JP2009214545A - 単結晶インゴットとスライス台の接着装置及び接着方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インゴットをスライス台に接着するときの位置ずれを防止し、結晶軸精度を向上させる。
【解決手段】上部ジャッキ１でインゴット４に対して押し下げ力を発生させ、下部ジャッキ１１でスライス台６に対して押し上げ力を発生させる。上部ジャッキ１の押し下げの方向はインゴット４の長手方向と直交する方向とし、下部ジャッキ１１の押し上げの方向はその対向方向とする。インゴット４とスライス台６は、上部ジャッキ１と下部ジャッキ１１によって対向する二方向から押しつけられて接着される。
【選択図】図１

Description

本発明は、結晶軸を調整した単結晶インゴットとスライス台とを接着する単結晶インゴットとスライス台の接着装置及び接着方法に関する。

半導体基板となるウェーハは、円柱状の単結晶インゴット（以下、単に「インゴット」という）をワイヤーソーでスライスすることによって形成される。このスライスの際に必要とされる条件は、インゴットの結晶軸に対してスライス面を垂直にすることである。ところが、インゴットの長手方向中心軸とインゴットの結晶軸とは必ずしも平行ではない。したがって、インゴットをその長手方向に対して垂直にスライスしてもインゴットの結晶軸とスライス面は垂直にならない。

そこで、通常は次のようにしてインゴットの結晶軸とスライス面とを垂直にする。まずインゴットの結晶軸を測定する。つぎに図３に示すように、インゴット４の長手方向に沿う周面（以下、単に「周面」という）にスライス台６を接着する。インゴット４とスライス台６との接着の際には、測定したインゴットの結晶軸とプレート状のスライス台の長手方向とが平行になるようにする。スライス台６はワークプレート７と一体となっている。ワイヤーソーのベース３０にワークプレート７を取り付けると、ワイヤーソーの機械中心軸とスライス台６の長手方向が平行になる。つまり、ワイヤーソーの機械中心軸とインゴット４の結晶軸は平行になる。この状態でベース３０をワイヤー３１側に移動させてインゴット４をスライスすれば、インゴットの結晶軸とスライス面とは垂直になる。

下記特許文献１には結晶軸の測定装置に関する技術が説明されており、ここには単結晶インゴットとスライス台の接着装置が開示されている。図４にこの単結晶インゴットとスライス台の接着装置２０を示す。

同図４を用いて、インゴット４とスライス台６の接着作業について説明する。 インゴット４の直径よりも小さく且つスライス台６の幅よりも大きな間隔が設けられた二つのワーク支持ローラ５にインゴット４を載置する。また、Ｘ軸方位調整部９上に設けられた接着プレート８にワークプレート７を載置する。Ｘ軸方向とは、インゴット４の長手方向及び上下方向に対する垂直方向のことをいい、図４では左右方向のことをいう。ワーク支持ローラ５を回転させてインゴット４を軸中心に回転させ、またＸ軸方位調整部９を調整してスライス台６をＸ軸方向に回転させて結晶軸の修正作業を行う。

結晶軸の修正作業が終了したら、インゴット４の上部にインゴット押さえブロック３を載置し、さらにその上部にインゴットブロック押さえ２を載置する。インゴットブロック押さえ２には、接着装置２０に固定され且つ長手方向が上下方向である二つの支柱１２が挿通されている。このため、インゴットブロック押さえ２は支柱１２に沿って摺動自在である。インゴット押さえブロック３にインゴットブロック押さえ２を載置したら、クランプ２１によってインゴットブロック押さえ２を支柱１２に固定する。こうしてインゴット４は所定位置で固定される。

上下面に接着剤を塗布したスライス台６をワークプレート７に載置し、下部ジャッキ１１のハンドルを回転させて押し上げ力を発生させる。すると、テーブル１０、Ｘ軸方位調整部９、接着プレート８、ワークプレート７、スライス台６が上昇し、インゴット４の周面とスライス台６とが接する。

