WO2015059868A1 - 半導体ウェーハの製造方法 - Google Patents

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WO2015059868A1
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小林　健司
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信越半導体株式会社
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    • H01L21/0201—Specific process step
    • H01L21/02013—Grinding, lapping

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor wafer, particularly a single crystal silicon wafer.
  • a large diameter silicon wafer represented by a diameter of 300 mm is manufactured by the following processing flow. However, description of the silicon wafer cleaning process and the inspection process performed between the processes is omitted below.
  • a cutting process a thin silicon wafer is cut out from a work (silicon single crystal ingot).
  • a free abrasive slurry in which abrasive grains such as silicon carbide are suspended is supplied to a plurality of wire trains that reciprocate at high speed, and the workpiece is pressed against the wire train to which the slurry is adhered while being fed at a predetermined speed, so that the thin plate A wafer is cut out.
  • the outer peripheral portion of the cut silicon wafer is rounded using a rotating diamond grindstone having a total groove.
  • a rotating diamond grindstone having a total groove.
  • chipping and cracking can be prevented from occurring in the silicon wafer in the subsequent process.
  • the lapping step a plurality of chamfered silicon wafers held by a carrier are sandwiched between cast iron upper and lower surface plates to which a load is applied.
  • a plurality of chamfered silicon wafers are rotated and lapped between upper and lower surface plates while supplying a grinding liquid in which loose abrasive grains made of alumina, zirconia, or the like are suspended.
  • the lapped silicon wafer is immersed in a high-temperature sodium hydroxide aqueous solution or potassium hydroxide aqueous solution to remove the work-affected layer (damage layer) introduced into the front and back surfaces and chamfered portions.
  • a resin pad such as urethane is pressed against the chamfered portion of the silicon wafer with a predetermined pressure to mirror the chamfered portion.
  • the chamfered portion is mirror-finished while supplying slurry containing colloidal silica or the like adjusted to pH to the surface of the resin pad.
  • a silicon wafer held by a carrier is sandwiched between resin pads such as urethane attached to an upper and lower surface plate to which a load is applied. Then, while supplying the slurry containing colloidal silica or the like adjusted in pH, the upper and lower surface plates are rotated, and the etched and edge-polished silicon wafer is polished and rotated, and both surfaces are mirrored simultaneously. Finally, in the final polishing step, using a slurry with adjusted pH containing colloidal silica or the like, pressure is applied to the surface plate with a resin pad such as urethane applied from the back surface of the silicon wafer that has been polished on both sides. Only the surface of the silicon wafer is brought into contact, and fine surface roughness is adjusted.
  • Nanotopography is a kind of surface shape of a wafer. It has a wavelength component shorter than warp and warp, longer than surface roughness, and has a wavelength component of 0.2 to 20 mm. PV value (Peak to Valley) is a very shallow swell component of 0.1 to 0.2 ⁇ m. This nanotopography affects the yield of the STI (Shallow Trench Isolation) process in the device process. For this reason, along with miniaturization of design rules, a strict level is required for nanotopography of the surface of a silicon wafer that is a device substrate.
  • Nanotopography is built in the silicon wafer processing process. Particularly, it is easy to deteriorate in a processing method having no reference surface, for example, a cutting process using a wire saw or a grinding process using a double-head grinding apparatus, and improvement and management of each process are important. Nanotopography on the surface of a wafer cut by a wire saw can be evaluated in advance by measuring pseudo nanotopography (hereinafter referred to as pseudo-nanotopography) measured by a capacitance measuring instrument (see Patent Document 1). ).
  • pseudo-nanotopography hereinafter referred to as pseudo-nanotopography
  • pseudo-nanotopography is a method in which a numerical value correlated with a polished wafer is simulated by applying a bandpass filter simulating the processing characteristics of grinding or polishing to the warp cross-sectional waveform of the wafer after cutting.
  • Nanotopography is obtained by measuring the surface of a wafer after polishing, while pseudo nanotopography is obtained from the surface of a wafer after cutting.
  • Patent Document 2 describes a method of cutting while supplying free abrasive slurry to a fixed abrasive wire.
  • Patent Document 2 describes that the sharpness is maintained by dressing the surface of the fixed abrasive wire with the free abrasive slurry and the cutting accuracy is improved.
  • the dressing effect is easily affected by cutting conditions, the wafer shape deteriorates after cutting due to insufficient dressing, and the life of the fixed abrasive wire decreases due to excessive dressing. There is a problem that it is easy to invite.
  • the lapping process when processing using the lapping apparatus provided with the above-described cast iron upper and lower surface plates, the surface area of the wafer with respect to the surface plate is not uniform, and the surface plate is likely to be unevenly worn. Therefore, the shape of the wafer is likely to deteriorate, and there is a limit to processing a wafer with high flatness. Further, it is difficult to make the fine abrasive grains used for lapping fine, and this is a processing method that is unsuitable for reducing the depth of the damaged layer of the wafer. In order to solve such a problem, a single wafer grinding method has been proposed as an alternative to the lapping method described above.
  • Patent Document 3 proposes a method of grinding both surfaces of a wafer simultaneously with a grindstone using abrasive grains such as diamond (hereinafter referred to as a double-head grinding method).
  • a double-head grinding method first, a wafer is inserted into a hole of a resin or metal ring-shaped holder that is thinner than the wafer. Then, the wafer is rotated and held by the engagement between the notch portion of the wafer and the protrusion formed on the holder, two opposing grindstones substantially equal to the radius of the wafer are rotated, and the wafer is simultaneously ground from both sides.
  • grinding can be performed at a higher speed than when using loose abrasive slurry.
  • the processing is shallower than when grinding with loose abrasive grains. Wafers with altered layers can be obtained.
  • studies on grinding with a grindstone using diamond grains having a count of # 8000 or more (average abrasive grain size of 1 ⁇ m or less) are also in progress. In this way, if grinding is performed using abrasive grains having a large count, it is possible to significantly reduce the polishing amount and polishing time in the double-side polishing step, which is a subsequent step.
  • diamond abrasive grains with a vitrified bond count of # 2000 to # 3000 (average abrasive grain size of 2 to 8 ⁇ m) are generally used, and after being cut out by a fixed-abrasive wire saw It is possible to grind even a wafer having a large surface roughness. And since the surface roughness of a wafer improves in this primary double-head grinding process, it becomes possible to grind using a grindstone using a high count abrasive grain.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and has reduced the number of grinding steps and kerf loss, while greatly reducing the polishing amount and polishing time in the double-side polishing step, and has a highly accurate shape quality semiconductor.
  • An object of the present invention is to provide a semiconductor wafer manufacturing method capable of obtaining a wafer.
  • a wire to which abrasive grains are fixed is wound around a plurality of grooved rollers, the wire is reciprocated in an axial direction, and a workpiece is placed on the reciprocating wire.
  • a semiconductor wafer manufacturing method including a cutting step of cutting a wafer from the workpiece by pressing, a grinding step of grinding both surfaces of the cut wafer, and a double-side polishing step of polishing both surfaces of the ground wafer.
  • a wafer is cut out from the workpiece with an average wire traveling speed when cutting the workpiece of 700 m / min or more, and in the grinding step, a grindstone using diamond abrasive grains of # 8000 or more is used. Both surfaces of the wafer are ground once, and then the wafer is double-side polished in the double-side polishing step.
  • the surface roughness of the cut out wafer can be reduced.
