DE10147761B4

DE10147761B4 - Verfahren zum Herstellen von Siliciumwafern

Info

Publication number: DE10147761B4
Application number: DE10147761A
Authority: DE
Inventors: Kimihiko Kajimoto; Junzou Wakuda
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-09-28
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2010-01-14
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: US6679759B2; US20020036182A1; JP2002176014A; DE10147761A1; JP3649393B2; US20040102139A1

Abstract

Verfahren zum Herstellen von Siliziumwafern mit den in der folgenden Reihenfolge angegebenen Schritten:
– Polieren von Seitenflächen eines Siliziumblocks zum Herstellen der Siliziumwafer derart, dass die polierte Seitenfläche des Siliziumblocks eine Oberflächenrauhigkeit Ry von 8 μm oder weniger aufweist; und
– Zerteilen des Siliziumblocks in Siliziumwafer.

Description

Prioritäten: 28. September 2000, Japan, Nr. 2000-296628(P) 07. September 2001, Japan, Nr. 2001-272356(P)
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Siliciumwafern.
Die Nachfrage nach Siliciumwafern nimmt entsprechend der Verbreitung von Solarzellen und dergleichen von Jahr zu Jahr zu. Zum Beispiel benötigt eine Solarzelle ungefähr 54 Siliciumwafer mit 12,7 × 12,7 cm², also viel mehr Siliciumwafer, als bei ICs und LSIs erforderlich sind.
Zu Siliciumwafern gehören solche aus polykristallinem und solche aus einkristallinem Silicium; diese werden gemäß dem folgenden Verfahren hergestellt.
Ein Wafer aus polykristallinem Silicium wird dadurch erhalten, dass ein rechteckiger Barren aus Polysilicium hergestellt wird, derselbe mit einer Bandsäge 20 (4) in mehrere Blöcke 1 zerteilt wird und dann jeder Block in Scheiben zerschnitten wird (5). Die 4 und 5 zeigen eine Seitenfläche 19 eines Siliciumblocks, einen Rand 21 eines Siliciumblocks sowie Siliciumwafer 46.
Ein Wafer aus einkristallinem Silicium wird dadurch erhalten, dass ein durch ein Kristallzüchtungsverfahren hergestellter zylindrischer Siliciumbarren (im Allgemeinen mit 1 m Länge) in zylindrische Blöcke geeigneter Größe (im Allgemeinen mit einer Länge von 40 bis 50 cm) zersägt wird, jeder Block geschliffen wird, um einen ebenen, als Ausrichtungsfläche bezeichneten Abschnitt herzustellen, und der Siliciumblock in Scheiben zerschnitten wird.
Wenn ein Siliciumwafer mit hoher Dimensionsgenauigkeit benötigt wird, wird bei Blöcken aus sowohl polykristallinem als auch einkristallinem Silicium ein Schleifvorgang ausgeführt. Genauer gesagt, wird der Schleifvorgang dadurch ausgeführt, dass ein Schleifkörner enthaltendes Schleifrad 45, wie ein kreisförmiger Schleifstein, oder ein Diamantrad mit hoher Geschwindigkeit gedreht wird, der Siliciumblock 1 gegen dieses gedrückt wird und die beiden relativ zueinander bewegt werden. Die 6 zeigt einen uniaxialen Tisch 7, eine Richtung 11, entlang der sich dieser Tisch 7 bewegt, einen Motor 5 zum drehenden Antreiben des Polierrads, einen zweiachsigen Tisch 6 und eine Richtung 10, entlang der sich der Tisch 6 seitlich bewegt.
Bei einem herkömmlichen Prozess zum Herstellen von Siliciumwafern wurde ein Prozess zum Verbessern der Dimensionsgenauigkeit des Siliciumblocks oder des Siliciumstapels oder ein Prozess zum Beseitigen von Ungleichmäßigkeiten an der Oberfläche des Siliciumblocks oder des Siliciumstapels ausgeführt.
