JP6500796B2 - ウェーハの製造方法 - Google Patents
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Description
まず、ウェーハの一方の面に硬化性樹脂を塗布し、この硬化性樹脂を平坦に加工して硬化させる。その後、硬化性樹脂の平坦面を保持してウェーハの他方の面を研削し、硬化性樹脂を除去した後または除去せずに、平坦化された他方の面を保持してウェーハの一方の面を研削する。なお、以下において、上記技術を「樹脂貼り研削」と言う場合がある。
特許文献1には、厚さが40μm以上300μm未満の硬化性樹脂を塗布することが開示されている。
特許文献2には、特定の特性を有する硬化性樹脂を10μm〜200μmの厚さで塗布することが開示されている。
特許文献3には、ウェーハの一方の面を吸引保持してウェーハのうねりを矯正し、他方の面を研削した後、他方の面を吸引保持して一方の面を研削することで、両面に同等の研削歪みを形成し、その後、樹脂貼り研削を行うことが開示されている。
特許文献4には、樹脂貼り研削を繰り返し行うことが開示されている。
また、特許文献4のような方法では、樹脂貼り研削を複数回行うため、製造効率が落ちてしまうおそれがある。
T/X>30 … (1)
T:前記樹脂層における最も厚い部分の厚さ
よって、ウェーハのうねりが大きい場合でも、製造効率を落とすことなく、かつ、半導体デバイスの製造に影響を与えないように平坦化可能なウェーハの製造方法を提供できる。
T/X<230 … (2)
本発明によれば、上記式(2)を満たすように、適切な厚さの樹脂層を形成するため、第1の平面研削工程中に樹脂層が弾性変形してしまうことを抑制でき、他方の面をうねりが十分に除去された平坦面にすることができる。また、その後の第2の平面研削工程でも、一方の面をうねりが十分に除去された平坦面にすることができる。したがって、平坦度が高いウェーハを確実に得ることができる。
[ウェーハの製造方法]
図1に示すように、ウェーハの製造方法は、まず、シリコン、SiC、GaAs、サファイアなどの単結晶インゴット(以下、単に「インゴット」と言う)をワイヤソーで切断して、複数のウェーハを得る(ステップS1:スライス工程)。
次に、ラッピング装置によって、ウェーハの両面を同時に平坦化加工し(ステップS2:ラッピング工程)、面取りを行う(ステップS3:面取り工程)。
このとき、ラッピング工程だけではウェーハの十分な平坦化を図ることが困難なため、図2(A)に示すように、一方の面W1および他方の面W2にうねりW11,W21が発生しているウェーハWが得られる。
この後、図1に示すように、ウェーハWの一方の面W1に硬化性樹脂を塗布して樹脂層R(図2(B)参照)を形成する樹脂層形成工程(ステップS4)と、樹脂層Rを介して一方の面W1を保持し、ウェーハWの他方の面W2を平面研削する第1の平面研削工程(ステップS5)と、樹脂層Rを除去する樹脂層除去工程(ステップS6)と、他方の面W2を保持し、一方の面W1を平面研削する第2の平面研削工程(ステップS7)とを含む樹脂貼り研削工程を行う。
次に、以下の式(1)を満たすような樹脂層Rの厚さを求める。
T/X>30 … (1)
T:樹脂層Rにおける最も厚い部分の厚さ
この際、樹脂層Rの厚さは、以下の式(2)を満たすことが好ましい。
T/X<230 … (2)
P=X+V … (3)
なお、最大振幅X、面内厚さばらつきVは、インゴットのスライス条件や同じロットのウェーハWの測定結果から推定できれば、その推定値を用いてもよい。
まず、高平坦化された平板11上に樹脂層Rとなる硬化性樹脂を滴下する。一方、図2(B)に実線で示すように、保持手段12が保持面121でウェーハWの他方の面W2を吸引保持する。
次に、保持手段12を下降させ、図2(B)に二点鎖線で示すように、ウェーハWの一方の面W1を硬化性樹脂に押圧する。その後、保持手段12によるウェーハWへの圧力を解除し、ウェーハWを弾性変形させない状態で、一方の面W1上に硬化性樹脂を硬化させる。以上の工程により、一方の面W1に接触している面の反対側の面が平坦面R1となり、かつ、最も厚い部分の厚さが上記式(1),(2)を満たす樹脂層Rが形成される。
