JP2010161191A - 低抵抗シリコンウェーハの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スライス工程における、ワイヤソー用ワイヤを起因とする銅汚染を低減した、高清浄度のシリコンウェーハを製造する方法を提供する。
【解決手段】鋼線の表面に銅メッキ又は銅合金メッキが施されたワイヤソー用ワイヤを用い、比抵抗が１Ω・ｃｍ以下の低抵抗シリコン単結晶インゴットから複数枚のスライスウェーハを得る工程を含む低抵抗シリコンウェーハの製造方法の改良である。その特徴ある構成は、得られたスライスウェーハの一方の主面からウェーハを２５０〜４００℃の範囲内の一定温度で加熱し、ウェーハを少なくとも１時間保持する工程と、一定温度に保持した後のウェーハの他方の主面の表層を取り代が１０〜３０μｍとなるように取除く工程とを含むところにある。
【選択図】図１

Description

本発明は、高清浄度の低抵抗シリコンウェーハを製造する方法に関するものである。

一般的なシリコンウェーハの製造方法では、育成されたシリコン単結晶インゴットは、先ず、抵抗率や結晶性の検査を行った後、通常一定の抵抗率範囲のブロックに切断される。そして、育成されたままの状態のインゴットは完全な円筒形にはなっておらず、また直径も均一ではないので、各ブロック体は直径が均一になるように外周研削される。次に、特定の結晶方位を示すために、外径研削されたブロック体にはオリエンテーションフラットやノッチが施される。

続いて、各ブロック体が多数枚のウェーハに切断され、それぞれのウェーハについて、面取り、機械研磨（ラッピング）、エッチング、ゲッタリング処理、酸素ドナー消去熱処理、鏡面研磨（ポリッシング）及び洗浄する工程から構成され、高精度の平坦度を有するウェーハとして生産される。

各ブロック体からのスライスは、直径２００ｍｍ以下のウェーハを作るときには、内周刃によるスライスが主に行われてきた。この内周刃によるスライスでは、ブロック体の直径の４〜５倍の外径を持つブレードが必要になるため、直径３００ｍｍ以上の大口径ブロックのスライスに対応することが困難であった。そのため、従来の内周刃によるスライスに代わって、ワイヤソーによるスライスが多く用いられるようになってきた。

ワイヤソーによるスライスでは、ワイヤ供給リールから延出するワイヤを２〜３本以上のガイドロールの周囲に所定の張力を有するように螺旋状に巻き付けた後、ワイヤ巻き取りリールに向けて延出させるような構成を有するワイヤソー装置により行われる。このようなワイヤソー装置において、研削砥粒が含まれるスラリーをワイヤに供給しながら、ワイヤ供給リールからガイドロールを介してワイヤ巻き取りリールへとワイヤを走行させ、インゴットのブロック体をガイドロール間に張られたワイヤに接触させることで、インゴットのブロック体を切断する。このような構成を有するワイヤソーでは、ガイドロールの周囲にワイヤを螺旋状に巻き付けているので、ブロック体と接触する位置にはワイヤが所定の間隔で平行に配置されることになるため、一度のブロック体の切断で複数枚のウェーハを得ることができる。

ワイヤソーに使用されるワイヤは、鋼線等の線材が素線として用いられ、その素線の表面に銅メッキ層やブラスメッキのような銅合金メッキ層が形成されているのが一般的である。ワイヤ素線の表面に銅メッキ層や銅合金メッキ層を施す理由は、防錆効果を付与するためと、素線を段階的に引き伸ばす伸線工程において所定の穴径を有するダイス等にワイヤを通過させる際に潤滑効果を得るためであり、例えば銅メッキ層や銅合金メッキ層のない素線をダイスの穴等を通して引き伸ばそうとすると、素線とダイス間の潤滑効果が著しく悪化して伸線速度が大幅に低下するのみならず、線材の表面に多数の傷が発生して引張り強度等のワイヤソー用ワイヤとしての品質特性を損なうため、特にこの潤滑の役割りは重要であった。

しかしながら、表面に銅メッキが施されているワイヤを使用すると、スライスしたウェーハが高濃度の銅によって汚染されてしまう問題があった。銅は、ニッケルや亜鉛のような金属に比べると、シリコンウェーハ表面に付着し易く、更に内部に拡散し易いという性質を有する。従って、スライス工程の後に続く、ラッピングのような機械研磨工程では、スライス加工時に発生したウェーハの厚さのばらつき制御や、ウェーハ表面の加工ダメージ層の除去だけでなく、高濃度の銅で汚染されたウェーハの表面層及び裏面層の双方を除去するため、ウェーハの表面及び裏面をそれぞれ３０〜５０μｍラッピングする必要があった。特に、比抵抗が１Ω・ｃｍ以下の低抵抗ウェーハにおいては、表層だけでなく、内部にも汚染した銅が拡散してしまう問題を有していた。

