JP4248804B2 - Semiconductor wafer and method for manufacturing semiconductor wafer - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェーハ及びその製造方法に係り、特にエピタキシャル層を有する半導体ウェーハ及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
図14は、従来の一般的な鏡面ウェーハの製造工程を示すフロー図である。同図に基づいて、半導体デバイスを作製するための原料ウェーハとして用いられる鏡面ウェーハの一般的な製造方法の概略を説明する。
【0003】
まず、チョクラルスキー法(CZ法)や浮遊帯域溶融法(FZ法)等により半導体インゴットを成長させる(STEP101)。成長した単結晶インゴットは外周形状が歪(いびつ)であるため、次に外形研削工程(STEP102)において半導体インゴットの外周を円筒研削盤等により研削し、半導体インゴットの外周形状を整える。これをスライス工程(STEP103)でワイヤソー等によりスライスして厚さ500〜1000μm程度の円板状のウェーハに加工し、さらに面取り工程(STEP104)でウェーハ外周の面取り加工を行う。
【0004】
その後、平面研削および/またはラッピング(以下、「平面研削・ラッピング」と記す)により平坦化加工を行い(STEP105)、エッチング処理工程(STEP106)において化学研磨処理を施す。更に、ウェーハ表面を一次研磨(STEP107)、二次研磨(STEP108)した後、ウェーハ表面にエピタキシャル成長処理(STEP109)を施して鏡面ウェーハとする。
【0005】
このような工程を経て得られた鏡面ウェーハの表面に回路を形成させて半導体デバイスを作製する場合、1枚のウェーハから極力多くのデバイスを得ることが望ましく、そのためにはウェーハ全面、特に外周端部近くまで極力フラットな形状とすることが要求される。つまり、近年の高精度のデバイス作製では極めて高い平坦度が要求されており、ウェーハの中央部分に比べて例えば0.1〜0.2μm程度落ち込んでいる部分は使用できないため、周辺ダレの量及び領域はできるだけ少なくすることが望まれている。例えば規格を外れる周辺ダレの領域を、通常の規格で外周端部から3mm、近年では2mm、できれば1mm以内とすることが望まれている。
【0006】
しかし、平面研削・ラッピング工程(STEP105)では、ウェーハに形成されたオリフラやノッチの影響によりウェーハの全面において研削圧の均一度を保つことが難しく、特にウェーハの外周部において過剰に研削される場合がある。また、一般に一次研磨工程(STEP107)を行う際は、ガラスやセラミック製のキャリヤプレート(マウント板)にワックス等を介してウェーハを貼り付けるか、あるいは多数の貫通孔が設けられた保持板にウェーハを真空吸着により保持して、研磨布を貼った定盤にウェーハを相対的に回転させながら押し付け、研磨布とウェーハの間にスラリを供給することにより研磨が行われる。このとき、ウェーハの周辺部分が中央部分に比べて過剰に研磨され、研磨面側の面取り部近くの周辺部分にいわゆる周辺ダレが生じている。
【0007】
この周辺ダレは、製品径によらずウェーハ外周端部から約5mmの領域で発生しており、ウェーハ外周端部から約2mmの領域でウェーハ厚がウェーハ中央部分に比べて0.1〜0.2μm程度薄くなっている場合が多い。そして、このような周辺ダレは、外周端部に近づくほど急激に悪化しており、特に外周端部から2mmぐらいから更に悪化し、特に1mmぐらいから急激に落ち込んでいる。
【0008】
上記の問題点を解決するために特開2001−338899号公開公報では、ウェーハの径を製品径よりも1mm以上大きい状態で一次研磨工程(STEP107)までを行い、一次研磨工程後、二次研磨工程(STEP108)前に縮径面取りを行っている。このように、ウェーハの径を余分に大きく形成した状態で一次研磨工程までを行い、縮径面取りで余分に大きく形成した領域を除去することにより、一次研磨工程で発生する周辺ダレを除去することができる。そしてその後二次研磨(鏡面研磨)を行うことにより、周辺ダレの少ない鏡面ウェーハを製造する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
通常の鏡面ウェーハの製造においては、図14に示すように二次研磨工程(STEP108)の後にウェーハの研磨面上にエピタキシャル成長処理(STEP109)を施す。このエピタキシャル成長工程は、高温のチャンバ内に鏡面研磨されたウェーハを1枚または複数枚配置しトリクロルシランガス(SiHCl3)等を含んだ反応ガスを供給することにより、ウェーハの鏡面研磨面上に均一な厚さの単結晶シリコンからなるエピタキシャル層を成長させるものである。
【0010】
図13(a)は、従来の製造方法により鏡面研磨後のウェーハにエピタキシャル層を成長させたときの膜厚分布図である。横軸はウェーハの直径方向の変位、縦軸はエピタキシャル層の膜厚を示している。図13(a)から明らかなように、エピタキシャル層はウェーハの外周部近傍(外周端〜2mm)において通常の膜厚よりも急激に薄くなり、エピタキシャル層の外周ダレが見られる。このウェーハ外周部近傍におけるエピタキシャル層の薄膜部は通常の膜厚部に比べて抵抗率が低く、半導体チップに求められる所望の抵抗率を満たさない。そのため、半導体チップとして使用することができず、外周端〜2mm程度は半導体チップの作製段階で廃棄される。特にウェーハの直径が200mm以上の大きなものになればなるほど、無駄に廃棄されるシリコン原料が増えることになる。
【0011】
また、ウェーハの外周端部においては、面取り形状のバラツキによりエピタキシャル成長時にウェーハ端部に結晶が異常成長し、突起状のクラウンが認められる場合がある。このクラウンを有するウェーハは回路パターンの目合せ工程においてマスクに傷を付けるため、半導体装置の良品効率が悪くなるばかりでなく、品質信頼度にも悪影響を及ぼす。
【0012】
この外周部近傍におけるエピタキシャル層の薄膜化および外周端部におけるクラウンの発生は、高品質が求められる近時のウェーハ業界において、ウェーハの高平坦度化と共に解決しなければならない重要な問題である。
【0013】
しかしながら、前述の特開2001−338899号公開公報に記載された技術においては、二次研磨(鏡面研磨)後のエピタキシャル成長により発生する上記の問題を解決することはできない。
【0014】
この点、特開平1−201922号公開公報においては、クラウンを除去するためにエピタキシャル成長工程後にウェーハ端部の面取りを行うことが記載されている。しかし、外周端部の面取りのみではウェーハの外周部近傍におけるエピタキシャル層の薄膜化を有効に防止することは困難であった。
【0015】
本出願に係る発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、その第1の目的とするところは、ウェーハ厚の周辺ダレの領域が非常に小さい、あるいは周辺ダレが全くない半導体ウェーハおよびその製造方法を提供することにある。
【0016】
また、本出願に係る発明の第2の目的は、ウェーハ外周部近傍におけるエピタキシャル層の薄膜化(外周ダレ)を防止し、より高度に均一化されたエピタキシャル層を有する半導体ウェーハおよびその製造方法を提供することにある。
【0017】
本出願に係る発明の第3の目的は、半導体ウェーハ製造時における製造工程を大幅に合理化して生産性の向上を図ると共に、半導体ウェーハの原料であるシリコンを無駄にしない半導体ウェーハの製造方法を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本出願に係る第1の発明は、ウェーハにエピタキシャル成長処理を施して半導体ウェーハを製造する方法において、前記エピタキシャル成長処理時のウェーハの径を製品径よりも大きいものとし、前記エピタキシャル成長処理の後に、前記製品径までウェーハの周辺部分を除去する、ことを特徴とする半導体ウェーハの製造方法である。
【0019】
また、本出願に係る第2の発明は、前記ウェーハの周辺部分を除去する手段が、縮径面取りであることを特徴とする上記第1の発明に記載の半導体ウェーハの製造方法である。
【0020】
更に、本出願に係る第3の発明は、前記ウェーハの周辺部分を除去する手段が、レーザーによる割断またはレーザーによる溶断であることを特徴とする上記第1の発明に記載の半導体ウェーハの製造方法である。
【0021】
また、本出願に係る第4の発明は、前記レーザーが、YAGレーザー、CO2レーザー、エキシマレーザー、ルビーレーザー、サファイアレーザーの中から選ばれた何れか1つであることを特徴とする上記第3の発明に記載の半導体ウェーハの製造方法である。
【0022】
更に、本出願に係る第5の発明は、前記レーザーの波長が、152nm〜10.6μmであることを特徴とする上記第3の発明に記載の半導体ウェーハの製造方法である。
【0023】
また、本出願に係る第6の発明は、前記ウェーハの周辺部分をレーザーによって除去した後、前記ウェーハの外周を面取りする、ことを特徴とする上記第3〜第5の発明の何れか1つに記載の半導体ウェーハの製造方法である。
【0024】
更に、本出願に係る第7の発明は、前記エピタキシャル成長処理時のウェーハの径が製品径よりも1mm以上大きいことを特徴とする上記第1〜第6の発明の何れか1つに記載の半導体ウェーハの製造方法である。
【0025】
また、本出願に係る第8の発明は、前記エピタキシャル成長処理時のウェーハの径が製品径よりも1〜9mm大きいことを特徴とする上記第1〜第6の発明の何れか1つに記載の半導体ウェーハの製造方法である。
【0026】
更に、本出願に係る第9の発明は、前記エピタキシャル成長処理時のウェーハの径が製品径よりも2〜5mm大きいことを特徴とする上記第1〜第6の発明の何れか1つに記載の半導体ウェーハの製造方法である。
【0027】
また、本出願に係る第10の発明は、前記エピタキシャル成長処理の後、前記ウェーハの周辺部分を除去する前に、少なくとも前記ウェーハのエピタキシャル層が形成された面を保護膜でコーティングし、前記ウェーハの周辺部分を除去した後に、前記保護膜を除去する、ことを特徴とする上記第1〜第9の発明の何れか1つに記載の半導体ウェーハの製造方法である。
【0028】
更に、本出願に係る第11の発明は、単結晶インゴットを成長させる工程と、外形を研削する工程と、スライスする工程と、スライスされたウェーハに平坦化処理を施す工程と、前記ウェーハの少なくとも一面にエピタキシャル層を成長させる工程とを有する半導体ウェーハの製造方法において、前記エピタキシャル層を成長させる工程までの前記ウェーハの径を所望の製品径よりも大きいものとし、前記エピタキシャル層を成長させる工程の後に、前記所望の製品径まで前記ウェーハの周辺部分を除去する工程を有する、ことを特徴とする半導体ウェーハの製造方法である。
【0029】
また、本出願に係る第12の発明は、製品径よりも大きい径を有するウェーハにエピタキシャル成長処理が施され、前記エピタキシャル成長処理の後に、前記製品径まで前記ウェーハの周辺部分が除去されて形成された半導体ウェーハである。
【0030】
更に、本出願に係る第13の発明は、製品径よりも大きい径を有するウェーハにエピタキシャル成長処理が施され、前記エピタキシャル成長処理の後に、少なくとも前記ウェーハのエピタキシャル層が形成された面を保護膜でコーティングされ、前記製品径まで前記ウェーハの周辺部分が除去されて形成された、前記保護膜でコーティングされた半導体ウェーハである。
【0031】
また、本出願に係る第14の発明は、ウェーハの少なくとも一面にエピタキシャル層が形成された半導体ウェーハであって、前記エピタキシャル層の上を保護膜でコーティングされた半導体ウェーハである。
【0032】
【発明の実施の形態】
以下、本出願に係る半導体ウェーハの製造方法について、図面に基づいて詳細に説明する。
【0033】
[実施の形態1]
まず、第1の実施の形態について図1〜図10を用いて説明する。図1は、第1の実施の形態における半導体ウェーハの製造方法の概略を示すフロー図である。フローに示された工程は、半導体ウェーハを製造する際の工程を簡易に示したものである。本願の製造方法は以下に説明するようにエピタキシャル成長工程(STEP7)及び縮径面取り工程(STEP8)を図1に示すフローの順に備えていることが必須の要件であり、他の工程の種類や工程の数は、ウェーハの仕様や各製造業者によって種々の態様が考えられる。
【0034】
[STEP1]
まず、図1に示すようにまずチョクラルスキー法(CZ法)や浮遊帯域溶融法(FZ法)等により単結晶インゴットを成長させる(STEP1)。
【0035】
例えば、浮遊帯域溶融法(FZ法)では、アルゴンガス中で、棒状の多結晶シリコンを高周波電圧を印加したコイルで帯状に溶かし、融液部分に小さな種結晶を接触させてから、コイルを上下に移動し、棒全体を単結晶化させる。
【0036】
上記の浮遊帯域溶融法(FZ法)や、チョクラスルキー法(CZ法)の何れを用いても同様に単結晶インゴットを製造することができるが、ここでは近時一般的に採用されているチョクラルスキー法(CZ法)を用いて直径200mmのウェーハを製造する場合について、具体的に説明する。図2は、CZ法を用いた単結晶インゴット製造装置を模式的に示した縦断面図である。
【0037】
図2中の符号22は石英製の坩堝であり、坩堝支持軸22a上に設置されている。坩堝22はチャンバ29内に配設され、その外周にはこれを囲んで坩堝22内の溶融液24を加熱するヒータ23が配設されている。一方、坩堝22の上方には、チャンバ29の上部の中央から引上げワイヤ25が回転および昇降可能に垂設され、その下端には種結晶26が装着されている。種結晶26は引上げワイヤ25によって回転しつつ上昇し、溶融液24との接触面である下端部に単結晶27が成長する。チャンバ29の上部には供給口21を設け、チャンバ29の雰囲気調整および蒸発物を排出させるために高純度のアルゴンガス(矢印参照)が、供給口21から常時供給される。また、チャンバ29の下部には排出口を設け、真空ポンプ28を接続して処理後のアルゴンガスを排出している。
【0038】
まず、高純度の多結晶シリコンを粗く砕いて洗浄した後、坩堝22に入れてヒータ23で加熱する。このとき同時に微量の導電型不純物(添加剤またはドープ剤)を必要量だけ添加する。P型結晶を得るにはホウ素(B)を、N型結晶をつくるにはリン(P)やアンチモン(Sb)を添加し、不純物の添加量によって結晶の抵抗率をコントロールする。
【0039】
