(57)【要約】      （修正有）【課題】周縁部に欠け欠陥を有するシリコンウエハを再利用可能とし、シリコンウエハの歩留まりを向上する。【解決手段】加工室６内でノズルヘッド８を所定方向に往復移動させながら、各ノズル７からスラリー１０を積層体１１の上側面１１ａに向けて噴射させると、スラリー１０がチッピングを有する各シリコンウエハ１の周縁部１ａに当たる。これにより、周縁部１ａのチッピングの表面が研磨されて滑らかな形状になり、チッピングを起点するシリコンウエハ１の割れを防止することができる。従って、このシリコンウエハ１を再利用して、歩留まりを向上させることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周縁部に欠け欠陥を有するシリコンウエハの周縁部に向けてスラリーを噴射することにより、前記欠け欠陥の表面を滑らかな形状に研磨することを特徴とするシリコンウエハの加工方法。
【請求項２】
複数の前記シリコンウエハをウエハ面同士が直接重なり合うように積層して積層体を構成し、該積層体に対して前記スラリーを噴射する請求項１記載のシリコンウエハの加工方法。
【請求項３】
前記シリコンウエハが角形である請求項１又は２記載のシリコンウエハの加工方法。
【請求項４】
前記シリコンウエハが角形であり、前記複数のシリコンウエハの周縁部で形成される前記積層体の側面が、水平面に対して傾斜するように前記積層体を設置する請求項２記載のシリコンウエハの加工方法。
【請求項５】
前記積層体の前記側面が、水平面に対して前記シリコンウエハの周縁部に沿った方向に傾斜している請求項４記載のシリコンウエハの加工方法。
【請求項６】
前記スラリーを噴射するノズルと前記積層体とを相対的に動かす請求項２〜５の何れかに記載のシリコンウエハの加工方法。
【請求項７】
前記シリコンウエハが太陽電池に使用されるものである請求項１〜６の何れかに記載のシリコンウエハの加工方法。
【請求項８】
請求項１〜７の何れかに記載の加工方法により加工されたシリコンウエハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば太陽電池等に使用されるシリコンウエハの加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境保護の見地から、火力発電、原子力発電等に代わる発電手段として、太陽電池が注目されている。すなわち、この太陽電池による発電は、太陽光さえあれば発電可能であり、しかも、二酸化炭素、放射性廃棄物等の有害物質を一切排出しないため、クリーンなエネルギー源として注目されている。
【０００３】
このような太陽電池は、シリコンウエハの洗浄、銀ペースト塗布、乾燥、電極形成等の諸工程を経て製造されている。
【０００４】
シリコンウエハには、主に角形と円形のものがあるが、太陽電池に使用されるシリコンウエハ１は、例えば図８に示すような角形が主流である。このシリコンウエハ１は、例えば図９に示すように、接着剤３によりガラス基板４に固定した角柱状のシリコンのインゴット２を、その長辺に対し垂直な方向Ａ−Ａにワイヤソー等でスライスした後、接着剤３から剥がし、所要部位に研削や研磨加工を施すことにより得られる。
【０００５】
ところで、従来より、シリコンウエハの周縁部（周面や周面エッジの面取り部）は、該周縁部からの発塵防止や、該周縁部の表面粗さの微小な凹凸を起点とする割れや欠けの発生防止を目的として、研磨加工を施すようにしている。
【０００６】
例えば、下記の特許文献１では、シリコンウエハの割れ不良を低減するために、シリコンブロック又はシリコンスタック（シリコンウエハを２枚以上重ねた円柱状、角柱状などのブロック）の側面に存在する表面粗さの微小な凹凸（例えばＲｙ＝２０μｍ、１２μｍ。段落００２８、００３０等）を機械的な研磨により平坦化している（例えばＲｙ＝５．８μｍ、２．８μｍ。段落００２８、００３０等）。
【０００７】
また、下記の特許文献２では、シリコンウエハの欠け等を防止するために、ウエハのエッジ及びエッジ側面を研磨により鏡面仕上げしている。具体的には、複数のウエハ（１０）をスペーサ（１１）を介して積層し、クランプ板（１２）によって保持した積層体をシャフト（１３、１４）の周りに回転させ、この積層体のウエハ（１０）のエッジを回転するローラ（１５）の表面のパッド（１５ａ）に接触させて機械的な研磨を行っている。
