(57)【要約】【課題】スライス時の割れの発生を抑制し、製造歩留まりを向上できる（１１０）シリコンウエーハの製造方法を提供する。【解決手段】面方位（１１０）シリコン単結晶インゴットをワイヤソーによりスライスして（１１０）シリコンウエーハを製造する方法であって、前記ワイヤソーのワイヤの走行方向と、前記（１１０）シリコン単結晶インゴットにおける〔−１１２〕方向および〔１−１２〕方向、または結晶学的に前記方向と等価な方向とのなす角度が、３０°を超えるようにしてスライスを行うことを特徴とする（１１０）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】
面方位（１１０）シリコン単結晶インゴットをワイヤソーによりスライスして（１１０）シリコンウエーハを製造する方法であって、前記ワイヤソーのワイヤの走行方向と、前記（１１０）シリコン単結晶インゴットにおける〔−１１２〕方向および〔１−１２〕方向、または結晶学的に前記方向と等価な方向とのなす角度が、３０°を超えるようにしてスライスを行うことを特徴とする（１１０）シリコンウエーハの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の製造方法において、前記角度が、前記（１１０）シリコン単結晶インゴットにおける〔−１１２〕方向および〔１−１２〕方向、または結晶学的に前記方向と等価な方向のいずれからも３０°〜４０°となるようにしてスライスを行うことを特徴とする（１１０）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、面方位（１１０）シリコン単結晶インゴットをワイヤソーによりスライスして（１１０）シリコンウエーハを製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばシリコンウエーハを製造する場合、シリコン単結晶インゴットをワイヤソーで切断する（例えば特許文献１参照）。図２は従来のワイヤソーの一例を示す概略図である。ワイヤソー１０は、ワイヤ１（高張力鋼線）を高速走行させ、ここにＧＣ（炭化けい素）砥粒を液体に分散させたスラリを掛けながら、インゴット３を押し当ててスライス（切断）する装置である。
【０００３】
ワイヤは一方（ここでは右方）のワイヤリール７から繰り出され、デッドウェイト４ｂを備えるダンサローラ４ａまたは定トルクモータ４ｄが接続されたパウダクラッチ４ｃ、あるいはこれら両者からなる張力付与機構４を経て、グルーブローラ２に入る。グルーブローラは鋳鋼製円筒の周囲にポリウレタン樹脂を圧入し、その表面に一定のピッチで溝を切ったローラであり、ワイヤはここに３００〜４００回巻き掛けられた後、もう一方の張力付与機構４を経て、もう一方のワイヤリール７に巻き取られる。ワイヤはグルーブローラ駆動用モータによって、予め定められた周期でワイヤ走行方向５を往復するように駆動される。一方、インゴット３は当て板６に接着され、当て板６を介してワイヤソーに固定され、予めプログラムされたインゴット送り速度でワイヤに押し当てられ、スライスされる。
【０００４】
一方、結晶面方位（１１０）のシリコンウエーハ（（１１０）シリコンウエーハ）は、これを用いてＭＯＳＦＥＴを作製した場合に、そのＩＤ／ＶＳＤ（内部コンダクタンス）が通常の（１００）シリコンウエーハを用いたものに比べて約３倍に改善されるという好ましい特性を有する。しかし、従来は面方位（１１０）の結晶面には安定した表面酸化膜を形成できなかったことが実用上の問題となり、これまで（１１０）シリコンウエーハは活用されてこなかった。しかし最近、結晶面方位に依らず安定した表面酸化膜を形成する方法（ラジカル酸化法）が開発され（例えば非特許文献１参照）、（１１０）シリコンウエーハがにわかに注目されだした。
【０００５】
（１１０）シリコンウエーハは、結晶方位〔１１０〕を成長方向として育成した面方位（１１０）シリコン単結晶インゴットをワイヤソーによりスライスして製造することができる。しかし、従来より、面方位（１００）に比べ切断歩留まりが低く、安定して（１１０）シリコンウエーハを得る方法の開発が望まれていた。
なお、半導体単結晶インゴットのスライス方法について、クラックや割れを防止するスライス方法が開示されている（特許文献２参照）。
【０００６】
【非特許文献１】Saito  et  al.,  "Advantage  of  Radical  Oxidation  for  Improving  Reliability  of  Ultra-Thin  Gate  Oxide",  2000  Symposium  on  VLSI  Technology,  Honolulu,  Hawaii,  June  13th-15th,  2000.
