JP2017204606A - ウエーハ製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウエーハの製造プロセスにおいてウエーハのハンドリングの回数を少なくする。【解決手段】ウエーハ製造方法は、ウエーハＷの一方の面Ｗａを保持手段１０で吸引保持する第１の保持工程と、ウエーハＷの他方の面Ｗｂを研削手段３０で研削する第１の研削工程と、継続して保持手段１０により一方の面Ｗａが吸引保持されたウエーハＷの第１の研削工程で研削された他方の面Ｗｂを研磨手段５０で研磨する第１の研磨工程と、研磨されたウエーハＷを反転させウエーハＷの他方の面Ｗｂを保持手段１０で吸引保持する第２の保持工程と、ウエーハＷの一方の面Ｗａを研削手段３０で研削する第２の研削工程と、継続して保持手段１０により他方の面Ｗｂが吸引保持されたウエーハＷの第２の研削工程で研削された一方の面Ｗａを研磨手段５０で研磨する第２の研磨工程とを備えたため、ウエーハＷのハンドリングの回数を少なくでき、効率よくウエーハＷを製造できる。【選択図】図３

Description

本発明は、ウエーハの両面に研削加工と研磨加工とを施すウエーハの製造方法に関する。

従来のウエーハの製造プロセスでは、例えば、シリコンインゴットをスライスするスライス工程と、板状にスライスされたウエーハの両面を研削する研削工程と、研削後のウエーハの両面を研磨する研磨工程と、ウエーハにエッチングを施すエッチング工程とを経てウエーハが製造されている（例えば、下記の特許文献１を参照）。

特開２００９−２７２５５７号公報

しかし、上記のウエーハの製造プロセスにおいては、ウエーハの一方の面に研削を施した後、ウエーハの表裏を反転して他方の面を研削し、その後、ウエーハの一方に研磨を施した後、ウエーハの表裏を反転して他方の面を研磨するため、搬送機構等によるウエーハの搬送動作（ハンドリング）が多くなる。また、上記のように、ウエーハがシリコンウエーハからなる場合には、シリコンインゴットからスライスされたウエーハの面（スライス断面）にうねりが発生しているため、テープや保護部材でスライス断面を保護する必要がある。そのため、テープや保護部材をウエーハに対して貼着・剥離する工程が増える分、ウエーハのハンドリングの回数がさらに多くなってしまうという問題もある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、ウエーハの製造プロセスにおいてウエーハのハンドリングの回数を少なくすることを目的としている。

本発明は、ウエーハの両面に研削加工と研磨加工とを実施しウエーハを製造するウエーハ製造方法であって、ウエーハの一方の面を保持手段で吸引保持する第１の保持工程と、第１の保持工程において保持手段によって一方の面が吸引保持されたウエーハの他方の面を研削砥石が装着された研削手段で研削する第１の研削工程と、継続して保持手段により一方の面が吸引保持されたウエーハの第１の研削工程で研削された他方の面を研磨パッドが装着された研磨手段で研磨する第１の研磨工程と、研磨されたウエーハを反転させウエーハの他方の面を保持手段で吸引保持する第２の保持工程と、第２の保持工程において保持手段によって他方の面が吸引保持されたウエーハの一方の面を研削手段で研削する第２の研削工程と、継続して保持手段により他方の面が吸引保持されたウエーハの第２の研削工程で研削された一方の面を研磨パッドで研磨する第２の研磨工程と、を備える。