このシリコン溶融液24に、ピアノ線を撚って作った引上げワイヤ25の下端に取り付けた種結晶26を接触させ、種結晶26を回転させながら上方に引上げる。不図示であるが結晶の転位を防止するために単結晶27の径を拡大・縮小させてからネッキングを行い、その後単結晶27の径を徐々に太くして肩広げ27aを行う。溶融液24の温度や引上げ速度の調整で、結晶の直径やさまざまな特性の単結晶27を成長させることができる。特に大口径のウェーハを製造する場合には、坩堝22に磁場を加えて溶融液24の対流を少なくしたMCZ法が採用される。本実施の形態においては、単結晶27の直径27bが212mmになったら真直ぐな円柱形状を維持するように引上げる。
【0040】
単結晶27の引き上げ中、チャンバ29内には供給口21から高純度のアルゴンガスを供給し、単結晶27中の酸素濃度を一定範囲内に制御している。このとき、引上げられた単結晶27の外周から1〜3mm程度の深さまでは、酸素濃度が不安定であったり、また、結晶欠陥が集中しやすい。そのため、後の工程において単結晶の外周部分を除去することができるように、成長させる単結晶27の径は実際のウェーハの製品径よりも大きくしておく。引上げられた単結晶27は、単結晶インゴットとして次の工程に移送される。
【0041】
[STEP2]
単結晶インゴットを成長させたら、今度は外形研削工程(STEP2)を行う。浮遊帯域溶融法(FZ法)やチョクラスルキー法(CZ法)により成長させたシリコンの単結晶インゴットは、長さが1.3m、重さは115kg程ある。この単結晶インゴットの不要部分、つまり上端部(トップ部)および下端部(テール部)を切断除去し、円柱状の部分を幾つかの単結晶のブロックに切断分離する。STEP1で成長させた単結晶インゴットの形状は、真直ぐな円柱状ではなく外周が波打っているため、切断された単結晶ブロックの外周を真直ぐな円柱状に研削する必要がある。
【0042】
図3は、外形研削に一般的に用いられる円筒研削盤の一例を模式的に示した平面図である。円筒研削盤は、本体30上に左右方向に移動自在なワークテーブル33を備えている。ワークテーブル33上にはワーク回転用モータ34を固定し、ワーク回転用モータ34の回転軸34aに単結晶ブロック43を装着している。本体30にはテーブル送り用モータ35を固定しており、テーブル送り用モータ35の回転よってワークテーブル33が本体30上を左右方向に移動する。
【0043】
本体30上には更に上下方向に移動可能な砥石テーブル39を設けている。砥石テーブル39上には砥石回転用モータ37と回転砥石31を備えている。砥石回転用モータ37と回転砥石31はプーリ38a,38bをわたってベルト38cが巻回されており、砥石回転用モータ37の回転駆動が回転砥石31に伝えられる。また、本体30には砥石送り用モータ36を固定しており、砥石送り用モータ36の回転よって砥石テーブル39が本体30上を上下方向に移動する。
【0044】
上記円筒研削盤において、ワーク回転用モータ34および砥石回転用モータ37を駆動することにより、回転砥石31および単結晶ブロック43を互いに回転させた状態で接触させる。そして、ワークテーブル33を左右方向に移動させることにより、単結晶ブロック43の外周を研削する。上記構成において、研削工具は回転砥石31に限るものではなく、回転砥石31の代わりに切削バイトを用いることもできる。
【0045】
外形研削工程(STEP2)では、研削代が4mm程度になるように砥石送り用モータ36の回転数を制御し、単結晶ブロック43の外径を約8mm研削して、直径204mmの真直ぐな円柱状に加工する。この研削代を見越してSTEP1では大きめの直径の単結晶27を成長させている。研削代は、外形形状を整形する目的だけであれば、単結晶インゴットの径にかかわらず4mm程度の一定量で良い。
【0046】
さらに、その後の鏡面研磨工程(STEP6)やエピタキシャル成長工程(STEP7)におけるウェーハ外周部の不具合を除去することができるように、STEP2の外形研削後の円柱状の単結晶ブロック43が、最終的な製品径よりも少なくとも2mm程度大きくなるように単結晶インゴットの径をコントロールして成長させておく。
【0047】
単結晶ブロック43の外周が研削されたら、単結晶ブロック43の長手方向に向かってオリフラ(オリエンテーションフラット)またはノッチを形成する。オリエンテーションフラットとはウェーハの外周の一部に設けた直線状の切り欠きであり、ノッチとはウェーハの外周の一部に中心方向に向かって設けた略90°のV字型の切り欠きをいう。オリフラおよびノッチは半導体ウェーハにおけるシリコンの結晶方位を示すための目印となる切り欠きであり、単結晶ブロックの段階で形成することにより、ウェーハ状に切断された際に全てのウェーハにオリフラまたはノッチが一括形成される。
【0048】
[STEP3]
続いて、外形研削された単結晶ブロック43はスライス工程(STEP3)に移る。スライス工程では一般にブレードソーまたはワイヤソーが使用される。図4にブレードソーの一例を模式的に示す。ブレードソーは、薄円板状のステンレス高硬度鋼の周辺を引っ張って板状を維持した内周刃41と、STEP2で切断された単結晶ブロック43を接着する支持台42と、不図示の移動手段を備える。
【0049】
まず、単結晶ブロック43の一側面に接着剤を塗布して支持台42の上面に接着固定する。次に、内周刃41を周方向に回転させた状態で、内周刃41内に単結晶ブロック43を配置し、内周刃41を単結晶ブロック43に向かって下降させる。単結晶ブロック43から1枚のウェーハ44を切り出したら内周刃41を上昇させ、不図示の移動手段により単結晶ブロック43を軸方向(図中、左向き矢印)に所定ピッチだけ移動させた後、再度内周刃41を下降させる。上記の手順を繰り返し単結晶ブロック43を複数枚のウェーハ44にスライスしたら、接着剤を薬液で溶かしてウェーハ44を支持台42から剥がし、1枚1枚のウェーハに分離する。
【0050】
ブレードソーの内周刃41は約0.4mm程度の厚みを有し、内周に0.1mm程度のダイヤモンド砥粒を蒸着しているため、ウェーハ1枚をスライスするごとの切り代は約0.6mm程度である。スライスされるウェーハ44の厚さは、単結晶ブロック43の送りピッチによって制御することができる。また、直径約200mmの単結晶ブロック43から1枚のウェーハを切り出す時間は6分程度である。しかし、幅の広いブレード材の準備の困難等から、今後の大口径ウェーハ(直径300mm以上)に対しては、次に説明するワイヤソーを用いることが一般的になりつつある。
【0051】
次に、単結晶ブロック43をスライスする手段としてワイヤソーを用いる場合について説明する。図5は、ワイヤソーの一例を模式的に示した斜視図である。ワイヤソーは、左右のブラケット51a,51b(51bは、二点鎖線で一部のみを示す)間に3本のローラ55〜57を回転自在に備えている。本図に示したワイヤソーにおいては、3本のローラ55〜57を備えた例を示しているが、ローラの数は2本でも良く、4本以上であっても良い。ローラ55〜57をわたって所定ピッチでワイヤ58を螺旋状に巻きつけて有しており、ローラ55〜57を往復回転させながらワイヤ58が線方向に往復動を行う。本体50には、外形研削後の単結晶ブロック43を接着したワーク支持ヘッド53が上下方向に移動自在に備えられており、上部に設けたワーク送り用モータ54の回転によりワーク支持ヘッド53が上下動を行う。
【0052】
ワイヤ58を往復動させた状態で砥粒を含んだ加工液を供給し、単結晶ブロック43をワイヤ58に押し付けることにより、ワイヤ58の巻き付けピッチに合わせて単結晶ブロック43が複数枚の円板状のウェーハに切断される。通常、単結晶ブロック43は800〜900μm程度の厚さに切断される。ワイヤソーは0.2mm弱の径のピアノ線に0.1mm程度の砥粒を含む加工液を供給してスライスするため、切り代は0.3mm程度であり、ブレードソーよりも切り代が少ない。また、複数枚のウェーハを一括してバッチスライスできるため、ブレードソーよりも短時間でスライスできるという利点を有する。さらに、大口径ウェーハを切り出す場合であっても機械的に制約を受けることが少ないため、特に大口径ウェーハ(直径300mm以上)をスライスする場合にはワイヤソーを用いるのが望ましい。
【0053】
[STEP4]
単結晶ブロック43をウェーハ状にスライスしたら、通常はウェーハ44の外周を粗面取りするが、本願においてはこの段階での粗面取りは必須の工程ではない。したがって、本実施の形態においては粗面取りを行うことなく、次の平面研削・ラッピング工程(STEP4)へと進むが、スライス工程(STEP3)と平面研削・ラッピング工程(STEP4)の間に粗面取り工程を行ってもよい。
【0054】
スライス工程(STEP3)においてブレードソーやワイヤソーによって切断されたウェーハ44は、板面の平坦度が悪く表面粗さも粗いため、平面研削・ラッピング工程(STEP4)で平坦に研削・ラッピングされる。平面研削・ラッピング工程(STEP4)は平面研削のみでもよく、ラッピングのみでもよい。または、平面研削およびラッピングの両方を行っても良い。
【0055】
平面研削は、ウェーハの一方の面をチャックに固定し他方の面を回転する砥石によって平坦に研削する片頭研削盤や、ウェーハの上下両面を互いに逆回転する砥石によって挟み込んで研削する両頭研削盤により行う。ICの微細パターンに対応するためには、両頭研削盤によりウェーハの両面を研削するのが望ましい。両頭研削盤にはウェーハを縦に保持した状態で左右から回転砥石により研削する横型両頭研削盤と、ウェーハを水平に保持した状態で上下から回転砥石により研削する縦型両頭研削盤がある。ここでは、研削盤の一例として縦型両頭研削盤について図面を用いて説明する。
【0056】
図6は縦型両頭研削盤の正面図である。この両頭研削盤は一対の砥石67,68の対向する端面である二つの研削面67a,68aを有し、それぞれの研削面67a,68aはほぼ平行の状態で対向配置されている。上部砥石68は砥石回転機構66により、下部砥石67は砥石回転機構64により回転駆動が与えられる。砥石回転機構66はフレーム63に上下動自在に支持され、サーボモータ69の回転により上下方向に移動する。また、砥石回転機構64はフレーム61に上下動自在に支持され、サーボモータ60の回転により上下方向に移動する。ウェーハ44はワーク支持機構65により水平に保持される。
【0057】
スライス工程(STEP3)でスライスされた薄板状のウェーハ44をワーク支持機構65に支持した状態で上下部砥石67,68の間に配置し、砥石回転機構64,66により上下部砥石67,68を互いに逆回転させる。サーボモータ60,69の回転によりウェーハ44に向かって両砥石または片方の砥石を送り移動させ、それら二つの研削面67a,68aに接触したウェーハ44の両面を同時に研削する。ウェーハ44にはオリフラまたはノッチが形成されているため、その切り欠きを利用してウェーハ44を強制回転させることもできる。
【0058】
粗研削時において、上下部砥石67,68の番手は300〜800番に設定し、好ましくは600〜700番に設定する。また、上下部砥石67,68の周速は800〜3000m/minに設定し、好ましくは1000〜1500m/minに設定する。更に、ウェーハ44に対する上部砥石68の送り移動量は50〜200μm/minに設定し、好ましくは50〜100μm/minに設定する。ウェーハの回転速度は5〜30rpmに設定し、好ましくは10〜25rpmに設定する。また仕上げ研削時においては、上下部砥石67,68の番手は1500〜3000番に設定され、好ましくは1800〜2200番に設定する。また、上下部砥石67,68の周速は800〜3000m/minに設定し、好ましくは1000〜1500m/minに設定する。更に、ウェーハ44に対する上部砥石68の送り移動量は3〜20μm/minに設定し、好ましくは10〜15μm/minに設定する。また、ウェーハの回転速度は1〜10rpmに設定し、好ましくは2〜5rpmに設定する。
【0059】
スライス工程(STEP3)でスライスされたウェーハ44の上下両面を両頭研削盤で研削することにより、ウェーハのうねりを除去することができる。しかし、ウェーハ板面の平坦度をより向上させるには、さらにラップ盤によりウェーハの上下両面をラッピングすることが望ましい。
【0060】
図7にラップ盤の一例を概略図で示す。図7(a)はウェーハがキャリアに収容された状態を示す平面図、図7(b)は側面図を示している。図7(b)に示すように、ラップ盤は上定盤71と下定盤72を平行に保持し、間にキャリア73を配置している。キャリア73は略円板状をなし、板面にウェーハ44を収容する複数の収容穴74を有する。キャリア73の外周には外周ギヤ75を設けており、下定盤72に設けた内周ギヤ76と噛合っている。また、下定盤72の中心には駆動ギヤ77が配置され、キャリア73の外周ギヤ75と噛合っている。
【0061】
駆動ギヤ77は下定盤72と独立して回転可能であり、駆動ギヤ77を回転させると内周ギヤ76および駆動ギヤ77によってキャリア73に回転駆動が与えられ、キャリア73が自転する。ラップ盤は研削盤と異なり上定盤71および下定盤72が砥粒を含んでいないため、砥粒を混合した加工液を供給する。ウェーハ44と上下定盤71,72が相対的にすべりあい、砥粒は転がり運動やすべり運動を行って、ウェーハ表面からわずかずつ削り取る。上記のラップ盤においては、上定盤71および下定盤72が回転しない例について説明したが、上定盤71および下定盤72を互いに同一方向または逆方向に回転させてもよい。ラッピング加工においては、一般に粗加工時に湿式ラッピングを、仕上げ加工時に乾式ラッピングを行う。
【0062】
上記の平面研削・ラッピング工程(STEP4)によりウェーハの平坦度は極めて高い状態に加工される。この時点では、ウェーハの直径は外形研削工程(STEP2)により加工された204mmの状態である。
【0063】
[STEP5]
平面研削・ラッピング工程(STEP4)の後、次のエッチング工程(STEP5)へと進む。シリコンウェーハには、スライス工程(STEP3)や平面研削・ラッピング工程(STEP4)により加工歪層が生じるが、スライス工程(STEP3)により生じる加工歪の深さは25〜50μmであり、後工程の平面研削・ラッピング工程(STEP4)では10〜15μmになる。この加工歪層には研磨粉、シリコン屑等の汚れや不純物が残存する。このような歪層が存在すると、デバイスの電気特性の悪化、動作不良等の悪影響を与えると共に、シリコンウェーハ製造工程においても汚染等の悪影響を与える。
【0064】
このような加工歪層や不純物の除去を主目的として、平面研削・ラッピング工程(STEP4)の後工程として、エッチング工程(STEP5)が設けられている。エッチング工程は、化学的腐食法によってウェーハの表面処理(エッチング)することで行われる。ウェーハのエッチング用としては、HF(還元剤)、HNO3(酸化剤)、CH3COOH(緩和剤)の混酸を用いることが好ましい。
【0065】
このエッチング工程(STEP5)において、ウェーハはエッチング液によって外周側から中心に向かって腐食され、ウェーハの直径は約203.9mm程度に縮小する。
