(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェーハの外周部の一部に形成されたノッチ部の溝口部分に、ウェーハ周方向に沿ったアール面取りを施す半導体ウェーハのノッチ部のアール面取り方法であって、
ノッチ部同士を合致させて多数枚の半導体ウェーハをその軸線を水平にして重ね合わせることにより、その外周部にその軸線と平行な１条の溝を形成し、その後、この溝内に砥液を供給しながら、この溝に沿ってブラシを往復動させて上記各ノッチ部の溝口部分をブラッシングすることにより、各溝口部分にアール面取りを施す半導体ウェーハのノッチ部のアール面取り方法。
【請求項２】
半導体ウェーハの外周部の一部に形成されたノッチ部の溝口部分に、ウェーハ周方向へのアール面取りを施す半導体ウェーハのノッチ部のアール面取り装置であって、
ノッチ部同士を合致させてその外周部にその軸線と平行な１条の溝を形成するよう重ね合わせた多数枚の半導体ウェーハをその軸線を水平に一括して保持するウェーハ保持手段と、
ウェーハ保持手段によって保持された各半導体ウェーハのこの溝に砥液を供給するスラリー供給手段と、
各溝口部分に押圧接触されたブラシを、この溝に沿って往復動させて往復動させるブラッシング手段とを備えた半導体ウェーハのノッチ部のアール面取り装置。
【請求項３】
上記ブラシのブラシ毛は、上記ノッチ部の形状に合わせ、長さを異ならせて山形状に植毛されている請求項２に記載の半導体ウェーハのノッチ部のアール面取り装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は半導体ウェーハのノッチ部のアール面取り方法およびその装置、詳しくは半導体ウェーハの外周部の一部にオリエンテーションマーク（ＯＭ）として形成されたノッチ部と、ウェーハ外周部との境界部であるノッチ部の溝口部分に、ウェーハ周方向に沿って丸みが形成されたアール面取りを施す半導体ウェーハのノッチ部のアール面取り方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、デバイス製造工程中、ホトリソグラフィを用いた半導体集積回路のパターン形成工程では、シリコンウェーハを精密に位置合わせしたり、方位合わせしたりしなければならない。
このため、シリコンウェーハの一種として、例えばウェーハ外周部の一部に紡錘形状の砥石を食い込ませて、オリエンテーションマークである円弧形状，Ｖ字形状およびＵ字形状のノッチ部を形成したものが知られている。
このノッチ部付きウェーハでは、シリコンウェーハの外周部の一部を直線状に研削したオリエンテーションフラット部（ＯＦ）付きのウェーハと比べて、廃棄される無駄なウェーハ部分の面積が小さい。その結果、ウェーハの有効利用性が高いという利点がある。したがって、この技術は、近年の３００ｍｍウェーハといった大口径ウェーハに対して、その有用性が増してきている。
【０００３】
ところで、ノッチ部付きのウェーハは、ウェーハ外周部との境界部であるノッチ部の対向する両溝口部分が鋭角に形成されている。そのため、溝口部分にチッピングなどのウェーハ破損が発生しやすかった。
そこで、通常、ウェーハ製造工程中、シリコンウェーハの外周部を面取りする際に、ノッチ部の各溝口部分に、ウェーハ周方向に向かって丸みを付けるアール面取りが施されている。
従来、この溝口部分のアール面取りに際しては、ノッチ部の全域を研削する汎用のノッチ部面取り機を援用していた。この従来装置による溝口部分の面取りは、ノッチ部面取り用の砥石を用い、これを回転して溝口部分に当接させ、この状態で砥石をウェーハ周方向に往復動させていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来装置では、ノッチ部面取り用の砥石をこの溝口部分の表面上で往復動させてアール面取りしていた。しかしながら、通常のノッチ部の溝口部分は、その曲率が極めて小さい（例えばＲ＝０．２ｍｍ程度）。これにより、砥石のＮＣ制御が充分に役目を果たさない。しかも、面取りステージのごくわずかな温度変化や、砥石の表面状況の変化で、シリコンウェーハごとに、ノッチ部の溝口部分の外観形状が異なるおそれがあるという問題点があった。
【０００５】
【発明の目的】
