JP2014116450A - Cylindrical grinder and manufacturing method of single-crystal wafer - Google Patents

Cylindrical grinder and manufacturing method of single-crystal wafer Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cylindrical grinder and a manufacturing method of a single-crystal wafer, with which high-quality single-crystal wafers with variations in a radius in a circumferential direction suppressed can be efficiently obtained after a cylindrical grinding step, a slicing step and an etching step.SOLUTION: A manufacturing method of a single-crystal wafer includes the steps of; cylindrically grinding an outer circumferential part of a single-crystal ingot; slicing the ground ingot into a wafer shape; and etching the outer circumferential part of the single-crystal wafer. In the method, the single-crystal wafer is manufactured by executing the cylindrical grinding step, the slicing step and the etching step while changing a radius of the ingot by periodically changing and controlling a grindstone feeding amount in a vertical direction to an ingot axis of a grindstone in accordance with a position of the ingot in the circumferential direction so as to cancel a periodical radius change amount caused by etching on the basis of the periodical radius change amount corresponding to the position of the wafer in the circumferential direction in the etching step.

Description

本発明は、単結晶インゴットの外周部を円筒研削する円筒研削機および単結晶ウエーハの製造方法に関する。   The present invention relates to a cylindrical grinding machine for cylindrically grinding an outer peripheral portion of a single crystal ingot and a method for manufacturing a single crystal wafer.

単結晶ウエーハ(以下、単にウエーハと言うことがある)、例えば、LSI(Large Scale Integration circuit)の基板材料として用いられているシリコン単結晶ウェーハ(以下、単にシリコンウエーハと言うことがある)などには、表面の清浄性や平坦性が求められている。
シリコンウェーハに平坦性が要求される背景としては、リソグラフィやCVDなどに代表されるLSIの製造工程プロセスにおいて面内均一性などのプロセス精度を向上させるためである。
For single crystal wafers (hereinafter sometimes simply referred to as wafers), for example, silicon single crystal wafers (hereinafter sometimes simply referred to as silicon wafers) used as LSI (Large Scale Integration Circuit) substrate materials, etc. Therefore, surface cleanliness and flatness are required.
The reason why silicon wafers are required to be flat is to improve process accuracy such as in-plane uniformity in LSI manufacturing process processes typified by lithography and CVD.

また、LSI製造工程プロセスの精度を上げるためのウェーハの品質項目として、前述の項目に加えてウェーハの真円度が挙げられる。   In addition to the aforementioned items, the roundness of the wafer can be given as an example of the quality item of the wafer for improving the accuracy of the LSI manufacturing process.

ここで、真円度とは「円形形体を2つの同心の幾何学的円で挟んだとき、同心円の間隔が最小となる場合の、2円の半径の差で表す」で定義される値である(非特許文献1参照)。   Here, the roundness is a value defined by “represented by the difference between the radii of two circles when the circular shape is sandwiched between two concentric geometric circles and the interval between the concentric circles is minimum”. Yes (see Non-Patent Document 1).

特許第4862896号Japanese Patent No. 4862896

JIS B 0621−1984JIS B 0621-1984

ウエーハの真円度に関して本発明者は鋭意研究を行った。
図7にシリコンウェーハ(面方位(100))の外周部の形状を示す(点線の従来技術参照)。形状測定はTaylor Hobson社製のタリロンドを用いて行った。そして真円度は5.3μmであった。
なお、測定の際には、ウェーハのノッチ部(図7の測定図の下方)の周囲±10度の位置は除外している。
また、図7には基準円を併せて示した。この基準円とはLS(Least Squares Circle)円であり、円の中心から外周部の形状の距離の和が最小となるような円である。
The present inventor has intensively studied the roundness of the wafer.
FIG. 7 shows the shape of the outer peripheral portion of the silicon wafer (plane orientation (100)) (see the prior art in the dotted line). The shape measurement was performed using a Talylond manufactured by Taylor Hobson. The roundness was 5.3 μm.
In the measurement, the position of ± 10 degrees around the notch portion of the wafer (below the measurement diagram of FIG. 7) is excluded.
FIG. 7 also shows the reference circle. This reference circle is a LS (Least Squares Circle) circle, and is a circle that minimizes the sum of the distances from the center of the circle to the shape of the outer periphery.

図7に示すように、シリコンウェーハの形状は真円ではなく、45°周期で凹凸が繰り返されるような形状となっている。すなわち、円周方向において半径のばらつきが生じている。この凹凸形状のために、シリコンウェーハの真円度の値は悪化してしまい、例えば顧客の要求する真円度を満たすことができない場合がある。   As shown in FIG. 7, the shape of the silicon wafer is not a perfect circle, but has a shape in which irregularities are repeated at a cycle of 45 °. That is, there is a variation in radius in the circumferential direction. Due to this uneven shape, the roundness value of the silicon wafer deteriorates, and for example, the roundness requested by the customer may not be satisfied.

この凹凸が生じる原因について本発明者はさらに調査を行ったところ、この凹凸形状が生じる原因は、ウェーハ作製プロセス中のエッチングであることが分かった。
例えばCZ法などにより引上げられた単結晶インゴットは、外周部を円筒研削し、ウエーハ状にスライスされる。この時点での真円度は高い。ところが、その後、エッチングを含む種々のプロセスがスライスウエーハに施される。このようなウエーハ作製プロセスにおけるエッチング工程において、結晶方位によるエッチングレートの違いにより、ウエーハ外周部の凹凸形状が形成されてしまう。
The inventor further investigated the cause of the unevenness and found that the cause of the uneven shape was etching during the wafer fabrication process.
For example, a single crystal ingot pulled up by the CZ method or the like is cylindrically ground at the outer peripheral portion and sliced into a wafer shape. The roundness at this point is high. However, after that, various processes including etching are performed on the slice wafer. In the etching process in such a wafer manufacturing process, the uneven shape on the outer periphery of the wafer is formed due to the difference in the etching rate depending on the crystal orientation.

