JP2010103416A - 半導体ウエハ製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】たとえばワイヤソーによる切断の後に、人手を介することなく半導体ウエハを１枚ずつ分離することが可能な半導体ウエハ製造方法を提供すること。
【解決手段】互いに隙間を隔てて対向するように列をなした状態で各々の端縁２１が保持部材１に接合された、半導体材料からなる複数のウエハ２を、保持部材１から分離する工程を有する、半導体ウエハ製造方法であって、上記分離する工程においては、複数のウエハ２のうち先頭に位置するものから順に、１枚ずつ保持部材１から分離する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、たとえば太陽電池の材料に用いられる半導体ウエハ製造方法に関する。

図８は、半導体ウエハの製造におけるワイヤソー装置を用いた切断工程を示している（たとえば特許文献１参照）。同図に示されたワイヤソー装置Ｘは、４つのガイドローラ９３およびワイヤ９４を備えており、半導体材料９２をウエハ状に切断する装置である。ワイヤ９４は、たとえばメッキが施されたピアノ線であり、４つのガイドローラ９３に掛け回されており、図示された矢印の方向に送られる。半導体材料９２は、たとえばガラスからなる保持部材９１に接着剤によって接合された状態で、ワイヤ９４に押し付けられる。ワイヤ９４が半導体材料９２を超えて保持部材９１に到達すると、半導体材料９２の切断が完了する。この切断により、保持部材９１に各々の端縁が接合された状態で、複数のウエハが得られる。

しかしながら、切断を終えた後には、最終的に上記ウエハを１枚１枚分離した状態にする必要がある。この分離作業に先立って、切断粉の洗浄や、保持部材９１からの剥離を目的として、上記ウエハは、洗浄液や接着剤を溶解する溶液に漬けられる。これらの液体によって上記ウエハがウエットの状態になると、となり合う上記ウエハどうしが張り付いてしまいやすい。このようなことでは、上記ウエハを１枚１枚分離した状態とすることは容易ではなく、たとえば作業者が手作業によって上記半導体ウエハを１枚ずつ取り上げるといった作業が強いられていた。

特開２００７−１６０４３１号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、たとえばワイヤソーによる切断の後に、人手を介することなく半導体ウエハを１枚ずつ分離することが可能な半導体ウエハ製造方法を提供することをその課題とする。

本発明によって提供される半導体ウエハ製造方法は、互いに隙間を隔てて対向するように列をなした状態で各々の端縁が保持部材に接合された、半導体材料からなる複数のウエハを、上記保持部材から分離する工程を有する、半導体ウエハ製造方法であって、上記分離する工程においては、上記複数のウエハのうち上記列の先頭に位置するものから順に、１枚ずつ上記保持部材から分離することを特徴としている。

