JPH0459771B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は、半導体ウエハから、より小口径のも
のを切り出す方法及び該切り出しに使用する装置
に関する。 （従来技術及び発明が解決しようとする問題点） 量産性、低コスト性を指向して半導体ウエハは
大口径化が進められて来た。しかしながら基礎研
究を遂行する上では、小口径半導体ウエハがしば
しば効率的で便利である。また小口径半導体ウエ
ハが要求される分野は数多く存在する。従来、小
口径半導体ウエハは、小口径の単結晶インゴツ
トからスライスして作る大口径ウエハを割る
半導体ウエハ上にエツチング材に対し耐食性を有
する物質を堆積あるいは塗布してエツチングマス
クとした後、エツチングする等の方法によつて製
造されている。しかしながら、上記方法は一長一
短があり工業的に必らずしも満足出来る方法では
なかつた。例えばの方法では、結晶成長時にお
ける熱履歴が大口径のものと異なる為、結晶性の
上での問題点が内在する。 またの方法では、割る時の機械的歪応力や基
材の微粉末が表面に多量に付着し、これらは、基
材の洗浄等の後処理によつても完全に除去するこ
とは不可能である。更にまたの方法では、比較
的浅いエツチングに対してはそれ程の問題はない
が、半導体ウエハ表面から裏面までを完全にエツ
チングする程の非常に深いエツチングをする場
合、十分耐食性を有するエツチングマスクがない
のが実状である。しかも例えばエツチングマスク
として熱酸化膜等を用いると、酸化工程によつて
ウエハ表面の物性（不純物分布、OSFの発生等）
が変化し、生ウエハとは異なつたサンプルとなり
実験に適さなくなる場合もある。従つて、従来大
口径の半導体ウエハから物性に変化を与えず小口
径のそれを得る簡単な方法及び装置の開発が要望
されて来た。 （問題を解決するための手段） 本発明者等はかかる問題を解決すべく鋭意研究
を行つて来た。その結果、簡単な手段で大口径の
半導体ウエハから小口径のものを切り出すことに
成功し、ここに提案するに至つた。 即ち、本発明は半導体ウエハ上にシヨアＡ硬度
が20〜95のフツ素系ゴムよりなるマスキング材を
圧着させ、該半導体ウエハの非マスキング部をエ
ツチング剤と接触させることを特徴とする半導体
ウエハのエツチング方法である。また本発明は半
導体ウエハ上にマスキング材を圧着させる機能と
半導体ウエハの非マスキング部にエツチング剤を
供給する機能とを有することを特徴とする半導体
ウエハのエツチング装置をも提供するものであ
る。 本発明は半導体ウエハ上に弾性材料よりなるマ
スキング材を圧着し、該マスキング材でマスクさ
れていない非マスキング部をエツチング剤と接触
させてエツチングする。 本発明で用いる半導体ウエハは、特に限定され
るものではなく一般に公知のものがそのまま使用
出来る。一般に好適に使用される半導体ウエハの
代表的な材質はシリコン、ゲルマニウム等の単一
結晶体；ガリウム・ヒ素、ガリウム・リン、イン
ジウム・リン等の化合物結晶等である。またその
形状、厚み等も特に限定されず如何なるものを使
用してもよい。 また前記マスキング材は半導体ウエハ上に良好
に圧着させる必要上から弾性材料である必要があ
る。該弾性材料としてはシヨアＡ硬度が20〜95の
フツ素系ゴムが採用される。特にシヨアＡ硬度が
30〜90の硬さのものが好適に採用される。フツ素
系ゴムは耐食性に優れている為、本発明の切り出
し法の如く、深くエツチングしなければならない
時に必須である。該フツ素系ゴムとしては、六フ
ツ化プロピレン重合体、六フツ化プロピレンとフ
ツ化ビニリデンの共重合体、六フツ化プロピレン
と四フツ化エチレンの共重合体、三フツ化塩化エ
