JP4728023B2 - ウェハの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は，ウェハの製造方法に関し，さらに詳細には，単結晶インゴットをスライスした際に発生するウェハのうねりを除去するウェハの製造方法に関する。

従来においては，ウェハは，例えば，図７に示す製造プロセスにより製造される。まず，ステップＳ１０で，例えば単結晶引き上げ法によって製造された単結晶インゴットの外周研削を行った後，結晶方向の位置決めのための例えばオリエンテーションフラット加工やノッチ加工を施して，内周刃ソーあるいはワイヤソーにより単結晶インゴットをスライシングする（ステップＳ１０：スライス工程）。次いで，ステップＳ２０で，研削砥石により，スライスされたウェハの外周部を面取り（ベベリング）した後（ステップＳ２０：面取り工程），ステップＳ３０で，ラッピング工程あるいは両頭研削工程により均一な厚みにすると共に，スライスによって発生したウェハのうねりを除去する（ステップＳ４０：ラッピング工程又は両頭研削工程）。

その後，ステップＳ５０で，研削砥石により，ウェハ表面を片面毎にまたは両面を同時に研削（グラインディング）してウェハの両面を平坦化する（ステップＳ５０：研削工程）。このとき，グラインダによりウェハの両面を研削すると，ウェハ表面に加工変質層が発生する。そこで，ステップＳ６０で，酸やアルカリによりエッチングあるいはＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏ１ｉｓｈｉｎｇ：化学的機械的研磨法）などの研磨によって加工変質層を除去する（ステップＳ６０：研磨工程）。

従来は，このようにしてウェハを製造していたが，単結晶インゴットからウェハを製造するまでの工程数が多いことから，ウェハ製造工程の簡略化が求められていた。

そこで，ラッピング工程または両頭研削工程を省略することが検討された。しかし，通常の研削工程のみでは，単結晶インゴットのスライス時に発生したウェハ表面のうねりを除去することができないという問題があった。

このようなうねりを除去するための方法が，特許文献１または特許文献２に開示されている。これらの方法は，まず，スライスされたウェハのいずれか一方の面に，ワックスや樹脂などを塗布し，これを硬化させる。硬化させる際，ワックスや樹脂の表面に平坦な板を圧接させて，硬化させた樹脂の表面が均一な平坦面（基準面）となるようにする。次いで，ワックスや樹脂を硬化させた後，硬化させた表面を下側にして，基準面とチャックテーブルの面とを接触させて，ウェハをチャックテーブル上に保持する。さらに，チャックテーブル上に保持されたウェハの上側表面を，研削砥石により研削する。これにより，表面にあるうねりを除去し，さらに，必要な量の研削を行うことで，均一な平坦面を形成することができる。その後，ウェハの上側表面に形成された平坦面を下側にして，ウェハをチャックテーブル上に保持させる。そして，研削前に，硬化したワックスや樹脂を除去した後，ウェハの他方の面に対してうねりの除去と研削とを行うことによって，ウェハを，表面が平坦かつ所定厚さに仕上げることができる。

特開平１１−１１１６５３号公報 特開２０００−５９８２号公報

しかし，上記の方法では，ウェハの表面に塗布するワックスや樹脂の厚さによって，以下のような問題が生じることがある。例えば，ウェハに塗布する樹脂等の厚さが薄すぎると，樹脂等によってうねりを十分に吸収することができず，研削時にウェハの加工面にうねりが転写されてしまい，結果的にうねりを除去することができない。一方，ウェハに塗布する樹脂等の厚さが厚すぎると，樹脂等の弾性作用によって，研削砥石からウェハが逃げてしまうため，表面のうねりを除去することができても，ウェハを均一の厚さに研削することができない。