このような構成によれば、上記複数のウエハを上記保持部材から分離した後に上記複数のウエハどうしがくっついてしまうことを回避できる。このため、分離後の上記複数のウエハをたとえば手作業によって仕分けする必要がなく、上記半導体ウエハ製造方法を自動で行うのに適している。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記分離する工程の前に、上記保持部材に側面が接合された柱状の半導体材料を、ワイヤソーによって切断することにより、上記複数のウエハを生成する切断工程をさらに有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記ウエハの上記端縁と上記保持部材との接合部の少なくとも一部を非接合状態とし得る分離手段を、上記端縁に沿って移動させることにより、上記ウエハの分離を行う。このような構成によれば、上記複数のウエハのうち上記列の先頭にあるものだけを確実に分離することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数のウエハと上記保持部材とは、接着剤によって接合されており、上記分離手段は、上記接着剤を溶解する溶液を噴射する。このような構成によれば、分離作業によって上記ウエハが損傷することを抑制することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記分離手段は、上記保持部材の一部を削除しうるレーザ光を照射する。このような構成によれば、上記分離作業を乾いた状態で行うことができる。これは、分離された上記ウエハが張り付いてしまうことを防止するのに有利である。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記切断工程は、上記隙間とつながる切り込みを上記保持部材に形成する工程を含み、上記分離する工程においては、上記切り込みに向かって上記保持部材の一部を破砕する破砕力を加えることにより、上記ウエハを分離する。このような構成によれば、上記ウエハに力を加えないため、上記分離作業の際に上記ウエハが損傷することを抑制できる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記破砕力は、上記ウエハの上記端縁に平行である、平板の縁で、上記保持部材を突くことにより生じる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数のウエハの下方には、ベルトコンベアが配置されており、上記複数のウエハの分離を、上記ベルトコンベアの搬送方向下流側から順に行う。このような構成によれば、上記保持部材から分離された上記ウエハが１枚ずつ自動的に搬送される。このため、分離された上記ウエハどうしが張り付いてしまうことなどを防止できる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数のウエハの下端と上記ベルトコンベアの搬送面との距離は、上記複数のウエハの上下方向寸法よりも小である。このような構成によれば、分離された上記ウエハが上記ベルトコンベアの上記搬送面に到達したときに、その上端をとなりにある上記ウエハに預けるような姿勢をとらせることができる。このため、上記ベルトコンベアに上記複数のウエハを整然と並べることができる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

図１〜図３は、本発明の第１実施形態に基づく半導体ウエハ製造方法を示している。図１に示すように、本実施形態の半導体ウエハ製造方法においては、保持部材１に接合された複数のウエハ２を、保持部材１から分離する。複数のウエハ２は、たとえば保持部材１にその一側面が接着剤によって接合された柱状の半導体材料を、図８に示すようなワイヤソー装置Ｘによって切断することによって得られる。上記半導体材料は、たとえば断面形状が１５６ｍｍ角、長さが４００ｍｍ程度である。この半導体材料がワイヤソー装置Ｘによって切断されることにより、厚さがたとえば０．１４〜０．１８ｍｍのウエハ２が１，０００枚程度形成される。

ワイヤソー装置Ｘを用いた切断においては、上記半導体材料の下端をワイヤ９４に押し当てる。ワイヤ９４としては、たとえば直径１４０μｍ程度のピアノ線にＣｕ，Ｚｎなどのメッキを施したものを用いる。さらに、上記半導体材料を下方に押し下げると、ワイヤ９４は、上記半導体材料に対して相対的に上方に移動することとなる。ワイヤ９４が保持部材１に到達すると、上記半導体材料の切断が完了する。これにより、複数のウエハ２が得られる。各ウエハ２は、それぞれの端縁２１が保持部材１に接合された格好となっている。図２に示すように、ウエハ２は接着剤３によって保持部材１に接着されている。この接着剤３は、上述した半導体材料を保持部材１に接合するために塗布されたものである。保持部材１には、複数の切り込み１１が形成されている。切り込み１１は、ワイヤ９４によって保持部材１の一部が除去された部分である。ワイヤソー装置Ｘによる切断の後には、たとえば、切り粉を除去するための洗浄工程を行う。この工程を行うと、ウエハ２は、洗浄液によって湿った状態となる。

本実施形態の半導体ウエハ製造方法においては、保持部材１からウエハ２を１枚ずつ分離する。具体的には、図１および図２に示すように、複数のウエハ２のうち列の先頭に位置するものと保持部材１との境界に、溶液噴射ノズル４を配置する。溶液噴射ノズル４は、接着剤３を溶解しうる溶液を噴射可能に構成されている。溶液噴射ノズル４を端縁２１の一端に配置した状態で、溶液４１の噴射を開始する。この噴射を継続しつつ、溶液噴射ノズル４を端縁２１に沿って平行移動させる。これにより、端縁２１と保持部材１とを接着している接着剤３が端から徐々に溶解される。そして、溶液噴射ノズル４が端縁２１の他端に到達すると、図２に示すように、先頭に位置するウエハ２が保持部材１から分離され下方へと落下する。これにより、１枚のウエハ２を保持部材１から分離できる。