  • a wafer immediately after cutting with a wire saw can be ground with a grindstone containing diamond abrasive grains having a count of # 8000 or more (average abrasive grain size of 1 ⁇ m or less). Therefore, the grinding process can be performed once, the kerf loss can be reduced, and the polishing amount and the polishing time in the subsequent double-side polishing process can be greatly reduced.
  • a semiconductor wafer with good shape accuracy can be obtained efficiently. Furthermore, the yield in the manufacture of semiconductor wafers can be improved.
  • the wafer is cut out from the workpiece with an average wire traveling speed when the workpiece is cut at 800 m / min or more. In this way, the surface roughness of the wafer cut out from the workpiece can be made smaller, and a semiconductor wafer with better shape accuracy can be obtained efficiently.
  • the abrasive grains are fixed to the wire so that the average abrasive grain size is 1 to 12 ⁇ m and the number of abrasive grains is 500 pieces / mm 2 or more.
  • the load on each abrasive grain fixed to the wire can be reduced and the cutting efficiency can be increased, so that the shape accuracy of the wafer, such as pseudo nanotopography, after cutting with a wire saw is improved.
  • the shape accuracy of the finally manufactured semiconductor wafer can be further improved.
  • both surfaces of the wafer are ground simultaneously in this way, the time required for the grinding process can be further reduced, and a semiconductor wafer with better shape accuracy can be obtained more efficiently.
  • FIG. 1 It is a flowchart which shows an example of the manufacturing method of the semiconductor wafer of this invention. It is the schematic which shows an example of the wire saw used at a cutting process. It is the schematic which shows an example of the double-headed grinding apparatus used at a grinding process. It is the schematic which shows an example of the double-side polish apparatus used at a double-side polish process. It is a figure which shows the surface roughness of the wafer after the cutting process in Example 1, 2 and the comparative example 1. FIG. It is a figure which shows the pseudo nano topography of the wafer after the cutting process in Example 3. FIG.
  • a wafer cut out from a workpiece using a fixed-abrasive wire saw has a large surface roughness, and before grinding with a grindstone using diamond grains having a high count of # 8000 or higher, the surface roughness of the wafer is increased. Grinding to remove the roughness was necessary. Therefore, it is necessary to perform grinding in multiple stages, and there is a problem in that productivity and yield in manufacturing a semiconductor wafer are reduced.
  • the present inventor examined a method for reducing the surface roughness of the wafer cut out from the workpiece to such an extent that grinding with a grindstone using high-numbered diamond abrasive grains having a count of # 8000 or more can be performed. As a result, it was found that by setting the average wire traveling speed to 700 m / min or more, the sharpness of the fixed abrasive wire was improved and the surface roughness was significantly reduced. Then, after performing such a cutting process, grinding with a grindstone using diamond abrasive grains of # 8000 or more is performed without performing grinding or the like to remove surface roughness on the wafer.
  • the present invention has been completed by conceiving that the problem can be solved by combining the above-described cutting step and grinding step.
  • FIG. 1 is a flowchart showing an example of a method for producing a semiconductor wafer according to the present invention.
  • a fixed-abrasive wire saw used for cutting a workpiece in a cutting step (S101 in FIG. 1), which is the first step of the semiconductor wafer manufacturing method of the present invention, will be described with reference to FIG.
  • the fixed abrasive type wire saw 1 is mainly composed of a wire 2 for cutting a workpiece W 1 , a grooved roller 3, a wire tension applying mechanism 4, 4 ′, a workpiece feeding means 5, a working fluid. It is comprised by the supply means 6 grade
  • the wire 2 is fed out from one wire reel 7 and enters a grooved roller 3 through a traverser and a wire tension applying mechanism 4 including a powder clutch (constant torque motor), a dancer roller (dead weight) and the like.
  • the grooved roller 3 is a roller in which polyurethane resin is press-fitted around a steel cylinder and grooves are cut at a predetermined pitch on the surface thereof.
  • the wire 2 is formed by winding the wire 2 around the plurality of grooved rollers 3 about 300 to 400 times.
  • the wire 2 is wound around a wire reel 7 'through another wire tension applying mechanism 4'.
  • the wire 2 wound in this way can be reciprocated by the drive motor 10.
  • the machining fluid supply means 6 includes a tank 8, a chiller 9, a nozzle 11, and the like.
  • the nozzle 11 is disposed above the wire row formed by winding the wire 2 around the grooved roller 3.
  • the nozzle 11 is connected to the tank 8, and the processing liquid is supplied to the wire 2 from the nozzle 11 with the supply temperature controlled by the chiller 9.
  • the workpiece W 1 is held by the workpiece feeding means 5.
  • the work feeding means 5 by depressing the workpiece W 1 from above the wire downward, pressing the workpiece W 1 to the wire 2 to be round trip.
  • the feed direction cuts the workpiece W 1 by reversing the feeding direction of the workpiece W 1 can send in the opposite direction. At this time, erosion of the workpiece W 1 can also be controlled.
  • the workpiece W 1 is held by the workpiece feeding means 5.
  • the wire 2 is reciprocated in the axial direction while applying tension by the tension applying mechanisms 4 and 4 ′.
  • the average wire traveling speed of the wire 2 is set to 700 m / min or more.
  • the machining liquid supply means 6 while supplying a machining liquid to the wire 2, the workpiece W 1 by the workpiece feeding means 5, relatively depressed, the work W 1 by pressing a workpiece W 1 to the wire 2 Cut the wafer.
  • the average wire traveling speed is set to 700 m / min or more.
  • the sharpness of the wire 2 is improved, and then a grindstone using diamond abrasive grains having an average abrasive grain size of # 8000 or more and an average abrasive grain size of 1 ⁇ m or less is used.
  • the surface roughness of the wafer can be kept small to such an extent that the conventional grinding can be performed. As a result, the number of grinding steps and kerf loss can be reduced, and productivity and yield can be improved.
  • the average wire traveling speed is preferably set to 800 m / min or more. In this way, the surface roughness of the wafer can be further reduced.
  • diamond abrasive grains and cubic boron nitride (cBN) are suitable as the abrasive grains to be fixed to the surface of the wire 2.
  • the average abrasive grain size of the abrasive grains fixed to the surface of the wire 2 is preferably 1 to 12 ⁇ m, and the number of abrasive grains is preferably 500 pieces / mm 2 or more.
  • Such an average abrasive grain size and number of abrasive grains can greatly suppress the deterioration of the pseudo-nanotopography of the wafer after cutting with a fixed abrasive grain type wire saw.
  • One of the causes of the deterioration of pseudo nanotopography and the like is that the wires meander during the cutting of the workpiece. Therefore, the present inventor presumes that the meandering of the wire is due to the force received by the abrasive grains fixed to the wire at the time of cutting, and the abrasive grain size is reduced in order to reduce the area where each abrasive grain contacts the workpiece. I tried to make it smaller, but I could't get enough effect.
  • a chamfering process for rounding the outer periphery of the wafer cut out in the cutting process is performed (S102 in FIG. 1).
  • the outer peripheral portion of the wafer is chamfered using a grindstone containing rotating diamond abrasive grains having a total groove to prevent chipping and cracking.
  • the double-head grinding device 21 includes a rotatable wafer holder 22, a static pressure support member 23, and a pair of grindstones 24.
  • Wafer holder 22 is supported from the outer peripheral side along the wafer W 2 in the radial direction.
  • the pair of static pressure support members 23 are located on both sides of the wafer holder 22 and support the wafer holder 22 from both sides along the axis direction of rotation by non-contact by the static pressure of the fluid.