【0066】
[STEP6]
その後、研磨盤により鏡面研磨工程(STEP6)を行う。図8は、研磨盤の一例を模式的に示した縦断面図である。研磨盤は、垂直に配置した回転軸84の上部に定盤81を水平に固定しており、定盤81には研磨クロス85を備えている。定盤81の上には回転軸86に装着された研磨ヘッド83を備えている。研磨ヘッド83は吸引管87を有し、下面にウェーハ44を真空吸着する。また、研磨ヘッド83と研磨クロス85との接触部に向けてスラリノズル82を備え、スラリ88を供給する。
【0067】
鏡面研磨は、ウェーハ44の一方の面を研磨ヘッド83に吸引固定し、スラリ88を供給した状態で他方の面を回転させながら研磨クロス85に押し付けて研磨する。この鏡面研磨工程(STEP6)によりウェーハ表面の平坦化を図るだけでなく、表面における微小な凹凸を除去することができる。
【0068】
上述の通り、平面研削・ラッピング工程(STEP4)においては、ウェーハに形成されたオリフラやノッチの影響によりウェーハの全面において研削圧の均一度を保つことが難しく、特にウェーハの外周部において過剰に研削される場合がある。また、鏡面研磨工程(STEP6)においては、研磨クロスの圧縮弾性によりウェーハが研磨クロスに沈み込んだ状態で研磨されるため、研磨クロスの圧力弾性による周辺部分での研磨圧力が高いことにより、ウェーハの外周部において過剰研磨が発生し周辺ダレが生じる。
【0069】
上記の問題を一挙に解決するために、本実施の形態においては次のエピタキシャル成長工程(STEP7)以降に縮径面取り工程(STEP8)を行うことを特徴とする。しかしこのことは、エピタキシャル成長工程(STEP7)の前に縮径面取りを行うことを妨げるものではない。
【0070】
[STEP7]
鏡面研磨工程(STEP6)後のウェーハの表面にシリコンの結晶層を成長させることにより、結晶欠陥がなく、所望の抵抗率を有するシリコンウェーハを製造する。このシリコンの結晶層は、例えば直径が約200mmで厚さが約0.75mmのウェーハの場合に2〜10μm程度の厚さを有する極薄い層であり、一般的にエピタキシャル層と呼ばれている。
【0071】
エピタキシャル層を成長させる装置としては、ウェーハを1枚ずつ処理する枚葉式のものと、複数枚を一括して処理するバッチ式ものがある。ウェーハの大口径化に伴い枚葉式が主流となりつつあるため、本実施の形態においては枚葉式のエピタキシャル製造装置について具体的に説明するが、バッチ式によるエピタキシャル成長を排除するものではない。
【0072】
図9は、エピタキシャル製造装置の一例として枚葉式のエピタキシャル製造装置の一部を示した縦断面図である。チャンバ92は、不図示のベースリングを石英よりなる透光性の窓92a,92bによって上下から挟んでなり、内部の閉空間は反応炉97となる。さらに、反応炉97を加熱するハロゲンランプ等の熱源98a,98bをチャンバ92の上下に備えている。チャンバ92の左右には開口が形成されており、一方の流入口91aから反応ガスおよびキャリアガスが流入し、他方の排出口91bから反応後のガスおよびキャリアガスが排出される。
【0073】
反応炉97内には、ウェーハ44を上部に支持するサセプタ94を収納している。サセプタ94は上方から見ると円板形状をしており、その直径はウェーハ44よりも大きく、サセプタ94の上面にはウェーハ44が収納される円形状のウェーハ収納用凹部94aを設けている。サセプタ94は、本例においては炭素Cの基材に炭化シリコンSiCの被膜を施したものであり、ウェーハ44を加熱する際にウェーハ44全体の温度を均一に保つ均熱盤としての役割を果たす。そのため、サセプタ94はウェーハ44よりも数倍の厚さ、すなわち数倍の熱容量を有している。また、サセプタ94上にウェーハ44を搬送するために、ウェーハ44をサセプタ94に対して上下動させるためのリフト機構が設けられている。一般のリフト機構は、サセプタ94を貫通して延びる複数本のリフトピン93を有しており、これらのリフトピン93の上端にウェーハ44を載せ、リフトピン93を上下動させることで、ウェーハ44を昇降させることができる。このようなリフト機構により、ハンドに載せられてチャンバ92内に運ばれてきたウェーハ44をサセプタ94上に移載したり、或いはその逆に、ウェーハ44をサセプタ94からハンドに受け渡したりすることが可能となる。
【0074】
サセプタ94の下面には、サセプタ94を水平に支持し回転軸となるサセプタ支持軸95が固着されている。サセプタ94はエピタキシャル層成長処理操作の間、ウェーハ44の板面と平行な面内において、サセプタ支持軸95を回転中心として回転動をする。サセプタ支持軸95への回転は、不図示の回転駆動機構によって与えられる。サセプタ支持軸95は、下部熱源98bからの光を遮ることのないよう、透光性の石英から形成されている。
【0075】
まず、上下部の熱源98a,98bを作動させ、処理チャンバ92内をエピタキシャル層の成長に適した温度まで上昇させる。エピタキシャル層成長温度としては、1000〜1200℃程度が好ましく、サーモセンサ等によって反応炉97内のサセプタ94の温度を検知しながら上記の温度範囲を保つように制御する。その後、ガス流入口91aからキャリアガスを流し込み、反応炉97内をキャリアガスによって充填する。反応炉97はガス流入口91aの反対側にガス排出口91bを有しているため、ガス流入口91aからガス排出口91bに向かってキャリアガスが常時流れる。キャリアガスとしては一般に水素H2を用いることが多く、本実施の形態においては、この水素H2に不純物としてジボランB2H6を微量だけ加えたものを用いている。キャリアガスは、水素H2の流量が60l/min程度であるのに対し、ジボランB2H6の流量は数cc/min程度である。このキャリアガスは、通常、常温(室温)の状態で反応炉97内へ供給される。
【0076】
次に、反応炉97内が十分に加熱されキャリアガスが充填されたら、今度は反応炉97内にウェーハ44を搬入する。この時点でウェーハ44は、直径203.9mm,厚さ0.7〜0.75mm程度である。このウェーハ44を不図示の石英製ハンドの上に載せ、ハンドをチャンバ92内に挿入し、サセプタ94のウェーハ収納用凹部94aにウェーハ44を収納する。サセプタ94を回転させ、回転が安定したら今度は反応ガスをガス流入口91aからチャンバ92内に供給する。反応ガスは、一般にトリクロルシランSiHCl3やジクロルシランSiH2Cl2等が用いられる。例えばトリクロルシランSiHCl3を用いた例では、15〜25パーセントのトリクロルシランSiHCl3と残りが水素H2よりなる反応ガスを用い、10〜15l/min程度の流量をキャリアガスに混入して供給するのが好ましい。ウェーハ44の表面を反応ガスが流れ、ウェーハ表面にエピタキシャル層が成長し始める。ウェーハ44はサセプタ94に収容された状態で水平面内で回転しているため、ウェーハ44の表面にはほぼ均一な厚さを有するエピタキシャル層が成長する。所望の厚さのエピタキシャル層が成長したら、反応ガスの供給を停止する。そして今度は、処理済みのウェーハ44をハンドを用いてチャンバ92内から搬出する。
【0077】
上記のエピタキシャル成長工程(STEP7)が終了した段階では、ウェーハは所望の製品径よりも1mm以上大きいことが望ましい。より望ましくは、ウェーハは所望の製品径よりも2mm以上大きい方がよい。本実施の形態においては、エピタキシャル成長工程(STEP7)が終了した段階のウェーハは、所望の製品径(200mm)よりも3mm以上大きく、直径203.9mmの状態である。また、ウェーハの直径は大きければ大きいほど良いというものではなく、エピタキシャル成長工程後において、所望の製品径との差は大きくとも9mm以内であることが望ましい。特に、所望の製品径との差は5mm以内であることが望ましい。
【0078】
[STEP8]
続いて、エピタキシャル層が成長したウェーハを縮径面取り(STEP8)する。面取り装置としては種々のタイプが知られている。例えばウェーハの回転軸に対して直交する砥石軸を備えた砥石を回転させた状態で、ウェーハの板厚方向に円弧を描くように揺動させながらウェーハの外周を研削するものや、ウェーハの回転軸と平行な砥石軸を備えた砥石を回転させた状態でウェーハに接触させ、ウェーハの外形形状に沿って移動させるもの等がある。本実施の形態においては、後者の例について図面を用いて説明するが、当然、前者のようなタイプの面取り装置を用いることもできる。
【0079】
図10に面取り装置の一例を概念図で示す。図10(a)は面取り装置を上方から見た図、図10(b)は面取り装置を横方向から見た図である。11はウェーハ面取り用の砥石である。面取り用砥石11は、図10(b)に示すように、中央にそろばんの珠(たま)を2個重ねたような形状をなす砥石作用面12を有している。砥石作用面12はウェーハの所望の面取り形状に合わせて種々の形状のものがあり、砥石作用面12の形状に応じてウェーハの面取り角度や面取り形状が決まる。
【0080】
図10(a)に示すように面取り用砥石11は上方から見たときに円形状をしており、その中心部に砥石軸13を備えている。面取り用砥石11は、砥石作用面12に、通常#600〜#3000のダイヤモンド砥粒を、メタル系の結合材により接着固定した砥粒部を有している。また、面取り装置は一般に、面取り用砥石11をウェーハ44に対して相対的に三次元方向に移動可能な機構を有している。
【0081】
使用時には、面取り用砥石11を砥石軸13を中心に矢印14の方向に回転させ、砥石作用面12に、ウェーハ保持板に吸着保持されたウェーハ44の外周部を押し当てて研削する。図10(a)に示すように面取り用砥石11をウェーハ44に押し当てた状態で、面取り用砥石11をウェーハ44の外形形状に沿って矢印15の方向に相対的に移動させる。図中の破線矢印16のように、面取り砥石11をウェーハ44の半径方向で中心に向かって少しずつ送り移動させることにより、ウェーハ44の直径を縮小させながら面取り加工を行うことができる。また、このときに面取り用砥石11をオリフラやノッチの形状に合わせて移動させることにより、ウェーハの外周面取りとオリフラやノッチ部の面取りを同時に行うことができる。
【0082】
縮径面取り工程(STEP8)は、通常は始めに#600〜800程度のダイヤモンド砥粒を磁器質の結合材に接着固定した面取り用砥石(ビトリファイド研削砥石)により、ウェーハ44の外周部に粗面取り加工が施される。その後、#1500〜3000程度のダイヤモンド砥粒を有する面取り用砥石により、ウェーハ44の外周部に仕上げ面取り加工が施される。この粗面取り及び仕上げ面取り工程で、面取り用砥石11をウェーハの中心に向かって3.9mm切り込み、ウェーハの外径を203.9mmから約200.0mmへと縮小させる。しかしながら、この研削による面取りだけでは、面取り面の表面粗さが大きく、ミクロ的に見れば面取り面の表面に単結晶シリコンの無数の小断片が毛羽立っており、これらの小断片が欠落して、その後のデバイス工程で発塵が生じる場合がある。
【0083】
そのため、この研削ダメージを除去し、デバイス工程の歩留りを改善するために、さらに面取り面の鏡面研磨が行われる。この面取り面の鏡面研磨には、一般に研磨布が採用される。鏡面研磨は、回転しているウェーハの外周部を研磨布に押し当てて、面取り面から無数に突出した単結晶シリコンの小断片および破片を除去することにより行われる。また、研磨布の代わりに研磨糸が使用される場合もある。研磨時には、例えば平均粒径20〜100nm、好ましくは平均粒径40〜80nmのSiO2などの砥粒を含むスラリが供給される。鏡面研磨による研磨代は殆ど0に近いものであるが、鏡面研磨時の研磨代を考慮して、粗面取り及び仕上げ面取り工程時にウェーハを直径200mmよりも1〜2μm程度大きく加工してもよい。
【0084】
上記の縮径面取り加工は、ウエーハを保持する際にエピタキシャル層の面がチャックされて微小な傷が発生するおそれがあるほか、加工中に生じる研削カスや研磨カス等によりエピタキシャル層に傷が発生するおそれがある。そのため、縮径面取り加工の前にウエーハの少なくともエピタキシャル層の面に保護膜をコーティングし、縮径面取り加工後にこの保護膜を除去することが好ましい。保護膜の材質としては、ウエーハ表面に均一にコーティングでき、保護膜として機能し、また縮径面取り加工後容易に除去できるものであれば特に限定されない。例えば、ワックス、0.5μm程度の厚さのポリビニルブチラール(PVB)やポリイミド等の樹脂、あるいはマスキングとして使用される粘着シート等を用いることができる。これらの樹脂やシートは、縮径面取り後、加熱、剥離、あるいは洗浄工程において薬品で除去する等により容易に取り除くことができる。
【0085】
上記の説明においては、その後の工程におけるウェーハ直径の縮径量を見越して、ウェーハの外形研削工程(STEP2)で単結晶ブロックに大きめのオリフラやノッチを形成する例を示したが、オリフラやノッチは縮径面取り工程(STEP8)で形成することもできる。例えば、ウェーハの外形研削工程(STEP2)でオリフラやノッチを形成することなく、スライス工程(STEP3)後にレーザーマーキングで印をつけ、縮径面取り工程(STEP8)の際に面取り用砥石をオリフラやノッチの形状に合わせて軌跡制御することによってもオリフラやノッチを形成することができる。その結果、平面研削・ラッピング工程(STEP4)や鏡面研磨工程(STEP6)においてオリフラやノッチ等の切り欠きがない真円形状のウェーハを処理することができるため、研削圧や研磨圧がオリフラやノッチの影響によって不均一になることを防止することができ、ウェーハ外周部における研削圧や研磨圧を均一に保つことができる。このようにウェーハの外周部における研削圧や研磨圧を均一にすることにより、高度に平坦度が保たれた良品質のウェーハを製造することができる。
【0086】
上記の縮径面取り工程(STEP8)によって、エピタキシャル成長工程(STEP7)の段階で直径203.9mmだったウェーハが、実際の製品である直径200.0mmのウェーハへと縮小される。このとき、エピタキシャル成長工程(STEP7)で発生したウェーハ外周部近傍におけるエピタキシャル層の薄膜化(外周ダレ)部分を縮径面取りとともに研削除去する。このように、エピタキシャル成長工程(STEP7)の後に縮径面取り工程(STEP8)を行うことにより、エピタキシャル成長工程で発生したウェーハ外周部近傍におけるエピタキシャル層の薄膜化(外周ダレ)を防止することができ、より高度に均一化されたエピタキシャル層を有するウェーハを製造することができる。また、エピタキシャル成長工程(STEP7)においてウェーハ外周端に発生するクラウンも併せて除去することができる。
【0087】
さらに、平面研削・ラッピング工程(STEP4)において発生するウェーハの外周部における過剰研削の影響や、鏡面研磨工程(STEP6)において発生するウェーハ外周部の過剰研磨による周辺ダレも併せて除去することができる。
【0088】
