JP2646231B2 - 半導体材料からのウエーハ切り出し加工方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、シリコンインゴット等の半導体材料からウ
エーハを切り出し、その後、切り出したウエーハの切断
面を研摩するウエーハ切り出し加工方法とその装置に関
するものである。

〔従来の技術〕

ガリウムヒ素インゴット、シリコンインゴット、ガリ
ウムリンインゴット等の半導体材料からウエーハを切り
出す手段として、内周刃が広く利用されている。

この種の内周刃は、第６図に示すように、ドーナッツ
状の基台１の内周端縁部に砥粒を電着させて切れ刃２と
し、基台１の外周端縁部には複数の穴３を円周等間隔位
置に配設して、これを取り付け穴としたものが一般的で
ある。この種の内周刃４は、穴３を利用して内周刃４に
半径の外向きに張力Ｆを掛け、切れ刃２を緊張させた状
態で第５図に示すようにホルダ５に装着される。そし
て、この内周刃４の装着状態でホルダ５を適宜の駆動手
段を用いて回転させ、インゴット保持手段に保持された
半導体材料６を内周刃４の中心穴に挿入し、半導体材料
６を矢印の方向に切り込むことにより、該半導体材料６
のスライスが行われ、ウエーハが切り出されるのであ
る。通常、ホルダ５の内部側には切り出されたウエーハ
を吸着によって受け止める吸着テーブル７が配置され
る。

前記切り出されたウエーハは適宜の手段でホルダ５の
外に取り出され、次工程で洗浄や切断面の研摩が行われ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、内周刃を用いて半導体材料をスライス
する方式は、内周刃の外径がほぼ1mにもなるので、これ
を取り付けた装置全体も大型化するという不具合があ
る。また、内周刃で切断する場合、高精度の加工を行う
ためには切れ刃を緊張させてホルダ５に取り付けなけれ
ばならないが、その切れ刃の緊張は、穴３を半径の外方
向に張力を加えて行うものであるため、その張力の不均
衡によって軸心がずれたり、切れ刃２が変形し易く、そ
の切れ刃２の緊張調整が非常に難しく、作業性が悪いば
かりでなく、切れ刃２が変形すると加工精度も悪くなる
という不都合があった。

また、ホルダ５の内側にウエーハ保持用の吸着テーブ
ル７を設けなければならず、しかも同テーブル７に吸着
されたウエーハは外に取り出されて次工程に回される
が、そのウエーハの取り出し作業は内周刃４の中心孔８
を通して、しかも切れ刃２に触れないようにして行わな
ければならないため、制約が多く、必然的に装置構成が
複雑化し、また、装置設計の自由度も制限されるという
欠点がある。

ところで、半導体材料６から切り出されたウエーハ９
は第７図（ａ）に示すように、切断面が凹凸しているの
で、同図（ｂ）に示すように一端面をチャックテーブル
10に吸着固定して研摩砥石11を用いて表面を研摩した場
合、一見平坦に研摩されたように見えても、チャックテ
ーブル10の吸着を解除すると、第７図（ｃ）に示すよう
に、スプリングバックによって吸着面9a側の凹凸が表面
側に現れて研摩した面が凹凸状になってしまうという不
都合が生じる。

このような不都合を解消するためには、半導体材料６
の端面を研摩して平坦にしてからスライスし、その切り
出されたウエーハ９の平坦面をチャックテーブル10側に
吸着させて切断面を研摩すれば、吸着を解除しても表面
側に凹凸が現れず平坦な精度のよい研摩面が得られる。

かかる観点から、内周刃の近傍に半導体材料の端面研
摩用の研摩砥石を別途設けることが提案されている。

しかし、内周刃は、本来、大型装置であるため、第５
図の鎖線で示すように、内周刃の外側に研摩砥石を設け
ると装置がますます大きくなるという不都合がある。そ
こで、できるだけ装置の大型化を避ける観点から、研摩
砥石11をホルダ５の内側に設けることになるが、そうす
ると装置構成がますます複雑化してしまうという不都合
が生じる。

