JP6049147B2 - 未研磨ガラスウェハ、未研磨ガラスウェハを使用して半導体ウェハを薄厚化する薄厚化システム及び方法 - Google Patents
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Description
本出願は、２０１１年５月２７日に出願された米国仮特許出願第６１／４９０，８１８号の利益を主張するものであり、この仮特許出願の内容は、本明細書で参照することにより本明細書に組み込まれる。
本開示は、未研磨ガラスウェハ、未研磨ガラスウェハを使用して半導体ウェハを薄厚化する薄厚化システム、方法、及び未研磨ガラスウェハを製造する方法に関するものである。
ムーアの法則はおそらくは、半導体集積回路に関する広範囲に亘る半導体技術の進展の様子を表わすトレンドの中でも最も良く知られているトレンドの１つであろう。ムーアの法則は、集積回路に安価に搭載することができるトランジスタの数が、約２年ごとに２倍になるという計算処理能力の向上トレンドを表わしている。このトレンドは、半世紀以上も続いてきており、少なくとも次の数年に亘って続くと予測される。ムーアの法則は、この業界において非常に役立っており、そして数十年に亘って、世界中にＩＴＲＳとして知れ渡っているＩｎｔｅｒｎａｔｕｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｏａｄｍａｐ ｆｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ（国際半導体技術ロードマップ）に取り入れられて、研究開発の長期計画立案及び設定目標の指針となってきた。
半導体集積回路をより小規模にし、そして半導体集積回路の寸法（ノード）をより小さくするために要するコストは、ｉ線からＫｒＦ線に、そしてＡｒＦ線に、そして今では、新たに出現している極超紫外線（ＥＵＶ）フォトリソグラフィ技術に移行している間の過去数年で未だ嘗てない程に劇的に増大している。このことから、幾人かの業界専門家は、半導体産業では、半導体集積回路の寸法規模を、ムーアの法則で表わされる同じ時間軸でコスト効率良く小さくすることができる状況がこれ以上は続かないのではという議論をしている。
しかしながら、性能向上に利用することができる別の機構は、集積回路の実装に関する。一旦、集積回路ウェハが完成してダイシングされると、当該集積回路をパッケージ封止して使用する必要がある。図１（先行技術）は、集積回路のパッケージ封止方法が、ワイヤボンディング１０２、フリップチップ１０４、積層チップ１０６、パッケージ−オン−パッケージ１０８から３次元集積回路１１０（３Ｄ ＩＣ １１０）に長年に亘って進化してきた過程を示す図である。
３次元集積回路１１０（３Ｄ ＩＣ １１０）は、能動電子部品群からなる２つ以上の層を垂直方向及び水平方向の両方向に集積して単一回路とした半導体回路である。３Ｄ ＩＣパッケージ封止を３Ｄパッケージ封止と混同してはならないが、この３Ｄパッケージ封止は、多年に亘って使用されてきており、かつ個々のチップを単一のパッケージ内で積層することによりスペースを節約している。Ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ Ｐａｃｋａｇｅ（システムインパッケージ：ＳｉＰ）として知られる３Ｄパッケージ封止品は、複数チップを集積して単一回路とするのではない。具体的には、ＳｉＰ内の複数チップは、これらのチップがあたかも、普通の回路基板上の個別パッケージ群にマウントされているかのようにして、オフチップ制御素子と頻繁に通信する。
