(57)【要約】【課題】パーティクルやスリップの発生が抑制された高品質のシリコンウエーハを、容易にかつ低コストで製造することができるシリコンウエーハの製造方法を提供する。【解決手段】少なくとも、スライス、面取り、平坦化、及び表面研磨を行うことによりシリコンウエーハを製造する方法において、前記面取り工程として、前記スライス後のシリコンウエーハの縁部を、１５００〜６０００番手のレジンボンド砥石を用いた機械研削により角を削り落とし、該研削後の縁部に対してエッチングを行わずにバフ研磨を施して前記機械研削により生じた加工歪みを除去することを特徴とするシリコンウエーハの製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、スライス、面取り、平坦化、及び表面研磨を行うことによりシリコンウエーハを製造する方法において、前記面取り工程として、前記スライス後のシリコンウエーハの縁部を、１５００〜６０００番手のレジンボンド砥石を用いた機械研削により角を削り落とし、該研削後の縁部に対してエッチングを行わずにバフ研磨を施して前記機械研削により生じた加工歪みを除去することを特徴とするシリコンウエーハの製造方法。
【請求項２】
前記シリコンウエーハの縁部を機械研削した後、前記バフ研磨を施す前に、前記研削後の縁部を水で洗浄することを特徴とする請求項１に記載のシリコンウエーハの製造方法。
【請求項３】
前記バフ研磨を、２μｍ以下の取り代で行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシリコンウエーハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンウエーハの製造方法に関し、特にスリップの発生を効果的に防ぐことができるシリコンウエーハを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウエーハを製造する場合、図７に示すように、一般にスライス工程、粗面取り工程、ラッピング工程、エッチング工程、鏡面面取り工程、鏡面研磨工程等を経て鏡面化されたシリコンウエーハが製造される。
具体的には、まず、スライス工程として、シリコン単結晶棒（インゴット）をスライスして薄円板状のウエーハを得る。
粗面取り工程では、スライス工程で得られたウエーハの割れや欠けを防ぐため、砥石を用いてウエーハの縁部（外周部）の角を削り落とすことにより面取りをする。
【０００３】
ラッピング工程では、ウエーハの主面をラッピングしてこれを平坦化する。なお、ラッピングの代わりに平面研削により平坦化を行う場合もある。
エッチング工程では、デバイス作製時の熱処理等においてスリップが発生するのを防ぐため、粗面取りされた縁部（面取り部）およびラッピングされた主面に残留する加工歪や汚れをアルカリエッチング等により除去する。
【０００４】
鏡面面取り工程では、例えば溝が形成された発泡ポリウレタン製のバフを用い、コロイダルシリカを含有する研磨剤を供給しながらウエーハの面取り部を研磨して鏡面化する。
鏡面研磨工程では、定盤に貼付した研磨布に研磨剤を供給しながら、エッチングされたウエーハの主面を研磨して鏡面仕上げする。
なお、鏡面面取り工程や鏡面研磨工程では、一次研磨後、仕上げ研磨を行うなど、段階的に鏡面化する場合もある。
さらに、洗浄工程では、仕上鏡面研磨されたウエーハを酸等により洗浄して表面に付着している研磨剤や異物を除去する。
【０００５】
上記のような工程は一般的なものであり、より高品質のシリコンウエーハに仕上げるために、各工程において様々な方法が提案されている。
例えば、粗面取り加工後、アルカリエッチングを行うと、結晶方位に依存したエッチングの異方性によりウエーハの面取り部の位置によって表面の粗れが大きくなり深いピットを形成するため、鏡面面取り工程ではウエーハの結晶方位により面取り部の鏡面研磨条件を変更して研磨を行う方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
この方法では、鏡面面取り工程において結晶方位あるいは面取り部の表面粗さに応じて条件変更が必要である。そのため、高度な技術が要求され、また、結晶方位検出手段等を備えた専用の装置が必要となり、製造コストが高くなるという問題がある。
また、近年、ウエーハの製造工程では搬送ロボット等を用いた自動化が進められているが、粗面取り工程等の後、エッチング工程を行う場合、自動化が困難であるという問題があり、さらにエッチングは多量の廃液が生じ、環境上も問題である。
【０００７】
