JP2017079249A - 半導体ウェーハの加工方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】先ず半導体単結晶インゴットをスライスして薄円板状のウェーハを作製し(スライス工程)、このウェーハの第一面全体に硬化性材料を塗布することにより、平坦化した塗布層を形成した後に(塗布層形成工程)、この塗布層を硬化させる(塗布層硬化工程)。次に研削装置によりウェーハの第一面とは反対側の第二面を平面研削した後に、塗布層をウェーハの第一面から除去する。更に研削装置によりウェーハの第一面を平面研削する。上記スライス工程後であって上記塗布層形成工程前のウェーハの第一面の表面高さを周波数解析して、10〜100mmの波長域におけるウェーハの第一面の表面うねりの振幅が0.5μm以上であるとき、塗布層形成工程及び塗布層硬化工程を複数回繰返す。
【選択図】図1
Description
先ず、シリコン単結晶インゴットを固定砥粒方式のマルチワイヤーソー装置により切断(スライス)して直径300mmのシリコンウェーハを複数枚作製した。そして、ウェーハ10の第一面11の表面高さを周波数解析して、10〜100mmの波長域におけるウェーハ10の第一面11の表面うねり11aの振幅(素材の表面うねりの振幅)が0.5μm以上2.0μm未満であるウェーハ10を選択した(図4(a))。この選択したウェーハ10の第一面11に硬化性材料としてUV硬化性樹脂を第1塗布層形成工程により塗布した後に(図4(b))、このUV硬化性樹脂からなる硬化性材料を第1塗布層硬化工程により硬化させて、ウェーハ10の第一面11に第1塗布層21を形成した。次いで、ウェーハ10の第一面11に形成された第1塗布層21表面に硬化性材料としてUV硬化性樹脂を第2塗布層形成工程により塗布した後に(図4(c))、このUV硬化性樹脂からなる硬化性材料を第2塗布層硬化工程によって硬化させて、第1塗布層21表面に第2塗布層22を形成した。即ち、塗布層形成工程及び塗布層硬化工程を2回繰返した。次に、ウェーハ10の第一面11に第1塗布層21を介して形成された第2塗布層21表面を保持・押圧装置13の平板13a(図3)に吸引することによりウェーハ10を保持し、このウェーハ10の第二面12を図4(d)の破線まで平面研削した後に(図4(e))、第1及び第2塗布層21,22を引き剥がした(図4(f))。更に、平面研削したウェーハ10の第二面12を保持・押圧装置の平板(図3)に吸引することによりウェーハ10を保持し、このウェーハ10の第一面11を図4(g)の破線まで平面研削した(図4(h))。このウェーハ10を実施例1とした。
塗布層形成工程及び塗布層硬化工程を3回繰返したこと以外は、実施例1と同様にして両面を研削したウェーハを得た。このウェーハを実施例2とした。
ウェーハの第一面の表面高さを周波数解析して、10〜100mmの波長域におけるウェーハの第一面の表面うねりの振幅(素材の表面うねりの振幅)が2.0μm以上であるウェーハを選択したこと以外は、実施例1と同様にして両面を研削したウェーハを得た。このウェーハを実施例3とした。
ウェーハの第一面の表面高さを周波数解析して、10〜100mmの波長域におけるウェーハの第一面の表面うねりの振幅(素材の表面うねりの振幅)が2.0μm以上であるウェーハを選択し、塗布層形成工程及び塗布層硬化工程を3回繰返したこと以外は、実施例1と同様にして両面を研削したウェーハを得た。このウェーハを実施例4とした。
図5に示すように、ウェーハ5の第一面1の表面高さを周波数解析して、10〜100mmの波長域におけるウェーハ5の第一面1の表面うねり1aの振幅(素材の表面うねりの振幅)が0.5μm以上2.0μm未満であるウェーハ5を選択し、このウェーハ5の第一面1に塗布層形成工程及び塗布層硬化工程を1回行って、ウェーハ5の第一面1に第1塗布層6を形成した後に(図5(b)及び(c))、第1塗布層6表面を基準にウェーハ5の第二面2を図5(c)の破線まで研削し(図5(d))、更に第二面2を基準にウェーハ5の第一面1を図5(e)の破線まで研削した(図5(f))。このウェーハ5を比較例1とした。