Ein dabei erhaltener Siliciumwafer wird an der Seitenfläche bearbeitet (die als Randfläche oder Umfangsfläche bezeichnet werden kann).
Die Umfangsverarbeitung erfolgt dadurch, dass die Umfangsflächen der Siliciumwafer einzeln auf gewünschte Konfiguration geschliffen werden, was auf dieselbe Weise wie bei einem Verfahren zum Bearbeiten eines Glassubstrats, wie im Dokument JP-A-10(1998)-154321 beschrieben, oder durch chemisches Polieren (Ätzen) erfolgt.
Da eine Solarzelle eine große Anzahl von Siliciumwafern im Vergleich zu einem IC und einem LSI benötigt, benötigt die oben angegebene Umfangsverarbeitung für jeden der Siliciumwafer viel Zeit sowie hohe Investitionen in Anlagen und Arbeit. Dies kann zu einer Verzögerung der Versorgung mit Siliciumwafern führen, die hinter dem Bedarf zurückbleibt. Ferner sind bei einer Ätzbearbeitung Anlagen zur Abwasserbehandlung erforderlich, was ebenfalls zu einem Problem hinsichtlich der Anlagenkosten führt.
Ohne Umfangsverarbeitung kann jedoch ein Siliciumwafer bei einem späteren Herstellschritt für eine Solarzelle reißen, was die Produktausbeute senkt.
US 5 484 326 A beschreibt ein Verfahren zum Herstellen von Halbleiterscheiben aus einem Halbleiterblock, wobei der Halbleiterblock vor dem Sägen an einer Seitenfläche geschliffen wird.
JP 10-189510 A beschreibt ein Verfahren zum Schleifen einer Kante einer Halbleiterscheibe. Hierzu wird ein zylinderförmiger Schleifkörper gedreht und mit Druck sowie einer aus einer Düse aufgesprühten Polierflüssigkeit geschliffen.
In der Druckschrift JP 2000-049122 A wird eine Oberfläche eines einzelnen Wafers unter Einsatz eines Polierelements und Aufsprühen einer Polierflüssigkeit mit Schleifpartikeln geschliffen.
JP 06-045301 A beschreibt ein Verfahren zum Polieren der Oberfläche einer Siliziumscheibe durch Steuern der Poliertemperatur und des pH-Wertes des Poliermittels.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von Halbleiterwafern zu schaffen, mit dem ein Wafer solcher Qualität erzielt wird, dass die Gefahr der Rissbildung bei späteren Herstellschritten gering ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren nach Anspruch 1. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, dass feine Unebenheiten eingeebnet werden, die an einer Seitenfläche eines Siliciumblocks oder eines Siliciumstapels vorhanden sind, der zum Herstellen von Siliciumwafern verwendet wird.
Dabei wird die Seitenfläche des Blocks oder des Stapels so eingeebnet, dass die Dimensionsgenauigkeit verbessert ist und Unebenheiten an der Oberfläche beseitigt sind, d. h., dass die Seitenfläche so weit eingeebnet ist, dass sie über eine Oberflächenrauigkeit Ry von 8 μm oder weniger, vorzugsweise 6 μm oder weniger verfügt.
Diese und andere Aufgaben der Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten, an Hand von Figuren veranschaulichten Beschreibung deutlicher erkennbar.
1 ist eine schematische Ansicht, die ein Verfahren zum Herstellen eines Siliciumwafers gemäß einem Verfahren 1 der Erfindung veranschaulicht;
2 ist eine schematische Ansicht, die ein Verfahren zum Herstellen eines Siliciumwafers gemäß einem Verfahren 2 der Erfindung veranschaulicht;
3 ist ein Kurvenbild zum Veranschaulichen der Beziehung zwischen der Oberflächenrauigkeit der Umfangsfläche von Siliciumwafern und dem Rissverringerungs-Verhältnis bei Solarzellen aus derartigen Siliciumwafern;
4 ist eine schematische Ansicht zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum Zersägen eines Siliciumbarrens in Siliciumblöcke;
5 ist eine schematische Ansicht zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum Zerteilen eines Siliciumblocks in Siliciumwafer; und
6 ist eine schematische Ansicht zum Veranschaulichen eines herkömmlichen Schleifprozesses für einen Siliciumblock.