本発明は上記各事情に鑑みなされたものであり、その
目的は装置の小型化と簡易化を図り、さらに、装置設計
の自由度を大きくでき、しかも作業性の改善と加工精度
の向上を共に図ることができる半導体材料からのウエー
ハ切り出し加工方法とその装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するために次のように構成さ
れている。すなわち、本発明の半導体材料からのウエー
ハ切り出し加工方法は、半導体材料の端面を研摩し、こ
の研摩完了後に当該半導体材料を切り込み移動しバンド
ソーによってスライスしてウエーハを切り出し、その一
方で、ウエーハの切り出し時に前記半導体材料の研摩面
に対向させたウエーハ吸着手段を前記研摩面との対向関
係を保って半導体材料の切り込み移動に連動させ前記バ
ンドソーによって切り出したウエーハを研摩されている
側の面を吸着面として前記ウエーハ吸着手段によって吸
着保持し、この吸着状態で前記バンドソーによる切断面
を別の研摩砥石によって研摩することを特徴として構成
されており、また、本発明の半導体材料からのウエーハ
切り出し装置は、半導体材料の端面を研摩する第１の研
摩砥石と、この第１の研摩砥石によって一端面が研摩さ
れた半導体材料を該半導体材料の切り込み移動によって
スライスするバンドソーと、前記第１の研摩砥石によっ
て研摩された半導体材料の研摩面に対向されこの対向関
係を保って前記半導体材料の切り込み移動に連動し前記
バンドソーによって半導体材料から切り出されたウエー
ハをその研摩面を吸着面として吸着保持するウエーハ吸
着手段と、このウエーハ吸着手段によって吸着されてい
るウエーハの前記バンドソーによる切断面を研摩する第
２の研摩砥石とが切断加工ライン上に配列されているこ
とを特徴として構成されている。

〔作用〕

上記のように構成されている本発明において、半導体
材料はバンドソーの近傍に配置されている研摩砥石（第
１の研摩砥石）によって端面が研摩され、この端面研摩
完了後に半導体材料の切り込み送り移動が行われ、バン
ドソーによって半導体材料のスライスが行われる。そし
て、１個のウエーハを切り出すごとに、半導体材料の端
面研摩が行われ、この端面研摩とスライスを繰り返すこ
とにより、半導体材料から一端面が研摩されたウエーハ
が次々に切り出されるのである。

この半導体材料のスライス時に、半導体材料の研摩面
に対向したウエーハ吸着手段はその対向関係を保って半
導体材料の切り込み送り移動に連動し、前記バンドソー
によって切り出されたウエーハは研摩された側の面がウ
エーハ吸着手段に吸着され、この吸着状態で前記バンド
ソーによって切断された切断面が第２の研摩砥石によっ
て平坦に研摩される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図には本発明の実施例を示す装置構成が示されて
いる。この第１図の装置は、インゴット保持手段に保持
されている半導体材料を端面研摩した後にスライスする
部分を示している。

同図において、シリコンインゴット等の半導体材料６
を切断するバンドソー12は鉄鋼やステンレス等からなる
帯状の基板13の端縁部に砥粒を電着等により形成して切
れ刃２としたものである。

このバンドソー12は駆動プーリ14と従動プーリ15とに
掛けられて両プーリ14,15間を周回走行する。そして、
このバンドソープ12の近傍位置には研摩砥石16が図示さ
れていないモータの駆動によって回転自在に配設されて
いる。このバンドソー12と研摩砥石16との配置関係は、
例えば、第２図に示すように、製造加工ラインの上流側
に研摩砥石16を設け、下流側にバンドソー12を設けても
よく、その逆に、第３図に示す如く、上流側にバドソー
12を設け、下流側に研摩砥石16を設けてもよい。この場
合、いずれの場合も、バンドソー12の対向側に、半導体
材料６から切り出されたウエーハを吸着保持する吸着テ
ーブル19を半導体材料６に対向させ、同材料６の切り込
み移動に連動するように設けてある。

