(57)【要約】      （修正有）【課題】特定の結晶面方位の主面を有するウエハを単結晶インゴットから正確かつ簡便にに切り出すことを可能ならしめる。【解決手段】ワイヤソー切断方法において、ワイヤソーの予想切断面とステージ上の第１インゴットの特定結晶面の第１基準断面とが可能な限り平行になるようにステージを調整し、平面方位を特定し得る平面検知センサ２２を適用して第１基準断面を特定し、第１インゴットに対して第１の切断を行い、第１切断によって得られたウエハの断面と特定結晶面との間の切断ずれ角をＸ線回折によって測定し、第１インゴットに代えて第２インゴットをステージ上に載置し、平面検知センサを適用して第２基準断面が第１基準断面に平行になるようにステージを調整し、さらに、平面検知センサを用いて第２基準断面１ＢＳを切断ずれ角だけ補正するようにステージを再調整し、その後にワイヤソーで第２インゴットを切断する。【選択図】        図３
2004306536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定結晶面に平行に形成された基準断面を有する柱状の単結晶インゴットからウエハをワイヤソーで切り出す方法であって、
第１のインゴットをステージ上に載置し、
前記ワイヤソーの予想切断面と前記第１インゴットの第１基準断面とが可能な限り平行になるように前記ステージを調整し、
平面の方位を特定し得る平面検知センサを前記第１基準断面に適用することによってその第１基準断面を特定し、
前記第１インゴットに対して第１の切断を行い、
その第１切断によって得られたウエハの断面と前記特定結晶面との間の切断ずれ角をＸ線回折によって測定し、
前記第１インゴットに代えて第２のインゴットを前記ステージ上に載置し、
前記平面検知センサを前記第２インゴットの第２基準断面に適用して、その第２基準断面が前記第１基準断面に平行になるように前記ステージを調整し、
さらに、前記平面検知センサを用いて前記第２基準断面を前記切断ずれ角だけ補正するように前記ステージを再調整し、
その後に前記ワイヤソーで前記第２インゴットを切断することを特徴とするワイヤソー切断方法。
【請求項２】
前記第１インゴットはダミー単結晶インゴットであり、前記第１切断はテスト切断であることを特徴とする請求項１に記載のワイヤソー切断方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載されたワイヤソー切断方法を実施するための設備であって、前記ステージと、前記ワイヤソーと、前記平面検知センサとを備えたことを特徴とするワイヤソー切断設備。
【請求項４】
前記平面検知センサは同一直線上にない３点以上の複数の測定点の位置を検知してそれら複数の測定点を含む平面の方位を特定することを特徴とする請求項３に記載のワイヤソー切断設備。
【請求項５】
前記平面検知センサは鉛直方向に２点と水平方向に２点の位置を検知し得る４つのポイントセンサを含んでいることを特徴とする請求項４に記載のワイヤソー切断設備。
【請求項６】
前記ワイヤソー切断設備は切断実施領域と前記平面検知センサを格納する領域とを隔離する隔壁と、前記格納領域から前記切断実施領域へ延びるガイドレールとを含み、前記平面検知センサは前記ガイドレール上で摺動可能であり、前記隔壁は前記平面検知センサが前記格納領域と前記切断実施領域との間で移動する際に開き得るシャッタを有していることを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載のワイヤソー切断設備。
【請求項７】
前記平面検知センサは、特定した平面の方位に関するデータを処理するためのデータ処理システムに接続されていることを特徴とする請求項３から６のいずれかに記載のワイヤソー切断設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は単結晶インゴットのワイヤソーによる切断方法とそのための設備に関し、特に、半導体や誘電体などの柱状単結晶インゴットからウエハを切り出すワイヤソー切断方法とそのための設備の改善に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
円柱状や角柱状の単結晶インゴットからウエハを切り出す場合、一般には内周刃スライサ、外周刃スライサ、ワイヤソーなどが用いられる。
【０００３】
ところで、電子部品用に用いられる半導体または誘電体などのウエハは、その主面が特定の結晶学的方位を有すべきことを求められる場合が多い。たとえば、一つの柱状単結晶インゴットから切り出される複数のウエハの各々が特定結晶面方位の主面Ａを有すべき場合、まず、その柱状インゴットの一方端において高い精度でその面方位Ａを有する基準断面が形成される。
【０００４】