一方、粗面取り加工で用いる砥石の溝形状と、鏡面面取り加工で用いるバフの溝形状が一致するように各溝を形成し、粗面取り加工後、続けて鏡面面取り加工を行う方法が提案されている（特許文献２参照）。粗面取り加工後のラッピングやエッチングにより面取り形状が悪化し、面取り部の一部が鏡面化されないという不具合が生じる場合があるが、上記のような方法によれば、そのような不具合の発生が防がれるとされている。
【０００８】
しかし、この方法によりウエーハの製造を行うと、鏡面面取り加工で取り代を多くとる必要があり、また、その後の熱処理工程等においてパーティクルが発生したり、さらに、熱応力によりいわゆるスリップが発生し易いという問題がある。スリップの発生によりウエーハの表面に段差が生じると、デバイス工程での歩留りが大きく低下してしまう。
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−８７９９６号公報
【特許文献２】特開２０００−５９９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記のような問題に鑑みてなされたものであり、パーティクルやスリップの発生が抑制された高品質のシリコンウエーハを、容易にかつ低コストで製造することができるシリコンウエーハの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明によれば、少なくとも、スライス、面取り、平坦化、及び表面研磨を行うことによりシリコンウエーハを製造する方法において、前記面取り工程として、前記スライス後のシリコンウエーハの縁部を、１５００〜６０００番手のレジンボンド砥石を用いた機械研削により角を削り落とし、該研削後の縁部に対してエッチングを行わずにバフ研磨を施して前記機械研削により生じた加工歪みを除去することを特徴とするシリコンウエーハの製造方法が提供される（請求項１）。
【００１２】
このようにシリコンウエーハの縁部に対し、１５００〜６０００番手のレジンボンド砥石を用いた機械研削を施せば、ウエーハ縁部に生じる加工歪みが浅くピットの発生がないため、その後エッチングを行わずとも、バフ研磨により少ない取り代で加工歪みを除去することができる。従って、パーティクルやスリップの発生が抑制された高品質のシリコンウエーハを容易に製造することができる。
また、特殊な加工装置を使用する必要はなく、また、面取り工程においてエッチング液の廃液処理が不要となるため、製造コストを著しく低く抑えることができる。
さらに、ウエーハの縁部の機械研削後、エッチングを行わずにバフ研磨を行うため、面取り加工を自動化して行うことができ、ウエーハ製造全体の自動化に資するところ大である。
【００１３】
この場合、前記シリコンウエーハの縁部を機械研削した後、前記バフ研磨を施す前に、前記研削後の縁部を水で洗浄することが好ましい（請求項２）。
このようにウエーハの縁部を機械研削した後、水で洗浄を行うことにより、ウエーハに付着している研削カス等を容易に除去することができ、使用後の水は、エッチング液の場合のような廃液処理が不要であり、環境にも問題ない。
【００１４】
また、前記バフ研磨を、２μｍ以下の取り代で行うことが好ましい（請求項３）。
このように２μｍ以下の取り代でバフ研磨を行うことにより、短い研磨時間で加工歪みを確実に除去することができるため、生産性が向上し、製造コストをより低く抑えることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ウエーハの縁部に対する機械研削により生じる加工歪みが浅く、その後エッチングを行わずに、バフ研磨を行うことで少ない取り代で加工歪みを除去することができる。従って、スリップの発生が抑制された高品質のシリコンウエーハを容易に製造することができる。
また、特殊な加工装置やエッチング液の廃液処理が不要であり、製造コストを著しく低く抑えることができるとともに、地球環境にも好ましいものである。
さらに、ウエーハの縁部の機械研削後、エッチングを行わずにバフ研磨を行うため、面取り加工を自動化して行うことができ、ウエーハ製造工程の全自動化に大いに資する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の完成に先立ち、本発明者らは、熱処理におけるスリップの発生原因について調査及び研究を行ったところ、粗面取り加工とその後のエッチングにスリップの発生原因を見出した。