  • the grindstone 24 uses diamond abrasive grains with a count of # 8000 or more. Further, the grindstone 24 is attached to motor 25, while high speed, simultaneously grinding both surfaces of the wafer W 2 which is supported by the wafer holder 22.
  • Double-head grinding with an average abrasive grain size of # 8000 or more and 1 ⁇ m or less is used for a wafer having a large surface roughness such as a wafer immediately after being cut using a fixed-abrasive wire saw.
  • Double-head grinding with a grindstone using abrasive grains could not be carried out. That is, in order to carry out double-head grinding using a grindstone using diamond abrasive grains of count # 8000 or higher, it is essential that the surface roughness of the wafer to be ground is small. Therefore, the present inventor studied a method for reducing the surface roughness of the wafer after the cutting process.
  • the surface roughness is small if the wafer has been subjected to the cutting process with the wire that has been run at a high speed in the semiconductor wafer manufacturing method of the present invention as described above, the surface roughness is removed in advance.
  • grinding using diamond abrasive grains having a count of # 8000 or more could be performed immediately.
  • a grinding process is performed by combining a cutting process with an average wire traveling speed of 700 m / min or more and a grinding process in which both sides of the wafer are ground once with a grindstone using diamond abrasive grains having a count of # 8000 or more.
  • the polishing amount and polishing time in the subsequent double-side polishing step can be greatly reduced.
  • a semiconductor wafer with good shape accuracy can be obtained efficiently.
  • kerf loss can be greatly reduced, and the yield in the manufacture of semiconductor wafers can be improved.
  • the double-side grinding may be performed once for each side, but it is preferable to grind both sides of the wafer simultaneously using a double-head grinding machine or the like as described above. If both surfaces of the wafer are ground simultaneously in this way, the time required for the grinding process can be further reduced, and a semiconductor wafer with better shape accuracy can be obtained more efficiently.
  • an etching process is performed (S104 in FIG. 1).
  • the ground wafer is immersed in a high-temperature sodium hydroxide aqueous solution or potassium hydroxide aqueous solution, and the work-affected layer (damage layer) introduced into the front and back surfaces and the chamfered portion is removed.
  • an edge polishing process is performed (S105 in FIG. 1).
  • a resin pad such as urethane is pressed against the chamfered portion of the silicon wafer with a predetermined pressure to mirror the chamfered portion.
  • the chamfered portion is mirror-finished while supplying slurry containing colloidal silica or the like adjusted to pH to the surface of the resin pad.
  • the double-side polishing apparatus 31 includes an upper surface plate 32 and a lower surface plate 33 provided so as to face each other, and a polishing cloth 34 is attached to each surface plate 32, 33.
  • a sun gear 35 is provided at the center between the upper surface plate 32 and the lower surface plate 33, and an internal gear 36 is provided at the peripheral portion.
  • Wafer W 2 is held in the holding hole of carrier 37 and is sandwiched between upper surface plate 32 and lower surface plate 33.
  • the teeth of the sun gear 35 and the internal gear 36 are engaged with the outer peripheral teeth of the carrier 37, and the carrier 37 is rotated as the upper surface plate 32 and the lower surface plate 33 are rotated by a driving source (not shown). Revolves around the sun gear 35 while rotating.
  • the wafer W 2 held by the carrier 37 is polished to have a mirror surface by simultaneously polishing both surfaces by the upper and lower polishing cloths 34.
  • a polishing liquid is supplied from a nozzle (not shown).
  • the grinding is performed using fine diamond abrasive grains having a count of # 8000 or more as described above in the grinding process, the amount of polishing in the double-side polishing process can be reduced. Therefore, the polishing time can be greatly shortened, and productivity can be improved.
  • a final polishing process is performed (S107 in FIG. 1).
  • a slurry with adjusted pH containing colloidal silica or the like pressure is applied from the back surface of the silicon wafer subjected to double-side polishing to a surface plate on which a resin pad such as urethane is applied. Only the surface is brought into contact, and fine surface roughness is adjusted.
  • the semiconductor wafer is manufactured as described above.
  • the wafer W 2 in the grinding step is not simultaneously limited thereto was ground course both surfaces using a double-disc grinding apparatus 21, once the one side separately using a surface grinding device such as a grinding You may do it.
  • Example 1 The workpiece was cut using a fixed abrasive grain type wire saw as shown in FIG. Then, the surface roughness Ra of the wafer after cutting was measured, and it was determined whether or not the measured surface roughness could be ground with a grindstone using diamond abrasive grains having a count of # 8000 or more. A silicon ingot having a diameter of 300 mm and a length of 200 mm was used as a workpiece to be cut.
  • As the wire for cutting a wire in which diamond abrasive grains were fixed by electrodeposition so that the number of abrasive grains was 600 pieces / mm 2 was used on the entire outer periphery of a wire having a diameter of 0.12 mm.
  • the average abrasive grain size of the fixed diamond abrasive grains was 1 to 8 ⁇ m. Further, the wire tension of the wire saw was 25 N, the new wire supply amount was 4 m / min, the forward / reverse cycle in the traveling direction in the reciprocating traveling was 120 sec, and the average wire traveling speed was 700 m / min.
  • the surface roughness Ra of the wafer after cutting is shown in FIG. As shown in FIG. 5, the surface roughness Ra of the wafer after cutting was 0.28 ⁇ m, and the surface roughness was such that the count could be ground with a grindstone using diamond abrasive grains of # 8000 or more. If the wafer has such a surface roughness, it is not necessary to perform grinding for removing the surface roughness in the subsequent grinding process, and it can be ground once with a grindstone using diamond abrasive grains of # 8000 or more. For this reason, it was confirmed that a semiconductor wafer with high-precision shape quality can be obtained efficiently and the yield in the manufacture of semiconductor wafers can be improved.
  • the cutting of the silicon ingot was repeated in the same procedure while changing the average wire traveling speed to 800 m / min and 900 m / min.
  • the surface roughness Ra was 0.23 ⁇ m.
  • the surface roughness Ra was 0.22 ⁇ m. From this result, if the average wire traveling speed is set to 800 m / min or more, the surface roughness Ra is smaller than that in the case where the average wire traveling speed is set to 700 m / min, and a semiconductor wafer having a more accurate shape quality can be obtained. It was confirmed that it was obtained.
  • Example 2 The workpiece was cut under the same conditions as in Example 1 except that the average abrasive grain size of the diamond abrasive grains fixed to the wire was 8 to 12 ⁇ m. Then, the roughness Ra of the wafer after cutting was measured, and it was determined whether or not the measured surface roughness could be ground with a grindstone using diamond abrasive grains having a count of # 8000 or more.
  • Comparative Example 1 The workpiece was cut under the same conditions as in Example 1 except that the average wire traveling speed was 600 m / min. Then, the roughness Ra of the wafer after cutting was measured, and it was determined whether or not the measured surface roughness could be ground with a grindstone using diamond abrasive grains having a count of # 8000 or more.
  • Comparative Example 1 two types of cutting were performed, when the average abrasive grain size of the diamond abrasive grains fixed to the wire was 1 to 8 ⁇ m and when the average abrasive grain size was 8 to 12 ⁇ m. As a result, as shown in FIG.