これとは異なり、３Ｄ ＩＣ １１０は、異なる層に在る部品群の全てがオンチップ制御素子と垂直方向または水平方向に関係なく通信するシングルチップとして機能する。３Ｄ ＩＣパッケージ封止に関連し、かつ性能向上を予測するムーアの法則を延長し易くし、場合によっては、性能向上を予測するムーアの法則を更に延長し易くすることができる多くの利点がある。これらの利点として：
１．サイズ−３Ｄ ＩＣ １１０の設置面積は、異なる技術を用いてパッケージ封止される同様の集積回路（ＩＣ）と比較してずっと小さい。図２（先行技術）は、長さが４インチ（１０．１６ｃｍ）であり、かつ従来の回路基板に搭載される３２ギガバイト（ＧＢ）標準ＩＣを８個実装する設計２０２を示し、そして各ＩＣが、５５マイクロメートル（μｍ）の厚さ、及び１ミリメートル（ｍｍ）の幅である８個のＩＣを有する市販の３２ＧＢ ３Ｄ（３次元）積層メモリ２０４の側面図を示している。
１．サイズ−３Ｄ ＩＣ １１０の設置面積は、異なる技術を用いてパッケージ封止される同様の集積回路（ＩＣ）と比較してずっと小さい。図２（先行技術）は、長さが４インチ（１０．１６ｃｍ）であり、かつ従来の回路基板に搭載される３２ギガバイト（ＧＢ）標準ＩＣを８個実装する設計２０２を示し、そして各ＩＣが、５５マイクロメートル（μｍ）の厚さ、及び１ミリメートル（ｍｍ）の幅である８個のＩＣを有する市販の３２ＧＢ ３Ｄ（３次元）積層メモリ２０４の側面図を示している。
２．速度−伝搬遅延が配線長の２乗に比例して変化する場合、配線距離がずっと短いということは、３Ｄ ＩＣ １１０の速度が、異なる技術を用いてパッケージ封止されるＩＣと比較してずっと速いことを意味する。
３．電力−効率が高くなり、かつ経路長が短くなるので消費電力が１０倍改善される結果が、３Ｄ ＩＣ １１０について、他のパッケージ封止技術で封止されるＩＣと比較したときに観察されている。
４．コスト−非常に複雑（高価）なＩＣを幾つかの小規模ＩＣに細分化することができるということは、欠陥が、他のパッケージ封止技術で封止されるＩＣと比較したときに、完成品の３Ｄ ＩＣ １１０のずっと小さな部分にしか影響しないことを意味する。
従って、半導体産業では、正確に文書化される積極的なアプローチに着手して、出現したこの３Ｄ ＩＣパッケージ封止技術を進展させ、そして改善してきた。この技術を実行し、そして複数ＩＣを３Ｄ ＩＣパッケージ内で積層するために、シリコンウェハは、標準的なシリコンウェハ厚さよりもずっと薄くする−約７００μｍから約５０μｍ〜６０μｍにする（図２参照）−必要がある。薄厚化シリコンに対するこの要求は、ＩＴＲＳ（国際半導体技術）ロードマップにも明確に文書化されている。従って、シリコンウェハを数十マイクロメートルにまで薄厚化して３Ｄ ＩＣパッケージ封止を利用する必要があることについては疑いの余地がない。
シリコンウェハをこの厚さまで薄厚化するために、支持用ウェハまたは支持キャリアをシリコンウェハに仮接合接着して、余剰なシリコンをシリコンウェハから除去しながら機械的完全性を確保する。支持用ウェハは、２つの異なる基板、すなわちシリコンまたはガラスにより形成することができる。ガラスウェハは、コストの理由だけではなく、シリコンキャリアの熱膨張係数が低く、シリコンウェハとシリコンキャリアとの間の接合接着性の検査が不可能であり、そして更には、シリコンキャリアのフォームファクタに大きな制約があることから、主要キャリアとして現われた。シリコンキャリアのフォームファクタに対する大きな制約に関して、シリコンキャリアは、薄厚化対象のシリコンウェハと厳密に同じ直径のものしか安価に入手することができないが、キャリアは、薄厚化対象のシリコンウェハよりも若干大きい直径を有することが望ましい。