JP2013004626A - ウエハの製造方法および製造装置 - Google Patents

ウエハの製造方法および製造装置 Download PDF

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Abstract

【課題】インゴットをスライスして形成されるウエハを1枚ずつ分離して、ウエハの表裏面を容易かつ均一に洗浄可能としたウエハの製造方法および製造装置の提供。
【解決手段】支持台に接着剤により貼着されたインゴットを支持台の一部まで含めて短冊状にスライスして形成されたウエハWを、分離装置2により支持台の部分で1枚ずつ分離し、この分離されたウエハWの表裏面を洗浄装置3により1枚ずつ洗浄し、ウエハWを剥離槽5内に浸漬して、ウエハWから支持台の切片および接着剤を剥離する。
【選択図】図1

Description

本発明は、インゴットをスライスして形成されるウエハの製造方法および製造装置に関する。
一般的に、ウエハは、支持台に接着剤により貼着されたインゴットをワイヤソーにより薄く短冊状にスライスして形成される。スライス直後のウエハは、まず粗洗浄工程にて洗浄される。粗洗浄工程では、ウエハは短冊状にスライスされて支持台にぶら下がった状態のまま、洗浄槽内に浸漬され、ウエハ表面に付着したスライス粉、砥粒やクーラント等が洗浄除去される。
次に、ウエハは支持台とともに剥離用浸漬槽に移載され、剥離槽内の薬液に浸漬され、加熱される。これにより、接着剤が溶け、ウエハは支持台から剥離し、剥離用浸漬槽の底部に自由落下する。落下後のウエハは、人手にて剥離槽の底部から拾い上げられた後、仮カセット等に方向を合わせて挿入され、姿勢保持が行われるか、落下時に受け取る仮カセット等が事前に投入されることもある。そして、仮カセットに収納されたウエハは、人手または分離取出機構にて1枚ずつ取り出され、洗浄用カセットへ1枚ずつ分離して収納され、仕上洗浄工程に送られる。
また、例えば特許文献1には、接着剤によって支持台に貼着されたウエハを第1カセット内に収容した状態で洗浄し、洗浄されたウエハを支持台から剥離させるが、このとき、支持台から剥離させたウエハは、第1カセット内に設けた両規制板によって倒伏しないように保持した状態で、保持ロッド上に支持することが記載されている。また、ウエハから剥離された支持台は公知のマニピュレータまたはロボットによって第1カセットから取り出し、支持台から剥離されたウエハは第1カセットに収容したままの状態で、その軸線が水平となるように支持台上に支持し、1枚ずつ分離して第2カセットに収容することが記載されている。
特許第3377161号公報
ところで、昨今、ウエハの薄肉化への取り組みや固定砥粒スライス技術の導入が進んでおり、ワイヤソーのワイヤ径も細くなり、短冊状にスライスされて支持台にぶら下がった状態でのウエハ間の隙間は0.14mm程度にまで少なくなっている。一方で、ウエハの大きさは125〜155mm程度と長大であるため、従来のようにウエハが支持台にぶら下がったままの状態では、ウエハ間の隙間の洗浄は困難を極め、多大な時間と労力を要する割には品質が安定しないという問題がある。
また、固定砥粒ワイヤによりスライスされたウエハは、表面の平滑性が高いことから、特許文献1に記載のように支持台から剥離してウエハの軸線が水平となるように支持台上に支持した際に、剥離したウエハがソーマークの影響を受けて、ウエハ同士が強固に密着する。このウエハ同士の密着は、ウエハを洗浄すればするほど、ウエハ表面の凹凸が無くなって、より強力に発生することになる。その結果、このウエハを1枚ずつ分離することが困難となり、歩留まり低下を招く。
そこで、本発明においては、インゴットをスライスして形成されるウエハを1枚ずつ分離して、ウエハの表裏面を容易かつ均一に洗浄可能としたウエハの製造方法および製造装置を提供することを目的とする。