このようなワイヤソー用ワイヤに起因した銅汚染を解決するための方策として、鉄又は鉄合金製の線材の表面に銅又は銅合金メッキ層を形成して最終仕上げの伸線を行った後、銅又は銅合金メッキ層を剥離することを特徴とするワイヤソー用ワイヤの製造方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１では、伸線時の潤滑が円滑に行われて表面に傷等が発生し難く、ワイヤソー用ワイヤとしての品質特性を損なわない。そしてその後、表面の銅又は銅合金メッキ層を剥離してワイヤソー用ワイヤに用いるので、切り出したウェーハ等が金属不純物で汚染されることがない。

また、鋼線の表面に亜鉛メッキやニッケルメッキが施されたワイヤソー用ワイヤを使用して半導体インゴットを、多数枚の半導体ウェーハにスライスする工程と、得られた半導体ウェーハの表裏両面を、片面２０μｍ以下のラッピング量でラッピングするラッピング工程とを備えた半導体ウェーハの製造方法が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。特許文献２の製造方法では、亜鉛メッキやニッケルメッキが施されたワイヤソー用ワイヤを使用することで、ワイヤソーを用いてスライスした半導体ウェーハの銅汚染を低減することができる。

特開平９−２５４１４５号公報（請求項１、段落［００３９］） 特開２００５−５７０５４号公報（請求項３，４、段落［００３９］）

しかしながら、上記特許文献１や２に示されるワイヤソー用ワイヤは、通常使用されているワイヤに比べて原価が高いというコスト面の問題があった。そのため、従来より一般的に使用されている、素線表面に銅メッキ層や銅合金メッキ層が施されたワイヤを使用して、スライス工程におけるワイヤに起因するシリコンウェーハの銅汚染を低減する方法が求められてきた。

本発明の目的は、スライス工程における、ワイヤソー用ワイヤに施されているメッキに起因した銅汚染を低減した、高清浄度の低抵抗シリコンウェーハを製造する方法を提供することにある。

本発明の第１の観点は、鋼線の表面に銅メッキ又は銅合金メッキが施されたワイヤソー用ワイヤを用い、比抵抗が１Ω・ｃｍ以下の低抵抗シリコン単結晶インゴットから複数枚のスライスウェーハを得る工程を含む低抵抗シリコンウェーハの製造方法の改良である。

その特徴ある構成は、得られたスライスウェーハの一方の主面からウェーハを２５０〜４００℃の範囲内の一定温度で加熱し、ウェーハを少なくとも１時間保持する工程と、一定温度に保持した後のウェーハの他方の主面の表層を取り代が１０〜３０μｍとなるように取除く工程とを含むところにある。

本発明の第１の観点では、鋼線の表面に銅メッキ又は銅合金メッキが施されたワイヤソー用ワイヤによりインゴットを切断すると、このワイヤに施されているメッキに起因して、スライスしたウェーハ切断面に銅が付着するだけでなく、ウェーハ表裏面から銅が不純物としてウェーハ内部に拡散する。このような銅に汚染されたスライスウェーハを上記範囲内の一定温度でウェーハの一方の主面から加熱することにより、ウェーハ内部に拡散している銅を他方の主面側に集め、他方の主面の表層で凝集させる。続いて、ウェーハの他方の主面の表層を一定の取り代となるように取除くことで、他方の主面で凝集している銅を除去する。従って、スライス工程における、ワイヤソー用ワイヤに起因した銅汚染を大きく低減し、高清浄度の低抵抗シリコンウェーハを得ることができる。