Durch die Erfindung wird ein Siliciumblock oder ein Siliciumstapel zum Einebnen feiner Unebenheiten an einer Seitenfläche poliert, was schnell ausgeführt werden kann, was zum Ergebnis hat, dass aus dem Block oder Stapel hergestellte Wafer bei späteren Verfahrensschritten weniger leicht reißen, was die Ausbeute verbessert.
Als Ergebnis umfangreicher Forschungen zum Überwinden der eingangs genannten Probleme hat es sich herausgestellt, dass feine Unebenheiten an der Seitenfläche eines Siliciumblocks oder Siliciumstapels zur Rissbildung bei Siliciumwafern führen. Es hat sich ergeben, dass diese Rissbildung verhindert wird, und damit die Ausbeute wirkungsvoll verbessert wird, wenn die feinen Unebenheiten eingeebnet werden, bevor der Siliciumblock oder Siliciumstapel in Siliciumwafer zerteilt wird.
Der hier verwendete Begriff ”Siliciumstapel” bedeutet einen Siliciumblock in Form eines runden oder rechteckigen Zylinders, in dem mindestens zwei Siliciumwafer aufgestapelt sind. Der Begriff ”Seitenfläche des Siliciumblocks oder des Siliciumstapels” bedeutet eine Fläche, die eine Umfangsfläche des Siliciumwafers bildet.
Verfahren 1
Gemäß dem Verfahren 1 der Erfindung wird ein Gemisch aus Schleifkörnern und einem fluiden Medium auf eine Seitenfläche des Siliciumblocks oder des Siliciumstapels gesprüht, ein Polierelement wird mit der zu polierenden Seitenfläche in Kontakt gebracht, und der Siliciumblock oder der Siliciumstapel und das Polierelement werden unter Anwesenheit der genannten Schleifkörner relativ zueinander verschoben, wodurch die Seitenfläche des Siliciumblocks oder des Siliciumstapels mechanisch und physikalisch poliert wird. Dadurch werden feine Unebenheiten an der Seitenfläche des Siliciumblocks oder des Siliciumstapels eingeebnet.
Die Schleifkörner können bekannte Schleifkörner sein, z. B. aus Diamant, GC (Grüncarborundum), C (Carborundum), CBN (kubisches Bornitrid) und dergleichen.
Das Medium zum Aufsprühen der Schleifkörner kann eine Flüssigkeit wie Wasser, eine alkalische Lösung, Mineralöl, ein Glycol (Polyethylenglycol, Propylenglycol (PG)) oder dergleichen, oder ein Gas wie Luft oder ein Inertgas, z. B. Stickstoff, Helium, Neon, Argon oder dergleichen, sein. Die Schleifkörner können im Verhältnis von ungefähr 0,5–1,5 kg zu 1 kg des flüssigen Mediums oder ungefähr 0,01–2:1 kg zu 1 l des gasförmigen Mediums zugemischt sein.
Das Polierelement kann aus Stahl, Harz, Tuch, Schwamm oder dergleichen bestehen. Genauer gesagt, kann es eine Stahlbürste, eine Harzbürste, ein Schwammrad oder dergleichen sein. Das Polierelement kann die Schleifkörner z. B. an seiner Oberfläche und/oder in seinem Inneren enthalten.
Das Verfahren 1 wird nun unter Bezugnahme auf die 1 detaillierter beschrieben.