  • Example 3 In Example 3, using a fixed abrasive type wire saw as shown in FIG. 2, the workpiece is cut, the pseudo nanotopography of the wafer after cutting, the average abrasive grain size of the diamond abrasive grains, and the abrasive grains The relationship with number was investigated. A silicon ingot having a diameter of 300 mm and a length of 200 mm was used as a workpiece to be cut. Further, the wire tension of the wire saw was 25 N, the new wire supply amount was 4 m / min, the forward / reverse cycle in the traveling direction in the reciprocating traveling was 120 sec, and the average wire traveling speed was 700 m / min. And the workpiece
  • the pseudo-nanotopography is 0. It was found to be an extremely small value of 53 to 0.62. Therefore, by fixing to the outer peripheral surface of the wire so that the average abrasive grain size is 1 to 12 ⁇ m and the number of abrasive grains is 500 pieces / mm 2 or more, the pseudo-nanopotography can be greatly improved. As a result, it was found that a semiconductor wafer with higher accuracy in shape quality can be obtained efficiently.
  • the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has any configuration that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and that exhibits the same effects. Are included in the technical scope.

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Abstract

　本発明は、砥粒が固着されたワイヤを複数の溝付きローラに巻掛けし、ワイヤを軸方向に往復走行させ、ワイヤにワークを押し当てることでウェーハを切り出す切断工程と、切り出したウェーハの両面を研削する研削工程と、研削されたウェーハの両面を研磨する両面研磨工程とを含む半導体ウェーハの製造方法であって、切断工程において、平均ワイヤ走行速度を７００ｍ／ｍｉｎ以上としてウェーハを切り出し、研削工程において、番手が＃８０００以上のダイヤモンド砥粒を使用した砥石によりウェーハの両面を１回研削し、その後、両面研磨工程において、ウェーハを両面研磨することを特徴とする半導体ウェーハの製造方法である。これにより、研削工程数及びカーフロスを低減しつつ、両面研磨工程での研磨量及び研磨時間の大幅な削減し、高精度な形状品質の半導体ウェーハを得ることが可能な半導体ウェーハの製造方法が提供される。

Description

半導体ウェーハの製造方法
　本発明は、半導体ウェーハ、特に単結晶シリコンウェーハの製造方法に関する。
　一般的に、直径３００ｍｍに代表される大直径のシリコンウェーハの製造は、以下の加工フローで製造される。但し、各工程間に実施されるシリコンウェーハの洗浄工程や検査工程の説明は以下では省略する。まず、切断工程では、ワーク（シリコン単結晶インゴット）から薄板状のシリコンウェーハを切り出す。この際、炭化ケイ素等の砥粒を懸濁させた遊離砥粒スラリーを高速で往復走行する複数のワイヤ列に供給し、スラリーが付着したワイヤ列にワークを所定の速度で送りながら押し付けて薄板状のウェーハを切り出す。
　面取り工程では、切断したシリコンウェーハの外周部を、総型溝を有する回転するダイヤモンド砥石を用いて丸める。シリコンウェーハの外周部を丸めておくことで、後工程においてシリコンウェーハにチッピングや割れが発生することを防止できる。
　ラッピング工程では、荷重が印加された鋳鉄製の上下定盤の間にキャリアで保持された複数の面取りされたシリコンウェーハを挟む。そして、アルミナやジルコニア等から成る遊離砥粒を懸濁させた研削液を供給しながら、上下定盤の間で複数の面取りされたシリコンウェーハを回転させラッピングする。
　エッチング工程では、高温の水酸化ナトリウム水溶液や水酸化カリウム水溶液中にラッピング後のシリコンウェーハを浸漬し、表裏面や面取り部分に導入された加工変質層（ダメージ層）を除去する。
　エッジ研磨工程では、ウレタン等の樹脂パッドを所定の圧力でシリコンウェーハの面取り部に押し付け、面取り部を鏡面化する。この際、コロイダルシリカ等を含有するｐＨを調整したスラリーを樹脂パッドの表面に供給しながら面取り部の鏡面化を行う。
　両面研磨工程では、荷重が印加された上下定盤に貼り付けられたウレタン等の樹脂パッドの間にキャリアで保持されたシリコンウェーハを挟む。そして、コロイダルシリカ等を含有するｐＨを調整したスラリーを供給しながら、上下定盤を回転させ、エッチング及びエッジ研磨されたシリコンウェーハを回転させながら研磨し、両面を同時に鏡面化する。
　最後に、仕上げ研磨工程では、コロイダルシリカ等を含有するｐＨを調整したスラリーを用いて、ウレタン等の樹脂パッドを貼り付けた定盤に、上記両面研磨されたシリコンウェーハの裏面から圧力をかけてシリコンウェーハの表面のみを接触させ、微細な面粗さ等を整える。
特開２００８－７８４７３号公報 特開２００８－１６１９９２号公報 特開２００９－１９０１２５号公報 特開２０００－３１０９９号公報
　直径３００ｍｍに代表される大直径シリコンウェーハを採用する先端デバイスでは、近年はナノトポグラフィと呼ばれるウェーハの表面うねり成分の大小が重要視されている。ナノトポグラフィとは、ウェーハの表面形状の一種で、ソリやＷａｒｐよりも波長が短く、表面粗さより波長の長い、０．２～２０ｍｍの波長成分の凹凸を示すものであり、ＰＶ値（Ｐｅａｋ　ｔｏ　Ｖａｌｌｅｙ）は０．１～０．２μｍの極めて浅いうねり成分である。このナノトポグラフィはデバイス工程におけるＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ　Ｔｒｅｎｃｈ　Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）工程の歩留まりに影響する。そのため、デザインルールの微細化と共に、デバイス基板となるシリコンウェーハの表面のナノトポグラフィは、厳しいレベルが要求されている。
