JPH0663933A - 単結晶ウェーハの製造方法および単結晶ウェーハの製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インゴットを高精度にスライスすることがで
きるスライシングマシンのブレード位置制御装置を提供
する。 【構成】 インゴット１３の切断面の湾曲形状に基づい
てトラッキングカーブをマイクロコンピュータ１８は算
出する。このトラッキングカーブに基づいて電磁石１４
Ａ〜１４Ｆに印加する磁力を設定する。この印加磁力は
スライス開始直後からスライス終了迄の間例えば連続的
に変化させる。この結果、ブレード１２はこの印加磁力
にしたがってその厚さ方向に変位してインゴット１３を
スライスすることにより、所望の平坦度または湾曲形状
を有するシリコンウェーハを製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は単結晶ウェーハの製造方
法およびその製造装置、詳しくはインゴット切断面に基
づいてブレードの動きを示すトラッキングカーブを求
め、このトラッキングカーブにしたがってスライシング
マシンのブレードの厚さ方向の変位を制御することによ
り、スライスしたウェーハに高精度の反りあるいは平坦
度を付与することができる単結晶ウェーハの製造方法お
よびその製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のスライシングマシンにお
いては、外部からの振動、機械各部の振動、機械構造上
の精度、温度等の各種の要因によって、スライシング中
にブレードが変形する。また、このスライシングに用い
られる薄いステンレス鋼製の内周刃でスライスする場
合、そのブレードのバックリングにより中心部が外側に
湾曲する現象が知られている。このブレードの変形はそ
のまま被加工物であるシリコンウェーハの反り（Ｂｏ
ｗ）として現れる。この反りの大きさは、以後のウェー
ハの研磨加工までの工程で変化し、これがデバイス加工
中に大きくなれば、シリコンウェーハの搬送工程にて該
ウェーハを真空吸着することができないという不都合が
生じていた。また、フォトリソグラフィ工程では、この
反りのため、シリコンウェーハを露光装置にセットする
ことができないという不都合が生じていた。このため、
単結晶シリコンからスライスする場合そのシリコンウェ
ーハの加工精度を高めること（例えばシリコンウェーハ
の反りをコントロールすること）が最も重要であり、そ
のためには、このブレードの変形をコントロールして例
えばブレードの平面度を高める等の必要があった。

【０００３】このブレードの変形をコントロールする方
法として、従来からブレードのドレッシング（目立て）
が行われている。このドレッシングにおいて、ブレード
の変形（曲がり）をコントロールする場合、ブレードの
内周切刃のインゴット側、または、その機械側（インゴ
ットと反対側）をドレッシングする。インゴット側をド
レッシングした場合、スライス時、ブレードはインゴッ
ト側に曲がり、逆に機械側をドレッシングした場合、ブ
レードは機械側に曲がる。スライシングマシンでは、こ
のような性質を利用してブレードの変形を調節し、その
平面度を高めていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のブレードの変形制御方法では、切削中のブレ
ードを直接制御するものではないため、シリコンウェー
ハを高精度にスライスすることができないという不都合
があった。

【０００５】

【課題解決のための知見】そこで、発明者は、平成３年
特許願第１１３４７７号明細書において、電磁石に通電
してブレードを直接制御し、そのブレードの厚さ方向の
変位を補正するとの発明をなした。そして、さらに研究
の結果、本発明者は、インゴット切断面の凸面高さはブ
レードの厚さ方向の変位と比例関係にあるとの知見を得
た。また、このインゴット切断面の凸面高さは、切断後
のウェーハの反りとは異なり弾性歪の影響を受けていな
いため、切断時にブレードの描くカーブに近似する。し
たがって、インゴットの切断面の凸面高さからブレード
の変形または動きを示すトラッキングカーブ（静電容量
変化）を検出し、このトラッキングカーブに沿ってブレ
ードが変形するように、当該ブレードの変位を制御する
ことにより、その後のラップ、エッチ、研磨加工または
エピタキシャル成長における反りを補償する凸面高さに
切断したシリコンウェーハを得ることができる。

【０００６】

【発明の目的】そこで、本発明は、インゴットからシリ
コンウェーハをデバイス製造時に反りが最小になるよう
な鏡面研磨ウェーハまたはエピタキシャルウェーハを製
造することができる単結晶ウェーハのスライス製造方法
およびそのスライス製造装置を提供することを、その目
的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
単結晶ウェーハの製造方法は、引き上げられた単結晶棒
をブレードを用いて円板状にスライスして単結晶ウェー
ハを製造する方法において、上記単結晶棒のスライス面
の湾曲度を測定し、この湾曲度に基づいてスライス時の
ブレードの動きを示すトラッキングカーブを決定し、ス
ライス時、このトラッキングカーブに沿ってブレードの
動きを制御するものである。