そして、この凹凸を解消するための方法として、ウエーハの面取り時に、円周方向において45°周期で面取り形状を変化させる面取り装置、面取り方法がある(特許文献1参照)。
しかしながら、この方法はウェーハ1枚ずつに対する加工であり、生産性を維持するためには、面取り装置を複数台用意しなければならず、非効率的である。
As a method for eliminating the unevenness, there are a chamfering apparatus and a chamfering method that change the chamfering shape in a cycle of 45 ° in the circumferential direction when chamfering the wafer (see Patent Document 1).
However, this method is processing for each wafer, and in order to maintain productivity, a plurality of chamfering devices must be prepared, which is inefficient.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、円筒研削工程、スライス工程およびエッチング工程を経た後において円周方向の半径のばらつきが抑制された高品質の単結晶ウエーハを効率良く得ることができる円筒研削機および単結晶ウエーハの製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and is capable of efficiently producing a high-quality single crystal wafer in which variation in the radius in the circumferential direction is suppressed after undergoing a cylindrical grinding process, a slicing process, and an etching process. An object of the present invention is to provide a cylindrical grinding machine and a method for producing a single crystal wafer.

上記目的を達成するために、本発明は、研削砥石を用いて単結晶インゴットの外周部を円筒研削する工程と、該円筒研削工程後に前記単結晶インゴットをウエーハ状にスライスする工程と、該スライス工程後の単結晶ウエーハの少なくとも外周部をエッチング処理する工程を有する単結晶ウエーハの製造方法であって、前記エッチング工程における単結晶ウエーハの円周方向の位置に応じたエッチングによる周期的な半径変化量に基づいて、該周期的な半径変化量を相殺するように、前記単結晶インゴットの円周方向の位置に応じて、前記研削砥石の単結晶インゴット軸に対する垂直方向の砥石送り量を周期的に変更制御して前記単結晶インゴットの半径を変化させながら前記円筒研削工程を行った後、前記スライス工程およびエッチング工程を行い、単結晶ウエーハを製造することを特徴とする単結晶ウエーハの製造方法を提供する。   In order to achieve the above object, the present invention includes a step of cylindrically grinding an outer peripheral portion of a single crystal ingot using a grinding wheel, a step of slicing the single crystal ingot into a wafer after the cylindrical grinding step, and the slice A method of manufacturing a single crystal wafer comprising a step of etching at least an outer peripheral portion of a single crystal wafer after the step, wherein a periodic radius change due to etching according to a circumferential position of the single crystal wafer in the etching step Based on the amount, the grinding wheel feed amount in the direction perpendicular to the single crystal ingot axis of the grinding wheel is periodically changed according to the circumferential position of the single crystal ingot so as to cancel out the periodic radius change amount. And performing the cylindrical grinding process while changing the radius of the single crystal ingot by changing to the slicing process and the etching process It was carried out, to provide a method for producing a single crystal wafer, characterized in that to produce a single crystal wafer.

このようにすれば、まず、円周方向の位置に応じて半径があえて変更された単結晶インゴットを得ることが可能である。しかも、エッチング工程における単結晶ウエーハの、円周方向の位置に応じたエッチングによる周期的な半径変化量を相殺するように研削された単結晶インゴットであるため、スライス工程およびエッチング工程を経た後では、かえって円周方向の半径のばらつきが極めて抑制されたエッチドウエーハを得ることが可能になる。
しかも、円筒研削工程において、単結晶インゴットごと、つまりは単結晶ウエーハの全数分について、一度に円周方向の半径を簡便に変更でき、効率が良い。
In this way, first, it is possible to obtain a single crystal ingot whose radius is changed according to the position in the circumferential direction. Moreover, since it is a single crystal ingot that has been ground so as to cancel the amount of periodic radius change due to etching according to the circumferential position of the single crystal wafer in the etching process, after passing through the slicing process and the etching process On the contrary, it is possible to obtain an etched wafer in which variation in the radius in the circumferential direction is extremely suppressed.
Moreover, in the cylindrical grinding process, the radius in the circumferential direction can be easily changed at a time for each single crystal ingot, that is, for all the single crystal wafers, and the efficiency is high.

このとき、前記単結晶インゴットの結晶方位を<100>または<111>とし、それぞれ、前記砥石送り量の変更周期を45°または120°とすることができる。   At this time, the crystal orientation of the single crystal ingot can be set to <100> or <111>, and the change period of the grindstone feed amount can be set to 45 ° or 120 °, respectively.

このようにすれば、円周方向の半径のばらつきが抑制された面方位(100)または(111)のエッチドウエーハを得ることができる。   In this way, an etched wafer having a plane orientation (100) or (111) in which variation in the radius in the circumferential direction is suppressed can be obtained.

また、前記単結晶ウエーハの円周方向の位置に応じたエッチングによる周期的な半径変化量を、予め試験を行い求めることができる。   Further, a periodic radius change amount by etching according to the circumferential position of the single crystal wafer can be obtained by performing a test in advance.

このようにすれば、同じ工程を用いたウエーハの円周方向の位置に応じたエッチングによる周期的な半径変化量を正確に求めることができ、その結果、一層、円周方向の半径のばらつきが抑制されたエッチドウエーハを得ることができる。   By doing this, it is possible to accurately determine the amount of periodic radius change by etching according to the circumferential position of the wafer using the same process, and as a result, the variation in the radius in the circumferential direction is further increased. A suppressed etched wafer can be obtained.

また、前記エッチング工程を、水酸化ナトリウム水溶液および水酸化カリウム水溶液のうちいずれか1つ以上を用いて行うことができる。   In addition, the etching step can be performed using any one or more of an aqueous sodium hydroxide solution and an aqueous potassium hydroxide solution.

このようにすれば、エッチング処理による単結晶ウエーハの主面の形状変化を比較的抑制してエッチングすることができ、平坦度の高いエッチドウエーハを得ることができる。   By doing so, it is possible to perform etching while relatively suppressing the shape change of the main surface of the single crystal wafer due to the etching process, and it is possible to obtain an etched wafer with high flatness.

また、前記エッチング工程後の単結晶ウエーハの真円度を3.0μm以下とすることができる。   Further, the roundness of the single crystal wafer after the etching step can be set to 3.0 μm or less.