本発明のウエハの製造方法は、支持台に接着剤により貼着されたインゴットを支持台の一部まで含めて短冊状にスライスして形成されたウエハを支持台の部分で1枚ずつ分離すること、この分離されたウエハの表裏面を1枚ずつ洗浄すること、ウエハを剥離槽内に浸漬して、ウエハから支持台の切片および接着剤を剥離することを含むことを特徴とする。
本発明のウエハの製造装置は、支持台に接着剤により貼着されたインゴットを支持台の一部まで含めて短冊状にスライスして形成されたウエハを支持台の部分で1枚ずつ分離する分離装置と、この分離されたウエハの表裏面を1枚ずつ洗浄する洗浄装置と、ウエハを浸漬して、ウエハから支持台の切片および接着剤を剥離する剥離槽とを含むものである。
本発明では、短冊状にスライスして形成されたウエハを、支持台にぶら下がった状態のまま粗洗浄するのではなく、支持台の部分で1枚ずつ分離し、この分離されたウエハの表裏面を1枚ずつ洗浄するので、短冊状にスライスされて支持台にぶら下がった状態でのウエハ間の隙間およびウエハの大きさに関係なく、ウエハの表裏面を容易かつ均一に洗浄することができる。また、洗浄後のウエハには分離した際の支持台の切片および接着剤が付着したままであるため、このウエハを剥離槽内に浸漬して、ウエハから支持台の切片および接着剤を剥離することにより、除去することができる。
ここで、本発明のウエハの製造方法は、1枚ずつ洗浄されたウエハをカセットに収容することを含み、このウエハが収容されたカセットを剥離槽内に浸漬することにより、ウエハから支持台の切片および接着剤を剥離することが望ましい。また、本発明のウエハの製造装置は、1枚ずつ洗浄されたウエハをカセットに収容するウエハ詰め込み装置を含み、剥離槽は、ウエハが収容されたカセットを剥離槽内に浸漬することにより、ウエハから支持台の切片および接着剤を剥離するものであることが望ましい。これにより、支持台部分で1枚ずつ分離し、この分離されたウエハの表裏面を1枚ずつ洗浄した後、カセットに収容して剥離槽内に浸漬することで、1枚ずつ分離したウエハ同士が後工程で接触することがなくなるとともに、洗浄後の複数枚のウエハからそれぞれ支持台の切片および接着剤をまとめて剥離することができる。
また、本発明のウエハの製造方法は、支持台に接着剤により貼着されたインゴットを支持台の一部まで含めて短冊状にスライスして形成されたウエハは、水中に浸漬した状態で、支持台の部分で1枚ずつ分離することが望ましい。これにより、短冊状にスライスして形成されたウエハを1枚ずつ分離している間に、その表裏面が乾燥するのを防止することができる。
(1)支持台に接着剤により貼着されたインゴットを支持台の一部まで含めて短冊状にスライスして形成されたウエハを支持台の部分で1枚ずつ分離し、この分離されたウエハの表裏面を1枚ずつ洗浄し、ウエハを剥離槽内に浸漬して、ウエハから支持台の切片および接着剤を剥離する構成により、インゴットをスライスして形成されるウエハを1枚ずつ分離して、ウエハの表裏面を容易かつ均一に洗浄することができ、高品質なウエハを安定的に得ることが可能となる。
(2)1枚ずつ洗浄されたウエハをカセットに収容し、このウエハが収容されたカセットを剥離槽内に浸漬して、ウエハから支持台の切片および接着剤を剥離する構成により、1枚ずつ分離したウエハ同士が後工程で接触することがなく、ウエハの取り扱い不良による品質低下を防止することができ、歩留まりを向上させることが可能となる。
(3)支持台に接着剤により貼着されたインゴットを支持台の一部まで含めて短冊状にスライスして形成されたウエハは、水中に浸漬した状態で、支持台の部分で1枚ずつ分離する構成により、短冊状にスライスして形成されたウエハを1枚ずつ分離している間に、その表裏面が乾燥するのを防止することができるので、スライスによりウエハ表面に付着したスライス粉、砥粒やクーラント等を乾燥させることなく、ウエハ1枚ずつ表裏面を洗浄することが可能となる。
