JPS6042010B2 - 結晶円盤の保持方法および該方法を実施するための保持具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、円盤近傍を流れるガスの負圧作用を利用し
た、切断作業を行なうことによつて得られる結晶円盤の
保持方法に関するものである。

結晶円盤は大低は結晶棒を鋸で切断することによつて
得られる。もちろん切断作業の最終段階は問題であり、
この最終段階においては円盤と棒との間の結合は薄くて
機械的に常に不安定となる残部からなり、切断の際に生
ずる力によつてこの残部の結合は最後にねじり取られる
かまたは折り取られ、従つて円盤表面にさらに別の作業
で取り去らねばならない基部が残る。またしばしば円盤
表面には円盤の利用を許さない破壊が生ずる。 このよ
うな欠点を避けるために、切断すべき円盤はできるだけ
しつかり保持されねばならない。しかしながら経験によ
れば、この問題は、得られるべき円盤を把持具等によつ
て把持することによつては解決されない。何故ならば把
持具の接触位置において円盤にひつかき傷が生じるかま
たはさらに円盤の縁部の破壊が生じるからである。さら
に大低は極めて薄い結晶円盤はしつかり把持し過ぎると
屈曲され、その結果正確な平面の平行切断はも早や実現
されないことになる。前記の問題を解決するために空気
動力学的原理によつて作動する円盤保持具が開発された
この原理により保持具を第４図および第５図によつて説
明する。

第４図は円盤を保持しない状態、第５図は円盤を保持し
た状態を示している。第４図および第５図図において保
持具は円形保持面５を有しており、この保持面の中央に
はガス噴出ノズル６が設けられている。このノズルから
は保持面に対して鋭角にガスが流出する。保持面の周囲
には円盤３の横動または揺動を防ぐたわに保持面周囲の
２１３のわたる円盤保持部８が設けられている。この保
持部に円盤３を当接すると（第５図）ガス流により保持
面と円盤との間に負圧を生じ円盤はベルヌイの法則に従
い保持面の方に吸引されて保持部に保持される。しかし
ながらこの保持具では円盤が横動したり揺動するときに
保持部て引掻き傷または破壊を生じることがあり、また
保持部の寸法によつて円盤の径に制限がある。また西ド
イツ特許公開第２６０９７５４号にも同様な空気動力学
的原理による円盤保持具が開示されていて、保持面の全
周にわたる円形保持部が設けられており、ガス流はこの
円形保持部の三方向設けられたガス流通スリットから流
出するようになつているが、この保持具の場合にも前記
と同様な欠点がある。

本発明の課題は、切断作業によつて得られる結晶円盤、
例えば半導体ウェハを、従来の方法によ．る欠点を有せ
す、しかも保持面と接触させないで確実に保持すること
ができる結晶円盤の保持方法を開発することである。

驚くべきことに、上記課題を達成するには、円盤の中心
を単にほぼ点状に支持するだけで足りる！ことが確認さ
れた。

ここで円盤は前記の空気動力学的原理すなわちベルヌイ
吸引作用を利用してほぼ点状の支持体に押し付けられる
。本発明の対象は、円盤が中心においてほぼ点状に支持
されることを特徴とする結晶円盤の保持方４法である。

支持は保持具の保持面の中心に設けられた隆起部で行わ
れる。

この隆起部は、ほぼ点状の支持が実現されるように、円
盤に対して凸に現われる曲がりを有している。この隆起
部は丸頭、針、ピンまたは球の形、好ましくは球の形を
有することができる。この球の直径は保持面の直径の約
０．５〜３％である。この支持体は有利には研磨した表
面を有しかつ得られるべき円盤よりも大きな材料硬度を
有する物質から作られる。本発明方法は、切断により生
ずべき円盤が切断作業中、少なくとも切断作業の最終段
階において、円盤に対して平行に配置された保持面を有
すノる保持具に近接し、そして保持面内で支持体として
作用する隆起部が円盤の中心に当たるように調整される
ようにして行なわれる。

