(57)【要約】【課題】外周部に厚板部を有しており、その厚板部の外壁にノッチが形成された半導体ウエハにおいて、ノッチ近傍の厚板部を補強することで、半導体ウエハのハンドリングに際に半導体ウエハの破損を抑制することができる技術を提供する。【解決手段】補強用冶具１０は、半導体ウエハ１の周方向の一部で厚板部５の上面５ｂと当接する上壁１２と、半導体ウエハ１の周方向の一部で厚板部５の下面５ｃと当接する下壁１４と、上壁１２と下壁１４を接続する外側壁１６を有する。半導体ウエハ１の厚板部５は、上壁１２と下壁１４によって挟み込まれている。外側壁１６の厚板部５と対向する面には、補強用冶具１０が厚板部５に取付けられた状態でノッチに挿入される第２突起１８が形成されている。また、上壁１２の内周端には、厚板部５の内周壁５ｄに係合する第１突起２０が形成されている。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄板部と、その薄板部の外周に設けられると共に薄板部よりも板厚が厚くされた厚板部を有しており、その厚板部の外壁にノッチが形成されている半導体ウエハの厚板部に外側から取付けられ、その半導体ウエハを補強する補強用冶具であって、
半導体ウエハの周方向の一部で厚板部の上面と当接可能な上壁と、
半導体ウエハの周方向の一部で厚板部の下面と当接可能な下壁と、
上壁と下壁の外周縁を接続する外側壁と、
を有しており、
上壁と下壁の少なくとも一方には、補強用冶具が半導体ウエハに取付けられたときに、厚板部の内周壁に係合する第１突起が形成されており、
上壁と下壁と外側壁の内周の少なくとも１つには、補強用冶具が半導体ウエハに取付けられたときに、厚板部のノッチに係合して補強用冶具の半導体ウエハの周方向への移動を規制する第２突起が形成されていることを特徴とする補強用冶具。
【請求項２】
第２突起は、厚板部のノッチと略同一の形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の補強用冶具。
【請求項３】
材質がサファイアであることを特徴とする請求項１又は２の補強用冶具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハの補強用冶具に関する。特に、外周部に内周部よりも板厚が厚い厚板部を有しており、その厚板部の外壁にノッチが形成されている半導体ウエハに用いられる補強用冶具に関する。
【背景技術】
【０００２】
縦型半導体素子は、活性層が薄いほどオン抵抗が小さくなり、エネルギー損失が少なくて済む。また、携帯電話等の小型端末に用いられる半導体素子では、軽量化、薄型化のために、活性層の薄型化が望まれている。活性層を薄くするためには、半導体ウエハの板厚を薄くしなければならない。しかし、半導体ウエハの板厚を薄くすると、半導体素子の製造中に半導体ウエハが破損する等の問題がある。そこで、半導体ウエハの破損を防止でき、かつ、活性層が薄い半導体素子を作製するために用いられる半導体ウエハが開発されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
特許文献１の半導体ウエハは、薄板部と、その薄板の外側を同心円状に囲む厚板部を備えている。この半導体ウエハでは、薄板部に半導体素子を作製する。薄板部に半導体素子を形成するため、活性層の薄い半導体素子を作製することができる。また、この半導体ウエハでは、強度の低い薄板部を薄板部よりも板厚の厚い厚板部によって補強している。そのため、半導体素子の製造中に半導体ウエハが破損することを防止している。
なお、この種の半導体ウエハには、通常、結晶の面方位を特定するために、半導体ウエハの外周部に切欠形状のノッチが設けられる。特許文献１の半導体ウエハのように外周部に厚板部が設けられている場合、上記したノッチは、厚板部に形成されることとなる。厚板部に形成されたノッチは、光透過型センサ（例えば、レーザセンサ）によって検出され、半導体ウエハの結晶の面方位が調整される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２８１５５１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半導体ウエハは、半導体素子を作製する各工程において、前工程で用いられた装置から取り出され、運搬され、次の工程で用いられる装置にセットされる（即ち、ハンドリングされる）。このハンドリングは、通常、ハンドリング装置を用いて行われる。ハンドリング装置は、半導体ウエハを把持し、把持した状態で運搬する。ハンドリング時には半導体ウエハに応力が作用する。特に、近年の半導体ウエハの大型化に伴い、そのハンドリングも難しくなっている。半導体ウエハに応力が作用すると、その応力が厚板部のノッチ近傍に集中してしまう。これにより、ノッチ近傍が破損の起点となり、厚板部が破損してしまう虞がある。厚板部が破損してしまうと、強度の低い薄板の薄板部は、容易に破損してしまうこととなる。
