JPH08339947A - 半導体装置の製造方法およびそれに使用される半導体ウエハ並びにその製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法およびそれに使用される半導体ウエハ並びにその製造方法Info
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- JPH08339947A JPH08339947A JP16819095A JP16819095A JPH08339947A JP H08339947 A JPH08339947 A JP H08339947A JP 16819095 A JP16819095 A JP 16819095A JP 16819095 A JP16819095 A JP 16819095A JP H08339947 A JPH08339947 A JP H08339947A
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Abstract
る。 【構成】 ノッチ付きウエハ1のノッチ10における第
1主面3の内周縁部に形成された第1ノッチ面取り部1
1の面取り角θ11が第2主面4の第2ノッチ面取り部1
2の面取り角θ12よりも小さく、面取り幅L11が面取り
幅12よりも大きく設定されている。第1ノッチ面取り部
11と第2ノッチ面取り部12との判別でノッチ付きウ
エハ1の表裏を判別して、IC製造方法の前工程におい
て、ノッチ付きウエハ1のノッチ10の位置および表裏
を揃えて扱う。 【効果】 第1ノッチ面取り部と第2ノッチ面取り部と
を反射光で光学的に判別してウエハ表裏を判別でき、ウ
エハの表面にICを作り込み裏面をハンドリングに使用
するのを確実にする。ノッチ平面視の周方向形状は対称
を維持するため、ウエハの対称性、IC取得数の低下を
回避でき、ノッチの規格を維持できる。
Description
術、特に、半導体装置の製造工程中、所謂前工程におい
て使用される半導体ウエハ(以下、ウエハという。)に
関し、例えば、半導体集積回路装置(以下、ICとい
う。)の製造に利用して有効な技術に関する。
体素子を含む集積回路(以下、集積回路という。)が多
数個のペレット区分毎に作り込まれた後に、各ペレット
に分断されて組み立てられることによって製造されてい
る。このようなICの製造方法において、集積回路が作
り込まれる側の主面は鏡面に仕上げる必要がある。一対
の主面のうち一方の主面だけが鏡面仕上げされている場
合には、ウエハの表裏の判別は簡単に可能である。しか
し、ウエハの両面が鏡面仕上げされている場合には、ウ
エハの表裏の判別は困難になる。そこで、結晶軸方向を
表示するためのオリエンテーションフラット(以下、オ
リフラという。)を周方向に非対称形に形成する技術
や、ウエハの表裏判別のための第2オリフラを形成する
技術が提案されている。
きるウエハを述べてある例として、日本国特許庁公開実
用新案公報 平2−106821号がある。すなわち、
この公報には、ウエハの表面若しくは裏面と側面とがな
す角部に面取り部をそれぞれ形成し、両方の面取り部の
寸法差によってウエハの表裏を判別する技術が開示され
ている。
ともに、半導体ペレット(以下、ペレットという。)の
取得数を増加することができるウエハとして、円周部に
ノッチが形成されたウエハ(以下、ノッチ付きウエハと
いう。)が知られている。
日本国特許庁公開実用新案公報 昭64−48020号
がある。すなわち、この公報には、ノッチを構成する稜
線の上下のエッジが面取りされているウエハが開示され
ている。このノッチ付きウエハによれば、ノッチにも面
取り部が形成されているため、ICの製造工程において
ノッチに位置決めピンが当てがわれた際のノッチの損傷
を防止することができ、その結果、製造歩留りを高める
ことができる。
240912号には、円周部に形成されたノッチが中心
方向への位置変化に伴って非連続的に変化する形状に形
成されているとともに、ノッチの平面形状が周方向に左
右非対称形に形成されているノッチ付きウエハが開示さ
れている。このノッチ付きウエハによれば、ノッチが周
方向に左右非対称形に形成されているため、ウエハの表
側主面と裏側主面とを判別することができる。
いても、一主面側に集積回路が作り込まれるため、表裏
の判別が必要になる。そして、両面が鏡面仕上げされた
ノッチ付きウエハの表裏の判別はきわめて困難になる。
例えば、ICが製造される前工程への投入に際して、ノ
ッチ付きウエハの表裏の判別を誤ると、前工程投入以前
にノッチ付きウエハのハンドリング等において使用され
ることにより汚染された側の主面(裏側面)に集積回路
が作り込まれる危険性が発生してしまう。
することができるノッチ付きウエハを提供するととも
に、ノッチ付きウエハの表裏を判別して適正に半導体装
置を製造することができる半導体装置の製造方法を提供
することにある。
公報 平2−240912号に開示されているように、
ノッチの平面形状が周方向に左右非対称形に形成されて
いるノッチ付きウエハによれば、ウエハの表側主面と裏
側主面とを判別することができる。しかしながら、ノッ
チの平面形状が非対称形であると、ウエハの回転対称性
が大きく損なわれるとともに、ペレットの取得数が低下
されてしまうばかりでなく、ノッチが規格外の特殊な形
状になってしまうため、ICの製造方法に使用される製
造装置におけるノッチによる位置決め機構等の大幅な改
造が必要になるという問題点が発生する。
面形状の対称形を維持したまま表裏を判別することがで
きるノッチ付きウエハを提供することにある。
ウエハを合理的に製造することができる半導体ウエハの
製造方法を提供することにある。
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、次の通り
である。
されたノッチにおける一方の主面の内周縁部に形成され
ている面取り部と、他方の主面の内周縁部に形成されて
いる面取り部とが互いに相異されていることを特徴とす
る。