[実施の形態2]
次に、本願発明の第2の実施の形態について、図11を用いて説明する。図11は、第2の実施の形態における半導体ウェーハの製造方法の概略を示すフロー図である。フローに示された工程は、半導体ウェーハを製造する際の工程を簡易に示したものである。本願の製造方法は以下に説明するようにエピタキシャル成長処理工程(STEP7)の後にレーザー割断工程(STEP8´)と面取り工程(STEP9´)を備えることを特徴とする。
【0089】
本実施の形態におけるSTEP1〜STEP7までの内容は、上記実施の形態1と同内容であるため説明を省略し、相違点であるレーザー割断工程(STEP8´)と面取り工程(STEP9´)についてのみ説明する。
【0090】
本実施の形態においては、第1の実施の形態と同様にエピタキシャル成長工程(STEP7)が終了した段階のウェーハは、所望の製品径(200mm)よりも3mm以上大きく、直径203.9mmの状態である。
【0091】
[STEP8´]
このウェーハをレーザーによって溶断または割断する。図12はエピタキシャル成長後のウェーハをレーザーによって割断(溶断)している状態を示す模式図である。レーザー溶断またはレーザー割断に使用されるレーザーとしては、固体レーザーであるYAGレーザーやルビーレーザー,サファイアレーザー、気体レーザーであるCO2レーザーやアルゴンイオンレーザー,ヘリウム−ネオンレーザー、半導体レーザー、色素レーザー、エキシマレーザー、自由電子レーザーなどがある。上記のレーザーの中でもYAGレーザー、CO2レーザー、エキシマレーザー、ルビーレーザー、サファイアレーザーが好ましく、特にレーザー波長が152nm〜10.6μmのレーザーを用いるのがよい。
【0092】
このSTEP8´においてウェーハの余分な外形部分を取り除くために、ウェーハ44を円形状に割断(溶断)する。STEP7においてエピタキシャル層が成長したウェーハ44はほぼ真円状をなしているため、このレーザー割断(溶断)においては、ウェーハ44の外周から約3.8mm内側を割断(溶断)し、直径200.1mmのウェーハに加工する。このとき、レーザー17の軌跡をプログラム制御することにより、ウェーハ44の外形形状にかかわらず真円形状に割断(溶断)することができる。
【0093】
また、本例では外形研削工程(STEP2)において、ウェーハにオリフラやノッチを形成した例を示しているが、外形研削工程(STEP2)の段階においてはオリフラやノッチを形成することなく、STEP8´のレーザー割断工程において初めてオリフラやノッチを形成するようにしてもよい。この場合は、レーザー割断(溶断)の前に結晶方位を測定し、レーザー17の移動軌跡を真円形状ではなく、一部にオリフラやノッチが形成されるようにプログラムすればよい。また、レーザー割断後に結晶方位を測定し、後述の面取り工程(STEP9´)時に面取り用砥石11の軌跡を制御してオリフラやノッチを形成してもよい。このようにレーザー割断工程(STEP8´)や面取り工程(STEP9´)でオリフラやノッチを形成することにより、外形研削工程(STEP2)においてはオリフラやノッチを形成する必要がなくなる。その結果、平面研削・ラッピング工程(STEP4)や鏡面研磨工程(STEP6)においてオリフラやノッチ等の切り欠きがない真円形状のウェーハを処理することができるため、研削圧や研磨圧がオリフラやノッチの影響によって不均一になることを防止することができ、ウェーハ外周部における研削圧や研磨圧を均一に保つことができる。このようにウェーハの外周部における研削圧や研磨圧を均一にすることにより、高度に平坦度が保たれた良品質のウェーハを製造することができる。
【0094】
レーザー溶断またはレーザー割断によって切り取られた外周部分は、第1の実施の形態における縮径面取りの場合と異なり、切り粉ではなくバルク状の円環部材18として摘出することができる。また、レーザー割断(溶断)によれば、縮径面取りの場合と異なり、円環部材18は加工液を供給することなく割断(溶断)することができるため、カーフロスがなく、廃液処理が不要である。さらに切り取られた円環部材18は、洗浄せずにそのまま単結晶インゴット成長工程(STEP1)の坩堝内に投入して溶融することができるため、シリコン部材としての再利用性もよい。もちろん、円環部材18を洗浄してから坩堝に投入してもよい。
【0095】
特に、今後ウェーハの直径が大きくなり、現在の直径200mmから直径300mm以上の大口径ウェーハへと変遷して行く場合に、円環部材18の質量が非常に大きいものになる。そのため、レーザー割断(溶断)によって摘出した円環部材18を再利用することは、ウェーハの製造コストを下げる観点からも非常に有効な手段となる。
【0096】
また、レーザー割断(溶断)により、エピタキシャル成長工程(STEP7)で発生したウェーハ外周部近傍におけるエピタキシャル層の薄膜化(外周ダレ)部分を円環部材18として除去することができる。このように、エピタキシャル成長工程(STEP7)の後にレーザー割断工程(STEP8´)を行うことにより、エピタキシャル成長工程で発生したウェーハ外周部近傍におけるエピタキシャル層の薄膜化(外周ダレ)を防止することができ、より高度に均一化されたエピタキシャル層を有するウェーハを製造することができる。また、エピタキシャル成長工程(STEP7)においてウェーハ外周端に発生するクラウンも併せて除去することができる。
【0097】
さらに、平面研削・ラッピング工程(STEP4)において発生するウェーハの外周部における過剰研削の影響や、鏡面研磨工程(STEP6)において発生するウェーハ外周部の過剰研磨による周辺ダレも、円環部材18として除去することができる。
【0098】
また、縮径面取りによりウェーハを縮径する場合には、約40秒かかったものが、レーザー割断(溶断)によってウェーハを縮径する場合には約10秒程度で済み、加工速度も速く、作業時間を大幅に短縮することができる。さらに、レーザー割断(溶断)によれば、加工音も静かであり、発塵しないため、作業環境にも好適である。
【0099】
[STEP9´]
続いて、レーザー割断工程(STEP8´)により縮径されたウェーハの外周を面取りする。以下、第1の実施の形態のSTEP8と同様に図10を用いて説明するが、面取り装置としてはSTEP8で説明したものと同様のものを使用するため、装置の具体的な構成については説明を省略する。
【0100】
面取り用砥石11を砥石軸13を中心に矢印14の方向に回転させ、砥石作用面12に、ウェーハ保持板に吸着保持されたウェーハ44の外周部を押し当てて研削する。図10(a)に示すように面取り用砥石11をウェーハ44に押し当てた状態で、面取り用砥石11をウェーハ44の外形形状に沿って矢印15の方向に相対的に移動させる。本実施の形態においては、面取り工程おいてウェーハを縮径する意図はないため、面取り用砥石11の切り込み量は微量でよい。すなわち、面取り用砥石11の破線矢印16方向への送り移動量は少ないものでよい。
本例では、0.1mmだけ切り込み、ウェーハの直径を200.1mmから200.0mmへと加工する。また、このときに面取り用砥石11をオリフラやノッチの形状に合わせて移動させることにより、ウェーハの外形面取りとオリフラやノッチ部の面取りを同時に行うことができる。
【0101】
上記面取り工程は、通常始めに#600〜800程度のダイヤモンド砥粒を磁器質の結合材に接着固定した面取り用砥石(ビトリファイド研削砥石)により、ウェーハ外周部に粗面取り加工が施される。その後、#1500〜3000程度のダイヤモンド砥粒を有する面取り用砥石により、ウェーハ外周部に仕上げ面取り加工が施される。
【0102】
その後さらに、面取り面の鏡面研磨を行なう。この面取り面の鏡面研磨には、一般に研磨布が採用される。鏡面研磨は、回転しているウェーハの外周部を研磨布に押し当てて、面取り面から無数に突出した単結晶シリコンの小断片および破片を除去することにより行われる。また、研磨布の代わりに研磨糸が使用される場合もある。研磨時には、例えば平均粒径20〜100nm、好ましくは平均粒径40〜80nmのSiO2などの砥粒を含むスラリが供給される。鏡面研磨による研磨代は殆ど0に近いものであるが、鏡面研磨時の研磨代を考慮して、粗面取り及び仕上げ面取り加工時にウェーハを直径200mmよりも1〜2μm程度大きく加工してもよい。
【0103】
上記の面取り工程(STEP9´)は、ウエーハを保持する際にエピタキシャル層の面がチャックされて微小な傷が発生するおそれがあるほか、加工中に生じる研削カスや研磨カス等によりエピタキシャル層に傷が発生するおそれがあるため、面取り加工の前にウエーハの少なくともエピタキシャル層の面に保護膜をコーティングし、面取り加工後にこの保護膜を除去することが好ましい。保護膜の材質としては、ウエーハ表面に均一にコーティングでき、保護膜として機能し、また面取り加工後容易に除去できるものであれば特に限定されない。例えば、ワックス、0.5μm程度の厚さのポリビニルブチラール(PVB)やポリイミド等の樹脂、あるいはマスキングとして使用される粘着シート等を用いることができる。これらの樹脂やシートは、面取り後、加熱、剥離、あるいは洗浄工程において薬品で除去する等により容易に取り除くことができる。
【0104】
本実施の形態によれば、レーザー溶断またはレーザー割断によって切り取られた外周部分は、第1の実施の形態における縮径面取りの場合と異なり、切り粉ではなくバルク状の円環部材として摘出することができる。そのため、レーザー割断(溶断)された円環部材を単結晶インゴット成長工程(STEP1)の坩堝内に投入して溶融することにより、シリコン部材として再利用することができる。また、レーザー割断(溶断)によれば、縮径面取りの場合と異なり、加工液を供給することなく割断(溶断)することができる。そのため、レーザー割断(溶断)された円環部材を洗浄せずに、そのまま単結晶インゴット成長工程(STEP1)の坩堝内に投入することができる。
【0105】
特に、今後ウェーハの直径が大きくなり、現在の直径200mmから直径300mm以上の大口径ウェーハへと変遷して行く場合に、ウェーハの製造工程において縮径される部分の質量が非常に大きいものになる。そのため、ウェーハの縮径にレーザー割断(溶断)を採用し、摘出した部材を再利用することは、ウェーハの製造コストを下げる観点からも非常に有効な手段となる。
【0106】
上記第1および第2の実施の形態に示す方法により製造された鏡面ウエーハは、所望の製品径を有するとともに、ウエーハ表面全体にわたって、特に最外周部付近まで平坦度に優れているため、平坦度測定領域に急に落ち込むような周辺ダレが無く、ウエーハの良品率を著しく向上させることができる。また、このようなウエーハを用いることで表面全体に回路を形成させることができ、ひいては半導体デバイスの生産性を向上させることができる。また、本発明に係る方法では、従来の鏡面ウエーハ製造工程で使用している装置をそのまま使用できる上、他の装置を増設する必要も無いので、表面特性に優れた鏡面ウエーハを低コストで容易に製造することができる。
【0107】
なお、上記の第1および第2の実施の形態の何れにおいても、外形研削工程(STEP2)を省略することができるし、平面研削・ラッピング工程(STEP4)やエッチング工程(STEP5)を省略することもできる。また、例えば、各実施の形態で説明した本発明に係るウエーハの製造工程は一例であって、各工程間で適宜洗浄を行うことができることは言うまでもない。特にSTEP1〜STEP7までの工程は、本願の要旨に反しな範囲で一部の工程の入れ替え、省略、追加をすることが可能である。
【0108】
また、本発明は片面研磨、両面研磨のいずれの場合にも適用できることは言うまでもない。ウエーハの材質及び大きさに関しては、本発明を実施するにあたり何ら制限は無く、現在製造されている口径のシリコン、GaAs、GaP、InP等の半導体ウエーハは勿論のこと、将来製造可能となる非常に大きなウエーハに対しても本発明を適用することができる。
【0109】
[実施データ]
従来の製造方法を用いてウェーハを製造した場合と、本願発明の製造方法を用いてウェーハを製造した場合の効果について、以下に具体的に説明する。
【0110】
製造されたウェーハから所定寸法の4角形を複数サンプリングし、各サンプルについて所望のウェーハ厚との差を求めた。そして、各サンプルの値を平均して、平均値を算出した。その結果、従来の製造方法によって製造したウェーハのサブ平坦度SFQRは0.146μmであった。これに対して、本願発明の製造方法によって製造したウェーハのサブ平坦度SFQRは0.116μmであった。サブ平坦度SFQRの結果からは、0.03μmの平坦度の向上が見られた。
【0111】
さらに、本発明によれば、ウェーハの外周部におけるエピタキシャル層の外周ダレを防止することができる。図13(b)にその結果を示す。図13(b)は、本願発明の製造方法により鏡面研磨後のウェーハにエピタキシャル層を成長させたときの膜厚分布図である。横軸はウェーハの直径方向の変位、縦軸はエピタキシャル層の膜厚を示している。図13(a)に示される従来の製造方法によって製造されたウェーハと比べて、外周部近傍におけるエピタキシャル層の膜厚の落ち込みが大幅に少ないことが見て取れる。また、製造されたウェーハから所定寸法の4角形を複数サンプリングし、各サンプルについてエピタキシャル層の膜厚の目標値に対する差のパーセンテージを求めた。そして、各サンプルの値を平均して、平均値を算出した。その結果、従来の製造方法によって製造したエピタキシャル層の膜厚Δtは2.11%であった。これに対して、本願発明の製造方法によって製造したエピタキシャル層の膜厚Δtは0.93%であった。エピタキシャル層の膜厚Δtの結果からは、1.18%の改善が見られた。
【0112】
次に、製造されたウェーハから所定寸法の4角形を複数サンプリングし、各サンプルについてエピタキシャル層の抵抗率の目標値に対する差のパーセンテージを求めた。そして、各サンプルの値を平均して、平均値を算出した。その結果、従来の製造方法によって製造したエピタキシャル層の抵抗率Δρは10.07%であった。これに対して、本願発明の製造方法によって製造したエピタキシャル層の抵抗率Δρは7.49%であった。エピタキシャル層の抵抗率Δρの結果からは、2.58%の改善が見られた。
【0113】
【発明の効果】
本発明のウェーハ製造方法によれば、ウェーハ厚の周辺ダレの領域が非常に小さい、あるいは周辺ダレが全くないウェーハを製造することができる。
【0114】
また、本発明のウェーハ製造方法によれば、ウェーハ外周部近傍におけるエピタキシャル層の薄膜化(外周ダレ)を防止し、より高度に均一化されたエピタキシャル層を有する半導体ウェーハを製造することができる。
【0115】
