JPS6340325A - 半導体ウエハの切り出し方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体ウェハから、より小口径のものを切り
出す方法及び該切り出しに使用する装置に関する。

（従来技術及び発明が解決しようとする問題点）量産性
、低コスト性を指向して半導体ウヱハは大口径化が進め
られて来た。しかしながら基礎研究を遂行する上では、
小口径半導体ウェハがしばしば効率的で便利である。ま
た小口径半導体ウェハが要求される分野は数多く存在す
る。従来、小口径半導体ウェハは、■小口径の単結晶イ
ンゴットからスライスして作る■大口径ウェハを割る■
半導体ウェハ上にエツチング材に対し耐食性を有する物
質を堆積あるいは塗布してエツチングマスクとした後、
エツチングする等の方法によって製造されている。しか
しながら、上記方法は一長一短があり工業的に必らずし
も満足出来る方法ではなかった。例えば■の方法では、
結晶成長時における熱履歴が大口径のものと異なる為、
結晶性の上での問題点が内在する。

また■の方法では、割る時の機械的歪応力や基材の微粉
末が表面に多量に付着し、これらは、基材の洗浄等の後
処理によっても完全に除去することは不可能である。更
にまた■の方法では、比較・　的浅いエツチングに対し
てはそれ程の問題はないが、半導体ウェハ表面から裏面
までを完全にエツチングする程の非常に深いエツチング
をする場合、十分耐食性を有するエツチングマスクがな
いのが実状である。しかも例えばエツチングマスクとし
て熱酸化膜等を用いると、酸化工程によってウェハ表面
の物性（不純物分布、Ｏ３Ｆの発生等）が変化し、化ウ
ェハとは異なったサンプルとなり実験に適さなくなる場
合もある。従って、従来大口径の半導体ウェハから物性
に変化を与えず小口径のそれを得る簡単な方法及び装置
の開発が要望されて来た。

（問題を解決するための手段） 本発明者等はかかる問題を解決すべく鋭意研究を行って
来た。その結果、簡単な手段で大口径の半導体ウェハか
ら小口径のものを切り出すことに成功し、ここに提案す
るに至った。

即ち、本発明は半導体ウェハ上に弾性材料よりなるマス
キング材を圧着させ、該半導体ウェハの非マスキング部
をエツチング剤と接触させることを特徴とする半導体ウ
ェハのエツチング方法である。また本発明は半導体ウェ
ハ上にマスキング材を圧着させる機能と半導体ウェハの
非マスキング部にエツチング剤を供給する機能とを有す
ることを特徴とする半導体ウェハのエツチング装置をも
提供するものである。

本発明は半導体ウェハ上に弾性材料よりなるマスキング
材を圧着し、該マスキング材でマスクされていない非マ
スキング部をエツチング剤と接触させてエツチングする
。

本発明で用いる半導体ウェハは、特に限定されるもので
はなく一般に公知のものがそのまま使用出来る。一般に
好適に使用される半導体ウェハの代表的な材質はシリコ
ン、ゲルマニウム等の単一結晶体；ガリウム・ヒ素、ガ
リウム・リン、インジウム・リン等の化合物結晶体等で
ある。またその形状、厚み等も特に限定されず如何なる
ものを使用してもよい。

また前記マスキング材は半導体ウェハ上に良好に圧着さ
せる必要上から弾性材料である必要がある。該弾性材料
としては特に限定されないが一般にはショアＡ硬度が２
０〜９５のエラストマー又は有機高分子樹脂等が好まし
い。特にショアＡ硬度が３０〜９０の硬さのものが好適
に採用される。

本発明で特に好適に使用されるマスキング材を具体的に
例示すれば、天然ゴム、各種合成ゴム等のエラストマー
、ポリ塩化ビニール、ポリ酢酸ビニール等のビニール系
樹脂、フッ素樹脂等である。

これらの材質は、エツチング剤に対する耐食性から適宜
決定されるが、特に六フッ化プロピレン重合体、六フッ
化プロピレンと四フッ化エチレンの共重合体、六フッ化
プロピレンとフッ化ビニリデンの共重合体、三フッ化塩
化エチレンとフッ化ビニリデンの共重合体等のフッ素系
ゴムが耐食性に優れている為、好適に採用できる。更に
これらのマスキング材は勿論、前記ショアＡ硬度の範囲
のものが最適である。