Ein Polierelement 13 ist auf einem Polierrad 4 so angeordnet, dass es mit der Seitenfläche 9 eines zu polierenden Siliciumblocks 1 in Kontakt treten kann. Durch einen Motor 5 wird es mit hoher Drehzahl entlang einer in der 1 dargestellten Richtung 12 gedreht. Dabei wird aus einer Düse 3 ein Gemisch 8 von Schleifkörnern 14 und einem Medium 15 (dies kann als ”Aufschlämmung” oder ”dispergierte Schleifkörner” bezeichnet werden) ausgesprüht. Ferner wird der Siliciumblock 1 durch einen uniaxialen Tisch 7 entlang der in der 1 dargestellten Richtung 11 hin- und herbewegt. Entsprechend der Drehbewegung des Polierrads 4 und der Hin- und Herbewegung des uniaxialen Tisches 7 wird die Seitenfläche 9 vollständig poliert, wodurch feine Unebenheiten beseitigt werden. Die Aufschlämmung 8 wird dazu verwendet, dass die Schleifkörner 14 in das Polierelement 13 des Polierrads 4 eindringen, so dass die Seitenfläche 9 mit den Schleifkörnern 14 poliert wird. Ferner dient das Medium 15 in der Aufschlämmung 8 zum Mitnehmen von abgeschabtem Silicium und überflüssigen Schleifkörnern 14 sowie zum Kühlen der Seitenfläche 9.
Die 1 zeigt einen zweiachsigen Tisch 6, der sich in einer Querrichtung 10 und einer vertikalen Richtung 31 bewegen kann und der dazu verwendet wird, das Polierrad 4 zu verstellen.
Verfahren 2
Gemäß dem Verfahren 2 der Erfindung wird ein Medium auf eine Seitenfläche eines Siliciumblocks oder eines Siliciumstapels gesprüht, ein Polierelement mit Schleifkörnern auf seiner Oberfläche und/oder in seinem Inneren wird mit der zu polierenden Seitenfläche in Kontakt gebracht, und der Siliciumblock oder der Siliciumstapel und das Polierelement werden relativ zueinander verstellt, so dass die Seitenfläche des Siliciumblocks oder des Siliciumstapels mechanisch und physikalisch poliert wird. Dadurch werden feine Unebenheiten an der Seitenfläche des Siliciumblocks oder des Siliciumstapels eingeebnet.
Das Medium zum Aufsprühen der Schleifkörner kann die oben angegebene Flüssigkeit oder das Gas sein. Die Flüssigkeit oder das Gas müssen die Schleifkörner nicht enthalten.
Das Polierelement mit den Schleifkörnern auf seiner Oberfläche und/oder in seinem Inneren kann aus Stahl, Harz, Tuch, Schwamm oder dergleichen bestehen, und auf seiner Oberfläche und/oder in seinem Inneren Schleifkörper, wie solche aus Diamant, GC (Grüncarborundum), C (Carborundum), CBN (kubisches Bornitrid) oder dergleichen, enthalten. Genauer gesagt, kann das Polierelement eine Stahlbürste, eine Harzbürste, ein Schwammrad oder dergleichen sein.
Die Flüssigkeit oder das Gas, die aufgesprüht werden, dienen zum Entfernen von abgeschabtem Silicium und Schleifkörnern, die von der Oberfläche und/oder dem Inneren des Polierelements ausgetreten sind, von der Oberfläche des Siliciumblocks oder des Siliciumstapels. Wenn eine Flüssigkeit oder ein Gas verwendet wird, die bzw. das Schleifkörner enthält, können die Flüssigkeit oder das Gas leicht rückgewonnen werden, und Schleifkörner und abgeschabtes Silicium werden leicht getrennt.
Das Verfahren 2 wird nun unter Bezugnahme auf die 2 detailliert beschrieben.
