JPH0855825A - シリコンウェハの形成方法 - Google Patents

シリコンウェハの形成方法

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JPH0855825A
JPH0855825A JP7209325A JP20932595A JPH0855825A JP H0855825 A JPH0855825 A JP H0855825A JP 7209325 A JP7209325 A JP 7209325A JP 20932595 A JP20932595 A JP 20932595A JP H0855825 A JPH0855825 A JP H0855825A
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ingot
crystal
wafer
seed
final finishing
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JP7209325A
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Anton J Miller
ヨハン ミラー アントン
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AT&T Corp
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    • C30B29/06Silicon
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
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    • B24B7/00Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor
    • B24B7/20Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 正確な結晶方向性を有するウェハを製造する
方法を提供する。 【解決手段】 (111)結晶面を有するシリコンイン
ゴットを最終仕上げ装置に搭載し、(100)方向性を
有するウェハを(111)結晶面を基準面としてインゴ
ットから切り出す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はシリコンウェハを用
意する方法に関し、特にこのシリコンウェハの切断プロ
セスに際し、整合マークとしてシリコンインゴット上の
基準となる結晶面を用いてシリコンインゴットを切断す
る方法に関する。
【0002】
【従来の技術】集積回路の製造は、最初のスタート材料
としてウェハを必要とする。現時点において、集積回路
の形成に用いられるシリコンウェハは高度に発達したプ
ロセスを用いて用意される。この従来のプロセスについ
て若干説明する。シリコンインゴットは公知のチェコラ
ルスキ成長技術を用いて成長させる。このチェコラルス
キ成長方法は、シード(種)結晶を溶融状態のシリコン
中に入れその後その種結晶をインゴットを成長させなが
ら引き上げるものである。その際にインゴットあるいは
この溶融状態のシリコンを含むるつぼのいずれか一方あ
るいは両方をこのインゴットの成長プロセスの間回転さ
せている。集積回路装置では、ウェハは(100)方向
性ウェハである必要がある。このインゴットの方向性は
ウェハが所望の(100)方向性を有するようにするこ
とが極めて必要である。このインゴットが成長した後、
インゴットの種部と端部を除去する。そしてこのインゴ
ットを所定の直径まで研磨しX線複屈折装置に入れる。
そしてその装置内で(110)方向を見い出し、そのイ
ンゴットに線を刻印する。その後このインゴットを研磨
装置で処理して、このマークされた線上に中心を有する
平坦面が所望の幅となるまで研磨する。そして、このイ
ンゴットはその平坦に研磨するプロセスの間一定状態に
保持される。ノッチ等は研磨されるかあるいはまた平坦
状態となるように形成される。この平坦面あるいはノッ
チ等の形成の許容度は約1度である。そしてこのインゴ
ットをキャリアプレートに搭載し、テスト用のウェハが
切り出されて(100)方向がX複屈折検査によって決
定される。さらにいくつかの修正方法も必要とし、そし
て数個のテスト用ウェハが所望の方向が確保されるまで
切り出される。これについては S.Wolf and R.N.Tauber
著による「Silicon Processing for a VLSI Era, Vol.
1, pp.8-26, 1986, Lattice Press」を参照のこと。
【0003】同文献に記載されたプロセスは多くの応用
において満足すべきものであるがいくつかの欠点も有す
る。±30分の所望のインゴットの方向性を確保するに
は2枚のテスト用ウェハを検査する必要がある。さらに
また、厳密な方向性が必要となる場合にはより多くの数
のテスト用ウェハが必要となる。このようなプロセス
は、インゴットが所望の(100)方向性を達成するた
めには沢山の数のテスト用ウェハを検査しなければなら
ないために、このようなプロセスはウェハのコストを押
し上げることになる。またウェハの直径が現在最も広く
用いられている150mmの直径を越えると、そのインゴ
ットの整合、および、平坦な平坦研磨等に必要とするコ
ストがさらに上昇することになる。さらにまた、単一の
複屈折X線装置は約±10分のアークの解像度しか有さ
ない。さらに高い解像度が必要な場合には、二重複屈折
システムが必要となり、このシステムは、単一の複屈折
システムに比較よりも構造が複雑で高価なものである。
さらに、現在の整合許容度に関連するコストに加えて、
例えば0.25μm以下のデザインルールを用いた集積
回路は、現在以上のウェハの方向性の制御を必要とす
る。しかし、高度のウェハの方向性の制御に対する要件
は製造装置により制限される。例えば、エピタキシャル
シリコン上の薄いゲート酸化物上の過度の凹凸は、ウェ
ハの(100)方向性が不一致となると好ましいもので
はない。この酸化物の凹凸は、例えば、ゲート酸化物を
介したリーク電流の原因となる。さらに(100)と
(110)の良好なウェハの方向性に対する必要な例も
