JP2002176014A - シリコンウエハの加工方法 - Google Patents
シリコンウエハの加工方法Info
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- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
- B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
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- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 短時間でシリコンブロックまたはシリコンス
タックの側面に存在する微少な凹凸を平坦化する研磨技
術を提供し、シリコンウエハの割れ不良を低減し、歩留
りを改善することを目的とする。 【解決手段】 シリコンウエハ製造用のシリコンブロッ
クまたはシリコンスタックの側面に存在する微少な凹凸
を平坦化することからなるシリコンウエハの加工方法に
より、上記の課題を解決する。
タックの側面に存在する微少な凹凸を平坦化する研磨技
術を提供し、シリコンウエハの割れ不良を低減し、歩留
りを改善することを目的とする。 【解決手段】 シリコンウエハ製造用のシリコンブロッ
クまたはシリコンスタックの側面に存在する微少な凹凸
を平坦化することからなるシリコンウエハの加工方法に
より、上記の課題を解決する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンウエハの
加工方法、特にシリコンブロックまたはシリコンスタッ
ク側面に存在する微少な凹凸を平坦化する研磨技術に関
する。
加工方法、特にシリコンブロックまたはシリコンスタッ
ク側面に存在する微少な凹凸を平坦化する研磨技術に関
する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】シリ
コンウエハの需要は、太陽電池などの普及に伴い年々増
加している。特に太陽電池においては、一辺が５インチ
の四角形型のシリコンウエハを５４枚程度用いて１枚の
太陽電池モジュールを製造するため、その使用量はＩＣ
やＬＳＩなどのシリコンウエハの使用量に比べて膨大で
ある。
コンウエハの需要は、太陽電池などの普及に伴い年々増
加している。特に太陽電池においては、一辺が５インチ
の四角形型のシリコンウエハを５４枚程度用いて１枚の
太陽電池モジュールを製造するため、その使用量はＩＣ
やＬＳＩなどのシリコンウエハの使用量に比べて膨大で
ある。
【０００３】このようなシリコンウエハには、多結晶と
単結晶があり、次のような方法で製造されている。多結
晶シリコンウエハは、四角形型の多結晶シリコンインゴ
ットを製造し、この多結晶シリコンインゴットからバン
ドソー２０などを用いて多数の四角形型の多結晶シリコ
ンブロック１を切り出し（図４参照）、さらにこの多結
晶シリコンブロック１をスライス加工することにより製
造される（図５参照）。図４および図５において、１９
はシリコンブロックの側面、２１はシリコンブロックの
陵、４６はシリコンウエハを示す。
単結晶があり、次のような方法で製造されている。多結
晶シリコンウエハは、四角形型の多結晶シリコンインゴ
ットを製造し、この多結晶シリコンインゴットからバン
ドソー２０などを用いて多数の四角形型の多結晶シリコ
ンブロック１を切り出し（図４参照）、さらにこの多結
晶シリコンブロック１をスライス加工することにより製
造される（図５参照）。図４および図５において、１９
はシリコンブロックの側面、２１はシリコンブロックの
陵、４６はシリコンウエハを示す。
【０００４】また、単結晶シリコンウエハは、引き上げ
法により得られた円筒形型のシリコンインゴット（通
常、長さ１ｍ以上）から適当な寸法（通常、長さ４０〜
５０ｃｍ）の円筒形型の単結晶シリコンブロックを切り
出し、次いでオリフラと呼ばれる平坦部を研削し、さら
にこの単結晶シリコンブロックをスライス加工すること
により製造される。
法により得られた円筒形型のシリコンインゴット（通
常、長さ１ｍ以上）から適当な寸法（通常、長さ４０〜
５０ｃｍ）の円筒形型の単結晶シリコンブロックを切り
出し、次いでオリフラと呼ばれる平坦部を研削し、さら
にこの単結晶シリコンブロックをスライス加工すること
により製造される。
【０００５】多結晶シリコンブロックおよび単結晶シリ
コンブロックのいずれを加工する場合においても、シリ
コンウエハの高い寸法精度が要求される場合には、研削
が行われている。具体的には、図６に示すように砥粒を
含む円形状の砥石やダイヤモンドホイール（研磨ホイー
ル）４５を高速回転させ、これにシリコンブロック１を
押しつけ、相対移動させることにより研削する。図６
中、７は一軸ステージ、１１はその移動方向、５は研磨
ホイール回転用モータ、６は二軸ステージ、１０はその
横移動方向を示す。
コンブロックのいずれを加工する場合においても、シリ
コンウエハの高い寸法精度が要求される場合には、研削
が行われている。具体的には、図６に示すように砥粒を
含む円形状の砥石やダイヤモンドホイール（研磨ホイー
ル）４５を高速回転させ、これにシリコンブロック１を
押しつけ、相対移動させることにより研削する。図６
中、７は一軸ステージ、１１はその移動方向、５は研磨
ホイール回転用モータ、６は二軸ステージ、１０はその
横移動方向を示す。
【０００６】従来のシリコンウエハの製造工程におい
て、シリコンブロックまたはシリコンスタックの寸法精
度を高める、あるいは表面のうねりをなくすための加工
は行われていたが、これらの側面に存在する微小な凹凸
の表面粗さを平坦化する加工は行われていなかった。こ
のようにして得られたシリコンウエハは、さらに側面
（端面、外周面ともいう）処理が行われる。端面処理
