JP2004063880A - ウェーハ接着装置およびウェーハ接着方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】平坦度またはナノトポグラフィーの何れを重視する場合においても、適用可能なウェーハ接着装置およびウェーハ接着方法を提供する。
【解決手段】ウェーハ接着装置は、キャリアプレート５に接着剤Ｓを介して配置されたウェーハＷを大気圧下においてプレスするスタンパ１０と、キャリアプレート５に接着剤Ｓを介して配置されたウェーハＷを無荷重状態において減圧する減圧用チャンバを備える。ウェーハの平坦度を高度に保つ場合には、キャリアプレート５を第１の温度に加熱した状態で、比較的遅いプレス速度で長時間プレスする。ウェーハのナノトポグラフィーを高度に保つ場合には、キャリアプレート５を第１の温度よりも高い第２の温度に加熱した状態で、比較的速いプレス速度で短時間プレスし、さらに減圧用チャンバ内において無荷重で減圧する。
【選択図】 図４
【解決手段】ウェーハ接着装置は、キャリアプレート５に接着剤Ｓを介して配置されたウェーハＷを大気圧下においてプレスするスタンパ１０と、キャリアプレート５に接着剤Ｓを介して配置されたウェーハＷを無荷重状態において減圧する減圧用チャンバを備える。ウェーハの平坦度を高度に保つ場合には、キャリアプレート５を第１の温度に加熱した状態で、比較的遅いプレス速度で長時間プレスする。ウェーハのナノトポグラフィーを高度に保つ場合には、キャリアプレート５を第１の温度よりも高い第２の温度に加熱した状態で、比較的速いプレス速度で短時間プレスし、さらに減圧用チャンバ内において無荷重で減圧する。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウェーハの表面を研磨する表面研磨装置に使用されるキャリアプレートに、１枚または複数枚のウェーハを接着するためのウェーハ接着装置およびウェーハ接着方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、一般的な半導体ウェーハの製造工程を示すフロー図である。同図に基づいて、半導体デバイスを作製するための原料ウェーハとして用いられる半導体ウェーハの一般的な製造方法の概略を説明する。
【０００３】
まず、チョクラルスキー法（ＣＺ法）や浮遊帯域溶融法（ＦＺ法）等によりシリコン単結晶のインゴットを成長させる（ＳＴＥＰ１０１）。成長したインゴットは外周形状が歪（いびつ）であるため、次に外形研削工程（ＳＴＥＰ１０２）においてインゴットの外周を円筒研削盤等により研削し、インゴットの外周形状を整える。これをスライス工程（ＳＴＥＰ１０３）でワイヤソー等によりスライスして円板状のウェーハに加工し、さらに面取り工程（ＳＴＥＰ１０４）でウェーハ外周の面取り加工を行う。
【０００４】
その後、平坦化工程（ＳＴＥＰ１０５）で平面研削またはラッピングを行い、エッチング処理工程（ＳＴＥＰ１０６）において化学研磨処理を施す。更に、ウェーハ表面を研磨（ＳＴＥＰ１０７）した後、ウェーハ表面にエピタキシャル成長処理（ＳＴＥＰ１０８）を施して鏡面ウェーハとする。
【０００５】
このような工程を経て得られた鏡面ウェーハの表面に回路を形成して半導体デバイスを作製する場合、１枚のウェーハから極力多くのデバイスを得ることが望ましく、そのためにはウェーハ全面にわたって極力フラットな形状とすることが要求される。
【０００６】
しかし、エッチング処理工程（ＳＴＥＰ１０６）後のウェーハはソリがあり、また歪を除去したウェーハでも表面には約２〜１５ｍｍ程度の波長で凹凸が発生している。そのため、研磨工程（ＳＴＥＰ１０７）においては一般に、ウェーハ裏面に接着剤を塗布し、平坦な支持面を有するキャリアプレート上にウェーハ裏面を押し付けて固定することにより、ウェーハの形状を平坦に矯正した状態で研磨処理が施される。
【０００７】
従来、このようなキャリアプレートにウェーハを加圧・接着する装置として、例えば特開平１１−２１９８７２号公報に記載されたもののように、減圧下で接着を行うウェーハ減圧接着装置が知られている。以下、これを、図７のウェーハ減圧接着装置の説明図を参照しながら説明する。ウェーハ減圧接着装置３０は本体架台３１上に台座３３を設けており、５枚のシリコンウェーハＷがワックスにより仮接着されたキャリアプレート３２が台座３３上に設置される。本体架台３１の上方には、各シリコンウェーハＷを一括して加圧するドーナツ形の加圧バルーン３４を配置している。
【０００８】
加圧バルーン３４は、台座３３の周辺を密閉する減圧カバー３５の内面に固着された厚い円盤状のバルーン装着台部３６に装着され、圧縮空気が注入されることでドーナツ形状に膨らむ。バルーン装着台部３６の内部には、外設された気体注入手段である空気供給ポンプ（気体供給ポンプ）３８から、圧縮空気（または大気圧の空気）を加圧バルーン３４内へ供給する空気路（気体路）３６ａが形成されている。また、本体架台３１上には、減圧カバー３５と共に気密された内部空間を形成するカバー受皿３９が固着されている。カバー受皿３９には減圧用空気路３９ａが形成され、この減圧用空気路３９ａは減圧カバー３５の内部空間を減圧する空気吸引手段である空気吸引ポンプ３７に連結されている。
【０００９】
そして、図７に示すように、空気吸引ポンプ３７により減圧カバー３５の内部空間を負圧化し、その後、空気供給ポンプ３８を作動させて、減圧カバー３５の内面に固着されたバルーン装着台部３６の加圧バルーン３４をドーナツ形に膨らませる。この結果、空気吸引ポンプ３７の減圧効果により、各シリコンウェーハＷとキャリアプレート３２との接着面が脱気されると同時に、加圧バルーン３４により、キャリアプレート３２に仮接着された各シリコンウェーハＷが一括してキャリアプレート３２に加圧・接着される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ウェーハの表面加工精度の指標としては、一般に「平坦度」と「ナノトポグラフィー」がある。「平坦度」とは、ウェーハの裏面を基準として測定される表面精度を表す指標であり、ウェーハの厚さの均一度を表している。したがって、ウェーハ自体が全体的に歪みを有している場合であっても、裏面が平坦になるようにチャックに吸着して矯正した状態で測定した表面が凹凸のない平面であれば、平坦度が高いといえる。
【００１１】
これに対して「ナノトポグラフィー」とは、ウェーハに何らの荷重も加えない、自然状態におけるウェーハの表面精度を表す指標であり、裏面からの厚さの均一性は要求されない。例えば、ＣＭＰ工程では、ウェーハは比較的柔らかいバッキング材のチャックに支持され、比較的ウェーハの自然状態に近い形状で研磨されるため、自然状態でウェーハ表面が平坦であることが重要になる。
【００１２】
「平坦度」と「ナノトポグラフィー」は相容れない概念ではないが、平坦度およびナノトポグラフィーがともに高いウェーハを製造するには多くの時間とコストを要する。そこで通常は顧客からの要求仕様に従って、「平坦度」または「ナノトポグラフィー」の何れかを重視して製造することになる。従来は、主に平坦度特性が重視されていたため、キャリアプレートへの押圧を大きくし、ウェーハの凹凸を矯正して貼り付けを実施していた。
【００１３】
しかし、近年のＣＭＰなどの使用や、露光工程での矯正力の弱いチャックの使用が増えてきたため、ナノトポグラフィーを重視する顧客も増えている。ところが、上記従来技術で説明したウェーハ減圧接着装置３０は、ワックス層を薄く均一にするために、比較的強い力でキャリアプレート３２にウェーハＷを加圧することによりウェーハＷを矯正した状態で接着させる装置であり、ウェーハＷは自然状態の形状を保つことができず、ナノトポグラフィーを重視する顧客の要望に応えることが困難であった。
【００１４】
