JP3283113B2 - ウエーハの製造方法 - Google Patents

ウエーハの製造方法

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    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28DWORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D5/00Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
    • B28D5/04Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by tools other than rotary type, e.g. reciprocating tools
    • B28D5/045Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by tools other than rotary type, e.g. reciprocating tools by cutting with wires or closed-loop blades
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23D57/00Sawing machines or sawing devices not covered by one of the preceding groups B23D45/00 - B23D55/00
    • B23D57/003Sawing machines or sawing devices working with saw wires, characterised only by constructional features of particular parts
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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ワイヤーに対して機械
的に送り込まれる半導体インゴットや合成石英インゴッ
ト等のインゴットをワイヤソーにより切断して高精度の
厚さを有するウエーハを製造する方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】ワイヤソーでインゴットよりウエーハを
切り出す場合、一般にオイル或いは水に砥粒を懸濁させ
たスラリーをワイヤーにかけながらインゴットを機械的
に上昇または下降させてワイヤーに押し付けて切断する
方法が行われている。このインゴットの送り込み方法は
機械的に送り込む方法と油圧アクチュエーターにより送
り込む方法があるが、後者の場合、油温変化に伴い油圧
が微妙に変化して切断速度が変化する等の問題もあり、
温度に影響され難い前者の機械的に送り込む方法が採ら
れている。この際、切断後得られるウエーハの厚さ精度
が悪いと、次工程のラップ盤による研磨加工において様
々な問題が起こる。一つは切断直後のウエーハ間の厚さ
に大きなバラつきを生じたり、1ウエーハ内で厚さにバ
ラつきが大きくなると、ラップ工程でウエーハの厚さ精
度を出すことが困難となり、仕上がり精度が良くないと
いう問題である。またワイヤソーによるインゴットの切
断では1回の切断で数百枚のウエーハが連続的に製造さ
れる。このため切断後のウエーハ間の厚さの差が大きい
場合には、ラップ研磨加工後の仕上がり精度を良くする
ためにラップ研磨は厚さの似通ったウエーハを数枚づつ
をまとめてバッチ処理を行う必要があり、予め厚さが一
定範囲内に納まるように厚さを測定してバッチを作らな
ければならないという作業にかなりの労力を要するとい
う欠点があった。もう一つは厚さ精度の悪いウエーハは
ラップ研磨修正の場合、ウエーハの厚い部分がラップ定
盤と長時間接することとなるため定盤の摩耗が不均一と
なり、処理バッチ数と共に仕上がり精度の悪化が精度の
良いウエーハに比べて著しく早くなるという現象が起こ
り、ラップ研磨の精度維持のためにはラップ定盤の形状
修正を頻繁に行わなければならないと言う欠点がある。
そのためワイヤーソーで切断直後のウエーハの厚さのバ
ラつき精度を5μm以下とすることが必要である。
【0003】また、角形インゴットを切断する場合に
は、同一出願人の提案による特願平4-337965号のよう
に、切り始めの角形インゴットの送り込み速度を早めて
その後一定の送り込み速度で切断するという条件を設定
することでウエーハの厚さを精度良くを切断することが
できるが、丸形インゴットの場合はその方法で切断して
も充分な精度のものが得られなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる課題を