を認識することにより、半導体ウエハの表裏を判別する
ことができる。半導体ウエハの表裏を判別することによ
り、半導体装置を作り込む側の主面を常に同定すること
ができるため、半導体ウエハによって半導体装置を適正
に製造することができる。
チの平面形状は周方向の対称形を維持することができる
ため、半導体ウエハの対称性および半導体装置の取得数
の大幅な低下を防止することができるばかりでなく、ノ
ッチの規格を維持することにより、半導体装置の製造方
法に使用される既存の製造装置におけるノッチによる位
置決め機構等の改造を回避することができる。
エハを示しており、(a)はノッチ部分の平面図、
(b)はその底面図、(c)は(a)のc−c線に沿う
拡大側面断面図、(d)は(a)のd−d線に沿う拡大
側面断面図である。図2はノッチ付きウエハの表裏判別
方法の一実施例を示す各模式図である。図3は本発明の
一実施例であるノッチ付きウエハの製造方法を示す工程
図であり、図4はその主要工程をそれぞれ示す各模式図
である。図5は本発明の一実施例であるノッチ付きウエ
ハを使用したICの製造方法における表裏判別方法を示
す模式図である。図6は熱処理工程における移し換え作
業を示す各正面断面図であり、図7は露光工程における
ノッチ位置認識方法を示す各模式図である。
エハは、半導体装置としてのICを製造するのに使用さ
れるノッチ付きウエハ1として構成されており、シリコ
ンの単結晶から円形の薄板形状に形成されたサブストレ
ート(以下、基板という。)2を備えている。本実施例
において、基板2は直径が200mmであって、厚さt
が725μmである円形の薄板形状に形成されている。
基板2のシリコン単結晶の面方位は、(100)±1°
のオンオリエンテーションに設定されている。円形薄板
の一対の端面である基板2の一対の主面3、4はそれぞ
れ鏡面仕上げ加工されている。以下の説明で、一対の主
面3、4を区別する必要がある場合には、第1主面3お
よび第2主面4とする。
周面取り部5が形成されており、この第1円周面取り部
5は傾斜角θ5 を有する所謂C面取り部として構成され
ている。また、基板2の第2主面4の外周縁部には第2
円周面取り部6が形成されており、この第2円周面取り
部6は傾斜角θ6 を有する所謂C面取り部として構成さ
れている。本実施例において、第1円周面取り部5と第
2円周面取り部6とは基板2の厚さ方向の中心面に関し
て面対称形になるように形成されている。すなわち、図
1(d)に示されているように、厚さ方向の中心線CL
tを含み、かつ、基板2の中心点を厚さ方向に貫通した
中心線に直交する(主面3、4に平行な)平面に関し
て、第1円周面取り部5と第2円周面取り部6とは面対
称に形成されている。つまり、第1円周面取り部5の傾
斜角θ5 と第2円周面取り部6の傾斜角θ6 とは等しく
設定されており、かつまた、第1円周面取り部5におけ
る基板外周端7から面取り開始位置5aまでの距離L5
と、第2円周面取り部6における基板外周端7から面取
り開始位置6aまでの距離L6 とは等しく設定されてい
る。
第1主面3と第2主面4とを判別することができない状
態になっている。
字形のノッチ10が〈011〉の方向の位置に開設され
ており、ノッチ10の周方向の形状は基板2の中心点と
V字の尖端とを通る中心線(以下、基準線という。)C
Lに対して左右対称形に形成されている。ノッチ10の
V字の両方の斜辺の開き角度αは約90度に設定され、
両斜辺に内接する円形の直径Dは3mmに設定されてい
る。ノッチ10のV字の底には最小ブレンド半径rが
0.9mmである凹状の弯曲面が形成されている。ノッ
チ10の深さ(基板2の外周端7から底までの距離)S
は、約1mmに設定されている。以上の通りにノッチ1
0の平面視の形状は左右対称形に形成されているため、
ノッチ10の平面形状を見ただけではノッチ付きウエハ
1の表裏を判別することができない状態になっている。
なお、〈011〉は[011]と等価な方向を全て含む
ものとする。
1ノッチ面取り部11が形成されており、この第1ノッ
チ面取り部11は傾斜角(以下、第1ノッチ面取り角と
いう。)θ11を有する所謂C面取り部として構成されて
いる。また、ノッチ10の第2主面4の内周縁部には第
2ノッチ面取り部12が形成されており、この第2ノッ
チ面取り部12は傾斜角(以下、第2ノッチ面取り角と
いう。)θ12を有する所謂C面取り部として構成されて
いる。本実施例において、第1ノッチ面取り部11と第
2ノッチ面取り部12とはノッチ10の厚さ方向の中心
面に関して非面対称形になるように形成されている。す
なわち、図1(b)に示されているように、厚さ方向の
中心線CLtを含み、かつ、基板2の中心線に直交する
平面に関して、第1ノッチ面取り部11と第2ノッチ面
取り部12とは非面対称に形成されている。つまり、第
1ノッチ面取り部11の第1ノッチ面取り角θ11は第2
ノッチ面取り部12の第2ノッチ面取り角θ12よりも小
さく設定されており、かつまた、第1ノッチ面取り部1
1におけるノッチの内周端13から面取り開始位置11
aまでの距離(以下、第1ノッチ面取り幅という。)L
11は、第2ノッチ面取り部12におけるノッチの内周端
13から面取り開始位置12aまでの距離(以下、第2
ノッチ面取り幅という。)L12よりも長く設定されてい
る。
11は15度に、第2ノッチ面取り角θ12は25度にそれ
ぞれ設定されており、第1ノッチ面取り幅L11は500
μmに、第2ノッチ面取り幅L12は300μmにそれぞ
れ設定されている。また、第1円周面取り角θ5 および
第2円周面取り角θ6 はいずれも30度に設定されてお
り、第1円周面取り幅L5 および第2円周面取り幅L6
はいずれも300μmに設定されている。つまり、第1
ノッチ面取り幅L11は第1円周面取り幅L5 および第2
円周面取り幅L6 と等しく設定されており、第2ノッチ
面取り幅L12は第1円周面取り幅L5 および第2円周面
取り幅L6 と等しく設定されている。したがって、ノッ
チ面取り幅L11が円周面取り幅L5 よりも長い場合には
