JP2018074018A - ウェーハの製造方法およびウェーハ - Google Patents
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Abstract
【課題】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すること。
【解決手段】ウェーハWの一方の面W1に樹脂層RHを形成する樹脂層形成工程は、ウェーハWの他方の面W2を保持手段で吸引保持する保持工程と、平板の平坦部とウェーハWの一方の面W1との間に粘度が1000mPa・s以下の硬化性樹脂を挟み、平坦部に倣う硬化前平坦面を硬化性樹脂に形成する平坦面形成工程と、他方の面W2の吸引保持を解除する保持解除工程と、硬化性樹脂を硬化させて樹脂層RHを形成する硬化工程と、平坦部を樹脂層RHから離間させる離間工程とを含んでいる。
【選択図】図6
【解決手段】ウェーハWの一方の面W1に樹脂層RHを形成する樹脂層形成工程は、ウェーハWの他方の面W2を保持手段で吸引保持する保持工程と、平板の平坦部とウェーハWの一方の面W1との間に粘度が1000mPa・s以下の硬化性樹脂を挟み、平坦部に倣う硬化前平坦面を硬化性樹脂に形成する平坦面形成工程と、他方の面W2の吸引保持を解除する保持解除工程と、硬化性樹脂を硬化させて樹脂層RHを形成する硬化工程と、平坦部を樹脂層RHから離間させる離間工程とを含んでいる。
【選択図】図6
Description
本発明は、ウェーハの製造方法およびウェーハに関する。
半導体デバイス製造プロセスにおいて、ウェーハ上には、何層ものメタルや絶縁膜の層が形成される。このウェーハ上に形成される各層の膜厚均一性は、デバイスの性能に影響を与えるため、各層の形成直後にCMP(Chemical Mechanical Polishing)により平坦化が行われる。しかし、ウェーハにうねりがあると、CMPの精度が下がり、膜厚が不均一な層が形成されてしまう。従来、うねりがあるウェーハを平坦化する技術として、以下のようなものが知られている。
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ことで樹脂層を形成する。その後、樹脂層の平坦面を保持してウェーハの他方の面を研削して平坦化し、樹脂層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して平坦化する。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。
そして、このような樹脂貼り研削を応用したさらなる平坦化の検討がなされている(例えば、特許文献1参照)。
そして、このような樹脂貼り研削を応用したさらなる平坦化の検討がなされている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1の方法では、うねりがあるウェーハの他方の面を保持手段で吸引保持する。また、ステージ上のフィルムに硬化性樹脂を滴下し、この滴下された硬化性樹脂にウェーハの一方の面を押圧して、フィルムに倣う硬化前平坦面を硬化性樹脂に形成する。この後、他方の面の吸引保持を解除して硬化性樹脂を硬化させ、硬化後平坦面を有する樹脂層を形成する。
しかしながら、特許文献1のような方法では、フィルムから離間させた後の樹脂層の硬化後平坦面が十分に平坦化されず、鏡面研磨後におけるウェーハ表面のナノトポグラフィを十分に小さくできなくなり、半導体デバイスを適切に製造できないおそれがある。
本発明の目的は、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およびウェーハを提供することにある。
本発明者は、上記課題を解決するために、鋭意研究を重ねた結果、硬化前の硬化性樹脂の粘度を適切に設定することで、樹脂層の硬化後平坦面を十分に平坦化できると言う知見を得た。
本発明は、上述のような知見に基づいて完成したものである。
本発明は、上述のような知見に基づいて完成したものである。