さらに、本発明のウェーハ製造方法によれば、半導体ウェーハ製造時における製造工程を大幅に合理化して生産性の向上を図ると共に、半導体ウェーハの原料であるシリコンを無駄に廃棄することを防止することができる。その結果、半導体ウェーハの製造コストを大幅に低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明の第1の実施の形態における半導体ウェーハの製造方法の概略を示すフロー図である。
【図2】CZ法を用いた単結晶インゴット製造装置を模式的に示した縦断面図である。
【図3】外形研削に用いられる円筒研削盤を模式的に示した平面図である。
【図4】ブレードソーの一例を模式的に示した斜視図である。
【図5】ワイヤソーの一例を模式的に示した斜視図である。
【図6】縦型両頭研削盤の一例を示した正面図である。
【図7】図7(a)はラップ盤の平面を模式的に示した概念図、図7(b)はラップ盤の側面を模式的に示した概念図である。
【図8】研磨盤の一例を模式的に示した縦断面図である。
【図9】エピタキシャル製造装置の一例として枚葉式のエピタキシャル製造装置の一部を示した縦断面図である。
【図10】図10(a)は面取り装置の平面を模式的に示した概念図、図10(b)は面取り装置の側面を模式的に示した概念図である。
【図11】本願発明の第2の実施の形態における半導体ウェーハの製造方法の概略を示すフロー図である。
【図12】エピタキシャル成長後のウェーハをレーザーによって割断(溶断)している状態を示す模式図である。
【図13】図13(a)は、従来の製造方法により鏡面研磨後のウェーハにエピタキシャル層を成長させたときの膜厚分布図、図13(b)は、本願発明の製造方法により鏡面研磨後のウェーハにエピタキシャル層を成長させたときの膜厚分布図である。
【図14】従来技術の半導体ウェーハの製造方法の概略を示すフロー図である。
【符号の説明】
11…面取り用砥石
12…砥石作用面
13…砥石軸
14…矢印
15…矢印
16…破線矢印
17…レーザー
18…円環部材
21…供給口
22…坩堝 22a…坩堝支持軸
23…ヒータ
24…溶融液
25…引上げワイヤ
26…種結晶
27…単結晶 27a…肩広げ
28…真空ポンプ
29…チャンバ
30…本体
31…回転砥石
33…ワークテーブル
34…ワーク回転用モータ 34a…回転軸
35…テーブル送り用モータ
36…砥石送り用モータ
37…砥石回転用モータ
38a…プーリ 38b…プーリ 38c…ベルト
39…砥石テーブル
41…内周刃
42…支持台
43…単結晶ブロック
44…ウェーハ
50…本体
51a…ブラケット 51b…ブラケット
53…ワーク支持ヘッド
54…ワーク送り用モータ
55…ローラ
56…ローラ
57…ローラ
58…ワイヤ
60…サーボモータ
61…フレーム
63…フレーム
64…砥石回転機構
65…ワーク支持機構
66…砥石回転機構
67…砥石 67a…研削面
68…砥石 68a…研削面
69…サーボモータ
71…上定盤
72…下定盤
73…キャリア
74…収容穴
75…外周ギヤ
76…内周ギヤ
77…駆動ギヤ
81…定盤
82…スラリノズル
83…研磨ヘッド
84…回転軸
85…研磨クロス
86…回転軸
87…吸引管
88…スラリ
91a…流入口 91b…排出口
92…チャンバ 92a…窓 92b…窓
93…リフトピン
94…サセプタ 94a…ウェーハ収納用凹部
95…サセプタ支持軸
97…反応炉
98a…熱源 98b…熱源。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor wafer and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor wafer having an epitaxial layer and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
FIG. 14 is a flowchart showing a conventional process for manufacturing a general mirror surface wafer. Based on the same figure, the outline of the general manufacturing method of the mirror surface wafer used as a raw material wafer for producing a semiconductor device is demonstrated.
[0003]
First, a semiconductor ingot is grown by the Czochralski method (CZ method), the floating zone melting method (FZ method), or the like (STEP 101). Since the grown single crystal ingot has a distorted outer peripheral shape, the outer periphery of the semiconductor ingot is then ground with a cylindrical grinder or the like in the external grinding step (STEP 102) to prepare the outer peripheral shape of the semiconductor ingot. This is sliced with a wire saw or the like in the slicing step (STEP 103) and processed into a disk-shaped wafer having a thickness of about 500 to 1000 μm, and further, the chamfering process is performed on the outer periphery of the wafer in the chamfering step (STEP 104).
[0004]
Thereafter, planarization is performed by surface grinding and / or lapping (hereinafter referred to as “surface grinding / lapping”) (STEP 105), and chemical polishing is performed in the etching process (STEP 106). Further, the wafer surface is subjected to primary polishing (STEP 107) and secondary polishing (STEP 108), and then an epitaxial growth process (STEP 109) is performed on the wafer surface to obtain a mirror wafer.
[0005]
When manufacturing a semiconductor device by forming a circuit on the surface of a mirror-finished wafer obtained through such a process, it is desirable to obtain as many devices as possible from one wafer. It is required to have a flat shape as close as possible to the part. In other words, in recent high-precision device fabrication, extremely high flatness is required, and for example, a portion that is about 0.1 to 0.2 μm lower than the central portion of the wafer cannot be used. It is desirable to minimize the area. For example, it is desired that the peripheral sag region that is out of the standard is 3 mm from the outer peripheral edge in the normal standard, in recent years 2 mm, preferably within 1 mm.
[0006]
However, in the surface grinding / lapping process (STEP 105), it is difficult to maintain the uniformity of the grinding pressure on the entire surface of the wafer due to the influence of orientation flats and notches formed on the wafer. There is. In general, when the primary polishing step (STEP 107) is performed, the wafer is attached to a glass or ceramic carrier plate (mount plate) via wax or the like, or the wafer is attached to a holding plate provided with a large number of through holes. Is held by vacuum suction, pressed while rotating the wafer relative to the surface plate on which the polishing cloth is stuck, and polishing is performed by supplying a slurry between the polishing cloth and the wafer. At this time, the peripheral portion of the wafer is excessively polished compared to the central portion, and so-called peripheral sag occurs in the peripheral portion near the chamfered portion on the polishing surface side.
[0007]
This peripheral sag occurs in an area of about 5 mm from the outer peripheral edge of the wafer regardless of the product diameter, and the thickness of the wafer is 0.1 to 0. In many cases, the thickness is about 2 μm. Such a peripheral sag deteriorates rapidly as it approaches the outer peripheral end, particularly worse from about 2 mm from the outer peripheral end, and particularly drops rapidly from about 1 mm.
[0008]
In order to solve the above-mentioned problems, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-338899 discloses that the wafer is subjected to the first polishing step (STEP 107) in a state where the diameter of the wafer is 1 mm or more larger than the product diameter. The reduced diameter chamfering is performed before the step (STEP 108). In this way, the peripheral polishing generated in the primary polishing process is removed by performing the process up to the primary polishing process in a state where the diameter of the wafer is excessively large and removing the excessively formed area by the chamfering of the diameter. Can do. Then, by performing secondary polishing (mirror polishing), a mirror surface wafer with less peripheral sagging is manufactured.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In the manufacture of a normal mirror wafer, as shown in FIG. 14, after the secondary polishing step (STEP 108), an epitaxial growth process (STEP 109) is performed on the polished surface of the wafer. In this epitaxial growth process, one or a plurality of mirror-polished wafers are placed in a high-temperature chamber and trichlorosilane gas (SiHCl) is placed. 3 ) Or the like is supplied to grow an epitaxial layer made of single crystal silicon having a uniform thickness on the mirror polished surface of the wafer.
