JP3787485B2 - 薄板の加工方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンやガリウム砒素等の半導体ウエーハ、石英ウエーハやフォトマスク基板等の薄板の加工方法に関し、具体的には薄板の加工工程で発生した不良品を異なった使用の製品として加工する加工方法に関する。
【０００２】
【関連技術】
従来、シリコンやガリウム砒素インゴット、石英インゴット等の略円柱状あるいは角柱状の塊状物からシリコンウエーハやガリウム砒素ウエーハ、石英フォトマスク基板等の薄板に加工する加工方法の代表例としてシリコンウエーハの加工方法について説明する。図３はシリコンウエーハ加工工程の一般的な流れを示したものである。略円柱状の単結晶インゴットをスライスして薄円板状のウエーハを得るスライス工程３００と、スライス工程で得られたウエーハの割れや欠けを防ぐためにその外周を面取りする面取り工程３１０と、面取りされたウエーハをラッピングしてこれを平坦化するラッピング工程３２０と、面取りおよびラッピングされたウエーハ表面に残留する加工歪を除去するエッチング工程３３０と、エッチングされたウエーハの表面を研磨布に摺接させて鏡面研磨する鏡面研磨工程３４０と、鏡面研磨されたウエーハを洗浄してウエーハに付着した研磨剤や異物を除去する最終洗浄工程３５０とから成る。
【０００３】
これら工程の他に、各工程間で洗浄を行ったり、ラッピングに変えて平面研削を行うこともある。また、エッチング後に面取り部の鏡面化のため鏡面面取り工程が行われたり、単結晶成長時に発生した酸素ドナーを消滅させるための熱処理等の付加的な工程が行われることもある。
【０００４】
シリコンウエーハの用途として、集積回路等の半導体装置の基板となるものの他に、半導体装置製造工程の清浄度チェック・管理のためのパーティクルモニターと呼ばれる用途や、酸化膜や多結晶シリコン膜等の成膜工程における膜厚モニターといった用途、バッチ式熱処理炉で製品ウエーハを熱処理する場合のダミーウエーハとしての用途がある。これらのウエーハの一部は膜除去後に鏡面研磨されて再生ウエーハとして膜厚モニター等に再利用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
シリコンは脆性材料であり、シリコンウエーハの加工工程においてウエーハの外周部や表層に割れ、欠け等のキズやステインと呼ばれる色むら等の不良が発生することがある。キズの発生したウエーハは再研磨により製品として出荷できる場合もあるが、大方は不良品として処分されている。
ウエーハ加工工程の不良率は高くても数％程度であるが、生産量の増加やシリコンウエーハ等の場合には直径の拡大とともに不良品の量が無視できないものとなってきており、不良品の有効利用方法の開発が求められている。
【０００６】
本発明は、シリコンウエーハや再生ウエーハ等の薄板の加工工程において発生する不良品の有効利用方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の薄板の加工方法は、略円筒状または角柱状の塊状物から切り出された薄板を加工する方法であって、加工工程において前記薄板の外周部もしくは表層に不良が生じた薄板を、初期に目的とした製品規格より小さい大きさで厚さの薄い規格の製品に加工することを特徴とするものである。
【０００８】
このように、加工工程で外周部や表層に割れ、欠けやキズあるいはステインと呼ばれる色むら等の不良が発生した薄板を、初期に目的とした製品規格より小さい大きさで厚さの薄い規格の製品に加工することにより、不良品の有効活用がはかれる。
【０００９】
ここで、前記薄板がシリコンウエーハであり、前記加工工程にはスライス、面取り、ラップ、平面研削、エッチング、鏡面研磨、洗浄の少なくとも一工程が含まれるとすることができる。
【００１０】
シリコンウエーハの場合には、直径に対応したウエーハの厚さがＳＥＭＩ（Semiconductor Equipment and Materials International）により規格化されており、４インチ（直径１００ｍｍ）ウエーハで５２５μｍ、５インチ（直径１２５ｍｍ）ウエーハで６２５μｍ、６インチ（直径１５０ｍｍ）ウエーハで６７５μｍ、８インチ（直径２００ｍｍ）ウエーハで７２５μｍ、１２インチ（直径３００ｍｍ）ウエーハで７７５μｍとなっている。このため、例えば８インチウエーハの加工時に外周部あるいは表層に不良が発生しても６インチウエーハに縮径することにより、製品として出荷可能となる。
【００１１】
また、前記薄板が表面に金属、シリコン、シリコン酸化物、シリコン窒化物の膜が少なくとも一層形成されたシリコンウエーハであり前記加工工程には膜除去、ラップ、平面研削、エッチング、鏡面研磨、洗浄の少なくとも一工程が含まれるとすることができる。
【００１２】
表面に膜が形成されたウエーハの膜を除去して再生ウエーハとする加工工程においても、シリコンインゴットからのウエーハ加工と同様に縮径することによって不良ウエーハの有効利用が可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００１４】
図１は本発明の薄板の加工方法の工程の流れをシリコンウエーハの加工方法を例にとって示したものである。
図１の左側は図３と実質的に同じものであり、略円柱状の単結晶インゴットをスライスして薄円板状のウエーハを得るスライス工程１００と、スライス工程で得られたウエーハの割れや欠けを防ぐためにその外周を面取りする面取り工程１１０と、面取りされたウエーハをラッピングしてこれを平坦化するラッピング工程１２０と、面取りおよびラッピングされたウエーハ表面に残留する加工歪を除去するエッチング工程１３０と、エッチングされたウエーハの表面を研磨布に摺接させて鏡面研磨する鏡面研磨工程１４０と、鏡面研磨されたウエーハを洗浄してウエーハに付着した研磨剤や異物を除去する最終洗浄工程１５０とから成る。