本発明の第２の観点は、第１の観点に基づく発明であって、更にウェーハの他方の主面の表層を取除く工程がラッピングにより行われる製造方法である。

本発明の第２の観点では、ウェーハの他方の主面の表層を取除く工程を、ラッピングにより行うことで、取り代の制御を容易に行うことができる。

本発明の第３の観点は、第１の観点に基づく発明であって、更にウェーハの他方の主面の表層を取除く工程が研削により行われる製造方法である。

本発明の第３の観点では、ウェーハの他方の主面の表層を取除く工程を、研削により行うことで、取り代の制御を容易に行うことができる。

本発明の第４の観点は、第１の観点に基づく発明であって、更にウェーハの他方の主面の表層を取除く工程が酸エッチングにより行われる製造方法である。

本発明の第４の観点では、ウェーハの他方の主面の表層を取除く工程を、酸エッチングにより行うことで、取り代の制御を容易に行うことができる。

本発明の第５の観点は、第１の観点に基づく発明であって、更にウェーハの他方の主面の表層を取除く工程がアルカリエッチングにより行われる製造方法である。

本発明の第５の観点では、ウェーハの他方の主面の表層を取除く工程を、アルカリエッチングにより行うことで、取り代の制御を容易に行うことができる。

本発明のシリコンウェーハの製造方法は、鋼線の表面に銅メッキ又は銅合金メッキが施されたワイヤソー用ワイヤを用い、比抵抗が１Ω・ｃｍ以下の低抵抗シリコン単結晶インゴットから複数枚のスライスウェーハを得る工程を含む低抵抗シリコンウェーハの製造方法の改良であり、その特徴ある構成は、得られたスライスウェーハの一方の主面からウェーハを２５０〜４００℃の範囲内の一定温度で加熱し、ウェーハを少なくとも１時間保持する工程と、一定温度に保持した後のウェーハの他方の主面の表層を取り代が１０〜３０μｍとなるように取除く工程とを含むところにある。鋼線の表面に銅メッキ又は銅合金メッキが施されたワイヤソー用ワイヤを用いることで得られる、銅に汚染されたスライスウェーハを上記範囲内の一定の温度でウェーハの一方の主面から加熱することにより、ウェーハ内部に拡散している銅を他方の主面側に集めて他方の主面の表層で凝集させ、続いて、ウェーハの他方の主面の表層を一定の取り代となるように取除くことで、他方の主面で凝集している銅を除去するため、スライス工程における、ワイヤソー用ワイヤに起因した銅汚染を大きく低減し、高清浄度の低抵抗シリコンウェーハを得ることができる。

本発明のシリコンウェーハの製造方法を示すフロー図。 比較試験１における、加熱保持温度とウェーハ表層を取り除いた後のウェーハ表面の銅濃度との関係を示す図。 比較試験２における、加熱保持時間とウェーハ表層を取り除いた後のウェーハ表面の銅濃度との関係を示す図。 比較試験３における、ウェーハの他方の主面の表層における取り代とウェーハ表層を取り除いた後のウェーハバルク中の銅濃度との関係を示す図。 比較試験４における、ウェーハの他方の主面の表層を取除く方法とウェーハ表層を取り除いた後のウェーハバルク中の銅濃度との関係を示す図。

次に本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。

本発明の対象となるシリコン単結晶インゴットは、比抵抗が１Ω・ｃｍ以下、好ましくは５〜１００ｍΩ・ｃｍの低抵抗シリコン単結晶インゴットである。このような低抵抗のシリコン単結晶インゴットでは、スライス工程において、インゴットを加工して得られたブロック体と、鋼線の表面に銅メッキ又は銅合金メッキが施されたワイヤとが接触した瞬間から、ワイヤに施された銅又は銅合金メッキの銅が、ウェーハ切断面からウェーハ内部へと拡散するものと推測され、ウェーハ内部が５×１０¹³〜５×１０¹⁴ａｔｏｍｓ／ｃｍ³程度の高い濃度で銅に汚染される。スライス工程におけるワイヤソー用ワイヤに起因して、ウェーハ内部に銅が上記のような高濃度で拡散してしまうのは、比抵抗が１Ω・ｃｍ以下の低抵抗シリコン単結晶インゴットを使用した場合であり、比抵抗が１Ω・ｃｍを越えるシリコン単結晶インゴットを使用した場合では、ウェーハ内部に銅がこのように高濃度では拡散しない。

本発明のシリコンウェーハの製造方法では、先ず、育成された比抵抗が１Ω・ｃｍ以下、好ましくは５〜１００ｍΩ・ｃｍの低抵抗シリコン単結晶インゴットを、先端部及び終端部を切断してブロック状とする。次いでこのブロック状のインゴットをインゴットの直径を均一にするためにインゴットの外径を研削して円柱状のブロック体とする。特定の結晶方位を示すために、このブロック体にオリエンテーションフラットやオリエンテーションノッチを施す。このプロセスの後、図１に示すように、ブロック体は棒軸方向に対して所定角度をもって鋼線の表面に銅メッキ又は銅合金メッキが施されたワイヤソー用ワイヤによりスライスされる（工程１１）。スライス工程１１は、ワイヤ供給リールから延出するワイヤを２〜３本以上のガイドロールの周囲に所定の張力を有するように螺旋状に巻き付けた後、ワイヤ巻き取りリールに向けて延出させるような構成を有するワイヤソー装置により行われる。ワイヤは、鋼線の表面に銅メッキ又は銅合金メッキが施されたワイヤが使用される。このようなワイヤソー装置において、研削砥粒が含まれるスラリーをワイヤに供給しながら、ワイヤ供給リールからガイドロールを介してワイヤ巻き取りリールへとワイヤを走行させ、インゴットのブロック体をガイドロール間に張られたワイヤに接触させることで、インゴットのブロック体を切断する。このようなメッキが施されたワイヤソー用ワイヤによりブロック体を切断すると、ワイヤのメッキに起因して、スライスしたウェーハ切断面に銅が付着し、更に表裏面から銅がウェーハ内部へと拡散する。