【特許文献１】特開平８−８５０５３号公報
【特許文献２】特開平９−２６２８２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、ワイヤソーによるスライス時の割れの発生を抑制し、製造歩留まりを向上できる（１１０）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】
【０００８】
上記目的達成のため、本発明は、面方位（１１０）シリコン単結晶インゴットをワイヤソーによりスライスして（１１０）シリコンウエーハを製造する方法であって、前記ワイヤソーのワイヤの走行方向と、前記（１１０）シリコン単結晶インゴットにおける〔−１１２〕方向および〔１−１２〕方向、または結晶学的に前記方向と等価な方向とのなす角度が、３０°を超えるようにしてスライスを行うことを特徴とする（１１０）シリコンウエーハの製造方法を提供する（請求項１）。
【０００９】
このように、（１１０）シリコン単結晶インゴットをワイヤソーによりスライスして（１１０）シリコンウエーハを製造する際に、ワイヤソーのワイヤの走行方向と、（１１０）シリコン単結晶インゴットにおける〔−１１２〕方向および〔１−１２〕方向、または結晶学的に前記方向と等価な方向とのなす角度が、３０°を超えるようにしてスライスを行えば、スライス時の割れの発生を抑制でき、製造歩留まりを向上できる。
なお、結晶学的に等価な方向とは、〔１−１−２〕、〔−１１−２〕等の方向のことをいう。
【００１０】
この場合、前記角度が、前記（１１０）シリコン単結晶インゴットにおける〔−１１２〕方向および〔１−１２〕方向、または結晶学的に前記方向と等価な方向のいずれからも３０°〜４０°となるようにしてスライスを行うことが好ましい（請求項２）。
このように、前記角度が、（１１０）シリコン単結晶インゴットにおける〔−１１２〕方向および〔１−１２〕方向、または結晶学的に前記方向と等価な方向のいずれからも３０°〜４０°となるようにしてスライスを行えば、スライス時の割れの発生を一層抑制でき、製造歩留まりを向上できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に従い、面方位（１１０）シリコン単結晶インゴットをワイヤソーによりスライスして（１１０）シリコンウエーハを製造する際に、ワイヤソーのワイヤの走行方向と、（１１０）シリコン単結晶インゴットにおける〔−１１２〕方向および〔１−１２〕方向、または結晶学的に前記方向と等価な方向とのなす角度が、３０°を超えるようにしてスライスを行えば、スライス時の割れの発生を抑制でき、（１１０）シリコンウエーハの製造歩留まりを向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明について詳述する。
前述のように、（１１０）シリコンウエーハは、安定した表面酸化膜が形成できなかったため、従来は活用されてこなかったが、近年の結晶面方位に依存しない安定した表面酸化膜形成方法の開発により、にわかに注目されだした。
しかし、従来は前述した酸化膜についての実用上の問題があったため、（１１０）シリコンウエーハは殆ど加工されたことがなかった。
【００１３】
そこで本発明者がワイヤソーによるスライスにより（１１０）シリコンウエーハを作製したところ、従来の（１００）シリコンウエーハに比べてスライス時にウエーハが極端に割れ易いことを確認した。
具体的には、ワイヤソー・スライス時に、従来の（１００）シリコンウエーハの場合と同様な結晶方位位置に当て板を接着して（１１０）シリコンウエーハをスライスすると、数１０％ものウエーハに割れが発生することがあった。
【００１４】
前述のように、従来クラックや割れを防止する半導体単結晶インゴットのスライス方法について開示されているが、これまで活用されていなかった（１１０）シリコンウエーハについては具体的にはほとんど検討がなされていなかった。
【００１５】
本発明者は、近年注目されている（１１０）シリコンウエーハの製造にあたり大きな問題となるにもかかわらず、これまで具体的な検討がなされていなかったスライス時の割れの原因について検討した。図３は、本発明者らが実際に作製した（１１０）シリコンウエーハの割れの様子を示す図であり、図４（ａ）、（ｂ）は、割れの角度及び結晶方位を説明する図である。
【００１６】