すなわち、本発明のウェーハの製造方法は、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、前記ウェーハの他方の面を保持手段で吸引保持する保持工程と、平坦面形成手段の平坦部と前記ウェーハの一方の面との間に粘度が1000mPa・s以下の硬化性樹脂を挟み、前記平坦部に倣う硬化前平坦面を前記硬化性樹脂に形成する平坦面形成工程と、前記他方の面の吸引保持を解除する保持解除工程と、前記硬化性樹脂を硬化させて前記樹脂層を形成する硬化工程と、前記平坦部を前記樹脂層から離間させる離間工程とを含んでいることを特徴とする。
本発明によれば、硬化前の粘度が1000mPa・s以下の硬化性樹脂を用いて樹脂層を形成することで、十分に平坦化された硬化後平坦面を有する樹脂層を形成でき、このような樹脂層が設けられたウェーハに対して第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後のウェーハのうねりを十分に小さくできる。その結果、鏡面研磨後におけるウェーハ表面のナノトポグラフィを十分に小さくでき、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。
本発明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(1)を満たすように前記樹脂層を形成することが好ましい。
V/T≦10 … (1)
V:前記硬化性樹脂の硬化前の粘度(mPa・s)
T:前記保持解除工程後、前記硬化工程前における前記硬化性樹脂の最も厚い部分の厚さ(μm)
V/T≦10 … (1)
V:前記硬化性樹脂の硬化前の粘度(mPa・s)
T:前記保持解除工程後、前記硬化工程前における前記硬化性樹脂の最も厚い部分の厚さ(μm)
本発明によれば、硬化性樹脂の粘度に対して硬化性樹脂の厚さを適切に設定し、V/Tを10以下にすることで、樹脂層の硬化後平坦面の変形を抑制でき、鏡面研磨後におけるウェーハ表面のナノトポグラフィの最大値を5nm以下にできる。
本発明のウェーハは、表面における10mm×10mmの複数領域で測定したナノトポグラフィの最大値が5nm以下であることを特徴とする。
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
[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R(図2(B)参照)を塗布して樹脂層RH(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RH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RH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。
[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R(図2(B)参照)を塗布して樹脂層RH(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RH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RH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。
樹脂層形成工程では、図2(B)に示すような保持押圧装置10を用いて、図4に示すように、塗布工程(ステップS11)と、保持工程(ステップS12)と、平坦面形成工程(ステップS13)と、保持解除工程(ステップS14)と、硬化工程(ステップS15)と、離間工程(ステップS16)とを行う。
塗布工程は、高平坦化された平坦部11Aを有する平坦面形成手段としての平板11上に、硬化性樹脂Rを塗布する。この際、硬化性樹脂Rとして、硬化前の粘度V(以下、単に「硬化前粘度」と言う)が1000mPa・s以下のものを用いる。ここで、硬化前粘度Vは、100mPa・s以上が好ましい。
塗布工程は、高平坦化された平坦部11Aを有する平坦面形成手段としての平板11上に、硬化性樹脂Rを塗布する。この際、硬化性樹脂Rとして、硬化前の粘度V(以下、単に「硬化前粘度」と言う)が1000mPa・s以下のものを用いる。ここで、硬化前粘度Vは、100mPa・s以上が好ましい。
