JP6512132B2 - ウェーハの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ウェーハの製造方法に関する。

従来、ワイヤソーを用いたウェーハの製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１の方法では、走行中のワイヤ列にスラリーを供給しつつ、単結晶インゴットを保持する保持手段を下降させることで単結晶インゴットを切断し、その後、ワイヤ列を２ｍ／ｍｉｎ以下の速度で走行させつつ、保持手段を５〜１００ｍｍ／ｍｉｎの速度で上昇させることで、切断後の単結晶インゴット（以下、「切断後インゴット」と言う）をワイヤ列から引き抜いている。

特開２００９−１４２９１２号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、ウェーハ表面が傷付いてしまうおそれがある。

本発明の目的は、高品質なウェーハを製造可能な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、上記課題について以下の知見を得た。
保持手段を下降させながら単結晶インゴットを切断する場合、切断後インゴットにおけるワイヤ列が通過した領域（ワイヤ列より下側の領域）に、スラリーが入り込む。このスラリーは、基本的に重力により下方へ移動するが、表面張力によりウェーハ間で滞留し、時間の経過に伴い一部がウェーハに固着する。
切断工程が終了すると、保持手段を上昇させながら切断後インゴットをワイヤ列から引き抜く。この際、ウェーハ間で固着したスラリー（砥粒）がワイヤにより削り落とされ、この削り落とされた砥粒は、図１に示すように、ワイヤ列８１が矢印Ｅの方向に走行する場合、ウェーハＷ間の左下の領域Ｒに密集する。引き抜きが進みワイヤ８が領域Ｒを走行する際、領域Ｒに密集した砥粒をワイヤ８がウェーハＷに押圧し、ウェーハＷ表面を傷付けてしまうと推測した。

ウェーハＷの傷付きを抑制するためには、砥粒に付与されるウェーハＷ表面への押圧力を低減する必要がある。この押圧力が付与される原因は、引き抜きの際に、走行中のワイヤ８がウェーハＷ表面に直交する方向に振動すること、つまりワイヤ８がウェーハ間の砥粒に接触して蛇行することであると考えられる。
そこで、検討を重ねた結果、切断後インゴットの引き抜き速度（保持手段の上昇速度）を速め、ワイヤ８が砥粒に付与する引き抜き方向と反対方向、つまりウェーハＷの面方向に沿う下方向への力を大きくして砥粒を除去することで、ウェーハＷ間に密集した砥粒との接触によるワイヤ８の蛇行を抑制し、砥粒に付与されるウェーハＷ表面への押圧力を低減できることを知見した。
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。

本発明のウェーハの製造方法は、ワイヤソーを用いた単結晶インゴットの切断によりウェーハを製造するウェーハの製造方法であって、走行中のワイヤ列にスラリーを供給しつつ、前記単結晶インゴットを保持する保持手段を前記ワイヤ列に対して相対的に下降させることで、前記単結晶インゴットを切断する切断工程と、前記保持手段を前記ワイヤ列に対して相対的に上昇させることで、切断後の単結晶インゴットを前記ワイヤ列から引き抜く引き抜き工程とを備え、前記引き抜き工程は、１００ｍｍ／ｍｉｎを超える速度で前記保持手段を相対的に上昇させることを特徴とする。

本発明によれば、保持手段を１００ｍｍ／ｍｉｎを超える速度という速い速度で相対的に上昇させることで、ウェーハ間で固着したスラリーの砥粒にワイヤが付与する下方向への力を大きくし、砥粒を除去できる。したがって、ウェーハ間に密集した砥粒との接触によるワイヤの蛇行を抑制することで、砥粒に付与されるウェーハ表面への押圧力を低減可能となり、表面の傷付きが抑制された高品質なウェーハを製造できる。

本発明のウェーハの製造方法において、前記引き抜き工程は、前記ワイヤ列を一つの方向のみに走行させることが好ましい。

引き抜き工程時にワイヤ列を往復走行させる場合、走行方向を一方向から他方向へ切り替える際にワイヤ列が一時的に停止する。また、ワイヤによるウェーハ表面への押圧力は、走行中と停止中とで異なる。このため、ワイヤ列を往復走行させると、走行方向の切り替え時にウェーハ表面への押圧力が変化してしまい、ウェーハ表面の平坦度が低くなるおそれがある。また、ワイヤ列の一時停止中も保持手段が相対的に上昇し続けるため、ウェーハとワイヤとの間隔が小さい場合、ワイヤが上方向に大きく撓んでしまい、断線するおそれがある。
本発明によれば、引き抜き工程時にワイヤ列を一つの方向のみに走行させ、一時停止させないため、ウェーハ表面への押圧力の変化を抑制でき、ウェーハ表面の平坦度が低くなることを抑制できる。また、ワイヤの上方向への撓みに伴う断線も抑制できる。