次いで、スライス後の銅が汚染している低抵抗ウェーハを洗浄して、ウェーハ表面に残留している研削砥粒等を洗い流す（工程１２）。

次に、スライスウェーハの一方の主面からウェーハを２５０〜４００℃、好ましくは３８０〜４００℃の範囲内の一定温度で加熱し、加熱した状態でウェーハを少なくとも１時間、好ましくは１〜２時間保持する（工程１３）。スライス工程１１で銅汚染されたシリコンウェーハを、上記範囲内の一定温度でウェーハの一方の主面から加熱することにより、ウェーハ内部に拡散している銅が他方の主面側に集まり、他方の主面の表層で凝集する。このような現象は、ウェーハの全面を均一に加熱しても起こらず、一方の主面を加熱し、他方の主面は一定の温度に保持して、表裏面の温度差を生じさせることにより、ウェーハ内部に拡散している銅が他方の主面側に集まって、他方の主面の表層で凝集するという現象が生じる。加熱温度を上記範囲内としたのは、下限値未満ではウェーハ内部に拡散している銅が他方の主面側に十分に集まらず、銅の表層凝集が確認できないためであり、上限値を越えてもその効果は変わらないためである。また、保持時間を上記範囲内としたのは、下限値未満では、銅の表層凝集が確認できず、上限値を越えてもその効果は変わらないためである。一方の主面からの加熱方法としては、例えば、表面がセラミックス製のホットプレートの上に清浄な石英プレートを載せ、この清浄な石英プレートの上に、一方の主面が下になるように銅汚染したウェーハを載せて、所定の一定温度で加熱することにより行われる。この加熱は、ウェーハを汚染しないクリーンルーム等の環境下で行うことが好ましい。

続いて、工程１３で一定温度に保持したウェーハの他方の主面の表層を、取り代が１０〜３０μｍ、好ましくは１５〜２０μｍとなるように取除く（工程１４）。ウェーハの他方の主面の表層を一定の取り代となるように取除くことで、他方の主面で凝集している銅を除去することができる。ウェーハの他方の主面の表層を取除く取り代を上記範囲内としたのは、下限値未満では、表層に凝集した銅を十分に取除くことができず、上限値を越えてもその効果は変わらないためである。ウェーハの他方の主面の表層を取除く方法としては、ラッピング、研削、酸エッチング、アルカリエッチング等が挙げられる。上記方法は取り代の制御を容易に行うことができるため好適である。上記方法を単独で行って他方の主面の表層を取除いても良いし、複数の方法を組み合わせて他方の主面の表層を取除いても良い。

研削によりウェーハの他方の主面の表層を取除く方法としては、以下のように構成された研削装置により行われることが好ましい。研削装置は、ウェーハを載置するための被処理体支持部であるターンテーブルが、駆動機構により鉛直軸回りに回転可能に構成され、このターンテーブルの上方側には、ターンテーブルにチャックを介して吸着載置されたウェーハに対して、その研削面を押圧するようにして研削用砥石を支持するための砥石支持手段が設けられ、この砥石支持手段は駆動機構により研削用砥石を鉛直軸回りに回転可能に構成され、ウェーハ上方には研削時にウェーハの表面に研削水を供給するための給水ノズルが設けられている。

このように構成された研削装置では、各駆動機構により研削用砥石とウェーハとを互いに反対方向に回転させ、更にウェーハの研削対象面において研削用砥石との接触部位よりも外れた部位に給水ノズルから研削水を供給し、ウェーハの研削対象面を洗浄しながら研削用砥石をウェーハの研削対象面に押圧して研削する。

またラッピングによりウェーハの他方の主面の表層を取除く方法としては、以下のように構成されたラッピング装置により行われることが好ましい。ラッピング装置は、相対する上定盤及び下定盤と、定盤の中心に位置するサンギアと定盤の外周周囲に位置するインターナルギアとに噛合するように保持され、ウェーハ外径より大きい直径のキャリアホールが複数個設けられ、このキャリアホール内にウェーハが装填可能な構造を有し、ウェーハ仕上げ厚さより若干薄いキャリアプレートと称する薄円盤が設けられる。また、上定盤と下定盤との間に研磨液を供給する研磨剤供給ノズルが設けられる。

このように構成されたラッピング装置では、先ず、キャリアプレートをラッピング装置のサンギアとインターナルギアに噛合させ、キャリアプレートのキャリアホール内にウェーハを装填する。その後、このウェーハの両面を上定盤と下定盤で挟み込むように保持し、ノズルから研磨剤を供給するとともに、サンギアとインターナルギアによってキャリアプレートを遊星運動させ、同時に上定盤と下定盤を互いに反対方向に回転させることによって、ウェーハの両面を同時にラッピングする。なお、ウェーハの一方の主面を上定盤に吸着させて、ウェーハの他方の主面のみをラッピングする片面ラッピングにより行っても良い。