そのような基準断面を形成する場合、一般には、Ｘ線回折によってインゴットの結晶方位を求め、それに基づいて柱状インゴットの端部において面方位Ａを生じるように第１の断面をスライサによって形成する。そして、その第１の断面が正しく面方位Ａに一致しているかを確認するために再度Ｘ線回折によって測定し、もしその第１断面が面方位Ａから所定の許容量以上の角度差でずれていれば、そのずれ角度を補正するように第２の断面を再度スライサによって形成する。柱状インゴットの端面が所定の高精度で面方位Ａに一致する基準断面になるまで、このような操作が繰り返される。
【０００５】
こうして柱状インゴットの端部に高精度で面方位Ａを有する基準断面が形成された後には、たとえば図４に示されているようなマルチワイヤソー設備によって、面方位Ａの主面を有する複数のウエハが同時に切り出され得る。なお、本願の図面において、同一の参照符号は同一部分または相当部分を表わしている。
【０００６】
図４の概略的な斜視図に示されたマルチワイヤソー設備において、特定結晶面方位Ａの基準断面１ｓを有する円柱状単結晶インゴット１がカーボン治具２を介して固定治具３に固定される。カーボン治具２は、インゴット１から切り出されたウエハが落下するのを防止して保持するために用いられる。固定治具３は、回転ステージ１１上に設置される。ヘッドローラ１２には、複数のワイヤ１３が巻回されている。これらのワイヤ１３は、ヘッドローラ１２の回転によって、ワイヤ自体の長手方向に沿って移動させられる。ワイヤ１３としては、たとえばピアノ線が用いられ得る。そして、切断時のワイヤ１３の表面には、ＳｉＣまたはダイヤモンドなどの砥粒が混入された切断油が塗布される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図４に示されているようなマルチワイヤソー設備において実際に柱状インゴットから面方位Ａを有する複数のウエハを切り出す場合、まず図５の模式的な上面図に示されているように、基準断面１ｓとワイヤ１３とが平行になるように目視によって確認しながら回転ステージ１１を調整する。なお、図面中の点線は切断されるべき結晶学的仮想面を表わしており、基準断面１ｓはこの仮想面に平行に形成されている。または、回転ステージ１１は、目視の代わりに図４中に示されているようなツールスコープ１４を利用しながら、基準断面１ｓとワイヤ１３とが平行になるように調整される（特許文献１参照）。
【０００８】
その後、図６の模式的な側面図中の白色矢印で示されているように、回転ステージ１１が昇降させられ、その間に基準断面１ｓの移動がダイヤルゲージ１６によって測定される。ここで、回転ステージ１１の昇降中にダイヤルゲージ１６の目盛が変化すれば、それは基準断面１ｓがその回転ステージ１１の昇降方向と平行になっていないことを意味する。したがって、その場合には、図６中の黒色矢印で示されているように、傾角調整ステージ（図示せず）によって固定治具３の傾角を調整し、それによって基準断面１ｓと回転ステージ１１の昇降方向とが平行に設定される。
【０００９】
しかし、以上のように基準断面１ｓとワイヤ１３との相対関係が初期設定された後に実際にウエハの切り出しを行った場合に、得られるウエハの主面が基準断面１ｓに正確に平行にならないことがある。その原因としては、目視またはツールスコープ１４を利用して基準断面１ｓとワイヤ１３との平行性を設定するときの誤差、ダイヤルゲージ１６を利用して基準断面１ｓと回転ステージ１１の昇降方向との平行性を設定するときの誤差、さらには実際の切断の際にワイヤ１３にかかる力の影響による誤差などが考えられる。
【００１０】
そこで、本発明は、特定の結晶面方位の主面を有するウエハを単結晶インゴットから正確かつ簡便に切り出すことができるワイヤソー切断方法とそのための設備を提供することを目的としている。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００２−３３１５１８号公報
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、特定結晶面に平行に形成された基準断面を有する柱状の単結晶インゴットからウエハをワイヤソーで切り出す方法は、第１のインゴットをステージ上に載置し、ワイヤソーの予想切断面と第１インゴットの第１基準断面とが可能な限り平行になるようにステージを調整し、平面の方位を特定し得る平面検知センサを第１基準断面に適用することによってその第１基準断面を特定し、第１インゴットに対して第１の切断を行い、その第１切断によって得られたウエハの断面と特定結晶面との間の切断ずれ角をＸ線回折によって測定し、第１インゴットに代えて第２のインゴットをステージ上に載置し、平面検知センサを第２インゴットの第２基準断面に適用して、その第２基準断面が第１基準断面に平行になるようにステージを調整し、さらに、平面検知センサを用いて第２基準断面を切断ずれ角だけ補正するようにステージを再調整し、その後にワイヤソーで第２インゴットを切断することを特徴としている。
【００１３】
そうすることによって、基準断面に対して高い精度で平行な主面を有するウエハを簡便に切り出すことが可能になる。なお、第１インゴットとしてはダミー単結晶インゴットを用いることができ、第１切断はテスト切断であり得る。そのようなダミーインゴットとしては、半導体デバイスを形成するための電気的特性を満たさない単結晶インゴットやひび割れを含む単結晶インゴットなどのように不用な単結晶インゴットを利用することができる。