上記ウエーハは、ゲルマニウム基板で構成されることが望ましい。

本発明にかかるウエーハ製造方法は、ウエーハの一方の面を保持手段で吸引保持する第１の保持工程と、第１の保持工程において保持手段によって一方の面が吸引保持されたウエーハの他方の面を研削砥石が装着される研削手段で研削する第１の研削工程と、継続して保持手段により一方の面が吸引保持されたウエーハの第１の研削工程で研削された他方の面を研磨パッドが装着された研磨手段で研磨する第１の研磨工程と、研磨されたウエーハを反転させウエーハの他方の面を保持手段で吸引保持する第２の保持工程と、第２の保持工程において保持手段によって他方の面が吸引保持されたウエーハの一方の面を研削手段で研削する第２の研削工程と、継続して保持手段により他方の面が吸引保持されたウエーハの第２の研削工程で研削された一方の面を研磨パッドで研磨する第２の研磨工程と、を備えたため、ウエーハを継続して保持手段で保持しながらウエーハの他方の面に研削加工と研磨加工とを連続して実施した後に、ウエーハを反転させ、継続してウエーハを保持手段で保持しながらウエーハの一方の面に研削加工と研磨加工とを連続して実施することができる。よって、ウエーハの製造プロセスにおいてウエーハのハンドリングの回数を少なくすることができ、効率よくウエーハを製造することができる。

上記ウエーハがゲルマニウム基板からなる場合は、例えばインゴットからスライスされたウエーハの面に発生するうねりが、例えばシリコンウエーハの面に発生するうねりよりも小さいことから、ウエーハの面を直接吸引保持することが可能となる。よって、ウエーハの製造プロセスにおいてウエーハのハンドリングの回数をより少なくすることができ、効率よくウエーハを製造することができる。

研削研磨装置の一例を示す斜視図である。 ウエーハの一例を示す断面図である。 第１の保持工程を示す断面図である。 第１の研削工程を示す断面図である。 第１の研磨工程を示す断面図である。 洗浄工程を示す断面図である。 反転工程を示す断面図である。 第２の研削工程を示す断面図である。 第２の研磨工程を示す断面図である。

１ 研削研磨装置
図１に示す研削研磨装置１は、被加工物であるウエーハＷに研削加工と研磨加工とを施す加工装置の一例である。研削研磨装置１は、Ｙ軸方向に延在する装置ベース２を有している。装置ベース２の上には、ウエーハＷを吸引保持し回転可能な保持手段１０が配設されている。保持手段１０の上面は、ウエーハＷを吸引保持する保持面１０ａとなっており、保持面１０ａは吸引源が接続されている。保持手段１０の周囲は、カバー１１によって覆われ、Ｙ軸方向に往復移動可能となっている。

装置ベース２のＹ軸方向前部には、ウエーハＷを収容するためのカセット５が配設されるステージ４ａ，４ｂが隣接して配設されている。ステージ４ａ，４ｂに配設されたカセット５（ステージ４ａ側にのみカセット５が図示）に対面する位置に、保持手段１０の保持面１０ａに対してウエーハＷの表裏を反転させる反転手段２０が配設されている。

反転手段２０は、ウエーハＷを保持するウエーハ保持部２１と、ウエーハ保持部２１を所定の位置に位置づける駆動機構とを備えている。駆動機構は、支持台２２と、支持台２２に対して上下動及び回転可能に配設され屈曲可能な連結部２３，２４と、連結部２４の一端に配設されウエーハ保持部２１を水平に支持する水平支持部２５とを備える。水平支持部２５においてウエーハ保持部２１が水平方向の回転軸２６を軸として回転可能に支持されており、ウエーハ保持部２１がウエーハＷを保持した状態で水平支持部２５がウエーハ保持部２１を回転させることにより、ウエーハＷの表裏を反転させることができる。また、連結部２３，２４の動きによって、ウエーハ保持部２１をＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動させることができる。

反転手段２０の可動範囲には、ウエーハＷを仮置きするための仮置きテーブル６と、研磨後のウエーハＷを洗浄する洗浄手段７０とが配設されている。仮置きテーブル６の上方側の位置に、ウエーハＷの中心位置及び向きを検出するウエーハ検出部７が配設されている。洗浄手段７０は、ウエーハＷを保持する保持面７１ａを有し回転可能なスピンナーテーブル７１と、スピンナーテーブル７１の保持面７１ａに保持されたウエーハＷに対して洗浄水を供給する洗浄ノズル７２とを備える。洗浄ノズル７２は、スピンナーテーブル７１の上方を半径方向に旋回させる旋回軸７３に連結されている。

仮置きテーブル６の近傍には、保持手段１０の保持面１０ａに研削・研磨前のウエーハＷを搬送する第１の搬送手段８が配設され、洗浄手段７０の近傍には、研削・研磨後のウエーハＷをスピンナーテーブル７１の保持面７１ａに搬送する第２の搬送手段９が配設されている。