　ナノトポグラフィは、シリコンウェーハの加工工程で作り込まれるものである。特に基準面を持たない加工方法、例えばワイヤソーによる切断工程や両頭研削装置による研削工程で悪化しやすく、各工程の改善や管理が重要である。ワイヤソーにより切断したウェーハの表面におけるナノトポグラフィは静電容量型測定器で測定した擬似的なナノトポグラフィ（以降、疑似ナノトポグラフィと呼ぶ）を測定することで予め評価することができる（特許文献１参照）。特許文献１によれば、疑似ナノトポグラフィとは、切断後のウェーハのＷａｒｐ断面波形に研削や研磨の加工特性を模したバンドパス・フィルタをかけることによって研磨後のウェーハと相関の有る数値を疑似的に得るものである。ナノトポグラフィは研磨後のウェーハの表面を測定して得るものであるが、疑似ナノトポグラフィは切断後のウェーハの表面から求める。
　切断工程に使用するワイヤソーに関しては、近年、遊離砥粒方式の代わりに、ワイヤ表面にダイヤモンド等の固定砥粒を電着して固着させたワイヤを用いた固定砥粒方式のワイヤソーが検討されている。固定砥粒方式のワイヤソーによって大直径のシリコンインゴットを切断する場合、遊離砥粒方式のワイヤソーによって切断する場合に比べ、切断時間は大幅に短縮できるものの、切断後のウェーハの疑似ナノトポグラフィを代表とする形状品質が著しく劣ることが知られている。
　それに対して、特許文献２には、固定砥粒ワイヤに遊離砥粒スラリーを供給しながら切断を行う方法が記載されている。特許文献２には、遊離砥粒スラリーが固定砥粒ワイヤの表面をドレッシングすることにより切れ味が維持され、切断精度を高めると記載されている。しかし、固定砥粒と遊離砥粒を組み合わせた方法にあっては、ドレッシング効果は切断条件に影響を受けやすく、ドレッシング不足による切断後ウェーハの形状悪化や、ドレッシング過多による固定砥粒ワイヤのライフ低下を招きやすいという問題点がある。
　ラッピング工程に関しては、上述した鋳鉄製の上下定盤を具備するラッピング装置を用いて加工する場合、定盤に対するウェーハの占有面積が均一でないため、定盤が偏摩耗しやすい。そのため、ウェーハの形状が悪化しやすくなり、高平坦度なウェーハの加工には限界がある。また、ラッピングに使用する遊離砥粒を微細にする事が難しく、ウェーハの加工変質層深さを低減するには不向きな加工方法である。このような問題を解決するために、上記したラッピング方法の代替方式として、枚葉式の研削方法等が提案されている。
　例えば、特許文献３には、ダイヤモンド等の砥粒を使用した砥石で、ウェーハの両面を同時に研削する方法（以下、両頭研削方法と記載）が提案されている。この両頭研削方法では、まず、ウェーハより薄い樹脂製又は金属製のリング状のホルダの孔にウェーハを挿入する。そして、ウェーハのノッチ部とホルダに形成された突起部との係合によりウェーハを回転保持し、ウェーハの半径にほぼ等しい対向する２つの砥石を回転させ、ウェーハを両面から同時に研削する。固定砥粒を用いる場合、遊離砥粒スラリーを用いた場合に比べて高速な研削が可能であり、固定砥粒の砥粒径を微細化する事により、遊離砥粒で研削した場合より浅い加工変質層を持つウェーハを得る事ができる。
　また、近年では、番手が＃８０００以上（平均砥粒径が１μｍ以下）のダイヤモンド砥粒を使用した砥石による研削の検討も進んでいる。このように、番手の大きい砥粒を用いて研削を行えば、後工程である両面研磨工程での研磨量及び研磨時間の大幅な削減が可能である。
　しかしながら、上述の番手が＃８０００以上の砥粒を使用した砥石を使用する研削方法を、ワイヤソーで切り出した直後のウェーハに対して実施すると、正常な研削面を得ることが不可能であった。これは、切断工程直後のウェーハの表面粗さが大きいので、研削中にダイヤモンド砥粒の脱落が激しく生じてしまうからである。そのため、例えば、特許文献４のように、高番手の砥粒を使用した砥石で研削する前に、ウェーハの表面粗さを除去する一次両頭研削が必要であった。一次両頭研削工程では、一般に、ビトリファイドボンドからなる番手が＃２０００～＃３０００（平均砥粒径が２～８μｍ）のダイヤモンド砥粒が使われており、固定砥粒方式のワイヤソーにより切り出された後の表面粗さが大きいウェーハに対しても研削が可能である。そして、この一次両頭研削工程にてウェーハの表面粗さが改善するため、高番手の砥粒を使用した砥石を用いて研削をすることが可能となる。
　このように従来では、番手が＃８０００以上の砥粒を使用した砥石を使用する場合、後工程である両面研磨工程での研磨量及び研磨時間の大幅な短縮が可能であるものの、研削を多段階で行う必要が有り、研削工程数の増加による生産性の悪化が避けられないという問題がある。また、研削工程が増加することにより、ウェーハのカーフロスが増加してしまうという問題もある。
　本発明は前述のような問題に鑑みてなされたもので、研削工程数及びカーフロスを低減しつつ、両面研磨工程での研磨量及び研磨時間の大幅な削減をし、高精度な形状品質の半導体ウェーハを得ることが可能な半導体ウェーハの製造方法を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明によれば、砥粒が固着されたワイヤを複数の溝付きローラに巻掛けし、前記ワイヤを軸方向に往復走行させ、前記往復走行するワイヤにワークを押し当てることで前記ワークからウェーハを切り出す切断工程と、前記切り出したウェーハの両面を研削する研削工程と、前記研削されたウェーハの両面を研磨する両面研磨工程とを含む半導体ウェーハの製造方法であって、前記切断工程において、前記ワークを切断する時の平均ワイヤ走行速度を７００ｍ／ｍｉｎ以上として前記ワークからウェーハを切り出し、前記研削工程において、番手が＃８０００以上のダイヤモンド砥粒を使用した砥石により前記ウェーハの両面を１回研削し、その後、前記両面研磨工程において、前記ウェーハを両面研磨することを特徴とする半導体ウェーハの製造方法を提供する。
　このように、ワークを切断する時の平均ワイヤ走行速度を７００ｍ／ｍｉｎ以上としてウェーハを切り出せば、切り出されたウェーハの表面粗さを小さくすることができる。これにより、ワイヤソーによる切断直後のウェーハであっても、番手が＃８０００以上（平均砥粒径が１μｍ以下）のダイヤモンド砥粒を含有した砥石による研削ができる。従って、研削工程を１回にできるとともにカーフロスを低減でき、更に後工程の両面研磨工程での研磨量及び研磨時間の大幅な削減ができる。その結果、効率よく形状精度が良い半導体ウェーハを得ることができる。更に、半導体ウェーハの製造における歩留まりを改善することができる。
　このとき、前記切断工程において、前記ワークを切断する時の平均ワイヤ走行速度を８００ｍ／ｍｉｎ以上として前記ワークから前記ウェーハを切り出すことが好ましい。
　このようにすれば、ワークから切り出されたウェーハの表面粗さを、より小さくすることができ、効率よく形状精度がより良い半導体ウェーハを得ることができる。
　またこのとき、前記切断工程において、前記砥粒の平均砥粒径が１～１２μｍ、砥粒数が５００個／ｍｍ２以上となるように前記ワイヤに固着することが好ましい。
　このようにすれば、ワイヤに固着した個々の砥粒に対する負荷を減少させ、かつ、切断能率を高められるため、ワイヤソーで切断した後のウェーハの疑似ナノトポグラフィ等の形状精度が向上する。その結果、最終的に製造される半導体ウェーハの形状精度をより向上させることができる。
　このとき、前記研削工程において、前記ウェーハの両面を同時に研削することが好ましい。
　このようにウェーハの両面を同時に研削すれば、研削工程に要する時間を更に低減させることができ、より効率よく形状精度が良い半導体ウェーハを得ることができる。
　本発明の半導体ウェーハの製造方法であれば、ワイヤソーによる切断直後のウェーハであっても、番手が＃８０００以上のダイヤモンド砥粒を使用した砥石による研削ができるため、効率よく高精度な形状品質の半導体ウェーハを得ることができる。更に、半導体ウェーハの製造における歩留まりを改善することができる。
