JP6281312B2 - シリコンウェーハの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、シリコンウェーハの製造方法に関する。

シリコン単結晶インゴットを切り出して得られるシリコンウェーハ上に、エピタキシャル膜を成長させたエピタキシャルシリコンウェーハが知られている。
エピタキシャルシリコンウェーハでは、シリコンウェーハにおける抵抗値と、エピタキシャル膜における抵抗値とが異なる場合、反りが発生することが知られている。この原因は、シリコンウェーハとエピタキシャル膜との格子定数のミスフィット（ｍｉｓｆｉｔ）による弾性変形が生じるため、と考えられている。通常、この反りが大きくなると、デバイス製造工程におけるマスク合わせや、真空チャックによる保持等が困難となる不具合がある。

このような不具合を解消するために、シリコンウェーハの反り形状の凹凸を識別し、その表面にエピタキシャル膜を形成した場合に生じる反り方向を予測して、表面が凹んだシリコンウェーハの表面上に、エピタキシャル膜を成長させるエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
さらに、シリコンウェーハの研磨工程または研削工程において、シリコンウェーハの反り方向を故意に凹形状へ制御して、お椀状（ドーム状）にすることによりエピタキシャルシリコンウェーハの平坦度を向上させるエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

ところで、半導体ウェーハの製造過程には、半導体ブロックをスライス加工することによりウェーハとする工程がある。この工程では、一般的に、ワイヤを用いたワイヤソーが用いられている。ワイヤソーは、複数のメインローラの間にワイヤを多重に巻き掛け、走行状態のワイヤに半導体などの被切削物（以降ワーク）を押し当てることによって、ワークを所定の厚みの多数の板状体に切断する。

ワイヤソーによるスライス方法には、遊離砥粒方式がある。油性または水溶性のオイル等にＧＣ（緑色炭化珪素）等の砥粒を混合したスラリーを切断部位に供給しながら、表面をブラスめっきした鉄鋼製ワイヤでスライスする方法である。

ワイヤソーでは、得られるウェーハの形状を制御するための制御パラメータが多項目存在する。代表的なものとしては、スラリー（またはクーラント）を加工部へ供給する流量（スラリー流量）や、シリコンなどのワークを走行状態のワイヤへ押し当てる速度（フィード速度）などである。

ところで、一般的に、ワイヤソーによる切断で得られるシリコンウェーハの形状は、当該シリコンウェーハの熱膨張収縮により、任意の方向に反る傾向にある。このような反りの方向を統一するためには、冷却等により熱変動を制御することで熱膨張収縮による影響を排除することが考えられるが、熱変動の要因が不特定多数存在し、完全な制御が困難である。そこで、反りの方向を統一するための他の方法が検討されている（例えば、特許文献３参照）。
この特許文献３では、互いに所定間隔をおいて配置された複数のメインローラ間にワイヤを巻回させたワイヤソーを用い、所望の反りを有するシリコンウェーハを得るシリコンウェーハの製造方法が提案されている。この製造方法では、インゴットを切断している間にそれぞれのメインローラを軸方向に変位させている。このメインローラの変位により、インゴットを切断しているワイヤがメインローラとともにインゴットの軸方向に移動し、切断後に得られるシリコンウェーハの表面に、そのワイヤの移動量に応じた所望の反りが形成される。

特開平６−１１２１２０号公報 特開２００８−１４０８５６号公報 特開平８−３２３７４１号公報

しかしながら、特許文献１，２に記載のような構成では、インゴットからシリコンウェーハを得た後に、反り方向を予測する工程や、反り方向を故意に凹形状へ制御する工程といった、従来設けられていない工程が必要となるという問題点がある。また、特許文献３に記載のような構成では、インゴットの切断中にメインローラを軸方向に変位させる必要があり、ワイヤソーの制御が複雑になるという問題点がある。

本発明の目的は、外縁部に対して中央部が一方向に凹むドーム状に反った複数のシリコンウェーハを得ることが可能なシリコンウェーハの製造方法を提供することにある。

本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、ワイヤソーのワイヤとして、波状に癖付けされたワイヤを用いることで、中央部が一方向に凹むドーム状に反った複数のシリコンウェーハが得られる可能性があることに着目した。そこで、本発明者は、以下の実験を行った。