図6に示すように、先ず、ウェーハ5の第一面1の表面高さを周波数解析して、10〜100mmの波長域におけるウェーハ5の第一面1の表面うねり1aの振幅(素材の表面うねりの振幅)が0.5μm以上2.0μm未満であるウェーハ5を選択した。次いで、ウェーハ5の第一面1を基準にウェーハ5の第二面2を図6(b)の破線まで研削した後に、ウェーハ5の第二面2を基準にウェーハ5の第一面1を図6(c)の破線まで研削した。次に、ウェーハ5の第一面1にUV硬化性樹脂からなる硬化性材料を1回の塗布層形成工程及び塗布層硬化工程より第1塗布層6を形成した(図6(d))。更に、第1塗布層6表面を基準にウェーハ5の第二面2を研削した後に(図6(e))、ウェーハ6から第1塗布層6を引き剥がし(図6(f))、ウェーハ5の第二面2を基準にウェーハ5の第一面1を研削した(図6(g))。このウェーハ5を比較例2とした。
図7に示すように、先ず、ウェーハ5の第一面1の表面高さを周波数解析して、10〜100mmの波長域におけるウェーハ5の第一面1の表面うねり1aの振幅(素材の表面うねりの振幅)が0.5μm以上2.0μm未満であるウェーハ5を選択した後に、ウェーハ5の第一面1及び第二面2をラッピングした(図7(b))。次に、ウェーハ5の第一面1を基準にウェーハ5の第二面2を図7(c)の破線まで研削した(図7(d))。更に、ウェーハ5の第二面2を基準にウェーハ5の第一面1を図7(d)の破線まで研削した(図7(e))。このウェーハ5を比較例3とした。なお、上記ラッピングは、図示しないラッピング装置によってウェーハ5の第一面1及び第二面2を同時に平坦化加工するものである。
ウェーハの第一面の表面高さを周波数解析して、10〜100mmの波長域におけるウェーハの第一面の表面うねりの振幅(素材の表面うねりの振幅)が2.0μm以上であるウェーハを選択したこと以外は、比較例1と同様に、ウェーハの第一面に第1塗布層を形成し、ウェーハの第二面及び第一面を研削した。このウェーハを比較例4とした。
ウェーハの第一面の表面高さを周波数解析して、10〜100mmの波長域におけるウェーハの第一面の表面うねりの振幅(素材の表面うねりの振幅)が2.0μm以上であるウェーハを選択したこと以外は、比較例2と同様に、ウェーハの第二面及び第一面を研削し、このウェーハの第一面に第1塗布層を形成し、更にウェーハの第二面及び第一面を研削した。このウェーハを比較例5とした。
ウェーハの第一面の表面高さを周波数解析して、10〜100mmの波長域におけるウェーハの第一面の表面うねりの振幅(素材の表面うねりの振幅)が2.0μm以上であるウェーハを選択したこと以外は、比較例3と同様に、ウェーハの両面をラッピングし、このウェーハの第二面及び第一面を研削した。このウェーハを比較例6とした。
実施例1〜4及び比較例1〜6の各ウェーハの表面形状が鏡面研磨処理後のウェーハ表面のナノトポグラフィー(表面うねり)にどのような影響を与えるのかを調査した。この試験では、実施例1〜4及び比較例1〜6と同条件のウェーハをそれぞれ複数枚ずつ作製し、その複数のウェーハそれぞれに対して、共通の鏡面研磨処理として、両面研磨装置を用いて各ウェーハの両面に同一条件の粗研磨処理を施した後、片面研磨装置を用いて各ウェーハの第一面に同一条件の仕上げ研磨処理を施して、各ウェーハの第一面が鏡面研磨されたウェーハを作製した。そして、鏡面研磨された各ウェーハの第一面を光学干渉式の平坦度測定装置(KLA Tencor社:Wafersight2)を用いて各ウェーハの第一面のウィンドウサイズ10mm×10mmのナノトポグラフィー値(表面うねりの高低差)を測定した。その結果を図8及び図9に示す。