本発明の半導体ウェーハの製造方法の一例を示すフロー図である。 切断工程で使用されるワイヤソーの一例を示す概略図である。 研削工程で使用される両頭研削装置の一例を示す概略図である。 両面研磨工程で使用される両面研磨装置の一例を示す概略図である。 実施例１、２、比較例１における切断工程後のウェーハの表面粗さを示す図である。 実施例３における切断工程後のウェーハの疑似ナノトポグラフィを示す図である。
　以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
　従来、固定砥粒方式のワイヤソーを用いてワークから切り出したウェーハは表面粗さが大きく、番手が＃８０００以上の高番手のダイヤモンド砥粒を使用した砥石による研削を行う前に、ウェーハの表面粗さを除去するための研削が必要であった。そのため、研削を多段階で実施する必要が有り半導体ウェーハの製造における生産性及び歩留まりを低下させてしまうという問題があった。
　そこで、本発明者はワークから切り出したウェーハの表面粗さを、番手が＃８０００以上の高番手のダイヤモンド砥粒を使用した砥石による研削が実施できる程度まで低減する方法を検討した。その結果、平均ワイヤ走行速度を７００ｍ／ｍｉｎ以上にすることで、固定砥粒ワイヤの切れ味が向上し、表面粗さが大幅に小さくなることがわかった。そして、このような切断工程を実施した後であれば、ウェーハに表面粗さを除去するための研削等を行うことなく、番手が＃８０００以上のダイヤ砥粒を用いた砥石による研削加工を実施することができ、上記の切断工程及び研削工程を組み合わせることで問題を解決できることに想到し、本発明を完成させた。
　以下、図１－４を参照して本発明の半導体ウェーハの製造方法について説明する。
　図１は、本発明の半導体ウェーハの製造方法の一例を示すフロー図である。
　まず、本発明の半導体ウェーハの製造方法の最初の工程である切断工程（図１のＳ１０１）においてワークの切断に使用する固定砥粒方式のワイヤソーについて、図２を参照して説明する。
　図２に示すように、固定砥粒方式のワイヤソー１は、主にワークＷ１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、４’、ワーク送り手段５、加工液供給手段６等で構成されている。ワイヤ２には砥粒が金属又は樹脂にて固着されている。
　ワイヤ２は、一方のワイヤリール７から繰り出され、トラバーサを介してパウダクラッチ（定トルクモータ）やダンサローラ（デッドウェイト）等からなるワイヤ張力付与機構４を経て、溝付きローラ３に入っている。この溝付きローラ３は鉄鋼製円筒の周囲にポリウレタン樹脂を圧入し、その表面に所定のピッチで溝を切ったローラである。
　ワイヤ２が複数の溝付きローラ３に３００～４００回程度巻掛けられることによってワイヤ列が形成される。ワイヤ２はもう一方のワイヤ張力付与機構４’を経てワイヤリール７’に巻き取られている。このように巻掛けられたワイヤ２が駆動用モータ１０によって往復走行できるようになっている。
　加工液供給手段６はタンク８、チラー９、ノズル１１等から構成される。ノズル１１はワイヤ２が溝付きローラ３に巻掛けられることで形成されたワイヤ列の上方に配置されている。このノズル１１はタンク８に接続されており、加工液はチラー９により供給温度が制御されてノズル１１からワイヤ２に供給される。
　ワークＷ１はワーク送り手段５によって保持される。このワーク送り手段５はワークＷ１をワイヤの上方から下方に向かって押し下げることによって、ワークＷ１を往復走行するワイヤ２に押し当てる。この際、コンピュータ制御で予めプログラムされた送り速度で所定の送り量だけ保持したワークＷ１を送り出すように制御することが可能である。また、ワークＷ１の送り出し方向を逆転させることでワークＷ１を切り込み送り方向とは逆方向に送ることができる。このとき、ワークＷ１の後退量も制御可能である。
　次に、以上で説明したようなワイヤソー１を用いて、ワーク切断してウェーハを切り出す方法を説明する。
　まず、ワーク送り手段５によりワークＷ１を保持する。そして、ワイヤ２を張力付与機構４、４’によって張力を付与しながら軸方向へ往復走行させる。このとき、本発明ではワイヤ２の平均ワイヤ走行速度を７００ｍ／ｍｉｎ以上とする。次に、加工液供給手段６によりワイヤ２へ加工液を供給した状態で、ワーク送り手段５によりワークＷ１を、相対的に押し下げて、ワークＷ１をワイヤ２に押し当ててワークＷ１を切断しウェーハを切り出す。
　このように平均ワイヤ走行速度を７００ｍ／ｍｉｎ以上とすることで、ワイヤ２の切れ味が向上し、その後に番手が＃８０００以上の平均砥粒径が１μｍ以下のダイヤモンド砥粒を使用した砥石を用いた研削を実施できる程度に、ウェーハの表面粗さを小さく抑えることができる。その結果、研削工程数及びカーフロスを低減でき、生産性及び歩留まりを改善することができる。更に、平均ワイヤ走行速度を８００ｍ／ｍｉｎ以上とすることが好ましい。このようにすれば、ウェーハの表面粗さをより小さく抑えることができる。
　本発明では、ワイヤ２の表面に固着させる砥粒としては、ダイヤモンド砥粒や立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ：ｃｕｂｉｃ　Ｂｏｒｏｎ　Ｎｉｔｒｉｄｅ）が好適である。そして、ワイヤ２の表面に固着させる砥粒の平均砥粒径を１～１２μｍ、かつ、砥粒数を５００個／ｍｍ２以上とすることが好ましい。
　このような、平均砥粒径及び砥粒数であれば、固定砥粒方式のワイヤソーで切断した後のウェーハの疑似ナノトポグラフィ等の悪化を大幅に抑制できる。疑似ナノトポグラフィ等が悪化してしまう原因の１つは、ワークの切断の最中にワイヤが蛇行してしまうことである。そこで、本発明者は、ワイヤの蛇行は切断時にワイヤに固着している砥粒が受ける力によるものであると推測し、個々の砥粒がワークに接触する面積を減らすために砥粒径を小さくすることを試したが、十分な効果を得られなかった。そこでさらに調査を進めたところ、砥粒径を小さくし、かつ、砥粒を一定以上の砥粒数（砥粒の密度）でワイヤ２の外周面に固着することで、大幅な形状改善が可能であることを発見した。すなわち、砥粒径を小さくすることで個々の砥粒がワークに接触する面積を減らすと同時に、切断において仕事をする砥粒数を増やすことで、個々の砥粒に対する負荷を減少させるとともに切れ味を維持し、ワイヤの蛇行を抑制できることを本発明者は発見した。
　次に、切断工程にて切り出したウェーハの外周を丸める面取り工程を行う（図１のＳ１０２）。面取り工程ではチッピングやワレを防止するために、総型溝を有する回転するダイヤモンド砥粒を含有した砥石等を用いてウェーハの外周部の面取り加工を行う。
　次に、研削工程にて面取り加工後のウェーハの研削を行う（図１のＳ１０３）。ここで、研削工程にて、ウェーハの表面の研削に使用する研削装置について、図３を参照して説明する。
　図３に示すように、両頭研削装置２１は、自転可能なウェーハホルダー２２と、静圧支持部材２３と、一対の砥石２４を備えている。ウェーハホルダー２２はウェーハＷ２を径方向に沿って外周側から支持する。一対の静圧支持部材２３は、ウェーハホルダー２２の両側に位置し、ウェーハホルダー２２を自転の軸方向に沿って両側から、流体の静圧により非接触支持する。砥石２４には番手が＃８０００以上のダイヤモンド砥粒を使用している。また、砥石２４は、モータ２５に取り付けられており、高速回転しながら、ウェーハホルダー２２により支持されたウェーハＷ２の両面を同時に研削する。
　このような両頭研削装置２１を用い、ウェーハＷ２の両面を研削するときは、まず、ウェーハＷ２をウェーハホルダー２２により支持する。尚、ウェーハホルダー２２を自転させることにより、ウェーハＷ２を自転させることができる。また、両側の各々の静圧支持部材２３から流体をウェーハホルダー２２と静圧支持部材２３の間に供給し、ウェーハホルダー２２を自転の軸方向に沿って流体の静圧によって支持する。そして、このようにしてウェーハホルダー２２および静圧支持部材２３で支持され、自転するウェーハＷ２の両面を、モータ２５により高速回転する砥石２４を用いて１回研削する。
