特開 2024-91136 ウェーハ分離装置及び方法並びにシリコンウェーハの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024091136

(43)【公開日】2024-07-04

(54)【発明の名称】ウェーハ分離装置及び方法並びにシリコンウェーハの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/677 20060101AFI20240627BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20240627BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 A

H01L21/304 611A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022207614

(22)【出願日】2022-12-23

(71)【出願人】

【識別番号】302006854

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＭＣＯ

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100165696

【弁理士】

【氏名又は名称】川原 敬祐

(74)【代理人】

【識別番号】100149249

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 達也

(72)【発明者】

【氏名】橋井 友裕

(72)【発明者】

【氏名】吉原 司

(72)【発明者】

【氏名】吉岡 康則

(72)【発明者】

【氏名】川人 進一

(72)【発明者】

【氏名】増田 純久

【テーマコード（参考）】

5F057

5F131

【Ｆターム（参考）】

5F057AA03

5F057AA21

5F057AA31

5F057AA53

5F057BA12

5F057BB03

5F057CA06

5F057CA09

5F057CA36

5F057DA01

5F057DA05

5F057DA38

5F057FA32

5F057FA37

5F057FA45

5F057GA27

5F131AA02

5F131BA42

5F131CA12

5F131CA31

5F131DA42

5F131DB13

5F131DC14

(57)【要約】

【課題】ウェーハの分離不良を抑制し易いウェーハ分離装置及び方法並びにシリコンウェーハの製造方法を提供する。
【解決手段】流体を噴射する噴射口２と、転動体３と、転動体３を転動可能且つ一体に移動可能に保持し、往復動作可能であり、往復動作方向の一方側に付勢され、噴射口２に一体に連なる保持体４とを有する、ウェーハ分離装置１。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体を噴射する噴射口と、
転動体と、
前記転動体を転動可能且つ一体に移動可能に保持し、往復動作可能であり、往復動作方向の一方側に付勢され、前記噴射口に一体に連なる保持体とを有する、ウェーハ分離装置。

【請求項2】

前記保持体が回転動作によって往復動作可能である、請求項１に記載のウェーハ分離装置。

【請求項3】

前記転動体がローラーによって構成される、請求項１に記載のウェーハ分離装置。

【請求項4】

請求項１～３の何れか１項に記載のウェーハ分離装置を用いるウェーハ分離方法であって、
ウェーハ積層体に含まれる最外層のウェーハにおける前記積層方向の端面に前記転動体を当接させることにより、前記最外層のウェーハの前記端面の位置に応じて前記噴射口を移動させる噴射口移動ステップと、
前記噴射口移動ステップによって移動させた前記噴射口から流体を噴射することにより、前記流体を前記最外層のウェーハと他のウェーハの間に流入させることで前記最外層のウェーハを分離する分離ステップと、
前記分離ステップによって分離した前記最外層のウェーハを前記積層方向に対して交差する搬送方向に移動させる搬送ステップとを有する、ウェーハ分離方法。

【請求項5】

前記噴射口移動ステップにおいて、前記最外層のウェーハの前記端面における前記噴射口側の部分に前記転動体を当接させる、請求項４に記載のウェーハ分離方法。

【請求項6】

請求項４に記載のウェーハ分離方法を用い、
前記ウェーハはシリコンウェーハである、シリコンウェーハの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はウェーハ分離装置及び方法並びにシリコンウェーハの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体ウェーハ（例えばシリコンウェーハ）は、スライス工程によって半導体インゴットをスライスすることで複数枚のウェーハを切り出した後、各ウェーハに研磨等の処理を行うことで製品化される。

