特開 2023-88052 半導体結晶ウェハの製造装置および製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023088052

(43)【公開日】2023-06-26

(54)【発明の名称】半導体結晶ウェハの製造装置および製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20230619BHJP

   B24B 19/02 20060101ALI20230619BHJP

   B24B 1/00 20060101ALI20230619BHJP

   B24B 27/06 20060101ALI20230619BHJP

   B24D 5/00 20060101ALI20230619BHJP

   B24D 9/04 20060101ALI20230619BHJP

   B28D 5/04 20060101ALI20230619BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 611W

B24B19/02

B24B1/00 A

B24B27/06 D

B24B27/06 Q

B24D5/00 P

B24D9/04

B28D5/04 C

【審査請求】有

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021202679

(22)【出願日】2021-12-14

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2022-04-01

(71)【出願人】

【識別番号】502330849

【氏名又は名称】有限会社サクセス

(71)【出願人】

【識別番号】521081850

【氏名又は名称】有限会社ドライケミカルズ

(74)【代理人】

【識別番号】240000693

【弁護士】

【氏名又は名称】弁護士法人滝田三良法律事務所

(72)【発明者】

【氏名】酒井 愼介

(72)【発明者】

【氏名】千葉 哲也

【テーマコード（参考）】

3C049

3C063

3C069

3C158

5F057

【Ｆターム（参考）】

3C049AA03

3C049AA09

3C049AB04

3C049CA02

3C049CB01

3C049CB03

3C049CB05

3C063AA02

3C063AB03

3C063BA02

3C063BA24

3C063EE10

3C063EE23

3C063EE29

3C069AA01

3C069BA06

3C069BB01

3C069BB02

3C069BB04

3C069BC02

3C069CA04

3C069EA01

3C069EA02

3C158AA05

3C158AA14

3C158CA02

3C158DA03

3C158DA12

5F057AA12

5F057AA41

5F057BA01

5F057BA12

5F057BB07

5F057BB08

5F057BB09

5F057CA01

5F057CA02

5F057CA18

5F057DA03

5F057DA11

5F057DA15

5F057EB16

5F057EB17

5F057EB24

5F057EB27

5F057FA13

5F057FA39

(57)【要約】

【課題】本発明は、高品質な半導体結晶ウェハを簡易かつ確実に製造することができる半導体結晶ウェハの製造装置および製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】半導体結晶ウェハであるＳｉＣウェハの製造方法は、溝加工工程（ＳＴＥＰ１００／図１）に先立つパッド溝形成工程（ＳＴＥＰ１０／図１）と、ボビン溝形成工程（ＳＴＥＰ２０／図１）と、溝加工工程（ＳＴＥＰ１００／図１）に続く研磨工程（ＳＴＥＰ１１０／図１）と、切断工程（ＳＴＥＰ１２０／図１）と、第１面加工工程（ＳＴＥＰ１３０／図１）と、第２面加工工程（ＳＴＥＰ１４０／図１）とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

円筒形状に研削加工された半導体結晶インゴットからスライス状にウェハを切り出す半導体結晶ウェハの製造装置であって、
前記半導体結晶インゴットの側面全体に周回する複数の凹溝を形成するためのドラム砥石であって、該複数の凹溝に対応した複数の凸部が側面に形成された溝加工ドラム砥石と、
前記複数の凹溝を研磨するための円筒状のパッドであって、側面全体に前記複数の凸溝に対応した複数のパッド溝が形成された研磨パッドと、
前記複数の凹溝に配置された複数のワイヤーを周回させながら前進させることにより前記半導体結晶インゴットをスライス状に切断するワイヤーソーであって、該複数のワイヤーを周回させるワイヤーソーボビンの側面全体に前記複数の凸溝に対応したボビン溝が形成されたワイヤーソー装置と
を備えることを特徴とする半導体結晶ウェハの製造装置。

【請求項2】

請求項１記載の半導体結晶ウェハの製造装置において、
少なくとも前記溝加工ドラム砥石により前記半導体結晶インゴットの側面全体に周回する複数の凹溝を形成する際に使用される、該半導体結晶インゴットの両端面を保護する一対の保護板を備えることを特徴とする半導体結晶ウェハの製造装置。

【請求項3】

円筒形状に研削加工された半導体結晶インゴットからスライス状にウェハを切り出す半導体結晶ウェハの製造方法であって、
前記半導体結晶インゴットの側面全体に周回する複数の凹溝を形成する溝加工工程と、
前記溝加工工程において形成された複数の凹溝に配置された複数のワイヤーを周回させながら前進させることにより前記半導体結晶インゴットをスライス状に切断する切断工程と
を備え、
前記溝加工工程に先立って、
前記溝加工工程において前記半導体結晶インゴットに圧接して使用する、前記複数の凹溝に対応した複数の凸部が側面に形成された溝加工ドラム砥石を用いて、該溝加工工程により形成された複数の凹溝を研磨するための円筒状の研磨パッドの側面全体に前記複数の凸溝に対応した複数のパッド溝を形成するパッド溝形成工程と、
前記溝加工工程において前記半導体結晶インゴットに圧接して使用する前記溝加工ドラム砥石を用いて、前記切断工程で使用する、前記複数のワイヤーを周回させるワイヤーソーボビンの側面全体に前記複数の凸溝に対応したボビン溝を形成するボビン溝形成工程と
が実行され、
前記溝加工工程では、前記溝加工ドラム砥石を互いに平行な回転軸上でそれぞれ回転させながら前記半導体結晶インゴットに圧接することにより該凹溝を形成すると共に、前記パッド溝加工工程によりパッド溝が形成された研磨パッドを互いに平行な回転軸上でそれぞれ回転させながら該半導体結晶インゴットに圧接することにより該凹溝を研磨し、
前記切断工程では、前記ボビン溝形成工程により形成された複数のボビン溝にそれぞれワイヤーが配置されたワイヤーソーにより前記半導体結晶インゴットをスライス状に切断することを特徴とする半導体結晶ウェハの製造方法。

【請求項4】

請求項３記載の半導体結晶ウェハの製造方法において、
前記パッド溝形成工程は、
前記溝加工ドラム砥石を、円筒状のパッド溝加工砥石の側面全体に圧接して前記複数の凸溝に対応したパッド加工溝を形成し、
前記パッド加工溝が形成された前記パッド溝加工砥石を、前記研磨パッドの側面全体に圧接して該複数の凸溝に対応した複数のパッド溝を形成することを特徴とする半導体結晶ウェハの製造方法。

【請求項5】

請求項３または４記載の半導体結晶ウェハの製造方法において、
少なくとも前記溝加工工程において、前記半導体結晶インゴットの両端面を保護する一対の保護板を介して該半導体結晶インゴットが回転自在に支持されることを特徴とする半導体結晶ウェハの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、円筒形状に研削加工された半導体結晶インゴットからスライス状にウェハを切り出す半導体結晶ウェハの製造装置および製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、この種の半導体結晶ウェハであるＳｉＣウェハの製造方法としては、下記特許文献１に示すように、ウェハ形状形成工程として、結晶成長させた単結晶ＳｉＣの塊を円柱状のインゴットに加工するインゴット成形工程と、インゴットの結晶方位を示す目印となるよう、外周の一部に切欠きを形成する結晶方位成形工程と、単結晶ＳｉＣのインゴットをスライスして薄円板状のＳｉＣウェハに加工するスライス工程と、修正モース硬度未満の砥粒を用いてＳｉＣウェハを平坦化する平坦化工程と、刻印を形成する刻印形成工程と、外周部を面取りする面取り工程とを含み、次に、加工変質層除去工程として、先行の工程でＳｉＣウェハに導入された加工変質層を除去する加工変質層除去工程を含み、最後に、鏡面研磨工程として、研磨パッドの機械的な作用とスラリーの化学的な作用を併用して研磨を行う化学機械研磨（ＣＭＰ）工程を含むＳｉＣウェハの製造方法が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１５６４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、かかる従来のＳｉＣウェハの製造方法では、製造工程が多く複雑であり、装置構成が複雑となり製造コストが嵩むという問題ある。

【0005】

一方で、製造工程を簡略化した場合には、ＳｉＣウェハに要求される品質を安定して得ることが困難となる。

【0006】

そこで、本発明は、高品質な半導体結晶ウェハを簡易かつ確実に製造することができる半導体結晶ウェハの製造装置および製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

