WO2015125366A1 - シリコンウェーハの製造方法およびシリコンウェーハ - Google Patents

シリコンウェーハの製造方法およびシリコンウェーハ Download PDF

Info

Publication number
WO2015125366A1
WO2015125366A1 PCT/JP2014/080632 JP2014080632W WO2015125366A1 WO 2015125366 A1 WO2015125366 A1 WO 2015125366A1 JP 2014080632 W JP2014080632 W JP 2014080632W WO 2015125366 A1 WO2015125366 A1 WO 2015125366A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wire
ingot
silicon wafer
cutting
manufacturing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2014/080632
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
清治 神野
中島　亮
敏 又川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumco Corp
Original Assignee
Sumco Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumco Corp filed Critical Sumco Corp
Priority to KR1020167025248A priority Critical patent/KR101880518B1/ko
Priority to CN201480076001.2A priority patent/CN106030764B/zh
Priority to DE112014006394.0T priority patent/DE112014006394B4/de
Publication of WO2015125366A1 publication Critical patent/WO2015125366A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P54/00—Cutting or separating of wafers, substrates or parts of devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D—PLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D61/00—Tools for sawing machines or sawing devices; Clamping devices for these tools
    • B23D61/18—Sawing tools of special type, e.g. wire saw strands, saw blades or saw wire equipped with diamonds or other abrasive particles in selected individual positions
    • B23D61/185—Saw wires; Saw cables; Twisted saw strips
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D5/00—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
    • B28D5/04—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by tools other than rotary type, e.g. reciprocating tools
    • B28D5/045—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by tools other than rotary type, e.g. reciprocating tools by cutting with wires or closed-loop blades
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P72/00—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
    • H10P72/04—Apparatus for manufacture or treatment
    • H10P72/0428—Apparatus for mechanical treatment or grinding or cutting
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P90/00—Preparation of wafers not covered by a single main group of this subclass, e.g. wafer reinforcement