大きな制約がシリコンキャリアのフォームファクタにある理由は、半導体産業では、非常に正確なシリコンウェハ寸法によって、主要な半導体製造会社のリソグラフィ装置を利用することができるという手法が採用されてきたからである。従って、サプライチェーンは、標準的なシリコンウェハよりも直径が１ｍｍも大きいシリコンキャリアを妥当なコストで供給するような体制になっていない。キャリアは、薄厚化対象のシリコンウェハよりも大きい直径を有する必要があるが、その理由は、薄厚化（研削、研磨）プロセスにおいて、機械的支持台が、薄厚化対象のシリコンウェハの周縁を超えて突出する必要があるからである。更に、主要な半導体製造会社が開発を行なう際に最も広く利用されている薄厚化システムは、紫外線（ＵＶ）光源を利用して、キャリアとシリコンウェハとの間に挟まれる接合接着剤を固着させる接合システムと、そして接合接着剤を薄厚化プロセス後に除去するレーザと、を必要とする。シリコンウェハはＵＶ光またはレーザビームを透過しないので、これは、ガラスウェハが多くの薄厚化システムに広く利用されることになることを意味する。
ガラスウェハの場合、同時に達成することがこれまで過去の経緯から困難であり、かつ莫大な費用を要していた少なくとも２つの物理的属性がある。これらの２つの物理的属性は：
Ｉ．全体厚さバラツキ（Ｔｏｔａｌ Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ：ＴＴＶ）−薄厚化対象のシリコンウェハのＴＴＶは、ガラスキャリアウェハのＴＴＶのみと同程度に良好である。シリコンウェハに関する要求が、更なる薄厚化に向かっているので、ＴＴＶは２．０μｍ未満にする必要がある。図３（先行技術）を参照するに、上側ＩＣ層３０４と下側ＩＣ層３０６との間の配線３０２状態の悪化をもたらした大きなＴＴＶを有する例示的な３Ｄ ＩＣ構造３００を示す模式図が図示されている。図４（先行技術）を参照するに、固定されていない（自由状態の）ガラスウェハ４０２の全表面４０８の最大厚さ（Ｔｍａｘ）上昇量４０４と最小厚さ（Ｔｍｉｎ）上昇量４０６との間の差として定義されるＴＴＶを説明するために使用されるガラスウェハ４０２の模式図が図示されている。
Ｉ．全体厚さバラツキ（Ｔｏｔａｌ Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ：ＴＴＶ）−薄厚化対象のシリコンウェハのＴＴＶは、ガラスキャリアウェハのＴＴＶのみと同程度に良好である。シリコンウェハに関する要求が、更なる薄厚化に向かっているので、ＴＴＶは２．０μｍ未満にする必要がある。図３（先行技術）を参照するに、上側ＩＣ層３０４と下側ＩＣ層３０６との間の配線３０２状態の悪化をもたらした大きなＴＴＶを有する例示的な３Ｄ ＩＣ構造３００を示す模式図が図示されている。図４（先行技術）を参照するに、固定されていない（自由状態の）ガラスウェハ４０２の全表面４０８の最大厚さ（Ｔｍａｘ）上昇量４０４と最小厚さ（Ｔｍｉｎ）上昇量４０６との間の差として定義されるＴＴＶを説明するために使用されるガラスウェハ４０２の模式図が図示されている。
