JPH01165128A - ウェーハの製造方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、シリコン単結晶等の半導体や石英等の素材か
ら平坦なウェーハを得るための・ウェーハの製造方法及
びその装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、シリコン、ガリウムひ素等の半導体や、石英、サ
フアイヤ等の素材から平坦なウェーハを製造する場合に
は、棒状の素材を順次スライスすることによってウェー
ハを切出し、次いでこのウエーハの表面の凹凸を除去す
るための仕上加工が行なわれている。そして、この場合
、素材をスライスする機器としては内周刃切断機が、ま
た仕上加工にはラップ機が広く用いられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、上記内周刃切断機を用いて素材をスライスし
た場合には、この内周刃切断機の精度や、切断機に取り
付けられた内周刃の装着精度の変化、内周刃表裏両側の
切断能力のバランス変動等によって、内周刃の正常位置
からの偏位が起こり、この偏位の結果として順次スライ
スされるウェーハにおいて反りや歪み等の非平面的要素
が生じている。ぞして、この非平面的要素を除去するこ
とが大きな課題となっていた。すなわち、該ウェーハは
、通常、５０〜２００ａｍを直径とする円形、もしくは
辺とする角形で、厚みが１１１Ｉｍ以下と薄いものであ
るため、極めて可撓性に富み変形し易い。このため、ラ
ップ加工等の仕上加工においては、加圧圧力によってウ
ェーハの変形が起こり、加工終了後加圧圧力が取り除か
れると、この変形が復元するため、ウェーハは平坦面に
ならないという問題があった。従って、内周刃による切
断加工時に生じるこれらの非平面的要素は平坦なウェー
ハを製造する上で大きな障害となっていた。そして、半
導体デバイスの高集積化に伴い、上記つ１−ハの平坦度
は高精度のものが要求されるようになると共に、特に、
高真空下での描画技術においては、真空ヂャックの吸着
面を基準面としてウェーハの変形を矯正する方法が採用
できないため、ウェーハの自由状態における非平面的要
素の存在は決定的な障害となる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、ウェーハに生じる反り、歪み等の非平
面的要素を除去でき、平坦度を著しく向上させることが
できるウェーハの製造方法及びその装置を提供すること
にある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明の方法は、棒状の素
材をスライスして得られた一連のつ１−八を、スライス
された順番に集合しで、各つＩ−八への面方向と周方向
を一致させた状態で、再度棒状の集合体を形成し、この
集合体の端面をウェーハ毎に逐次平坦面加工することに
より、各ウェーハの一方のスライス面を平坦面となし、
かつこれらのウエーハの平坦面を基準面として他方のス
ライス面を平坦面加工するものである。

また、本発明の装置は、棒状の素材をスライスする切断
機と、この切断機によりスライスされた一連のウェーハ
をスライスされた順番に集合して形成された集合体の端
面を、ウェーハ毎に逐次ラップ加工する片面ラップ装置
と、この片面ラップ装置で片面ラップ加工されたウェー
ハの平坦面を基準面として他方のスライス面を平坦面加
工する平坦面加工機とを備えてなり、上記片面ラップ装
置を、上記集合体を収納し支持案内する集合体収納具と
、この集合体収納具の一端側から内部の集合体を押圧す
る加圧機構と、上記集合体収納具の他端側に設けられ、
かつラップ加工中のウェーハを保持しラップ加工終了後
のウェーハを払い出すための可動板と、この可動板に保
持されたウェーハのスライス面に接触してラップ加工す
る定盤とから構成したものである。

（作　用） 上述したように、内周刃切断機による切断加工において
は、内周刃の正常位置からの偏位が起こり、この偏位の
結果として順次スライスされるウェーハは反りや歪み等
の非平面的要素を有する。

しかしながら、内周刃による切断代は一枚のウェーハの
切断の開始から終了まで一定で、このため−回の切断に
おいて内周刃の表と裏で同時に形成される二つの対向す
るスライス面の凹凸形状は互いに相補的なものであるこ
とがわかった。本発明は、上記知見に基づいてなされた
もので、棒状の素材からスライスされた一連のウェーハ
をスライスされた順番に集合して、各ウエーハ間の面方
向と周方向を一致させた状態で、再度棒状の集合体を形
成することにより、集合されたウェーハは変形すること
がなく、自由状態で相互に密着することになると共に、
この集合体の一方の端面を拘束して他方の端面を平坦面
加工することにより、該他方の端面はこれに作用する血
圧に対して剛性を有し変形することがない。従って、上
記平坦面加工によって各ウェーハの一方のスライス面が
平坦面に加工されるため、この平坦面を基準面としてウ
ェーハの他方のスライス面を平坦面加工することにより
、自由状態で平坦なウェーハが製造できる。