第２図に示す配置構成の場合は、まず、上流位置で回
転している研摩砥石16により、半導体材料６の端面研摩
が行われる。この端面研摩が完了した後に、半導体材料
６を下流方向に送って行けば、半導体材料６はバンドソ
ーによって切断され、その切り出されたウエーハは研摩
面側から吸着テーブル19に吸着されて回収され、次工程
に搬送される。

この半導体材料６の切断加工に際し、研摩砥石16の研
摩面16aをバンドソー12の端面12aよりもウエーハの厚み
分ｔだけ前方（図では左側）に位置をずらしておけば、
半導体材料６を研摩した後、その研摩面16aと平行にそ
のまま下流側に移動することで、該半導体材料６は目的
とするウエーハの厚みでもって自動的にスライスされる
ことになる。

そして、このスライスの完了後には、半導体材料６は
元の上流位置に復帰移動され、続いて前方（図の左方
向）に送り込まれて端面の研摩が研摩砥石16によって行
われ、次のスライス加工に移行する。

このように端面研摩とスライス加工を繰り返すことに
より、所定厚のウエーハが次々に切り出されるのであ
る。

また、第３図に示す配置関係の場合は、上流位置で、
端面研摩された半導体材料６の切断がバンドソー12によ
って行われ、この切断完了後に同材料６は下流位置に送
られ、そこで研摩砥石16による切断面の端面研摩が行わ
れる。そして、この端面研摩の完了後に、半導体材料６
は元の上流位置に復帰移動する。そして、同材料６はウ
エーハの厚み分だけ前方（図の左方）に送り出されてか
らバンドソー12側に送られてスライスされる。

このように、第２図及び第３図のいずれの配置構成に
おいても、半導体材料６の端面研摩が完了した後に同材
料６のスライスが行われ、ウエーハが切り出されるので
ある。

上記の如く、半導体材料６の端面を研摩した後に同材
料６のスライスを行うものであるから、切り出されたウ
エーハの一面は必ず研摩されている。したがって、この
研摩されている面を吸着面としてウエーハを吸着固定
し、表面（切断面）を研摩砥石によって研摩できるか
ら、研摩終了後に吸着を解除しても、第７図（ｃ）に示
すように「ウエーハ吸着面9aの凹凸がスプリングバック
によって表面側に現れる」ということがなく、これによ
り、バンドソー12による切断面を平坦に研摩することが
可能となる。

また、バンドソー12の切れ刃２の緊張は、プーリ14,1
5の一方（又は両方）を中心軸上との外方向（第１図の
Ｚ方向）に移動するだけで達成され、しかも、この緊張
調整に際して切れ刃２が不均一な力を受けて変形するこ
ともないので、その切れ刃緊張の作業性は大幅に改善さ
れる。

さらに、バンドソー12を掛けるプーリ14,15の直径は
従来例の内周刃の直径よりも十分に小さくできるので、
内周刃を用いた切断装置に較べ装置の大幅な小型化を達
成できる。しかも、装置構成が簡易であるので、装置コ
ストの低減が図れ経済的利益も大きい。そのうえ、バン
ドソー12に近傍には広範囲の自由空間が形成されるか
ら、その自由空間内に研摩砥石16やウエーハ９の回収装
置を任意の態様で配設できるので、装置設計の自由度も
大きくなり、切断加工ラインの状況に応じ、装置構成お
よび装置の配置態様を最適に設定できる。

さらに、装置構成上、バンドソー12の切れ刃２と、研
摩砥石16との平行出しが容易であり、このことは研摩の
加工精度と加工能率を高める上でも望ましい。

一般に、バンドソー12は装置構成が簡易であり、ま
た、装置を小型化できるという利点がある反面、内周刃
に較べ、切断面が粗くなり、既述の如く、この粗い面を
第７図（ｂ）で示すようにチャクテーブル10で吸着して
表面研摩をすると、粗さが粗い分だけその吸着粗面の凹
凸がスプリングバックにより研摩面により大きく現れる
という欠点があり、従来からバンドソーは半導体材料の
切断装置として利用されていない。

