(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハにエピタキシャル成長処理を施して半導体ウェーハを製造する方法において、
ウェーハには前記エピタキシャル成長処理工程までオリフラやノッチを形成せず、前記エピタキシャル成長処理時のウェーハの径を製品径よりも大きいものとし、
前記エピタキシャル成長処理の後に、前記製品径までウェーハの周辺部分を除去して更にオリフラまたはノッチを形成する、
ことを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。
【請求項２】
前記ウェーハの周辺部分を除去する手段が、縮径面取りまたはレーザーによる割断もしくはレーザーによる溶断であることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェーハの製造方法。
【請求項３】
ウェーハにエピタキシャル成長処理を施して半導体ウェーハを製造する方法において、
前記エピタキシャル成長処理時のウェーハの径を製品径よりも大きいものとし、前記エピタキシャル成長処理の後に、レーザーによる割断またはレーザーによる溶断により前記製品径までウェーハの周辺部分を除去する、
ことを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。
【請求項４】
前記レーザーが、
ＹＡＧレーザー、ＣＯ２レーザー、エキシマレーザー、ルビーレーザー、サファイアレーザーの中から選ばれた何れか１つであることを特徴とする請求項３に記載の半導体ウェーハの製造方法。
【請求項５】
前記レーザーの波長が、１５２ｎｍ〜１０.６μｍであることを特徴とする請求項３に記載の半導体ウェーハの製造方法。
【請求項６】
前記ウェーハの周辺部分をレーザーによって除去した後、前記ウェーハの外周を面取りする、
ことを特徴とする請求項３〜５の何れか１つに記載の半導体ウェーハの製造方法。
【請求項７】
前記エピタキシャル成長処理時のウェーハの径が製品径よりも１ｍｍ以上大きいことを特徴とする請求項１〜６の何れか１つに記載の半導体ウェーハの製造方法。
【請求項８】
前記エピタキシャル成長処理時のウェーハの径が製品径よりも１〜９ｍｍ大きいことを特徴とする請求項１〜６の何れか１つに記載の半導体ウェーハの製造方法。
【請求項９】
前記エピタキシャル成長処理の後、前記ウェーハの周辺部分を除去する前に、少なくとも前記ウェーハのエピタキシャル層が形成された面を保護膜でコーティングし、
前記ウェーハの周辺部分を除去した後に、前記保護膜を除去する、
ことを特徴とする請求項１〜８の何れか１つに記載の半導体ウェーハの製造方法。
【請求項１０】
単結晶インゴットを成長させる工程と、外形を研削する工程と、スライスする工程と、スライスされたウェーハに平坦化処理を施す工程と、前記ウェーハの少なくとも一面にエピタキシャル層を成長させる工程とを有する半導体ウェーハの製造方法において、
前記エピタキシャル層を成長させる工程までの前記ウェーハの径を所望の製品径よりも大きいものとし、
前記エピタキシャル層を成長させる工程の後に、レーザーによる割断またはレーザーによる溶断により前記所望の製品径まで前記ウェーハの周辺部分を除去する工程を有する、
ことを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。
【請求項１１】
単結晶インゴットを成長させる工程と、外形を研削する工程と、スライスする工程と、スライスされたウェーハに平坦化処理を施す工程と、前記ウェーハの少なくとも一面にエピタキシャル層を成長させる工程とを有する半導体ウェーハの製造方法において、
前記エピタキシャル層を成長させる工程まで前記ウェーハにはオリフラやノッチを形成せず、前記ウェーハの径を所望の製品径よりも大きいものとし、
前記エピタキシャル層を成長させる工程の後に、前記所望の製品径まで前記ウェーハの周辺部分を除去して更にオリフラまたはノッチを形成する工程を有する、
ことを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。
【請求項１２】
エピタキシャル成長処理工程までオリフラやノッチが形成されず製品径よりも大きい径を有するウェーハに、エピタキシャル成長処理が施され、
前記エピタキシャル成長処理の後に、前記製品径まで前記ウェーハの周辺部分が除去されて更にオリフラまたはノッチが形成された半導体ウェーハ。
【請求項１３】
製品径よりも大きい径を有するウェーハにエピタキシャル成長処理が施され、
前記エピタキシャル成長処理の後に、レーザーによる割断またはレーザーによる溶断により前記製品径まで前記ウェーハの周辺部分が除去されて形成された半導体ウェーハ。
【請求項１４】
前記エピタキシャル成長処理の後、前記ウェーハの周辺部分が除去される前に、少なくとも前記ウェーハのエピタキシャル層が形成された面を保護膜でコーティングされ、
前記製品径まで前記ウェーハの周辺部分が除去されて形成された請求項１２または１３に記載の半導体ウェーハ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェーハ及びその製造方法に係り、特にエピタキシャル層を有する半導体ウェーハ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１４は、従来の一般的な鏡面ウェーハの製造工程を示すフロー図である。同図に基づいて、半導体デバイスを作製するための原料ウェーハとして用いられる鏡面ウェーハの一般的な製造方法の概略を説明する。
【０００３】
まず、チョクラルスキー法（ＣＺ法）や浮遊帯域溶融法（ＦＺ法）等により半導体インゴットを成長させる（ＳＴＥＰ１０１）。成長した単結晶インゴットは外周形状が歪（いびつ）であるため、次に外形研削工程（ＳＴＥＰ１０２）において半導体インゴットの外周を円筒研削盤等により研削し、半導体インゴットの外周形状を整える。これをスライス工程（ＳＴＥＰ１０３）でワイヤソー等によりスライスして厚さ５００〜１０００μｍ程度の円板状のウェーハに加工し、さらに面取り工程（ＳＴＥＰ１０４）でウェーハ外周の面取り加工を行う。
【０００４】
その後、平面研削および／またはラッピング（以下、「平面研削・ラッピング」と記す）により平坦化加工を行い（ＳＴＥＰ１０５）、エッチング処理工程（ＳＴＥＰ１０６）において化学研磨処理を施す。更に、ウェーハ表面を一次研磨（ＳＴＥＰ１０７）、二次研磨（ＳＴＥＰ１０８）した後、ウェーハ表面にエピタキシャル成長処理（ＳＴＥＰ１０９）を施して鏡面ウェーハとする。
【０００５】
このような工程を経て得られた鏡面ウェーハの表面に回路を形成させて半導体デバイスを作製する場合、１枚のウェーハから極力多くのデバイスを得ることが望ましく、そのためにはウェーハ全面、特に外周端部近くまで極力フラットな形状とすることが要求される。つまり、近年の高精度のデバイス作製では極めて高い平坦度が要求されており、ウェーハの中央部分に比べて例えば０．１〜０．２μｍ程度落ち込んでいる部分は使用できないため、周辺ダレの量及び領域はできるだけ少なくすることが望まれている。例えば規格を外れる周辺ダレの領域を、通常の規格で外周端部から３ｍｍ、近年では２ｍｍ、できれば１ｍｍ以内とすることが望まれている。
【０００６】
しかし、平面研削・ラッピング工程（ＳＴＥＰ１０５）では、ウェーハに形成されたオリフラやノッチの影響によりウェーハの全面において研削圧の均一度を保つことが難しく、特にウェーハの外周部において過剰に研削される場合がある。また、一般に一次研磨工程（ＳＴＥＰ１０７）を行う際は、ガラスやセラミック製のキャリヤプレート（マウント板）にワックス等を介してウェーハを貼り付けるか、あるいは多数の貫通孔が設けられた保持板にウェーハを真空吸着により保持して、研磨布を貼った定盤にウェーハを相対的に回転させながら押し付け、研磨布とウェーハの間にスラリを供給することにより研磨が行われる。このとき、ウェーハの周辺部分が中央部分に比べて過剰に研磨され、研磨面側の面取り部近くの周辺部分にいわゆる周辺ダレが生じている。
【０００７】
この周辺ダレは、製品径によらずウェーハ外周端部から約５ｍｍの領域で発生しており、ウェーハ外周端部から約２ｍｍの領域でウェーハ厚がウェーハ中央部分に比べて０．１〜０．２μｍ程度薄くなっている場合が多い。そして、このような周辺ダレは、外周端部に近づくほど急激に悪化しており、特に外周端部から２ｍｍぐらいから更に悪化し、特に１ｍｍぐらいから急激に落ち込んでいる。
【０００８】
