JP4406878B2 - 単結晶インゴットの当て板 - Google Patents
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Description
しかし、ワイヤソーを用いてインゴットから半導体ウェーハにスライスすると、インゴットの中央よりもそれの両端部において、半導体ウェーハのナノトポグラフィー(微小エリアでのうねり)や反りが悪化するという問題が生じていた。
この原因として、切断中の溝ローラの温度変化による溝ローラの伸縮が考えられる。すなわち、溝ローラを回転支持する軸受けの発熱と研削時の加工熱によるワイヤおよび砥液による温度上昇が発生してしまう。そして、この温度上昇によって、ワイヤの軌道が溝ローラの両端に向かって移動することが考えられる。
そして、ダミー板材とともに単結晶インゴットをワイヤソーを用いて半導体ウェーハに切断する。半導体ウェーハのナノトポグラフィーや反りの影響を受けやすい両端部をダミー板材で相当させることにより、上記問題が解決できることを発見した。
しかし、ガラスの当て板は、シリコンからなる単結晶インゴットに比べて硬質である。したがって、上記特許文献1に記載の当て板を用いて、インゴットの両端面に当てながらワイヤソーでインゴットを切断すると、遊離砥粒の細粒化に伴い、ワイヤを押し付けながらの砥粒による研削作用が低下してしまう。そして、インゴットおよび当て板の切断方向に対する切断スピードに差が生じ、結果的にワイヤへの負荷が大きくなり、ワイヤの断線を引き起こしてしまう。
また、この発明は、ワイヤの細線化および遊離砥粒の細粒化(高番手化)に伴うワイヤの断線を防止するワイヤソーの当て板を提供することを目的とする。
単結晶インゴットの素材は限定されず、例えば、シリコンまたはガリウム砒素でもよい。インゴットの直径も限定されない。直径が200mmのインゴットでもよいし、直径が300mmのインゴットでもよい。
ワイヤソーは、インゴットを下降させてワイヤに押し付けることにより単結晶インゴットを切断する装置でもよいし、インゴットを上昇させてワイヤに押し付けることにより切断する装置でもよい。
ワイヤーの径も限定されない。また、遊離砥粒の粒径も限定されない。
当て板の長辺の長さは、インゴットの直径と略同じである。当て板の短辺の長さはインゴットの直径よりも小さければ、その長さは限定されない。また、当て板の厚みは一定の厚さを有し、その厚みも限定されない。
当て板の形状は、上方からインゴットをワイヤに押し付けて切断する場合、インゴットの切断面を正面視して、台形である。
これにより、本発明に係る当て板は、従来に係る円柱状の当て板よりもワイヤとの接触面積を小さくすることで、ワイヤに対する負荷を小さくすることができる。また、高番手の砥粒を用いても、インゴットおよび当て板の切断方向に対するワイヤの切断スピードの差を小さくし、ワイヤの断線を低減することができる。
これにより、特に影響を受けやすい切断終了側の半導体ウェーハのナノトポグラフィーまたは反りを低減することができる。
これにより、従来の円柱状のガラスの当て板に比べて、ワイヤとの接触面積を小さくでき、ワイヤへの負荷を低減することができる。また、高番手の砥粒を用いてもワイヤに対する負荷を小さくでき、ワイヤの断線を低減することができる。
さらに、半導体ウェーハのナノトポグラフィーまたは反りは、切断開始側よりも切断終了側の方が大きい。よって、これらの影響の少ない切断開始側の当て板の短辺の長さを切断終了側のそれよりも小さくすることにより、特に影響を受けやすい切断終了側の半導体ウェーハのナノトポグラフィーまたは反りを低減することができる。
まず、この発明の一実施例に係るワイヤソー10を図2を参照して説明する。