装置ベース２のＹ軸方向後部には、Ｚ軸方向に延在するコラム３ａが立設されている。コラム３ａの前方に研削送り手段４０を介して研削手段３０が配設されている。研削手段３０は、Ｚ軸方向の軸心を有するスピンドル３１と、スピンドル３１を回転可能に囲繞して支持するハウジング３２と、ハウジング３２を保持するホルダ３３と、スピンドル３１を回転可能に支持するハウジング３２を保持するホルダ３３と、スピンドル３１の上端に接続されたモータ３４と、スピンドル３１の下端にマウント３５を介して配設された研削ホイール３６と、研削ホイール３６の下部において環状に装着された研削砥石３７とを備える。モータ３４がスピンドル３１を回転させることにより、研削ホイール３６を所定の回転速度で回転させることができる。

研削送り手段４０は、Ｚ軸方向に延在するボールネジ４１と、ボールネジ４１の一端に接続されたモータ４２と、ボールネジ４１と平行に延在する一対のガイドレール４３と、一方の面に研削手段３０が連結された昇降板４４とを備える。一対のガイドレール４３は、昇降板４４の他方の面が摺接し、昇降板４４の他方の面側に形成されたナットにはボールネジ４１が螺合している。研削送り手段４０は、モータ４２によってボールネジ４１が回動すると、一対のガイドレール４３に沿って昇降板４４をＺ軸方向に移動させることにより、研削手段３０をＺ軸方向に昇降させることができる。

装置ベース２のＸ軸方向後部には、Ｚ軸方向に延在するコラム３ｂが立設されている。コラム３ｂの前方に研磨送り手段６０を介して研磨手段５０が配設されている。研磨手段５０は、Ｚ軸方向の軸心を有するスピンドル５１と、スピンドル５１を回転可能に囲繞して支持するハウジング５２と、ハウジング５２を保持するホルダ５３と、スピンドル５１の一端に接続されたモータ５４と、スピンドル５１の下端にマウント５５を介して着脱可能に装着された研磨パッド５６とを備える。研磨手段５０は、モータ５４が研磨パッド５６を所定の回転速度で回転させることができる。研磨パッド５６は、例えばウレタンや不織布により形成されている。研磨手段５０には、研磨パッド５６と保持手段１０が保持するウエーハＷとの間にスラリーを供給するスラリー供給源が接続されている。

研磨送り手段６０は、コラム３ｂに固定された固定板６１と、Ｚ軸方向に延在するボールネジ６２と、ボールネジ６２の一端に接続されたモータ６３と、ボールネジ６２と平行に延在する一対のガイドレール６４と、一方の面が研磨手段５０に連結された昇降板６５とを備える。昇降板６５の他方の面には一対のガイドレール６４が摺接し、昇降板６５の中央部に形成されたナットにはボールネジ６２が螺合している。モータ６３がボールネジ６２を駆動することにより、一対のガイドレール６４に沿って昇降板６５とともに研磨手段５０をＺ軸方向に研磨送りすることができる。

２ ウエーハの構成
図１に示すウエーハＷは、被加工物の一例であって、例えばゲルマニウム（GE）の材質で形成される円柱状のインゴットをワイヤーソーにより円形板状のゲルマニウム基板ＧＳにスライスしたものである。このゲルマニウム基板ＧＳの一方の面Ｗａと他方の面Ｗｂとの両面に研削加工・研磨加工が実施され所望のウエーハＷが製造される。そして、製造されたウエーハＷは、例えば太陽電池素材として用いられる。

図２に示すウエーハＷは、研削加工・研磨加工が施される前の状態であって、インゴットからスライスされた直後のゲルマニウム基板ＧＳの断面を示している。インゴットからワイヤーソーによってゲルマニウム基板ＧＳがスライスされると、スライスされた面（図示の例では一方の面Ｗａ及び他方の面Ｗｂ）にうねりが発生しているが、ゲルマニウム基板ＧＳはゲルマニウム（GE）で構成されるため、このうねりの具合は、例えばシリコン基板のうねりに比べて比較的小さい。また、ゲルマニウム基板ＧＳの両面は、例えばシリコン基板の表面ほど粗くならない。このウエーハＷでは、ウエーハＷの一方の面Ｗａ及び他方の面Ｗｂにテープを貼着したり保護部材を形成したりすることなく、上記の保持手段１０，反転手段２０，第１の搬送手段８，第２の搬送手段９及び洗浄手段７０により、一方の面Ｗａ及び他方の面Ｗｂを直接吸引保持することが可能となる。