本実施例（本発明）は、バンドソー12に研摩砥石16を
組み合わせ、半導体材料６の端面を研摩してから切断を
行うことで、前記バンドソー12の欠点（ウエーハの表面
研摩に際して研摩面に吸着面側の凹凸が大きく現われる
という欠点）を解消し、かつ、バンドソー12の有する前
記各種の利点を行かすことで、内周刃に研摩砥石を組み
合わせる形式の提案装置よりも優れた装置を提供するこ
とが可能になる。

第４図は半導体材料６の端面研摩からスライスを経て
切断面の研摩加工に至るまでの実施例装置が示されてい
る。この装置は前記第１図〜第３図の例で説明した如
く、半導体材料６の端面研摩を行った後に同材料６のス
ライスを行うように構成される。そして、切り出された
ウエーハの切断面を研摩する専用の研摩砥石を設け、切
断のオンライン上で、ウエーハの切り出しとそのウエー
ハの切断面の研摩とを連続して行うように構成されてい
る。

第４図において、切断加工ライン上の上流側に第１の
研摩砥石16が、下流側にバンドソー12がそれぞれ設けら
れ、半導体材料６の端面研摩が第１の研摩砥石16によっ
て行われた後、バンドソー12によって同材料６のスライ
スが行われウエーハ９が切り出される。このウエーハ９
の切り出し時には、ウエーハ吸着手段としての吸着テー
ブル19がバンドソー12を挟んで半導体材料６の研摩端面
に対向し、同材料６が切り込み方向に移動するにつれて
吸着テーブル19も半導体材料６の研摩面（研摩端面）と
の対向関係を保って同方向に連動し、切り出されたウエ
ーハを落とすことなく確実に吸着保持するようにしてい
る。

バンドソー12よりもさらに下流の位置には第２の研摩
砥石17が、図示されていないモータの駆動によって回転
自在に設けられている。前記バンドソー12によって切り
出されたウエーハ９は、第１の研摩砥石16で研摩された
面を吸着面として吸着テーブル19に吸着され、同テーブ
ル19の移動によって第２の研摩砥石17の研摩位置に運ば
れてくる。そして、この第２の研摩砥石17によって、ウ
エーハ９のバンドソー12による切断面が研摩される。

この切断面の研摩に際しては、前記の如く、すでに平
坦に研摩されている方の面が吸着テーブル19に吸着され
ているから、第２の研摩砥石17によってウエーハ９の表
面（切断面）を研摩した後で、ウエーハ９の吸着を解放
しても、前記スプリングバックに起因する吸着面側の凹
凸が表面側に現れるということはなく、ウエーハ９は研
摩砥石16,17により両面に渡って平坦に研摩される。

この第２の研摩砥石17による研摩が完了した後に、そ
のウエーハ９は下流位置で搬送用吸着テーブル18に引き
渡され、洗浄等の所望の工程位置へ運ばれる。

前記のようにこの装置では切断加工ライン上でウエー
ハの切り出しとその切り出されたウエーハの両面に渡る
研摩が連続して行われることとなり、ウエーハ９の処理
工程が効率化されるという効果が得られる。

本発明は上記実施例に限定されることはなく様々な実
施の態様を取り得る。例えば、研摩砥石16,17はホイー
ルタイプに限らず、ベルトタイプのものでもよい。また
さらに、バンドソー表面に、研摩砥石を電着等の手段
で、固着し、バンドソー自体に研摩機能を持たせてもよ
い。

〔発明の効果〕

本発明は、半導体材料のスライスをバンドソーにより
行うように構成したものであるから、内周刃を用いる装
置に較べ装置構成の簡易化と装置の小型化を図ることが
でき、装置コストの低減が図れる。また、装置設計の自
由度を大きくできるので、切断加工ラインの情況に応じ
装置を最適形態に設計することができる。また、内周刃
を用いた装置ではスライスされたウエーハを装置内部か
ら取り出すための複雑な手順が必要となるが、本発明の
バンドソーを用いる方式ではこの複雑な手順は不要とな
るから、作業の迅速化を達成でき、作業能率を高めるこ
とができる。