チレンとフツ化ビニリデンの共重合体等が挙げら
れる。 また本発明における半導体ウエハ上にマスキン
グ材を圧着する方法は該マスキング材でマスクさ
れたウエハ部にエツチング剤が侵入しない限り如
何なる方法を採用することも出来る。特に好適に
採用される圧着手段は半導体ウエハ上にマスキン
グ材を置き、該マスキング材上に更に板状物を置
いて該板状物を押圧する方法、板状物間に上記半
導体ウエハとマスキング材とを置き板状物間を例
えばボルトとナツトで締め付ける方法、半導体ウ
エハ上に置かれたマスキング材に錘を置いて固定
化する方法等である。 また半導体ウエハ上をマスキング材でマスクさ
れていない非マスキング部は次いでエツチング剤
と接触させて取除かれる。 本発明で使用するエツチング剤は従来公知のエ
ツチング剤が特に限定されず使用出来、半導体ウ
エハ材質に応じて適宜決定して用いればよい。一
般に最も広く使用されるエツチング剤を例示すれ
ば例えばシリコンウエハに対しては苛性ソーダ、
苛性カリ等の水酸化アルカリ溶液或いはフツ硝酸
混酸液等が、ガリウム・ヒ素ウエハに対しては苛
性ソーダ、苛性カリ等の水酸化アルカリと過酸化
水素水との混液、或いは硫酸、硝酸、塩酸等の鉱
酸と過酸化水素水との混液等が好適に使用され
る。該エツチング剤の接触方法は特に限定されず
如何なる方法を採用してもよい。一般にエツチン
グ剤が蒸気状のものである場合は密閉室中に、上
記半導体ウエハ上にマスキング材を置いた状態で
移動しエツチング剤を接触させる方法、エツチン
グ剤が溶液状のものである場合は前記非マスキン
グ部にエツチング剤を流すかエツチング剤中に半
導体ウエハ上にマスキング材を固定化した状態で
投入する等の方法が好適に採用される。 また上記非マスキング部にマスキング材を接触
させる条件は特に限定されずエツチング剤の種類
に応じて適宜公知の条件から選べばよい。一般に
は５℃〜100℃の温度範囲が最も好適に採用され
る。 またエツチング剤の濃度又は組成比は半導体ウ
エハの種類、接触方法等に応じて適宜決定すれば
よい。一般にはエツチング剤の濃度が高くなると
エツチング速度が大きくなり反応副生物が増大す
る傾向にありこの場合は半導体ウエハに供給する
薬液量を多くするのが好ましく、逆にエツチング
剤の濃度が低いときは上記とは逆の現象となる傾
向がある。 本発明で使用する装置は特に限定されず使用出
来る。一般に好適に使用出来る代表的な装置を例
示すると次の通りである。 第１図は本発明で使用する代表的なエツチング
装置の斜視図である。 第２図は、第１図の全体断面図を第３図は、第
２図のＡ−A′視断図をそれぞれ示す。本図では
円形断片を１個切り出す場合を示す。図中１は半
導体ウエハ例えばシリコンウエハであり、２，
２′，２″は、弾性材料（以下弾性体と略す）例え
ばフツ素ゴムをそれぞれ示す。３，３′は、圧着
材即ち押しつけて密着させる機能を有するもの
（以下締付材と略す）例えばポリ四弗化エチレン
製締付板を示す。シリコンウエハとフツ素ゴム
は、両端に位置する締付板３及び４組のボルト４
及びナツト５を用いて押しつけ密着させる。ウエ
ハと弾性体とを密着させ該密着面を締付けるプレ
ス圧力は、エツチング液が上記密着面内に侵入し
ない程度であればよく、ウエハの機械的強度、ウ
エハ表面の平坦度及び使用する弾性体の硬度等に
より適宜決定される。押し付ける力が弱ければエ
ツチング液が該密着面内に侵入し易いし、逆に強
すぎると機械的強度の弱いウエハの場合割れるこ
ともある。 かくして構成された弾性体で覆われていないウ
エハ表面に半導体ウエハをエツチングする薬剤を
供給する機能を有するもの（以下薬液供給設備と
略す）から薬剤例えばフツ硝酸混液６を薬液ポン