［波状に癖付けされたワイヤ（波状ワイヤ）について］
まず、波状ワイヤの構成について説明する。
図１（Ａ）に示すように、波状ワイヤ７は、通常の直線状のワイヤに用いる線材７１を螺旋状に癖付けすることで形成されている。なお、線材７１の直径としては、０．１２ｍｍ〜０．１６ｍｍが例示できる。また、線材７１の材質としては、ブラスめっき炭素鋼が例示できる。
波状ワイヤ７は、その長手方向と直交する方向から見ると、波状（略正弦波状）に癖付けされている。癖付けのピッチＰ（図１（Ａ）における互いに隣り合う最高点７２の間隔）は、２．５ｍｍ〜５．０ｍｍであることが好ましい。また、癖付けの変位Ｄ（（図１（Ａ）における最高点７２と最低点７３と距離ｄ１）−（線材７１の線径ｄ２））は、６μｍ〜１２μｍであることが好ましい。

次に、波状ワイヤの利点について説明する。
図１（Ｂ）に示すように、波状ワイヤ７では、インゴットＴを切断するときに、隣り合う最高点７２の間や、隣り合う最低点７３の間に砥粒Ｇ１が入り込んだ状態で走行することが可能であるため、走行方向の前方側（ワイヤ抜け側）にも砥粒Ｇ１が十分に供給され、当該前方側の切削性が後方側（ワイヤ入り側）の切削性と同じように良くなると推定できる。
これに対し、図１（Ｃ）に示すように、通常の直線状のワイヤ９では、波状ワイヤ７のように砥粒Ｇ１が入り込む部分がないため、走行方向の前方側に砥粒Ｇ１が十分に供給されず、当該前方側の切削性が後方側の切削性より悪くなると推定できる。

［ワイヤソーの構成］
次に、ワイヤソーの構成について説明する。
なお、以下において、図２の手前方向から観た場合を基準とし、方向を示した場合、「上」が＋Ｚ方向で「下（重力方向）」が−Ｚ方向、「左」が＋Ｘ方向で「右」が−Ｘ方向、「前」が−Ｙ方向であって紙面に直交する手前方向で「後」が＋Ｙ方向であって奥方向とする。
図２に示すように、ワイヤソー１は、同一水平面上に２個、これら２個の中間の下方に１個配置された合計３個のメインローラ２を備えている。これら３個のメインローラ２の周りには、軸方向（前後方向）に沿って螺旋状に波状ワイヤ７が巻き付けられている。波状ワイヤ７の両端側には、それぞれ１個ずつのガイドローラ３を介して波状ワイヤ７を送り出したり巻き取ったりするワイヤリール４１，４２が設けられている。また、各ガイドローラ３とワイヤリール４１，４２との間には、それぞれトラバーサー４３，４４が設けられている。トラバーサー４３，４４は、波状ワイヤ７の送り位置、巻取り位置を調整する機能を有している。さらに、上側の２個のメインローラ２（以下、上側メインローラ２１と称す）の上方には、２個の上側メインローラ２１の中間位置にスラリー状の砥液Ｇを供給するノズル５がそれぞれ設けられている。また、ノズル５の上方には、インゴットＴを保持して昇降させる送り手段６が設けられている。

そして、ワイヤソー１は、複数のメインローラ２を回転させることで、波状ワイヤ７をメインローラ２の軸方向と略直交する方向（左右方向（以下、ワイヤ走行方向と称す））に走行させ、２個の上側メインローラ２１間に砥液Ｇを供給しつつ、インゴットＴを下降させて走行中の波状ワイヤ７に押し当てることで、インゴットＴを切断して複数のシリコンウェーハを製造する。
ここで、通常、シリコンウェーハを反らせないために、インゴットＴを波状ワイヤ７に対して重力方向に直線的に下降させる。このため、外部の影響を受けない場合のインゴットＴの切断方向（以下、切断目標方向と称す）は、重力方向と反対方向となる。また、シリコンウェーハを反らせないために、波状ワイヤ７をインゴットＴの軸方向に対して略直交する方向に直線的に走行させる。このため、外部の影響を受けない場合の波状ワイヤ７の走行方向（以下、ワイヤ走行目標方向と称す）は、直線的になる。

［実験１］
まず、以下のような仮説に基づく実験１を行った。

｛仮説｝
図２に示すワイヤソー１において、波状ワイヤ７を前から後ろに向けて、かつ、前から見て左巻きの螺旋状に巻き付けた場合を考える。このような状態で、波状ワイヤ７が上側メインローラ２１間を左方向に走行するように、トラバーサ４３，４４を駆動するとともに、３個のメインローラ２とワイヤリール４１，４２とを回転させると、波状ワイヤ７は、メインローラ２と平行な一方向に進行する（以下、このときの進行方向（図２に示す場合にあっては後ろに向かう方向）を、ワイヤ進行方向と称す）。
なお、波状ワイヤ７が一方向に進行するとは、例えば、波状ワイヤ７をワイヤリール４２からワイヤリール４１に一方的に送り出す態様だけでなく、ワイヤリール４２から送り出してワイヤリール４１で巻き取る波状ワイヤ７の長さが、ワイヤリール４１から送り出してワイヤリール４２で巻き取る波状ワイヤ７の長さより長くなるように、波状ワイヤ７を往復に走行させて、波状ワイヤ７を一方向に進行させる態様も含む。