また、半導体材料は必ず端面が研摩された後でスライ
スされるものであるから、切り出されたウエーハの切断
面を研摩する場合、切断面に研摩した面をウエーハ吸着
手段に吸着させた状態で研摩を行えば、その表面（切断
面）の研摩完了後に、スプリングバック現象によって吸
着側の面の凹凸が表面側に現れるという従来の不都合は
確実に防止でき、ウエーハの両面に渡り精度のよい平坦
な研摩面が得られることになる。

このウエーハの切断面の研摩に際し、その研摩を行う
専用の研摩砥石（第２の研摩砥石）を、半導体材料の端
面研摩を行う第１の研摩砥石と、端面研摩後の半導体材
料を切断するバンドソーと、このバンドソーによって切
断されたウエーハを吸着保持するウエーハ吸着手段との
切断加工ライン上に配設したことで、半導体材料の端面
研摩とスライスと切り出されたウエーハの切断面の研摩
を連続的に行うことができ、ウエーハ加工の処理工程は
大幅に効率化されることになる。しかも、切断面の研摩
は、半導体材料から切り出されたウエーハを吸着するウ
エーハ吸着手段によって吸着された状態で、つまり、切
り出されたウエーハの吸着手段から研摩専用の吸着チャ
ック等にウエーハを移し換えすることなく行われるよう
にしているので、装置構成を簡易にでき、また、切り出
されたウエーハを吸着するウエーハ吸着手段は、半導体
材料の研摩面との対向関係を保ちつつ切り込み移動に連
動して切り落とされるウエーハを吸着するように構成し
たので、半導体材料の直径の大小にかかわりなく切り出
されたウエーハを正しい位置（中心位置）で確実に吸着
保持できることとなり、これにより、次の切断面の研摩
加工を安定に行うことが可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置のウエーハスライス部分の具体的な
実施例を示す斜視構成図、第２図および第３図は同実施
例におけるバンドソーと研摩砥石との配置例を示す説明
図、第４図は本発明装置の全体的な構成の実施例を示す
構成説明図、第５図は内周刃を用いた半導体材料の切断
装置を示す断面説明図、第６図は内周刃の説明図、第７
図は半導体材料から切り出されたウエーハの切断面の研
摩態様を示す説明図である。 １……基台、２……切れ刃、３……穴、４……内周刃、
５……ホルダ、６……半導体材料、７……吸着テーブ
ル、８……中心孔、９……ウエーハ、9a……吸着面、10
……チャックテーブル、11……研摩砥石、12……バンド
ソー、12a……端面、13……基板、14……駆動プーリ、1
5……従動プーリ、16……研摩砥石（第１の研摩砥
石）、17……第２の研摩砥石、18……搬送用吸着テーブ
ル、19……吸着テーブル。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体材料の端面を研摩し、この研摩完了
   後に当該半導体材料を切り込み移動しバンドソーによっ
   てスライスしてウエーハを切り出し、その一方で、ウエ
   ーハの切り出し時に前記半導体材料の研摩面に対向させ
   たウエーハ吸着手段を前記研摩面との対向関係を保って
   半導体材料の切り込み移動に連動させ前記バンドソーに
   よって切り出したウエーハを研摩されている側の面を吸
   着面として前記ウエーハ吸着手段によって吸着保持し、
   この吸着状態で前記バンドソーによる切断面を別の研摩
   砥石によって研摩することを特徴とする半導体材料から
   のウエーハ切り出し加工方法。
2. 【請求項２】半導体材料の端面を研摩する第１の研摩砥
   石と、この第１の研摩砥石によって一端面が研摩された
   半導体材料を該半導体材料の切り込み移動によってスラ
   イスするバンドソーと、前記第１の研摩砥石によって研
   摩された半導体材料の研摩面に対向されこの対向関係を
   保って前記半導体材料の切り込み移動に連動し前記バン
   ドソーによって半導体材料から切り出されたウエーハを
   その研摩面を吸着面として吸着保持するウエーハ吸着手
   段と、このウエーハ吸着手段によって吸着されているウ
   エーハの前記バンドソーによる切断面を研摩する第２の
   研摩砥石とが切断加工ライン上に配列されていることを
   特徴とする半導体材料からのウエーハ切り出し加工装
   置。