(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状に研削加工された半導体単結晶のインゴットを砥石で研削してオリエンテーションフラットを加工する方法であって、
前記インゴットを主軸部に固定する工程と、
Ｘ線方位測定機構を用いてＸ線により前記インゴットのオリフラ加工位置と反対側となる１１０面のピークサーチを行う工程と、
前記インゴットの直径を測定する工程と、
前記主軸部を基準とした位置座標の検出が可能な測定子を主軸部に固定された前記インゴットに当接させる工程と、
検出した前記位置座標に基づいて前記インゴットの中心軸と前記主軸部の中心軸との位置ずれ量を測定する工程と、
測定された前記直径及び前記位置ずれ量に基づいて前記主軸部を基準に前記砥石による研削位置を調整する工程とを有し、
前記直径を測定する工程は、前記主軸部の中心軸を中心に前記インゴットを９０度回転させて、前記オリフラ加工位置と前記ピークサーチ位置から９０度回転した位置において前記インゴットを一対の前記測定子で挟んだ状態で検出された位置座標に基づいて行うとともに、
前記測定子をインゴットに当接させる工程と前記位置ずれ量を測定する工程は、前記主軸部の中心軸を中心に前記インゴットを２７０度回転させた位置において、前記オリフラ加工位置と反対側のインゴットの側面に測定子の一方の当接面を当接させて、前記測定子の位置における座標を検出し、この位置座標に基づいて前記インゴットの中心軸と前記主軸部の中心軸との位置ずれ量を測定することを特徴とするインゴットのオリエンテーションフラット加工方法。
【請求項２】
請求項１記載のインゴットのオリエンテーションフラット加工方法により、円柱状に研削加工された半導体単結晶のインゴットを砥石で研削してオリエンテーションフラットを加工する装置であって、
前記インゴットを固定する主軸部と、
Ｘ線により前記インゴットのオリフラ加工位置と反対側となる１１０面のピークサーチを行うＸ線方位測定機構と、
前記主軸部を基準とした位置座標の検出が可能な測定子と、
前記測定子を前記主軸部に固定された前記インゴットに当接させ、検出した位置座標に基づいてインゴットの中心軸と主軸部の中心軸との位置ずれ量を測定する制御部とを備え、
前記制御部は、前記インゴットの直径及び測定された前記位置ずれ量に基づいて前記主軸部を基準に前記砥石による研削位置を調整することを特徴とするインゴットのオリエンテーションフラット加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｓｉ（シリコン）等の半導体単結晶インゴットに研削加工を施してオリエンテーションフラットを形成するインゴットのオリエンテーションフラット加工方法及びオリエンテーションフラット加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、シリコン（Ｓｉ）やガリウムヒ素（ＧａＡｓ）等の半導体単結晶は、ＣＺ法を用いた単結晶引上装置により円柱状の半導体単結晶インゴットとして引上成長される。通常、引き上げられた半導体単結晶のインゴットは、その外周面が円筒研削されて直径が均一な円柱状に加工され、さらに一定の結晶方位を示すオリエンテーションフラット（以下、オリフラと称す）が砥石による研削加工により形成される。この後、インゴットは、オリフラ面を当て板に接着してワイヤーソー装置等でスライスされ、ウェーハ状に加工される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記インゴットのオリフラ加工  技術には、以下のような課題が残されている。すなわち、オリフラを形成する場合、円筒研削の完了したインゴットを一度クランプから取り外し、再度オリフラ加工を行うためにクランプさせると、クランプの中心軸に対してインゴットの中心軸がずれてしまう、いわゆる芯ずれが生じる場合がある。
例えば、図３に示すように、円筒研削済みである直径２０１．００ｍｍのインゴットＩを再度オリフラ加工のためにクランプしてオリフラＯＦの幅５７．５で研削する場合、オリフラ研削の切り込み量ｄは、以下の式（１）（２）（３）
0003780841.tif 000002
から求められ、切り込み量ｄが４．２００ｍｍとなる。