図2は、この発明の一実施例に係るワイヤソー10の全体構成を示す斜視図である。ワイヤソー10は、図2に示すように正面視して逆三角形状に配置された3本の溝ローラ12A,12B,12Cを有している。これらの溝ローラ12A,12B,12C間には、ワイヤ11を互いに平行かつ一定ピッチで巻きかけられている。これにより、溝ローラ12A,12B,12C間にワイヤ列11aが設けられる。ワイヤ列11aは、3本の溝ローラ12A,12B,12C間で駆動モータにより往復走行される。そして、2本の溝ローラ12A,12Bの略中央に、単結晶インゴットIを切断するワイヤ列11aの単結晶インゴット切断位置aが設けられる。
単結晶インゴットIは、スライス台19aを介して、単結晶インゴットIを昇降させるワークプレート19の下面に固定されている。単結晶インゴット切断位置aの両側の上方には、遊離砥粒をラッピングオイルに混合したスラリ状の砥液をワイヤ列11a上に連続供給するスラリ供給部(図示せず)が、例えば一対配設されている。
これらの溝ローラ12A,12B,12Cは円筒形状であり、それらの外周面はウレタンゴムからなる所定厚さのライニング材12a,12b,12cで被覆されている。各ライニング材12a,12b,12cの外周面には、それぞれワイヤ溝12dが刻設されている。
各駆動モータ16,17を同期して駆動すると、一対の軸受18に軸支された各ボビン20,21が、その軸線を中心として時計回り方向または反時計回り方向に回転して、ワイヤ11が往復走行する。
なお、本実施例では、単結晶インゴットを下降させてワイヤに押しつけての切断するワイヤソーを示しているが、本発明は単結晶インゴットを上昇させてワイヤに押しつけて切断するワイヤソーにも適用することができる。
まず、CZ法により育成され、ボロンがドーパントされたシリコン単結晶を準備する。そして、この育成されたシリコン単結晶を内周刃若しくはバンドソーを用いて所定長さを有する円柱状のブロックに切断加工する。次いで、目標の直径(300mm)近傍まで外周を研削する。この後、X線方位測定により決められた結晶方位にオリエンテーションフラット(OF)若しくはノッチをつける。このようにして、円柱状の単結晶インゴットIが形成される。
次に、円柱状の単結晶インゴットIをスライス台19aの下方に配設する。そして、上記単結晶インゴットIの両端面に2枚のガラスの当て板14をそれぞれ当接する。当接するガラスの当て板14は、図1(a)に示すように、その当接する面がワイヤソーによる切断方向に延びる長辺と、ワイヤソー10による切断方向と直交方向に延びる短辺とを有する略矩形に形成されている。このガラスの当て板14の長辺は、単結晶インゴットIの直径と略同じ300mmである。当て板14の短辺の長さは、単結晶インゴットIの直径よりも小さい。しかも、当て板14は台形を有し、切断終了側の短辺の長さが切断開始側の短辺の長さよりも大きい。すなわち、切断開始側の短辺の長さは、20mm程度であり、切断終了側の短辺の長さは150mm程度である。また、この当て板14の幅(厚み)は、20mm程度である。
なお、ガラスの当て板14は、単結晶インゴットIの両端面に対してリンク機構などの機械機構を配設してシリンダなどを用いて、単結晶インゴットIへ押圧することもできる。これにより、切断時の半導体ウェーハの反りなどを低減することができる。
このとき、切断中の溝ローラの温度変化による溝ローラが伸縮する。そして、溝ローラを回転支持する図示しない軸受けの発熱と研削時の加工熱によるワイヤ11および砥液による温度上昇が発生する。この温度上昇によって、ワイヤ11の軌道が溝ローラの両端に向かって移動する。これにより、ワイヤ11の切断方向に対して単結晶インゴットIの両端部において、シリコンウェーハのナノトポグラフィーや反りが顕著になる。
このような問題に対し、本実施例ではガラスの当て板14が上記問題が顕著な部分に設けられている。これにより、比較的ナノトポグラフィーや反りの影響を受けない単結晶インゴットIからシリコンウェーハを得ることができる。