上記の問題点を解決するために特開２００１−３３８８９９号公開公報では、ウェーハの径を製品径よりも１ｍｍ以上大きい状態で一次研磨工程（ＳＴＥＰ１０７）までを行い、一次研磨工程後、二次研磨工程（ＳＴＥＰ１０８）前に縮径面取りを行っている。このように、ウェーハの径を余分に大きく形成した状態で一次研磨工程までを行い、縮径面取りで余分に大きく形成した領域を除去することにより、一次研磨工程で発生する周辺ダレを除去することができる。そしてその後二次研磨（鏡面研磨）を行うことにより、周辺ダレの少ない鏡面ウェーハを製造する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
通常の鏡面ウェーハの製造においては、図１４に示すように二次研磨工程（ＳＴＥＰ１０８）の後にウェーハの研磨面上にエピタキシャル成長処理（ＳＴＥＰ１０９）を施す。このエピタキシャル成長工程は、高温のチャンバ内に鏡面研磨されたウェーハを１枚または複数枚配置しトリクロルシランガス（ＳｉＨＣｌ３）等を含んだ反応ガスを供給することにより、ウェーハの鏡面研磨面上に均一な厚さの単結晶シリコンからなるエピタキシャル層を成長させるものである。
【００１０】
図１３（ａ）は、従来の製造方法により鏡面研磨後のウェーハにエピタキシャル層を成長させたときの膜厚分布図である。横軸はウェーハの直径方向の変位、縦軸はエピタキシャル層の膜厚を示している。図１３（ａ）から明らかなように、エピタキシャル層はウェーハの外周部近傍（外周端〜２ｍｍ）において通常の膜厚よりも急激に薄くなり、エピタキシャル層の外周ダレが見られる。このウェーハ外周部近傍におけるエピタキシャル層の薄膜部は通常の膜厚部に比べて抵抗率が低く、半導体チップに求められる所望の抵抗率を満たさない。そのため、半導体チップとして使用することができず、外周端〜２ｍｍ程度は半導体チップの作製段階で廃棄される。特にウェーハの直径が２００ｍｍ以上の大きなものになればなるほど、無駄に廃棄されるシリコン原料が増えることになる。
【００１１】
また、ウェーハの外周端部においては、面取り形状のバラツキによりエピタキシャル成長時にウェーハ端部に結晶が異常成長し、突起状のクラウンが認められる場合がある。このクラウンを有するウェーハは回路パターンの目合せ工程においてマスクに傷を付けるため、半導体装置の良品効率が悪くなるばかりでなく、品質信頼度にも悪影響を及ぼす。
【００１２】
この外周部近傍におけるエピタキシャル層の薄膜化および外周端部におけるクラウンの発生は、高品質が求められる近時のウェーハ業界において、ウェーハの高平坦度化と共に解決しなければならない重要な問題である。
【００１３】
しかしながら、前述の特開２００１−３３８８９９号公開公報に記載された技術においては、二次研磨（鏡面研磨）後のエピタキシャル成長により発生する上記の問題を解決することはできない。
【００１４】
この点、特開平１−２０１９２２号公開公報においては、クラウンを除去するためにエピタキシャル成長工程後にウェーハ端部の面取りを行うことが記載されている。しかし、外周端部の面取りのみではウェーハの外周部近傍におけるエピタキシャル層の薄膜化を有効に防止することは困難であった。
【００１５】
本出願に係る発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、その第１の目的とするところは、ウェーハ厚の周辺ダレの領域が非常に小さい、あるいは周辺ダレが全くない半導体ウェーハおよびその製造方法を提供することにある。
【００１６】
また、本出願に係る発明の第２の目的は、ウェーハ外周部近傍におけるエピタキシャル層の薄膜化（外周ダレ）を防止し、より高度に均一化されたエピタキシャル層を有する半導体ウェーハおよびその製造方法を提供することにある。
【００１７】
本出願に係る発明の第３の目的は、半導体ウェーハ製造時における製造工程を大幅に合理化して生産性の向上を図ると共に、半導体ウェーハの原料であるシリコンを無駄にしない半導体ウェーハの製造方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本出願に係る第１の発明は、ウェーハにエピタキシャル成長処理を施して半導体ウェーハを製造する方法において、前記エピタキシャル成長処理時のウェーハの径を製品径よりも大きいものとし、前記エピタキシャル成長処理の後に、前記製品径までウェーハの周辺部分を除去する、ことを特徴とする半導体ウェーハの製造方法である。
【００１９】
また、本出願に係る第２の発明は、前記ウェーハの周辺部分を除去する手段が、縮径面取りであることを特徴とする上記第１の発明に記載の半導体ウェーハの製造方法である。
【００２０】
更に、本出願に係る第３の発明は、前記ウェーハの周辺部分を除去する手段が、レーザーによる割断またはレーザーによる溶断であることを特徴とする上記第１の発明に記載の半導体ウェーハの製造方法である。
【００２１】
また、本出願に係る第４の発明は、前記レーザーが、ＹＡＧレーザー、ＣＯ２レーザー、エキシマレーザー、ルビーレーザー、サファイアレーザーの中から選ばれた何れか１つであることを特徴とする上記第３の発明に記載の半導体ウェーハの製造方法である。
【００２２】
更に、本出願に係る第５の発明は、前記レーザーの波長が、１５２ｎｍ〜１０．６μｍであることを特徴とする上記第３の発明に記載の半導体ウェーハの製造方法である。
【００２３】
また、本出願に係る第６の発明は、前記ウェーハの周辺部分をレーザーによって除去した後、前記ウェーハの外周を面取りする、ことを特徴とする上記第３〜第５の発明の何れか１つに記載の半導体ウェーハの製造方法である。
【００２４】
更に、本出願に係る第７の発明は、前記エピタキシャル成長処理時のウェーハの径が製品径よりも１ｍｍ以上大きいことを特徴とする上記第１〜第６の発明の何れか１つに記載の半導体ウェーハの製造方法である。
【００２５】
また、本出願に係る第８の発明は、前記エピタキシャル成長処理時のウェーハの径が製品径よりも１〜９ｍｍ大きいことを特徴とする上記第１〜第６の発明の何れか１つに記載の半導体ウェーハの製造方法である。
【００２６】
更に、本出願に係る第９の発明は、前記エピタキシャル成長処理時のウェーハの径が製品径よりも２〜５ｍｍ大きいことを特徴とする上記第１〜第６の発明の何れか１つに記載の半導体ウェーハの製造方法である。
【００２７】
また、本出願に係る第１０の発明は、前記エピタキシャル成長処理の後、前記ウェーハの周辺部分を除去する前に、少なくとも前記ウェーハのエピタキシャル層が形成された面を保護膜でコーティングし、前記ウェーハの周辺部分を除去した後に、前記保護膜を除去する、ことを特徴とする上記第１〜第９の発明の何れか１つに記載の半導体ウェーハの製造方法である。
【００２８】
更に、本出願に係る第１１の発明は、単結晶インゴットを成長させる工程と、外形を研削する工程と、スライスする工程と、スライスされたウェーハに平坦化処理を施す工程と、前記ウェーハの少なくとも一面にエピタキシャル層を成長させる工程とを有する半導体ウェーハの製造方法において、前記エピタキシャル層を成長させる工程までの前記ウェーハの径を所望の製品径よりも大きいものとし、前記エピタキシャル層を成長させる工程の後に、前記所望の製品径まで前記ウェーハの周辺部分を除去する工程を有する、ことを特徴とする半導体ウェーハの製造方法である。
【００２９】
また、本出願に係る第１２の発明は、製品径よりも大きい径を有するウェーハにエピタキシャル成長処理が施され、前記エピタキシャル成長処理の後に、前記製品径まで前記ウェーハの周辺部分が除去されて形成された半導体ウェーハである。
【００３０】
更に、本出願に係る第１３の発明は、製品径よりも大きい径を有するウェーハにエピタキシャル成長処理が施され、前記エピタキシャル成長処理の後に、少なくとも前記ウェーハのエピタキシャル層が形成された面を保護膜でコーティングされ、前記製品径まで前記ウェーハの周辺部分が除去されて形成された、前記保護膜でコーティングされた半導体ウェーハである。
【００３１】
また、本出願に係る第１４の発明は、ウェーハの少なくとも一面にエピタキシャル層が形成された半導体ウェーハであって、前記エピタキシャル層の上を保護膜でコーティングされた半導体ウェーハである。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本出願に係る半導体ウェーハの製造方法について、図面に基づいて詳細に説明する。
【００３３】
［実施の形態１］
まず、第１の実施の形態について図１〜図１０を用いて説明する。図１は、第１の実施の形態における半導体ウェーハの製造方法の概略を示すフロー図である。フローに示された工程は、半導体ウェーハを製造する際の工程を簡易に示したものである。本願の製造方法は以下に説明するようにエピタキシャル成長工程（ＳＴＥＰ７）及び縮径面取り工程（ＳＴＥＰ８）を図１に示すフローの順に備えていることが必須の要件であり、他の工程の種類や工程の数は、ウェーハの仕様や各製造業者によって種々の態様が考えられる。