このとき、オリフラ幅５７．５±０．５ｍｍで研削する場合、例えば、オリフラ幅５７．０ｍｍのときに切り込み量ｄは４．１２６ｍｍとなり、差を求めると公差に入れるために
４．２００−４．１２６＝０．０７４
となり、許容される芯ずれ誤差が０±７／１００ｍｍ以内となる。
このような芯ずれ誤差内で再度クランプすることは、かなり困難であり、高精度にオリフラを研削加工することが難しかった。
【０００４】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、芯ずれが生じても高精度にオリフラを研削加工することができるインゴットのオリエンテーションフラット加工方法及びオリエンテーションフラット加工装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。
本発明のインゴットのオリエンテーションフラット加工方法は、円柱状に研削加工された半導体単結晶のインゴットを砥石で研削してオリエンテーションフラットを加工する方法であって、
前記インゴットを主軸部に固定する工程と、
Ｘ線方位測定機構を用いてＸ線により前記インゴットのオリフラ加工位置と反対側となる１１０面のピークサーチを行う工程と、
前記インゴットの直径を測定する工程と、
前記主軸部を基準とした位置座標の検出が可能な測定子を主軸部に固定された前記インゴットに当接させる工程と、
検出した前記位置座標に基づいて前記インゴットの中心軸と前記主軸部の中心軸との位置ずれ量を測定する工程と、
測定された前記直径及び前記位置ずれ量に基づいて前記主軸部を基準に前記砥石による研削位置を調整する工程とを有し、
前記直径を測定する工程は、前記主軸部の中心軸を中心に前記インゴットを９０度回転させた前記オリフラ加工位置と前記ピークサーチ位置から９０度回転した位置において、前記インゴットを一対の前記測定子で挟んだ状態で検出された位置座標に基づいて行うとともに、
前記測定子をインゴットに当接させる工程と前記位置ずれ量を測定する工程は、前記主軸部の中心軸を中心に前記インゴットを２７０度回転させた位置において、前記オリフラ加工位置と反対側のインゴットの側面に測定子の一方の当接面を当接させて、前記測定子の位置における座標を検出し、この位置座標に基づいて前記インゴットの中心軸と前記主軸部の中心軸との位置ずれ量を測定することを特徴とする。
本発明のインゴットのオリエンテーションフラット加工装置は、上記のインゴットのオリエンテーションフラット加工方法により、円柱状に研削加工された半導体単結晶のインゴットを砥石で研削してオリエンテーションフラットを加工する装置であって、
前記インゴットを固定する主軸部と、
Ｘ線により前記インゴットのオリフラ加工位置と反対側となる１１０面のピークサーチを行うＸ線方位測定機構と、
前記主軸部を基準とした位置座標の検出が可能な測定子と、
前記測定子を前記主軸部に固定された前記インゴットに当接させ、検出した位置座標に基づいてインゴットの中心軸と主軸部の中心軸との位置ずれ量を測定する制御部とを備え、
前記制御部は、前記インゴットの直径及び測定された前記位置ずれ量に基づいて前記主軸部を基準に前記砥石による研削位置を調整することを特徴とする。
【０００６】
すなわち、本発明のインゴットのオリエンテーションフラット加工方法は、円柱状に研削加工された半導体単結晶のインゴットを砥石で研削してオリエンテーションフラットを加工する方法であって、前記インゴットを主軸部に固定する工程と、前記インゴットの直径を測定する工程と、前記主軸部を基準とした位置座標の検出が可能な測定子を主軸部に固定された前記インゴットに当接させる工程と、検出した前記位置座標に基づいて前記インゴットの中心軸と前記主軸部の中心軸との位置ずれ量を測定する工程と、測定された前記直径及び前記位置ずれ量に基づいて前記主軸部を基準に前記砥石による研削位置を調整する工程とを有することを特徴とする。
また、本発明のインゴットのオリエンテーションフラット加工装置は、円柱状に研削加工された半導体単結晶のインゴットを砥石で研削してオリエンテーションフラットを加工する装置であって、前記インゴットを固定する主軸部と、前記主軸部を基準とした位置座標の検出が可能な測定子と、前記測定子を前記主軸部に固定された前記インゴットに当接させ、検出した位置座標に基づいてインゴットの中心軸と主軸部の中心軸との位置ずれ量を測定する制御部とを備え、前記制御部は、前記インゴットの直径及び測定された前記位置ずれ量に基づいて前記主軸部を基準に前記砥石による研削位置を調整することを特徴とする。