また酸エッチングによりウェーハの他方の主面の表層を取除く方法の場合、混酸液、
フッ化水素酸、硝酸等を酸エッチング液として用いる。混酸液としては、具体的には、フッ化水素酸（ＨＦ）と硝酸（ＨＮＯ₃）の混酸を水（Ｈ₂Ｏ）で希釈したＨＦ−ＨＮＯ₃−Ｈ₂Ｏ系エッチャント、或いはフッ化水素酸（ＨＦ）と硝酸（ＨＮＯ₃）の混酸を酢酸（ＣＨ₃ＣＯＯＨ）で希釈したＨＦ−ＨＮＯ₃−ＣＨ₃ＣＯＯＨ系エッチャントが挙げられる。これにより、取り代の制御を容易に行いながら、ウェーハ表層を除去できる。

更に、アルカリエッチングによりウェーハの他方の主面の表層を取除く方法の場合、高純度アルカリ液、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）等をアルカリエッチング液として用いる。高純度アルカリ液としては、具体的には、ＫＯＨ系エッチャント、或いはＮａＯＨ系エッチャントが挙げられる。これにより、取り代の制御を容易に行いながら、ウェーハ表層を除去できる。

酸エッチング、アルカリエッチングは、浸漬式でも枚葉式でも適用可能であるが、そのうち、ウェーハの他方の主面の表層のみを効率的に取除くことができる、枚葉式エッチングが特に好ましい。枚葉式エッチングによりウェーハの他方の主面の表層を取除く方法としては、以下のように構成された枚葉式エッチング装置により行われることが好ましい。枚葉式エッチング装置は、ウェーハ回転手段、エッチング液供給手段及びカップを備える。ウェーハ回転手段は、ウェーハ裏面を真空吸引することにより吸着してウェーハを水平に保持するチャックと、このチャックの下部に一体的に設けられ、ウェーハを水平回転させる回転駆動部から構成される。エッチング液供給手段は、ウェーハ上方に設けられたエッチング液供給ノズルとエッチング液供給ポンプなどから構成される。エッチング液供給ノズルは水平に移動可能であり、このエッチング液供給ノズルからエッチング液をウェーハの上面である他方の主面に供給する。カップはウェーハ回転手段やエッチング液供給手段の外方を覆うように設けられ、遠心力によって吹き飛んだエッチング液が装置の外に飛散するのを防止するとともに、回収する役目も果たす。

このように構成された枚葉式エッチング装置の真空吸引式のチャックの上に表面がエッチング対象面となるようにウェーハを載置し、真空吸引することによりウェーハを水平に保持する。続いて回転駆動部でウェーハを水平回転させ、ウェーハ上方に設けられたエッチング液供給ノズルを水平に移動させながら、エッチング液供給ノズルからエッチング液をウェーハの上面である他方の主面に供給する。ウェーハの上面である他方の主面に供給されたエッチング液は、ウェーハを水平回転させることにより生じた遠心力によって、供給した箇所（例えばウェーハ表面中心近傍）からウェーハ端部側へとウェーハ表層をエッチングしながら徐々に移動し、ウェーハ表面側端部をエッチングし、液滴となってウェーハ外方へと飛散し、カップにより回収される。

このように上記工程１３，１４を経ることにより、工程１１で銅汚染したスライスウェーハは、銅が４×１０¹¹〜７×１０¹¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ³程度の濃度にまで著しく低減され、高清浄度の低抵抗シリコンウェーハを得ることができる。

次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。

＜実施例１及び比較例１＞
先ず、直径３００ｍｍの比抵抗が８ｍΩ・ｃｍの低抵抗シリコン単結晶インゴットを用意した。用意したインゴットは先端部及び終端部を切断してブロック状とし、インゴットの直径を均一にするためにインゴットの外径を研削して円柱状のブロック体を形成した。次いで、鋼線の表面に銅メッキ又は銅合金メッキが施されたワイヤソー用ワイヤにより、ブロック体を複数枚のシリコンウェーハにスライスした。次に、スライス後のウェーハを洗浄して、各ウェーハ表面に残留している研削砥粒等を洗い流した。洗浄後のスライスしたうちの一枚のウェーハについて全溶解分析によりウェーハ全体に含まれる銅の濃度を測定したところ、スライスウェーハには、５×１０¹⁴ａｔｏｍｓ／ｃｍ³の濃度の銅が含まれていることを確認した。