【００３４】
［ＳＴＥＰ１］
まず、図１に示すようにまずチョクラルスキー法（ＣＺ法）や浮遊帯域溶融法（ＦＺ法）等により単結晶インゴットを成長させる（ＳＴＥＰ１）。
【００３５】
例えば、浮遊帯域溶融法（ＦＺ法）では、アルゴンガス中で、棒状の多結晶シリコンを高周波電圧を印加したコイルで帯状に溶かし、融液部分に小さな種結晶を接触させてから、コイルを上下に移動し、棒全体を単結晶化させる。
【００３６】
上記の浮遊帯域溶融法（ＦＺ法）や、チョクラスルキー法（ＣＺ法）の何れを用いても同様に単結晶インゴットを製造することができるが、ここでは近時一般的に採用されているチョクラルスキー法（ＣＺ法）を用いて直径２００ｍｍのウェーハを製造する場合について、具体的に説明する。図２は、ＣＺ法を用いた単結晶インゴット製造装置を模式的に示した縦断面図である。
【００３７】
図２中の符号２２は石英製の坩堝であり、坩堝支持軸２２ａ上に設置されている。坩堝２２はチャンバ２９内に配設され、その外周にはこれを囲んで坩堝２２内の溶融液２４を加熱するヒータ２３が配設されている。一方、坩堝２２の上方には、チャンバ２９の上部の中央から引上げワイヤ２５が回転および昇降可能に垂設され、その下端には種結晶２６が装着されている。種結晶２６は引上げワイヤ２５によって回転しつつ上昇し、溶融液２４との接触面である下端部に単結晶２７が成長する。チャンバ２９の上部には供給口２１を設け、チャンバ２９の雰囲気調整および蒸発物を排出させるために高純度のアルゴンガス（矢印参照）が、供給口２１から常時供給される。また、チャンバ２９の下部には排出口を設け、真空ポンプ２８を接続して処理後のアルゴンガスを排出している。
【００３８】
まず、高純度の多結晶シリコンを粗く砕いて洗浄した後、坩堝２２に入れてヒータ２３で加熱する。このとき同時に微量の導電型不純物（添加剤またはドープ剤）を必要量だけ添加する。Ｐ型結晶を得るにはホウ素（Ｂ）を、Ｎ型結晶をつくるにはリン（Ｐ）やアンチモン（Ｓｂ）を添加し、不純物の添加量によって結晶の抵抗率をコントロールする。
【００３９】
このシリコン溶融液２４に、ピアノ線を撚って作った引上げワイヤ２５の下端に取り付けた種結晶２６を接触させ、種結晶２６を回転させながら上方に引上げる。不図示であるが結晶の転位を防止するために単結晶２７の径を拡大・縮小させてからネッキングを行い、その後単結晶２７の径を徐々に太くして肩広げ２７ａを行う。溶融液２４の温度や引上げ速度の調整で、結晶の直径やさまざまな特性の単結晶２７を成長させることができる。特に大口径のウェーハを製造する場合には、坩堝２２に磁場を加えて溶融液２４の対流を少なくしたＭＣＺ法が採用される。本実施の形態においては、単結晶２７の直径２７ｂが２１２ｍｍになったら真直ぐな円柱形状を維持するように引上げる。
【００４０】
単結晶２７の引き上げ中、チャンバ２９内には供給口２１から高純度のアルゴンガスを供給し、単結晶２７中の酸素濃度を一定範囲内に制御している。このとき、引上げられた単結晶２７の外周から１〜３ｍｍ程度の深さまでは、酸素濃度が不安定であったり、また、結晶欠陥が集中しやすい。そのため、後の工程において単結晶の外周部分を除去することができるように、成長させる単結晶２７の径は実際のウェーハの製品径よりも大きくしておく。引上げられた単結晶２７は、単結晶インゴットとして次の工程に移送される。
【００４１】
［ＳＴＥＰ２］
単結晶インゴットを成長させたら、今度は外形研削工程（ＳＴＥＰ２）を行う。浮遊帯域溶融法（ＦＺ法）やチョクラスルキー法（ＣＺ法）により成長させたシリコンの単結晶インゴットは、長さが１．３ｍ、重さは１１５ｋｇ程ある。この単結晶インゴットの不要部分、つまり上端部（トップ部）および下端部（テール部）を切断除去し、円柱状の部分を幾つかの単結晶のブロックに切断分離する。ＳＴＥＰ１で成長させた単結晶インゴットの形状は、真直ぐな円柱状ではなく外周が波打っているため、切断された単結晶ブロックの外周を真直ぐな円柱状に研削する必要がある。
【００４２】
図３は、外形研削に一般的に用いられる円筒研削盤の一例を模式的に示した平面図である。円筒研削盤は、本体３０上に左右方向に移動自在なワークテーブル３３を備えている。ワークテーブル３３上にはワーク回転用モータ３４を固定し、ワーク回転用モータ３４の回転軸３４ａに単結晶ブロック４３を装着している。本体３０にはテーブル送り用モータ３５を固定しており、テーブル送り用モータ３５の回転よってワークテーブル３３が本体３０上を左右方向に移動する。
【００４３】
本体３０上には更に上下方向に移動可能な砥石テーブル３９を設けている。砥石テーブル３９上には砥石回転用モータ３７と回転砥石３１を備えている。砥石回転用モータ３７と回転砥石３１はプーリ３８ａ，３８ｂをわたってベルト３８ｃが巻回されており、砥石回転用モータ３７の回転駆動が回転砥石３１に伝えられる。また、本体３０には砥石送り用モータ３６を固定しており、砥石送り用モータ３６の回転よって砥石テーブル３９が本体３０上を上下方向に移動する。
【００４４】
上記円筒研削盤において、ワーク回転用モータ３４および砥石回転用モータ３７を駆動することにより、回転砥石３１および単結晶ブロック４３を互いに回転させた状態で接触させる。そして、ワークテーブル３３を左右方向に移動させることにより、単結晶ブロック４３の外周を研削する。上記構成において、研削工具は回転砥石３１に限るものではなく、回転砥石３１の代わりに切削バイトを用いることもできる。
【００４５】
外形研削工程（ＳＴＥＰ２）では、研削代が４ｍｍ程度になるように砥石送り用モータ３６の回転数を制御し、単結晶ブロック４３の外径を約８ｍｍ研削して、直径２０４ｍｍの真直ぐな円柱状に加工する。この研削代を見越してＳＴＥＰ１では大きめの直径の単結晶２７を成長させている。研削代は、外形形状を整形する目的だけであれば、単結晶インゴットの径にかかわらず４ｍｍ程度の一定量で良い。
【００４６】
さらに、その後の鏡面研磨工程（ＳＴＥＰ６）やエピタキシャル成長工程（ＳＴＥＰ７）におけるウェーハ外周部の不具合を除去することができるように、ＳＴＥＰ２の外形研削後の円柱状の単結晶ブロック４３が、最終的な製品径よりも少なくとも２ｍｍ程度大きくなるように単結晶インゴットの径をコントロールして成長させておく。
【００４７】
単結晶ブロック４３の外周が研削されたら、単結晶ブロック４３の長手方向に向かってオリフラ（オリエンテーションフラット）またはノッチを形成する。オリエンテーションフラットとはウェーハの外周の一部に設けた直線状の切り欠きであり、ノッチとはウェーハの外周の一部に中心方向に向かって設けた略９０°のＶ字型の切り欠きをいう。オリフラおよびノッチは半導体ウェーハにおけるシリコンの結晶方位を示すための目印となる切り欠きであり、単結晶ブロックの段階で形成することにより、ウェーハ状に切断された際に全てのウェーハにオリフラまたはノッチが一括形成される。
【００４８】
［ＳＴＥＰ３］
続いて、外形研削された単結晶ブロック４３はスライス工程（ＳＴＥＰ３）に移る。スライス工程では一般にブレードソーまたはワイヤソーが使用される。図４にブレードソーの一例を模式的に示す。ブレードソーは、薄円板状のステンレス高硬度鋼の周辺を引っ張って板状を維持した内周刃４１と、ＳＴＥＰ２で切断された単結晶ブロック４３を接着する支持台４２と、不図示の移動手段を備える。
【００４９】
まず、単結晶ブロック４３の一側面に接着剤を塗布して支持台４２の上面に接着固定する。次に、内周刃４１を周方向に回転させた状態で、内周刃４１内に単結晶ブロック４３を配置し、内周刃４１を単結晶ブロック４３に向かって下降させる。単結晶ブロック４３から１枚のウェーハ４４を切り出したら内周刃４１を上昇させ、不図示の移動手段により単結晶ブロック４３を軸方向（図中、左向き矢印）に所定ピッチだけ移動させた後、再度内周刃４１を下降させる。上記の手順を繰り返し単結晶ブロック４３を複数枚のウェーハ４４にスライスしたら、接着剤を薬液で溶かしてウェーハ４４を支持台４２から剥がし、１枚１枚のウェーハに分離する。
【００５０】
ブレードソーの内周刃４１は約０．４ｍｍ程度の厚みを有し、内周に０．１ｍｍ程度のダイヤモンド砥粒を蒸着しているため、ウェーハ１枚をスライスするごとの切り代は約０．６ｍｍ程度である。スライスされるウェーハ４４の厚さは、単結晶ブロック４３の送りピッチによって制御することができる。また、直径約２００ｍｍの単結晶ブロック４３から１枚のウェーハを切り出す時間は６分程度である。しかし、幅の広いブレード材の準備の困難等から、今後の大口径ウェーハ（直径３００ｍｍ以上）に対しては、次に説明するワイヤソーを用いることが一般的になりつつある。