また、始めに減圧カバー３５内を減圧することによりウェーハＷとキャリアプレート３２間の脱気が完了したものとして、その後、加圧バルーン３４によるウェーハＷへの加圧を行っているが、十分な脱気時間を確保しなかったり、加圧バルーン３４の移動速度が速い場合にはウェーハＷとキャリアプレート３２間の気泡が十分に脱気できないうちに加圧バルーン３４の圧力が加わってしまい、ウェーハＷとキャリアプレート３２間に気泡を閉じ込めてしまうことがあった。このように気泡が入った場合には、ウェーハの気泡の直上部が凸状になり、この部分の研磨圧力が増大するため、研磨量が増大して肉薄になり、平坦度が悪化するという問題があった。また、脱気を十分に行おうとすると、生産性が悪化する問題があった。
【００１５】
本出願に係る発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、平坦度またはナノトポグラフィーの何れを重視する場合においても、適用可能なウェーハ接着装置およびウェーハ接着方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本出願に係る第１の発明は、
研磨工程でウェーハを支持するキャリアプレートに、ウェーハを接着する方法であって、
（ａ）ウェーハの平坦度を高度に保つ場合には、キャリアプレートを第１の温度に加熱した状態で、接着剤を介してウェーハを貼り付け、
（ｂ）ウェーハのナノトポグラフィーを高度に保つ場合には、キャリアプレートを前記第１の温度よりも高い第２の温度に加熱した状態で、接着剤を介してウェーハを貼り付ける、
ことを特徴とするウェーハ接着方法である。
【００１７】
また、本出願に係る第２の発明は、
前記ウェーハの平坦度を高度に保つ場合において、ウェーハの貼り付けられた前記キャリアプレートを前記第１の温度に加熱した状態で減圧下に配置し、
前記ウェーハのナノトポグラフィーを高度に保つ場合において、ウェーハの貼り付けられた前記キャリアプレートを前記第２の温度に加熱した状態で減圧下に配置する工程を含む、
ことを特徴とする上記第１の発明に記載のウェーハ接着方法である。
【００１８】
さらに、本出願に係る第３の発明は、
研磨工程でウェーハを支持するキャリアプレートに、ウェーハを接着する方法であって、
（ａ）ウェーハの平坦度を高度に保つ場合には、キャリアプレートに接着剤を介してウェーハを貼り付け、該ウェーハを第１の速度でプレスし、
（ｂ）ウェーハのナノトポグラフィーを高度に保つ場合には、キャリアプレートに接着剤を介してウェーハを貼り付け、前記第１の速度よりも速い第２の速度でウェーハをプレスする、
ことを特徴とするウェーハ接着方法である。
【００１９】
また、本出願に係る第４の発明は、
研磨工程でウェーハを支持するキャリアプレートに、ウェーハを接着する方法であって、
（ａ）ウェーハの平坦度を高度に保つ場合には、キャリアプレートに接着剤を介してウェーハを貼り付け、該ウェーハを第１の所定時間だけプレスし、
（ｂ）ウェーハのナノトポグラフィーを高度に保つ場合には、キャリアプレートに接着剤を介してウェーハを貼り付け、前記第１の所定時間よりも短い第２の所定時間だけウェーハをプレスする、
ことを特徴とするウェーハ接着方法である。
【００２０】
さらに、本出願に係る第５の発明は、
研磨工程でウェーハを支持するキャリアプレートに、ウェーハを接着するウェーハ接着装置であって、
（ａ）キャリアプレートに接着剤を介して配置されたウェーハを、大気圧下においてプレスする貼付け機構と、
（ｂ）キャリアプレートに接着剤を介して配置されたウェーハを、無荷重状態において減圧する減圧用チャンバと、
を有することを特徴とするウェーハ接着装置である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本出願に係るウェーハ接着装置およびウェーハ接着方法について、図面に基づいて詳細に説明する。
【００２２】
［研磨装置の説明］
まず、ウェーハ接着装置について説明する前に、図６のフローチャートで示した研磨工程（ＳＴＥＰ１０７）における研磨装置の一例について説明する。図１は研磨装置の概略図である。
【００２３】
研磨装置１は、平坦な円板状の定盤２の上にウレタン等の不織布よりなる研磨用のクロス３を貼り付け、定盤２の中央上部には鉛直上方に向かって延びる円柱状のセンタローラ軸４を設けている。クロス３の上には円板状のウェーハ（不図示）を複数枚貼り付けたキャリアプレート５を、ウェーハ貼付け面を下方に向けて配置し、キャリアプレート５の上方からウェート６によってキャリアプレート５を加圧する。ウェート６は平坦な下面を有し、その下面の下にキャリアプレート５を装着している。図１においては、クロス３の上に４個のウェート６を配置してなる研磨装置１の例を示しているが、ウェート６の数は４個以上でも１〜３個でもよい。
【００２４】
各ウェート６は上面にウェート支持軸７を固定しており、ウェート支持軸７を下方に送り移動させることによりキャリアプレート５に所望の負荷を加え、ウェート支持軸７の回転によってウェート６が回転する。センタローラ軸４の回転とともにクロス３を貼り付けた定盤２を回転させた状態でクロス３上にスラリを供給し、ウェート支持軸７を回転させる。キャリアプレート５に貼り付けられたウェーハの被研磨面とクロス３との間にスラリが入り込み、すり合わせによってウェーハが研磨される。
【００２５】
図２は、接着剤ＳによりウェーハＷを貼り付けたキャリアプレート５の下面を示す斜視図である。図２においては、キャリアプレート５の下面であるウェーハ貼付け面５ａに５枚のウェーハＷを等間隔に貼り付けた例を示しているが、キャリアプレート５に貼り付けるウェーハＷの枚数は適宜変更可能であり、５枚に限られるものではない。このようなキャリアプレート５としては、例えば直径２００ｍｍのウェーハＷを５枚貼り付ける場合には、厚さが２３〜３０ｍｍで直径が５５０〜６００ｍｍの円板状セラミックプレートを使用することができる。キャリアプレート５のウェーハ貼付け面５ａは、高度に平坦化されていることが望ましい。ウェーハＷは、その裏面にワックス等の接着剤Ｓが塗布され、キャリアプレート５のウェーハ貼付け面５ａに接着されている。
【００２６】
［貼り付けの説明］
次に、上記の研磨装置１のキャリアプレート５にウェーハＷを貼り付ける方法について、具体的に説明する。エッチング工程（ＳＴＥＰ１０６）の終了後、図３に示すように、まずウェーハＷの厚み測定を行い、ウェーハＷが所望の厚さを有しているか否かを判定する。ウェーハＷが所望の厚さよりも厚い場合には、再度、平坦化工程（ＳＴＥＰ１０５）に戻り、平面研削またはラッピングを行って所望の厚さになるまでウェーハＷを削る。
【００２７】
上記厚み測定で所望の厚さを満たしているウェーハＷは、接着剤塗布工程に移動し、ウェーハＷの裏面に接着剤Ｓが塗布される。このときウェーハＷの裏面とは、研磨が施されるウェーハＷの表面に対して反対側の面を指す。一般に、ウェーハの貼り付けには、高温時に軟化し、低温時に硬化するロジン系の接着剤を使用する。
ウェーハＷの裏面にほぼ均一に接着剤Ｓを塗布したら、キャリアプレート５への貼付工程へと移る。
【００２８】
上記ウェーハの流れと並行してキャリアプレートは、図３に示すようにプレート洗浄工程を経る。キャリアプレート５は、研磨工程（ＳＴＥＰ１０７）において消耗するものではなく、複数回の再使用が可能である。そのため、研磨後にウェーハＷが取り外されたキャリアプレート５はプレート洗浄工程において洗浄され、接着剤Ｓが除去される。その後、プレート加熱工程において、ヒータにより所定の温度まで加熱される。
【００２９】