【特許文献１】特開２００２−１７６０１４号
【特許文献２】特開平５−１８２９３９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
シリコンウエハの周縁部に研磨加工を施して、その表面粗さを小さくすることにより、周縁部の欠け欠陥の発生を低減することはできるが、シリコンウエハの製作工程やその後の製造工程において、何らかの事情によりシリコンウエハの周縁部に欠け欠陥が発生する場合がある。この欠け欠陥は一般にチッピングと呼ばれている形状欠陥で、例えば、シリコンウエハの製作工程では、シリコンブロックをスライスした後、シリコンウエハをガラス基板との接着剤層から剥がす際に周縁部に欠け欠陥が発生する場合がある。また、その後の製造工程において、シリコンウエハのハンドリング時等にシリコンウエハの周縁部が他部材と接触して欠け欠陥が発生する場合もある。
【０００９】
従来、周縁部に欠け欠陥が発生した場合、そのシリコンウエハは不良品として処分していた。これは、周縁部の欠け欠陥がシリコンウエハの割れの原因となるためであるが、不良品として処分する分、シリコンウエハの歩留まりが低下するという問題があった。
【００１０】
そこで、本発明は、周縁部に欠け欠陥を有するシリコンウエハを再利用できるようにして、シリコンウエハの歩留まりを高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
周縁部の欠け欠陥自身はシリコンウエハの電気的特性には影響を与えないため、欠け欠陥があったとしても、割れの原因とならない程度にまで修復できれば、シリコンウエハとして再利用することが可能である。本願発明者らは、多くの実験を進める中で、シリコンウエハの周縁部に欠け欠陥があったとしても、その欠け欠陥の表面を滑らかな形状にすれば、欠け欠陥を起点とするシリコンウエハの割れの発生が防止できるとの知見を得た。本願発明は、かかる知見に基づいて提案されたものである。すなわち、本発明のシリコンウエハの加工方法は、周縁部に欠け欠陥を有するシリコンウエハの周縁部に向けてスラリーを噴射することにより、前記欠け欠陥の表面を滑らかな形状に研磨することを特徴とするものである。
【００１２】
ここで、シリコンウエハの周縁部の「欠け欠陥」は、一般にチッピングと呼ばれている形状欠陥であり、全体として凹状の欠陥形態を呈していることに加え、その表面には、鋭利で比較的大きな凹凸部が多数存在する。このチッピング表面の凹凸の大きさは、周縁部の表面粗さを構成する微小凹凸に比べてかなり大きいものである。
【００１３】
また、上記のスラリーは、媒体に砥粒を分散させた懸濁液である。砥粒としては、例えばダイヤモンド、ＧＣ（グリーンカーボランダム）、Ｃ（カーボランダム）、ＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）などの公知の砥粒を用いることができる。また、砥粒を分散させる媒体としては、水（特に純水）、アルカリ溶液、鉱油およびグリコール類（例えば、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール（ＰＧ））等の液体を用いることができる。
【００１４】
加工の際には、複数の前記シリコンウエハをウエハ面同士が直接重なり合うように積層して積層体を構成し、該積層体に対して前記スラリーを噴射することが望ましい。このようにすることにより、複数のシリコンウエハを同時に加工することができるので、加工時間が短縮される。また、複数のシリコンウエハを、スペーサを介在させることなく、ウエハ面同士が直接重なり合うように積層して積層体を構成することにより、各シリコンウエハのウエハ面が噴射されたスラリーによって不必要に研磨されることが防止される。
【００１５】
加工の対象とするシリコンウエハは円形のもの、角形のもの、何れでも良い。角形のシリコンウエハを積層体で加工する場合には、複数のシリコンウエハの周縁部で形成される積層体の側面が、水平面に対して傾斜するように積層体を設置してあることが望ましい。そうすれば、積層体の側面に噴射されたスラリーが該側面の傾斜方向に流れやすくなるため、各シリコンウエハの周縁部に新しいスラリーが当たりやすくなり、加工効率が良くなる。この場合、積層体の側面が、水平面に対してシリコンウエハの周縁部に沿った方向に傾斜するようにすることがより望ましい。そうすれば、積層体の側面に噴射されたスラリーが、該側面を形成する各シリコンウエハの周縁部に沿って傾斜方向に流れやすくなるため、各シリコンウエハの周縁部に新しいスラリーが当たりやすくなり、加工効率が良くなる。