本発明であれば、円周方向の半径のばらつきが十分に抑制された、一層高品質のエッチドウエーハを得ることができる。   According to the present invention, it is possible to obtain a higher quality etched wafer in which variation in the radius in the circumferential direction is sufficiently suppressed.

また本発明は、研削砥石を用いて単結晶インゴットの外周部を円筒研削する円筒研削機であって、前記単結晶インゴットを保持するとともに回転させる保持具と、該保持具に保持された単結晶インゴットの外周部を研削する研削砥石と、該研削砥石の単結晶インゴット軸に対する垂直方向の砥石送り量を数値制御により制御して、円周方向の位置に応じて単結晶インゴットの半径を制御するための制御装置を具備し、該制御装置は、前記保持具に保持された単結晶インゴットの円周方向の位置に応じ、研削するときの前記研削砥石の単結晶インゴット軸に対する垂直方向の砥石送り量を周期的に変更制御するものであることを特徴とする円筒研削機を提供する。   The present invention is also a cylindrical grinding machine for cylindrically grinding the outer periphery of a single crystal ingot using a grinding wheel, a holder for holding and rotating the single crystal ingot, and a single crystal held by the holder A grinding wheel for grinding the outer periphery of the ingot, and a grinding wheel feed amount in a direction perpendicular to the single crystal ingot axis of the grinding wheel are controlled by numerical control, and the radius of the single crystal ingot is controlled according to the position in the circumferential direction. And a control device for feeding the grinding wheel in a direction perpendicular to the single crystal ingot axis of the grinding wheel when grinding according to a circumferential position of the single crystal ingot held by the holder. Provided is a cylindrical grinding machine characterized in that the amount is periodically changed and controlled.

従来の円筒研削機は単結晶インゴットの外周部を均一に研削するものであったが、これとは異なり上記本発明であれば、単結晶インゴットの円周方向の位置に応じて周期的に半径を変化させながら研削することが可能である。したがって、円周方向の位置に応じて半径があえて変更された単結晶インゴットを得ることができ、ウエーハ状にスライスしてエッチングした後では、円周方向の半径のばらつきが極めて抑制されたエッチドウエーハを得ることが可能になる。
しかも、本発明の円筒研削機により、単結晶インゴットごと、つまりは単結晶ウエーハの全数分について、一度に円周方向の半径を簡便に変更でき、効率が良い。
Unlike the conventional cylindrical grinding machine, which uniformly grinds the outer periphery of the single crystal ingot, the present invention is different from the above in the present invention in that the radius is periodically changed according to the circumferential position of the single crystal ingot. It is possible to grind while changing. Therefore, it is possible to obtain a single crystal ingot whose radius is changed according to the position in the circumferential direction, and after etching after slicing into a wafer shape, the variation in the radius in the circumferential direction is extremely suppressed. It becomes possible to obtain a wafer.
Moreover, with the cylindrical grinding machine of the present invention, the radius in the circumferential direction can be easily changed at a time for each single crystal ingot, that is, for all the single crystal wafers, and the efficiency is high.

このとき、前記単結晶インゴットの結晶方位が<100>または<111>であり、それぞれ、前記砥石送り量の変更周期が45°または120°であるものとすることができる。   At this time, the crystal orientation of the single crystal ingot may be <100> or <111>, and the change period of the grindstone feed amount may be 45 ° or 120 °, respectively.

このようなものであれば、円周方向の半径のばらつきが抑制された面方位(100)または(111)のエッチドウエーハを得ることができる。   With such a configuration, an etched wafer having a plane orientation (100) or (111) in which variation in the radius in the circumferential direction is suppressed can be obtained.

従来の円筒研削機を用いて単結晶インゴットを均一に円筒研削しても、スライスしてエッチング工程を経ると、エッチングの結晶方位異方性のために、円周方向の位置に応じて半径の大きさが不均一になってしまうが、本発明であれば、エッチング工程後において、円周方向の半径のばらつきが抑制された高品質の単結晶ウェーハを効率良く得ることができる。   Even if a single crystal ingot is uniformly cylindrically ground using a conventional cylindrical grinder, if the slice is subjected to an etching process, the radius of the crystal depends on the circumferential position due to the crystal orientation anisotropy of etching. Although the size becomes non-uniform, according to the present invention, a high-quality single crystal wafer in which variation in the radius in the circumferential direction is suppressed can be efficiently obtained after the etching process.

本発明の円筒研削機の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the cylindrical grinding machine of this invention. インゴットの外周面と研削砥石の進行方向の関係の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the relationship between the outer peripheral surface of an ingot, and the advancing direction of a grinding wheel. 本発明における垂直砥石送り量の数値制御の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the numerical control of the vertical grindstone feed amount in this invention. 本発明の単結晶ウエーハの製造方法の工程の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the process of the manufacturing method of the single crystal wafer of this invention. 本発明の製造方法によるシリコンウエーハの外周部の形状の一例を示す測定図である。It is a measurement figure which shows an example of the shape of the outer peripheral part of the silicon wafer by the manufacturing method of this invention. 円周方向の位置に応じた、本発明および従来法によるシリコンウエーハの半径と、基準円の半径との差異の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the difference of the radius of the silicon wafer by this invention and the conventional method, and the radius of a reference | standard circle according to the position of the circumferential direction. 従来のウエーハの製造方法によるシリコンウエーハの外周部の形状の一例を示す測定図である。It is a measurement figure which shows an example of the shape of the outer peripheral part of the silicon wafer by the manufacturing method of the conventional wafer.

以下、本発明について、実施態様の一例として、図を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図1に本発明の円筒研削機の一例を示す。本発明の円筒研削機1は、まず、単結晶インゴット2を保持するとともに回転させる保持具3と、インゴット2の外周部を研削する研削砥石4とを備えている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail as an example of an embodiment with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.
FIG. 1 shows an example of a cylindrical grinding machine of the present invention. The cylindrical grinding machine 1 of the present invention first includes a holder 3 that holds and rotates a single crystal ingot 2 and a grinding wheel 4 that grinds the outer peripheral portion of the ingot 2.