【０００７】
これらのオリエンテーションフラット加工方法及びオリエンテーションフラット加工装置では、測定子を主軸部に固定されたインゴットに当接させ、検出した位置座標に基づいてインゴットの中心軸と主軸部の中心軸との位置ずれ量を測定し、さらに測定された直径及び位置ずれ量に基づいて主軸部を基準に砥石による研削位置を調整するので、インゴットを再度クランプした状態で直接測定した位置ずれ量（芯ずれ量）が砥石の制御にフィードバックされ、高精度な切り込み量及びオリフラ幅を得ることができる。
【０００８】
また、本発明のオリエンテーションフラット加工方法は、前記直径を測定する工程において、一対の前記測定子で前記主軸部に固定された前記インゴットを挟んだ状態で検出された位置座標に基づいて行うことが好ましい。すなわち、このオリエンテーションフラット加工方法では、一対の測定子でインゴットを挟んだ状態で検出された位置座標に基づいて直径が測定されるので、予めインゴットの直径を別に測定しなくても、オリフラ加工のために再度クランプした状態で、芯ずれ量の測定と共にインゴットの直径も容易にかつ正確に測定することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るインゴットのオリエンテーションフラット加工方法及びオリエンテーションフラット加工装置の一実施形態を、図１及び図２を参照しながら説明する。
【００１０】
本実施形態のオリエンテーションフラット加工装置は、図１及び図２に示すように、ＣＺ法により引上成長され円筒研削（円柱状に研削）加工されたシリコン単結晶（半導体単結晶）のインゴットＩを砥石１で研削してオリエンテーションフラットＯＦを加工する装置であって、インゴットＩをクランプして固定する主軸部２と、主軸部２を基準とした位置座標の検出が可能な一対の測定子３と、測定子３を主軸部２に固定されたインゴットＩに当接させ、検出した位置座標に基づいてインゴットＩの中心軸Ｃ１と主軸部２の中心軸Ｃ２との位置ずれ量を測定する制御部４とを備えている。
【００１１】
上記砥石１は、中心軸を回転軸にして回転可能とされていると共に、その回転軸上をインゴットＩに対向して前後進可能であり、その位置座標を信号として制御部４へ送るようになっている。
上記測定子３は、サーボ軸に接続され、その位置座標を信号として制御部４へ送るようになっている。なお、砥石１は、その回転軸の延長線が主軸部２の中心軸Ｃ２と交差するように配置され、一対の測定子３は、測定時に砥石１の回転軸の延長線上で移動可能に設定されている。また、測定子３は、砥石１の回転軸に直交する当接面３ａを有している。
【００１２】
上記制御部４は、主軸部２を基準として砥石１の前進量（移動量）を制御可能であり、インゴットＩの直径及び測定された位置ずれ量に基づいて主軸部２を基準に砥石１による研削位置を調整するものである。
なお、本装置は、インゴットＩの方位測定を行うＸ線方位測定機構５を備えている。
【００１３】
次に、本実施形態のインゴットのオリエンテーションフラット加工装置によるオリフラ加工方法について説明する。
【００１４】
まず、円筒研削済みのインゴットＩを主軸部２にクランプさせ、図１の（ａ）に示すように、Ｘ線方位測定機構５を用いてＸ線により１１０面のピークサーチを行う。なお、図中の黒丸印●は、１１０面のピークサーチ位置を示し、三角印▼は、オリフラ加工面を示している。
次に、主軸部２を、図１の（ｂ）に示すように、中心軸Ｃ２を中心に９０度回転させ、図１の（ｃ）に示すように、一対の測定子３でインゴットＩを挟みインゴットＩの外周面に互いに対向状態にして当接面３ａを当接させる。
【００１５】
このとき、各測定子３の位置は、制御部４において主軸部２の中心軸Ｃ２を基準とした座標として検出され、両測定子３の位置座標からインゴットＩの直径Ｄ及びオリフラ面ＯＦまでの高さＨが算出される。
