(57)【要約】【課題】【解決しようとする課題】従来、半導体ウエハを得て単品ごとに外周エッジ部を形成する方法では、スライスの基準が取りにくく、半導体ウエハをミクロン単位での一定の厚みや、平行面とする平坦状にスライスすることが困難であり、後の半導体ウエハの加工に影響を与えるものであった。【解決手段】本発明は、粗研削砥石に形成したスライシング巾の粗砥石外周頂面と、粗砥石外周頂面の両側に外周エッジ部を形成するための粗砥石傾斜面と、仕上研削砥石の外周に形成したスライシング巾を仕上研削加工する仕上砥石外周頂面と、仕上砥石外周頂面の両側に外周エッジ部の片側傾斜面を仕上研削加工する仕上砥石傾斜面と、粗研削砥石と仕上研削砥石とを装着し移動停止並びに昇降可能に横設された砥石用回転駆動軸とを備えたものであり、更に、その加工方法である。【選択図】　　　図１
2004079977.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状のシリコン単結晶インゴットの胴周に環状凹溝を研削加工するシリコン単結晶インゴットの加工装置であって、略円板状の粗研削砥石の外周に形成したシリコン単結晶インゴットをスライシングするためのスライシング巾の粗砥石外周頂面と、該粗砥石外周頂面の両側に夫々隣合う半導体ウエハの外周エッジ部の夫々の片側傾斜面を形成するための夫々の粗砥石傾斜面と、略円板状の仕上研削砥石の外周に形成した前記粗砥石外周頂面で粗研削加工したスライシング巾を仕上研削加工する仕上砥石外周頂面と、該仕上砥石外周頂面の両側に前記粗砥石傾斜面で粗研削加工した半導体ウエハの外周エッジ部の夫々の片側傾斜面を仕上研削加工する夫々の仕上砥石傾斜面と、前記粗研削砥石と前記仕上研削砥石とをスライシングされる半導体ウエハの厚みとスライシング巾とを加えた巾の一定間隔を有して装着し粗研削砥石の方向に前記一定間隔で移動停止並びに周方向に昇降可能に横設された砥石用回転駆動軸とを備えたことを特徴とするシリコン単結晶インゴットの加工装置。
【請求項２】
円柱状のシリコン単結晶インゴットの胴周に環状凹溝を研削加工するシリコン単結晶インゴットの加工方法であって、略円板状の粗研削砥石の外周に形成したシリコン単結晶インゴットをスライシングするためのスライシング巾の粗砥石外周頂面と、該粗砥石外周頂面の両側に夫々隣合う半導体ウエハの外周エッジ部の夫々の片側傾斜面を形成するための夫々の粗砥石傾斜面と、略円板状の仕上研削砥石の外周に形成した前記粗砥石外周頂面で粗研削加工したスライシング巾を仕上研削加工する仕上砥石外周頂面と、該仕上砥石外周頂面の両側に前記粗砥石傾斜面で粗研削加工した半導体ウエハの外周エッジ部の夫々の片側傾斜面を仕上研削加工する夫々の仕上砥石傾斜面と、前記粗研削砥石と前記仕上研削砥石とをスライシングされる半導体ウエハの厚みとスライシング巾とを加えた巾の一定間隔を有して装着し粗研削砥石の方向に前記一定間隔で移動停止並びに周方向に昇降可能に横設された砥石用回転駆動軸とを備えたシリコン単結晶インゴットの加工装置を用いて、前記シリコン単結晶インゴットを回転可能に横設し、該シリコン単結晶インゴットと平行に粗研削砥石と仕上研削砥石とを装着した砥石用回転駆動軸を配設すると共に、前記粗研削砥石で前記シリコン単結晶インゴットの一端辺の胴周に底部にスライシング巾の粗研削底面と該粗研削底面の両側に隣合う半導体ウエハの夫々の外周エッジ部の傾斜面と成る夫々の粗研削傾斜面との断面略台形状の最初の環状凹溝を研削加工する工程と、砥石用回転駆動軸を粗研削砥石の方向に前記一定間隔移動させて停止させ粗研削砥石で次の環状凹溝を研削加工すると共に前の環状凹溝に仕上研削砥石で仕上研削加工する工程と、前記粗研削砥石で次の環状凹溝を研削加工すると共に前の環状凹溝に仕上研削砥石で仕上研削加工する工程を繰り返してシリコン単結晶インゴットの胴周の軸方向の略全体に一定間隔の複数の環状凹溝を研削加工する工程と、前記シリコン単結晶インゴットの胴周の軸方向の略全体に一定間隔の複数の環状凹溝を研削加工する工程の後に粗研削砥石で研削加工した最後の環状凹溝を前記仕上研削砥石で仕上研削加工する工程とを経ることを特徴とするシリコン単結晶インゴットの加工方法。