まず、真空チャックテーブル21の高平坦化された保持面211に、平坦面R1が下を向く状態でウェーハWが載置されると、真空チャックテーブル21がウェーハWを吸引保持する。
次に、図2(C)に実線で示すように、砥石22が下面に設けられた定盤23を、ウェーハWの上方に移動させる。その後、定盤23を回転させながら下降させるとともに、真空チャックテーブル21を回転させ、図2(C)に二点鎖線で示すように、砥石22と他方の面W2とを接触させることで、他方の面W2を平面研削する。そして、取代が取代最小値P以上になったら、平面研削を終了する。以上の工程により、他方の面W2は、うねりが十分に除去された平坦面になる。
まず、保持面211に、高平坦化された他方の面W2が下を向く状態でウェーハWが載置されると、真空チャックテーブル21がウェーハWを吸引保持し、図3(B)に実線で示すように、ウェーハWの上方に移動させた定盤23を回転させながら下降させるとともに、真空チャックテーブル21を回転させ、図3(B)に二点鎖線で示すように、一方の面W1を平面研削する。そして、取代が取代最小値P以上になったら、平面研削を終了することで、一方の面W1は、うねりが十分に除去された平坦面になる。
この得られたウェーハWは、波長が10mm以上100mm以下のうねりの振幅が0.5μm未満であり、かつ、平坦度測定器Wafersight2のHigh Order Shapeモードで測定した際に、10mm×10mmサイトにおけるShape Curvature(以下、単に「Shape Curvature」と言う)の最大値が1.2nm/mm2以下という特性を有する。
ここで、「Shape Curvature」とは、ウェーハの反りを表す指標であって、指定のサイトサイズ(本発明では、10mm×10mm)に区切った面に対し、二次で近似した近似面の曲率を表す。このため、Shape Curvatureが大きいほど、ウェーハは大きなうねりを持つことになる。
この後、両面研磨装置を用いてウェーハWの両面を研磨する一次研磨工程(ステップS9)と、片面研磨装置を用いてウェーハWの両面を研磨する最終研磨工程(ステップS10)とを含む鏡面研磨工程を行い、ウェーハの製造方法が終了する。
上述したように、上記式(1)に基づいて、ウェーハWのうねりW11の振幅を考慮に入れた厚さの樹脂層Rを用いて、樹脂貼り研削工程を行うため、一方の面W1および他方の面W2のうねりW11,W21を十分に除去できる。さらに、樹脂貼り研削工程を1回だけ行えばよいため、製造効率が落ちない。したがって、ウェーハWのうねりが大きい場合でも、製造効率を落とすことなく、かつ、半導体デバイスの製造に影響を与えないように平坦化可能なウェーハWの製造方法を提供できる。
特に、上記式(2)を満たすように、樹脂層Rの厚さを設定しているため、平坦度が高いウェーハWを確実に得ることができる。
なお、本発明は上記実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の改良ならびに設計の変更などが可能であり、その他、本発明の実施の際の具体的な手順、及び構造などは本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などとしてもよい。
また、樹脂層Rの除去は、引き剥がしではなく、樹脂層除去工程としての第2の平面研削工程における研削により行ってもよい。
〔ウェーハの製造方法〕
{実施例1}
まず、図1に示すスライス工程を行い、直径300mm、厚さ約900μmのウェーハを準備した。次に、これらのウェーハに対し、ラッピング工程、面取り工程を行った。ラッピング工程では、浜井産業株式会社製のラッピング装置(HAMAI32BN)を用い、研磨布を使用せず、アルミナ砥粒を含むスラリーでラッピングを行った。
そして、株式会社コベルコ科研社製のウェーハ平坦度・形状測定器(SBW)を用いて、ウェーハの一方の面の形状を測定し、周波数解析を行うことで、ラッピング工程後における波長が10mm以上100mm以下のうねりの最大振幅Xを求めた。表1に示すように、最大振幅Xは、0.9μmであった。
そして、第1の平面研削工程、樹脂層除去工程、第2の平面研削工程を行った。第1,第2の平面研削工程では、株式会社ディスコ製の研削装置(DFG8360)を用い、それぞれ取代20μmで平面研削を行った。
その後、エッチング工程から鏡面研磨工程までを行った。