本発明のウェーハの製造方法において、前記引き抜き工程は、前記ワイヤ列における前記切断工程で使用した部分のみを前記ウェーハ間で走行させることが好ましい。

本発明によれば、切断に使用されて未使用時より細くなったワイヤをウェーハ間で走行させることができ、未使用のワイヤをウェーハ間で走行させる場合と比べて、ワイヤとウェーハとの間隔を拡げることができる。したがって、ウェーハ表面への押圧力をより低減でき、引き抜き工程時にウェーハ表面が削られることを抑制できる。

本発明のウェーハの製造方法において、前記引き抜き工程は、１０Ｎ以上４０Ｎ以下の張力で前記ワイヤ列を走行させることが好ましい。

本発明によれば、引き抜き工程時のワイヤ列の張力を１０Ｎ以上にするため、ワイヤが上方向に大きく撓んでしまい、断線することを抑制できる。また、ワイヤ列の張力を４０Ｎ以下にするため、破断限界を超えてワイヤが断線することを抑制できる。

本発明のウェーハの製造方法において、前記引き抜き工程は、前記ワイヤ列にスラリーを供給せずに行うことが好ましい。

本発明によれば、引き抜き工程時にウェーハ間に滞留するスラリーの増加を抑制でき、ウェーハ表面が削られることを抑制できる。

本発明のウェーハの製造方法において、前記引き抜き工程は、前記ワイヤ列に砥粒を含まないオイルを供給しつつ行うことが好ましい。

本発明によれば、引き抜き工程時にワイヤとウェーハとの間の潤滑性を高めることができ、ウェーハ表面が削られることを抑制できる。

従来の課題の説明図。 本発明の一実施形態に係るワイヤソーを示す模式図。 本発明の実施例におけるウェーハの傷付き性評価結果を示すマップ図。

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
［ワイヤソーの構成］
まず、ワイヤソーの構成について説明する。
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の周りにワイヤ８が螺旋状に巻き付けられることで、図２の紙面直交方向に並ぶワイヤ列８１が形成されている。
ワイヤ８は、一般的にピアノ線と呼ばれる高張力メッキ鋼線により構成されている。ワイヤ８の両端側は、それぞれ複数ずつ（図２では、１個ずつ図示）のガイドローラ３１およびテンションローラ３２を介して、ワイヤ８を送り出したり巻き取ったりする２個のボビン４１に固定されている。また、テンションローラ３２とボビン４１との間には、それぞれトラバーサ４２が設けられている。トラバーサ４２は、ワイヤ８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、シリコン、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、サファイア等の単結晶インゴット（以下、単に「インゴット」と言う）Ｍを保持する保持手段６と、この保持手段６を昇降させる昇降手段７とが設けられている。

［ウェーハの製造方法］
次に、ワイヤソー１を用いたインゴットＭの切断によりウェーハを製造する方法について説明する。
ウェーハの製造方法は、ワイヤ列８１でインゴットＭを切断する切断工程と、切断後のインゴットＭをワイヤ列８１から引き抜く引き抜き工程とを備えている。

切断工程では、ワイヤソー１は、メインローラ２を回転させることで、ワイヤ列８１を一方向Ｅ１に走行させるとともに、ワイヤ列８１の張力が所定値となるように、テンションローラ３２の上下方向の位置を調整し、２個の上側メインローラ２１間にスラリーＧを供給する。
その後、ワイヤソー１は、ワイヤ列８１の走行速度、走行方向、張力、スラリーＧの供給状態を維持しながら保持手段６を下降させ、走行中のワイヤ列８１にインゴットＭを押し当てることで切断し、複数のウェーハを製造する。
切断工程が終了した時点では、切断後インゴットＭは、図２中二点鎖線で示すように、上側メインローラ２１間に架け渡されたワイヤ列８１の下方に位置する。また、ワイヤ８は、インゴットＭの切断時に摩耗し、切断前よりも細くなる。

