JP2010074054A - 半導体ウェーハおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワイヤーソ−を用いて、砥粒を含有する切削液を供給しながら、結晶性インゴットを複数枚の半導体ウェーハにスライスする場合に、スライス条件を適正化することにより、半導体ウェーハの歩留を向上させ、スライス後の半導体ウェーハの反り量を低減して、反り量の少ない半導体ウェーハおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】所定間隔をおいて配置したローラー間に、ワイヤーを巻回させて複数本のワイヤー列を形成し、結晶性インゴットに押し当てた状態で、前記ワイヤー列を移動させて、砥粒を含有する切削液を供給しながら、０．０５〜１．０ｍｍｍｉｎ．のスライス速度で結晶性インゴットを複数枚の半導体ウェーハにスライスし、歩留よく、反り量の少ない半導体ウェーハを得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウェーハおよびその製造方法に関するものであり、詳しくは、結晶性インゴットを複数枚の半導体ウェーハにスライスする半導体ウェーハの製造方法および当該製造方法でスライスされた半導体ウェーハに関するものである。

半導体ウェーハの製造工程において、結晶性インゴットのスライス工程は、結晶性インゴットの加工工程の第１工程であり、スライスされた半導体ウェーハに反りがあると、後工程のラッピングやポリッシングで矯正することは困難であることから、結晶性インゴットのスライス工程で発生する半導体ウェーハの反りの低減に関し、従来からさまざまな取り組みが行われている。

例えば、特許文献１には、結晶性インゴットの両端に当て板を貼り付けるか押圧し、当て板を同時にワイヤーソーにてスライス加工を行うことにより、当て板部分、すなわち結晶性インゴットから切り出される半導体ウェーハの反り量を低減する技術が開示されている。
特開２００４−１４０９号公報

特許文献１に記載の技術は、スライスされた半導体ウェーハ、特にインゴットの両端部をスライスした半導体ウェーハについては、反り量が大幅に低減されるものの、スライスする際には、新たな部材である当て板が必要である。このため、当て板等の新たな部材を必要とせず、インゴット全長にわたって、反り量の少ない半導体ウェーハをスライスする方法を開発する必要があった。

また、スライス加工時の半導体ウェーハの歩留（所定の長さの結晶性インゴットからスライスできる半導体ウェーハの枚数）は、半導体ウェーハの製造コストを考える上で重要である。細いワイヤーを使用して取り代を低減することで、半導体ウェーハの歩留は向上するが、細いワイヤーは、スライス条件によっては破断し易いという問題があった。

上述のワイヤーソーによるスライスは、すべて、砥粒を含有する切削液を用いて結晶性インゴットをスライスするものである。これに対し、近年では、金属製ワイヤーにダイヤモンド砥粒を電着させたワイヤーソーを用いて、結晶性インゴットをスライスする方法が行われている。しかしながら、かかる方法は、通常のワイヤーに砥粒を含有する切削液を供給して結晶性インゴットをスライスする方法に比べて、ダイヤモンド砥粒を電着させたワイヤーソーで結晶性インゴットをスライスした場合には、スライス後の半導体ウェーハの平坦度や反り量が劣るという問題がある。また、スライス中に、ワイヤーに電着させたダイヤモンド砥粒が脱落して、比較的早期にワイヤーが使えなくなるなどの問題も残していた。そこで、砥粒を含有する切削液を用いて結晶性インゴットをスライスする技術の改善が望まれていた。

本発明は、上記の実情に鑑みなされたもので、ワイヤーソ−を用いて、砥粒を含有する切削液を供給しながら、結晶性インゴットを複数枚の半導体ウェーハにスライスする場合に、スライス条件を適正化することにより、半導体ウェーハの歩留を向上させ、スライス後の半導体ウェーハの反り量を低減して、反り量の少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を目的とする。

発明者は、ワイヤーの直径やスライス条件が、半導体ウェーハの歩留やスライス後の半導体ウェーハの反り量に与える影響について、鋭意調査、研究を重ねた。
その結果、所定間隔をおいて配置したローラー間に、ワイヤーを巻回させて複数本のワイヤー列を形成し、結晶性インゴットに押し当てた状態で、前記ワイヤー列を移動させて、砥粒を含有する切削液を供給しながら、結晶性インゴットを複数枚の半導体ウェーハにスライスする際、スライス速度を低速にすることで、細いワイヤーを使用しても、ワイヤーが途中で切れることなく、歩留よくスライスでき、スライス後の半導体ウェーハの反り量を低減できることを見出したのである。