は、特開平１０−１５４３２１号公報に記載のガラス基
板の加工と同様にシリコンウエハの端面を１枚ずつ所定
の形状に研削する方法か、あるいは化学研磨（エッチン
グ）などにより行われる。
て、シリコンブロックまたはシリコンスタックの寸法精
度を高める、あるいは表面のうねりをなくすための加工
は行われていたが、これらの側面に存在する微小な凹凸
の表面粗さを平坦化する加工は行われていなかった。こ
のようにして得られたシリコンウエハは、さらに側面
（端面、外周面ともいう）処理が行われる。端面処理
は、特開平１０−１５４３２１号公報に記載のガラス基
板の加工と同様にシリコンウエハの端面を１枚ずつ所定
の形状に研削する方法か、あるいは化学研磨（エッチン
グ）などにより行われる。
【０００７】太陽電池用のシリコンウエハの場合、ＩＣ
やＬＳＩのシリコンウエハの使用量に比べて膨大になる
ので、上記のようにシリコンウエハの端面を１枚ずつ処
理していたのでは、膨大な時間と設備、労力を費やすこ
とになり、工業的に供給が需要に追いつかなくなること
が予想される。また、エッチング処理では、処理能力の
高い廃液処理設備が必要になり、この点においても設備
費の問題が発生する。一方、シリコンウエハの端面処理
を行わないと、太陽電池に用いるようなシリコンウエハ
の場合には、それ以降の工程で割れが発生し、製品の歩
留りが低下するという問題があり、効率的な端面処理の
方法の開発が望まれていた。
やＬＳＩのシリコンウエハの使用量に比べて膨大になる
ので、上記のようにシリコンウエハの端面を１枚ずつ処
理していたのでは、膨大な時間と設備、労力を費やすこ
とになり、工業的に供給が需要に追いつかなくなること
が予想される。また、エッチング処理では、処理能力の
高い廃液処理設備が必要になり、この点においても設備
費の問題が発生する。一方、シリコンウエハの端面処理
を行わないと、太陽電池に用いるようなシリコンウエハ
の場合には、それ以降の工程で割れが発生し、製品の歩
留りが低下するという問題があり、効率的な端面処理の
方法の開発が望まれていた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】かくして、本発明によれ
ば、シリコンウエハ製造用のシリコンブロックまたはシ
リコンスタックの側面に存在する微少な凹凸を平坦化す
ることからなるシリコンウエハの加工方法が提供され
る。
ば、シリコンウエハ製造用のシリコンブロックまたはシ
リコンスタックの側面に存在する微少な凹凸を平坦化す
ることからなるシリコンウエハの加工方法が提供され
る。
【０００９】本発明の方法では、寸法精度を高める、あ
るいは表面のうねりをなくす程度以上、具体的には、表
面粗さＲｙ８μｍ以下（好ましくは６μｍ以下）になる
ように、シリコンブロックまたはシリコンスタックの側
面を平坦化する。
るいは表面のうねりをなくす程度以上、具体的には、表
面粗さＲｙ８μｍ以下（好ましくは６μｍ以下）になる
ように、シリコンブロックまたはシリコンスタックの側
面を平坦化する。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明は、短時間でシリコンブロ
ックまたはシリコンスタックの側面に存在する微少な凹
凸を平坦化する研磨技術を提供し、シリコンウエハの割
れ不良を低減し、歩留りを改善することを目的とする。
ックまたはシリコンスタックの側面に存在する微少な凹
凸を平坦化する研磨技術を提供し、シリコンウエハの割
れ不良を低減し、歩留りを改善することを目的とする。
【００１１】本発明らは、上記の課題を解決するために
鋭意検討を重ねた結果、シリコンブロックまたはシリコ
ンスタックの側面に存在する微少な凹凸が、シリコンウ
エハの歩留りに悪影響を与えることを見出し、このよう
な微少な凹凸を、シリコンウエハのスライス加工前に平
坦化することにより、効率的にシリコンウエハの割れ不
良を低減し、歩留りを改善できることを見出し、本発明
を完成するに到った。
鋭意検討を重ねた結果、シリコンブロックまたはシリコ
ンスタックの側面に存在する微少な凹凸が、シリコンウ
エハの歩留りに悪影響を与えることを見出し、このよう
な微少な凹凸を、シリコンウエハのスライス加工前に平
坦化することにより、効率的にシリコンウエハの割れ不
良を低減し、歩留りを改善できることを見出し、本発明
を完成するに到った。
【００１２】本発明のシリコンウエハの加工方法は、シ
リコンウエハ製造用のシリコンブロックまたはシリコン
スタックの側面に存在する微少な凹凸を平坦化すること
からなる。
リコンウエハ製造用のシリコンブロックまたはシリコン
スタックの側面に存在する微少な凹凸を平坦化すること
からなる。
【００１３】本発明における「シリコンスタック」と
は、シリコンウエハを２枚以上重ねた円柱状、角柱状な
どのブロックを意味する。また、本発明における「シリ
コンブロックまたはシリコンスタックの側面」は、後工
程でシリコンウエハを加工したときに、シリコンウエハ
の外周面を形成する面に相当する。
は、シリコンウエハを２枚以上重ねた円柱状、角柱状な
どのブロックを意味する。また、本発明における「シリ
コンブロックまたはシリコンスタックの側面」は、後工
程でシリコンウエハを加工したときに、シリコンウエハ
の外周面を形成する面に相当する。
【００１４】実施の形態１ シリコンブロックまたはシリコンスタックの側面上に砥
粒と媒体との混合物を散布し、前記側面上に研磨加工部
を近接あるいは接触させ、シリコンブロックまたはシリ
コンスタックと研磨加工部とを砥粒の存在下で相対運動
させることにより、シリコンブロックまたはシリコンス
タックの側面を機械的に研磨して、シリコンブロックま
たはシリコンスタックの側面に存在する微少な凹凸を平
坦化する。
粒と媒体との混合物を散布し、前記側面上に研磨加工部
を近接あるいは接触させ、シリコンブロックまたはシリ
コンスタックと研磨加工部とを砥粒の存在下で相対運動