II．反り（平坦度）−ガラスウェハの反りは、薄厚化シリコンウェハの性能にとって重要である。反りは、約６０μｍ未満にする必要がある。図５（先行技術）を参照するに、最大距離５０４及び５０６の絶対値の合計として定義される反りを説明するために使用されるガラスウェハ５０２の模式図が図示され、これらの最大距離５０４及び５０６はそれぞれ、最高位点５０８とガラスウェハ５０２の形状に適用される最小二乗焦平面５１０（破線）との間で、そして最低位点５１２と最小二乗焦平面５１０（破線）との間で測定される。最高位点５０８及び最低位点５１２は共に、ガラスウェハ５０２の同じ表面を基準としている。最小二乗焦平面５１０は、固定されていない（自由状態の）ガラスウェハ５０２の形状に適用される。最小二乗焦平面５１０は、以下の方法により決定される。平面は、方程式ｚ＝Ａ＋Ｂｘ−Ｃｙにより決定される。次に、最小二乗回帰平面は、平面からの実データの偏差の二乗の合計を行列最小二乗法により決定される。この方法から、最小二乗値Ａ，Ｂ，及びＣを求めることができる。これらの行列は次式で求めることができる：
この方程式をＡ，Ｂ，及びＣについて解くことにより、最小二乗回帰を行なうことができる。
今日まで、幾つかの異なる手法が半導体産業において行なわれて、所望のＴＴＶ（全体厚さバラツキ）属性及び反り属性の両方を有するガラスウェハをコスト効率良く形成しようとしてきた。ＴＴＶ属性及び反り属性を満たすために使用されてきた１つの手法では、ガラスウェハを研磨する。しかしながら、反り及びＴＴＶの両方を、ガラスウェハを研磨するときに制御するのは、反り及びＴＴＶが研磨プロセス中に互いに反対の方向に変化する場合が多いので困難である。図６（先行技術）を参照するに、例示的なガラスウェハ６０２の模式図が図示され、このガラスウェハ６０２を直線６０４で図示される通りに研磨して、反りを減らすが、反りを減らすと、これによって同時に、ＴＴＶ（全体厚さバラツキ）が更に大きくなる。この模式図は、寸法通りではなく、かつ反り及びＴＴＶが相互に関連している様子を容易に理解できるように提供されている。
更に、研磨プロセスによってマイクロクラックが研磨済みガラスウェハの表面に発生して、研磨済みガラスキャリアの再利用率が低下する。更に、研磨プロセスでは、薄厚化されるシリコンウェハが、現在の３００ｍｍの最大外径から、ＩＴＲＳが予測する将来の４５０ｍｍの外径に拡大する場合に必要となる４５０ｎｍの外径を持つガラスウェハを研磨するために効果的に規模を合わせるということができない。これは、より大きなガラスウェハに要するコストが、薄厚化されるシリコンウェハのサイズとともに幾何学的に増大するからであり、幾何学的に増大するのは、厚さに対する要求が同じであっても、研磨手法を用いる場合のＴＴＶ（全体厚さバラツキ）に対する同じ要求を継続することが遥かに困難であるからである。それに加えて、より少ない枚数のガラスウェハしか１回の研磨作業で作製することができず、これにより、ガラスウェハが大きくなることは、より少ない枚数のガラスウェハしか１回の作業で作製することができないことも意味するので、コストが更に増える。
従って、これらの不具合及び他の不具合を解決して、シリコンウェハを薄厚化するために効果的に使用することができるガラスウェハを提供する必要がある。
未研磨ガラスウェハ、薄厚化システム、未研磨ガラスウェハを使用して半導体ウェハを薄厚化する方法、及び未研磨ガラスウェハを製造する方法が本明細書において記載される。未研磨ガラスウェハ、薄厚化システム、未研磨ガラスウェハを使用して半導体ウェハを薄厚化する方法、及び未研磨ガラスウェハを製造する方法を含む更に別の実施形態についても記載される。