Definitions

  • the present invention relates to a silicon wafer manufacturing method and a silicon wafer.
  • An epitaxial silicon wafer in which an epitaxial film is grown on a silicon wafer obtained by cutting a silicon single crystal ingot is known.
  • warpage occurs when the resistance value in the silicon wafer and the resistance value in the epitaxial film are different. This is thought to be because elastic deformation occurs due to a lattice constant misfit between the silicon wafer and the epitaxial film.
  • this warpage becomes large, there is a problem that mask alignment in the device manufacturing process, holding by a vacuum chuck, or the like becomes difficult.
  • a wire saw using a wire is generally used.
  • a wire saw wraps multiple wires between a plurality of main rollers, and presses a workpiece such as a semiconductor (hereinafter referred to as a workpiece) against the wire in a running state, thereby allowing the workpiece to be applied to a large number of plates having a predetermined thickness.
  • Disconnect a workpiece such as a semiconductor (hereinafter referred to as a workpiece) against the wire in a running state, thereby allowing the workpiece to be applied to a large number of plates having a predetermined thickness.
  • a free abrasive grain method for slicing with a wire saw This is a method of slicing the surface with a brass-plated steel wire while supplying a slurry in which abrasive grains such as GC (green silicon carbide) are mixed with oil-based or water-soluble oil or the like to a cutting site.
  • abrasive grains such as GC (green silicon carbide) are mixed with oil-based or water-soluble oil or the like
  • control parameters for controlling the shape of the obtained wafer there are many control parameters for controlling the shape of the obtained wafer.
  • Typical examples include a flow rate (slurry flow rate) for supplying slurry (or coolant) to the processing portion, a speed at which a workpiece such as silicon is pressed against a wire in a running state (feed speed), and the like.
  • Patent Document 3 proposes a silicon wafer manufacturing method for obtaining a silicon wafer having a desired warp by using a wire saw in which a wire is wound between a plurality of main rollers arranged at predetermined intervals. .
  • the main rollers are displaced in the axial direction while the ingot is being cut. Due to the displacement of the main roller, the wire cutting the ingot moves in the axial direction of the ingot together with the main roller, and a desired warp corresponding to the amount of movement of the wire is formed on the surface of the silicon wafer obtained after the cutting.
  • Patent Documents 1 and 2 there is no conventional method such as a step of predicting the warping direction after intentionally obtaining a silicon wafer from an ingot or a step of intentionally controlling the warping direction to a concave shape. There is a problem that a process is required. Further, in the configuration as described in Patent Document 3, it is necessary to displace the main roller in the axial direction during the cutting of the ingot, and there is a problem that the control of the wire saw becomes complicated.
  • An object of the present invention is to provide a silicon wafer manufacturing method and a silicon wafer capable of obtaining a plurality of silicon wafers warped in a dome shape whose central portion is recessed in one direction with respect to an outer edge portion.
  • the present inventor has a possibility of obtaining a plurality of silicon wafers warped in a dome shape whose central part is recessed in one direction by using a wire brazed as a wire saw wire. Focused on the fact that there is. Therefore, the present inventor conducted the following experiment.
  • the corrugated wire 7 is formed by brazing a wire 71 used for a normal straight wire in a spiral shape.
  • the diameter of the wire 71 include 0.12 mm to 0.16 mm.
  • brass plating carbon steel can be illustrated.
  • the wavy wire 7 is brazed in a wave shape (substantially sinusoidal wave shape) when viewed from a direction orthogonal to the longitudinal direction thereof.
  • the brazing pitch P (the interval between the highest points 72 adjacent to each other in FIG. 1A) is preferably 2.5 mm to 5.0 mm.
  • the brazing displacement D ((the highest point 72 and the lowest point 73 and the distance d1 in FIG. 1A) ⁇ (the wire diameter d2 of the wire 71)) is preferably 6 ⁇ m to 12 ⁇ m.
  • the advantage of the corrugated wire will be described.
  • the wavy wire 7 can travel with the abrasive grains G1 entering between the adjacent highest points 72 or the adjacent lowest points 73. Therefore, it can be estimated that the abrasive grains G1 are sufficiently supplied also to the front side in the traveling direction (wire withdrawal side), and the front side machinability is improved as well as the rear side (wire entering side) machinability.
  • the normal linear wire 9 does not have the portion where the abrasive grains G1 enter unlike the corrugated wire 7, and therefore the abrasive grains G1 are sufficiently supplied to the front side in the traveling direction. It can be estimated that the front side machinability is worse than the rear side machinability.
  • the wire saw 1 includes a total of three main rollers 2 arranged on the same horizontal plane, two on the same horizontal plane and one below the middle of the two.
  • a wave-like wire 7 is wound spirally along the axial direction (front-rear direction).
  • Wire reels 41 and 42 are provided on both ends of the corrugated wire 7 to send out and wind the corrugated wire 7 through one guide roller 3 respectively.
  • traversers 43 and 44 are provided between the guide rollers 3 and the wire reels 41 and 42, respectively.
