JP4431215B2 - Manufacturing method of semiconductor wafer - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハの製造方法に関し、特に、厚さの薄い半導体ウェハの分断に有効な半導体ウェハの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
パワートランジスタやパワーMOSFET等のパワーデバイスの製造には、シリコンウェハの片面に高濃度のドーパントを拡散させた拡散ウェハが用いられる。この拡散ウェハの製造方法としては、ドーパントを両面に拡散したシリコンウェハを2分割して行う方法が知られている。この2分割する方法によれば、1枚のシリコンウェハから2枚の片面拡散ウェハが得られるため、生産性の面からも好ましく、現在この方法が主流となっている。
【0003】
さらに、上記2分割法では、生産効率を向上させるために、複数のシリコンウェハを一度に分断する様々な方法が試みられている。このような複数ウェハの一括分断は、ワイヤーソーの利用によって既に実用化のレベルに達しており、数々の公知例が報告されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
パワーデバイスの製造では、ウェハの厚さはそれ程問題視されないため、薄い半導体ウェハを分断することができれば、材料費の低減が期待できる。従って、公知の方法よりもウェハの分断精度を向上させて、生産コストの低減を図ることが望まれる。
【0005】
そこで、本発明は、厚さの薄い半導体ウェハの分断に有効な半導体ウェハの製造方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する手段として、以下に示すアプローチを行ったのでここに説明する。まず、次の方法による分断精度について考察してみた。
【0007】
図1は、試験的に行った半導体ウェハの分断方法を示す模式斜視図である。同図に示す分断は、半導体ウェハ18の積層体20をカーボンスライス板36に固定載置し、かつ、該積層体20の外周面をワックスで固定した状態でワイヤーソー12により切断するものである。この方法によって、半導体ウェハを実際に切断し、その平行度を調べてみたところ次のような結果が得られた。平行度とは、1枚の半導体ウェハの厚さが面内でどれだけ均一になっているかを示すパラメータである。
【0008】
図2は、平行度の測定方法を示す概念図である。同図に示すように、分断後の半導体ウェハ18の任意の点A〜Eにおける厚さをそれぞれ測定し、これら測定した結果のうちの最小値と最大値との差をとってこの値を平行度とした。この最小値と最大値との差が小さければ平行度がよく、大きければ平行度が悪いことになる。
【0009】
図3は、図2に示した方法によって測定したウェハ平行度の測定結果を示すグラフである。同図に示すように、図2の方法によって測定した平行度は、積層中心付近で小さく、外側で大きな値となった。より具体的には、図2のA、E、Cの縦ラインでの厚さバラツキが大きく、この縦ラインのバラツキが図3に示した外側に積層された半導体ウェハの平行度の悪さに現れている。即ち、半導体ウェハの積層位置によって平行度に特定の分布が生じるのである。この測定結果より、半導体ウェハが次のような状態で切断されていると考えることができる。
【0010】
図4は、切断時の半導体ウェハの状態を示す模式側面図である。縦ラインの平行度が悪いということは、同図に示すように、各半導体ウェハ18の切断された部分が扇状に広がってゆくであろうことが考えられる。これは、図1に示したように、積層体20の外周面をワックス44で固定しても、切断が進めばこのワックス44も同時に分断されるため、積層状態の保持力が低下するからである。半導体ウェハ18の分断は、積層体20の上部から下部にかけて行われるため、各半導体ウェハ18間の間隔が上部から順に開いてゆき、その結果、積層体20が図4に示したような扇状になる。
【0011】
このように、各半導体ウェハ18が開きながら切断が進むと、外側に積層された半導体ウェハ18が斜めに切断され、その結果、分断後の平行度が図3に示したような分布を有することになる。薄い半導体ウェハを得ようとすればする程、平行度の許容値が厳しくなるため、上記のような扇状に広がる切断方法では、薄い半導体ウェハの切断は困難である。
【0012】
そこで、この扇状の広がりを抑制するという観点から創作行為を繰り返し、「積層方向に挟持した状態で切断する」という発想を得た。本発明は、このような発想に基づいて、前述した課題の解決を図ろうとするものである。
【0013】
【発明の実施の形態】
(発明の概要)
上記発想に基づいて想到された本発明の特徴は、積層体を挟持したまま分断作業を実行することにある。これにより、ワイヤーが半導体ウェハの内部に入り込んで、分断された部分が外側に広がろうとしても、前記挟持力によってこの広がりが抑えられる。その結果、半導体ウェハが起立した状態で分断作業が進行し、分断後の平行度が向上する。