３ ウエーハ製造方法
次に、研削研磨装置１を用いて、ウエーハＷの両面（一方の面Ｗａ及び他方の面Ｗｂ）に研削加工と研磨加工とを実施して所望のウエーハＷを製造するウエーハ製造方法について説明する。

（１）第１の保持工程
まず、反転手段２０によって、ウエーハ保持部２１が例えばウエーハＷの他方の面Ｗｂを直接保持した状態でカセット５からウエーハＷを取り出し、仮置きテーブル６にウエーハＷを仮置きする。続いてウエーハ検出部７がウエーハＷの中心位置及び向きを検出したら、第１の搬送手段８により、仮置きテーブル６からウエーハＷを搬出し、図３に示すように、ウエーハＷの一方の面Ｗａを保持手段１０の保持面１０ａに載置して、他方の面Ｗｂを上向きに露出させる。次いで、保持手段１０の保持面１０ａに吸引源の吸引力を作用させることにより、ウエーハＷの一方の面Ｗａを保持面１０ａで直接吸引保持する。このとき、ウエーハＷの一方の面Ｗａと保持面１０ａとの間から空気が逃げないため、吸引力が低下することはない。

（２）第１の研削工程
第１の保持工程を実施したら、保持手段１０によって一方の面Ｗａが吸引保持されたウエーハＷの他方の面Ｗｂを研削手段３０によって研削する。図４に示すように、研削ホイール３６を例えば矢印Ａ方向に回転させながら、図１に示した研削送り手段４０によって研削手段３０を下降させ、研削砥石３７で他方の面Ｗｂを押圧しながらウエーハＷを研削する。ウエーハＷの他方の面Ｗｂが例えば点線に示す厚み位置の他方の面Ｗｂに達するまでウエーハＷを研削したら、研削送り手段４０によって研削手段３０を上昇させ、第１の研削工程を終了する。

（３）第１の研磨工程
第１の研削工程を実施した後、図５に示すように、継続して保持手段１０により一方の面Ｗａが吸引保持されたウエーハＷの第１の研削工程で研削された他方の面Ｗｂを研磨手段５０により研磨する。具体的には、保持手段１０が回転するとともに、研磨送り手段６０によって、研磨手段５０を保持手段１０に対して接近する方向に研磨送りしながら、スピンドル５１が回転し、研磨パッド５６を例えば矢印Ａ方向に回転させる。研磨パッド５６を回転するウエーハＷの他方の面Ｗｂの全面に接触させ、研磨パッド５６とウエーハＷとを相対的に摺動させる。このとき、スラリー供給源から研磨パッド５６とウエーハＷの他方の面Ｗｂとの間にスラリーを供給する。ウエーハＷの研磨中は、ウエーハＷの一方の面Ｗａと保持手段１０の保持面１０ａとの間から空気を逃がすことなく吸引力を持続できるため、保持面１０ａでウエーハＷの一方の面Ｗａを継続して吸引保持することができる。研磨パッド５６によって所定の研磨時間だけウエーハＷを研磨したら、研磨手段５０を上昇させ、第１の研磨工程を終了する。

（４）洗浄工程
第１の研磨工程を実施した後、図１に示した第２の搬送手段９によってウエーハＷの他方の面Ｗｂを保持し、保持手段１０から研磨後のウエーハＷを洗浄手段７０に搬送する。そして、図６に示すように、スピンナーテーブル７１の保持面７１ａでウエーハＷの一方の面Ｗａを吸引保持する。この場合においても、ウエーハＷの一方の面Ｗａと保持面７１ａとの間から空気が逃げないため、吸引力が低下することはない。スピンナーテーブル７１を回転させながら、回転するウエーハＷの上方において、洗浄ノズル７２を、二点鎖線に示すようにウエーハＷの半径方向に水平移動させるとともに、洗浄ノズル７２からウエーハＷの他方の面Ｗｂに向けて洗浄水を噴出し、ウエーハＷの他方の面Ｗｂを洗浄する。こうしてウエーハＷの他方の面Ｗｂに付着した加工屑を除去する。洗浄水としては、例えば純水を用いることができる。

