JP4671077B2 - ウェハ形成方法および装置 - Google Patents

Description

本発明はウェハ形成方法および装置に係り、特に半導体インゴットをワイヤソーによりスライスした後にインゴットを固定しているヘッドから分離するのに好適なウェハ形成方法および装置に関する。

半導体基板となるウェハはシリコンインゴットのような素材をスライスして製造されるが、インゴットの大径化に伴い、従前の内刃スライサによる切断処理から、ワイヤソーによる大量の同時スライス処理によって製造する方法に移行している。

ワイヤソーは複数のローラに螺旋状に一定ピッチ間隔で巻回されて走行されるワイヤ列からなる切断経路を設けている。このワイヤ列からなる切断経路に、通常は円柱とされているインゴットを横断させた状態で下降させ、砥粒を含むスラリーを供給しながら、ワイヤピッチ間隔の厚さに切断し、一定厚さのウェハを同時に数１００枚程度製造するようにしている。

このようなワイヤソーによる切断されたウェハは、ワイヤソーに供給するために用いられているインゴット固定用のヘッドから切り離す必要がある。通常、インゴットはその外周面に形成されたオリエンテーションフラットにカーボン材料からなる当て板を固着しておき、ヘッドに当て板を固定することで取り付けられている。したがって、スライス処理した後に、ヘッドを上昇させることでワイヤ抜きを行う必要がある。

１枚毎に分離されたウェハ間を再度ワイヤ引き抜く場合にはウェハのチップや欠けを引き起こさないように配慮しなければならない。そのため、従来から、スライス作業に継続してワイヤソーを当て板部分まで進行させ、カーボンカッタにより切断して、分離する方法（特開昭６１−１２５７６７号公報）や、ワイヤソーを当て板部分まで進行させた後、更に切断方向からワイヤソーを横移動させることにより１枚ずつ分離する方法（特許２７５７０８６号公報）など採られている。

しかし、前者の方法では、カーボンカッタによる切断分離するためには、ワイヤソーのワイヤリング空間部にカッタを配置しなければならず、後者の場合にもヘッドの横方向移動機構を取り付ける必要があるなどの設備負担が高い。

本発明は、上記従来の問題点に着目してなされたもので、ワイヤソーによるインゴットスライス作業の単純な継続作業で１枚ずつウェハ単位でヘッドから切り離すことができるウェハ形成方法および装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るウェハ形成方法は、定ピッチ間隔の複数ワイヤ列からなり一対のローラ間の一つの切断経路上に複数のインゴットを平行な状態で横断移動させて、砥粒を含むスラリーを前記複数のインゴットに供給しながら、昇降ヘッドを交互に時間差をおいて昇降させて複数のインゴットを単一のワイヤソーによりワイヤピッチ間隔の厚さのウェハに切断するようにしたものである。この場合前記ワイヤによる複数のインゴットの切断幅が常に一定となるように前記インゴットを固定している昇降ヘッドの移動速度を個別に制御するようにしてもよい。
また本発明に係るウェハ形成方法は、定ピッチ間隔の複数ワイヤ列からなり一対のローラ間の一つの切断経路上に複数のインゴットを平行な状態で横断移動させて、砥粒を含むスラリーを前記複数のインゴットに供給しながら、前記ワイヤによる複数のインゴットの切断幅が常に一定となるように前記インゴットを固定している昇降ヘッドの移動速度を個別に制御して複数のインゴットを単一のワイヤソーによりワイヤピッチ間隔の厚さのウェハに切断するようにしたものである。

また、本発明に係るウェハ形成装置は、複数のローラに一定ピッチで巻回して一対の前記ローラ間に一つのインゴット切断経路を形成するワイヤと、前記切断経路に対して上下方向に動き前記インゴットを固定する昇降ヘッドと、前記昇降ヘッドを交互に時間差をおいて昇降させる制御手段を備えてなり、前記昇降ヘッドを複数設けて複数のインゴットを平行に配置して前記切断経路に対して昇降可能とし、前記複数のインゴットを前記複数列の切断経路でスライスしてウェハを形成することを特徴としている。
本発明に係るウェハ形成装置は、複数のローラに一定ピッチで巻回して一対の前記ローラ間に一つのインゴット切断経路を形成するワイヤと、前記切断経路に対して上下方向に動き前記インゴットを固定する昇降ヘッドと、前記ワイヤによる複数のインゴットの切断幅が常に一定となるように前記インゴットを固定している昇降ヘッドの移動速度を個別に制御する制御手段を備えてなり、前記昇降ヘッドを複数設けて複数のインゴットを平行に配置して前記切断経路に対して昇降可能とし、前記複数のインゴットを前記複数列の切断経路でスライスしてウェハを形成することを特徴としている。
この場合において、前記複数のインゴットの間に砥粒を含むスラリーを前記複数のインゴットに同時に供給可能なスラリー供給ノズルを備えればよい。砥粒を含むスラリーを昇降ヘッドの両側部から同時に前記複数のインゴットへ供給するスラリー供給ノズルを備えればよい。