本発明の実施の形態におけるウエハ製造装置の一部を示す概略構成図である。 図1の分離装置の概略構成図である。 図2の平面図である。 図2の左側面図である。 分離装置の動作フロー図である。 超音波カッターにより切断する構成を示す説明図である。 高速ウォータージェットにより切断する構成を示す説明図である。 レーザ光により切断する構成を示す説明図である。 ワイヤソーにより切断する構成を示す説明図である。 帯のこにより切断する構成を示す説明図である。 丸のこにより切断する構成を示す説明図である。
図1は本発明の実施の形態におけるウエハ製造装置の一部を示す概略構成図である。図1において、本発明の実施の形態におけるウエハ製造装置1は、単結晶シリコンからなるインゴットSがスライスマシンM1によって短冊状にスライスされて形成されたウエハWを1枚ずつ分離する分離装置2と、分離されたウエハWを1枚ずつ洗浄する洗浄装置3と、洗浄されたウエハWをカセットに収容するウエハ詰め込み装置4と、1枚ずつ分離したウエハWに残ったカーボン等を剥離する剥離槽5と、ウエハWの追加洗浄を行う洗浄槽群6とを有する。
インゴットSは、カーボン製の板からなる支持台C(図6参照。)を介して支持板Pに支持されて、スライスマシンM1によって短冊状にスライスされる。インゴットSは支持台Cに接着剤(図示せず。)により貼着されており、支持台Cの一部まで含めて短冊状にスライスされ、ウエハWが支持台Cにぶら下げられた状態のまま、スライスマシンM1からスライス取出機M2によって取り出され、分離装置2にセットされる。
分離装置2は、図2〜図4に示すように、スライスされたウエハWを支持台Cにぶら下げられた状態で保持するホルダ20と、ホルダ20に保持されたウエハWを水中に浸漬した状態で分離するための水槽21と、ウエハWを1枚ずつ分離する分離ハンド22とを有する。
分離ハンド22は、ウエハWを吸着する吸着パッド23と、吸着パッド23を回動させる略L字形の回動アーム24と、回動アーム24を回動可能に支持する支持ベース25と、分離ハンド22を前後進させるための前後進アクチュエータ26と、分離ハンド22をホルダ20に保持されたウエハWのピッチで移動するためのピッチ送りアクチュエータ27と、分離ハンド22を回動させるための回動アクチュエータ28とを有する。
なお、本実施形態においては、支持ベース25は前後進アクチュエータ26に保持され、前後進アクチュエータ26はピッチ送りアクチュエータ27に保持されている。回動アクチュエータ28は回動アーム24を回動させることにより分離ハンド22を回動させる。すなわち、分離ハンド22は、ウエハWの吸着面(図2の左側面および図4の正面)に対して垂直方向(図2および図3の左右方向)およびウエハWの吸着面と平行な面内で前後方向(図3の上下方向および図4の左右方向)に移動可能であり、かつウエハWを吸着した状態で上方向(図2参照。)に回動可能となっている。
洗浄装置3は、ウエハWを1枚ずつ搬送するコンベア装置30と、コンベア装置30の上下に配置されたシャワー装置31a,31bとを備えている。コンベア装置30は、図2に示すように、コンベア前後進アクチュエータ32によって、分離ハンド22に吸着されたウエハWの下方へ向かって前後進するように構成されている。分離ハンド22からコンベア装置30上へ載置されたウエハWは、コンベア装置30によってウエハ詰め込み装置4へ搬送される際に、その表裏面に対してシャワー装置31a,31bから噴射される洗浄水によって1枚ずつ洗浄される。
ここで、分離装置2の動作について、図5のフロー図に従って説明する。まず、前後進アクチュエータ26、ピッチ送りアクチュエータ27、回動アクチュエータ28およびコンベア前後進アクチュエータ32を作動させ、分離ハンド22およびコンベア装置30を開始位置で待機させる(ステップS101)。このとき、分離ハンド22は、図2および図3の最も左側(後述するコンベア装置30側)のウエハWの後方位置(図4参照。)に配置され、コンベア装置30は、図2に実線で示すように分離ハンド22の回動動作に干渉しない位置に配置されている。