  • the traversers 43 and 44 have a function of adjusting the feeding position and the winding position of the wavy wire 7.
  • nozzles 5 for supplying slurry-like abrasive liquid G to the intermediate positions of the two upper main rollers 21 are provided above the two upper main rollers 2 (hereinafter referred to as upper main rollers 21). It has been. Above the nozzle 5, a feeding means 6 that holds the ingot T and moves it up and down is provided.
  • the wire saw 1 rotates the plurality of main rollers 2 to cause the wavy wire 7 to travel in a direction substantially orthogonal to the axial direction of the main roller 2 (left and right direction (hereinafter referred to as a wire traveling direction)).
  • a wire traveling direction left and right direction
  • the ingot T is lowered and pressed against the waved wire 7 that is running, whereby the ingot T is cut to manufacture a plurality of silicon wafers.
  • the ingot T is lowered linearly in the direction of gravity with respect to the wavy wire 7 in order not to warp the silicon wafer.
  • the cutting direction of the ingot T when it is not affected by the outside (hereinafter referred to as the cutting target direction) is the direction opposite to the gravity direction.
  • the wavy wire 7 is linearly run in a direction substantially orthogonal to the axial direction of the ingot T.
  • the traveling direction of the wavy wire 7 (hereinafter referred to as the “wire traveling target direction”) when not affected by the outside is linear.
  • a case is considered where the wavy wire 7 is wound from the front to the back and in a left-handed spiral shape when viewed from the front.
  • the wavy wire 7 travels in one direction parallel to the main roller 2 (hereinafter, the traveling direction at this time (the backward direction in the case shown in FIG. 2) is referred to as a wire traveling direction).
  • the wavy wire 7 travels in one direction is, for example, not only a mode in which the wavy wire 7 is unilaterally fed from the wire reel 42 to the wire reel 41 but also a wavy wire that is fed from the wire reel 42 and wound by the wire reel 41.
  • a mode in which the corrugated wire 7 travels in a reciprocating manner so that the length of the corrugated wire 7 is longer than the length of the corrugated wire 7 fed out from the wire reel 41 and wound up by the wire reel 42 is also provided. Including.
  • the wavy wire 7 moves relatively from the lower part shown by the solid line and the broken line in FIG. 3A to the upper part shown by the two-dot chain line, and the ingot T is cut from the bottom to the top.
  • the wire traveling direction is the backward direction in FIG. 2 and the wavy wire 7 travels leftward between the upper main rollers 21, the wavy wire 7 is shown in FIGS. 3B and 3C.
  • the vehicle travels while turning leftward (twisting). In this case, at the turning entrance side T1, the abrasive grains G1 are sufficiently supplied, and the machinability is improved.
  • the wavy wire 7 is brazed in a wavy shape, the wavy wire 7 travels in a state of being stretched substantially linearly because it travels in a state where tension is applied.
  • the bending of the waved wire 7 becomes large.
  • the supply of abrasive grains G1 to 7 is insufficient.
  • a reduction in machinability due to the cutting powder T3 appears remarkably.
  • the machinability on the turn-in side T1 is higher than that on the turn-out side T2, and the traveling direction of the corrugated wire 7 during cutting (hereinafter referred to as the cutting progress direction) is as shown in FIG. Tilt to the right.
  • the cutting progress direction tilts to the right with respect to the cutting target direction
  • the warp (hereinafter referred to as the warp in the cutting direction) is the center in the vertical direction (the center in the vertical direction in FIG. 3D) is the rear side in FIG. 2 (the right side in FIG. 3D). That is, it can be estimated that the arc shape is recessed in the wire traveling direction.
  • the warpage in the cutting direction of the silicon wafer WF is an arc shape in which the central portion in the vertical direction is recessed toward the front side in FIG. 2, contrary to the state shown in FIG. 3D. Can be estimated.
  • the wavy wire 7 is restricted from moving forward and backward by the inner wall of the groove of the main roller 2 (the degree of freedom is low).
  • the movement restriction by the inner wall of the groove of the main roller 2 becomes gentle (higher degree of freedom) and is accompanied by the inclination in the cutting progress direction described above.
  • the warp when the shape of the silicon wafer WF is measured in the traveling direction of the wavy wire 7 (hereinafter referred to as the warping in the traveling direction) is the center in the left-right direction (the vertical direction in FIG. 4B).
  • the central portion has an arc shape that is recessed toward the rear side in FIG.
  • the warpage in the traveling direction of the silicon wafer WF is opposite to the state shown in FIG. 4B, and the vertical center is the front side in FIG. 2 (left side in FIG. 4B).
  • the arc shape is recessed in the shape of a circle. From the above, a plurality of silicon wafers WF warped in a dome shape whose central portion is recessed in one direction (wire traveling direction) can be obtained by cutting the ingot T using the wavy wire 7 brazed in a wave shape. Estimated possible.
  • a straight wire means a straight wire that is not brazed in a predetermined shape such as a wave shape or a spiral shape.
  • Each wire was wound around the main roller 2 in the state described in the above hypothesis. Further, when the wire traveling direction is set to the forward direction, the wavy wire 7 travels between the upper main rollers 21 in the right direction in the configuration in which the wavy wire 7 is wound around the main roller 2 in the same manner as the hypothesis described above. Thus, the three main rollers 2 and the wire reels 41 and 42 were rotated. An ingot T having a diameter of 300 mm was used.