このような理由から，ウェハに塗布するワックスや樹脂の厚さを適正に設定しなければ，うねりを除去することができないことが判明した。

そこで，本発明は，上記問題に鑑みてなされたものであり，本発明の目的とするところは，研削工程において，ウェハの表面のうねりを除去し，必要とする厚さにウェハを研削することの可能な，新規かつ改良されたウェハの製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，単結晶インゴットをスライスして薄円板状のウェハを得るスライス工程と，ウェハの第１の面に硬化性材料を塗布する塗布工程と，ウェハの第１の面に塗布された硬化性材料を平坦に加工する硬化性材料表面加工工程と，硬化性材料が硬化した後，硬化性材料の平坦面がウェハ保持手段に接するように，ウェハをウェハ保持手段に載置して，第１の面とは他側の第２の面を研削する第１の研削工程と，硬化性材料を除去する硬化性材料除去工程と，研削された第２の面がウェハ保持手段に接するように，ウェハをウェハ保持手段に載置して，第１の面を研削する第２の研削工程とを含み，塗布工程で塗布する硬化性材料の厚さは，４０μｍ以上３００μｍ未満であることを特徴とする，ウェハの製造方法が提供される。

かかるウェハの製造方法では，単結晶インゴットからスライスされたウェハの第１の面に，例えば熱可塑性樹脂等の硬化性材料を塗布する。この塗布された硬化性材料の表面を基準面とするため，例えばガラス板等の平坦な板状部材により硬化性材料を均等に押圧して，平坦面に加工する。そして，平坦面がウェハ保持手段を構成するチャックテーブルと接するように，ウェハをチャックテーブルに載置して，平坦面とは他側の，ウェハの第２の面を研削する。このとき，硬化性材料が４０μｍ以上３００μｍ未満の厚さに塗布されているので，ウェハのうねりを十分に吸収することができ，研削時にウェハの加工面にうねりが転写されてしまうことがない。また，硬化性材料の弾性作用が働いてウェハを均一の厚さに研削できないということも生じない。

このようにして，ウェハの第２の面は，ラッピング工程または両頭研削工程を行うことなく，研削工程により，うねりが除去された均一な平坦面に加工される。その後，ウェハの第１の面を加工するため，第１の面を研削する前に，第１の面に塗布された硬化性材料を，例えば溶剤などで融解して予め除去する。その後，平坦に加工された第２の面が接するように，ウェハをチャックテーブルに載置して，第１の面を研削する。このとき，チャックテーブルに接している第２の面が平坦面であるため，第１の面に，うねりが転写されることもなく，厚さの均一な平坦面に加工することができる。

また，上記のように，予め硬化性材料を除去した後に，第１の面を研削する代わりに，硬化性材料を研削除去するとともに，第１の面を研削してもよい。ここで，「硬化性材料を研削除去するとともに第１の面を研削する」とは，硬化性材料側の面から，硬化性材料とウェハとを１パスで切削することを意味する。このように，１つの切削工程により，硬化性材料の除去と，ウェハのうねりの除去を行うことができ，さらにウェハを均一な厚さの平坦面に加工することができる。

以上説明したように本発明によれば，研削工程において，ウェハの表面のうねりを除去し，必要とする厚さにウェハを研削することの可能な，ウェハの製造方法を提供することができる。

以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（第１の実施形態）
まず，図１〜４に基づいて，本発明の第１の実施形態にかかるウェハの製造方法について説明する。ここで，図１は，本実施形態にかかるウェハの製造方法を示すフローチャートである。また，図２は，本実施形態にかかる塗布工程を説明するための説明図である。さらに，図３は，第１の研削工程を説明するための説明図である。また，図４は，第２の研削工程を説明するための説明図である。

本願発明は，ウェハの製造方法において，従来の研削工程では除去できなかったウェハの表面のうねりを，研削工程において除去するものである。

本実施形態にかかるウェハの製造方法は，図１に示すように，まず，単結晶インゴットをスライスして，スライスされたウェハ１０を得る（ステップＳ１１０：スライス工程）。ステップＳ１１０では，例えば，単結晶引き上げ法により製造された単結晶インゴットの外周研削を行った後，結晶方向の位置決めのための，例えばオリエンテーションフラット加工やノッチ加工を施す。そして，例えばワイヤソーにより単結晶インゴットをスライスして，ウェハ１０を得る。