次に、表面がセラミックス製のホットプレートの上に清浄な石英プレートを載せ、この清浄な石英プレートの上に、一方の主面が下になるように得られた銅汚染スライスウェーハを載せて、ウェーハの一方の主面からウェーハを以下に示す一定温度で加熱し、加熱した状態でウェーハを２時間保持した。実施例１における加熱では、２５０℃、３００℃、３５０℃及び４００℃の各温度で行った（サンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．４）。一方、比較例１における加熱は、１００℃及び６００℃の各温度で行った（サンプルＮｏ．５〜Ｎｏ．６）。また、サンプルＮｏ．７の銅汚染スライスウェーハには、ウェーハの一方の主面から一定温度での加熱をしなかった。

次に、ＨＦ及びＨＮＯ₃を含む酸エッチング水溶液を使用し、枚葉エッチング方法によって、サンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．７の銅汚染スライスウェーハの他方の主面の表層を取り代が５μｍとなるようにウェーハの他方の主面の表層の汚れを完全に酸エッチングして取除き、銅濃度の確認を行った。

＜比較試験１＞
実施例１及び比較例１において、サンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．７のウェーハの、酸エッチングによる他方の主面の表層除去後のウェーハ表面の銅の濃度を原子吸光分光光度計により測定した。その結果を図２にそれぞれ示す。

図２より明らかなように、加熱しなかったサンプルＮｏ．７のウェーハでは、銅が低濃度しか含まれておらず、この結果から、加熱しないと、ウェーハの一方の主面の表層やウェーハ内部に拡散したままの状態で高清浄のウェーハが得られないことが判った。加熱温度が２５０〜４００℃の範囲内のサンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．４のウェーハで使用したウェーハ表面には、高濃度の銅が存在しており、ある一定温度で加熱することで、ウェーハの他方の主面の表層に銅が高い濃度で集まることが確認された。また、加熱温度が１００℃、６００℃のサンプルＮｏ．５，６のウェーハで使用したウェーハ表面には低〜中濃度の銅が存在しており、本発明で規定した範囲内での温度で加熱しなければ、ウェーハの他方の主面の表層へ十分には銅が集まらず、高清浄のウェーハが得られないことが判った。

＜実施例２及び比較例２＞
先ず、直径３００ｍｍの比抵抗が８ｍΩ・ｃｍの低抵抗シリコン単結晶インゴットを用意した。用意したインゴットは先端部及び終端部を切断してブロック状とし、インゴットの直径を均一にするためにインゴットの外径を研削して円柱状のブロック体を形成した。次いで、鋼線の表面に銅メッキ又は銅合金メッキが施されたワイヤソー用ワイヤにより、ブロック体を複数枚のシリコンウェーハにスライスした。次に、スライス後のウェーハを洗浄して、各ウェーハ表面に残留している研削砥粒等を洗い流した。洗浄後のスライスしたうちの一枚のウェーハについて全溶解分析によりウェーハ全体に含まれる銅の濃度を測定したところ、スライスウェーハには、５×１０¹⁴ａｔｏｍｓ／ｃｍ³の濃度の銅が含まれていることを確認した。

次に、表面がセラミックス製のホットプレートの上に清浄な石英プレートを載せ、この清浄な石英プレートの上に、一方の主面が下になるように得られた銅汚染スライスウェーハを載せて、ウェーハの一方の主面からウェーハを以下に示す一定温度で加熱し、加熱した状態でウェーハを以下に示す時間だけ保持した。実施例２における加熱では、２５０℃及び４００℃の各温度で１時間、２時間、３時間、１０時間及び２４時間保持することにより行った（サンプルＮｏ．８〜Ｎｏ．１２、Ｎｏ．１３〜Ｎｏ．１７）。一方、比較例２における加熱では、１００℃及び６００℃の各温度で０．５時間、１時間、２時間、３時間、１０時間及び２４時間保持（サンプルＮｏ．１８〜Ｎｏ．２３、Ｎｏ．２４〜Ｎｏ．２９）、２５０℃及び４００℃の各温度で０．５時間保持することにより行った（サンプルＮｏ．３０〜Ｎｏ．３１）。

次に、ＨＦ及びＨＮＯ₃を含む酸エッチング水溶液を使用し、枚葉エッチング方法によって、サンプルＮｏ．８〜Ｎｏ．３１の銅汚染スライスウェーハの他方の主面の表層を取り代が５μｍとなるようにウェーハの他方の主面の表層の汚れを完全に酸エッチングして取除き、銅濃度の確認を行った。

＜比較試験２＞
実施例２及び比較例２において、サンプルＮｏ．８〜Ｎｏ．３１のウェーハの、酸エッチングによる他方の主面の表層除去後のウェーハ表面の銅の濃度を原子吸光分光光度計により測定した。その結果を図３にそれぞれ示す。

図３より明らかなように、加熱温度が１００℃及び６００℃で、保持時間をそれぞれ変更したサンプルＮｏ．１８〜Ｎｏ．２３、Ｎｏ．２４〜Ｎｏ．２９については、保持時間を増加させてもウェーハ表面の銅濃度に顕著な差異は見られなかった。