そして、インゴットＴを下降させると、波状ワイヤ７が図３（Ａ）に実線および破線で示す下部から、二点鎖線で示す上部に相対的に移動し、インゴットＴが下から上に向けて切断される。
この切断の際、ワイヤ進行方向が図２における後ろ方向であって、波状ワイヤ７が上側メインローラ２１間で左方向に走行する場合、波状ワイヤ７は、図３（Ｂ），（Ｃ）に示すように、メインローラ２に巻き付けられた軌跡に倣って、左方向に旋回しながら（ねじれながら）走行する。この場合、旋回入り側Ｔ１では、砥粒Ｇ１が潤沢に供給され、切削性が良くなる。一方、旋回出側Ｔ２では、インゴットＴの切り粉Ｔ３によって目詰まりが起こり、切削性が悪くなる。
なお、波状ワイヤ７は、波状に癖付けされているが、張力が作用する状態で走行するため、略直線状に伸ばされた状態で走行する。

そして、切断初期の状態（例えば、図３（Ａ）に実線で示すように、インゴットＴの下部を切断している状態）では、波状ワイヤ７の撓みが大きくなるため、図３（Ｂ）に示すように、波状ワイヤ７への砥粒Ｇ１の供給が不足する。特に、旋回出側Ｔ２では、切り粉Ｔ３による切削性の低下が顕著に現れる。その結果、旋回入り側Ｔ１の切削性が旋回出側Ｔ２と比べて高くなり、切断中の波状ワイヤ７の進行方向（以下、切断進行方向と称す）が切断目標方向に対して、図３（Ｂ）における右側に傾く。

また、図３（Ａ）に二点鎖線で示すように、インゴットＴの上部を切断している切断終期の状態では、インゴットＴと波状ワイヤ７との接触部分の長さが徐々に短くなることに加えて、砥粒Ｇ１の跳ね返りにより波状ワイヤ７への砥粒Ｇ１の供給量が多くなることで、切削性が良好な状態となる。このような切削性が良好な状態では、図３（Ｃ）に示すように、切断進行方向が傾く前の状態に戻ろうとする力が波状ワイヤ７に働くため、切断進行方向は、切断初期に傾いた方向とは、逆側（左側）に傾く。

以上のように切断初期の状態では、切断進行方向が切断目標方向に対して右側に傾き、切断終期の状態では、切断目標方向に対して左側に傾くため、図３（Ｄ）に示すように、シリコンウェーハＷＦの形状を切断方向に測定した場合の反り（以下、切断方向の反りと称す）は、上下方向中央部（図３（Ｄ）における上下方向中央部）が、図２における後ろ側（図３（Ｄ）における右側）、すなわちワイヤ進行方向側に凹む円弧状になると推定できる。
なお、ワイヤ進行方向を図２における前方向にした場合、シリコンウェーハＷＦの切断方向の反りは、図３（Ｄ）に示す状態とは逆に、上下方向中央部が図２における前側に凹む円弧状になると推定できる。

また、メインローラ２近傍において、波状ワイヤ７はメインローラ２の溝の内壁によって前方向および後ろ方向への移動が制限される（自由度が低い）。波状ワイヤ７がインゴットＴの中央部に近づくにつれて、メインローラ２の溝の内壁による移動制限が緩やか（自由度が高い）になり、上述の切断進行方向の傾きに連れられると推定できる。
その結果、図４（Ｂ）に示すように、シリコンウェーハＷＦの形状を波状ワイヤ７の走行方向に測定した場合の反り（以下、走行方向の反りと称す）は、左右方向中央部（図４（Ｂ）における上下方向中央部）が、図２における後ろ側（図４（Ｂ）における右側）、すなわちワイヤ進行方向側に凹む円弧状になると推定できる。
なお、ワイヤ進行方向を図２における前方向にした場合、シリコンウェーハＷＦの走行方向の反りは、図４（Ｂ）に示す状態とは逆に、上下方向中央部が図２における前側（図４（Ｂ）における左側）に凹む円弧状になると推定できる。
以上のことから、波状に癖付けされた波状ワイヤ７を用いてインゴットＴを切断することにより、中央部が一方向（ワイヤ進行方向）に凹むドーム状に反った複数のシリコンウェーハＷＦを得られる可能性があると推定した。

