JP5541681B2

JP5541681B2 - ウエーハの平坦化方法

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Publication number: JP5541681B2
Application number: JP2010009642A
Authority: JP
Inventors: 一馬関家; 寛小野寺; 誠下谷
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2010-01-20
Filing date: 2010-01-20
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2030-01-20
Also published as: JP2011151099A

Description

本発明は、インゴットから切り出されたシリコンウエーハ等のウエーハの表面を平坦に加工するウエーハの平坦化方法に関する。

例えば、ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成するシリコンウエーハは、シリコンインゴットからワイヤーソー等によって切り出され（スライスされ）、切り出されたウエーハの両面を研削、ラッピング等によって平坦化加工することによって製造されている。

インゴットをスライスして得られる素地ウエーハは、微細な凹凸及びうねりを有している。また、表面付近には切断時に生じた歪が存在している。この微細な凹凸、うねり及び歪は、平坦化加工によって取り除かれる。

この平坦化加工技術としては、例えば特開２００６−２６１５２７号公報に記載されるような研削装置を使用した平坦化方法が公知である。このウエーハの平坦化方法では、チャックテーブル上に平面度の優れたサブストレートを載置し、サブストレート上に流動性接着剤を介してウエーハを接着してサブストレートとウエーハからなる合体ウエーハを得る。合体ウエーハ全体に超音波振動を加えることで、流動性接着剤の硬化過程において、ウエーハを平らにしようとする力を抑制して接着剤を硬化させる。

次いで、サブストレートをチャックテーブルで吸引保持しながらウエーハの露出面を研削して平坦化する。一面が研削されて平坦化されたウエーハを、流動性接着剤を軟化流動化させることによりサブストレートから外して、平坦化された面側をチャックテーブルで吸引保持しながら他方の面を研削して平坦化する。

特開２００６−２６１５２７号公報

ところが、特許文献１に開示されたウエーハの平坦化加工方法では、ウエーハを流動性接着剤を使用してサブストレートに接着すると、ウエーハの切り出された状態でのうねりが流動性接着剤の粘性によって変形し、ウエーハ全体に超音波を付与しながら流動性接着剤を硬化させてウエーハをサブストレートに接着しても、流動性接着剤の粘性によってウエーハのうねりが十分に復元されず、ウエーハの表裏面を研削してもうねりを十分に除去できないという問題がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ウエーハの表裏面からうねりを完全に除去してウエーハを平坦化することが可能なウエーハの平坦化方法を提供することである。

本発明によると、インゴットから切り出したウエーハの両面を研削して平坦なウエーハに仕上げるウエーハの平坦化方法であって、インゴットから切り出したウエーハの一方の面及び他方の面のうねりを計測してうねりデータを記録するうねり計測工程と、透過性を有する定盤にウエーハより大きい面積を有する透過性を有するフィルムを敷設し、該フィルム上に紫外線の照射によって固化する液状樹脂を塗布して樹脂層を形成し、該樹脂層にウエーハの該一方の面を付着させるウエーハ付着工程と、該うねり計測工程によって得られた前記うねりデータに基づいて、ウエーハに選択的に超音波を付与して該液状樹脂の粘性を部分的に低下させてウエーハのうねりを復元するうねり復元工程と、該定盤側から紫外線を照射して該液状樹脂を固化させる液状樹脂固化工程と、該フィルム側をチャックテーブルで保持しながらウエーハの該他方の面を研削してうねりを除去し、該他方の面を平坦に仕上げる第１の平坦化工程と、ウエーハの該一方の面から該樹脂層とともに該フィルムを剥離して、ウエーハの該他方の面をチャックテーブルで保持しながらウエーハの該一方の面を研削してうねりを除去し、該一方の面を平坦に仕上げる第２の平坦化工程と、を具備したことを特徴とするウエーハの平坦化方法が提供される。

本発明によると、液状樹脂にウエーハの一方の面を付着させた後、うねりデータに基づいてウエーハに選択的に超音波を付与して部分的に液状樹脂の粘性を低下させて、ウエーハのうねりを復元させるうねり復元工程を実施するので、ウエーハのうねりが十分復元された状態で液状樹脂を固化してウエーハをフィルムに接着できる。次いで、チャックテーブルでフィルム側を吸引保持しながらウエーハの他方の面を研削するので、他方の面からうねりを十分除去して平坦化することができる。