　従来、両頭研削においては、固定砥粒方式のワイヤソーを用いて切断した直後のウェーハのように、面粗さが大きいウェーハに対しては、番手＃８０００以上の平均砥粒径が１μｍ以下のダイヤモンド砥粒を使用した砥石を用いての両頭研削を実施できなかった。すなわち、番手＃８０００以上のダイヤモンド砥粒を使用した砥石を用いての両頭研削を実施するためには、研削されるウェーハの表面粗さが小さいことが必須であった。そこで、本発明者は、切断工程後のウェーハの表面粗さを低減する方法を検討した。その結果、上記のような本発明の半導体ウェーハの製造方法における高速走行させたワイヤで切断工程を行った後のウェーハであれば表面粗さが小さいため、予め表面粗さを除去する加工をすることなく、すぐに番手＃８０００以上のダイヤモンド砥粒を使用した研削が実施できることが分かった。
　このように、平均ワイヤ走行速度を７００ｍ／ｍｉｎ以上とした切断工程と、番手が＃８０００以上のダイヤモンド砥粒を使用した砥石によりウェーハの両面を１回研削する研削加工を組み合わせることで、研削工程を１回にでき、更に後工程の両面研磨工程での研磨量及び研磨時間の大幅な削減ができる。その結果、効率よく形状精度が良い半導体ウェーハを得ることができる。更に、研削工程はウェーハの両面に対して１回ずつ行えば十分であるため、カーフロスを大幅に低減でき半導体ウェーハの製造における歩留まりを改善することができる。
　この場合、両面研削は片面ずつ表裏１回行うようにしても良いが、上記したように両頭研削装置等を用いてウェーハの両面を同時に研削することが好ましい。このようにウェーハの両面を同時に研削すれば、研削工程に要する時間を更に低減させることができ、より効率よく形状精度が良い半導体ウェーハを得ることができる。
　次に、エッチング工程を行う（図１のＳ１０４）。このエッチング工程では、高温の水酸化ナトリウム水溶液や水酸化カリウム水溶液中に研削された後のウェーハを浸漬し、表裏面や面取り部分に導入された加工変質層（ダメージ層）を除去する。
　エッチング工程が終了した後、エッジ研磨工程を行う（図１のＳ１０５）。エッジ研磨工程では、ウレタン等の樹脂パッドを所定の圧力でシリコンウェーハの面取り部に押し付け、面取り部を鏡面化する。この際、コロイダルシリカ等を含有するｐＨを調整したスラリーを樹脂パッドの表面に供給しながら面取り部の鏡面化を行う。
　エッジ研磨工程が終了した後、両面研磨工程を行う（図１のＳ１０６）。両面研磨工程では、ウェーハの両面を同時に鏡面化する。この、ウェーハの両面の鏡面化に使用する両面研磨装置について、図４を参照して説明する。
　図４に示すように、両面研磨装置３１は、上下に相対向して設けられた上定盤３２と下定盤３３を備えており、各定盤３２、３３には、それぞれ研磨布３４が貼付されている。上定盤３２と下定盤３３の間の中心部にはサンギヤ３５が、周縁部にはインターナルギヤ３６が設けられている。ウェーハＷ２はキャリア３７の保持孔に保持され、上定盤３２と下定盤３３の間に挟まれる。
　また、サンギヤ３５及びインターナルギヤ３６の各歯部にはキャリア３７の外周歯が噛合しており、上定盤３２及び下定盤３３が不図示の駆動源によって回転されるのに伴い、キャリア３７は自転しつつサンギヤ３５の周りを公転する。このとき、キャリア３７に保持されたウェーハＷ２は、上下の研磨布３４により両面を同時に研磨され鏡面化される。ウェーハの研磨時には、不図示のノズルから研磨液が供給される。
　本発明では、研削工程において上述したように番手が＃８０００以上の微細なダイヤモンド砥粒を使って研削を行っているので、両面研磨工程における研磨量を少なく抑えることができる。そのため、研磨時間の大幅な短縮が可能となり、生産性を向上させることができる。
　両面研磨工程が終了した後、仕上げ研磨工程を行う（図１のＳ１０７）。仕上げ研磨工程では、コロイダルシリカ等を含有するｐＨを調整したスラリーを用いて、ウレタン等の樹脂パッドを貼り付けた定盤に、上記両面研磨されたシリコンウェーハの裏面から圧力をかけてシリコンウェーハの表面のみを接触させ、微細な面粗さ等を整える。
　以上のようにして、半導体ウェーハの製造を行う。尚、上記した説明では、研削工程においてウェーハＷ２を、両頭研削装置２１を用いて両面を同時に研削したが当然これに限定されず、平面研削装置等を用いて片面を別々に１回ずつ研削しても良い。
　以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１）
　図２に示すような、固定砥粒方式のワイヤソーを用いて、ワークの切断を行った。そして、切断後のウェーハの表面粗さＲａを測定し、測定した表面粗さが、番手が＃８０００以上のダイヤモンド砥粒を使用した砥石で研削可能か否かの判定を行った。切断対象のワークとして、直径３００ｍｍ、長さ２００ｍｍの寸法のシリコンインゴットを使用した。切断用のワイヤとしては、直径０．１２ｍｍのワイヤの外周の全面にダイヤモンド砥粒を砥粒数が６００個／ｍｍ２となるように電着で固着させたものを使用した。固着させたダイヤモンド砥粒の平均砥粒径は１～８μｍのものとした。
　また、ワイヤソーのワイヤの張力は２５Ｎ、新線供給量は４ｍ／ｍｉｎ、往復走行における走行方向の正反転サイクルは１２０ｓｅｃ、平均ワイヤ走行速度は７００ｍ／ｍｉｎとした。
　切断後のウェーハの表面粗さＲａを図５に示す。図５に示すように、切断後のウェーハの表面粗さＲａは０．２８μｍとなり、番手が＃８０００以上のダイヤモンド砥粒を使用した砥石で研削を行える程度の表面粗さであった。このような表面粗さのウェーハであれば、その後の研削工程で、表面粗さ除去のための研削を実施する必要が無く、＃８０００以上のダイヤモンド砥粒を使用した砥石で１回で研削できるため、効率よく高精度な形状品質の半導体ウェーハを得ることができ、かつ、半導体ウェーハの製造における歩留まりを改善できることが確認された。
　また、平均ワイヤ走行速度を８００ｍ／ｍｉｎ、９００ｍ／ｍｉｎに変えて同様の手順でシリコンインゴットの切断を繰り返した。
　その結果、図５に示すように、平均ワイヤ走行速度を８００ｍ／ｍｉｎとした場合、表面粗さＲａは０．２３μｍとなった。また、平均ワイヤ走行速度を９００ｍ／ｍｉｎとした場合、表面粗さＲａは０．２２μｍとなった。
　この結果から、平均ワイヤ走行速度を８００ｍ／ｍｉｎ以上にすれば、平均ワイヤ走行速度を７００ｍ／ｍｉｎとし場合と比較して表面粗さＲａがより小さくなり、更に高精度な形状品質の半導体ウェーハを得られることが確認できた。
（実施例２）
　ワイヤに固着させたダイヤモンド砥粒の平均砥粒径は８～１２μｍのものとしたこと以外、実施例１と同様な条件でワークの切断を行った。そして、切断後のウェーハの粗さＲａを測定し、測定した表面粗さが、番手が＃８０００以上のダイヤモンド砥粒を使用した砥石で研削可能か否かの判定を行った。
　その結果、図５に示すように、平均ワイヤ走行速度を７００ｍ／ｍｉｎとした場合、表面粗さＲａは０．３０μｍとなった。平均ワイヤ走行速度を８００ｍ／ｍｉｎとした場合は、表面粗さＲａは０．２４μｍとなった。また、平均ワイヤ走行速度を９００ｍ／ｍｉｎとした場合は、表面粗さＲａは０．２５μｍとなった。
　このように、実施例２のいずれの場合においても、番手が＃８０００以上のダイヤモンド砥粒を使用した砥石で研削を行える程度の表面粗さのウェーハが得られることが確認できた。そして、このような表面粗さのウェーハであれば、その後の研削工程で、表面粗さ除去のための研削を実施する必要が無く、＃８０００以上のダイヤモンド砥粒を使用した砥石で研削できるため、効率よく高精度な形状品質の半導体ウェーハを得ることができ、かつ、半導体ウェーハの製造における歩留まりを改善できることが確認された。
（比較例１）