【００５１】
次に、単結晶ブロック４３をスライスする手段としてワイヤソーを用いる場合について説明する。図５は、ワイヤソーの一例を模式的に示した斜視図である。ワイヤソーは、左右のブラケット５１ａ，５１ｂ（５１ｂは、二点鎖線で一部のみを示す）間に３本のローラ５５〜５７を回転自在に備えている。本図に示したワイヤソーにおいては、３本のローラ５５〜５７を備えた例を示しているが、ローラの数は２本でも良く、４本以上であっても良い。ローラ５５〜５７をわたって所定ピッチでワイヤ５８を螺旋状に巻きつけて有しており、ローラ５５〜５７を往復回転させながらワイヤ５８が線方向に往復動を行う。本体５０には、外形研削後の単結晶ブロック４３を接着したワーク支持ヘッド５３が上下方向に移動自在に備えられており、上部に設けたワーク送り用モータ５４の回転によりワーク支持ヘッド５３が上下動を行う。
【００５２】
ワイヤ５８を往復動させた状態で砥粒を含んだ加工液を供給し、単結晶ブロック４３をワイヤ５８に押し付けることにより、ワイヤ５８の巻き付けピッチに合わせて単結晶ブロック４３が複数枚の円板状のウェーハに切断される。通常、単結晶ブロック４３は８００〜９００μｍ程度の厚さに切断される。ワイヤソーは０．２ｍｍ弱の径のピアノ線に０．１ｍｍ程度の砥粒を含む加工液を供給してスライスするため、切り代は０．３ｍｍ程度であり、ブレードソーよりも切り代が少ない。また、複数枚のウェーハを一括してバッチスライスできるため、ブレードソーよりも短時間でスライスできるという利点を有する。さらに、大口径ウェーハを切り出す場合であっても機械的に制約を受けることが少ないため、特に大口径ウェーハ（直径３００ｍｍ以上）をスライスする場合にはワイヤソーを用いるのが望ましい。
【００５３】
［ＳＴＥＰ４］
単結晶ブロック４３をウェーハ状にスライスしたら、通常はウェーハ４４の外周を粗面取りするが、本願においてはこの段階での粗面取りは必須の工程ではない。したがって、本実施の形態においては粗面取りを行うことなく、次の平面研削・ラッピング工程（ＳＴＥＰ４）へと進むが、スライス工程（ＳＴＥＰ３）と平面研削・ラッピング工程（ＳＴＥＰ４）の間に粗面取り工程を行ってもよい。
【００５４】
スライス工程（ＳＴＥＰ３）においてブレードソーやワイヤソーによって切断されたウェーハ４４は、板面の平坦度が悪く表面粗さも粗いため、平面研削・ラッピング工程（ＳＴＥＰ４）で平坦に研削・ラッピングされる。平面研削・ラッピング工程（ＳＴＥＰ４）は平面研削のみでもよく、ラッピングのみでもよい。または、平面研削およびラッピングの両方を行っても良い。
【００５５】
平面研削は、ウェーハの一方の面をチャックに固定し他方の面を回転する砥石によって平坦に研削する片頭研削盤や、ウェーハの上下両面を互いに逆回転する砥石によって挟み込んで研削する両頭研削盤により行う。ＩＣの微細パターンに対応するためには、両頭研削盤によりウェーハの両面を研削するのが望ましい。両頭研削盤にはウェーハを縦に保持した状態で左右から回転砥石により研削する横型両頭研削盤と、ウェーハを水平に保持した状態で上下から回転砥石により研削する縦型両頭研削盤がある。ここでは、研削盤の一例として縦型両頭研削盤について図面を用いて説明する。
【００５６】
図６は縦型両頭研削盤の正面図である。この両頭研削盤は一対の砥石６７，６８の対向する端面である二つの研削面６７ａ，６８ａを有し、それぞれの研削面６７ａ，６８ａはほぼ平行の状態で対向配置されている。上部砥石６８は砥石回転機構６６により、下部砥石６７は砥石回転機構６４により回転駆動が与えられる。砥石回転機構６６はフレーム６３に上下動自在に支持され、サーボモータ６９の回転により上下方向に移動する。また、砥石回転機構６４はフレーム６１に上下動自在に支持され、サーボモータ６０の回転により上下方向に移動する。ウェーハ４４はワーク支持機構６５により水平に保持される。
【００５７】
スライス工程（ＳＴＥＰ３）でスライスされた薄板状のウェーハ４４をワーク支持機構６５に支持した状態で上下部砥石６７，６８の間に配置し、砥石回転機構６４，６６により上下部砥石６７，６８を互いに逆回転させる。サーボモータ６０，６９の回転によりウェーハ４４に向かって両砥石または片方の砥石を送り移動させ、それら二つの研削面６７ａ，６８ａに接触したウェーハ４４の両面を同時に研削する。ウェーハ４４にはオリフラまたはノッチが形成されているため、その切り欠きを利用してウェーハ４４を強制回転させることもできる。
【００５８】
粗研削時において、上下部砥石６７，６８の番手は３００〜８００番に設定し、好ましくは６００〜７００番に設定する。また、上下部砥石６７，６８の周速は８００〜３０００ｍ／ｍｉｎに設定し、好ましくは１０００〜１５００ｍ／ｍｉｎに設定する。更に、ウェーハ４４に対する上部砥石６８の送り移動量は５０〜２００μｍ／ｍｉｎに設定し、好ましくは５０〜１００μｍ／ｍｉｎに設定する。ウェーハの回転速度は５〜３０ｒｐｍに設定し、好ましくは１０〜２５ｒｐｍに設定する。また仕上げ研削時においては、上下部砥石６７，６８の番手は１５００〜３０００番に設定され、好ましくは１８００〜２２００番に設定する。また、上下部砥石６７，６８の周速は８００〜３０００ｍ／ｍｉｎに設定し、好ましくは１０００〜１５００ｍ／ｍｉｎに設定する。更に、ウェーハ４４に対する上部砥石６８の送り移動量は３〜２０μｍ／ｍｉｎに設定し、好ましくは１０〜１５μｍ／ｍｉｎに設定する。また、ウェーハの回転速度は１〜１０ｒｐｍに設定し、好ましくは２〜５ｒｐｍに設定する。
【００５９】
スライス工程（ＳＴＥＰ３）でスライスされたウェーハ４４の上下両面を両頭研削盤で研削することにより、ウェーハのうねりを除去することができる。しかし、ウェーハ板面の平坦度をより向上させるには、さらにラップ盤によりウェーハの上下両面をラッピングすることが望ましい。
【００６０】
図７にラップ盤の一例を概略図で示す。図７（ａ）はウェーハがキャリアに収容された状態を示す平面図、図７（ｂ）は側面図を示している。図７（ｂ）に示すように、ラップ盤は上定盤７１と下定盤７２を平行に保持し、間にキャリア７３を配置している。キャリア７３は略円板状をなし、板面にウェーハ４４を収容する複数の収容穴７４を有する。キャリア７３の外周には外周ギヤ７５を設けており、下定盤７２に設けた内周ギヤ７６と噛合っている。また、下定盤７２の中心には駆動ギヤ７７が配置され、キャリア７３の外周ギヤ７５と噛合っている。
【００６１】
駆動ギヤ７７は下定盤７２と独立して回転可能であり、駆動ギヤ７７を回転させると内周ギヤ７６および駆動ギヤ７７によってキャリア７３に回転駆動が与えられ、キャリア７３が自転する。ラップ盤は研削盤と異なり上定盤７１および下定盤７２が砥粒を含んでいないため、砥粒を混合した加工液を供給する。ウェーハ４４と上下定盤７１，７２が相対的にすべりあい、砥粒は転がり運動やすべり運動を行って、ウェーハ表面からわずかずつ削り取る。上記のラップ盤においては、上定盤７１および下定盤７２が回転しない例について説明したが、上定盤７１および下定盤７２を互いに同一方向または逆方向に回転させてもよい。ラッピング加工においては、一般に粗加工時に湿式ラッピングを、仕上げ加工時に乾式ラッピングを行う。
【００６２】
上記の平面研削・ラッピング工程（ＳＴＥＰ４）によりウェーハの平坦度は極めて高い状態に加工される。この時点では、ウェーハの直径は外形研削工程（ＳＴＥＰ２）により加工された２０４ｍｍの状態である。
【００６３】
［ＳＴＥＰ５］
平面研削・ラッピング工程（ＳＴＥＰ４）の後、次のエッチング工程（ＳＴＥＰ５）へと進む。シリコンウェーハには、スライス工程（ＳＴＥＰ３）や平面研削・ラッピング工程（ＳＴＥＰ４）により加工歪層が生じるが、スライス工程（ＳＴＥＰ３）により生じる加工歪の深さは２５〜５０μｍであり、後工程の平面研削・ラッピング工程（ＳＴＥＰ４）では１０〜１５μｍになる。この加工歪層には研磨粉、シリコン屑等の汚れや不純物が残存する。このような歪層が存在すると、デバイスの電気特性の悪化、動作不良等の悪影響を与えると共に、シリコンウェーハ製造工程においても汚染等の悪影響を与える。
【００６４】
このような加工歪層や不純物の除去を主目的として、平面研削・ラッピング工程（ＳＴＥＰ４）の後工程として、エッチング工程（ＳＴＥＰ５）が設けられている。エッチング工程は、化学的腐食法によってウェーハの表面処理（エッチング）することで行われる。ウェーハのエッチング用としては、ＨＦ（還元剤）、ＨＮＯ３（酸化剤）、ＣＨ３ＣＯＯＨ（緩和剤）の混酸を用いることが好ましい。