この発明は、設備コストを低減することができ、しかも複数枚のノッチ部の溝口部分を、一括して均一かつ高精度にアール面取りすることができる半導体ウェーハのノッチ部のアール面取り方法およびその装置を提供することを、その目的としている。
また、この発明は、曲率が比較的大きな溝口部分でも、均一かつ高精度に面取りすることができる半導体ウェーハのノッチ部のアール面取り装置を提供することを、その目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、半導体ウェーハの外周部の一部に形成されたノッチ部の溝口部分に、ウェーハ周方向に沿ったアール面取りを施す半導体ウェーハのノッチ部のアール面取り方法であって、ノッチ部同士を合致させて多数枚の半導体ウェーハをその軸線を水平にして重ね合わせることにより、その外周部にその軸線と平行な１条の溝を形成し、その後、この溝内に砥液を供給しながら、この溝に沿ってブラシを往復動させて上記各ノッチ部の溝口部分をブラッシングすることにより、各溝口部分にアール面取りを施す半導体ウェーハのノッチ部のアール面取り方法である。
【０００７】
半導体ウェーハとしては、シリコンウェーハ、ガリウム砒素ウェーハなどが挙げられる。
半導体ウェーハの重ね合わせ（ギャザー）の枚数は限定されない。例えば１００〜２００枚程度である。
アール面取り加工に使用される砥液としては、例えば平均粒径１０〜５０μｍのＳｉＣまたはＡｌ２Ｏ３などの砥粒を含む周知のものを使用することができる。なお、水溶液中に＃６００〜＃１４００のＡｌ２Ｏ３を１〜３０重量％だけ分散させたものでもよい。
【０００８】
砥液の供給量は、１〜５００ミリリットル／秒、特に５〜５０ミリリットル／秒が好ましい。１ミリリットル／秒未満では加工が進行せず、好適なスループットが得られないという不都合が生じる。また、５００ミリリットル／秒を超えると、ノッチの溝口部分以外にも加工が進行し、ウェーハの真円度を悪化させるという不都合が生じる。
ブラシの形状や大きさは限定されない。ブラシ毛の素材も限定されない。例えばナイロンなどが挙げられる。ただし、ブラシ毛の直径は０．３ｍｍ以上が好ましい。また、ブラッシング時に磨耗しにくいものが好ましい。砥液としてエッチング液を使用する場合は、この液に対して耐薬品性に優れたブラシ毛が好ましい。さらに、ブラシを回転させたり、この回転と同時にウェーハ外周方向に沿って揺動させることで、さらに均一なアール面取り加工ができるようにしてもよい。
【０００９】
ブラシ毛の長さは、ブラシ裏面の全域にわたって均一でもよいし、請求項３に記載の発明のように、部分的にブラシ毛の長さを異ならせてもよい。
例えば、溝口部分の湾曲（アール）の度合いがＲ＝０．１ｍｍ未満では、長さが均一なブラシ毛が好ましい。
一方、この湾曲の度合いがＲ＝０．１ｍｍ以上の場合なら、例えばブラシ中間部のブラシ毛を長くするなど、ノッチ部の形状に合わせて毛の長さを異ならせた方がよい（山形状）。この結果、曲率が比較的大きな溝口部分でも、湾曲した溝口部分の下部までブラシ毛の先端を、確実かつ均一な力で当てがうことができる。なお、これらの事項は請求項２にも該当する。
【００１０】
ブラシの往復動速度は、５０〜２０００ｍｍ／秒、特に５０〜２００ｍｍ／秒が好ましい。５０ｍｍ／秒未満ではノッチアール形状を全ウェーハに均一にすることができないという不都合が生じる。また、２０００ｍｍ／秒を超えると、圧力の伝搬時間が短すぎて加工が進行しないという不都合が生じる。
アール面取り時にブラシに加えられる押圧力は、０．１〜１０ｋｇｆ／ｃｍ２、特に０．１〜２ｋｇｆ／ｃｍ２が好ましい。０．１ｋｇｆ／ｃｍ２未満ではアール面取り加工が進行しないという不都合が生じる。また、１０ｋｇｆ／ｃｍ２を超えると、ノッチアール部分以外にも加工が施され、ウェーハの真円度を悪化させるという不都合が生じる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、半導体ウェーハの外周部の一部に形成されたノッチ部の溝口部分に、ウェーハ周方向へのアール面取りを施す半導体ウェーハのノッチ部のアール面取り装置であって、ノッチ部同士を合致させてその外周部にその軸線と平行な１条の溝を形成するよう重ね合わせた多数枚の半導体ウェーハをその軸線を水平に一括して保持するウェーハ保持手段と、ウェーハ保持手段によって保持された各半導体ウェーハのこの溝に砥液を供給するスラリー供給手段と、各溝口部分に押圧接触されたブラシを、この溝に沿って往復動させて往復動させるブラッシング手段とを備えた半導体ウェーハのノッチ部のアール面取り装置である。