保持工程は、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。このとき、ウェーハWにおける他方の面W2のうねりW21が保持面121に倣って矯正され、一方の面W1のうねりW11も小さくなる。
平坦面形成工程は、保持手段12を下降させ、図2(B)に二点鎖線で示すように、平坦部11AとウェーハWの一方の面W1との間に硬化性樹脂Rを挟み、ウェーハWを硬化性樹脂Rに押圧して、平坦部11Aに倣う硬化前平坦面R1を硬化性樹脂Rに形成する。
保持解除工程は、保持手段12によるウェーハWの他方の面W2の吸引保持を解除する。
硬化工程は、硬化性樹脂Rを硬化させ、一方の面W1に接触している面の反対側の面が硬化後平坦面RH1となる樹脂層RHを形成する。
離間工程は、樹脂層RHから平坦部11Aを離間させる。
平坦面形成工程は、保持手段12を下降させ、図2(B)に二点鎖線で示すように、平坦部11AとウェーハWの一方の面W1との間に硬化性樹脂Rを挟み、ウェーハWを硬化性樹脂Rに押圧して、平坦部11Aに倣う硬化前平坦面R1を硬化性樹脂Rに形成する。
保持解除工程は、保持手段12によるウェーハWの他方の面W2の吸引保持を解除する。
硬化工程は、硬化性樹脂Rを硬化させ、一方の面W1に接触している面の反対側の面が硬化後平坦面RH1となる樹脂層RHを形成する。
離間工程は、樹脂層RHから平坦部11Aを離間させる。
ここで、硬化前粘度Vが1000mPa・s以下の硬化性樹脂Rを用いることの作用について、ウェーハW、硬化性樹脂Rの形状を誇張かつ単純化した図5を用いて説明する。
図5(A)に示すようなウェーハWに対して保持工程を行うと、図5(B)に示すように、他方の面W2のうねりW21が保持面121に倣って矯正されるとともに、二点鎖線で示す一方の面W1のうねりW11が小さくなり、実線で示すうねりW111になる。次に、平坦面形成工程を行うと、平坦部11Aに倣う硬化前平坦面R1が硬化性樹脂Rに形成される。
図5(A)に示すようなウェーハWに対して保持工程を行うと、図5(B)に示すように、他方の面W2のうねりW21が保持面121に倣って矯正されるとともに、二点鎖線で示す一方の面W1のうねりW11が小さくなり、実線で示すうねりW111になる。次に、平坦面形成工程を行うと、平坦部11Aに倣う硬化前平坦面R1が硬化性樹脂Rに形成される。
この後、保持解除工程を行うと、ウェーハWのうねりが元に戻るが、図5(C)に示すように、二点鎖線で示す一方の面W1のうねりW111が、実線で示すうねりW11に戻るときに、この戻りに追従して硬化性樹脂Rのウェーハ接触面R2が変形する。しかし、硬化前平坦面R1は、平坦部11Aに密着したまま離れない。このため、硬化性樹脂Rにおけるウェーハ接触面R2が硬化前平坦面R1から離れるように変形している部分では、圧縮方向の弾性力(以下、単に「圧縮弾性力」と言う)F1が発生し、硬化前平坦面R1に近づくように変形している部分では、引張方向の弾性力(以下、単に「引張弾性力」と言う)F2が発生する。
硬化前粘度Vが1000mPa・sより大きい場合、ウェーハ接触面R2の変形が硬化性樹脂Rで吸収され難いため、圧縮弾性力F1や引張弾性力F2が残留する。この状態で硬化工程を行い樹脂層RHを形成した後、離間工程を行うと、残留している各弾性力F1,F2によって、図6(A)に示すように、樹脂層RHの硬化後平坦面RH1が変形してしまい、その平坦度が下がってしまう。
本実施形態では、硬化前粘度Vを1000mPa・s以下にしているため、ウェーハ接触面R2の変形が硬化性樹脂Rで吸収され易く、圧縮弾性力F1や引張弾性力F2が残留し難くなる。その結果、樹脂層RHの形成後、離間工程を行うと、図6(B)に示すように、樹脂層RHの硬化後平坦面RH1の変形が抑制され、十分に平坦化された硬化後平坦面RH1を有する樹脂層RHを形成できる。
本実施形態では、硬化前粘度Vを1000mPa・s以下にしているため、ウェーハ接触面R2の変形が硬化性樹脂Rで吸収され易く、圧縮弾性力F1や引張弾性力F2が残留し難くなる。その結果、樹脂層RHの形成後、離間工程を行うと、図6(B)に示すように、樹脂層RHの硬化後平坦面RH1の変形が抑制され、十分に平坦化された硬化後平坦面RH1を有する樹脂層RHを形成できる。