この後、主軸部２を、図２の（ａ）に示すように、中心軸Ｃ２を中心にさらに２７０度回転させ、図２の（ｂ）に示すように、砥石１と反対側のインゴットＩの側面に測定子３の一方の当接面３ａを当接させる。
【００１６】
このとき、測定子３の位置における座標を検出し、この位置座標に基づいてインゴットＩの中心軸Ｃ１と主軸部２の中心軸Ｃ２との位置ずれ量ｔを測定し、この位置ずれ量及びインゴットＩの直径に基づいて主軸部２の中心軸Ｃ２を基準とした砥石１の研削位置を制御部４により調整する。
すなわち、インゴットＩの半径から測定子３と中心軸Ｃ２との距離を差し引いて上記位置ずれ量ｔを算出し、さらにオリフラ面ＯＦまでの高さＨからインゴットＩの半径を引いた値、すなわちインゴットＩの中心軸Ｃ１を基準としたオリフラ面ＯＦまでの距離に位置ずれ量ｔを加算すると、主軸部２の中心軸Ｃ２を基準としたオリフラ面ＯＦまでの距離（すなわち中心軸Ｃ２を基準とした研削位置）が割り出される。（結果的には、測定子３の位置座標にオリフラ面ＯＦまでの高さＨを加算した位置となる。）
【００１７】
そして、制御部４により、中心軸Ｃ２を基準とした研削位置から砥石１の前進量Ｆを設定し、図２の（ｃ）に示すように、上記研削位置まで砥石１を回転させながら前進移動させ、インゴットＩの全長にわたってオリフラ面ＯＦまで研削することにより、オリフラ加工が行われる。
このように本実施形態では、測定子３を主軸部２に固定されたインゴットＩに当接させ、検出した位置座標に基づいてインゴットＩの中心軸Ｃ１と主軸部２の中心軸Ｃ２との位置ずれ量ｔを測定し、さらに直径Ｄ及び位置ずれ量ｔに基づいて主軸部２を基準に砥石１による研削位置を調整するので、インゴットＩを再度クランプした状態で直接測定した位置ずれ量（芯ずれ量）ｔが砥石１の研削制御にフィードバックされ、高精度な切り込み量及びオリフラ幅を得ることができる。なお、一対の測定子３でインゴットＩを挟んだ状態で検出された位置座標に基づいて直径Ｄが測定されるので、予めインゴットＩの直径Ｄを別に測定しなくても、オリフラ加工のために再度クランプした状態で、芯ずれ量の測定と共にインゴットＩの直径Ｄも容易にかつ正確に測定することができる。
なお、上述したように、ピークサーチ位置を検出した後、図１の（ｂ）に示すように９０度回転させて直径測定することにより、すでにオリフラ加工面▼にノッチ又はオリフラが形成されている場合でも、この部分を避けて直径測定等が可能になり、新たにノッチやオリフラを再加工したり、オリフラ幅を拡大加工することが可能になる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明のインゴットのオリエンテーションフラット加工方法及びオリエンテーションフラット加工装置によれば、測定子を主軸部に固定されたインゴットに当接させ、検出した位置座標に基づいてインゴットの中心軸と主軸部の中心軸との位置ずれ量を測定し、さらに測定された直径及び位置ずれ量に基づいて主軸部を基準に砥石による研削位置を調整するので、再度クランプした際の位置ずれ量が砥石の制御にフィードバックされ、高精度な切り込み量及びオリフラ幅を得ることができ、このインゴットから高精度なオリフラを有するウェーハを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るインゴットのオリエンテーションフラット加工方法及びオリエンテーションフラット加工装置の一実施形態において、ピークサーチから直径測定までを工程順に示したインゴットと加工装置の各部材との配置図である。
【図２】  本発明に係るインゴットのオリエンテーションフラット加工方法及びオリエンテーションフラット加工装置の一実施形態において、インゴット回転からオリフラまでを工程順に示したインゴットと加工装置の各部材との配置図である。
【図３】  インゴットにおけるオリフラ及びオリフラ研削時の切り込み量を示すための説明図である。
【符号の説明】
１  砥石
２  主軸部
３  測定子
４  制御部
Ｃ１  インゴットの中心軸
Ｃ２  主軸部の中心軸
Ｄ  インゴットの直径
Ｉ  インゴット
ＯＦ  オリフラ面
ｔ  位置ずれ量
【図１】
0003780841.tif 000003
【図２】
0003780841.tif 000004
【図３】
0003780841.tif 000005