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．所定間隔をおいて配置したローラー間に、ワイヤーを巻回させて複数本のワイヤー列を形成し、結晶性インゴットに押し当てた状態で、前記ワイヤー列を移動させて、砥粒を含有する切削液を供給しながら、結晶性インゴットを複数枚の半導体ウェーハにスライスする工程を具え、
前記結晶性インゴットのスライス速度が、０．０５〜１．０ｍｍ/ｍｉｎ．であることを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。

２．前記ワイヤーの直径が７０〜２００μｍであることを特徴とする上記１に記載の半導体ウェーハの製造方法。

３．前記結晶性インゴットが、単結晶シリコンインゴットであることを特徴とする上記１または２に記載の半導体ウェーハの製造方法。

４．前記単結晶シリコンインゴットの直径が４５０ｍｍ以上であることを特徴とする上記３に記載の半導体ウェーハの製造方法。

５．上記１乃至４のいずれか１項に記載の方法により製造された直径が４５０ｍｍ以上であることを特徴とする半導体ウェーハ。

６．前記半導体ウェーハの反り量が、５０μｍ以下であることを特徴とする上記５に記載の半導体ウェーハ。

本発明によれば、所定間隔をおいて配置したローラー間に、ワイヤーを巻回させて複数本のワイヤー列を形成し、結晶性インゴットに押し当てた状態で、前記ワイヤー列を移動させて、砥粒を含有する切削液を供給しながら、細いワイヤーを用いて、低速のスライス速度で結晶性インゴットを複数枚の半導体ウェーハにスライスすることにより、歩留よく、反り量の少ない半導体ウェーハおよびその製造方法を得ることができる。
特に、本発明は、半導体ウェーハが、単結晶シリコンウェーハ、とりわけ直径が４５０ｍｍ以上の単結晶シリコンウェーハの場合に有利である。

本発明の半導体ウェーハの製造方法について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の製造方法で使用するワイヤーソー装置の一例を示す斜視図である。ワイヤーソー装置１００は、一方のワイヤーリール１０に巻回されたワイヤー２０を、複数の固定ガイドローラー３０および張力調整機構４０を通って、３本のローラー５０ａ、５０ｂおよび５０ｃに順次巻き掛けてワイヤー列６０を形成した後、複数の固定ガイドローラー３１および張力調整機構４１を通り、他方のワイヤーリール１１に巻き取ることにより、ワイヤー移動経路を形成する。

結晶性インゴット７０は、両端がスライスされた円柱状のインゴットであり、昇降自在のワークホルダー８０に装着されている。結晶性インゴット７０は、ワークホルダー８０を下降させることにより、ワイヤー列６０に押し当てられ、ワイヤー２０を、一方のワイヤーリール１０と他方のワイヤーリール１１の間で往復または一方向移動させることにより、複数枚の半導体ウェーハにスライスされる。ワイヤー２０の移動の際には、切削液供給手段９０ａおよび９０ｂから砥粒を含有する切削液をワイヤー列６０に供給して、結晶性インゴット７０をスライスする。

結晶性インゴット７０は、単結晶シリコンインゴットが代表的である。本発明は、結晶性インゴットが単結晶シリコンインゴットであるとき、特に、単結晶シリコンインゴットの直径が４５０ｍｍ以上と大口径であるとき、顕著な効果を奏する。

図２は、ワークホルダー８０を下降させて、結晶性インゴット７０をスライスしているときの状態を、結晶性インゴット７０の端面方向から眺めた説明図である。図２において、ワイヤー２０が、部位７１から部位７２の方向へ移動している場合には、ワイヤー２０に供給された砥粒を含む切削液は、ワイヤー２０に付着して、部位７１からスライス途中の結晶性インゴット７０の切り込み内へ導入される。反対に、ワイヤー２０が、部位７２から部位７１の方向へ移動している際には、ワイヤー２０に供給された砥粒を含む切削液は、ワイヤー２０に付着して、部位７２からスライス途中の結晶性インゴット７０の切り込み内へ導入される。