｛実験内容｝
上述のワイヤソー１を用い、以下の表１に示すようなワイヤを用い、表２に示すような実験例１−１，１−２の条件、比較例１−１，１−２の条件で、インゴットＴを切断してシリコンウェーハＷＦを製造した。
なお、表１中、直線状ワイヤとは、波状や螺旋状等の所定形状の癖付けがされていない直線状のワイヤを意味する。
また、各ワイヤは、上述の仮説で説明したような状態でメインローラ２に巻き付けた。
さらに、ワイヤ進行方向を前方向にする際には、波状ワイヤ７を上述の仮説の場合と同じようにメインローラ２に巻き付けた構成において、波状ワイヤ７が上側メインローラ２１間を右方向に走行するように、３個のメインローラ２とワイヤリール４１，４２とを回転させた。
また、直径が３００ｍｍのインゴットＴを用いた。

さらに、実験例１−１，１−２、比較例１−１，１−２において、以下の表３に示す条件は同一とした。

ここで、切断初期、中期、終期でフィード速度を変更している理由について説明する。なお、フィード速度とは、インゴットの切断時において、インゴットをワイヤに押し当てるときのインゴットの送り速度（図２に示すワイヤソーの場合は下降速度）のことを意味する。
シリコンウェーハを製造する際、切断初期（例えば、波状ワイヤ７が図３（Ａ）の実線で示す位置を切断している場合）および切断終期（例えば、波状ワイヤ７が図３（Ａ）の二点鎖線で示す位置を切断している場合）におけるインゴットとワイヤとの接触部分は、切断中期（例えば、波状ワイヤ７が図３（Ａ）の一点鎖線で示す位置を切断している場合）の接触部分と比べて短くなる。このため、切断初期および切断終期にワイヤに作用する負荷は、切断中期に作用する負荷より小さくなる。
そこで、切断中にワイヤに作用する負荷の差を最小限に抑えるために、切断中期のフィード速度を、切断初期および切断終期のフィード速度よりも遅くしている。

そして、実験例１−１，１−２、比較例１−１，１−２で製造した複数のシリコンウェーハのうち、インゴットの前側および後ろ側のシリコンウェーハについて、インゴットの切断方向（図２の上下方向）の形状と、ワイヤの走行方向（図２の左右方向）の形状とを測定した。なお、以下の図５および図６に示す形状は、インゴットの前側に位置する面を上面にして測定した結果である。
図５に示すように、実験例１−１，１−２のシリコンウェーハについては、切断方向および走行方向の両方において、外縁部に対して略中央部がワイヤ進行方向と同じ方向（実験例１−１については図２における後ろ側、実験例１−２については前側）に凹む形状であることが確認できた。
このことから、実験例１−１，１−２のシリコンウェーハでは、切断方向および走行方向において、外縁部に対して略中央部が、ワイヤ進行方向と同じ方向に凹むドーム状に反っていると推定できる。すなわち、上記仮説が正しいことが確認できた。
一方、図６に示すように、比較例１−１，１−２のシリコンウェーハについては、切断方向および走行方向において、反り形状にワイヤ進行方向との相関が見られない。

［実験２］
通常、インゴットの切断により得られたシリコンウェーハに対し、エピタキシャル膜を形成する前に両面の研削が行われる。波状ワイヤ７を用いることで得られたシリコンウェーハの反りが、研削を行うことで消失してしまう可能性がある。
そこで、両面の研削により、シリコンウェーハの反りが消失しないことを確認する実験を行った。

まず、上記実験例１−２と同じ条件で作成したシリコンウェーハを、実験例２−１，２−２のシリコンウェーハとして準備した。そして、実験例２−１，２−２のシリコンウェーハに対して、両面の取り代がそれぞれ２０μｍとなる条件で研削を行った。なお、研削は、片面ずつ行った。これは、両面を一度に研削すると、それぞれの面で削れ方が異なる場合、その影響でシリコンウェーハに反りが発生してしまい、研削後の反りが、切断によるものなのか、研削によるものなのかがわからなくなるためである。なお、直径が３００ｍｍのシリコンウェーハを用いた。

図７に示すように、実験例２−１，２−２のシリコンウェーハにおいて、切断後の形状と両面の研削後の形状とがほぼ同じであることが確認できた。
本発明は、このような知見に基づいて完成されたものである。

すなわち、本発明のシリコンウェーハの製造方法は、波状に癖付けされた波状ワイヤが螺旋状に巻き付けられた複数のメインローラを回転させることで、前記波状ワイヤを前記メインローラの軸方向と略直交する方向に走行させるワイヤ走行工程と、前記波状ワイヤにインゴットを押し当てることで前記インゴットを切断し、外縁部に対して中央部が一方向に凹むドーム状に反った複数のシリコンウェーハを製造する切断工程とを行うことを特徴とする。