させることにより、シリコンブロックまたはシリコンス
タックの側面を機械的に研磨して、シリコンブロックま
たはシリコンスタックの側面に存在する微少な凹凸を平
坦化する。
【００１５】本発明で用いられる砥粒としては、公知の
砥粒、例えばダイヤモンド、ＧＣ（グリーンカーボラン
ダム）、Ｃ（カーボランダム）、ＣＢＮ（立方晶窒化ホ
ウ素）などが挙げられる。また、本発明で用いられる砥
粒を散布するための媒体としては、水、アルカリ溶液、
鉱油およびグリコール類（例えば、ポリエチレングリコ
ール、プロピレングリコール（ＰＧ））のような液体、
空気、例えば、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴンなど
の不活性ガスのような気体が挙げられる。砥粒と媒体と
の混合割合は、それぞれ液体１ｋｇに対して砥粒０．５
〜１．５ｋｇ程度および気体１リットルに対して砥粒
０．０１〜２ｋｇ程度である。
砥粒、例えばダイヤモンド、ＧＣ（グリーンカーボラン
ダム）、Ｃ（カーボランダム）、ＣＢＮ（立方晶窒化ホ
ウ素）などが挙げられる。また、本発明で用いられる砥
粒を散布するための媒体としては、水、アルカリ溶液、
鉱油およびグリコール類（例えば、ポリエチレングリコ
ール、プロピレングリコール（ＰＧ））のような液体、
空気、例えば、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴンなど
の不活性ガスのような気体が挙げられる。砥粒と媒体と
の混合割合は、それぞれ液体１ｋｇに対して砥粒０．５
〜１．５ｋｇ程度および気体１リットルに対して砥粒
０．０１〜２ｋｇ程度である。
【００１６】本発明で用いられる研磨加工部としては、
例えばスチール、樹脂、布、スポンジなどで形成された
部材が挙げられ、より具体的にはスチールブラシ、樹脂
ブラシなどが挙げられる。この研磨加工部は、その表面
および／または内部に砥粒を有していなくてもよい。
例えばスチール、樹脂、布、スポンジなどで形成された
部材が挙げられ、より具体的にはスチールブラシ、樹脂
ブラシなどが挙げられる。この研磨加工部は、その表面
および／または内部に砥粒を有していなくてもよい。
【００１７】実施の形態１について、図１を用いて説明
する。シリコンブロック１の研磨加工面９に接触するよ
うに研磨ホイール４の先端部に研磨加工部１３を設置
し、研磨ホイール回転用モータ５により高速回転させ
る。図中、１２は研磨ホイールの回転方向を示す。その
とき、研磨ホイール４の周辺に砥粒１４と媒体１５の混
合物８（「スラリー」または「遊離砥粒」）をノズル３
から散布する。また、シリコンブロック１を一軸ステー
ジ７により往復運動させる。図中、１１は一軸ステージ
の移動方向を示す。このような研磨ホイール４の回転運
動と一軸ステージ７の往復運動により、研磨加工面９の
全体が研磨され、微少な凹凸が除去される。スラリー８
は、砥粒１４を研磨ホイール４の研磨加工部１３に染み
込ませ、砥粒１４で研磨加工面９を研磨加工する機能、
砥粒を散布する媒体１５でシリコンの切屑や不要になっ
た砥粒１４を排出する機能および研磨加工面９の周辺を
冷却する機能を有する。図中、６は二軸ステージ、１０
は二軸ステージの横移動方向、３１は二軸ステージの縦
移動方向であり、これらは研磨ホイール４の移動に用い
られる。
する。シリコンブロック１の研磨加工面９に接触するよ
うに研磨ホイール４の先端部に研磨加工部１３を設置
し、研磨ホイール回転用モータ５により高速回転させ
る。図中、１２は研磨ホイールの回転方向を示す。その
とき、研磨ホイール４の周辺に砥粒１４と媒体１５の混
合物８（「スラリー」または「遊離砥粒」）をノズル３
から散布する。また、シリコンブロック１を一軸ステー
ジ７により往復運動させる。図中、１１は一軸ステージ
の移動方向を示す。このような研磨ホイール４の回転運
動と一軸ステージ７の往復運動により、研磨加工面９の
全体が研磨され、微少な凹凸が除去される。スラリー８
は、砥粒１４を研磨ホイール４の研磨加工部１３に染み
込ませ、砥粒１４で研磨加工面９を研磨加工する機能、
砥粒を散布する媒体１５でシリコンの切屑や不要になっ
た砥粒１４を排出する機能および研磨加工面９の周辺を
冷却する機能を有する。図中、６は二軸ステージ、１０
は二軸ステージの横移動方向、３１は二軸ステージの縦
移動方向であり、これらは研磨ホイール４の移動に用い
られる。
【００１８】実施の形態２ シリコンブロックまたはシリコンスタックの側面上に媒
体を散布し、前記側面上に砥粒をその表面および／また
は内部に有する研磨加工部を近接あるいは接触させ、シ
リコンブロックまたはシリコンスタックと研磨加工部と
を相対運動させることにより、シリコンブロックまたは
シリコンスタックの側面を機械的に研磨して、シリコン
ブロックまたはシリコンスタックの側面に存在する微少
な凹凸を平坦化する。
体を散布し、前記側面上に砥粒をその表面および／また
は内部に有する研磨加工部を近接あるいは接触させ、シ
リコンブロックまたはシリコンスタックと研磨加工部と
を相対運動させることにより、シリコンブロックまたは
シリコンスタックの側面を機械的に研磨して、シリコン
ブロックまたはシリコンスタックの側面に存在する微少
な凹凸を平坦化する。
【００１９】本発明で用いられる媒体としては、前記の
ような液体、気体が挙げられる。この媒体は、砥粒を含
んでいなくてもよい。本発明で用いられる砥粒をその表
面および／または内部に有する接触加工部としては、例
えば、ダイヤモンド、ＧＣ（グリーンカーボランダ
ム）、Ｃ（カーボランダム）、ＣＢＮ（立方晶窒化ホウ
素）などの砥粒をその表面および／または内部に有す
る、スチール、樹脂、布、スポンジなどで形成された部
材が挙げられる。
ような液体、気体が挙げられる。この媒体は、砥粒を含
んでいなくてもよい。本発明で用いられる砥粒をその表
面および／または内部に有する接触加工部としては、例