しかし、図4(a)および図4(b)に示すように、砥粒が#1500になると、スライス中のワイヤ11の位置(図4(b)に示す破線)に対して、単結晶インゴットIの部分(図4(b)に示す一点鎖線)でのワイヤ11のたわみ量が略5mmである。一方、ガラスの当て板14の部分(図4(b)に示す実線)のワイヤ11のたわみ量は略8mmである。したがって、ガラスの当て板14の部分においてワイヤ11のたわみが大きくなって、結果的にワイヤ11の断線に至っていた。
本発明に係る当て板14は、ワイヤソー10による切断方向と直交方向に延びる短辺とを有する略矩形の板であり、上記長辺が単結晶インゴットIの直径と略同じであり、上記短辺が単結晶インゴットIの直径よりも小さい。
この結果、図1(a)および図1(b)に示すように、砥粒が#1500の条件で、スライス中のワイヤ11の位置(図1(b)に示す破線)に対する単結晶インゴットIの部分(図1(b)に示す一点鎖線)でのワイヤ11のたわみ量は略5mmであり、ガラスの当て板14の部分(図1(b)に示す実線)でのワイヤ11のたわみ量は略3mmにまで低減することができた。この理由は、従来の正方形や円柱状のガラスの当て板14に対して、ワイヤ11との接触面積が小さくなり、これによりワイヤ11に対する負荷が低減されたことが挙げられる。この結果、ワイヤ11の断線を低減することができる。
さらに、本発明に係る当て板14は、台形を有し、切断終了側の短辺の長さが切断開始側の短辺の長さよりも大きく形成されている。これにより、特に影響を受けやすい切断終了側の半導体ウェーハのナノトポグラフィーまたは反りを低減することができる。
まず、従来に係る単結晶インゴットと同じ直径を有する円柱状のガラスで形成された当て板を準備する。また、本発明に係るガラスで形成された当て板を準備する。そして、これらの当て板を単結晶インゴットの両端面にそれぞれ当接させ、これらをワイヤソーを用いて切断する。そして、切断後のシリコンウェーハを鏡面加工後にナノマッパーという測定器を用いてシリコンウェーハ表面のナノトポグラフィーを測定した。さらに、シリコンウェーハの反りの状態もADE社製の静電容量型平坦度測定計を用いて測定した。さらに、ワイヤの断線率についても測定した。
なお、砥粒は#1500の条件で測定を行った。これらの結果を下記の表1に示す。表1に記載のAveは、複数サンプル測定値の正規分布の平均値であり、Stdは標準偏差値である。
この表1の結果より、本発明に係る当て板を用いてワイヤソーで単結晶インゴットを切断すると、切断後のシリコンウェーハのナノトポグラフィーおよび反りについては従来の円形状の当て板と比べてほぼ同等である結果が得られた。
また、本発明に係る当て板を用いてワイヤソーで切断すると、断線率は3.33%であった。一方、従来に係る円形状を有する当て板の断線率は7.39%であった。この結果、本発明に係る当て板を用いてワイヤソーで切断すると、従来に係る当て板に比べて断線率を低下させることが可能である。
11 ワイヤ、
14 当て板、
I 単結晶インゴット。
Claims (1)
- スライス台に固定された円柱状の単結晶インゴットに対して、このスライス台とは反対側からスライス台に向かって、ワイヤソーのワイヤと単結晶インゴットとを、この単結晶インゴットの軸線に対して垂直に相対的に移動させることにより、単結晶インゴットを切断する際、この単結晶インゴットでその軸線とは垂直なその軸方向の両端面にそれぞれ当接され、上記ワイヤによる切断時の単結晶インゴットの変形を防止する一対の単結晶インゴットの当て板であって、
上記一対の当て板は、その当接する面が、上記スライス台側を下底、その反対側を上底とし、その高さが単結晶インゴットの直径と略同じである台形とし、この上底が下底よりも短い単結晶インゴットの当て板。
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