WO2008035530A1

WO2008035530A1 - Procédé de découpe et procédé de fabrication de plaquette épitaxiale

Info

Publication number: WO2008035530A1
Application number: PCT/JP2007/066231
Authority: WO
Inventors: Hiroshi Oishi; Daisuke Nakamata
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 2006-09-22
Filing date: 2007-08-22
Publication date: 2008-03-27
Anticipated expiration: 2009-03-22
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Description

明細書

切断方法およびェピタキシャルゥエーハの製造方法

技術分野

[0001] 本発明は、ワイヤソーを用いて、シリコンインゴット、化合物半導体のインゴット等から多数のゥエーハを切り出す切断方法と前記切断方法により切り出したゥエーハにェピタキシャル層を積層するェピタキシャルゥエーハの製造方法に関する。

背景技術

[0002] 近年、ゥエーハの大型化が望まれており、この大型化に伴い、インゴットの切断には専らワイヤソ一が使用されて!/、る。

ワイヤソ一は、ワイヤ（高張力鋼線)を高速走行させて、ここにスラリを掛けながら、ィンゴット（ワーク）を押し当てて切断し、多数のゥエーハを同時に切り出す装置である（特開平 9 262826号公報参照）。

[0003] ここで、図 11に一般的なワイヤソ一の一例の概要を示す。

図 11に示すように、ワイヤソー 101は、主に、インゴットを切断するためのワイヤ 102 、ワイヤ 102を巻回した溝付きローラ 103 (ワイヤガイド）、ワイヤ 102に張力を付与するための機構 104、切断されるインゴットを送り出す機構 105、切断時にスラリを供給する機構 106で構成されている。

[0004] ワイヤ 102は、一方のワイヤリール 107から繰り出され、トラバーサ 108を介してパゥダクラツチ（定トルクモータ 109)やダンサローラ（デッドウェイト）（不図示）等からなる張力付与機構 104を経て、溝付きローラ 103に入っている。ワイヤ 102はこの溝付きローラ 103に 300〜400回程度巻掛けられた後、もう一方の張力付与機構 104'を経てワイヤリール 107'に巻き取られている。

[0005] また、溝付きローラ 103は鉄鋼製円筒の周囲にポリウレタン樹脂を圧入し、その表面に一定のピッチで溝を切ったローラであり、巻掛けられたワイヤ 102が、駆動用モータ 110によって予め定められた周期で往復方向に駆動できるようになつている。

[0006] なお、インゴットの切断時には、図 12に示すようなインゴット送り機構 105によって、インゴットは溝付きローラ 103に巻回されたワイヤ 102に送り出される。このインゴット送り機構 105は、インゴットを送りだすためのインゴット送りテーブル 111、 LMガイド 1 12、インゴットを把持するインゴットクランプ 113、スライスあて板 114等からなっており、コンピュータ制御で LMガイド 112に沿ってインゴット送りテーブル 111を駆動させることにより、予めプログラムされた送り速度で先端に固定されたインゴットを送り出すことが可能である。

[0007] そして、溝付きローラ 103、巻掛けられたワイヤ 102の近傍にはノズル 115が設けられており、切断時にスラリタンク 116から、溝付きローラ 103、ワイヤ 102にスラリを供給できるようになつている。また、スラリタンク 116にはスラリチラ一 117が接続されており、供給するスラリの温度を調整できるようになって!/、る。

[0008] このようなワイヤソー 101を用い、ワイヤ 102にワイヤ張力付与機構 104を用いて適当な張力をかけて、駆動用モータ 110により、ワイヤ 102を往復方向に走行させなが

[0009] ところで、上記のようなワイヤソー 101を用いて切り出されたゥエーハは、例えば半導体ゥエーハの場合、通常、ポリッシュ (研磨）後にェピタキシャル成長を行って製品となる場合がある。シリコンゥエーハのェピタキシャル成長では、ポリッシュしたゥエーハの表面に厚さ数 mのシリコン単結晶薄膜 (ェピタキシャル層）を化学気相析出（C VD)等で成長させ、ゥエーハとしての電気的、物理的性質を改善して、このェピタキシャル層の表面にデバイス素子を作り込む。

[0010] ゥエーハとェピタキシャル層には色々な組み合わせがある力 P型低抵抗ゥェーハに、通常抵抗の P型ェピタキシャル層を成長させたものが一般的である。このェピタキシャル成長を施す際に特徴的なことは、図 13に示すように、成長後のゥエーハに B ow (そり）が生じてしまうことである。図 13に、ゥエーハ 222にェピタキシャル層 223が積層されたェピタキシャルゥエーハ 221の一例を示す。

[0011] すなわち、 P型低抵抗ゥエーハ 222は、シリコンより原子半径の小さい硼素（B)をド一パントとして多量に含むため、ノンドープ.シリコンより平均格子間距離が小さい。一方、通常抵抗の P型ェピタキシャル層 223はドーパント量が少なぐゥエーハより相対的に平均格子間距離が大きい。このため、ゥエーハ 222上にェピタキシャル層 223を成長させた場合は、平均格子間距離の異なる両者のバイメタル変形により、ェピタキシャルゥエーハ 221においては、ェピタキシャル層 223が凸となる方向に Bow変化が生じたものになり易い。