また本発明における半導体ウェハ上にマスキング材を圧
着する方法は該マスキング材でマスクされたウェハ部に
エツチング剤が侵入しない限り如何なる方法を採用する
ことも出来る。特に好適に採用される圧着手段は半導体
ウェハ上にマスキング材を置き、該マスキング材上に更
に板状物を置いて該板状物を押圧する方法、板状物間に
上記半導体ウェハとマスキング材とを置き板状物間を例
えばボルトとナツトで締付ける方法、半導体ウェハ上に
置かれたマスキング材に錘を置いて固定化する方法等で
ある。

また半導体ウェハ上をマスキング材でマスクされていな
い非マスキング部は次いでエツチング剤と接触させて取
除かれる。

本発明で使用するエツチング剤は従来公知のエツチング
剤が特に限定されず使用出来、半導体ウェハ材質に応じ
て適宜決定して用いればよい。一般に最も広く使用され
るエツチング剤を例示すれば例えばシリコンウェハに対
しては苛性ソーダ、苛性カリ等の水酸化アルカリ溶液或
いはフッ硝酸混酸液等が、ガリウム・ヒ素ウェハに対し
ては苛性ソーダ、苛性カリ等の水酸化アルカリと過酸化
水素水との混液、或いは硫酸、硝酸、塩酸等の鉱酸と過
酸化水素水との混液等が好適に使用される。

該エツチング剤の接触方法は特に限定されず如何なる方
法を採用してもよい。一般にエツチング剤が蒸気状のも
のである場合は密閉室中に、上記半導体ウェハ上にマス
キング材を置いた状態で移動しエツチング剤を接触させ
る方法、エツチング剤が溶液状のものである場合は前記
非マスキング部にエツチング剤を流すかエツチング剤中
に半導体ウェハ上にマスキング材を固定化した状態で投
入する等の方法が好適に採用される。

また上記非マスキング部にマスキング材を接触させる条
件は特に限定されずエツチング剤の種類に応じて適宜公
知の条件から選べばよい、一般には５℃〜１００℃の温
度範囲が最も好適に採用される。

またエツチング剤の濃度又は組成比は半導体ウェハの種
類、接触方法等に応じて適宜決定すればよい。一般には
エツチング剤の濃度が高くなるとエツチング速度が太き
（なり反応副生物が増大する傾向にありこの場合は半導
体ウェハに供給する薬液量を多くするのが好ましく、逆
にエツチング剤の濃度が低いときは上記とは逆の現象と
なる傾向がある。

本発明で使用する装置は特に限定されず使用出来る。一
般に好適に使用出来る代表的な装置を例示すると次の通
りである。

第１図は本発明で使用する代表的なエツチング装置の斜
視図である。

第２図は、第１図の全体断面図を第３図は、第２図のＡ
−Ａ　’視断図をそれぞれ示す。本図では円形断片を１
個切り出す場合を示す。図中１は半導体ウェハ例えばシ
リコンウェハであり、２．２’。

２＃は、弾性材料（以下弾性体と略す）例えばフッ素ゴ
ムをそれぞれ示す。３．３′は、圧着材即ち押しつけて
密着させる機能を有するもの（以下締付材と略す）例え
ばポリ四弗化エチレン製締付板を示す。シリコンウェハ
とフッ素ゴムは、両端に位置する締付板３及び４組のボ
ルト４及びナフト５を用いて押しつけ密着させる。ウェ
ハと弾性体とを密着させ該密着面を締付けるプレス圧力
は、エツチング液が上記密着面内に侵入しない程度であ
ればよく、ウェハの機械的強度、ウェハ表面の平坦度及
び使用する弾性体の硬度等により適宜決定される。押し
付ける力が弱ければエツチング液が該密着面内に侵入し
易いし、逆に強すぎると機械的強度の弱いウェハの場合
側れることもある。