【請求項３】
前記シリコン単結晶インゴットの胴周の軸方向の略全体に一定間隔の複数の環状凹溝を仕上研削砥石で仕上研削加工した後の該複数の環状凹溝に研磨加工する工程を経ることを特徴とする請求項２に記載のシリコン単結晶インゴットの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、円柱状のシリコン単結晶インゴットの胴周に高精度にスライシングするための複数の環状凹溝を研削加工するシリコン単結晶インゴットの加工装置とその加工方法に関するものであり、更に、詳細には、ＣＺ法、ＭＣＺ法等の手段によって製造された円柱状のシリコン単結晶インゴットから半導体ウエハを得るための加工手順を変更して精度の高い平坦性、均一性を有した半導体ウエハを得るためのシリコン単結晶インゴットの加工装置とその加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
近年、この種のシリコン単結晶インゴットを多数枚にスライスして製造する半導体ウエハへの要求は、機器の小型化に伴う極薄化と、生産性の観点からの拡径化と、更には、歩留まりの観点からの超高精度な均一性と平坦加工、鏡面加工であり、極薄化され拡径化され、且つ、脆性の半導体ウエハを如何に超高精度に仕上げるかに凌ぎを削っている現状である。
【０００３】
従来、この種の円柱状のシリコン単結晶インゴットから多数の円板状の半導体ウエハを得る方法は、円柱状のシリコン単結晶インゴットをワイヤソー等のスライシングマシーンでスライスして多数の円形薄板状にして、その外周に単品ごとに外周エッジ部を研削加工して形成しているものであった。
【０００４】
【解決しようとする課題】
然し乍ら、従来のシリコン単結晶インゴットをスライスして多数の半導体ウエハを得て、半導体ウエハに単品ごとに外周エッジ部を形成する方法では、スライシングする時にスライスの基準が取りにくく、その為に、夫々の半導体ウエハをミクロン単位での一定の厚みや、表面と裏面とが平行面とする平坦状にスライスすることが困難であり、スライスした後の半導体ウエハの表面及び裏面に施す研削加工や研磨加工に影響を与えるものであり、又、半導体ウエハの単品ごとに芯を出し固定して外周に外周エッジ部を研削加工施すのは手間暇掛かる作業と成り課題を有していた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述の課題に鑑みて、鋭意研鑽の結果、シリコン単結晶インゴットの加工装置は、シリコン単結晶インゴットの胴周に環状凹溝を研削加工するシリコン単結晶インゴットの加工装置であって、粗研削砥石の外周に形成したシリコン単結晶インゴットをスライシングするためのスライシング巾の粗砥石外周頂面と、粗砥石外周頂面の両側に隣合う半導体ウエハの外周エッジ部の片側傾斜面を形成するための粗砥石傾斜面と、仕上研削砥石の外周に形成した粗砥石外周頂面で粗研削加工したスライシング巾を仕上研削加工する仕上砥石外周頂面と、仕上砥石外周頂面の両側に粗砥石傾斜面で粗研削加工した半導体ウエハの外周エッジ部の片側傾斜面を仕上研削加工する仕上砥石傾斜面と、粗研削砥石と仕上研削砥石とを一定間隔を有して装着し粗研削砥石の方向に一定間隔で移動停止並びに周方向に昇降可能に横設された砥石用回転駆動軸とを備えたものである。
【０００６】