[0012] 因みに、シリコンより原子半径の大きいヒ素 (As)をドーパントとして多量に含む N型低抵抗ゥエーハ上に、ドーパント量の少な!/、通常抵抗の N型ェピタキシャル層を成長させたェピタキシャルゥエーハでは、図 13に示す場合とは逆に、ェピタキシャル層が凹となる方向に Bow変化を生じたものとなる。

[0013] ここで、図 14にェピタキシャル成長による Bow変化の一例を示す。図 14 (A)において、横軸はスライス後にポリッシュしたェピタキシャル成長前のゥエーハ（PW) (あるいは、スライス後のゥエーノ、）における Bow値であり、縦軸は、その PWにェピタキシャル成長したェピタキシャルゥエーハ（EPW)における Bow値である。

また、図 14 (B)は、 Bow値を横軸にとり、上記 PWと EPWの各 Bow値における分布割合を示したグラフである。

図 14から判るように、ワイヤソ一でスライスし、ポリッシュした PWにおける Bowとそれにェピタキシャル成長を行ったェピタキシャルゥエーハにおける Bowの相関は極めて良い（R² = 0. 94)。そして、ェピタキシャル成長による Bow増加分は + 10〃 m 程度であることが判る（例えば、図 14 (A)において、 PW Bowが C^ mのとき、 EPW Bowが 10 111)。なおここでは、ェピタキシャル層側が凸方向に変位している場合を「 +」方向と定義している。

[0014] 一方、製品としてェピタキシャルゥエーハを考えた場合には、ェピタキシャル成長後に Bowの大きさ（絶対値）を最小とすることが求められる。これは、ェピタキシャル成長によって、原料となるゥエーハにおける Bowが打ち消されるようにェピタキシャル層を積層することにより実施すること力できると考えられる。したがって、上記のようにスライス後のゥエーハの元々の Bowを打ち消すようにェピタキシャル層を積層するためには、まず、ゥエーハの Bowの向き（+ /—）を、ェピタキシャル成長を行う前に予め一方向に揃えておく必要がある。

[0015] ところ力従来法によりインゴットをスライスし切り出した場合、通常、インゴットの軸方向の位置ごとに Bowの向きがばらばらになってしまう。したがって、ポリッシュ前の工程において、スライスして得られたゥエーハの全数をそれぞれ測定して、希望と逆方向の Bowであった場合には一枚ずっゥエーハの表裏をひっくり返して研磨装置等に逆向きに入れ替える作業を行う必要があり、極めて煩雑であった。発明の開示

[0016] そこで、本発明は、上記問題点を鑑みてなされたもので、ワイヤソーを用いてインゴットを切断する際、簡単かつ再現性良ぐゥエーハ全数の反りを一方向に揃えて切断すること力 Sできる切断方法を提供することを目的とする。さらには、その切断方法を用いることで、従来のように切り出されたスライスゥエーハの Bowの測定および裏表入れ替え作業を必要としな!/、ェピタキシャルゥエーハの製造方法を提供することを目的とする。

[0017] 上記目的を達成するために、本発明は、ワイヤを複数の溝付きローラに巻掛けし、該溝付きローラに切断用スラリを供給しつつ、前記ワイヤを走行させながらインゴットに押し当ててゥエーハ状に切断する方法であって、予め、前記溝付きローラに前記切断用スラリを供給温度を制御して供給しつつインゴットを切断する試験を行!/、、前記溝付きローラの軸方向変位と前記切断用スラリの供給温度との関係を調査して、該溝付きローラの軸方向変位と切断用スラリの供給温度との関係から前記切断用スラリの供給温度プロファイルを設定し、該供給温度プロファイルに基づ!/、て前記切断用スラリを供給することにより、前記溝付きローラの軸方向変位を制御しながらインゴットを切断し、切断されるゥエーハ全数の反りを一方向に揃えることを特徴とする切断方法を提供する。

[0018] このように、本発明の切断方法では、まず、溝付きローラに切断用スラリを供給温度を制御して供給しつつインゴットを切断する試験を行い、溝付きローラの軸方向変位と切断用スラリの供給温度との関係を調査しておく。このような調査を予め行うことによって、使用するワイヤソーごとに固有の溝付きローラの軸方向変位と切断用スラリの供給温度との関係を前もって得ることができる。

[0019] その後、上記のようにして得られた溝付きローラの軸方向変位と切断用スラリの供給温度との関係から、切断されるゥエーハの反りが一方向に揃う切断用スラリの供給温度プロファイルを設定する。そして、そのプロファイルに基づいて切断用スラリを供給することにより、その使用するワイヤソ一の溝付きローラの軸方向変位を制御しながらインゴットを切断し、切断されるゥエーハ全数の反りを一方向に揃える。