次に、回動アクチュエータ28により回動アーム24(分離ハンド22)を上方へ微回動させた状態で、前後進アクチュエータ26により分離ハンド22を前進させ、ホルダ20内のウエハWを吸着可能な位置へ配置する(ステップS102)。続いて、回動アクチュエータ28により回動アーム24を下方へ微回動させ、分離ハンド22の吸着パッド23の吸着面をウエハWの吸着面に対して平行とし(ステップS103)、吸着パッド23によりウエハWの1枚を吸着する(ステップS104)。
次いで、回動アクチュエータ28により回動アーム24を上方の中間位置まで回動させると、ウエハWが支持台Cの部分で分離される(ステップS105)。次に、ウエハWを吸着したまま前後進アクチュエータ26により分離ハンド22を後進させ(ステップS106)、回動アクチュエータ28により分離ハンド22をコンベア装置30よりも上の位置まで回動させる(ステップS107)。
次いで、コンベア前後進アクチュエータ32によって、コンベア装置30を分離ハンド22に吸着されたウエハWの下方の受け取り位置まで前進させる(ステップS108)。次に、吸着パッド23に吸着しているウエハWが離され、コンベア装置30上へ載置され、コンベア装置30により搬送される(ステップS109)。ここで、ウエハWはコンベア装置30により搬送されながら、シャワー装置31a,31bから噴射される洗浄水によって1枚ずつ表裏面が洗浄される。
次いで、コンベア装置30をコンベア前後進アクチュエータ32によって待機位置まで後進させる(ステップS110)。その後、回動アクチュエータ28により分離ハンド22を下方へ回動させる(ステップS111)。そして、分離ハンド22はピッチ送りアクチュエータ27により次のウエハWの位置までピッチ送りされ(ステップS112)、ステップS102へ戻って繰り返しウエハWの分離動作が行われる。
ウエハ詰め込み装置4は、コンベア装置30によって1枚ずつ搬送された洗浄後のウエハWを1枚ずつカセット40に収容するものである。カセット40は、ウエハWが1枚ずつ収容されるごとに水槽41内に徐々に下降し、水槽41内の水に浸漬されるようになっている。ウエハWの収容が完了したカセット40は、カセット移載機7によって剥離槽5へ移載されるようになっている。
剥離槽5では、分離ハンド22によって支持台Cの部分で分離されたウエハWから、この支持台Cの切片および支持台CとウエハWとの間に介在する接着剤を剥離するものである。本実施形態においては、支持台Cはカーボン製の板であり、カーボンおよび接着剤を剥離可能な薬剤にカセット40ごとウエハWを浸漬することにより、ウエハWからカーボン等を剥離する。カーボン等の剥離が完了したカセット40は、カセット搬送機8によって洗浄槽群6を順次搬送され、追加洗浄が行われる。
上記構成のウエハ製造装置1では、支持台Cに接着剤により貼着されたインゴットSを支持台Cの一部まで含めて短冊状にスライスして形成されたウエハWを、従来のように支持台Cにぶら下がった状態のまま粗洗浄するのではなく、支持台Cの部分で分離装置2により1枚ずつ分離し、この分離されたウエハWの表裏面を洗浄装置3により1枚ずつ洗浄する。したがって、このウエハ製造装置1では、短冊状にスライスされて支持台Cにぶら下がった状態でのウエハW間の隙間(ピッチ)およびウエハWの大きさに関係なく、ウエハWの表裏面を容易かつ均一に洗浄することができ、高品質なウエハを安定的に得ることが可能である。
また、このウエハ製造装置1では、分離装置2において、ウエハWを吸着パッド23に吸着し、ウエハWと吸着パッド23とを一体化して剛性を高めて、スライスマシンM1による支持台Cの切断終端を基点にして分離ハンド22を回動することで、支持台Cの既切断部を支持台の未切断部から分離している。そのため、支持台Cは、支持台Cの強度≦(吸着パッド23+ウエハW)の強度の条件が成立するものが好ましく、本実施形態においてはカーボン板を用いているが、樹脂板やアルミナ板等を用いることも可能である。
