。先ず、四角柱状のインゴット２００を成形型などで製造し、製造されたインゴット２００（ａ）をバンドソーなどを用いて外周部を排除し、内部を所定のブロックに分割する（ｂ）ことで、シリコンブロック２０２（ｃ）が製造される。この製造されたシリコンブロック２０２をマルチワイヤソーで薄板状に切断することでシリコンウェハー２０４（ｄ）が製造される。なお、単結晶のシリコンインゴットであっても最初に製造されるシリコンインゴットが丸形形状であるだけであって、基本的な製造方法は特に相違しない。
【０００３】
ここで、マルチワイヤソーによってシリコンブロックを薄板状に切断してシリコンウェハーを製造する際、シリコンブロックの表面に微小なクラックが入った状態で切断されると、例えば図１３（ｄ）に示すように、切断中にシリコンウェハー表面に割れ（クラック）２０６が生じて歩留まりが低下することが知られていた。これに対して、特許文献１のシリコンウェハーの加工方法では、シリコンブロックを研磨して表面に存在する微小なクラックを取り除き、表面を平坦化することによって歩留まりを改善する技術が開示されている。また、特許文献２の半導体ウェハ（シリコンウェハー）の製造方法では、シリコンブロック表面を研磨して表面の粗さＲmaxを２．５μｍ以下にすると共に、ブロック端面を面取りしてその面取りした端面縁部の表面についても研磨によって粗さＲmaxを２．５μｍ以下にすることで、シリコンウェハーの歩留まりを改善する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１７６０１４号公報
【特許文献２】特開２００２−２３７４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１のシリコンウェハーの製造方法では、具体的には、ダイヤモンド砥石（ダイヤモンドホイール）によるシリコンブロックの表面研磨を実施している。また、特許文献２の半導体ウェハーの製造方法では、回転ブラシ（ダイヤモンドブラシなど）を用いてシリコンブロック表面を研磨している。
【０００６】
しかしながら、上記ダイヤモンド砥石もしくはダイヤモンドブラシによって研磨を行った場合、それぞれ以下のような問題が発生する。ダイヤモンド砥石によって研磨を実施する場合、加工精度は得られるものの、ダイヤモンド砥石が剛性体のためにさらに加工ダメージ（微小なクラック）が入り易く、その加工ダメージを除去するためにダイヤモンドブラシ等によるさらなる仕上加工が必要となる。結果として、研磨に時間がかかってしまい生産効率が低下する。一方、ダイヤモンドブラシによる仕上加工は、高弾性であるため研磨による加工ダメージは入り難いものの、ダイヤモンドブラシによる削除量が小さいため、研磨に時間がかかって生産効率が低下する。また、ダイヤモンドブラシは、柔軟性が高く加工時の切込み量が比較的大きいため、シリコンブロックの角部がダレ易くなる。さらに工具交換が容易でなく、交換時の研磨機停止時間が長くなる。上記のように、ダイヤモンド砥石、ダイヤモンドブラシ共に研磨時間が長くなり、生産効率が低下する問題があった。
【０００７】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、シリコンインゴットからシリコンウェハーを製造するに際して、歩留まりを改善させることができると共に、生産効率の低下も防止することができるシリコンウェハーの製造方法をを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための、請求項１にかかる発明の要旨とするところは、(a)シリコンインゴットを所定の大きさのシリコンブロックに分割し、そのシリコンブロック表面を研磨した後に薄板状に切断することでシリコンウェハーを製造するシリコンウェハーの製造方法であって、(b)前記シリコンブロック表面の研磨には、ダイヤモンド研磨布を研磨工具として使用することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２にかかる発明の要旨とするところは、請求項１のシリコンウェハーの製造方法において、前記ダイヤモンド研磨布は無端ベルト状に形成され、前記シリコンブロック表面の研磨には、そのダイヤモンド研磨布を１つのホイールの外周面に巻き付けるか、少なくとも２つ以上のホイールに掛け渡した状態で回転させるベルト研磨機を使用することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３にかかる発明の要旨とするところは、請求項２のシリコンウェハーの製造方法において、前記ホイールの１つは、前記無端ベルト状に形成される前記ダイヤモンド研磨布に所定の弾性を付与するゴム材から成るコンタクトホイールであることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４にかかる発明の要旨とするところは、請求項３のシリコンウェハーの製造方法において、前記コンタクトホイールの外周面には、周方向に沿って凸部と凹溝とが交互に設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１にかかる発明のシリコンウェハーの製造方法によれば、シリコンブロック表面の研磨には、ダイヤモンド研磨布を研磨工具として使用することで、シリコンブロック表面の研磨にかかる時間を大幅に短縮することができる。また、ダイヤモンド研磨布による研磨では、ダイヤモンド砥石による研磨と異なり弾性研磨が可能であることから、研磨中にシリコンブロック表面に入る微小なクラックを軽減することができる。
