JP2011249640A - Semiconductor wafer separation unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ブロック状の多結晶シリコンなどのインゴットを所定厚のウェーハに切断した後に1枚ごとに分離する方法に関する。 The present invention relates to a method of separating block-shaped ingots such as polycrystalline silicon into wafers of a predetermined thickness and separating them one by one.
太陽電池基板等に用いられるシリコンウェーハの製造方法は、特許文献1或いは特許文献2に記載されるように、ブロック状の多結晶シリコンのインゴットを接着剤を介して台座などに固定し、この固定したインゴットをワイヤーソーや内周にダイヤモンドブレードを形成した円環状のカッターによって所定厚のウェーハにスライスし、次いで、剥離液に浸漬して、台座からウェーハを分離するようにしている。
As described in
一方、ウェーハの厚みはますます薄いものが要求され、最近では100〜200μmになっている。このようにウェーハの厚みが薄くなると、切断後にウェーハ同士が貼り付いてしまい、分離が困難になる。 On the other hand, a thinner wafer is required, and recently it has become 100 to 200 μm. When the thickness of the wafer is thus reduced, the wafers stick together after cutting, making separation difficult.
そこで、非特許文献1に以下に述べる(1)〜(3)の分離方法が提案されている。
(1)スライス後のインゴットを噴流中にセットし、吸着パッドを用いて最上部のウェーハから1枚づつ払い出す方法。
(2)マイクロバブルが発生している水中にスライス後のインゴットを浸漬し、ウェーハ間にマイクロバブルを侵入させ、ローラを用いて最上部のウェーハから1枚づつ払い出す方法。
(3)インゴットをスライスした後、これを斜めにセットして角度とウェーハの厚みを測定し、2枚目のウェーハをストッパで押えた状態で1枚目のウェーハを吸着パッドを用いて払い出す方法。
Therefore, non-patent
(1) A method of setting ingots after slicing in a jet and paying out one by one from the uppermost wafer using a suction pad.
(2) A method of immersing sliced ingots in water in which microbubbles are generated, allowing microbubbles to enter between the wafers, and using a roller to dispense one by one from the uppermost wafer.
(3) After slicing the ingot, this is set obliquely, the angle and the thickness of the wafer are measured, and the first wafer is dispensed using the suction pad while the second wafer is held by the stopper. Method.
上記の非特許文献1に開示される(1)〜(3)の分離方法は、ウェーハに大きな力が作用してウェーハが破損したり、複数枚同時に分離されたり、分離に時間がかかる或いは分離までの時間が一定にならないなど多くの問題点が解決されていない。
In the separation methods (1) to (3) disclosed in
上記の課題を解決するため本発明に係る半導体ウェーハの分離方法は、多結晶シリコン等のインゴットを接着剤を介してホルダに固定し、この固定されたインゴットをワイヤーソーなどの切断治具にて所定厚のウェーハに切断し、切断後のインゴットを微粒子が浮遊する液体中に浸漬し、前記微粒子を液体とともに切断されたウェーハ間に侵入させ、この微粒子によってウェーハ間の間隔を維持した状態で、1枚づつウェーハを分離して取出すようにした。 In order to solve the above problems, a semiconductor wafer separation method according to the present invention fixes an ingot such as polycrystalline silicon to a holder through an adhesive, and the fixed ingot is cut using a cutting jig such as a wire saw. Cutting into a wafer of a predetermined thickness, immersing the ingot after cutting in a liquid in which fine particles float, allowing the fine particles to enter between the wafers cut together with the liquid, and maintaining the distance between the wafers by the fine particles, The wafers were separated and taken out one by one.
前記微粒子としては切断されたウェーハ間に侵入し得る径の粒子であれば特にその材質は限定されないが、ウェーハ表面に傷を付けず取り扱いの容易性を考慮すると、樹脂、ガラス、セラミックなどからなり且つ角がなく球形に近いものが好ましい。
前記微粒子を浮遊させる液体としては水あるいは従来の分離液とする。また微粒子が浮遊した液体を循環させることで、切断されたウェーハ間に微粒子が侵入しやすくなる。尚、液体を循環させる代わりに切断されたウェーハをインゴットごと往復動させてもよい。
The particle is not particularly limited as long as it is a particle having a diameter that can penetrate between the cut wafers, but considering the ease of handling without scratching the wafer surface, it is made of resin, glass, ceramic, etc. In addition, those having no corners and being nearly spherical are preferable.
The liquid for suspending the fine particles is water or a conventional separation liquid. Further, by circulating the liquid in which the fine particles are suspended, the fine particles easily enter between the cut wafers. Instead of circulating the liquid, the cut wafer may be reciprocated together with the ingot.
微粒子が浮遊した液体中に切断されたウェーハをインゴットごと浸漬した後にホルダをインゴットから外すが、個々のウェーハがばらばらにならないように、押え板で切断されたウェーハのブロックの両サイドを押えるか、バスケットに入れることが好ましい。 Remove the holder from the ingot after immersing the cut wafer in the liquid where the fine particles are suspended in the ingot. It is preferable to put in a basket.