  • the feed speed means the feed speed of the ingot when the ingot is pressed against the wire at the time of cutting the ingot (lowering speed in the case of the wire saw shown in FIG. 2).
  • an initial cutting stage for example, when the wavy wire 7 is cutting the position indicated by the solid line in FIG. 3A
  • a final cutting stage for example, the position indicated by the two-dot chain line in FIG. 3A.
  • the contact portion between the ingot and the wire in the case of cutting is shorter than the contact portion in the middle stage of cutting (for example, when the wavy wire 7 is cutting the position indicated by the one-dot chain line in FIG. 3A). For this reason, the load which acts on a wire at the cutting
  • the ingot cutting direction (in FIG. 2) was determined for the silicon wafers on the front side and the rear side of the ingot.
  • the shape in the vertical direction) and the shape in the running direction of the wire were measured.
  • the shapes shown in FIG. 5 and FIG. 6 below are the results of measurement using the surface located on the front side of the ingot as the upper surface.
  • the substantially central portion is the same direction as the wire traveling direction (Experimental Example 1).
  • silicon wafers prepared under the same conditions as in Experimental Example 1-2 were prepared as silicon wafers for Experimental Examples 2-1 and 2-2. Then, the silicon wafers of Experimental Examples 2-1 and 2-2 were ground under the condition that the machining allowance on both sides was 20 ⁇ m. The grinding was performed on each side. This is because if both sides are ground at the same time and the way they are cut is different, the silicon wafer will be warped due to the influence, and whether the warping after grinding is due to cutting or grinding. This is because we don't understand. A silicon wafer having a diameter of 300 mm was used.
  • a plurality of warped dome shapes whose central portion is recessed in one direction with respect to the outer edge portion.
  • a silicon wafer can be obtained.
  • the wavy wire may be spirally brazed so that it looks like a circle when viewed from one end in the longitudinal direction, or straight when viewed from one end in the longitudinal direction. It may be simply wavyly brazed so that it can be seen.
  • the warping in the running direction is an arc shape, but the warping in the cutting direction is not a smooth arc shape.
  • the silicon wafer is preferably warped in a smooth arc shape. Therefore, the present inventor has paid attention to the possibility that a silicon wafer having a circular arc shape with a smooth warping in the cutting direction may be obtained by appropriately setting the feed speed as a result of extensive research. Therefore, the present inventor conducted the following experiment 3.
  • the ingot was cut under the same conditions as in Experimental Example 1-2, and the relationship between the work amount W at that time and the warpage (shape) of the cutting direction of the silicon wafer was examined.
  • the result is shown in FIG.
  • the diameter of the silicon wafer is 300 mm.
  • the feed rate at the middle stage of cutting is slower than the feed speed at the beginning and end of cutting.
  • the rate of change of the work amount W is greatly different before and after the transition from the initial cutting stage to the middle cutting stage and before and after the transition from the middle cutting stage to the final cutting stage.
  • the warping in the cutting direction is substantially arc shape. It can be estimated that the following silicon wafer is obtained. That is, it can be estimated that a silicon wafer having a circular arc shape with a smooth warping in the cutting direction can be obtained by controlling the feed speed so that the work amount W changes into a smooth curved line.
  • a preferred embodiment of the present invention has been completed based on such findings.
  • the cutting step is performed such that the feed speed of the ingot when the cylindrical ingot is pressed against the wavy wire is F, and the contact portion between the wavy wire and the ingot is
  • the work amount W defined by the above formula (1) is maximum at the cutting position at which the diameter of the ingot is maximum with respect to the cutting position in the radial direction of the ingot in the cylindrical ingot. It is preferable to control the feed speed of the ingot so as to change to a substantially arc shape that is a value.
  • the present invention it is possible to obtain a silicon wafer that warps in a dome shape as a whole with a simple arc shape in which the warping in the cutting direction becomes a smooth arc shape by simply controlling the feed speed of the ingot.
  • a silicon wafer is manufactured with a linear wire, and the shape of the silicon wafer before and after the formation of the film is examined. It was. The results are shown in FIGS. 9A and 9B. As shown in FIGS. 9A and 9B, for both the cutting direction and the traveling direction, the warpage of the silicon wafer after the formation of the epitaxial film is about the center position where the diameter of the ingot (silicon wafer) is maximum. It was confirmed that the range of 50% (0.5 ⁇ R (diameter)) (hereinafter referred to as cutting center range A) was particularly large.
  • the relationship between the cutting position of the cylindrical ingot and the length of the contact portion between the ingot and the wire is a quadratic curve shape (arc shape) that is maximum at the cutting position where the diameter of the ingot is maximum.