第1ノッチ面取り部11側の主面、すなわち、第1主面
3と判定することができ、また、ノッチ面取り幅L12が
円周面取り幅L6 と等しい場合には、第2ノッチ面取り
部12側の主面、すなわち、第2主面と判定することが
できる。
ッチ面取り部11と第2ノッチ面取り部12とがノッチ
10の厚さ方向の中心面に関して非面対称形になるよう
に形成されているため、第1ノッチ面取り部11と第2
ノッチ面取り部12とを判別することにより、ノッチ付
きウエハ1の表裏、すなわち、第1主面3と第2主面4
とを判別することができる。つまり、第1ノッチ面取り
部11が認識された場合には、第1ノッチ面取り部11
が位置する側が第1主面3側であり、位置しない側が第
2主面4側であると、判別することができる。
チ面取り部12との判別方法について説明する。
は、実際のノッチ付きウエハ1における第1ノッチ面取
り幅L11と第2ノッチ面取り幅L12とを見比べてその長
短を判定することにより、第1ノッチ面取り部11と第
2ノッチ面取り部12とを簡単に判別することができ
る。この場合、第1ノッチ面取り幅L11が第1円周面取
り幅L5 よりも大きく設定されているため、隣接する第
1ノッチ面取り幅L11と第1円周面取り幅L5 とを見比
べて長短を判定することにより、第1ノッチ面取り部1
1側と判別することができる。このとき、隣接するノッ
チ面取り幅と円周面取り幅とを見比べて長短を判定する
ことが困難である場合には、第1ノッチ面取り部11側
でない可能性があると判断される。
断によって判別を実施する場合には、ノッチ付きウエハ
1のテレビ画像における第1ノッチ面取り幅L11と第2
ノッチ面取り幅L12とを見比べてその長短を判定するこ
とにより、第1ノッチ面取り部11と第2ノッチ面取り
部12とを簡単に判別することができる。ここで、面取
り部は主面に対して傾斜していることにより、ノッチ付
きウエハのテレビカメラの画像において面取り部は主面
よりも暗く映し出される状態になるため、ノッチ付きウ
エハ1のテレビ画像において、作業者は第1ノッチ面取
り幅L11および第2ノッチ面取り幅L12を認識すること
ができる。また、隣接する第1ノッチ面取り幅L11と第
1円周面取り幅L5 とを見比べることによっても、第1
ノッチ面取り幅L11を認識することができる。
の画像において面取り部は主面よりも暗く映し出される
状態になるため、テレビカメラの画像において閾値を最
適に定めることにより、テレビカメラの画像によって第
1ノッチ面取り幅L11および第2ノッチ面取り幅L12を
自動的に認識することもできる。第1ノッチ面取り幅L
11および第2ノッチ面取り幅L12を自動的に認識するこ
とにより、第1ノッチ面取り部11と第2ノッチ面取り
部12とを自動的に判別し得ることになる。
ノッチ面取り角θ11は第2ノッチ面取り部12の第2ノ
ッチ面取り角θ12よりも小さく設定されているため、面
取り角によっても第1ノッチ面取り部11と第2ノッチ
面取り部12とを判別し得ることになる。図2は面取り
角によって第1ノッチ面取り部11と第2ノッチ面取り
部12とを判別する方法、すなわち、ノッチ付きウエハ
の表裏を判別する方法の一実施例を示す模式図である。
に使用される面取り角判別装置20は、平行度測定器お
よび面取り角測定器を備えている。平行度測定器21は
測定ステージにおいて常に水平を維持し得る状態に設備
されており、エリアフォトセンサ22と投光器23とを
備えている。投光器23はエリアフォトセンサ22の中
心に配置されて、測定ステージに常に鉛直に投光するよ
うに構成されている。エリアフォトセンサ22は測定ス
テージ側からの反射光を受光して、その受光位置を示す
電気信号をコントローラ24に送信するように構成され
ている。面取り角測定器25は測定ステージにおいて平
行度測定器21のノッチ10側の位置に配置されて、平
行度測定器21に対して予め設定された所定の角度(こ
こでは、第1ノッチ面取り角θ11とする。)をもって傾
斜された状態で据え付けられている。面取り角測定器2
5もエリアフォトセンサ26と投光器27とを備えてお
り、投光器27はエリアフォトセンサ26の中心に配置
されて、傾斜据え付け面に対して常に垂直(直角)に投
光するように構成されている。エリアフォトセンサ26
は測定ステージ側からの反射光を受光して、その受光位
置を示す電気信号をコントローラ24に送信するように
構成されている。
20により第1ノッチ面取り角θ11が判別されるに際し
ては、まず、平行度測定器21の投光器23によって平
行度測定光28aが測定ステージにセットされたノッチ
付きウエハ1の第1主面3におけるノッチ10付近に照
射され、第1主面3で全反射された反射光28bが平行
度測定器21のエリアフォトセンサ22によって受光さ
れる。エリアフォトセンサ22はその受光位置を示す座
標信号をコントローラ24に送信する。
によって面取り角測定光29aがノッチ10の第1ノッ
チ面取り部11の傾斜面に照射され、その傾斜面で全反
射された反射光29bが面取り角測定器25のエリアフ
ォトセンサ26によって受光される。エリアフォトセン
サ26はその受光位置を示す座標信号をコントローラ2
4に送信する。
に、ノッチ付きウエハ1が水平にセットされている場合
には、面取り角測定器25のエリアフォトセンサ26か
らは受光位置が中心であることを示す座標信号がコント
ローラ24に送信される。コントローラ24はこの座標
値と予め設定された基準値とを比較し、その差が予め設
定された公差の範囲内である場合には、測定された面取
り角は第1ノッチ面取り部11の傾斜角θ11であると判
定する。
ノッチ付きウエハ1が傾いてセットされている場合に
は、平行度測定器21のエリアフォトセンサ22からは
受光位置が中心から離れた位置であることを示す座標信
号がコントローラ24に送信される。この座標値はノッ
チ付きウエハ1の傾き角Δθを示す。
センサ26からは受光位置が中心から離れた位置である
ことを示す座標信号がコントローラ24に送信される。
この座標位置は面取り角測定器25の測定光29aが照