この比較試験2では、比較試験1と同様に、実施例1〜4及び比較例1〜6の各ウェーハの表面形状が、その後に行われる鏡面研磨処理後のウェーハ表面におけるナノトポグラフィー(表面うねり)にどのような影響を与えるのかを調査した。具体的には、先ず、実施例1〜4及び比較例1〜6で得られた各ウェーハそれぞれに対して、共通の鏡面研磨処理として、両面研磨装置を用いて各ウェーハの両面に同一条件の粗研磨処理を施した後、片面研磨装置を用いて各ウェーハの第一面に同一条件の仕上げ研磨処理を施して、各ウェーハの第一面が鏡面研磨されたウェーハを作製した。そして、鏡面研磨された各ウェーハの第一面を光学干渉式の平坦度測定装置(KLA Tencor社:Wafersight2)を用いて各ウェーハ表面の高さ分布(高低差)を測定して、ナノトポグラフィーマップを作製した。その結果を図10に示す。なお、図10は、鏡面研磨処理後の各ウェーハの測定結果をフィルタリング処理して長波長成分を除去した後、ナノトポグラフィーの測定結果を濃淡色で図示化したものである。また、図10に記載される高低差の図は、ナノトポグラフィーの高低差を表す図であって、濃い色になるほど高度が低く、一番濃い部分は中心高度から−20nmになり、薄い色になるほど高度は高く、一番薄い部分は中心高度から+20nmになっている。最低高度から最高高度までの高低差は40nmとなる。更に、ナノトポグラフィーの測定は、ウェーハの外縁の任意の3点を固定して測定したため、ナノトポグラフィーマップは、ウェーハを非吸着の状態での表面の高低差を表している。
実施例1〜4、比較例1及び比較例4の鏡面研磨処理を施す前の各ウェーハの表面高さを周波数解析し、表面うねり成分の波長の振幅を調査した。具体的には、実施例1〜4、比較例1及び比較例4の鏡面研磨処理を施す前の各ウェーハそれぞれについて、静電容量方式の形状測定装置(株式会社コベルコ科研:SBW)を用いてウェーハの表面高さの周波数解析を行った。そして、ウェーハの表面高さ測定データに短波長周期成分10mm未満、長波長周期成分100mm超の波長帯域をカットオフしてバンドパスフィルタリング処理し、10mm〜100mmの波長領域における表面うねり成分の波長の振幅を求めた。その結果を図11及び図12に示す。なお、スライスしたウェーハのうち、素材の表面うねりの振幅が0.5μm以上2.0μm未満であるウェーハと、素材の表面うねりの振幅が2.0μm以上であるウェーハをスライスウェーハとしてそれぞれ選択し、これらのスライスウェーハの10mm〜100mmの波長領域における表面うねり成分の波長の振幅をそれぞれ求め、図11及び図12に示した。
実施例1〜4、比較例1及び比較例4の鏡面研磨処理を施した後の各ウェーハの表面高さを周波数解析し、表面うねり成分の波長の振幅を調査した。具体的には、比較試験3と同様に、実施例1〜4、比較例1及び比較例4の鏡面研磨処理した後の各ウェーハそれぞれについて、光学干渉式の平坦度測定装置(KLA Tencor社:Wafersight2)を用いてウェーハの表面高さを測定し、その周波数解析を行った。そして、ウェーハの表面高さ測定データに短波長周期成分10mm未満、長波長周期成分100mm超の波長帯域をカットオフしてバンドパスフィルタリング処理し、10mm〜100mmの波長領域における表面うねり成分の波長の振幅を求めた。その結果を図13及び図14に示す。
ウェーハの第一面の表面高さを周波数解析して、10〜100mmの波長域におけるウェーハの第一面の表面うねりの振幅(素材の表面うねりの振幅)が0.5μm未満であるウェーハを選択したこと以外は、比較例1と同様に、ウェーハの第一面に塗布層形成工程及び塗布層硬化工程を1回行って、ウェーハの第一面に第1塗布層を形成した後に、第1塗布層表面を基準にウェーハの第二面を研削し、更に第二面を基準にウェーハの第一面を研削した。このウェーハを参考例1とした。