図５は、シリコン単結晶インゴットをスライスして得たシリコンウエーハに対し、その縁部の機械研削等を行った後の面取り部の表面を電子顕微鏡で観察したものである。ここでは１５００番手のレジンボンド砥石を用いてウエーハの縁部の機械研削（粗面取り加工）を行った後、試料Ａはエッチングを行わず、試料Ｂ、Ｃはそれぞれ取り代２μｍ、４μｍでアルカリエッチングを行ったものである。
図５に見られるように、試料Ｂでは約１．５μｍ幅のピットが形成され、試料Ｃでは約３μｍ幅のピットが形成されていた。一方、エッチングを行わなかった試料Ａの表面には砥石の条痕と思われる白い筋は見られたが、ピットは形成されていなかった。
【００１７】
従来、砥石により粗面取り加工を行った場合、その後、鏡面面取り加工を行う前に、加工歪みを除去するためエッチングを行うことが常識であった。しかし、上記の結果から、研削によりウエーハの縁部にダメージ核が生じ、その後のエッチングによりダメージ核の間口が広がり、その後熱処理を施すと、広がった間口からスリップが入り易いと考えられる。すなわち、スリップの発生を防ぐために行っていたエッチングが、むしろスリップの発生原因となることが判った。
一方、ウエーハの縁部の研削加工により応力が発生するが、その応力が大きい場合、その後エッチングを行わずに熱処理を受けると、スリップを引き起こし易い。
【００１８】
これらの知見に基づき、本発明者らは、面取り加工を行う際、適正な番手の砥石を用いて研削を行うことにより研削による応力を適度な大きさにとどめ、その後、エッチングを行わずに加工歪みを除去すれば、スリップが入り難いウエーハを製造することができると考え、さらに鋭意検討及び研究を重ねた結果、本発明を完成させた。
【００１９】
以下、本発明によるシリコンウエーハの製造方法に関し、添付の図面に基づいて具体的に説明する。
図１は、本発明に係るシリコンウエーハの製造工程の一例を示したものである。
まず、シリコン単結晶インゴットをウエーハ状にスライスする（図１（Ａ））。用いるシリコン単結晶インゴットは、一般的なチョクラルスキー法（ＣＺ法）により育成したもののほか、浮遊帯域溶融法（ＦＺ法）により製造したものでも良い。
【００２０】
次いで、スライス工程で得られたシリコンウエーハの主面に対して平坦化加工を行う（図１（Ｂ））。
ここでは、従来一般的に行われているラッピングを行うことができるが、平面研削を行っても良い。例えばインフィード型平面研削盤を用いれば、比較的小さな装置で３００ｍｍの大直径のウエーハを高度に平坦化することができる。
【００２１】
スライス工程及び平坦化工程の後、面取り工程を行う。従来の面取り工程では、例えば８００番手程度の粗い砥石（番手が小さいほど目が粗くなる。）を用いて粗面取り加工を行うが、本発明では、粗面取り加工として、まず、シリコンウエーハの縁部を、目の細かい１５００〜６０００番手のレジンボンド砥石を用いた機械研削により角を削り落とす（図１（Ｃ））。
【００２２】
このようなウエーハ縁部の機械研削を行う装置としては、１５００〜６０００番手のレジンボンド砥石を備えたものであれば特に限定されないため、従来の装置を大幅に変更することなく好適に利用することができる。
例えば、図２（Ａ）に示したように、保持盤４によりウエーハ２を保持し、所望のウエーハ面取り形状と同じ形状を有する砥石２０ａの溝１ａにウエーハ２の縁部を押しつける。これにより、ウエーハ２の上面側と下面側の角を一度に削り落とすことができる。
【００２３】
一方、近年、多く用いられている精密ＮＣ（数値制御）加工機を使用することもできる。例えば、図２（Ｂ）に示すように、逆台形形状の溝１ｂを有する砥石２０ｂを用い、ウエーハ２と砥石２０ｂの相対位置を数値制御する。そして、砥石２０ｂの溝１ｂの底面でウエーハ２の最外周部を研削し、溝１ｂの上面側でウエーハ２の上面側の角を、溝１ｂの下面側でウエーハ２の下面側の角をそれぞれ削り落とす。
【００２４】
いずれの装置を用いるにせよ、本発明では、砥石として１５００〜６０００番手のレジンボンド砥石を使用して粗面取り加工を行えば良い。ここで１５００〜６０００番手のレジンボンド砥石を用いてウエーハ縁部の機械研削を行うと、従来のような８００番手の砥石を用いる場合に比べ、所定の面取り形状につくり込む時間は通常多少長くなる。しかし、研削により生じるウエーハの縁部の加工歪みは極めて浅く、汚染も少ないため、加工歪み等を除去するためにエッチングをする必要がなく、その後のバフ研磨だけで加工歪みを除去できるし、研磨における加工時間を大幅に短くすることができる。
特に、加工歪みの深さをより確実に浅くし、かつ、加工時間をより確実に短くするため、２０００〜４０００番手のレジンボンド砥石を用いることが好ましい。
【００２５】