か（して構成された弾性体で覆われていないウェハ表面
に半導体ウェハをエツチングする薬剤を供給する機能を
有するもの（以下薬液供給設備と略す）から薬剤例えば
フン硝酸混液６を薬液ポンプ７の働きで供給し、該非マ
スク部分のみを徐々にエツチングし最終的にウェハ表面
から裏面に達するまでエツチングを行ない所定の形状（
図面では円形を例示）をした断片を切り出す。説明を簡
単にするため以下の説明においてはエツチング剤として
液状物を用いた例で説明するが、本発明で使用するエツ
チング剤は他の態様例えば蒸気状物を用いることも出来
る。

本発明の重要な要件は、エツチング剤をエツチングされ
るウェハ表面に供給することにより、均一なエツチング
を進行させる点にある。即ち、つエバ材質とエツチング
剤との化学反応によりエツチング部に於けるエツチング
剤の濃度は低下し、水、ガス等の反応副生成物が生じる
。また、この時反応熱が発生し、ウェハエツチング部の
み温度が高くなりあまりにも半導体ウェハ内の温度分布
が大きくなりすぎるとついには半導体ウェハが割れる場
合もある。そのために上記組成変化したエツチング剤を
反応面から除去し、新らたなエツチング剤を反応面に供
給されないと、均一なエツチングを行゛うことはできな
い場合もあり、目的とする所定形状の断片を切り出せな
くなり本発明の目的を達成できない。

また、本発明に於いて、エツチング剤は弾性体で覆われ
ていない半導体ウェハ表面のすべての部分に供給する必
要はない。例えば添付図面第１図には、半導体ウェハ表
面にリング状マスキング材２′と該リング内に円型マス
キング材シート２＃を同心円状に置き、これらマスキン
グ材シートにより形成されるリング状半導体ウェハ表面
にのみエツチング液を供給する態様を示す。その為に、
締付材３内にエツチング液を供給排出する孔８゜９を１
個づつ設けてあり、エツチング液は、エツチング液槽１
０からポンプ７を経て供給孔８からエツチング面に供給
されてウェハ基板と接触した後排出孔９より排出される
。本図の態様は、エツチング部面積が少なく、エツチン
グ液を循環使用する場合には、必然的にエツチング液の
消耗を少なくすることができ好適である。また、リング
状にそってエツチング液を流す構造の為装置に供給する
液量が少なくてすみ供給設備が小さくて済む利点を有す
る。更にエツチング面積が少ないことは発熱量が少ない
ことを意味し、エツチング速度の大なる液が使用でき短
時間で処理が行なえる利点をも有する。

また、得られた小口径の半導体ウェハの断片のエツジ部
は、必要に応じて再度エツチング液による角取りいわゆ
るベリリングを行なってもよい。

本発明に於いて、弾性体を半導体表面に直接密着させる
為、弾性体の種類、エツチング剤の種類等によっては該
弾性体が接触するウェハ表面に弾性体の構成分子が一部
吸着しウェハ表面が汚染される場合もある。このような
場合は半導体ウェハ表面に予め保護膜を形成させる手段
が好適に採用される。例えばシリコンウェハでは大口径
ウェハを高純度過酸化水素水あるいは、白金触媒等を添
加した該溶液中に浸漬して厚さ５０〜８０人程度の比較
的厚い酸化膜をあらかじめ作っておく方法である。該酸
化膜が保護膜として機能するので上記表面汚染は容易に
防止でき、しかもエツチングには何ら支障をきたさない
品質と厚さである。また、この方法は、室温からたかだ
か１００℃程度の低温で酸化膜を形成することができる
ので、下地シリコン基板に何ら悪影響を与えず基板物性
もまったく変化しないという利点を有する。該酸化膜は
、エツチング完了後、まず表面を過酸化水素水−硫酸系
、ＲＣＡ洗浄等で清浄化処理を施して表面に吸着した汚
染物質を除去した後さらに、希フッ酸溶液あるいは、パ
フファードフソ酸溶液等により除去することにより再び
元通りのシリコン基板表面を得ることが可能である。

第１図には円形の断片を切り出す場合を示したが、その
断片は三角形や四角形、多角形等の任意の形状を選択で
きる。また、弾性体の形状も平シート状あるいは、０リ
ングや角リング等のリング状のいずれの形状を採用出来
る。

