JPH0653100A

JPH0653100A - 半導体ウエハ及びその結晶方位検出方法

Info

Publication number: JPH0653100A
Application number: JP20255992A
Authority: JP
Inventors: Takashi Shimada; 孝島田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1992-07-29
Filing date: 1992-07-29
Publication date: 1994-02-25

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】半導体ウエハのオリフラによる無効面積を無く
し、１００％有効活用しようとするものである。【構成】ラウンド面取り部で構成された周辺端面部１４
からなる全体が円盤状のウエハ１１の、前記ラウンド面
取り部の一部に、そのウエハ１１の結晶方位を示す微小
な平面状マーク１３を形成し、そのウエハ１１の平面上
の延長線上で、そのウエハ１１の中心を通る法線上に、
フォトカプラー２１からなる光学的な検出装置２０を配
置し、そのウエハ１１の周辺端面部１４に光を当てて、
前記マーク１３から反射した光を検出して、そのウエハ
１１の結晶方位を検出している。【効果】ウエハの表面積を１００％有効に利用しなが
ら、結晶方位のマークを付けるため、理論収量の向上と
歩留りの向上など、数々の効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体ウエハ、特に
大口径化の次世代半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」
と記す）の形状と、それに伴うそのウエハの結晶方位
を、そのウエハと無接触状態で検出するできる結晶方位
検出方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６乃至図９を用いて現状のウエハ及び
その結晶方位検出方法を説明する。図６は現状のウエハ
を示した平面図であり、図７は図６に示したウエハの一
部拡大側面図であり、図８は現状のウエハの現在のオリ
エンテーションフラット検出方法を示し、同図Ａはその
平面図、同図Ｂはその一部拡大側面図である。そして、
図９は現状のウエハの各種寸法を表したグラフで、同図
Ａはそのウエハの半径に対するオリエンテーションフラ
ットの長さとの関係を表し、同図Ｂは同じくその半径に
対する無効面積及びそのウエハ前面に対する無効率を表
したものである。

【０００３】現状のウエハ１は、ほぼ真円の円盤状をし
ており、その周辺端面部４は、図７に示したように、通
常、ラウンド面取りと呼ばれる角を取った形状にして、
治具との接触時に傷や欠けが生じないように形成されて
いる。そして、その結晶方位を表すために、その円盤状
のウエハ１の円周部２の一部を円の接線方向に機械的に
削り落として、所謂オリエンテーションフラット（以
下、単に「オリフラ」と記す）３を形成している。この
オリフラ３の長さはＳＥＭＩ規格またはＡＳＴＭ規格で
統一されている。

【０００４】このオリフラ３は（１００）面結晶のウエ
ハの場合は＜１１０＞軸方向に削り落とされている。
（１１１）面結晶では＜１１０＞軸方向に必要な場所に
オリフラ３が形成されている。

【０００５】そして、このオリフラ３を利用した現在の
結晶方位検出方法は、図８に示したように、ウエハ１の
周辺端面部４にローラ状のオリフラ検出装置５を接触さ
せ、そのウエハ１を矢印Ｘの方向に回転させることによ
り、そのオリフラ検出装置５がオリフラ３の部分にくる
と、同図Ａに示したように、それらのオリフラ検出装置
５が実線で示した位置に移動するので、これらのオリフ
ラ検出装置５のウエハ１の直径方向への変位を検出する
ことにより、そのウエハ１のオリフラ３を検出する方式
である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記のオリフラ３の長
さはＳＥＭＩ規格によると、次の〔表１〕に記載した長
さに定められている。

【０００７】

【表１】

【０００８】このようにオリフラ３の長さはウエハ１の
直径にに比例して長くなる。図９Ａにこの傾向を示し
た。また、図９Ｂに示したように、真円に比べ、オリフ
ラ３で削り落とされた部分を無効面積として、ウエハ１
の直径と比較してみると、３インチでは０．２４ｃｍ²
で、ウエハ総面積の０．８％も損をしていることが判
る。これが５インチのウエハ１では１．０４ｃｍ²にも
なり、更に、８〜１０インチのようにウエハ１の大口径
化されると、このオリフラ３を形成するために削り落と
し部分の面積、即ち、無効面積が非常に大きくなること
が同図から明らかである。

【０００９】また、図８Ｂを用いて説明したように、ウ
エハ１とオリフラ検出装置５とが接触して擦り傷やダス
トが生じ易い。オリフラ３の部分はウエハ１の端部より
有効チップに近いため、そのような傷、ダストがそのウ
エハ１の表面に付着し易く、歩留り低下の要因にもなっ
ている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】従って、この発明では、
ラウンド面取り部で構成された周辺端面部からなる全体
が円盤状のウエハの、前記ラウンド面取り部の一部に、
そのウエハの結晶方位を示す微小な平面状マークを形成
し、そのウエハの平面上の延長線で、そのウエハの中心
を通る法線上に、検出装置を配置し、そのウエハの周辺
端面部に光、超音波などを当て、前記マークから反射し
た光、超音波を検出して、そのウエハの結晶方位を無接
触状態で検出するようにした。