【0014】
(発明の形態)
図5は、本発明に係る半導体ウェハの分断方法を示す模式側面図である。以下、同図に基づいて、本発明の構成を説明する。
【0015】
まず、本発明で重要な点は、同図に示すように、半導体ウェハ18の積層体20を挟持した状態でワイヤー30を挿入することである。積層体20の挟持は、半導体ウェハ18の積層方向に沿って行い、好ましくは、該積層体20をその両端から挟持する。このように、両端から挟持することにより、ワイヤー30がどの位置を分断しているかに拘わらず、常に積層状態を保持することができる。
【0016】
積層体20の両端を挟持する方法としては、同図に示すように、積層体20の両端に位置する半導体ウェハ18に挟持部材14を当接する方法が考えられる。この挟持は、積層体20の両側から力を加えて行っても、片側を固定しておきもう一方の面から力を加えて行ってもよい。尚、挟持する力は、半導体ウェハ18が破損しない程度とする。
【0017】
積層体20を両端から挟持する意義は、積層体20の外周面をワックスで固定する従来法と比較すれば、より明確になる。即ち、従来のワックス固定では、切断が進むとワックスも同時に切断されるため、常時固定された状態が得られないのに対し、積層体20を両端から挟持すれば、挟持の作用点となる挟持部材14の位置と、同図中点線で示すワイヤー30の進路とは重ならないため、常に、積層状態を保持することができる。
【0018】
上記のように、積層体20を挟持した状態でワイヤー30を挿入すると、該積層体20を構成する各半導体ウェハ18が起立した状態で分断が行われる。理想的には、同図に示すように、ワイヤー30の進路が起立した半導体ウェハ18の中心を通り、各半導体ウェハ18は、精度よく2分割される。その結果、分割後の半導体ウェハの平行度が向上するため、厚さの薄い半導体ウェハを分断することが可能になる。
【0019】
尚、本発明は、積層体20の外周をワックスで固定することを除外するものではなく、ワックスで固定した積層体を挟持したまま切断することは、本発明の範囲内である。例えば、半導体ウェハ18の積層は、ワイヤーソーの外部で行い、その後、ワックスで固定して、ワイヤーソー内で挟持する方法は本発明の範囲内である。
【0020】
その他、ワイヤーソーの内部で半導体ウェハの積層と挟持の両方を行う方法や、ワイヤーソーの外部で所定の治具を用いて積層挟持した積層体を該治具ごとワイヤーソーの内部に投入し、そのまま切断作業を行う方法も本発明の範囲内である。
【0021】
【実施例】
(要約)
複数の半導体ウェハからなる積層体20をカーボンスライス板36の上に載置し、該積層体20をクランプ台24によって挟持する。そして、クランプ台24ごと積層体20を上昇させて、該積層体20を構成する半導体ウェハをワイヤーソー12で分断する(図8参照)。
【0022】
(好適な実施例)
「積層方向に挟持した状態で切断する」という前述した技術思想は、拡散ウェハ製造の分野において、非常に有用な考え方である。ここでは、この特徴ある技術思想を産業上好ましいと思われる態様で具現化した例を示す。以下の説明では、前述した構成要素のうち、特に説明を加える必要がないと思われるものについては、同一名称および同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【0023】
尚、本実施例では、上方切断(アッパーカット)の例を取り上げて説明するが、下方切断(ダウンカット)においても本質的に同様である。また、以下に示す実施例は、本発明の一具現化例であり、本発明を限定するものではない。
【0024】
図6は、半導体ウェハの積層工程を示す斜視図である。同図に示すように、2分割法によって拡散ウェハを製造する場合には、まず、予め両面にドーパントが拡散された複数の半導体ウェハ18をカーボンスライス板36に載置して、積層体20を形成する。
【0025】
カーボンスライス板36は、カーボン製の比較的柔らかい支持板であり、半導体ウェハ18とともにワイヤーソー12によって切断される。このカーボンスライス板36の上部、即ち、半導体ウェハ18が載置される部分には、該半導体ウェハ18の曲率に対応した湾曲面が形成され、各半導体ウェハ18は、オリエンテーションフラットが上に向いた状態でこの湾曲面上に載置される。
【0026】
次に、クランプシャフト34を回転させて、クランピング板32を積層体20に押し当て、該クランピング板32と基準面38とで積層体20を挟持する。このとき、積層体20を挟持する力は、半導体ウェハ18が破壊されない程度とする。尚、ここで、クランピング板32と基準面38の平行度の調整が必要となるため、両者の平行度調整機能を有する事例も本発明に含まれることは言うまでもない。
【0027】
その後、この積層体20を挟持したクランプ台24をワイヤーソーの内部に投入設置する。
【0028】