【００１５】
ここでスライスから最終洗浄の各工程や、ラッピングに変えて行われる平面研削工程、面取り部の鏡面化のため鏡面面取り工程や、単結晶成長時に発生した酸素ドナーを消滅させるための熱処理等の付加的な工程で発生した不良ウエーハのうちで外周部に割れ、欠け等の不良が発生したものや、表層にキズ等の不良が発生したものを図１の中央に示した縮径工程１６０で初期に目的とした製品規格よりも小さい直径に縮径し、その後図１の右側に示した工程の流れに従い、面取り工程１１５を経てラッピング工程１２５で縮径後の規格に合せた厚さに調整する。その後はエッチング工程１３５、鏡面研磨工程１４５、最終洗浄工程１５５により初期に目的とした製品規格よりも小さい直径で、厚さの薄いシリコンウエーハが得られる。
【００１６】
先に記載したように、シリコンウエーハの場合にはウエーハの直径と厚さの規格が標準化されており、例えば直径が２００ｍｍの８インチウエーハの加工中に不良が発生したウエーハは直径を１５０ｍｍに縮径するとともに、厚さを５０μｍ程度減らすことにより６インチウエーハとしての標準規格に適合したウエーハを得ることができる。ここで、不良の程度によっては、６インチウエーハではなく５インチや４インチといった小口径のウエーハとしてもよい。同様に、直径が３００ｍｍの１２インチウエーハの場合には８インチ以下のウエーハに加工可能であるし、直径が１５０ｍｍの６インチウエーハでは５インチ以下のウエーハに加工可能である。
【００１７】
ここで、縮径工程は、炭酸ガスレーザーやＹＡＧレーザー、エキシマレーザーといったレーザーを用いた切断機や、高圧水をノズルから噴出させるウォータージェット切断機等を用いて所望の直径にウエーハの縮径を行えば良いが、面取り工程に用いられる面取り装置を用いて外周部を研削することで、縮径を行うことも可能である。
【００１８】
図２は本発明の他の実施形態である再生ウエーハ加工における不良ウエーハ加工方法の工程の流れを示したものである。図２の左側の工程は通常の再生ウエーハ加工の流れを示したものであるが、再生ウエーハの場合には、図１におけるスライス工程１００に代えて膜除去工程２００を行う。再生ウエーハの場合には、酸化膜、窒化膜、多結晶シリコン膜、金属膜等が形成されているため、これらの膜をフッ酸やりん酸等の薬液で除去する必要がある。用いる薬液は除去する膜質に合わせて適宜選択すればよいが、薬液で除去しきれない場合にはラッピング工程２２０で物理的に除去してもよい。膜が除去されたウエーハは必要に応じて面取り工程２１０で面取りを行い、ラッピング工程２２０、エッチング２３０、鏡面研磨工程２４０、最終洗浄工程２５０を経て再生ウエーハに加工される。
【００１９】
上記の加工工程で発生した不良ウエーハのうちで外周部に割れ、欠け等の不良が発生したものや、表層にキズ等の不良が発生したものを図２の中央に示した縮径工程２６０で初期に目的とした製品規格よりも小さい直径に縮径し、その後図２の右側に示した工程の流れに従い、面取り工程２１５を経てラッピング工程２２５で縮径後の規格に合せた厚さに調整する。その後はエッチング工程２３５、鏡面研磨工程２４５、最終洗浄工程２５５により初期に目的とした製品規格よりも小さい直径で、厚さの薄い再生ウエーハが得られる。
【００２０】
上記説明はシリコンウエーハおよびその再生ウエーハについて行ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＳＯＩ（silicon on insulator）ウエーハのベースウエーハとして用いられる石英や窒化アルミニウム等の絶縁ウエーハ、石英製のフォトマスク基板等にも適用可能なものである。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば薄板の加工工程で発生した不良ウエーハの有効利用をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態であるシリコンウエーハの加工工程を示した流れ図である。
【図２】本発明の他の実施形態である再生ウエーハの加工工程を示した流れ図である。
【図３】シリコンウエーハの一般的な加工工程を示した流れ図である。
【符号の説明】
１００、３００ … スライス工程
１１０、１１５、２１０、２１５、３１０ … 面取り工程
３２０ … ラッピング工程
３３０ … エッチング工程
３４０ … 鏡面研磨工程
３５０ … 最終洗浄工程
１６０、２６０ … 縮径工程

Claims (3)

1. 円筒状または角柱状の塊状物から切り出された薄板を加工する方法であって、加工工程において前記薄板の外周部もしくは表層に不良が生じた薄板を、初期に目的とした製品規格より小さい直径に縮径し、縮径後の規格に合わせた薄い厚さの製品に加工することを特徴とする薄板の加工方法。
2. 前記薄板がシリコンウェーハであり、前記加工工程にはスライス、面取り、ラップ、平面研削、エッチング、鏡面研磨、洗浄の少なくとも一工程が含まれることを特徴とする請求項１に記載の薄板の加工方法。
3. 前記薄板が表面に金属、シリコン、シリコン酸化物、シリコン窒化物の膜が少なくとも一層形成されたシリコンウェーハであり前記加工工程には膜除去、ラップ、平面研削、エッチング、鏡面研磨、洗浄の少なくとも一工程が含まれることを特徴とする請求項１に記載の薄板の加工方法。

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