【００１１】

【作用】従って、ウエハ１の表面積を１００％有効に利
用しながら、無接触状態で結晶面方位を検出することが
できる。

【００１２】

【実施例】以下、この発明のウエハ及びその結晶方位検
出方法の実施例を図１乃至図５を用いて説明する。図１
はこの発明のウエハで、同図Ａはその平面図を、同図Ｂ
は同図Ａの矢印Ｘ方向から見た拡大側面図を、そして同
図Ｃは同図ＡのＡ−Ａ線上の拡大断面図を示す。図２は
この発明のウエハの結晶方位検出方法を説明するための
略線図で、同図Ａはその平面図を、そして同図Ｂは同図
ＡのＡ−Ａ線上の一部拡大断面図を示す。図３はフォト
カプラーの発光部から発射された光がウエハの周辺端面
部で反射し、フォトカプラー２１の受光部に入る様子を
説明するための側面図であって、同図Ａはマークからの
反射光の状態を示し、同図Ｂ〜Ｄはマーク以外の周辺端
面部からの反射光の状態を示したものであり、図４は図
３Ｄのような形状のウエハの周辺端面部から反射光の
内、平行光のみを取り出す手段を例示した略線的な側面
図であり、図５はシリコン表面の反射光強度を示す図
で、同図Ａはシリコン表面の反射光強度の波長依存性
を、同図Ｂはシリコン表面の多重干渉例を示したもので
ある。

【００１３】先ず、図１を用いて、この発明のウエハ１
０の構造を説明する。図１において、符号１１は全体と
して、この発明のウエハを指す。このウエハ１１は、前
記現用のウエハ１に見られるオリフラ３による無効面積
を零にした、ほぼ真円の円盤状をしている。そして、そ
の周辺部１２の全周に、現用のウエハ１と同様にラウン
ド面取りをした周辺端面部１４を形成してある。

【００１４】このラウンド面取りをした周辺端面部１４
の一部を、その表面に垂直に削り、平面を出し、そのウ
エハの結晶方位を示す微小な平面状マーク１３を形成し
た。このマーク１３は現用のウエハ１のオリフラ３に相
当するもので、（１００）面結晶のウエハの場合は＜１
１０＞軸方向に、（１１１）面結晶では＜１１０＞軸方
向に形成する。この微小な平面状マーク１３はラウンド
面取りした周辺端面部１４の一部だけでなく、ウエハ１
１の厚み方向の周辺端面部１４の全幅にわたって形成し
てもよい。

【００１５】次に、図２を用いて、この発明の一つであ
るウエハの結晶方位検出方法を説明する。ウエハ１１の
平面上の延長線で、そのウエハ１１の中心Ｏを通る法線
（符号Ｎ）上に結晶方位を検出する検出装置２０を配置
する。この実施例では、この検出装置２０の素子として
フォトカプラー２１を例示した。このフォトカプラー２
１は発光部と受光部とを内蔵していて、ウエハ１１の周
辺端面部１４からの反射光の強度差により、前記マーク
１３を検出できるように構成した。

【００１６】この実施例では、次の２点に留意する必要
がある。第１点は、図３に示したように、フォトカプラ
ー２１の発光部から発射された光がウエハ１１の周辺端
面部１４で反射し、フォトカプラー２１の受光部に入る
ため、前記周辺端面部１４の形状により誤検知が生じな
いように考慮する必要があることである。

【００１７】同図Ａはマーク１３を、同図Ｂ〜Ｄはマー
ク１３以外の周辺端面部１４からの反射光の強度として
検出される状態を示している。同図Ｄの場合は凹面鏡の
ケースを考えており、平行光のみを受光する対策が必要
である。

【００１８】その対策の例を図４に示した。同図Ａはフ
ォトカプラー２１の前方の２ヵ所以上にスリット２２、
２３を設置し、迷光を遮蔽し、平行光のみを検出できる
ように構成した例である。また同図Ｂでは、レンズ２
４、２５を用い、これらをウエハ１１とフォトカプラー
２１との間に設置して、平行光のみをフォトカプラー２
１に収束するように構成した例である。

