(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハ（１８）を複数積層して積層体（２０）を形成する工程と、
前記積層体を前記半導体ウェハの積層方向に沿って挟持する工程と、
前記積層体を挟持した状態で、該積層体を構成する前記半導体ウェハをワイヤーソー（１２）により分断する工程と
を具備する半導体ウェハの製造方法。
【請求項２】
前記積層体の挟持は、
該積層体の両端から行う
請求項１記載の半導体ウェハの製造方法。
【請求項３】
半導体ウェハ（１８）を複数積層して積層体（２０）を形成する工程と、
前記積層体をクランプ台（２４）を用いて挟持する工程と、
前記積層体を挟持したクランプ台をワイヤーソー（１２）の内部に設置する工程と、
前記積層体をクランプ台で挟持したまま、該積層体を構成する前記半導体ウェハを前記ワイヤーソーにより分断する工程と
を具備する半導体ウェハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハの製造方法に関し、特に、厚さの薄い半導体ウェハの分断に有効な半導体ウェハの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パワートランジスタやパワーＭＯＳＦＥＴ等のパワーデバイスの製造には、シリコンウェハの片面に高濃度のドーパントを拡散させた拡散ウェハが用いられる。この拡散ウェハの製造方法としては、ドーパントを両面に拡散したシリコンウェハを２分割して行う方法が知られている。この２分割する方法によれば、１枚のシリコンウェハから２枚の片面拡散ウェハが得られるため、生産性の面からも好ましく、現在この方法が主流となっている。
【０００３】
さらに、上記２分割法では、生産効率を向上させるために、複数のシリコンウェハを一度に分断する様々な方法が試みられている。このような複数ウェハの一括分断は、ワイヤーソーの利用によって既に実用化のレベルに達しており、数々の公知例が報告されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
パワーデバイスの製造では、ウェハの厚さはそれ程問題視されないため、薄い半導体ウェハを分断することができれば、材料費の低減が期待できる。従って、公知の方法よりもウェハの分断精度を向上させて、生産コストの低減を図ることが望まれる。
【０００５】
そこで、本発明は、厚さの薄い半導体ウェハの分断に有効な半導体ウェハの製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する手段として、以下に示すアプローチを行ったのでここに説明する。まず、次の方法による分断精度について考察してみた。
【０００７】
図１は、試験的に行った半導体ウェハの分断方法を示す模式斜視図である。同図に示す分断は、半導体ウェハ１８の積層体２０をカーボンスライス板３６に固定載置し、かつ、該積層体２０の外周面をワックスで固定した状態でワイヤーソー１２により切断するものである。この方法によって、半導体ウェハを実際に切断し、その平行度を調べてみたところ次のような結果が得られた。平行度とは、１枚の半導体ウェハの厚さが面内でどれだけ均一になっているかを示すパラメータである。
【０００８】
図２は、平行度の測定方法を示す概念図である。同図に示すように、分断後の半導体ウェハ１８の任意の点Ａ〜Ｅにおける厚さをそれぞれ測定し、これら測定した結果のうちの最小値と最大値との差をとってこの値を平行度とした。この最小値と最大値との差が小さければ平行度がよく、大きければ平行度が悪いことになる。
【０００９】
図３は、図２に示した方法によって測定したウェハ平行度の測定結果を示すグラフである。同図に示すように、図２の方法によって測定した平行度は、積層中心付近で小さく、外側で大きな値となった。より具体的には、図２のＡ、Ｅ、Ｃの縦ラインでの厚さバラツキが大きく、この縦ラインのバラツキが図３に示した外側に積層された半導体ウェハの平行度の悪さに現れている。即ち、半導体ウェハの積層位置によって平行度に特定の分布が生じるのである。この測定結果より、半導体ウェハが次のような状態で切断されていると考えることができる。
【００１０】
図４は、切断時の半導体ウェハの状態を示す模式側面図である。縦ラインの平行度が悪いということは、同図に示すように、各半導体ウェハ１８の切断された部分が扇状に広がってゆくであろうことが考えられる。これは、図１に示したように、積層体２０の外周面をワックス４４で固定しても、切断が進めばこのワックス４４も同時に分断されるため、積層状態の保持力が低下するからである。半導体ウェハ１８の分断は、積層体２０の上部から下部にかけて行われるため、各半導体ウェハ１８間の間隔が上部から順に開いてゆき、その結果、積層体２０が図４に示したような扇状になる。
【００１１】
このように、各半導体ウェハ１８が開きながら切断が進むと、外側に積層された半導体ウェハ１８が斜めに切断され、その結果、分断後の平行度が図３に示したような分布を有することになる。薄い半導体ウェハを得ようとすればする程、平行度の許容値が厳しくなるため、上記のような扇状に広がる切断方法では、薄い半導体ウェハの切断は困難である。
【００１２】