図7は、半導体ウェハの積層状態を確認する工程を示す側面図である。クランプ台24をワイヤーソーの内部に投入設置した後、同図に示すように、該クランプ台24によって挟持された積層体20の上方にワイヤー30を配置し、さらにその上にカメラ26を配置する。
【0029】
このカメラ26は、図中の矢印で示す方向、即ち、半導体ウェハの積層方向に移動可能に配設され、ワイヤー30と半導体ウェハ18のオリエンテーションフラットを上方から同時に撮像する。このカメラ26が捉えた映像は、該カメラ26に接続された図示しないモニタ上に拡大表示され、作業者は、この拡大表示に基づいて、ワイヤー30の位置決めを行う。
【0030】
ワイヤー30の位置決めは、同図に示すように、中央付近に積層された半導体ウェハ18を基準に行う。例えば、同図に示すように、基準面38から5枚目の半導体ウェハ18の厚さ中心に、該半導体ウェハ18を切断するワイヤー30を配置し、この位置を切断位置とする。
【0031】
このように、中央付近に積層された半導体ウェハを基準として、ワイヤーの位置決めを行う理由は、外側に積層された半導体ウェハ、例えば、基準面38に接した半導体ウェハを基準にすると、クランピング板32に接した半導体ウェハを切断するワイヤー30の位置が積層誤差により大きくずれるからである。これに対し、中央付近に積層された半導体ウェハをワイヤー位置決めの基準にすると、積層誤差の低減が図られ、より加工精度を向上させることができる。
【0032】
上記のようにして基準ウェハの切断位置を決定した後、残りの半導体ウェハ18の切断位置を次のようにして確認する。まず、カメラ26を少しずつ移動させながら、各半導体ウェハ18とその上方にあるワイヤー30とを順次撮像してゆく。そして、各ワイヤー30の位置が各半導体ウェハ18の厚さ中心から許容範囲内になければ、半導体ウェハ18の積層を再度やり直し、再び、ワイヤー30の位置合わせを行う。この時、厚さ調整を目的とした厚み補正用ウェハおよびスペーサー等を用いてもよい。一方、各ワイヤー30の位置が各半導体ウェハ18の厚さ中心から許容範囲内にあれば、切断可能と判断し、次の分断工程に進む。
【0033】
図8は、半導体ウェハの分断工程を示す斜視図である。同図に示すように、図7に示したワイヤーの位置決めを行った後、クランプ台を装填したワイヤーソーテーブルユニット42を上昇させて、積層体20を構成する各半導体ウェハをワイヤーソー12で分断する。ここで、テーブルの上昇方向とワイヤーソーテーブルユニット42上の基準面38およびクランピング板32の平行度調整機能は、ワイヤーソー12または本機構内に有していることは言うまでもない。
【0034】
ワイヤーソー12は、一本のワイヤー30が複数のワークローラ28に何重にも巻き付けられて形成される。そして、このワイヤー30の多重巻き付けによって、半導体ウェハを切断するための複数の切断部10が形成される。各ワークローラ28は、チェザーバイト加工で形成されたV溝を有し、前記ワイヤー30は、このV溝に沿って巻き付けられる。チェザーバイト加工とは、櫛状の刃を用いて複数のV溝を同時に形成する加工法であり、この加工法によればV溝のピッチ誤差が非常に小さくなるため、ワークローラ28の加工法として非常に好ましい。尚、ワイヤーソー自体は公知であるため、ワイヤーソーに関するその他の説明は省略する。
上記のような方法で拡散ウェハの製造を行ったところ、従来よりも薄い半導体ウェハの切断に成功し、厚さのバラツキが少なく、かつ、平行度の優れた拡散ウェハを得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】試験的に行った半導体ウェハの分断方法を示す模式斜視図である。
【図2】平行度の測定方法を示す概念図である。
【図3】図2に示した方法によって測定したウェハ平行度の測定結果を示すグラフである。
【図4】切断時の半導体ウェハの状態を示す模式側面図である。
【図5】本発明に係る半導体ウェハの分断方法を示す模式側面図である。
【図6】半導体ウェハの積層工程を示す斜視図である。
【図7】半導体ウェハの積層状態を確認する工程を示す側面図である。
【図8】半導体ウェハの分断工程を示す斜視図である。
【符号の説明】
10…切断部、12…ワイヤーソー、14…挟持部材、18…半導体ウェハ、20…積層体、24…クランプ台、26…カメラ、28…ワークローラ、30…ワイヤー、32…クランピング板、34…クランプシャフト、36…カーボンスライス板、38…基準面、42…ワイヤーソーテーブルユニット、44…ワックス、46…オリエンテーションフラット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor wafer, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor wafer that is effective for dividing a thin semiconductor wafer.