存在する。そして±1分のアークの方向性の許容度が
(100)の方向性に対しては要求されることも将来生
ずる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、正確な結晶方向性を有するウェハを製造する方法
を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の一実施例におい
ては、複数の(111)結晶面7を有するシリコンイン
ゴットを最終仕上げ装置に搭載し、(100)方向性を
有するウェハを(111)結晶面7を基準面としてイン
ゴットから切り出す。本発明の他の実施例によれば、こ
のインゴットは最終仕上げ装置に搭載され(111)結
晶面を基準面として用いて平坦に研磨される。
【0006】本発明のより広域概念によれば、インゴッ
ト上に既知の方向性を有する結晶面を基準面として用い
るものである。さらに、このようなウェハを(100)
の方向以外の方向性でもって切り出すことができる。
【0007】
【発明の実施の形態】次に本発明の1実施例を図1を用
いて説明する。同図は引き上げ途中のシリコンインゴッ
トのシード端部を表す側面図である。同図にはシード部
1とネック部3とコーン5と肩部9とを有し、(11
1)結晶面7が肩部9上に形成されている。点線11は
従来、ウェハを切り出す前にシード部1とコーン部5を
除去していた面を示す。同図からわかるように、肩部9
の上のシード部1とコーン部5と肩部9上の(111)
結晶面7とは除去されていた。現在の製造技術ではウェ
ハの切出しの前に除去される(111)結晶面7のサイ
ズを最小にして、不使用の無駄となるシリコンを少なく
しようとしている。実線13が本発明によりシード部1
とコーン部5を除去する面を表す。肩部9上の(11
1)結晶面7はコーン部5とシード部1が除去された後
も残ることになる。図2は、コーン部5とシード部1が
除去された後のインゴットの上面図である。4個の(1
11)結晶面7がインゴットの上部の(100)表面上
に示されている。この(111)結晶面7の形状は楕円
形でその大きさは約1cm2 である。この実際の大きさと
形状はインゴットを成長するのに用いられるプロセスに
関連し必要に応じて変化し得るものである。1cm2 以上
の大きな(111)結晶面7が成長し用いられている。
この(111)結晶面7の大きさと形状は一定の成長条
件が用いられている場合でもインゴット毎に変化するも
のである。この(111)結晶面7の大きさは当業者に
より初期の成長条件を経験的に決定することにより制御
可能である。この正確な大きさはインゴットに関し切出
し面の方向を測定することにより光学的な測定に依存す
る。当業者であれば本発明を実現するために適当な(1
11)結晶面7の大きさを容易に選択することができ
る。
【0008】この(111)結晶面7をその特性により
基準面として用いるのが好ましい。すなわちその光学特
性はウェハが正確な光学基準ツール、あるいは基準面と
ともにテストされる、即ちニュートンリングが完全にス
トレートとなるようになるという事実により、その光学
特性の完全性が補償される。このような光学特性は、ウ
ェハを結晶学的に方向付けその切出し方向と切出しプロ
セスの間基準面として用いるのに理想的な面を形成す
る。
【0009】成長後このインゴットは所望の直径になる
ように円板状に形成するために研磨機に移される。しか
し、このインゴットは(110)方向を確認するために
X線複屈折装置には移すことはない。研磨ホイールの半
径方向に対し基準となるような光学機械装置が肩部9上
の(111)結晶面7を基準にすることにより(11
0)方向の位置を特定する。平坦面あるいはノッチがこ
の研磨プロセスにより形成される。この平坦面がこのウ
ェハを集積回路を形成するような様々な後続のステップ
の間、ウェハの方向性を表すものとして用いられる。し
かしこの平坦面は切出しプロセスの間には必要とされな
い。
【0010】このインゴットを最終仕上げ装置、例え
ば、ウェハ処理用の刃の上に整合するには(111)結
晶面を必要とする。この整合には異なるアプローチも可
能であるが、これら別のアプローチにおいても完全な結
晶方向性の高いレベルを有する(111)結晶面の光学
特性を利用している。この整合とは、(111)結晶面
と切断用刃システムあるいは研磨用刃システムのような
最終仕上げ装置との部品との間の整合を意味する。切断
刃が用いられている場合には、この切断刃が最終仕上げ
装置の基準面を表すことになる。研磨用刃が用いられて
いる場合には研磨用ホイールが最終仕上げ装置の基準面
を規定する。必要とされる光学反射は切断用刃の表面あ
るいは研磨用ホイールの一部を修正することにより得る
ことができる。いかなる表面仕上げ技術例えば電気研磨
もそのような最終仕上げ装置が適当な基準部分を有さな
い場合にも使用できる。
【0011】基準面あるいは最終仕上げ装置は、基準面
からの反射角を変化させることにより整合を単純化する
ために光学的に修正することもできる。このような1つ
のアプローチとしては、反射性切断刃あるいは反射性研
磨ホイールのいずれかに整合することのできる共通面を
形成するために34.5度(その補角である55.5度
が(111)結晶面と(100)面とのなす角である)
の有効角を有する小さく光学的に平坦なプリズムを光学
的に平坦な(111)結晶面に取付けることである。単
色光も整合用に用いることもできる。別法として、小プ
リズムあるいは他のビーム偏光構造をキャリア面に取付
け、このキャリア面を切断刃あるいは研磨ホイールに取
付けることである。
【0012】整合を行った後、切出し動作が行われる。
この切出し動作は従来公知のものであるのでここではこ
れ以上ふれない。
【0013】
【発明の効果】以上述べたように本発明の方法はインゴ
ットの正確で早い整合が達成できさらに所望の方向性を
有するウェハを正確に切り出すことができる。また本発
明の変形例としては(111)結晶面以外の結晶面も整
合用に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】引き上げ状態のシリコンインゴットのシード端
部を示す側面図
【図2】コーン部とシード部とが除去された状態のシリ
コンインゴットの上面図
【符号の説明】
1 シード部 3 ネック部 5 コーン部 7 (111)結晶面 9 肩部 11 点線 13 実線