また、本実施形態における分離装置2では、ホルダ20に保持されたウエハWを水槽21により水中に浸漬した状態で分離ハンド22により吸着して分離するため、ウエハWを支持台Cから1枚ずつ分離している間に、その表裏面が乾燥するのを防止することができ、スライスによりウエハW表面に付着したスライス粉、砥粒やクーラント等を乾燥させることなく、洗浄装置3によりウエハWの1枚ずつ表裏面を洗浄することが可能となっている。
また、洗浄後のウエハWについても、1枚ずつ洗浄されたウエハWをウエハ詰め込み装置4によりカセット40に収容し、カセット40をウエハWが1枚ずつ収容されるごとに水槽41内に徐々に下降させて、水槽41内の水に浸漬させており、ウエハWを1枚ずつ収容している間にウエハWの表裏面を乾燥させることなく、次の剥離槽5でのカーボン等の剥離を行うことが可能となっている。
さらに、本実施形態におけるウエハ製造装置1では、ウエハWが収容されたカセット40を剥離槽5内に浸漬して、ウエハWから支持台Cの切片および接着剤を剥離する構成であるため、1枚ずつ分離したウエハW同士が後工程で接触することがなく、ウエハWの取り扱い不良による品質低下を防止することができ、歩留まりを向上させることが可能となっている。
なお、本実施形態における分離装置2では、分離ハンド22はウエハWの吸着面と平行な面内で前後方向に移動可能としたが、前後方向に限定されるものではない。要するに、分離ハンド22をホルダ20に対してウエハWの吸着面と平行な面内で進退方向に移動可能であれば良い。
また、本実施形態における分離装置2では、分離ハンド22がウエハWを1枚ずつ吸着して回動することにより折り取るものであるが、ウエハWの分離は、折り取る以外の方法で行う構成とすることも可能である。その他の分離手段の例としては、図6〜図11に示すものが挙げられる。
図6は超音波カッターにより切断する構成を示している。同図(a)に示すように、支持台Cにぶら下げられた状態のウエハWの吸着面(同図(a)の正面)を、図示しない分離ハンド22により吸着した状態で、超音波カッター50により1枚ずつ切断して分離する。このとき、同図(b)に示すように、超音波カッター50のカッター刃50aの先端を、ウエハWを支持する支持台Cの部分に接触させて移動させ、支持台Cの部分を切断する。これにより、ウエハWは分離ハンド22に吸着した状態で1枚ずつ分離される。なお、ウエハWに残った支持台Cの切片および接着剤は、前述のように剥離層5で分離する。
図7は高速ウォータージェットにより切断する構成を示している。同図(a)に示すように、支持台Cにぶら下げられた状態のウエハWの吸着面(同図(a)の正面)を、図示しない分離ハンド22により吸着した状態で、高圧水ノズルガン51から高圧水51aを噴射することにより1枚ずつ切断して分離する。このとき、同図(b)に示すように、高圧水ノズルガン51から噴射される高圧水51aの先端を、ウエハWを支持する支持台Cの部分に接触させて移動させ、支持台Cの部分を切断する。これにより、ウエハWは分離ハンド22に吸着した状態で1枚ずつ分離される。
図8はレーザ光により切断する構成を示している。同図(a)に示すように、支持台Cにぶら下げられた状態のウエハWの吸着面(同図(a)の正面)を、図示しない分離ハンド22により吸着した状態で、レーザ照射ヘッド52からレーザビームを照射することにより1枚ずつ切断して分離する。このとき、同図(b)に示すように、レーザ照射ヘッド52から照射されるレーザビーム52aの先端を、ウエハWを支持する支持台Cの部分に接触させて移動させ、支持台Cの部分を切断する。これにより、ウエハWは分離ハンド22に吸着した状態で1枚ずつ分離される。
図9はワイヤソーにより切断する構成を示している。同図(a)に示すように、支持台Cにぶら下げられた状態のウエハWの吸着面(同図(a)の正面)を、図示しない分離ハンド22により吸着した状態で、ワイヤソー53により1枚ずつ切断して分離する。このとき、同図(b)に示すように、ワイヤソー53の固定砥粒ワイヤ53aを、ウエハWを支持する支持台Cの部分に接触させ、ウエハWの吸着面に沿って往復移動させ、支持台Cの部分を切断する。これにより、ウエハWは分離ハンド22に吸着した状態で1枚ずつ分離される。