射された傾斜面が傾き角Δθだけ余分に傾斜した状態を
示している。そこで、コントローラ24は面取り角測定
器25のエリアフォトセンサ26からの離れた位置の座
標値を平行度測定器21のエリアフォトセンサ22から
の離れた位置の座標値によって補正することにより、図
2(a)と均等の座標値を求め、この座標値と予め設定
された基準値とを比較し、その差が予め設定された公差
の範囲内である場合には、測定された面取り角は第1ノ
ッチ面取り部11の傾斜角θ11であると判定する。
製造方法を図3に示されている工程図および図4に示さ
れている主要工程の模式図について説明する。
工程において、多結晶シリコンが溶解された溶液から単
結晶が成長されて、単結晶インゴット(図示せず)が製
造される。
ットは一定の抵抗率の範囲のブロック毎にそれぞれ切断
される。
は完全な真円形で、かつ、直径が均一の円柱形状に研削
される。
に示されているように、円柱形状のブロック31の外周
に後にノッチ10になる縦溝30がダイヤモンド砥石
(図示せず)によって切り込まれて形成される。このと
き、X線検査によって単結晶ブロック31の結晶面の方
位が測定され、縦溝30が単結晶ブロック31の〈01
1〉の方向の位置に正確に配される。この縦溝30の横
断面形状はノッチ10の前記した平面視V字形状に対応
されている。
示されているように、縦溝付きのブロックは円形の薄板
形状に内周に刃を有するダイヤモンドブレードによって
切断される。この切断によって切り出された薄板(以
下、薄板という。)32には後に面取り部を加工される
ことによってノッチ10になるV溝40が、縦溝30を
切断されることによって形成されることになる。薄板3
2は後述するラッピング加工代やエッチング加工代およ
びポリッシング加工代等を見込んで、ノッチ付きウエハ
1における基板2の完成寸法よりも若干大きめに形成さ
れている。同様に、V溝40はノッチ10の完成寸法よ
りも若干小さめに形成されている。薄板32はV溝40
の位置を揃えられた状態で、キャリア治具(図示せず)
に一列縦隊に並べられて保管される。
て、図4(c)および(d)に示されているように、薄
板32の円周部には第1円周面取り部35(ラッピング
加工、エッチング加工およびポリッシング加工等が施さ
れた後の完成品のものと区別するために、符号「35」
を使用する。以下、面取り部および主面について同様と
する。)および第2円周面取り部36がそれぞれ形成さ
れる。また、薄板32のV溝40における両方の内周縁
には第1ノッチ面取り部41および第2ノッチ面取り部
42がそれぞれ形成される。後述するラッピング加工代
やエッチング加工代およびポリッシング加工代等を見込
んだ上で、これら面取り部の構成は完成品である前記ノ
ッチ付きウエハ1の面取り部とそれぞれ対応されてい
る。このようにしてV溝40に第1ノッチ面取り部41
および第2ノッチ面取り部42が形成されると、薄板3
2は表裏を判別可能な状態になる。すなわち、V溝40
において第1ノッチ面取り部41が形成された内周縁の
位置する側の主面が第1主面33になり、第2ノッチ面
取り部42が形成された内周縁の位置する側の主面が第
2主面34になる。
り部41および第2ノッチ面取り部42の面取り加工方
法の一実施例を、図4(e)および(f)に示されてい
る研削具50が使用される場合について説明する。
削具50は外周面に凹状の弯曲面を有する大略円柱形状
に形成されており、その外周面にダイヤモンド砥粒層が
形成されることにより第1研削面51、第2研削面5
2、第3研削面53をそれぞれ構成されている。第1研
削面51と第2研削面52は互いに向き合わされて同軸
に配された各円錐面にそれぞれ形成されており、第1研
削面51の底角θ51は第1ノッチ面取り角θ11と等しく
設定され、また、第2研削面52の底角θ52は第2ノッ
チ面取り角θ12と等しく設定されている。第3研削面5
3は回転中心と同心円の円柱面に形成されており、第3
研削面53における半径はノッチ10の内周端13にお
ける凹状弯曲面の曲率半径rと対応するように設定され
ている。
第1ノッチ面取り部41および第2ノッチ面取り部42
が面取り加工されるに際して、回転中心が薄板32の中
心線と平行に配された状態で、研削具50は回転される
とともに、V溝40の内周面の形状に倣うように徐々に
送られる。この研削作動によって、V溝40の両端には
第1ノッチ面取り角θ11を有する第1ノッチ面取り部4
1と、第2ノッチ面取り角θ12を有する第2ノッチ面取
り部42とがそれぞれ形成される。
加工が実施された以降は、薄板32は第1ノッチ面取り
部41と第2ノッチ面取り部42とを判別することによ
り、表裏、すなわち、第1主面33か第2主面34かを
判別することができる。換言すれば、以降の工程におい
て、薄板32のハンドリングに際して表裏の取り扱いを
統一することができ、また、統一による利益不利益を享
受する状況になったことをも意味する。そこで、本実施
例においては、V溝40に対する面取り加工以降の表裏
の取り扱いを統一するために、面取り加工作業後の薄板
32は、第1ノッチ面取り部41の向きが一定に揃うよ
うに配置されてキャリア治具(図5および図6参照)に
保管される。
をアルミナ砥粒とグリセリンの研磨材によってラッピン
グされる。このラッピング加工によって、薄板32は厚
さのばらつきを、例えば、0.2μm以下に低減され
る。
表面層を全体的にエッチング加工される。これまでの形
状加工により薄板32には表面上および周辺に破砕層お
よび汚染層が発生しているため、この破砕層および汚染
層がエッチング加工によって除去される。この破砕層お
よび汚染層は、通常10μm程度であり、化学的エッチ
ング処理によって充分に除去することができる。しか
し、破砕層を完全に除去するために、通常、片側20μ
m程度のオーバーエッチング処理が施される。エッチン
グ液としては、弗酸、硝酸、酢酸の混合液が使用され
る。また、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムを使用し