このように、上記ワイヤソーごとに固有の上記関係から、切断用スラリの供給温度プ口ファイルを設定し、それに従い実際に切断用スラリを供給して切断を行うため、簡単かつ再現性良ぐ切断されるゥエーハ全数の反りを一方向に揃えることが可能である。そして、ゥエーハ全数の反りを一方向に揃えることができるので、後述するように、ェピタキシャル層を積層する前に、所望の面側にェピタキシャル成長できるように、予め各ゥエーハの形状を測定し、ゥエーハの裏表を入れ替えて Bowの向きを揃えるという作業を省くことができる。

[0020] このとき、前記切断用スラリの供給温度プロファイルを調整して、前記切断されるゥエーハ全数の反りの大きさを調整することができる。

上記のように、前もって溝付きローラの軸方向変位と切断用スラリの供給温度との関係を調査してあるので、その関係から設定する切断用スラリの供給温度プロファイルを調整することによって、溝付きローラの軸方向変位を調整し、切断されるゥエーハ全数の反りの大きさを調整することができる。

[0021] また、前記切断用スラリの供給温度プロファイルを、少なくとも、前記インゴットの切り込み深さが直径の 1/2に達してから供給温度が徐々に上昇するプロファイルとすること力 Sでさる。

あるいは、前記切断用スラリの供給温度プロファイルを、前記インゴットの切断開始時から、供給温度が徐々に上昇するプロファイルとすることができる。

[0022] これらのように、切断用スラリの供給温度プロファイルを、少なくとも、インゴットの切り込み深さが直径の 1/2に達してから供給温度が徐々に上昇するプロファイルとする、、あるいは、切断用スラリの供給温度プロファイルを、インゴットの切断開始時から、供給温度が徐々に上昇するプロファイルとするかによつて、切断されるゥエーハ全数の反りをより容易に一方向に揃えることが可能である。

[0023] また、本発明は、前記の切断方法により反りが一方向に揃ったゥエーハを切り出し、該反りが一方向に揃ったゥエーハにェピタキシャル層を積層することを特徴とするェピタキシャルゥエーハの製造方法を提供する。

このように、前記の切断方法により反りが一方向に揃ったゥエーハを切り出し、該反りが一方向に揃ったゥエーハにェピタキシャル層を積層することにより、ェピタキシャル成長をする前に、予めインゴットから切り出したゥエーハの Bowの向きを測定し、向きが揃ってレ、なレ、場合、その裏表を入れ替えて Bowの向きを一方向に揃えると!/、う、従来では必要とされていた作業を省くことができ、作業効率を大幅に向上することが可能である。

[0024] 本発明の切断方法であれば、ゥエーハ全数の反りを一方向に揃えて切断することができ、しかも、簡単かつ再現性良く行うことが可能である。そして、ゥエーハ全数の反りを一方向に揃えて切断することができるので、ェピタキシャル成長を行う前に、ィンゴットから切り出されたゥエーハの Bowの測定および裏表の入れ替え作業をする必要がなぐ作業効率を著しく改善することができる。図面の簡単な説明

[0025] [図 1]本発明の切断方法に使用できるワイヤソ一の一例を示す概略図である。

[図 2]溝付きローラの構造の一例を示す概略平面図である。

[図 3]溝付きローラの伸縮量の測定方法を説明する説明図。

[図 4]溝付きローラ 3の軸方向変位と切断用スラリの供給温度との関係の一例を示すグラフである。

[図 5] (A)予備試験の結果から設定した切断用スラリの供給温度プロファイルの一例を示すグラフである。 (B)予備試験の結果力設定した他の切断用スラリの供給温度プロファイルの一例を示すグラフである。

[図 6]ゥエーハの反りの向きが一方向になるように切断する過程を示した説明図であ

[図 7]実施例の予備試験で得られた溝付きローラの軸方向変位と切断用スラリの供給温度との関係を示すグラフである。

[図 8]実施例および比較例における切断用スラリの供給温度プロファイルを示すダラフである。 [図 9]ワーク切込み深さと溝付きローラの軸方向変位の関係を示すグラフである。 (A) 実施例、（B)比較例。

[図 10]スライスゥエーハ全数の Bowの測定結果を示すグラフである。（A)実施例、（B )比較例。

[図 11]従来の切断方法に使用されるワイヤソ一の一例を示す概略図である。

[図 12]インゴット送り機構の一例を示す概略図である。

[図 13]ェピタキシャル成長による Bow変化の原因を説明するための説明図である。

[図 14] (A)ェピタキシャルゥエーハ（EPW)とゥエーハ（PW)の Bow^tの相関を示すグラフである。（B)ェピタキシャルゥエーハ（EPW)とゥエーハ（PW)の各 Bow値における割合の分布を示したグラフである。

[図 15]インゴット切断時における溝付きローラの伸張と切断軌跡の一例を示す説明図である。

発明を実施するための最良の形態

[0026] 以下では、本発明の実施の形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

上述したように、ゥエーハにェピタキシャル成長を施すと、図 13に示すように、ェピタキシャルゥエーハに反りが生じる。そこで、ゥエーハにェピタキシャル成長を行う前に、 Bowの向きを予め一方向に揃えておき、原料となるゥエーハの Bowを打ち消すようにしてェピタキシャル層を積層すれば、出来たェピタキシャルゥエーハの Bowの大きさを最小とすることができ、製品として好ましい。

