JP2010074056A

JP2010074056A - 半導体ウェーハおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2010074056A
Application number: JP2008242514A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Hashii; 友裕橋井; Yasunari Yamada; 康徳山田
Original assignee: Sumco Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 2008-09-22
Filing date: 2008-09-22
Publication date: 2010-04-02

Abstract

【課題】ワイヤーソーを用いて、高速で結晶性インゴットをスライスして、加工ダメージ層の浅い半導体ウェーハおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】所定間隔をおいて配置したローラー間に、ワイヤーを巻回させて複数本のワイヤー列を形成し、結晶性インゴットに押し当てた状態で、前記ワイヤー列を移動させて、結晶性インゴットを複数枚の半導体ウェーハにスライスするに際し、前記ワイヤーを、表面に固定砥粒を有するワイヤーとし、前記表面に固定砥粒を有するワイヤーに、所定の潤滑剤を供給しながらスライスする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウェーハおよびその製造方法に関するものであり、詳しくは、結晶性インゴットを複数枚の半導体ウェーハにスライスする半導体ウェーハの製造方法および当該製造方法でスライスされた半導体ウェーハに関するものである。

半導体ウェーハは、結晶性インゴットをスライスして製造される。スライスには、外周刃、ワイヤーソーおよびバンドソー等が用いられるが、スライスされる半導体ウェーハの品質と製造コストのバランスから、ワイヤーソーが比較的多く用いられている。

ワイヤーソーを用いるスライスには、遊離砥粒法と固定砥粒法がある。遊離砥粒法は、砥粒を含んだ切削液をワイヤーに供給しながらスライスする方法であり、固定砥粒法は、表面に砥粒を固定したワイヤーを用いてスライスする方法である。

遊離砥粒法は、砥粒を含有する切削液をワイヤーに付着させてスライスするため、ワイヤーの移動速度が速すぎると、結晶性インゴットのスライス部位への砥粒の供給が不足する傾向があり、かかる状態で結晶性インゴットをスライスすると、スライスされた半導体ウェーハに反り（うねり）が生じる等の問題があり、最悪の場合には、ワイヤーが破断するおそれもある。従って、ワイヤーの移動速度を高速化することは難しく、その結果、結晶性インゴットのスライス速度を上げることが難しい。

固定砥粒法における砥粒は、ワイヤーの表面に固定されているため、ワイヤーの移動に砥粒が確実に追従する。従って、固定砥粒法は、ワイヤーの移動速度を高速化して、結晶性インゴットのスライス速度を向上させることができる。また、直径の大きい結晶性インゴットをスライスする場合でも、固定砥粒法は、スライス途中の結晶性インゴットの成長軸の中心付近へ砥粒を確実に供給することができる。

特許文献１には、単結晶ＧａＮインゴットを、ワイヤーソーを用い、固定砥粒法でスライスする方法が開示されている。しかしながら、かかる方法でスライスした半導体ウェーハは、加工ダメージ層が深いという問題があった。
特開２００８−２８２５９号公報

本発明は、上記の実情に鑑みなされたもので、表面に固定砥粒を有するワイヤーを用いて、ワイヤーソーにより、高速で結晶性インゴットをスライスして、加工ダメージ層の浅い半導体ウェーハおよびその製造方法を提供することを目的とする。

発明者は、上記の目的を達成すべく、表面に固定砥粒を有するワイヤーを用いて、ワイヤーソーにより、結晶性インゴットから複数枚の半導体ウェーハをスライスする半導体ウェーハの製造方法について鋭意検討を重ねた。
その結果、所定間隔をおいて配置したローラー間に、ワイヤーを巻回させて複数本のワイヤー列を形成し、結晶性インゴットに押し当てた状態で、前記ワイヤー列を移動させて、結晶性インゴットを複数枚の半導体ウェーハにスライスするに際し、表面に固定砥粒を有するワイヤーを使用し、表面に固定砥粒を有するワイヤーに潤滑剤を供給しながらスライスすることで、結晶性インゴットから高速のスライス速度で、加工ダメージ層の浅い半導体ウェーハを得ることができる、半導体ウェーハの製造方法を見出した。

