JP5979081B2 - 単結晶ウェーハの製造方法 - Google Patents
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Description
最終製品の直径Df[mm]に対して、引き上げ後の単結晶インゴットの円筒研削後の直径DbはDf+1[mm]であり、各工程の公差を考慮して設定されている。同じくスライス後のウェーハ直径DsはDb[mm]となり、面取り後のウェーハ直径DcはおよそDfとなる。即ち、面取り工程で削り落とす直径は1mmである。
また、従来のノッチ付きウェーハ、或いは特許文献3に記載される方法においても、ノッチが2個以下しかない場合、レーザーマーキング時にウェーハの面指定ができないという根本的な欠点が存在する。
このようにすれば、単結晶の加工ロスの増加、即ちコスト増加を伴わずにノッチのない単結晶ウェーハを製造できる。
このようにすれば、周方向に不均等に配列したノッチの形成パターンによって、ウェーハの面指定が可能となる。
このようにすれば、両頭研削工程以降の工程において、単結晶ウェーハのチップ、カケを抑制できる。
近年、直径300mm以上の、特に450mm以上の大直径の単結晶ウェーハには、デバイス熱処理工程中のノッチからのスリップ発生によるチップ歩留まりの低下や、ノッチ自体によるチップ数低下を避けるために、ノッチが形成されていないことが要求されている。
そこで本発明者は、従来の両頭研削による単結晶ウェーハの平坦化を行う製造方法を大きく変更することなく、かつ、加工ロスを増加することなく、ノッチのない単結晶ウェーハを製造する方法を検討した。
まず、準備工程として、単結晶インゴットを準備する(図1のA)。この準備工程では、例えばCZ法により単結晶インゴットを引き上げ、両端部(トップとテール)を切り落とし、所定の長さで切断して円柱状のブロックを得る。
上記で得られた単結晶インゴットのブロックの両端部をクランプして保持し、単結晶インゴットを軸周りに回転させながら、円筒研削ホイールを単結晶インゴットの側面に当接して所望の直径になるように研削する。
その後、図2に示すように、単結晶インゴット1の側面に3個以上のノッチ2を単結晶インゴットの軸方向に形成する。この時、X線回折を用いたX線方位測定により単結晶インゴット1の結晶方位を測定し、3個以上のノッチ2のうちの1つを<011>又は<001>の結晶方位を示すようにノッチを形成する。また、ノッチ2の深さの合計を1.2mm以上とする。
単結晶ウェーハの表裏の判定は、例えば後述する両頭研削工程やレーザーマーキング工程で必要となることがあるが、ノッチの個数を2個とした場合には、ノッチの形成パターンによる単結晶ウェーハの表裏の判定は不可能である。
この工程では、単結晶インゴットを切断装置により単結晶ウェーハに切断する。切断装置としては例えば図3に示すようなワイヤソーを用いることができる。
まず、単結晶インゴットの切断方向を決定するためX線方位測定を行う。このX線方位測定には、Y―θ方式の方位測定機が用いられる(特許文献1参照)。単結晶インゴットをY−θテーブルの上で回転させ、インゴット端面の結晶方位を測定する。ここで、Y方向はインゴット円筒側面基準の移動量、θ方向は<011>或いは<001>の結晶方位が割り付けられたノッチを基準とする回転角度を示す。このX線方位測定で得られたY値、θ値を用いて、単結晶インゴットを回転させ、単結晶インゴットを切断装置に固定する。
この切断したウェーハを、温水洗浄やブラシ洗浄を用いて洗浄・乾燥する。
上記で切断・洗浄したウェーハのチップ又はカケを防止するために、スライスされたウェーハの面取り加工を行うことができる。この面取り加工では、上記円筒研削工程において形成した3個以上のノッチを除去しないようにしながら、総型溝形状を持つ砥石によるならい研削方式や溝なし砥石を面取り断面形状に輪郭動作させる研削方法により、ウェーハ外周部の面取り加工を行う。後述するように、後工程でノッチを除去するトリミング加工を行うため、この面取り加工における方式や精度は特に問わない。
単結晶ウェーハを平坦化するため、単結晶ウェーハの両頭研削加工を行う。図5に示すように、リング状のホルダー9の保持孔内に単結晶ウェーハ8を保持し、単結晶ウェーハ8の半径にほぼ等しい直径を有する砥石10、10’を対向させて回転させ、ウェーハ8を両面から同時に研削する。
ホルダー9には、図6に示すように、単結晶ウェーハ8を回転させるために、ウェーハ8上のノッチ2に係合するノッチと同形状の突起部11を有している。この突起部11を介して回転駆動力がウェーハ8に伝えられ、ホルダー9と共にウェーハ8が回転する。
突起部11は接するウェーハ8へのキズやワレを抑制するため、ポリアミド等の樹脂製となっている。
ノッチ個数Nv≧1.2÷ノッチ深さ[mm]