第１発明の半導体結晶ウェハの製造装置は、円筒形状に研削加工された半導体結晶インゴットからスライス状にウェハを切り出す半導体結晶ウェハの製造装置であって、
前記半導体結晶インゴットの側面全体に周回する複数の凹溝を形成するためのドラム砥石であって、該複数の凹溝に対応した複数の凸部が側面に形成された溝加工ドラム砥石と、
前記複数の凹溝を研磨するための円筒状のパッドであって、側面全体に前記複数の凸溝に対応した複数のパッド溝が形成された研磨パッドと、
前記複数の凹溝に配置された複数のワイヤーを周回させながら前進させることにより前記半導体結晶インゴットをスライス状に切断するワイヤーソーであって、該複数のワイヤーを周回させるワイヤーソーボビンの側面全体に前記複数の凸溝に対応したボビン溝が形成されたワイヤーソー装置と
を備えることを特徴とする。

【0008】

第１発明の半導体結晶ウェハの製造装置によれば、（１）半導体結晶インゴットの側面全体に周回する複数の凹溝を形成する、該複数の凹溝に対応した複数の凸部が側面に形成された溝加工ドラム砥石と、これに対応させた２つの追加部材の合計３部材から構成される。

【0009】

（２）追加部材の１つ目の部材は、半導体結晶インゴットの側面全体に形成された複数の凹溝を研磨するための円筒状の研磨パッドであって、側面全体に前記複数の凸溝に対応した複数のパッド溝が形成されている。

【0010】

（３）追加部材の２つ目の部材は、半導体結晶インゴットの側面全体に形成された複数の凹溝に配置された複数のワイヤーを周回させるワイヤーソー装置であって、ワイヤーソーボビンの側面全体に前記複数の凸溝に対応したボビン溝が形成されている。

【0011】

そして、これら（１）溝加工ドラム砥石と、（２）研磨パッドと、（３）ワイヤーソー装置とが対応した凹凸の溝形状となっていることから、（１）溝加工ドラム砥石によって半導体結晶インゴットの側面全体に形成された複数の凹溝に対して、（２）ピッチが正確に一致する研磨パッドにより凹溝に沿った研磨をすることができると共に、（３）凹溝と同一形状のワイヤーボビンを介して周回するワイヤーにより、複数の凹溝に正確に配置された複数のワイヤーで精度よく半導体結晶インゴットをスライス状に切断することができる。

【0012】

加えて、スライス状に切断されて得られる半導体ウェアは、いずれもその周縁がピッチが正確に一致した研磨パッドにより角部が均一に面取りされているため、切断後に改めて面取り加工などを施す必要もない。

【0013】

このように、第１発明の半導体結晶ウェハの製造装置によれば、精度よく半導体結晶インゴットをスライス状に切断することができ、高品質な半導体結晶ウェハを簡易かつ確実に製造することができる。

【0014】

第２発明の半導体結晶ウェハの製造装置は、第１発明において、
少なくとも前記溝加工ドラム砥石により前記半導体結晶インゴットの側面全体に周回する複数の凹溝を形成する際に使用される、該半導体結晶インゴットの両端面を保護する一対の保護板を備えることを特徴とする。

【0015】

第２発明の半導体結晶ウェハの製造装置によれば、溝加工ドラム砥石によって半導体結晶インゴットの側面全体に複数の凹溝を形成する際に少なくとも使用する、半導体結晶インゴットの両端面を保護する一対の保護板を備える。

【0016】

これにより、一対の保護板により、半導体結晶インゴットの両端部を保護することができ、両端部の欠けや割れを防止することができる。そのため、複数の凹溝を両端面の際まで形成することができ、ひいては、半導体結晶ウェハをより多く切断して得ることができる。

【0017】

このように、第２発明の半導体結晶ウェハの製造装置によれば、精度よく半導体結晶インゴットをより多くスライス状に切断することができ、高品質な半導体結晶ウェハを簡易かつ確実に効率よく製造することができる。

【0018】

第３発明の半導体結晶ウェハの製造方法は、円筒形状に研削加工された半導体結晶インゴットからスライス状にウェハを切り出す半導体結晶ウェハの製造方法であって、
前記半導体結晶インゴットの側面全体に周回する複数の凹溝を形成する溝加工工程と、
前記溝加工工程において形成された複数の凹溝に配置された複数のワイヤーを周回させながら前進させることにより前記半導体結晶インゴットをスライス状に切断する切断工程と
を備え、
前記溝加工工程に先立って、
前記溝加工工程において前記半導体結晶インゴットに圧接して使用する、前記複数の凹溝に対応した複数の凸部が側面に形成された溝加工ドラム砥石を用いて、該溝加工工程により形成された複数の凹溝を研磨するための円筒状の研磨パッドの側面全体に前記複数の凸溝に対応した複数のパッド溝を形成するパッド溝形成工程と、
前記溝加工工程において前記半導体結晶インゴットに圧接して使用する前記溝加工ドラム砥石を用いて、前記切断工程で使用する、前記複数のワイヤーを周回させるワイヤーソーボビンの側面全体に前記複数の凸溝に対応したボビン溝を形成するボビン溝形成工程と
が実行され、
前記溝加工工程では、前記溝加工ドラム砥石を互いに平行な回転軸上でそれぞれ回転させながら前記半導体結晶インゴットに圧接することにより該凹溝を形成すると共に、前記パッド溝加工工程によりパッド溝が形成された研磨パッドを互いに平行な回転軸上でそれぞれ回転させながら該半導体結晶インゴットに圧接することにより該凹溝を研磨し、
前記切断工程では、前記ボビン溝形成工程により形成された複数のボビン溝にそれぞれワイヤーが配置されたワイヤーソーにより前記半導体結晶インゴットをスライス状に切断することを特徴とする。

【0019】

第３発明の半導体結晶ウェハの製造方法によれば、（１）半導体結晶インゴットの側面全体に溝加工ドラムの複数の凸溝に対応した凹溝を形成する溝加工工程に先立って、当該溝加工ドラム（複数の凸溝）を用いて、次の２つの工程が実行される。

【0020】

まず、１つ目の工程は、（２）パッド溝形成工程により、半導体結晶インゴットの側面全体に形成された複数の凹溝を研磨するための円筒状の研磨パッドであって、側面全体に複数の凸溝に対応した複数のパッド溝が形成される。

【0021】

２つ目の工程は、（３）ボビン溝形成工程により、切断工程で使用する、複数のワイヤーを周回させるワイヤーソーボビンの側面全体に複数の凸溝に対応したボビン溝が形成される。

【0022】

そして、これら（１）溝加工ドラム砥石と、（２）研磨パッドと、（３）ワイヤーソー装置とが対応した凹凸の溝形状となっていることから、（１）溝加工工程において、溝加工ドラムによって半導体結晶インゴットの側面全体に形成された複数の凹溝に対して、（２）研磨工程において、ピッチが正確に一致する研磨パッドにより凹溝に沿った研磨をすることができると共に、（３）切断工程において、凹溝と同一形状のワイヤーボビンを介して周回するワイヤーにより、複数の凹溝に正確に配置された複数のワイヤーで精度よく半導体結晶インゴットをスライス状に切断することができる。

【0023】

加えて、スライス状に切断されて得られる半導体ウェアは、いずれもその周縁がピッチが正確に一致した研磨パッドにより角部が均一に面取りされているため、切断後に改めて面取り加工などを施す必要もない。

【0024】

このように、第３発明の半導体結晶ウェハの製造方法によれば、精度よく半導体結晶インゴットをスライス状に切断することができ、高品質な半導体結晶ウェハを簡易かつ確実に製造することができる。

【0025】

第４発明の半導体結晶ウェハの製造方法は、第３発明において、
前記パッド溝形成工程は、
前記溝加工ドラム砥石を、円筒状のパッド溝加工砥石の側面全体に圧接して前記複数の凸溝に対応したパッド加工溝を形成し、
前記パッド加工溝が形成された前記パッド溝加工砥石を、前記研磨パッドの側面全体に圧接して該複数の凸溝に対応した複数のパッド溝を形成することを特徴とする。

【0026】

第４発明の半導体結晶ウェハの製造方法によれば、パッド溝形成工程において、予め、複数の凸溝に対応したパッド加工溝を形成したパッド溝加工砥石を準備する。そして、該パッド溝加工砥石により、研磨パッドの側面全体に圧接してパット加工溝に対応した複数のパッド溝を形成することで、該パット溝を、溝加工ドラム砥石の複数の凸溝と同一形状とすることができる。

