(57)【要約】【課題】工程数を削減し、かつ半導体ウェーハの取り代を低減して、半導体材料のカーフロスを削減して安価に半導体ウェーハを得る。【解決手段】結晶性インゴットから半導体ウェーハを切り出すスライス工程と、半導体ウェーハの加工歪緩和と、半導体ウェーハの端面を所定の面取り形状にする仕上げ面取りとを同時に行う第１枚葉式化学処理工程と、第１枚葉式化学処理工程を行った第１片面を仕上げ研磨する第１片面仕上げ研磨工程と、半導体ウェーハの加工歪緩和と、半導体ウェーハの端面を所定の面取り形状にする仕上げ面取りとを同時に行う第２枚葉式化学処理工程と、第２枚葉式化学処理工程を行った第２片面を仕上げ研磨する第２片面仕上げ研磨工程とを具え、第１片面仕上げ研磨工程後、半導体ウェーハの性状を観察し、この観察結果に基づく適正な条件下で、第２枚葉式化学処理工程および第２片面仕上げ研磨工程を行なう。【選択図】図１
2009302412.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶インゴットから薄円板状の半導体ウェーハを切り出すスライス工程と、
前記半導体ウェーハの両面に対して行う片面研磨工程と、
前記半導体ウェーハの片面または両面の加工歪みの緩和と、前記半導体ウェーハの端面を所定の面取り形状にする仕上げ面取りとを同時に行う化学処理工程と
を具え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】
結晶性インゴットから薄円板状の半導体ウェーハを切り出すスライス工程と、
前記半導体ウェーハを、その一方の面である第１片面にエッチング液を滴下しながら回転させて、半導体ウェーハの前記第１片面および端面の加工歪の緩和と、前記半導体ウェーハの端面を所定の面取り形状にする仕上げ面取りとを同時に行う第１枚葉式化学処理工程と、
前記第１枚葉式化学処理工程を行った前記半導体ウェーハの前記第１片面を仕上げ研磨する第１片面仕上げ研磨工程と、
前記半導体ウェーハを、その他方の面である第２片面にエッチング液を滴下しながら回転させて、半導体ウェーハの前記第２片面および端面の加工歪の緩和と、前記半導体ウェーハの端面を所定の面取り形状にする仕上げ面取りとを同時に行う第２枚葉式化学処理工程と、
前記第２枚葉式化学処理工程を行った前記半導体ウェーハの前記第２片面を仕上げ研磨する第２片面仕上げ研磨工程と
を具え、
前記第１片面仕上げ研磨工程後、前記半導体ウェーハの性状を観察し、この観察結果に基づく適正な条件下で、第２枚葉式化学処理工程および第２片面仕上げ研磨工程を行なうことを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。
【請求項３】
前記半導体ウェーハは、直径が４５０ｍｍ以上の大口径シリコンウェーハである請求項１または２記載の半導体ウェーハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハの製造方法、詳しくは、結晶性インゴットから薄円板状の半導体ウェーハを切り出して両面鏡面半導体ウェーハを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の一般的な半導体ウェーハの製造方法は、（スライス工程）→（第１面取り工程）→（ラッピング工程）→（第２面取り工程）→（片面研削工程）→（両面研磨工程）→（片面仕上げ研磨工程）を順に行う各工程で構成されている。
スライス工程では、切断により結晶性インゴットから薄円板状の半導体ウェーハを切り出す。第１面取り工程では、切り出された半導体ウェーハの外周部に面取りを施し、次の工程であるラッピング工程における半導体ウェーハのワレやカケを抑制する。ラッピング工程では、面取りされた半導体ウェーハを、例えば、＃１０００の砥石を用いてラッピングし、半導体ウェーハの平坦度を向上させる。第２面取り工程では、ラッピングされた半導体ウェーハの外周部に面取りを施し、半導体ウェーハの端面を所定の面取り形状にする。片面研削工程では、面取りされた半導体ウェーハの一方の面を、例えば、＃２０００〜８０００の砥石を用いて研削し、半導体ウェーハの最終厚さに近づける。両面研磨工程では、片面を研削された半導体ウェーハの両面が研磨される。そして、片面仕上げ研磨工程では、両面を研磨された半導体ウェーハの面のうち、素子面となる片面を、さらに仕上げ研磨する。
【０００３】