また、加熱温度が２５０℃及び４００℃で、保持時間を０．５時間としたサンプルＮｏ．３０及びＮｏ．３１では、ウェーハ表面の銅濃度は低濃度であり、短い保持時間では、ウェーハの他方の主面の表層へ十分には銅が集まらないことが判った。加熱温度が２５０℃及び４００℃で、保持時間を１〜２時間としたサンプルＮｏ．８、Ｎｏ．９、Ｎｏ．１３及びＮｏ．１４では、ウェーハ表面に高濃度の銅が存在しており、加熱保持時間をある一定値以上にすることによって、ウェーハの他方の主面の表層に銅が高い濃度で集まることが確認された。また、加熱温度が２５０℃及び４００℃で、保持時間を３時間以上としたサンプルＮｏ．１０〜Ｎｏ．１２、Ｎｏ．１５〜Ｎｏ．１７では、ウェーハ表面に高濃度の銅が存在していたが、サンプルＮｏ．９及びＮｏ．１４での結果と大差なく、長い時間保持してもその効果は変わらないことが判った。

＜実施例３及び比較例３＞
先ず、直径３００ｍｍの比抵抗が８ｍΩ・ｃｍの低抵抗シリコン単結晶インゴットを用意した。用意したインゴットは先端部及び終端部を切断してブロック状とし、インゴットの直径を均一にするためにインゴットの外径を研削して円柱状のブロック体を形成した。次いで、鋼線の表面に銅メッキ又は銅合金メッキが施されたワイヤソー用ワイヤにより、ブロック体を複数枚のシリコンウェーハにスライスした。次に、スライス後のウェーハを洗浄して、各ウェーハ表面に残留している研削砥粒等を洗い流した。洗浄後のスライスしたうちの一枚のウェーハについて全溶解分析によりウェーハ全体に含まれる銅の濃度を測定したところ、スライスウェーハには、５×１０¹⁴ａｔｏｍｓ／ｃｍ³の濃度の銅が含まれていることを確認した。

次に、表面がセラミックス製のホットプレートの上に清浄な石英プレートを載せ、この清浄な石英プレートの上に、一方の主面が下になるように得られた銅汚染スライスウェーハを載せて、ウェーハの一方の主面からウェーハを４００℃で加熱し、加熱した状態でウェーハを２時間だけ保持した（サンプルＮｏ．３２〜Ｎｏ．３８）。一方、サンプルＮｏ．３９〜Ｎｏ．４５の銅汚染スライスウェーハには、ウェーハの一方の主面から一定温度での加熱をしなかった。

次に、ＨＦ及びＨＮＯ₃を含む酸エッチング水溶液を使用し、枚葉エッチング方法によって、サンプルＮｏ．３２〜Ｎｏ．４５の銅汚染スライスウェーハの他方の主面の表層を取り代が以下の範囲となるように酸エッチングして取除くことにより、低抵抗シリコンウェーハを得た。枚葉エッチングによる取り代は、特にエッチングしなかったもの（０μｍ）、５μｍ、１０μｍ、１５μｍ、２０μｍ、３０μｍ及び５０μｍの各範囲とした。

＜比較試験３＞
実施例３及び比較例３で得られたサンプルＮｏ．３２〜Ｎｏ．４５のウェーハをそれぞれフッ化水素酸と硝酸を含む混合液に全溶解し、得られた溶解液中に含まれる銅の濃度をＩＣＰ−ＭＳ（Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry）により測定した。その結果を図４にそれぞれ示す。

図４より明らかなように、加熱していないサンプルＮｏ．３９〜Ｎｏ．４５については、ウェーハバルク中に含まれる銅濃度は高い傾向にあることが確認された。

また、加熱したサンプルＮｏ．３２〜Ｎｏ．３８では、エッチング取り代が大きくなるにつれて、ウェーハバルク中に含まれる銅濃度が低下する傾向が見られ、取り代が１０μｍで、ウェーハバルク中に含まれる銅が１０¹¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ³オーダーの低濃度となり、取り代が１０μｍ以上では、取り代が変わってもあまり銅濃度に違いは見られなかった。この結果から、ウェーハの他方の主面の表面から深さ１０μｍまでの表層に銅が高い濃度で集まっていることが裏付けられた。

これらの結果から、銅の汚染度合い、ウェーハの抵抗率を考慮すると、取り代は１０〜３０μｍの範囲が最適であること、取り代が１５μｍ以上ではその効果は変わらないことが判った。