その際に円盤は、保持面から流出し円盤上に鋭角に出て
来るガス流にさらされる。その際中心部から放射状に円
・盤表面を流れるガス流はそれ自体公知の原理により円
盤の中心を支持体に押し付けるベルヌイ吸引作用を生じ
、一方円盤はその全範囲にわたつてガス流によつて生じ
たガスクッション上に浮いており、かつその位置に安定
化される。円盤に作用する吸引作用はまず第１にガス吐
出容積の変化によりかつガスノズルの内径によつて制御
される。このノズルは大抵は環状スリットの形て保持具
の中央に形成される。好ましくは、ノズル内の流れは層
流にすべきであり、何故ならば渦流が生じると高いエネ
ルギ損失を生じるからである。棒体から円盤を切断した
後、該円盤は揺動装置により揺動されかつ集積装置に搬
送される。

本発明方法は一般に半導体結晶棒から結晶円盤を得るた
めの前記のような切断方法において使用することができ
、その際円盤は１個毎に得られる。好ましくは本発明方
法は内部に切断刃を有する円形鋸による切断に使用され
る。ここで円形の鋸刃はその周辺部で緊張され、該鋸刃
は同心的に設けられた孔を有し、大抵はダイアモンドを
配置した周部が実際の切断縁を形成している。円盤に分
割すべき結晶棒は、好ましくはその長手方向軸線のまわ
りに回転して、所望の円盤厚さに対応する深さて鋸刃の
中心の孔に降下され、かつ鋸縁部に向つて外方へ動かさ
れる。本発明方法は原則的に水平配置にもまた垂直配置
にも実施できる。

とくにこの方法は硬い材料の切断に際して用いられる。

例えばこのような材料は元素状シリコン、ガリウムアー
セナイド、サファイア、ガドリニウム−ガリウムーガー
ネット、リチウムーニオベート等である。さらに本発明
の対象は、保持具の保持面がその中心に点状に突出する
隆起部を有していることを特徴とする、本発明方法を実
施するための保持具である。

この保持具の保持板は、円盤をさらに別の場所に搬送す
るため大抵は揺動装置のアームに取り付けられている。

該保持板はその中心に孔を備えており、該孔は円盤に向
つて開放した円錐形状に形成されている。この孔の中に
は、得られるべき円盤から離れた場所で圧力調整機構を
介して制御されるガス源に接続される円錐形コアが嵌合
されている。保持板の形状は好ましくは円形であるが、
特別な場合には他のいかなる幾何学的形状をも採用する
ことができる。

以下の記載において保持面の特性直径とは、各々の場合
において保持板に内接することができる最大円の直径を
意味し、第３図の円２３の直径である。円盤の直径がこ
の特性直径を越えるとベルヌイ吸引作用が円盤に不均一
に作用するので良くない。円盤に向つてガスを放出する
ために、保持板の直径の０．１〜０．皓に対応する直径
を有する保持面内の同心的想像円の周部に沿つて、中心
から互いに等距離に開口６が設けられ、そのさい開口間
の距離は２１３γ（円錐コア基面の半径）・π（すなわ
ち、開口が３個の場合）〜０（すなわち、環状開口が１
個の場合）で、かつその開口の内径ｄは保持板の直径の
０．０２〜２％である。

これらの開口は想像円に対応する基面を有する円錐の筒
状斜面に沿つて形成され、かつその開放角αは約２０〜
１５００である。これらの開口は保持装置内で、ガス源
に接続されている孔と連通してと）る。好ましくは個々
の開口間の距離はゼロにされ、こうして環状ノズルが形
成される。この実施例のものの製作は、基材を表面から
漏斗状に穿孔することによつて簡単に達成され、その際
に円錐形開放角αは約２０〜１５０さ、好ましくは５０
〜１１０放である。

保持板表面における円錐状開口の半径は該開口に適合さ
れる円錐台形コアの保持板表面断面上の半径よりも保持
板の直径の０．０２〜２％、好ましくは０．０２〜０．
４％だけ大きく、かつコア基部の径２ｒは保持板の直径
０．１〜０．６倍であり、その開放角αは円錐状開口の
それよりも０〜５．００、好ましくは１０〜３０そ大き
い。円錐状開口内での円錐台形の保持は、好ましくは、
円錐台形が中心軸に沿つて動かすことができ、従つて、
スリットの幅（開口の内径ｄ）が変化できるように形成
される。このことは円錐台形に軸方向に接続する筒状部
に外ネジを付与することによつて特に簡単に行なうこと
ができる。固定は好ましくはこのネジへの止めナットに
よつて行われる。円錐台形の基面の中心には得られるべ
き円板の支持のための局部的な隆起が配置されている。