次いで，スライスされたウェハ１０の一表面に，硬化性材料１５を塗布する（ステップＳ１２０：塗布工程）。図２（ａ）に示すように，スライスされたウェハ１０には，単結晶インゴットのスライス時に発生したうねりがある。このうねりがある面を基準面としてチャックテーブルに載置し，基準面と他側の加工面を研削すると，うねりが加工面に転写してしまう。このため，平坦な基準面を形成する必要があり，例えば，ウェハ１０の第１の面１０ａに硬化性材料を塗布して平坦面を形成する。

ステップＳ１２０で硬化性材料１５をウェハ１０の第１の面１０ａに塗布する方法としては，例えば，スピンコート，スクリーン印刷，ロールコーター，ダイコーター，またはカーテンコーターなどの方法がある。例えば，図２（ｂ）には，スクリーン印刷により硬化性材料１５を塗布する方法を示している。スクリーン印刷では，まず，基台２０に載置されたウェハ１０の上方に，例えばアルミ製の枠２５に張設されたスクリーン膜２３を設置する。次いで，スクリーン膜２３の上に塗布する硬化性材料１５を載せた後，スキージ２４をスクリーン膜２３に押し込みながら，スクリーン膜２３の一側から他側へ移動させる。こうして，硬化性材料１５を，スクリーン膜２３を透過させて，ウェハ１０の第１の面１０ａに塗布する。

また，塗布する硬化性材料１５としては，例えば，上記の塗布方法またはモールド方法で使用可能な，２０〜１８０℃の温度で粘度５０〜３０万ＭＰａ・ｓに溶剤等で調整された硬化性材料を使用するのがよい。具体的には，（１）エラストマー材（ウレタン，シリコンゴム，ＳＢ（スチレン−ブタジエン），ＳＥＢ（スチレン−エチレン−ブタジエン），ＳＥＰ（スチレン−エチレン−プロピレン）などのブロックポリマー，またはブチルゴム，プロピレンゴムなどのゴム組成物），（２）ワックスまたはホットメルト組成物，（３）不飽和基を有する１価〜多価アクリレート系組成物およびメタクリレート系モノマー，オリゴマー，ポリマーおよびポリマーブレンド組成物，（４）熱可塑性樹脂（ポリエチレン，ポリプロピレン，ポリ塩化ビニル，ナイロン，酢酸セルロース，セルロイド等），（５）熱硬化性樹脂（不飽和ポリエステル樹脂，フェノール樹脂，尿素樹脂，メラミン樹脂，グリプタール樹脂，エポキシ樹脂等）のいずれかを主成分とする材料，または混合物である材料がよい。

なお，ここで使用する硬化性材料１５は，塗布した後にすぐに硬化する材質がよいため，例えば，紫外線やＸ線，電子線などが照射されることによって硬化する材質や，感光性樹脂等を使用することが望ましい。

さらに，ウェハ１０の第１の面１０ａに塗布された硬化性材料１５の表面を平坦に加工する（ステップＳ１３０：硬化性材料表面加工工程）。加工する方法としては，例えば，図２（ｃ）に示すように，硬化性材料１５が硬化する前に，平坦な板状部材，例えば高平坦度を有するガラス板２７によって，硬化性材料１５を均等に押圧する。そして，硬化性材料１５が硬化した後にガラス板２７を外すと，硬化性材料１５の表面は均一な平坦面に形成されている。このようにして平坦面が形成され，図２（ｄ）に示すように，硬化性材料１５の平坦面を，ウェハ１０の第２の面１０ｂを加工するときの基準面とすることができるようになる。