なお、６０００番手より大きい番手のものを用いると、目が細かすぎて、機械研削により縁部の角を削り落とすことができない、あるいは加工に非常に時間がかかってしまうなどの不都合が生じてしまう。
また、１５００番手より小さい番手のものを用いると、目が粗すぎて、加工歪みが深く入り込み、スリップの発生原因となる。そこで、エッチングを行うと加工歪みを除去することはできるが、拡大したエッチングピットが生じ、ピットを除去するため、その後の鏡面面取り加工では取り代を１０μｍ以上、さらには１５μｍ以上とする必要が生じる。
【００２６】
一方、本発明では、１５００〜６０００番手のレジンボンド砥石により粗面取り加工を行った後、エッチングを行わずに、好ましくは水で洗浄を行う（図１（Ｄ））。本発明では、前記のように機械研削により生じた加工歪みは浅いため、その後、エッチングを行わずに、好ましくは水で洗浄する程度とする。これにより、研削カスを除去することができ、また、エッチングを行う場合に必要な廃液処理も不要となる。
【００２７】
次に、機械研削後のウエーハ縁部に対してバフ研磨を施し、機械研削により生じた加工歪みを除去する（図１（Ｅ））。
本発明では１５００〜６０００番手のレジンボンド砥石を使用してウエーハ縁部の機械研削を行うため、機械研削により生じた加工歪みは浅く、通常は１μｍ以下、多くても２μｍ以下である。しかも、粗面取り加工後、エッチングを行わないので、研削後のウエーハ縁部にピットが拡大していることもない。従って、バフ研磨のみで縁部の加工歪みを容易に除去できるとともに、鏡面化することができる。
【００２８】
バフ研磨は、例えば、図３に示すようなウエーハ保持盤４と発泡ポリウレタン製のバフ２１を備えた研磨装置を好適に用いることができる。バフ２１には所定の形状の溝３が形成されており、ウエーハ２を保持盤４で保持し、コロイダルシリカを含有する研磨剤を供給しながら、バフ２１に形成された溝３にウエーハ２の縁部を押しつける。これにより、研削により粗面取りされたウエーハ２の縁部（面取り部）を一度に研磨することができる。
【００２９】
前記したように、先の機械研削により生じたウエーハ縁部の加工歪みは通常は１μｍ以下、深くても２μｍに満たないので、バフ研磨での取り代は２μｍ以下とすることができる。ただし、バフ研磨における取り代が少な過ぎると面取り部に加工歪みが残留して、後にパーティクルやスリップの発生源となるおそれがあるので、バフ研磨での取り代は、０．５μｍ以上、より好ましくは１μｍ以上とする。
この程度の取り代でバフ研磨を行えば、先の機械研削により生じた加工歪みや汚れを確実に除去することができ、また、短時間で行うことができる。従って、研磨時間が大幅に短縮されることになり、たとえ粗面取り加工では加工時間が多少長くなっても、面取り工程全体としては加工時間を大幅に短縮することができる。
【００３０】
鏡面面取り後、ウエーハ主面の鏡面研磨を行う（図１（Ｆ））。
ここでは、通常の片面研磨装置のほか、両面研磨装置により両主面を同時に研磨しても良い。
ウエーハ主面の研磨後、さらに洗浄を行い（図１（Ｇ））、ウエーハに付着している研磨剤や研磨カスを除去する。これにより、清浄な鏡面シリコンウエーハを得ることができる。
【００３１】
上記のような本発明による製造工程を経て製造されたシリコンウエーハは、面取り部には加工歪みや金属等の不純物が残留しておらず、その後デバイス工程等で熱処理を受けても、スリップやパーティクルが発生し難い高品質のシリコンウエーハとなる。
【実施例】
【００３２】
以下、本発明の実施例及び比較例について説明する。
【００３３】
＜スリップ発生の評価＞
ＣＺシリコン単結晶インゴットからシリコンウエーハ（直径２００ｍｍ）を切り出し、次のような試料１−６を用意した。
試料１−３は、８００番手のメタルボンド砥石を用いてウエーハ縁部の機械研削を行い、その後、試料１はエッチングせずに１１５０℃で熱処理を行った。試料２、３は、上記機械研削後、それぞれ取り代２μｍ、４μｍでアルカリエッチング（エッチング液：４８％水酸化ナトリウム溶液）を行い、その後、上記熱処理を行った。
試料４−６は、３０００番手のレジンボンド砥石を用いてウエーハ縁部の機械研削を行い、その後、試料４はエッチングせずに上記熱処理を行った。試料５、６は、上記機械研削後、それぞれ取り代２μｍ、４μｍでアルカリエッチングを行い、その後、上記熱処理を行った。
【００３４】
図４は、試料１−６において、熱処理後のスリップの発生状況を示すＸ線トポグラフである。熱処理によりウエーハが熱応力に耐えられなくなるとスリップが発生するため、それをＸ線トポグラフで観察することができる。