たアルカリエッチング処理も可能である。
て、薄板32は表裏両面をポリッシング加工される。こ
のポリッシング加工により、薄板32の表裏両面は鏡面
仕上げされた状態になるため、高精度の表面平坦性を確
保され、また、局所的な変動を解消された状態になる。
ここで、本実施例によれば、ノッチ面取り加工工程以降
において表裏が統一的に取り扱われるため、後述するよ
うに、例えば、リソグラフィー処理を第1主面側に常に
実施することができる。したがって、ポリッシング加工
は第1主面側だけに実施すればよいとも言える。しか
し、第2主面側にもポリッシング加工を施すと、高精度
の表面平坦性をより一層高めることができるともに、局
所的な変動を両面について解消された状態になるため、
リソグラフィー処理等に際してのノッチ付きウエハ1の
平坦度をより一層高めることができる。ちなみに、ポリ
ッシング加工にはメカニカル・ケミカルポリッシング法
が使用される。
きウエハ1が製造されたことになる。このノッチ付きウ
エハ1は最終洗浄工程において、洗浄された後にキャリ
ア治具に梱包されて、ウエハ製造工場からIC製造工場
に送られる。この梱包に際して、ノッチ付きウエハ1は
ノッチ10の配置および第1ノッチ面取り部11の向き
を統一された状態で、キャリア治具に梱包される。
構成されたノッチ付きウエハによるICの製造方法の一
実施例を、前工程について説明する。
に投入されるに際して、ノッチの面取り部によってノッ
チ付きウエハの表裏が確認的に判別される。図5に示さ
れているように、この判別作業には前述した面取り角判
別装置20を使用することができる。すなわち、ノッチ
付きウエハ用のキャリア治具61が水平に配されて保持
されるテーブル62の上方には、面取り角判別装置20
が横向きに設置されている。また、テーブル62の下側
にはウエハを鉛直に持ち上げるエレベータ63が垂直方
向上向きに設備されている。ノッチ付きウエハ1はキャ
リア治具61がテーブル62に水平に保持された状態に
おいて、鉛直に立てられた状態になっており、エレベー
タ63はノッチ付きウエハ1を1枚ずつ鉛直に持ち上げ
るように構成されている。
エハ1がエレベータ63によってキャリア治具61から
持ち上げられると、持ち上げられたウエハ1のノッチ1
0が面取り角判別装置20に対向される。続いて、図2
について前述した作用に準じて、面取り角判別装置20
によって第1ノッチ面取り角θ11か否かが判別され、面
取り角判別装置20側に第1主面3が適正に配置されて
いることが確認される。確認が終了すると、エレベータ
63が下降されてウエハ1はキャリア治具61の元の位
置に戻される。次いで、テーブル62が1ピッチ歩進送
りされて、次のウエハ1がエレベータ63に対向され
る。
り、キャリア治具61に収納されたウエハ1の全てにつ
いて表裏が判別される。万一、面取り角判別装置20に
よって第1ノッチ面取り角θ11であると判別されなかっ
た場合には、コントローラ24によって警報が発生され
る。そして、当該ノッチ付きウエハ1はキャリア治具6
1に表裏逆向きに収納されていたものと、作業者は判断
して当該ノッチ付きウエハ1をキャリア治具61から抜
き出して洗浄工程等に送る。このように表裏逆向きに配
置されたノッチ付きウエハ1について特別に取り扱う理
由は、第1主面3側がハンドリング面として使用される
ことによって汚染された危険性があるので、その危険性
を念のため回避することにある。
付きウエハは、前工程において表側主面である第1主面
側に半導体素子を含む集積回路が作り込まれ、裏側主面
としての第2主面側がそれ自体のハンドリングに使用さ
れる。そのため、表裏を判別されたノッチ付きウエハ
は、前工程においてノッチの位置および表裏の向き(第
1主面および第2主面の向き)を揃えられて常に取り扱
われる。
程においてシリコン酸化膜を成長させるための熱処理作
業に際しては、ノッチ付きウエハは複数枚が同時に所謂
バッチ処理される。予め、ノッチ付きウエハ群はキャリ
ア治具にノッチの配置および表裏の向きを揃えられて収
納されているため、このようなバッチ処理の場合にはキ
ャリア治具上のノッチ付きウエハ群を一括して処理治具
等に移し換えれば済む。例えば、図6(a)に示されて
いるように、キャリア治具61にノッチ10および表裏
を揃えられて収納された複数枚のノッチ付きウエハ1群
は、まず、移換治具64に一括して移し換えられる。次
いで、第6図(b)に示されているように、移換治具6
4のノッチ付きウエハ1群は熱処理治具としてのボート
65にそのままの状態で一括して移し換えられる。そし
て、このボート65は熱処理装置(図示せず)のプロセ
スチューブにそのままの状態で投入されて一括して熱処
理される。
付きウエハ1群のノッチ10の配置および表裏の向きが
常に一定の関係で熱処理されると、ノッチ付きウエハ1
内のプロセスチューブに対する位置関係が常に一定にな
るため、シリコン酸化膜の膜厚や膜質、電気的特性の分
布を解析することによって熱処理装置固有の特性を究明
することができる。また、不良解析に際して、ノッチ付
きウエハ1内のプロセスチューブに対する位置関係を特
定することにより、不良解析の精度や信頼性を高めるこ
とができる。
ング工程においてシリコン酸化膜の上にフォトレジスト
膜がスピンナ塗布されるに際しては、ノッチ付きウエハ
は1枚ずつ所謂枚葉処理される。このような枚葉処理の
場合には、ノッチ付きウエハはキャリア治具から1枚ず
つ取り出されて処理されるため、ノッチ位置および表裏
を揃えてキャリア治具に戻す必要がある。そして、スピ
ンチャックの回転停止位置が不確定であるため、スピン
ナ塗布された後のノッチ付きウエハにおけるノッチの位
置は不明になる。そこで、スピンナ塗布されたノッチ付
きウエハを露光装置にセットするに際して、予め、ノッ
チの位置を検出する必要がある。このような場合のノッ
チ位置検出方法の一実施例を図7について説明する。
ノッチ位置検出ステージ71に搬入ハンド(図示せず)
によって(a)に示されているように搬入される。一対
の4チャンネルセンサ(以下、左右のセンサという。)