また、間に微粒子が侵入して分離されているウェーハの取出しは、ウェーハを上下方向に積層し、吸着パッドなどのピックアップ治具を用いて最上位のウェーハから順に行う。このとき最上位のウェーハの下面をブラシで取出し方向と逆に払拭しつつ行うことで、2枚重なったまま取出すことが防止でき、また下面に付着している微粒子も除去できる。 In addition, the wafers separated by the intrusion of fine particles are stacked in the vertical direction, and sequentially from the top wafer using a pickup jig such as a suction pad. At this time, by wiping the lower surface of the uppermost wafer with a brush in the direction opposite to the removal direction, it is possible to prevent the two wafers from being overlapped and to remove fine particles adhering to the lower surface.
本発明によれば、切断後のウェーハを1枚づつ確実に分離して払い出すことができる。また、分離の際にウェーハを破損する割合が極めて少なくなり、更に分離に要する時間を一定にでき且つ短縮できる。 According to the present invention, the cut wafers can be reliably separated and dispensed one by one. In addition, the rate of breakage of the wafer during separation is extremely small, and the time required for separation can be made constant and shortened.
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
分離装置は分離槽1に隣接してピックアップ搬送機構2を配置し、ピックアップ搬送機構2に隣接して収納カセット3を配置し、この収納カセット3を昇降装置4によって所定のピッチで昇降動させるようにしている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
The separation device has a
分離槽1内には切断後の多結晶シリコンなどのインゴットInを載置するボート5が配置されている。インゴットInは図5(a)及び(b)に示すように、一面が接着剤を介してホルダ6に固定され、この状態でワイヤーソー7などの切断治具を用いて所定厚みに切断する。この場合、ホルダ6に掛かる位置まで切ることで完全に切断することができる。
A
前記ボート5は軸8を中心として回動自在とされ、モータ等を駆動することで水平状態から起立状態になり、更に起立状態のボート5の下方に昇降装置9を配置し、この昇降装置9によって上下方向に積層されたウェーハWを1枚づつ上昇させるようにしている。
The
また分離槽1に沿ってプッシャー10を配置している。このプッシャー10は水平状態のボート5に載置されている切断後のインゴットInをボートの端板に押し付けるものでレール11に沿って往復動可能とされている。
A
また図6に示すように、分離槽1内には加温された分離液が満たされ、この分離液を循環させる配管12が分離槽1に設けられ、この配管12の途中に微粒子Pの添加部13が設けられている。微粒子Pとしては、樹脂、ガラス或いはセラミック製ビーズを用い、平均径は切断されたウェーハ間に侵入し得る径とする。
As shown in FIG. 6, the
更に分離槽1の内壁には分離液を攪拌するための超音波振動装置14またはバブリング装置が取付けられ、分離槽1内において切断後のインゴットInの両側面を押え板15で押えることで切断後のウェーハ間の隙間を一定に保持している。尚、ウェーハを傷つけないため、押え板15には弾性体を貼り付け、この弾性体をインゴットInに接触させている。
Further, an
一方、ピックアップ搬送機構2は起立状態のボート5にセットされている切断後のインゴットInの最上段のウェーハの先部を吸着して持ち上げる吸着パッド16と、この吸着パッド16が往復動するレール17と、吸着パッド16から受け取ったウェーハWを1枚づつ収納カセット3に送り込むコンベアベルト18と、コンベアベルト18よりも上流側に配置されるブラシローラ19を備えている。
On the other hand, the pick-
ブラシローラ19は吸着パッド16によるウェーハWの搬送方向と反対方向に回転する。その結果ウェーハWの下面に付着している微粒子Pは除去される。またブラシローラ19は搬送方向と反対方向に回転しているため、万一最上段のウェーハが2枚重なっている場合でも、これらを分離することができる。
The
以上の分離装置を用いた分離方法を以下に説明する。
先ず、図5(a)に示すように、インゴットInの一面をワックスなどの接着剤を介してホルダ6に固定し、この状態でインゴットInをワイヤーソー7を用いて所定厚みのウェーハに切断する。切断後の状態を図5(b)に示している。
A separation method using the above separation apparatus will be described below.