【0027】

これにより、研磨工程において、研磨パッドにより複数の凹溝にぴったり一致する複数のパッド溝により該凹溝を研磨することができる。

【0028】

このように、第４発明の半導体結晶ウェハの製造方法によれば、より研磨性を向上させて、精度よく半導体結晶インゴットをスライス状に切断することができ、高品質な半導体結晶ウェハを簡易かつ確実に製造することができる。

【0029】

第５発明の半導体結晶ウェハの製造方法は、第３発明または第４発明において、
少なくとも前記溝加工工程において、前記半導体結晶インゴットの両端面を保護する一対の保護板を介して該半導体結晶インゴットが回転自在に支持されることを特徴とする半導体結晶ウェハの製造方法。

【0030】

第５発明の半導体結晶ウェハの製造方法によれば、少なくとも、半導体結晶インゴットの側面全体に複数の凹溝を形成する溝加工工程において、半導体結晶インゴットの両端面を保護する一対の保護板を介して半導体結晶インゴットが回転自在に支持される。

【0031】

これにより、一対の保護板により、半導体結晶インゴットの両端部を保護することができ、両端部の欠けや割れを防止することができる。そのため、複数の凹溝を両端面の際まで形成することができ、ひいては、半導体結晶ウェハをより多く切断して得ることができる。

【0032】

このように、第５発明の半導体結晶ウェハの製造方法によれば、精度よく半導体結晶インゴットをより多くスライス状に切断することができ、高品質な半導体結晶ウェハを簡易かつ確実に効率よく製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】本実施形態のＳｉＣウェハ（半導体結晶ウェハ）の製造方法の工程全体を示すフローチャート。

【図2】図１のＳｉＣウェハの製造方法におけるパット溝形成工程、ボビン溝形成工程および溝加工工程により構成される本実施形態のＳｉＣウェハの製造装置を示す説明図。

【図3】図１のＳｉＣウェハの製造方法における溝加工工程、研磨工程および切断工程の内容を示す説明図。

【図4】図１のＳｉＣウェハの製造方法における第１面加工工程および第２面加工工程の内容を示す説明図。

【図5】図２のＳｉＣウェハの製造装置の変更例を示す説明図。

【発明を実施するための形態】

【0034】

図１に示すように、本実施形態において、半導体結晶ウェハであるＳｉＣウェハの製造方法は、円筒形状に研削加工されたＳｉＣインゴットからスライス状に切り出したＳｉＣウェハを得る方法であって、溝加工工程（ＳＴＥＰ１００／図１）に先立つパッド溝形成工程（ＳＴＥＰ１０／図１）と、ボビン溝形成工程（ＳＴＥＰ２０／図１）と、溝加工工程（ＳＴＥＰ１００／図１）に続く研磨工程（ＳＴＥＰ１１０／図１）と、切断工程（ＳＴＥＰ１２０／図１）と、第１面加工工程（ＳＴＥＰ１３０／図１）と、第２面加工工程（ＳＴＥＰ１４０／図１）とを備える。

【0035】

図２～図４を参照して各工程の詳細および本実施形態のＳｉＣウェハの製造装置について説明する。

【0036】

図２に示すパッド溝形成工程（ＳＴＥＰ１０／図１）と、ボビン溝形成工程（ＳＴＥＰ２０／図１）とでは、溝加工工程（ＳＴＥＰ１００／図１）において使用する溝加工ドラム砥石２０を共通に用いて、以下の加工を行う。

【0037】

溝加工ドラム砥石２０は、ＳｉＣインゴット１０の側面全体に周回する複数の凹溝１１を形成するためのドラム砥石であって、複数の凹溝１１に対応した複数の凸部２１が側面に形成されている。

【0038】

まず、パッド溝形成工程（ＳＴＥＰ１０／図１）では、複数の凹溝１１を研磨するための円筒状の研磨パッド３０に対する加工であって、研磨パッド３０と溝加工ドラム砥石２０とを互いに平行な回転軸上でそれぞれ回転させながら、溝加工ドラム砥石２０を研磨パッド３０に圧接することにより研磨パッド３０の側面全体に複数の凸溝２１に対応した複数のパッド溝３１が形成される。

【0039】

このとき、研磨パッド３０は、（必要に応じて適度な水分を含ませた上で）冷凍させることにより固化させた状態でパット溝３１が形成される。そして、パット溝３１が形成された研磨パット３０は、解凍（必要に応じて乾燥）処理した後で、以下の工程で用いられる。

【0040】

また、ボビン溝形成工程（ＳＴＥＰ２０／図１）では、切断工程（ＳＴＥＰ１２０／図１）で使用するワイヤーソー装置４の複数のワイヤー４２を周回させるワイヤーソーボビン４０に対する加工であって、ワイヤーソーボビン４０と溝加工ドラム砥石２０とを互いに平行な回転軸上でそれぞれ回転させながら、溝加工ドラム砥石２０をワイヤーソーボビン４０に圧接することによりワイヤーソーボビン４０の側面全体に複数の凸溝２１に対応した複数のボビン溝４１が形成される。

【0041】

なお、本実施形態では、パッド溝形成工程（ＳＴＥＰ１０／図１）からボビン溝形成工程（ＳＴＥＰ２０／図１）の順番で加工を行っているが、ボビン溝形成工程（ＳＴＥＰ２０／図１）からパッド溝形成工程（ＳＴＥＰ１０／図１）の順番で加工をおこなってもよい。

【0042】

次に、溝加工工程（ＳＴＥＰ１００／図１）では、共通の溝加工ドラム砥石２０により、かかるＳｉＣインゴット１０に対して、側面全体に周回する複数の凹溝１１を形成する。

【0043】

具体的に、溝加工工程（ＳＴＥＰ１００／図１）では、複数の凹溝１１に対応した複数の凸部２１が側面全体に形成された溝加工ドラム砥石２０を互いに平行な回転軸上でそれぞれ回転させながらＳｉＣインゴット１０に圧接することにより凹溝１１を形成する。

【0044】

このとき、ＳｉＣインゴット１０は、その両端面が一対の保護板１５，１５を介して保護された状態で回転自在に支持される。

【0045】

保護板１５は、例えば、ポリ塩化ビニールなどの合成樹脂であり、ＳｉＣインゴット１０とは必要に応じて接着剤などを介して接合される。

【0046】

かかる一対の保護板１５，１５により、ＳｉＣインゴット１０の両端部を保護することができ、両端部の欠けや割れを防止することができる。そのため、複数の凹溝１１を両端面の際まで形成することができ、ひいては、後述するＳｉＣウェハ１００をより多く切断して得ることができる。

【0047】

また、ＳｉＣインゴット１０を回転軸に挟持して固定する際に、必要に応じて保護板１５，１５を加工（例えば、穴あけ）して固定することができる。加えて、この場合にも、ＳｉＣインゴット１０自体の加工を伴わないため、ＳｉＣインゴット１０を傷めることもない。

【0048】

以上の加工工程により形成されたＳｉＣインゴット１０の複数の凹溝１１と、研磨パッド３０の複数のパッド溝３１と、ワイヤーソーボビン４０の複数のボビン溝４１とは、溝加工ドラム砥石２０の複数の凸溝２１に対応した同一形状となっている。

【0049】

そのため、図３に示すように、溝加工工程（ＳＴＥＰ１００／図１）でＳｉＣインゴット１０に複数の凹溝１１を形成するとほぼ同時に、研磨工程（ＳＴＥＰ１１０／図１）において、凹溝１１とピッチが同一の研磨パッド３０の複数のパッド凸部３２（隣接する２つのパッド溝３１，３１間の凸部）により、凹溝１１に沿った研磨をすることができる。

【0050】

ここで、研磨工程（ＳＴＥＰ１１０／図１）では、ＣＭＰスラリー(化学的機械的液体研磨剤)を介して研磨してもよいが、研磨パッド３０の表面に一時的にまたは連続的に粉末研磨剤（バフ研磨剤）を添加するようにしてもよい。

【0051】

なお、研磨パッド３０の表面への粉末研磨剤（バフ研磨剤）の添加は、例えば、後述するパッド溝加工砥石２０´と同一形状のバフに粉末研磨剤（バフ研磨剤）を塗布しておき、かかるバフを研磨パッド３０の表面に一時的にまたは連続的に接触させることにより行ってもよい。

【0052】

さらに、切断工程（ＳＴＥＰ１２０／図１）では、溝加工工程（ＳＴＥＰ１００／図１）において形成された複数の凹溝１１に、切断加工装置であるワイヤーソー装置４の複数のワイヤー４２を配置し、ワイヤー４２を周回させながら前進させることによりＳｉＣインゴット１０をスライス状に切断する。