本発明によれば、波状ワイヤを用いてインゴットを切断するだけの簡単な構成で、外縁部に対して中央部が一方向に凹むドーム状に反った複数のシリコンウェーハを得ることができる。
なお、波状ワイヤとしては、長手方向の一端側から見たときに、円に見えるように螺旋状に癖付けしたものであっても良いし、長手方向の一端側から見たときに、直線に見えるように単に波状に癖付けしたものであっても良い。

また、図５に示すように、実験例１−１，１−２のシリコンウェーハにおいて、走行方向の反りは円弧状であるが、切断方向の反りは滑らかな円弧状でない。シリコンウェーハにエピタキシャル膜を形成する際には、シリコンウェーハが滑らかな円弧状に反っていることが好ましい。
そこで、本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、フィード速度を適切に設定することで、切断方向の反りが滑らかな円弧状となるシリコンウェーハが得られる可能性があることに着目した。そこで、本発明者は、以下の実験３を行った。

［実験３］
まず、円柱状のインゴットのフィード速度をＦ、ワイヤとインゴットとの接触部分の長さをＬとして、インゴットを切断する際のワイヤの仕事量Ｗを、以下の式（１）のように定義した。
Ｗ＝Ｆ×Ｌ … （１）

そして、実験例１−２と同じ条件でインゴットを切断し、そのときの仕事量Ｗとシリコンウェーハの切断方向の反り（形状）との関係を調べた。その結果を図８に示す。なお、シリコンウェーハの直径は、３００ｍｍである。
実験１において説明したように、切断中期のフィード速度を、切断初期および切断終期のフィード速度よりも遅くしている。このため、図８に示すように、切断初期から切断中期に移行する前後、切断中期から切断終期に移行する前後には、仕事量Ｗの変化の割合が大きく異なっている。
一方、シリコンウェーハの切断方向の反りの形状に着目すると、仕事量Ｗの推移とほぼ一致することが確認できた。
以上のことから、仕事量Ｗが、インゴットの直径が最大となる切断位置で最大値となる略円弧状に変化するように、フィード速度を制御することで、切断方向の反りが略円弧状となるシリコンウェーハが得られると推定できる。すなわち、仕事量Ｗが滑らかな曲線状に変化するように、フィード速度を制御することで、切断方向の反りが滑らかな円弧状となるシリコンウェーハが得られると推定できる。
本発明の好ましい態様は、このような知見に基づいて完成されたものである。

すなわち、本発明のシリコンウェーハの製造方法では、前記切断工程は、円柱状のインゴットを前記波状ワイヤに押し当てるときの前記インゴットのフィード速度をＦ、前記波状ワイヤと前記インゴットとの接触部分の長さをＬとして、前記円柱状のインゴットにおける当該インゴットの径方向の切断位置に対して、上記式（１）で定義される仕事量Ｗが、前記インゴットの直径が最大となる切断位置で最大値となる略円弧状に変化するように、前記インゴットの前記フィード速度を制御することが好ましい。

本発明によれば、インゴットのフィード速度を制御するだけの簡単な方法で、切断方向の反りが滑らかな円弧状となり、全体としてドーム状に反るシリコンウェーハを得ることができる。

通常、比較例１−１，１−２のような直線状ワイヤにより製造されるシリコンウェーハには、図６に示すように、反りが生じる。一方、シリコンウェーハにエピタキシャル膜を形成すると、このエピタキシャル膜の影響でシリコンウェーハに反りが生じる。このため、エピタキシャル膜形成前の反りを可能な限り打ち消すために、シリコンウェーハを適宜反転させて、エピタキシャル膜を形成している。

そこで、エピタキシャル膜の形成により、当該膜の形成前の反りが打ち消されているか否かを確認するために、直線状ワイヤでシリコンウェーハを製造し、当該膜の形成前後のシリコンウェーハの形状を調べた。その結果を図９（Ａ），（Ｂ）に示す。
図９（Ａ），（Ｂ）に示すように、切断方向および走行方向の両方について、エピタキシャル膜形成後のシリコンウェーハの反りは、インゴット（シリコンウェーハ）の直径が最大となる中心位置を中心にした、直径の５０％（０．５×Ｒ（直径））の範囲（以下、切断中央範囲Ａと称す）が特に大きくなることが確認できた。
このことから、エピタキシャル膜形成前に切断中央範囲Ａの反りを大きくすることで、切断中央範囲Ａにおけるエピタキシャル膜形成後の反りが小さくなると推定できる。そこで、この推定が正しいかを確認する実験４を行った。