この際、下部ジャッキ１１の押し上げ力はインゴットブロック押さえ２にも作用するが、インゴットブロック押さえ２は支柱１２にクランプ２１で保持されている。クランプ２１の保持力が下部ジャッキ１１の押し上げ力よりも大きい場合は、インゴットブロック押さえ２は保持される。したがって、インゴット４は所定位置に保持され、インゴット４とスライス台６とが接着される。

従来の接着装置２０によると、クランプ２１の固定が不十分である場合にクランプ２１の保持力は非常に小さい。このような場合に、下部ジャッキ１１の押し上げ力はクランプ２１の保持力を超えてしまい、インゴットブロック押さえ２が上方にずれる。すると、インゴット４とスライス台６との押しつけが不十分となり、インゴット４とスライス台６とがずれる原因となる。

また、そもそも下部ジャッキ１１は非常に大きな押し上げ力を発生させる。このため、下部ジャッキ１１の押し上げ作業を注意深く行わないと、インゴットブロック押さえ２に作用する押し上げ力がクランプ２１の保持力を容易に超えてしまう。この場合も、インゴットブロック押さえ２が上方にずれ、インゴット４とスライス台６とがずれる原因となる。

このように、インゴット４及びスライス台６を保持しつつ一方向から押しつけ力を作用させる装置は、押しつけ力が保持力を超えた場合にインゴット４とスライス台６の相対位置がずれ、結晶軸精度が低下するという問題が発生する。

本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、インゴットとスライス台の相対位置のずれを防止し、結晶軸精度を向上させることを解決課題とするものである。

第１発明は、
結晶軸を調整した単結晶インゴット４とスライス台６とを接着すると共にスライス台６とワークプレート７とを接着する単結晶インゴットとスライス台の接着装置において、
単結晶インゴット４の長手方向と直交する第１の方向に押しつけ力を発生させる第１の押圧手段１と、
前記第１の方向と対向する第２の方向に押しつけ力を発生させる第２の押圧手段１１と、
前記第１の押圧手段１の端部のうち前記第２の方向の端部と接触し、前記第１の押圧手段１が前記第２の方向へ移動することを規制する第１の規制手段１３と、
前記第２の押圧手段１１の端部のうち前記第１の方向の端部と接触し、前記第２の押圧手段１１が前記第１の方向へ移動することを規制する第２の規制手段１４と、を備え、
前記第１の押圧手段１と前記第２の押圧手段１１で単結晶インゴット４とスライス台６とを互いに押しつけて接着すると共にスライス台６とワークプレート７とを互いに押しつけて接着し、単結晶インゴット４とスライス台６とワークプレート７を一体にすること
を特徴とする。

図１を用いて第１発明を説明する。
上部ジャッキ（第１の押圧手段）１はインゴット４に対して押し下げ力を発生させ、下部ジャッキ（第２の押圧手段）１１はスライス台６に対して押し上げ力を発生させる。上部ジャッキ１の押し下げの方向はインゴット４の長手方向と直交する方向であり、下部ジャッキ１１の押し上げの方向はその対向方向である。図１によれば、インゴット４の長手方向は紙面の垂直方向であり、上部ジャッキ１の押し下げの方向は図面下方向であり、下部ジャッキ１１の押し上げの方向は図面上方向である。インゴット４とスライス台６は、上部ジャッキ１と下部ジャッキ１１によって対向する二方向から押しつけられて接着される。

第２発明は、
結晶軸を調整した単結晶インゴット４とスライス台６とを接着すると共にスライス台６とワークプレート７とを接着する単結晶インゴットとスライス台の接着装置において、
単結晶インゴット４の長手方向と直交する第１の方向に押しつけ力を発生させる第１の押圧手段１と、
前記第１の方向と対向する第２の方向に押しつけ力を発生させる第２の押圧手段１１と、
単結晶インゴット４を支持する支持手段５と、
前記第１の押圧手段１の端部のうち前記第２の方向の端部と接触し、前記第１の押圧手段１が前記第２の方向へ移動することを規制する第１の規制手段１３と、
前記第２の押圧手段１１の端部のうち前記第１の方向の端部と接触し、前記第２の押圧手段１１が前記第１の方向へ移動することを規制する第２の規制手段１４と、を備え、
前記支持手段５で単結晶インゴット４を支持しつつ、前記第１の押圧手段１と前記第２の押圧手段１１で単結晶インゴット４とスライス台６とを互いに押しつけて接着すると共にスライス台６とワークプレート７とを互いに押しつけて接着し、単結晶インゴット４とスライス台６とワークプレート７を一体にすること
を特徴とする。