【0053】

このとき、複数の凹溝１１と同一形状のボビン溝１１が形成されたワイヤーボビン４０を介してワイヤー４２が周回することにより、複数の凹溝１１に正確に配置された複数のワイヤー４２で精度よくＳｉＣインゴット１０を１回でスライス状に精度よく切断することができる。

【0054】

加えて、スライス状に切断されて得られるＳｉＣウェア１００は、いずれもその周縁がピッチが正確に一致した研磨パッド３０により角部が均一に面取りされているため、切断後に改めて面取り加工などを施す必要もない。

【0055】

なお、本実施形態の半導体結晶ウェハ（ＳｉＣウェハ）の製造装置（切断装置）の構成としては、上述の溝加工ドラム砥石２０と、研磨パッド３０と、ワイヤーソー装置４０により構成される。

【0056】

次に、図４に示すように、第１面加工工程（ＳＴＥＰ１３０／図１）では、切断面のいずれか一方の一面１１０を支持面として、残る他面１２０にメカニカルポリッシュ（高精度研削加工）を施す。

【0057】

具体的には、第１面加工工程（ＳＴＥＰ１３０／図１）では、メカニカルポリッシュを施すメカニカルポリッシュ装置５０（超高合成高精度研削加工装置）により、研削加工を行う。

【0058】

メカニカルポリッシュ装置５０は、スピンドル５１と、定盤であるプラテン５２上のダイアモンド砥石５３とを備える。

【0059】

まず、ここで一面１１０を上面として、スピンドル５１の吸着プレートである真空ポーラスチャック５４に吸着させて支持させ、他面１２０を下面として、ダイアモンド砥石５３により他面１２０を研削加工する。

【0060】

このとき、スピンドル５１およびダイアモンド砥石５３は、図示しない駆動装置により回転駆動されると共に、図示しないコンプレッサーなどによりスピンドル５１がダイアモンド砥石５３に押圧されることにより他面１２０に研削加工が施される。

【0061】

なお、研削加工後には、ドレッサー等によりダイアモンド砥石５３へのドレッシングが施されてもよい。

【0062】

また、メカニカルポリッシュ装置５０は、必要に応じて、加工時に複数の機能水を使用可能なように機能水供給配管を有してもよい。

【0063】

次に、第２面加工工程（ＳＴＥＰ１４０／図１）では、第１面加工工程により、高精度研削加工が施された他面１２０を上面として、一面１１０に対して、第１面加工工程と同様の高精度研削加工を施す。

【0064】

すなわち、他面１２０を上面として、スピンドル５１の吸着プレートである真空ポーラスチャック５４に吸着させ、一面１１０を下面として、ダイアモンド砥石５３により一面１１０を研削加工する。

【0065】

この場合にも、必要に応じて、ドレッサー等をダイアモンド砥石５３に押圧することによりドレッシングが施されてもよい。

【0066】

かかる第１面加工工程（ＳＴＥＰ１３０／図１）および第２面加工工程（ＳＴＥＰ１４０／図１）のメカニカルポリッシュ（高精度研削加工）処理によれば、切断研磨工程により得られた高い平坦性を有するトランスファレス切断面のいずれか一方を支持面（吸着面）として、残りの面に順次、メカニカルポリッシュ（高精度研削加工）を施していくことで、いわゆる転写を防止して高品質なＳｉＣウェハを得ることができると共に、従来の遊離砥石加工、すなわち１次～４次の複数回のラップなど複雑な製造工程を大幅に簡略化することができる。

【0067】

より具体的には、砥石を替えて粗研削や複数回の仕上げ研削を行う必要がなく、例えば、♯３００００以上の砥石により直接１回の研削加工により仕上げまで行うことができるため、簡易であるばかりでなく、ＳｉＣウェハ１００から利用できる真性半導体層を大きく確保するすることができるという優位性がある。

【0068】

なお、第１面加工工程（ＳＴＥＰ１３０／図１）および第２面加工工程（ＳＴＥＰ１４０／図１）の高精度研削加工処理において、ＳｉＣウェハ１００のサイズは、現在８インチまでであり、それぞれの口径のウェハはヘッドの面積に応じて、セットされ、（１２インチまでが可能）高精度研削加工処理が行われる。

【0069】

以上が本実施形態のＳｉＣウェハの製造方法の詳細である。以上、詳しく説明したように、かかる本実施形態のＳｉＣウェハの製造方法および装置によれば、（１）溝加工ドラム砥石２０と、（２）研磨パッド３０と、（３）ワイヤーソー装置４とが対応した凹凸の溝形状となっていることから、（１）溝加工ドラム砥石２０によってＳｉＣインゴット１０の側面全体に形成された複数の凹溝１１に対して、（２）ピッチが正確に一致する研磨パッド３０により凹溝１１に沿った研磨をすることができると共に、（３）凹溝１１と同一形状のボビン溝４１を有するワイヤーボビン４０を介して周回するワイヤー４２により、複数の凹溝１１に正確に配置された複数のワイヤー４１で精度よくＳｉＣインゴット１０をスライス状に１回で切断することができ、高品質なＳｉＣウェハ１００を簡易かつ確実に製造することができる。

【0070】

なお、上記実施形態において、パッド溝形成工程（ＳＴＥＰ１０／図１）は、パット溝３１およびパッド凸部３２が、ＳｉＣインゴット１０の側面全体に周回する複数の凹溝１１（溝加工ドラム砥石２０の複数の凸溝２１）と同一形状となるように変更されてもよい。

【0071】

具体的には、図５に示すように、パッド溝形成工程（ＳＴＥＰ１０／図１）おいて、予め、円筒状のパッド溝加工砥石２０´を準備し、溝加工ドラム砥石２０とパッド溝加工砥石２０´とを互いに平行な回転軸上でそれぞれ回転させながら圧接することにより、複数の凸溝２１に対応したパッド加工溝２１´（パッド加工凸部２２´）をパッド溝加工砥石２０´に形成する。

【0072】

次いで、パッド溝加工砥石２０´と研磨パッド３０とを互いに平行な回転軸上でそれぞれ回転させながら、パッド溝加工砥石２０´を研磨パッド３０に圧接することにより研磨パッド３０の側面全体にパッド加工溝２１´（パッド加工凸部２２´）に対応した複数のパッド溝３１´を形成する。

【0073】

これにより、研磨工程（ＳＴＥＰ１１０／図１）において、研磨パッド３０´により複数の凹溝１１にぴったり一致する複数のパッド凸部３２´により凹溝１１を研磨することができ、研磨性をより向上させることができる。

【0074】

なお、本実施形態のＳｉＣウェハの製造方法において、上述の一連の処理の後、必要に応じて、化学機械研磨（ＣＭＰ）工程やウェア洗浄工程が行われてもよい。

【0075】

また、本実施形態は、半導体結晶ウェハの製造方法として、ＳｉＣインゴットからＳｉＣウェハを製造する場合について説明したが、半導体結晶は、ＳｉＣに限定されるものはなく、ガリヒソ、インジュウムリン、シリコン、その他の化合物半導体であってもよい。

【0076】

さらに、本実施形態では、溝加工工程（ＳＴＥＰ１００／図１）において、ＳｉＣインゴット１０は、その両端面が一対の保護板１５，１５を介して保護された状態で回転自在に支持される場合について説明したが、これに限定されるものではない。

【0077】

例えば、溝加工工程（ＳＴＥＰ１００／図１）において、一対の保護板１５，１５を省略して回転軸に直接ＳｉＣインゴット１０を固定してもよい。

【0078】

また、溝加工工程（ＳＴＥＰ１００／図１）以外の工程、例えば、研磨工程（ＳＴＥＰ１１０／図１）や切断工程（ＳＴＥＰ１２０／図１）においても、ＳｉＣインゴット１０の両端面を一対の保護板１５，１５により保護した状態で加工処理を行うようにしてもよい。

【0079】

また、本実施形態では、図３において、同一の縦方向において、溝加工工程（ＳＴＥＰ１００／図１）と研磨工程（ＳＴＥＰ１１０／図１）とが同時に行われる場合について説明したが、これに限定されるものではない。