【０００８】また、請求項２に記載した発明は、引き上
げられた単結晶棒をブレードにより円板状にスライスし
て単結晶ウェーハを製造する単結晶ウェーハの製造装置
において、スライス時のブレードの位置を検出するブレ
ードセンサと、スライス時、上記単結晶棒に対するブレ
ードの位置を変更可能な位置変更手段と、このブレード
位置および単結晶棒のスライス面の湾曲度に基づいてス
ライス時のブレードの動きを示すトラッキングカーブを
決定するカーブ決定手段と、このトラッキングカーブに
基づいて上記位置変更手段によりブレードの動きを制御
する制御手段と、を備えた単結晶ウェーハの製造装置で
ある。

【０００９】

【作用】本発明に係る単結晶ウェーハの製造方法にあっ
ては、単結晶棒のスライス面の湾曲度（凹みまたは凸面
高さ）を測定するとともに、そのスライス時のブレード
の動き（ブレードの変形）を測定しておく。そして、こ
れらの測定値に基づいて当該単結晶ウェーハの反りまた
は平坦度についてのトラッキングカーブを決定する。例
えば平坦なウェーハを必要とする場合のトラッキングカ
ーブ、所定の反りを有するウェーハの場合はその反りに
対応するトラッキングカーブを得るものである。そし
て、このトラッキングカーブにしたがって、ブレードの
動きまたは変形度をコントロールするものである。この
結果、所望の平坦度または反りを有する単結晶ウェーハ
を製造することができる。

【００１０】例えばシリコンインゴツトのスライシング
マシンによれば、インゴットの切断面の湾曲形状に基づ
いて、ブレードの厚さ方向に対する動きを示すトラッキ
ングカーブを決定する。このトラッキングカーブに基づ
いてブレードに印加する磁力を設定する。この印加磁力
はスライス開始直後からスライス終了迄の間例えば連続
的に変化させるものである。この結果、ブレードはこの
印加磁力にしたがってその厚さ方向に変位してスライス
することにより、インゴットの切断面を所望の湾曲形状
とすることができる。すなわち、一定の平坦度または反
りを有するシリコンウェーハを得ることができるもので
ある。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１〜図５は本発明の一実施例に係るスライシン
グマシンのブレード位置制御装置を説明するためのもの
である。

【００１２】図１、図２において、１１はスライシング
マシンを示す。このスライシングマシン１１は、内周刃
式のリング状のブレード１２を有している。このブレー
ド１２は強磁性体金属によって形成されている。また、
ブレード１２はその軸線回りに所定速度で回転自在に支
持されている。１３はこのブレード１２によってスライ
スされるシリコンインゴットである。

【００１３】ブレード１２の厚さ方向の位置を制御する
ため、ブレード１２の内周刃に近接して電磁石１４Ａ、
１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ、１４Ｅ、１４Ｆが配設されて
いる。また、このインゴット切断位置にはブレード１２
の厚さ方向の位置を検出するセンサ１５Ａ、１５Ｂ、１
５Ｃが所定間隔を有して並設されている。センサ１５Ａ
〜１５Ｃとしては渦電流センサ等を用いている。なお、
インゴット１３の切断面の湾曲形状はスライス後に周知
の方法により測定するものである。

【００１４】このセンサ１５Ａ〜１５Ｃの出力は、アン
プ１６、コンバータ１７を介してマイクロコンピュータ
１８に入力される構成である。このマイクロコンピュー
タ１８にはその他にも押しボタンスイッチ１９、スライ
シングマシン１１からの出力信号等が入力される構成で
ある。２０はマイクロコンピュータ１８用のＩ／Ｏであ
る。マイクロコンピュータ１８は上記各種入力信号に基
づいて所定の演算、処理を行うもので、その演算結果等
を電磁石１４Ａ〜１４Ｆ等に出力するものである。

【００１５】さらに、図２に示すように、この装置には
記録計２１、ＣＲＴ２２、リレーボックス２３、ドレッ
サー２４が付設されている。ＣＲＴ２２はブレード１２
の厚さ方向位置等を表示するためのものである。

【００１６】したがって、例えばＣＺ法により引き上げ
たシリコン単結晶棒１３を、このスライングマシン１１
に装着し、この内周刃式スライシングマシン１１により
ウェーハ状に輪切りにする。すなわち、内周縁に工業用
ダイヤモンドの粉末を接着したスチールブレード１２を
外周から強く引っ張って固定し、切削液をかけながら、
周速１１００ｍ／分程度で高速回転してこの単結晶棒１
３をウェーハ状に輪切りにする。切断スピードは５０〜
６０ｍｍ／分程度である。シリコンウェーハは、その反
り（ウェーハを水平台上に載置した場合のウェーハ中央
部とウェーハ外周部との厚さ方向の差）が例えば２０μ
ｍになるように、単結晶棒１３を精密に切断することに
よって製造される。