１つの態様では、互いに略平行である未研磨の第１表面及び未研磨の第２表面を含む本体（例えば、円形、矩形、方形、長円形）を備える未研磨ガラスウェハが提供される。本明細書において使用されるように、“ｎｏｎ−ｐｏｌｉｓｈｅｄ”または“ｕｎｐｏｌｉｓｈｅｄ”という用語は、ａ）何れかの機械的または化学的な磨滅作用を利用して研磨されていない、または平滑化されていない表面及び物品、及びｂ）最外周部の約２μｍ未満相当の部分、または約２μｍ相当の部分が、このような機械的または化学的な磨滅作用を利用した研磨または平滑化により除去されている状態の表面及び物品の両方を指す。特定の実施形態では、最外周部の約１μｍ未満相当の部分、または約１μｍ相当の部分が除去されている。他の状況では、例えば材料を最小限に除去することが望ましい場合、最外周部の約５００ナノメートル未満相当の部分、または約５００ナノメートル相当の部分が除去されている、或いは約１００ナノメートル未満相当の部分、または約１００ナノメートル相当の部分しか除去されていない。しかしながら、多くの実施形態では、最外周部のいずれの部分も除去されていない。前記本体は、マイクロメートルで表わされる全体厚さバラツキに、６．０μｍ未満であるか、または６．０μｍに等しい、反り（これもマイクロメートルで表わされる）の１０分の１を加算した値に等しいウェハ品質指標（ｗａｆｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｉｎｄｅｘ：ＷＱＩ）を有する。すなわち、前記ウェハ品質指標は、ＴＴＶ（μｍ）＋［反り（μｍ）／１０］に等しい。前記全体厚さバラツキは、前記本体を断面で見たときの前記未研磨の第１表面と前記未研磨の第２表面との間の最大厚さ上昇量と最小厚さ上昇量との差である。前記反りは、前記本体の形状に適用される最高位点と最小二乗焦平面との間の最大距離の絶対値、及び最低位点と前記最小二乗焦平面との間の最大距離の絶対値の合計であり、前記最高位点及び前記最低位点は共に、前記本体の同じ表面から知ることができる。
別の態様では、シリコンウェハを、該シリコンウェハが未研磨ガラスウェハに接合されている状態で薄厚化する薄厚化システムが提供される。１つの実施形態では、前記薄厚化システムは：（ａ）筺体と；（ｂ）該筺体内に設けられる支持台であって、該支持台の上に、互いに対して接合接着剤で接合される前記未研磨ガラスウェハ及び前記シリコンウェハが載置される、前記支持台と、を備え、前記シリコンウェハは、回路チップが第１表面に形成された状態の第１表面と、そして互いに略平行である第２表面と、を有し、そして前記未研磨ガラスウェハは本体（例えば、円形、矩形、方形、長円形）を有し、該本体は、互いに対して略平行である未研磨の第１表面及び未研磨の第２表面を含み、前記本体は、約６．０未満であるウェハ品質指標を有し、前記ウェハ品質指標は、全体厚さバラツキ（μｍ）＋［反り（μｍ）／１０］に等しく、前記全体厚さバラツキは、前記本体を断面で見たときの前記未研磨の第１表面と前記未研磨の第２表面との間の最大厚さ上昇量と最小厚さ上昇量との差であり、そして前記反りは、前記本体の形状に適用される最高位点と最小二乗焦平面との間の最大距離の絶対値、及び最低位点と前記最小二乗焦平面との間の最大距離の絶対値の合計であり、前記最高位点及び前記最低位点は共に、前記本体の同じ表面から知ることができ；そして前記薄厚化システムは更に、（ｃ）前記筺体内に設けられる薄厚化装置を備え、該薄厚化装置は、前記シリコンウェハの前記第２表面を、前記シリコンウェハが前記未研磨ガラスウェハに接合されている状態で薄厚化するために適する。
更に別の態様では、未研磨ガラスウェハを使用してシリコンウェハを薄厚化する方法が提供される。前記方法は：（ａ）回路チップが第１表面に形成された状態の第１表面と、そして互いに略平行である第２表面と、を有するシリコンウェハを供給する工程と；（ｂ） 本体（例えば、円形、矩形、方形、長円形）を備える未研磨ガラスウェハを供給する工程であって、前記本体が、互いに対して略平行である未研磨の第１表面及び未研磨の第２表面を含み、前記本体が、約６．