割れは特定の結晶方位に沿った劈開破壊であり、主に〔００１〕方向に対して±約３５°の方向（Ａ−Ａ’およびＢ−Ｂ’）に割れ、断面の角度はウエーハ表面に対して約９０°であった。
また、副次的に〔００１〕方向に対して約９０°の方向（Ｃ−Ｃ’）に割れることがあり、断面の角度はウエーハ表面に対して約４０°であった。この副次的な方向の割れは発生頻度が低く、ウエーハ外周まで達する途中で約３５°の方向の割れに変化した。
【００１７】
以上の結果より、シリコン単結晶の劈開面は{１１１}面であることから、以下のように考えられる。
〔００１〕方向に対して±約３５°の割れの方向は、（１１０）面と（１−１１）面および（−１１１）面が互いに直角に交差する〔−１１２〕方向および〔１−１２〕方向である。このように劈開面である（１−１１）面および（−１１１）面と（１１０）面は９０°という大きい角度で交差するため、（１−１１）面および（−１１１）面との交差角度がそれよりも小さい（１００）面や（１１１）面より割れ易いものと考えられる。
また、副次的に発生する〔００１〕方向に対して約９０°の割れの方向は、（１１０）面と（１１１）面または（１１−１）面が互いに３５°の角度で交差する〔−１１０〕方向又は〔１−１０〕方向である。
【００１８】
このように、（１１０）シリコンウエーハは、〔００１〕方向に対して±約３５°の方向、すなわち〔−１１２〕方向および〔１−１２〕方向に割れ易いことがわかった。
そこで、本発明者は、特許文献２にも記載のように、スライス時にはウエーハは劈開方向がワイヤの走行方向と平行な方向となった場合に劈開面にかかる負荷が最大となり割れ易くなることに鑑み、ワイヤソーのワイヤの走行方向と、（１１０）シリコン単結晶インゴットにおける〔−１１２〕方向および〔１−１２〕方向とのなす角度が、３０°を超えるようにしてスライスを行うことにより、ワイヤの走行方向と（１１０）シリコンウエーハにおける劈開方向とが十分に離れた角度となり、割れが防止できることに想到し、本発明を完成させた。
【００１９】
なお、本発明において上記角度の下限を３０°を超えるものとするのは、上記角度が３０°を超えるものであれば、ワイヤソーのワイヤの走行によりウエーハに与えられるウエーハを劈開させる力を十分に小さくでき、割れを防止できるからである。また、上記角度の下限を３０°を超えるものとすることにより、実際にワイヤの走行方向を選択する際に、選択できる方向の範囲を十分に広くすることが可能となるからである。
【００２０】
以下では、本発明の実施の形態について図を用いて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
本発明にかかる（１１０）シリコンウエーハの製造方法においては、まず面方位（１１０）のシリコン単結晶インゴットをワイヤソーに取り付ける。このワイヤソーは特に限定されず、例えば図２に示すような従来のワイヤソーを用いることができる。
【００２１】
取り付けは、シリコン単結晶インゴットに当て板を接着し、当て板を介してワイヤソーに取り付けることにより行うが、この際、ワイヤソーのワイヤの走行方向と、（１１０）シリコン単結晶インゴットにおける〔−１１２〕方向および〔１−１２〕方向、または結晶学的にこれらの方向と等価な方向とのなす角度が、３０°を超えるようにしてスライスを行うことができるように取り付ける。
【００２２】
このように、上記角度でスライスを行うことができるようにインゴットを取り付ければよいので、取り付けたインゴットの角度を変えることができるチルト機構をワイヤソー内に備えるものであれば、取り付け後に前記角度を満たすようにインゴットの角度を調整してもよいし、そのようなチルト機構を備えていないのであれば、予め前記角度を満たすように取り付ければよい。
【００２３】
このときのワイヤの走行方向と〔−１１２〕方向および〔１−１２〕方向との関係を具体的に説明する。
図１は、本発明の製造方法における、ワイヤソーのワイヤの走行方向と（１１０）シリコン単結晶インゴットにおける〔−１１２〕方向および〔１−１２〕方向とのなす角度を説明する説明図である。
【００２４】
図１において、ワイヤソーのワイヤの走行方向は、（１１０）シリコン単結晶インゴットにおける〔−１１２〕方向（Ａ−Ａ’）および〔１−１２〕方向（Ｂ−Ｂ’）とのなす角度が３０°を超えるように、すなわち色付きの範囲を避けるようにする。このようにすれば、ワイヤの走行方向と（１１０）シリコンウエーハにおける劈開方向とが十分に離れた角度となり、スライス時の割れを防止できる（白抜き範囲、斜線の範囲）。