例えば、図 14 (A)においては、ゥエーハの Bowを平均値で約一 10 mになるようにスライス時に作り込めば、ェピタキシャルゥエーハの Bowの絶対値が最小になることが期待される（但し、実際には、ゥエーハの Bowの絶対値があまり大きいとスライス時のうねり低減や両頭研削でのナノトポグラフィの低減が困難になるため、実際の目標^ Iは平均で約 5 mくら!/、が妥当であると考えられる）。

[0027] しかしながら、その原料となるゥエーノ、、すなわち、ワイヤソ一で切り出したゥエーハにおいては、通常、その切り出されたゥエーハの Bowの向きは一方向には揃っていない。そのため、ェピタキシャル成長を行う前に、ゥエーハの全数に対して、形状測定を行い、反りの向きを一方向に揃える工程が必要であった。

[0028] そこで、本発明者らは、ワイヤソ一と切り出したゥエーハとの関係について鋭意研究を行った。そもそも、上記のスライスゥエーハにばらばらの向きの Bowが発生する原因として、インゴットを切断中に、供給する切断用スラリの温度を上昇させると、それに応じてワイヤを巻掛けした溝付きローラが熱膨張し、軸方向に伸張 (あるいは収縮)すること力 S挙げられる。例えば、図 15に示す例が挙げられる。図 15では、一般的なワイャソーを用い、切断開始時に切断用スラリの供給温度を 23°Cとし、その後温度を下げて切断の中盤は 22°Cにし、そして、切断終了時付近より上昇させて切断終了時に 24°Cとする従来の切断方法における標準的な供給温度プロファイルで切断用スラリを供給して切断した場合の溝付きローラの軸長の変化、およびインゴットにおける切断軌跡の変化の一例を示したものである。図 15に示すように、インゴットの軸方向の各位置で切断軌跡が異なってしまい、したがって、切り出したゥエーハの Bowの向きも一方向に全数が揃わないものとなってしまう。

さらには、上記のような溝付きローラの軸方向の伸張 ·収縮はワイヤソ一の構造によつて固有であるため、使用するワイヤソ一によつて、切断中における軸方向変位のプ口ファイルは種々であり、切断軌跡はそれぞれ異なる。

このように、スライス時に全数のゥエーハの Bowを一方向に作り込むことは容易ではなかった。

[0029] これに対し、従来では、切断中に溝付きローラの軸長を変化させることで、 Bow値を抑制してゥエーハ状に切断する方法が挙げられている（特開平 5— 185419号公報等参照）。例えば、溝付きローラの軸長を測定しながら、このデータをコンピュータで演算することで、溝付きローラの軸受け中を循環させる冷却水の温度を制御したり

、スラリの供給温度を制御してインゴットを切断する方法である。し力もながら、切断中に軸長を検出し、その長さを変更するのは制御が難しく溝付きローラの軸方向の変化の追随性が悪レ、とレ、つた問題があり、実用的ではな!/、。

[0030] そこで、本発明者らは、まず、予備試験を行って、切断用スラリの供給温度と溝付きローラの軸方向変位との関係を調査し、その関係から切断されるゥエーハの反りが一方向に揃う切断用スラリの供給温度プロファイルを設定し、さらに、そのプロファイルに基づいて切断用スラリの供給を行いインゴットを切断し、切断されるゥエーハの全数の反りを一方向に揃える切断方法を考え出した。このような切断方法であれば、切り出したゥエーハの全数の反りが一方向に揃っているので、例えば、切り出したゥェーハにェピタキシャル成長を行う場合、従来におけるェピタキシャル成長前に行っていたゥエーハの形状測定、反りを一方向に揃える工程を省くことができ、作業効率を改善すること力できる。また、予備試験を行って、使用するワイヤソ一の溝付きローラの特性を調査しておき、その調査結果力も設定した切断用スラリの供給温度プロファィルに従って切断用スラリを供給して切断するので、簡単かつ確実に、再現性高くゥエーハの反りを一方向に揃えて切断することができる。使用するワイヤソー（溝付き口ーラ）が異なっても、予備試験を行うため、その都度対応することができる。

[0031] 以下、ワイヤソーを用いた本発明の切断方法について、図面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、本発明の切断方法に使用することができるワイヤソ一の一例を示す。

図 1に示すようにワイヤソー 1は、主に、インゴットを切断するためのワイヤ 2、溝付きローラ 3、ワイヤ張力付与機構 4、インゴット送り機構 5、スラリ供給機構 6で構成されている。

[0032] ここで、まず、スラリ供給機構 6について述べる。このスラリ供給機構 6として、溝付きローラ 3 (ワイヤ 2)に切断用のスラリを供給するノズル 15が配設されている。また、このノズル 15から供給される切断用スラリは供給温度を制御できるようになつている。具体的には、例えば図 1に示すように、スラリタンク 16から、コンピュータ 18により制御された熱交換器 19を介してノズル 15に接続することにより、切断用スラリの供給温度を制御する構成とすることができる。