更に、シリコン単結晶インゴットの加工方法は、シリコン単結晶インゴットの加工装置を用いて、シリコン単結晶インゴットを回転可能に横設し、シリコン単結晶インゴットと平行に粗研削砥石と仕上研削砥石とを装着した砥石用回転駆動軸を配設すると共に、粗研削砥石でシリコン単結晶インゴットの一端辺の胴周に底部にスライシング巾の粗研削底面と該粗研削底面の両側に半導体ウエハの夫々の外周エッジ部の傾斜面と成る粗研削傾斜面との断面略台形状の最初の環状凹溝を研削加工する工程と、砥石用回転駆動軸を粗研削砥石の方向に一定間隔移動させて停止させ粗研削砥石で次の環状凹溝を研削加工すると共に前の環状凹溝に仕上研削砥石で仕上研削加工する工程と、粗研削砥石で次の環状凹溝を研削加工すると共に前の環状凹溝に仕上研削砥石で仕上研削加工する工程を繰り返してシリコン単結晶インゴットの胴周の軸方向の略全体に一定間隔の複数の環状凹溝を研削加工する工程と、シリコン単結晶インゴットの胴周の軸方向の略全体に一定間隔の複数の環状凹溝を研削加工する工程の後に粗研削砥石で研削加工した最後の環状凹溝を仕上研削砥石で仕上研削加工する工程とを経るものであり、更には、シリコン単結晶インゴットの胴周の軸方向の略全体に一定間隔の複数の環状凹溝を仕上研削砥石で仕上研削加工した後の該複数の環状凹溝に研磨加工する工程を経るものである。
【０００７】
【発明の作用】
本発明は、シリコン単結晶インゴットにスライシングの基準とする複数の環状凹溝を研削加工するために、粗研削砥石に粗砥石外周頂面と夫々の粗砥石傾斜面とを設け、仕上研削砥石に仕上砥石外周頂面と夫々の仕上砥石傾斜面とを設け、粗研削砥石と仕上研削砥石とを半導体ウエハの厚みとスライシング巾とを加えた巾の一定間隔を有して装着し粗研削砥石の方向に前記一定間隔で移動停止並びに周方向に昇降可能に横設された砥石用回転駆動軸とを備えたことによって、シリコン単結晶インゴットの外周にスライシングの基準となる最初の環状凹溝を研削加工し、砥石用回転駆動軸を粗研削砥石の方向に一定間隔で移動させ停止させると共に降下させて次の環状凹溝を研削加工すると共に前の環状凹溝に仕上研削砥石で仕上研削加工し、順次繰り返し、最後の粗研削砥石により研削加工した環状凹溝を仕上研削砥石で仕上研削加工して、安定した基準とする複数の環状凹溝を研削加工するものであり、更には、仕上研削砥石で仕上研削加工した後の複数の環状凹溝に研磨加工したものである。
【０００８】
本発明の目的は、シリコン単結晶インゴットの胴周にスライシングの基準とする複数の環状凹溝を研削加工する装置と、その研削加工及び研磨加工する方法を提供して精度の高い半導体ウエハを提供するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のシリコン単結晶インゴットの加工装置とその加工方法の実施の形態を図面によって、具体的に説明する。
【００１０】
図１は本発明のシリコン単結晶インゴットの加工装置とその加工方法の実施の形態の研削加工前の概要を説明する説明側面図であり、図２は本発明のシリコン単結晶インゴットの加工装置とその加工方法の実施の形態の研削加工後の概要を説明する説明側面図であり、図３は本発明のシリコン単結晶インゴットの加工装置とその加工方法の実施の形態の研削加工後のシリコン単結晶インゴットを説明する説明側面図である。
【００１１】