引き抜き工程では、ワイヤソー１は、ワイヤ列８１を他方向Ｅ２に走行させるとともに、保持手段６を１００ｍｍ／ｍｉｎ以上の速度で上昇させることで、切断後インゴットＭをワイヤ列８１から引き抜く。
この引き抜き工程において、保持手段６の上昇速度は、ワイヤ８に作用する負荷を抑制するために、３００ｍｍ／ｍｉｎ以下とすることが好ましい。

引き抜き工程において、ワイヤ列８１の走行速度は、８ｍ／ｍｉｎ以下とすることが好ましく、４ｍ／ｍｉｎ以下とすることがより好ましい。ワイヤ列８１の走行速度を８ｍ／ｍｉｎ以下とすることで、ウェーハ表面の傷付きを確実に抑制でき、ワイヤ列８１の走行速度を４ｍ／ｍｉｎ以下とすることで、ウェーハ表面の傷付きをより抑制できる。

引き抜き工程において、ワイヤ列８１を往復走行させずに、他方向Ｅ２のみに走行させることが好ましい。このようにすれば、ワイヤ８の一時停止に伴うウェーハ表面への押圧力の変化を抑制でき、ウェーハ表面の平坦度が低くなることを抑制できる上、ワイヤ８が上方向に大きく撓んでしまい、断線することも抑制できる。さらに、未使用時より細くなったワイヤ８をウェーハ間で走行させることができる。その結果、ウェーハ表面への押圧力をより低減でき、ウェーハ表面が削られることを抑制できる。

引き抜き工程において、ワイヤ列８１の張力を１０Ｎ以上４０Ｎ以下にすることが好ましい。張力が１０Ｎ未満の場合、保持手段６の上昇とともにワイヤ８が上方向に大きく撓んで断線するおそれがあり、４０Ｎを超える場合、破断限界を超えてワイヤ８が断線するおそれがあるからである。

引き抜き工程において、ワイヤ列８１にスラリーＧを供給しないことが好ましい。このようにすれば、ウェーハ間に滞留するスラリーＧの増加を抑制でき、ウェーハ表面が削られることを抑制できる。
なお、ワイヤ列８１に砥粒を含まないオイルを供給してもよい。

以上のような引き抜き工程により、図１に示す領域Ｒに砥粒が密集していても、保持手段６を１００ｍｍ／ｍｉｎ以上という速い速度で上昇させることで、この砥粒にワイヤ８が付与する下方向への力で砥粒を除去できる。したがって、ウェーハＷ間の砥粒との接触によるワイヤ８の蛇行を抑制し、砥粒に付与されるウェーハＷ表面への押圧力を低減できるため、表面の傷付きが抑制された高品質なウェーハＷを製造できる。
なお、ウェーハＷの製造に際し、インゴットＭを固定してワイヤ列８１を昇降させてもよいし、インゴットＭとワイヤ列８１との両方を昇降させてもよい。

次に、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。

〔比較例１〕
まず、直径３００ｍｍ、直胴部の長さが２００〜４００ｍｍのインゴットを準備した。
そして、図１に示すようなワイヤソーに直径が０．１４ｍｍのワイヤをセットし、スラリーを供給しながらインゴットの切断工程を行った。

切断工程終了後、以下の表１に示す条件で引き抜き工程を行いウェーハを製造した。なお、ワイヤの張力を２０Ｎに設定し、ワイヤ列における切断工程で使用した部分のみをウェーハ間で走行させ（往復させない）、スラリーを供給しなかった。

〔比較例２，３、参考例１、実施例１，２〕
引き抜き工程におけるワイヤ列の走行速度、保持手段の上昇速度を表１に示す条件にしたこと以外は、比較例１と同じ条件でウェーハを製造した。

［評価］
〔傷付き評価〕
それぞれ１枚ずつの比較例１〜３、参考例１、実施例１，２のウェーハをＸ線並びに目視で確認し、傷付きレベルを評価した。その結果を表１に示す。なお、表１中、「Ａ」は傷がないレベル、「Ｂ」は傷がいくつかあるものの許容できるレベル、「Ｃ」は傷が多数あり許容できないレベルを表す。
また、図３に示すように、表１の傷付き評価結果とワイヤ列の走行速度と保持手段の上昇速度との関係を表すマップ図を作成した。