第３発明は、第２発明において、
前記第１の押圧手段１は単結晶インゴット４を前記支持手段５に押しつけ、前記第１の押圧手段１の押しつけ力は前記第２の押圧手段１１の押しつけ力以上であること
を特徴とする。

図１を用いて第２、第３発明を説明する。
上部ジャッキ（第１の押圧手段）１はインゴット４に対して押し下げ力を発生させ、下部ジャッキ（第２の押圧手段）１１はスライス台６に対して押し上げ力を発生させる。上部ジャッキ１の押し下げの方向はインゴット４の長手方向と直交する方向であり、下部ジャッキ１１の押し上げの方向はその対向方向である。図１によれば、インゴット４の長手方向は紙面の垂直方向であり、上部ジャッキ１の押し下げの方向は図面下方向であり、下部ジャッキ１１の押し上げの方向は図面上方向である。インゴット４はワーク支持ローラ（支持手段）５で支持されており、上部ジャッキ１によってワーク支持ローラ５に押しつけられる。また、インゴット４とスライス台６は、上部ジャッキ１と下部ジャッキ１１によって対向する二方向から押しつけられて接着される。

この際、上部ジャッキ１の押し下げ力を下部ジャッキ１１の押し上げ力以上にすれば、インゴット４は下方向への移動をワーク支持ローラ５で規制され、上方向への移動を上部ジャッキ１で規制される。したがってインゴット４及びスライス台６は所定位置に固定される。

第４発明は、
結晶軸を調整した単結晶インゴットと４スライス台６とを接着すると共にスライス台６とワークプレート７とを接着する単結晶インゴットとスライス台の接着方法において、
単結晶インゴット４を支持部材５で支持する支持工程と、
第１の押しつけ部材１、２、３を用いて、単結晶インゴット４の長手方向と直交する第１の方向に押しつけ力を発生させて、単結晶インゴット４を前記支持部材５に押しつけ、同時に、前記第１の押しつけ部材１、２、３の端部のうち前記第１の方向と対向する第２の方向の端部を押さえつつ前記第１の押しつけ部材１、２、３が前記第２の方向へ移動することを規制する第１の押圧工程と、
第２の押しつけ部材８、９、１０、１１を用いて、前記第２の方向に押しつけ力を発生させて、スライス台６を単結晶インゴット４に押しつけると共にワークプレート７をスライス台６に押しつけ、同時に、前記第２の押しつけ部材８、９、１０、１１の端部のうち前記第１の方向の端部を押さえつつ前記第２の押しつけ部材８、９、１０、１１が前記第１の方向へ移動することを規制する第２の押圧工程と、を備えたこと
を特徴とする。

第４発明は、第２発明の装置の発明を、方法の発明に置換したものである。

本発明によれば、インゴット及びスライス台を保持しつつ一方向から押しつけ力を作用させるのではなく、インゴット及びスライス台に対して対向する二方向から押しつけ力を作用させているため、インゴットとスライス台との接着を確実に行うことができる。したがって、インゴットとスライス台の相対位置のずれを防止でき、結晶軸精度を向上させることができる。

図１は本実施形態に係る単結晶インゴットとスライス台の接着装置の構成図である。 図２（ａ）は本実施形態による結晶軸のずれの分布を示す図であり、図２（ｂ）は従来の装置による結晶軸のずれの分布を示す図である。結晶軸の示す。 図３はインゴットのスライスを説明するための図である。 図４は従来の単結晶インゴットとスライス台の接着装置の構成図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は本実施形態に係る単結晶インゴットとスライス台の接着装置の構成図である。
なお、図１に示す接着装置１はインゴット４に対して上方向及び下方向の押しつけ力を作用させるものであるとして以下の説明をする。また、上とは図面の上方を意味し、下とは図面の下方を意味する。また、図１の紙面に対する垂直方向をインゴット４の長手方向とする。