【００６５】
このエッチング工程（ＳＴＥＰ５）において、ウェーハはエッチング液によって外周側から中心に向かって腐食され、ウェーハの直径は約２０３．９ｍｍ程度に縮小する。
【００６６】
［ＳＴＥＰ６］
その後、研磨盤により鏡面研磨工程（ＳＴＥＰ６）を行う。図８は、研磨盤の一例を模式的に示した縦断面図である。研磨盤は、垂直に配置した回転軸８４の上部に定盤８１を水平に固定しており、定盤８１には研磨クロス８５を備えている。定盤８１の上には回転軸８６に装着された研磨ヘッド８３を備えている。研磨ヘッド８３は吸引管８７を有し、下面にウェーハ４４を真空吸着する。また、研磨ヘッド８３と研磨クロス８５との接触部に向けてスラリノズル８２を備え、スラリ８８を供給する。
【００６７】
鏡面研磨は、ウェーハ４４の一方の面を研磨ヘッド８３に吸引固定し、スラリ８８を供給した状態で他方の面を回転させながら研磨クロス８５に押し付けて研磨する。この鏡面研磨工程（ＳＴＥＰ６）によりウェーハ表面の平坦化を図るだけでなく、表面における微小な凹凸を除去することができる。
【００６８】
上述の通り、平面研削・ラッピング工程（ＳＴＥＰ４）においては、ウェーハに形成されたオリフラやノッチの影響によりウェーハの全面において研削圧の均一度を保つことが難しく、特にウェーハの外周部において過剰に研削される場合がある。また、鏡面研磨工程（ＳＴＥＰ６）においては、研磨クロスの圧縮弾性によりウェーハが研磨クロスに沈み込んだ状態で研磨されるため、研磨クロスの圧力弾性による周辺部分での研磨圧力が高いことにより、ウェーハの外周部において過剰研磨が発生し周辺ダレが生じる。
【００６９】
上記の問題を一挙に解決するために、本実施の形態においては次のエピタキシャル成長工程（ＳＴＥＰ７）以降に縮径面取り工程（ＳＴＥＰ８）を行うことを特徴とする。しかしこのことは、エピタキシャル成長工程（ＳＴＥＰ７）の前に縮径面取りを行うことを妨げるものではない。
【００７０】
［ＳＴＥＰ７］
鏡面研磨工程（ＳＴＥＰ６）後のウェーハの表面にシリコンの結晶層を成長させることにより、結晶欠陥がなく、所望の抵抗率を有するシリコンウェーハを製造する。このシリコンの結晶層は、例えば直径が約２００ｍｍで厚さが約０．７５ｍｍのウェーハの場合に２〜１０μｍ程度の厚さを有する極薄い層であり、一般的にエピタキシャル層と呼ばれている。
【００７１】
エピタキシャル層を成長させる装置としては、ウェーハを１枚ずつ処理する枚葉式のものと、複数枚を一括して処理するバッチ式ものがある。ウェーハの大口径化に伴い枚葉式が主流となりつつあるため、本実施の形態においては枚葉式のエピタキシャル製造装置について具体的に説明するが、バッチ式によるエピタキシャル成長を排除するものではない。
【００７２】
図９は、エピタキシャル製造装置の一例として枚葉式のエピタキシャル製造装置の一部を示した縦断面図である。チャンバ９２は、不図示のベースリングを石英よりなる透光性の窓９２ａ，９２ｂによって上下から挟んでなり、内部の閉空間は反応炉９７となる。さらに、反応炉９７を加熱するハロゲンランプ等の熱源９８ａ，９８ｂをチャンバ９２の上下に備えている。チャンバ９２の左右には開口が形成されており、一方の流入口９１ａから反応ガスおよびキャリアガスが流入し、他方の排出口９１ｂから反応後のガスおよびキャリアガスが排出される。
【００７３】
反応炉９７内には、ウェーハ４４を上部に支持するサセプタ９４を収納している。サセプタ９４は上方から見ると円板形状をしており、その直径はウェーハ４４よりも大きく、サセプタ９４の上面にはウェーハ４４が収納される円形状のウェーハ収納用凹部９４ａを設けている。サセプタ９４は、本例においては炭素Ｃの基材に炭化シリコンＳｉＣの被膜を施したものであり、ウェーハ４４を加熱する際にウェーハ４４全体の温度を均一に保つ均熱盤としての役割を果たす。そのため、サセプタ９４はウェーハ４４よりも数倍の厚さ、すなわち数倍の熱容量を有している。また、サセプタ９４上にウェーハ４４を搬送するために、ウェーハ４４をサセプタ９４に対して上下動させるためのリフト機構が設けられている。一般のリフト機構は、サセプタ９４を貫通して延びる複数本のリフトピン９３を有しており、これらのリフトピン９３の上端にウェーハ４４を載せ、リフトピン９３を上下動させることで、ウェーハ４４を昇降させることができる。このようなリフト機構により、ハンドに載せられてチャンバ９２内に運ばれてきたウェーハ４４をサセプタ９４上に移載したり、或いはその逆に、ウェーハ４４をサセプタ９４からハンドに受け渡したりすることが可能となる。
【００７４】
サセプタ９４の下面には、サセプタ９４を水平に支持し回転軸となるサセプタ支持軸９５が固着されている。サセプタ９４はエピタキシャル層成長処理操作の間、ウェーハ４４の板面と平行な面内において、サセプタ支持軸９５を回転中心として回転動をする。サセプタ支持軸９５への回転は、不図示の回転駆動機構によって与えられる。サセプタ支持軸９５は、下部熱源９８ｂからの光を遮ることのないよう、透光性の石英から形成されている。
【００７５】
まず、上下部の熱源９８ａ，９８ｂを作動させ、処理チャンバ９２内をエピタキシャル層の成長に適した温度まで上昇させる。エピタキシャル層成長温度としては、１０００〜１２００℃程度が好ましく、サーモセンサ等によって反応炉９７内のサセプタ９４の温度を検知しながら上記の温度範囲を保つように制御する。その後、ガス流入口９１ａからキャリアガスを流し込み、反応炉９７内をキャリアガスによって充填する。反応炉９７はガス流入口９１ａの反対側にガス排出口９１ｂを有しているため、ガス流入口９１ａからガス排出口９１ｂに向かってキャリアガスが常時流れる。キャリアガスとしては一般に水素Ｈ２を用いることが多く、本実施の形態においては、この水素Ｈ２に不純物としてジボランＢ２Ｈ６を微量だけ加えたものを用いている。キャリアガスは、水素Ｈ２の流量が６０ｌ／ｍｉｎ程度であるのに対し、ジボランＢ２Ｈ６の流量は数ｃｃ／ｍｉｎ程度である。このキャリアガスは、通常、常温（室温）の状態で反応炉９７内へ供給される。
【００７６】
次に、反応炉９７内が十分に加熱されキャリアガスが充填されたら、今度は反応炉９７内にウェーハ４４を搬入する。この時点でウェーハ４４は、直径２０３．９ｍｍ，厚さ０．７〜０．７５ｍｍ程度である。このウェーハ４４を不図示の石英製ハンドの上に載せ、ハンドをチャンバ９２内に挿入し、サセプタ９４のウェーハ収納用凹部９４ａにウェーハ４４を収納する。サセプタ９４を回転させ、回転が安定したら今度は反応ガスをガス流入口９１ａからチャンバ９２内に供給する。反応ガスは、一般にトリクロルシランＳｉＨＣｌ３やジクロルシランＳｉＨ２Ｃｌ２等が用いられる。例えばトリクロルシランＳｉＨＣｌ３を用いた例では、１５〜２５パーセントのトリクロルシランＳｉＨＣｌ３と残りが水素Ｈ２よりなる反応ガスを用い、１０〜１５ｌ／ｍｉｎ程度の流量をキャリアガスに混入して供給するのが好ましい。ウェーハ４４の表面を反応ガスが流れ、ウェーハ表面にエピタキシャル層が成長し始める。ウェーハ４４はサセプタ９４に収容された状態で水平面内で回転しているため、ウェーハ４４の表面にはほぼ均一な厚さを有するエピタキシャル層が成長する。所望の厚さのエピタキシャル層が成長したら、反応ガスの供給を停止する。そして今度は、処理済みのウェーハ４４をハンドを用いてチャンバ９２内から搬出する。
【００７７】
上記のエピタキシャル成長工程（ＳＴＥＰ７）が終了した段階では、ウェーハは所望の製品径よりも１ｍｍ以上大きいことが望ましい。より望ましくは、ウェーハは所望の製品径よりも２ｍｍ以上大きい方がよい。本実施の形態においては、エピタキシャル成長工程（ＳＴＥＰ７）が終了した段階のウェーハは、所望の製品径（２００ｍｍ）よりも３ｍｍ以上大きく、直径２０３．９ｍｍの状態である。また、ウェーハの直径は大きければ大きいほど良いというものではなく、エピタキシャル成長工程後において、所望の製品径との差は大きくとも９ｍｍ以内であることが望ましい。特に、所望の製品径との差は５ｍｍ以内であることが望ましい。
【００７８】
［ＳＴＥＰ８］
続いて、エピタキシャル層が成長したウェーハを縮径面取り（ＳＴＥＰ８）する。面取り装置としては種々のタイプが知られている。例えばウェーハの回転軸に対して直交する砥石軸を備えた砥石を回転させた状態で、ウェーハの板厚方向に円弧を描くように揺動させながらウェーハの外周を研削するものや、ウェーハの回転軸と平行な砥石軸を備えた砥石を回転させた状態でウェーハに接触させ、ウェーハの外形形状に沿って移動させるもの等がある。本実施の形態においては、後者の例について図面を用いて説明するが、当然、前者のようなタイプの面取り装置を用いることもできる。
【００７９】