本発明は、円柱状のシリコン単結晶インゴットの胴周に高精度にスライシングするための複数の環状凹溝を研削加工するシリコン単結晶インゴットの加工装置とその加工方法に関するものであり、更に、詳細には、ＣＺ法、ＭＣＺ法等の手段によって製造された円柱状のシリコン単結晶インゴットから半導体ウエハを得るための加工手順を変更して精度の高い平坦性、均一性を有した半導体ウエハを得るためのシリコン単結晶インゴットの加工装置とその加工方法に関するものであり、請求項１に記載のシリコン単結晶インゴットの加工装置は、円柱状のシリコン単結晶インゴット１の胴周に環状凹溝２を研削加工するシリコン単結晶インゴットの加工装置であって、略円板状の粗研削砥石３の外周に形成したシリコン単結晶インゴット１をスライシングするためのスライシング巾２ａの粗砥石外周頂面３ａと、該粗砥石外周頂面３ａの両側に夫々隣合う半導体ウエハの外周エッジ部の夫々の片側傾斜面２ｂを形成するための夫々の粗砥石傾斜面３ｂと、略円板状の仕上研削砥石４の外周に形成した前記粗砥石外周頂面３ａで粗研削加工したスライシング巾２ｂを仕上研削加工する仕上砥石外周頂面４ａと、該仕上砥石外周頂面４ａの両側に前記粗砥石傾斜面３ｂで粗研削加工した半導体ウエハの外周エッジ部の夫々の片側傾斜面２ｂを仕上研削加工する夫々の仕上砥石傾斜面４ｂと、前記粗研削砥石３と前記仕上研削砥石４とをスライシングされる半導体ウエハの厚みとスライシング巾２ａとを加えた巾の一定間隔を有して装着し粗研削砥石３の方向に前記一定間隔で移動停止並びに周方向に昇降可能に横設された砥石用回転駆動軸５とを備えたものである。
【００１２】
更に、請求項２に記載のシリコン単結晶インゴットの加工方法は、円柱状のシリコン単結晶インゴット１の胴周に環状凹溝２を研削加工するシリコン単結晶インゴットの加工装置であって、略円板状の粗研削砥石３の外周に形成したシリコン単結晶インゴット１をスライシングするためのスライシング巾２ａの粗砥石外周頂面３ａと、該粗砥石外周頂面３ａの両側に夫々隣合う半導体ウエハの外周エッジ部の夫々の片側傾斜面２ｂを形成するための夫々の粗砥石傾斜面３ｂと、略円板状の仕上研削砥石４の外周に形成した前記粗砥石外周頂面３ａで粗研削加工したスライシング巾２ｂを仕上研削加工する仕上砥石外周頂面４ａと、該仕上砥石外周頂面４ａの両側に前記粗砥石傾斜面３ｂで粗研削加工した半導体ウエハの外周エッジ部の夫々の片側傾斜面２ｂを仕上研削加工する夫々の仕上砥石傾斜面４ｂと、前記粗研削砥石３と前記仕上研削砥石４とをスライシングされる半導体ウエハの厚みとスライシング巾２ａとを加えた巾の一定間隔を有して装着し粗研削砥石３の方向に前記一定間隔で移動停止並びに周方向に昇降可能に横設された砥石用回転駆動軸５とを備えたシリコン単結晶インゴットの加工装置を用いて、前記シリコン単結晶インゴット１を回転可能に横設し、該シリコン単結晶インゴット１と平行に粗研削砥石３と仕上研削砥石４とを装着した砥石用回転駆動軸５を配設すると共に、前記粗研削砥石３で前記シリコン単結晶インゴット１の一端辺の胴周に底部にスライシング巾２ａの粗研削底面と該粗研削底面の両側に隣合う半導体ウエハの夫々の外周エッジ部の傾斜面と成る夫々の粗研削傾斜面との断面略台形状の最初の環状凹溝２を研削加工する工程と、砥石用回転駆動軸５を粗研削砥石３の方向に前記一定間隔移動させて停止させ粗研削砥石３で次の環状凹溝２を研削加工すると共に前の環状凹溝２に仕上研削砥石４で仕上研削加工する工程と、前記粗研削砥石３で次の環状凹溝２を研削加工すると共に前の環状凹溝２に仕上研削砥石４で仕上研削加工する工程を繰り返してシリコン単結晶インゴット１の胴周の軸方向の略全体に一定間隔の複数の環状凹溝２を研削加工する工程と、前記シリコン単結晶インゴット１の胴周の軸方向の略全体に一定間隔の複数の環状凹溝２を研削加工する工程の後に粗研削砥石３で研削加工した最後の環状凹溝２を前記仕上研削砥石４で仕上研削加工する工程とを経るものである。
【００１３】
更には、請求項３に記載のシリコン単結晶インゴットの加工方法は、請求項２に記載のシリコン単結晶インゴットの加工方法において、前記シリコン単結晶インゴット１の胴周の軸方向の略全体に一定間隔の複数の環状凹溝２を仕上研削砥石４で仕上研削加工した後の該複数の環状凹溝２に研磨加工する工程を経るものである。