好ましくは、この隆起は球として形成され、その直径は
保持板直径の０．５〜３％である。保持具製造用材料と
しては実質上機械加工可能な材料、とくに金属を使用す
ることができる。

円盤を支持するのに役立つ局部的隆起部は得られるべき
円盤の硬さよりも大きい材料硬さを有している。ガス流
は、好ましくは、仮え乱流が原即的に保持具の機能を妨
害しないとしても、該保持具からガスの出口領域におけ
るガスの流れが層流となるように調整される。

半径方向に流れているガスは得られるべき円盤上に鋭角
で当り、かつそれ自体公知の方法で保持具と円盤との間
に回転対称的な圧力領域を生成する。第１，２および３
図は本発明による保持具の好ましい実施例を示すもので
ある。

第１図にはその原理の概略が示してある。回転する結晶
棒１に対して保持具は、支持ボール８が切断されるべき
円盤３の中心に当るように調整される。該円盤は切断作
業の臨界段階においてはまだ基部９により結晶棒１と接
続されているが、一方円盤と結晶棒との間の大部分の面
に関してはすでに鋸引きスリット２が生じている。保持
具は保持板５からなり、該保持板は切断により生ずべき
円盤に対して向けられた円錐形の孔を有し、該孔はガイ
ドコーン１０とともに環状スリットノズル６を形成する
。

ガスは環状溝７を貫流し、環状スリットノズルによつて
層流になり、そして最後に回転対称の噴流１１となつて
円盤を覆う。保持板と円盤との間にはガスの流れによつ
て引き起された低圧領域４が形成される。第２図は本発
明による保持具の断面図であり、第３図はその平面図で
あ８る。

保持板１６はその上端部に円錐形の孔を有し、該円錐形
の孔はガイドコーン１５とともに環状スリットノズル１
２を形成する。保持板とガイドコーンとの間の結合は下
方部においてネジ１９によつてなされる。この結合は垂
直方向に調整可能であり、かつ環状スリット１２の幅を
規定する。所望の位置をロックナット１８によつて固定
することができる。ガイドコーンの中心孔２０を介しガ
スが供給管２１を経由して吹き込まれ、該ガスは孔１３
を通つて環状室１７に達し、そして最後に環状スリット
ノズル１２を経て放出される。切断により生ずべき円盤
（図示せず）用の支持体として使用するボール１４は同
時にガイドコーンの中心を形成する保持板の中心に配置
されている。第３図かられかるように、保持板は孔２２
を備えた横側平面部分を有し、該孔は揺動装置へ保持板
を取付けるために使用される。

本発明方法および本発明の保持具によれば、基部が残存
することなく切断でき、得られるべき円盤と結晶棒との
残りの接合部に切断作業の終端段階において生ずるねじ
れモーメントを減少させて、基部を残すことなく切断を
行うことができる。

その際に円盤の固定は実際に引張りおよび曲げ応力なし
に行われ、その結果平行の切断が保証されるものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による保持具の原理を示す概略図、第２
図は本発明による保持具の断面図、第３図はその平面図
、第４図および第５図は従来の保持具の例を示す図であ
る。 図中符号１は結晶棒、３は円盤である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 切断作業によつて得られる結晶円盤を、中心部から
   放射状に該円盤表面を流れるガスの負圧によつて生じる
   吸引作用を利用して保持する方法において、前記円盤が
   その中心で略点状に支持されることを特徴とする結晶円
   盤の保持方法。 ２ 前記切断作業が、円盤の得られる結晶棒を回転させ
   ながら、内部に切断刃を有する円形鋸によつて行われる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の結晶円
   盤の保持方法。 ３ 中央に円錐形状孔を備えた保持板、該円錐形状孔に
   間隙を保つて嵌合される円錐台形コア、保持板の中心に
   ある円錐形状孔を通つて前記間隙にガス流を導くための
   ガス供給管、および円錐台コアの中心に点状に突出した
   円盤保持用隆起部を有することを特徴とする結晶円盤の
   保持具。