次いで、十分平坦に研削されたウエーハの他方の面をチャックテーブルで吸引保持しながら一方の面を研削するので、一方の面からうねりを十分除去することができウエーハを平坦に形成することができる。

インゴット及びインゴットから切り出された素地ウエーハを示す図である。うねり計測工程の説明図である。ウエーハ付着工程を説明する分解斜視図である。ウエーハ付着工程の説明図である。うねり復元工程の説明図である。液状樹脂固化工程の説明図である。第１の平坦化工程の説明図である。第２の平坦化工程の説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、シリコンインゴット等のインゴット４及びインゴット４からワイヤーソー等により切り出された素地ウエーハ２が示されている。素地ウエーハ２は約２ｍｍ程度の厚さに切り出され、そのスライス面には微細な凹凸、歪等が存在し、更に全体としてワイヤーソー切断時のうねりが存在している。

本発明のウエーハの平坦化方法では、まず図２に示すようにうねり測定装置６を使用して、素地ウエーハ２のうねりを計測し、このうねりデータを記録装置に記録する。素地ウエーハ２は一方の面２ａ及び他方の面２ｂを有しており、一方の面２ａに対向する測定ヘッド８ａ及び他方の面２ｂに対向する測定ヘッド８ｂを有するうねり測定装置６により、素地ウエーハ２のうねりを計測する（測定する）。素地ウエーハ２のうねりを測定できる装置としては、株式会社コベルコ科研製のボウ・ワープ測定装置ＳＷＢ−３３０を使用することができる。

うねり計測工程実施後、ウエーハ付着工程を実施する。このウエーハ付着工程では、図３に示すようなガラス又はポリカーボネート等の透明樹脂から形成され、多数の吸引孔１２を有する定盤を使用する。定盤１０の吸引孔１２は吸引源１４に選択的に接続される。

１６はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の透明フィルムであり、図４に示すように定盤１０で透明フィルム１６を吸引保持した状態で、透明フィルム１６上に液状樹脂を塗布して樹脂層１８を形成する。

液状樹脂としては、紫外線硬化型温水湿潤タイプ樹脂（株式会社スリーボンド社製、商品名「３０Ｙ−６３２Ｄ−３」、株式会社東洋アドテック社製、商品名「ＴＥＭＰＬＯＣシリーズ」）を使用可能である。このように透明フィルム１６上に液状樹脂からなる樹脂層１８を形成してから、樹脂層１８に素地ウエーハ２の一方の面２ａを付着させる。

ウエーハ付着工程を実施すると、液状樹脂の粘性によってウエーハ２が引っ張られることにより、素地ウエーハ２のうねりの状態が元のうねりの状態から変化する。よって、本発明では、次にウエーハ２のうねりを元の状態に復元させるうねり復元工程を実施する。

うねり復元工程では、図５に示すように高周波電源２２に接続された圧電振動子等から形成された超音波発生部材２０をウエーハ２の他方の面２ｂに接触させて、うねり計測工程で記録されたうねりデータに基づいてウエーハ２に選択的に超音波振動を付与し、液状樹脂の粘性を部分的に低下させてウエーハ２のうねりを元の状態に復元させる。例えば、うねりデータのうねりの谷部分に選択的に超音波振動を与え、ウエーハ２のうねりを元の状態に復元させる。

うねり復元工程実施後、液状樹脂を固化させる液状樹脂固化工程を実施する。この液状樹脂固化工程では、図６に示すように定盤１０の下方から紫外線ランプ２４により紫外線を照射して、液状樹脂を固化させる。

液状樹脂が固化されると、図７（Ａ）に示すように透明フィルム１６に素地ウエーハ２が接着された合体ウエーハ２６が得られる。この合体ウエーハ２６の透明フィルム１６側を研削装置のチャックテーブル２８で吸引保持し、素地ウエーハ２の他方の面２ｂを研削する第１の平坦化工程を実施する。

第１の平坦化工程では、図７（Ｂ）に示すように、チャックテーブル２８に吸引保持された素地ウエーハ２に研削ユニット（研削手段）３０の研削ホイール３６を図に示すように位置づける。

研削ユニット３０は、モータにより回転駆動されるスピンドル３２の先端に固定されたホイールマウント３４を有しており、このホイールマウント３４に環状基台３８の自由端部に研削砥石４０を環状に配設した研削ホイール３６が着脱可能に装着されて構成されている。