【0003】

半導体インゴットをスライスして得られた複数のウェーハにはスライス工程で用いた研削液等に由来するスラッジが付着している。そのため、スライス工程後のウェーハは、１枚ずつ洗浄工程に送られて洗浄された後、複数枚ずつカセットに収納されて研磨工程のために搬送される。ここで、複数のウェーハが積層して構成されるウェーハ積層体からウェーハを順次分離して洗浄工程に送るために、流体を噴射して最外層のウェーハと他のウェーハの間に流入させるウェーハ分離装置及び方法が知られている（例えば特許文献１～２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１５－２３３０５９号公報

【特許文献2】特開平９－２３７８１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ウェーハ積層体はウェーハ間へのスラッジの噛み込みなどにより最外層のウェーハに傾きが発生する場合がある。当該傾きが発生することにより、流体の噴射口と噴射した流体を流入させるべき目標位置との間の相対位置に変化が発生すると、目標位置に流体を流入させることができず、最外層のウェーハの分離不良を生じる虞がある。このようなウェーハの分離不良は、洗浄工程の停止を招き、生産効率を低下させるため、できるだけ抑制することが望ましい。

【0006】

そこで本発明の目的は、ウェーハの分離不良を抑制し易いウェーハ分離装置及び方法並びにシリコンウェーハの製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様は以下のとおりである。

【0008】

［１］
流体を噴射する噴射口と、
転動体と、
前記転動体を転動可能且つ一体に移動可能に保持し、往復動作可能であり、往復動作方向の一方側に付勢され、前記噴射口に一体に連なる保持体とを有する、ウェーハ分離装置。

【0009】

［２］
前記保持体が回転動作によって往復動作可能である、［１］に記載のウェーハ分離装置。

【0010】

［３］
前記転動体がローラーによって構成される、［１］又は［２］に記載のウェーハ分離装置。

【0011】

［４］
［１］～［３］の何れか１項に記載のウェーハ分離装置を用いるウェーハ分離方法であって、
ウェーハ積層体に含まれる最外層のウェーハにおける前記積層方向の端面に前記転動体を当接させることにより、前記最外層のウェーハの前記端面の位置に応じて前記噴射口を移動させる噴射口移動ステップと、
前記噴射口移動ステップによって移動させた前記噴射口から流体を噴射することにより、前記流体を前記最外層のウェーハと他のウェーハの間に流入させることで前記最外層のウェーハを分離する分離ステップと、
前記分離ステップによって分離した前記最外層のウェーハを前記積層方向に対して交差する搬送方向に移動させる搬送ステップとを有する、ウェーハ分離方法。

【0012】

［５］
前記噴射口移動ステップにおいて、前記最外層のウェーハの前記端面における前記噴射口側の部分に前記転動体を当接させる、［４］に記載のウェーハ分離方法。

【0013】

［６］
［４］又は［５］に記載のウェーハ分離方法を用い、
前記ウェーハはシリコンウェーハである、シリコンウェーハの製造方法。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、ウェーハの分離不良を抑制し易いウェーハ分離装置及び方法並びにシリコンウェーハの製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施形態のウェーハ分離装置においてウェーハ積層体を積層方向の一方側へ送っている時の状態を示す模式図である。

【図2】ウェーハ積層体へのスラッジの噛み込みがない場合の、図１に示すウェーハ分離装置の動作を示す模式図である。

【図3】ウェーハ積層体へのスラッジの噛み込みによって最外層のウェーハが傾いている場合の、図１に示すウェーハ分離装置の動作を示す模式図である。

【図4】スラッジの噛み込みによって最外層のウェーハが図３とは反対側に傾いている場合のウェーハ分離装置の動作を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を例示説明する。

【0017】

図１～図２に示すように、本発明の一実施形態においてウェーハ分離装置１は、流体を噴射する噴射口２と、転動体３と、転動体３を転動可能且つ一体に移動可能に保持し、一定の動作範囲内で往復動作可能であり、前記動作範囲内で往復動作方向の一方側に付勢され、噴射口２に一体に連なる保持体４とを有する。