本発明に係るウェハ形成方法および装置によれば、特別な設備負担を強いることなく、単純なワイヤソーによるウェハスライス作業の継続のみで多数のウェハを低コストで形成できるという優れた効果が得られる。

以下に、本発明に係るウェハ形成方法および装置の具体的実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
まず、図３を参照してワイヤソーの全体構成を説明する。このワイヤソー装置は、四角形の各頂点部分に水平に配置された４本のローラ１２（１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ）を設けている。これにはワイヤ供給ドラム２０から繰り出されるワイヤ１４をローラ群に対し螺旋状に一定ピッチ間隔で複数回巻き付けており、終端側を巻取りドラム２２に巻き取るようにしている。４本のローラ１２の内、上部の一対のローラ１２Ａ、１２Ｂの間は切断経路であり、これに２個のシリコンインゴット１０Ａ、１０Ｂを平行な状態で横断移動させるようにしている。

切断経路の上部には一対の昇降ヘッド２４（２４Ａ、２４Ｂ）が配置され、これはボールスクリュウや油圧シリンダなどにより昇降駆動できるようになっている。昇降ヘッド２４の下面にはシリコンインゴット１０が固定されるようになっているが、これはインゴット１０に加工しているオリエンテーションフラット２６に固着されているカーボン当て板２８を接着して固定される。昇降ヘッド２４はシリコンインゴット１０を下降させて切断経路を横断させることで、切断を行わせるが、この実施形態では、一対のインゴット１０Ａ、１０Ｂを交互に時間差をおいて切断させるよう制御するようにしており、制御盤３０のシーケンサによって複数のインゴットの切断制御が行われる。制御盤３０はヘッド下降速度を制御できるようになっており、ワイヤ１４による両インゴットの切断幅が常に一定となるように各ヘッド２４Ａ、２４Ｂの下降速度を個別に制御する。

昇降ヘッド２４の側部には砥粒を含むスラリーの供給ノズル３２が設けられ、また、切断経路の下方にはスラリーバケット３４を配置し、ノズル３２からのスラリーを回収するとともに、切断されたウェハの受け取り槽として用いるようにしている。

なお、ローラ１４に巻回されているワイヤ１４の張力が不足する場合には、ワイヤ１４の経路にテンションローラ４０を設ければよい。実施例では上下ローラ１２Ａ・１２Ｄおよび１２Ｂ・１２Ｃの間のワイヤ列にテンションローラ４０を配置して張力を調整している。

このようなワイヤソーにおいて、昇降ヘッド２４には上述したように、インゴット１０のオリエンテーションフラット２６に固着されているカーボン当て板２８を接着して固定されるが、このカーボン当て板２８には、図１に詳細に示すように、スリット４２が形成されている。このスリット４２の範囲はシリコンインゴット１０の長さと同一かそれ以上の長さに設定しておく。この図１に示した例ではインゴット１０の軸芯と平行に形成しており、当て板２８の肉厚を上下に分離するように設定している。

したがって、このようなスリット４２が付された当て板２８を用いて昇降ヘッド２４にインゴット１０を固定し、ワイヤソーにより切断を行う場合には、ワイヤソーをインゴット１０のスライス作業に継続してワイヤソーを当て板２８のスリット４２部分まで進行させれば自動的にウェハ単位にヘッド２４から切り離される。これにより、下方に待機しているスラリーバケット３４の内部に同時的に投入されるため、ワイヤの引き抜き作業によるチップや欠けの発生を防止できる。