【０００６】
本発明は上述した事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、半導体ウエハに形成されたノッチ近傍を補強することで、半導体ウエハのハンドリング時の破損を抑制することができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の補強用冶具は、薄板部と、その薄板部の外周に設けられると共に薄板部よりも板厚が厚くされた厚板部を有しており、その厚板部の外壁にノッチが形成されている半導体ウエハに用いられる。この補強用冶具は、半導体ウエハの厚板部に外側から取付けられ、その半導体ウエハを補強する。その補強用冶具は、半導体ウエハの周方向の一部で厚板部の上面と当接可能な上壁と、半導体ウエハの周方向の一部で厚板部の下面と当接可能な下壁と、上壁と下壁の外周縁を接続する外側壁を有している。そして、上壁と下壁の少なくとも一方には、補強用冶具が半導体ウエハに取付けられたときに、厚板部の内周壁に係合する第１突起が形成されており、上壁と下壁と外側壁の内周の少なくとも１つには、補強用冶具が半導体ウエハに取付けられたときに、厚板部のノッチに係合して補強用冶具の半導体ウエハの周方向への移動を規制する第２突起が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
この補強用冶具は、半導体ウエハの厚板部のノッチが形成された部位に取付けられる。補強用冶具が半導体ウエハに取り付けられた状態では、第１突起によって半導体ウエハの半径方向に対する移動が規制され、第２突起によって半導体ウエハの周方向に対する移動が規制される。これによって、補強用冶具は、厚板部のノッチが形成された部位から外れることなく取り付けられ、半導体ウエハの厚板部を上下から支持する。そのため、ノッチ近傍の厚板部が補強される。これにより、半導体ウエハのハンドリング時に作用する応力によってノッチ近傍の厚板部が変形することが抑えられ、また、ノッチ近傍に応力が集中することが抑制され、ノッチ近傍が破損の起点となることを防止することができる。
【０００９】
この補強用冶具の第２突起は、厚板部のノッチと略同一の形状を有しているようにしてもよい。すなわち、第２突起は、ノッチによって切り欠かれた部分と略同一の形状を有しており、補強用冶具が半導体ウエハに取付けられたときに、第２突起がノッチに隙間無く嵌合する。この構成によれば、ノッチによって切り欠かれた部位を第２突起によって補うことができる。これによって、ノッチ近傍の厚板部の強度を高くすることができる。
【００１０】
補強用冶具は、材質がサファイアであることが好ましい。サファイアは高強度である。そのため、補強用冶具の板厚を薄くすることができる。これにより、半導体ウエハの加工の邪魔になりにくい。また、サファイアの熱膨張率は、半導体ウエハ（典型的にはシリコン）の熱膨張率と同様に小さい。そのため、酸化膜形成工程やエッチング工程等の高温環境下でも、補強用冶具と半導体ウエハの熱変形量の違いによって半導体ウエハに作用する応力を小さくすることができる。また、サファイアは、半導体ウエハのエッチングに用いられる酸・アルカリ溶液に対して耐性が高い。また、サファイアは光透過性であるため、ノッチを検出するときの邪魔にならない。そのため、補強用冶具は、半導体ウエハに半導体素子が作製される工程の間、ずっと取り付けたままにしておくことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
下記の実施例に記載の技術の主要な特徴について列記する。
（形態１）  上壁と下壁は、外側壁側から開放端側に向かうに従って、その間隔が小さくなるように設けられている。
（形態２）  補強用冶具の上壁、下壁、外側壁、第１突起及び第２突起は一体で形成されている。
【実施例】
【００１２】
本発明を具現化した一実施例に係る半導体ウエハの補強用冶具を説明する。まず、補強用冶具が取付けられる半導体ウエハの一例を図面を参照して説明する。