【００２５】
特に、（１１０）シリコン単結晶インゴットにおける〔−１１２〕方向および〔１−１２〕方向のいずれからも３０°〜４０°となるようにする、すなわち、図１の斜線の範囲の方向となるようにすることが好ましい。例えば、図１のように〔００１〕方向にオリエンテーションノッチが形成されているウエーハであれば、ワイヤ走行方向は〔００１〕方向から±５°の範囲内となる。このようにすれば、ワイヤの走行方向と（１１０）シリコンウエーハにおける主な劈開方向である〔−１１２〕方向および〔１−１２〕方向のいずれからも離れているだけでなく、副次的な劈開方向である〔−１１０〕方向または〔１−１０〕方向からも十分に離れた角度となり、スライス時の割れを一層防止できる。
【００２６】
そして、このように（１１０）シリコン単結晶インゴットを前記角度の関係を満たすようにスライスすることができるようにワイヤソーに取り付けた後、このワイヤソーにより、（１１０）シリコン単結晶インゴットをスライスする。これにより、（１１０）シリコン単結晶インゴットを前記角度の関係を満たすようにスライスすることができるので、従来の（１００）シリコンウエーハに比べて割れ易い（１１０）シリコンウエーハであっても、スライス時のウエーハの割れを防止できる。
【実施例】
【００２７】
以下、本発明の実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１−３、比較例１、２）
チョクラルスキー法により引上げた面方位（１１０）の直径３００ｍｍのシリコン単結晶インゴットを従来のチルト機構付きワイヤソーを用いてスライスし、（１１０）シリコンウエーハを作製した。その際、ワイヤソーのワイヤの走行方向と（１１０）シリコン単結晶インゴットにおける〔−１１２〕方向とのなす角度を３０°および〔１−１２〕方向とのなす角度を１００°としてスライスを行い、約２００枚の（１１０）シリコンウエーハを作製した（実施例１：図１の白抜き部）。
また、ワイヤ走行方向を〔００１〕方向と同一、つまり〔−１１２〕方向および〔１−１２〕方向のいずれからも３５°となるようにしてスライスを行い、約２００枚の（１１０）シリコンウエーハを作製した（実施例２：図１の斜線部）。
また、ワイヤ走行方向を〔−１１０〕方向と同一、つまり〔−１１２〕方向とのなす角度を５５°および〔１−１２〕方向とのなす角度を１２５°としてスライスを行い、約２００枚の（１１０）シリコンウエーハを作製した（実施例３：図１の白抜き部）。
また、通常（１００）シリコンウエーハをスライスする際に行われるように、ワイヤ走行方向を〔−１１２〕方向と同一になるようにしてスライスを行い、約２００枚の（１１０）シリコンウエーハを作製した（比較例１）。
また、ワイヤ走行方向を〔−１１２〕方向とのなす角を５°および〔１−１２〕方向とのなす角度を７５°としてスライスを行い、約２００枚の（１１０）シリコンウエーハを作製した（比較例２）。
【００２８】
その結果、スライスされたウエーハの割れの発生率は、比較例１及び比較例２では全ウエーハの約３０％だったが、実施例１及び実施例２では全ウエーハの約８％、実施例３では全ウエーハの約１０％であり、割れの発生率が大幅に低下した。
【００２９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の方法における、ワイヤソーのワイヤの走行方向と（１１０）シリコン単結晶インゴットにおける〔−１１２〕方向および〔１−１２〕方向とのなす角度を説明する説明図である。
【図２】従来のワイヤソーの一例を示す概略図である。
【図３】（１１０）シリコンウエーハの割れの様子を示す図である。
【図４】（１１０）シリコンウエーハの割れの角度及び結晶方位を説明する図である。
【符号の説明】
【００３１】
１…ワイヤ、  ２…グルーブローラ、  ３…インゴット、  ４…張力付与機構、
４ａ…ダンサローラ、  ４ｂ…デットウェイト、  ４ｃ…パウダクラッチ、
４ｄ…定トルクモータ、  ５…ワイヤ走行方向、  ６…当て板、
７…ワイヤリール、  １０…ワイヤソー。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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