【００１４】
即ち、本発明のシリコン単結晶インゴットの加工装置で研削加工するシリコン単結晶インゴット１は、ＣＺ法と称されるチョクラルスキー法で製造されるのが一般的な方法と成っており、石英製坩堝内で高順度シリコンを溶融させ、その中にシードと呼ばれる種結晶を含浸させ、これを低速で回転させながら引き上げて単結晶を成長させて得るものであり、円柱状で径は６乃至１４インチ程度のものであり、その長さは径の数倍のものである。
【００１５】
そして、図１乃至図２に図示する如く、粗研削砥石３は略円板状のもので中心辺には、後述する砥石用回転駆動軸５に装着させるための貫通孔を形成しており、外周には後述する粗砥石外周頂面３ａと夫々の粗砥石傾斜面３ｂとを備えた断面略台形状のものである。
【００１６】
次に、粗砥石外周頂面３ａはシリコン単結晶インゴット１を後にワイヤーソー等のスライシングマシーンでスライスするためのスライシング巾２ａに設定しているもので、更に、粗砥石傾斜面３ｂは前記粗砥石外周頂面３ａの両側に中心方向に拡がるように設けられているもので、後にスライシングされる隣合う半導体ウエハの外周エッジ部の夫々の片側傾斜面２ｂを形成するためのものである。
【００１７】
次いで、仕上研削砥石４は前記粗研削砥石３と同形状のもので、砥石の粒子を細かくして仕上研削加工するものであり、粗砥石外周頂面３ａと同様なスライシング巾２ａの仕上砥石外周頂面４ａと、該仕上砥石外周頂面４ａの両側に粗砥石傾斜面３ｂと同様な隣合う半導体ウエハの外周エッジ部の夫々の仕上砥石傾斜面４ｂとを備えているものである。
【００１８】
更に、砥石用回転駆動軸５は粗研削砥石３と仕上研削砥石４とを一定間隔を有して装着すると共に駆動源（図示しない）から回転力を得て回転するものであり、且つ、粗研削砥石３の方向に前記一定間隔で移動停止並びに周方向に昇降可能に横設されているものであり、駆動源及び一定間隔で移動停止並びに昇降させる手段は各種手段が有り、ここでは特に限定するものではなく、円柱状のシリコン単結晶インゴット１の胴周に後述する複数の環状凹溝２を研削加工できる手段で有れば構わないものである。
【００１９】
次いで、前記一定間隔とは、円柱状のシリコン単結晶インゴット１から後にワイヤソー等のスライシングマシーンでスライシングされる半導体ウエハの厚みとスライシング巾２ａを加えた巾のを指しているものである。
【００２０】
そして、本発明のシリコン単結晶インゴットの加工方法は、前記シリコン単結晶インゴットの加工装置を用いて、シリコン単結晶インゴット１の胴周に一定間隔の複数の環状凹溝２を研削加工するものである。
【００２１】
先ず、円柱状のシリコン単結晶インゴット１の両端をチャックでくわえて回転可能に横設すると共に、粗研削砥石３と仕上研削砥石４とを装着した砥石用回転駆動軸５シリコン単結晶インゴット１と夫々平行に配設するものである。
【００２２】
次に、最初の環状凹溝２を研削加工する工程では、砥石用回転駆動軸５を回転させながら降下させシリコン単結晶インゴット１の一端辺の胴周に粗研削砥石３で研削加工するもので、粗研削砥石３の外周には後にスライシングするためのスライシング巾２ａの粗砥石外周頂面３ａと、該粗砥石外周頂面３ａの両側には後にスライシングされる隣合う半導体ウエハの夫々の外周エッジ部の夫々の片側傾斜面２ｂを研削加工するための粗砥石傾斜面３ｂを備えており、シリコン単結晶インゴット１の胴周にスライシング巾２ａの粗砥石外周頂面３ａで研削加工される粗研削底面と、該粗研削底面の両側には粗砥石傾斜面３ｂで研削加工される粗研削傾斜面との断面略台形状の最初の環状凹溝２が研削加工されるものである。
【００２３】