[0010]
FIG. 13A is a film thickness distribution diagram when an epitaxial layer is grown on a mirror-polished wafer by a conventional manufacturing method. The horizontal axis represents the displacement in the diameter direction of the wafer, and the vertical axis represents the film thickness of the epitaxial layer. As is clear from FIG. 13A, the epitaxial layer becomes thinner than the normal film thickness in the vicinity of the outer peripheral portion of the wafer (outer peripheral end to 2 mm), and the outer peripheral sagging of the epitaxial layer is observed. The thin film portion of the epitaxial layer in the vicinity of the outer peripheral portion of the wafer has a lower resistivity than a normal film thickness portion and does not satisfy a desired resistivity required for a semiconductor chip. Therefore, it cannot be used as a semiconductor chip, and the outer peripheral edge of about 2 mm is discarded at the manufacturing stage of the semiconductor chip. In particular, the larger the wafer diameter is 200 mm or more, the more silicon waste is wasted.
[0011]
Further, at the outer peripheral edge of the wafer, crystals may grow abnormally at the wafer edge during epitaxial growth due to variation in the chamfered shape, and a protruding crown may be recognized. Since the wafer having the crown damages the mask in the circuit pattern alignment process, not only the efficiency of the semiconductor device is deteriorated but also the quality reliability is adversely affected.
[0012]
The thinning of the epitaxial layer in the vicinity of the outer peripheral portion and the generation of a crown at the outer peripheral end are important problems that must be solved together with higher wafer flatness in the recent wafer industry where high quality is required.
[0013]
However, the technique described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-338899 cannot solve the above-described problem caused by epitaxial growth after secondary polishing (mirror polishing).
[0014]
In this regard, JP-A-1-201922 discloses that the wafer edge is chamfered after the epitaxial growth step in order to remove the crown. However, it has been difficult to effectively prevent thinning of the epitaxial layer in the vicinity of the outer peripheral portion of the wafer only by chamfering the outer peripheral end portion.
[0015]
The invention according to the present application has been made in order to solve the above-described problems. The first object of the invention is that the area of the peripheral sag of the wafer thickness is very small, or the peripheral sag is small. It is an object of the present invention to provide a semiconductor wafer that is completely absent and a method for manufacturing the same.
[0016]
The second object of the invention according to the present application is to provide a semiconductor wafer having a highly uniform epitaxial layer that prevents thinning of the epitaxial layer (peripheral sagging) in the vicinity of the outer periphery of the wafer and a method for manufacturing the same. It is to provide.
[0017]
A third object of the invention according to the present application is to provide a method for manufacturing a semiconductor wafer that greatly streamlines the manufacturing process at the time of manufacturing the semiconductor wafer and improves productivity, and does not waste silicon that is a raw material of the semiconductor wafer. It is to provide.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, in a method of manufacturing a semiconductor wafer by performing epitaxial growth processing on a wafer, the diameter of the wafer during the epitaxial growth processing is larger than a product diameter, A method of manufacturing a semiconductor wafer, comprising removing a peripheral portion of the wafer to the product diameter after the epitaxial growth process.
[0019]
The second invention according to the present application is the method for manufacturing a semiconductor wafer according to the first invention, characterized in that the means for removing the peripheral portion of the wafer is chamfering with a reduced diameter.
[0020]
Further, according to a third invention of the present application, the means for removing the peripheral portion of the wafer is a laser cutting or a laser fusing, and the semiconductor wafer manufacturing method according to the first invention is characterized in that It is.
[0021]
According to a fourth aspect of the present invention, the laser is a YAG laser, CO 2 The method for producing a semiconductor wafer according to the third aspect, wherein the semiconductor wafer is any one selected from a laser, an excimer laser, a ruby laser, and a sapphire laser.
[0022]
Furthermore, a fifth invention according to the present application is the method for producing a semiconductor wafer according to the third invention, wherein the wavelength of the laser is 152 nm to 10.6 μm.
[0023]
According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the third to fifth aspects of the invention, the peripheral portion of the wafer is removed by a laser, and then the outer periphery of the wafer is chamfered. It is a manufacturing method of the semiconductor wafer as described in above.
[0024]
Furthermore, a seventh invention according to the present application is the semiconductor according to any one of the first to sixth inventions, wherein the diameter of the wafer at the time of the epitaxial growth process is 1 mm or more larger than the product diameter. A wafer manufacturing method.
[0025]
In addition, according to an eighth aspect of the present invention, in any one of the first to sixth aspects, the diameter of the wafer during the epitaxial growth process is 1 to 9 mm larger than the product diameter. It is a manufacturing method of a semiconductor wafer.
[0026]
Further, according to a ninth aspect of the present invention, in any one of the first to sixth aspects, the diameter of the wafer during the epitaxial growth process is 2 to 5 mm larger than the product diameter. It is a manufacturing method of a semiconductor wafer.
[0027]
According to a tenth aspect of the present invention, after the epitaxial growth process, before removing the peripheral portion of the wafer, at least the surface of the wafer on which the epitaxial layer is formed is coated with a protective film, The method for manufacturing a semiconductor wafer according to any one of the first to ninth inventions, wherein the protective film is removed after the peripheral portion is removed.
[0028]
Furthermore, an eleventh invention according to the present application includes a step of growing a single crystal ingot, a step of grinding an outer shape, a step of slicing, a step of performing a planarization process on the sliced wafer, And a step of growing the epitaxial layer, wherein the diameter of the wafer up to the step of growing the epitaxial layer is larger than a desired product diameter, and the epitaxial layer is grown. A method for manufacturing a semiconductor wafer comprising a step of removing a peripheral portion of the wafer to the desired product diameter later.
[0029]
Further, the twelfth aspect of the present invention is formed by performing epitaxial growth processing on a wafer having a diameter larger than the product diameter, and removing the peripheral portion of the wafer to the product diameter after the epitaxial growth processing. It is a semiconductor wafer.
[0030]
Furthermore, in a thirteenth aspect of the present invention, an epitaxial growth process is performed on a wafer having a diameter larger than the product diameter, and after the epitaxial growth process, at least the surface of the wafer on which the epitaxial layer is formed is coated with a protective film. The semiconductor wafer coated with the protective film is formed by removing the peripheral portion of the wafer up to the product diameter.
[0031]
A fourteenth aspect of the present invention is a semiconductor wafer in which an epitaxial layer is formed on at least one surface of the wafer, and the epitaxial layer is coated with a protective film on the epitaxial layer.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a method for manufacturing a semiconductor wafer according to the present application will be described in detail with reference to the drawings.
[0033]
[Embodiment 1]
First, a first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a flowchart showing an outline of a semiconductor wafer manufacturing method according to the first embodiment. The process shown in the flow is a simplified illustration of the process for manufacturing a semiconductor wafer. As described below, the manufacturing method of the present application is required to have the epitaxial growth step (STEP 7) and the reduced diameter chamfering step (STEP 8) in the order of the flow shown in FIG. As for the number of, various modes are conceivable depending on the specifications of the wafer and each manufacturer.
[0034]
[STEP1]
First, as shown in FIG. 1, a single crystal ingot is first grown by the Czochralski method (CZ method), the floating zone melting method (FZ method), or the like (STEP 1).
[0035]
For example, in the floating zone melting method (FZ method), rod-shaped polycrystalline silicon is melted in a strip with a coil to which a high-frequency voltage is applied in argon gas, a small seed crystal is brought into contact with the melted portion, and then the coil is moved up and down. To move the entire rod to a single crystal.
[0036]
A single crystal ingot can be produced in the same manner by using any of the above floating zone melting method (FZ method) or chocturky method (CZ method). A case where a wafer having a diameter of 200 mm is manufactured using the Czochralski method (CZ method) will be specifically described. FIG. 2 is a longitudinal sectional view schematically showing a single crystal ingot manufacturing apparatus using the CZ method.
[0037]
[0038]
First, high-purity polycrystalline silicon is roughly crushed and washed, and then placed in a
[0039]
A
[0040]
During the pulling of the
[0041]
[STEP2]
Once the single crystal ingot is grown, the external grinding step (STEP 2) is performed. A single crystal ingot of silicon grown by a floating zone melting method (FZ method) or a chocturkey method (CZ method) has a length of 1.3 m and a weight of about 115 kg. Unnecessary portions of the single crystal ingot, that is, the upper end portion (top portion) and the lower end portion (tail portion) are cut and removed, and the cylindrical portion is cut and separated into several single crystal blocks. Since the shape of the single crystal ingot grown in STEP 1 is not a straight cylindrical shape, but the outer periphery is wavy, it is necessary to grind the outer periphery of the cut single crystal block into a straight cylindrical shape.
[0042]
FIG. 3 is a plan view schematically showing an example of a cylindrical grinder generally used for external grinding. The cylindrical grinding machine includes a work table 33 that is movable in the left-right direction on the
[0043]
On the
[0044]
In the cylindrical grinding machine, by driving the
[0045]
In the external grinding process (STEP 2), the rotational speed of the grinding
[0046]
Further, the cylindrical
[0047]
When the outer periphery of the
[0048]
[STEP3]
Subsequently, the externally ground
[0049]
First, an adhesive is applied to one side surface of the
[0050]
Since the inner peripheral edge 41 of the blade saw has a thickness of about 0.4 mm and diamond abrasive grains of about 0.1 mm are deposited on the inner periphery, the cutting allowance for each slice of one wafer is about 0. About 6 mm. The thickness of the
[0051]
Next, the case where a wire saw is used as means for slicing the
[0052]
A processing liquid containing abrasive grains is supplied in a state in which the
[0053]
[STEP4]
When the
[0054]
The
[0055]
Surface grinding uses a single-head grinding machine that grinds flatly with a grindstone that fixes one surface of the wafer to the chuck and rotates the other surface, or a double-head grinder that sandwiches and grinds the upper and lower surfaces of the wafer with opposite grinding wheels. Do. In order to cope with the fine pattern of the IC, it is desirable to grind both sides of the wafer with a double-head grinding machine. The double-headed grinding machine includes a horizontal double-headed grinding machine that grinds with a rotating grindstone from the left and right while holding the wafer vertically, and a vertical double-headed grinder that grinds with a rotating grindstone from above and below while holding the wafer horizontally. Here, a vertical double-head grinding machine will be described with reference to the drawings as an example of a grinding machine.
[0056]
FIG. 6 is a front view of a vertical double-head grinding machine. This double-head grinding machine has two grinding
[0057]
The thin plate-
[0058]
In rough grinding, the counts of the upper and
[0059]
By wobbling the upper and lower surfaces of the
[0060]
FIG. 7 schematically shows an example of a lapping machine. FIG. 7A is a plan view showing a state in which the wafer is accommodated in the carrier, and FIG. 7B is a side view. As shown in FIG. 7B, the lapping machine holds an
[0061]
The
[0062]
The flatness of the wafer is processed to an extremely high state by the surface grinding / lapping step (STEP 4). At this time, the diameter of the wafer is 204 mm processed by the external grinding process (STEP 2).
[0063]
[STEP5]
After the surface grinding / lapping step (STEP 4), the process proceeds to the next etching step (STEP 5). In the silicon wafer, a processing strain layer is generated by the slicing step (STEP 3) and the surface grinding / lapping step (STEP 4), and the depth of the processing strain generated by the slicing step (STEP 3) is 25 to 50 μm. In the grinding / lapping process (STEP 4), the thickness is 10 to 15 μm. Dirts and impurities such as polishing powder and silicon scrap remain in the processing strain layer. The presence of such a strained layer has adverse effects such as deterioration of device electrical characteristics and malfunction, and also adverse effects such as contamination in the silicon wafer manufacturing process.
[0064]
An etching process (STEP 5) is provided as a subsequent process of the surface grinding / lapping process (STEP 4), mainly for the purpose of removing such processing strain layers and impurities. The etching process is performed by surface treatment (etching) of the wafer by a chemical corrosion method. For wafer etching, HF (reducing agent), HNO 3 (Oxidizing agent), CH 3 It is preferable to use a mixed acid of COOH (relaxation agent).
[0065]
In this etching step (STEP 5), the wafer is corroded by the etching solution from the outer peripheral side toward the center, and the diameter of the wafer is reduced to about 203.9 mm.
[0066]
[STEP6]
Thereafter, a mirror polishing step (STEP 6) is performed by a polishing disk. FIG. 8 is a longitudinal sectional view schematically showing an example of a polishing machine. In the polishing disk, a
[0067]
In the mirror polishing, one surface of the
[0068]
As described above, in the surface grinding / lapping process (STEP 4), it is difficult to maintain the uniformity of the grinding pressure on the entire surface of the wafer due to the influence of orientation flats and notches formed on the wafer. May be. Further, in the mirror polishing step (STEP 6), since the wafer is polished while being compressed into the polishing cloth due to the compression elasticity of the polishing cloth, the polishing pressure in the peripheral portion due to the pressure elasticity of the polishing cloth is high. Excessive polishing occurs at the outer periphery of the substrate, causing peripheral sagging.