解決して、ワイヤソーによる切断方法により丸形インゴ
ットから厚さ精度の良いウエーハの製造方法を提供しよ
うとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者等は上記課題を
解決するためにワイヤソーによる丸形インゴットの切断
条件を詳細に検討し、実験を重ねて本発明を完成したも
ので、その要旨は、ワイヤソーにより丸形インゴットを
その直径方向に沿って切断してウエーハを製造する方法
において、該丸形インゴットの切り始め部分から直径上
55〜70%の位置の該インゴットの送り込み速度を最低送
り込み速度とし、切り始め部分および切り終り部分にお
ける該インゴットの送り込み速度を夫々最低送り込み速
度の2〜4倍および 1.2〜2倍とし、かつ切断中は該イ
ンゴットの送り込み速度の各変速点における送り込み速
度の変化を連続的に行うことを特徴とするウエーハの製
造方法である。
【0006】以下、本発明を詳細に説明する。ワイヤソ
ーによる丸形インゴットの切断条件を検討した結果、切
り初めは薄く徐々に厚くなって行き、切り終わりに相当
する部分で最も厚くなるという規則性を見出した。その
原因を究明した結果、図1(a)に示すように切断開始
前には真っ直ぐに張られていたワイヤーが切断開始と同
時に切断抵抗増加により徐々に撓みが増加して行き、図
1(b)のようにウエーハ中心付近に相当する部分で最
も撓み、図1(c)のように切り終わりにかけて撓みが
減少して行くことが解った。このため、ウエーハの各部
分で実質切断速度が変化しており、これは切り始めから
ウェハ中心部分までは実質切断速度が遅くなり、中心か
ら切り終わりにかけては速くなることを意味している。
この実質切断速度が速いとウエーハは厚く、遅いと薄く
なることよりウエーハ内の厚さにバラつきの生じること
が判明した。従って、この実質切断速度が一定になるよ
うにインゴットの送り込み速度を制御すれば、ウエーハ
内の厚さのバラつきを解決出来ることを見出し、本発明
を完成した。
【0007】以下、本発明を更に詳しく説明すると、本
発明については、丸形インゴットの切断位置と送り込み
速度の関係を図1(a)、(b)、(c)に基づいて説
明する。 丸形インゴットの断面の下端3から切り始
めて(図1(a))切り始めの点より直径上55〜70%の
位置(図1(b)の5〜6)でのインゴットの送り込み
速度を最低に設定する(以下、最低送り込み速度と呼
ぶ)。これはインゴットの送り込み量がインゴットの半
径値(中心)に達している場合でも、実際のワイヤーは
ワイヤー自身の撓みのためインゴットの半径深さに達し
ていないために考慮しなければならない項目である。ワ
イヤーの撓みはワイヤーとインゴットの接触長さが最大
になるまで(インゴットの直径に相当する部分(中心付
近に相当する部分)を切断するまで)大きくなるため、
実質切断速度をこの部分で最低にする必要がある。この
位置でのインゴットの送り込み量を最小に設定しない場
合にはウエーハの厚さ精度が悪化する。この厚さ精度に
影響を及ぼさない範囲が、切り始めの点より直径上55〜
70%の位置に相当する。切り初めの丸形インゴットの
送り込み速度を最低送り込み速度の2〜4倍とする(図
1(a))。これが2倍未満では切り始め部分は薄くな
り、厚さ改善効果は少ない。4倍を越えると切り初め部
分での厚さが一定しなくなる。これは切り始め部分で送
り込み速度が速や過ぎるため、ワイヤーが丸形インゴッ
トに切り込む前に横滑りを起こし、本来の切り込み位置
より僅かにずれるためではないかと推測される。
【0008】切り終わり部分では最低送り込み速度の
1.2〜2倍の送り込み速度とする(図1(c))。この
範囲外では厚さ精度は厚くなったり薄くなったりしてラ
ップ研磨加工後のウェハ精度に悪影響を及ぼす。以上
の各点を結んで滑らかなインゴット送り込み速度となる
ように制御する。また、更に好ましくは切り始めより
直径の1/6 ( 17%)に相当する深さでは、インゴットの
送り込み速度を最低送り込み速度の 1.5〜2倍とする。
1.5 倍未満では薄く仕上がり、2倍を越えると厚く仕上
がるため研磨加工後のウエーハの精度を考慮すると好ま
しくない。
【0009】このような送り込み速度の変化を連続的に
行うためには、インゴットの直径方向の位置での送り込
み速度を予めコンピューターに記憶させて制御するのが
良い。図2に本発明の丸形インゴットの切断位置とイン
ゴット送り込み速度の関係の一例を示した。以上述べた
ように、丸形インゴットの実質切断速度がほぼ一定にな
るようにインゴットの送り込み速度を制御することで厚
さ精度の高いウエーハの製造が可能となった。
【0010】
【作用】ワイヤソーによる丸形インゴットの切断により
得られるウエーハの厚さ精度は、丸形インゴットの送り