【００１３】
また、請求項２にかかる発明のシリコンウェハーの製造方法によれば、シリコンブロック表面の研磨にはベルト研磨機が使用されるため、研磨面に対して平行方向の回転軸での加工が可能となる。このことより、シリコンブロックへの接触面積が小さくなることから、加工効率を向上させることができる。したがって、ダイヤモンド砥石よりも低い研削性能であってもダイヤモンド砥石と同等以上の加工効率を得ることができる。また、ベルト研磨では弾性研削が可能となることから、シリコンブロック表面に入る微小なクラック（ダメージ）を軽減することができる。
【００１４】
また、請求項３にかかる発明のシリコンウェハーの製造方法によれば、前記ホイールの１つは、前記ダイヤモンド研磨布に所定の弾性を付与するゴム材から成るコンタクトホイールであるため、コンタクトホイールのゴム硬度を適宜変更することで、ダイヤモンド研磨布の弾性を調整することができる。例えば、ゴム硬度を調整してダイヤモンド研磨布の弾性を最適に設定することで研磨中にシリコンブロック表面に入る微小なクラックを軽減することも可能となる。
【００１５】
また、請求項４にかかる発明のシリコンウェハーの製造方法によれば、前記コンタクトホイールの外周面には、周方向に沿って凸部と凹溝とが交互に設けられているため、上記凸部と凹溝との比率を調整することで、研磨時の研磨量や研磨面の面粗度を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明が適用されるシリコンウェハーの製造工程を簡単に示すフロー図である。
【図２】本発明が適用されたベルト研磨機の構成を概略的に示す図である。
【図３】図２のコンタクトホイールの外周面の一部を拡大して示した図である。
【図４】図２の無端研磨ベルトの表面を拡大した部分拡大図である。
【図５】図４のダイヤモンドペーストを中心として無端研磨ベルトを切断して拡大した断面図である。
【図６】図２の無端研磨ベルトを用いて所定の研磨条件で研磨したときの粗さ曲線を示す図である。
【図７】図２の無端研磨ベルトを用いて所定の研磨条件で研磨したときの他の粗さ曲線を示す他のである。
【図８】面ダレの定義を説明する図である。
【図９】図２の無端研磨ベルトを用いて研磨した後に面ダレを測定した際の各測定面の位置を説明する図である。
【図１０】所定の研磨条件で研磨したシリコンブロック表面のうねり曲線を示す図である。
【図１１】所定の研磨条件で研磨したシリコンブロック表面のうねり曲線を示す他の図である。
【図１２】単結晶シリコンから製造されるシリコンブロックの四隅に形成される曲面を無端研磨ベルトによって研磨する一例を概略的に示す図である。
【図１３】多結晶シリコンインゴットからシリコンウェハーが製造されるまでの流れを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
ここで、好適には、前記ダイヤモンド研磨布は、基材（基材層）の片面に形成される研磨層と、その研磨層上に形成されるダイヤモンド層とからなり、ダイヤモンド層は、ポリイミドやエポキシなどの液状樹脂にダイヤモンド砥粒が混合されたダイヤモンドペーストを研磨層に立体的に塗布した後に熱硬化させることで得られるものである。このようにすれば、一般的な研磨布に比べて安定した研磨性能（研削量、面粗度等）を長時間継続して得ることができる。また、適度な弾性を有することから弾性研磨が可能となり、研磨時にシリコンブロック表面に入る微小なクラックを軽減することができる。
【００１８】
また、好適には、ダイヤモンド研磨布は、コンタクトホイールによってシリコンブロック表面に押し当てられることで研磨されるものである。このようにすれば、コンタクトホイールの硬さ等を調整することにより、ダイヤモンド研磨布に適度な弾性を持たせることができるので、研磨時にシリコンブロック表面に入る微小なクラックを軽減することができる。
【００１９】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。
【実施例】
【００２０】