　平均ワイヤ走行速度を６００ｍ／ｍｉｎとしたこと以外、実施例１と同様な条件でワークの切断を行った。そして、切断後のウェーハの粗さＲａを測定し、測定した表面粗さが、番手が＃８０００以上のダイヤモンド砥粒を使用した砥石で研削可能か否かの判定を行った。ここで、比較例１では、ワイヤに固着させたダイヤモンド砥粒の平均砥粒径を１～８μｍのものとした場合と、８～１２μｍのものとした場合の２通りの切断を行った。
　その結果、図５に示すように、ワイヤに固着させたダイヤモンド砥粒の平均砥粒径が１～８μｍの場合、表面粗さＲａは０．４０μｍとなった。また、ワイヤに固着させたダイヤモンド砥粒の平均砥粒径が８～１２μｍの場合、表面粗さＲａは０．４５μｍとなった。
　このような、表面粗さのウェーハでは、その後の研削工程で、＃８０００以上のダイヤモンド砥粒を使用した砥石で研削する前に、表面粗さ除去のための研削を実施する必要が有るため、生産性が低下してしまうことが確認された。
（実施例３）
　実施例３においては、図２に示すような、固定砥粒方式のワイヤソーを用いて、ワークの切断を行い、切断した後のウェーハの疑似ナノトポグラフィとダイヤモンド砥粒の平均砥粒径及び砥粒数との関係を調査した。切断対象のワークとして、直径３００ｍｍ、長さ２００ｍｍの寸法のシリコンインゴットを使用した。
　また、ワイヤソーのワイヤの張力は２５Ｎ、新線供給量は４ｍ／ｍｉｎ、往復走行における走行方向の正反転サイクルは１２０ｓｅｃ、平均ワイヤ走行速度は７００ｍ／ｍｉｎとした。
　そして、切断に使用するワイヤに固着する砥粒の平均砥粒径と砥粒数は以下の表１に示す組み合わせとして、繰り返しワークの切断を行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　その結果、図６、表２に示すように、特に平均砥粒径が１～１２μｍで、かつ、砥粒数が５００個／ｍｍ２以上の条件を満たす場合には、疑似ナノトポグラフィは０．５３～０．６２と極めて小さい値となることが分かった。
　従って、平均砥粒径が１～１２μｍで、かつ、砥粒数が５００個／ｍｍ２以上となるようにワイヤの外周面に固着することで、疑似ナノポトグラフィをより大幅に改善でき、その結果、より高精度な形状品質の半導体ウェーハを効率よく得られることが分かった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　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 (4)

  1. 　砥粒が固着されたワイヤを複数の溝付きローラに巻掛けし、前記ワイヤを軸方向に往復走行させ、前記往復走行するワイヤにワークを押し当てることで前記ワークからウェーハを切り出す切断工程と、前記切り出したウェーハの両面を研削する研削工程と、前記研削されたウェーハの両面を研磨する両面研磨工程とを含む半導体ウェーハの製造方法であって、
    　前記切断工程において、前記ワークを切断する時の平均ワイヤ走行速度を７００ｍ／ｍｉｎ以上として前記ワークからウェーハを切り出し、前記研削工程において、番手が＃８０００以上のダイヤモンド砥粒を使用した砥石により前記ウェーハの両面を１回研削し、その後、前記両面研磨工程において、前記ウェーハを両面研磨することを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。
  2. 　前記切断工程において、前記ワークを切断する時の平均ワイヤ走行速度を８００ｍ／ｍｉｎ以上として前記ワークから前記ウェーハを切り出すことを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェーハの製造方法。
  3. 　前記切断工程において、前記砥粒の平均砥粒径が１～１２μｍ、砥粒数が５００個／ｍｍ２以上となるように前記ワイヤに固着することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体ウェーハの製造方法。
  4. 　前記研削工程において、前記ウェーハの両面を同時に研削することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の半導体ウェーハの製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112428463A (zh) * 2020-11-19 2021-03-02 上海中欣晶圆半导体科技有限公司 一种晶棒线切割加工过程中断线复旧的方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6281537B2 (ja) * 2015-08-07 2018-02-21 信越半導体株式会社 半導体ウェーハの製造方法
CN109129028B (zh) * 2017-06-15 2021-11-12 北京天科合达半导体股份有限公司 一种高效的碳化硅晶片的加工方法
CN108714978B (zh) * 2018-07-05 2024-01-09 青岛高测科技股份有限公司 一种晶硅切棱磨倒一体机
CN110154256B (zh) * 2019-07-03 2024-05-31 青岛高测科技股份有限公司 一种切方切棱磨抛一体机
TWI769677B (zh) * 2021-01-25 2022-07-01 華矽創新股份有限公司 半導體晶圓之製造方法
JP7072180B1 (ja) * 2021-12-20 2022-05-20 有限会社サクセス 半導体結晶ウェハの製造方法および製造装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001054850A (ja) * 1999-08-11 2001-02-27 Osaka Diamond Ind Co Ltd 固定砥粒ワイヤーソーによる硬脆材料の切断加工法
JP2002124490A (ja) * 2000-08-03 2002-04-26 Sumitomo Metal Ind Ltd 半導体ウェーハの製造方法
JP2008161992A (ja) * 2006-12-28 2008-07-17 Asahi Diamond Industrial Co Ltd 被加工部材の切断方法およびウェハの製造方法
JP2013082020A (ja) * 2011-10-06 2013-05-09 Sharp Corp ワーク切断方法、半導体基板の製造方法、半導体基板およびワイヤソー装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001054850A (ja) * 1999-08-11 2001-02-27 Osaka Diamond Ind Co Ltd 固定砥粒ワイヤーソーによる硬脆材料の切断加工法
JP2002124490A (ja) * 2000-08-03 2002-04-26 Sumitomo Metal Ind Ltd 半導体ウェーハの製造方法
JP2008161992A (ja) * 2006-12-28 2008-07-17 Asahi Diamond Industrial Co Ltd 被加工部材の切断方法およびウェハの製造方法
JP2013082020A (ja) * 2011-10-06 2013-05-09 Sharp Corp ワーク切断方法、半導体基板の製造方法、半導体基板およびワイヤソー装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112428463A (zh) * 2020-11-19 2021-03-02 上海中欣晶圆半导体科技有限公司 一种晶棒线切割加工过程中断线复旧的方法

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