［実験４］
まず、直線状ワイヤで製造したシリコンウェーハに対して研削を行い、強制的に切断中央範囲Ａの反りを大きくした。そして、このシリコンウェーハについて、エピタキシャル膜を形成する前後の形状を調べた。その結果を図１０（Ａ），（Ｂ）に示す。図１０（Ａ），（Ｂ）に示すように、切断方向および走行方向の両方について、エピタキシャル膜形成後の切断中央範囲Ａのシリコンウェーハの反りは、図９（Ａ），（Ｂ）に示す場合と比べて小さくなることが確認できた。
なお、図９，１０に結果を示すシリコンウェーハの直径は、３００ｍｍである。
このことから、切断中央範囲Ａにおける仕事量Ｗを制御して、当該切断中央範囲Ａにおける反りを大きくすることで、エピタキシャル膜形成後の反りを小さくできると推定できる。

ここで、円柱状のインゴットの切断位置と、当該インゴットとワイヤとの接触部分の長さとの関係は、インゴットの直径が最大となる切断位置で最大値となる二次曲線状（円弧状）となる。また、上記式（１）で定義される仕事量Ｗは、フィード速度が略一定であれば、インゴットとワイヤとの接触部分の長さに比例する。このため、フィード速度を一定にした場合の切断位置と仕事量との関係は、図１１に示すように、インゴットの中心位置で最大値となる二次曲線状になる。なお、図１１に結果を示すインゴットの直径は、３００ｍｍである。
実験３の結果に基づく推定では、シリコンウェーハの切断方向の反りと仕事量Ｗとの推移がほぼ一致するため、フィード速度を略一定にした場合、シリコンウェーハの切断方向の反りの形状は、図１１に示す仕事量Ｗの推移とほぼ一致すると推定できる。この場合、切断中央範囲Ａの反りは、図９（Ａ）に反り形状を示すシリコンウェーハよりも大きくなると推定できる。
そして、仕事量Ｗが図１１に示すように変化する場合、切断位置がインゴットの中心位置の場合の仕事量をＷｍａｘ、切断中央範囲Ａでの仕事量をＷｃｎｔとすると、以下の式（２）の関係が満たされる。
Ｗｃｎｔ≧０．８５×Ｗｍａｘ … （２）
本発明の好ましい態様は、このような知見に基づいて完成されたものである。

すなわち、本発明のシリコンウェーハの製造方法では、前記切断工程は、前記インゴットの直径が最大となる切断位置での仕事量をＷｍａｘ、前記直径が最大となる切断位置を中心とした前記直径の５０％の範囲での仕事量をＷｃｎｔとして、上記式（２）で示す関係を満たすように前記インゴットの前記フィード速度を制御することが好ましい。

本発明によれば、エピタキシャル膜形成後の反りを小さくすることが可能なシリコンウェーハを得ることができる。

また、本発明のシリコンウェーハの製造方法では、前記切断工程は、前記インゴットの切断開始から切断終了までの間、前記インゴットの前記フィード速度を略一定に維持するように制御することが好ましい。

本発明によれば、フィード速度を略一定にするだけの簡単な方法で、切断方向の反りが滑らかなドーム状のシリコンウェーハを得ることができる。

また、上述のように、中央部が一方向に凹むドーム状に反った複数のシリコンウェーハを得るためには、波状に癖付けされたワイヤを用いることが好ましいことがわかったが、ワイヤの張力の大きさによっては、切断中に断線してしまう可能性がある。
そこで、本発明者は、以下の実験５を行った。

［実験５］
張力を１０Ｎ、１５Ｎ、２５Ｎ、３０Ｎとしたこと以外は、上記実験１の実験例１−１と同様の条件で直径が３００ｍｍのインゴットを切断した。
その結果、張力が１０Ｎ、３０Ｎの場合に断線が発生し、１５Ｎ、２５Ｎの場合に断線が発生しないことが確認できた。
また、張力が１５Ｎ、２５Ｎの条件で製造したシリコンウェーハについて、ＷａｒｐとＢｏｗとを算出した。Ｗａｒｐの算出結果を図１２（Ａ）に、Ｂｏｗの算出結果を図１２（Ｂ）にそれぞれ示す。

なお、ＷａｒｐおよびＢｏｗとは、吸着固定しないシリコンウェーハＷＦの形状を表すパラメータである。測定面ＣＰとして、シリコンウェーハＷＦの厚さ方向の中央面を使用し、基準面ＲＰとして、測定面ＣＰのベストフィット面を使用する。そして、Ｗａｒｐは、基準面ＲＰから測定面ＣＰまでのずれの最大値を表す。また、Ｂｏｗは、シリコンウェーハＷＦの中心ＣＴにおける基準面ＲＰと測定面ＣＰとの差を表す。