チャックテーブル２８を矢印ａ方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール３６を矢印ｂ方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させるとともに、研削ユニット送り機構を駆動して研削砥石４０を素地ウエーハ２の他方の面２ｂに接触させる。

そして、研削ホイール３０を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りして、素地ウエーハ２の他方の面の研削を実施する。これにより、ウエーハ２の他方の面２ｂのうねりを除去して他方の面２ｂを平坦に仕上げる。

第１の平坦化工程実施後、研削された合体ウエーハ２６をチャックテーブル２８から取り外して、図示しない容器に満たされた温水中に合体ウエーハ２６を浸漬すると、ウエーハ２を透明フィルム１６に接着している樹脂層１８が膨潤してその接着力が消失するため、ウエーハ２を透明フィルム１６から剥離することができる。

次いで、図８に示すように、剥離されたウエーハ２の他方の面２ｂ側をチャックテーブル２８で吸引保持して、ウエーハ２の一方の面２ａを研削してうねりを除去し、一方の面２ａを平坦に仕上げる第２の平坦化工程を実施する。

この第２の平坦化工程では第１の平坦化工程と同様に、チャックテーブル２８を矢印ａ方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール３６を矢印ｂ方向に６０００ｒｐｍで回転させるとともに、研削ユニット３０の研削送り機構を駆動して研削砥石４０をウエーハ２の一方の面２ａに接触させる。

そして、研削ホイール３６を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りして、ウエーハ２の一方の面２ａを研削する。接触式又は非接触式の厚みゲージによりウエーハ２の厚みを測定しながらウエーハ２の一方の面２ａを研削し、ウエーハ２を所望の厚み、例えば７００μｍに仕上げる。

上述した実施形態によると、インゴット４から切り出したウエーハ２のうねりを計測してうねりデータを記録し、液状樹脂にウエーハの一方の面２ａを付着させた後、記録したうねりデータに基づいてウエーハに選択的に超音波を付与して液状樹脂の粘性を部分的に低下させ、ウエーハ２のうねり状態を元の状態に復元させる。

ウエーハ２のうねりが元の状態に十分復元された状態で液状樹脂を紫外線照射により固化し、チャックテーブルで透明フィルム１６側を吸引保持しながらウエーハ２の他方の面２ｂを研削するので、他方の面２ｂからうねりを完全に除去することができる。

次いで、十分平坦に研削されたウエーハ２の他方の面２ｂをチャックテーブルで吸引保持しながらウエーハ２の一方の面２ａを研削するので、一方の面２ａからうねりを完全に除去することができ、ウエーハ２を厚さ７００μｍ程度の平坦に形成することができる。

２素地ウエーハ
４インゴット
６うねり測定装置
１０定盤
１６透明フィルム
２０超音波振動子
２４紫外線ランプ
２８チャックテーブル
３０研削ユニット
３６研削ホイール
４０研削砥石

Claims

インゴットから切り出したウエーハの両面を研削して平坦なウエーハに仕上げるウエーハの平坦化方法であって、
インゴットから切り出したウエーハの一方の面及び他方の面のうねりを計測してうねりデータを記録するうねり計測工程と、
透過性を有する定盤にウエーハより大きい面積を有する透過性を有するフィルムを敷設し、該フィルム上に紫外線の照射によって固化する液状樹脂を塗布して樹脂層を形成し、該樹脂層にウエーハの該一方の面を付着させるウエーハ付着工程と、
該うねり計測工程によって得られた前記うねりデータに基づいて、ウエーハに選択的に超音波を付与して該液状樹脂の粘性を部分的に低下させてウエーハのうねりを復元するうねり復元工程と、
該定盤側から紫外線を照射して該液状樹脂を固化させる液状樹脂固化工程と、
該フィルム側をチャックテーブルで保持しながらウエーハの該他方の面を研削してうねりを除去し、該他方の面を平坦に仕上げる第１の平坦化工程と、
ウエーハの該一方の面から該樹脂層とともに該フィルムを剥離して、ウエーハの該他方の面をチャックテーブルで保持しながらウエーハの該一方の面を研削してうねりを除去し、該一方の面を平坦に仕上げる第２の平坦化工程と、
を具備したことを特徴とするウエーハの平坦化方法。