図１は、半導体ウエハ１の平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。図１，２に示すように、半導体ウエハ１は、薄板部３と厚板部５を有しており、シリコンで一体に作製されている。薄板部３は円板形状を有している。薄板部３の外周には、厚板部５が一巡するように形成されている。厚板部５は、薄板部３の上面（図２で示す上面）から上方に突出している。厚板部５の下端面５ｃ（図２で示す下端）は、薄板部３の下面３ｃと同一平面上に位置している。厚板部５の外壁には、ノッチ７が形成されている。図１に示すように、ノッチ７は、厚板部５を半導体ウエハ１の半径方向に切欠いて形成されている。ノッチ７の切欠き深さ（半導体ウエハ１の半径方向の深さ）は、厚板部５の半径方向の寸法よりも若干小さく形成されている（例えば、厚板部５の半径方向の寸法が３ｍｍのときにノッチ７の切欠き深さは約２ｍｍとすることができる）。図２に示すように、ノッチ７は、厚板部５の上下方向（図２に示す上下方向）の全長に亘って形成されている。なお、ノッチ７の形状は、規格によって定められたものを用いることができる。
【００１３】
次に、本発明を具現化した一実施例に係る半導体ウエハの補強用冶具を図面を参照して説明する。図３は、補強用冶具１０の平面図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ断面図であり、補強用冶具１０を半導体ウエハ１に取り付けた状態を示している。図３，４に示すように、補強用冶具１０は上壁１２と下壁１４と外側壁１６を有している。
上壁１２は、外側壁１６の上端に接続されている。上壁１２は、半導体ウエハ１の厚板部５に対応する円弧状に形成されている。上壁１２の周方向の寸法は、厚板部５に形成されたノッチ７の周方向の寸法に応じて設定されている（例えば、ノッチ７の１０倍の長さ）。上壁１２の半径方向の寸法は、半導体ウエハ１の厚板部５の半径方向の寸法よりわずかに大きくされている。上壁１２は、水平方向（すなわち、外側壁１６に対して垂直な方向）から少しだけ下方（下壁１４の方向）に傾斜するように形成されている。上壁１２の内周端には第１突起（爪）２０が形成されている。第１突起２０は、上壁１２の長手方向に全長に亘って形成されている。第１突起２０は、上壁１２から下方に向かって伸びている。
下壁１４は、外側壁１６の下端に接続されている。下壁１４も、上壁１２と同様に、半導体ウエハ１の厚板部５に対応する円弧状に形成されている。下壁１４の周方向の寸法は、上壁１２の周方向の寸法と同一に設定されている。下壁１４の半径方向の寸法は、上壁１２の半径方向の寸法よりわずかに小さく、かつ、半導体ウエハ１の厚板部５の半径方向の寸法よりわずかに大きくされている。下壁１４は、水平方向から少しだけ上方（上壁１４の方向）に傾斜するように形成されている。このため、上壁１２と下壁１４の間隔は、外側壁１６側から内周側（開放端側）に向かうに従って小さくなっている。具体的には、上壁１２と下壁１４に外力が作用しない状態では、外側壁１６側の端部において上壁１２と下壁１４の間隔が半導体ウエハ１の厚板部５の板厚より大きくされ、一方、内周側において上壁１２と下壁１４の間隔は半導体ウエハ１の厚板部５の板厚より小さくされている。後述するように、補強用冶具１０は弾性を有する材料によって一体に作製されているため、上壁１２と下壁１４に外力を加えることで、上壁１２と下壁１４の間隔を広げたり狭めたりすることができる。
上壁１２と下壁１４とは、外側壁１６で接続されている。外側壁１６は、半導体ウエハ１の厚板部５の板厚より大きな幅（上下方向の寸法）を有している。外側壁１６の内周面には、第２突起１８が形成されている。第２突起１８は、外側壁１６の内周面から上壁１２と下壁１４の開放端側に向かって突出している。第２突起１８の上端は、上壁１２と接続されている。第２突起１８の下端は、下壁１４と接続されている。
上述した上壁１２、下壁１４、外側壁１６、第２突起１８及び第１突起２０は、一体で作製されている。補強用冶具１０は、サファイアで作製されている。サファイアは、半導体ウエハ１の材料であるシリコンと比較して、大きなヤング率、曲げ強度を有する一方で、シリコンと同程度の熱膨張係数を有している。
【００１４】