72、73がノッチ付きウエハ1によって遮光された時
点で挿入ハンドは挿入を停止する。(b)に示されてい
るように、左右のセンサ72、73が遮光される時間差
がX方向の偏心量に換算され、ステージ71が移動され
てノッチ付きウエハ1が真空吸着チャック74によって
保持される。
ッチ付きウエハ1は真空吸着チャック74によって回転
されて、(d)に示されているように、ノッチ粗検知セ
ンサ75によってノッチ10が検知される。続いて、
(e)に示されているように、ノッチ10はノッチ粗検
知センサ75の位置から反時計周り方向に45度だけ回
転され、CCDから構成された撮像装置76の撮映範囲
に移動される。次いで、(f)に示されているように、
ノッチ10が撮像装置76の中心に置かれたままの状態
で、ノッチ付きウエハ1は両センサ72、73に外周が
かかるようにXYθの方向を補正される。
を微調整された後に、(h)に示されているようにノッ
チ付きウエハ1はそのままの状態を維持されたまま送り
込みハンド77によって露光装置(図示せず)に送り込
まれる。ここで、露光装置に移送される前に、XYθの
方向を微調整された後のノッチ付きウエハ1に対して、
前述した面取り角判別装置20によって表裏判別作業を
実施することにより、フォトレジスト膜がノッチ付きウ
エハ1の第1主面3側に実際にスピンナ塗布されたこと
を簡単に確認することができる。
る半導体装置の製造方法の一実施例であるICの製造方
法を、その前工程の一部であるCMOSのウエルパター
ニング工程においてシリコン酸化膜を成長させるための
熱処理作業およびそのシリコン酸化膜の上にフォトレジ
スト膜をスピンナ塗布する作業について説明したが、表
裏を判別されたノッチ付きウエハは前工程の全般におい
てノッチの位置および表裏の向き(第1主面および第2
主面の向き)を揃えられて常に取り扱われる。そして、
表裏を判別されたノッチ付きウエハは、前工程において
表側主面である第1主面側に半導体素子を含む集積回路
が作り込まれ、裏側主面としての第2主面側がそれ自体
のハンドリングに使用される。そのため、半導体素子が
作り込まれる第1主面側がハンドリングによって汚染さ
れることはない。その結果、半導体装置の製造歩留りを
高めることができるとともに、半導体装置の品質および
信頼性を高めることができる。
の内周縁部に形成される面取り部と他方の主面の内周縁
部に形成される面取り部とを互いに相異させることによ
り、両方の面取り部の相異を認識することによってノッ
チ付きウエハの表裏を判別することができるため、半導
体装置を作り込む側の主面を常に同定することができ
る。
て表側主面である第1主面側に半導体素子を含む集積回
路を作り込み、裏側主面としての第2主面側をそれ自体
のハンドリングに常に使用することができるため、半導
体素子が作り込まれる第1主面側がハンドリングによっ
て汚染されるのを防止することができ、その結果、半導
体装置の製造歩留りを高めることができるとともに、半
導体装置の品質および信頼性を高めることができる。
ノッチの平面形状は周方向の対称形を維持することがで
きるため、ノッチ付きウエハの回転対称形および半導体
装置の取得数の大幅な低下を防止することができるばか
りでなく、ノッチの規格を維持することにより、半導体
装置の製造方法に使用される既存の製造装置におけるノ
ッチによる位置決め機構等の改造を回避することができ
る。
相異させることにより、反射光を利用して光学的に表裏
を判別することができるため、ノッチ付きウエハの表裏
の判別を非接触にて実行することができ、接触による弊
害を未然に回避することができる。
ッチ面取り角θ11を小さく設定することにより、エピタ
キシャル成長処理におけるエピタキシャルクラウンの発
生を防止することができるため、それによる取得数の低
下を未然に回避することができる。
研削面を有する研削具によってノッチの第1ノッチ面取
り部および第2面取り部とをそれぞれ形成することによ
り、互いに非対称形の第1ノッチ面取り部および第2面
取り部をきわめて簡単に形成することができるため、ノ
ッチ付きウエハの製造コストの増加等を抑制することが
できる。
ウエハを示しており、(a)はノッチ部分の平面図、
(b)はその底面図、(c)は(a)のc−c線に沿う
拡大側面断面図、(d)は(a)のd−d線に沿う拡大
側面断面図である。
ノッチ付きウエハ1の基板2における基板外周端7にR
面取り部8が形成されているとともに、ノッチ10にお
けるノッチ内周端13にもR面取り部100形成されて
いる点にある。ここで、ノッチ内周端のR面取り部14
は第1ノッチ面取り部11と第2ノッチ面取り部12と
に内接するように形成されているとともに、第1ノッチ
面取り部11および第2ノッチ面取り部12に平坦傾斜
面が少なくとも所定の幅だけ形成されるように形成され
ている。この第1ノッチ面取り部11および第2ノッチ
面取り部12の平坦傾斜面に前述した面取り角判別装置
20の面取り角測定光29aが入射されれば、その反射
光29bの反射角は一定の関係になるため、前述した面
取り角の判別は確保されることになる。
あり、前記実施例1の効果に加えて、基板2の外周縁お
よびノッチ10の内周縁における歪みや損傷をR面取り
部8および14によって防止することができるという効
果が奏される。
ウエハを示しており、(a)はノッチ部分の平面図、
(b)はその底面図、(c)は(a)のc−c線に沿う
拡大側面断面図、(d)は(a)のd−d線に沿う拡大
側面断面図である。
ノッチ付きウエハ1の基板2における第1主面3が鏡面
仕上げ加工され、第2主面4が鏡面仕上げ加工されてい
ない点である。そして、鏡面仕上げ加工はノッチ10の
面取り加工後に実施されるため、鏡面仕上げ加工に際し
ては、第1ノッチ面取り部11が第1ノッチ面取り角θ
11の測定によって判別されることより、第1ノッチ面取
り部11が位置する側である第1主面3が予め選定され
た後に鏡面仕上げ加工が実施されることになる。
上げされ第2主面4が鏡面仕上げされていないため、ノ