この工程では、単結晶ウェーハに形成した<011>又は<001>の結晶方位を示すノッチを基準にした単結晶ウェーハの所定の位置(SEMI規格又は顧客規格に基づいて定めることができる)にマークを刻印する。具体的には、パルスレーザを単結晶ウェーハに照射して、マークをウェーハ固有の識別コードとして刻印する。刻印するマークとして、例えば、SEMI規格に準拠するOCR文字やバーコード、或いは、従来のノッチを代替する<011>或いは<001>の結晶方向を示す結晶方位マークとすることができる(SEMI M1−0309参照)。
ノッチのない単結晶ウェーハを得るため、レーザーマーキング後の単結晶ウェーハの外周部を研削により除去する。近年では、単結晶ウェーハの面取り部の断面形状が半導体素子の製造工程内でのウェーハ・ワレに影響するとされ、厳密に表裏対象な面取り形状が要求されるため、溝なし砥石を面取り形状に輪郭動作させる研削方法による面取り加工が望ましい。具体的には、ノッチの位置出しを行わず、センタリング機構によるウェーハの中心出しのみを行ったウェーハを吸着ステージに固定・回転させ、粗研削を行った後、輪郭動作する溝なし砥石によって精研削を行い、所望の直径、断面形状を形成し、かつ形成されている3個以上のノッチを除去する。この際、半径除去量は、ノッチ深さに装置の公差を加えた量となる。
上記工程で単結晶ウェーハに導入された加工変質層を除去するため、エッチング処理等、通常のウェーハ加工工程を経て、ノッチのない単結晶ウェーハが最終製品として製造される。
この製造された単結晶ウェーハには、<011>又は<001>の結晶方位を示すノッチを基準にした位置にマークが刻印されているため、パーティクル測定や平坦度測定等、これ以降の工程で従来ノッチ位置を基準にアライメントしていた動作は、このマークで容易に代替することができる。
本発明の単結晶ウェーハの製造方法に従って直径300mmのシリコン単結晶ウェーハを製造した。ノッチを周方向に不均等に配列するように3個形成し、その内の1つを<011>の結晶方位を示すノッチとした。このとき、それぞれのノッチ深さを0.4mmとした。また、ウェーハの裏面に、<011>の結晶方位を示すマークを刻印した。
深さ0.4mmのノッチを2個形成した以外、実施例と同様な条件でシリコン単結晶ウェーハを製造した。
その結果、両頭研削時にホルダーの突起部が破損してしまった。そこで、深さ0.6mmのノッチを2個形成して再度シリコン単結晶ウェーハを製造したところ、両頭研削時にホルダーの突起部は破損しなかったが、減少した直径の合計が約1.4mmと実施例と比較して増加してしまった。また、ウェーハの表裏面の判定が困難であった。
5…溝付きローラ、 6…当て板、 7…マウント治具、
8…単結晶ウェーハ、 9…ホルダー、 10、10’…砥石、
11…突起部。
Claims (4)
- 円柱状の単結晶インゴットの側面を研削する円筒研削工程と、円筒研削された前記単結晶インゴットを単結晶ウェーハに切断するスライス工程と、スライスされた前記単結晶ウェーハの両表面を同時に研削する両頭研削工程と、前記単結晶ウェーハに導入された加工変質層を除去するエッチング工程を有する単結晶ウェーハの製造方法であって、
前記円筒研削工程において、前記単結晶インゴットの側面に3個以上のノッチを単結晶インゴットの軸方向に形成し、該3個以上のノッチの深さの合計を1.2mm以上とし、前記3個以上のノッチのうちの1つを<011>又は<001>の結晶方位を示すようにし、
前記両頭研削工程後に、前記単結晶ウェーハに形成した<011>又は<001>の結晶方位を示すノッチを基準にした前記単結晶ウェーハの所定の位置にマークを刻印するレーザーマーキング工程を有し、
前記レーザーマーキング工程後に、前記単結晶ウェーハの前記形成した3個以上のノッチを全て除去してノッチのない単結晶ウェーハを製造するトリミング工程を有することを特徴とする単結晶ウェーハの製造方法。 - 前記円筒研削工程において、前記形成する3個以上のノッチのそれぞれの深さを0.4mm以下とすることを特徴とする請求項1に記載の単結晶ウェーハの製造方法。
- 前記円筒研削工程において形成する3個以上のノッチを周方向に不均等に配列することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の単結晶ウェーハの製造方法。
- 前記スライス工程後、前記両頭研削工程前に、前記円筒研削工程において形成した3個以上のノッチを除去しないようにしながら、前記単結晶ウェーハの面取りを行う面取り工程を有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項に記載の単結晶ウェーハの製造方法。
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