【0080】

例えば、溝加工工程（ＳＴＥＰ１００／図１）が縦方向で行われると共に、研磨工程（ＳＴＥＰ１１０／図１）が横方向で同時に行われてもよく、その逆に、溝加工工程（ＳＴＥＰ１００／図１）が横方向で行われると共に、研磨工程（ＳＴＥＰ１１０／図１）が縦方向で同時に行われてもよい。また、溝加工工程（ＳＴＥＰ１００／図１）の後に、研磨工程（ＳＴＥＰ１１０／図１）が行われてもよい。

【0081】

さらに、本実施形態では、図２，図３，図５において、ＳｉＣインゴット１０、溝加工ドラム砥石２０、研磨パッド３０などが横たわった状態の配置で説明したが、これに限定されるものではなく、これらを立てた状態で加工を行ってもよい。

【符号の説明】

【0082】

１…ＳｉＣ結晶（半導体結晶）、４…ワイヤーソー装置、１０…ＳｉＣインゴット（半導体結晶インゴット）、１１…凹溝、１５，１５…一対の保護板、２０…溝加工ドラム砥石、２０´…パッド溝加工砥石、２１…凸部、２１´…パッド加工溝、２２´…パッド加工凸部、３０…研磨パッド、３１，３１，３１´…パッド溝、３２，３２´…パッド凸部、４０…ワイヤーソーボビン、４１…ボビン溝、４２…ワイヤー、５０…メカニカルポリッシュ装置（超高合成高精度研削加工装置）、５１…スピンドル、５２…プラテン、５３…ダイアモンド砥石、５４…真空ポーラスチャック（吸着プレート）、１００…ＳｉＣウェハ（半導体結晶ウェハ）、１１０…一面、１２０…他面。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【手続補正書】

【提出日】2022-02-19

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

円筒形状に研削加工された半導体結晶インゴットからスライス状にウェハを切り出す半導体結晶ウェハの製造装置であって、
前記半導体結晶インゴットの側面全体に周回する複数の凹溝を形成するためのドラム砥石であって、該複数の凹溝に対応した複数の凸部が側面に形成された溝加工ドラム砥石と、
前記複数の凹溝を研磨するための円筒状のパッドであって、側面全体に前記複数の凸部に対応した複数のパッド溝が形成された研磨パッドと、
前記複数の凹溝に配置された複数のワイヤーを周回させながら前進させることにより前記半導体結晶インゴットをスライス状に切断するワイヤーソーであって、該複数のワイヤーを周回させるワイヤーソーボビンの側面全体に前記複数の凸部に対応したボビン溝が形成されたワイヤーソー装置と
を備えることを特徴とする半導体結晶ウェハの製造装置。

【請求項2】

請求項１記載の半導体結晶ウェハの製造装置において、
少なくとも前記溝加工ドラム砥石により前記半導体結晶インゴットの側面全体に周回する複数の凹溝を形成する際に使用される、該半導体結晶インゴットの両端面を保護する一対の保護板を備えることを特徴とする半導体結晶ウェハの製造装置。

【請求項3】

円筒形状に研削加工された半導体結晶インゴットからスライス状にウェハを切り出す半導体結晶ウェハの製造方法であって、
前記半導体結晶インゴットの側面全体に周回する複数の凹溝を形成する溝加工工程と、
前記溝加工工程において形成された複数の凹溝に配置された複数のワイヤーを周回させながら前進させることにより前記半導体結晶インゴットをスライス状に切断する切断工程と
を備え、
前記溝加工工程に先立って、
前記溝加工工程において前記半導体結晶インゴットに圧接して使用する、前記複数の凹溝に対応した複数の凸部が側面に形成された溝加工ドラム砥石を用いて、該溝加工工程により形成された複数の凹溝を研磨するための円筒状の研磨パッドの側面全体に前記複数の凸部に対応した複数のパッド溝を形成するパッド溝形成工程と、
前記溝加工工程において前記半導体結晶インゴットに圧接して使用する前記溝加工ドラム砥石を用いて、前記切断工程で使用する、前記複数のワイヤーを周回させるワイヤーソーボビンの側面全体に前記複数の凸部に対応したボビン溝を形成するボビン溝形成工程と
が実行され、
前記溝加工工程では、前記溝加工ドラム砥石を互いに平行な回転軸上でそれぞれ回転させながら前記半導体結晶インゴットに圧接することにより該凹溝を形成すると共に、前記パッド溝形成工程によりパッド溝が形成された研磨パッドを互いに平行な回転軸上でそれぞれ回転させながら該半導体結晶インゴットに圧接することにより該凹溝を研磨し、
前記切断工程では、前記ボビン溝形成工程により形成された複数のボビン溝にそれぞれワイヤーが配置されたワイヤーソーにより前記半導体結晶インゴットをスライス状に切断することを特徴とする半導体結晶ウェハの製造方法。

【請求項4】

請求項３記載の半導体結晶ウェハの製造方法において、
前記パッド溝形成工程は、
前記溝加工ドラム砥石を、円筒状のパッド溝加工砥石の側面全体に圧接して前記複数の凸部に対応したパッド加工溝を形成し、
前記パッド加工溝が形成された前記パッド溝加工砥石を、前記研磨パッドの側面全体に圧接して該複数の凸部に対応した複数のパッド溝を形成することを特徴とする半導体結晶ウェハの製造方法。

【請求項5】

請求項３または４記載の半導体結晶ウェハの製造方法において、
少なくとも前記溝加工工程において、前記半導体結晶インゴットの両端面を保護する一対の保護板を介して該半導体結晶インゴットが回転自在に支持されることを特徴とする半導体結晶ウェハの製造方法。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、円筒形状に研削加工された半導体結晶インゴットからスライス状にウェハを切り出す半導体結晶ウェハの製造装置および製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、この種の半導体結晶ウェハであるＳｉＣウェハの製造方法としては、下記特許文献１に示すように、ウェハ形状形成工程として、結晶成長させた単結晶ＳｉＣの塊を円柱状のインゴットに加工するインゴット成形工程と、インゴットの結晶方位を示す目印となるよう、外周の一部に切欠きを形成する結晶方位成形工程と、単結晶ＳｉＣのインゴットをスライスして薄円板状のＳｉＣウェハに加工するスライス工程と、修正モース硬度未満の砥粒を用いてＳｉＣウェハを平坦化する平坦化工程と、刻印を形成する刻印形成工程と、外周部を面取りする面取り工程とを含み、次に、加工変質層除去工程として、先行の工程でＳｉＣウェハに導入された加工変質層を除去する加工変質層除去工程を含み、最後に、鏡面研磨工程として、研磨パッドの機械的な作用とスラリーの化学的な作用を併用して研磨を行う化学機械研磨（ＣＭＰ）工程を含むＳｉＣウェハの製造方法が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１５６４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、かかる従来のＳｉＣウェハの製造方法では、製造工程が多く複雑であり、装置構成が複雑となり製造コストが嵩むという問題ある。

【0005】

一方で、製造工程を簡略化した場合には、ＳｉＣウェハに要求される品質を安定して得ることが困難となる。

【0006】

そこで、本発明は、高品質な半導体結晶ウェハを簡易かつ確実に製造することができる半導体結晶ウェハの製造装置および製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

第１発明の半導体結晶ウェハの製造装置は、円筒形状に研削加工された半導体結晶インゴットからスライス状にウェハを切り出す半導体結晶ウェハの製造装置であって、
前記半導体結晶インゴットの側面全体に周回する複数の凹溝を形成するためのドラム砥石であって、該複数の凹溝に対応した複数の凸部が側面に形成された溝加工ドラム砥石と、
前記複数の凹溝を研磨するための円筒状のパッドであって、側面全体に前記複数の凸部に対応した複数のパッド溝が形成された研磨パッドと、
前記複数の凹溝に配置された複数のワイヤーを周回させながら前進させることにより前記半導体結晶インゴットをスライス状に切断するワイヤーソーであって、該複数のワイヤーを周回させるワイヤーソーボビンの側面全体に前記複数の凸部に対応したボビン溝が形成されたワイヤーソー装置と
を備えることを特徴とする。

【0008】

第１発明の半導体結晶ウェハの製造装置によれば、（１）半導体結晶インゴットの側面全体に周回する複数の凹溝を形成する、該複数の凹溝に対応した複数の凸部が側面に形成された溝加工ドラム砥石と、これに対応させた２つの追加部材の合計３部材から構成される。

【0009】

（２）追加部材の１つ目の部材は、半導体結晶インゴットの側面全体に形成された複数の凹溝を研磨するための円筒状の研磨パッドであって、側面全体に前記複数の凸部に対応した複数のパッド溝が形成されている。