本発明は、上記の知見に基づくもので、その要旨構成は次のとおりである。
１．所定間隔をおいて配置したローラー間に、ワイヤーを巻回させて複数本のワイヤー列を形成し、結晶性インゴットに押し当てた状態で、前記ワイヤー列を移動させて、結晶性インゴットを複数枚の半導体ウェーハにスライスする工程を具え、
前記ワイヤーが、表面に固定砥粒を有するワイヤーであり、前記表面に固定砥粒を有するワイヤーに、所定の潤滑剤を供給しながらスライスすることを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。

２．前記結晶性インゴットのスライス速度が、０．０５〜２．０ｍｍ/ｍｉｎ．であることを特徴とする上記１に記載の半導体ウェーハの製造方法。

３．前記ワイヤーの直径が７０〜２００μｍであることを特徴とする上記１または２に記載の半導体ウェーハの製造方法。

４．前記結晶性インゴットが、単結晶シリコンインゴットであることを特徴とする上記１乃至３のいずれか１項記載の半導体ウェーハの製造方法。

５．前記単結晶シリコンインゴットの直径が４５０ｍｍ以上であることを特徴とする上記５に記載の半導体ウェーハの製造方法。

６．上記１乃至５のいずれか１項に記載の方法により製造された直径が４５０ｍｍ以上であることを特徴とする半導体ウェーハ。

本発明によれば、所定間隔をおいて配置したローラー間に、ワイヤーを巻回させて複数本のワイヤー列を形成し、結晶性インゴットに押し当てた状態で、ワイヤー列を移動させて、結晶性インゴットを複数枚のインゴットにするに際し、ワイヤーとして表面に固定砥粒を有するワイヤーを使用し、表面に固定砥粒を有するワイヤーに潤滑剤を供給しながら高速でスライスして、加工ダメージ層の浅い結晶性インゴットをその製造方法とともに得ることができる。
特に、本発明は、半導体ウェーハが、単結晶シリコンウェーハ、とりわけ直径が４５０ｍｍ以上の単結晶シリコンウェーハの場合に有利である。

本発明の半導体ウェーハの製造方法について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の製造方法で使用するワイヤーソー装置の一例を示す斜視図である。ワイヤーソー装置１００は、一方のワイヤーリール１０に巻回された、表面に固定砥粒を有するワイヤー２０（以下、固定砥粒ワイヤー２０という）を、複数の固定ガイドローラー３０および張力調整機構４０を通って、３本のローラー５０ａ、５０ｂおよび５０ｃに順次巻き掛けてワイヤー列６０を形成した後、複数の固定ガイドローラー３１および張力調整機構４１を通って、他方のワイヤーリール１１に巻き取ることにより、ワイヤー移動経路を形成する。

結晶性インゴット７０は、両端がスライスされた円柱状のインゴットであり、昇降自在のワークホルダー８０に装着されている。結晶性インゴット７０は、ワークホルダー８０を下降させることにより、ワイヤー列６０に押し当てられ、固定砥粒ワイヤー２０を、一方のワイヤーリール１０と他方のワイヤーリール１１の間で往復または一方向移動させることにより、複数枚の半導体ウェーハにスライスされる。

結晶性インゴット７０は、単結晶シリコンインゴットが代表的であり、特に、単結晶シリコンインゴットの直径が４５０ｍｍ以上と大口径であるとき、顕著な効果を奏する。

固定砥粒ワイヤー２０としては、金属製ワイヤーにダイヤモンド砥粒を固定したものが好ましい。固定されるダイヤモンド砥粒のサイズは、平均粒径で５〜４０μｍの範囲が好ましい。ダイヤモンド砥粒の平均粒径が５μｍ未満の場合、切断速度の低下の懸念があり、一方、４０μｍを超えると、ウェーハへの加工ダメージの懸念があるためである。

固定砥粒ワイヤー２０の直径は、７０〜２００μｍの範囲とする。固定砥粒ワイヤー２０の直径が７０μｍ未満の場合、スライス中に、固定砥粒ワイヤー２０が頻繁に破断し、一方、２００μｍを超えると、スライス代が多くなり半導体ウェーハの歩留が低下する。従って、固定砥粒ワイヤー２０の直径は、７０〜２００μｍの範囲とする。好ましくは、１００〜１５０μｍの範囲である。なお、固定砥粒ワイヤー２０の直径とは、砥粒が固定された後の金属製ワイヤーの直径とする。