また、スラリの種類は特に限定されず、従来と同様のものを用いることができる。例えば GC (炭化珪素）砥粒を液体に分散させたものとすることができる。

[0033] そして、切断用スラリを供給するノズル 15とインゴット送り機構 5はコンピュータ 18に接続されており、予め設定したプログラムにより、所定のインゴットの送り量、すなわち所定のインゴットの切断量に対して、自動的にノズル 15から所定量、所定のタイミングで温度制御された切断用スラリを溝付きローラ 3 (ワイヤ 2)に噴射できるようになつている。

上記のインゴット送り量やスラリ噴射量およびタイミング、さらにはスラリ供給温度は、コンピュータ 18によって所望のように制御することができる力特に制御手段はこれに限定されない。

[0034] また、上記スラリ供給機構 6以外のワイヤ 2、溝付きローラ 3、ワイヤ張力付与機構 4 、インゴット送り機構 5は、図 11の従来の切断方法に使用されるワイヤソー 101と同様のものとすることができる。

ワイヤ 2の種類や太さ、溝付きローラ 3の溝ピッチ、さらには他の機構における構成等は特に限定されるものではなぐ従来法に従い、所望の切断条件となるようにその都度決定することができる。

例えば、ワイヤ 2は、幅 0. 13mm〜0. 18mm程度の特殊ピアノ線からなるものとし、（所望のゥエーハ厚さ +切り代）の溝ピッチを有する溝付きローラ 3とすることができ

[0035] なお、ここで、溝付きローラ 3についてさらに説明を加えておく。従来より使用されている溝付きローラ 3の一例として、図 2に示すようなものが挙げられる。溝付きローラ 3 の両端には、溝付きローラの軸 20を支持している軸受け 21、 21 'が配設されている 1S 前述した切断中の溝付きローラ 3の軸方向の変化を考慮して、例えば、軸受け 2 1はラジアルタイプのものであり、このラジアルタイプの軸受け 21側に溝付きローラ 3 が軸方向に伸びることが可能になっており、一方、軸受け 21 'はスラストタイプのものであり、このスラストタイプの軸受け 21 '側には伸びにくい構造になっている。通常、溝付きローラ 3はこのような構造であり、溝付きローラ 3が軸方向に長さが変化した場合に装置に負荷力 Sかかりすぎてしまわないように、両側を共に固定するのではなぐ一方をその変化に対応できるようになつている。

[0036] したがって、本ワイヤソー装置 1では、溝付きローラ 3が軸方向に伸張がすすむ場合、主にラジアルタイプの軸受け 21側 (溝付きローラ 3の前方とする）に伸張がすすむことになる。

なお、本発明の切断方法においては、使用するワイヤソー 1において、溝付きローラ 3は上記のようなタイプに限られるものではない。 [0037] また、図 3に示すように、渦電流センサを溝付きローラの軸方向に近接して配設しておく。これは、予備試験のときに、溝付きローラ 3の軸方向変位を測定することができるようにするためである。この溝付きローラ 3の軸方向変位の測定は上記手段に限定されないが、渦電流センサを用いれば非接触で精度高く測定を行うことができるので好ましい。

各センサはコンピュータ 18に接続されており、測定で得られたデータはコンビユータ 18でデータ処理できるようになつている。

[0038] 以下、このようなワイヤソー 1を用い、本発明の切断方法を実施する手順について述べ。。

まず、この使用するワイヤソー 1における溝付きローラ 3の軸方向変位と、切断中にこの溝付きローラ 3に供給する切断用スラリの供給温度との関係を調査するために予備試験を行う。

この予備試験の後に実際に切断を行う（本切断工程とする)インゴットと同様のインゴットを用意し、切断用スラリの供給温度を制御し、変化させながらインゴットの切断を行う。同時に、溝付きローラ 3の軸方向に近接して配設した渦電流センサにより、溝付きローラ 3の軸方向変位の測定も行う。

[0039] このときの切断用スラリの供給温度のプロファイルは特に限定されず、各供給温度に対応した溝付きローラ 3の軸方向の変位を確実に測定できるようなプロファイルであれば良い。例えば、切断開始時にインゴットと同じ温度で供給し始め、切断用スラリの供給温度の変化に追随できる程度の速度で供給温度を徐々に上げていくことにより、各供給温度における溝付きローラ 3の軸方向の変位を測定することができる。

[0040] なお、上述したように、この予備試験で溝付きローラ 3の軸方向変位と切断用スラリの供給温度との関係を調査するのであるが、この予備試験時には、ワイヤへの張力等の他の条件は、後に行う本切断工程における条件と同様のものとすると好ましい。このようにすることで、予備試験で得る溝付きローラ 3の軸方向変位と切断用スラリの供給温度との関係を、より正確に本切断工程に適用することが可能になる。