また、樹脂層形成工程は、以下の式(1)を満たすように樹脂層RHを形成することが好ましい。ただし、硬化前粘度Vは、1000mPa・s以下である。
V/T≦10 … (1)
V:硬化性樹脂Rの硬化前粘度(mPa・s)
T:保持解除工程後、硬化工程前における硬化性樹脂Rの最も厚い部分の厚さ(μm)(図5(C)参照)
V/T≦10 … (1)
V:硬化性樹脂Rの硬化前粘度(mPa・s)
T:保持解除工程後、硬化工程前における硬化性樹脂Rの最も厚い部分の厚さ(μm)(図5(C)参照)
V/Tが10を超える(式(1)を満たさない)場合、硬化前粘度Vに対して硬化性樹脂Rが薄すぎるため、保持解除工程の実施によりウェーハ接触面R2がウェーハWの変形に追従して変形すると、硬化前粘度Vが1000mPa・sより大きい場合と比べて十分に小さいものの、硬化性樹脂Rに各弾性力F1,F2が残留するおそれがある。その結果、離間工程後における樹脂層RHの硬化後平坦面RH1の平坦度もごく僅かであるが下がってしまい、後述する鏡面研磨後におけるウェーハW表面のナノトポグラフィを5nm以下にできないおそれがある。
これに対し、V/Tが10以下(式(1)を満たす)場合、硬化前粘度Vに対して硬化性樹脂Rの厚さが適切なため、保持解除工程の実施によりウェーハ接触面R2が変形しても、この変形を硬化性樹脂Rで十分に吸収でき、圧縮弾性力F1や引張弾性力F2の残留を抑制できる。その結果、離間工程後における樹脂層RHの硬化後平坦面RH1の平坦度を十分に維持でき、鏡面研磨後におけるウェーハW表面のナノトポグラフィを5nm以下にすることができる。
これに対し、V/Tが10以下(式(1)を満たす)場合、硬化前粘度Vに対して硬化性樹脂Rの厚さが適切なため、保持解除工程の実施によりウェーハ接触面R2が変形しても、この変形を硬化性樹脂Rで十分に吸収でき、圧縮弾性力F1や引張弾性力F2の残留を抑制できる。その結果、離間工程後における樹脂層RHの硬化後平坦面RH1の平坦度を十分に維持でき、鏡面研磨後におけるウェーハW表面のナノトポグラフィを5nm以下にすることができる。
なお、ウェーハWに硬化性樹脂を塗布する方法としては、ウェーハWの一方の面W1が上に向くように他方の面W2を保持面121で吸引保持して、一方の面W1上に硬化性樹脂を滴下し、ウェーハWを回転させることで硬化性樹脂を一方の面W1全面に広げるスピンコート法、一方の面W1にスクリーン版を配置し、スクリーン版に硬化性樹脂を載せ、スキージで塗布するスクリーン印刷法、エレクトリックスプレーデポジション法により一方の面W1全面にスプレーする方法などによって硬化性樹脂を塗布した後に、高平坦化された平板11を硬化性樹脂に押圧する方法を適用できる。硬化性樹脂は、感光性樹脂などの硬化性樹脂が、加工後の剥離のしやすさの点で好ましい。特に、感光性樹脂は熱によるストレスが加わらない点でも好適である。本実施形態では、硬化性樹脂として、UV硬化樹脂を使用した。また、他の具体的な硬化性樹脂の材質として、接着剤(ワックスなど)などが挙げられる。
第1の平面研削工程は、図2(C)に示すような平面研削装置20を用いて、他方の面W2を平面研削する。
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、硬化後平坦面RH1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、真空チャックテーブル21の高平坦化された保持面211に、硬化後平坦面RH1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。
樹脂層除去工程は、図3(A)に示すように、ウェーハWの一方の面W1に形成された樹脂層RHをウェーハWから引き剥がす。この際、溶剤を用いて化学的に樹脂層RHを除去してもよい。
第2の平面研削工程は、図3(B)に示すように、第1の平面研削工程と同様の平面研削装置20を用いて、一方の面W1を平面研削する。
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。
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。