上記した従来法では、２回の面取り工程やラッピング工程および片面研削工程を経て両面鏡面半導体ウェーハとなるため工程数が多く、半導体材料のカーフロス（ラッピング屑および片面研削屑の増加による半導体材料の損失）を招くという問題がある。
【０００４】
特に、直径が４５０ｍｍ以上のシリコンウェーハのような大口径半導体ウェーハでは上記問題が顕著であった。
例えば、現在の主流である、直径が３００ｍｍのシリコンウェーハと同じシリコン材料の取り代で、直径が４５０ｍｍの大口径シリコンウェーハを製造した場合、シリコンウェーハのカーフロスは２．２５倍となる。
【０００５】
さらに、直径が４５０ｍｍ以上のシリコンウェーハの製造方法に、上記したラッピング工程を具える場合、ラッピング装置が非常に大型化し、生産ラインを構築するに際して、ラッピング装置の設置場所等に関して問題が生じる懸念がある。
【０００６】
特許文献１には、上記した従来法において、ラッピング工程の代わりに両面研削工程を具える半導体ウェーハの製造方法が提案されている。
【特許文献１】特許第３３２８１９３号  公報
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の半導体ウェーハの製造方法は、大口径半導体ウェーハを製造する際にラッピング装置が大型化する問題を解決し、両面研削工程前の第１面取り工程を省略することができる利点があるものの、両面研削工程および片面研削工程を経るためシリコン材料の取り代が多いことに変わりはなく、カーフロスについては、依然として問題を残していた。
また、半導体ウェーハの取り代を少なくすることによって、今後ますます厳しい要求となることが予想される半導体ウェーハの平坦度を向上させることも期待されていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記の課題を鑑みなされたもので、結晶性インゴットから切り出した半導体ウェーハを両面鏡面半導体ウェーハにするに際し、工程数を削減して簡略なプロセスフローにより行うことができ、かつ半導体ウェーハのシリコン材料の取り代を低減して、半導体材料のカーフロスを削減して安価に半導体ウェーハを得ることができる製造方法を提供することを目的とする。
特に、本発明は、半導体ウェーハの直径が４５０ｍｍ以上の大口径シリコンウェーハである場合に、顕著な効果を有する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明者らは、上記の課題を解決するため、結晶性インゴットから切り出した半導体ウェーハを両面鏡面半導体ウェーハにするに際し、従来法に比べて工程数を削減するとともに、半導体ウェーハのシリコンカーフロスを低減するための半導体ウェーハの製造方法について鋭意検討を行った。
その結果、上記した従来法におけるラッピング工程および片面研削工程の代わりに、半導体ウェーハの一方の面である第１片面について第１枚葉式化学処理工程を行い、前記第１枚葉式化学処理工程を行った前記半導体ウェーハの前記第１片面を仕上げ研磨する第１片面仕上げ研磨工程を行い、前記半導体ウェーハの性状を観察し、この観察結果に基づく適正な条件下で、前記半導体ウェーハを、その他方の面である第２片面について第２枚葉式化学処理工程を行い、前記第２枚葉式化学処理工程を行った前記半導体ウェーハの前記第２片面を仕上げ研磨する第２片面仕上げ研磨工程を行うことにより、従来法に比べて工程数を削減できるとともに、半導体ウェーハの取り代を低減することができることを見出した。
【００１０】
本発明は、上記の知見に基づくもので、その要旨構成は次のとおりである。
１．単結晶インゴットから薄円板状の半導体ウェーハを切り出すスライス工程と、
前記半導体ウェーハの両面に対して行う片面研磨工程と、
前記半導体ウェーハの片面または両面の加工歪みの緩和と、前記半導体ウェーハの端面を所定の面取り形状にする仕上げ面取りとを同時に行う化学処理工程と
を具えることを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。
【００１１】
２．結晶性インゴットから薄円板状の半導体ウェーハを切り出すスライス工程と、
前記半導体ウェーハを、その一方の面である第１片面にエッチング液を滴下しながら回転させて、半導体ウェーハの前記第１片面および端面の加工歪の緩和と、前記半導体ウェーハの端面を所定の面取り形状にする仕上げ面取りとを同時に行う第１枚葉式化学処理工程と、
