JP2004262180A - スライサ切断方法とそのための設備 - Google Patents

Abstract

【課題】テスト切断によるウエハの無駄を防止しつつ、特定結晶面方位の主面を有するウエハを単結晶インゴットから切り出すスライサ切断方法を提供する。
【解決手段】単結晶インゴットを特定結晶面に平行にスライサで切断する方法は、第１のインゴットをステージ上に載置してスライサで第１の切断を行い、平面検知センサを第１インゴットの第１切断面に適用してその第１切断平面を特定し、第１インゴットに代えて第２のインゴットをステージ上に載置し、平面検知センサを第２インゴットの端面に適用してその端面が第１切断平面に平行になるようにステージを調整し、第２インゴットの端面とその第２インゴット内の特定の結晶方位面との間の既知の幾何学的関係に基づいてステージを再調整してその特定結晶方位面が第１切断平面に平行になるように設定し、その後に第２インゴットに対してそのスライサで第２の切断を行う。
【選択図】 図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は単結晶インゴットのスライサによる切断方法とそのための設備に関し、特に、半導体や誘電体などの柱状単結晶インゴットからウエハを切り出すスライサ切断方法とそのための設備の改善に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
円柱状や角柱状の単結晶インゴットからウエハを切り出す場合、一般には内周刃スライサまたは外周刃スライサなどのスライサ、さらにはワイヤソーまたはマルチワイヤソーなどが用いられる。
【０００３】
ところで、電子部品用に用いられる半導体または誘電体などのウエハは、その主面が特定の結晶学的方位を有すべきことを求められる場合が多い。たとえば、柱状単結晶インゴットから切り出されるべきウエハが特定の結晶面Ｃに平行な主面方位を有すべき場合、その柱状インゴットはスライサによってその結晶面Ｃに平行に切断されなければならない。
【０００４】
ところで、例えば半導体単結晶の柱状インゴットが回転引き上げ法などによって成長させられた場合、その成長インゴットの径が変化している両端部が切断除去されて、ほぼ一定径の円柱状インゴットにされる。こことき、インゴットの両端部は、そのインゴットの長手方向の軸にほぼ直交する面に平行に切断される。このようにインゴットの両端部が切除されるのは、インゴットの成長端部は不純物が高くて格子欠陥密度も高いことが多いからである。
【０００５】
次に、そのように両端部が切除されたインゴットのその平端面から、第１のテストウエハが切り出される。この第１のテストウエハは、半導体インゴットにおけるキャリヤの移動度のような電気的特性や結晶方位などを調べるために用いられる。すなわち、第１のテストウエハにＸ線回折を適用することによって、インゴットの結晶方位を知ることができる。
【０００６】
このように第１のテストウエハによって結晶方位が特定されたインゴットからは、特定方位の結晶面に平行な主面を有するウエハが例えばスライサによって切り出される。そのように特定方位の主面を有するウエハをインゴットからスライサで切り出す従来の方法が、図５と図６の模式的な斜視図で図解されている。なお、本願の図面において、同一の参照符号は同一部分または相当部分を表わしている。
【０００７】
図５において、インゴット１は傾角調整ステージ２上に載置される。その傾角調整ステージ２は、水平回転ステージ（図示せず）上に設置されている。インゴット１の結晶方位は、前述のような第１のテストウエハの測定から既に知られている。しかし、インゴット中の特定の結晶面１Ｃ（図中において影付された仮想面として表わされている）に平行な主面を有するウエハが切り出されるべき場合、そのインゴットの結晶方位に関する何らかの印を付与していたとしても、目視によって結晶面１Ｃと内周刃スライサ１０の面とが正確に平行になるように傾角調整ステージ２と回転ステージとを調整することは容易ではない。
【０００８】
また、スライサ１０は白色矢印で示されているように回転させられるとともに、インゴット１に対して相対的に移動させられ、そのような動作によってインゴット１からウエハが切り出される。したがって、たとえ結晶面１Ｃとスライサ１０の面とが正確に平行になるように初期設定できたとしても、実際に切り出されたウエハの主面が結晶面１Ｃに正確に一致していないこともあり得る。そのような理由としては、実際の切断のときにスライサにかかる応力の影響などが考えられる。
【０００９】
そこで、従来では図５に示されているように、傾角調整ステージ２上に載置されたインゴット１のテスト切断として、第２のテストウエハ１Ｗがスライサ１０によって実際に切り出される。そして、その第２テストウエハ１Ｗの切断面に対してＸ線回折を適用し、ステージ２上のインゴット１の結晶方位と切断面１Ａとの関係が調べられる。
【００１０】
その後、図６に示されているように、第２のテストウエハ１ＷのＸ線測定で確認されたインゴット１中の特定結晶面１Ｃが図５中の実際の切断面１Ａに平行になるように、傾角調整ステージ２と水平回転ステージとが調整される。この調整の後に、特定結晶面１Ｃの主面を有するウエハが、スライサ１０によってインゴット１から実際に切り出される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、特定結晶面１Ｃの主面を有するウエハをインゴット１からスライサ１０で切り出す場合に、従来ではテスト切断によって第２テストウエハ１Ｗを切り出している。しかし、この第２テストウエハ１Ｗは、特定結晶面１Ｃの主面を有していないので、目的ウエハとして利用することができず、テスト切断後には無駄なウエハになる。
【００１２】
そこで、本発明は、テスト切断による第２テストウエハ１Ｗの無駄を防止しつつ、特定の結晶面方位１Ｃの主面を有するウエハを単結晶インゴット１から正確かつ簡便にに切り出すことができるスライサ切断方法とそのための設備を提供することを目的としている。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００２−３３１５１８号公報
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、柱状の単結晶インゴットをその特定結晶面に平行にスライサで切断する方法は、任意の第１のインゴットをステージ上に載置してスライサで第１の切断を行い、平面の方位を特定し得る平面検知センサを第１インゴットの第１切断面に適用することによってその第１切断面を含む第１切断平面を特定し、第１インゴットに代えて第２のインゴットをステージ上に載置し、平面検知センサを第２インゴットの端面に適用してその端面が第１切断平面に平行になるようにステージを調整し、第２インゴットの端面とその第２インゴット内の特定の結晶方位面との間の既知の幾何学的関係に基づいてステージを再調整することによってその特定結晶方位面が第１切断平面に平行になるように設定し、その後に第２インゴットに対してそのスライサで第２の切断をすることを特徴としている。