えば、ダイヤモンド、ＧＣ（グリーンカーボランダ
ム）、Ｃ（カーボランダム）、ＣＢＮ（立方晶窒化ホウ
素）などの砥粒をその表面および／または内部に有す
る、スチール、樹脂、布、スポンジなどで形成された部
材が挙げられる。
【００２０】散布される液体や気体は、スチール、樹
脂、布、スポンジの表面および／または内部から脱落し
た砥粒およびシリコンの切屑などを、シリコンブロック
の表面から排除する機能を有する。砥粒を含まない液体
や気体を用いる場合、液体や気体のリサイクルが容易に
でき、砥粒やシリコンの切屑の分離も容易にできる。
脂、布、スポンジの表面および／または内部から脱落し
た砥粒およびシリコンの切屑などを、シリコンブロック
の表面から排除する機能を有する。砥粒を含まない液体
や気体を用いる場合、液体や気体のリサイクルが容易に
でき、砥粒やシリコンの切屑の分離も容易にできる。
【００２１】実施の形態２について、図２を用いて説明
する。実施の形態１との違いは、シリコンブロック１の
研磨加工面９の表面に接触するように研磨ホイール４の
先端部に砥粒をその表面および内部に有する研磨加工部
（砥粒付き研磨加工部）１７を設置し、媒体１８からな
る研磨液または研磨気体１６を散布することである。つ
まり、シリコンブロック１の研磨加工面９を研磨するの
は、砥粒付き研磨加工部１７の砥粒１４（図示しない）
である。シリコンブロック１の研磨加工面９に散布する
研磨液や研磨気体１６は、シリコンの切屑の排出、研磨
加工面９の冷却や不要になった砥粒（砥粒屑）や研磨加
工１３より発生するゴミの排出を行う。図２における他
の図番は図１の場合と同じである。
する。実施の形態１との違いは、シリコンブロック１の
研磨加工面９の表面に接触するように研磨ホイール４の
先端部に砥粒をその表面および内部に有する研磨加工部
（砥粒付き研磨加工部）１７を設置し、媒体１８からな
る研磨液または研磨気体１６を散布することである。つ
まり、シリコンブロック１の研磨加工面９を研磨するの
は、砥粒付き研磨加工部１７の砥粒１４（図示しない）
である。シリコンブロック１の研磨加工面９に散布する
研磨液や研磨気体１６は、シリコンの切屑の排出、研磨
加工面９の冷却や不要になった砥粒（砥粒屑）や研磨加
工１３より発生するゴミの排出を行う。図２における他
の図番は図１の場合と同じである。
【００２２】この方法では、切屑や砥粒屑あるいはゴミ
などによる研磨加工面の汚染や加工後のゴミなどの付着
が抑えられるので、加工品質の低下を防ぐことができ
る。また、研磨液の場合、切屑やゴミなどの除去がフィ
ルターなどで簡単に行えるので、毎回の加工ごとに液体
の交換を行う必要がない。
などによる研磨加工面の汚染や加工後のゴミなどの付着
が抑えられるので、加工品質の低下を防ぐことができ
る。また、研磨液の場合、切屑やゴミなどの除去がフィ
ルターなどで簡単に行えるので、毎回の加工ごとに液体
の交換を行う必要がない。
【００２３】上記の方法によりシリコンブロックまたは
シリコンスタックの側面に存在する微少な凹凸を平坦化
した後の表面粗さは、好ましくは８μｍ以下であり、よ
り好ましくは６μｍ以下である。表面粗さが８μｍ以下
であれば、得られたシリコンブロックまたはシリコンス
タックをスライスしてシリコンウエハを製造し、これを
用いて太陽電池パネルを製造した場合に、シリコンウエ
ハの破損が少なくなり、太陽電池パネルの歩留りがより
向上するので好ましい。本発明の方法における研磨は、
砥粒と媒体との混合物または媒体のみを散布しつつ行う
のが好ましい。
シリコンスタックの側面に存在する微少な凹凸を平坦化
した後の表面粗さは、好ましくは８μｍ以下であり、よ
り好ましくは６μｍ以下である。表面粗さが８μｍ以下
であれば、得られたシリコンブロックまたはシリコンス
タックをスライスしてシリコンウエハを製造し、これを
用いて太陽電池パネルを製造した場合に、シリコンウエ
ハの破損が少なくなり、太陽電池パネルの歩留りがより
向上するので好ましい。本発明の方法における研磨は、
砥粒と媒体との混合物または媒体のみを散布しつつ行う
のが好ましい。
【００２４】本発明のシリコンウエハの加工方法におい
ては、シリコンブロックおよびシリコンスタックの断面
形状、すなわちシリコンウエハの正面形状は、特に限定
されないが、主となる４つの直線により構成され、かつ
隣接する各々の２直線の角度が９０度近傍であること、
つまり対向する２面が平行である矩形または略矩形であ
ることが好ましい。シリコンブロックおよびシリコンス
タックが上記のような断面形状であれば、平坦化のため
の研磨を対向する２面について同時に行うことができ、
高速処理が可能となるので好ましい。さらに、シリコン
ブロックおよびシリコンスタックの断面形状が矩形また
は略矩形であれば、平坦化の工程において、研磨ホイー
ルとシリコンブロックまたはシリコンスタックとの精確
な位置決めを行わなくてよいので、高価な設備が不要と
なる。
ては、シリコンブロックおよびシリコンスタックの断面
形状、すなわちシリコンウエハの正面形状は、特に限定
されないが、主となる４つの直線により構成され、かつ
隣接する各々の２直線の角度が９０度近傍であること、
つまり対向する２面が平行である矩形または略矩形であ
ることが好ましい。シリコンブロックおよびシリコンス
タックが上記のような断面形状であれば、平坦化のため
の研磨を対向する２面について同時に行うことができ、
高速処理が可能となるので好ましい。さらに、シリコン
ブロックおよびシリコンスタックの断面形状が矩形また
は略矩形であれば、平坦化の工程において、研磨ホイー
ルとシリコンブロックまたはシリコンスタックとの精確
な位置決めを行わなくてよいので、高価な設備が不要と
なる。
【００２５】また、シリコンブロックおよびシリコンス
タックの断面形状が矩形または略矩形であって、隣接す
る各々２つの直線が別の線分や円弧などの形状で結ばれ