【００１７】この切断において、図３に示すように、ブ
レード１２の厚さ方向の最大変位とインゴット１３端面
（切断面）の湾曲形状（凸面高さまたは凹み）とは比例
関係にある。そこで、切断後のインゴット１３切断面の
凸面高さ（湾曲形状）を周知の測定器具、例えば三球座
式のダイヤルゲージにより測定し、この測定値に基づい
て図４、図５に示すようなトラッキングカーブを算出す
る。そして、インゴット１３のスライス時、このトラッ
キングカーブに基づいてブレード１２の厚さ方向の変位
を制御する。例えば電磁石１４Ａ〜１４Ｆに印加する電
流値をコントロールする。この結果、所定の湾曲形状
（反り）または平坦度を有するシリコンウェーハを切断
することができる。図４はシリコンウェーハについて反
りを付与しない場合、図５は所望の反りを付与する場合
のトラッキングカーブをそれぞれ示している。

【００１８】例えば、図４に示すように、ブレード１２
の振れ（厚さ方向の最大変位）を示すトラッキングカー
ブに対して、そのスライス開始位置とスライス終了位置
とを結ぶ直線を演算し、この直線についてトラッキング
カーブの最大値と最小値とを求める。そして、ブレード
１２の変位をセンサ１５Ａ〜１５Ｃで常にチェックし
て、この変位が最大値と最小値との範囲にあるように電
磁石１４Ａ〜１４Ｆに所定大きさの電流を印加すること
とする（補正する）。また、この最大値、最小値を超え
るような変位が生じた場合には、警報の発生、ＣＲＴ２
２への表示、スライシングマシン１１の運転停止等の処
理を行うものとする。具体的には、ブレード破損の場合
は非常停止、起動時のセンサ１５Ａ〜１５Ｃ、ブレード
１２間距離が不適切な場合は起動不能とし、その旨をＣ
ＲＴ２２に表示する。また、運転の経時変化によりセン
サ１５Ａ〜１５Ｃ、ブレード１２間距離が不適当となっ
た場合は運転停止とする等の制御をマイクロコンピュー
タ１８の指令に基づいて行うものである。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、切断時のブレードの位
置または動きを高精度に制御することができ、所望の湾
曲面形状または平面形状を単結晶シリコンウェーハに付
与することができる。したがって、スライスドウェーハ
についてエピタキシャル層を積層する場合はこれに対応
した反りをシリコンウェーハに付与することが容易とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るスライシングマシンの
ブレード部分を示す概略の正面図である。

【図２】本発明の一実施例に係るスライシングマシンの
ブレード位置制御装置を示すブロック図である。

【図３】本発明の一実施例に係るスライシングマシンに
おけるインゴット端面の湾曲形状（凹みまたは凸面高
さ）と最大ブレード変位との関係を示すグラフである。

【図４】本発明の一実施例に係るブレードのトラッキン
グカーブ（シリコンウェーハに反りのない場合）を示す
図である。

【図５】本発明の一実施例に係るブレードのトラッキン
グカーブ（シリコンウェーハに反りを付与した場合）の
一例を示す図である。

【符号の説明】

１１ スライシングマシン １２ ブレード １３ インゴット １４Ａ〜１４Ｆ 電磁石 １５Ａ〜１５Ｃ センサ １８ マイクロコンピュータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 引き上げられた単結晶棒をブレードを用
   いて円板状にスライスして単結晶ウェーハを製造する単
   結晶ウェーハの製造方法において、 上記単結晶棒のスライス面の湾曲度を測定し、 この湾曲度に基づいてスライス時のブレードの動きを示
   すトラッキングカーブを決定し、 スライス時、このトラッキングカーブに沿ってブレード
   の動きを制御することを特徴とする単結晶ウェーハの製
   造方法。
2. 【請求項２】 引き上げられた単結晶棒をブレードによ
   り円板状にスライスして単結晶ウェーハを製造する単結
   晶ウェーハの製造装置において、 スライス時のブレードの位置を検出するブレードセンサ
   と、 スライス時、上記単結晶棒に対するブレードの位置を変
   更可能な位置変更手段と、 このブレード位置および単結晶棒のスライス面の湾曲度
   に基づいてスライス時のブレードの動きを示すトラッキ
   ングカーブを決定するカーブ決定手段と、 このトラッキングカーブに基づいて上記位置変更手段に
   よりブレードの動きを制御する制御手段と、を備えたこ
   とを特徴とする単結晶ウェーハの製造装置。