込み速度を特定切断位置で変速させることによって、ウ
エーハの厚み精度を5μm以下にすることができた。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施態様を実施例を挙げて具
体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるもので
はない。 (実施例1、2、比較例1〜6) 日平トヤマ (株) 製のマルチワイヤソーを使用する。丸
形インゴットとして合成石英製の直径 150mmφ、長さ 2
50mmL の丸形インゴットを使用した。切断後のウエーハ
厚さは 1,000μmを目標に切断した。 200μm径のワイ
ヤーを使用し、ワイヤー線速は最大 700m/minで片方及
び往復走行とし新ワイヤーを 500m送り込んで往復の場
合 400m巻き戻す方法を繰り返して切断した。切断用ス
ラリーはオイルにGP#600(信濃電気精錬 (株) 製商品
名)の SiC砥粒を懸濁させて使用した。
【0012】合成石英丸形インゴットの送り込み速度を
該インゴットの下端から切り始め、インゴットの下端か
ら切り込み深さが105mm (直径150mm の70%)の位置で
20mm/Hr に設定し、これを最低送り込み速度とした。切
り始め部のインゴットの送り込み速度を最低送り込み速
度の3倍 60mm/Hrとし、切り終わり部のインゴットの送
り込み速度を 1.5倍とし、各変速点で滑らかに速度変化
するよう送り込み速度を決定した(実施例1)。実施例
1においてインゴットの最低送り込み速度の設定位置、
切り始め部及び切り終わり部のインゴットの送り込み速
度を変えた以外は実施例1と同様の条件で切断した(実
施例2、比較例1〜6)。その結果を表1に示す。
【0013】
【表1】
【0014】(比較例7) 合成石英丸形インゴットの送り込み速度をインゴット断
面の全ての位置で一定にした他は、実施例1と同一条件
で切断した結果、ウエーハ内の厚さのバラつきは14.5μ
mであった。
【0015】(厚さ精度の測定方法) (1)ウエーハ間厚さのバラつきは切断されたウエーハ
全数につき電子マイクロメーターにより厚さをウエーハ
の直径線上10mm間隔で15点(両端は円周から1mm中心寄
りの位置)測定し、最大値の平均値と最小値の平均値を
求めその差を示した。 (2)1ウエーハ内厚さのバラつきは上記と同様に厚さ
を測定し、最大値と最小値の差をとりその平均値を求め
た。
【0016】
【発明の効果】ワイヤソーによる丸形インゴットの切断
条件を改善するすることにより製造されたウエーハの厚
さ精度(ウエーハ間のバラつき、1ウエーハ内のバラつ
き)を大幅に向上させることができ、後加工工程のラッ
プ、ポリッシュ工程加工後のウエーハ精度も向上し、同
時にラップ定盤精度維持のための定盤修正の回数減少に
も繋がり、高精度ウエーハの生産性を向上させることが
できる。また、ラップ時のバッチ構成のためにウエーハ
厚さを1枚1枚測定する労力も削減することができ、産
業上その利用価値は極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)切り始め部分、(b)直径上55〜70%切
り込んだ位置、(c)切り終わり部分:各図は本発明の
丸形インゴットの切断位置とワイヤーソーの状態を説明
する図である。
【図2】本発明の丸形インゴットの断面位置におけるイ
ンゴットの送り込み速度を示す説明図である。
【符号の説明】
1 丸形インゴット 2 ワイヤー 3 切り始め部分 4 中心(半径深さ) 5 直径上55%ライン 6 直径上70%ライン 7 切り終り部分
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−129661(JP,A) 特開 昭57−41118(JP,A) 特開 昭55−42736(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B28D 5/04 B24B 27/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ワイヤソーにより丸形インゴットをその
    直径方向に沿って切断してウエーハを製造する方法にお
    いて、該丸形インゴットの切り始め部分から直径上55〜
    70%の位置の該インゴットの送り込み速度を最低送り込
    み速度とし、切り始め部分および切り終り部分における
    該インゴットの送り込み速度を夫々最低送り込み速度の
    2〜4倍および 1.2〜2倍とし、かつ切断中は該インゴ
    ットの送り込み速度の各変速点における送り込み速度の
    変化を連続的に行うことを特徴とするウエーハの製造方
    法。
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