【0018】

またウェーハ分離装置１は、スライス後の積層された複数のウェーハからなるウェーハ積層体５と転動体３とを積層方向において互いに近づける積層方向送り装置６を有する。積層方向送り装置６は例えば、ウェーハ積層体５を転動体３に向けて積層方向の一方側に搬送する搬送ステージによって構成される。

【0019】

本実施形態において、積層方向は鉛直方向であり、積層方向の前記一方側は鉛直上方である。なお、積層方向は鉛直方向に限らず、例えば、鉛直方向に対して交差する方向としてもよい。

【0020】

さらにウェーハ分離装置１は、ウェーハ積層体５の積層方向の前記一方側で転動体３に当接する最外層のウェーハ５ａを分離後に積層方向に交差（好ましくは直交）する搬送方向に搬送する搬送方向送り装置７を有する。ここで最外層のウェーハ５ａとは、ウェーハの積層方向においてウェーハ積層体５が搬送方向送り装置７に接する位置を基準として最も外側に位置するウェーハであって、ウェーハを洗浄工程に送る際にウェーハ積層体５から分離する対象となるウェーハを指す。

【0021】

噴射口２は例えばノズルとして構成される。噴射口２は、図示しない外部の流体供給部から流体を供給されて噴射する。噴射口２から噴射される流体は特に限定されず、例えば、水、洗浄液などの液体、又は気体などである。保持体４を往復動作方向に一方側に付勢する付勢力は重力である。なお、付勢力は重力に限定されず、例えば、バネの弾性力などを用いる構成としてもよい。

【0022】

転動体３は、第１回転軸線Ｏ１を中心に回転可能なローラーによって構成される。なお転動体３はローラーに限らず、例えばボールによって構成してもよい。しかし、転動体３との接触によるウェーハの損傷を抑制する観点から、点接触でなく線接触となるローラーを用いることが好ましい。ローラーの第１回転軸線Ｏ１は、積層方向に対して交差（好ましくは直交）し、かつ、搬送方向に対して交差（好ましくは直行）する方向に延びる。

【0023】

転動体３との接触によるウェーハの損傷を抑制する観点から、転動体３は、ウェーハとの接触面を弾性材料で形成する構成としてもよいし、ローラーの外面にブラシを設け、ブラシを介してウェーハに接触する構成としてもよい。

【0024】

保持体４は、噴射口２と転動体３とを保持する。保持体４は、本体部４ａと、噴射口２を保持する噴射口保持部４ｂと、転動体３を保持する転動体保持部４ｃとを有する。本体部４ａは、図示しない筐体と第２回転軸線Ｏ２において回転可能に接続し、第２回転軸線Ｏ２から略搬送方向に向かって延びる部材である。保持体４の第２回転軸線Ｏ２は、積層方向送り装置６よりも鉛直方向の上側かつ、搬送方向の反対側に位置する。第２回転軸線Ｏ２は、積層方向に対して交差（好ましくは直交）し、かつ、搬送方向に対して交差（好ましくは直行）する方向に延びる。ここで、略搬送方向とは、ベクトル成分にウェーハを搬送する向きが含まれている方向のことである。

【0025】

噴射口保持部４ｂは略搬送方向に延びる本体部４ａから鉛直方向下向きに延びる部材である。転動体保持部４ｃは略搬送方向に延びる本体部４ａのうち、噴射口保持部４ｂよりも搬送ステージに近い位置から鉛直方向下向きに延びる部材である。噴射口２は、転動体３よりも低い位置で保持され、転動体３がウェーハ積層体５のうち最外層のウェーハ５ａの端面５ａ１と接したとき、噴射口２は最外層のウェーハ５ａとその他のウェーハの境界に対して流体を噴射できるよう位置する。

【0026】

保持体４は、第２回転軸線Ｏ２を中心とする回転動作によって前記動作範囲（例えば、水平に対して±２５°）内で往復動作可能である。このような構成によれば、簡単な構造で保持体４の往復動作を実現できる。しかし、保持体４はこのような構成に限らず、例えば、スライド機構などを用い、並進動作によって前記動作範囲内で往復動作可能な構成としてもよい。