[0069]
In order to solve the above problems all at once, the present embodiment is characterized in that a reduced diameter chamfering step (STEP 8) is performed after the next epitaxial growth step (STEP 7). However, this does not prevent the diameter reduction chamfering from being performed before the epitaxial growth step (STEP 7).
[0070]
[STEP7]
By growing a silicon crystal layer on the surface of the wafer after the mirror polishing step (STEP 6), a silicon wafer having no crystal defects and having a desired resistivity is manufactured. This silicon crystal layer is an extremely thin layer having a thickness of about 2 to 10 μm in the case of a wafer having a diameter of about 200 mm and a thickness of about 0.75 mm, and is generally called an epitaxial layer. .
[0071]
As an apparatus for growing an epitaxial layer, there are a single-wafer type for processing wafers one by one and a batch type for processing a plurality of wafers at once. Since the single wafer type is becoming mainstream as the diameter of the wafer increases, in this embodiment, a single wafer type epitaxial manufacturing apparatus will be described in detail, but this does not exclude batch type epitaxial growth.
[0072]
FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing a part of a single wafer type epitaxial manufacturing apparatus as an example of the epitaxial manufacturing apparatus. In the
[0073]
In the
[0074]
A
[0075]
First, the upper and
[0076]
Next, when the inside of the
[0077]
At the stage where the above epitaxial growth step (STEP 7) is completed, it is desirable that the wafer be 1 mm or more larger than the desired product diameter. More desirably, the wafer should be 2 mm or more larger than the desired product diameter. In the present embodiment, the wafer at the stage where the epitaxial growth step (STEP 7) has been completed is in a state of a diameter of 203.9 mm that is 3 mm or more larger than the desired product diameter (200 mm). Also, the larger the diameter of the wafer, the better. The difference from the desired product diameter after the epitaxial growth process is preferably within 9 mm at most. In particular, the difference from the desired product diameter is preferably within 5 mm.
[0078]
[STEP8]
Subsequently, the wafer on which the epitaxial layer has been grown is chamfered with a reduced diameter (STEP 8). Various types of chamfering devices are known. For example, while rotating a grindstone with a grindstone axis orthogonal to the rotation axis of the wafer, grinding the outer periphery of the wafer while swinging so as to draw an arc in the thickness direction of the wafer, or rotating the wafer There is a tool in which a grindstone having a grindstone shaft parallel to the shaft is rotated and brought into contact with the wafer and moved along the outer shape of the wafer. In the present embodiment, the latter example will be described with reference to the drawings, but naturally, a chamfering device of the type like the former can also be used.
[0079]
FIG. 10 is a conceptual diagram showing an example of a chamfering device. FIG. 10A is a diagram of the chamfering device viewed from above, and FIG. 10B is a diagram of the chamfering device viewed from the lateral direction.
[0080]
As shown in FIG. 10A, the
[0081]
In use, the
[0082]
In the reduced diameter chamfering step (STEP 8), a rough chamfering is usually applied to the outer periphery of the
[0083]
Therefore, in order to remove this grinding damage and improve the yield of the device process, the chamfered surface is further mirror-polished. A polishing cloth is generally used for mirror polishing of the chamfered surface. The mirror polishing is performed by pressing the outer peripheral portion of the rotating wafer against a polishing cloth to remove small pieces and pieces of single crystal silicon protruding innumerably from the chamfered surface. In some cases, a polishing thread is used instead of the polishing cloth. At the time of polishing, for example, SiO having an average particle diameter of 20 to 100 nm, preferably an average particle diameter of 40 to 80 nm. 2 A slurry containing abrasive grains is supplied. The polishing allowance by mirror polishing is almost close to 0. However, in consideration of the polishing allowance at the time of mirror polishing, the wafer may be processed larger by about 1 to 2 μm than the diameter of 200 mm during the rough chamfering and finishing chamfering processes.
[0084]
The above-mentioned reduced diameter chamfering process may cause scratches on the surface of the epitaxial layer when the wafer is held, resulting in micro scratches, and scratches on the epitaxial layer due to grinding debris or polishing debris generated during processing. There is a risk. Therefore, it is preferable to coat a protective film on the surface of at least the epitaxial layer of the wafer before the reduced diameter chamfering process and to remove the protective film after the reduced diameter chamfering process. The material of the protective film is not particularly limited as long as it can be uniformly coated on the wafer surface, functions as a protective film, and can be easily removed after the reduced diameter chamfering process. For example, a wax, a resin such as polyvinyl butyral (PVB) or polyimide having a thickness of about 0.5 μm, or an adhesive sheet used as a mask can be used. These resins and sheets can be easily removed by chamfering the diameter and then removing them with chemicals during heating, peeling, or washing.
[0085]
In the above description, an example in which a large orientation flat or notch is formed in a single crystal block in the wafer external grinding step (STEP 2) in anticipation of the reduction in the wafer diameter in the subsequent process has been shown. Can also be formed by a reduced diameter chamfering step (STEP 8). For example, without forming an orientation flat or notch in the wafer external grinding process (STEP 2), marking is performed by laser marking after the slicing process (STEP 3), and the chamfering grindstone is used in the chamfering process (STEP 8) for the diameter reduction chamfering process Orientation flats and notches can also be formed by controlling the trajectory according to the shape. As a result, in the surface grinding / lapping process (STEP 4) and the mirror polishing process (STEP 6), it is possible to process a perfectly round wafer having no notches such as orientation flats and notches. It is possible to prevent non-uniformity due to the influence of the above, and it is possible to keep the grinding pressure and polishing pressure uniform at the outer periphery of the wafer. In this way, by making the grinding pressure and polishing pressure uniform at the outer peripheral portion of the wafer, it is possible to manufacture a high-quality wafer having a high degree of flatness.
[0086]
The wafer having a diameter of 203.9 mm at the stage of the epitaxial growth process (STEP 7) is reduced to a wafer having a diameter of 200.0 mm, which is an actual product, by the above-mentioned reduced diameter chamfering process (STEP 8). At this time, the thinned (peripheral sagging) portion of the epitaxial layer in the vicinity of the wafer outer peripheral portion generated in the epitaxial growth step (STEP 7) is ground and removed together with the reduced diameter chamfering. Thus, by performing the reduced diameter chamfering step (STEP 8) after the epitaxial growth step (STEP 7), it is possible to prevent the thinning of the epitaxial layer (outer peripheral sag) in the vicinity of the outer peripheral portion of the wafer generated in the epitaxial growth step. Wafers with highly uniform epitaxial layers can be produced. Further, the crown generated at the outer peripheral edge of the wafer in the epitaxial growth step (STEP 7) can also be removed.
[0087]
Further, the influence of excessive grinding on the outer peripheral portion of the wafer generated in the surface grinding / lapping step (STEP 4) and peripheral sagging caused by excessive polishing of the outer peripheral portion of the wafer in the mirror polishing step (STEP 6) can also be removed. .
[0088]
[Embodiment 2]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a flowchart showing an outline of a semiconductor wafer manufacturing method according to the second embodiment. The process shown in the flow is a simplified illustration of the process for manufacturing a semiconductor wafer. The manufacturing method of the present application includes a laser cleaving process (STEP 8 ') and a chamfering process (STEP 9') after the epitaxial growth process (STEP 7) as described below.
[0089]
Since the contents from STEP 1 to STEP 7 in the present embodiment are the same as those in the first embodiment, the description is omitted, and only the laser cleaving process (STEP 8 ') and the chamfering process (STEP 9') which are different points are described. To do.
[0090]
In the present embodiment, as in the first embodiment, the wafer at the stage where the epitaxial growth step (STEP 7) has been completed is 3 mm or more larger than the desired product diameter (200 mm) and has a diameter of 203.9 mm. .
[0091]
[STEP8 ']
The wafer is melted or cut by a laser. FIG. 12 is a schematic view showing a state in which the wafer after epitaxial growth is cleaved (fused) with a laser. Lasers used for laser fusing or laser cleaving include solid-state YAG laser, ruby laser, sapphire laser, and gas laser CO 2 There are lasers, argon ion lasers, helium-neon lasers, semiconductor lasers, dye lasers, excimer lasers, free electron lasers, and the like. Among the above lasers, YAG laser, CO 2 A laser, an excimer laser, a ruby laser, and a sapphire laser are preferable, and a laser having a laser wavelength of 152 nm to 10.6 μm is particularly preferable.
[0092]
In this STEP 8 ′, the
[0093]
In this example, an orientation flat or notch is formed on the wafer in the external grinding process (STEP 2). However, in the external grinding process (STEP 2), the orientation flat or notch is not formed. The orientation flat or notch may be formed for the first time in the laser cleaving process. In this case, the crystal orientation may be measured before laser cutting (melting), and the movement locus of the
[0094]
Unlike the case of reduced diameter chamfering in the first embodiment, the outer peripheral portion cut out by laser fusing or laser cleaving can be extracted as a bulk-shaped
[0095]
In particular, when the diameter of the wafer increases in the future and changes from the current diameter of 200 mm to a large diameter wafer having a diameter of 300 mm or more, the mass of the
[0096]
Moreover, the thinned (outer peripheral sag) portion of the epitaxial layer in the vicinity of the outer peripheral portion of the wafer generated in the epitaxial growth step (STEP 7) can be removed as the
[0097]
Further, the influence of excessive grinding on the outer peripheral portion of the wafer generated in the surface grinding / lapping step (STEP 4) and peripheral sag due to excessive polishing of the outer peripheral portion of the wafer in the mirror polishing step (STEP 6) are also removed as the
[0098]
Also, when the diameter of the wafer is reduced by chamfering, it takes about 40 seconds. When the diameter of the wafer is reduced by laser cutting (melting), it takes about 10 seconds, and the processing speed is high. Time can be significantly reduced. Furthermore, laser cutting (melting) is also suitable for the work environment because the processing sound is quiet and does not generate dust.
[0099]
[STEP 9 ']
Subsequently, the outer periphery of the wafer whose diameter has been reduced by the laser cleaving step (STEP 8 ') is chamfered. Hereinafter, although it demonstrates using FIG. 10 similarly to STEP8 of 1st Embodiment, since the thing similar to what was demonstrated in STEP8 is used as a chamfering apparatus, description is given about the specific structure of the apparatus. Omitted.
[0100]
The
In this example, the wafer is cut by 0.1 mm and the diameter of the wafer is processed from 200.1 mm to 200.0 mm. Further, at this time, the
[0101]
In the chamfering process, rough chamfering is generally performed on the outer periphery of the wafer by a chamfering grindstone (vitrified grindstone) in which diamond abrasive grains of approximately # 600 to 800 are bonded and fixed to a porcelain binder. After that, a finish chamfering process is performed on the outer peripheral portion of the wafer with a chamfering grindstone having diamond abrasive grains of about # 1500 to 3000.
[0102]
Thereafter, the chamfered surface is further mirror-polished. A polishing cloth is generally used for mirror polishing of the chamfered surface. The mirror polishing is performed by pressing the outer peripheral portion of the rotating wafer against a polishing cloth to remove small pieces and pieces of single crystal silicon protruding innumerably from the chamfered surface. In some cases, a polishing thread is used instead of the polishing cloth. At the time of polishing, for example, SiO having an average particle diameter of 20 to 100 nm, preferably an average particle diameter of 40 to 80 nm. 2 A slurry containing abrasive grains is supplied. The polishing allowance by mirror polishing is almost close to 0. However, in consideration of the polishing allowance at the time of mirror polishing, the wafer may be processed larger by about 1 to 2 μm than the diameter of 200 mm during rough chamfering and finishing chamfering.
[0103]
In the chamfering step (STEP 9 '), when the wafer is held, the surface of the epitaxial layer may be chucked to cause a fine scratch, and the epitaxial layer may be damaged by grinding residue or polishing residue generated during processing. Therefore, it is preferable to coat a protective film on at least the epitaxial layer surface of the wafer before the chamfering process and remove the protective film after the chamfering process. The material of the protective film is not particularly limited as long as it can be uniformly coated on the wafer surface, functions as a protective film, and can be easily removed after chamfering. For example, a wax, a resin such as polyvinyl butyral (PVB) or polyimide having a thickness of about 0.5 μm, or an adhesive sheet used as a mask can be used. After chamfering, these resins and sheets can be easily removed by heating, peeling, or removing with chemicals in a cleaning process.
[0104]
According to the present embodiment, the outer peripheral portion cut by laser fusing or laser cleaving is extracted as a bulk-shaped annular member instead of chips, unlike the case of reduced diameter chamfering in the first embodiment. Can do. Therefore, the laser-cleaved (fused) annular member can be reused as a silicon member by being introduced into the crucible of the single crystal ingot growth step (STEP 1) and melted. Further, according to laser cutting (melting), unlike the case of reduced diameter chamfering, cutting (melting) can be performed without supplying a working fluid. Therefore, the laser-cleaved (fused) ring member can be put into the crucible of the single crystal ingot growth step (STEP 1) without washing.
[0105]
In particular, when the diameter of a wafer increases in the future and changes from a current diameter of 200 mm to a large diameter wafer having a diameter of 300 mm or more, the mass of the portion to be reduced in the wafer manufacturing process becomes very large. . For this reason, adopting laser cutting (melting) for reducing the diameter of the wafer and reusing the extracted member is a very effective means from the viewpoint of reducing the manufacturing cost of the wafer.