前記第１枚葉式化学処理工程を行った前記半導体ウェーハの前記第１片面を仕上げ研磨する第１片面仕上げ研磨工程と、
前記半導体ウェーハを、その他方の面である第２片面にエッチング液を滴下しながら回転させて、半導体ウェーハの前記第２片面および端面の加工歪の緩和と、前記半導体ウェーハの端面を所定の面取り形状にする仕上げ面取りとを同時に行う第２枚葉式化学処理工程と、
前記第２枚葉式化学処理工程を行った前記半導体ウェーハの前記第２片面を仕上げ研磨する第２片面仕上げ研磨工程と
を具え、
前記第１片面仕上げ研磨工程後、前記半導体ウェーハの性状を観察し、この観察結果に基づく適正な条件下で、第２枚葉式化学処理工程および第２片面仕上げ研磨工程を行なうことを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。
【００１２】
３．前記半導体ウェーハは、直径が４５０ｍｍ以上の大口径シリコンウェーハである上記１または２記載の半導体ウェーハの製造方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の半導体ウェーハの製造方法によれば、半導体ウェーハの一方の面である第１片面について第１枚葉式化学処理工程を行い、前記第１枚葉式化学処理工程を行った前記半導体ウェーハの前記第１片面を仕上げ研磨する第１片面仕上げ研磨工程を行い、前記半導体ウェーハの性状を観察し、この観察結果に基づく適正な条件下で、前記半導体ウェーハを、その他方の面である第２片面について第２枚葉式化学処理工程を行い、前記第２枚葉式化学処理工程を行った前記半導体ウェーハの前記第２片面を仕上げ研磨する第２片面仕上げ研磨工程を行うことにより、従来法に比べて半導体ウェーハの製造工程全体の短縮につながり、かつ半導体ウェーハの取り代を低減して、半導体材料のカーフロスを削減して安価に半導体ウェーハを得ることができる。
また、半導体ウェーハの取り代を低減することにより、半導体ウェーハの平坦度も併せて向上させることができる。
さらに、エピタキシャル層成長工程を、化学処理工程または片面仕上げ研磨工程の後に行うことにより、半導体ウェーハを、エピタキシャル層を有する半導体ウェーハとすることができる。
特に、本発明の半導体ウェーハの製造方法は、直径が４５０ｍｍ以上の大口径シリコンウェーハを製造するのに適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明の半導体ウェーハの製造方法を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態を示す工程フロー図である。本発明の実施形態は、以下に示す５工程を（１）〜（５）の順番で行うものである。
（１）結晶性インゴットから薄円板状の半導体ウェーハを切り出すスライス工程
（２）前記半導体ウェーハを、その一方の面である第１片面にエッチング液を滴下しながら回転させて、半導体ウェーハの前記第１片面および端面の加工歪の緩和と、前記半導体ウェーハの端面を所定の面取り形状にする仕上げ面取りとを同時に行う第１枚葉式化学処理工程
（３）前記第１枚葉式化学処理工程を行った前記半導体ウェーハの前記第１片面を仕上げ研磨する第１片面仕上げ研磨工程
（４）前記第１片面仕上げ研磨工程後、前記半導体ウェーハの性状を観察し、この観察結果に基づく適正な条件下で、前記半導体ウェーハを、その他方の面である第２片面にエッチング液を滴下しながら回転させて、半導体ウェーハの前記第２片面および端面の加工歪の緩和と、前記半導体ウェーハの端面を所定の面取り形状にする仕上げ面取りとを同時に行う第２枚葉式化学処理工程
（５）前記第２枚葉式化学処理工程を行った前記半導体ウェーハの前記第２片面を仕上げ研磨する第２片面仕上げ研磨工程
【００１５】
次に、本発明の実施形態における各工程を説明する。
（スライス工程）
スライス工程は、研削液を供給しながらワイヤーソーを結晶性インゴットに接触させて切断するか、あるいは、円周刃を用いて結晶性インゴットを切断することによって薄円板状のウェーハを切り出す工程である。本発明の半導体ウェーハの製造方法では、半導体ウェーハを研削して、スライス工程で発生した半導体ウェーハの「うねり」をなくすことができない。従って、スライス工程後の半導体ウェーハの平坦度は、５μｍ以下であることが好ましい。
なお結晶性インゴットは、シリコン単結晶インゴットが代表的であるが、太陽電池用シリコン多結晶であっても良い。
【００１６】
（化学処理工程）