【００１５】
そうすることによって、特定結晶面に対して高い精度で平行な主面を有するウエハを簡便に切り出すことが可能になる。なお、第１インゴットとしては無価値のダミーインゴットを用いることができる。
【００１６】
また、そのようなスライサ切断方法は、ステージと、スライサと、平面検知センサとを備えたスライサ切断設備において実施することができる。平面検知センサは、同一直線上にない３点以上の複数の測定点の位置を検知することによって、それら複数の測定点を含む平面の方位を特定することができる。平面検知センサは、鉛直方向に２点と水平方向に２点の位置を検知し得る４つのポイントセンサを含んでいることが好ましい。
【００１７】
スライサ切断設備は側壁とその側壁に脱着可能なガイドレールを含むことができ、平面検知センサはそのガイドレール上で摺動させ得る。平面検知センサは、特定した平面の方位に関するデータを処理するためのデータ処理システムに接続されていることが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１から図４を参照して、本発明の一実施形態によるスライサ切断方法とそのための設備が、模式的な側面図で図解されている。
【００１９】
まず、図１において、無価値のダミーインゴット１Ｄが傾角調整ステージ２上に載置される。そして、白色矢印で示されているように、そのダミーインゴット１Ｄに対してスライサ１０が相対的に昇降させられ、実際にダミーテストウエハ１ＤＷが切断される。その結果、ダミーインゴット１Ｄの残部において切断端面１Ａが形成される。
【００２０】
図２において、スライサ切断設備の側壁２０に対してガイドレール２１が装着され、その上に平面検知センサ２２が摺動可能に載置される。この平面検知センサ２２は、同一直線上にはない３点以上の位置を検知し得る複数のポイントセンサを含んでいる。なお、図２においては、２つのポイントセンサ２２ａ、２２ｂのみが例示されている。
【００２１】
平面検知センサ２２は、ガイドレール２１上で摺動可能であり、ダミーインゴット１Ｄの切断端面１Ａに適用される。そのとき、ポイントセンサ２２ａ、２２ｂの各々は小さな球面の触子を有し、その触子が切断端面１Ａに接触させられる。こうして、同一直線状にない３点以上の位置が検知され、それによって切断端面１Ａの面方位が特定される。なお、平面検知センサ２２は、検知された複数点の位置から面方位を算出する演算装置、それらのデータを保存する記憶装置、およびデータを表示する表示装置などを含むデータ処理システム（図示せず）に接続されている。
【００２２】
断面の方位を正確かつ簡便に特定するためには、平面検知センサ２２は、水平方向に２つのポイントセンサと垂直方向に２つのポイントセンサを含むことが好ましい。そうすれば、例えばインゴットの円形、楕円形、または矩形の断面の面方位を特定する場合に、水平方向の２つのポイントセンサをその断面の幅方向の両端近傍に適用すると同時に、垂直方向の２つのポイントセンサをその断面の上下方向の両端近傍に適用することができる。そして、その断面に対する一回の平面検知センサ２２の適用によって、断面の水平方向の傾斜と垂直方向の傾斜とを高い精度で同時に特定することができる。
【００２３】
以上のようにして、平面検知センサ２２によって特定されたダミーインゴット１Ｄの断面１Ａに関する面方位データは、図示されていないデータ処理システムに保存される。
【００２４】
図３において、平面検知センサ２２をガイドレール２１上で摺動させて、ダミーインゴット１Ｄの断面１Ａから離脱させる。そして、傾角調整ステージ２上のダミーインゴット１Ｄが、単結晶インゴット１に置き換えられる。なお、この単結晶インゴット１においては、前述のような第１のテストウエハのＸ線測定によって、端面１ａと特定結晶面１Ｃとの角度関係が既知である。
【００２５】
その後、ガイドレール２１上で平面検知センサ２２を摺動させて、それを単結晶インゴット１の端面１ａに適用する。すなわち、平面検知センサ２２中の各ポイントセンサの触子が端面１ａに接触させられる。そして、それらのポイントセンサの触子に接触している端面１ａの面方位が、データ処理システムに保存されている断面１Ａの面方位に一致するように傾角調整ステージ２および回転ステージが調整される。これによって、単結晶インゴット１の端面１ａは、ダミーインゴット１Ｄの実際の切断面１Ａと平行に設定され得る。
【００２６】
図４では、インゴット１において既知である端面１ａと特定結晶面１Ｃとの角度関係が平面検知センサ２２のデータ処理システムにおいて考慮され、その特定結晶面１Ｃが切断面１Ａに平行になるように、平面検知センサ２２中の複数のポイントセンサの触子先端によって特定される平面にインゴット１の端面１ａが一致するように、傾角調整ステージ２および回転ステージが再調整される。
【００２７】
その後、平面検知センサ２２をガイドレール２１上で摺動させて単結晶インゴット１の端面１ａから離脱させるとともに、そのガイドレール２１が側壁２０から取り外される。そして、ダミーインゴット１Ｄを切断した場合と同様にして、スライサ１０によって、単結晶インゴット１から目的ウエハが切り出される。
【００２８】
なお、以上の実施形態においては断面に対して機械的に接触する触子を有するポイントセンサを含む平面検知センサを利用する場合について説明されたが、光学的に位置を検知するポイントセンサを含む平面検知センサを利用してもよいことは言うまでもない。そのような、光学的ポイントセンサには半導体レーザを利用することができる。また、機械的触子を利用する平面検知センサの実例としては、株式会社キーエンスから販売されているグラフィックアナログコントローラＲＪ−８００を入手することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、テスト切断によるテストウエハの無駄を防止しつつ、特定の結晶面方位の主面を有するウエハを単結晶インゴットから正確かつ簡便にに切り出すことができるスライサ切断方法とそのための設備を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるスライサ切断方法における初期ステップを図解する模式的な側面図である。
【図２】本発明の一実施形態によるスライサ切断方法における図１のステップに続くステップを図解する模式的な側面図である。
【図３】本発明の一実施形態によるスライサ切断方法における図２のステップに続くステップを図解する模式的な側面図である。
【図４】本発明の一実施形態によるスライサ切断方法における図３のステップに続くステップを図解する模式的な側面図である。
【図５】従来のスライサ切断方法における初期ステップを図解する模式的な斜視図である。
【図６】従来のスライサ切断方法における図５のステップに続くステップを図解する模式的な斜視図である。
【符号の説明】
１ 単結晶インゴット、１ａ 端面、１Ａ ダミー切断面、１Ｃ 特定結晶面、１Ｄ ダミーインゴット、２ 傾角調整ステージ、１０ スライサ、２０ スライサ切断設備の側壁、２１ ガイドレール、２２ 平面検知センサ、２２ａ、２２ｂ ポイントセンサ。