[0106]
The mirror surface wafer manufactured by the method shown in the first and second embodiments has a desired product diameter and is excellent in flatness over the entire wafer surface, particularly near the outermost peripheral portion. There is no peripheral sagging that suddenly falls into the measurement area, and the yield rate of wafers can be significantly improved. Further, by using such a wafer, a circuit can be formed on the entire surface, and the productivity of the semiconductor device can be improved. In addition, in the method according to the present invention, the apparatus used in the conventional mirror surface wafer manufacturing process can be used as it is, and since it is not necessary to add another apparatus, a mirror surface wafer having excellent surface characteristics can be easily produced at low cost. Can be manufactured.
[0107]
In any of the first and second embodiments, the external grinding step (STEP 2) can be omitted, and the surface grinding / lapping step (STEP 4) and the etching step (STEP 5) can be omitted. You can also. Further, for example, the manufacturing process of the wafer according to the present invention described in each embodiment is an example, and it is needless to say that cleaning can be appropriately performed between the processes. In particular, the steps from STEP 1 to STEP 7 can be replaced, omitted, or added in a part of the steps without departing from the spirit of the present application.
[0108]
Needless to say, the present invention can be applied to either single-side polishing or double-side polishing. As for the material and size of the wafer, there is no limitation in carrying out the present invention. Of course, semiconductor wafers such as silicon, GaAs, GaP, and InP of the diameter that are currently manufactured can be manufactured in the future. The present invention can also be applied to a large wafer.
[0109]
[Implementation data]
The effects when a wafer is manufactured using a conventional manufacturing method and when the wafer is manufactured using the manufacturing method of the present invention will be specifically described below.
[0110]
A plurality of quadrangles of a predetermined size were sampled from the manufactured wafer, and the difference from the desired wafer thickness was determined for each sample. And the value of each sample was averaged and the average value was computed. As a result, the sub flatness SFQR of the wafer manufactured by the conventional manufacturing method was 0.146 μm. In contrast, the sub-flatness SFQR of the wafer manufactured by the manufacturing method of the present invention was 0.116 μm. From the results of the sub flatness SFQR, an improvement in flatness of 0.03 μm was observed.
[0111]
Furthermore, according to the present invention, it is possible to prevent the outer peripheral sagging of the epitaxial layer at the outer peripheral portion of the wafer. FIG. 13B shows the result. FIG. 13B is a film thickness distribution diagram when an epitaxial layer is grown on a mirror-polished wafer by the manufacturing method of the present invention. The horizontal axis represents the displacement in the diameter direction of the wafer, and the vertical axis represents the film thickness of the epitaxial layer. Compared with the wafer manufactured by the conventional manufacturing method shown in FIG. 13A, it can be seen that the drop in the thickness of the epitaxial layer in the vicinity of the outer peripheral portion is significantly less. In addition, a plurality of squares having a predetermined dimension were sampled from the manufactured wafer, and the percentage of the difference from the target value of the film thickness of the epitaxial layer was determined for each sample. And the value of each sample was averaged and the average value was computed. As a result, the film thickness Δt of the epitaxial layer manufactured by the conventional manufacturing method was 2.11%. On the other hand, the film thickness Δt of the epitaxial layer manufactured by the manufacturing method of the present invention was 0.93%. From the result of the film thickness Δt of the epitaxial layer, an improvement of 1.18% was observed.
[0112]
Next, a plurality of quadrangles of a predetermined size were sampled from the manufactured wafer, and the percentage of the difference from the target value of the resistivity of the epitaxial layer was determined for each sample. And the value of each sample was averaged and the average value was computed. As a result, the resistivity Δρ of the epitaxial layer manufactured by the conventional manufacturing method was 10.07%. On the other hand, the resistivity Δρ of the epitaxial layer manufactured by the manufacturing method of the present invention was 7.49%. The result of the resistivity Δρ of the epitaxial layer showed an improvement of 2.58%.
[0113]
【The invention's effect】
According to the wafer manufacturing method of the present invention, it is possible to manufacture a wafer having a very small peripheral sagging region of the wafer thickness or no peripheral sagging at all.
[0114]
Further, according to the wafer manufacturing method of the present invention, it is possible to prevent the epitaxial layer from being thinned (peripheral sagging) in the vicinity of the wafer outer peripheral portion, and to manufacture a semiconductor wafer having a highly uniform epitaxial layer.
[0115]
Furthermore, according to the wafer manufacturing method of the present invention, the manufacturing process at the time of semiconductor wafer manufacturing is greatly streamlined to improve productivity, and the silicon that is the raw material of the semiconductor wafer is prevented from being wasted. Can do. As a result, the manufacturing cost of the semiconductor wafer can be significantly reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart showing an outline of a method for manufacturing a semiconductor wafer in a first embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a longitudinal sectional view schematically showing a single crystal ingot manufacturing apparatus using a CZ method.
FIG. 3 is a plan view schematically showing a cylindrical grinder used for external grinding.
FIG. 4 is a perspective view schematically showing an example of a blade saw.
FIG. 5 is a perspective view schematically showing an example of a wire saw.
FIG. 6 is a front view showing an example of a vertical double-head grinding machine.
FIG. 7A is a conceptual diagram schematically showing the plane of the lapping machine, and FIG. 7B is a conceptual diagram schematically showing the side surface of the lapping machine.
FIG. 8 is a longitudinal sectional view schematically showing an example of a polishing disk.
FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing a part of a single wafer type epitaxial manufacturing apparatus as an example of the epitaxial manufacturing apparatus;
FIG. 10A is a conceptual diagram schematically showing a plane of the chamfering device, and FIG. 10B is a conceptual diagram schematically showing a side surface of the chamfering device.
FIG. 11 is a flowchart showing an outline of a method for manufacturing a semiconductor wafer in a second embodiment of the present invention;
FIG. 12 is a schematic diagram showing a state in which a wafer after epitaxial growth is cleaved (fused) by a laser.
13A is a film thickness distribution diagram when an epitaxial layer is grown on a wafer after mirror polishing by a conventional manufacturing method, and FIG. 13B is a mirror polishing by the manufacturing method of the present invention. It is a film thickness distribution diagram when an epitaxial layer is grown on a subsequent wafer.
FIG. 14 is a flowchart showing an outline of a conventional method for manufacturing a semiconductor wafer.
[Explanation of symbols]
11 ... Whetstone for chamfering
12 ... Wheel surface
13 ... Whetstone shaft
14 ... Arrow
15 ... Arrow
16 ... dashed arrow
17 ... Laser
18 ... Ring member
21 ... Supply port
22 ...
23 ... Heater
24. Melt
25 ... Pulling wire
26 ... Seed crystal
27 ...
28 ... Vacuum pump
29 ... Chamber
30 ... Body
31 ... Rotating whetstone
33 ... Work table
34 ... Work
35 ... Table feed motor
36 ... Wheel feeding motor
37 ... Wheel driving motor
38a ...
39 ... Whetstone table
41 ... Inner peripheral blade
42 ... support stand
43 ... Single crystal block
44 ... wafer
50 ... Body
51a ...
53 ... Work support head
54 ... Work feed motor
55 ... Laura
56 ... Laura
57 ... Laura
58 ... Wire
60 ... Servo motor
61 ... Frame
63 ... Frame
64: Whetstone rotation mechanism
65. Work support mechanism
66 ... Wheel rotation mechanism
67 ... Whetstone 67a ... Grinding surface
68 ...
69 ... Servo motor
71 ... Upper surface plate
72 ... Lower surface plate
73 ... Career
74 ... Housing hole
75 ... Outer gear
76 ... Inner gear
77 ... Drive gear
81 ... surface plate
82 ... Slurry nozzle
83 ... Polishing head
84 ... Rotating shaft
85 ... Polishing cloth
86 ... Rotating shaft
87 ... Suction tube
88 ... Slurry
91a ...
92 ...
93 ... Lift pin
94:
95 ... Susceptor support shaft
97 ... Reactor
98a ... Heat
Claims (14)
ウェーハには前記エピタキシャル成長処理工程までオリフラやノッチを形成せず、前記エピタキシャル成長処理時のウェーハの径を製品径よりも大きいものとし、
前記エピタキシャル成長処理の後に、前記製品径までウェーハの周辺部分を除去して更にオリフラまたはノッチを形成する、
ことを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。In a method of manufacturing a semiconductor wafer by performing epitaxial growth processing on the wafer,
The wafer is not formed with orientation flats or notches until the epitaxial growth process, and the diameter of the wafer during the epitaxial growth process is larger than the product diameter.
After the epitaxial growth process, the peripheral portion of the wafer is removed to the product diameter to further form an orientation flat or notch ,
A method for manufacturing a semiconductor wafer.
前記エピタキシャル成長処理時のウェーハの径を製品径よりも大きいものとし、前記エピタキシャル成長処理の後に、レーザーによる割断またはレーザーによる溶断により前記製品径までウェーハの周辺部分を除去する、
ことを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。In a method of manufacturing a semiconductor wafer by performing epitaxial growth processing on the wafer,
The diameter of the wafer at the time of the epitaxial growth process is larger than the product diameter, and after the epitaxial growth process, the peripheral portion of the wafer is removed up to the product diameter by cleaving by laser or fusing by laser ,
A method for manufacturing a semiconductor wafer.
YAGレーザー、CO2レーザー、エキシマレーザー、ルビーレーザー、サファイアレーザーの中から選ばれた何れか1つであることを特徴とする請求項3に記載の半導体ウェーハの製造方法。The laser is
YAG laser, CO 2 laser, excimer laser, ruby laser, a method of manufacturing a semiconductor wafer according to claim 3, characterized in that any one selected from among sapphire laser.
ことを特徴とする請求項3〜5の何れか1つに記載の半導体ウェーハの製造方法。After removing the peripheral portion of the wafer by laser, chamfering the outer periphery of the wafer,
The method for producing a semiconductor wafer according to any one of claims 3 to 5, wherein:
前記ウェーハの周辺部分を除去した後に、前記保護膜を除去する、
ことを特徴とする請求項1〜8の何れか1つに記載の半導体ウェーハの製造方法。After the epitaxial growth process, before removing the peripheral portion of the wafer, at least the surface of the wafer where the epitaxial layer is formed is coated with a protective film,
Removing the protective film after removing the peripheral portion of the wafer;
The method for producing a semiconductor wafer according to any one of claims 1 to 8 , wherein:
前記エピタキシャル層を成長させる工程までの前記ウェーハの径を所望の製品径よりも大きいものとし、
前記エピタキシャル層を成長させる工程の後に、レーザーによる割断またはレーザーによる溶断により前記所望の製品径まで前記ウェーハの周辺部分を除去する工程を有する、
ことを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。A semiconductor having a step of growing a single crystal ingot, a step of grinding an outer shape, a step of slicing, a step of planarizing a sliced wafer, and a step of growing an epitaxial layer on at least one surface of the wafer In the wafer manufacturing method,
The diameter of the wafer up to the step of growing the epitaxial layer shall be larger than the desired product diameter,
After the step of growing the epitaxial layer, there is a step of removing the peripheral portion of the wafer to the desired product diameter by laser cutting or laser cutting .
A method for manufacturing a semiconductor wafer.
前記エピタキシャル層を成長させる工程まで前記ウェーハにはオリフラやノッチを形成せず、前記ウェーハの径を所望の製品径よりも大きいものとし、
前記エピタキシャル層を成長させる工程の後に、前記所望の製品径まで前記ウェーハの周辺部分を除去して更にオリフラまたはノッチを形成する工程を有する、
ことを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。A semiconductor having a step of growing a single crystal ingot, a step of grinding an outer shape, a step of slicing, a step of planarizing a sliced wafer, and a step of growing an epitaxial layer on at least one surface of the wafer In the wafer manufacturing method,
Until the step of growing the epitaxial layer, do not form orientation flats and notches in the wafer, the diameter of the wafer is larger than the desired product diameter,
After the step of growing the epitaxial layer, there is a step of removing a peripheral portion of the wafer to the desired product diameter and further forming an orientation flat or notch .
A method for manufacturing a semiconductor wafer.
前記エピタキシャル成長処理の後に、前記製品径まで前記ウェーハの周辺部分が除去されて更にオリフラまたはノッチが形成された半導体ウェーハ。A wafer having a diameter larger than the product diameter without orientation flats or notches being formed until the epitaxial growth process is subjected to an epitaxial growth process.
After the epitaxial growth process, a semiconductor wafer in which a peripheral portion of the wafer is removed up to the product diameter and an orientation flat or notch is further formed.
前記エピタキシャル成長処理の後に、レーザーによる割断またはレーザーによる溶断により前記製品径まで前記ウェーハの周辺部分が除去されて形成された半導体ウェーハ。An epitaxial growth process is performed on a wafer having a diameter larger than the product diameter,
A semiconductor wafer formed by removing the peripheral portion of the wafer to the product diameter by laser cutting or laser fusing after the epitaxial growth process.
前記製品径まで前記ウェーハの周辺部分が除去されて形成された請求項12または13に記載の半導体ウェーハ。After the epitaxial growth process, before the peripheral portion of the wafer is removed , at least the surface of the wafer on which the epitaxial layer is formed is coated with a protective film,
The semiconductor wafer according to claim 12 or 13, wherein a peripheral portion of the wafer is removed up to the product diameter.
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