【００１６】
シリコンウエハを積層体で加工する場合には、前記スラリーを噴射するノズルと前記積層体とを相対的に動かすことが望ましい。そうすれば、少ない設置数のノズルによって積層体の広い範囲を加工することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、周縁部に欠け欠陥を有するシリコンウエハの周縁部に向けてスラリーを噴射することにより、この欠け欠陥の表面を滑らかな形状に研磨するので、欠け欠陥を原因とするシリコンウエハの割れが防止され、従来は不良品として処分されていた周縁部の欠け欠陥を有するシリコンウエハを再利用可能とし、シリコンウエハの歩留まりを上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００１９】
図１は、この実施の形態で用いるシリコンウエハ加工装置の全体の概略図である。
【００２０】
このシリコンウエハ加工装置は、加工室６と、スラリータンク１３と、ポンプ１５と、これらをつなぐスラリー管路１８とで構成されている。加工室６はシリコンウエハ１（積層体１１）にスラリー１０を噴射して加工するためのもので、その構成や加工の方法は後で詳述する。スラリータンク１３は、スラリー１０を一時貯蔵するためのもので、貯蔵されているスラリー１０を撹拌する撹拌機１４を有する。ポンプ１５は、スラリー１０をスラリータンク１３から加工室６に圧送するためのものである。スラリー管路１８は、スラリータンク１３から加工室６に至る供給管路１８ａと、加工室６からスラリータンク１３に至る戻り管路１８ｂとで構成され、供給管路１８ａには、スラリー１０の流量を調整するバルブ１６やスラリー１０の圧力を計測する圧力計１７等の適宜の機器が接続されている。ポンプ１５の吐出力により供給管路１８ａを圧送されたスラリー１０は、加工室６内のノズル７からシリコンウエハ１（積層体１１）に向けて噴射された後、戻り管路１８ｂを介してスラリータンク１３に回収される。
【００２１】
図２は、加工室６の正面断面図を、図３は側面断面図を示している。
【００２２】
加工室６内の上部にノズルヘッド８が設置され、下部にシリコンウエハ１の積層体１１が収容固定されている。ノズルヘッド８には、複数（例えば複数列かつ複数行）のノズル７が装着されている。ポンプ１５から圧送されてきたスラリー１０はノズルヘッド８に入り、ノズルヘッド８の通路（図示省略）を通って各ノズル７から噴出する。積層体１１は、複数のシリコンウエハ１を、スペーサを介在させることなく、ウエハ面１ｂ同士が直接重なり合うように積層し、適宜の固定治具９で固定して構成したものである。各シリコンウエハ１は、図６（ａ）に模式的に示すように、周縁部１ａに欠け欠陥としてのチッピング５が発生したもので（同図ではチッピング５の大きさを誇張して示している。）、積層体１１は、このチッピング５を有する周縁部１ａが上側になるように各シリコンウエハ１を積層している。従って、積層体１１の上側の側面１１ａは、シリコンウエハ１のチッピング５を有する周縁部１ａによって形成される。尚、加工室６の下面隅部にスラリー１０の排出孔１２が形成されている。
【００２３】
図４に示すように、この実施形態において、加工室６は水平面Ｃに対して所定の角度γで傾斜している。傾斜の方向は、積層体１１におけるシリコンウエハ１の周縁部１ａに沿った方向である。これにより、シリコンウエハ１の周縁部１ａで形成される積層体１１の上側面１１ａが水平面Ｃに対してシリコンウエハ１の周縁部に沿った方向に角度γだけ傾斜した状態になる。
【００２４】
尚、図５に示すように、加工室６は水平面と平行に設置し、積層体１１を加工室６に対して所定角度だけ傾斜させた状態で固定するようにしても良い。この場合、ノズルヘッド８も加工室６に対して所定角度だけ傾斜させた状態で設置すると良い。
【００２５】
ノズルヘッド８は、図示されていない適宜の駆動手段により加工室６内で移動駆動される。これにより、ノズルヘッド８の各ノズル７と積層体１１との間に相対移動が与えられる。この実施形態において、ノズルヘッド８は、図３に示すＤ方向、すなわち積層体１１における各シリコンウエハ１のウエハ面１ｂと直交する方向に往復移動する。このノズルヘッド８の往復移動により、少ない個数のノズル７で、積層体１１の上側面１１ａの全範囲をカバーすることが可能となる。