その後，ウェハ１０の第２の面１０ｂを研削する（ステップＳ１４０：第１の研削工程）。ステップＳ１４０は，図３（ａ）に示すように，ウェハ１０を，基準面（硬化性材料１５の平坦面）が研削装置のチャックテーブル３２に当接するように載置して，真空吸着によりチャックテーブル３２に強固に保持する。その後，モータ（図示せず。）の駆動力を，スピンドル３４等を介して伝達し，チャックテーブル３２を水平方向に所定速度で回転させる。そして，チャックテーブ３２ルの上方から，モータ（図示せず。）の駆動力を，スピンドル４２，ダイヤモンドホイール４４を介して伝達して，研削砥石４６を高速回転させながら降下させる。そして，研削砥石４６をウェハ１０の第２の面１０ｂに押圧させて，ウェハ１０が所定の厚さになるまで研削する。これにより，第２の面１０ｂのうねりを除去すると共に，ウェハ１０を必要な厚さだけ研削することができる。このようにして，加工面１０ｂは，図３（ｂ）に示すようなうねりが除去された均一な平坦面に形成される。

このとき，ウェハ１０は，真空吸着装置（図示せず。）の真空吸着により強力に吸引されて，ウェハ１０に大きな応力が作用しても，ウェハ１０に弾性変形は生じない。また，ウェハ１０には，硬化した硬化性材料１５が一体的に強固に形成されているので，ウェハ１０に応力が作用したとしてもウェハ１０に弾性変形は生じない。

次いで，ウェハ１０に塗布された硬化性材料１５を除去する（ステップＳ１５０：硬化性材料除去工程）。ステップＳ１５０では，第１の面１０ａを加工する前に，第１の面１０ａに塗布された硬化性材料１５を予め除去する。硬化性材料１５を除去する方法としては，例えば，硬化性材料１５を溶剤で融解して除去する方法，光などの放射線によって硬化性材料１５を変形させて剥離する方法，または，塗布された硬化性材料１５が剥離しやすい方向に力を加えて，硬化性材料１５を剥離する方法などがある。

さらに，ステップＳ１５０により硬化性材料１５を除去した後，第１の面１０ａを研削する（ステップＳ１６０：第２の研削工程）。ステップＳ１６０では，図４（ａ）に示すように，ステップＳ１４０にて加工した第２の面１０ｂをチャックテーブル３２に接するように，ウェハ１０をチャックテーブル３２に載置する。そして，研削砥石４６をウェハ１０の第１の面１０ａに押圧して，第１の面１０ａを研削することにより，第１の面１０ａのうねりを除去するとともに，ウェハ１０を必要な厚さに研削できる。こうして，図４（ｂ）に示すような，第１の面１０ａおよび第２の面１０ｂのうねりが除去され，所定の厚さに研削されたウェハ１０が形成される。

ここで，ステップＳ１５０により硬化性材料１５を除去した後，ステップＳ１６０により第１の面１０ａを研削したが，硬化性材料除去工程（ステップＳ１５０）を省略することもできる。この場合，図５（ａ）に示すように，ステップＳ１４０による第２の面１０ｂを研削した後，ウェハ１０を，研削された第２の面１０ｂがチャックテーブル３２に接するように，チャックテーブル３２に載置する。そして，ステップＳ１６０により，研削砥石４６を硬化性材料１５に押圧させて，硬化性材料１５を研削除去する。研削が進むと，研削砥石４６は第１の面１０ａに到達し，さらにウェハ１０を研削することによって，第１の面１０ａのうねりを除去し，ウェハ１０を所定の厚さまで切削する。このように，１パスの研削により，硬化性材料１５の除去と，第１の面１０ａの研削とを行うことができ，図５（ｂ）に示すような，第１の面１０ａおよび第２の面１０ｂのうねりが除去され，所定の厚さに研削されたウェハ１０が形成される。