なお、ここでは単結晶インゴット(以下、単にインゴットと言うことがある)2としてシリコン単結晶インゴット(以下、単にシリコンインゴットと言うことがある)を例に挙げて説明するが、当然これに限定されるものではない。また、インゴット2の結晶方位は特に限定されず、適宜決定することができる。ここではインゴット2の結晶方位が<100>のものを例に挙げるが、例えば<111>のものとすることもできる。   Here, a silicon single crystal ingot (hereinafter sometimes simply referred to as a silicon ingot) will be described as an example of the single crystal ingot (hereinafter also simply referred to as an ingot) 2, but of course the present invention is limited to this. It is not something. The crystal orientation of the ingot 2 is not particularly limited and can be determined as appropriate. Here, a case where the crystal orientation of the ingot 2 is <100> is taken as an example, but it may be, for example, <111>.

保持具3は、インゴット2を保持するクランプ5と、回転手段6とを備えている。回転手段6によってクランプ5に保持されたインゴット2を軸周りに回転できるようになっている。この保持具3は、例えば従来と同様のものを用いることができる。この回転手段6は、例えば従来と同様のものを用いることができる。   The holder 3 includes a clamp 5 that holds the ingot 2 and a rotating means 6. The ingot 2 held by the clamp 5 by the rotating means 6 can be rotated around the axis. For example, the holder 3 can be the same as the conventional one. For example, the rotating means 6 can be the same as the conventional one.

そして研削砥石4自体は特に限定されず、インゴット2の外周部を円筒研削できるものであれば良く、例えば従来と同様のものを用いることができる。
また研削砥石4には、高速回転させるとともに移動させる手段(研削砥石移動手段7)がさらに備えられている。この研削砥石移動手段7は、研削砥石4を、インゴット2の軸方向に沿って移動させることができる上、研削砥石4の回転軸方向(すなわち、インゴット2の軸に対して垂直方向)に沿って移動させることができる。
And the grinding wheel 4 itself is not specifically limited, What is necessary is just what can cylindrically grind the outer peripheral part of the ingot 2, For example, the same thing as the past can be used.
The grinding wheel 4 is further provided with means for rotating and moving at high speed (grinding wheel moving means 7). The grinding wheel moving means 7 can move the grinding wheel 4 along the axial direction of the ingot 2 and also along the rotation axis direction of the grinding wheel 4 (that is, the direction perpendicular to the axis of the ingot 2). Can be moved.

また円筒研削機1は、インゴット2の回転や、研削砥石4の回転や移動を制御するための制御装置8をさらに備えている。この制御装置8は例えばコンピュータとすることができる。コンピュータに予めプログラムを設定するなどして、インゴット2の回転速度等の条件を調整したり、インゴット2の回転条件に応じて研削砥石4の回転速度、移動速度や移動量(砥石送り量。特に、インゴット2の軸に対して垂直方向の移動量を垂直砥石送り量とする)等の条件を数値制御できるようになっている。   The cylindrical grinding machine 1 further includes a control device 8 for controlling the rotation of the ingot 2 and the rotation and movement of the grinding wheel 4. The control device 8 can be a computer, for example. By setting a program in the computer in advance, conditions such as the rotation speed of the ingot 2 are adjusted, and the rotation speed, movement speed, and movement amount of the grinding wheel 4 according to the rotation conditions of the ingot 2 (whetstone feed amount. The amount of movement in the direction perpendicular to the axis of the ingot 2 is defined as the vertical grinding wheel feed amount).

研削時には、インゴット2が回転しつつ、インゴット2の軸方向に沿って研削砥石4が回転しながら移動するよう設定されているので、インゴットの外周部に対し、螺旋を描くようにして研削が行われることになる。図2にインゴット2(結晶方位<100>)の外周面と研削砥石4の進行方向の関係を示す。矢印が研削砥石4の進行方向を示している。   At the time of grinding, since the grinding wheel 4 is set to move while rotating in the axial direction of the ingot 2 while the ingot 2 is rotating, grinding is performed by drawing a spiral on the outer periphery of the ingot. It will be. FIG. 2 shows the relationship between the outer peripheral surface of the ingot 2 (crystal orientation <100>) and the traveling direction of the grinding wheel 4. An arrow indicates the traveling direction of the grinding wheel 4.

また特に、研削時において、インゴット2の回転と同期させて、インゴット2の軸に対して垂直方向に沿った砥石送り量が変更されるよう設定されている。より具体的には、インゴット2の円周方向の位置に対応して、研削砥石4の垂直砥石送り量が周期的に変更制御される。
インゴット2は研削時に回転されているので、上記のように研削砥石4の垂直砥石送り量が周期的に変更制御されるよう設定されていると、円周方向の位置に応じてインゴット2の外周部の研削量が周期的に変化する。すなわち、研削されたインゴットは、円周方向の位置に応じてその半径が周期的に変化しているものになる。従来の円筒研削では、できるだけ研削後のインゴットの真円度を向上させるように研削がなされていたが、前述のように本発明の円筒研削機1によって、円周方向において半径をあえてばらつかせた、外周部に凹凸のあるインゴットを得ることができる。
In particular, during grinding, the grinding wheel feed amount along the direction perpendicular to the axis of the ingot 2 is changed in synchronization with the rotation of the ingot 2. More specifically, the vertical grindstone feed amount of the grinding wheel 4 is periodically changed and controlled in accordance with the circumferential position of the ingot 2.
Since the ingot 2 is rotated during grinding, if the vertical grinding wheel feed amount of the grinding stone 4 is set to be periodically changed and controlled as described above, the outer circumference of the ingot 2 is set according to the circumferential position. The grinding amount of the part changes periodically. That is, the radius of the ground ingot is periodically changed according to the position in the circumferential direction. In conventional cylindrical grinding, grinding was performed so as to improve the roundness of the ingot after grinding as much as possible. However, as described above, the cylindrical grinding machine 1 of the present invention dares to vary the radius in the circumferential direction. In addition, an ingot having irregularities on the outer peripheral portion can be obtained.