【0027】

搬送方向送り装置７は、第３回転軸線Ｏ３を中心に回転可能な送りローラーによって構成される。送りローラーは、搬送ステージの上に位置する。搬送ステージに載置されたウェーハ積層体５が積層方向に搬送されることで、最外層のウェーハ５ａは、端面５ａ１において送りローラーと当接する。送りローラーは、最外層のウェーハ５ａに接した状態で、例えばモータとコンピュータ等で構成される駆動機構により、所定のタイミングで回転動作することで最外層のウェーハ５ａを搬送方向に搬送する。なお搬送方向送り装置７は送りローラー以外によって構成してもよい。送りローラーの第３回転軸線Ｏ３は、積層方向に対して交差（好ましくは直交）し、かつ、搬送方向に対して交差（好ましくは直行）する方向に延びる。

【0028】

送りローラーとの接触によるウェーハの損傷を抑制する観点から、送りローラーは、ウェーハとの接触面を弾性材料で形成する構成としてもよいし、送りローラーの外面にブラシを設け、ブラシを介してウェーハに接触する構成としてもよい。

【0029】

ウェーハ分離装置１によれば、最外層のウェーハ５ａの積層方向の前記一方側の端面５ａ１に転動体３を当接させることにより、最外層のウェーハ５ａの端面５ａ１の位置に応じた位置に噴射口２を移動させる噴射口移動ステップと、噴射口移動ステップによって移動させた噴射口２から流体を噴射することにより、流体を最外層のウェーハ５ａと他のウェーハの間に流入させることで最外層のウェーハ５ａを分離する分離ステップと、分離ステップによって分離した最外層のウェーハ５ａを積層方向に対して交差する搬送方向に移動させる搬送ステップとを有する、ウェーハ分離方法を行うことができる。

【0030】

以下、図１～図４に基づいて、ウェーハ分離装置１を用いたウェーハ分離方法について説明する。

【0031】

まず、噴射口移動ステップにおいては、最外層のウェーハ５ａの端面５ａ１における噴射口側の部分（以下、説明の便宜上、当該部分を「噴射側部分」ともいい、その反対側の部分を「搬送側部分」ともいう）に転動体３を当接させる。

【0032】

図１に示すように、半導体インゴットをスライスして得られたウェーハ積層体５は、積層方向送り装置６が有する搬送ステージに載置される。このとき、ウェーハ積層体５はスラッジ等を噛みこんでおらず、最外層のウェーハ５ａの端面５ａ１は水平に広がっているものとする。

【0033】

積層方向送り装置６は、ウェーハ積層体５を搬送方向送り装置６に向けて積層方向の一方側（ここでは鉛直上向き）に搬送する。積層方向の一方側に搬送されたウェーハ積層体５は、まず転動体３に当接する。転動体３は、最外層のウェーハ５ａのうち積層方向の一方側の端面５ａ１において、最外層のウェーハ５ａと当接する。このとき、保持体４は自重によって動作範囲の中の最も下に位置している。

【0034】

積層方向送り装置６は、ウェーハ積層体５が転動体３に当接した後もさらにウェーハ積層体５を積層方向の一方側へ搬送し続ける。このとき、ウェーハ積層体５が転動体３を押し、転動体３を保持する保持体４が第２回転軸線Ｏ２を中心に回転することで、転動体３、転動体３を保持する保持体４、及び保持体４に連なる噴射口２は一体として積層方向に変位する。

【0035】

転動体３の移動は第２回転軸線Ｏ２を中心とする回転運動であるため、転動体３は積層方向への変位にともなって最外層のウェーハ５ａの端面５ａ１に当接しながら搬送方向へも変位する。転動体３が搬送方向への変位にしたがって第１回転軸線Ｏ１を中心として回転することで、転動体３が最外層のウェーハ５ａの端面５ａ１を傷つけることを抑制できる。