[0041] そして、上記のようにして、例えば図 4のような溝付きローラ 3の軸方向変位と切断用スラリの供給温度との関係を得ることができる。なお、図 4の上部ラインは、溝付きローラ 3が後方 (すなわち、スラストタイプの軸受け 21，側）に伸びた量、下部ラインは前方（ラジアルタイプの軸受け 21側）に伸びた量を示している。

先に説明したように、スラストタイプとラジアルタイプの軸受け 21、 21 'で溝付きローラの軸 20を支持している本ワイヤソー 1の溝付きローラ 3では、切断用スラリの温度が高くなつても、溝付きローラ 3は、後方側であるスラストタイプの軸受け 21 '側にはあまり伸張せず、前方側であるラジアルタイプの軸受け 21側には伸張がすすむ結果となつていることが判る。

[0042] このようにして得られた上記関係から、これ力行う本切断工程における切断用スラリの供給温度プロファイルを設定する。

この供給温度プロファイルを設定するとき、切断されるゥエーハ全数の反りが一方向に揃うような切断軌跡が形成されるようにしてプロファイルを設定する。このプロファィルの設定にあたっては、例えばコンピュータ 18等を用いて行うと簡便かつ正確に設定することができて好ましい。予備試験で得られたデータをコンピュータ 18で処理し、予め決定しておいた所望の切断軌跡、すなわち、所望のように溝付きローラが軸方向に変化するように、適切な切断用スラリの供給温度プロファイルを得ることができ

[0043] 上記の切断用スラリの供給温度プロファイルについてより具体的に述べる。なお、ここでも、使用するワイヤソーを図 1〜3に示す構造を有するワイヤソー 1として説明をする。すなわち、図 4のような溝付きローラ 3の軸方向変位と切断用スラリの供給温度との関係が得られる装置である。ただし、当然本発明はこのようなワイヤソーを使用することに限定されるものではない。適宜、ワイヤソーごとの特性に合わせて切断用スラリの供給温度プロファイルを調整することができる。

[0044] まず、そもそも、従来では、切断用スラリの供給温度は、 22〜24°C程度の範囲でしか変化させておらず、そのような狭い範囲では、溝付きローラ 3の軸方向変位と切断用スラリの供給温度との関係が図 4に示すようなグラフの場合、溝付きローラ 3が後方伸張する量も、前方伸張する量も、それぞれ全切断工程において、切断開始付近と切断終了付近とでさほど差がなぐすなわち、小さな変化で Bowの向きも変わりやすくなる。 Bow値を小さく抑制しょうとする場合も同様のことが生じやすいと考えられる。したがって、切断軌跡が極めて一方向に揃いにくぐ当然切り出されるゥエーハも、インゴットの軸方向の位置によって Bowの向きが変化してしまう（特に、インゴットの両端部ではそれぞれ Bowの向きが反対になる可能性が高い)。

[0045] そこで、例えば図 5 (A)に示すようなプロファイルに設定することにより、供給温度を高くしていき、あえて溝付きローラの軸方向の変位量を増大させて（図 4参照）、切断されるゥエーハ全数の反りが一方向に揃う切断軌跡となるように、切断中の溝付き口ーラ 3の軸方向の変位を制御すると良い。図 5 (A)に示す供給温度プロファイル Tsは、インゴットの切込み深さが直径の 1/2以上に達してから、供給温度が徐々に上昇するプロファイルである。なお、比較のため、従来における標準の切断用スラリの供給温度プロファイル Ts 'を示しておく。

[0046] このようなプロファイル Tsであれば、インゴットを半分以上切り込んでから切断が終了するまで切断用スラリの供給温度を徐々に上げていくので、図 4からもわかるように、溝付きローラ 3の前端部が前方向に伸張していくとともに、後端部も、インゴットの切込み深さが直径の 1/2以上になつてからはわずかに前方向に伸張していくことになるので、インゴットの両端部における切断軌跡は、インゴット後方に向力、つて凸の反り形状 (インゴット後端部の切断軌跡では、切断開始付近と切断終了付近とでは軌跡が逆となり、インゴットの中心付近が全体の反りの折り返し点になる）とすること力 Sできる。したがって、切断されるゥエーハ全数の反りを一方向に揃えて切断することができ図 6に切断されるゥエーハ全数の反りが一方向に揃って切断される過程の一例を示す。図 6に示すように、溝付きローラが前方向大きく伸張することにより、切断軌跡の反りが揃っていることが判る。なお、上記のように、特に溝付きローラ 3の後端部で、切断開始付近で後方に伸張して、その後、切断中に、少なくともわずかに前方伸張させれば、その後端部における切断軌跡の反りの向きも、インゴット前端部における切断軌跡の反りの向きと同様にすることができる。

[0047] また、例えば、図 5 (B)に示すような、インゴットの切断開始時から、供給温度が徐々に上昇するプロファイルとし、このプロファイルに基づいて切断用スラリを供給し、溝付きローラ 3の変位を制御しながら切断することにより、ゥエーハの全数の反りを一方向に «えることもできる。