なお、垂直砥石送り量の変更周期としては、例えば、円筒研削するインゴット2の結晶方位が<100>の場合は45°となるよう設定することができる。
ここで、インゴット2(結晶方位<100>)に対する垂直砥石送り量の数値制御の一例を図3に示す。なお、図3は、縦軸に垂直砥石送り量、横軸にインゴット2の横断面における結晶方位<110>からの円周方向の角度を示している。変更周期は45°であり、0〜5.0μmの間で垂直砥石送り量が周期的に変更制御されている。0°から45°間隔で、インゴット2の軸に垂直方向に沿って、インゴット2に向かって研削砥石4を5.0μm移動させている。一方、22.5°から45°間隔で、インゴット2の軸に垂直方向に沿って、インゴット2と反対方向に向かって研削砥石4を引き戻し、垂直砥石送り量を0μmにしている。
さらに図2を用いて説明すると、研削砥石4が矢印に沿ってインゴットを研削する時に、45°間隔にある点線上の領域を研削する際に垂直砥石送り量を増やす(5.0μmの垂直砥石送り量)ように設定されていることになる。
In addition, as a change period of the vertical grindstone feed amount, for example, when the crystal orientation of the ingot 2 to be cylindrically ground is <100>, it can be set to be 45 °.
Here, FIG. 3 shows an example of numerical control of the vertical grindstone feed amount with respect to the ingot 2 (crystal orientation <100>). In FIG. 3, the vertical axis shows the amount of feed of the vertical grindstone, and the horizontal axis shows the angle in the circumferential direction from the crystal orientation <110> in the cross section of the ingot 2. The change cycle is 45 °, and the vertical grindstone feed amount is periodically changed and controlled between 0 and 5.0 μm. The grinding stone 4 is moved by 5.0 μm toward the ingot 2 along the direction perpendicular to the axis of the ingot 2 at intervals of 0 ° to 45 °. On the other hand, the grinding wheel 4 is pulled back in the direction opposite to the ingot 2 along the direction perpendicular to the axis of the ingot 2 at intervals of 22.5 ° to 45 °, and the vertical grinding wheel feed amount is set to 0 μm.
Further, referring to FIG. 2, when the grinding wheel 4 grinds the ingot along the arrow, the vertical grinding wheel feed amount is increased when grinding the region on the dotted line at 45 ° intervals (a 5.0 μm vertical grinding wheel). (Feed amount).

また、結晶方位が<111>の場合は、垂直砥石送り量の変更周期を120°となるよう設定することができる。
なお、当然、変更周期はこれらに限定されず、インゴット2の結晶方位等に応じて適宜決定することができる。
Further, when the crystal orientation is <111>, the change cycle of the vertical grindstone feed amount can be set to 120 °.
Of course, the change period is not limited to these, and can be appropriately determined according to the crystal orientation of the ingot 2 or the like.

次に、上記円筒研削機1を用いた本発明の単結晶ウエーハの製造方法について説明する。なお、ここではシリコン単結晶ウエーハを例に挙げて説明するが、これに限定されない。
例えば、予備試験を有する図4で示される工程に沿ってシリコンウエーハを製造する。なお、本発明の製造方法はこれに限定されず、必ずしも予備試験を行わず、例えば過去の蓄積データ等を利用してシリコンウエーハを製造することも可能である。
Next, the manufacturing method of the single crystal wafer of the present invention using the cylindrical grinding machine 1 will be described. Here, a silicon single crystal wafer will be described as an example, but the present invention is not limited to this.
For example, a silicon wafer is manufactured along the process shown in FIG. 4 having a preliminary test. The manufacturing method of the present invention is not limited to this, and a preliminary test is not necessarily performed. For example, a silicon wafer can be manufactured using past accumulated data.

(予備試験)
まず、予備試験用としてのサンプルウエーハを準備する。例えばCZ法により育成したシリコン単結晶インゴットの外周部を円筒研削する(円筒研削工程:図4(A))。この工程において使用する円筒研削機は特に限定されず、従来と同様のものを用いることができる。従来の円筒研削方法によって、インゴットの外周部を均一に円筒研削して外周部に凹凸のないインゴットを得る。
(Preliminary test)
First, a sample wafer for a preliminary test is prepared. For example, the outer peripheral portion of a silicon single crystal ingot grown by the CZ method is cylindrically ground (cylindrical grinding step: FIG. 4A). The cylindrical grinder used in this step is not particularly limited, and the same conventional one can be used. By the conventional cylindrical grinding method, the outer periphery of the ingot is uniformly cylindrically ground to obtain an ingot having no irregularities on the outer periphery.

次に、ウエーハ状にスライスしてシリコンウエーハを得る(スライス工程:図4(B))。また、必要に応じてラッピング工程または両面研削工程にかける(図4(C))。
さらにこのシリコンウエーハの少なくとも外周部をエッチング処理する(エッチング工程:図4(D))。
エッチング処理として、例えば水酸化ナトリウム水溶液および水酸化カリウム水溶液のうち、いずれか1つ以上を用いると良い。ただし、これらに限定されず、その都度適切なものを選択することが可能である。そして例えば、温度83℃で50質量%の水酸化ナトリウム水溶液を用い、10分間のエッチング処理を施すことができる。
このようなアルカリエッチングであれば、酸エッチングよりも、ウエーハの表裏面の形状維持性能が比較的高く、顧客からの平坦度要求を達成しやすいので好ましい。
Next, a silicon wafer is obtained by slicing into a wafer shape (slicing step: FIG. 4B). Further, it is subjected to a lapping process or a double-sided grinding process as required (FIG. 4C).
Further, at least the outer peripheral portion of the silicon wafer is etched (etching process: FIG. 4D).
As the etching treatment, for example, one or more of a sodium hydroxide aqueous solution and a potassium hydroxide aqueous solution may be used. However, the present invention is not limited to these, and an appropriate one can be selected each time. Then, for example, an etching treatment for 10 minutes can be performed using a 50 mass% sodium hydroxide aqueous solution at a temperature of 83 ° C.
Such alkaline etching is preferable because the shape maintaining performance of the front and back surfaces of the wafer is relatively higher than that of acid etching, and it is easy to achieve flatness requirements from customers.