【００２６】
ノズル７から噴射させるスラリー１０は、例えば、砥粒粒度♯２００〜８００のＧＣ（グリーンカーボランダム）を純水中に３０〜５０重量％の濃度で分散させたものである。また、ノズル７から噴射させるスラリー１０の圧力は例えば０．３〜０．５ＭＰａであり、ノズル７の噴角は例えば６５°である。
【００２７】
加工室６内でノズルヘッド８を所定方向に往復移動させながら、各ノズル７からスラリー１０を積層体１１の上側面１１ａに向けて噴射させると、スラリー１０がチッピング５を有する各シリコンウエハ１の周縁部１ａに当たる。これにより、周縁部１ａのチッピング５の表面が研磨されて滑らかな形状になる。図６（ａ）はチッピング５の加工前の形状、図６（ｂ）はチッピング５の加工後の形状を模式的に示している。
【００２８】
チッピング５は、全体として凹状の欠陥形態を呈していることに加え、その表面には、鋭利で比較的大きな凹凸部が多数存在し、これらが原因となって、シリコンウエハ１の割れが生じると考えられる。このチッピング５の表面をスラリー１０の噴射により研磨して、全体としての凹状の形状をなだらかにすると共に、その表面に存在する凹凸部を平坦化し、あるいは、凹凸部を丸めて高さ（深さ）を小さくすることにより、チッピング５を起点するシリコンウエハ１の割れを防止することができる。これにより、チッピング５が発生したシリコンウエハ１を再利用することができ、シリコンウエハ１の歩留まりが向上する。
【実施例】
【００２９】
スラリー１０の砥粒の粒径（砥粒番手）と、スラリー１０の噴射圧力を種々代えて試験を行った。スラリー１０の砥粒はＧＣ、媒体は純水で、ＧＣ濃度は３０重量％である。シリコンウエハ１は、単結晶で、一辺の長さが１０４ｍｍの正方形である。加工時間は３０分とし、サンプル数は各試験条件で５とした。試験の結果を図７にまとめて示す。
【００３０】
図７の試験結果に示すように、砥粒の粒径がＦ８０と大きい場合は、シリコンウエハ１の周縁部１ａが過大に研磨される傾向があり、逆に、砥粒の粒径が♯８００と小さい場合は、周縁部１ａのチッピング５の研磨が不十分になる傾向があることが認められた。一方、砥粒の粒径がＦ２２０（約８０〜９０μｍ）と＃４００（約３５〜４０μｍ）の場合であっても、スラリー１０の噴射圧力によって、過大研磨や研磨不足になる傾向があることが認められた。試験結果を総合すると、砥粒の粒径はＦ２２０（約８０〜９０μｍ）と＃４００（約３５〜４０μｍ）が良く、スラリー１０の噴射圧力は、Ｆ２２０の場合は０．３０ＭＰａ、＃４００の場合は０．３５〜０．４０ＭＰａが良いことが分かる。
【００３１】
尚、本発明は円形のシリコンウエハにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施の形態に係るシリコンウエハ加工装置の全体の概略図である。
【図２】シリコンウエハ加工装置の加工室の正面断面図である。
【図３】シリコンウエハ加工装置の加工室の側面断面図である。
【図４】シリコンウエハ加工装置の加工室の正面断面図である。
【図５】他の実施の形態に係るシリコンウエハ加工装置の加工室の正面断面図である。
【図６】（ａ）はシリコンウエハの周縁部のチッピングの加工前の状態を模式的に示す斜視図、（ｂ）はシリコンウエハの周縁部のチッピングの加工後の状態を模式的に示す斜視図である。
【図７】試験の結果を示す図である。
【図８】（ａ）は角形のシリコンウエハの正面図、（ｂ）は角形のシリコンウエハの側面図である。
【図９】ガラス基板に接着された角柱状のシリコンインゴットの斜視図である。
【符号の説明】
【００３３】
１    シリコンウエハ
１ａ  周縁部
１ｂ  ウエハ面
５    チッピング（欠け欠陥）
７    ノズル
１０  スラリー
１１  シリコンウエハの積層体
１１ａ  上側面
【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】
2008041703.tif 000008
【図７】
2008041703.tif 000009
【図８】
2008041703.tif 000010
【図９】
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