(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の半導体ウェーハが接着されて形成された半導体インゴットを切断する切断手段と、前記半導体インゴットまたは前記切断手段を移動させて半導体インゴットを切断位置に位置させる送り手段と、前記半導体インゴットに対向して設けられ半導体インゴットの切断基準面及び半導体ウェーハの両側面部の位置情報を取り込むセンサ手段と、このセンサ手段からの位置情報を受け、前記切断基準面から半導体ウェーハ中央部までの距離を演算して決定する制御手段と、この決定された切断位置情報に基づき前記送り手段を制御して半導体インゴットを切断位置に位置させる主制御手段とを有することを特徴とする半導体インゴット切断装置。
【請求項２】
上記センサ手段は撮像カメラであることを特徴とする請求項１に記載の半導体インゴット切断装置。
【請求項３】
上記センサ手段はレーザ変位センサであることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体インゴット切断装置。
【請求項４】
上記センサ手段は半導体インゴットに沿って進退するセンサ手段移動機構に取付けられたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の半導体インゴット切断装置。
【請求項５】
上記半導体インゴットは多数の半導体ウェーハが接着剤により接着されて形成され、センサ手段は半導体インゴットの切断基準面および半導体ウェーハの両側面部の位置情報を取り込み、制御手段は取り込まれた位置情報から半導体ウェーハの厚さ中央部の位置およびこの厚さ中央部から切断基準面までの距離を演算して決定して送り情報が主制御手段に入力される一方、この主制御手段により送り手段を制御して、前記決定された距離を送り量として半導体インゴットを送り、切断手段で半導体インゴットを切断することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の半導体インゴット切断装置。
【請求項６】
多数の半導体ウェーハが接着剤により接着されて形成された半導体インゴットを用意し、半導体インゴットの切断基準面および半導体ウェーハの両側面部の位置情報を取り入れて半導体ウェーハの厚さ中央部の位置を測定し、さらに半導体インゴットの切断基準面を基準としてこの切断基準面と中央部までの距離を演算し、この距離を送り量として半導体インゴットを送り、半導体インゴットを切断することを特徴とする半導体インゴットの切断方法。
【請求項７】
上記半導体インゴットの切断後、さらに新たな切断面を新たな切断基準面として半導体インゴットの切断基準面および半導体ウェーハの両側面部の位置情報を取り入れて半導体ウェーハの厚さ中央部の位置を測定し、以後同様の工程により半導体ウェーハの切断を繰り返し行うことを特徴とする請求項６に記載の半導体インゴットの切断方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体インゴット切断装置およびこれを用いた切断方法に係わり、半導体インゴットの切断位置の位置決めが正確であり、正確な厚さの半導体ウェーハを得ることができ、特に１枚の半導体ウェーハを２枚に切断するのに適する半導体インゴット切断装置およびこれを用いた切断方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェーハには、一般に拡散ウェーハと呼ばれる片面に不純物の拡散層を形成したものがある。この拡散ウェーハは、正確な拡散濃度および拡散深さが確保されているため、主として三重拡散型トランジスタの基板として用いられている。
【０００３】
この種の拡散ウェーハは、図１２に示すような工程で製造される。はじめに、両面に拡散層を形成した半導体ウェーハを複数枚用意し（図１２（ａ））、接着剤を用いて各ウェーハを接着し、インゴットを形成する（図１２（ｂ））。
【０００４】