このとき、アルカリエッチングの結晶方位異方性により、シリコンウエーハの円周方向の位置に応じて、エッチング量が周期的に異なり、外周部の形状が不均一となる。すなわち、円周方向の位置に応じて半径にばらつきが生じ、外周部に凹凸が見られるエッチドウエーハになる。   At this time, due to the crystal orientation anisotropy of the alkali etching, the etching amount varies periodically depending on the position of the silicon wafer in the circumferential direction, and the shape of the outer peripheral portion becomes non-uniform. That is, the radius varies depending on the position in the circumferential direction, and the etched wafer has irregularities on the outer periphery.

エッチングを行った後、エッチドウエーハの外周部の形状を測定し、円周方向の位置に応じた周期的な半径のばらつき、真円度等を求める。   After the etching, the shape of the outer peripheral portion of the etched wafer is measured to obtain periodic radius variation, roundness, etc. according to the position in the circumferential direction.

一方で、エッチング前においては、先に行った円筒研削によって円周方向において半径はほぼ均一である。
これらのエッチング前後の半径の値から、円周方向の位置に応じたエッチングによる周期的な半径変化量を求めることができる。
On the other hand, before etching, the radius is substantially uniform in the circumferential direction by the previously performed cylindrical grinding.
From the values of the radii before and after the etching, it is possible to obtain a periodic radius change amount by the etching according to the position in the circumferential direction.

例えば、エッチング後においては、前述した図7と同様のシリコンウエーハの外周部の形状が得られる。結晶方位<110>からの円周方向の角度が0°から45°間隔で凸部が見られ、22.5°から45°間隔で凹部が見られる。エッチング前では、半径の大きさは円周方向でほぼ均一であるので、図7の凸部は、エッチング工程においてエッチング量が少なく(すなわちエッチング前後で半径が比較的変化していない)、一方、凹部はエッチング量が多かった(半径が大きく変化した(小さくなった))ことが分かる。   For example, after etching, the shape of the outer peripheral portion of the silicon wafer similar to that shown in FIG. 7 can be obtained. Convex portions are seen at intervals of 0 ° to 45 ° in the circumferential direction from the crystal orientation <110>, and concave portions are seen at intervals of 22.5 ° to 45 °. Before the etching, since the size of the radius is substantially uniform in the circumferential direction, the convex portion of FIG. 7 has a small etching amount in the etching process (that is, the radius is not relatively changed before and after the etching). It can be seen that the recess had a large amount of etching (the radius changed greatly (becomes smaller)).

(円筒研削条件の設定)
このようにして得られた半径変化量に基づいて本試験での円筒研削工程における条件を設定する(図4(E))。
より具体的には、エッチングによる周期的な半径変化量を相殺するように、予め円筒研削工程において、円周方向の位置に応じて周期的に不均一に垂直砥石送り量を変更制御し、インゴットの外周部を凹凸にして半径が変化するような条件を設定する。
すなわち、エッチング工程で多くエッチングされる箇所では予め円筒研削される量を減らしておき(垂直砥石送り量を小さくしておき)、少なくエッチングされる箇所では予め円筒研削される量を比較的増やしておく(垂直砥石送り量を大きくしておく)。
(Setting cylindrical grinding conditions)
Based on the radius variation obtained in this way, the conditions in the cylindrical grinding step in this test are set (FIG. 4E).
More specifically, the vertical grinding wheel feed amount is changed and controlled periodically and non-uniformly according to the position in the circumferential direction in the cylindrical grinding process in advance so as to cancel out the periodic radius change amount due to etching. The condition is set so that the radius changes with the outer periphery of the surface being uneven.
In other words, the amount of cylindrical grinding is reduced in advance in a portion that is etched a lot in the etching process (the feed amount of the vertical grindstone is reduced), and the amount of cylindrical grinding is relatively increased in a portion that is etched a little. (Set the vertical grinding wheel feed amount large).

例えば、エッチング後に図7のような外周部の形状のシリコンウエーハ(面方位(100))が得られるのであれば、エッチング後により均一になるように、垂直砥石送り量を図3のように数値制御する。すなわち、結晶方位<100>のインゴットの円筒研削条件に関して、結晶方位<110>からの円周方向の角度が0°から45°間隔(エッチング量が少ない箇所)で垂直砥石送り量を多くする(5.0μm)。一方で22.5°から45°間隔(エッチング量が多い箇所)で垂直砥石送り量を少なくする(0μm)。
このように垂直砥石送り量の変更周期が45°の円筒研削条件を設定することで、エッチング後において、最終的に円周方向の半径のばらつきが抑制されることが見込まれる。
For example, if a silicon wafer (surface orientation (100)) having an outer peripheral shape as shown in FIG. 7 is obtained after etching, the feed amount of the vertical grindstone is set to a numerical value as shown in FIG. 3 so as to be more uniform after etching. Control. That is, regarding the cylindrical grinding condition of the ingot with the crystal orientation <100>, the vertical grindstone feed amount is increased at intervals of 0 ° to 45 ° in the circumferential direction from the crystal orientation <110> (locations where the etching amount is small) ( 5.0 μm). On the other hand, the vertical grindstone feed amount is decreased (0 μm) at intervals of 22.5 ° to 45 ° (locations where the etching amount is large).
Thus, by setting the cylindrical grinding condition in which the change period of the vertical grinding wheel feed amount is 45 °, it is expected that the variation in the radius in the circumferential direction is finally suppressed after the etching.

なお、インゴットの結晶方位が<111>の場合においても、やはり円周方向の位置に応じたエッチングによる周期的な半径変化量を相殺するように、垂直砥石送り量の変更周期が120°の円筒研削条件を設定することができる。   In addition, even when the crystal orientation of the ingot is <111>, a cylinder whose vertical grinding wheel feed amount change period is 120 ° so as to cancel out the periodic radius change amount by etching according to the position in the circumferential direction. Grinding conditions can be set.