【0010】

（３）追加部材の２つ目の部材は、半導体結晶インゴットの側面全体に形成された複数の凹溝に配置された複数のワイヤーを周回させるワイヤーソー装置であって、ワイヤーソーボビンの側面全体に前記複数の凸部に対応したボビン溝が形成されている。

【0011】

そして、これら（１）溝加工ドラム砥石と、（２）研磨パッドと、（３）ワイヤーソー装置とが対応した凹凸の溝形状となっていることから、（１）溝加工ドラム砥石によって半導体結晶インゴットの側面全体に形成された複数の凹溝に対して、（２）ピッチが正確に一致する研磨パッドにより凹溝に沿った研磨をすることができると共に、（３）凹溝と同一形状のワイヤーボビンを介して周回するワイヤーにより、複数の凹溝に正確に配置された複数のワイヤーで精度よく半導体結晶インゴットをスライス状に切断することができる。

【0012】

加えて、スライス状に切断されて得られる半導体ウェハは、いずれもその周縁がピッチが正確に一致した研磨パッドにより角部が均一に面取りされているため、切断後に改めて面取り加工などを施す必要もない。

【0013】

このように、第１発明の半導体結晶ウェハの製造装置によれば、精度よく半導体結晶インゴットをスライス状に切断することができ、高品質な半導体結晶ウェハを簡易かつ確実に製造することができる。

【0014】

第２発明の半導体結晶ウェハの製造装置は、第１発明において、
少なくとも前記溝加工ドラム砥石により前記半導体結晶インゴットの側面全体に周回する複数の凹溝を形成する際に使用される、該半導体結晶インゴットの両端面を保護する一対の保護板を備えることを特徴とする。

【0015】

第２発明の半導体結晶ウェハの製造装置によれば、溝加工ドラム砥石によって半導体結晶インゴットの側面全体に複数の凹溝を形成する際に少なくとも使用する、半導体結晶インゴットの両端面を保護する一対の保護板を備える。

【0016】

これにより、一対の保護板により、半導体結晶インゴットの両端部を保護することができ、両端部の欠けや割れを防止することができる。そのため、複数の凹溝を両端面の際まで形成することができ、ひいては、半導体結晶ウェハをより多く切断して得ることができる。

【0017】

このように、第２発明の半導体結晶ウェハの製造装置によれば、精度よく半導体結晶インゴットをより多くスライス状に切断することができ、高品質な半導体結晶ウェハを簡易かつ確実に効率よく製造することができる。

【0018】

第３発明の半導体結晶ウェハの製造方法は、円筒形状に研削加工された半導体結晶インゴットからスライス状にウェハを切り出す半導体結晶ウェハの製造方法であって、
前記半導体結晶インゴットの側面全体に周回する複数の凹溝を形成する溝加工工程と、
前記溝加工工程において形成された複数の凹溝に配置された複数のワイヤーを周回させながら前進させることにより前記半導体結晶インゴットをスライス状に切断する切断工程と
を備え、
前記溝加工工程に先立って、
前記溝加工工程において前記半導体結晶インゴットに圧接して使用する、前記複数の凹溝に対応した複数の凸部が側面に形成された溝加工ドラム砥石を用いて、該溝加工工程により形成された複数の凹溝を研磨するための円筒状の研磨パッドの側面全体に前記複数の凸部に対応した複数のパッド溝を形成するパッド溝形成工程と、
前記溝加工工程において前記半導体結晶インゴットに圧接して使用する前記溝加工ドラム砥石を用いて、前記切断工程で使用する、前記複数のワイヤーを周回させるワイヤーソーボビンの側面全体に前記複数の凸部に対応したボビン溝を形成するボビン溝形成工程と
が実行され、
前記溝加工工程では、前記溝加工ドラム砥石を互いに平行な回転軸上でそれぞれ回転させながら前記半導体結晶インゴットに圧接することにより該凹溝を形成すると共に、前記パッド溝形成工程によりパッド溝が形成された研磨パッドを互いに平行な回転軸上でそれぞれ回転させながら該半導体結晶インゴットに圧接することにより該凹溝を研磨し、
前記切断工程では、前記ボビン溝形成工程により形成された複数のボビン溝にそれぞれワイヤーが配置されたワイヤーソーにより前記半導体結晶インゴットをスライス状に切断することを特徴とする。

【0019】

第３発明の半導体結晶ウェハの製造方法によれば、（１）半導体結晶インゴットの側面全体に溝加工ドラムの複数の凸部に対応した凹溝を形成する溝加工工程に先立って、当該溝加工ドラム（複数の凸部）を用いて、次の２つの工程が実行される。

【0020】

まず、１つ目の工程は、（２）パッド溝形成工程により、半導体結晶インゴットの側面全体に形成された複数の凹溝を研磨するための円筒状の研磨パッドであって、側面全体に複数の凸部に対応した複数のパッド溝が形成される。

【0021】

２つ目の工程は、（３）ボビン溝形成工程により、切断工程で使用する、複数のワイヤーを周回させるワイヤーソーボビンの側面全体に複数の凸部に対応したボビン溝が形成される。

【0022】

そして、これら（１）溝加工ドラム砥石と、（２）研磨パッドと、（３）ワイヤーソー装置とが対応した凹凸の溝形状となっていることから、（１）溝加工工程において、溝加工ドラムによって半導体結晶インゴットの側面全体に形成された複数の凹溝に対して、（２）研磨工程において、ピッチが正確に一致する研磨パッドにより凹溝に沿った研磨をすることができると共に、（３）切断工程において、凹溝と同一形状のワイヤーボビンを介して周回するワイヤーにより、複数の凹溝に正確に配置された複数のワイヤーで精度よく半導体結晶インゴットをスライス状に切断することができる。

【0023】

加えて、スライス状に切断されて得られる半導体ウェハは、いずれもその周縁がピッチが正確に一致した研磨パッドにより角部が均一に面取りされているため、切断後に改めて面取り加工などを施す必要もない。

【0024】

このように、第３発明の半導体結晶ウェハの製造方法によれば、精度よく半導体結晶インゴットをスライス状に切断することができ、高品質な半導体結晶ウェハを簡易かつ確実に製造することができる。

【0025】

第４発明の半導体結晶ウェハの製造方法は、第３発明において、
前記パッド溝形成工程は、
前記溝加工ドラム砥石を、円筒状のパッド溝加工砥石の側面全体に圧接して前記複数の凸部に対応したパッド加工溝を形成し、
前記パッド加工溝が形成された前記パッド溝加工砥石を、前記研磨パッドの側面全体に圧接して該複数の凸部に対応した複数のパッド溝を形成することを特徴とする。

【0026】

第４発明の半導体結晶ウェハの製造方法によれば、パッド溝形成工程において、予め、複数の凸部に対応したパッド加工溝を形成したパッド溝加工砥石を準備する。そして、該パッド溝加工砥石により、研磨パッドの側面全体に圧接してパット加工溝に対応した複数のパッド溝を形成することで、該パット溝を、溝加工ドラム砥石の複数の凸部と同一形状とすることができる。

【0027】

これにより、研磨工程において、研磨パッドにより複数の凹溝にぴったり一致する複数のパッド溝により該凹溝を研磨することができる。

【0028】

このように、第４発明の半導体結晶ウェハの製造方法によれば、より研磨性を向上させて、精度よく半導体結晶インゴットをスライス状に切断することができ、高品質な半導体結晶ウェハを簡易かつ確実に製造することができる。

【0029】

第５発明の半導体結晶ウェハの製造方法は、第３発明または第４発明において、
少なくとも前記溝加工工程において、前記半導体結晶インゴットの両端面を保護する一対の保護板を介して該半導体結晶インゴットが回転自在に支持されることを特徴とする半導体結晶ウェハの製造方法。

【0030】

第５発明の半導体結晶ウェハの製造方法によれば、少なくとも、半導体結晶インゴットの側面全体に複数の凹溝を形成する溝加工工程において、半導体結晶インゴットの両端面を保護する一対の保護板を介して半導体結晶インゴットが回転自在に支持される。

【0031】

これにより、一対の保護板により、半導体結晶インゴットの両端部を保護することができ、両端部の欠けや割れを防止することができる。そのため、複数の凹溝を両端面の際まで形成することができ、ひいては、半導体結晶ウェハをより多く切断して得ることができる。

【0032】

このように、第５発明の半導体結晶ウェハの製造方法によれば、精度よく半導体結晶インゴットをより多くスライス状に切断することができ、高品質な半導体結晶ウェハを簡易かつ確実に効率よく製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】本実施形態のＳｉＣウェハ（半導体結晶ウェハ）の製造方法の工程全体を示すフローチャート。