次いで、図１３に示すような従来の半導体インゴット切断装置４０を用い、接着剤によりインゴット４１をベース部材４２に接着する（図１２（ｃ））。さらに、インゴット４１を構成している両面拡散された各半導体ウェーハ４３のウェーハ中央部４３ｃを切断する（図１２（ｄ）参照）。その後、各接着剤をそれぞれ除去し（図１２（ｅ），（ｆ））、片面拡散ウェーハを得ていた（図１２（ｇ））。
【０００５】
しかし、半導体インゴット４１は、両面拡散された複数枚の半導体ウェーハ４３を接着剤で接着して形成されるため、半導体ウェーハ４３個々の厚さのバラツキと半導体ウェーハ４３同士を貼り合わせる接着剤の厚さのバラツキが積み重なり、貼り合わせる半導体ウェーハの枚数を多くすると、切断基準面４３ｂ（前工程での切断面）から遠くなるにつれて半導体ウェーハ４３と接着剤の厚さの合計のバラツキが大きくなる。
【０００６】
従って、図１３に示すような従来の半導体インゴット切断装置４０のように、送り装置４５を作動させて、１切断工程毎に切断基準面４３ｂ（前工程での切断面）から一定送り量づつインゴット４１を送り、被切断半導体ウェーハ４３の切断位置に内周刃４６を位置決めさせるものでは、被切断半導体ウェーハ４３のウェーハ中央部４３ｃへの位置決めが困難になり、ウェーハ中央部４３ｃから２分割するのは容易でない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、半導体インゴットの切断位置の位置決めが正確であり、正確な厚さの半導体ウェーハを得ることができ、特に１枚の半導体ウェーハを２枚に切断するのに適する半導体インゴット切断装置およびこれを用いた切断方法が要望されている。本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、半導体インゴットの切断位置の位置決めが正確であり、正確な厚さの半導体ウェーハを得ることができ、特に１枚の半導体ウェーハを２枚に切断するのに適する半導体インゴット切断装置およびこれを用いた切断方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた本願請求項１の発明は、多数の半導体ウェーハが接着されて形成された半導体インゴットを切断する切断手段と、前記半導体インゴットまたは前記切断手段を移動させて半導体インゴットを切断位置に位置させる送り手段と、前記半導体インゴットに対向して設けられ半導体インゴットの切断基準面及び半導体ウェーハの両側面部の位置情報を取り込むセンサ手段と、このセンサ手段からの位置情報を受け、前記切断基準面から半導体ウェーハ中央部までの距離を演算して決定する制御手段と、この決定された切断位置情報に基づき前記送り手段を制御して半導体インゴットを切断位置に位置させる主制御手段とを有することを特徴とする半導体インゴット切断装置であることを要旨としている。
【０００９】
請求項２の発明は、上記センサ手段は撮像カメラであることを特徴とする請求項１に記載の半導体インゴット切断装置であることを要旨としている。
【００１０】
請求項３の発明は、上記センサ手段はレーザ変位センサであることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体インゴット切断装置。
【００１１】
請求項４の発明は上記センサ手段は半導体インゴットに沿って進退するセンサ手段移動機構に取付けられたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の半導体インゴット切断装置であることを要旨としている。
【００１２】
本願請求項５の発明では、上記半導体インゴットは多数の半導体ウェーハが接着剤により接着されて形成され、センサ手段は半導体インゴットの切断基準面および半導体ウェーハの両側面部の位置情報を取り込み、制御手段は取り込まれた位置情報から半導体ウェーハの厚さ中央部の位置およびこの厚さ中央部から切断基準面までの距離を演算して決定して送り情報が主制御手段に入力される一方、この主制御手段により送り手段を制御して、前記決定された距離を送り量として半導体インゴットを送り、切断手段で半導体インゴットを切断することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の半導体インゴット切断装置であることを要旨としている。