【0036】

図２に示すように、積層方向送り装置６は最外層のウェーハ５ａの端面５ａ１が送りローラーと当接する高さ（以下、基準高さとする）までウェーハ積層体５を搬送する。ウェーハ積層体５が基準高さまで移動するのにしたがって、噴射口２はさらに移動する。

【0037】

ここで、最外層のウェーハ５ａと他のウェーハとの境界面のうち噴射口２に近い部分を分離点とする。噴射口２の位置、および噴射口２が流体を噴射する角度は、噴射口２から噴射された流体が分離点に当たる範囲であれば特に限定されないが、最外層のウェーハ５ａを円滑に搬送方向に搬送する観点においては、噴射口２は分離点と同じ高さに位置し、流体を水平に噴射するよう設定されることが好ましい。

【0038】

分離ステップにおいて、噴射口２は流体を分離点に向けて噴射してウェーハ積層体５から最外層のウェーハ５ａを分離させる。

【0039】

そして搬送ステップにおいて、搬送方向送り装置７が有する送りローラーが回転動作することで、最外層のウェーハ５ａを搬送方向に搬送する。

【0040】

次に図３に示すように、ウェーハ積層体５へのスラッジ８の噛み込みにより、ウェーハ積層体５の分離点がその反対側の部分よりも積層方向の前記一方側（すなわち鉛直方向の上側）に位置するように最外層のウェーハ５ａが傾いている場合、最外層のウェーハ５ａの端面５ａ１が水平に広がっている場合と比べて、転動体３はより高くまで押し上げられる。結果として、図２に示すような最外層のウェーハ５ａに傾きがない場合に比べて、噴射口２を第２回転軸線Ｏ２を中心に転動体３と一体に、積層方向の前記一方側に回転動作させることができる。

【0041】

したがって、最外層のウェーハ５ａの端面５ａ１における噴射側部分が積層方向の前記一方側に寄っている時、すなわち、分離点が積層方向の前記一方側に寄っている時には、転動体３と保持体４を介して従動的に噴射口２を積層方向の前記一方側に寄せることができる。その結果、分離ステップにおいて、噴射口２から流体を噴射することにより、流体を最外層のウェーハ５ａと他のウェーハの間により確実に流入させることができる。

【0042】

また、例えば図４に示すように、ウェーハ積層体５へのスラッジ８の噛み込みにより、最外層のウェーハ５ａの端面５ａ１における搬送側部分が噴射側部分よりも積層方向の前記一方側に位置するように最外層のウェーハ５ａが傾いている場合でも、最外層のウェーハ５ａの端面５ａ１における噴射側部分に転動体３が接触することで、図２に示すような最外層のウェーハ５ａに傾きがない場合に比べて、噴射口２を第２回転軸線Ｏ２を中心に転動体３と一体に、積層方向の他方側（つまり鉛直下方）に回転動作させることができる。

【0043】

したがって、最外層のウェーハ５ａの端面５ａ１における噴射側部分が積層方向の前記他方側に寄っている時、すなわち、噴射口２から噴射される流体を流入させるべき最外層のウェーハ５ａと他のウェーハの間の部分が積層方向の前記他方側に寄っている時には、転動体３と保持体４を介して従動的に噴射口２を積層方向の前記他方側に寄せることができる。その結果、分離ステップにおいて、噴射口２から流体を噴射することにより、流体を最外層のウェーハ５ａと他のウェーハの間により確実に流入させることができる。

【0044】

なお、第２回転軸線Ｏ２の配置と保持体４の形状又は構造を変更することで、噴射口移動ステップにおいて、最外層のウェーハ５ａの端面５ａ１における搬送側部分に転動体３を当接させることにより、上記と同様の噴射口２の動作を実現してもよい。しかし、上記のように、噴射口移動ステップにおいて最外層のウェーハ５ａの端面５ａ１における噴射側部分に転動体３を当接させるようにする方が、噴射口２の安定した精度良い動作を実現し易いため好ましい。