図１は、本発明が適用されるシリコンウェハーの製造工程を多結晶シリコンを一例として簡単に示すフロー図である。なお、本フロー図は、シリコンウェハーの製造に際して主要な工程を示すものであって、例えば洗浄などの細かな工程は省略されている。第１工程ＳＴＥＰ１では、原料となるシリコン（Si）を成形型に充填し、この成形型を加熱処理することでシリコンを溶融し、結晶を成長させて縦６００ｍｍ、横６００ｍｍ、高さ３００ｍｍ程度のインゴットを製造する。次いで、第２工程ＳＴ２では、そのインゴットをバンドソー等を用いて複数個の小インゴットに分割し、その小インゴットの外周面を排除して複数個のシリコンブロックに分割する。第３工程ＳＴ３では、そのシリコンブロックの寸法出しを実施する。具体的には、例えば比較的粗めのダイヤモンド砥石等でシリコンブロックの表面を研削して平滑化する。第４工程ＳＴ４では、シリコンブロック表面をさらに研磨して、シリコンブロック表面を所定の面粗さにする表面処理を実施する。そして、第５工程ＳＴ５では、研磨されたシリコンブロックをマルチワイヤソーによって所定の厚さに切断する。上記の工程によってシリコンウェハーが製造される。なお、単結晶シリコンの場合であっても、基本的には上記製造工程と略同様である。
【００２１】
ここで、第４工程ＳＴ４において、シリコンブロック表面を研磨するが、従来では、ダイヤモンド砥石によって寸法出しを実施した後（第３工程ＳＴ３に対応）、粒度の異なるダイヤモンドブラシ（例えば＃４００番、＃８００番、＃２０００番等）によって複数回表面研磨を実施するものであった。上記研磨方法では、時間がかかり生産性が低下する問題があった。これに対して、本実施例では、ダイヤモンド研磨布を研磨工具として使用することで、研磨時間を大幅に短縮することを可能とした。以下、ダイヤモンド研磨布の具体的な使用方法およびその使用による効果（研磨時間短縮効果等）について説明する。
【００２２】
図２は、本発明が適用されたベルト研磨機１０の構成を概略的に示す図である。ベルト研磨機１０は、図示しないインゴットより四角柱状に切り出されたシリコンブロック１２の表面を研磨する（図１において第４工程ＳＴ４に相当）ために使用される。
【００２３】
ベルト研磨機１０は、研磨の際にシリコンブロック１２を搬送するための搬送機構１４およびシリコンブロック表面を研磨するための研磨機構１６を備えている。搬送機構１４は、左右一対の搬送ロール１８に搬送用ベルト２２が掛け渡されており、図示しない駆動モータによって搬送ロール１８が駆動させられることで、搬送用ベルト２２が移動（図において左方向）させられる。これに従い、搬送用ベルト２２の搬送面２２ａ上に搭載されているシリコンブロック１２が搬送用ベルト２２の進行方向と同方向（図において左方向）に搬送される。
【００２４】
研磨機構１６は、図示しない駆動モータによって回転駆動可能な駆動ホイール２６、コンタクトホイール２８、およびその駆動ホイール２６およびコンタクトホイール２８に掛け渡されている無端ベルトとして機能する無端研磨ベルト３０とを備えている。コンタクトホイール２８は、駆動ホイール２６の回転駆動に伴って回転させられる無端研磨ベルト３０によってシリコンブロック表面を研磨する際に無端研磨ベルト３０に好適な押圧力および弾性を付与する機能を有している。具体的には、コンタクトホイール２８はゴム材等からなり、そのゴム材の硬さが変更されると、無端研磨ベルト３０とシリコンブロック表面とが研磨時に接触する際の押圧力や無端研磨ベルト３０の弾性が変化される。したがって、予めコンタクトホイール２８のゴム硬度を実験等に基づいて調整することで、無端研磨ベルト３０に最適な弾性が付与される。
【００２５】
図３は、コンタクトホイール２８の外周面の一部を拡大して示した図である。図３に示すように、コンタクトホイール２８の外周面には、周方向に沿って凸部２８ａおよび凹溝２８ｂが交互に周期的に形成されている。なお、上記凸部２８ａおよび凹溝２８ｂは、ともにコンタクトホイール２８の回転軸心と平行に長手方向に厚みを有している。従って、無端研磨ベルト３０がコンタクトホイール２８に巻き掛けられている際には、凸部２８ａの外周端面３２と無端研磨ベルト３０とが接触される一方、凹溝２８ｂと無端研磨ベルト３０とは非接触となる。ここで、凸部２８ａの円周方向の幅寸法を凸幅ｈ１とし、凹溝２８ｂの円周方向の幅寸法を凹幅ｈ２とすると、凸幅ｈ１が大きくなるに従って、コンタクトホイール２８と無端研磨ベルト３０との接触面積が大きくなる。上記凸部２８ａの凸幅ｈ１と凹溝２８ｂの凹幅ｈ２との比率を変更することでも、シリコンブロック１２の研磨量や研磨後のシリコンブロック表面の面粗度等に影響が生じるため、実験等に基づいて適宜比率が調整され、要求される面粗度によっては凸部、凹部のないコンタクトホイール（プレーンホイール）が使用される。なお、駆動ホイール２６およびコンタクトホイール２８が本発明の少なくとも２つのホイールに対応している。
【００２６】