表１および図３に示すように、引き抜き工程時に１００ｍｍ／ｍｉｎ以上の速度で保持手段を上昇させることで、ウェーハ表面の傷付きを抑制できることが確認できた。
また、ワイヤ列の走行速度を８ｍ／ｍｉｎ以下とすることで傷付きが許容できるレベル（ＡまたはＢ）になり、４ｍ／ｍｉｎ以下とすることで傷付きがないレベル（Ａ）になることが確認できた。
また、ウェーハ表面の傷付きは、特に図１の領域Ｒに対応する位置に発生していることが確認できた。

なお、保持手段の上昇速度をＶｈ（ｍｍ／ｍｉｎ）、ワイヤ列の走行速度をＶｗ（ｍｍ／ｍｉｎ）とした場合、以下の式（１）を満たす場合、レベルＡになる。
Ｖｈ≧０．０３×Ｖｗ−２０ … （１）
ただし、Ｖｈ≦１０の場合を除く

また、以下の式（２）を満たす場合、レベルＢになる。
０．０３×Ｖｗ−２０＞Ｖｈ≧０．０１５×Ｖｗ−２０ … （２）
ただし、Ｖｈ≦１０の場合を除く

さらに、以下の式（３）を満たす場合、レベルＣになる。
Ｖｈ＜０．０１５×Ｖｗ−２０ … （３）

〔ＬＰＤ評価〕
それぞれ３０〜４５枚ずつの比較例１〜３、参考例１、実施例１，２のウェーハに対し、Ｓｕｒｆｓｃａｎ ＳＰ１（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製）のＯｂｌｉｑｕｅモードで測定を行い、ＬＰＤマップを作成した。そして、エリアカウントアベレージと、エリアカウント０個率とを評価した。
エリアカウントアベレージは、０．２μｍ以上の大粒径ＬＰＤをエリアとして個数をカウントし、エリアカウント総数／投入枚数により算出した。
エリアカウント０個率は、０．２μｍ以上の大粒径ＬＰＤの無いウェーハ枚数をカウントし、そのウェーハ枚数／投入枚数により算出した。
それらの結果を表１に示す。

表１に示すように、比較例３、参考例１、実施例１，２では、エリアカウントアベレージが０．１と小さく、エリアカウント０個率が９１％以上と高く、ＬＰＤが極めて少ないことが確認できた。一方、比較例１，２では、エリアカウントアベレージが０．３以上と大きく、エリアカウント０個率がそれぞれ７９％以下と低く、ＬＰＤが多く発生していることが確認できた。
以上のことから、引き抜き工程時に１００ｍｍ／ｍｉｎ以上の速度で保持手段を上昇させることで、ウェーハ表面の傷付きを抑制できる上、ＬＰＤの発生も抑制できることが確認できた。

１…ワイヤソー、６…保持手段、８１…ワイヤ列、Ｇ…スラリー、Ｍ…単結晶インゴット、Ｗ…ウェーハ。

Claims (6)

1. ワイヤソーを用いた単結晶インゴットの切断によりウェーハを製造するウェーハの製造方法であって、
   走行中のワイヤ列にスラリーを供給しつつ、前記単結晶インゴットを保持する保持手段を前記ワイヤ列に対して相対的に下降させることで、前記単結晶インゴットを切断する切断工程と、
   前記保持手段を前記ワイヤ列に対して相対的に上昇させることで、切断後の単結晶インゴットを前記ワイヤ列から引き抜く引き抜き工程とを備え、
   前記引き抜き工程は、１００ｍｍ／ｍｉｎを超える速度で前記保持手段を相対的に上昇させることを特徴とするウェーハの製造方法。
2. 請求項１に記載のウェーハの製造方法において、
   前記引き抜き工程は、前記ワイヤ列を一つの方向のみに走行させることを特徴とするウェーハの製造方法。
3. 請求項２に記載のウェーハの製造方法において、
   前記引き抜き工程は、前記ワイヤ列における前記切断工程で使用した部分のみを前記ウェーハ間で走行させることを特徴とするウェーハの製造方法。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のウェーハの製造方法において、
   前記引き抜き工程は、１０Ｎ以上４０Ｎ以下の張力で前記ワイヤ列を走行させることを特徴とするウェーハの製造方法。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のウェーハの製造方法において、
   前記引き抜き工程は、前記ワイヤ列にスラリーを供給せずに行うことを特徴とするウェーハの製造方法。
6. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のウェーハの製造方法において、
   前記引き抜き工程は、前記ワイヤ列に砥粒を含まないオイルを供給しつつ行うことを特徴とするウェーハの製造方法。

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