図１２（Ａ）に示すように、張力が大きいほど、Ｗａｒｐが小さくなることが確認できた。また、図１２（Ｂ）に示すように、張力が大きいほど、Ｂｏｗが０に近くなることが確認できた。
本発明の好ましい態様は、このような知見に基づいて完成されたものである。

すなわち、本発明のシリコンウェーハの製造方法では、前記切断工程は、張力が１５Ｎ以上２５Ｎ以下に設定された前記波状ワイヤに前記インゴットを押し当てることが好ましい。

本発明によれば、波状ワイヤを断線させることなく、シリコンウェーハを製造できる。

本発明におけるワイヤの構成を示す図であり、（Ａ）は波状ワイヤの側面図、（Ｂ）は波状ワイヤによる切断状態を示す図。（Ｃ）は直線状ワイヤによる切断状態を示す図。 本発明で用いるワイヤソーを示す模式図。 実験１における仮説の説明図であり、（Ａ）はインゴットに対する波状ワイヤの位置を示す図、（Ｂ）は切断初期の状態での波状ワイヤの切削状態を示す図、（Ｃ）は切断終期の状態での波状ワイヤの切削状態を示す図、（Ｄ）はシリコンウェーハの切断方向の反りを表す縦断面図。 実験１における仮説の説明図であり、（Ａ）はワイヤソーの平面図、（Ｂ）はシリコンウェーハの走行方向の反りを表す横断面図。 実験１における実験例１−１，１−２のシリコンウェーハの切断方向および走行方向の形状を示す図。 実験１における比較例１−１，１−２のシリコンウェーハの切断方向および走行方向の形状を示す図。 実験２における実験例２−１，２−２のシリコンウェーハの研削前後での切断方向および走行方向の形状を示す図。 実験３における切断位置と仕事量およびシリコンウェーハの切断方向の形状との関係を示す図。 従来のシリコンウェーハのエピタキシャル膜形成前後の切断方向および走行方向の形状を示す図。 実験４における強制的に切断中央範囲の反りを大きくしたシリコンウェーハのエピタキシャル膜形成前後の切断方向および走行方向の形状を示す図。 実験４におけるフィード速度を一定にした場合の切断位置と仕事量との関係を示す図。 実験５の結果を示す図であり、（Ａ）はワイヤの張力とＷａｒｐとの関係を示し、（Ｂ）はワイヤの張力とＢｏｗとの関係を示す。 ＷａｒｐおよびＢｏｗの説明図。

［実施形態］
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
本実施形態においては、図２に示すようなワイヤソー１を用いて、インゴットＴを切断する。ここで、インゴットＴの形状は特に限定されないが、通常は円柱状である。また、インゴットＴの直径は特に限定されないが、通常、１００ｍｍ〜４５０ｍｍである。

インゴットＴを切断する際には、まず、ワイヤソー１の複数のメインローラ２に、図１（Ａ）に示すワイヤとしての波状ワイヤ７を螺旋状に巻き付ける。波状ワイヤ７を巻き付ける方向は、前から見て左巻きであっても良いし、右巻きであっても良い。
そして、トラバーサ４３，４４を駆動するとともに、複数のメインローラ２とワイヤリール４１，４２とを回転させることで、波状ワイヤ７をメインローラ２の軸方向と略直交する方向に走行させ（ワイヤ走行工程）、２個の上側メインローラ２１間に砥液Ｇを供給しつつ、インゴットＴを下降させて走行中の波状ワイヤ７に押し当てることで、インゴットＴを切断して複数のシリコンウェーハＷＦを製造する（切断工程）。

ここで、ワイヤ走行方向は、シリコンウェーハＷＦを反らせたい方向に応じて設定することができる。すなわち、シリコンウェーハＷＦを図２における後ろ側に凹むドーム状に反らせたい場合には、ワイヤ進行方向を図２における後ろ方向に設定すれば良いし、前側に凹むドーム状に反らせたい場合には、図２における前方向に設定すれば良い。