図４は、ダイヤモンド研磨布が無端ベルト状に連結されることで構成される無端研磨ベルト３０（本発明のダイヤモンド研磨布に相当）の表面を拡大した部分拡大図である。図４に示すように、無端研磨ベルト３０のシリコンブロック表面と接触する側（研磨側）には、ダイヤモンドペースト３８から成るダイヤモンド層４４が形成されている。ダイヤモンドペースト３８は、例えばスクリーン印刷などによって後述する研磨層４２上に規則的に塗布される。なお、上記ダイヤモンドペースト３８は、図４において菱形状あるいはストライプ形状で所定の間隔を隔てて規則的に塗布（コーティング）されているが、ダイヤモンドペースト３８の塗布形状（コーティングパターン）は、研磨特性に合わせて適宜変更される。
【００２７】
図５は、図４の上記ダイヤモンドペースト３８を中心として無端研磨ベルト３０を切断して拡大した拡大断面図である。本実施例の無端研磨ベルト３０は、基材４０（基材層４０）、研磨層４２、およびダイヤモンド層４４（ダイヤモンドペースト３８）の三層構造で構成されている。基材４０（基材層４０）は、例えば可撓性を有するポリエステル布や綿の混合物で構成され、その基材４０の片面に研磨層４２が形成されている。研磨層４２は、例えばポリイミドやエポキシなどの液状樹脂から成る接着剤４６を塗布した上に砥粒、ガラス粒、鉱物などからなる研磨材４８（骨材）を塗布して熱硬化させることで形成される。上記研磨層４２が形成されることで、無端研磨ベルト３０の強度が増し、その上に塗布されるダイヤモンドペースト３８が強く保持される。
【００２８】
ダイヤモンド層４４を構成するダイヤモンドペースト３８は、上記研磨層４２の上にスクリーン印刷などによって立体的に塗布される（図４）。ダイヤモンドペースト３８は、ダイヤモンド砥粒５２が混合されているポリイミドやエポキシなどの液状樹脂５０（接着剤）からなり、研磨層４２への塗布後に熱硬化させることでダイヤモンド層４４が形成される。なお、ダイヤモンドペースト３８の厚みは１５０μｍ程度、基材４０（基材層４０）および研磨層４２を合わせた厚みｔ２は６５０μｍ程度とされる。
【００２９】
上記のように構成されるベルト研磨機１０において、図２に示すように駆動ロール２６を矢印で示す方向に回転駆動させて無端研磨ベルト３０を回転させた状態で、搬送用ベルトによってシリコンブロック１２を矢印で示す方向に移動させることにより、シリコンブロック１２の表面が研磨される。また、上記ベルト研磨機１０は、研磨面に対して平行方向の回転軸で研磨されるので、無端研磨ベルト３０の研磨面への接触面積が小さくなって加工効率が高くなる。また、ベルト研磨機１０では、研削負荷が駆動ホイール２６を駆動させる図示しない駆動モータの駆動電流で設定され、コンタクトホイール２８の硬さや凸部２８ａと凹溝２８ｂとの比を最適に設定することで、無端研磨ベルト３０に最適な弾性を持たせることも可能となる。例えば、コンタクトホイール２８の硬さを低くすると、無端研磨ベルト３０の弾性が高くなり、ダイヤモンドブラシに近い性質となる。このような場合、弾性研磨が可能となって研磨中に入る微小なクラックが軽減される。一方、コンタクトホイール２８の硬さを高くすると剛性が高くなり、ダイヤモンド砥石に近い性質となる。このような場合、研磨量を増加させることも可能となる。上記より、要求される研磨量や面粗度等に基づいてコンタクトホイール２８を最適に設定することで、要求に合った最適な研磨が可能となる。
【００３０】
以下、上記のように構成されるベルト研磨機１０によってシリコンブロック１２を予め設定されている目標削除量だけ研磨したときの研磨結果について説明する。
【００３１】
先ず、目標削除量を１００μｍとした場合について説明する。なお、本研磨では、シリコンブロック１２の寸法出しを目的とするダイヤモンド砥石による研削が予め為されていないシリコンブロック１２を使用した。すなわち、ベルト研磨機１０のみによる研磨を実施した。ここで、ベルト研磨機１０の無端研磨ベルト３０は、幅寸法が１７０ｍｍ、周長が２１００ｍｍのものを用いてベルトスピードを１５００ｍ／ｍｉｎで回転させた。また、駆動ホイール２６を駆動させる図示しない駆動モータの駆動電流（研削負荷）を４Ａとした。さらに、ベルト研磨機１０のコンタクトホイール２８のゴム硬度を７０度、コンタクトホイール２８の凸幅ｈ１と凹幅ｈ２との比を１：１とした。一方、被研削材であるシリコンブロック１２は、断面寸法（縦横寸法）が共に１５６ｍｍで全長が４００ｍｍのものを使用し、そのシリコンブロック１２を２．０ｍ／ｍｉｎの送りスピードで無端研磨ベルト３０を通過させた。また、目標削除量が１００μｍと比較的大きいため、最初は比較的ダイヤモンド砥粒の粒度が粗い＃４００番の無端研磨ベルト３０を使って２度研磨することで削除量を確保し、さらに粒度の細かい＃８００番および＃２０００番の無端研磨ベルト３０を１度ずつ使用することで仕上げ研磨とした。
【００３２】