〔実施例〕

以下、第１図ないし第６図に基づいて本発明の一実施例
を説明する。

まず、第１図と第２図に示すように、切断加工しようと
する直径１５０Ｍの略円柱状のシリコン単結晶棒１の一
方の端面１ａに、剛性を有し、かつシリコン単結晶棒１
の横断面と同一形状の押圧板２を全面接着した。このシ
リコン単結晶棒１には、その結晶方向を識別するために
予め平面（Ａリエンテーションフラット）１ｂが形成さ
れている。

また、接着材としては、シリコン単結晶棒１の端面１ａ
と押圧板２との隙間を埋めて、固化後充分な剛性が得ら
れるエポキシ樹脂のモールド材等が適している。

次いで、上記一端面１ａに押圧板２を接着した状態のシ
リコン単結晶棒１を、内周刃切断機を用いて順次スライ
スして、第３図に示すように、−連のウェーハ３を得た
。この際、得られた一連のウェーハ３の反りは３〜１２
μ兜、平均７μ瓦であった。

続いて、これらの一連のウェーハ３を、上記押圧板２と
この押圧板２に接着しているシリコン単結晶棒１の残存
部分とともに、スライスされた順番にかつウェーハ３の
面方向と周方向を整合させて集合し、第４図に示すよう
に、再度、円柱状の集合体４を形成した。この時、ウェ
ーハ３の周方向の整合は、上記平面１ｂを塁準として行
なったが、この平面１ｂがない場合には、別に識別用の
棒状部材を切断加工する素材の周面に接着しておくか、
あるいは単にインキ等で上記素材の周面に線を描いてお
いてもよい。この゛ようにして得られた上記円柱状の集
合体４は、その軸方向に加圧密着させた後には、抑圧板
２に対して反対側の端面４ａに作用させた面圧に対し、
充分剛性を有し変形しなかった。

次に、上記集合体４の端面を各ウェーハ３毎にラップ加
工するが、この端面のラップ加工の装置の一例について
、第５図と第６図を参照して説明する。

この片面ラップ装置は、上面がドープツツ盤面状でかつ
回転自在に設けられた定盤５と、この定盤５上において
、半径方向に移動自在に設けられ、かつウェーハ３と同
一形状の穴を有し、ラップ加工中のウェーハ３の保持と
ラップ加工終了後のウェーハ１１の払い出しを行なうた
めの可動板６と、この可動板６の上方に配置され、かつ
ウェーハ３と同一形状の穴を有し、上記集合体４を保持
する固定板７と、この固定板７の上に設けられ、かつ集
合体４を収納して案内する案内筒８と、この案内筒８の
上方に設置され、かつ集合体４を抑圧板２を介して加圧
する加迂機構９と、上記定盤５上に配置され、かつ該定
盤５の上面を回転共因りによって平坦面に保持する修正
リング１０とから構成されている。そして、上記可動板
６は、定盤５上を半径一方向に往復移動することによっ
て、ラップ加工済のウェーハ１１を定盤５の外方に払い
出すと共に、次のウェーハ３を定盤５上に供給し、かつ
保持するもので、その厚みは、上記ラップ加工済のウェ
ーハ１１の厚み（０，７８Ｍ）よりも若干薄く設定され
ている。

上記のように構成された片面ラップ装置を用いて、ウェ
ーハ３の一方のスライス面をラップ加工する場合には、
上記集合体４を案内筒８の内部に収納し、固定板７、可
動板６を通して集合体４の端面を定盤５の上面に接触さ
せ、加圧機構９によって押圧板２を介して集合体４を定
盤５に押し付ける。これにより、集合体４の下面は同転
している定５ＪＩ５の上面によってラップ加工された。

この場合、上記定盤５の上面には常時修正リング１０が
接触しているから、この修正リング１０の回転共摺りに
より常に定Ｗ５の上面は平坦面に維持されている。そし
て、所定のラップ代（１２μ而）だけラップ加工された
ウェーハ１１は、ｕＪ動板６を定盤５の外方に移動させ
ることにより定盤５の外方に払い出されると共に、この
可動板６を元の位置に戻すことにより、集合体４が所定
高さ）降して、次のウェーハ３のスライス面のラップ加
工が開始される。

このようにして片面のラップ加工が終了したウェーハは
、ラップ面を基準面として、平坦度０．５μｍ以下の高
平坦度を有する多孔質アルミナ製真空ヂャック上に固定
され、ダイアモンド工具によって他方のスライス面を所
定の研削代（１２μＴｒＬ）だけ平面研削加工された。