まず、スライス工程を行い、直径300mm、厚さ約900μmのウェーハを準備した。表1に示すように、スライス工程後における波長が10mm以上100mm以下のうねりの最大振幅Xは、1.5μmであった。
そして、ラッピング工程を行わず、表1に示すように、T/Xが上記式(1)を満たす53.3となるような樹脂層を形成したこと以外は、実施例1と同様の条件で樹脂貼り研削工程から鏡面研磨工程までを行った。
表1に示すように、T/Xが上記式(1)を満たさない27.8となるような樹脂層を形成したこと以外は、実施例1と同様の条件でスライス工程から鏡面研磨工程までを行った。
表1に示すように、樹脂貼り研削工程の代わりに、樹脂層を形成しない研削、つまり樹脂貼り研削工程のうち第1,第2の平面研削工程のみを行ったこと以外は、実施例1と同様の条件でスライス工程から鏡面研磨工程までを行った。なお、第1,第2の平面研削工程における取代は、20μmであった。
実施例1,2、比較例1,2の条件で、それぞれ4枚ずつのウェーハを処理して評価した。
平坦度測定器Wafersight2(KLA−Tencor社製)のHigh Order Shapeモードで、各ウェーハの面形状を測定し、Shape Curvatureの最大値を評価した。その評価結果を図4に示す。
図4に示すように、T/Xが上記式(1)を満たす実施例1,2では、いずれも1.2nm/mm2以下となり、T/Xが大きいほど小さい値となった。一方、T/Xが上記式(1)を満たさない比較例1および樹脂貼り研削工程を行わない比較例2では、いずれも1.2nm/mm2を超えた。
実施例1におけるラッピング工程後のうねりの最大振幅Xを求めたときと同様の方法で、波長が10mm以上100mm以下のうねりの最大振幅を求めて評価した。その評価結果を図5に示す。
図5に示すように、T/Xが上記式(1)を満たす実施例1,2では、いずれも0.5μm未満となり、T/Xが大きいほど小さい値となった。一方、T/Xが上記式(1)を満たさない比較例1および樹脂貼り研削工程を行わない比較例2では、いずれも0.5μmを超えた。
以上のことから、スライス工程からラッピング工程まで行ったウェーハ、ラッピング工程を行わないウェーハのいずれであっても、T/Xが上記式(1)を満たす条件で樹脂貼り研削工程を行うことで、製造効率および平坦度が高く、半導体デバイスを適切に製造可能なウェーハを提供できることが確認できた。
なお、本実施例では、鏡面研磨工程後のウェーハについて評価したが、樹脂貼り研削工程(比較例2では、第1,第2の平面研削工程)直後の形状も図4および図5に示すものとほぼ等しくなると推定できる。その理由は、エッチング工程および鏡面研磨工程における取代は、ラッピング工程や樹脂貼り研削工程と比べて非常に小さいため、鏡面研磨工程後の平坦度は、樹脂貼り研削工程直後の平坦度とほぼ等しくなるからである。
樹脂層の厚さを複数のレベルで変えたこと以外は、各レベルで2枚ずつのウェーハに対して上記実施例1と同様の処理を行い、Shape Curvatureの最大値を評価した。その評価結果を図6に示す。
図6に示すように、T/Xが30を超えかつ230未満であれば、1.2nm/mm2以下となることが確認できた。
Claims (2)
- 単結晶インゴットから切り出されたウェーハまたはラッピングされたウェーハの一方の面に硬化性樹脂を塗布して樹脂層を形成する樹脂層形成工程と、
前記樹脂層を介して前記一方の面を保持し、前記ウェーハの他方の面を平面研削する第1の平面研削工程と、
前記樹脂層を除去する樹脂層除去工程と、
前記他方の面を保持し、前記一方の面を平面研削する第2の平面研削工程とを含み、
前記樹脂層形成工程は、前記ウェーハにおける波長が10mm以上100mm以下のうねりの最大振幅Xを求めてから、以下の式(1)を満たすように、前記樹脂層を形成することを特徴とするウェーハの製造方法。
T/X>30 … (1)
T:前記樹脂層における最も厚い部分の厚さ - 請求項1に記載のウェーハの製造方法において、
前記樹脂層形成工程は、以下の式(2)を満たすように、前記樹脂層を形成することを特徴とするウェーハの製造方法。
T/X<230 … (2)
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