本発明で用いる締付材は、ウェハと弾性体との密着表面
が全周にわたって押しつけられ密着状態が継続する構造
であれば何ら制限されない。第１図には、二枚の締付板
及び数組のボルトナツトを用いて締付る構造を示したが
、本発明はこれに限定されるものではない。該締付板は
特に限定されないが一般に、剛性を有する材質例えば、
四弗化エチレン重合体、塩化ビニル重合体、プロピレン
重合体等の合成樹脂あるいはステンレス、銅等の金属の
平板が締付板として好適に用いられる。また、該締付板
内にエツチング部分に液を供給排出する為の孔を設ける
態様も好適である。

本発明でのエツチング液供給機能とは、エツチング部分
の半導体ウェハ表面にエツチング液が供給できるもので
あればよく、通常エツチング液槽８・液供給設備・及び
それらをつなぐ配管路等から構成される。通常好適に用
いられる液供給設備は、ポンプ、かくはん機、バブリン
グ等である。

第１図ではポンプを用いる場合について図示した・また
エツチング表面にエツチング液を供給・排出する態様は
、第１図に示す１個づつの供給・排出孔を有するものに
限定されない。２個以上の給排液孔あるいは、切り出す
断片の全外周に供給し排出する態様も好適である。

次に、第４図は、本発明の他の実施態様を示し、弾性体
に覆われていないウェハ表面のすべての部分にエツチン
グ液を供給する態様を示す全体断面図である。第５図は
、第４図のＢ−Ｂ’視断図を示す。上記態様は、１個の
四角形断片を切り出す。

エツチング液は、液供給孔８より弾性体で覆われていな
いウェハ表面に供給される。

次に、第６図は、本発明の更に他の実施態様を示す。全
体断面図であるエツチング面はウェハの両面にある。こ
の場合、エツチング時間が２となり短時間で断片が得ら
れ好適である。尚、切り出す断片を覆う上下弾性体外周
部の位置決めは、精密に行なう必要があることは言うま
でもない。

次に、第７図は本発明の更に他の実施態様を示す平面図
である。切り出す断片の数は、４個であるが、その数は
形状とともに任意に選択できる。

また、第８図は第７図のｃ−ｃ　’断図である。本実施
例は、弾性体としてＯリングを用いた態様を示す。

第９図は、本発明の第５の更に他の実施態様を示す全体
断面図である。締付板間に設置されるウェハ枚数は、４
枚の例を示すが、本発明はこれに限定されるものではな
く何枚であってもよい。この場合、各ウェハに対しエツ
チング液を供給、排出する孔が必要であることは言うま
でもない。

（効　果） 本発明によれば切り出し部の半導体ウェハ表面に所定形
状あ弾性体を押しつけ密着させることにより、該表面が
エツチング液により侵食されることなく、該ウェハ特定
部分の表面から裏面まで完全にケミカルウェットエツチ
ングすることができるので、任意の形状の小口径ウェハ
を表面物性を変化させることなくしかも表面汚染を受け
ることなく迅速、効率的かつ安価に得ることが可能とな
ったＯ また、用いる半導体ウェハの大きさ、厚さ等に何ら制限
がないので例えば大口径ウェハから小口径のものを多数
枚切り出すことが可能となり、大口径のものを使用する
量産現場と小口径の基礎研究現場との間で、品質のまっ
たく同一な結晶を使用することができ両者間に結晶性の
上での差が生じるという問題点がなくなった。

また、ケミカルウェットエツチングを採用することによ
り、例えば大口径ウェハを割る時に発生する機械的応力
や基板微粉末が表面に多量に付着する等の問題点を完全
に解消することができた。

更に、従来あるウェハ上にエツチング剤に対して耐食性
を有する物質を堆積あるいは塗布する方法では、工程数
が多くなるとともにウェハ表面物性が変化しやすいが、
本発明では弾性体を密着させる方法を採用したので工程
が短く迅速にしかも表面物性を変化させることなく希望
する断片を切り出すことができる。

（実施例） 本発明を更に具体的に説明するため以下実施例を挙げて
説明するが本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。