図１０に面取り装置の一例を概念図で示す。図１０（ａ）は面取り装置を上方から見た図、図１０（ｂ）は面取り装置を横方向から見た図である。１１はウェーハ面取り用の砥石である。面取り用砥石１１は、図１０（ｂ）に示すように、中央にそろばんの珠（たま）を２個重ねたような形状をなす砥石作用面１２を有している。砥石作用面１２はウェーハの所望の面取り形状に合わせて種々の形状のものがあり、砥石作用面１２の形状に応じてウェーハの面取り角度や面取り形状が決まる。
【００８０】
図１０（ａ）に示すように面取り用砥石１１は上方から見たときに円形状をしており、その中心部に砥石軸１３を備えている。面取り用砥石１１は、砥石作用面１２に、通常＃６００〜＃３０００のダイヤモンド砥粒を、メタル系の結合材により接着固定した砥粒部を有している。また、面取り装置は一般に、面取り用砥石１１をウェーハ４４に対して相対的に三次元方向に移動可能な機構を有している。
【００８１】
使用時には、面取り用砥石１１を砥石軸１３を中心に矢印１４の方向に回転させ、砥石作用面１２に、ウェーハ保持板に吸着保持されたウェーハ４４の外周部を押し当てて研削する。図１０（ａ）に示すように面取り用砥石１１をウェーハ４４に押し当てた状態で、面取り用砥石１１をウェーハ４４の外形形状に沿って矢印１５の方向に相対的に移動させる。図中の破線矢印１６のように、面取り砥石１１をウェーハ４４の半径方向で中心に向かって少しずつ送り移動させることにより、ウェーハ４４の直径を縮小させながら面取り加工を行うことができる。また、このときに面取り用砥石１１をオリフラやノッチの形状に合わせて移動させることにより、ウェーハの外周面取りとオリフラやノッチ部の面取りを同時に行うことができる。
【００８２】
縮径面取り工程（ＳＴＥＰ８）は、通常は始めに＃６００〜８００程度のダイヤモンド砥粒を磁器質の結合材に接着固定した面取り用砥石（ビトリファイド研削砥石）により、ウェーハ４４の外周部に粗面取り加工が施される。その後、＃１５００〜３０００程度のダイヤモンド砥粒を有する面取り用砥石により、ウェーハ４４の外周部に仕上げ面取り加工が施される。この粗面取り及び仕上げ面取り工程で、面取り用砥石１１をウェーハの中心に向かって３．９ｍｍ切り込み、ウェーハの外径を２０３．９ｍｍから約２００．０ｍｍへと縮小させる。しかしながら、この研削による面取りだけでは、面取り面の表面粗さが大きく、ミクロ的に見れば面取り面の表面に単結晶シリコンの無数の小断片が毛羽立っており、これらの小断片が欠落して、その後のデバイス工程で発塵が生じる場合がある。
【００８３】
そのため、この研削ダメージを除去し、デバイス工程の歩留りを改善するために、さらに面取り面の鏡面研磨が行われる。この面取り面の鏡面研磨には、一般に研磨布が採用される。鏡面研磨は、回転しているウェーハの外周部を研磨布に押し当てて、面取り面から無数に突出した単結晶シリコンの小断片および破片を除去することにより行われる。また、研磨布の代わりに研磨糸が使用される場合もある。研磨時には、例えば平均粒径２０〜１００ｎｍ、好ましくは平均粒径４０〜８０ｎｍのＳｉＯ２などの砥粒を含むスラリが供給される。鏡面研磨による研磨代は殆ど０に近いものであるが、鏡面研磨時の研磨代を考慮して、粗面取り及び仕上げ面取り工程時にウェーハを直径２００ｍｍよりも１〜２μｍ程度大きく加工してもよい。
【００８４】
上記の縮径面取り加工は、ウエーハを保持する際にエピタキシャル層の面がチャックされて微小な傷が発生するおそれがあるほか、加工中に生じる研削カスや研磨カス等によりエピタキシャル層に傷が発生するおそれがある。そのため、縮径面取り加工の前にウエーハの少なくともエピタキシャル層の面に保護膜をコーティングし、縮径面取り加工後にこの保護膜を除去することが好ましい。保護膜の材質としては、ウエーハ表面に均一にコーティングでき、保護膜として機能し、また縮径面取り加工後容易に除去できるものであれば特に限定されない。例えば、ワックス、０．５μｍ程度の厚さのポリビニルブチラール（ＰＶＢ）やポリイミド等の樹脂、あるいはマスキングとして使用される粘着シート等を用いることができる。これらの樹脂やシートは、縮径面取り後、加熱、剥離、あるいは洗浄工程において薬品で除去する等により容易に取り除くことができる。
【００８５】
上記の説明においては、その後の工程におけるウェーハ直径の縮径量を見越して、ウェーハの外形研削工程（ＳＴＥＰ２）で単結晶ブロックに大きめのオリフラやノッチを形成する例を示したが、オリフラやノッチは縮径面取り工程（ＳＴＥＰ８）で形成することもできる。例えば、ウェーハの外形研削工程（ＳＴＥＰ２）でオリフラやノッチを形成することなく、スライス工程（ＳＴＥＰ３）後にレーザーマーキングで印をつけ、縮径面取り工程（ＳＴＥＰ８）の際に面取り用砥石をオリフラやノッチの形状に合わせて軌跡制御することによってもオリフラやノッチを形成することができる。その結果、平面研削・ラッピング工程（ＳＴＥＰ４）や鏡面研磨工程（ＳＴＥＰ６）においてオリフラやノッチ等の切り欠きがない真円形状のウェーハを処理することができるため、研削圧や研磨圧がオリフラやノッチの影響によって不均一になることを防止することができ、ウェーハ外周部における研削圧や研磨圧を均一に保つことができる。このようにウェーハの外周部における研削圧や研磨圧を均一にすることにより、高度に平坦度が保たれた良品質のウェーハを製造することができる。
【００８６】
上記の縮径面取り工程（ＳＴＥＰ８）によって、エピタキシャル成長工程（ＳＴＥＰ７）の段階で直径２０３．９ｍｍだったウェーハが、実際の製品である直径２００．０ｍｍのウェーハへと縮小される。このとき、エピタキシャル成長工程（ＳＴＥＰ７）で発生したウェーハ外周部近傍におけるエピタキシャル層の薄膜化（外周ダレ）部分を縮径面取りとともに研削除去する。このように、エピタキシャル成長工程（ＳＴＥＰ７）の後に縮径面取り工程（ＳＴＥＰ８）を行うことにより、エピタキシャル成長工程で発生したウェーハ外周部近傍におけるエピタキシャル層の薄膜化（外周ダレ）を防止することができ、より高度に均一化されたエピタキシャル層を有するウェーハを製造することができる。また、エピタキシャル成長工程（ＳＴＥＰ７）においてウェーハ外周端に発生するクラウンも併せて除去することができる。
【００８７】
さらに、平面研削・ラッピング工程（ＳＴＥＰ４）において発生するウェーハの外周部における過剰研削の影響や、鏡面研磨工程（ＳＴＥＰ６）において発生するウェーハ外周部の過剰研磨による周辺ダレも併せて除去することができる。
【００８８】
［実施の形態２］
次に、本願発明の第２の実施の形態について、図１１を用いて説明する。図１１は、第２の実施の形態における半導体ウェーハの製造方法の概略を示すフロー図である。フローに示された工程は、半導体ウェーハを製造する際の工程を簡易に示したものである。本願の製造方法は以下に説明するようにエピタキシャル成長処理工程（ＳＴＥＰ７）の後にレーザー割断工程（ＳＴＥＰ８´）と面取り工程（ＳＴＥＰ９´）を備えることを特徴とする。
【００８９】
本実施の形態におけるＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ７までの内容は、上記実施の形態１と同内容であるため説明を省略し、相違点であるレーザー割断工程（ＳＴＥＰ８´）と面取り工程（ＳＴＥＰ９´）についてのみ説明する。
【００９０】
本実施の形態においては、第１の実施の形態と同様にエピタキシャル成長工程（ＳＴＥＰ７）が終了した段階のウェーハは、所望の製品径（２００ｍｍ）よりも３ｍｍ以上大きく、直径２０３．９ｍｍの状態である。
【００９１】
［ＳＴＥＰ８´］
このウェーハをレーザーによって溶断または割断する。図１２はエピタキシャル成長後のウェーハをレーザーによって割断（溶断）している状態を示す模式図である。レーザー溶断またはレーザー割断に使用されるレーザーとしては、固体レーザーであるＹＡＧレーザーやルビーレーザー，サファイアレーザー、気体レーザーであるＣＯ２レーザーやアルゴンイオンレーザー，ヘリウム−ネオンレーザー、半導体レーザー、色素レーザー、エキシマレーザー、自由電子レーザーなどがある。上記のレーザーの中でもＹＡＧレーザー、ＣＯ２レーザー、エキシマレーザー、ルビーレーザー、サファイアレーザーが好ましく、特にレーザー波長が１５２ｎｍ〜１０．６μｍのレーザーを用いるのがよい。
【００９２】
このＳＴＥＰ８´においてウェーハの余分な外形部分を取り除くために、ウェーハ４４を円形状に割断（溶断）する。ＳＴＥＰ７においてエピタキシャル層が成長したウェーハ４４はほぼ真円状をなしているため、このレーザー割断（溶断）においては、ウェーハ４４の外周から約３．８ｍｍ内側を割断（溶断）し、直径２００．１ｍｍのウェーハに加工する。このとき、レーザー１７の軌跡をプログラム制御することにより、ウェーハ４４の外形形状にかかわらず真円形状に割断（溶断）することができる。