本発明では、スライス速度を、０．０５〜１．０ｍｍ/ｍｉｎ．の範囲とすることが必要である。なお、スライス速度は、ワイヤーもしくはインゴットの直径方向平均移動速度（(インゴットの直径)÷(スライス時間)）で定義する。スライス速度が０．０５ｍｍ/ｍｉｎ．未満の場合、１本の結晶性インゴット７０をスライスするのに要する時間が多くなり過ぎる。一方、スライス速度が１．０ｍｍ/ｍｉｎ．を超えると、スライス後の半導体ウェーハの反り量が大きくなる。これは、スライス速度が高速になると、スライス途中の結晶性インゴット７０の切り込みに、部位７１または７２から切削液が導入されず、ワイヤー２０と結晶性インゴット７０との間の潤滑が悪くなり、摩擦熱が発生し、結晶性インゴット７０の温度が上昇する。特に、結晶性インゴット７０の中心軸付近では、温度の上昇が顕著である。反対に、結晶性インゴット７０の外周部、特に、砥粒を含有する切削液が供給される部位７１および７２の近傍は、切削液の供給により、よく冷却されているため、スライス途中の結晶性インゴット７０は、内部と外周部で温度の不均一が生じて熱応力が発生し、その結果、スライス後の半導体ウェーハの反り量が多くなる。従って、スライス速度は、０．０５〜１．０ｍｍ/ｍｉｎ．の範囲とする。好ましくは、０．２〜０．６ｍｍ/ｍｉｎ．の範囲である。

ワイヤー２０は、ピアノ線ワイヤーが好ましく、ワイヤー２０の直径は、７０〜２００μｍの範囲とする。ワイヤー２０の直径が７０μｍ未満の場合、スライス中にワイヤー２０が頻繁に破断し、一方、２００μｍを超えると、スライス代が多くなり半導体ウェーハの歩留が低下する。従って、ワイヤー２０の直径は、７０〜２００μｍの範囲とする。好ましくは、１００〜１５０μｍの範囲である。

本発明の製造方法により製造された半導体ウェーハは、直径が４５０ｍｍ以上である。また、本発明の製造方法により製造された直径が４５０ｍｍ以上の半導体ウェーハの反り量は、５０μｍ以下である。

なお、上述したところは、この発明の実施形態の一例に過ぎず、請求の範囲において種々変更を加えることができる。

本発明によれば、所定間隔をおいて配置したローラー間に、ワイヤーを巻回させて複数本のワイヤー列を形成し、結晶性インゴットに押し当てた状態で、前記ワイヤー列を移動させて、砥粒を含有する切削液を供給しながら、細いワイヤーを用いて、低速のスライス速度で結晶性インゴットを複数枚の半導体ウェーハにスライスすることにより、歩留よく、反り量の少ない半導体ウェーハおよびその製造方法を得ることができる。
特に、本発明では、半導体ウェーハが、単結晶シリコンウェーハ、とりわけ直径が４５０ｍｍ以上の単結晶シリコンウェーハの場合に有利である。

本発明の製造方法で使用するワイヤーソー装置の一例を示す斜視図である。 結晶性インゴットをスライスしているときの状態を、結晶性インゴットの端面方向から眺めた説明図である。

符号の説明

１０、１１ ワイヤーリール
２０ ワイヤー
３０、３１ 固定ガイドローラー
４０、４１ 張力調整機構
５０ａ、５０ｂ、５０ｃ ローラー
６０ ワイヤー列
７０ 結晶性インゴット
８０ ワークホルダー
９０ａ、９０ｂ 切削液供給手段
１００ ワイヤーソー装置

Claims (6)

1. 所定間隔をおいて配置したローラー間に、ワイヤーを巻回させて複数本のワイヤー列を形成し、結晶性インゴットに押し当てた状態で、前記ワイヤー列を移動させて、砥粒を含有する切削液を供給しながら、結晶性インゴットを複数枚の半導体ウェーハにスライスする工程を具え、
   前記結晶性インゴットのスライス速度が、０．０５〜１．０ｍｍ/ｍｉｎ．であることを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。
2. 前記ワイヤーの直径が７０〜２００μｍ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。
3. 前記結晶性インゴットが、単結晶シリコンインゴットであることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体ウェーハの製造方法。
4. 前記単結晶シリコンインゴットの直径が４５０ｍｍ以上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。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法により製造された直径が４５０ｍｍ以上であることを特徴とする半導体ウェーハ。
6. 前記半導体ウェーハの反り量が、５０μｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の半導体ウェーハ。

Images