プ７の働きで供給し、該非マスク部分のみを徐々
にエツチングし最終的にウエハ表面から裏面に達
するまでエツチングを行ない所定の形状（図面で
は円形を例示）をした断片を切り出す。説明を簡
単にするため以下の説明においてはエツチング剤
として液状物を用いた例で説明するが、本発明で
使用するエツチング剤は他の態様例えば蒸気状物
を用いることも出来る。 本発明の重要な要件は、エツチング剤をエツチ
ングされるウエハ表面に供給することにより、均
一なエツチングを進行させる点にある。即ち、ウ
エハ材質とエツチング剤との化学反応によりエツ
チング部に於けるエツチング剤の濃度は低下し、
水、ガス等の反応副生成物が生じる。また、この
時反応熱が発生し、ウエハエツチング部のみ温度
が高くなりあまりにも半導体ウエハの温度分布が
大きくなりすぎるとついには半導体ウエハが割れ
る場合もある。そのために上記組成変化したエツ
チング剤を反応面から除去し、新らたなエツチン
グ剤を反応面に供給されないと、均一なエツチン
グを行うことはできない場合もあり、目的とする
所定形状の断片を切り出せなくなり本発明の目的
を達成できない。 また、本発明に於いて、エツチング剤は弾性体
で覆われていない半導体ウエハ表面のすべての部
分に供給する必要はない。例えば添付図面第１図
には、半導体ウエハ表面にリング状マスキング材
２′と該リング内に円型マスキング材シート２″と
同心円状に置き、これらマスキング材シートによ
り形成されるリング状半導体ウエハ表面にのみエ
ツチング液を供給する態様を示す。その為に、締
付材３内にエツチング液を供給排出する孔８，９
を１個づつ設けてあり、エツチング液は、エツチ
ング液槽１０からポンプ７を経て供給孔８からエ
ツチング面に供給されてウエハ基板と接触した後
排出孔９より排出される。本図の態様は、エツチ
ング部面積が少なく、エツチング液を循環使用す
る場合には、必然的にエツチング液の消耗を少な
くすることができ好適である。また、リング状に
そつてエツチング液を流す構造の為装置に供給す
る液量が少なくてすみ供給設備が小さくて済む利
点を有する。更にエツチング面積が少ないことは
発熱量が少ないことを意味し、エツチング速度の
大なる液が使用でき短時間で処理が行なえる利点
をも有する。 また、得られた小口径の半導体ウエハの断片の
エツジ部は、必要に応じて再度エツチング液によ
り角取りいわゆるベリリングを行なつてもよい。 本発明に於いて、弾性体を半導体表面に直接密
着させる為、弾性体の種類、エツチング剤の種類
等によつては該弾性体が接触するウエハ表面に弾
性体の構成分子が一部吸着しウエハ表面が汚染さ
れる場合もある。このような場合は半導体ウエハ
表面に予め保護膜を形成させる手段が好適に採用
される。例えばシリコンウエハでは大口径ウエハ
を高純度過酸化水素水あるいは、白金触媒等を添
加した該溶液中に浸漬して厚さ50〜80Å程度の比
較的厚い酸化膜をあらかじめ作つておく方法であ
る。該酸化膜が保護膜として機能するので上記表
面汚染は容易に防止でき、しかもエツチングには
何ら支障をきたさない品質と厚さである。また、
この方法は、室温からたかだか100℃程度の低温
で酸化膜を形成することができるので、下地シリ
コン基板に何ら悪影響を与えず基板物性もまつた
く変化しないという利点を有する。該酸化膜は、
エツチング完了後、まず表面を過酸化水素水−硫
酸系、RCA洗浄等で清浄化処理を施して表面に
吸着した汚染物質を除去した後さらに、希フツ酸
溶液あるいは、バツフアードフツ酸溶液等により
除去することにより再び元通りのシリコン基板表
面を得ることが可能である。 第１図には円形の断片を切り出す場合を示した