上部ジャッキ１はハンドルの正回転によって上下方向に押し拡げられ、逆回転によって縮められる。上部ジャッキ１の上端は二つの支柱１２に固定された上部ジャッキ固定部１３に取り付けられており、上部ジャッキ１の下端はインゴットブロック押さえ２に取り付けられている。したがって、上部ジャッキ１は上部ジャッキ固定部１３によって上方への移動を規制されており、インゴットブロック押さえ２に対して下方への押し下げ力を加える。

インゴットブロック押さえ２には、接着装置１に固定され且つ長手方向が上下方向である二つの支柱１２が挿通されている。このため、インゴットブロック押さえ２は、上部ジャッキ１の拡開によって支柱１２に沿って上方及び下方へ摺動する。インゴットブロック押さえ２が下方へ移動され、インゴット押さえブロック３に接すると、上部ジャッキ１の押し下げ力をインゴット押さえブロック３に伝達する。

インゴット押さえブロック３は取り付け及び取り外し自在の部材であって、インゴット４の周面に載置される。このインゴット押さえブロック３はインゴットブロック押さえ２を介して伝達された上部ジャッキ１の押し下げ力をインゴット４に伝達する。

二つのワーク支持ローラ５は上下方向と直交する同一水平面内に設けられ且つ接着装置１に取り付けられている。二つのワーク支持ローラ５の間隔はインゴット４の直径よりも小さく且つスライス台６の幅よりも大きい。このため、二つのワーク支持ローラ５によってインゴット４を下方から支持可能であると共に、インゴット４に対してスライス台６を下方から接着可能である。ワーク支持ローラ５に載置されたインゴット４の長手方向は上下方向と直交する。ワーク支持ローラ５は図示しない駆動装置により回転自在にされており、自身の回転によって載置されたインゴット４を回転させる。

下部ジャッキ１１はハンドルの正回転によって上下方向に押し拡げられ、逆回転によって縮められる。下部ジャッキ１１の下端は接着装置２に固定された下部ジャッキ固定部１４に取り付けられており、下部ジャッキ１１の上端はテーブル１０に取り付けられている。したがって、下部ジャッキ１１は下部ジャッキ固定部１４で下方への移動を規制されており、テーブル１０に対して上方への押し上げ力を加える。

テーブル１０は下部ジャッキ１１の拡開によって上方へ移動する。テーブル１０にはＸ軸方位調整部９のベース部９ａが固定されている。

Ｘ軸方位調整部９はベース部９ａとＸ軸修正ハンドル９ｂと駆動部９ｃとを有する。駆動部９ｃ上には接着プレート８が設けられている。Ｘ軸修正ハンドル９ｂの正逆回転によって、駆動部９ｃは接着プレート８をＸ軸方向に回転させる。接着プレート８にはワークプレート７が載置され、ワークプレート７にはスライス台６が載置される。下部ジャッキ１１の押し上げ力は、テーブル１０、Ｘ軸方位調整部９、接着プレート８、ワークプレート７を介してスライス台６に伝達される。

次に、接着装置１を用いてインゴット４とスライス台６とを接着する手順について説明する。

インゴット４を接着装置１にセットする前に、図示しない結晶軸測定装置でインゴット４の結晶軸を測定し、ワーク支持ローラ５及びＸ軸方位調整部９によるインゴット４の結晶軸修正作業の際の修正値を算出しておく。結晶軸はノッチやオリフラを基準として測定する。