（５）反転工程
次に、図１に示す反転手段２０によってウエーハＷの表裏を反転させる。反転手段２０は、ウエーハ保持部２１をスピンナーテーブル７１の上方側に位置づけて、ウエーハ保持部２１をＺ軸方向に下降させることにより、ウエーハ保持部２１をウエーハＷの他方の面Ｗｂに接触するまで下降させる。次いで、図７（ａ）に示すように、吸引源の吸引力を作用させたウエーハ保持部２１でウエーハＷの他方の面Ｗｂを吸引保持したら、ウエーハ保持部２１を上昇させて、ウエーハＷを図６に示したスピンナーテーブル７１から退避させる。続いて、図７（ｂ）に示すように、ウエーハ保持部２１を水平方向の回転軸２６を軸として例えば矢印Ｂ方向に回転させることにより、ウエーハＷの表裏を反転させ、ウエーハＷの一方の面Ｗａを上向きにさせる。また、反転手段２０は、スピンナーテーブル７１からウエーハ保持部２１でウエーハＷを保持して搬出させカセット５にウエーハＷを収容させてから、再度ウエーハＷを保持してその表裏を反転させてもよい。

（６）第２の保持工程
次に、反転工程において表裏が反転されたウエーハＷの他方の面Ｗｂを保持手段１０で吸引保持する。第２の保持工程では、図１に示した反転手段２０が仮置きテーブル６にウエーハＷを仮置きする。このとき、ウエーハＷの他方の面Ｗｂ側が仮置きテーブル６に仮置きされ、ウエーハＷの一方の面Ｗａが上方に露出する。続いてウエーハ検出部７がウエーハＷの中心位置及び向きを検出したら、第１の搬送手段８により、仮置きテーブル６からウエーハＷを搬出し、図８に示すように、ウエーハＷの他方の面Ｗｂを保持手段１０の保持面１０ａに載置して、一方の面Ｗａを上向きに露出させる。その後、吸引源によって保持手段１０の保持面１０ａに吸引力を作用させ、ウエーハＷの他方の面Ｗｂを保持手段１０で直接吸引保持する。

（７）第２の研削工程
第２の保持工程を実施したら、保持手段１０によって他方の面Ｗｂが吸引保持されたウエーハＷの一方の面Ｗａを研削手段３０によって研削する。図８に示すように、研削ホイール３６を例えば矢印Ａ方向に回転させながら、図１に示した研削送り手段４０によって研削手段３０を下降させ、研削砥石３７で一方の面Ｗａを押圧しながらウエーハＷを研削する。ウエーハＷの一方の面Ｗａが例えば点線に示す厚み位置の一方の面Ｗａに達するまでウエーハＷを研削したら、研削送り手段４０によって研削手段３０を上昇させ、第２の研削工程を終了する。

（８）第２の研磨工程
第２の研削工程を実施した後、図９に示すように、継続して保持手段１０により吸引保持するウエーハＷの第２の研削工程で研削された一方の面Ｗａを研磨手段５０により研磨する。具体的には、保持手段１０が回転するとともに、図１に示した研磨送り手段６０によって、研磨手段５０を保持手段１０に対して接近する方向に研磨送りしながら、スピンドル５１が回転し、研磨パッド５６を例えば矢印Ａ方向に回転させる。研磨パッド５６を回転するウエーハＷの一方の面Ｗａの全面に接触させ、研磨パッド５６とウエーハＷとを相対的に摺動させる。このとき、スラリー供給源から研磨パッド５６とウエーハＷの一方の面Ｗａとの間にスラリーを供給する。ウエーハＷの研磨中は、ウエーハＷの他方の面Ｗｂと保持手段１０の保持面１０ａとの間から空気を逃がすことなく吸引力を持続できるため、保持面１０ａでウエーハＷの他方の面Ｗｂを継続して吸引保持することができる。研磨パッド５６によって所定の研磨時間だけウエーハＷを研磨したら、研磨手段５０を上昇させ、第２の研磨工程を終了する。