【００１４】
また、そのようなワイヤソー切断方法は、ステージと、ワイヤソーと、平面検知センサとを備えたワイヤソー切断設備において実施することができる。平面検知センサは、同一直線上にない３点以上の複数の測定点の位置を検知することによって、それら複数の測定点を含む平面の方位を特定することができる。平面検知センサは、鉛直方向に２点と水平方向に２点の位置を検知し得る４つのポイントセンサを含んでいることが好ましい。
【００１５】
ワイヤソー切断設備は切断実施領域と平面検知センサを格納する領域とを隔離する隔壁と、格納領域から切断実施領域へ延びるガイドレールとを含むことができ、平面検知センサはガイドレール上で摺動可能であり、隔壁は平面検知センサが格納領域と切断実施領域との間で移動する際に開くシャッタを有し得る。また、平面検知センサは、特定した平面の方位に関するデータを処理するためのデータ処理システムに接続されていることが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１から図３を参照して、本発明の一実施形態によるワイヤソー切断方法とそのための設備が、模式的な側面図で図解されている。
【００１７】
まず、図１において、ワイヤソー切断設備内で最初の第１インゴット１Ａが固定治具３上のカーボン治具２上に載置される。なお、この第１インゴット１Ａは、良好な電気的特性を有しないインゴットのようなダミーインゴットであってもよい。図１のワイヤソー切断設備は、その右側の切断実施領域を含むとともに、平面の方位を特定し得る平面検知センサ２２を収納するために左側のセンサ収納領域を含んでいる。それらのセンサ収納領域と切断実施領域との間には、シャッタ２０ａを有する隔壁２０が設けられている。切断実施領域はワイヤ１３に塗布される砥液などで汚染されやすいので、隔壁２０はセンサ収納領域内の平面検知センサ２０をそのような汚染から保護するように設けられる。
【００１８】
また、センサ収納領域と切断実施領域との間には、シャッタ２０ａ部を通過するガイドレール２１が設けられている。このガイドレール２１上には、平面検知センサ２２が摺動可能に載置される。この平面検知センサ２２は、同一直線上にはない３点以上の位置を検知し得る複数のポイントセンサを含んでいる。なお、図１においては、２つのポイントセンサ２２ａ、２２ｂのみが例示されている。
【００１９】
第１インゴット１Ａが固定治具３上のカーボン治具２上に載置されれば、従来の目視やダイヤルゲージを用いた方法によって、ワイヤソーで予想される予想切断面に対して特定結晶面方位の第１基準断面１ｓが可能な限り正確に一致するように回転ステージおよび傾角調整ステージ（図示せず）が調整される。
【００２０】
その後、隔壁２０のシャッタ２０ａが開かれ、センサ収納領域から切断実施領域へ平面検知センサ２２がガイドレール２１上で移動させられる。そして、平面検知センサ２２は、第１インゴット１Ａの第１基準断面１Ａｓに適用される。そのとき、ポイントセンサ２２ａ、２２ｂの各々は小さな球面の触子を有し、その触子が第１基準断面１Ａｓに接触させられる。こうして、同一直線状にない３点以上の位置が検知され、それによって第１基準断面１Ａｓの面方位が特定される。なお、平面検知センサ２２は、検知された複数点の位置から面方位を算出する演算装置、それらのデータを保存する記憶装置、およびデータを表示する表示装置などを含むデータ処理システム（図示せず）に接続されている。
【００２１】
平面の方位を正確かつ簡便に特定するためには、平面検知センサ２２は、水平方向に２つのポイントセンサと垂直方向に２つのポイントセンサを含むことが好ましい。そうすれば、例えばインゴットの円形、楕円形、または矩形の断面の面方位を特定する場合に、水平方向の２つのポイントセンサをその断面の幅方向の両端近傍に適用すると同時に、垂直方向の２つのポイントセンサをその断面の上下方向の両端近傍に適用することができる。そして、その断面に対する一回の平面検知センサ２２の適用によって、断面の水平方向の傾斜と垂直方向の傾斜とを高い精度で同時に特定することができる。
【００２２】
以上のようにして、平面検知センサ２２によって特定された第１インゴット１Ａの第１基準断面１Ａｓに関する面方位データは、図示されていないデータ処理システムに保存される。
【００２３】
図２において、平面検知センサ２２をガイドレール２１上で摺動させ、第１インゴット１Ａの第１基準断面１Ａｓから離脱させて、センサ収納領域に収納する。そして、隔壁２０のシャッタ２０ａが閉じられる。その後、マルチワイヤソー１３に対して第１インゴット１Ａが上昇させられ、第１の切断が行われる。
【００２４】
第１の切断が行われた後には、その第１切断によって得られたウエハの実際の断面と特定結晶面との間の切断ずれ角が、Ｘ線回折によって測定される。
【００２５】