貼付工程においては、図４（ａ）に示すように、接着剤Ｓが塗布されたウェーハＷをロボットアーム８によってキャリアプレート５上に載置する。ロボットアーム８はウェーハＷの被研磨面である表面側を支持し、接着剤Ｓが塗布されたウェーハＷの裏面を下方に向けてからキャリアプレート５上に静かに載置する。キャリアプレート５はターンテーブル９上に支持されており、ウェーハＷが載置される毎にターンテーブル９が７２°回転し、５枚のウェーハＷはキャリアプレート５上に等角度・等間隔に割り出しして配置される。
【００３０】
５枚のウェーハＷを載置したら、今度はスタンパ１０によってウェーハＷを加圧する。図４（ｂ）はウェーハＷの貼付け装置の概略図である。５枚のウェーハＷを載置されたキャリアプレート５は円板状の台座１１の上に設置される。台座１１はキャリアプレート５を加熱し、キャリアプレート５を所望の温度に保つ働きをする。
【００３１】
このキャリアプレート５の設定温度は、平坦度重視であるかナノトポグラフィー重視であるかによって異なる。また、このキャリアプレート５の設定温度は接着剤Ｓの種類によって異なるが、一例としては、平坦度重視の場合には接着剤Ｓの粘度が８０．０〔Ｐａ・ｓ〕（８００００〔ｃＰ〕）以上になるように、また、ナノトポグラフィー重視の場合には接着剤の粘度が２５．５〔Ｐａ・ｓ〕（２５５００〔ｃＰ〕）以下になるように設定する。例えば、ロジン系の接着剤によれば、８５℃以下で接着剤の粘度が８０．０〔Ｐａ・ｓ〕（８００００〔ｃＰ〕）以上に、９０℃以上で接着剤の粘度が２５．５〔Ｐａ・ｓ〕（２５５００〔ｃＰ〕）以下になる。
【００３２】
平坦度重視の場合のように、キャリアプレートを比較的低温に加熱するときの設定温度範囲を高粘度温度域、ナノトポグラフィー重視の場合のように、キャリアプレートを比較的高温に加熱するときの設定温度範囲を低粘度温度域という。
【００３３】
台座１１はキャリアプレート５を搭載した状態で、鉛直軸１２を中心に水平面内で回転可能であり、スタンパ１０によって１枚または２枚のウェーハＷを押圧する毎に所定角度回転し、スタンパ１０を未押圧のウェーハＷ上に配置する。
【００３４】
図４（ｂ）に示すようにスタンパ１０は、略半球形状の加圧バルーン１０ａと、加圧バルーン１０ａが装着される円板状のバルーン装着台部１０ｂとからなる。加圧バルーン１０ａは柔軟性を有するゴムや樹脂よりなるが、キャリアプレート５は特定の温度まで加熱されるため、加圧バルーン１０ａを構成するゴムや樹脂はその特定の温度よりも高い温度に対する耐熱性を有していることが好ましい。このような加圧バルーン１０ａを構成する材質としては、例えばフッ素ゴム等がある。バルーン装着台部１０ｂは鉛直上方に支持軸１３を有し、その支持軸１３の中心部を空気路（気体路）１４が貫通している。外部に設けられた空気供給ポンプ（気体供給ポンプ）１５から、空気路１４を通して圧縮空気または大気圧の空気が注入されることで、加圧バルーン１０ａが半球形状に膨らむ。
【００３５】
図４（ｃ）に示すように、バルーン装着台部１０ｂを下降させることにより、加圧バルーン１０ａがウェーハＷに接触し、ウェーハＷをキャリアプレート５上に押し付ける。加圧バルーン１０ａと空気供給ポンプ１５との経路上にはレギュレータ１６が設けられ、加圧バルーン１０ａによってウェーハＷを押圧している間、加圧バルーン１０ａの内圧が一定になるように制御する。加圧バルーン１０ａの内圧としては、０．３〜０．６ｋｇ／ｃｍ２が好ましい。
【００３６】
スタンパ１０によって１枚または２枚のウェーハＷを押圧する毎に、台座１１を所定角度だけ回転させ、キャリアプレート５上に搭載された全てのウェーハＷを押圧する。本例のスタンパ１０によれば、各ウェーハ毎に加圧バルーン１０ａの内圧を一定値に制御して押圧するため、キャリアプレート５上に接着されるウェーハＷは全て同一の圧力で接着することができ、ひいては研磨精度を向上させることができる。
【００３７】
［平坦度重視の貼付け方法の説明］
次に、図４に示すウェーハ貼付け装置を用いて、平坦度重視でウェーハＷをキャリアプレート５に貼り付ける方法について説明する。
【００３８】
ウェーハＷを研磨する際に平坦度が重視される場合には、キャリアプレート５上にウェーハＷを平坦に矯正した状態で接着する。ウェーハＷを貼り付けたときの接着剤Ｓの温度が高いと、ウェーハＷの弾力性により矯正した状態から自然状態へ変化してしまうため、キャリアプレート５の温度は高粘度温度域を保つ必要がある。
【００３９】
しかし、キャリアプレート５の温度が高粘度温度域を保つ場合には、接着剤Ｓの粘度が高いため、キャリアプレート５とウェーハＷ間の気泡がなかなか脱気できない。そのため、平坦度重視でウェーハを貼り付ける場合には、ウェーハＷを押圧する速度を従来よりも遅くしなければならない。
【００４０】
図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、ロボットアーム８によってキャリアプレート５上に載置されたウェーハＷを、加圧バルーン１０ａによって上方から押圧することによりウェーハＷをキャリアプレート５上に接着する。このとき、接着剤Ｓの粘度を高く保つために、キャリアプレート５の加熱温度は８３℃にしている。また、加圧バルーン１０ａの内圧は、レギュレータ１６により０．４５ｋｇ／ｃｍ２の一定値に制御している。
【００４１】
加圧バルーン１０ａを支持するバルーン装着台部１０ｂの下降速度を、１００ｍｍ／分以下に、より望ましくは７５ｍｍ／分以下にする。従来は３００ｍｍ／分程度であったのに対し約１／３程度の速度に減速し、押圧時間を約３倍にする。
【００４２】
５枚全てのウェーハＷがキャリアプレート５上に完全に押圧されたら、キャリアプレート５を冷却する。キャリアプレート５が６０℃程度まで冷却されると、ウェーハＷは平坦に強制された状態で接着される。その後、４０〜５０℃まで冷却してから研磨工程（ＳＴＥＰ１０７）へ移行し、研磨装置１により表面研磨が施される。
【００４３】
上記の通り、平坦度重視の場合にはバルーン装着台部１０ｂの下降速度を従来の１／３以下にすることにより、加圧バルーン１０ａは半球の先端部からゆっくりとウェーハＷに接触し、ウェーハＷとキャリアプレート５間の接着剤Ｓ内に気泡を閉じ込めることなく、十分に脱気することができる。このようにスタンププレスの押圧時のプレス速度を遅くすることにより、完全に脱気することができ、より高平坦度のウェーハを作ることができる。
【００４４】
上記の通り、スタンププレスの押圧時のプレス速度を遅くすることにより、ほぼ完全に脱気することができるが、さらに、貼付工程の後に減圧用チャンバによる減圧工程へと移行してもよい。減圧用チャンバの具体的な構成については後述するが、脱気は５枚すべてのウェーハＷがキャリアプレート５上に完全に押圧された後に、キャリアプレート５を減圧用チャンバ内に移載し、減圧状態で８３℃に３０〜６０秒間保持すればよい。このように、低速プレスを行った後にさらに減圧下に保持することにより、万が一、スタンププレス時に気泡が入っていたとしても、更なる脱気を期することができる。
【００４５】
［ナノトポグラフィー重視の貼付け方法の説明］
次に、図４に示すウェーハ貼付け装置を用いて、ナノトポグラフィー重視でウェーハＷをキャリアプレート５に貼り付ける方法について説明する。
ウェーハを研磨する際にナノトポグラフィーが重視される場合には、ウェーハＷを自然状態でキャリアプレート５上に接着する。ウェーハＷを貼り付けたときの接着剤Ｓの温度が低いと、接着剤Ｓの粘度によりウェーハＷの形状が矯正された状態でキャリアプレート５に接着されてしまうため、キャリアプレート５の温度は低粘度温度域を保つ必要がある。
【００４６】
平坦度重視の場合と異なり、キャリアプレート５の温度が低粘度温度域を保つ場合には接着剤Ｓの粘度が低いため、キャリアプレート５とウェーハＷ間の気泡は容易に脱気することができる。そのため、ナノトポグラフィー重視でウェーハＷを貼り付ける場合には、ウェーハＷを押圧する速度を平坦度重視の場合に比して速くしても問題はない。また、接着剤Ｓの粘度が低いため、チャンバ内で減圧することによっても接着剤Ｓ内の気泡を効果的に脱気することができる。