【図2】図１のＳｉＣウェハの製造方法におけるパット溝形成工程、ボビン溝形成工程および溝加工工程により構成される本実施形態のＳｉＣウェハの製造装置を示す説明図。

【図3】図１のＳｉＣウェハの製造方法における溝加工工程、研磨工程および切断工程の内容を示す説明図。

【図4】図１のＳｉＣウェハの製造方法における第１面加工工程および第２面加工工程の内容を示す説明図。

【図5】図２のＳｉＣウェハの製造装置の変更例を示す説明図。

【発明を実施するための形態】

【0034】

図１に示すように、本実施形態において、半導体結晶ウェハであるＳｉＣウェハの製造方法は、円筒形状に研削加工されたＳｉＣインゴットからスライス状に切り出したＳｉＣウェハを得る方法であって、溝加工工程（ＳＴＥＰ１００／図１）に先立つパッド溝形成工程（ＳＴＥＰ１０／図１）と、ボビン溝形成工程（ＳＴＥＰ２０／図１）と、溝加工工程（ＳＴＥＰ１００／図１）に続く研磨工程（ＳＴＥＰ１１０／図１）と、切断工程（ＳＴＥＰ１２０／図１）と、第１面加工工程（ＳＴＥＰ１３０／図１）と、第２面加工工程（ＳＴＥＰ１４０／図１）とを備える。

【0035】

図２～図４を参照して各工程の詳細および本実施形態のＳｉＣウェハの製造装置について説明する。

【0036】

図２に示すパッド溝形成工程（ＳＴＥＰ１０／図１）と、ボビン溝形成工程（ＳＴＥＰ２０／図１）とでは、溝加工工程（ＳＴＥＰ１００／図１）において使用する溝加工ドラム砥石２０を共通に用いて、以下の加工を行う。

【0037】

溝加工ドラム砥石２０は、ＳｉＣインゴット１０の側面全体に周回する複数の凹溝１１を形成するためのドラム砥石であって、複数の凹溝１１に対応した複数の凸部２１が側面に形成されている。

【0038】

まず、パッド溝形成工程（ＳＴＥＰ１０／図１）では、複数の凹溝１１を研磨するための円筒状の研磨パッド３０に対する加工であって、研磨パッド３０と溝加工ドラム砥石２０とを互いに平行な回転軸上でそれぞれ回転させながら、溝加工ドラム砥石２０を研磨パッド３０に圧接することにより研磨パッド３０の側面全体に複数の凸部２１に対応した複数のパッド溝３１が形成される。

【0039】

このとき、研磨パッド３０は、（必要に応じて適度な水分を含ませた上で）冷凍させることにより固化させた状態でパット溝３１が形成される。そして、パット溝３１が形成された研磨パット３０は、解凍（必要に応じて乾燥）処理した後で、以下の工程で用いられる。

【0040】

また、ボビン溝形成工程（ＳＴＥＰ２０／図１）では、切断工程（ＳＴＥＰ１２０／図１）で使用するワイヤーソー装置４の複数のワイヤー４２を周回させるワイヤーソーボビン４０に対する加工であって、ワイヤーソーボビン４０と溝加工ドラム砥石２０とを互いに平行な回転軸上でそれぞれ回転させながら、溝加工ドラム砥石２０をワイヤーソーボビン４０に圧接することによりワイヤーソーボビン４０の側面全体に複数の凸部２１に対応した複数のボビン溝４１が形成される。

【0041】

なお、本実施形態では、パッド溝形成工程（ＳＴＥＰ１０／図１）からボビン溝形成工程（ＳＴＥＰ２０／図１）の順番で加工を行っているが、ボビン溝形成工程（ＳＴＥＰ２０／図１）からパッド溝形成工程（ＳＴＥＰ１０／図１）の順番で加工をおこなってもよい。

【0042】

次に、溝加工工程（ＳＴＥＰ１００／図１）では、共通の溝加工ドラム砥石２０により、かかるＳｉＣインゴット１０に対して、側面全体に周回する複数の凹溝１１を形成する。

【0043】

具体的に、溝加工工程（ＳＴＥＰ１００／図１）では、複数の凹溝１１に対応した複数の凸部２１が側面全体に形成された溝加工ドラム砥石２０を互いに平行な回転軸上でそれぞれ回転させながらＳｉＣインゴット１０に圧接することにより凹溝１１を形成する。

【0044】

このとき、ＳｉＣインゴット１０は、その両端面が一対の保護板１５，１５を介して保護された状態で回転自在に支持される。

【0045】

保護板１５は、例えば、ポリ塩化ビニールなどの合成樹脂であり、ＳｉＣインゴット１０とは必要に応じて接着剤などを介して接合される。

【0046】

かかる一対の保護板１５，１５により、ＳｉＣインゴット１０の両端部を保護することができ、両端部の欠けや割れを防止することができる。そのため、複数の凹溝１１を両端面の際まで形成することができ、ひいては、後述するＳｉＣウェハ１００をより多く切断して得ることができる。

【0047】

また、ＳｉＣインゴット１０を回転軸に挟持して固定する際に、必要に応じて保護板１５，１５を加工（例えば、穴あけ）して固定することができる。加えて、この場合にも、ＳｉＣインゴット１０自体の加工を伴わないため、ＳｉＣインゴット１０を傷めることもない。

【0048】

以上の加工工程により形成されたＳｉＣインゴット１０の複数の凹溝１１と、研磨パッド３０の複数のパッド溝３１と、ワイヤーソーボビン４０の複数のボビン溝４１とは、溝加工ドラム砥石２０の複数の凸部２１に対応した同一形状となっている。

【0049】

そのため、図３に示すように、溝加工工程（ＳＴＥＰ１００／図１）でＳｉＣインゴット１０に複数の凹溝１１を形成するとほぼ同時に、研磨工程（ＳＴＥＰ１１０／図１）において、凹溝１１とピッチが同一の研磨パッド３０の複数のパッド凸部３２（隣接する２つのパッド溝３１，３１間の凸部）により、凹溝１１に沿った研磨をすることができる。

【0050】

ここで、研磨工程（ＳＴＥＰ１１０／図１）では、ＣＭＰスラリー(化学的機械的液体研磨剤)を介して研磨してもよいが、研磨パッド３０の表面に一時的にまたは連続的に粉末研磨剤（バフ研磨剤）を添加するようにしてもよい。

【0051】

なお、研磨パッド３０の表面への粉末研磨剤（バフ研磨剤）の添加は、例えば、後述するパッド溝加工砥石２０´と同一形状のバフに粉末研磨剤（バフ研磨剤）を塗布しておき、かかるバフを研磨パッド３０の表面に一時的にまたは連続的に接触させることにより行ってもよい。

【0052】

さらに、切断工程（ＳＴＥＰ１２０／図１）では、溝加工工程（ＳＴＥＰ１００／図１）において形成された複数の凹溝１１に、切断加工装置であるワイヤーソー装置４の複数のワイヤー４２を配置し、ワイヤー４２を周回させながら前進させることによりＳｉＣインゴット１０をスライス状に切断する。

【0053】

このとき、複数の凹溝１１と同一形状のボビン溝１１が形成されたワイヤーボビン４０を介してワイヤー４２が周回することにより、複数の凹溝１１に正確に配置された複数のワイヤー４２で精度よくＳｉＣインゴット１０を１回でスライス状に精度よく切断することができる。

【0054】

加えて、スライス状に切断されて得られるＳｉＣウェハ１００は、いずれもその周縁がピッチが正確に一致した研磨パッド３０により角部が均一に面取りされているため、切断後に改めて面取り加工などを施す必要もない。

【0055】

なお、本実施形態の半導体結晶ウェハ（ＳｉＣウェハ）の製造装置（切断装置）の構成としては、上述の溝加工ドラム砥石２０と、研磨パッド３０と、ワイヤーソー装置４０により構成される。

【0056】

次に、図４に示すように、第１面加工工程（ＳＴＥＰ１３０／図１）では、切断面のいずれか一方の一面１１０を支持面として、残る他面１２０にメカニカルポリッシュ（高精度研削加工）を施す。

【0057】

具体的には、第１面加工工程（ＳＴＥＰ１３０／図１）では、メカニカルポリッシュを施すメカニカルポリッシュ装置５０（超高合成高精度研削加工装置）により、研削加工を行う。