修正値の算出が終了したら、接着プレート８にワークプレート７をセットし、またワーク支持ローラ５にインゴット４を載置する。そして、ワーク支持ローラ５を回転させてインゴット４を回転させる。インゴット４の回転角度はエンコーダによって測定し、インゴット４の回転角度が回転方向の修正値と一致するまでワーク支持ローラ５を回転させる。次に、Ｘ軸修正ハンドル９ａをＸ軸方向の修正値と一致するまでＸ軸修正ハンドル９ａを回転させる。

結晶軸の修正作業が終了したら、インゴット４の上部にインゴット押さえブロック３を載置し、上部ジャッキ１のハンドルを回転させてインゴットブロック押さえ２を下降させる。インゴットブロック押さえ２とインゴット押さえブロック３が接したら、更に上部ジャッキ１のハンドルを回転させ、インゴット４に対して押し下げ力を加える。すると、インゴット４はワーク支持プレート５に押しつけられ固定される。

上下面に接着剤を塗布したスライス台６をワークプレート７に載置し、下部ジャッキ１１のハンドルを回転させてテーブル１０、Ｘ軸方位調整部９、接着プレート８、ワークプレート７、スライス台６を上昇させる。スライス台６とインゴット４が接したら、更に下部ジャッキ１１のハンドルを回転させ、スライス台６に対して押し上げ力を加える。すると、スライス台６はインゴット４に押しつけられる。

この時、下部ジャッキ１１の押し上げ力よりも上部ジャッキ１の押し下げ力の方が大きくなるように、上部ジャッキ１及び下部ジャッキ１１の押しつけ力を調整する。上部ジャッキ１の押し下げ力を下部ジャッキ１１の押し上げ力以上にすれば、インゴット４は下方向への移動をワーク支持ローラ５で規制され、また上方向への移動を上部ジャッキ１で規制される。したがってインゴット４及びスライス台６は所定位置に固定される。

この状態で、図示しないヒータを作動させて接着部分を乾燥させる。乾燥が終了したら、上部ジャッキ１のハンドルを逆回転させてインゴットブロック押さえ２を上昇させる。そして、一体となったインゴット４、スライス台６、ワークプレート７を回収する。

図２（ａ）は本実施形態による結晶軸のずれの分布を示す図であり、図２（ｂ）は従来の装置による結晶軸のずれの分布を示す図である。

図２（ａ）、（ｂ）を具体的に説明する。
本実施形態によれば、Ｎ（試料数）＝３４とした場合に、
Ａｖｅ（平均）＝−０．０１７
Ｓｔｄ（標準偏差）＝０．０３１
Ｃｐ（工程能力）＝３．５３
という結果が得られたのに対し、従来装置によれば、Ｎ＝４９とした場合に、
Ａｖｅ＝−０．０３５
Ｓｔｄ＝０．０６４
Ｃｐ＝１．７１
という結果が得られた。

図２（ａ）、（ｂ）から、本実施形態は従来装置よりも結晶軸がずれる割合が少ないといえる。

なお、本実施形態では押圧手段を上部ジャッキ１、下部ジャッキ１１として説明したが、上部ジャッキ１、下部ジャッキ１１の代わりにシリンダ及びピストンからなる装置を押圧手段として用いてもよい。また、上部ジャッキ１の代わりに下部ジャッキ１１の押し上げ力よりも大きい押し下げ力を発生させるウェイトを押圧手段として用いてもよい。

本実施形態によれば、インゴット及びスライス台を保持しつつ一方向から押しつけ力を作用させるのではなく、インゴット及びスライス台に対して対向する二方向から押しつけ力を作用させているため、インゴットとスライス台との接着を確実に行うことができる。したがって、インゴットとスライス台の相対位置のずれを防止でき、結晶軸精度を向上させることができる。

１ 上部ジャッキ
４ インゴット
５ 支持ローラ
６ スライス台
１１ 下部ジャッキ

特開２０００−２６７２号公報（図１〜図３）

Claims (4)

