JP3648239B2 - シリコンウエハの製造方法 - Google Patents
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Description
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。
このようにして得られたシリコンウエハは、さらに端面(外周面)処理が行われる。
端面処理は、特開平10−154321号公報(特許文献1)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。
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。
シリコンブロックの側面上に砥粒と液体または気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、シリコンブロックの側面を機械的に研磨して、シリコンブロックの側面に存在する微小な凹凸を平坦化する。
また、本発明で用いられる砥粒を散布するための液体または気体としては、研磨用オイルのような液体や気体、不活性ガスなどの気体が挙げられる。
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と液体または気体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、微小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、砥粒を散布する液体または気体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。
シリコンブロックの側面上に液体または気体を散布し、前記側面上に砥粒をその表面および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、シリコンブロックの側面を機械的に研磨して、シリコンブロックの側面に存在する微小な凹凸を平坦化する。
本発明で用いられる砥粒をその表面や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(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や内部に有する、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、より具体的にはスチールブラシ、樹脂ブラシ、スポンジホイールなどが挙げられる。
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、液体または気体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。
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歩留りが向上する。
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(微小な凹凸)Ry=20μmは、研磨後にRy=5.8μmにまで平坦化された。
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17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(微小な凹凸)Ry=12μmは、研磨後にRy=5.8μmにまで平坦化された。
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。
Ry=6〜8μmの範囲で1.5倍以上の歩留り向上がみられた。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歩留り向上に効果があることがわかる。
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。
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 液体または気体
16、18 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 (2)
- シリコンウエハ製造用のシリコンブロックに面取りを行った後、シリコンブロックの、シリコンウエハの端面となる側面を機械的に研磨して、スライス加工することからなるシリコンウエハの製造方法。
- 前記シリコンブロックが、シリコンインゴットを切り出したものである請求項1に記載のシリコンウエハの製造方法。
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