  • the work amount W defined by the above formula (1) is proportional to the length of the contact portion between the ingot and the wire if the feed speed is substantially constant.
  • the relationship between the cutting position and the work amount when the feed speed is constant is a quadratic curve having a maximum value at the center position of the ingot, as shown in FIG.
  • the diameter of the ingot which shows a result in FIG. 11 is 300 mm.
  • the cutting step includes Wmax as a work amount at a cutting position where the diameter of the ingot is maximum, and the ingot centered on a cutting position where the diameter of the ingot is maximum. It is preferable to control the feed speed of the ingot so as to satisfy the relationship represented by the above formula (2), where Wcnt is the work amount in a range of 50% of the diameter of the ingot.
  • the cutting step is controlled so that the feed speed of the ingot is maintained substantially constant from the start of cutting of the ingot to the end of cutting.
  • Example 5 An ingot having a diameter of 300 mm was cut under the same conditions as in Experiment 1-1 of Experiment 1 except that the tension was 10 N, 15 N, 25 N, and 30 N. As a result, it was confirmed that disconnection occurred when the tension was 10N and 30N, and no disconnection occurred when the tension was 15N and 25N. Moreover, Warp and Bow were calculated about the silicon wafer manufactured on the conditions whose tension
  • FIG. 12A shows the calculation result of Warp
  • FIG. 12B shows the calculation result of Bow.
  • Warp and Bow are parameters representing the shape of the silicon wafer WF that is not attracted and fixed.
  • a center plane in the thickness direction of the silicon wafer WF is used as the measurement plane CP, and a best fit plane of the measurement plane CP is used as the reference plane RP.
  • Warp represents the maximum value of the deviation from the reference plane RP to the measurement plane CP.
  • Bow represents a difference between the reference plane RP and the measurement plane CP at the center CT of the silicon wafer WF.
  • the cutting step presses the ingot against the wavy wire whose tension is set to 15 N or more and 25 N or less.
  • a silicon wafer can be manufactured without breaking the wavy wire.
  • the silicon wafer of the present invention is manufactured by the above-described silicon wafer manufacturing method.
  • FIG. 4 The figure which shows the shape of the cutting
  • FIG. 4 The figure which shows the shape of the running direction before and after the epitaxial film formation of the silicon wafer which enlarged the curvature of the cutting center range in Experiment 4 forcibly.
  • the ingot T is cut using a wire saw 1 as shown in FIG.
  • the shape of the ingot T is not particularly limited, but is usually cylindrical.
  • the diameter of the ingot T is not particularly limited, but is usually 100 mm to 450 mm.
  • the corrugated wire 7 as a wire shown in FIG. 1A is spirally wound around the plurality of main rollers 2 of the wire saw 1.
  • the direction in which the wavy wire 7 is wound may be left-handed or right-handed when viewed from the front.
  • the traversers 43 and 44 are driven, and the plurality of main rollers 2 and the wire reels 41 and 42 are rotated, thereby causing the wavy wire 7 to travel in a direction substantially orthogonal to the axial direction of the main roller 2 (wire traveling).
  • Step) While supplying the abrasive liquid G between the two upper main rollers 21, the ingot T is lowered and pressed against the traveling waved wire 7, thereby cutting the ingot T and separating the plurality of silicon wafers WF. Manufacture (cutting process).
  • the wire traveling direction can be set according to the direction in which the silicon wafer WF is desired to be warped. That is, when it is desired to warp the silicon wafer WF in a dome shape recessed in the rear side in FIG. 2, the wire traveling direction may be set in the rear direction in FIG. What is necessary is just to set to the front direction in FIG.
  • the feed speed can be set according to the shape of the warp in the cutting direction of the silicon wafer WF.
  • the feed speed is set so that the work amount W defined by the above formula (1) changes to a substantially arc shape. It ’s fine.
  • the feed speed may be set so that the work amount W becomes the maximum value at the cutting position where the diameter of the ingot T becomes the maximum. In this way, the feed speed may be changed depending on the cutting position so that the work amount W changes in a substantially arc shape, or the feed speed may be made substantially constant regardless of the cutting position.
  • the feed speed may be controlled so that the work amount Wcnt in the cutting center range A satisfies the relationship of the above formula (2).
  • the work amount at the lower end side end of the cutting center range A (a position moved by 25% of the diameter (R) from the center to the lower end side) Ab is Wb
  • the upper end side end (center) When the work amount at At) (at a position moved by 25% of the diameter (R) to the upper end side) is Wt, the work amount Wb and the work amount Wt may be the same or different.
  • the tension of the wavy wire 7 is 15N or more and 25N or less in order to prevent the wavy wire 7 from being disconnected.
  • the silicon wafer WF can be manufactured without disconnecting the corrugated wire 7.
  • the feed speed may be set so that the work amount W defined by the above formula (1) does not change in a substantially arc shape. Further, the feed speed may be controlled so that the work amount Wcnt of the cutting center range A does not satisfy the relationship of the above formula (2). Furthermore, a silicon wafer WF that warps in a dome shape may be manufactured using a wire that is not brazed in a wavy shape.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