また、本実施形態においては、図３に示すように、ウエハ２の分離にベルトコンベア６およびスタッカ７を用いている。ベルトコンベア６は、複数のウエハ２の下方に配置されており、複数のウエハ２の列方向（図中左右方向）に沿って配置されている。本実施形態においては、ベルトコンベア６の搬送方向Ｎは、図中左方から右方に設定されている。

複数のウエハ２に対しては、溶液噴射ノズル４を搬送方向Ｎ下流側から溶液４１を噴射するように配置する。上述した分離方法によって先頭に位置するウエハ２を保持部材１から分離すると、このウエハ２はベルトコンベア６の搬送面６１に落下する。本実施形態においては、ウエハ２の下端と搬送面６１との距離Ｌ２がウエハ２の上下寸法Ｌ１よりも小とされている。このため、落下したウエハ２は、搬送面６１に接触すると同時に、となりにあるウエハ２にもたれかかる格好となる。次いで、落下したウエハ２は、搬送面６１の移動に伴って上端をとなり合うウエハ２にあずけつつ、下端が搬送方向Ｎ下流側へと徐々に移動する。そして、落下したウエハ２の上端がとなりのウエハ２から離れると、落下したウエハ２は搬送面６１に横たわった状態で搬送方向Ｎに搬送される。この後は、溶液噴射ノズル４による溶液４１の噴射を繰り返すことにより、複数のウエハ２を保持部材１から１枚ずつ分離していく。

さらに、本実施形態においては、ベルトコンベア６の搬送方向Ｎ下流に、スタッカ７が設けられている。スタッカ７は、互いに積層された複数のポケット７１を有しており、各ポケット７１に１枚のウエハ２を収納可能とされている。ベルトコンベア６によってウエハ２が搬送されてくると、搬送面６１と同位にあるポケット７１にウエハ２が挿入される。この挿入をたとえば図示しないセンサで感知すると、スタッカ７がポケット７１の１ピッチ分だけ上昇する。そして、続いて送られてくるウエハ２を次のポケット７１に収納する。これを繰り返すことにより、スタッカ７に複数のウエハ２が１枚ずつ収納される。

次に、本実施形態の半導体ウエハの製造方法の作用について説明する。

本実施形態によれば、保持部材１から複数のウエハ２を分離する作業を自動的に行うことができる。このため、たとえば保持部材１に接合されたままの複数のウエハ２を、溶液４１が満たされた槽に漬けることにより接着剤３を溶解し、さらに溶液４１を洗浄する工程などを経た後に、湿った状態で互いに張り付きあった複数のウエハ２を１枚ずつ手作業で分離するといったことが不要である。これは、ウエハ２の製造効率を向上させるとともに、手作業によってウエハ２を損傷してしまうといった不具合を解消するのに適している。

溶液噴射ノズル４を端縁２１に沿って移動させることにより接着剤３を溶解すれば、保持部材１に接合された複数のウエハ２から１枚のウエハ２を確実に分離することができる。溶液４１を噴射することによりウエハ２を分離することは、分離作業によってウエハ２が損傷したり溶解したりするといった不具合を解消するのに有利である。

分離したウエハ２をベルトコンベア６によって順次搬送することにより、分離したウエハ２どうしがくっついてしまうことを防止できる。距離Ｌ２を上下寸法Ｌ１よりも小としておけば、分離したウエハ２が落下の衝撃により破損することや、図３に示す向きとは逆側に意図せず倒れてしまうことを回避できる。

図４は、本発明の第２実施形態に基づく半導体ウエハ製造方法を示している。なお、本図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。本実施形態においては、分離手段としてレーザ光５１を発するレーザトーチ５を用いる点が、上述した実施形態と異なっている。

図４に示すように、複数のウエハ２のうち先頭に位置するものと対向するようにレーザトーチ５を配置する。レーザトーチ５は、レンズなどの光学系（図示略）を内蔵しており、図外のレーザ発信器からたとえば光ファイバ（図示略）を経由してレーザ光５１が供給される。