【００４７】
まず、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、ロボットアーム８によってキャリアプレート５上に載置されたウェーハＷを、加圧バルーン１０ａによって上方から押圧することによりウェーハＷをキャリアプレート５上に接着する。このとき、接着剤Ｓの粘度を低く保つために、キャリアプレート５の加熱温度は９３℃にしている。また、加圧バルーン１０ａの内圧は、レギュレータ１６により０．４５ｋｇ／ｃｍ２の一定値に制御している。
【００４８】
加圧バルーン１０ａを支持するバルーン装着台部１０ｂの下降速度を、３００ｍｍ／分にする。平坦度重視の場合は１００ｍｍ／分程度であったのに対し３倍程度の速さにし、押圧時間を約１／３倍にする。
【００４９】
上記の通り、ナノトポグラフィー重視の場合にはバルーン装着台部１０ｂの下降速度を平坦度重視の場合に比して約３倍にしているが、接着剤Ｓの粘度が低いため、比較的容易にウェーハＷとキャリアプレート５間の接着剤Ｓ内の気泡を脱気することができる。このようにスタンププレスの押圧時のプレス速度を速くすることにより、作業効率を高め、高歩留まりを達成することができる。
【００５０】
特に、ナノトポグラフィー重視の場合には、貼付工程の後、減圧用チャンバによる減圧工程へと移行する。図５（ａ）は減圧用チャンバ２０の外観図である。減圧用チャンバ２０は、キャリアプレート５を載置するステージ２１と、カバー部２２よりなる。ステージ２１はキャリアプレート５よりもやや大きめの円板状の土台よりなり、キャリアプレート５上の接着剤が軟化した状態を保つために、キャリアプレート５を高温に保つための加熱機構（不図示）を有する。
【００５１】
カバー部２２は、キャリアプレート５と同程度の大きさの円板の下面にフッ素ゴムによるＯリング２３を設けたものであり、下降した際にキャリアプレート５とＯリング２３が接触し、チャンバ内部２４を気密状態に保つ。カバー部２２には空気路２５を設け、この空気路２５は外設された気体吸引用の減圧用ポンプ２６に接続されている。カバー部２２は上部に設けたシリンダ２７により下降し、キャリアプレート５に接触した際にはウェーハＷとの非接触状態を保つ。すなわち、チャンバ内のウェーハＷはキャリアプレート５上の接着剤Ｓ以外とは基本的に非接触が保たれ、高度に自然状態が保たれる。
【００５２】
図５（ｂ）はカバー部２２の底面図である。５枚のウェーハＷが配置される各位置を破線で示している。図示の通り、５枚のウェーハＷが配置される各位置の間に、内側に５本の滑り防止治具２８を、外側に５本の滑り防止治具２９を設けている。図５（ｃ）に示すように滑り防止治具２８，２９は、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂よりなる円柱状部材や、円柱状部材にフッ素系樹脂による被膜を施したものよりなる。図５（ｂ）に示すように、各滑り防止治具２８，２９は５枚のウェーハＷに接触しない位置に配置され、万が一、ウェーハＷがキャリアプレート５上を滑った場合に他のウェーハＷに接触するのを防止する働きをする。
【００５３】
スタンパ１０により５枚のウェーハＷが押圧されたキャリアプレート５は、図５（ａ）の減圧用チャンバ２０内に搬送され、ステージ２１上に配置される。ステージ２１はキャリアプレート５を９３℃程度に加熱し、接着剤Ｓの低粘度状態を維持する。カバー部２２のＯリング２３がキャリアプレート５に接触する位置まで、シリンダ２７によってカバー部２２を下降させる。カバー部２２とキャリアプレート５によってチャンバ内部２４に気密状態が形成されたら、今度は減圧用ポンプ２６を作動させ、チャンバ内部２４を−７６０〜−６５０ｍｍＨｇまで減圧し、その状態を４０秒間程度保つ。
【００５４】
５枚全てのウェーハＷが脱気されたら、キャリアプレート５を冷却する。キャリアプレート５が６０℃程度まで冷却されると、ウェーハＷは自然状態を保ったまま接着される。その後、４０〜５０℃まで冷却してから研磨工程（ＳＴＥＰ１０７）へ移行し、研磨装置１により表面研磨が施される。
【００５５】
本実施の形態のように、ナノトポグラフィー重視の場合に貼付工程と減圧工程を分離させることにより、減圧による脱気時にウェーハＷに何らの荷重もかからないため、ウェーハの自然状態を保つことができナノトポグラフィーを向上させることができる。また、滑り防止治具２９を設けることにより、ウェーハＷの配置ずれを防止し、キャリアプレート５上にほぼ均等にウェーハＷを接着することができる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明のように貼付け装置と減圧用チャンバを分離させることにより、平坦度またはナノトポグラフィーの何れを重視する場合においても、ウェーハを適切にキャリアプレート上に接着することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】研磨装置の概略を示す斜視図である。
【図２】キャリアプレートにウェーハを貼り付けた状態を示す、斜視図である。
【図３】ウェーハの流れとプレートラインの流れを示すイメージ図である。
【図４】（ａ）はキャリアプレートにウェーハを貼り付ける様子を示す概念図、（ｂ）（ｃ）はキャリアプレート上のウェーハをプレスする様子を示す概念図である。
【図５】（ａ）は減圧用チャンバを示す正面図、（ｂ）はカバー部の底面図、（ｃ）は滑り防止治具の斜視図である。
【図６】半導体ウェーハの製造方法の概略を示すフロー図である。
【図７】従来のウェーハ減圧接着装置の概略図である。
【符号の説明】
１…研磨装置
２…定盤
３…クロス
４…センタローラ軸
５…キャリアプレート ５ａ…ウェーハ貼付け面
６…ウェート
７…ウェート支持軸
８…ロボットアーム
９…ターンテーブル
１０…スタンパ １０ａ…加圧バルーン １０ｂ…バルーン装着台部
１１…台座
１２…鉛直軸
１３…支持軸
１４…空気路
１５…空気供給ポンプ
１６…レギュレータ
２０…減圧用チャンバ
２１…ステージ
２２…カバー部
２３…Ｏリング
２４…チャンバ内部
２５…空気路
２６…減圧用ポンプ
２７…シリンダ
２８…滑り防止治具
２９…滑り防止治具
３０…ウェーハ減圧接着装置
３１…本体架台
３２…キャリアプレート
３３…台座
３４…加圧バルーン
３５…減圧カバー
３６…バルーン装着台部 ３６ａ…空気路
３７…空気吸引ポンプ
３８…空気供給ポンプ
３９…カバー受皿 ３９ａ…減圧用空気路
Ｓ…接着剤
Ｗ…ウェーハ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウェーハの表面を研磨する表面研磨装置に使用されるキャリアプレートに、１枚または複数枚のウェーハを接着するためのウェーハ接着装置およびウェーハ接着方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、一般的な半導体ウェーハの製造工程を示すフロー図である。同図に基づいて、半導体デバイスを作製するための原料ウェーハとして用いられる半導体ウェーハの一般的な製造方法の概略を説明する。
【０００３】
まず、チョクラルスキー法（ＣＺ法）や浮遊帯域溶融法（ＦＺ法）等によりシリコン単結晶のインゴットを成長させる（ＳＴＥＰ１０１）。成長したインゴットは外周形状が歪（いびつ）であるため、次に外形研削工程（ＳＴＥＰ１０２）においてインゴットの外周を円筒研削盤等により研削し、インゴットの外周形状を整える。これをスライス工程（ＳＴＥＰ１０３）でワイヤソー等によりスライスして円板状のウェーハに加工し、さらに面取り工程（ＳＴＥＰ１０４）でウェーハ外周の面取り加工を行う。
【０００４】