化学処理工程は、スライス工程で半導体ウェーハの表面および端面に加えられた加工歪の緩和と、半導体ウェーハの端面を所定の面取り形状にする仕上げ面取りを同時に行うもので、バッチ式および枚葉式のいずれかの化学処理を選択することができる。
【００１７】
バッチ式化学処理は、所定のエッチング液の入った容器内に、複数枚（例えば２４枚）の半導体ウェーハを浸漬して、半導体ウェーハの両面および端面に加えられた加工歪の緩和と、半導体ウェーハの端面を所定の面取り形状にする仕上げ面取りを同時に行う処理である。
【００１８】
枚葉式化学処理は、１枚の半導体ウェーハを、半導体ウェーハの片面ずつにエッチング液を滴下しながら回転させて、遠心力によりエッチング液を半導体ウェーハのエッチング液滴下面全体および端面に行き渡らせ、半導体ウェーハのエッチング滴下面および端面の加工歪を緩和し、半導体ウェーハの端面を所定の面取り形状にする仕上げ面取りとを同時に行う処理である。
【００１９】
枚葉式化学処理に用いるエッチング液は、回転させた半導体ウェーハにエッチング液を滴下した際に、適度な速度で半導体ウェーハのエッチング滴下面に行き渡り、該滴下面上で均一なエッチング液の膜を形成する必要があることから、フッ酸、硝酸およびリン酸の混酸を使用することが好ましい。浸漬エッチングで通常使用されるフッ酸、硝酸および酢酸の混酸では粘度が低いことから、回転させた半導体ウェーハにエッチング液を滴下した際に、エッチング液が半導体ウェーハのエッチング滴下面に行き渡る速度が速すぎてエッチング液の膜が形成されず、エッチングむらとなる。
なお、枚葉式化学処理でエッチング液として用いるフッ酸、硝酸およびリン酸の混酸は、フッ酸、硝酸およびリン酸の濃度がそれぞれ、質量％で、５〜20％、５〜40％および30〜40％のものを混合して使用することが好ましい。
【００２０】
枚葉式化学処理の場合は、片面ずつ、片面仕上げ研磨工程を挟んで計２回行い、両面をエッチングする。端面については、２回のエッチングで所定の形状となるように、第１枚葉式化学処理工程および第１片面仕上げ研磨工程が終了した時点で、半導体ウェーハの端面形状を観察し、第２枚葉式化学処理工程および第２片面仕上げ研磨工程の条件を設定する。
【００２１】
（片面仕上げ研磨工程）
片面仕上げ研磨工程は、化学処理した半導体ウェーハを、ウレタンなどからなる研磨布を用いて、研磨スラリーを供給して研磨する。研磨スラリーの種類は特に制限されないが、粒径が０．５μｍ以下のコロイダルシリカが好ましい。
【００２２】
片面仕上げ研磨工程は、枚葉式化学処理工程を挟んで２回行い、半導体ウェーハの両面を仕上げ研磨する。本発明の半導体ウェーハの製造方法では、研削工程を有しないため、両面鏡面半導体ウェーハとなったときの厚さは、スライス工程でほぼ決定するが、片面仕上げ研磨工程で、半導体ウェーハの厚さの微調整をすることができる。微調整の必要があるときは、第１枚葉式化学処理工程および第１片面仕上げ研磨工程が終了した時点で半導体ウェーハの厚さを測定し、第２片面仕上げ研磨工程の条件を決定する。
【００２３】
以上が本発明の製造方法における主要工程であるが、必要に応じて面取り部研磨工程およびエピタキシャル層成長工程の一方または両方を加えても良い。以下、面取り部研磨工程およびエピタキシャル層成長工程についてそれぞれ説明する。
（面取り部研磨工程）
面取り部研磨工程は、２回目の枚葉式化学処理工程の後に、半導体ウェーハの面取り部を研磨することにより面取り幅のばらつきを小さくするために行われる。ウレタンなどからなる研磨布を用いて、研磨スラリーを供給し面取り部を研磨する。研磨スラリーの種類は特に制限されないが、粒径が０．５μｍ程度のコロイダルシリカが好ましい。
【００２４】
（エピタキシャル層成長工程）
エピタキシャル層成長工程を、第１および第２枚葉式化学処理工程並びに第１および第２片面仕上げ研磨工程のいずれかの後に行うことにより、半導体ウェーハを、エピタキシャル層を有する半導体ウェーハとすることができる。半導体ウェーハの表面にエピタキシャル層を成長させる場合、スライス工程で加えられた半導体ウェーハの表面ダメージが除去されている必要があるため、エピタキシャル層成長工程は、第１および第２枚葉式化学処理工程並びに第１および第２片面仕上げ研磨工程のいずれかの後に行われることが好ましい。
【００２５】
なお、上述したところは、この発明の実施形態の一例を示したにすぎず、請求の範囲において種々変更を加えることができる。
【実施例】
【００２６】