また、図２に示すように、複数の傾斜スリット４４を当て板２８に形成するようにしても良い。このような傾斜スリット４４の構成にすると、１つの傾斜スリット４４の範囲では１枚毎にバケット３４に投下され、バケット３４内に投下される過程でウェハ同士が衝突するような事体の発生を防止でき、チップや欠けの防止効果がより高いものとなる。また、インゴット切断中における切断方向の剛性が高まることはもちろんのこと、ワイヤ列がインゴット１０を切断した後、当て板２８に切り込んだ後においても、当て板として剛性を保つことができる。更に、一部のウェハが切り離されて落下した後においても、残ウェハに対して振動・横振れなどの悪影響の無い状態を維持できる剛性を保つことができる。また、傾斜スリット４４を複数設けた例を示しているが、単一の傾斜スリットをインゴット１０の全長に亙って形成するような構成も可能である。

上述したスリット４２，４４は開口空間として形成しているが、必ずしも空間が形成されている必要はなく、分離できるような接合面として実質的な空間がないようにしてもよい。

実施形態に係るウェハ形成装置に用いる当て板の斜視図である。 実施形態に係るウェハ形成装置に用いる他の当て板の側面図である。 同当て板を用いてウェハの切り出しをなすワイヤソー装置の構成図である。

符号の説明

１０………シリコンインゴット、１２………ローラ、１４………ワイヤ、２０………ワイヤ供給ドラム、２２………巻取りドラム、２４………昇降ヘッド、２６………オリエンテーションフラット、２８………スライス用当て板、３０………制御盤、３２………スラリー供給ノズル、３４………スラリーバケット、４２………スリット、４４………傾斜スリット。

Claims (7)

1. 定ピッチ間隔の複数ワイヤ列からなり一対のローラ間の一つの切断経路上に複数のインゴットを平行な状態で横断移動させて、砥粒を含むスラリーを前記複数のインゴットに供給しながら、昇降ヘッドを交互に時間差をおいて昇降させて前記複数のインゴットを単一のワイヤソーによりワイヤピッチ間隔の厚さのウェハに切断するように制御したことを特徴とするウェハ形成方法。
2. 前記ワイヤによる複数のインゴットの切断幅が常に一定となるように前記インゴットを固定している昇降ヘッドの移動速度を個別に制御することを特徴とする請求項１に記載のウェハ形成方法。
3. 定ピッチ間隔の複数ワイヤ列からなり一対のローラ間の一つの切断経路上に複数のインゴットを平行な状態で横断移動させて、砥粒を含むスラリーを前記複数のインゴットに供給しながら、前記ワイヤによる複数のインゴットの切断幅が常に一定となるように前記インゴットを固定している昇降ヘッドの移動速度を個別に制御して複数のインゴットを単一のワイヤソーによりワイヤピッチ間隔の厚さのウェハに切断するようにしたことを特徴とするウェハ形成方法。
4. 複数のローラに一定ピッチで巻回して一対の前記ローラ間に一つのインゴット切断経路を形成するワイヤと、前記切断経路に対して上下方向に動き前記インゴットを固定する昇降ヘッドと、前記昇降ヘッドを交互に時間差をおいて昇降させる制御手段を備えてなり、前記昇降ヘッドを複数設けて複数のインゴットを平行に配置して前記切断経路に対して昇降可能とし、前記複数のインゴットを前記複数列の切断経路でスライスしてウェハを形成することを特徴とするウェハ形成装置。
5. 複数のローラに一定ピッチで巻回して一対の前記ローラ間に一つのインゴット切断経路を形成するワイヤと、前記切断経路に対して上下方向に動き前記インゴットを固定する昇降ヘッドと、前記ワイヤによる複数のインゴットの切断幅が常に一定となるように前記インゴットを固定している昇降ヘッドの移動速度を個別に制御する制御手段を備えてなり、前記昇降ヘッドを複数設けて複数のインゴットを平行に配置して前記切断経路に対して昇降可能とし、前記複数のインゴットを前記複数列の切断経路でスライスしてウェハを形成することを特徴とするウェハ形成装置。
6. 前記複数のインゴットの間に砥粒を含むスラリーを前記複数のインゴットに同時に供給可能なスラリー供給ノズルを備えてなることを特徴とする請求項４又は５に記載のウェハ形成装置。
7. 砥粒を含むスラリーを前記昇降ヘッドの両側部から同時に前記複数のインゴットへ供給するスラリー供給ノズルを備えたことを特徴とする請求項４ないし６のいずれか１項に記載のウェハ形成装置。

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