その後、平坦化工程（ＳＴＥＰ１０５）で平面研削またはラッピングを行い、エッチング処理工程（ＳＴＥＰ１０６）において化学研磨処理を施す。更に、ウェーハ表面を研磨（ＳＴＥＰ１０７）した後、ウェーハ表面にエピタキシャル成長処理（ＳＴＥＰ１０８）を施して鏡面ウェーハとする。
【０００５】
このような工程を経て得られた鏡面ウェーハの表面に回路を形成して半導体デバイスを作製する場合、１枚のウェーハから極力多くのデバイスを得ることが望ましく、そのためにはウェーハ全面にわたって極力フラットな形状とすることが要求される。
【０００６】
しかし、エッチング処理工程（ＳＴＥＰ１０６）後のウェーハはソリがあり、また歪を除去したウェーハでも表面には約２〜１５ｍｍ程度の波長で凹凸が発生している。そのため、研磨工程（ＳＴＥＰ１０７）においては一般に、ウェーハ裏面に接着剤を塗布し、平坦な支持面を有するキャリアプレート上にウェーハ裏面を押し付けて固定することにより、ウェーハの形状を平坦に矯正した状態で研磨処理が施される。
【０００７】
従来、このようなキャリアプレートにウェーハを加圧・接着する装置として、例えば特開平１１−２１９８７２号公報に記載されたもののように、減圧下で接着を行うウェーハ減圧接着装置が知られている。以下、これを、図７のウェーハ減圧接着装置の説明図を参照しながら説明する。ウェーハ減圧接着装置３０は本体架台３１上に台座３３を設けており、５枚のシリコンウェーハＷがワックスにより仮接着されたキャリアプレート３２が台座３３上に設置される。本体架台３１の上方には、各シリコンウェーハＷを一括して加圧するドーナツ形の加圧バルーン３４を配置している。
【０００８】
加圧バルーン３４は、台座３３の周辺を密閉する減圧カバー３５の内面に固着された厚い円盤状のバルーン装着台部３６に装着され、圧縮空気が注入されることでドーナツ形状に膨らむ。バルーン装着台部３６の内部には、外設された気体注入手段である空気供給ポンプ（気体供給ポンプ）３８から、圧縮空気（または大気圧の空気）を加圧バルーン３４内へ供給する空気路（気体路）３６ａが形成されている。また、本体架台３１上には、減圧カバー３５と共に気密された内部空間を形成するカバー受皿３９が固着されている。カバー受皿３９には減圧用空気路３９ａが形成され、この減圧用空気路３９ａは減圧カバー３５の内部空間を減圧する空気吸引手段である空気吸引ポンプ３７に連結されている。
【０００９】
そして、図７に示すように、空気吸引ポンプ３７により減圧カバー３５の内部空間を負圧化し、その後、空気供給ポンプ３８を作動させて、減圧カバー３５の内面に固着されたバルーン装着台部３６の加圧バルーン３４をドーナツ形に膨らませる。この結果、空気吸引ポンプ３７の減圧効果により、各シリコンウェーハＷとキャリアプレート３２との接着面が脱気されると同時に、加圧バルーン３４により、キャリアプレート３２に仮接着された各シリコンウェーハＷが一括してキャリアプレート３２に加圧・接着される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ウェーハの表面加工精度の指標としては、一般に「平坦度」と「ナノトポグラフィー」がある。「平坦度」とは、ウェーハの裏面を基準として測定される表面精度を表す指標であり、ウェーハの厚さの均一度を表している。したがって、ウェーハ自体が全体的に歪みを有している場合であっても、裏面が平坦になるようにチャックに吸着して矯正した状態で測定した表面が凹凸のない平面であれば、平坦度が高いといえる。
【００１１】
これに対して「ナノトポグラフィー」とは、ウェーハに何らの荷重も加えない、自然状態におけるウェーハの表面精度を表す指標であり、裏面からの厚さの均一性は要求されない。例えば、ＣＭＰ工程では、ウェーハは比較的柔らかいバッキング材のチャックに支持され、比較的ウェーハの自然状態に近い形状で研磨されるため、自然状態でウェーハ表面が平坦であることが重要になる。
【００１２】
「平坦度」と「ナノトポグラフィー」は相容れない概念ではないが、平坦度およびナノトポグラフィーがともに高いウェーハを製造するには多くの時間とコストを要する。そこで通常は顧客からの要求仕様に従って、「平坦度」または「ナノトポグラフィー」の何れかを重視して製造することになる。従来は、主に平坦度特性が重視されていたため、キャリアプレートへの押圧を大きくし、ウェーハの凹凸を矯正して貼り付けを実施していた。
【００１３】
しかし、近年のＣＭＰなどの使用や、露光工程での矯正力の弱いチャックの使用が増えてきたため、ナノトポグラフィーを重視する顧客も増えている。ところが、上記従来技術で説明したウェーハ減圧接着装置３０は、ワックス層を薄く均一にするために、比較的強い力でキャリアプレート３２にウェーハＷを加圧することによりウェーハＷを矯正した状態で接着させる装置であり、ウェーハＷは自然状態の形状を保つことができず、ナノトポグラフィーを重視する顧客の要望に応えることが困難であった。
【００１４】
また、始めに減圧カバー３５内を減圧することによりウェーハＷとキャリアプレート３２間の脱気が完了したものとして、その後、加圧バルーン３４によるウェーハＷへの加圧を行っているが、十分な脱気時間を確保しなかったり、加圧バルーン３４の移動速度が速い場合にはウェーハＷとキャリアプレート３２間の気泡が十分に脱気できないうちに加圧バルーン３４の圧力が加わってしまい、ウェーハＷとキャリアプレート３２間に気泡を閉じ込めてしまうことがあった。このように気泡が入った場合には、ウェーハの気泡の直上部が凸状になり、この部分の研磨圧力が増大するため、研磨量が増大して肉薄になり、平坦度が悪化するという問題があった。また、脱気を十分に行おうとすると、生産性が悪化する問題があった。
【００１５】
本出願に係る発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、平坦度またはナノトポグラフィーの何れを重視する場合においても、適用可能なウェーハ接着装置およびウェーハ接着方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本出願に係る第１の発明は、
研磨工程でウェーハを支持するキャリアプレートに、ウェーハを接着する方法であって、
（ａ）ウェーハの平坦度を高度に保つ場合には、キャリアプレートを第１の温度に加熱した状態で、接着剤を介してウェーハを貼り付け、
（ｂ）ウェーハのナノトポグラフィーを高度に保つ場合には、キャリアプレートを前記第１の温度よりも高い第２の温度に加熱した状態で、接着剤を介してウェーハを貼り付ける、
ことを特徴とするウェーハ接着方法である。
【００１７】
また、本出願に係る第２の発明は、
前記ウェーハの平坦度を高度に保つ場合において、ウェーハの貼り付けられた前記キャリアプレートを前記第１の温度に加熱した状態で減圧下に配置し、
前記ウェーハのナノトポグラフィーを高度に保つ場合において、ウェーハの貼り付けられた前記キャリアプレートを前記第２の温度に加熱した状態で減圧下に配置する工程を含む、
ことを特徴とする上記第１の発明に記載のウェーハ接着方法である。
【００１８】
さらに、本出願に係る第３の発明は、
研磨工程でウェーハを支持するキャリアプレートに、ウェーハを接着する方法であって、
（ａ）ウェーハの平坦度を高度に保つ場合には、キャリアプレートに接着剤を介してウェーハを貼り付け、該ウェーハを第１の速度でプレスし、
（ｂ）ウェーハのナノトポグラフィーを高度に保つ場合には、キャリアプレートに接着剤を介してウェーハを貼り付け、前記第１の速度よりも速い第２の速度でウェーハをプレスする、
ことを特徴とするウェーハ接着方法である。
【００１９】
また、本出願に係る第４の発明は、
研磨工程でウェーハを支持するキャリアプレートに、ウェーハを接着する方法であって、
（ａ）ウェーハの平坦度を高度に保つ場合には、キャリアプレートに接着剤を介してウェーハを貼り付け、該ウェーハを第１の所定時間だけプレスし、