【００１９】次に留意すべき第２の点はウエハ１１を構
成するシリコンの表面の反射率の低下である。シリコン
表面は、図５Ａに示したように、その反射相対強度は反
射光の波長に依存し、そしてウエハ１１の加工工程で
は、図５Ｂに示したように、シリコン表面にＳｉＯ₂、
Ｓｉ₃Ｎ₄、ポリシリコン膜などを堆積するため、多重
干渉効果により、波長により反射率が異なり、検出感度
が低下する場合もあるので、これを避けるため、フォト
カプラー２１の光源としては２波長の光源を用いること
が好ましい。

【００２０】なお、この前記実施例では、検出装置とし
て光学的方法を例示したが、光の代わりに超音波を使用
できることも容易に理解することができよう。また、前
記実施例では、シリコンウエハを例示して説明したが、
他の素材、例えば、ＧａＡｓなどについても同様であ
る。

【００２１】

【発明の効果】以上、説明したように、この発明によれ
ば、ウエハの表面積を１００％有効に利用しながら、結
晶面方位のマーク１３を付けるため、理論収量の向上と
歩留りの向上を計ることができる。しかも、ほぼ完全な
円盤となるため、ウエハの周辺部の欠けや傷が発生し難
い。また、マーク１３の検出を機械的方式から光学的な
どの無接触方式にしたため、作業工程中にダストの発生
がなく、従って、従来技術で見受けられたようにウエハ
にダストが付着するような現象もない。この発明はウエ
ハの口径が８インチ、１０インチと大口径になるに従っ
て、前記の効果が益々増大することが明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のウエハで、同図Ａはその平面図を、
同図Ｂは同図Ａの矢印Ｘ方向から見た拡大側面図、そし
て同図Ｃは同図ＡのＡ−Ａ線上の拡大断面図である。

【図２】この発明のウエハの結晶方位検出方法を説明す
るための略線図で、同図Ａはその平面図、そして同図Ｂ
は同図ＡのＡ−Ａ線上の一部拡大断面図である。

【図３】フォトカプラーの発光部から発射された光がウ
エハの周辺端面部で反射し、フォトカプラーの受光部に
入る様子を説明するための側面図であって、同図Ａはマ
ークからの反射光の状態を示し、同図Ｂ〜Ｄはマーク以
外の周辺端面部からの反射光の状態を示したものであ
る。

【図４】図３Ｄのような形状のウエハの周辺端面部から
反射光の内、平行光のみを取り出す手段を例示した略線
的な側面図であり、

【図５】シリコン表面の反射光強度を示す図で、同図Ａ
はシリコン表面の反射光強度の波長依存性を、同図Ｂは
シリコン表面の多重干渉例を示したものである。

【図６】現状の半導体ウエハを示した平面図である。

【図７】図６の半導体ウエハの一部拡大側面図である。

【図８】現状の半導体ウエハの各種寸法を表したグラフ
で、同図Ａはその半導体ウエハの半径に対するオリエン
テーションフラットの長さとの関係を表し、同図Ｂは同
じくその半径に対する無効面積及びその半導体ウエハ前
面に対する無効率を表したものである。

【図９】現状の半導体ウエハの現在のオリエンテーショ
ンフラット検出方法を示し、同図Ａはその平面図、同図
Ｂはその一部拡大側面図である。

【符号の説明】

１１半導体ウエハ１２周辺部１３結晶方位マーク１４周辺端面部２０検出装置２１フォトカプラー２２スリット２３スリット２４レンズ２５レンズＯ半導体ウエハ１１の中心Ｎ法線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ラウンド面取り部で構成された周辺端面部
からなる全体が円盤状の半導体ウエハの、前記ラウンド
面取り部の一部に、その半導体ウエハの結晶方位を示す
微小な平面状マークを形成したことを特徴とする半導体
ウエハ。
【請求項２】前記半導体ウエハの平面上の延長線で、前
記半導体ウエハの中心を通る法線上に、検出装置を配置
し、前記半導体ウエハの周辺端面部に光、超音波などを
当て、前記マークから反射した光、超音波などを検出し
て、前記半導体ウエハの結晶方位を、前記半導体ウエハ
と無接触状態で検出することを特徴とする半導体ウエハ
の結晶方位検出方法。
【請求項３】前記検出装置は発光部と受光部とを備えた
フォトカプラーであって、前記発光部から発射し、前記
周辺端面部で反射した反射光を受光部で受け、その反射
光の強度差により前記マーク部を検出することを特徴と
する請求項２に記載の半導体ウエハの結晶方位検出方
法。
【請求項４】前記発光部からは異なる複数の波長の光を
発射することを特徴とする請求項３に記載の半導体ウエ
ハの結晶方位検出方法。
【請求項５】前記受光部は、前記周辺端面部からの平行
光のみを検知することを特徴とする請求項３に記載の半
導体ウエハの結晶方位検出方法。