＜実施例４及び比較例４＞
先ず、直径３００ｍｍの比抵抗が８ｍΩ・ｃｍの低抵抗シリコン単結晶インゴットを用意した。用意したインゴットは先端部及び終端部を切断してブロック状とし、インゴットの直径を均一にするためにインゴットの外径を研削して円柱状のブロック体を形成した。次いで、鋼線の表面に銅メッキ又は銅合金メッキが施されたワイヤソー用ワイヤにより、ブロック体を複数枚のシリコンウェーハにスライスした。次に、スライス後のウェーハを洗浄して、各ウェーハ表面に残留している研削砥粒等を洗い流した。洗浄後のスライスしたうちの一枚のウェーハについて全溶解分析によりウェーハ全体に含まれる銅の濃度を測定したところ、スライスウェーハには、５×１０¹⁴ａｔｏｍｓ／ｃｍ³の濃度の銅が含まれていることを確認した。

次に、表面がセラミックス製のホットプレートの上に清浄な石英プレートを載せ、この清浄な石英プレートの上に、一方の主面が下になるように得られた銅汚染スライスウェーハを載せて、ウェーハの一方の主面からウェーハを４００℃で加熱し、加熱した状態でウェーハを２時間だけ保持した（サンプルＮｏ．４７〜Ｎｏ．５０）。一方、サンプルＮｏ．４６の銅汚染スライスウェーハには、ウェーハの一方の主面から一定温度での加熱をしなかった。

次に、サンプルＮｏ．４７の銅汚染スライスウェーハについて、ラッピング装置を用いて、ウェーハの他方の主面を片面ラッピング（Lapping；以下、ＬＰという。）した。このＬＰ工程での取り代を２０μｍとした。また、サンプルＮｏ．４８の銅汚染スライスウェーハについて、研削装置を用いて、ウェーハ表裏面を両面同時研削（Double Disk Surface Grind；以下、ＤＤＳＧという。）した。このＤＤＳＧ工程での取り代を片面１５μｍとした。また、アルカリエッチング水溶液を使用し、枚葉エッチング方法によって、サンプルＮｏ．４９の銅汚染スライスウェーハの他方の主面の表層を取り代が１５μｍとなるようにアルカリエッチングして取除いた。更に、ＨＦ及びＨＮＯ₃を含む酸エッチング水溶液を使用し、枚葉エッチング方法によって、サンプルＮｏ．５０の銅汚染スライスウェーハの他方の主面の表層を取り代が１５μｍとなるように酸エッチングして取除いた。サンプルＮｏ．４６のウェーハについては、ウェーハの主面の加熱処理を施すことなく、スライス後の加工として、ウェーハの他方の主面にＬＰを施し、このＬＰ工程での取り代を２０μｍとした。

＜比較試験４＞
実施例４及び比較例４で得られたサンプルＮｏ．４６〜Ｎｏ．５０のウェーハをそれぞれフッ化水素酸と硝酸を含む混合液に全溶解し、得られた溶解液中に含まれる銅の濃度をＩＣＰ−ＭＳ（Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry）により測定した。その結果を図５にそれぞれ示す。

図５より明らかなように、加熱処理を施していないサンプルＮｏ．４６のウェーハについては、バルク中の銅濃度が１０¹²ａｔｏｍｓ／ｃｍ³オーダーとなっていたが、ＬＰ、ＤＤＳＧ、アルカリエッチング及び酸エッチングしたサンプルＮｏ．４７〜Ｎｏ．５０のウェーハについては、それぞれ１０¹¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ³オーダーと、銅濃度が低濃度となっており、ＬＰ、ＤＤＳＧ、アルカリエッチング及び酸エッチングは、ウェーハの他方の主面の表層を取り除く手段として好適であることが確認できた。また、このＬＰ、ＤＤＳＧ、アルカリエッチング及び酸エッチングは、取り代の制御を容易に行うことができた。

１１ スライス工程
１３ ウェーハの一方の主面から加熱する工程
１４ ウェーハの他方の主面の表層を取除く工程

Claims (5)

1. 鋼線の表面に銅メッキ又は銅合金メッキが施されたワイヤソー用ワイヤを用い、比抵抗が１Ω・ｃｍ以下の低抵抗シリコン単結晶インゴットから複数枚のスライスウェーハを得る工程を含む低抵抗シリコンウェーハの製造方法において、
   前記得られたスライスウェーハの一方の主面から前記ウェーハを２５０〜４００℃の範囲内の一定温度で加熱し、前記ウェーハを少なくとも１時間保持する工程と、
   前記一定温度に保持した後のウェーハの他方の主面の表層を取り代が１０〜３０μｍとなるように取除く工程と
   を含むことを特徴とする低抵抗シリコンウェーハの製造方法。
2. ウェーハの他方の主面の表層を取除く工程がラッピングにより行われる請求項１記載の製造方法。
3. ウェーハの他方の主面の表層を取除く工程が研削により行われる請求項１記載の製造方法。
4. ウェーハの他方の主面の表層を取除く工程が酸エッチングにより行われる請求項１記載の製造方法。
5. ウェーハの他方の主面の表層を取除く工程がアルカリエッチングにより行われる請求項１記載の製造方法。

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