が、その断片は三角形や四角形、多角形等の任意
の形状を選択できる。また、弾性体の形状も平シ
ート状あるいは、Ｏリングや角リング等のリング
状のいずれの形状を採用出来る。 本発明で用いる締付材は、ウエハと弾性体との
密着表面が全周にわたつて押しつけられ密着状態
が継続する構造であれば何ら制限されない。第１
図には、二枚の締付板及び数組のボルトナツトを
用いて締付る構造を示したが、本発明はこれに限
定されるものではない。該締付板は特に限定され
ないが一般に、剛性を有する材質例えば、四弗化
エチレン重合体、塩化ビニル重合体、プロピレン
重合体等の合成樹脂あるいはステンレス、銅等の
金属の平板が締付板として好適に用いられる。ま
た、該締付板内にエツチング部分に液を供給排出
する為の孔を設ける態様も好適である。 本発明でのエツチング液供給機能とは、エツチ
ング部分の半導体ウエハ表面にエツチング液が供
給できるものであればよく、通常エツチング液槽
８、液供給設備、及びそれらをつなぐ配管路等か
ら構成される。通常好適に用いられる液供給設備
は、ポンプ、かくはん機、バブリング等である。
第１図ではポンプを用いる場合について図示し
た。 またエツチング表面にエツチング液を供給・排
出する態様は、第１図に示す１個づつの供給・排
出孔を有するものに限定されない。２個以上の給
排液孔あるいは、切り出す断片の全外周に供給し
排出する態様も好適である。 次に、第４図は、本発明の他の実施態様を示
し、弾性体に覆われていないウエハ表面のすべて
の部分にエツチング液を供給する態様を示す全体
断面図である。第５図は、第４図のＢ−B′視断
図を示す。上記態様は、１個の四角形断片を切り
出す。エツチング液は、液供給孔８より弾性体で
覆われていないウエハ表面に供給される。 次に、第６図は、本発明の更に他の実施態様を
示す。全体断面図であるエツチング面はウエハの
両面にある。この場合、エツチング時間が1/2と
なり短時間で断片が得られる好適である。尚、切
り出す断片を覆う上下弾性体外周部の位置決め
は、精密に行なう必要があることは言うまでもな
い。 次に、第７図は本発明の更に他の実施態様を示
す平面図である。切り出す断片の数は、４個であ
るが、その数は形状とともに任意に選択できる。
また、第８図は第７図のＣ−C′断図である。本実
施例は、弾性体としてＯリングを用いた態様を示
す。 第９図は、本発明の第５の更に他の実施態様を
示す全体断面図である。締付板間に設置されるウ
エハ枚数は、４枚の例を示すが、本発明はこれに
限定されるものではなく何枚であつてもよい。こ
の場合、各ウエハに対しエツチング液を供給、排
出する孔が必要であることは言うまでもない。 （効果） 本発明によれば切り出し部の半導体ウエハ表面
に所定形状の弾性体を押しつけ密着させることに
より、該表面がエツチング液により侵食されるこ
となく、該ウエバ特定部分の表面から裏面まで完
全にケミカルウエツトエツチングすることができ
るので、任意の形状の小口径ウエハを表面物性を
変化させることなくしかも表面汚染を受けること
なく迅速、効率的かつ安価に得ることが可能とな
つた。 また、用いる半導体ウエハの大きさ、厚さ等に
何ら制限がないので例えば大口径ウエハから小口
径のものを多数枚切り出すことが可能となり、大
口径のものを使用する量産現場と小口径の基礎研
究現場との間で、品質のまつたく同一な結晶を使
用することができ両者間に結晶性の上での差が生
じるという問題点がなくなつた。 また、ケミカルウエツトエツチングを採用する
ことにより、例えば大口径ウエハを割る時に発生
する機械的応力や基板微粉末が表面に多量に付着
する等の問題点を完全に解消することができた。 更に、従来あるウエハ上にエツチング剤に対し