ていてもよい。つまり、コーナーに大きな面取り、曲線
または円弧が存在していてもよい。
タックの断面形状が矩形または略矩形であって、隣接す
る各々２つの直線が別の線分や円弧などの形状で結ばれ
ていてもよい。つまり、コーナーに大きな面取り、曲線
または円弧が存在していてもよい。
【００２６】
【実施例】本発明を実施例に基づいてさらに具体的に説
明するが、これらの実施例により本発明が限定されるも
のではない。
明するが、これらの実施例により本発明が限定されるも
のではない。
【００２７】実施例１（シリコンブロックの切り出し） 図４に示すように、バンドソー２０を用いてシリコンイ
ンゴットからシリコンブロック１を切り出した。図中、
１９はシリコンブロックの側面、２１はシリコンブロッ
クの陵を示す。このようにして得られたシリコンブロッ
ク１の４つの側面１９を本発明の方法で平坦化すること
により、これ以降の工程での割れ不良が低減し、歩留り
が改善される。
ンゴットからシリコンブロック１を切り出した。図中、
１９はシリコンブロックの側面、２１はシリコンブロッ
クの陵を示す。このようにして得られたシリコンブロッ
ク１の４つの側面１９を本発明の方法で平坦化すること
により、これ以降の工程での割れ不良が低減し、歩留り
が改善される。
【００２８】実施例２（実施の形態１） 実施例１で得られた、１２５ｍｍ角で長さ２５０ｍｍの
シリコンブロック１を、実施の形態１の方法により研磨
して、本発明の効果を確認した。研磨加工部１３として
スポンジホイールおよびスラリー８としてＧＣ砥粒（＃
８００）と研磨用オイルとの混合物を使用した。その結
果、研磨加工面９の４面すべてを１６分で研磨すること
ができた。研磨前の研磨加工面の表面粗さ（微少な凹
凸）Ｒｙ＝２０μｍは、研磨後にＲｙ＝５．８μｍにま
で平坦化された。
シリコンブロック１を、実施の形態１の方法により研磨
して、本発明の効果を確認した。研磨加工部１３として
スポンジホイールおよびスラリー８としてＧＣ砥粒（＃
８００）と研磨用オイルとの混合物を使用した。その結
果、研磨加工面９の４面すべてを１６分で研磨すること
ができた。研磨前の研磨加工面の表面粗さ（微少な凹
凸）Ｒｙ＝２０μｍは、研磨後にＲｙ＝５．８μｍにま
で平坦化された。
【００２９】実施例３（実施の形態１、樹脂ブラシを使
用） 実施例１で得られた、１２５ｍｍ角で長さ２５０ｍｍの
シリコンブロック１を、実施の形態１の方法により研磨
して、本発明の効果を確認した。研磨加工部１３として
ホイール（直径φ２４０ｍｍ）底面のφ１６０〜２４０
ｍｍの範囲に、ナイロン製樹脂ブラシ（直径φ０．５ｍ
ｍ、毛足２０ｍｍのナイロン樹脂を、エポキシ系接着剤
を用いて隙間なく植毛したもの）を使用した。また、ス
ラリー８としてＧＣ砥粒（＃８００）と研磨用オイルと
の混合物（重量比１：１．２８）を使用した。ナイロン
製樹脂ブラシの先端がシリコンブロック１の表面に接触
するところを０ｍｍとして、そこからナイロン製樹脂ブ
ラシの先端がシリコンブロック１側に１．５ｍｍ、食い
込むように研磨加工部１３を設置し、研磨加工部を毎分
１８００回転で回転させた。研磨加工部１３の回転軸に
対して直交するように、シリコンブロック１の長さ方向
に沿ってシリコンブロック１を相対運動させた。この相
対運動は、シリコンブロック１の端面が接触してから一
方向の運動とし、シリコンブロック１を０．６ｍｍ／ｓ
ｅｃの速度で運動させた。研磨加工部１３の周囲からシ
リコンブロックの研磨加工面９に向けて、１５０ｌ／ｍ
ｉｎの量のスラリー８を散布した。
用） 実施例１で得られた、１２５ｍｍ角で長さ２５０ｍｍの
シリコンブロック１を、実施の形態１の方法により研磨
して、本発明の効果を確認した。研磨加工部１３として
ホイール（直径φ２４０ｍｍ）底面のφ１６０〜２４０
ｍｍの範囲に、ナイロン製樹脂ブラシ（直径φ０．５ｍ
ｍ、毛足２０ｍｍのナイロン樹脂を、エポキシ系接着剤
を用いて隙間なく植毛したもの）を使用した。また、ス
ラリー８としてＧＣ砥粒（＃８００）と研磨用オイルと
の混合物（重量比１：１．２８）を使用した。ナイロン
製樹脂ブラシの先端がシリコンブロック１の表面に接触
するところを０ｍｍとして、そこからナイロン製樹脂ブ
ラシの先端がシリコンブロック１側に１．５ｍｍ、食い
込むように研磨加工部１３を設置し、研磨加工部を毎分
１８００回転で回転させた。研磨加工部１３の回転軸に
対して直交するように、シリコンブロック１の長さ方向
に沿ってシリコンブロック１を相対運動させた。この相
対運動は、シリコンブロック１の端面が接触してから一
方向の運動とし、シリコンブロック１を０．６ｍｍ／ｓ
ｅｃの速度で運動させた。研磨加工部１３の周囲からシ
リコンブロックの研磨加工面９に向けて、１５０ｌ／ｍ
ｉｎの量のスラリー８を散布した。
【００３０】その結果、研磨加工面９の４面すべてを１
２分で研磨することができた。研磨前の研磨加工面の表
面粗さ（微少な凹凸）Ｒｙ＝１２μｍは、研磨後にＲｙ
＝２．８μｍにまで平坦化された。割れ不良低減比は
２．５倍であった（割れ不良は６０％減少した。すなわ
ち、ウエハの割れによる歩留り低下が５０％減少し
た。）。
２分で研磨することができた。研磨前の研磨加工面の表
面粗さ（微少な凹凸）Ｒｙ＝１２μｍは、研磨後にＲｙ
＝２．８μｍにまで平坦化された。割れ不良低減比は
２．５倍であった（割れ不良は６０％減少した。すなわ
ち、ウエハの割れによる歩留り低下が５０％減少し
た。）。
【００３１】ここで、「割れ不良低減比」とは、基準と
なる表面粗さＲｙ＝Ａμｍのシリコンウエハを用いて太
陽電池パネルを製造した場合のシリコンウエハの割れた
割合（ＸA）を、表面粗さＲｙ＝Ｂμｍ（ただし、Ａ＞
Ｂ）である場合の割合（ＸB）で除した値を意味する。 （割れ不良低減比）Ry=B＝（ＸA／ＸB） 例えば、Ｘ20＝１、Ｘ8＝０．６６の場合には、割れ不
良低減比は、次のようにして求められる。 （割れ不良低減比）Ry=8＝（Ｘ20／Ｘ8）＝１／０．６