以上の樹脂貼り研削工程により、うねりW11,W21が十分に除去され、図3(C)に示すように、一方の面W1および他方の面W2が高平坦化されたウェーハWが得られる。
次に、図1に示すように、面取り時や樹脂貼り研削時に発生し、ウェーハWに残留する加工変質層などを除去するために、エッチングを行う(ステップS8:エッチング工程)。
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。
上記式(1)を満たす条件で樹脂貼り研削が行われ、この鏡面研磨工程後に得られたウェーハWは、表面における10mm×10mmの複数領域で測定したナノトポグラフィの最大値が5nm以下という特性を有する。
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。
上記式(1)を満たす条件で樹脂貼り研削が行われ、この鏡面研磨工程後に得られたウェーハWは、表面における10mm×10mmの複数領域で測定したナノトポグラフィの最大値が5nm以下という特性を有する。
[実施形態の作用効果]
上述したように、硬化前粘度Vが1000mPa・s以下の硬化性樹脂Rを用いて樹脂層RHを形成することで、十分に平坦化された硬化後平坦面RH1を有する樹脂層RHを形成できる。したがって、鏡面研磨後におけるウェーハW表面のナノトポグラフィを十分に小さくでき、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。
上述したように、硬化前粘度Vが1000mPa・s以下の硬化性樹脂Rを用いて樹脂層RHを形成することで、十分に平坦化された硬化後平坦面RH1を有する樹脂層RHを形成できる。したがって、鏡面研磨後におけるウェーハW表面のナノトポグラフィを十分に小さくでき、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。
[変形例]
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。
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。
例えば、ラッピング工程を行わずに、上記条件で樹脂貼り研削工程を行ってもよい。このような場合でも、上述の特性を有するウェーハWを得ることができる。
また、樹脂層RH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。
また、樹脂層RH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。
次に、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。
[実験1:硬化性樹脂の粘度とナノトポグラフィとの関係]
〔サンプルの作成〕
まず、UV硬化性の樹脂A〜Cを準備した。樹脂A〜Cの硬化前粘度Vは、図7に示すように、350mPa・s、700mPa・s、1050mPa・sであった。
また、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、面取り工程、樹脂貼り研削工程を行った。
〔サンプルの作成〕
まず、UV硬化性の樹脂A〜Cを準備した。樹脂A〜Cの硬化前粘度Vは、図7に示すように、350mPa・s、700mPa・s、1050mPa・sであった。
また、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、面取り工程、樹脂貼り研削工程を行った。
樹脂層形成工程では、樹脂Aを用いて、保持解除工程後、硬化工程前における硬化性樹脂の最も厚い部分の厚さ(以下、単に「樹脂厚さ」と言う)Tが70μmとなるように、塗布工程、保持工程、平坦面形成工程を行った。保持解除工程後、硬化工程におけるUV照射により樹脂Aを硬化させて樹脂層を形成し、離間工程を行った。V/Tの値は、図7に示すように、5であり上記式(1)を満たした。
また、他のウェーハに対しても図7に示すような組み合わせで樹脂A〜Cを塗布し、同図に示す樹脂厚さの樹脂層を形成した。