図10は帯のこにより切断する構成を示している。同図(a)に示すように、支持台Cにぶら下げられた状態のウエハWの吸着面(同図(a)の正面)を、図示しない分離ハンド22により吸着した状態で、帯のこ54により1枚ずつ切断して分離する。このとき、同図(b)に示すように、帯のこ54ののこ刃54aを、ウエハWを支持する支持台Cの部分に接触させ、ウエハWの吸着面に沿って往復移動させ、支持台Cの部分を切断する。これにより、ウエハWは分離ハンド22に吸着した状態で1枚ずつ分離される。
図11は丸のこにより切断する構成を示している。同図(a)に示すように、支持台Cにぶら下げられた状態のウエハWの吸着面(同図(a)の正面)を、図示しない分離ハンド22により吸着した状態で、丸のこ55により1枚ずつ切断して分離する。このとき、同図(b)に示すように、丸のこ55の回転カッター55aを、ウエハWを支持する支持台Cの部分に接触させ、ウエハWの吸着面に沿って移動させ、支持台Cの部分を切断する。これにより、ウエハWは分離ハンド22に吸着した状態で1枚ずつ分離される。ダイシングソーやグラインダにより切断する場合も同様の構成である。
本発明のウエハの製造方法および製造装置は、インゴットをスライスして形成されるウエハを1枚ずつ分離して洗浄することによりウエハを製造する方法および装置として有用である。
1 ウエハ製造装置
2 分離装置
3 洗浄装置
4 ウエハ詰め込み装置
5 剥離槽
6 洗浄槽群
20 ホルダ
21 水槽
22 分離ハンド
23 吸着パッド
24 回動アーム
25 支持ベース
26 前後進アクチュエータ
27 ピッチ送りアクチュエータ
28 回動アクチュエータ
30 コンベア装置
31a,31b シャワー装置
32 コンベア前後進アクチュエータ
40 カセット
41 水槽
50 超音波カッター
51 高圧水ノズルガン
52 レーザ照射ヘッド
53 ワイヤソー
54 帯のこ
55 丸のこ

Claims (5)

  1. 支持台に接着剤により貼着されたインゴットを前記支持台の一部まで含めて短冊状にスライスして形成されたウエハを前記支持台の部分で1枚ずつ分離すること、
    この分離されたウエハの表裏面を1枚ずつ洗浄すること、
    前記ウエハを剥離槽内に浸漬して、前記ウエハから前記支持台の切片および前記接着剤を剥離すること
    を含むウエハの製造方法。
  2. 前記1枚ずつ洗浄されたウエハをカセットに収容することを含み、
    このウエハが収容されたカセットを前記剥離槽内に浸漬することにより、前記ウエハから前記支持台の切片および前記接着剤を剥離することを特徴とする請求項1記載のウエハの製造方法。
  3. 前記支持台に接着剤により貼着されたインゴットを前記支持台の一部まで含めて短冊状にスライスして形成されたウエハは、水中に浸漬した状態で、前記支持台の部分で1枚ずつ分離することを特徴とする請求項1または2に記載のウエハの製造方法。
  4. 支持台に接着剤により貼着されたインゴットを前記支持台の一部まで含めて短冊状にスライスして形成されたウエハを前記支持台の部分で1枚ずつ分離する分離装置と、
    この分離されたウエハの表裏面を1枚ずつ洗浄する洗浄装置と、
    前記ウエハを浸漬して、前記ウエハから前記支持台の切片および前記接着剤を剥離する剥離槽と
    を含むウエハの製造装置。
  5. 前記1枚ずつ洗浄されたウエハをカセットに収容するウエハ詰め込み装置を含み、
    前記剥離槽は、前記ウエハが収容されたカセットを剥離槽内に浸漬することにより、前記ウエハから前記支持台の切片および前記接着剤を剥離するものである請求項4記載のウエハの製造装置。
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