次いで、粗研削砥石３で次の環状凹溝２を研削加工すると共に前の環状凹溝２に仕上研削砥石４で仕上研削加工する工程は、砥石用回転駆動軸５を粗研削砥石３の方向に一定間隔、つまり、半導体ウエハの厚みとスライシング巾２ａを移動させて停止させ降下させて次の環状凹溝２を研削加工するものであるが、同時に仕上研削砥石４で前の環状凹溝２を仕上研削加工するものである。
【００２４】
更に、シリコン単結晶インゴット１の胴周の略全体に一定間隔の複数の環状凹溝２を研削加工する工程は、前記粗研削砥石３で次の環状凹溝２を研削加工すると共に前の環状凹溝２に仕上研削砥石４で仕上研削加工する工程を繰り返して、前記シリコン単結晶インゴット１の胴周の軸方向の略全体に一定間隔の複数の環状凹溝２を研削加工するものである。
【００２５】
更には、最後の環状凹溝２を前記仕上研削砥石４で仕上研削加工する工程は、前記シリコン単結晶インゴット１の胴周の略全体に一定間隔の複数の環状凹溝２を研削加工する工程を最後まで繰り返すと、最後の環状凹溝２は粗研削砥石３で研削加工した状態で残るものあり、最後の環状凹溝２を仕上研削砥石４で仕上研削加工するものである。
【００２６】
つまり、本発明のシリコン単結晶インゴットの加工装置とその加工方法は、シリコン単結晶インゴット１の胴周の略全体に一定間隔の複数の環状凹溝２を研削加工したことによって、シリコン単結晶インゴット１をスライシングする時に夫々の環状凹溝２を基準としてスライシングできるもので、一定の厚みに且つ平行状態の表面と裏面を備えた半導体ウエハをスライスできるものである。
【００２７】
加えて、シリコン単結晶インゴット１の胴周の軸方向の略全体に一定間隔の複数の環状凹溝２を仕上研削砥石４で夫々研削加工した後に、該複数の環状凹溝２に研磨加工するものであり、研磨加工は研磨用砥石又は柔軟なバフ等によって施すものであり、研磨加工を施すことにより後にスライシングされる半導体ウエハの外周部の強度が増加すると共に、スライシングのための基準の精度が向上することから、スライシングの精度も向上するもので、より最終製品の半導体ウエハに近い状態でスライシングすることが可能となるものである。
【００２８】
【発明の効果】
前述の如く構成した本発明のシリコン単結晶インゴットの加工装置とその加工方法は、シリコン単結晶インゴットの胴周にスライシング巾と隣合う半導体ウエハの外周エッジ部の夫々の片側傾斜面を備えた複数の環状凹溝を研削加工したため、環状凹溝を基準としてシリコン単結晶インゴットのスライシングをすることができ、超高品質の研磨仕上加工を求められる昨今の半導体ウエハに充分対応できるもので、特に、半導体ウエハの均一性、平坦性の精度の向上が図れるもので、生産性及び歩留まりを向上させるものであり、画期的で有効な発明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明のシリコン単結晶インゴットの加工装置とその加工方法の実施の形態の研削加工前の概要を説明する説明側面図である。
【図２】図２は本発明のシリコン単結晶インゴットの加工装置とその加工方法の実施の形態の研削加工後の概要を説明する説明側面図である。
【図３】図３は本発明のシリコン単結晶インゴットの加工装置とその加工方法の実施の形態の研削加工後のシリコン単結晶インゴットを説明する説明側面図である。
【符号の説明】
１　　　シリコン単結晶インゴット
２　　　環状凹溝
２ａ　　スライシング巾
２ｂ　　片側傾斜面
３　　　粗研削砥石
３ａ　　粗砥石外周頂面
３ｂ　　粗砥石傾斜面
４　　　仕上研削砥石
４ａ　　仕上砥石外周頂面
４ｂ　　仕上砥石傾斜面
５　　　仕上砥石用回転駆動軸
【図１】
2004079977.tif 000003
【図２】
2004079977.tif 000004
【図３】
2004079977.tif 000005