【0045】

搬送ステップにおいては、分離ステップによって分離した最外層のウェーハ５ａを搬送方向送り装置７によって搬送方向に移動させる。その際、転動体３が保持体４に対して転動可能であることにより、搬送方向に移動する最外層のウェーハ５ａの端面５ａ１に従動して転動体３が転動することができるので、最外層のウェーハ５ａの端面５ａ１と転動体３との接触による損傷が発生することを抑制できる。

【0046】

最外層のウェーハ５ａが分離不良により搬送方向に移動しない搬送不良を例えばセンサによって検知する検知部を設け、搬送ステップにおいて、検知部が搬送不良を検知した場合に、送りローラーを正転、反転を繰り返すように動作させるようにしてもよい。その場合、送りローラーの正転、反転の繰り返しにより最外層のウェーハ５ａが搬送方向へ前後に移動を繰り返したとしても、転動体３の従動により、最外層のウェーハ５ａの端面５ａ１に損傷が発生することを抑制できる。

【0047】

ウェーハ分離装置１は、分離した最外層のウェーハ５ａを搬送方向送り装置７によって搬送方向に搬送すると、次いで、積層方向送り装置６によって他のウェーハ（次の分離対象となるウェーハ積層体５）と転動体３とを積層方向において互いに近づけ、接触させ、その後は上述した要領による最外層のウェーハ５ａの分離、搬送を繰り返す。

【0048】

本発明は前述した実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

【0049】

したがって、前述した実施形態のウェーハ分離装置１は、流体を噴射する噴射口２と、転動体３と、転動体３を転動可能且つ一体に移動可能に保持し、往復動作可能であり、往復動作方向の一方側に付勢され、噴射口２に一体に連なる保持体４とを有する、ウェーハ分離装置１である限り変更可能である。

【0050】

また、前述した実施形態のウェーハ分離方法は、ウェーハ分離装置１を用いるウェーハ分離方法であって、ウェーハ積層体５に含まれる最外層のウェーハ５ａにおける積層方向の端面５ａ１に転動体３を当接させることにより、最外層のウェーハ５ａの端面５ａ１の位置に応じて噴射口２を移動させる噴射口移動ステップと、噴射口移動ステップによって移動させた噴射口２から流体を噴射することにより、流体を最外層のウェーハ５ａと他のウェーハの間に流入させることで最外層のウェーハ５ａを分離する分離ステップと、分離ステップによって分離した最外層のウェーハ５ａを積層方向に対して交差する搬送方向に移動させる搬送ステップとを有する、ウェーハ分離方法である限り変更可能である。

【0051】

また、前述した実施形態のウェーハ分離方法は、シリコンウェーハの製造におけるスライス工程に適用し、スライス後のウェーハを分離して洗浄する段階で使用することができる。そうすることでシリコンウェーハのスライス工程において、ウェーハの割れや傷を防止しながらウェーハの分離不良を抑制し、生産効率を向上することができる。またその様にして得られたシリコンウェーハに対して、面取り、平坦化処理（ラッピング等）、研磨、洗浄等の通常のシリコンウェーハ製造で用いられている処理を行うことでシリコンウェーハの製造を行うことができる。

【符号の説明】

【0052】

１ ウェーハ分離装置
２ 噴射口
３ 転動体
４ 保持体
４ａ 本体部
４ｂ 保持部
４ｃ 転動体保持部
５ ウェーハ積層体
５ａ 最外層のウェーハ
５ａ１ 端面
６ 積層方向送り装置
７ 搬送方向送り装置
８ スラッジ
Ｏ１ 第１回転軸線
Ｏ２ 第２回転軸線
Ｏ３ 第３回転軸線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】