【００９３】
また、本例では外形研削工程（ＳＴＥＰ２）において、ウェーハにオリフラやノッチを形成した例を示しているが、外形研削工程（ＳＴＥＰ２）の段階においてはオリフラやノッチを形成することなく、ＳＴＥＰ８´のレーザー割断工程において初めてオリフラやノッチを形成するようにしてもよい。この場合は、レーザー割断（溶断）の前に結晶方位を測定し、レーザー１７の移動軌跡を真円形状ではなく、一部にオリフラやノッチが形成されるようにプログラムすればよい。また、レーザー割断後に結晶方位を測定し、後述の面取り工程（ＳＴＥＰ９´）時に面取り用砥石１１の軌跡を制御してオリフラやノッチを形成してもよい。このようにレーザー割断工程（ＳＴＥＰ８´）や面取り工程（ＳＴＥＰ９´）でオリフラやノッチを形成することにより、外形研削工程（ＳＴＥＰ２）においてはオリフラやノッチを形成する必要がなくなる。その結果、平面研削・ラッピング工程（ＳＴＥＰ４）や鏡面研磨工程（ＳＴＥＰ６）においてオリフラやノッチ等の切り欠きがない真円形状のウェーハを処理することができるため、研削圧や研磨圧がオリフラやノッチの影響によって不均一になることを防止することができ、ウェーハ外周部における研削圧や研磨圧を均一に保つことができる。このようにウェーハの外周部における研削圧や研磨圧を均一にすることにより、高度に平坦度が保たれた良品質のウェーハを製造することができる。
【００９４】
レーザー溶断またはレーザー割断によって切り取られた外周部分は、第１の実施の形態における縮径面取りの場合と異なり、切り粉ではなくバルク状の円環部材１８として摘出することができる。また、レーザー割断（溶断）によれば、縮径面取りの場合と異なり、円環部材１８は加工液を供給することなく割断（溶断）することができるため、カーフロスがなく、廃液処理が不要である。さらに切り取られた円環部材１８は、洗浄せずにそのまま単結晶インゴット成長工程（ＳＴＥＰ１）の坩堝内に投入して溶融することができるため、シリコン部材としての再利用性もよい。もちろん、円環部材１８を洗浄してから坩堝に投入してもよい。
【００９５】
特に、今後ウェーハの直径が大きくなり、現在の直径２００ｍｍから直径３００ｍｍ以上の大口径ウェーハへと変遷して行く場合に、円環部材１８の質量が非常に大きいものになる。そのため、レーザー割断（溶断）によって摘出した円環部材１８を再利用することは、ウェーハの製造コストを下げる観点からも非常に有効な手段となる。
【００９６】
また、レーザー割断（溶断）により、エピタキシャル成長工程（ＳＴＥＰ７）で発生したウェーハ外周部近傍におけるエピタキシャル層の薄膜化（外周ダレ）部分を円環部材１８として除去することができる。このように、エピタキシャル成長工程（ＳＴＥＰ７）の後にレーザー割断工程（ＳＴＥＰ８´）を行うことにより、エピタキシャル成長工程で発生したウェーハ外周部近傍におけるエピタキシャル層の薄膜化（外周ダレ）を防止することができ、より高度に均一化されたエピタキシャル層を有するウェーハを製造することができる。また、エピタキシャル成長工程（ＳＴＥＰ７）においてウェーハ外周端に発生するクラウンも併せて除去することができる。
【００９７】
さらに、平面研削・ラッピング工程（ＳＴＥＰ４）において発生するウェーハの外周部における過剰研削の影響や、鏡面研磨工程（ＳＴＥＰ６）において発生するウェーハ外周部の過剰研磨による周辺ダレも、円環部材１８として除去することができる。
【００９８】
また、縮径面取りによりウェーハを縮径する場合には、約４０秒かかったものが、レーザー割断（溶断）によってウェーハを縮径する場合には約１０秒程度で済み、加工速度も速く、作業時間を大幅に短縮することができる。さらに、レーザー割断（溶断）によれば、加工音も静かであり、発塵しないため、作業環境にも好適である。
【００９９】
［ＳＴＥＰ９´］
続いて、レーザー割断工程（ＳＴＥＰ８´）により縮径されたウェーハの外周を面取りする。以下、第１の実施の形態のＳＴＥＰ８と同様に図１０を用いて説明するが、面取り装置としてはＳＴＥＰ８で説明したものと同様のものを使用するため、装置の具体的な構成については説明を省略する。
【０１００】
面取り用砥石１１を砥石軸１３を中心に矢印１４の方向に回転させ、砥石作用面１２に、ウェーハ保持板に吸着保持されたウェーハ４４の外周部を押し当てて研削する。図１０（ａ）に示すように面取り用砥石１１をウェーハ４４に押し当てた状態で、面取り用砥石１１をウェーハ４４の外形形状に沿って矢印１５の方向に相対的に移動させる。本実施の形態においては、面取り工程おいてウェーハを縮径する意図はないため、面取り用砥石１１の切り込み量は微量でよい。すなわち、面取り用砥石１１の破線矢印１６方向への送り移動量は少ないものでよい。
本例では、０．１ｍｍだけ切り込み、ウェーハの直径を２００．１ｍｍから２００．０ｍｍへと加工する。また、このときに面取り用砥石１１をオリフラやノッチの形状に合わせて移動させることにより、ウェーハの外形面取りとオリフラやノッチ部の面取りを同時に行うことができる。
【０１０１】
上記面取り工程は、通常始めに＃６００〜８００程度のダイヤモンド砥粒を磁器質の結合材に接着固定した面取り用砥石（ビトリファイド研削砥石）により、ウェーハ外周部に粗面取り加工が施される。その後、＃１５００〜３０００程度のダイヤモンド砥粒を有する面取り用砥石により、ウェーハ外周部に仕上げ面取り加工が施される。
【０１０２】
その後さらに、面取り面の鏡面研磨を行なう。この面取り面の鏡面研磨には、一般に研磨布が採用される。鏡面研磨は、回転しているウェーハの外周部を研磨布に押し当てて、面取り面から無数に突出した単結晶シリコンの小断片および破片を除去することにより行われる。また、研磨布の代わりに研磨糸が使用される場合もある。研磨時には、例えば平均粒径２０〜１００ｎｍ、好ましくは平均粒径４０〜８０ｎｍのＳｉＯ２などの砥粒を含むスラリが供給される。鏡面研磨による研磨代は殆ど０に近いものであるが、鏡面研磨時の研磨代を考慮して、粗面取り及び仕上げ面取り加工時にウェーハを直径２００ｍｍよりも１〜２μｍ程度大きく加工してもよい。
【０１０３】
上記の面取り工程（ＳＴＥＰ９´）は、ウエーハを保持する際にエピタキシャル層の面がチャックされて微小な傷が発生するおそれがあるほか、加工中に生じる研削カスや研磨カス等によりエピタキシャル層に傷が発生するおそれがあるため、面取り加工の前にウエーハの少なくともエピタキシャル層の面に保護膜をコーティングし、面取り加工後にこの保護膜を除去することが好ましい。保護膜の材質としては、ウエーハ表面に均一にコーティングでき、保護膜として機能し、また面取り加工後容易に除去できるものであれば特に限定されない。例えば、ワックス、０．５μｍ程度の厚さのポリビニルブチラール（ＰＶＢ）やポリイミド等の樹脂、あるいはマスキングとして使用される粘着シート等を用いることができる。これらの樹脂やシートは、面取り後、加熱、剥離、あるいは洗浄工程において薬品で除去する等により容易に取り除くことができる。
【０１０４】
本実施の形態によれば、レーザー溶断またはレーザー割断によって切り取られた外周部分は、第１の実施の形態における縮径面取りの場合と異なり、切り粉ではなくバルク状の円環部材として摘出することができる。そのため、レーザー割断（溶断）された円環部材を単結晶インゴット成長工程（ＳＴＥＰ１）の坩堝内に投入して溶融することにより、シリコン部材として再利用することができる。また、レーザー割断（溶断）によれば、縮径面取りの場合と異なり、加工液を供給することなく割断（溶断）することができる。そのため、レーザー割断（溶断）された円環部材を洗浄せずに、そのまま単結晶インゴット成長工程（ＳＴＥＰ１）の坩堝内に投入することができる。
【０１０５】
特に、今後ウェーハの直径が大きくなり、現在の直径２００ｍｍから直径３００ｍｍ以上の大口径ウェーハへと変遷して行く場合に、ウェーハの製造工程において縮径される部分の質量が非常に大きいものになる。そのため、ウェーハの縮径にレーザー割断（溶断）を採用し、摘出した部材を再利用することは、ウェーハの製造コストを下げる観点からも非常に有効な手段となる。
【０１０６】
上記第１および第２の実施の形態に示す方法により製造された鏡面ウエーハは、所望の製品径を有するとともに、ウエーハ表面全体にわたって、特に最外周部付近まで平坦度に優れているため、平坦度測定領域に急に落ち込むような周辺ダレが無く、ウエーハの良品率を著しく向上させることができる。また、このようなウエーハを用いることで表面全体に回路を形成させることができ、ひいては半導体デバイスの生産性を向上させることができる。また、本発明に係る方法では、従来の鏡面ウエーハ製造工程で使用している装置をそのまま使用できる上、他の装置を増設する必要も無いので、表面特性に優れた鏡面ウエーハを低コストで容易に製造することができる。