(本試験)
このようにして円筒研削条件の設定を行った後、本試験を行う。まず、予備試験と同様にしてCZ法によりシリコン単結晶インゴットを育成し、上記のようにして得られた円筒研削条件をもとにして、円周方向において研削量が均一な円筒研削ではなく、円筒研削機1の制御装置8により、インゴット2の回転に同期させ、研削砥石4をインゴット2の軸方向に移動させつつ垂直砥石送り量を周期的に変更制御し、インゴット2の外周部の円筒研削を行う。これによって円周方向の位置に応じて周期的に半径が変化しているインゴットを得る(図4(F))。
(main exam)
After setting the cylindrical grinding conditions in this way, the test is performed. First, a silicon single crystal ingot was grown by the CZ method in the same manner as in the preliminary test, and based on the cylindrical grinding conditions obtained as described above, instead of cylindrical grinding with a uniform grinding amount in the circumferential direction, The control device 8 of the cylindrical grinding machine 1 synchronizes with the rotation of the ingot 2 and periodically changes and controls the feed amount of the vertical grinding wheel while moving the grinding wheel 4 in the axial direction of the ingot 2. Grind. As a result, an ingot whose radius changes periodically according to the position in the circumferential direction is obtained (FIG. 4F).

このような円周方向で半径が不均一なインゴットをウエーハ状にスライスし(図4(G))、必要に応じてラッピングまたは両面研削(図4(H))を行った後、予備試験と同様の条件でエッチング処理を行う(図4(I))。このとき、予備試験と同様に、エッチングの結晶方位異方性により、円周方向の位置(つまりは結晶方位)に応じてエッチング量に差が生じる。
しかしながら、本発明の製造方法では、もともと、エッチング工程での結晶方位に依存するエッチングの異方性を考慮した上で、それによって生じる円周方向の位置に応じた不均一なエッチングを打ち消すように、円筒研削工程(図4(F))で、予め、わざと外周部が凹凸になるように(半径が不均一になるように)円筒研削を行っている。その結果、エッチング工程後においては、エッチドウエーハの円周方向の半径のばらつきは従来品に比べて極めて抑制されており、真円度の高い高品質のウエーハを得ることができる。
Such an ingot with a non-uniform radius in the circumferential direction is sliced into a wafer shape (FIG. 4G), and after lapping or double-sided grinding (FIG. 4H) as necessary, a preliminary test and Etching is performed under the same conditions (FIG. 4I). At this time, as in the preliminary test, the etching amount varies depending on the position in the circumferential direction (that is, the crystal orientation) due to the crystal orientation anisotropy of the etching.
However, in the manufacturing method of the present invention, the etching anisotropy depending on the crystal orientation in the etching process is considered in the first place, and the non-uniform etching corresponding to the position in the circumferential direction caused thereby is canceled out. In the cylindrical grinding step (FIG. 4F), cylindrical grinding is performed in advance so that the outer peripheral portion is intentionally uneven (the radius is nonuniform). As a result, after the etching process, variation in the radius of the etched wafer in the circumferential direction is extremely suppressed as compared with the conventional product, and a high-quality wafer with high roundness can be obtained.

しかも、前述したように、このようにエッチングの結晶方位異方性に対応した外周形状を、インゴットの円筒研削工程において既に形成している。すなわち、スライスされたウエーハに対し、一枚一枚、対応する外周形状を作り込むのではなく、インゴット、すなわちウエーハ全数分の外周形状について、円筒研削工程で一度に形成することができるので、簡便である上に効率が良い。生産性を落とすことなく、また、エッチングの結晶方位異方性に対応した外周形状をウエーハ1枚ごとに作り込むための装置を複数用意する必要もないためコストも必要以上にかけることなく、高品質のエッチドウエーハを製造することができる。   Moreover, as described above, the outer peripheral shape corresponding to the crystal orientation anisotropy of the etching is already formed in the cylindrical grinding process of the ingot. That is, instead of creating a corresponding outer peripheral shape one by one for each sliced wafer, ingots, that is, the outer peripheral shapes for all the wafers can be formed at once in a cylindrical grinding process, so it is convenient Besides being efficient. Without lowering productivity, it is not necessary to prepare multiple devices for creating an outer peripheral shape corresponding to the crystal orientation anisotropy of etching for each wafer. A quality etched wafer can be produced.

図5に、本発明の製造方法によるシリコンウエーハ(面方位(100))の外周部の形状の一例を示す。測定はTaylor Hobson社製のタリロンドを用いて行った。なお、図5には、比較のため、図7で示した従来法によるシリコンウエーハの外周部の形状も併せて示している。
さらに図6には、円周方向の位置に応じた、本発明および従来法によるシリコンウエーハの半径と、基準円の半径との差異をグラフで示した。
In FIG. 5, an example of the shape of the outer peripheral part of the silicon wafer (plane orientation (100)) by the manufacturing method of this invention is shown. The measurement was performed using a Talylond manufactured by Taylor Hobson. For comparison, FIG. 5 also shows the shape of the outer peripheral portion of the silicon wafer according to the conventional method shown in FIG.
Further, FIG. 6 is a graph showing the difference between the radius of the silicon wafer according to the present invention and the conventional method and the radius of the reference circle according to the position in the circumferential direction.

図5に示すように、また前述したように、従来技術では外周部の周期的な凹凸が激しく見られ、半径のばらつきが大きい。図6に示すように基準円との半径の差異は−3〜2.5μmの範囲にわたっている。真円度は5.3μmであった。   As shown in FIG. 5 and as described above, in the prior art, the periodic unevenness in the outer peripheral portion is severely seen, and the variation in radius is large. As shown in FIG. 6, the difference in radius from the reference circle is in the range of −3 to 2.5 μm. The roundness was 5.3 μm.