Der Unterschied gegenüber dem Verfahren 1 besteht darin, dass das Polierelement 17 mit den Schleifkörnern einer Oberfläche oder in seinem Inneren auf dem Polierrad 4 angeordnet ist, so dass es mit der Seitenfläche 9 des zu polierenden Siliciumblocks 1 in Kontakt treten kann, wobei dann eine Polierflüssigkeit oder ein Poliergas 16 mit einem Medium 18 aufgesprüht wird. D. h., dass die Seitenfläche 9 des Siliciumblocks 1 durch die Schleifkörner 14 (nicht dargestellt) des Polierelements 17 poliert wird. Die Polierflüssigkeit oder das Poliergas 16 wird auf die Seitenfläche 9 des zu polierenden Siliciumblocks 1 aufgesprüht, um abgeschabtes Silicium, überflüssige Schleifkörner (Kornbruch) und während des Polierens erzeugte Abfallprodukte zu entfernen und die Seitenfläche 9 zu kühlen. Andere Komponenten als die oben angegebenen sind durch dieselben Bezugszahlen wie in der 1 gekennzeichnet.
Durch dieses Verfahren wird eine Verunreinigung der Seitenfläche durch abgeschabtes Silicium, Kornbruch und Abfallstoffe verhindert, und derartige Abfallstoffe haften nach dem Polieren nicht an der Seitenfläche an. Demgemäß ist eine Verringerung der Bearbeitungsqualität verhindert. Wenn eine Polierflüssigkeit verwendet wird, können das Entfernen des abgeschabten Siliciums und der Abfallstoffe leicht unter Verwendung eines Filters oder dergleichen ausgeführt werden, was das Erfordernis beseitigt, die Flüssigkeit bei jedem Polierprozess auszutauschen.
Die durch das obige Verfahren eingeebnete Seitenfläche des Siliciumblocks oder des Siliciumstapels zeigt vorzugsweise eine Oberflächenrauigkeit Ry von 8 μm oder weniger, bevorzugter 6 μm oder weniger. Wenn der so erhaltene Siliciumblock oder Siliciumstapel mit einer Oberflächenrauigkeit von 8 μm in Siliciumwafer zerteilt wird, um eine Solarzelle herzustellen, ist die Ausbeute von Solarzellen erhöht, da Beschädigungen an Siliciumwafern klein sind.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Siliciumwafers besteht für den Querschnitt des Siliciumblocks oder des Siliciumstapels, d. h. die von vorne gesehene Form des Siliciumwafers, keine spezielle Beschränkung. Jedoch ist es bevorzugt, dass der Querschnitt vier Hauptlinien aufweist, die mit benachbarten Linien einen Winkel von jeweils ungefähr 90° bilden. D. h., dass der Querschnitt vorzugswei se ein Rechteck oder beinahe ein Rechteck ist, das zueinander parallele Gegenseiten aufweist. Ein Siliciumblock oder ein Siliciumstapel mit einem derartigen Querschnitt ist bevorzugt, da zwei voneinander abgewandte Seitenflächen gleichzeitig poliert und eingeebnet werden können. Dies erlaubt eine Verarbeitung mit hoher Geschwindigkeit. Ferner müssen, wenn der Siliciumblock oder der Siliciumstapel rechteckig oder beinahe rechteckig ist, das Polierrad und der Siliciumblock oder der Siliciumstapel nicht genau positioniert werden, was das Erfordernis einer teuren Anlage beseitigt.
Alternativ kann der rechteckige oder beinahe rechteckige Querschnitt des Siliciumblocks oder des Siliciumstapels aus vier Linien bestehen, die mit benachbarten Linien jeweils über eine andere Linie oder Kurve verbunden sind. D. h., dass der Querschnitt abgerundete Ecken mit jeweils einer Kurve oder einem Bogen aufweisen kann.
Beispiele
Nachfolgend wird die Erfindung durch Beispiele weiter detailliert beschrieben, wobei jedoch zu beachten ist, dass die Erfindung nicht hierauf beschränkt ist.
Beispiel 1 (Zersägen eines Siliciumblocks)
Wie es in der 4 dargestellt ist, wurde ein Siliciumblock 1 aus einem Siliciumbarren unter Verwendung einer Bandsäge 20 zersägt. Die 4 zeigt eine Seitenfläche 19 des Siliciumblocks und einen Rand 21 desselben.