その後，酸やアルカリによりエッチングあるいはＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏ１ｉｓｈｉｎｇ：化学的機械的研磨法）などの研磨によって，加工変質層を除去する（ステップＳ１７０）。

以上，本実施形態にかかるウェハの製造方法について説明した。ここで，かかるウェハの製造方法において，ステップＳ１２０の塗布工程で塗布される硬化性材料１５の厚さを４０μｍ以上３００μｍ未満にすることに，本願発明の特徴がある。

この硬化性材料１５は，ウェハ１０の表面の中心部を基準に，４０μｍ以上３００μｍ未満の厚さで均一に塗布される。ここで，一般的に，スライス直後のウェハ１０の厚さは，中心部より外周部の側で薄くなっている。したがって，硬化性材料１５を塗布して基準面を形成すると，硬化性材料１５は中心部よりも外周部の側で厚く塗布されているため，ウェハ１０の表面の中心部を基準とした。

上述したように，ウェハ１０の表面に塗布する硬化性材料１５の厚さにより，ウェハ１０の研削状態が変化する。すなわち，硬化性材料１５の厚さが薄すぎると，うねりを十分に吸収することができずに，加工面にうねりが転写されてしまうため，結果としてうねりを除去することができない。一方，ウェハ１０の厚さが厚すぎると，硬化性材料１５の弾性作用によって，ウェハ１０が研削砥石４６から逃げてしまい，たとえウェハ１０表面のうねりを除去することができたとしても，ウェハ１０を均一の厚さに加工することができない。したがって，本実施形態にかかるウェハの製造方法では，塗布する硬化性材料１５の厚さを４０μｍ以上３００μｍ未満とすることにより，うねりの加工面への転写を防ぎ，ウェハ１０を均一の厚さに加工することができる。

そこで，本願発明者は，塗布する硬化性材料１５の厚さを４０μｍ以上３００μｍ未満とすることについて，その効果を検証した。検証では，硬化性材料１５として，感光性を有するメタクリレート系ポリマーブレンド組成物を使用し，スクリーン印刷を用いて，８インチアズスライスウェハ上に塗布した。その後，塗布面をガラス板２７で押圧して，紫外線により硬化させて，平坦面を形成した。また，研削砥石回転数を５０００ｒｐｍ，チャックテーブル回転数を５０ｒｐｍ，研削送り速度を１２μｍ／ｍｉｎに設定し，ウェハ１０の表面をそれぞれ３０μｍずつ研削した。そして，ウェハ１０の研削条件を一定にし，硬化性材料１５のみの厚さを５０μｍずつ変化させたときの，うねりの除去の可否とウェハを平坦に研削することの可否とについて検証した。

検証の結果を，図６および表１に示す。ここで，図６は，硬化性材料１５の厚さを変化させて加工したときのウェハ１０の研削状態を示す写真図であり，塗布されている硬化性材料１５の厚さがそれぞれ，（ａ）は４０μｍ未満，（ｂ）は４０〜３００μｍ，（ｃ）は３００μｍ以上の場合を示している。

硬化性材料１５の厚さが４０μｍ未満のとき，図６（ａ）に示すように，加工面と反対側の面にあるうねりを，加工面側に転写してしまい，結果としてうねりを除去することができなかった。一方，研削については，問題なく，ウェハ１０を平坦に研削することができた。また，硬化性材料１５の厚さが５０μｍ以上３００μｍ未満のときには，図６（ｂ）に示すに示すように，うねりを除去することができ，研削も問題なく行うことができた。さらに，硬化性材料１５の厚さが３００μｍ以上のときには，図６（ｃ）に示すように，うねりを除去することはできたが，硬化性材料１５自体が研削抵抗により弾性変形してしまい，研削することが困難となった。そのため，ウェハ１０を平坦に加工することができなかった。