しかも、このように切断のより早い段階から切断用スラリの供給温度を上げていくプ口ファイルとすることにより、この場合では、切断されるゥエーハ全数の反りの大きさを大きく調整することが可能である。これは、図 4、 6からも明らかである。すなわち、切断用スラリの供給温度が高いほど、溝付きローラ 3の軸方向の変位量も大きいので、切断開始時より、供給温度を徐々に上げていくことによって、インゴットの各位置においてそれぞれ切断軌跡もより大きくカーブしたものとなり、切断されるゥエーハ全数の反りの大きさも一層大きくなる。所望の大きさの反りが得られるように、適宜調整すれば良い。

[0048] なお、図 5 (A) (B)に示す 2つの切断用スラリの供給温度プロファイルを例に挙げて説明したが、当然これらのプロファイルに限定されるものではない。

使用するワイヤソ一により、予備試験を行うことによって、そのワイヤソー（溝付き口ーラ）ごとの特性を調査し、そして、その調査によって得られた溝付きローラの軸方向変位と切断用スラリの供給温度との関係から、所望のようにゥエーハ全数の反りを一方向に揃えることができるよう適宜切断用スラリの供給温度プロファイルを設定し、それに基づいて切断用スラリを供給してインゴットを切断することで、ゥエーハ全数の反りを一方向に揃えることができる。

したがってワイヤソ一が異なってもその都度対応できるし、また、予備試験を通して得られた切断用スラリの供給温度プロファイルに基づ!/、て切断を行えばよ!/、だけであるので、簡単に、そして再現性高くゥエーハの全数の反りを一方向に揃えることが可能である。

[0049] そして、本発明のェピタキシャルゥエーハの製造方法は、上記のような本発明の切断方法により反りが一方向に揃ったゥエーハを切り出し、その反りが一方向に揃ったゥエーハにェピタキシャル層を積層して製造する方法である。

先に述べたように、従来では、インゴットから切断されるゥエーハの全数の反りを一方向に揃えるのは容易ではなぐしたがって、ェピタキシャル層を積層するよりも前に (例えばゥエーハをポリッシュする前）、反りの向きがインゴットの軸方向の位置によつて異なっていたゥエーハを一枚一枚形状を測定して反りの向きを確認し、向きが逆だつた場合はその裏表をひっくり返すことによって、ゥエーハ全数の反りの向きを一方向に揃える作業を行わなければならなかった。このような作業は極めて煩雑であり、コストおよび手間を要してしまう。

[0050] しかしながら、本発明のェピタキシャルゥエーハの製造方法では、インゴットから切り出した時点で既にゥエーハ全数の反りが一方向に揃っているため、上記のような煩雑な作業を行う必要なぐ反りが一方向に揃ったゥエーハにェピタキシャル成長を行うこと力 Sでき、極めて簡便であり、作業効率を著しく向上することができる。

なお、当然ェピタキシャル成長前に、その反りが一方向に揃ったゥエーハに予めポリツシュ等の工程を行うこともできる。

[0051] 以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されない。

(実施例）

図 1に示すワイヤソーを用い、本発明の切断方法を実施した。予備試験として、本切断工程で用いる直径 300mm、軸方向長さ 180mmのシリコンインゴットと同様のシリコンインゴットを切断用スラリの供給温度を制御して供給しつつゥエーハ状に切断した。

なお、幅 160 mのワイヤを使用し、 2. 5kgfの張力をかけて、 500m/minの平均速度で 60s/cのサイクルでワイヤを往復方向に走行させて切断した。また、スラリとしては、 GC # 1500とクーラントとを重量比 1： 1の割合で混ぜたものを用いた。これらの条件は後に行う本切断工程での切断条件と同様である。

[0052] そして、このとき、切断用スラリの供給温度を 22°Cから 35°Cに上昇させ、渦電流センサにより溝付きローラ 3の伸張を測定し、溝付きローラの軸方向変位と切断用スラリの供給温度との関係を得た。この関係を図 7に示す。図 7の上部ラインは、溝付き口ーラが後方に伸びた量、下部ラインは前方に伸びた量を切断用スラリの供給温度ごとに示している。これは、先に図 4に示した関係と同様のパターンとなっている。

[0053] 次に、この得られた関係をもとに、インゴットにおける切断軌跡の反りの向き力インゴットの軸方向の各位置で後方に凸となるようにして、切断されるゥエーハの反りの向きがその向きに全て揃うように、図 8に示す切断用スラリの供給温度プロファイルを設定した。

このプロファイルに基づいて、本切断工程として、上記シリコンインゴットの切断を行い、 170枚のスライスゥエーハを得た。切断条件は上述した通り、先の予備試験と同様である。

なお、本切断工程の際に、渦電流センサにより溝付きローラの軸方向変位を測定した。図 9に、その測定結果として、インゴット切込み深さと溝付きローラの軸方向変位の関係を示す。