表１に上記条件で研磨加工を実施した際の各研磨ベルト毎による削除量Ｓ（μｍ）、面粗度Ｒa（μｍ）、研磨に要した研磨時間Ｔ（分）を示す。表１において、まず最初にダイヤモンド砥粒の粒度が粗い＃４００番による研磨を２回実施することで、大きな削除量が得られている。さらに＃８００番で研磨を実施すると削除量が小さくなる反面、シリコンブロックの面粗度Ｒa（表面粗さ）が向上した。さらに＃２０００番で仕上げ研磨を実施すると、面粗度Ｒaが０．０４２μｍと従来方法と変わらない面粗度（従来方法面粗度Ｒa：０．０５μｍ）が得られた。また、上記４回の研磨によって得られた削除量は１０９．５μｍと目標削除量を越え、その研磨に要した研磨時間Ｔは、合計で３．２分（０．８分×４）となった。一方、従来方法では、面粗度Ｒaを略等しくするのに２０分程度かかっていたことから、本実施例の研磨時間が従来方法に比べて１／６以下と、大幅に研磨時間が短縮された。なお、従来方法の研磨時間（２０分）は、実際の研磨と同様に、寸法出しを目的とするダイヤモンド砥石による研磨を実施し、その後に粒度が＃５００番および＃１０００番のダイヤモンドブラシによる研磨を実施して１００μｍの削除量（面粗度０．０５μｍ）を得るのに要する時間に相当する。
【表１】
2011077413.tif 000003
【００３３】
次に、目標削除量（目標研磨量）を２０μｍとした場合について説明する。なお、本研磨加工では、シリコンブロック１２を予めダイヤモンド砥石によって研削したものを使用した。本研磨加工では、目標削除量が２０μｍと前述した目標削除量（１００μｍ）よりも小さく、予めダイヤモンド砥石によって表面が研磨されているため、ダイヤモンド砥粒の粒度が＃６００番および＃２０００番の無端研磨ベルト３０を使用して２度の研磨加工を実施した。なお、ベルト寸法やシリコンブロック寸法等の各研磨条件については、前述した研磨加工と同様であるためその説明を省略する。
【００３４】
表２に上記条件で研磨加工を実施した場合の各研磨ベルトによる削除量Ｓ（μｍ）、面粗度Ｒa（μｍ）、研磨時間Ｔ（分）を示す。表２に示すように、粒度が＃６００番の研磨ベルト３０を用いて研磨を実施すると、削除量が２５．５μｍと目標削除量（２０μｍ）を越える削除量が得られた。次いで、ダイヤモンド砥粒の粒度が＃２０００番の研磨ベルト３０を用いて仕上げ研磨を実施することで、面粗度Ｒaが０．０４５μｍと従来方法（０．０５μｍ）と略変わらない面粗度が得られた。また、上記２回の研磨に要した研磨時間Ｔは、１．６分（０．８×２）となり、従来方法による研磨で要した時間（１５分）の約１／１０程度と、大幅に研磨時間が短縮された。なお、従来方法の研磨時間（１５分）は、粒度が＃５００番であるダイヤモンドブラシおよび＃１０００番のダイヤモンドブラシを用いて研磨した場合に２０μｍの削除量（面粗度０．０５μｍ）を得るのに要する時間に相当する。
【表２】
2011077413.tif 000004
【００３５】
表３に示す研磨加工による結果は、ダイヤモンド砥粒の粒度が＃６００番の無端研磨ベルト３０でシリコンブロック１２を研磨したときに得られた取り代（μｍ）と面粗度（Ｒa、Ｒz）、その後にダイヤモンド砥粒の粒度が＃２０００番の無端研磨ベルト３０でシリコンブロック１２を研磨した場合に得られた取り代（μｍ）と面粗度（Ｒa、Ｒz）を示している。本研磨加工では、無端研磨ベルト３０のベルト寸法を、幅寸法１７０ｍｍ、周長２１００ｍｍとし、ベルトスピードを１５００ｍ／ｍｉｎとした。また、駆動ホイール２６を駆動させる図示しない駆動モータの駆動電流（研削負荷）を４Ａとし、さらに、ベルト研磨機１０のコンタクトホイール２８のゴム硬度を４０度、コンタクトホイール２８の凸幅ｈ１と凹幅ｈ２との比を１：１とした。さらに、シリコンブロック１２は、断面寸法（縦横寸法）がそれぞれ１５６ｍｍで全長が４００ｍｍとし、そのシリコンブロック１２の送りスピードを２．０ｍ／ｍｉｎとした。
【表３】
2011077413.tif 000005
【００３６】
表３に示されるように、＃６００番で最初に研磨されることで、２４．８μｍと大きな取り代（削除量）が得られ、次いで＃２０００番で研磨されることで、面粗度Ｒaが０．０４５μｍと従来方法による研磨で得られる面粗度（０．０５μｍ）と同程度の面粗度が得られた。図６に、上記研磨条件下における面粗度Ｒaに対応する粗さ曲線を参考として示す。なお、図６において、（ａ）が＃６００番の無端研磨ベルト３０を用いて研磨を実施した場合、（ｂ）が＃２０００番の無端研磨ベルト３０を用いて研磨を実施した場合の粗さ曲線を示している。
【００３７】
表４は、表３に対応する研磨条件に対して、コンタクトホイール２８のゴム硬度を７０度に変更した場合の結果を示している。表４に示すように、ゴム硬度を高くすると、＃６００番の無端研磨ベルト３０で研磨した際に２６．６μｍとゴム硬度が４０度の場合（２４．８μｍ）よりも大きな取り代（削除量）得られた。上記は、ゴム硬度が高くなることで、無端研磨ベルト３０の剛性が高くなったためと考えられる。続いて、＃２０００番の無端研磨ベルト３０を使用して研磨すると、面粗度が０．０５１μｍと従来研磨と同程度（０．０５μｍ）の面粗度が得られた。図７に、上記条件下における面粗度Ｒaに対応する粗さ曲線を参考に示す。なお、図６と同様に、（ａ）が＃６００番の無端研磨ベルト３０を用いて研磨を実施した場合、（ｂ）が＃２０００番の無端研磨ベルト３０を用いて研磨を実施した場合の粗さ曲線を示している。