６＝１．５２
なる表面粗さＲｙ＝Ａμｍのシリコンウエハを用いて太
陽電池パネルを製造した場合のシリコンウエハの割れた
割合（ＸA）を、表面粗さＲｙ＝Ｂμｍ（ただし、Ａ＞
Ｂ）である場合の割合（ＸB）で除した値を意味する。 （割れ不良低減比）Ry=B＝（ＸA／ＸB） 例えば、Ｘ20＝１、Ｘ8＝０．６６の場合には、割れ不
良低減比は、次のようにして求められる。 （割れ不良低減比）Ry=8＝（Ｘ20／Ｘ8）＝１／０．６
６＝１．５２
【００３２】実施例４（実施の形態２） 実施例１で得られた、１２５ｍｍ角で長さ２５０ｍｍの
シリコンブロック１を、実施の形態２の方法により研磨
して、本発明の効果を確認した。砥粒付き研磨加工部１
７としてダイヤモンド砥粒（＃８００）を有するスポン
ジホイールおよび砥粒を含まない液体として研磨用オイ
ルを使用した。その結果、研磨加工面９の４面すべてを
１４分で研磨することができた。研磨前の研磨加工面の
表面粗さ（微少な凹凸）Ｒｙ＝１２μｍは、研磨後にＲ
ｙ＝５．８μｍにまで平坦化された。
シリコンブロック１を、実施の形態２の方法により研磨
して、本発明の効果を確認した。砥粒付き研磨加工部１
７としてダイヤモンド砥粒（＃８００）を有するスポン
ジホイールおよび砥粒を含まない液体として研磨用オイ
ルを使用した。その結果、研磨加工面９の４面すべてを
１４分で研磨することができた。研磨前の研磨加工面の
表面粗さ（微少な凹凸）Ｒｙ＝１２μｍは、研磨後にＲ
ｙ＝５．８μｍにまで平坦化された。
【００３３】実施例５（実施の形態２、樹脂ブラシを使
用） 実施例１で得られた、１２５ｍｍ角で長さ２５０ｍｍの
シリコンブロック１を、実施の形態２の方法により研磨
して、本発明の効果を確認した。研磨加工部１７として
ホイール（直径φ２２０ｍｍ）底面のφ１６０〜２２０
ｍｍの範囲に、ダイヤモンド砥粒（＃３２０）を混入し
たナイロン製樹脂ブラシ（直径φ０．４ｍｍ、毛足１５
ｍｍのナイロン樹脂を、エポキシ系接着剤を用いて隙間
なく植毛したもの）を使用した。また、シリコンブロッ
ク１に散布するスラリー８として実施例３で使用したの
と同じものを使用した。ナイロン製樹脂ブラシの先端が
シリコンブロック１の表面に接触するところを０ｍｍと
して、そこからナイロン製樹脂ブラシの先端がシリコン
ブロック１側に１．５ｍｍ、食い込むように研磨加工部
１７を設置し、研磨加工部を毎分６００回転で回転させ
た。研磨加工部１７の回転軸に対して直交するように、
シリコンブロック１の長さ方向に沿ってシリコンブロッ
ク１を相対運動させた。この相対運動は、シリコンブロ
ック１の端面が接触してから一方向の運動とし、シリコ
ンブロック１を５ｍｍ／ｓｅｃの速度で運動させた。研
磨加工部１７の周囲からシリコンブロックの研磨加工面
９に向けて、１５０ｌ／ｍｉｎの量の研磨液８として水
を散布した。
用） 実施例１で得られた、１２５ｍｍ角で長さ２５０ｍｍの
シリコンブロック１を、実施の形態２の方法により研磨
して、本発明の効果を確認した。研磨加工部１７として
ホイール（直径φ２２０ｍｍ）底面のφ１６０〜２２０
ｍｍの範囲に、ダイヤモンド砥粒（＃３２０）を混入し
たナイロン製樹脂ブラシ（直径φ０．４ｍｍ、毛足１５
ｍｍのナイロン樹脂を、エポキシ系接着剤を用いて隙間
なく植毛したもの）を使用した。また、シリコンブロッ
ク１に散布するスラリー８として実施例３で使用したの
と同じものを使用した。ナイロン製樹脂ブラシの先端が
シリコンブロック１の表面に接触するところを０ｍｍと
して、そこからナイロン製樹脂ブラシの先端がシリコン
ブロック１側に１．５ｍｍ、食い込むように研磨加工部
１７を設置し、研磨加工部を毎分６００回転で回転させ
た。研磨加工部１７の回転軸に対して直交するように、
シリコンブロック１の長さ方向に沿ってシリコンブロッ
ク１を相対運動させた。この相対運動は、シリコンブロ
ック１の端面が接触してから一方向の運動とし、シリコ
ンブロック１を５ｍｍ／ｓｅｃの速度で運動させた。研
磨加工部１７の周囲からシリコンブロックの研磨加工面
９に向けて、１５０ｌ／ｍｉｎの量の研磨液８として水
を散布した。
【００３４】その結果、研磨加工面９の４面すべてを４
分で研磨することができた。研磨前の研磨加工面の表面
粗さ（微少な凹凸）Ｒｙ＝１２μｍは、研磨後にＲｙ＝
５μｍにまで平坦化された。割れ不良低減比は２倍であ
った（割れ不良は５０％減少した。すなわち、ウエハの
割れによる歩留り低下が５０％減少した。）。
分で研磨することができた。研磨前の研磨加工面の表面
粗さ（微少な凹凸）Ｒｙ＝１２μｍは、研磨後にＲｙ＝
５μｍにまで平坦化された。割れ不良低減比は２倍であ
った（割れ不良は５０％減少した。すなわち、ウエハの
割れによる歩留り低下が５０％減少した。）。
【００３５】実施例６（実施の形態２、樹脂ブラシを使
用） 研磨加工部１７としてホイール（直径φ２２０ｍｍ）底
面のφ１６０〜２２０ｍｍの範囲に、ダイヤモンド砥粒
（＃８００）を混入したナイロン製樹脂ブラシ（直径φ
０．４ｍｍ、毛足１５ｍｍのナイロン樹脂を、エポキシ
系接着剤を用いて隙間なく植毛したもの）を用いる以外
は実施例５と同様にして、実施例５で研磨加工したシリ
コンブロック１をさらに４分間、研磨して、本発明の効
果を確認した。その結果、実施例５の研磨前の研磨加工
面の表面粗さ（微少な凹凸）Ｒｙ＝１２μｍは、研磨後
にＲｙ＝１μｍにまで平坦化された。割れ不良低減比は
２．５倍であった（割れ不良は６０％減少した。すなわ
ち、ウエハの割れによる歩留り低下が６０％減少し
た。）。
用） 研磨加工部１７としてホイール（直径φ２２０ｍｍ）底
面のφ１６０〜２２０ｍｍの範囲に、ダイヤモンド砥粒
（＃８００）を混入したナイロン製樹脂ブラシ（直径φ
０．４ｍｍ、毛足１５ｍｍのナイロン樹脂を、エポキシ
系接着剤を用いて隙間なく植毛したもの）を用いる以外
は実施例５と同様にして、実施例５で研磨加工したシリ