また、フィード速度は、シリコンウェーハＷＦの切断方向の反りを、どのような形状にするかに応じて設定することができる。切断方向の反りを滑らかな円弧状にして、全体としてドーム状に反らせるためには、上記式（１）で定義される仕事量Ｗが、略円弧状に変化するように、フィード速度を設定すれば良い。
この際、インゴットＴの直径が最大となる切断位置で、仕事量Ｗが最大値となるように、フィード速度を設定しても良い。また、このように、仕事量Ｗが略円弧状に変化するように切断位置によってフィード速度を変更しても良いし、切断位置によらずフィード速度を略一定にしても良い。
また、切断中央範囲Ａの仕事量Ｗｃｎｔが上記式（２）の関係を満たすように、フィード速度を制御しても良い。
さらに、図１１に示すように、切断中央範囲Ａの下端側端部（中央から、下端側に直径（Ｒ）の２５％移動した位置）Ａｂでの仕事量をＷｂ、上端側端部（中央から、上端側に直径（Ｒ）の２５％移動した位置）Ａｔでの仕事量をＷｔとした場合、仕事量Ｗｂと仕事量Ｗｔとは同じであっても良いし、異なっていてもよい。

さらに、波状ワイヤ７の張力は、波状ワイヤ７の断線を防止するために、１５Ｎ以上２５Ｎ以下にすることが好ましい。

［実施形態の作用効果］
上述したように、上記実施形態では、以下のような作用効果を奏することができる。

（１）波状に癖付けされた波状ワイヤ７をワイヤソー１に用いて、インゴットＴを切断するだけの簡単な構成で、外縁部に対して中央部が一方向に凹むドーム状に反った複数のシリコンウェーハＷＦを得ることができる。

（２）上記式（１）で定義される仕事量Ｗが略円弧状に変化するように、フィード速度を制御すれば、切断方向の反りが滑らかな円弧状となり、全体としてドーム状に反るシリコンウェーハＷＦを得ることができる。

（３）切断中央範囲の仕事量Ｗｃｎｔが上記式（２）の関係を満たすように、フィード速度を制御すれば、エピタキシャル膜形成後の反りを小さくすることが可能なシリコンウェーハＷＦを得ることができる。

（４）フィード速度を略一定にすれば、切断中にフィード速度を変更することなく切断方向の反りが滑らかな円弧状のシリコンウェーハＷＦを得ることができる。

（５）張力が１５Ｎ以上２５Ｎ以下に設定された波状ワイヤ７にインゴットＴを押し当てれば、波状ワイヤ７を断線させることなく、シリコンウェーハＷＦを製造できる。

［他の実施形態］
なお、本発明は上記実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の改良ならびに設計の変更などが可能である。

すなわち、上記式（１）で定義される仕事量Ｗが、略円弧状に変化しないように、フィード速度を設定しても良い。
また、切断中央範囲Ａの仕事量Ｗｃｎｔが上記式（２）の関係を満たさないように、フィード速度を制御しても良い。

２…メインローラ
７…波状ワイヤ（ワイヤ）
Ｔ…インゴット
ＷＦ…シリコンウェーハ

Claims (5)

1. 波状に癖付けされた波状ワイヤが螺旋状に巻き付けられた複数のメインローラを回転させることで、前記波状ワイヤを前記メインローラの軸方向と略直交する方向に走行させるワイヤ走行工程と、
   前記波状ワイヤにインゴットを押し当てることで前記インゴットを切断し、外縁部に対して中央部が一方向に凹むドーム状に反った複数のシリコンウェーハを製造する切断工程とを行うことを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。
2. 請求項１に記載のシリコンウェーハの製造方法において、
   前記切断工程は、
   円柱状のインゴットを前記波状ワイヤに押し当てるときの前記インゴットのフィード速度をＦ、
   前記波状ワイヤと前記インゴットとの接触部分の長さをＬとして、
   前記円柱状のインゴットにおける当該インゴットの径方向の切断位置に対して、以下の式（１）で定義される仕事量Ｗが、前記インゴットの直径が最大となる切断位置で最大値となる略円弧状に変化するように、前記インゴットの前記フィード速度を制御することを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。
   Ｗ＝Ｆ×Ｌ … （１）
3. 請求項２に記載のシリコンウェーハの製造方法において、
   前記切断工程は、
   前記インゴットの直径が最大となる切断位置での仕事量をＷｍａｘ、
   前記直径が最大となる切断位置を中心とした前記直径の５０％の範囲での仕事量をＷｃｎｔとして、
   以下の式（２）で示す関係を満たすように前記インゴットの前記フィード速度を制御することを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。
   Ｗｃｎｔ≧０．８５×Ｗｍａｘ … （２）
4. 請求項２または請求項３に記載のシリコンウェーハの製造方法において、
   前記切断工程は、前記インゴットの切断開始から切断終了までの間、前記インゴットの前記フィード速度を略一定に維持するように制御することを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載のシリコンウェーハの製造方法において、
   前記切断工程は、張力が１５Ｎ以上２５Ｎ以下に設定された前記波状ワイヤに前記インゴットを押し当てることを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。