０未満であるウェハ品質指標を有し、前記ウェハ品質指標が、全体厚さバラツキ（μｍ）＋［反り（μｍ）／１０］に等しく、前記全体厚さバラツキが、前記本体を断面で見たときの前記未研磨の第１表面と前記未研磨の第２表面との間の最大厚さ上昇量と最小厚さ上昇量との差であり、そして前記反りが、前記本体の形状に適用される最高位点と最小二乗焦平面との間の最大距離の絶対値、及び最低位点と前記最小二乗焦平面との間の最大距離の絶対値の合計であり、前記最高位点及び前記最低位点が共に、前記本体の同じ表面から知ることができ、そして前記シリコンウェハの前記第１表面または前記ガラスウェハの前記未研磨の第１表面の何れかが、当該表面に塗布される接合接着剤を有する、前記未研磨ガラスウェハを供給する工程と；（ｃ）前記シリコンウェハを前記未研磨ガラスウェハに隣接配置して、前記接合接着剤で、前記シリコンウェハの前記第１表面を前記ガラスウェハの前記未研磨の第１表面に接合させる工程と；（ｄ）前記シリコンウェハの前記第２表面を、前記シリコンウェハが前記未研磨ガラスウェハに接合されている状態で薄厚化する工程と；そして（ｅ）前記薄厚化シリコンウェハを前記未研磨ガラスウェハから剥離する工程と、を含む。
更に別の態様では、未研磨ガラスウェハを製造する方法が提供される。前記方法は：（ａ）材料塊を溶融させ、そして溶融ガラスを形成する工程と；（ｂ）前記溶融ガラスを流入させ、そして板ガラスを成形する成形装置を提供する工程と；（ｃ）成形装置本体の周りに配置される筺体を備える装置を提供する工程であって、前記筺体が、開口を前記成形装置本体の下方に備えることにより、前記成形装置本体から流下している溶融ガラス流が、前記筺体から流れ出すことができ、前記装置が更に、前記成形装置本体の下方に配置され、かつ離間配置されることにより前記開口を形成する遮熱板群を備え、該遮熱板群が、前記成形装置本体からの放射熱損失を最小限に抑えるように構成され、各遮熱板が、前記溶融ガラス流に対して移動することができ、前記装置が更に、前記遮熱板群に隣接配置される冷却部材群を備え、前記筺体を設ける前記工程が更に：（ｉ）前記筺体内の圧力を制御する工程と；（ｉｉ）前記冷却部材群を制御する工程と；（ｉｉｉ）前記遮熱板群の間の前記開口を最小にして、前記板ガラスへの熱移動の均一性を制御する工程と、を含む、前記装置を提供する工程と；（ｄ）前記板ガラスを引き延ばす工程と；（ｅ）前記板ガラスを割断して異なる板ガラスにする工程と；（ｆ）前記異なる板ガラスのうちの少なくとも１枚の板ガラスを割断して複数の未研磨ガラスウェハにする工程と、を含む。
更に別の態様は、かなりの部分が、以下の詳細な説明、図、及びいずれかの請求項に開示され、そしてかなりの部分が、詳細な説明から理解されるか、または本開示から学習することができる。これまでの概要説明及び以下の詳細な説明は共に、例示的かつ説明的であるに過ぎず、本開示の範囲を限定するものではないことを理解されたい。
本開示は、以下の詳細な説明を添付の図面と併せて参照することにより、更に完全に理解することができる。
図７Ａ及び７Ｂを参照するに、例示的な未研磨ガラスウェハ７００の斜視図及び側面図がそれぞれ図示されている。図示のように、例示的なガラスウェハ７００は、互いに対して略平行な未研磨の第１表面７０４及び未研磨の第２表面７０６を有する本体７０２を含む。本体７０２は、円形本体７０２であるとして図示され、そして本明細書において説明されるが、本体７０２は、矩形、正方形、長円形などのような任意の他の形状を有することもできることを理解されたい。更に、本体７０２は、本明細書においてウェハ品質指標（ｗａｆｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｉｎｄｅｘ）と表記される物理属性を有し、このウェハ品質指標は、約６．