ッチ付きウエハ1の表裏判別は第1主面3と第2主面4
との見比べによっても実行することができる。
きウエハを示しており、(a)は結晶の面方位を模式的
に示す平面図、(b)はその作用を説明するための平面
図である。
シリコン単結晶の面方位(100)の基板2に対してノ
ッチ10が〈011〉に配置されているとともに、〈0
10〉または〈001〉の方向に傾けられてウエハ1が
スライスされている点にある。図10(a)に示されて
いる例においては、ウエハ1は基板2の面方位が(10
0)で、ノッチ10が配置された方向が[0バー1バー
1]で、[010]の方向に傾けてスライスされてお
り、図10(a)に示された第1主面3側が表側面にな
るように第1主面3側におけるノッチ10の縁辺部に第
1ノッチ面取り部11が形成されている。ところが、万
一、第2主面4側におけるノッチ10の縁辺部に第1ノ
ッチ面取り部11が誤って形成されてしまうと、図10
(b)に示されているように、[010]の方向が[0
01]の方向になってしまう。したがって、ウエハ1が
〈010〉または〈001〉の方向に傾けてスライスさ
れる場合には、基板2がブロックから切り出される際に
表裏が正確に管理されるとともに、ノッチ10における
第1ノッチ面取り部11および第2ノッチ面取り部12
はその結晶方向によって決定される基板2の表裏に従っ
て正確に形成する必要がある。
して傾けられてスライスされるノッチ付きウエハの製造
方法においては、ノッチ10に対する面取り加工工程
(図3参照)に際して、基板2に対してX線による表裏
判別検査を実施することが望ましい。
例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。
部および第2ノッチ面取り部は、周方向に対称形に形成
するに限らず、非対称形に形成してもよい。この場合に
おいても、ノッチの平面視形状の周方向の対称形は維持
される。
第1ノッチ面取り部の第1ノッチ面取り角θ11を15度
に、また、ノッチの第2主面の内周縁部に形成された第
2ノッチ面取り部の第2ノッチ面取り角θ12を25度に
それぞれ設定するに限らない。ここで、第1ノッチ面取
り角θ11の加工公差(角度)をK11、第2ノッチ面取り
角θ12の加工公差をK12とした場合、第1ノッチ面取り
角θ11および第2ノッチ面取り角θ12は次の式(1)を
満足するように設定することが望ましい。 θ12−θ11>K11+K12・・・(1)
第1ノッチ面取り部の第1ノッチ面取り幅L11を500
μmに、また、ノッチの第2主面の内周縁部に形成され
た第2ノッチ面取り部の第2ノッチ面取り幅L12を30
0μmにそれぞれ設定するに限らず、200〜600μ
mに設定することができる。判別の観点からは、第1ノ
ッチ面取り幅と第2ノッチ面取り幅の差は大きい方が望
ましい。また、面取り幅の最大値は取得数の減少等も配
慮して決定される。
り部は一体の研削具によって面取り加工するに限らず、
研削面の角度がそれぞれ相異する別体の研削具によって
それぞれ面取り加工して形成してもよい。
説明したが、表裏面は相対的な関係であるから、第2主
面を表側面としてもよい。すなわち、第2主面側にIC
を作り込み、第1主面側をハンドリングに使用してもよ
い。また、ICが作り込まれる側が表側面で、第1主面
であり、ハンドリングされる側が裏側面で、第2主面で
あると考えてもよい。
なされた発明をその背景となった利用分野であるMOS
・ICの製造方法に適用した場合について説明したが、
それに限定されるものではなく、バイポーラICや、ト
ランジスタ、光半導体装置等のその他の半導体装置の製
造方法全般に適用することができる。
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、次
の通りである。
一方の主面の内周縁部に形成される面取り部と他方の主
面の内周縁部に形成される面取り部とを互いに相異させ
ることにより、両方の面取り部の相異を認識することに
よって半導体ウエハの表裏を判別することができるた
め、半導体ウエハの表裏を判別することにより、半導体
装置を作り込む側の主面を常に同定することができるた
め、半導体ウエハによって半導体装置を適正に製造する
ことができる。
チの平面形状は周方向の対称形を維持することができる
ため、半導体ウエハの回転対称形および半導体装置の取
得数の大幅な低下を防止することができるばかりでな
く、ノッチの規格を維持することにより、半導体装置の
製造方法に使用される既存の製造装置におけるノッチに
よる位置決め機構等の改造を回避することができる。
しており、(a)はノッチ部分の平面図、(b)はその
底面図、(c)は(a)のc−c線に沿う拡大側面断面
図、(d)は(a)のd−d線に沿う拡大側面断面図で
ある。
方法の一実施例を示す各模式図である。
造方法を示す工程図である。
(a)はノッチ切り込み工程後の斜視図、(b)はスラ
イシング工程の斜視図、(c)は面取り加工工程後の平
面図、(d)は側面断面図、(e)は面取り加工工程の
一部切断部分平面図、(f)はその側面断面図である。
用したICの製造方法における表裏判別工程を示す模式
図である。
作業を示す各正面断面図である。
(f)、(g)は露光工程におけるノッチ位置認識方法
を示す模式図である。
しており、(a)はノッチ部の平面図、(b)はその底
面図、(c)は(a)のc−c線に沿う断面図、(d)
は(a)のd−d線に沿う断面図である。
しており、(a)はノッチ部の平面図、(b)はその底
面図、(c)は(a)のc−c線に沿う断面図、(d)
は(a)のd−d線に沿う断面図である。
示しており、(a)は結晶の面方位を模式的に示す平面
図、(b)はその作用を説明するための平面図である。
…第1主面、4…第2主面、5…第1円周面取り部、5
a…面取り開始位置、θ5 …第1円周面取り角、L5 …
第1円周面取り幅、6…第2円周面取り部、6a…面取
り開始位置、θ6 …第2円周面取り角、L6 …第2円周
面取り幅、7…基板外周端、8…R面取り部、10…ノ
ッチ、11…第1ノッチ面取り部、11a…面取り開始