Claims (7)

1. 柱状の単結晶インゴットをその特定結晶面に平行にスライサで切断する方法であって、
   任意の第１のインゴットをステージ上に載置して前記スライサで第１の切断を行い、
   平面の方位を特定し得る平面検知センサを前記第１インゴットの前記第１切断面に適用することによって、その第１切断面を含む第１切断平面を特定し、
   前記第１インゴットに代えて第２のインゴットを前記ステージ上に載置し、
   前記平面検知センサを前記第２インゴットの端面に適用して、その端面が前記第１切断平面に平行になるように前記ステージを調整し、
   前記第２インゴットの端面とその第２インゴット内の特定の結晶方位面との間の既知の幾何学的関係に基づいて前記ステージを再調整することによって、その特定結晶方位面が前記第１切断平面に平行になるように設定し、
   その後に前記第２インゴットに対して前記スライサで第２の切断をすることを特徴とするスライサ切断方法。
2. 前記第１インゴットは無価値のダミーインゴットであり、前記第１切断はテスト切断であることを特徴とする請求項１に記載のスライサ切断方法。
3. 請求項１または２に記載されたスライサ切断方法を実施するための設備であって、前記ステージと、前記スライサと、前記平面検知センサとを備えたことを特徴とするスライサ切断設備。
4. 前記平面検知センサは同一直線上にない３点以上の複数の測定点の位置を検知してそれら複数の測定点を含む平面の方位を特定することを特徴とする請求項３に記載のスライサ切断設備。
5. 前記平面検知センサは鉛直方向に２点と水平方向に２点の位置を検知し得る４つのポイントセンサを含んでいることを特徴とする請求項４に記載のスライサ切断設備。
6. 前記スライサ切断設備は側壁とその側壁に脱着可能なガイドレールを含み、前記平面検知センサは前記ガイドレール上で摺動可能であることを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載のスライサ切断設備。
7. 前記平面検知センサは、特定した平面の方位に関するデータを処理するためのデータ処理システムに接続されていることを特徴とする請求項３から６のいずれかに記載のスライサ切断設備。

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