一方で本発明によるシリコンウエーハの場合、図5に示すように従来技術に比べて凹凸が抑制されていることがわかる。また図6からも分かるように基準円との半径の差異は−1.2〜1.6μmの範囲であり、従来技術に比べ、基準円との差異が小さくなっている。真円度は2.8μmであり、従来技術に比べて改善されていることがわかる。このような真円度が3.0μm以下のエッチドウエーハであれば極めて高品質であり、顧客の要求を十分に満たすことが可能である。   On the other hand, in the case of the silicon wafer according to the present invention, as shown in FIG. As can be seen from FIG. 6, the difference in radius from the reference circle is in the range of −1.2 to 1.6 μm, and the difference from the reference circle is smaller than that in the prior art. It can be seen that the roundness is 2.8 μm, which is an improvement over the prior art. An etched wafer having such a roundness of 3.0 μm or less has extremely high quality and can sufficiently satisfy customer requirements.

なお、図4に示すこれ以降の鏡面研磨工程(図4(J))等は特に限定されず、例えば従来と同様の方法により行うことができる。   Note that the subsequent mirror polishing step shown in FIG. 4 (FIG. 4 (J)) and the like are not particularly limited, and can be performed, for example, by a method similar to the conventional method.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

1…円筒研削機、 2…単結晶インゴット、 3…保持具、 4…研削砥石、
5…クランプ、 6…回転手段、 7…研削砥石移動手段、 8…制御装置。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cylindrical grinding machine, 2 ... Single crystal ingot, 3 ... Holder, 4 ... Grinding wheel,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 ... Clamp, 6 ... Rotating means, 7 ... Grinding wheel moving means, 8 ... Control apparatus.

Claims (7)

研削砥石を用いて単結晶インゴットの外周部を円筒研削する工程と、該円筒研削工程後に前記単結晶インゴットをウエーハ状にスライスする工程と、該スライス工程後の単結晶ウエーハの少なくとも外周部をエッチング処理する工程を有する単結晶ウエーハの製造方法であって、
前記エッチング工程における単結晶ウエーハの円周方向の位置に応じたエッチングによる周期的な半径変化量に基づいて、該周期的な半径変化量を相殺するように、前記単結晶インゴットの円周方向の位置に応じて、前記研削砥石の単結晶インゴット軸に対する垂直方向の砥石送り量を周期的に変更制御して前記単結晶インゴットの半径を変化させながら前記円筒研削工程を行った後、前記スライス工程およびエッチング工程を行い、単結晶ウエーハを製造することを特徴とする単結晶ウエーハの製造方法。
A step of cylindrical grinding the outer periphery of the single crystal ingot using a grinding wheel, a step of slicing the single crystal ingot into a wafer after the cylindrical grinding step, and etching at least the outer periphery of the single crystal wafer after the slicing step A method for producing a single crystal wafer having a processing step,
Based on the periodic radius variation due to etching according to the circumferential position of the single crystal wafer in the etching step, the circumferential radius variation of the single crystal ingot is offset so as to cancel the periodic radius variation. The slicing step is performed after the cylindrical grinding step while changing the radius of the single crystal ingot by periodically changing the grinding wheel feed amount in the direction perpendicular to the single crystal ingot axis of the grinding wheel according to the position. And a method of manufacturing a single crystal wafer, wherein an etching process is performed to manufacture a single crystal wafer.
前記単結晶インゴットの結晶方位を<100>または<111>とし、それぞれ、前記砥石送り量の変更周期を45°または120°とすることを特徴とする請求項1に記載の単結晶ウエーハの製造方法。   The crystal orientation of the single crystal ingot is set to <100> or <111>, and the change cycle of the grindstone feed amount is set to 45 ° or 120 °, respectively. Method. 前記単結晶ウエーハの円周方向の位置に応じたエッチングによる周期的な半径変化量を、予め試験を行い求めることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の単結晶ウエーハの製造方法。   3. The method for producing a single crystal wafer according to claim 1, wherein a periodic radius change amount by etching according to a position in a circumferential direction of the single crystal wafer is obtained by performing a test in advance. 前記エッチング工程を、水酸化ナトリウム水溶液および水酸化カリウム水溶液のうちいずれか1つ以上を用いて行うことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の単結晶ウエーハの製造方法。   The single-crystal wafer manufacturing method according to any one of claims 1 to 3, wherein the etching step is performed using any one or more of a sodium hydroxide aqueous solution and a potassium hydroxide aqueous solution. Method. 前記エッチング工程後の単結晶ウエーハの真円度を3.0μm以下とすることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の単結晶ウエーハの製造方法。   5. The method for manufacturing a single crystal wafer according to claim 1, wherein the roundness of the single crystal wafer after the etching step is set to 3.0 μm or less. 研削砥石を用いて単結晶インゴットの外周部を円筒研削する円筒研削機であって、
前記単結晶インゴットを保持するとともに回転させる保持具と、該保持具に保持された単結晶インゴットの外周部を研削する研削砥石と、該研削砥石の単結晶インゴット軸に対する垂直方向の砥石送り量を数値制御により制御して、円周方向の位置に応じて単結晶インゴットの半径を制御するための制御装置を具備し、
該制御装置は、前記保持具に保持された単結晶インゴットの円周方向の位置に応じ、研削するときの前記研削砥石の単結晶インゴット軸に対する垂直方向の砥石送り量を周期的に変更制御するものであることを特徴とする円筒研削機。
A cylindrical grinding machine that cylindrically grinds the outer periphery of a single crystal ingot using a grinding wheel,
A holder for holding and rotating the single crystal ingot, a grinding wheel for grinding an outer peripheral portion of the single crystal ingot held by the holder, and a grinding wheel feed amount in a direction perpendicular to the single crystal ingot axis of the grinding wheel Control by numerical control, comprising a control device for controlling the radius of the single crystal ingot according to the circumferential position,
The control device periodically changes and controls a grinding wheel feed amount in a direction perpendicular to the single crystal ingot axis of the grinding wheel when grinding according to a circumferential position of the single crystal ingot held by the holder. A cylindrical grinding machine characterized by being a thing.
前記単結晶インゴットの結晶方位が<100>または<111>であり、それぞれ、前記砥石送り量の変更周期が45°または120°であることを特徴とする請求項6に記載の円筒研削機。   The cylindrical grinding machine according to claim 6, wherein a crystal orientation of the single crystal ingot is <100> or <111>, and a change period of the grinding stone feed amount is 45 ° or 120 °, respectively.
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