図４から明らかなように、同じ砥石で研削を行った場合、アルカリエッチングを行わなかったウエーハ（試料１及び試料４）はスリップの発生が少ない。このことから、エッチングを行わないことでスリップの発生が抑制されることがわかる。
【００３５】
さらに、試料１と試料４とを比較すると、本発明に係る試料４の方が明らかにスリップの発生が抑制されている。すなわち、３０００番手のレジンボンド砥石を用い、かつ、アルカリエッチングを行わないことにより、スリップの発生が顕著に抑制されることがわかる。
【００３６】
＜パーティクルの測定＞
８００番手、１５００番手、３０００番手の各レジンボンド砥石を用い、上記インゴットから切り出したシリコンウエーハの粗面取り加工を行った。その後、各ウエーハを同じ条件で酸洗浄（洗浄液：ＨＣｌ＋Ｈ２Ｏ２）を行い、パーティクルカウンタによりウエーハ表面のパーティクル数（０．１６μｍ＜、０．２μｍ＜）を測定した。
図６は、その結果を示したものである。図６に見られるように、８００番手のレジンボンド砥石を用いた場合に比べ、１５００番手と３０００番手の各レジンボンド砥石を用いた場合、特にデバイス作製に悪影響を及ぼす０．２μｍより大きいパーティクルの発生が顕著に抑制されていることがわかる。
【００３７】
＜金属不純物の測定＞
上記各番手のレジンボンド砥石を用いて、上記と同様の粗面取り加工を行い、酸洗浄後、面取り部における重金属不純物（Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ）をＩＣＰ−ＭＳにより分析した。
その結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】
2005305591.tif 000003
【００３９】
表１から、８００番手のレジンボンド砥石を用いた場合に比べ、１５００番手と３０００番手の各レジンボンド砥石を用いた場合、金属汚染物が大幅に低減されていることがわかる。
【００４０】
＜実施例１、比較例１、２＞
３０００番手のレジンボンド砥石を用いてシリコンウエーハの縁部の機械研削を行い、その後エッチングせずに、２μｍの取り代でバフ研磨を行った（実施例１）。
一方、８００番手のメタルボンド砥石を用いてシリコンウエーハの縁部の機械研削を行い、その後エッチングせずに２μｍの取り代でバフ研磨を行った（比較例１）。
さらに、８００番手のメタルボンド砥石を用いてシリコンウエーハの縁部の機械研削を行った後、１０μｍの取り代でアルカリエッチングを行い（エッチング液：４８％水酸化ナトリウム溶液）、その後１０μｍの取り代でバフ研磨を行った（比較例２）。
【００４１】
上記のように面取り加工を行った各シリコンウエーハに対し、１０００℃、３０分の熱処理を行った後、スリップの発生について評価を行った。
その結果、実施例１のウエーハにはスリップの発生は見られなかった。
一方、比較例１では多数のスリップの発生が見られた。また、比較例２では比較例１よりもスリップの発生は少なかったが、面取り工程全体の加工時間は実施例１の場合の約２倍の時間を要した。
【００４２】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は単なる例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００４３】
例えば、本発明によるシリコンウエーハの製造工程は図１に示したものに限定されず、面取り加工後、平坦化加工を行っても良いし、その他、熱処理等の工程を目的に応じて行っても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明によるシリコンウエーハの製造工程の一例を示すフロー図である。
【図２】粗面取り加工装置の一例を示す概略図である。（Ａ）総型方式、（Ｂ）ＮＣ方式。
【図３】バフ研磨装置の一例を示す概略図である。
【図４】実施例及び比較例でのスリップ発生状況を示すＸ線トポグラフである。
【図５】粗面取り加工後、面取り部の表面状態を示す図である。
【図６】砥石の番手とウエーハ表面のパーティクル数の関係を示すグラフである。
【図７】従来のシリコンウエーハの製造工程の一例を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００４５】
１ａ，１ｂ…溝、  ２…シリコンウエーハ、  ３…溝、  ４…保持盤、
２０ａ，２０ｂ…砥石、  ２１…バフ。
【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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