Vier Seitenflächen 19 des Siliciumblocks 1 wurden durch ein erfindungsgemäßes Verfahren eingeebnet, wodurch in späteren Schritten weniger Wafer mit Rissen auftraten, so dass die Ausbeute der Siliciumwafer verbessert war.
Beispiel 2 (Verfahren 1)
Ein beim Beispiel 1 erhaltener Siliciumblock 1 von 125 × 125 × 250 mm³ wurde durch das Verfahren 1 poliert, um den Effekt der Erfindung zu klären. Als Polierelement 13 und Aufschlämmung 8 wurden ein Schwammrad bzw. ein Gemisch mit Schleifkörnern aus GC (#800) mit Polieröl verwendet.
Im Ergebnis wurden die vier Seitenflächen 9 in 16 Minuten poliert. Die Oberflächenrauigkeit Ry der Seitenflächen war durch das Polieren von 20 auf 5,8 μm verringert.
Beispiel 3 (Verfahren 1 unter Verwendung einer Harzbürste)
Ein beim Beispiel 1 erhaltener Siliciumblock 1 von 125 × 125 × 250 mm³ wurde durch das Verfahren 1 poliert, um den Effekt der Erfindung zu klären. Als Polierelement 13 wurde ein Rad (mit einem Durchmesser von 240 mm) verwendet, das mit Haaren aus Nylonharz (0,5 mm Durchmesser, 20 mm Länge) versehen war, die durch einen Epoxidkleber dicht an einem Bodenbereich von 160–240 mm Durchmesser befestigt waren. Als Aufschlämmung 8 wurde ein Gemisch aus GC-Schleifkörnern (#800) und Polieröl (Gewichtsverhältnis 1:1,28) verwendet.
Das Polierelement 13 wurde in solchem Ausmaß an die Oberfläche des Siliciumblocks 1 gedrückt, dass die distalen Enden der Haare aus Nylonharz bis 1,5 mm unter eine Position reichten, an der diese distalen Enden mit der Oberfläche des Siliciumblocks 1 in Kontakt waren. Dann wurde das Polierelement mit 1800 U/min. gedreht.
Nachdem das Polierelement 13 mit der Oberfläche des Siliciumblocks 1 in Kontakt gebracht war, wurde der Siliciumblock 1 entlang seiner Längsrichtung, die rechtwinklig zur Rotationsachse des Polierelements 13 verlief, mit 0,6 mm/s verstellt.
Vom Umfang des Polierelements 13 wurde die Aufschlämmung 8 mit 150 l/min. auf die zu polierende Seitenfläche 9 des Siliciumblocks 1 gesprüht.
Im Ergebnis wurden vier Seitenflächen 9 in 12 Minuten poliert. Die Oberflächenrauigkeit Ry wurde durch den Poliervorgang von 12 μm auf 2,8 μm verringert. Das Rissverringerungs-Verhältnis war das 2,5-fache (der Anteil von Wafern mit Rissen war um 60% verringert, d. h., die Verringerung der Ausbeute durch Risse in Wafern war um 60% gesenkt).
Das Rissverringerungs-Verhältnis ist ein Wert, der dadurch erhalten wird, dass der Anteil (X_A) von Siliciumwafern mit Rissen an zur Herstellung einer Solarzellentafel verwendeten Siliciumwafern mit der Bezugs-Oberflächenrauigkeit Ry = A μm durch den Anteil (X_B) von Siliciumwafern mit Rissen an zur Herstellung einer Solarzellentafel verwendeten Siliciumwafern mit der Oberflächenrauigkeit Ry = B μm geteilt wird (vorausgesetzt, dass A > B gilt). (Rissverringerungs-Verhältnis) Ry = B = (XA/XB)
Wenn z. B. X₂₀ = 1 und X₈ = 0,66 gelten, wird das Rissverringerungs-Verhältnis wie folgt berechnet: (Rissverringerungs-Verhältnis) Ry = B = (X20/X8) = 1/0,66 = 1,52
Beispiel 4 (Verfahren 2)
Ein beim Beispiel 1 erhaltener Siliciumblock 1 von 125 × 125 × 250 mm³ wurde durch das Verfahren 2 poliert, um den Effekt der Erfindung zu klären. Ein mit Diamantkörnern (#800) versehenes Schwammrad wurde als Polierelement 17 verwendet, und Polieröl ohne Schleifkörner wurde als Polierflüssigkeit 16 verwendet.