First, as shown in FIG. 5A, one surface of the ingot In is fixed to the
次いで図6に示すように、切断後のインゴットInの両面を押え板15で保持したまま、分離槽1内に浸漬する。分離槽1内の分離液(温水)の温度は約80℃であるので、ホルダ6とインゴットInとの間のワックス(接着剤)は溶解し、また超音波振動装置14またはバブリング装置からの振動も加わるため、ホルダ6はインゴットInから容易に取り外される。
尚、インゴットInの下面をホルダ6で保持している場合も同様にホルダ6をインゴットInから取り外す。
Next, as shown in FIG. 6, the both sides of the cut ingot In are immersed in the
Even when the lower surface of the ingot In is held by the
前記分離槽1内では、微粒子Pを含んだ分離液が循環しているため、切断されたウェーハ間に存在している冷却剤や切り屑等のスラッジはウェーハ間の隙間から除去され、分離槽1の底面からスラリーとして排出される。
Since the separation liquid containing the fine particles P circulates in the
また、図7に示すように、ウェーハ間からはスラッジが除かれるとともに微粒子Pが侵入して留まり、ウェーハ同士の張り付きを防止するとともに間隔を一定に維持する。 In addition, as shown in FIG. 7, sludge is removed from between the wafers and the fine particles P enter and remain, preventing sticking between the wafers and keeping the interval constant.
ホルダ6が除かれたインゴットInはプッシャー10によってボート5の端板に押し付けられる。そして図8に示すように、軸8を中心としてボート5を90°回動させ垂直状態とする。この状態で切断されたウェーハWは上下方向に積層され且つウェーハ間には微粒子Pが介在している。
The ingot In from which the
次いで、昇降装置9によってボート5に載置されている切断されたインゴットInを所定位置まで上昇させ、図9に示すように、最上段のウェーハWの先端部を吸着パッド16で吸着し、吸着パッド16を水平方向に移動して最上段のウェーハWをコンベアベルト18に受け渡す。
Next, the lifted
このとき、ウェーハWの下面は移動方向と反対方向に回転するブラシローラ19にて払拭されるため、ウェーハWの下面に付着している微粒子Pなどは除去され、且つ2枚重なって送られることも防止される。
At this time, since the lower surface of the wafer W is wiped by the
分離されたウェーハWはコンベアベルト18によって収納カセット3の内壁に形成された水平方向のスリットに挿入保持される。またウェーハWが1枚収納される毎に収納カセット3は1段(スリットの間隔)づつ上昇又は下降し、収納カセット3内に一定間隔で所定枚数(通常100枚)のウェーハWが収納される。
The separated wafer W is inserted and held in a horizontal slit formed on the inner wall of the
本発明に係る半導体ウェーハの分離方法は、通常の集積回路用基板や太陽電池基板などを分離する場合に利用できる。 The method for separating a semiconductor wafer according to the present invention can be used for separating a normal substrate for an integrated circuit, a solar cell substrate, and the like.
1…分離槽、2…ピックアップ搬送機構、3…収納カセット、4…昇降装置、5…ボート、6…ホルダ、7…ワイヤーソー、8…軸、9…昇降装置、10…プッシャー、11…レール、12…配管、13…添加部、14…超音波振動装置、15…押え板、16…吸着パッド、17…レール、18…コンベアベルト、19…ブラシローラ、In…半導体の多結晶インゴット、P…微粒子、W…ウェーハ。
DESCRIPTION OF
本発明は、ブロック状の多結晶シリコンなどのインゴットを所定厚のウェーハに切断した後に1枚ごとに分離する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for separating a block-shaped ingot such as polycrystalline silicon into wafers having a predetermined thickness and separating them one by one.
上記の課題を解決するため本発明に係る分離装置は、ホルダに接着剤を介して固定されるとともに切断治具にて所定厚のウェーハに切断された半導体のインゴットを1枚づつ分離する半導体ウェーハの分離装置であって、ウェーハ間に侵入する微粒子が浮遊する分離液が満たされた分離槽を備え、この分離槽内には、切断された半導体のインゴットの両側面を弾性体で押えてウェーハ間の隙間を一定に保持する押え板と、前記切断された半導体のインゴットが載置されるとともに水平状態と垂直状態との間で回動可能なボートと、前記垂直状態のボートに載置されている半導体のインゴットをウェーハの厚さ1枚づつ上昇させる昇降装置が設けられ、また前記分離槽に隣接してピックアップ搬送機構が設けられ、このピックアップ搬送機構には搬送されるウェーハの下面を搬送方向と逆方向に払拭するブラシローラが設けられた構成である。 In order to solve the above problems, a separation apparatus according to the present invention is a semiconductor wafer which is fixed to a holder via an adhesive and separates semiconductor ingots cut into wafers of a predetermined thickness by a cutting jig one by one. The separation apparatus is provided with a separation tank filled with a separation liquid in which fine particles entering between the wafers float, and the both sides of the cut semiconductor ingot are held in the separation tank by an elastic body. A holding plate that keeps the gap between them constant, a boat that is mounted with the cut semiconductor ingot and that is rotatable between a horizontal state and a vertical state, and a boat that is mounted on the vertical state boat A lifting and lowering device for raising the semiconductor ingot one wafer at a time is provided, and a pickup transport mechanism is provided adjacent to the separation tank. Brush roller for wiping the bottom surface of the wafer to be conveyed in the direction opposite to the conveying direction is configured provided.
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