また、他のウェーハに対しても図7に示すような組み合わせで樹脂A〜Cを塗布し、同図に示す樹脂厚さの樹脂層を形成した。
そして、樹脂層が設けられた各ウェーハに対し、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(DFG8000シリーズ)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、鏡面研磨工程、洗浄工程を行った。鏡面研磨工程では、一次研磨工程として、両面研磨装置を用い、両面合計で5μm以上20μm以下の研磨を行い、最終研磨工程として、片面研磨装置を用い、片面のみ1μm未満の研磨を行った。
なお、サンプルは各条件で1枚ずつ作成した。
その後、エッチング工程、鏡面研磨工程、洗浄工程を行った。鏡面研磨工程では、一次研磨工程として、両面研磨装置を用い、両面合計で5μm以上20μm以下の研磨を行い、最終研磨工程として、片面研磨装置を用い、片面のみ1μm未満の研磨を行った。
なお、サンプルは各条件で1枚ずつ作成した。
〔評価〕
光学干渉式の平坦度測定器Wafersight2(KLA−Tencor社製)を用いて、各ウェーハ表面における10mm×10mmの複数領域の高さ分布(高低差)を測定し、ナノトポグラフィマップを得た。
ナノトポグラフィマップは、ウェーハの測定結果をフィルタリング処理して20mm以上の波長成分を除去した後、ナノトポグラフィの測定結果を濃淡色で図示化したものである。ナノトポグラフィマップは、ウェーハの非吸着状態における表面の高低差を表している。
また、ナノトポグラフィマップに対し、閾値を5nmにした二値化処理を行い、ナノトポグラフィが閾値以上であって高低差が大きい領域が白色で表される二値化画像を生成した。
図7に、各ウェーハにおけるナノトポグラフィの最大値、ナノトポグラフィマップ、二値化画像を示す。また、二値化画像に白領域が存在する場合を「パターン有り」、存在しない場合を「パターン無し」と表記した。
光学干渉式の平坦度測定器Wafersight2(KLA−Tencor社製)を用いて、各ウェーハ表面における10mm×10mmの複数領域の高さ分布(高低差)を測定し、ナノトポグラフィマップを得た。
ナノトポグラフィマップは、ウェーハの測定結果をフィルタリング処理して20mm以上の波長成分を除去した後、ナノトポグラフィの測定結果を濃淡色で図示化したものである。ナノトポグラフィマップは、ウェーハの非吸着状態における表面の高低差を表している。
また、ナノトポグラフィマップに対し、閾値を5nmにした二値化処理を行い、ナノトポグラフィが閾値以上であって高低差が大きい領域が白色で表される二値化画像を生成した。
図7に、各ウェーハにおけるナノトポグラフィの最大値、ナノトポグラフィマップ、二値化画像を示す。また、二値化画像に白領域が存在する場合を「パターン有り」、存在しない場合を「パターン無し」と表記した。
図7に示すように、ナノトポグラフィの最大値は、硬化前粘度Vが1000mPa・s以下の樹脂Aと樹脂Bとではほぼ同じであった。一方、硬化前粘度Vが1000mPa・sより大きい樹脂Cにおけるナノトポグラフィの最大値は、樹脂Aと樹脂Bよりも大きかった。二値化画像についても、樹脂Cの白領域が樹脂Aと樹脂Bよりも大きいことが確認できた。
以上のことから、硬化前粘度Vが1000mPa・s以下の硬化性樹脂を用いて樹脂層を形成することで、鏡面研磨後におけるウェーハ表面のナノトポグラフィを十分に小さくできることが確認できた。
[実験2:ウェーハのナノトポグラフィと樹脂層の硬化後平坦面の凹凸との関係]
実験1における樹脂Aを用いて樹脂厚さTが25μm(V/T=14)の樹脂層を形成したサンプルについて、ウェーハの径方向におけるナノトポグラフィと硬化後平坦面の凹凸との関係を調べた。
硬化後平坦面の凹凸測定には、リニアゲージ(株式会社ミツトヨ社製、型式LGF)を用い、当該硬化後平坦面の凹凸を直線状の範囲で測定した。ナノトポグラフィのプロファイル測定には、上述の平坦度測定器Wafersight2を用い、鏡面研磨後の表面を上記範囲で測定した。なお、各測定は、ウェーハの中心を通る範囲で行った。
これらの測定結果を図8に示す。