Im Ergebnis wurden 4 Seitenflächen 9 des Siliciumblocks in 14 Minuten poliert. Die Oberflächenrauigkeit Ry wurde durch das Polieren von 12 auf 5,8 μm verringert.
Beispiel 5 (Verfahren 2, unter Verwendung einer Harzbürste)
Ein beim Beispiel 1 erhaltener Siliciumblock 1 von 125 × 125 × 250 mm³ wurde durch das Verfahren 2 poliert, um den Effekt der Erfindung zu klären. Als Polierelement 17 wurde ein Rad (mit einem Durchmesser von 220 mm) verwendet, das mit Diamantkörner (#320) enthaltenden Haaren aus Nylonharz (0,4 mm Durchmesser, 15 mm Länge) versehen war, die durch einen Epoxidkleber dicht an einem Bodenbereich von 160–240 mm Durchmesser befestigt waren. Als Polierflüssigkeit 16 wurde die beim Beispiel 3 verwendete Aufschlämmung 8 verwendet.
Das Polierelement 17 wurde in solchem Ausmaß an die Oberfläche des Siliciumblocks 1 gedrückt, dass die distalen Enden der Haare aus Nylonharz bis 1,5 mm unter eine Position reichten, an der diese distalen Enden mit der Oberfläche des Siliciumblocks 1 in Kontakt waren. Dann wurde das Polierelement mit 600 U/min. gedreht.
Nachdem das Polierelement 17 mit der Oberfläche des Siliciumblocks 1 in Kontakt gebracht war, wurde der Siliciumblock 1 entlang seiner Längsrichtung, die rechtwinklig zur Rotationsachse des Polierelements 17 verlief, mit 5 mm/s verstellt.
Vom Umfang des Polierelements 13 wurde die Aufschlämmung 8 mit 150 l/min. auf die zu polierende Seitenfläche 9 des Siliciumblocks 1 gesprüht.
Im Ergebnis wurden vier Seitenflächen in 4 Minuten poliert. Die Oberflächenrauigkeit Ry wurde durch den Poliervorgang von 12 μm auf 5 μm verringert. Das Rissverringerungs-Verhältnis war das 2-fache (der Anteil von Wafern mit Rissen war um 50% verringert, d. h., die Verringerung der Ausbeute durch Risse in Wafern war um 50% gesenkt).
Beispiel 6 (Verfahren 2 unter Verwendung einer Harzbürste)
Der beim Beispiel 5 polierte Siliciumblock 1 wurde für weitere 4 Minuten poliert, um den Effekt der Erfindung auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 5 zu klären, jedoch mit der Ausnahme, dass ein Rad (Durchmesser von 220 mm) mit Diamantkörner (#800) enthaltenden Haaren aus Nylonharz (0,4 mm Durchmesser, 15 mm Länge), die mit einem Epoxidkleber dicht auf einem Bodenbereich von 160–220 mm Durchmesser befestigt waren, als Polierelement 17 verwendet wurde.
Im Ergebnis war die Oberflächenrauigkeit Ry durch den Poliervorgang von 12 auf 1 μm verringert.
Im Ergebnis wurde die Oberflächenrauigkeit Ry durch den Poliervorgang von 12 μm auf 1 μm verringert. Das Rissverringerungs-Verhältnis war das 2,5-fache (der Anteil von Wafern mit Rissen war um 60% verringert, d. h., die Verringerung der Ausbeute durch Risse in Wafern war um 60% gesenkt).