実施例１ 第１図に示す圧着材３′として直径１２ｃｍで、厚み１
５ｍｍの四フフ化エチレン重合体（商品名；テフロン）
板状物を用い、該板状物の上に第１図に示すように直径
７６ｉｎのフッ素ゴム板（商品名；パイトン）をセット
した。次いで表−１に示す性状のシリコンウェハを上記
フッ素ゴム板の上に置き、更にその上に第１図に示すよ
うにリング巾５鶴で、厚み５ｍｍのリング状フッ素ゴム
（商品名；パイトン）と該リング内に位置するように直
径３３ｗｍで厚み５龍の円形フッ素ゴム板（商品名；パ
イトン）を同心円状に置いた。更に第１図に示す圧着材
３として直径１２０で厚み１５龍の圧着材をセットし、
第１図に示す３と３′の圧着材を四本のボルトとナツト
とで締付けた。

圧着材３に設けられた孔（８）からは、４９重景％のフ
ッ酸と７０重量％の硝酸の容積比がｌ二８のフッ硝酸混
液（２５℃）を８０ｍ１１分の速度で供給し、孔（９）
から同速度で排出させて循環させてエツチングを行った
。エツチング時間１８０分後に上記エツチング液の供給
を終了し、前記装置を解体した結果前記円形フッ素ゴム
板に相当する小口径のシリコンウェハが得られた。

得られた小口径のシリコンウェハの表面の直径は３２．
９　ｔｍで、同裏面の直径は３２．７１■であり、パリ
はなかった。また該シリコンウェハの抵抗率、結晶軸等
は原料シリコンウェハと同じであった。

表−１ 尚、得られたシリコンウェハの断片の寸法は表面と裏面
の直径をそれぞれ６ケ所場所を変えてノギスで測定し、
これらの最小値と最大値を示した。

該測定方法はエツチング完了後、１０分間超純水で水洗
を行ないその後装置を解体し断片を取り出しその寸法を
計測した。得られたシリコンウェハは鏡面にエツチング
液による染みやくもり等の表面汚染もなく、表面から裏
面まで完全にエツチングする事が出来た。

実施例２ 実施例１におけるマスキング材の仕様、エツチング液の
供給量、エツチング時間等を表−２に示すように変えた
以外は実施例１と同様に実施した。

その結果はいずれも鏡面にエツチング液による染みやく
もりなどの汚染もなく完全にエツチングされていた。ま
た得られたシリコンウェハの物性も原料のシリコンウェ
ハと同じであった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の代表的な実施態様を示す斜視図；第
２図は、第１図に示す装置の全体断面図；第３図は第２
図のＡ−Ａ’視断図；第４図は本発明の他の実施態様を
示す全体断面図；第５図は、第４図のＢ−Ｂ’視断図；
第６図は本発明の他の実施態様を示す全体断面図；第７
図は本発明の他の実施態様を示す視断図；第８図は第７
図のＣ−Ｃ′断面図第９図は本発明の他−の実施態様を
示す全体断面図である。 各図中において、１はシリコンウェハ、２，２′２＃は
弾性体、６はエツチング液、８は液入口、９は液出口を
示す。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体ウェハ上に弾性材料よりなるマスキング材
   を圧着させ、該半導体ウェハの非マスキング部をエッチ
   ング剤と接触させることを特徴とする半導体ウェハのエ
   ッチング方法。
2. （２）エッチング剤が液状物である特許請求の範囲第１
   項記載のエッチング方法。
3. （３）半導体ウェハ上にマスキング材を圧着させる機能
   と半導体ウェハの非マスキング部にエッチング剤を供給
   する機能とを有することを特徴とする半導体ウェハのエ
   ッチング装置。
4. （４）マスキング材が弾性材料よりなるマスキング材で
   ある特許請求の範囲第４項記載のエッチング装置。
5. （５）エッチング剤が液状物である特許請求の範囲第４
   項記載のエッチング装置。
6. （６）圧着機能が半導体ウェハ上に置かれたマスキング
   材を板状物で押圧するものである特許請求の範囲第４項
   記載のエッチング装置。
7. （７）エッチング剤を供給する機能が板状物に設けた穴
   である特許請求の範囲第４項記載のエッチング装置。
8. （８）圧着機能が半導体ウェハとその上に置かれたマス
   キング材とを少くとも２枚の板状物間に介在させて押圧
   するものである特許請求の範囲第４項記載のエッチング
   装置。
9. （９）圧着機能が半導体ウェハとその両面に置かれたマ
   スキング材とを少なくとも２枚の板状物間に介在させて
   押圧するものである特許請求の範囲第４項記載のエッチ
   ング装置。