位置、θ11…第1ノッチ面取り角、L11…第1ノッチ面
取り幅、12…第2ノッチ面取り部、12a…面取り開
始位置、θ12…第2ノッチ面取り角、L12…第2ノッチ
面取り幅、13…ノッチ内周端、14…R面取り部、2
0…面取り角判別装置、21…平行度測定器、22…エ
リアフォトセンサ、23…投光器、24…コントロー
ラ、25…面取り角測定器、26…エリアフォトセン
サ、27…投光器、28a…平行度測定光、28b…反
射光、29a…面取り角測定光、29b…反射光、30
…縦溝、31…単結晶ブロック、32…薄板、33…第
1主面、34…第2主面、35…第1円周面取り部、3
6…第2円周面取り部、40…V溝、41…第1ノッチ
面取り部、42…第2ノッチ面取り部、43…内周端、
50…研削具、51…第1研削面、θ51…底角、52…
第2研削面、θ52…底角、53…第3研削面、61…キ
ャリア治具、62…テーブル、63…エレベータ、64
…移換治具、65…ボート(処理治具)、71…ノッチ
位置検出ステージ、72、73…4チャンネルセンサ、
74…真空吸着チャック、75…ノッチ粗検知センサ、
76…撮像装置、77…送り込みハンド。
Claims (17)
- 【請求項1】 円周部に形成されたノッチが厚さの中心
面に関して非面対称形に形成されている半導体ウエハが
準備され、このノッチの非面対称形によって半導体ウエ
ハの表側主面と裏側主面とが判別されることを特徴とす
る半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】 前記ノッチの外面からの反射光によって
ノッチの非面対称形が認識されて、前記半導体ウエハの
表側主面と裏側主面とが判別されることを特徴とする請
求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項3】 前記半導体ウエハは両方の主面が鏡面仕
上げされており、前記ノッチの非面対称形によって判別
される表側主面側に半導体素子が形成され、裏側主面側
が半導体ウエハのハンドリングに使用されることを特徴
とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項4】 前記半導体ウエハは前記ノッチの非面対
称形によって判別される表側主面が鏡面仕上げされるこ
とを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項5】 前記半導体ウエハは同一の処理に際して
前記ノッチの位置および表側主面を揃えられることを特
徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項6】 円周部に形成されたノッチが厚さの中心
面に関して非面対称形に形成されていることを特徴とす
る半導体ウエハ。 - 【請求項7】 円周部に形成されたノッチにおける一方
の主面の内周縁部に形成されている面取り部と、他方の
主面の内周縁部に形成されている面取り部とが互いに相
異されていることを特徴とする半導体ウエハ。 - 【請求項8】 一方の内周縁部に形成されている前記面
取り部は、主面に対して所定の角度で傾斜した平坦面を
少なくとも一部に備えていることを特徴とする請求項7
に記載の半導体ウエハ。 - 【請求項9】 円周部に円周面取り部が全体的に一定に
形成されているとともに、一方の主面の外周縁に形成さ
れた円周面取り部と、他方の主面の外周縁に形成された
円周面取り部とが互いに一致されていることを特徴とす
る請求項7に記載の半導体ウエハ。 - 【請求項10】 円周部の側面およびノッチの内周の側
面の厚さ方向の中央部が凸状の弯曲面に形成されている
ことを特徴とする請求項7に記載の半導体ウエハ。 - 【請求項11】 両方の主面が鏡面仕上げされているこ
とを特徴とする請求項6に記載の半導体ウエハ。 - 【請求項12】 一方の主面が鏡面仕上げされているこ
とを特徴とする請求項6に記載の半導体ウエハ。 - 【請求項13】 表面方位がオンオリエンテーションに
形成されていることを特徴とする請求項6に記載の半導
体ウエハ。 - 【請求項14】 表面方位がオフオリエンテーションに
形成されているとともに、その方位の関係が前記ノッチ
の非面対称形によって判別される表側主面および裏側主
面において維持されていることを特徴とする請求項6に
記載の半導体ウエハ。 - 【請求項15】 半導体ウエハの円周部に形成されたノ
ッチにおける両方の主面の内周縁部に互いに相異する面
取り部が形成されることにより、ノッチが厚さの中心面
に関して非面対称形に形成されることを特徴とする半導
体ウエハの製造方法。 - 【請求項16】 ノッチにおける一方の内周縁部を面取
りする研削面の形状と他方の内周縁部を面取りする研削
面の形状とが互いに相異する研削具が、前記ノッチに当
てがわれて前記各面取り部がそれぞれ形成されることを
特徴とする請求項15に記載の半導体ウエハの製造方
法。 - 【請求項17】 ノッチの内周の側面における厚さ方向
の中央部を面取りする加工面が凹状の弯曲面に形成され
た研削具が、前記ノッチに当てがわれてノッチに面取り
加工が実施されることを特徴とする請求項16に記載の
半導体ウエハの製造方法。
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---|---|---|---|
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US08/654,832 US6174222B1 (en) | 1995-06-09 | 1996-05-28 | Process for fabrication of semiconductor device, semiconductor wafer for use in the process and process for the preparation of the wafer |
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