[0002]
[Prior art]
In the manufacture of power devices such as power transistors and power MOSFETs, a diffusion wafer in which a high concentration dopant is diffused on one side of a silicon wafer is used. As a method for manufacturing this diffusion wafer, a method is known in which a silicon wafer in which a dopant is diffused on both sides is divided into two. According to this two-divided method, two single-sided diffusion wafers can be obtained from one silicon wafer, which is preferable from the viewpoint of productivity, and this method is mainly used at present.
[0003]
Further, in the above two-division method, various methods for dividing a plurality of silicon wafers at once have been attempted in order to improve production efficiency. Such batch cutting of a plurality of wafers has already reached a practical level by using a wire saw, and many known examples have been reported.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the manufacture of power devices, the thickness of the wafer is not considered as a problem. Therefore, if a thin semiconductor wafer can be divided, a reduction in material cost can be expected. Therefore, it is desired to improve the wafer cutting accuracy and reduce the production cost as compared with known methods.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor wafer that is effective for dividing a semiconductor wafer having a small thickness.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The following approach has been taken as means for achieving the above object, and will be described here. First, we examined the accuracy of fragmentation by the following method.
[0007]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a test method for dividing a semiconductor wafer. The division shown in the figure is performed by cutting with the wire saw 12 with the
[0008]
FIG. 2 is a conceptual diagram showing a method for measuring parallelism. As shown in the figure, the thicknesses at arbitrary points A to E of the divided
[0009]
FIG. 3 is a graph showing measurement results of wafer parallelism measured by the method shown in FIG. As shown in the figure, the parallelism measured by the method of FIG. 2 was small near the center of the stack and large outside. More specifically, the thickness variation in the vertical lines A, E, and C in FIG. 2 is large, and this vertical line variation appears in the poor parallelism of the semiconductor wafer laminated on the outside shown in FIG. ing. That is, a specific distribution occurs in the parallelism depending on the stacking position of the semiconductor wafer. From this measurement result, it can be considered that the semiconductor wafer is cut in the following state.
[0010]
FIG. 4 is a schematic side view showing a state of the semiconductor wafer at the time of cutting. If the parallelism of the vertical lines is poor, it is conceivable that the cut portions of each
[0011]
In this way, when the cutting progresses while each
[0012]
Therefore, the creative act was repeated from the viewpoint of suppressing the fan-shaped spread, and the idea of “cutting while sandwiched in the stacking direction” was obtained. The present invention is intended to solve the above-described problems based on such an idea.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Summary of Invention)
The feature of the present invention conceived on the basis of the above-described idea is that the dividing operation is performed while the laminate is sandwiched. As a result, even if the wire enters the inside of the semiconductor wafer and the divided portion tries to spread outward, the spread is suppressed by the clamping force. As a result, the dividing operation proceeds with the semiconductor wafer standing, and the parallelism after the dividing is improved.
[0014]
(Mode of Invention)
FIG. 5 is a schematic side view showing a method for dividing a semiconductor wafer according to the present invention. The configuration of the present invention will be described below with reference to FIG.