上述した補強用冶具１０は、半導体ウエハ１の厚板部５のノッチ７を形成した部分に取付けられる。上述したように、補強用冶具１０の上壁１２と下壁１４の内周側（開放端側）の間隔は、補強用冶具１０に外力が作用しない状態では、半導体ウエハ１の厚板部５の板厚より小さくされている。このため、補強用冶具１０を半導体ウエハ１の厚板部５に取り付けるためには、まず、厚板部５のノッチ７に補強用冶具１０の第２突起１８が挿し込まれるように、半導体ウエハ１に対して補強用冶具１０の周方向の位置を調整する。次に、上壁１２と下壁１４に外力を加えて外側に開き、上壁１２（第１突起２０）と下壁１４の間に半導体ウエハ１の厚板部５を挿し込み、補強用冶具１０を半導体ウエハ１の中心に向かって押し込む。補強用冶具１０が半導体ウエハ１の中心に向かって押し込まれて、上壁１２の第１突起２０が厚板部５の内壁５ｄに到達すると、上壁１２がその弾性によって初期状態に戻ろうとする。これによって、半導体ウエハ１の厚板部５が補強用冶具１０の上壁１２と下壁１４によって挟み込まれ、半導体ウエハ１に補強用冶具１０が取り付けられる。
【００１５】
補強用冶具１０が半導体ウエハ１に取り付けられた状態では、上壁１２は厚板部５の上面５ｂと対向する。上壁１２は、上面５ｂに対して傾斜しており、半導体ウエハ１の半径方向内側に向かうに従って上面５ｂとの距離が小さくなる。そして、上壁１２は、上面５ｂの内周端に上壁１２の長手方向の全長に亘って当接する。また、第１突起２０は、厚板部５の内壁５ｄに係合する。第１突起２０が厚板部５の内壁５ｄに係合することで、半導体ウエハ１に対して補強用冶具１０が半径方向に位置ずれすることが防止される。
また、下壁１４は、厚板部５の下面５ｃと対向する。下壁１４は、下面５ｃに対して傾斜しており、半導体ウエハ１の半径方向内側に向かうに従って下面５ｃとの距離が小さくなる。そして、下壁１４は、その内周端で半導体ウエハ１の厚板部５の下面５ｃと当接する。下壁１４は、その長手方向の全長に亘って下面５ｃと当接する。ここで、上壁１２と下壁１４の内周側の間隔は、外力が作用しない状態では、厚板部５の板厚より小さくされていることから、厚板部５は上壁１２と下壁１４によって挟持される。
また、外側壁１６は、厚板部５の外壁５ａと並行して配置され、外壁５ａとの間には隙間が設けられる。第２突起１８は、厚板部５に形成されたノッチ７に挿入される。第２突起１８がノッチ７に挿入された状態では、その右面１８ａがノッチ７の右面７ａに当接し、その左面１８ｂがノッチ７の左面７ｂに当接する。これによって、半導体ウエハ１に対して補強用冶具１０が周方向に位置ずれすることが防止される。
【００１６】
上述したように、補強用冶具１０は、第２突起１８がノッチ７に挿入され、第１突起２０が厚板部５の内壁５ｄに係合することで、半導体ウエハ１に取り付けられる。第２突起１８がノッチ７に挿入されているため、補強用冶具１０は厚板部５の円周方向に固定される。また、補強用冶具１０は、第１突起２０が厚板部５の内壁５ｄに係合するため、補強用冶具１０が半導体ウエハ１から脱落することを防止することができる。
また、ノッチ７近傍の厚板部５は、上壁１２と下壁１４によって挟持されるため、半導体ウエハ１をハンドリングする際の応力によるノッチ７近傍の厚板部５の変形を抑制することができる。これにより、ノッチ７近傍の厚板部５に応力が集中することを抑制することができる。
また、上壁１２は、厚板部５の上面５ｂに対して傾斜し、上面５ｂの内周端のみに接触している。また、下壁１４は、厚板部５の下面５ｃに対して傾斜し、その内周端のみで下面５ｃに接触している。また、外側壁１６と厚板部５の外壁５ａの間には隙間が設けられている。これらのため、補強用冶具１０は、半導体ウエハ１に対して完全に拘束されておらず、自由度を有している。そのため、上壁１２と下壁１４に力を加えることで、補強用冶具１０を半導体ウエハ１から容易に取外すことができる。これにより、補強用冶具１０を繰り返し使用することができる。
また、補強用冶具１０は、サファイアで作製されている。サファイアは、ヤング率が大きく、曲げ強度も大きいため、外力による変形が小さく抑えられる。このため、半導体ウエハ１の厚板部５を効果的に補強することができる。また、サファイアの熱膨張率は、シリコンの熱膨張率と同様に小さい。そのため、酸化膜形成工程やエッチング工程等の高温環境下でも、半導体ウエハ１と補強用冶具１０の熱変形量の相違によって半導体ウエハ１に作用する応力を小さくすることができる。また、強度が高いため、補強用冶具１０の板厚を薄くすることができる。したがって、半導体ウエハ１０の加工の邪魔になりにくい。また、サファイアは、半導体ウエハ１のエッチングに用いられる酸・アルカリ溶液に対して耐性が高い。そのため、補強用冶具１０は、半導体ウエハ１に半導体素子が作製される工程の間、ずっと取り付けたままにしておくことができる。