（ｂ）ウェーハのナノトポグラフィーを高度に保つ場合には、キャリアプレートに接着剤を介してウェーハを貼り付け、前記第１の所定時間よりも短い第２の所定時間だけウェーハをプレスする、
ことを特徴とするウェーハ接着方法である。
【００２０】
さらに、本出願に係る第５の発明は、
研磨工程でウェーハを支持するキャリアプレートに、ウェーハを接着するウェーハ接着装置であって、
（ａ）キャリアプレートに接着剤を介して配置されたウェーハを、大気圧下においてプレスする貼付け機構と、
（ｂ）キャリアプレートに接着剤を介して配置されたウェーハを、無荷重状態において減圧する減圧用チャンバと、
を有することを特徴とするウェーハ接着装置である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本出願に係るウェーハ接着装置およびウェーハ接着方法について、図面に基づいて詳細に説明する。
【００２２】
［研磨装置の説明］
まず、ウェーハ接着装置について説明する前に、図６のフローチャートで示した研磨工程（ＳＴＥＰ１０７）における研磨装置の一例について説明する。図１は研磨装置の概略図である。
【００２３】
研磨装置１は、平坦な円板状の定盤２の上にウレタン等の不織布よりなる研磨用のクロス３を貼り付け、定盤２の中央上部には鉛直上方に向かって延びる円柱状のセンタローラ軸４を設けている。クロス３の上には円板状のウェーハ（不図示）を複数枚貼り付けたキャリアプレート５を、ウェーハ貼付け面を下方に向けて配置し、キャリアプレート５の上方からウェート６によってキャリアプレート５を加圧する。ウェート６は平坦な下面を有し、その下面の下にキャリアプレート５を装着している。図１においては、クロス３の上に４個のウェート６を配置してなる研磨装置１の例を示しているが、ウェート６の数は４個以上でも１〜３個でもよい。
【００２４】
各ウェート６は上面にウェート支持軸７を固定しており、ウェート支持軸７を下方に送り移動させることによりキャリアプレート５に所望の負荷を加え、ウェート支持軸７の回転によってウェート６が回転する。センタローラ軸４の回転とともにクロス３を貼り付けた定盤２を回転させた状態でクロス３上にスラリを供給し、ウェート支持軸７を回転させる。キャリアプレート５に貼り付けられたウェーハの被研磨面とクロス３との間にスラリが入り込み、すり合わせによってウェーハが研磨される。
【００２５】
図２は、接着剤ＳによりウェーハＷを貼り付けたキャリアプレート５の下面を示す斜視図である。図２においては、キャリアプレート５の下面であるウェーハ貼付け面５ａに５枚のウェーハＷを等間隔に貼り付けた例を示しているが、キャリアプレート５に貼り付けるウェーハＷの枚数は適宜変更可能であり、５枚に限られるものではない。このようなキャリアプレート５としては、例えば直径２００ｍｍのウェーハＷを５枚貼り付ける場合には、厚さが２３〜３０ｍｍで直径が５５０〜６００ｍｍの円板状セラミックプレートを使用することができる。キャリアプレート５のウェーハ貼付け面５ａは、高度に平坦化されていることが望ましい。ウェーハＷは、その裏面にワックス等の接着剤Ｓが塗布され、キャリアプレート５のウェーハ貼付け面５ａに接着されている。
【００２６】
［貼り付けの説明］
次に、上記の研磨装置１のキャリアプレート５にウェーハＷを貼り付ける方法について、具体的に説明する。エッチング工程（ＳＴＥＰ１０６）の終了後、図３に示すように、まずウェーハＷの厚み測定を行い、ウェーハＷが所望の厚さを有しているか否かを判定する。ウェーハＷが所望の厚さよりも厚い場合には、再度、平坦化工程（ＳＴＥＰ１０５）に戻り、平面研削またはラッピングを行って所望の厚さになるまでウェーハＷを削る。
【００２７】
上記厚み測定で所望の厚さを満たしているウェーハＷは、接着剤塗布工程に移動し、ウェーハＷの裏面に接着剤Ｓが塗布される。このときウェーハＷの裏面とは、研磨が施されるウェーハＷの表面に対して反対側の面を指す。一般に、ウェーハの貼り付けには、高温時に軟化し、低温時に硬化するロジン系の接着剤を使用する。
ウェーハＷの裏面にほぼ均一に接着剤Ｓを塗布したら、キャリアプレート５への貼付工程へと移る。
【００２８】
上記ウェーハの流れと並行してキャリアプレートは、図３に示すようにプレート洗浄工程を経る。キャリアプレート５は、研磨工程（ＳＴＥＰ１０７）において消耗するものではなく、複数回の再使用が可能である。そのため、研磨後にウェーハＷが取り外されたキャリアプレート５はプレート洗浄工程において洗浄され、接着剤Ｓが除去される。その後、プレート加熱工程において、ヒータにより所定の温度まで加熱される。
【００２９】
貼付工程においては、図４（ａ）に示すように、接着剤Ｓが塗布されたウェーハＷをロボットアーム８によってキャリアプレート５上に載置する。ロボットアーム８はウェーハＷの被研磨面である表面側を支持し、接着剤Ｓが塗布されたウェーハＷの裏面を下方に向けてからキャリアプレート５上に静かに載置する。キャリアプレート５はターンテーブル９上に支持されており、ウェーハＷが載置される毎にターンテーブル９が７２°回転し、５枚のウェーハＷはキャリアプレート５上に等角度・等間隔に割り出しして配置される。
【００３０】
５枚のウェーハＷを載置したら、今度はスタンパ１０によってウェーハＷを加圧する。図４（ｂ）はウェーハＷの貼付け装置の概略図である。５枚のウェーハＷを載置されたキャリアプレート５は円板状の台座１１の上に設置される。台座１１はキャリアプレート５を加熱し、キャリアプレート５を所望の温度に保つ働きをする。
【００３１】
このキャリアプレート５の設定温度は、平坦度重視であるかナノトポグラフィー重視であるかによって異なる。また、このキャリアプレート５の設定温度は接着剤Ｓの種類によって異なるが、一例としては、平坦度重視の場合には接着剤Ｓの粘度が８０．０〔Ｐａ・ｓ〕（８００００〔ｃＰ〕）以上になるように、また、ナノトポグラフィー重視の場合には接着剤の粘度が２５．５〔Ｐａ・ｓ〕（２５５００〔ｃＰ〕）以下になるように設定する。例えば、ロジン系の接着剤によれば、８５℃以下で接着剤の粘度が８０．０〔Ｐａ・ｓ〕（８００００〔ｃＰ〕）以上に、９０℃以上で接着剤の粘度が２５．５〔Ｐａ・ｓ〕（２５５００〔ｃＰ〕）以下になる。
【００３２】
平坦度重視の場合のように、キャリアプレートを比較的低温に加熱するときの設定温度範囲を高粘度温度域、ナノトポグラフィー重視の場合のように、キャリアプレートを比較的高温に加熱するときの設定温度範囲を低粘度温度域という。
【００３３】
台座１１はキャリアプレート５を搭載した状態で、鉛直軸１２を中心に水平面内で回転可能であり、スタンパ１０によって１枚または２枚のウェーハＷを押圧する毎に所定角度回転し、スタンパ１０を未押圧のウェーハＷ上に配置する。
【００３４】
図４（ｂ）に示すようにスタンパ１０は、略半球形状の加圧バルーン１０ａと、加圧バルーン１０ａが装着される円板状のバルーン装着台部１０ｂとからなる。加圧バルーン１０ａは柔軟性を有するゴムや樹脂よりなるが、キャリアプレート５は特定の温度まで加熱されるため、加圧バルーン１０ａを構成するゴムや樹脂はその特定の温度よりも高い温度に対する耐熱性を有していることが好ましい。このような加圧バルーン１０ａを構成する材質としては、例えばフッ素ゴム等がある。バルーン装着台部１０ｂは鉛直上方に支持軸１３を有し、その支持軸１３の中心部を空気路（気体路）１４が貫通している。外部に設けられた空気供給ポンプ（気体供給ポンプ）１５から、空気路１４を通して圧縮空気または大気圧の空気が注入されることで、加圧バルーン１０ａが半球形状に膨らむ。
【００３５】