て耐食性を有する物質を堆積あるいは塗布する方
法では、工程数が多くなるとともにウエハ表面物
性が変化しやすいが、本発明では弾性体を密着さ
せる方法を採用したので工程が短く迅速にしかも
表面物性を変化させることなく希望する断片を切
り出すことができる。 （実施例） 本発明を更に具体的に説明するため以下実施例
を挙げて説明するが本発明はこれらの実施例に限
定されるものではない。 実施例 １ 第１図に示す圧着材３′として直径12cmで、厚
み15mmの四フツ化エチレン重合体（商品名；テフ
ロン）板状物を用い、該板状物の上に第１図に示
すように直径76mmのフツ素ゴム板（商品名；バイ
トン、シヨアＡ硬度76）をセツトした。次いで表
−１に示す性状のシリコンウエハを上記フツ素ゴ
ム板の上に置き、更にその上に第１図に示すよう
にリング巾５mmで、厚み５mmのリング状フツ素ゴ
ム（商品名；バイトン）と該リング内に位置する
ように直径33mmで厚み５mmの円形フツ素ゴム板
（商品名；バイトン）を同心円状に置いた。更に
第１図に示す圧着材３として直径12cmで厚み15mm
の圧着材をセツトし、第１図に示す３と３′の圧
着材を四本のボルトとナツトとで締付けた。 圧着材３に設けられた孔８からは、49重量％の
フツ酸と70重量％の硝酸の容積比が１：８のフツ
硝酸混液（25℃）を80ml／分の速度で供給し、孔
９から同速度で排出させて循環させてエツチング
を行つた。エツチング時間180分後に上記エツチ
ング液の供給を終了し、前記装置を解体した結果
前記円形フツ素ゴム板に相当する小口径のシリコ
ンウエハが得られた。 得られた小口径のシリコンウエハの表面の直径
は32.9mmで、同裏面の直径は32.7mmであり、バリ
はなかつた。また該シリコンウエハの抵抗率、結
晶軸等は原料シリコンウエハと同じであつた。

【表】 尚、得られたシリコンウエハの断片の寸法は表
面と裏面の直径をそれぞれ６ケ所場所を変えてノ
ギスで測定し、これらの最小値と最大値を示し
た。該測定方法はエツチング完了後、10分間超純
水で水洗を行ないその後装置を解体し断片を取り
出しその寸法を計測した。得られたシリコンウエ
ハは鏡面にエツチング液による染みやくもり等の
表面汚染もなく、表面から裏面まで完全にエツチ
ングする事が出来た。 実施例 ２ 実施例１におけるマスキング材の仕様、エツチ
ング液の供給量、エツチング時間等を表−２に示
すように変えた以外は実施例１と同様に実施し
た。その結果はいずれも鏡面にエツチング液によ
る染みやくもりなどの汚染もなく完全にエツチン
グされていた。また得られたシリコンウエハの物
性も原料のシリコンウエハと同じであつた。

【表】

【表】 【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の代表的な実施態様を示す斜
視図；第２図は、第１図に示す装置の全体断面
図；第３図は第２図のＡ〜A′視断図；第４図は
本発明の他の実施態様を示す全体断面図；第５図
は、第４図のＢ〜B′視断図；第６図は本発明の
他の実施態様を示す全体断面図；第７図は本発明
の他の実施態様を示す視断図；第８図は第７図の
Ｃ−C′断図；第９図は本発明の他の実施態様を示
す全体断面図である。 各図中において、１はシリコンウエハ、２，
２′，２″は弾性体、６はエツチング液、８は液入
口、９は液出口を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 半導体ウエハ上にシヨアＡ硬度が20〜95のフ
   ツ素系ゴムを圧着させ、該半導体ウエハの非マス
   キング部をエツチング剤と接触させることを特徴
   とする半導体ウエハの切り出し方法。