上述した各工程を経て両スライス面の平坦面用１］が終
了したウェーハは、通常、表裏面の加工歪み足の差に起
因する反りが存在するので、この歪みを除き、反りを除
去するために、３μ卯の化学エツチングを施した。そし
て、エツチング終了後、これらのウエーハの自由状態に
おける反りを測定した結果、１〜３μｍ、平均１．５μ
扉であった。

この値は、従来の、内周刃切断後ラップ加工したウエー
ハの反りが３〜１０μｍ、平均６μ卯であることに比べ
て、著しく改善されている。

なお、本実施例においては、素材としてシリコン単結晶
棒１を用い、シリコンウェーハの平坦面加工として説明
したが、本発明は、上述した同様の加工上の問題を有す
る他の半導体素材や石英、サファイア等の素材の加工に
も適用できるものである。また、本実施例においては、
片面ラップ装置を用いて説明したが、上記ウエーハの集
合体４の端面は充分な剛性を有するので、ダイアモンド
・カップホイルによる片面研削装置でも平坦面加工を行
なうことができる。この場合、集合体４の周面をゴム等
の部材で少なくとも３箇所保持した状態で、集合体４の
端面を研削すればよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、棒状の素材からスライ
スされた一連のウェーハをスライスされた順番に集合し
て、各ウェーハ間の面方向と周方向を一致させた状態で
、再度棒状の集合体を形成し、この集合体の端面をウェ
ーハ毎に逐次平坦面加工するものであるから、集合され
た一連のウェーハは自由状態で相互に密着して、集合体
の端面はこれに作用する面圧に対して剛性を有し、変形
することがない。従って、上記平坦面加工によって各ウ
ェーハの一方のスライス面を平坦面に加工できるから、
この平坦面を基準面としてウェーハの他方のスライス面
を平１！１面加工することにより、自由状態で平坦なウ
ェーハを容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図はシリコン単結晶棒と押圧板の正面図、第２図は
シリコン単結晶棒の側面図、第３図はスライスされた状
態の一連のウェーハを示す説明図、第４図は集合された
ウェーハを示す説明図、第５図と第６図は片面ラップ装
置の一例を示すもので、第５図は断面図、第６図は定盤
上の可動板と修正リングの動きを示す説明図である。 １・・・・・・シリコン単結晶棒、２・・・・・・押圧
板、３・・・・・・ウェーハ、　　　　４・・・・・・
集合体、５・・・・・・定盤、　　　　　　６・・・・
・・可動板、７・・・・・・固定板（集合体収納具）、
８・・・・・・案内筒（集合体収納具）、９・・・・・
・加圧機構、　　　１０・・・・・・修正リング、１１
・・・・・・ラップ加工済のウェーハ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）棒状の素材をスライスして得られた一連のウェー
   ハを、スライスされた順番に集合して、各ウエーハ間の
   面方向と周方向を一致させた状態で、再度棒状の集合体
   を形成し、この集合体の端面をウェーハ毎に逐次平坦面
   加工することにより、各ウェーハの一方のスライス面を
   平坦面となし、かつこれらのウェーハの平坦面を基準面
   として他方のスライス面を平坦面加工することを特徴と
   するウェーハの製造方法。
2. （２）上記棒状の集合体の端面をウェーハ毎に逐次片面
   研削装置を用いて研削加工することにより各ウェーハの
   一方のスライス面を平坦面となすことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のウェーハの製造方法。
3. （３）棒状の素材をスライスする切断機と、この切断機
   によりスライスされた一連のウェーハをスライスされた
   順番に集合して形成された集合体の端面を、ウェーハ毎
   に逐次ラップ加工する片面ラップ装置と、この片面ラッ
   プ装置で片面ラップ加工されたウェーハの平坦面を基準
   面として他方のスライス面を平坦面加工する平坦面加工
   機とを備えてなるウェーハの製造装置において、上記片
   面ラップ装置が、上記集合体を収納し支持案内する集合
   体収納具と、この集合体収納具の一端側から内部の集合
   体を押圧する加圧機構と、上記集合体収納具の他端側に
   設けられ、かつラップ加工中のウェーハを保持しラップ
   加工終了後のウェーハを払い出すための可動板と、この
   可動板に保持されたウェーハのスライス面と接触してラ
   ップ加工する定盤とから構成されたことを特徴とするウ
   ェーハの製造装置。
4. （４）上記定盤に修正リングが併設されたことを特徴と
   する特許請求の範囲第３項記載のウェーハの製造装置。