　波状ワイヤ（７）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、波状ワイヤ（７）を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、波状ワイヤ（７）にインゴット（Ｔ）を押し当てることでインゴット（Ｔ）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。

Description

シリコンウェーハの製造方法およびシリコンウェーハ
　本発明は、シリコンウェーハの製造方法およびシリコンウェーハに関する。
　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およびシリコンウェーハ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１Ａ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１Ａ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１Ａ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１Ｂ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１Ｃ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３Ａ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３Ｂ，図３Ｃ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３Ａ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３Ｂ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３Ｂにおける右側に傾く。
　また、図３Ａ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３Ｃ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３Ｄ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３Ｄにおける上下方向中央部）が、図２における後ろ側（図３Ｄ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３Ｄ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４Ｂ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４Ｂにおける上下方向中央部）が、図２における後ろ側（図４Ｂ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４Ｂ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４Ｂ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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　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３Ａ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３Ａ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３Ａ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、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。
　また、本発明のシリコンウェーハの製造方法では、前記ワイヤとして、波状に癖付けされた波状ワイヤを用いることが好ましい。
　本発明によれば、波状に癖付けされていないワイヤや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、円柱状の前記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、円柱状の前記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９Ａ，図９Ｂに示す。
　図９Ａ，図９Ｂ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１０Ａ，図１０Ｂに示す。図１０Ａ，図１０Ｂ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９Ａ，図９Ｂ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９Ａ，図９Ｂ，図１０Ａ，図１０Ｂ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９Ａ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、前記インゴットの直径が最大となる切断位置を中心とした前記インゴットの直径の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１２Ａに、Ｂｏｗの算出結果を図１２Ｂ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１２Ａ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１２Ｂ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。
　本発明のシリコンウェーハは、上述のシリコンウェーハの製造方法により製造されたことを特徴とする。
本発明におけるワイヤの構成を示す図であり、波状ワイヤの側面図。 本発明におけるワイヤの構成を示す図であり、波状ワイヤによる切断状態を示す図。 本発明におけるワイヤの構成を示す図であり、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、インゴットに対する波状ワイヤの位置を示す図。 実験１における仮説の説明図であり、切断初期の状態での波状ワイヤの切削状態を示す図。 実験１における仮説の説明図であり、切断終期の状態での波状ワイヤの切削状態を示す図。 実験１における仮説の説明図であり、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、ワイヤソーの平面図。 実験１における仮説の説明図であり、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の形状を示す図。 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、ワイヤの張力とＷａｒｐとの関係を示す図。 実験５の結果を示す図であり、ワイヤの張力とＢｏｗとの関係を示す図。 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１Ａ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。
　さらに、波状に癖付けされていないワイヤを用いて、ドーム状に反るシリコンウェーハＷＦを製造してもよい。
　　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 (7)

  1. 　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、
    　前記ワイヤとして、波状に癖付けされた波状ワイヤを用いることを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。
  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、
    　円柱状の前記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、
    　円柱状の前記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）
  4. 　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、
    　前記インゴットの直径が最大となる切断位置での仕事量をＷｍａｘ、
    　前記インゴットの直径が最大となる切断位置を中心とした前記インゴットの直径の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）
  5. 　請求項３または請求項４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。
  6. 　請求項２から請求項５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。
  7. 　請求項１から請求項６のいずれかに記載のシリコンウェーハの製造方法により製造されたことを特徴とするシリコンウェーハ。
PCT/JP2014/080632 2014-02-20 2014-11-19 シリコンウェーハの製造方法およびシリコンウェーハ Ceased WO2015125366A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020167025248A KR101880518B1 (ko) 2014-02-20 2014-11-19 실리콘 웨이퍼의 제조 방법
CN201480076001.2A CN106030764B (zh) 2014-02-20 2014-11-19 硅晶片的制造方法和硅晶片
DE112014006394.0T DE112014006394B4 (de) 2014-02-20 2014-11-19 Siliziumwaferherstellungsverfahren