さらに、半導体ウエハ１を各装置にセットする際には、半導体ウエハ１の面方位を合わせるために、半導体ウエハ１に形成されたノッチ７を検出する。通常のノッチ７の検出方法は、半導体ウエハ１の外周端から所定の距離だけ内側（例えば、１ｍｍ〜２ｍｍ程度）に、半導体ウエハ１の上下両側のうち少なくとも一方の側からレーザ光を照射し、そのレーザ光を半導体ウエハ１の周方向に移動させる。ノッチ７が形成されていない箇所では、レーザ光は半導体ウエハ１に遮断される。ノッチ７が形成されている箇所では、レーザ光が半導体ウエハ１に遮断されない。このレーザ光を半導体ウエハ１の上下両側のうちレーザ光を照射する側と反対側から検出することによって、ノッチ７の位置を特定する。サファイアは光透過性である。そのため、補強用冶具１０は、ノッチ７を検出する際に用いられるレーザ光を透過させることができる。これにより、補強用冶具１０を取り付けたままでも、ノッチ７を検出することができる。
【００１７】
なお、補強用冶具は、上述した実施例以外の形状とすることもできる。補強用冶具のその他の実施例について図面を参照して説明する。以下では、上述した補強用部材１０と同様の箇所には、補強用部材１０と同一の符号を付して、その説明を省略する。
図５に示す補強用冶具３０は、第２突起３２以外、補強用冶具１０と同一に構成されている。補強用冶具３０の第２突起３２は、外側壁１６の内周面に形成されている。第２突起３２の形状は、ノッチ７の形状と略同一に形成されている。このため、補強用冶具３０が半導体ウエハ１に取付けられると、ノッチ７に第２突起３２が略隙間なく嵌合する。これにより、ノッチ７によって薄くなっている厚板部５の半径方向の板厚を補うことができる。これにより、ノッチ７近傍の厚板部５を効果的に補強することができる。
【００１８】
また、図６，７に示す補強用冶具４０は、第２突起４２，４４以外、補強用冶具１０と同一に構成されている。第２突起４２ａ，４２ｂは、上壁１２と外側壁１６から突設されている。第２突起４２ａ，４２ｂは、ノッチ７の周方向の幅内に２つ並んで配置されている。第２突起４２ａはノッチ７の右側面７ａに当接し、第２突起４２ｂはノッチ７の左側面７ｂに当接する。第２突起４４ａ，４４ｂは、下壁１４と外側壁１６から突設されている。第２突起４４ａ，４４ｂは、ノッチ７の周方向の幅内に２つ並んで配置されている。第２突起４４ａはノッチ７の右側面７ａに当接し、第２突起４４ｂはノッチ７の左側面７ｂに当接する。第２突起４２と第２突起４４とは、図７によく示されるように、上下方向に離間して配置されている。このような構成でも、第２突起４２，４４がノッチ７の両側面７ａ，７ｂに係合することによって、補強用冶具４０が厚板部５の周方向へ移動することを規制することができる。
上記した以外にも、補強用冶具の第２突起は、様々な形態を採ることができる。例えば、外側壁１６の中間部のみから突出するように第２突起を設けてもよい（すなわち、第２突起は、上壁１２と下壁１４とに接続されない）。あるいは、上壁１２又は下壁１４の内壁面のみから上下方向に突出するように第２突起を設けてもよい（すなわち、第２突起は外側壁１６に接続されない）。このような第２突起としても、第２突起がノッチ７の内面７ａ，７ｂに係合することによって、補強用冶具が厚板部５の周方向へ移動することを規制することができる。
【００１９】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は、複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施例に用いられる半導体ウエハの一例を示す平面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面図。
【図３】本実施に係る補強用冶具の平面図。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ断面図。
【図５】本実施例に係る補強用冶具のその他の実施例を示す平面図。
【図６】同上。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図。
【符号の説明】
【００２１】
１：半導体ウエハ
５：厚板部
７：ノッチ
１０，３０，４０：補強用冶具
１２：上壁
１４：下壁
１６：外側壁
１８，３２，４２：第２突起
２０：第１突起
【図１】
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【図２】
2008171979.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2008171979.tif 000008
【図７】
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