Beispiel 7 (Oberflächenrauigkeit und Rissverringerungs-Verhältnis)
Ein durch das erfindungsgemäße Verfahren polierter Silicium block wurde durch ein bekanntes Verfahren in Siliciumwafer zerteilt. Mit den so erhaltenen Siliciumwafern wurde eine Solarzellentafel hergestellt, und das Rissverringerungs-Verhältnis für die Solarzellentafel wurde im Vergleich zu einer solchen bestimmt, die durch ein herkömmliches Verfahren hergestellt worden war. Als Bezugnahme für das Rissverringerungs-Verhältnis wurde eine Oberflächenrauigkeit Ry von 20 μm bestimmt.
Es wurden Gruppen von jeweils 10.000 Siliciumwafern mit Oberflächenrauigkeiten Ry von 0,1, 1, 2, 4, 6, 8, 10 bzw. 20 μm hergestellt, und mittels einer Herstelllinie für Solarzellenmodule wurden daraus Solarzellenmodule hergestellt. Die 4 zeigt die Ergebnisse. In der 4 ist die Oberflächenrauigkeit Ry (μm) auf der Ordinate aufgetragen, und das Rissverringerungs-Verhältnis (Vielfaches) für die Solarzellentafel ist auf der Abszisse aufgetragen.
Im Bereich von Ry = 6 – 8 μm wurde eine Verringerung von Wafern mit Rissen von 1,5 oder mehr beobachtet. D. h., dass eine Oberflächenrauigkeit Ry von 8 μm oder weniger hinsichtlich einer Verringerung von Wafern mit Rissen wirksam ist.
Beispiel 8
Wie es in der 4 dargestellt ist, wurde ein rechteckiger Barren aus Polysilicium (mit einer Länge von 250 mm) in Siliciumblöcke 1 in Form quadratischer Prismen (125 × 125 mm²) unter Verwendung einer Bandsäge 20 zertrennt. Wenn die Bandsäge ausreichend genau ist, ist es nicht erforderlich, die Oberfläche des Siliciumblocks zu schleifen. Die Ränder 21 des Siliciumblocks 1 wurden abgeschnitten und abgerundet, um den Block fertigzustellen.
Die Oberflächen des so erhaltenen Siliciumblocks, die zu Um fangsflächen von Siliciumwafern werden, wurden durch das erfindungsgemäße Verfahren mechanisch und physikalisch poliert. Dann wurde, wie es in der 5 dargestellt ist, der Siliciumblock 1 mit einer Drahtsäge (nicht dargestellt) zertrennt, um ungefähr 470 Siliciumwafer 46 zu erhalten.
Durch die Erfindung ist eine Poliertechnik zum Einebnen feiner Unebenheiten an der Seitenfläche eines Siliciumblocks oder eines Siliciumstapels innerhalb kurzer Periode geschaffen, das eine Verringerung von Siliciumwafern mit Rissen und damit eine Verbesserung der Ausbeute von Siliciumwafern erlaubt.

Claims

Verfahren zum Herstellen von Siliziumwafern mit den in der folgenden Reihenfolge angegebenen Schritten: – Polieren von Seitenflächen eines Siliziumblocks zum Herstellen der Siliziumwafer derart, dass die polierte Seitenfläche des Siliziumblocks eine Oberflächenrauhigkeit Ry von 8 μm oder weniger aufweist; und – Zerteilen des Siliziumblocks in Siliziumwafer.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Querschnitt des Siliziumblocks vorzugsweise ein Rechteck oder beinahe ein Rechteck ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Siliziumblock aus einem Siliziumbarren unter Verwendung einer Bandsäge zersägt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Kanten des Siliziumblocks abgeschnitten und abgerundet werden und die Oberflächen des so erhaltenen Siliziumblocks, die zu Umfangsflächen von Siliumwafern werden, mechanisch und physikalisch poliert werden.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei ein rechteckiger Barren aus Polysilizium in Siliziumblöcke in Form quadratischer Prismen unter Verwendung einer Bandsäge zertrennt wird.