そこで、この扇状の広がりを抑制するという観点から創作行為を繰り返し、「積層方向に挟持した状態で切断する」という発想を得た。本発明は、このような発想に基づいて、前述した課題の解決を図ろうとするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（発明の概要）
上記発想に基づいて想到された本発明の特徴は、積層体を挟持したまま分断作業を実行することにある。これにより、ワイヤーが半導体ウェハの内部に入り込んで、分断された部分が外側に広がろうとしても、前記挟持力によってこの広がりが抑えられる。その結果、半導体ウェハが起立した状態で分断作業が進行し、分断後の平行度が向上する。
【００１４】
（発明の形態）
図５は、本発明に係る半導体ウェハの分断方法を示す模式側面図である。以下、同図に基づいて、本発明の構成を説明する。
【００１５】
まず、本発明で重要な点は、同図に示すように、半導体ウェハ１８の積層体２０を挟持した状態でワイヤー３０を挿入することである。積層体２０の挟持は、半導体ウェハ１８の積層方向に沿って行い、好ましくは、該積層体２０をその両端から挟持する。このように、両端から挟持することにより、ワイヤー３０がどの位置を分断しているかに拘わらず、常に積層状態を保持することができる。
【００１６】
積層体２０の両端を挟持する方法としては、同図に示すように、積層体２０の両端に位置する半導体ウェハ１８に挟持部材１４を当接する方法が考えられる。この挟持は、積層体２０の両側から力を加えて行っても、片側を固定しておきもう一方の面から力を加えて行ってもよい。尚、挟持する力は、半導体ウェハ１８が破損しない程度とする。
【００１７】
積層体２０を両端から挟持する意義は、積層体２０の外周面をワックスで固定する従来法と比較すれば、より明確になる。即ち、従来のワックス固定では、切断が進むとワックスも同時に切断されるため、常時固定された状態が得られないのに対し、積層体２０を両端から挟持すれば、挟持の作用点となる挟持部材１４の位置と、同図中点線で示すワイヤー３０の進路とは重ならないため、常に、積層状態を保持することができる。
【００１８】
上記のように、積層体２０を挟持した状態でワイヤー３０を挿入すると、該積層体２０を構成する各半導体ウェハ１８が起立した状態で分断が行われる。理想的には、同図に示すように、ワイヤー３０の進路が起立した半導体ウェハ１８の中心を通り、各半導体ウェハ１８は、精度よく２分割される。その結果、分割後の半導体ウェハの平行度が向上するため、厚さの薄い半導体ウェハを分断することが可能になる。
【００１９】
尚、本発明は、積層体２０の外周をワックスで固定することを除外するものではなく、ワックスで固定した積層体を挟持したまま切断することは、本発明の範囲内である。例えば、半導体ウェハ１８の積層は、ワイヤーソーの外部で行い、その後、ワックスで固定して、ワイヤーソー内で挟持する方法は本発明の範囲内である。
【００２０】
その他、ワイヤーソーの内部で半導体ウェハの積層と挟持の両方を行う方法や、ワイヤーソーの外部で所定の治具を用いて積層挟持した積層体を該治具ごとワイヤーソーの内部に投入し、そのまま切断作業を行う方法も本発明の範囲内である。
【００２１】
【実施例】
（要約）
複数の半導体ウェハからなる積層体２０をカーボンスライス板３６の上に載置し、該積層体２０をクランプ台２４によって挟持する。そして、クランプ台２４ごと積層体２０を上昇させて、該積層体２０を構成する半導体ウェハをワイヤーソー１２で分断する（図８参照）。
【００２２】
（好適な実施例）
「積層方向に挟持した状態で切断する」という前述した技術思想は、拡散ウェハ製造の分野において、非常に有用な考え方である。ここでは、この特徴ある技術思想を産業上好ましいと思われる態様で具現化した例を示す。以下の説明では、前述した構成要素のうち、特に説明を加える必要がないと思われるものについては、同一名称および同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００２３】
尚、本実施例では、上方切断（アッパーカット）の例を取り上げて説明するが、下方切断（ダウンカット）においても本質的に同様である。また、以下に示す実施例は、本発明の一具現化例であり、本発明を限定するものではない。
【００２４】
図６は、半導体ウェハの積層工程を示す斜視図である。同図に示すように、２分割法によって拡散ウェハを製造する場合には、まず、予め両面にドーパントが拡散された複数の半導体ウェハ１８をカーボンスライス板３６に載置して、積層体２０を形成する。
【００２５】
カーボンスライス板３６は、カーボン製の比較的柔らかい支持板であり、半導体ウェハ１８とともにワイヤーソー１２によって切断される。このカーボンスライス板３６の上部、即ち、半導体ウェハ１８が載置される部分には、該半導体ウェハ１８の曲率に対応した湾曲面が形成され、各半導体ウェハ１８は、オリエンテーションフラットが上に向いた状態でこの湾曲面上に載置される。
【００２６】
次に、クランプシャフト３４を回転させて、クランピング板３２を積層体２０に押し当て、該クランピング板３２と基準面３８とで積層体２０を挟持する。このとき、積層体２０を挟持する力は、半導体ウェハ１８が破壊されない程度とする。尚、ここで、クランピング板３２と基準面３８の平行度の調整が必要となるため、両者の平行度調整機能を有する事例も本発明に含まれることは言うまでもない。