次に本発明に従う製造方法によって半導体ウェーハを試作したので、以下で説明する。
（発明例１）
図１に示した本発明の実施形態のプロセスフローに従って、直径が３００ｍｍのシリコンウェーハを試作した。
【００２７】
（発明例２）
シリコンウェーハの直径が４５０ｍｍであること以外は、発明例１と同一の製造方法でシリコンウェーハを試作した。
【００２８】
（従来例１）
図２に示す、ラッピング工程を含む従来の半導体ウェーハの製造方法で、直径が３００ｍｍのシリコンウェーハを試作した。
【００２９】
（従来例２）
図３に示す、ラッピング工程の代わりに両面研磨工程を用いた半導体ウェーハの製造方法で、直径が３００ｍｍのシリコンウェーハを試作した。
【００３０】
かくして得られた各サンプルについて、シリコンのカーフロスおよび平坦度を評価した。以下、評価方法について説明する。
【００３１】
（シリコンのカーフロス）
発明例１および２は、第１枚葉式化学処理工程前と第２片面仕上げ研磨工程後における半導体ウェーハ厚さの減少量（μｍ）で、従来例１は、第１面取り工程前と片面仕上げ研磨工程後における半導体ウェーハ厚さの減少量（μｍ）で、従来例２は、両面研削工程前と片面仕上げ研磨工程後の半導体ウェーハ厚さの減少量（μｍ）で、シリコンのカーフロスを評価した。
【００３２】
（平坦度）
各サンプルの平坦度を、静電容量厚みセンサー計を用いて測定し、次のように評価した。
○：０．５μｍ未満。
△：０．５μｍ以上１μｍ以下。
×：１μｍを超える。
【００３３】
各サンプルを評価した結果を表１に示す。
【００３４】
【表１】
2009302412.tif 000003
【００３５】
同表から明らかなように、発明例１は、シリコンのカーフロスが最小の値を示し、平坦度についても良好であることが確認できた。発明例２についても、発明例１とほぼ同等の良好な結果であることから、本発明の第１実施形態のプロセスに従う製造方法によれば、直径が４５０ｍｍの大口径シリコンウェーハを得られることが確認できた。
これに対し、従来例１および２は、発明例１および２と比較して、シリコンのカーフロスが大きく、平坦度も劣ることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の半導体ウェーハの製造方法によれば、半導体ウェーハの一方の面である第１片面について第１枚葉式化学処理工程を行い、前記第１枚葉式化学処理工程を行った前記半導体ウェーハの前記第１片面を仕上げ研磨する第１片面仕上げ研磨工程を行い、前記半導体ウェーハの性状を観察し、この観察結果に基づく適正な条件下で、前記半導体ウェーハを、その他方の面である第２片面について第２枚葉式化学処理工程を行い、前記第２枚葉式化学処理工程を行った前記半導体ウェーハの前記第２片面を仕上げ研磨する第２片面仕上げ研磨工程を行うことにより、従来法に比べて半導体ウェーハの製造工程全体の短縮につながり、かつ半導体ウェーハの取り代を低減して、半導体材料のカーフロスを削減して安価に半導体ウェーハを得ることができる。
また、半導体ウェーハの取り代を低減することにより、半導体ウェーハの平坦度も併せて向上させることができる。
さらに、エピタキシャル層成長工程を、化学処理工程または片面仕上げ研磨工程の後に行うことにより、半導体ウェーハを、エピタキシャル層を有する半導体ウェーハとすることができる。
特に、本発明の半導体ウェーハの製造方法は、直径が４５０ｍｍ以上の大口径シリコンウェーハを製造するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態を示す工程フロー図である。
【図２】従来例１の製造方法を示す工程フロー図である。
【図３】従来例２の製造方法を示す工程フロー図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０１  スライス工程
１０４  両面研磨工程
１０５  面取り部研磨工程
１０６  片面仕上げ研磨工程
１０７  第１面取り工程
１０８  ラッピング工程
１０９  第２面取り工程
１１０  片面研削工程
１１１  両面研削工程
１１２  面取り工程
１１３  第１枚葉式化学処理工程
１１４  第１片面仕上げ研磨工程
１１５  第２枚葉式化学処理工程
１１６  第２片面仕上げ研磨工程
【図１】
2009302412.tif 000004
【図２】
2009302412.tif 000005
【図３】
2009302412.tif 000006