図３において、切断された第１インゴット１Ａに代えて、第２の単結晶インゴット１Ｂが固定治具３上のカーボン治具２上に載置される。その後、隔壁２０のシャッタ２０ａが開けられ、ガイドレール２１上で平面検知センサ２２を摺動させて、それを第２インゴット１Ｂの基準断面１Ｂｓに適用する。すなわち、平面検知センサ２２中の各ポイントセンサ２２ａ、２２ｂの触子が、特定結晶面方位の第２基準断面１Ｂｓに接触させられる。そして、それらのポイントセンサの触子に接触している第２基準断面１Ｂｓの面方位が、データ処理システムに保存されている第１基準断面１Ａｓの面方位に一致するように回転ステージおよび傾角調整ステージが調整される。これによって、第２インゴット１Ｂの第２基準断面１Ｂｓは、第１インゴット１Ａの第１基準断面１Ａｓと平行に設定され得る。
【００２６】
その後さらに、第１切断の場合にＸ線回折で測定されたウエハの実際の切断面と特定結晶面との間における切断ずれ角と同じ角度だけ補正するように、回転ステージと傾角調整ステージが再度調整される。これによって、第２インゴット１Ｂの第２基準断面１Ｂｓは、ワイヤソーの実際の切断面と平行に設定され得る。
【００２７】
第２基準断面１Ｂｓの面方位が最終的に設定された後には、図２の場合と同様に、平面検知センサ２２をガイドレール２１上で摺動させてセンサ収納領域内へ格納し、隔壁２０のシャッタ２０ａが閉じられる。そして、第２の単結晶インゴット１Ｂがマルチワイヤソー１３に対して相対的に上昇させられ、第２の切断によって複数のウエハが切り出される。
【００２８】
この場合、第１インゴット１Ａにおける第１切断によって知り得たワイヤソーの実際の切断面に対して第２インゴット１Ｂの第２基準断面１Ｂｓが平行に設定されているので、第２インゴット１Ｂから切り出される複数のウエハは、いずれも高い精度で第２基準断面１Ｂｓに平行な主面を有し得る。もちろん、これに続く第３以後のインゴットについても、第２インゴットと同様の切断によって、同様に高い精度でその基準断面に平行な複数のウエハを切り出し得ることは言うまでもない。
【００２９】
以上のような切断方法において、従来と同様な切断方法が適用される第１インゴット１Ａに関しては、その第１基準断面１Ａｓに対して±０．０３度の精度で平行な主面を有する複数のウエハが切り出される。しかし、平面検知センサ２２が適用される第２インゴット１Ｂに関しては、その第２基準断面１Ｂｓに対して±０．０１度の精度で平行な主面を有する複数のウエハが切り出され得る。もちろん、平面検知センサ２２が適用される第３以後のインゴットに関しても、第２インゴットの場合と同様の切断精度が得られることは言うまでもない。
【００３０】
なお、以上の実施形態においては断面に対して機械的に接触する触子を有するポイントセンサを含む平面検知センサを利用する場合について説明されたが、光学的に位置を検知するポイントセンサを含む平面検知センサを利用してもよいことは言うまでもない。そのような、光学的ポイントセンサには、半導体レーザを利用することができる。また、機械的触子を利用する平面検知センサの実例としては、株式会社キーエンスから販売されているグラフィックアナログコントローラＲＪ−８００を入手することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、特定の結晶面方位の主面を有するウエハを単結晶インゴットから正確かつ簡便にに切り出すことができるワイヤソー切断方法とそのための設備を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるワイヤソー切断方法における初期ステップを図解する模式的な側面図である。
【図２】本発明の一実施形態によるワイヤソー切断方法における図１のステップに続くステップを図解する模式的な側面図である。
【図３】本発明の一実施形態によるワイヤソー切断方法における図２のステップに続くステップを図解する模式的な側面図である。
【図４】従来のワイヤソー切断設備の一例を示す模式的な斜視図である。
【図５】従来のワイヤソー切断方法を図解する模式的な上面図である。
【図６】従来のワイヤソー切断方法を図解する模式的な側面図である。
【符号の説明】
１  単結晶インゴット、１ｓ  基準断面、１Ａ  第１インゴット、１Ａｓ  第１基準断面、１Ｂ  第２単結晶インゴット、１Ｂｓ  第２基準断面、２  カーボン治具、３  固定治具、１１  回転ステージ、１２  ヘッドローラ、１３  ワイヤ、１４  ツールスコープ、１６  ダイヤルゲージ、２０  ワイヤソー切断設備内の隔壁、２０ａ  シャッタ、２１  ガイドレール、２２  平面検知センサ、２２ａ、２２ｂ  ポイントセンサ。
【図１】
2004306536.tif 000003
【図２】
2004306536.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004306536.tif 000006
【図５】
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【図６】
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