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)既知の結晶面(7)を有するシリ
    コンインゴットを最終仕上げ装置に搭載するステップ
    と、 (B)前記結晶面(7)を基準面として、前記インゴッ
    トから複数のウェハを切り出すステップとからなること
    を特徴とするシリコンウェハの形成方法。
  2. 【請求項2】 前記結晶面(7)は、(111)方向を
    有することを特徴とする請求項1の方法。
  3. 【請求項3】 前記ウェハは、(111)方向を有する
    ことを特徴とする請求項1の方法。
  4. 【請求項4】 (C)前記最終仕上げ装置の一部を基準
    面として用いるステップをさらに有することを特徴とす
    る請求項1の方法。
  5. 【請求項5】 前記(C)のステップは、前記基準面と
    して切出し刃を用いることを特徴とする請求項4の方
    法。
  6. 【請求項6】 前記(C)のステップは、基準面として
    研磨ホイールを用いることを特徴とする請求項4の方
    法。
  7. 【請求項7】 (D)前記基準面あるいは前記最終仕上
    げ装置を光学的に修正するステップをさらに有すること
    を特徴とする請求項1の方法。
  8. 【請求項8】 前記(D)のステップは、前記基準面か
    らの反射光の角度を変えることであることを特徴とする
    請求項7の方法。
  9. 【請求項9】 前記(D)のステップは、前記最終仕上
    げ装置からの光の反射角を変化させることであることを
    特徴とする請求項7の方法。
JP7209325A 1994-07-26 1995-07-26 シリコンウェハの形成方法 Pending JPH0855825A (ja)

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US08/280,429 US5529051A (en) 1994-07-26 1994-07-26 Method of preparing silicon wafers
US280429 2002-10-25

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