レーザトーチ５から発せられるレーザ光５１は、保持部材１のうち端縁２１の直上に位置する部分に焦点が合った状態で照射される。レーザ光５１は、保持部材１の材質であるガラスを溶解し、除去することが可能な波長のものが選択されている。このため、レーザトーチ５を上述した実施形態における溶液噴射ノズル４と同様に端縁２１に沿って移動させると、保持部材１のうち接着剤３を介して端縁２１が接着されていた部分が除去される。この結果、先頭に位置するウエハ２が保持部材１から分離される。分離されたウエハ２は、たとえば上述した実施形態と同様にベルトコンベア６によって搬送された後にスタッカ７に１枚ずつ収納される。

このような実施形態によっても、ウエハ２を１枚ずつ保持部材１から分離することができる。レーザ光５１によって分離する工程においては、ウエハ２にはなんら液体は噴射されない。このため、ウエハ２をできるだけドライな状態で分離することが可能であり、分離されたウエハ２どうしが不当にくっつきあってしまうことを防止するのに適している。

図５は、本発明の第３実施形態に基づく半導体ウエハ製造方法を示している。図６は、図５の上面図を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。本実施形態においては、ウエハ２と保持部材１とを分離する手段として平板８を用いている点が、上述した実施形態と異なっている。また、本実施形態では、保持部材１のうち端縁２１の近傍部分を、接合部１２ａ，１２ｂとしている。

図５，６に示すように、複数のウエハ２のうち先頭に位置するウエハ２ａと対向するように、平板８をウエハ２ａから所定距離だけ離間させ配置する。このとき、この平板８を、その縁８１が端縁２１と平行になるように、かつ、ウエハ２の列方向（図５，６における左右方向）に沿うように配置する。平板８の先端はくさび状とされている。図６に表れているように、縁８１の長さは、ウエハ２の端縁２１の長さとほぼ同一である。平板８は、ウエハ２の列方向に移動可能に構成されている。平板８の一連の移動はサーボモータ（図示略）により制御される。

次に、平板８を図５，６における左方にスライドさせ、縁８１を保持部材１の接合部１２ａに突き当てる。すると、接合部１２ａには、切り込み１１ａに向かう力が働く。そして、接合部１２ａが端縁２１に沿って破砕する。突き当て時における平板８の速度は、接合部１２ａを破砕可能な程度の大きさとする。これにより、ウエハ２ａが保持部材１から分離される。分離されたウエハ２ａは、上述した実施形態と同様、ベルトコンベア６によって搬送された後にスタッカ７に１枚ずつ収納される。

次に、平板８を図５，６の右方にスライドさせる。平板８がウエハ２ｂから上記所定距離だけ離間した時点で、平板８のスライドを停止させる。そして、上述と同様の工程を繰り返す。

このような構成によっても、ウエハ２を１枚ずつ保持部材１から分離することができる。また、本実施形態においては、縁８１を接合部１２ａに突き当てるから、ウエハ２には縁８１からの力が直接付与されない。そのため、ウエハ２を分離する作業の際に、ウエハ２が損傷してしまうといった不具合が起こらない。

また、上記分離作業を、ウエハ２を少々、湿った状態にして行ってもよい。そうすると、隣接するウエハ２どうしが、軽く張りつき合った状態となる。そのため、ウエハ２は、保持部材１から分離した後、ゆっくりと落下する。これにより、ウエハ２がベルトコンベア６に落下する際の衝撃を和らげることが可能となる。

本発明に係る半導体ウエハ製造方法は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る半導体ウエハ製造方法の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

本発明でいう分離手段は、上述した溶液噴射ノズル４およびレーザトーチ５に限定されず、保持部材１からウエハ２を１枚ずつ分離しうる手段であればよい。保持部材１とウエハ２とは接着剤３によって接合されているものに限定されない。