以上の結果から，研削によってうねりを除去することができ，かつウェハ１０を研削することの可能な硬化性材料１５の厚さは，４０μｍ以上３００μｍ未満であることがわかる。したがって，塗布工程において，塗布する硬化性材料１５の厚さは，４０μｍ以上３００μｍ未満にする必要がある。なお，この硬化性材料１５の厚さの範囲は，その種類を問わずほぼ有効であると考えられる。

このように，ウェハ１０に硬化性材料１５を塗布して平坦面を形成した後，ウェハ１０の表面を研削することによって，研削工程において，スライスされたウェハ１０のうねりを除去することが可能となる。これにより，従来のラッピング工程または両頭研削工程を省略することができ，ウェハの製造工程を簡略化することができる。

以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば，上記実施形態において使用する硬化性材料１５は，感光により硬化する樹脂を示したが，本発明はかかる例に限定されず，例えば，蒸発型，感圧型，感熱型，反応型（重合，縮合，付加）などの硬化性樹脂であってもよい。

また，上記実施形態において硬化性材料１５にガラス板２７を押圧して平坦に加工したが，本発明はかかる例に限定されず，例えば，ウェハ１０に塗布された硬化性材料１５をロールなどにより均一にして，平坦にすることもできる。

本発明は，ウェハの製造方法に適用可能であり，特に，単結晶インゴットをスライスした際に発生するウェハのうねりを除去するウェハの製造方法に適用可能である。

本発明の第１の実施形態にかかるウェハの製造方法を示すフローチャートである。 同実施形態にかかる塗布工程および硬化性材料表面加工工程を説明するための説明図である。 同実施形態にかかる第１の研削工程を説明するための説明図である。 同実施形態にかかる第２の研削工程を説明するための説明図である。 硬化性材料の除去とともにウェハの表面を研削する，第２の研削工程を説明するための説明図である。 塗布された硬化性材料の厚さの異なるウェハについて，研削後のウェハの状態を示す写真図である。 従来のウェハの製造方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ ウェハ
１５ 硬化性材料
２０ 基台
２７ ガラス板
３２ チャックテーブル
４６ 研削砥石

Claims (2)

1. 単結晶インゴットをスライスして薄円板状のウェハを得るスライス工程と；
   前記ウェハの第１の面に硬化性材料を塗布する塗布工程と；
   前記ウェハの第１の面に塗布された前記硬化性材料を平坦に加工する硬化性材料表面加工工程と；
   前記硬化性材料が硬化した後，前記硬化性材料の平坦面がウェハ保持手段に接するように，前記ウェハを前記ウェハ保持手段に載置して，前記第１の面とは他側の第２の面を研削する第１の研削工程と；
   前記硬化性材料を除去する硬化性材料除去工程と；
   研削された前記第２の面が前記ウェハ保持手段に接するように，前記ウェハを前記ウェハ保持手段に載置して，前記第１の面を研削する第２の研削工程と；
   を含み，
   前記塗布工程で塗布する前記硬化性材料の厚さは，４０μｍ以上３００μｍ未満であることを特徴とする，ウェハの製造方法。
2. 単結晶インゴットをスライスして薄円板状のウェハを得るスライス工程と；
   前記ウェハの第１の面に硬化性材料を塗布する塗布工程と；
   前記ウェハの第１の面に塗布された前記硬化性材料を平坦に加工する硬化性材料表面加工工程と；
   前記硬化性材料が硬化した後，前記硬化性材料の平坦面がウェハ保持手段に接するように，前記ウェハを前記ウェハ保持手段に載置して，前記第１の面とは他側の第２の面を研削する第１の研削工程と；
   研削された前記第２の面が前記ウェハ保持手段に接するように，前記ウェハを前記ウェハ保持手段に載置して，前記硬化性材料を研削除去すると共に，前記第１の面を研削する第２の研削工程と；
   を含み，
   前記塗布工程で塗布する前記硬化性材料の厚さは，４０μｍ以上３００μｍ未満であることを特徴とする，ウェハの製造方法。
   

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