固定砥粒ワイヤー２０の移動中、すなわち結晶性インゴット７０のスライス中は、ワイヤー列６０に、潤滑剤供給手段９０ａおよび９０ｂから潤滑剤を供給することが必要である。固定砥粒ワイヤー２０は、砥粒がワイヤーに固定されているため、ワイヤーの移動に砥粒が確実に追従するため、固定砥粒ワイヤー２０の移動速度を高速にすることができる。従って、単位時間当たりに発生する切粉の量と摩擦熱が多い。そこで、潤滑剤供給手段９０ａおよび９０ｂからワイヤー列６０に潤滑剤を供給する。潤滑剤は、発生する切粉を洗い流して、スライス面が目詰まりすることによるスライス抵抗の上昇を防止し、かつ固定砥粒ワイヤー２０と結晶性インゴット７０との間の潤滑を保ち、さらに、固定砥粒ワイヤー２０と結晶性インゴット７０との間で発生する摩擦熱で加熱される結晶性インゴット７０を冷却する働きを有している物質が好ましい。

本発明では、スライス速度を、０．０５〜２．０ｍｍ/ｍｉｎ．の範囲とする。なお、スライス速度は、ワイヤーもしくはインゴットの直径方向平均移動速度（(インゴットの直径)÷(スライス時間)）で定義する。スライス速度が０．０５ｍｍ／ｍｉｎ．未満の場合、１本の結晶性インゴット７０をスライスするのに要する時間が多くなり生産性が低い。一方、スライス速度が２．０ｍｍ／ｍｉｎ．を超えると、頻繁にワイヤーが破断する懸念がある。従って、スライス速度は、０．０５〜２．０ｍｍ/ｍｉｎ．の範囲とする。好ましくは、０．２０〜１．０ｍｍ/ｍｉｎ．の範囲である。

本発明の製造方法により製造された半導体ウェーハは、直径が４５０ｍｍ以上である。

なお、上述したところは、本発明の実施形態の一例に過ぎず、請求の範囲において種々変更を加えることができる。

本発明によれば、所定間隔をおいて配置したローラー間に、ワイヤーを巻回させて複数本のワイヤー列を形成し、結晶性インゴットに押し当てた状態で、ワイヤー列を移動させて、結晶性インゴットを複数枚のインゴットにするに際し、ワイヤーとして表面に固定砥粒を有するワイヤーを使用し、表面に固定砥粒を有するワイヤーに潤滑剤を供給しながら高速でスライスして、加工ダメージ層の浅い結晶性インゴットをその製造方法とともに得ることができる。

本発明の製造方法で使用するワイヤーソー装置の一例を示す斜視図である。

符号の説明

１０、１１ワイヤーリール
２０表面に固定砥粒を有するワイヤー（固定砥粒ワイヤー）
３０、３１固定ガイドローラー
４０、４１張力調整機構
５０ａ、５０ｂ、５０ｃローラー
６０ワイヤー列
７０結晶性インゴット
８０ワークホルダー
９０ａ、９０ｂ潤滑剤供給手段
１００ワイヤーソー装置

Claims

所定間隔をおいて配置したローラー間に、ワイヤーを巻回させて複数本のワイヤー列を形成し、結晶性インゴットに押し当てた状態で、前記ワイヤー列を移動させて、結晶性インゴットを複数枚の半導体ウェーハにスライスする工程を具え、
前記ワイヤーが、表面に固定砥粒を有するワイヤーであり、前記表面に固定砥粒を有するワイヤーに、所定の潤滑剤を供給しながらスライスすることを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。
前記結晶性インゴットのスライス速度が、０．０５〜２．０ｍｍ/ｍｉｎ．である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。
前記ワイヤーの直径が７０〜２００μｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体ウェーハの製造方法。
前記結晶性インゴットが、単結晶シリコンインゴットであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体ウェーハの製造方法。
前記単結晶シリコンインゴットの直径が４５０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項４に記載の半導体ウェーハの製造方法。
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法により製造された直径が４５０ｍｍ以上であることを特徴とする半導体ウェーハ。