【表４】
2011077413.tif 000006
【００３８】
表５および表６は、無端研磨ベルト３０によってシリコンブロック表面を研磨した際に測定された各角部での面ダレＷv（μｍ）を示している。なお、表５は＃６００番の無端研磨ベルト３０によって研磨を実施した場合の面ダレＷvを示しており、表６は＃６００番の無端研磨ベルト３０による研磨を実施した後、さらに＃２０００番の無端研磨ベルト３０による研磨を実施した場合の面ダレＷvを示している。ここで、研磨後の面ダレＷvを測定するに際して、以下の条件で研磨を実施した。無端研磨ベルト３０は、幅寸法が１７０ｍｍ、ベルト周長が２１００ｍｍであり、ベルトスピードを１５００ｍ／ｍｉｎとした。また、駆動ホイール２６を駆動させる図示しない駆動モータの駆動電流（研削負荷）を４Ａとし、さらに、ベルト研磨機１０のコンタクトホイール２８のゴム硬度を４０度、コンタクトホイール２８の凸幅ｈ１と凹幅ｈ２との比を１：１とした。さらに、シリコンブロック１２は、断面寸法（縦横寸法）がそれぞれ１５６ｍｍで全長が４００ｍｍとし、そのシリコンブロック１２の送りスピードを２．０ｍ／ｍｉｎとした。なお、研磨前のシリコンブロック１２は、予めダイヤモンド砥石による表面研磨が実施されており、そのときの任意の角部の面ダレＷvは０．３１８（μｍ）であった。
【表５】
2011077413.tif 000007
【表６】
2011077413.tif 000008
【００３９】
ここで、測定された面ダレＷvとは、図８に示すようにシリコンブロック１２の角部から内側に１０ｍｍの位置を測定基準位置とし、その基準位置から角部に向かうに従って変化する表面深さの最大値Ｗvを示している。また、表５および表６に示す、測定面Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄとは、図９に示すシリコンブロックの研磨面の各角部での測定面に対応している。すなわち、測定面Ａは、シリコンブロック１２の送り（ワークの送り）に対して後側の角部、測定面Ｃはシリコンブロック１２の送りに対して前側の角部、測定面Ｂおよび測定面Ｄはシリコンブロック１２の送りに対して垂直な両側の角部の測定面にそれぞれ対応している。
【００４０】
表５および表６に示すように、無端研磨ベルト３０による研磨が実施されると、各測定面とも研磨前（０．３１８μｍ程度）よりも面ダレＷvが大きくなっている。上記は無端研磨ベルト３０とシリコンインゴット１２とが接触する際に無端研磨ベルト３０が微小ながら変形することに起因する。ここで、研磨されたシリコンインゴット１２を図示しないマルチワイヤソーによって薄板状に切断してシリコンウェハーを製造するに際して、シリコンブロック１２の測定面Ａおよび測定面Ｃにおいては、シリコンウェハーに切断する際に除去されるので面ダレＷvが大きくなっても問題とならない。一方、測定面Ｂおよび測定面Ｄにおいては、切断した際にその角部がシリコンウェハーの角部として残るため、測定面Ｂおよび測定面Ｄの面ダレＷvが小さいことが好ましい。これに対して、表５および表６に示すように、研磨前の面ダレＷv（０．３１８μｍ）に比べて測定面Ｂ、Ｄの面ダレＷvは大きくなっているものの、シリコンウェハーとして許容される面ダレＷvとなる。なお、一般に面ダレＷｖが５０μｍ以下の範囲が許容される面ダレＷvとされている。図１０に、面ダレＷvを測定した際に測定されるシリコンブロック表面のうねり曲線を参考に示す。ここで、（ａ）がベルト研磨前のうねり曲線すなわちダイヤモンド砥石による研磨後のうねり曲線を示しており、（ｂ）が無端研磨ベルト３０による研磨後（＃２０００番）の測定面Ａのうねり曲線を示しており、（ｃ）が無端研磨ベルト３０による研磨後（＃２０００番）の測定面Ｂのうねり曲線を示しており、（ｄ）が無端研磨ベルト３０による研磨後（＃２０００番）の測定面Ｃのうねり曲線を示しており、（ｅ）が無端研磨ベルト３０による研磨後（＃２０００番）の測定面Ｄのうねり曲線を示している。
【００４１】
表７および表８は、上述した面ダレ測定時の研磨条件に対して、コンタクトホイール２８のゴム硬度を７０度に変更した場合に測定された面ダレＷvを示している。なお、表７は＃６００番の無端研磨ベルト３０によって研磨を実施した場合の面ダレＷvを示しており、表８は＃６００番の無端研磨ベルト３０による研磨を実施した後、さらに＃２０００番の無端研磨ベルト３０による研磨を実施した場合の面ダレＷvを示している。また、測定面Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄについても前述した測定位置と同様であるためその説明を省略する。
【表７】
2011077413.tif 000009
【表８】