分離されたウエハ２を搬送する手段としてベルトコンベア６を用いることに限定されず、分離されたウエハ２を１枚ずつ搬送しうる手段を用いればよい。半導体材料をワイヤソー装置による切断によって生成することが、均一な厚さを有するウエハ２を高い歩留まりで生成するのに適しているが、本発明に係る半導体ウエハ製造方法における分離する工程は、ワイヤソー装置以外の手段によって生成されたウエハ２の分離に用いてもよいのはもちろんである。

また、本発明にかかる破砕力は、図７に示すように、先端がのこぎり歯状とされた平板８を用いて生じさせてもよい。また、当該破砕力をウォータージェットにより生じさせてもよい。

本発明の第１実施形態に基づく半導体ウエハ製造方法を示す斜視図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う要部断面図である。 本発明の第１実施形態に基づく半導体ウエハ製造方法を示す側面図である。 本発明の第２実施形態に基づく半導体ウエハ製造方法を示す要部断面図である。 本発明の第３実施形態に基づく半導体ウエハ製造方法を示す要部断面図である。 図５に示した方法の要部上面図である。 本発明にかかる破砕力を加える他の例を示した図である。 従来の半導体ウエハ製造方法におけるワイヤソー装置を用いた切断工程を示す斜視図である。

符号の説明

１ 保持部材
１１，１１ａ，１１ｂ 切り込み
１２ａ，１２ｂ 接合部
２，２ａ，２ｂ ウエハ
２１ 端縁
３ 接着剤
４ 溶液噴射ノズル（分離手段）
４１ 溶液
５ レーザトーチ（分離手段）
５１ レーザ光
６ ベルトコンベア
６１ 搬送面
７ スタッカ
７１ ポケット
８ 平板
８１ 縁

Claims (9)

1. 互いに隙間を隔てて対向するように列をなした状態で各々の端縁が保持部材に接合された、半導体材料からなる複数のウエハを、上記保持部材から分離する工程を有する、半導体ウエハ製造方法であって、
   上記分離する工程においては、上記複数のウエハのうち上記列の先頭に位置するものから順に、１枚ずつ上記保持部材から分離することを特徴とする、半導体ウエハ製造方法。
2. 上記分離する工程の前に、上記保持部材に側面が接合された柱状の半導体材料を、ワイヤソーによって切断することにより、上記複数のウエハを生成する切断工程をさらに有する、請求項１のいずれかに記載の半導体ウエハ製造方法。
3. 上記ウエハの上記端縁と上記保持部材との接合部の少なくとも一部を非接合状態とし得る分離手段を、上記端縁に沿って移動させることにより、上記ウエハの分離を行う、請求項１または２に記載の半導体ウエハ製造方法。
4. 上記複数のウエハと上記保持部材とは、接着剤によって接合されており、上記分離手段は、上記接着剤を溶解する溶液を噴射する、請求項３に記載の半導体ウエハ製造方法。
5. 上記分離手段は、上記保持部材の一部を削除しうるレーザ光を照射する、請求項４に記載の半導体ウエハ製造方法。
6. 上記切断工程は、上記隙間とつながる切り込みを上記保持部材に形成する工程を含み、
   上記分離する工程においては、上記切り込みに向かって上記保持部材の一部を破砕する破砕力を加えることにより上記ウエハを分離する、請求項２に記載の半導体ウエハ製造方法。
7. 上記破砕力は、上記ウエハの上記端縁に平行である、平板の縁で、上記保持部材を突くことにより生じる、請求項６に記載の半導体ウエハ製造方法。
8. 上記複数のウエハの下方には、ベルトコンベアが配置されており、
   上記複数のウエハの分離を、上記ベルトコンベアの搬送方向下流側から順に行う、請求項１ないし７のいずれかに記載の半導体ウエハ製造方法。
9. 上記複数のウエハの下端と上記ベルトコンベアの搬送面との距離は、上記複数のウエハの上下方向寸法よりも小である、請求項８に記載の半導体ウエハ製造方法。

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