【００１３】
本願請求項６の発明は、多数の半導体ウェーハが接着剤により接着されて形成された半導体インゴットを用意し、半導体インゴットの切断基準面および半導体ウェーハの両側面部の位置情報を取り入れて半導体ウェーハの厚さ中央部の位置を測定し、さらに半導体インゴットの切断基準面を基準としてこの切断基準面と中央部までの距離を演算し、この距離を送り量として半導体インゴットを送り、半導体インゴットを切断することを特徴とする半導体インゴットの切断方法であることを要旨としている。
【００１４】
本願請求項７の発明では、上記半導体インゴットの切断後、さらに新たな切断面を新たな切断基準面として半導体インゴットの切断基準面および半導体ウェーハの両側面部の位置情報を取り入れて半導体ウェーハの厚さ中央部の位置を測定して、以後同様の工程により半導体ウェーハの切断を繰り返し行うことを特徴とする請求項６に記載の半導体インゴットの切断方法であることを要旨としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明に係わる半導体インゴットの実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
図１ないし図３に示すように、半導体インゴット切断装置１は、半導体インゴット２を切断する切断手段例えば内周刃３と、半導体インゴット２または内周刃３を移動させて半導体インゴット２を切断位置に位置させる送り手段、例えば半導体インゴット２を前後および上下に移動させて切断位置に位置させるインゴット送り装置４と、半導体インゴット２に対向して設けられ半導体インゴット２の位置情報を取り込むセンサ手段、例えば撮像カメラである二次元ＣＣＤカメラ５と、この二次元ＣＣＤカメラ５から切断位置の位置情報を受け、この位置情報を分析して、半導体インゴット２の切断基準面２ｂからウェーハ中央部６ｃまでの距離Ｌを演算する制御手段７と、この制御手段７からの位置情報に基づき、半導体インゴット２を移動させて半導体インゴット２の切断位置に内周刃３を位置させる主制御手段８とを有している。
【００１７】
上記制御手段７は二値化回路を含む画像処理装置９と、この画像処理装置９から切断位置の情報信号を受け、半導体ウェーハ６の両側面部６ｓ、６ｓを演算し、切断基準面２ｂからウェーハ中央部６ｃまでの距離Ｌを演算する制御装置１０とで形成されている。
【００１８】
なお、画像処理装置９と制御装置１０は本実施形態のように、別個に形成されたものに限らず、一体に形成されたものでもよく、また、主制御手段８は画像処理装置９、制御装置１０と一体に形成されたものでもよい。
【００１９】
上記二次元ＣＣＤカメラ５は、この二次元ＣＣＤカメラ５が進退自在に取り付けられるセンサ手段移動機構１１とでセンサユニット１２を構成するとともに、制御装置１０は画像処理装置９を介して二次元ＣＣＤカメラ５からの位置情報により、センサ手段移動機構１１を制御して、二次元ＣＣＤカメラ５を進退させるようになっている。また、二次元ＣＣＤカメラ５には透光孔１３、ミラー１４が光学的に配置されたガイド筒１５が取り付けられている。
【００２０】
また、上記主制御手段８は半導体インゴット切断装置１全体の制御を行い、インゴット送り装置４の制御のほか、内周刃３、制御装置１０を介してセンサユニット１２を制御する。さらに、上記インゴット送り装置４には接着剤１６により半導体インゴット２が取り付けられるベース部材１７が設けられている。
【００２１】
次ぎに本発明に係る半導体インゴット切断装置１を用いて本半導体インゴット切断装置１の使用が適する多数の半導体ウェーハ６を積層してなる半導体インゴット２の切断方法を説明する。
【００２２】