【００２７】
その後、この積層体２０を挟持したクランプ台２４をワイヤーソーの内部に投入設置する。
【００２８】
図７は、半導体ウェハの積層状態を確認する工程を示す側面図である。クランプ台２４をワイヤーソーの内部に投入設置した後、同図に示すように、該クランプ台２４によって挟持された積層体２０の上方にワイヤー３０を配置し、さらにその上にカメラ２６を配置する。
【００２９】
このカメラ２６は、図中の矢印で示す方向、即ち、半導体ウェハの積層方向に移動可能に配設され、ワイヤー３０と半導体ウェハ１８のオリエンテーションフラットを上方から同時に撮像する。このカメラ２６が捉えた映像は、該カメラ２６に接続された図示しないモニタ上に拡大表示され、作業者は、この拡大表示に基づいて、ワイヤー３０の位置決めを行う。
【００３０】
ワイヤー３０の位置決めは、同図に示すように、中央付近に積層された半導体ウェハ１８を基準に行う。例えば、同図に示すように、基準面３８から５枚目の半導体ウェハ１８の厚さ中心に、該半導体ウェハ１８を切断するワイヤー３０を配置し、この位置を切断位置とする。
【００３１】
このように、中央付近に積層された半導体ウェハを基準として、ワイヤーの位置決めを行う理由は、外側に積層された半導体ウェハ、例えば、基準面３８に接した半導体ウェハを基準にすると、クランピング板３２に接した半導体ウェハを切断するワイヤー３０の位置が積層誤差により大きくずれるからである。これに対し、中央付近に積層された半導体ウェハをワイヤー位置決めの基準にすると、積層誤差の低減が図られ、より加工精度を向上させることができる。
【００３２】
上記のようにして基準ウェハの切断位置を決定した後、残りの半導体ウェハ１８の切断位置を次のようにして確認する。まず、カメラ２６を少しずつ移動させながら、各半導体ウェハ１８とその上方にあるワイヤー３０とを順次撮像してゆく。そして、各ワイヤー３０の位置が各半導体ウェハ１８の厚さ中心から許容範囲内になければ、半導体ウェハ１８の積層を再度やり直し、再び、ワイヤー３０の位置合わせを行う。この時、厚さ調整を目的とした厚み補正用ウェハおよびスペーサー等を用いてもよい。一方、各ワイヤー３０の位置が各半導体ウェハ１８の厚さ中心から許容範囲内にあれば、切断可能と判断し、次の分断工程に進む。
【００３３】
図８は、半導体ウェハの分断工程を示す斜視図である。同図に示すように、図７に示したワイヤーの位置決めを行った後、クランプ台を装填したワイヤーソーテーブルユニット４２を上昇させて、積層体２０を構成する各半導体ウェハをワイヤーソー１２で分断する。ここで、テーブルの上昇方向とワイヤーソーテーブルユニット４２上の基準面３８およびクランピング板３２の平行度調整機能は、ワイヤーソー１２または本機構内に有していることは言うまでもない。
【００３４】
ワイヤーソー１２は、一本のワイヤー３０が複数のワークローラ２８に何重にも巻き付けられて形成される。そして、このワイヤー３０の多重巻き付けによって、半導体ウェハを切断するための複数の切断部１０が形成される。各ワークローラ２８は、チェザーバイト加工で形成されたＶ溝を有し、前記ワイヤー３０は、このＶ溝に沿って巻き付けられる。チェザーバイト加工とは、櫛状の刃を用いて複数のＶ溝を同時に形成する加工法であり、この加工法によればＶ溝のピッチ誤差が非常に小さくなるため、ワークローラ２８の加工法として非常に好ましい。尚、ワイヤーソー自体は公知であるため、ワイヤーソーに関するその他の説明は省略する。
上記のような方法で拡散ウェハの製造を行ったところ、従来よりも薄い半導体ウェハの切断に成功し、厚さのバラツキが少なく、かつ、平行度の優れた拡散ウェハを得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】試験的に行った半導体ウェハの分断方法を示す模式斜視図である。
【図２】平行度の測定方法を示す概念図である。
【図３】図２に示した方法によって測定したウェハ平行度の測定結果を示すグラフである。
【図４】切断時の半導体ウェハの状態を示す模式側面図である。
【図５】本発明に係る半導体ウェハの分断方法を示す模式側面図である。
【図６】半導体ウェハの積層工程を示す斜視図である。
【図７】半導体ウェハの積層状態を確認する工程を示す側面図である。
【図８】半導体ウェハの分断工程を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０…切断部、１２…ワイヤーソー、１４…挟持部材、１８…半導体ウェハ、２０…積層体、２４…クランプ台、２６…カメラ、２８…ワークローラ、３０…ワイヤー、３２…クランピング板、３４…クランプシャフト、３６…カーボンスライス板、３８…基準面、４２…ワイヤーソーテーブルユニット、４４…ワックス、４６…オリエンテーションフラット
【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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