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014-030719 2014-02-20
JP2014030719A JP6281312B2 (ja) 2014-02-20 2014-02-20 シリコンウェーハの製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015125366A1 true WO2015125366A1 (ja) 2015-08-27

Family

ID=53877895

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2014/080632 Ceased WO2015125366A1 (ja) 2014-02-20 2014-11-19 シリコンウェーハの製造方法およびシリコンウェーハ

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP6281312B2 (ja)
KR (1) KR101880518B1 (ja)
CN (1) CN106030764B (ja)
DE (1) DE112014006394B4 (ja)
WO (1) WO2015125366A1 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USD827819S1 (en) 2017-04-07 2018-09-04 St. Jude Medical, Cardiology Division, Inc. Catheter handle
USD827818S1 (en) 2017-04-07 2018-09-04 St. Jude Medical, Cardiology Division, Inc. Catheter handle
WO2018173693A1 (ja) * 2017-03-21 2018-09-27 信越半導体株式会社 インゴットの切断方法
WO2022244421A1 (ja) * 2021-05-20 2022-11-24 信越半導体株式会社 シリコンウェーハの製造方法
US11850369B2 (en) 2016-04-08 2023-12-26 St. Jude Medical, Cardiology Division, Inc. Mapping variable loop catheter handle

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017202314A1 (de) * 2017-02-14 2018-08-16 Siltronic Ag Drahtsäge, Drahtführungsrolle und Verfahren zum gleichzeitigen Abtrennen einer Vielzahl von Scheiben von einem Stab
JP7035777B2 (ja) * 2017-06-02 2022-03-15 信越化学工業株式会社 半導体用基板およびその製造方法
JP6717267B2 (ja) * 2017-07-10 2020-07-01 株式会社Sumco シリコンウェーハの製造方法
JP7447828B2 (ja) * 2021-01-12 2024-03-12 信越半導体株式会社 ワークの切断方法
JP7616020B2 (ja) * 2021-11-04 2025-01-17 株式会社Sumco 監視方法、監視プログラム、監視装置、ウェーハの製造方法、及びウェーハ
DE102024002895A1 (de) * 2024-09-09 2026-03-12 Siltronic Ag Draht zum Auftrennen eines Werkstücks in Scheiben mittels Drahtsägens

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004276207A (ja) * 2003-03-18 2004-10-07 Kanai Hiroaki マルチワイヤソー用ソーワイヤ
JP2008302618A (ja) * 2007-06-08 2008-12-18 Shin Etsu Handotai Co Ltd 切断方法およびワイヤソー装置
WO2009078130A1 (ja) * 2007-12-19 2009-06-25 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. ワイヤソーによるワークの切断方法およびワイヤソー
JP2010023233A (ja) * 2008-07-15 2010-02-04 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 単結晶材料の面方位合わせ装置および面方位合わせ方法
JP2013032278A (ja) * 2008-09-08 2013-02-14 Sumitomo Electric Ind Ltd 基板の製造方法
JP2014030876A (ja) * 2012-08-02 2014-02-20 Kanai Hiroaki 固定砥粒式ソーワイヤ用のコアワイヤ

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3274190B2 (ja) 1992-09-26 2002-04-15 株式会社東芝 半導体エピタキシャル基板の製造方法
JP3070430B2 (ja) * 1995-02-17 2000-07-31 住友金属工業株式会社 マルチワイヤソーによる切断方法及び装置
JP2885270B2 (ja) * 1995-06-01 1999-04-19 信越半導体株式会社 ワイヤーソー装置及びワークの切断方法
JP3299889B2 (ja) * 1996-07-31 2002-07-08 シャープ株式会社 太陽電池用ウエハの製造方法
JP5250968B2 (ja) 2006-11-30 2013-07-31 株式会社Ｓｕｍｃｏ エピタキシャルシリコンウェーハ及びその製造方法並びにエピタキシャル成長用シリコンウェーハ。
JP2012121101A (ja) * 2010-12-08 2012-06-28 Japan Fine Steel Co Ltd 固定砥粒ワイヤ
FR2988023A1 (fr) * 2012-03-16 2013-09-20 Sodetal Sas Fil a scier, methode de fabrication d'un tel fil et utilisation