図４および図１１に示すように、両面拡散半導体ウェーハ６を複数枚用意し、接着剤１８を用いて各半導体ウェーハ６を積層して接着し、半導体インゴット２を形成する。次いで、図１に示すような半導体インゴット切断装置１を用い、図４に示すように接着剤１６を用いて半導体インゴット２をベース部材１７に接着する。さらに、半導体インゴット２を構成している各両面拡散半導体ウェーハ６のウェーハ中央部６ｃを切断して、切断工程は終了する。その後、切断された半導体ウェーハ１９を半導体インゴット切断装置１外に取り出して接着剤１８を除去して片面拡散半導体ウェーハ１９を得る。
【００２３】
次ぎの各半導体ウェーハ６を切断するために半導体インゴット２を送って、半導体インゴット２の切断位置（半導体ウェーハ６の厚さの中心部）６ｃに内周刃３を位置させる。この半導体インゴット２の送り量Ｌは図１１に示すようなフローに基づき決定される。
【００２４】
前切断工程で半導体インゴット２の切断が終了すると、主制御手段８は制御装置１０を制御してセンサ手段移動機構１１を作動させ、図１および図５に示すように、二次元ＣＣＤカメラ５を半導体インゴット２の切断基準面２ｂ（前工程での切断面）および被切断半導体ウェーハ６の厚さの中心部である切断位置６ｃを含む半導体ウェーハ６に対向する位置迄移動させる（図１の５ｐおよび図５参照）。二次元ＣＣＤラインセンサ５により切断基準面２ｂおよび半導体ウェーハ６の両側面部６ｓ1、６ｓ2をミラー１４を介して撮像し、切断基準面および半導体ウェーハ６の両側面部６ｓ1、６ｓ2の位置情報を取り込む。
【００２５】
図６に示すように、この二次元ＣＣＤカメラ５より撮像された切断基準面２ｂおよび両側面部６ｓ1、６ｓ2を含む半導体ウェーハ６の画像信号は、二値化回路を含む画像処理装置９で二値化され、さらに画像処理されて出力される。この画像処理装置９からの出力は制御装置１０に送られ、この制御装置１０において、厚さｔの半導体ウェーハ６の両側面部６ｓ1、６ｓ2の位置とウェーハ中央部６ｃの位置が演算され、厚さｔ０の片面拡散半導体ウェーハ１９を形成するため切断基準面２ｂからウェーハ中央部６ｃまでの距離Ｌが演算され、送り量Ｌが決定される。決定された距離Ｌを半導体インゴット２の送り量Ｌの情報として主制御手段８に送り、主制御手段８により送り手段４を制御して、半導体インゴット２を送り量Ｌだけ送り、内周刃３をウェーハ中央部６ｃに位置させる。主制御手段８により制御装置１０を介してセンサ手段移動機構１１を制御し、二次元ＣＣＤカメラ５を進退させ、さらに内周刃３を回転させ、半導体インゴット２を上昇させて切断を開始する。切断を継続させて半導体インゴット２から２枚の片面拡散半導体ウェーハ１９が得られる。２枚の片面拡散半導体ウェーハ１９のうち１枚の片面拡散半導体ウェーハ１９は接着剤１８によって半導体インゴット２に接着されており、片面拡散半導体ウェーハ１９の切断面が次工程の切断時の新たな切断基準面２となる。以後同様の工程を繰り返し、半導体インゴット２の切断が完了する。
【００２６】
上述した切断工程において、内周刃３と半導体インゴット２の位置合わせ、すなわち半導体インゴット２の送り量Ｌの決定は、半導体ウェーハ６の両側面部６ｓ1、６ｓ2の位置およびウェーハ中央部６ｃの位置を演算して、切断基準面２からウェーハ中央部６ｃまでの距離Ｌを演算し、この距離Ｌを送り量Ｌとする。
【００２７】
半導体ウェーハの厚さおよび接着剤の厚さのバラツキに起因するウェーハ中央部の位置にズレが生じているにも拘わらず、事前に設定された一定の送り量を送る従来の半導体インゴット切断装置とは異なり、本発明の半導体インゴット切断装置１は、半導体インゴット２において半導体ウェーハ６の個々の厚さのバラツキと半導体ウェーハ６同士を貼り合わせる接着剤１８の厚さのバラツキの積み重ねによりウェーハ中央部６ｃの位置にズレが生じても、内周刃３は常にウェーハ中央部６ｃに位置し、このウェーハ中央部６ｃでの切断が行える。
【００２８】