【００１２】
ウェーハ保持手段は、各ノッチ部を合致させた多数枚の半導体ウェーハを、その表裏面を重ね合わせて保持することができれば限定されない。例えば半導体ウェーハの積層体を、一対の保持アームにより両側から保持してもよい。
また、スラリー供給手段としては、例えばノッチ部の溝口部分に砥液を圧送可能なスラリーポンプなどを採用することができる。
ブラッシング手段としては、例えばエアシリンダ，電動シリンダなどの各種シリンダにより、ブラシを往復動させるものでもよい。また、リンク機構またはカム機構などを採用して、ブラシを往復動させてもよい。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、上記ブラシのブラシ毛は、上記ノッチ部の形状に合わせ、長さを異ならせて山形状に植毛されている請求項２に記載の半導体ウェーハのノッチ部のアール面取り装置である。
【００１４】
【作用】
この発明によれば、ノッチ部同士を合致させ、多数枚の半導体ウェーハをギャザリング（重ね合わせ）すると、各ウェーハのノッチ部が連続した溝形状（断面は半円形、Ｕ字状、Ｖ字状など）となる。この連続溝に砥液を供給しながら、その連続溝の左右の溝口部分、すなわち各半導体ウェーハの円周部とノッチ部との連続する部分にブラシを押し付けながら、これを往復動させてブラッシングする。
このとき、砥粒がブラシ毛により溝口部分の表面に押し付けられ、その砥粒の研削作用などで、各半導体ウェーハの溝口部分に一括して、ウェーハ周方向に沿ったアール面取りが施される。
これにより、設備コストを低減でき、しかも複数枚のノッチ部の溝口部分を、一括して均一かつ高精度にアール面取りすることができる。
【００１５】
特に、請求項３に記載の発明によれば、ブラシ毛の長さがノッチ部の形状に合わせて異なるので、例えば曲率が比較的大きな溝口部分（例えばＲ＝０．１ｍｍ以上）をブラッシングする際でも、溝口部分の下部までブラシ毛の先端が到達しやすい。よって、このように比較的大きなアールの溝口部分でも、均一かつ高精度に面取りすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１は、この発明の第１実施例に係る半導体ウェーハのノッチ部のアール面取り装置の使用中の斜視図である。図２は、この発明の第１実施例に係る半導体ウェーハのノッチ部のアール面取り装置に使用されるブラシの拡大斜視図である。図３は、他の形態のブラシの拡大斜視図である。図４は、アール面取りされた半導体ウェーハのノッチ部の拡大断面図である。
図１において、１０はこの発明の第１実施例に係る半導体ウェーハのノッチ部のアール面取り装置（以下、アール面取り装置）である。このアール面取り装置１０は、シリコンウェーハＷの外周部の一部に形成されたノッチ部ｎの溝口部分ｎ１に、ウェーハ周方向へのアール面取りを施す装置である。以下、装置構成を詳細に説明する。
【００１７】
すなわち、アール面取り装置１０は、ノッチ部ｎ同士を合致させて重ね合わされた多数枚のシリコンウェーハＷを一括して保持するウェーハ保持手段１１と、ウェーハ保持手段１１によりギャザー保持された各シリコンウェーハＷの溝口部分ｎ１に、ノズル１２から砥液を供給するスラリー供給手段１３と、各溝口部分ｎ１に押接されたブラシ１４を、ウェーハ軸線方向に沿って往復動させるブラッシング手段１５とを備えている。
ウェーハ保持手段１１は、シリコンウェーハＷを損傷しない力で押圧する一対の押圧アーム１６と、これらの押圧アーム１６の駆動シリンダ１７とを有している。駆動シリンダ１７のロッドを突出させることにより、多数枚のシリコンウェーハＷが、互いにノッチ部ｎを上向きに合致させてギャザリングされる。ノッチ部ｎの溝形状はＶ字状である。
【００１８】
スラリー供給手段１３は、図外のスラリータンク内に貯留された砥液を、スラリーポンプによりノズル１２側に圧送する装置である。ノズル１２は二股ノズルであり、砥液の吐出口が２つ形成されている。ノズル１２の股部分には、基台幅方向に沿ってナイロン製のブラシ１４が固着されている。すなわち、ブラシ１４はノズル１２と一体的に昇降したり、往復動したりする。なお、砥液は、アルミナ（＃１０００）を水中に３３重量％だけ水分散させている。