０未満、または約４．５未満、或いは約３．０未満である。ウェハ品質指標は、ＴＴＶ（μｍ）＋［反り（μｍ）／１０］に等しい。ＴＴＶは、未研磨の第１表面７０４と未研磨の第２表面７０６との間の本体７０２を断面で見たときの最大厚さ上昇量７０８と最小厚さ上昇量７１０との差である。反りは、本体７０２の形状に適用される最高位点７１４と最小二乗焦平面７１６との間の最大距離の絶対値、及び最低位点７２０と最小二乗焦平面７１６との間の最大距離の絶対値の合計である。最高位点７１４及び最低位点７２０は共に、ガラスウェハ７００の同じ表面７０４または７０６から知ることができる。ガラスウェハ７００の側面図は、寸法通りではなく、そして寸法を大幅に誇張して、反り、及びＴＴＶに関連する種々の凹凸７０８，７１０，７１２，７１４，７１６，７１８，及び７２０を容易に観察することができるようにしている。
ウェハ品質指標は、ＴＴＶ及び反りの個々の属性が、これらの属性自体で重要であるだけでなく、ガラスウェハ７００の性能が、ＴＴＶ及び反りの相互関係によっても異なるので提案された。従って、ウェハ品質指標は、ＴＴＶ及び反りの両方により特徴付けられる。一例として、多くの半導体顧客は今日では、ＴＴＶのみを指定し、そして反りに関しては、大雑把で緩い仕様しか載せていない。例えば、半導体顧客は、ガラスウェハを断面で見たときの最大反りを１００μｍとすることしか指定していない可能性がある。しかしながら、反りに関するこの緩い仕様は、ガラスウェハの性能に悪い影響を与える。従って、ウェハ品質指標を提案して、反りに関する仕様を大雑把で緩いものにして単にＴＴＶだけを詳細に指定するのではなく、ガラスウェハの性能を予測するずっと価値のある基準を提供したのであった。詳細には、ウェハ品質指標を定義することにより、主要因子を考慮に入れることができ、そして有用な予測を、薄厚化半導体ウェハの品質に関して行なうことができる。
ガラスウェハ７００は更に、望ましい幾つかの物理属性及び組成属性を持つことができるので、ガラスウェハ７００を効果的に利用して、半導体ウェハを薄厚化することができる。種々の物理属性及び組成属性は以下の通りとすることができる：
１．熱膨張係数（ＣＴＥ）−−ガラスウェハ７００は、約３．０ｐｐｍ／℃〜３．５ｐｐｍ／℃の範囲のＣＴＥを有することができる。この場合、ガラスウェハ７００及び半導体ウェハのＣＴＥが一致する、または互いに少なくとも近接して一致し、この状態は、薄厚化プロセス中に、ガラスウェハ７００が半導体ウェハに接合され、そして複合構造が熱サイクルを受ける可能性があるので望ましい場合が多い。ガラスウェハ７００を当該ガラスウェハが約３．０ｐｐｍ／℃〜約３．５ｐｐｍ／℃の範囲のＣＴＥを有するように形成するために使用することができる例示的な組成は：ＳｉＯ２：６４．０〜７１．０；Ａｌ２Ｏ３：９．０〜１２．０；Ｂ２Ｏ３：７．０〜１２．０；ＭｇＯ：１．０〜３．０；ＣａＯ：６．０〜１１．５；ＳｒＯ：０〜２．０；ＢａＯ：０〜０．１の公称組成（酸化物基準のモル百分率表示）を有し、この場合：（ａ）１．００≦Σ［ＲＯ］／［Ａｌ２Ｏ３］≦１．２５の関係があり、式中、［Ａｌ２Ｏ３］は、Ａｌ２Ｏ３のモル百分率であり、そしてΣ［ＲＯ］は、ＭｇＯ，ＣａＯ，ＳｒＯ，及びＢａＯのモル百分率の合計に等しく、そして（ｂ）ガラスは、以下の組成物特性：（ｉ）酸化物基準で、ガラスが最大０．０５モル百分率のＳｂ２Ｏ３を含む；及び（ｉｉ）酸化物基準で、ガラスが最小０．０１モル百分率のＳｎＯ２を含むという（ｉ）及び（ｉｉ）のうちの少なくとも１つの組成物特性を有する（以後、この組成を“ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｎｏ．１（組成番号１）”と表記する）。