従って、切断工程毎に切断基準面２を新たな基準面とし、この切断基準面２からウェーハ中央部６ｃまでの距離Ｌを送り量Ｌとするので、内周刃３は常にウェーハ中央部６ｃに位置し、このウェーハ中央部６ｃでの切断が行え、常に両面拡散半導体ウェーハ６を均一に２分した２枚の片面拡散半導体ウェーハ１９が得られる。
【００２９】
次ぎに本発明に係わる半導体インゴット切断装置の他の実施形態について説明する。なお、上記第１の実施の形態の半導体インゴット切断装置と同一部分には、同一符号を付して説明する。
【００３０】
図７に示すような他の実施形態の半導体インゴット切断装置２１は、センサ手段としてレーザ変位センサ２２が半導体インゴット２の上方に対向し、インゴット送り装置２３の後退位置２３ｐに設けられている。また、図８に示すようにレーザ変位センサ２２は制御手段２４、およびこの制御手段２４を介して主制御手段８に接続されている。上記制御手段２４はレーザアンプ２５と制御装置２６で形成されている。なお、レーザアンプ２５と制御装置２６は本実施形態のように、別個に形成されたものに限らず、一体に形成されたものでもよく、また、主制御手段８はレーザアンプ２５と制御装置２６と一体に形成されたものでもよい。
【００３１】
上記インゴット送り装置２３は半導体インゴット２を退出させるサーボモータ２７とインゴット送り装置２３を昇降させるシリンダ２８を有している。
【００３２】
本半導体インゴット切断装置２１を用いた半導体インゴット２の切断方法について説明する。
【００３３】
図７に示すように接着剤１６を用いて半導体インゴット２をベース部材１７に接着する。次ぎに、図８および図９に示すように主制御手段８によりサーボモータ２７を働かせて半導体インゴット２を一定速度で前進させる。一定速度で前進する半導体インゴット２を上方よりレーザ変位センサ２２で照射して、半導体ウェーハ６の側面形状の連続波形をレーザアンプ２５を介して制御装置２６に取り込む。制御装置２６は半導体ウェーハ６の両側面部６ｓ3、６ｓ4、次々工程の半導体ウェーハ６の両側面部６ｓ5、６ｓ6の位置およびウェーハ中央部６ｃ2、６ｃ3の位置を演算して、切断基準面２ｂ2からウェーハ中央部６ｃ2、次々工程のウェーハ中央部６ｃ3、…６ｃnとの距離Ｌ2、Ｌ3、…Ｌn等全ての位置情報を演算し、記憶する。この演算された距離Ｌ2を半導体インゴット２の送り量Ｌ2の情報として主制御手段８に送り、インゴット送り装置２３を制御して、半導体インゴット２を送り量Ｌ2だけ送り、内周刃３をウェーハ中央部６ｃに位置させる。
【００３４】
さらに内周刃３を回転させ、半導体インゴット２を上昇させて切断を開始する。切断を継続させて半導体インゴット２から２枚の片面拡散半導体ウェーハ１９が得られる。次ぎの切断工程において、制御装置２６に記憶され切断基準面２ｂ２からウェーハ中央部６ｃ2までの距離Ｌ3を呼び出し、この呼び出された距離Ｌ3を半導体インゴット２の送り量Ｌ3の情報として主制御手段８に送り、インゴット送り装置２３を制御して、半導体インゴット２を送り量Ｌ3だけ送り、内周刃３をウェーハ中央部６ｃに位置させる。さらに内周刃３を回転させ、半導体インゴット２を上昇させて切断を行う。このような工程を繰り返し半導体インゴット２から２枚の片面拡散半導体ウェーハ１９が得られる。以後同様の工程を繰り返し、半導体インゴット２の切断が完了する。
【００３５】
本実施形態の半導体インゴット切断装置２１においても、第１の実施形態の半導体インゴット切断装置と同様の効果が得られる。さらに、切断工程の開始時、半導体ウェーハ６の側面形状の連続波形をレーザセンサアンプ２５を介して制御装置２６に取り込み、全ての位置情報として事前に記憶しておき、各切断工程毎に位置情報を呼び出して半導体インゴット２の送り量Ｌ2、Ｌ3の決定に用いるので、迅速な切断が行える。
【００３６】
なお、上記２実施形態は、半導体インゴットが多数の半導体ウェーハを接着剤で接着して形成されたものを用いた例で説明したが、チョクラルスキー法により引き上げられたシリコンインゴットの切断に用いてもよいのは勿論である。
【００３７】