[0015]
First, an important point in the present invention is that the
[0016]
As a method of sandwiching both ends of the stacked
[0017]
The significance of sandwiching the
[0018]
As described above, when the
[0019]
In addition, this invention does not exclude fixing the outer periphery of the
[0020]
In addition, a method of performing both lamination and clamping of the semiconductor wafer inside the wire saw, and a laminated body sandwiched and laminated using a predetermined jig outside the wire saw are put into the wire saw together with the jig, A method of performing the cutting operation as it is is also within the scope of the present invention.
[0021]
【Example】
(wrap up)
The
[0022]
(Preferred embodiment)
The above-described technical idea of “cutting while sandwiched in the stacking direction” is a very useful idea in the field of diffusion wafer manufacturing. Here, an example in which this characteristic technical idea is embodied in an industrially preferable manner is shown. In the following description, among the above-described components, those that are not particularly required to be described are given the same names and the same reference numerals, and detailed descriptions thereof are omitted.
[0023]
In this embodiment, an example of upper cut (upper cut) will be described. However, the same applies to lower cut (down cut). Moreover, the Example shown below is one example of implementation of this invention, and does not limit this invention.
[0024]
FIG. 6 is a perspective view showing a semiconductor wafer laminating process. As shown in the figure, when a diffusion wafer is manufactured by a two-division method, first, a plurality of
[0025]
The
[0026]
Next, the
[0027]
Thereafter, the
[0028]
FIG. 7 is a side view showing a step of confirming the stacked state of the semiconductor wafer. After the
[0029]
The
[0030]
The positioning of the
[0031]
As described above, the reason for positioning the wire with reference to the semiconductor wafer laminated near the center is that the clamping plate is based on the semiconductor wafer laminated outside, for example, the semiconductor wafer in contact with the
[0032]
After determining the cutting position of the reference wafer as described above, the cutting position of the remaining
[0033]
FIG. 8 is a perspective view showing a semiconductor wafer dividing step. As shown in the figure, after positioning the wire shown in FIG. 7, the wire saw table unit 42 loaded with the clamp base is raised, and each semiconductor wafer constituting the stacked
[0034]
The wire saw 12 is formed by winding a
When the diffusion wafer was manufactured by the method as described above, it was possible to cut a semiconductor wafer thinner than the conventional one, and to obtain a diffusion wafer having less thickness variation and excellent parallelism.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a semiconductor wafer cutting method performed as a test.
FIG. 2 is a conceptual diagram showing a method for measuring parallelism.
FIG. 3 is a graph showing measurement results of wafer parallelism measured by the method shown in FIG.
FIG. 4 is a schematic side view showing a state of a semiconductor wafer at the time of cutting.
FIG. 5 is a schematic side view showing a method for dividing a semiconductor wafer according to the present invention.
FIG. 6 is a perspective view showing a semiconductor wafer stacking step.
FIG. 7 is a side view showing a step of confirming the stacked state of the semiconductor wafer.
FIG. 8 is a perspective view showing a semiconductor wafer dividing step.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記積層体を前記半導体ウェハの積層方向に沿って挟持する工程と、
前記積層体を挟持した状態で、該積層体を構成する前記半導体ウェハをワイヤーソー(12)により分断する工程と
を具備する半導体ウェハの製造方法。A step of forming a laminate (20) by laminating a plurality of semiconductor wafers (18);
Sandwiching the stacked body along the stacking direction of the semiconductor wafer;
A step of dividing the semiconductor wafer constituting the laminated body with a wire saw (12) in a state where the laminated body is sandwiched.
該積層体の両端から行う
請求項1記載の半導体ウェハの製造方法。The sandwich of the laminate is
The method for producing a semiconductor wafer according to claim 1, wherein the method is performed from both ends of the laminate.
前記積層体をクランプ台(24)を用いて挟持する工程と、
前記積層体を挟持したクランプ台をワイヤーソー(12)の内部に設置する工程と、
前記積層体をクランプ台で挟持したまま、該積層体を構成する前記半導体ウェハを前記ワイヤーソーにより分断する工程と
を具備する半導体ウェハの製造方法。A step of forming a laminate (20) by laminating a plurality of semiconductor wafers (18);
Clamping the laminate using a clamp base (24);
Installing a clamp base sandwiching the laminate inside the wire saw (12);
A step of cutting the semiconductor wafer constituting the laminated body with the wire saw while the laminated body is held by a clamp base.
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