コンブロック１をさらに４分間、研磨して、本発明の効
果を確認した。その結果、実施例５の研磨前の研磨加工
面の表面粗さ（微少な凹凸）Ｒｙ＝１２μｍは、研磨後
にＲｙ＝１μｍにまで平坦化された。割れ不良低減比は
２．５倍であった（割れ不良は６０％減少した。すなわ
ち、ウエハの割れによる歩留り低下が６０％減少し
た。）。
【００３６】実施例７（表面粗さと割れ不良低減比） 本発明の方法で研磨加工したシリコンブロックを公知の
方法によりスライスしてシリコンウエハを製造し、その
シリコンウエハを用いて太陽電池パネルを製造し、従来
の方法で太陽電池パネルを製造した場合を基準とした割
れ不良低減比を求めた。割れ不良低減比の基準となる表
面粗さＲｙを２０μｍとした。
方法によりスライスしてシリコンウエハを製造し、その
シリコンウエハを用いて太陽電池パネルを製造し、従来
の方法で太陽電池パネルを製造した場合を基準とした割
れ不良低減比を求めた。割れ不良低減比の基準となる表
面粗さＲｙを２０μｍとした。
【００３７】表面粗さＲｙ＝０．１，１，２，４，６，
８，１０，２０μｍのシリコンウエハのサンプルを各々
１万枚ずつ製作し、太陽電池モジュールの製造ラインを
使い太陽電池モジュールを製造したところ、図４のよう
な結果が得られた。図４において、横軸はシリコンウエ
ハの端面の表面粗さＲｙ（μｍ）であり、縦軸は太陽電
池パネルを製造した際の割れ不良低減比（倍）である。
Ｒｙ＝６〜８μｍの範囲で１．５倍以上の割れ不良の低
減がみられた。すなわち、シリコンウエハの端面の表面
粗さＲｙ＝８μｍ以下のとき、太陽電池パネルを製造し
た際の割れ不良の低減に効果があることがわかる。
８，１０，２０μｍのシリコンウエハのサンプルを各々
１万枚ずつ製作し、太陽電池モジュールの製造ラインを
使い太陽電池モジュールを製造したところ、図４のよう
な結果が得られた。図４において、横軸はシリコンウエ
ハの端面の表面粗さＲｙ（μｍ）であり、縦軸は太陽電
池パネルを製造した際の割れ不良低減比（倍）である。
Ｒｙ＝６〜８μｍの範囲で１．５倍以上の割れ不良の低
減がみられた。すなわち、シリコンウエハの端面の表面
粗さＲｙ＝８μｍ以下のとき、太陽電池パネルを製造し
た際の割れ不良の低減に効果があることがわかる。
【００３８】実施例８ 図４に示すように、直方体（長さ２５０ｍｍ）の多結晶
のシリコンインゴットを、バンドソー２０を用いて切り
出し、四角柱（１２５ｍｍ角）のシリコンブロック１を
作製した。バンドソーでシリコンブロックを切り出す場
合、バンドソーでの寸法精度が十分であれば、シリコン
ブロックの表面を研削する必要はない。そのシリコンブ
ロック１の陵２１にコーナーカットおよび面取りを施
し、シリコンブロックを完成させた。
のシリコンインゴットを、バンドソー２０を用いて切り
出し、四角柱（１２５ｍｍ角）のシリコンブロック１を
作製した。バンドソーでシリコンブロックを切り出す場
合、バンドソーでの寸法精度が十分であれば、シリコン
ブロックの表面を研削する必要はない。そのシリコンブ
ロック１の陵２１にコーナーカットおよび面取りを施
し、シリコンブロックを完成させた。
【００３９】得られたシリコンブロックを本発明の方法
により、シリコンウエハの端面となる表面を機械的に研
磨した。次いで、図５に示すように、ワイヤーソー（図
示しない）を用いてシリコンブロック１をスライス加工
して、約４７０枚のシリコンウエハ４６を製作した。
により、シリコンウエハの端面となる表面を機械的に研
磨した。次いで、図５に示すように、ワイヤーソー（図
示しない）を用いてシリコンブロック１をスライス加工
して、約４７０枚のシリコンウエハ４６を製作した。
【００４０】
【発明の効果】本発明は、短時間でシリコンブロックま
たはシリコンスタックの側面に存在する微少な凹凸を平
坦化する研磨技術を提供し、シリコンウエハの割れ不良
を低減し、歩留りを改善することができる。
たはシリコンスタックの側面に存在する微少な凹凸を平
坦化する研磨技術を提供し、シリコンウエハの割れ不良
を低減し、歩留りを改善することができる。
【図１】本発明のシリコンウエハの加工方法を示す概略
図である（実施の形態１）。
図である（実施の形態１）。
【図２】本発明のシリコンウエハの加工方法を示す概略
図である（実施の形態２）。
図である（実施の形態２）。
【図３】シリコンウエハの端面となる表面の表面粗さと
太陽電池パネルを製造した際の割れ不良低減比との関係
を示す図である。
太陽電池パネルを製造した際の割れ不良低減比との関係
を示す図である。
【図４】シリコンインゴットからのシリコンブロックの
切り出し方法を示す概略図である。
切り出し方法を示す概略図である。
【図５】シリコンブロックからのシリコンウエハのスラ
イス加工方法を示す概略図である。
イス加工方法を示す概略図である。
【図６】シリコンブロックの研削工程（従来技術）を示
す概略図である。
す概略図である。
１ シリコンブロック ３ ノズル ４、４５ 研磨ホイール ５ 研磨ホイール回転用モータ ６ 二軸ステージ ７ 一軸ステージ ８ スラリー ９ 研磨加工面 １０ 二軸ステージの横移動方向 １１ 一軸ステージ移動方向 １２ 研磨ホイール回転方向 １３ 研磨加工部 １４ 砥粒 １５、１８ 媒体（気体または液体） １６ 研磨液または研磨気体 １７ 砥粒付き研磨加工部 １９ シリコンブロックの側面 ２０ バンドソー ２１ シリコンブロックの陵 ３１ 二軸ステージの縦移動方向 ４６ シリコンウエハ
Claims (6)
- 【請求項１】 シリコンウエハ製造用のシリコンブロッ
クまたはシリコンスタックの側面に存在する微少な凹凸
を平坦化することからなるシリコンウエハの加工方法。 - 【請求項２】 平坦化が、シリコンブロックまたはシリ
コンスタックの側面上に砥粒と媒体との混合物を散布
し、前記側面上に研磨加工部を近接あるいは接触させ、
シリコンブロックまたはシリコンスタックと研磨加工部