この場合には、送り量は切断工程前により入力手段により入力され記憶させておくが、送り量の基準面は新たな切断基準面とすることができるので、切断代に起因する誤差の影響を受けることなく、正確に厚さに半導体インゴットを切断することができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明に係わる半導体インゴット切断装置およびこれを用いた切断方法によれば、半導体インゴットの切断位置の位置決めが正確であり、正確な厚さの半導体ウェーハを得ることができる。特に半導体インゴットの半導体ウェーハを厚さ方向に中心部から２分割する場合には、均一な厚さの２枚の半導体ウェーハを得ることができる。
【００３９】
センサ手段に撮像カメラを用いる場合には、半導体ウェーハの両端面位置と切断基準面の位置情報を正確かつ容易に取り込める。
【００４０】
センサ手段にレーザ変位センサを用いる場合には、全半導体ウェーハの両端面位置を記憶しておくことができ、迅速な位置決めができる。
【００４１】
センサ手段を半導体インゴットに沿って進退するセンサ手段移動機構に設けているので、切断時センサ手段が切断工程の邪魔にならず、またセンサ手段が汚染されることがない。
【００４２】
送り手段を半導体インゴットを移動させる半導体インゴット送り手段にする場合には、切断位置の位置決めが容易である。
【００４３】
半導体ウェーハが両面が不純物で拡散された半導体ウェーハである場合には、均等の厚さの２枚の片面拡散ウェーハを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係わる半導体インゴット切断装置の概略図。
【図２】  本発明に係わる半導体インゴット切断装置に用いられるセンサ手段の取付状態を示す説明図。
【図３】  本発明に係わる半導体インゴット切断装置に用いられる主要装置の状態図。
【図４】  本発明に係わる半導体インゴット切断装置の送り手段に半導体ウェーハを取り付けた状態を示す説明図。
【図５】  本発明に係わる半導体インゴット切断装置のセンサ手段の説明図。
【図６】  本発明に係わる半導体インゴット切断装置のセンサ手段からの映像出力を示す説明図。
【図７】  本発明に係わる半導体インゴット切断装置の他の実施形態の概略図。
【図８】  本発明に係わる半導体インゴット切断装置の他の実施形態に用いられる主要装置の状態図。
【図９】  本発明に係わる半導体インゴット切断装置の他の実施形態に用いられるセンサ手段の説明図。
【図１０】  本発明に係わる半導体インゴット切断装置のセンサ手段からの半導体ウェーハの連続波形を示す説明図。
【図１１】  本発明に係わる半導体インゴット切断の製造方法における切断位置決定プロセスを示すフロー図。
【図１２】  一般に用いられている半導体インゴット切断の工程フロー図。
【図１３】  従来の半導体インゴット切断装置の概略図。
【符号の説明】
１  半導体インゴット切断装置
２  半導体インゴット
２ｂ  切断基準面
３  切断手段（内周刃）
４  送り手段（インゴット送り装置）
５  センサ手段（二次元ＣＣＤカメラ）
６  両面拡散半導体ウェーハ
６ｃ  ウェーハ中央部
６ｓ1、６ｓ2両側面部
７  制御手段
８  主制御手段
９  画像処理装置
１０  制御装置
１１  センサ手段移動機構
１２  センサユニット
１３  透光孔
１４  ミラー
１５  ガイド筒
１６  接着剤
１７  ベース部材
１８  接着剤
１９  片面拡散半導体ウェーハ
２１  半導体インゴット切断装置
２２  レーザ変位センサ
２３  インゴット送り装置
２４  制御手段
２５  レーザアンプ
２６  制御装置
２７  サーボモータ
２８  シリンダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0003662130.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
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