2011077413.tif 000010
【００４２】
表７および表８に示すように、コンタクトホイール２８のゴム硬度（７０度）を上げると、測定面Ｂおよび測定面Ｄでの面ダレＷvが、ゴム硬度（４０度）の場合に比べて大幅に改善されている。上記は、ゴム硬度が高くなることで剛性が高くなり、無端研磨ベルト３０とシリコンブロック１２とが接触する際の無端研磨ベルト３０の弾性変形が抑制されるためである。図１１に、面ダレＷvを測定した際に測定されるシリコンブロック表面のうねり曲線を参考に示す。ここで、（ａ）が無端研磨ベルト３０による研磨後（＃２０００番）の測定面Ａのうねり曲線を示しており、（ｂ）が無端研磨ベルト３０による研磨後（＃２０００番）の測定面Ｂのうねり曲線を示しており、（ｃ）が無端研磨ベルト３０による研磨後（＃２０００番）の測定面Ｃのうねり曲線を示しており、（ｄ）が無端研磨ベルト３０による研磨後（＃２０００番）の測定面Ｄのうねり曲線を示している。
【００４３】
図１０と図１１とを比較してもわかるように、コンタクトホイール２８のゴム硬度が高くなると、研磨表面のうねり小さくなっていることがわかり、面ダレＷvが小さくなっていることがわかる。すなわち、コンタクトホイール２８のゴム硬度を高くする（７０度）ことで、無端研磨ベルト３０の剛性が高くなって弾性変形が小さくなることから、無端研磨ベルト３０の性質がダイヤモンド砥石に近くなって面ダレＷvが小さくなる。なお、ゴム硬度を低くする（４０度）と、無端研磨ベルト３０の弾性変形が大きくなり、無端研磨ベルト３０の性質がダイヤモンドブラシに近くなって面ダレＷv大きくなる。
【００４４】
上記のように、無端研磨ベルト３０によってシリコンブロック表面を研磨すると、シリコンブロック表面の面粗度Ｒaが０．０５μｍ（＃２０００番で研磨時）程度となり、従来の方法（ダイヤモンド砥石およびダイヤモンドブラシによる研磨）と変わらない面粗度Ｒaが得られる。ここで、シリコンブロック表面の面粗度Ｒaが改善されると、一般にシリコンブロック１２からシリコンウェハーを製造する際の歩留まりが向上することが知られている。具体的には、シリコンブロック表面を研磨せずにシリコンウェハーを製造する場合、歩留まりが８５％程度であるのに対して、研磨を実施してシリコンブロック表面の面粗度Ｒaを０．０５μｍ程度にすると、歩留まりが９０％となることが確認されている。これに対して、無端研磨ベルト３０による研磨を実施したシリコンブロック１２からシリコンウェハーを製造したが、歩留まりが９０％程度となり、従来の研磨方法（ダイヤモンド砥石およびダイヤモンドブラシによる研磨）と変わらない歩留まりが得られる結果となった。したがって、無端研磨ベルト３０によるシリコンブロック１２の研磨を実施すれば、高い歩留まりが得られると共に、研磨時間の大幅な短縮化が達成され、生産性が大幅に向上することとなる。
【００４５】
また、上述したシリコンブロック１２は多結晶インゴットから製造されたものであったが、単結晶シリコンインゴットからシリコンブロック１２を製造する場合であっても無端研磨ベルト３０による研磨が有効である。単結晶シリコンインゴットは、引き上げ方式により円柱状に製造されるが、上記シリコンインゴットから複数個のシリコンブロック１２に切断する際には、歩留まりを向上させるため、通常その円柱断面の曲面Ｒの一部がシリコンブロック断面の四隅となる。このような場合、シリコンブロック１２の四隅に形成される曲面Ｒを研磨する必要が生じる。これに対して、例えば図１２に示すように、シリコンブロック１２の曲面Ｒと同じ形状を有するパッド６０を研磨する曲面Ｒに押し当てた状態で無端研磨ベルト３０をシリコンブロック１２の長手方向（図において奥行き方向）と同じ方向に移動させることで、曲面Ｒの研磨加工が可能となる。なお、パッド６０は、軸心Ｃを中心に回転可能な略円柱形状となっており、シリコンブロック１２の長手方向に沿って複数個配設されている。このように、単結晶シリコンインゴットから製造されるシリコンブロック１２であっても無端研磨ベルト３０を使用すると研磨時間が非常に短くなり、十分な面粗度Ｒaを得ることができる。なお、従来では、シリコンブロック１２の曲面Ｒに応じてダイヤモンドブラシを数度に分けて研磨するなど、研磨時間が非常に長くなっていた。上記より、製造効率を低下させることなく、高い歩留まりを得ることができる。
【００４６】
また、シリコンブロック１２に面取りが施されていた場合であっても、その面取り部を研磨する必要があるが、例えば単結晶シリコンインゴットと同じように、その形状に応じたパッド６０を当てるなどして研磨することで、速やかな研磨が可能となる。したがって、製造効率を低下させることなく、高い歩留まりを得ることができる。
【００４７】
上述のように、本実施例によれば、シリコンブロック表面の研磨には、無端研磨ベルト３０（ダイヤモンド研磨布）を研磨工具として使用することで、シリコンブロック表面の研磨にかかる時間を大幅に短縮することができる。また、無端研磨ベルト３０（ダイヤモンド研磨布）による研磨では、ダイヤモンド砥石による研磨と異なり弾性研磨が可能であることから、研磨中にシリコンブロック表面に入る微小なクラックを軽減することができる。