1. 結晶軸を調整した単結晶インゴット（４）とスライス台（６）とを接着すると共にスライス台（６）とワークプレート（７）とを接着する単結晶インゴットとスライス台の接着装置において、
   単結晶インゴット（４）の長手方向と直交する第１の方向に押しつけ力を発生させる第１の押圧手段（１）と、
   前記第１の方向と対向する第２の方向に押しつけ力を発生させる第２の押圧手段（１１）と、
   前記第１の押圧手段（１）の端部のうち前記第２の方向の端部と接触し、前記第１の押圧手段（１）が前記第２の方向へ移動することを規制する第１の規制手段（１３）と、
   前記第２の押圧手段（１１）の端部のうち前記第１の方向の端部と接触し、前記第２の押圧手段（１１）が前記第１の方向へ移動することを規制する第２の規制手段（１４）と、を備え、
   前記第１の押圧手段（１）と前記第２の押圧手段（１１）で単結晶インゴット（４）とスライス台（６）とを互いに押しつけて接着すると共にスライス台（６）とワークプレート（７）とを互いに押しつけて接着し、単結晶インゴット（４）とスライス台（６）とワークプレート（７）を一体にすること
   を特徴とする単結晶インゴットとスライス台の接着装置。
2. 結晶軸を調整した単結晶インゴット（４）とスライス台（６）とを接着すると共にスライス台（６）とワークプレート（７）とを接着する単結晶インゴットとスライス台の接着装置において、
   単結晶インゴット（４）の長手方向と直交する第１の方向に押しつけ力を発生させる第１の押圧手段（１）と、
   前記第１の方向と対向する第２の方向に押しつけ力を発生させる第２の押圧手段（１１）と、
   単結晶インゴット（４）を支持する支持手段（５）と、
   前記第１の押圧手段（１）の端部のうち前記第２の方向の端部と接触し、前記第１の押圧手段（１）が前記第２の方向へ移動することを規制する第１の規制手段（１３）と、
   前記第２の押圧手段（１１）の端部のうち前記第１の方向の端部と接触し、前記第２の押圧手段（１１）が前記第１の方向へ移動することを規制する第２の規制手段（１４）と、を備え、
   前記支持手段（５）で単結晶インゴット（４）を支持しつつ、前記第１の押圧手段（１）と前記第２の押圧手段（１１）で単結晶インゴット（４）とスライス台（６）とを互いに押しつけて接着すると共にスライス台（６）とワークプレート（７）とを互いに押しつけて接着し、単結晶インゴット（４）とスライス台（６）とワークプレート（７）を一体にすること
   を特徴とする単結晶インゴットとスライス台の接着装置。
3. 前記第１の押圧手段（１）は単結晶インゴット（４）を前記支持手段（５）に押しつけ、前記第１の押圧手段（１）の押しつけ力は前記第２の押圧手段（１１）の押しつけ力以上であること
   を特徴とする請求項２記載の単結晶インゴットとスライス台の接着装置。
4. 結晶軸を調整した単結晶インゴットと（４）スライス台（６）とを接着すると共にスライス台（６）とワークプレート（７）とを接着する単結晶インゴットとスライス台の接着方法において、
   単結晶インゴット（４）を支持部材（５）で支持する支持工程と、
   第１の押しつけ部材（１、２、３）を用いて、単結晶インゴット（４）の長手方向と直交する第１の方向に押しつけ力を発生させて、単結晶インゴット（４）を前記支持部材（５）に押しつけ、同時に、前記第１の押しつけ部材（１、２、３）の端部のうち前記第１の方向と対向する第２の方向の端部を押さえつつ前記第１の押しつけ部材（１、２、３）が前記第２の方向へ移動することを規制する第１の押圧工程と、
   第２の押しつけ部材（８、９、１０、１１）を用いて、前記第２の方向に押しつけ力を発生させて、スライス台（６）を単結晶インゴット（４）に押しつけると共にワークプレート（７）をスライス台（６）に押しつけ、同時に、前記第２の押しつけ部材（８、９、１０、１１）の端部のうち前記第１の方向の端部を押さえつつ前記第２の押しつけ部材（８、９、１０、１１）が前記第１の方向へ移動することを規制する第２の押圧工程と、を備えたこと
   を特徴とする単結晶インゴットとスライス台の接着方法。

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