とを砥粒の存在下で相対運動させることにより、シリコ
ンブロックまたはシリコンスタックの側面を機械的に研
磨することからなる請求項１に記載のシリコンウエハの
加工方法。 - 【請求項３】 平坦化が、シリコンブロックまたはシリ
コンスタックの側面上に媒体を散布し、前記側面上に砥
粒をその表面および／または内部に有する研磨加工部を
近接あるいは接触させ、シリコンブロックまたはシリコ
ンスタックと研磨加工部とを相対運動させることによ
り、シリコンブロックまたはシリコンスタックの側面を
機械的に研磨することからなる請求項１に記載のシリコ
ンウエハの加工方法。 - 【請求項４】 研磨が、砥粒と媒体との混合物または媒
体のみを散布しつつ行われる請求項２または３に記載の
シリコンウエハの加工方法。 - 【請求項５】 平坦化した後のシリコンブロックまたは
シリコンスタックの側面の表面粗さＲｙが８μｍ以下で
ある請求項１〜４のいずれか１つに記載のシリコンウエ
ハの加工方法。 - 【請求項６】 シリコンブロックまたはシリコンスタッ
クの断面形状が、主となる４つの直線により構成され、
かつ隣接する各々の２直線の角度が９０度近傍である請
求項１〜５のいずれか１つに記載のシリコンウエハの加
工方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001272356A JP3649393B2 (ja) | 2000-09-28 | 2001-09-07 | シリコンウエハの加工方法、シリコンウエハおよびシリコンブロック |
| US09/956,113 US6679759B2 (en) | 2000-09-28 | 2001-09-20 | Method of manufacturing silicon wafer |
| DE10147761A DE10147761B4 (de) | 2000-09-28 | 2001-09-27 | Verfahren zum Herstellen von Siliciumwafern |
| US10/716,661 US20040102139A1 (en) | 2000-09-28 | 2003-11-20 | Method of manufacturing silicon wafer |
| US11/341,440 US7637801B2 (en) | 2000-09-28 | 2006-01-30 | Method of making solar cell |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000-296628 | 2000-09-28 | ||
| JP2000296628 | 2000-09-28 | ||
| JP2001272356A JP3649393B2 (ja) | 2000-09-28 | 2001-09-07 | シリコンウエハの加工方法、シリコンウエハおよびシリコンブロック |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003311423A Division JP3648239B2 (ja) | 2000-09-28 | 2003-09-03 | シリコンウエハの製造方法 |
| JP2004264349A Division JP2004356657A (ja) | 2000-09-28 | 2004-09-10 | シリコンウエハの加工方法 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002176014A true JP2002176014A (ja) | 2002-06-21 |
| JP3649393B2 JP3649393B2 (ja) | 2005-05-18 |
| JP2002176014A5 JP2002176014A5 (ja) | 2005-06-30 |
Family
ID=26600962
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001272356A Expired - Lifetime JP3649393B2 (ja) | 2000-09-28 | 2001-09-07 | シリコンウエハの加工方法、シリコンウエハおよびシリコンブロック |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6679759B2 (ja) |
| JP (1) | JP3649393B2 (ja) |
| DE (1) | DE10147761B4 (ja) |
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| DE102007040385A1 (de) | 2007-08-27 | 2009-03-05 | Schott Ag | Verfahren zur Herstellung von Siliziumwafern |
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| JP5808208B2 (ja) | 2011-09-15 | 2015-11-10 | 株式会社サイオクス | 窒化物半導体基板の製造方法 |
| CN102581771A (zh) * | 2012-02-23 | 2012-07-18 | 上海超日(洛阳)太阳能有限公司 | 一种硅棒表面处理方法 |
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| CN108081153A (zh) * | 2017-12-26 | 2018-05-29 | 苏州贝尔纳德铁路设备有限公司 | 一种用于铁路机车车辆轮对的除锈方法 |
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