[0054] 図 8のように、切込み深さがインゴットの直径の 1/2 (切込み深さ 150mm)に達したときに切断用スラリの供給温度を徐々に上昇させているので、図 9から判るように、その切込み深さ 150mm付近より、溝付きローラの前端部がより前方に大きく伸張していっていることが判る。また、後端部も、切込み深さ 150mm付近を境にしてわずかに前方へ伸張していっている。

すなわち、そのような伸張変化をする溝付きローラを用いて切断を行っているので、切断軌跡のカーブは、インゴットの前端部から後端部に至るまで、各位置で後方に凸の向きとなる。

[0055] 図 10 (A)に上記実施例で切り出したゥエーハの全数について実際に形状測定を行い、 Bowを測定した結果を示す。図 10 (A)に示すように、すべてのスライスゥエーハの Bowが 3 6〃 m程度の範囲に入り、 Bow値がマイナスの一方向に反りが揃っていることが判る。

したがって、これらの一方向に反りが揃ったゥエーハにェピタキシャル成長を行うときに、後述する比較例のように、反りの向きが反対のものを、裏表をひっくり返してわざわざ揃える必要もなぐそのままの向きでポリッシュしてェピタキシャル層を積層すること力 Sできた。なお、ここでは反りの向きを確かめるために Bowの測定を行ったが、本発明の切断方法であれば、上記のようにスライスゥエーハの反りの向きは一方向に揃えられているので、そのような Bowの測定も当然省くことができる。

また、 Bowがー 3 6〃 m程度の範囲でかつバラツキが小さいので、ェピタキシャルゥエーハとなった後の反りが所望の小さな値でかつバラツキも少ないものと得ることができる。

[0056] (比較例）

上記実施例に用いたワイヤソーを使用し、実施例と同様のシリコンインゴットをゥェーハ状に切断した。なお、実施例とは異なり、予備試験は行わず、切断用スラリの供給温度は、図 8に示すように、従来と同様に室温程度の供給温度プロファイルとした。なお、他の切断条件は実施例と同様のものとした。

[0057] 図 9 (B)に示すように、溝付きローラの軸方向変位は、後端部では、切込み深さ 50 〜； 100mm程度あたりから後方へ 4 m付近でほぼ一定となり、前端部では、前方へ 4 m付近でほぼ一定となり、切断終了付近の 250〜300mmでやや前方へ伸張し、 8 μ mとなった。

その結果、図 10 (B)に示すように、スライスゥエーハの反りの向きは、大きく分けてインゴット前端部でマイナス側に、後端部で +側になってしまっている。さらには、インゴットの軸方向の中心領域では、 Bow値はマイナスとプラスで激しく入れ替わつており、全く反りの向きが揃っていないことが判る。先に述べたように、切断の全工程を通じて、溝付きローラの軸方向の各位置において、軸方向の変位量の変化が小さかつたりするとこのようなことが比較的起きやすレ、。

したがって、ェピタキシャル成長を行うときには、従来のように、 Bowの測定をゥェーハ全数に対して行い、 Bowが反対向きのものは裏表をひっくり返して反りの向きを一方向に揃えてからェピタキシャル層を積層した。このため、作業効率が悪ぐ必要以上に手間やコストがかかってしまった。

また、たとえひっくり返し作業をやっても、 Bowの絶対値は 0〜5にばらついており、ェピタキシャル成長後のゥエーハの反りを所望なものとすることは難しい。

[0058] 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。

Claims

請求の範囲

[1] ワイヤを複数の溝付きローラに巻掛けし、該溝付きローラに切断用スラリを供給しつつ、前記ワイヤを走行させながらインゴットに押し当ててゥエーハ状に切断する方法であって、予め、前記溝付きローラに前記切断用スラリを供給温度を制御して供給しつつインゴットを切断する試験を行、、前記溝付きローラの軸方向変位と前記切断用スラリの供給温度との関係を調査して、該溝付きローラの軸方向変位と切断用スラリの供給温度との関係から前記切断用スラリの供給温度プロファイルを設定し、該供給温度プロファイルに基づいて前記切断用スラリを供給することにより、前記溝付きローラの軸方向変位を制御しながらインゴットを切断し、切断されるゥエーハ全数の反りを一方向に揃えることを特徴とする切断方法。

[2] 前記切断用スラリの供給温度プロファイルを調整して、前記切断されるゥエーハ全数の反りの大きさを調整することを特徴とする請求項 1に記載の切断方法。

[3] 前記切断用スラリの供給温度プロファイルを、少なくとも、前記インゴットの切り込み深さが直径の 1/2に達してから供給温度が徐々に上昇するプロファイルとすることを特徴とする請求項 1または請求項 2に記載の切断方法。

[4] 前記切断用スラリの供給温度プロファイルを、前記インゴットの切断開始時から、供給温度が徐々に上昇するプロファイルとすることを特徴とする請求項 1または請求項 2に記載の切断方法。

[5] 請求項 1から請求項 4のいずれか一項に記載の切断方法により反りが一方向に揃つたゥエーハを切り出し、該反りが一方向に揃ったゥエーハにェピタキシャル層を積層することを特徴とするェピタキシャルゥエーハの製造方法。