【0058】

メカニカルポリッシュ装置５０は、スピンドル５１と、定盤であるプラテン５２上のダイアモンド砥石５３とを備える。

【0059】

まず、ここで一面１１０を上面として、スピンドル５１の吸着プレートである真空ポーラスチャック５４に吸着させて支持させ、他面１２０を下面として、ダイアモンド砥石５３により他面１２０を研削加工する。

【0060】

このとき、スピンドル５１およびダイアモンド砥石５３は、図示しない駆動装置により回転駆動されると共に、図示しないコンプレッサーなどによりスピンドル５１がダイアモンド砥石５３に押圧されることにより他面１２０に研削加工が施される。

【0061】

なお、研削加工後には、ドレッサー等によりダイアモンド砥石５３へのドレッシングが施されてもよい。

【0062】

また、メカニカルポリッシュ装置５０は、必要に応じて、加工時に複数の機能水を使用可能なように機能水供給配管を有してもよい。

【0063】

次に、第２面加工工程（ＳＴＥＰ１４０／図１）では、第１面加工工程により、高精度研削加工が施された他面１２０を上面として、一面１１０に対して、第１面加工工程と同様の高精度研削加工を施す。

【0064】

すなわち、他面１２０を上面として、スピンドル５１の吸着プレートである真空ポーラスチャック５４に吸着させ、一面１１０を下面として、ダイアモンド砥石５３により一面１１０を研削加工する。

【0065】

この場合にも、必要に応じて、ドレッサー等をダイアモンド砥石５３に押圧することによりドレッシングが施されてもよい。

【0066】

かかる第１面加工工程（ＳＴＥＰ１３０／図１）および第２面加工工程（ＳＴＥＰ１４０／図１）のメカニカルポリッシュ（高精度研削加工）処理によれば、切断研磨工程により得られた高い平坦性を有するトランスファレス切断面のいずれか一方を支持面（吸着面）として、残りの面に順次、メカニカルポリッシュ（高精度研削加工）を施していくことで、いわゆる転写を防止して高品質なＳｉＣウェハを得ることができると共に、従来の遊離砥石加工、すなわち１次～４次の複数回のラップなど複雑な製造工程を大幅に簡略化することができる。

【0067】

より具体的には、砥石を替えて粗研削や複数回の仕上げ研削を行う必要がなく、例えば、♯３００００以上の砥石により直接１回の研削加工により仕上げまで行うことができるため、簡易であるばかりでなく、ＳｉＣウェハ１００から利用できる真性半導体層を大きく確保するすることができるという優位性がある。

【0068】

なお、第１面加工工程（ＳＴＥＰ１３０／図１）および第２面加工工程（ＳＴＥＰ１４０／図１）の高精度研削加工処理において、ＳｉＣウェハ１００のサイズは、現在８インチまでであり、それぞれの口径のウェハはヘッドの面積に応じて、セットされ、（１２インチまでが可能）高精度研削加工処理が行われる。

【0069】

以上が本実施形態のＳｉＣウェハの製造方法の詳細である。以上、詳しく説明したように、かかる本実施形態のＳｉＣウェハの製造方法および装置によれば、（１）溝加工ドラム砥石２０と、（２）研磨パッド３０と、（３）ワイヤーソー装置４とが対応した凹凸の溝形状となっていることから、（１）溝加工ドラム砥石２０によってＳｉＣインゴット１０の側面全体に形成された複数の凹溝１１に対して、（２）ピッチが正確に一致する研磨パッド３０により凹溝１１に沿った研磨をすることができると共に、（３）凹溝１１と同一形状のボビン溝４１を有するワイヤーボビン４０を介して周回するワイヤー４２により、複数の凹溝１１に正確に配置された複数のワイヤー４１で精度よくＳｉＣインゴット１０をスライス状に１回で切断することができ、高品質なＳｉＣウェハ１００を簡易かつ確実に製造することができる。

【0070】

なお、上記実施形態において、パッド溝形成工程（ＳＴＥＰ１０／図１）は、パット溝３１およびパッド凸部３２が、ＳｉＣインゴット１０の側面全体に周回する複数の凹溝１１（溝加工ドラム砥石２０の複数の凸部２１）と同一形状となるように変更されてもよい。

【0071】

具体的には、図５に示すように、パッド溝形成工程（ＳＴＥＰ１０／図１）おいて、予め、円筒状のパッド溝加工砥石２０´を準備し、溝加工ドラム砥石２０とパッド溝加工砥石２０´とを互いに平行な回転軸上でそれぞれ回転させながら圧接することにより、複数の凸部２１に対応したパッド加工溝２１´（パッド加工凸部２２´）をパッド溝加工砥石２０´に形成する。

【0072】

次いで、パッド溝加工砥石２０´と研磨パッド３０とを互いに平行な回転軸上でそれぞれ回転させながら、パッド溝加工砥石２０´を研磨パッド３０に圧接することにより研磨パッド３０の側面全体にパッド加工溝２１´（パッド加工凸部２２´）に対応した複数のパッド溝３１´を形成する。

【0073】

これにより、研磨工程（ＳＴＥＰ１１０／図１）において、研磨パッド３０´により複数の凹溝１１にぴったり一致する複数のパッド凸部３２´により凹溝１１を研磨することができ、研磨性をより向上させることができる。

【0074】

なお、本実施形態のＳｉＣウェハの製造方法において、上述の一連の処理の後、必要に応じて、化学機械研磨（ＣＭＰ）工程やウェハ洗浄工程が行われてもよい。

【0075】

また、本実施形態は、半導体結晶ウェハの製造方法として、ＳｉＣインゴットからＳｉＣウェハを製造する場合について説明したが、半導体結晶は、ＳｉＣに限定されるものはなく、ガリヒソ、インジュウムリン、シリコン、その他の化合物半導体であってもよい。

【0076】

さらに、本実施形態では、溝加工工程（ＳＴＥＰ１００／図１）において、ＳｉＣインゴット１０は、その両端面が一対の保護板１５，１５を介して保護された状態で回転自在に支持される場合について説明したが、これに限定されるものではない。

【0077】

例えば、溝加工工程（ＳＴＥＰ１００／図１）において、一対の保護板１５，１５を省略して回転軸に直接ＳｉＣインゴット１０を固定してもよい。

【0078】

また、溝加工工程（ＳＴＥＰ１００／図１）以外の工程、例えば、研磨工程（ＳＴＥＰ１１０／図１）や切断工程（ＳＴＥＰ１２０／図１）においても、ＳｉＣインゴット１０の両端面を一対の保護板１５，１５により保護した状態で加工処理を行うようにしてもよい。

【0079】

また、本実施形態では、図３において、同一の縦方向において、溝加工工程（ＳＴＥＰ１００／図１）と研磨工程（ＳＴＥＰ１１０／図１）とが同時に行われる場合について説明したが、これに限定されるものではない。

【0080】

例えば、溝加工工程（ＳＴＥＰ１００／図１）が縦方向で行われると共に、研磨工程（ＳＴＥＰ１１０／図１）が横方向で同時に行われてもよく、その逆に、溝加工工程（ＳＴＥＰ１００／図１）が横方向で行われると共に、研磨工程（ＳＴＥＰ１１０／図１）が縦方向で同時に行われてもよい。また、溝加工工程（ＳＴＥＰ１００／図１）の後に、研磨工程（ＳＴＥＰ１１０／図１）が行われてもよい。

【0081】

さらに、本実施形態では、図２，図３，図５において、ＳｉＣインゴット１０、溝加工ドラム砥石２０、研磨パッド３０などが横たわった状態の配置で説明したが、これに限定されるものではなく、これらを立てた状態で加工を行ってもよい。

【符号の説明】

【0082】

１…ＳｉＣ結晶（半導体結晶）、４…ワイヤーソー装置、１０…ＳｉＣインゴット（半導体結晶インゴット）、１１…凹溝、１５，１５…一対の保護板、２０…溝加工ドラム砥石、２０´…パッド溝加工砥石、２１…凸部、２１´…パッド加工溝、２２´…パッド加工凸部、３０…研磨パッド、３１，３１，３１´…パッド溝、３２，３２´…パッド凸部、４０…ワイヤーソーボビン、４１…ボビン溝、４２…ワイヤー、５０…メカニカルポリッシュ装置（超高合成高精度研削加工装置）、５１…スピンドル、５２…プラテン、５３…ダイアモンド砥石、５４…真空ポーラスチャック（吸着プレート）、１００…ＳｉＣウェハ（半導体結晶ウェハ）、１１０…一面、１２０…他面。