このようにして、ウエーハＷの両面（一方の面Ｗａ及び他方の面Ｗｂ）に研削加工と研磨加工とを施したら、上記同様に、洗浄工程を実施してウエーハＷの一方の面Ｗａを洗浄して一方の面Ｗａに付着した加工屑を除去する。そして、反転手段２０によって洗浄済みのウエーハＷをスピンナーテーブル７１から搬出し、カセット５に収容する。

以上のとおり、本発明にかかるウエーハ製造方法では、例えばインゴットからスライスされた直後のウエーハＷを継続して保持手段１０で保持しながら、ウエーハＷの他方の面Ｗｂを研削加工・研磨加工した後に、反転手段２０によってウエーハＷの表裏を反転させ、ウエーハＷを継続して保持手段１０で保持しながら、ウエーハＷの一方の面Ｗａを研削加工・研磨加工するように構成したため、ウエーハの製造プロセスにおいてウエーハＷのハンドリングの回数を少なくすることができ、効率よくウエーハＷを製造することができる。

本実施形態に示したウエーハＷは、ゲルマニウム基板ＧＳにより構成したが、これに限定されるものではなく、例えば、ガラス基板によってウエーハＷを構成してもよい。また、本発明にかかるウエーハ製造方法は、両面を加工する必要がある被加工物に広く適用することができる。

１：研削研磨装置 ２：装置ベース ３ａ，３ｂ：コラム ４ａ，４ｂ：ステージ
５：カセット ６：仮置きテーブル ７：ウエーハ検出部 ８：第１の搬送手段
９：第２の搬送手段 １０：保持手段 １０ａ：保持面 １１：カバー
２０：反転手段 ２１：ウエーハ保持部 ２２：支持台 ２３，２４：連結部
２５：水平支持部 ２６：回転軸
３０：研削手段 ３１：スピンドル ３２：ハウジング ３３：ホルダ ３４：モータ
３５：マウント ３６：研削ホイール ３７；研削砥石
４０：研削送り手段 ４１：ボールネジ ４２：モータ ４３：ガイドレール
４４：昇降板
５０：研磨手段 ５１：スピンドル ５２：ハウジング ５３：ホルダ ５４：モータ
５５：マウント ５６：研磨パッド
６０：研磨送り手段 ６１：固定板 ６２：ボールネジ ６３：モータ
６４：ガイドレール ６５：昇降板
７０：洗浄手段 ７１：スピンナーテーブル ７２：洗浄ノズル ７３：旋回軸
Ｗ：ウエーハ Ｗａ：一方の面 Ｗｂ：他方の面
ＧＳ：ゲルマニウム基板

Claims (2)

1. ウエーハの両面に研削加工と研磨加工とを実施しウエーハを製造するウエーハ製造方法であって、
   ウエーハの一方の面を保持手段で吸引保持する第１の保持工程と、
   該第１の保持工程において該保持手段によって該一方の面が吸引保持されたウエーハの他方の面を研削砥石が装着された研削手段で研削する第１の研削工程と、
   継続して該保持手段により該一方の面が吸引保持されたウエーハの該第１の研削工程で研削された該他方の面を研磨パッドが装着された研磨手段で研磨する第１の研磨工程と、
   研磨されたウエーハを反転させウエーハの該他方の面を該保持手段で吸引保持する第２の保持工程と、
   該第２の保持工程において該保持手段によって該他方の面が吸引保持されたウエーハの該一方の面を該研削手段で研削する第２の研削工程と、
   継続して該保持手段により該他方の面が吸引保持されたウエーハの該第２の研削工程で研削された該一方の面を該研磨パッドで研磨する第２の研磨工程と、を備えるウエーハの製造方法。
2. 前記ウエーハは、ゲルマニウム基板である請求項１記載のウエーハの製造方法。

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