【００１９】
ブラッシング手段１５は、鉛直方向に延びた一対の固定板１８に固着された取り付け基台１９を有している。この取り付け基台１９は、その基台長さ方向が、ウェーハ保持手段１１に保持中のウェーハ軸線方向となった下向きコの字形をした板部材である。また、この取り付け基台１９の両側板間には、互いに並行な一対のガイドロッド２０が横架されている。両ガイドロッド２０には、ノズル１２が昇降可能に垂下されて、しかも基台長さ向へ走行可能なブラッシングユニット２１が設けられている。走行モータ２２により、ブラッシングユニット２１がガイドロッド２０に沿って往復動しながら走行する一方、昇降モータ２３によりノズル１２が昇降する。走行モータ２２によるブラシ１４の往復動速度は、１００ｍｍ／秒である。
【００２０】
この第１実施例では、ブラシ１４のブラシ毛は、処理されるシリコンウェーハＷのノッチ部ｎの溝口部分ｎ１の湾曲度合いに合わせて、植毛状態を異ならせている。
溝口部分ｎ１のアールが０．１ｍｍ未満では、ブラシ裏面の全域でブラシ毛１４ａの長さを均一にしたブラシ１４を用いる（図２参照）。一方、アールが０．１ｍｍ以上では、ブラシ長さ方向の中間部分を山形状にしたブラシ毛１４ｂを用いる（図３参照）。後者の場合、このようにノッチ部ｎの溝形状に合わせてブラシ毛１４ｂの長さを異ならせているので、曲率が比較的大きな溝口部分ｎ１でも、湾曲した溝口部分ｎ１の下部までブラシ毛１４ｂの先端を、確実かつ均一な力で当てがうことができる。したがって、良好なアール面取りを実施することができる。
【００２１】
次に、このアール面取り装置１０を用いたシリコンウェーハＷのノッチ部ｎの溝口部分ｎ１のアール面取り方法を説明する。
ＣＺ法により引き上げられた単結晶シリコンインゴットは、ブロック切断後、ブロック外径研削し、オリエンテーションマークであるノッチ部を形成する。次いで、スライス工程で、単結晶シリコンインゴットから多数枚のシリコンウェーハＷをスライスする。続く面取り工程では、シリコンウェーハＷの外周部にウェーハ面取り用砥石により面取り加工を施すとともに、ノッチ部を専用の面取り機により面取り加工する。続いて、シリコンウェーハＷの表面を機械研磨装置によりラッピングする。
その後、まず、上向きにしたノッチ部ｎ同士を合致させ、駆動シリンダ１７のロッドを突出させて、一対の押圧アーム１６により、多数枚のシリコンウェーハＷを重ね合わせてギャザリングする。これにより、シリコンウェーハＷの積層体の上部に、各ウェーハＷのノッチ部ｎを連続させた１本の長尺な水平溝が形成される。なお、この保持位置は、ブラッシング手段１５の取り付け基台１９の真下である。
【００２２】
その後、昇降モータ２３によって、ブラッシングユニット２１の下面から垂下されたノズル１２を、ブラシ１４とともに一体的に下降させる。これにより、圧力１．０ｋｇｆでブラシ１４がノッチ部ｎの両溝口部分ｎ１に押し付けられる。このとき、ノズル１２の二股部の先端に形成された吐出口は、それぞれノッチ部ｎの連続溝の真上に配置される。
次いで、ノズル１２を介して、この連続溝に２０ミリリットル／秒で砥液を供給しながら、走行モータ２３を所定の周期で正反転し、ブラッシングユニット２１をガイドロッド２０に沿って往復動速度１００ｍｍ／秒で往復動させながら、徐々に走行方向に走行させる。これにより、この連続溝の左右の溝口部分、すなわち各シリコンウェーハＷの各溝口部分ｎ１にブラシ１４を押し付けながら往復動させて、順次、シリコンウェーハＷをブラッシングしていく。
【００２３】
この際、砥液中の水分散させたアルミナが、ブラシ１４により溝口部分ｎ１の表面に押し付けられ、このアルミナの研削作用などにより、それまで鋭角であった各シリコンウェーハＷの溝口部分ｎ１に、ウェーハ周方向に沿って所定曲率の丸みをつけるアール面取りが一括して施される（図４の二点鎖線および実線参照）。
この結果、設備コストを低減でき、しかも複数枚のノッチ部ｎの溝口部分ｎ１を、均一かつ高精度にアール面取りすることができる。なお、図４は、アール面取りされた半導体ウェーハのノッチ部の拡大断面図である。