図8に示すように、ナノトポグラフィと硬化後平坦面の形状が非常に似ていることがわかった。このことから、硬化後平坦面の凹凸形状がウェーハにうねりとして転写されていることがわかった。
実験1における樹脂Aを用いて樹脂厚さTが25μm(V/T=14)の樹脂層を形成したサンプルについて、ウェーハの径方向におけるナノトポグラフィと硬化後平坦面の凹凸との関係を調べた。
硬化後平坦面の凹凸測定には、リニアゲージ(株式会社ミツトヨ社製、型式LGF)を用い、当該硬化後平坦面の凹凸を直線状の範囲で測定した。ナノトポグラフィのプロファイル測定には、上述の平坦度測定器Wafersight2を用い、鏡面研磨後の表面を上記範囲で測定した。なお、各測定は、ウェーハの中心を通る範囲で行った。
これらの測定結果を図8に示す。
図8に示すように、ナノトポグラフィと硬化後平坦面の形状が非常に似ていることがわかった。このことから、硬化後平坦面の凹凸形状がウェーハにうねりとして転写されていることがわかった。
[実験3:V/Tとナノトポグラフィとの関係]
図7に示すように、硬化前粘度Vが1000mPa・s以下であっても、V/Tの値によっては、二値化画像にパターンが発生する場合があった。
そこで、V/Tとナノトポグラフィとの関係を調べた。
図7に示すように、硬化前粘度Vが1000mPa・s以下であっても、V/Tの値によっては、二値化画像にパターンが発生する場合があった。
そこで、V/Tとナノトポグラフィとの関係を調べた。
まず、実験1で用いたものと同様のUV硬化性の樹脂A,Bと、ウェーハとを準備した。そして、以下の表1に示すように、樹脂A,Bと樹脂厚さTとを組み合わせて樹脂層を形成したこと以外は、実験1と同じ条件でサンプルを3枚ずつ作成した。各ウェーハにおけるV/Tを表1に示す。
その後、実験1と同様に、各ウェーハのナノトポグラフィの測定結果をした。V/Tとナノトポグラフィの最大値との関係を図9に示す。
その後、実験1と同様に、各ウェーハのナノトポグラフィの測定結果をした。V/Tとナノトポグラフィの最大値との関係を図9に示す。
図9に示すように、樹脂A,Bのいずれの場合にも、V/Tが10以下であれば、ナノトポグラフィの最大値が5nm以下になることが確認できた。
以上のことから、硬化前粘度Vが1000mPa・s以下であり、かつ、V/Tが10以下の条件で樹脂層を形成することで、鏡面研磨後におけるナノトポグラフィの最大値が5nm以下という高品質のウェーハを得られることが確認できた。
以上のことから、硬化前粘度Vが1000mPa・s以下であり、かつ、V/Tが10以下の条件で樹脂層を形成することで、鏡面研磨後におけるナノトポグラフィの最大値が5nm以下という高品質のウェーハを得られることが確認できた。
11…平板(平坦面形成手段)、11A…平坦部、12…保持手段、R…硬化性樹脂、R1…硬化前平坦面、RH…樹脂層、W…ウェーハ、W1…一方の面、W2…他方の面。
Claims (3)
- 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、
前記ウェーハの他方の面を保持手段で吸引保持する保持工程と、
平坦面形成手段の平坦部と前記ウェーハの一方の面との間に粘度が1000mPa・s以下の硬化性樹脂を挟み、前記平坦部に倣う硬化前平坦面を前記硬化性樹脂に形成する平坦面形成工程と、
前記他方の面の吸引保持を解除する保持解除工程と、
前記硬化性樹脂を硬化させて前記樹脂層を形成する硬化工程と、
前記平坦部を前記樹脂層から離間させる離間工程とを含んでいることを特徴とするウェーハの製造方法。 - 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(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。
V/T≦10 … (1)
V:前記硬化性樹脂の硬化前の粘度(mPa・s)
T:前記保持解除工程後、前記硬化工程前における前記硬化性樹脂の最も厚い部分の厚さ(μm) - 表面における10mm×10mmの複数領域で測定したナノトポグラフィの最大値が5nm以下であることを特徴とするウェーハ。
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