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004276207A (ja) * 2003-03-18 2004-10-07 Kanai Hiroaki マルチワイヤソー用ソーワイヤ
JP2008302618A (ja) * 2007-06-08 2008-12-18 Shin Etsu Handotai Co Ltd 切断方法およびワイヤソー装置
WO2009078130A1 (ja) * 2007-12-19 2009-06-25 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. ワイヤソーによるワークの切断方法およびワイヤソー
JP2010023233A (ja) * 2008-07-15 2010-02-04 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 単結晶材料の面方位合わせ装置および面方位合わせ方法
JP2013032278A (ja) * 2008-09-08 2013-02-14 Sumitomo Electric Ind Ltd 基板の製造方法
JP2014030876A (ja) * 2012-08-02 2014-02-20 Kanai Hiroaki 固定砥粒式ソーワイヤ用のコアワイヤ

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11850369B2 (en) 2016-04-08 2023-12-26 St. Jude Medical, Cardiology Division, Inc. Mapping variable loop catheter handle
WO2018173693A1 (ja) * 2017-03-21 2018-09-27 信越半導体株式会社 インゴットの切断方法
JP2018157158A (ja) * 2017-03-21 2018-10-04 信越半導体株式会社 インゴットの切断方法
CN110447089A (zh) * 2017-03-21 2019-11-12 信越半导体株式会社 铸块的切断方法
TWI746817B (zh) * 2017-03-21 2021-11-21 日商信越半導體股份有限公司 鑄塊的切斷方法
CN110447089B (zh) * 2017-03-21 2023-04-18 信越半导体株式会社 铸块的切断方法
US11878385B2 (en) 2017-03-21 2024-01-23 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Method for slicing ingot
USD827819S1 (en) 2017-04-07 2018-09-04 St. Jude Medical, Cardiology Division, Inc. Catheter handle
USD827818S1 (en) 2017-04-07 2018-09-04 St. Jude Medical, Cardiology Division, Inc. Catheter handle
WO2022244421A1 (ja) * 2021-05-20 2022-11-24 信越半導体株式会社 シリコンウェーハの製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106030764A (zh) 2016-10-12
JP6281312B2 (ja) 2018-02-21
DE112014006394B4 (de) 2024-06-06
CN106030764B (zh) 2018-10-30
KR101880518B1 (ko) 2018-07-20
KR20160122795A (ko) 2016-10-24
DE112014006394T5 (de) 2016-11-17
JP2015156433A (ja) 2015-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6281312B2 (ja) シリコンウェーハの製造方法
CN101517710B (zh) 切断方法以及外延晶片的制造方法
JP5256910B2 (ja) グルーブローラの構造
US9707635B2 (en) Method for slicing workpiece and wire saw
JP7020286B2 (ja) インゴットの切断方法及びワイヤーソー
JP5135623B2 (ja) 半導体インゴットの切断方法
JP2008078473A (ja) 切断方法
KR102100839B1 (ko) 워크의 절단방법
JP5639858B2 (ja) インゴットの切断方法
CN113272101B (zh) 工件的切断方法及工件的切断装置
JP5958430B2 (ja) ワークの切断方法及びワイヤソー
JP6753390B2 (ja) ワイヤソー装置およびウェーハの製造方法
WO2016117294A1 (ja) ワークの切断方法
JP7020454B2 (ja) ワークの切断方法及びワイヤソー
JP6493243B2 (ja) ウェーハの製造方法
JP6277924B2 (ja) インゴットの切断方法
CN108778623B (zh) 线锯装置的制造方法及线锯装置
JP2007276048A (ja) ワイヤによるワークの切断方法
JP4899088B2 (ja) 半導体インゴットの切断方法
JP2007276047A (ja) ワイヤによるワークの切断方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14883032

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 112014006394

Country of ref document: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20167025248

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14883032

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1