そして、ブラシとして、山形状のブラシ毛１４ｂのブラシ１４Ａを用いた場合には、溝口部分の曲率が比較的大きくても、この溝口部分ｎの下部までブラシ毛の先端が到達する。その結果、比較的大きなアールの溝口部分でも、均一かつ高精度に面取りすることができる。
【００２４】
次に、この発明の第２実施例の半導体ウェーハのノッチ部溝口部分のアール面取り方法およびその装置を説明する。
図５は、この発明の第２実施例に係る半導体ウェーハのノッチ部のアール面取り装置の使用中の斜視図である。
第２実施例の半導体ウェーハのノッチ部のアール面取り装置３０の特長は、円形の回転ブラシ１４Ｂが取り付けられたブラッシングユニット２１を揺動させることで、より均一なノッチ部ｎの溝口部分ｎ１のアール面取りを行えるようした例である。
【００２５】
すなわち、一対のガイドロッド２０間に水平移動可能に移動枠体３１が設けられ、この移動枠体３１に、ガイドロッド２０の軸線と並行な揺動軸３２を介してブラッシングユニット２１を揺動可能に取り付けている。また、移動枠体３１の一側には揺動モータ３３が突設されており、この揺動モータ３３により、揺動軸３２を一定角度で正逆回転させることで、ブラッシングユニット２１および回転ブラシ１４Ｂが、重ね合わされたシリコンウェーハＷの水平溝の長さ方向と直交する方向（ウェーハ周方向）に揺動する。
回転ブラシ１４Ｂは、ブラッシングユニット２１の下面から垂下された回転軸３５の下端に固着されている。回転軸３５は、ブラッシングユニット２１の上面に立設された回転モータ３４の出力軸に連結されている。なお、この第２実施例では、一対のノズル１２のそれぞれは、回転ブラシ１４Ｂとは別体になって移動枠体３１に垂設されている。したがって、回転ブラシ１４Ｂの揺動にともなって揺動することはない。これにより、揺動しても、砥液を良好に水平溝に流し込める。
【００２６】
第２実施例のアール面取り装置３０の作動を説明する。
回転モータ３４により回転ブラシ１４Ｂを回転しながら、揺動モータ３３により回転ブラシ１４Ｂをウェーハ周方向に揺動させる。こうすることで、より均一な溝口部分ｎ１のアール面取りが行える。
なお、この際の回転ブラシ１４Ｂの回転方向は常時一定でもよいし、回転ブラシ１４Ｂの揺動方向に合わせて、この回転方向を正逆反転させるようにしてもよい。
その他の構成，作用および効果は、第１実施例と同じであるので説明を省略する。
【００２７】
【発明の効果】
この発明によれば、多数枚の半導体ウェーハをギャザーし、砥液を各ノッチ部の溝口部分に供給しながら、ウェーハ周方向に沿って一括してアール面取りするようにしたので、この溝口部分にアール面取りを施す溝口部分のアール面取り装置の設備コストを低減することができる。しかも、複数枚のウェーハの各溝口部分を、均一かつ高精度に、一括して低コストでアール面取りすることができる。
【００２８】
特に、請求項３に記載の発明によれば、ブラシ毛の長さを、ノッチ部の形状に合わせて異ならせるようにしたので、例えば曲率が比較的大きな溝口部分でも、溝口部分の下部までブラシ毛の先端を到達させることができる。その結果、このようなアールが大きい溝口部分でも、均一かつ高精度な面取りを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例に係る半導体ウェーハのノッチ部のアール面取り装置の使用中の斜視図である。
【図２】この発明の第１実施例に係る半導体ウェーハのノッチ部のアール面取り装置に使用されるブラシの拡大斜視図である。
【図３】他の形態のブラシの拡大斜視図である。
【図４】アール面取りされた半導体ウェーハのノッチ部の拡大断面図である。
【図５】この発明の第２実施例に係る半導体ウェーハのノッチ部のアール面取り装置の使用中の斜視図である。
【符号の説明】
１０，３０  半導体ウェーハのノッチ部のアール面取り装置、
１１  ウェーハ保持手段、
１３  スラリー供給手段と、
１４，１４Ａ，１４Ｂ  ブラシ、
１４ａ，１４ｂ  ブラシ毛、
１５  ブラッシング手段、
Ｗ  シリコンウェーハ（半導体ウェーハ）、
ｎ  ノッチ部、
ｎ１  溝口部分。
【図１】
0003539543.tif 000002
【図２】
0003539543.tif 000003
【図３】
0003539543.tif 000004
【図４】
0003539543.tif 000005
【図５】
0003539543.tif 000006