ウェーハの第一面の表面高さを周波数解析して、10〜100mmの波長域におけるウェーハの第一面の表面うねりの振幅(素材の表面うねりの振幅)が0.5μm未満であるウェーハを選択したこと以外は、実施例1と同様に、塗布層形成工程及び塗布層硬化工程を2回繰返して、ウェーハの第一面に第1及び第2塗布層を形成し、第2塗布層の表面を基準にウェーハの第二面を研削した後に、第1及び第2塗布層を剥がし、更にウェーハの第二面を基準にウェーハの第一面を研削した。このウェーハを参考例2とした。
塗布層形成工程及び塗布層硬化工程を3回繰返したこと以外は、参考例2と同様にして、両面を研削したウェーハを得た。このウェーハを参考例3とした。
比較試験3と同様にして、参考例1〜3の鏡面研磨処理を施す前の各ウェーハの表面高さを周波数解析し、10mm〜100mmの波長領域における表面うねり成分の波長の振幅を求めた。その結果を図15に示す。なお、スライスしたウェーハのうち、素材の表面うねりの振幅が0.5μm未満であるウェーハをスライスウェーハとして選択し、このスライスウェーハの10mm〜100mmの波長領域における表面うねり成分の波長の振幅をそれぞれ求め、図15に示した。
比較試験4と同様にして、参考例1〜3の鏡面研磨処理を施した後の各ウェーハの表面高さを周波数解析し、10mm〜100mmの波長領域における表面うねり成分の波長の振幅を求めた。その結果を図16に示す。
11 第一面
11a 第一面の表面うねり
12 第二面
14,16 硬化性材料
21 第1塗布層
22 第2塗布層
Claims (3)
- 半導体単結晶インゴットをワイヤーソー装置によりスライスして薄円板状の半導体ウェーハを得るスライス工程と、
前記ウェーハの第一面全体に硬化性材料を塗布することにより、平坦化した塗布層を形成する塗布層形成工程と、
前記塗布層を硬化させる塗布層硬化工程と、
前記硬化した塗布層の表面が研削装置のテーブルの基準面に当接するように前記ウェーハを前記テーブルに載置し続いて前記研削装置により前記ウェーハの第一面とは反対側の第二面を平面研削する第1平面研削工程と、
前記硬化した塗布層を前記ウェーハの第一面から除去する塗布層除去工程と、
前記塗布層が除去された前記ウェーハの第二面が前記研削装置のテーブルの基準面に当接するように前記ウェーハを前記テーブルに載置し続いて前記研削装置により前記ウェーハの第一面を平面研削する第2平面研削工程と
を含む半導体ウェーハの加工方法であって、
前記スライス工程後であって前記塗布層形成工程前の前記ウェーハの第一面の表面高さを周波数解析して、10〜100mmの波長域における前記ウェーハの第一面の表面うねりの振幅が0.5μm以上であるとき、前記塗布層形成工程及び前記塗布層硬化工程を複数回繰返すことを特徴とする半導体ウェーハの加工方法。 - 前記スライス工程後であって前記塗布層形成工程前の前記ウェーハの第一面の表面高さを周波数解析して、10〜100mmの波長域における前記ウェーハの第一面の表面うねりの振幅が0.5μm以上2.0μm未満であるとき、前記塗布層形成工程及び前記塗布層硬化工程を2回繰返す請求項1記載の半導体ウェーハの加工方法。
- 前記スライス工程後であって前記塗布層形成工程前の前記ウェーハの第一面の表面高さを周波数解析して、10〜100mmの波長域における前記ウェーハの第一面の表面うねりの振幅が2.0μm以上であるとき、前記塗布層形成工程及び前記塗布層硬化工程を3回繰返す請求項1記載の半導体ウェーハの加工方法。
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