図４（ｃ）に示すように、バルーン装着台部１０ｂを下降させることにより、加圧バルーン１０ａがウェーハＷに接触し、ウェーハＷをキャリアプレート５上に押し付ける。加圧バルーン１０ａと空気供給ポンプ１５との経路上にはレギュレータ１６が設けられ、加圧バルーン１０ａによってウェーハＷを押圧している間、加圧バルーン１０ａの内圧が一定になるように制御する。加圧バルーン１０ａの内圧としては、０．３〜０．６ｋｇ／ｃｍ２が好ましい。
【００３６】
スタンパ１０によって１枚または２枚のウェーハＷを押圧する毎に、台座１１を所定角度だけ回転させ、キャリアプレート５上に搭載された全てのウェーハＷを押圧する。本例のスタンパ１０によれば、各ウェーハ毎に加圧バルーン１０ａの内圧を一定値に制御して押圧するため、キャリアプレート５上に接着されるウェーハＷは全て同一の圧力で接着することができ、ひいては研磨精度を向上させることができる。
【００３７】
［平坦度重視の貼付け方法の説明］
次に、図４に示すウェーハ貼付け装置を用いて、平坦度重視でウェーハＷをキャリアプレート５に貼り付ける方法について説明する。
【００３８】
ウェーハＷを研磨する際に平坦度が重視される場合には、キャリアプレート５上にウェーハＷを平坦に矯正した状態で接着する。ウェーハＷを貼り付けたときの接着剤Ｓの温度が高いと、ウェーハＷの弾力性により矯正した状態から自然状態へ変化してしまうため、キャリアプレート５の温度は高粘度温度域を保つ必要がある。
【００３９】
しかし、キャリアプレート５の温度が高粘度温度域を保つ場合には、接着剤Ｓの粘度が高いため、キャリアプレート５とウェーハＷ間の気泡がなかなか脱気できない。そのため、平坦度重視でウェーハを貼り付ける場合には、ウェーハＷを押圧する速度を従来よりも遅くしなければならない。
【００４０】
図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、ロボットアーム８によってキャリアプレート５上に載置されたウェーハＷを、加圧バルーン１０ａによって上方から押圧することによりウェーハＷをキャリアプレート５上に接着する。このとき、接着剤Ｓの粘度を高く保つために、キャリアプレート５の加熱温度は８３℃にしている。また、加圧バルーン１０ａの内圧は、レギュレータ１６により０．４５ｋｇ／ｃｍ２の一定値に制御している。
【００４１】
加圧バルーン１０ａを支持するバルーン装着台部１０ｂの下降速度を、１００ｍｍ／分以下に、より望ましくは７５ｍｍ／分以下にする。従来は３００ｍｍ／分程度であったのに対し約１／３程度の速度に減速し、押圧時間を約３倍にする。
【００４２】
５枚全てのウェーハＷがキャリアプレート５上に完全に押圧されたら、キャリアプレート５を冷却する。キャリアプレート５が６０℃程度まで冷却されると、ウェーハＷは平坦に強制された状態で接着される。その後、４０〜５０℃まで冷却してから研磨工程（ＳＴＥＰ１０７）へ移行し、研磨装置１により表面研磨が施される。
【００４３】
上記の通り、平坦度重視の場合にはバルーン装着台部１０ｂの下降速度を従来の１／３以下にすることにより、加圧バルーン１０ａは半球の先端部からゆっくりとウェーハＷに接触し、ウェーハＷとキャリアプレート５間の接着剤Ｓ内に気泡を閉じ込めることなく、十分に脱気することができる。このようにスタンププレスの押圧時のプレス速度を遅くすることにより、完全に脱気することができ、より高平坦度のウェーハを作ることができる。
【００４４】
上記の通り、スタンププレスの押圧時のプレス速度を遅くすることにより、ほぼ完全に脱気することができるが、さらに、貼付工程の後に減圧用チャンバによる減圧工程へと移行してもよい。減圧用チャンバの具体的な構成については後述するが、脱気は５枚すべてのウェーハＷがキャリアプレート５上に完全に押圧された後に、キャリアプレート５を減圧用チャンバ内に移載し、減圧状態で８３℃に３０〜６０秒間保持すればよい。このように、低速プレスを行った後にさらに減圧下に保持することにより、万が一、スタンププレス時に気泡が入っていたとしても、更なる脱気を期することができる。
【００４５】
［ナノトポグラフィー重視の貼付け方法の説明］
次に、図４に示すウェーハ貼付け装置を用いて、ナノトポグラフィー重視でウェーハＷをキャリアプレート５に貼り付ける方法について説明する。
ウェーハを研磨する際にナノトポグラフィーが重視される場合には、ウェーハＷを自然状態でキャリアプレート５上に接着する。ウェーハＷを貼り付けたときの接着剤Ｓの温度が低いと、接着剤Ｓの粘度によりウェーハＷの形状が矯正された状態でキャリアプレート５に接着されてしまうため、キャリアプレート５の温度は低粘度温度域を保つ必要がある。
【００４６】
平坦度重視の場合と異なり、キャリアプレート５の温度が低粘度温度域を保つ場合には接着剤Ｓの粘度が低いため、キャリアプレート５とウェーハＷ間の気泡は容易に脱気することができる。そのため、ナノトポグラフィー重視でウェーハＷを貼り付ける場合には、ウェーハＷを押圧する速度を平坦度重視の場合に比して速くしても問題はない。また、接着剤Ｓの粘度が低いため、チャンバ内で減圧することによっても接着剤Ｓ内の気泡を効果的に脱気することができる。
【００４７】
まず、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、ロボットアーム８によってキャリアプレート５上に載置されたウェーハＷを、加圧バルーン１０ａによって上方から押圧することによりウェーハＷをキャリアプレート５上に接着する。このとき、接着剤Ｓの粘度を低く保つために、キャリアプレート５の加熱温度は９３℃にしている。また、加圧バルーン１０ａの内圧は、レギュレータ１６により０．４５ｋｇ／ｃｍ２の一定値に制御している。
【００４８】
加圧バルーン１０ａを支持するバルーン装着台部１０ｂの下降速度を、３００ｍｍ／分にする。平坦度重視の場合は１００ｍｍ／分程度であったのに対し３倍程度の速さにし、押圧時間を約１／３倍にする。
【００４９】
上記の通り、ナノトポグラフィー重視の場合にはバルーン装着台部１０ｂの下降速度を平坦度重視の場合に比して約３倍にしているが、接着剤Ｓの粘度が低いため、比較的容易にウェーハＷとキャリアプレート５間の接着剤Ｓ内の気泡を脱気することができる。このようにスタンププレスの押圧時のプレス速度を速くすることにより、作業効率を高め、高歩留まりを達成することができる。
【００５０】
特に、ナノトポグラフィー重視の場合には、貼付工程の後、減圧用チャンバによる減圧工程へと移行する。図５（ａ）は減圧用チャンバ２０の外観図である。減圧用チャンバ２０は、キャリアプレート５を載置するステージ２１と、カバー部２２よりなる。ステージ２１はキャリアプレート５よりもやや大きめの円板状の土台よりなり、キャリアプレート５上の接着剤が軟化した状態を保つために、キャリアプレート５を高温に保つための加熱機構（不図示）を有する。
【００５１】
カバー部２２は、キャリアプレート５と同程度の大きさの円板の下面にフッ素ゴムによるＯリング２３を設けたものであり、下降した際にキャリアプレート５とＯリング２３が接触し、チャンバ内部２４を気密状態に保つ。カバー部２２には空気路２５を設け、この空気路２５は外設された気体吸引用の減圧用ポンプ２６に接続されている。カバー部２２は上部に設けたシリンダ２７により下降し、キャリアプレート５に接触した際にはウェーハＷとの非接触状態を保つ。すなわち、チャンバ内のウェーハＷはキャリアプレート５上の接着剤Ｓ以外とは基本的に非接触が保たれ、高度に自然状態が保たれる。
【００５２】
図５（ｂ）はカバー部２２の底面図である。５枚のウェーハＷが配置される各位置を破線で示している。図示の通り、５枚のウェーハＷが配置される各位置の間に、内側に５本の滑り防止治具２８を、外側に５本の滑り防止治具２９を設けている。図５（ｃ）に示すように滑り防止治具２８，２９は、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂よりなる円柱状部材や、円柱状部材にフッ素系樹脂による被膜を施したものよりなる。図５（ｂ）に示すように、各滑り防止治具２８，２９は５枚のウェーハＷに接触しない位置に配置され、万が一、ウェーハＷがキャリアプレート５上を滑った場合に他のウェーハＷに接触するのを防止する働きをする。