【００４８】
また、本実施例によれば、シリコンブロック表面の研磨にはベルト研磨機１０が使用されるため、研磨面に対して平行方向の回転軸での加工が可能となる。このことより、シリコンブロック１２への接触面積が小さくなることから、加工効率を向上させることができる。したがって、ダイヤモンド砥石よりも低い研削性能であってもダイヤモンド砥石と同等以上の加工効率を得ることができる。また、ベルト研磨では弾性研削が可能となることから、シリコンブロック表面に入る微小なクラック（ダメージ）を軽減することができる。
【００４９】
また、本実施例によれば、無端研磨ベルト３０（ダイヤモンド研磨布）は、基材４０（基材層４０）の片面に形成される研磨層４２と、その研磨層上に形成されるダイヤモンド層４４とからなり、ダイヤモンド層４４は、ポリイミドやエポキシなどの液状樹脂にダイヤモンド砥粒が混合されたダイヤモンドペースト３８を研磨層に立体的に塗布した後に熱硬化させることで得られるものである。このようにすれば、一般的な研磨布に比べて安定した研磨性能（研削量、面粗度等）を長時間継続して得ることができる。また、適度な弾性を有することから弾性研磨が可能となり、研磨時にシリコンブロック表面に入る微小なクラックを軽減することができる。
【００５０】
また、本実施例によれば、無端研磨ベルト３０（ダイヤモンド研磨布）に所定の弾性を付与するゴム材から成るコンタクトホイール２８を備えるため、コンタクトホイール２８のゴム硬度を適宜変更することで、無端研磨ベルト３０の弾性を調整することができる。例えば、コンタクトホール２８のゴム硬度を調整して無端研磨ベルト３０の弾性を最適に設定することで、研磨中にシリコンブロック表面入る微小なクラックを軽減することも可能となる。
【００５１】
また、本実施例によれば、コンタクトホイール２８の外周面には、周方向に沿って凸部２８ａと凹溝２８ｂとが交互に設けられているため、上記凸部２８ａと凹溝２８ｂとの比率を調整することで、研磨時の研磨量や研磨面の面粗度を調整することができる。
【００５２】
また、本実施例によれば、ベルト研磨機１０では、工具交換の際に無端研磨ベルト３０を掛け替えるだけで済むため、ダイヤモンド砥石やダイヤブラシに比べて短時間で工具交換を実施することができる。従ってベルト研磨機１０の作動停止時間が短くなり生産効率が向上する。
【００５３】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【００５４】
例えば、前述の実施例のベルト研磨機１０の構成は一例であって、被削材（シリコンブロック１２）の形状等に応じて適宜変更しても構わない。また、必ずしもコンタクトホイール２８によって研磨ベルト３０をシリコンブロック１２に押し付ける構成である必要はない。例えばバックアップベルトや板状、ローラ上のプラテン、空気圧等を利用して無端研磨ベルト３０をシリコンブロック１２に押し付ける構造、或いはフリーベルト構造であっても構わない。
【００５５】
また、前述の実施例では、無端研磨ベルト３０において、基材４０（基材層４０）とダイヤモンド層４４の間に研磨層４２が形成されているが、研磨層４２は必ずしも必要ではなく、基材４０（基材層４０）に直接ダイヤモンド層４４を形成するものであっても構わない。
【００５６】
また、前述の実施例では、シリコンブロック１２をバンドソーによって切り出した後、シリコンブロック１２の寸法出しをするためにダイヤモンド砥石によって研削するとしたが、上記工程を省略しても構わない。このような場合、ベルト研磨機１０によってシリコンブロック１２の寸法出しを実施することとなる。例えば、最初の研磨において、粒度の粗い無端研磨ベルト３０を使用し、コンタクトホイール２８のゴム硬度を高くして研削することで寸法出しと同様の結果を得ることができる。
【００５７】
また、前述の実施例では、無端研磨ベルト３０は、２つのホイール（駆動ホイール２６、コンタクトホール２８）に掛け渡されているが、１つのホイールの外周面に巻き付けられた形式、或いは３つ以上のホイールに掛け渡された形式であっても本発明と同様の効果を得ることができる。
【００５８】
なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１０：ベルト研磨機
１２：シリコンブロック
２６：駆動ホイール（ホイール）
２８：コンタクトホイール（ホイール）
３０：無端研磨ベルト（ダイヤモンド研磨布）
２０２：小インゴット（インゴット）
２０６：シリコンウェハー
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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