【０１０７】
なお、上記の第１および第２の実施の形態の何れにおいても、外形研削工程（ＳＴＥＰ２）を省略することができるし、平面研削・ラッピング工程（ＳＴＥＰ４）やエッチング工程（ＳＴＥＰ５）を省略することもできる。また、例えば、各実施の形態で説明した本発明に係るウエーハの製造工程は一例であって、各工程間で適宜洗浄を行うことができることは言うまでもない。特にＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ７までの工程は、本願の要旨に反しな範囲で一部の工程の入れ替え、省略、追加をすることが可能である。
【０１０８】
また、本発明は片面研磨、両面研磨のいずれの場合にも適用できることは言うまでもない。ウエーハの材質及び大きさに関しては、本発明を実施するにあたり何ら制限は無く、現在製造されている口径のシリコン、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ等の半導体ウエーハは勿論のこと、将来製造可能となる非常に大きなウエーハに対しても本発明を適用することができる。
【０１０９】
［実施データ］
従来の製造方法を用いてウェーハを製造した場合と、本願発明の製造方法を用いてウェーハを製造した場合の効果について、以下に具体的に説明する。
【０１１０】
製造されたウェーハから所定寸法の４角形を複数サンプリングし、各サンプルについて所望のウェーハ厚との差を求めた。そして、各サンプルの値を平均して、平均値を算出した。その結果、従来の製造方法によって製造したウェーハのサブ平坦度ＳＦＱＲは０．１４６μｍであった。これに対して、本願発明の製造方法によって製造したウェーハのサブ平坦度ＳＦＱＲは０．１１６μｍであった。サブ平坦度ＳＦＱＲの結果からは、０．０３μｍの平坦度の向上が見られた。
【０１１１】
さらに、本発明によれば、ウェーハの外周部におけるエピタキシャル層の外周ダレを防止することができる。図１３（ｂ）にその結果を示す。図１３（ｂ）は、本願発明の製造方法により鏡面研磨後のウェーハにエピタキシャル層を成長させたときの膜厚分布図である。横軸はウェーハの直径方向の変位、縦軸はエピタキシャル層の膜厚を示している。図１３（ａ）に示される従来の製造方法によって製造されたウェーハと比べて、外周部近傍におけるエピタキシャル層の膜厚の落ち込みが大幅に少ないことが見て取れる。また、製造されたウェーハから所定寸法の４角形を複数サンプリングし、各サンプルについてエピタキシャル層の膜厚の目標値に対する差のパーセンテージを求めた。そして、各サンプルの値を平均して、平均値を算出した。その結果、従来の製造方法によって製造したエピタキシャル層の膜厚Δｔは２．１１％であった。これに対して、本願発明の製造方法によって製造したエピタキシャル層の膜厚Δｔは０．９３％であった。エピタキシャル層の膜厚Δｔの結果からは、１．１８％の改善が見られた。
【０１１２】
次に、製造されたウェーハから所定寸法の４角形を複数サンプリングし、各サンプルについてエピタキシャル層の抵抗率の目標値に対する差のパーセンテージを求めた。そして、各サンプルの値を平均して、平均値を算出した。その結果、従来の製造方法によって製造したエピタキシャル層の抵抗率Δρは１０．０７％であった。これに対して、本願発明の製造方法によって製造したエピタキシャル層の抵抗率Δρは７．４９％であった。エピタキシャル層の抵抗率Δρの結果からは、２．５８％の改善が見られた。
【０１１３】
【発明の効果】
本発明のウェーハ製造方法によれば、ウェーハ厚の周辺ダレの領域が非常に小さい、あるいは周辺ダレが全くないウェーハを製造することができる。
【０１１４】
また、本発明のウェーハ製造方法によれば、ウェーハ外周部近傍におけるエピタキシャル層の薄膜化（外周ダレ）を防止し、より高度に均一化されたエピタキシャル層を有する半導体ウェーハを製造することができる。
【０１１５】
さらに、本発明のウェーハ製造方法によれば、半導体ウェーハ製造時における製造工程を大幅に合理化して生産性の向上を図ると共に、半導体ウェーハの原料であるシリコンを無駄に廃棄することを防止することができる。その結果、半導体ウェーハの製造コストを大幅に低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の第１の実施の形態における半導体ウェーハの製造方法の概略を示すフロー図である。
【図２】ＣＺ法を用いた単結晶インゴット製造装置を模式的に示した縦断面図である。
【図３】外形研削に用いられる円筒研削盤を模式的に示した平面図である。
【図４】ブレードソーの一例を模式的に示した斜視図である。
【図５】ワイヤソーの一例を模式的に示した斜視図である。
【図６】縦型両頭研削盤の一例を示した正面図である。
【図７】図７（ａ）はラップ盤の平面を模式的に示した概念図、図７（ｂ）はラップ盤の側面を模式的に示した概念図である。
【図８】研磨盤の一例を模式的に示した縦断面図である。
【図９】エピタキシャル製造装置の一例として枚葉式のエピタキシャル製造装置の一部を示した縦断面図である。
【図１０】図１０（ａ）は面取り装置の平面を模式的に示した概念図、図１０（ｂ）は面取り装置の側面を模式的に示した概念図である。
【図１１】本願発明の第２の実施の形態における半導体ウェーハの製造方法の概略を示すフロー図である。
【図１２】エピタキシャル成長後のウェーハをレーザーによって割断（溶断）している状態を示す模式図である。
【図１３】図１３（ａ）は、従来の製造方法により鏡面研磨後のウェーハにエピタキシャル層を成長させたときの膜厚分布図、図１３（ｂ）は、本願発明の製造方法により鏡面研磨後のウェーハにエピタキシャル層を成長させたときの膜厚分布図である。
【図１４】従来技術の半導体ウェーハの製造方法の概略を示すフロー図である。
【符号の説明】
１１…面取り用砥石
１２…砥石作用面
１３…砥石軸
１４…矢印
１５…矢印
１６…破線矢印
１７…レーザー
１８…円環部材
２１…供給口
２２…坩堝  ２２ａ…坩堝支持軸
２３…ヒータ
２４…溶融液
２５…引上げワイヤ
２６…種結晶
２７…単結晶  ２７ａ…肩広げ
２８…真空ポンプ
２９…チャンバ
３０…本体
３１…回転砥石
３３…ワークテーブル
３４…ワーク回転用モータ  ３４ａ…回転軸
３５…テーブル送り用モータ
３６…砥石送り用モータ
３７…砥石回転用モータ
３８ａ…プーリ  ３８ｂ…プーリ  ３８ｃ…ベルト
３９…砥石テーブル
４１…内周刃
４２…支持台
４３…単結晶ブロック
４４…ウェーハ
５０…本体
５１ａ…ブラケット  ５１ｂ…ブラケット
５３…ワーク支持ヘッド
５４…ワーク送り用モータ
５５…ローラ
５６…ローラ
５７…ローラ
５８…ワイヤ
６０…サーボモータ
６１…フレーム
６３…フレーム
６４…砥石回転機構
６５…ワーク支持機構
６６…砥石回転機構
６７…砥石  ６７ａ…研削面
６８…砥石  ６８ａ…研削面
６９…サーボモータ
７１…上定盤
７２…下定盤
７３…キャリア
７４…収容穴
７５…外周ギヤ
７６…内周ギヤ
７７…駆動ギヤ
８１…定盤
８２…スラリノズル
８３…研磨ヘッド
８４…回転軸
８５…研磨クロス
８６…回転軸
８７…吸引管
８８…スラリ
９１ａ…流入口  ９１ｂ…排出口
９２…チャンバ  ９２ａ…窓  ９２ｂ…窓
９３…リフトピン
９４…サセプタ  ９４ａ…ウェーハ収納用凹部
９５…サセプタ支持軸
９７…反応炉
９８ａ…熱源  ９８ｂ…熱源。
【図１】
0004248804.tif 000002
【図２】
0004248804.tif 000003
【図３】
0004248804.tif 000004
【図４】
0004248804.tif 000005
【図５】
0004248804.tif 000006
【図６】
0004248804.tif 000007
【図７】
0004248804.tif 000008
【図８】
0004248804.tif 000009
【図９】
0004248804.tif 000010
【図１０】
0004248804.tif 000011
【図１１】
0004248804.tif 000012
【図１２】
0004248804.tif 000013
【図１３】
0004248804.tif 000014
【図１４】
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