【００５３】
スタンパ１０により５枚のウェーハＷが押圧されたキャリアプレート５は、図５（ａ）の減圧用チャンバ２０内に搬送され、ステージ２１上に配置される。ステージ２１はキャリアプレート５を９３℃程度に加熱し、接着剤Ｓの低粘度状態を維持する。カバー部２２のＯリング２３がキャリアプレート５に接触する位置まで、シリンダ２７によってカバー部２２を下降させる。カバー部２２とキャリアプレート５によってチャンバ内部２４に気密状態が形成されたら、今度は減圧用ポンプ２６を作動させ、チャンバ内部２４を−７６０〜−６５０ｍｍＨｇまで減圧し、その状態を４０秒間程度保つ。
【００５４】
５枚全てのウェーハＷが脱気されたら、キャリアプレート５を冷却する。キャリアプレート５が６０℃程度まで冷却されると、ウェーハＷは自然状態を保ったまま接着される。その後、４０〜５０℃まで冷却してから研磨工程（ＳＴＥＰ１０７）へ移行し、研磨装置１により表面研磨が施される。
【００５５】
本実施の形態のように、ナノトポグラフィー重視の場合に貼付工程と減圧工程を分離させることにより、減圧による脱気時にウェーハＷに何らの荷重もかからないため、ウェーハの自然状態を保つことができナノトポグラフィーを向上させることができる。また、滑り防止治具２９を設けることにより、ウェーハＷの配置ずれを防止し、キャリアプレート５上にほぼ均等にウェーハＷを接着することができる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明のように貼付け装置と減圧用チャンバを分離させることにより、平坦度またはナノトポグラフィーの何れを重視する場合においても、ウェーハを適切にキャリアプレート上に接着することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】研磨装置の概略を示す斜視図である。
【図２】キャリアプレートにウェーハを貼り付けた状態を示す、斜視図である。
【図３】ウェーハの流れとプレートラインの流れを示すイメージ図である。
【図４】（ａ）はキャリアプレートにウェーハを貼り付ける様子を示す概念図、（ｂ）（ｃ）はキャリアプレート上のウェーハをプレスする様子を示す概念図である。
【図５】（ａ）は減圧用チャンバを示す正面図、（ｂ）はカバー部の底面図、（ｃ）は滑り防止治具の斜視図である。
【図６】半導体ウェーハの製造方法の概略を示すフロー図である。
【図７】従来のウェーハ減圧接着装置の概略図である。
【符号の説明】
１…研磨装置
２…定盤
３…クロス
４…センタローラ軸
５…キャリアプレート ５ａ…ウェーハ貼付け面
６…ウェート
７…ウェート支持軸
８…ロボットアーム
９…ターンテーブル
１０…スタンパ １０ａ…加圧バルーン １０ｂ…バルーン装着台部
１１…台座
１２…鉛直軸
１３…支持軸
１４…空気路
１５…空気供給ポンプ
１６…レギュレータ
２０…減圧用チャンバ
２１…ステージ
２２…カバー部
２３…Ｏリング
２４…チャンバ内部
２５…空気路
２６…減圧用ポンプ
２７…シリンダ
２８…滑り防止治具
２９…滑り防止治具
３０…ウェーハ減圧接着装置
３１…本体架台
３２…キャリアプレート
３３…台座
３４…加圧バルーン
３５…減圧カバー
３６…バルーン装着台部 ３６ａ…空気路
３７…空気吸引ポンプ
３８…空気供給ポンプ
３９…カバー受皿 ３９ａ…減圧用空気路
Ｓ…接着剤
Ｗ…ウェーハ。
Claims (5)
- 研磨工程でウェーハを支持するキャリアプレートに、ウェーハを接着する方法であって、
（ａ）ウェーハの平坦度を高度に保つ場合には、キャリアプレートを第１の温度に加熱した状態で、接着剤を介してウェーハを貼り付け、
（ｂ）ウェーハのナノトポグラフィーを高度に保つ場合には、キャリアプレートを前記第１の温度よりも高い第２の温度に加熱した状態で、接着剤を介してウェーハを貼り付ける、
ことを特徴とするウェーハ接着方法。 - 前記ウェーハの平坦度を高度に保つ場合において、ウェーハの貼り付けられた前記キャリアプレートを前記第１の温度に加熱した状態で減圧下に配置し、
前記ウェーハのナノトポグラフィーを高度に保つ場合において、ウェーハの貼り付けられた前記キャリアプレートを前記第２の温度に加熱した状態で減圧下に配置する工程を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のウェーハ接着方法。 - 研磨工程でウェーハを支持するキャリアプレートに、ウェーハを接着する方法であって、
（ａ）ウェーハの平坦度を高度に保つ場合には、キャリアプレートに接着剤を介してウェーハを貼り付け、該ウェーハを第１の速度でプレスし、
（ｂ）ウェーハのナノトポグラフィーを高度に保つ場合には、キャリアプレートに接着剤を介してウェーハを貼り付け、前記第１の速度よりも速い第２の速度でウェーハをプレスする、
ことを特徴とするウェーハ接着方法。 - 研磨工程でウェーハを支持するキャリアプレートに、ウェーハを接着する方法であって、
（ａ）ウェーハの平坦度を高度に保つ場合には、キャリアプレートに接着剤を介してウェーハを貼り付け、該ウェーハを第１の所定時間だけプレスし、
（ｂ）ウェーハのナノトポグラフィーを高度に保つ場合には、キャリアプレートに接着剤を介してウェーハを貼り付け、前記第１の所定時間よりも短い第２の所定時間だけウェーハをプレスする、
ことを特徴とするウェーハ接着方法。 - 研磨工程でウェーハを支持するキャリアプレートに、ウェーハを接着するウェーハ接着装置であって、
（ａ）キャリアプレートに接着剤を介して配置されたウェーハを、大気圧下においてプレスする貼付け機構と、
（ｂ）キャリアプレートに接着剤を介して配置されたウェーハを、無荷重状態において減圧する減圧用チャンバと、
を有することを特徴とするウェーハ接着装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002221435A JP2004063880A (ja) | 2002-07-30 | 2002-07-30 | ウェーハ接着装置およびウェーハ接着方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002221435A JP2004063880A (ja) | 2002-07-30 | 2002-07-30 | ウェーハ接着装置およびウェーハ接着方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004063880A true JP2004063880A (ja) | 2004-02-26 |
Family
ID=31941744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002221435A Pending JP2004063880A (ja) | 2002-07-30 | 2002-07-30 | ウェーハ接着装置およびウェーハ接着方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004063880A (ja) |
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-
2002
- 2002-07-30 JP JP2002221435A patent/JP2004063880A/ja active Pending
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