１．熱膨張係数（ＣＴＥ）−−ガラスウェハ７００は、約３．０ｐｐｍ／℃〜３．５ｐｐｍ／℃の範囲のＣＴＥを有することができる。この場合、ガラスウェハ７００及び半導体ウェハのＣＴＥが一致する、または互いに少なくとも近接して一致し、この状態は、薄厚化プロセス中に、ガラスウェハ７００が半導体ウェハに接合され、そして複合構造が熱サイクルを受ける可能性があるので望ましい場合が多い。ガラスウェハ７００を当該ガラスウェハが約３．０ｐｐｍ／℃〜約３．５ｐｐｍ／℃の範囲のＣＴＥを有するように形成するために使用することができる例示的な組成は：ＳｉＯ２：６４．０〜７１．０；Ａｌ２Ｏ３：９．０〜１２．０；Ｂ２Ｏ３：７．０〜１２．０；ＭｇＯ：１．０〜３．０；ＣａＯ：６．０〜１１．５；ＳｒＯ：０〜２．０；ＢａＯ：０〜０．１の公称組成（酸化物基準のモル百分率表示）を有し、この場合：（ａ）１．００≦Σ［ＲＯ］／［Ａｌ２Ｏ３］≦１．２５の関係があり、式中、［Ａｌ２Ｏ３］は、Ａｌ２Ｏ３のモル百分率であり、そしてΣ［ＲＯ］は、ＭｇＯ，ＣａＯ，ＳｒＯ，及びＢａＯのモル百分率の合計に等しく、そして（ｂ）ガラスは、以下の組成物特性：（ｉ）酸化物基準で、ガラスが最大０．０５モル百分率のＳｂ２Ｏ３を含む；及び（ｉｉ）酸化物基準で、ガラスが最小０．０１モル百分率のＳｎＯ２を含むという（ｉ）及び（ｉｉ）のうちの少なくとも１つの組成物特性を有する（以後、この組成を“ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｎｏ．１（組成番号１）”と表記する）。
必要に応じて、ガラスウェハ７００は、凹凸に接合接着剤（図１２参照）が保持された状態のシリコンウェハを含む複合接合構造の熱膨張係数に一致する、または少なくとも近接して一致するＣＴＥを有することができる。この場合、ガラスウェハ７００は、約３．０ｐｐｍ／℃〜３．５ｐｐｍ／℃とは異なるＣＴＥを有することができ、この状態は、約３．２ｐｐｍ／℃のＣＴＥを有するシリコンキャリアウェハを用いる場合には可能とはならない。これを達成するために、ガラスウェハ７００は、異なるガラス組成物により形成することができるので、ガラスウェハ７００は、ＷＱＩ，ＴＴＶ、反り、サイズ、厚さ、及び表面粗さのような他の物理属性の全てが、約３．０ｐｐｍ／℃〜約３．５ｐｐｍ／℃の範囲のＣＴＥを有する上記ガラスウェハ７００と同じままの状態で、異なるＣＴＥを有することになる。例えば、ガラスウェハ７００が約６．０ｐｐｍ／℃のＣＴＥを有するようになる例示的な公称ガラス組成は、６９．２モル％ＳｉＯ２，８．５モル％Ａｌ２Ｏ３，１３．９モル％Ｎａ２Ｏ，１．２モル％Ｋ２Ｏ，６．５モル％ＭｇＯ，０．５モル％ＣａＯ，及び０．２モル％ＳｎＯ２（以後、この組成を“ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｎｏ． ２（組成番号２）”と表記する）である。また、ガラスウェハ７００が約８．５ｐｐｍ／℃のＣＴＥを持つようになる例示的な公称ガラス組成は、６１モル％≦ＳｉＯ２，≦７５モル％；７モル％≦Ａｌ２Ｏ３≦１５モル％；０モル％≦Ｂ２Ｏ３≦１２モル％；９モル％≦Ｎａ２Ｏ≦２１モル％；０モル％≦Ｋ２Ｏ≦４モル％；０モル％≦ＭｇＯ≦７モル％；及び０モル％≦ＣａＯ≦３モル％の関係がある。ガラスは、幾つかの実施形態では、更に、これらには限定されないが、ハロゲンのような少なくとも１種類の清澄剤、またはＡｓ２Ｏ３，Ｓｂ２Ｏ３，ＳｎＯ２，またはＦｅ２Ｏ３のような多価原子価清澄剤を含む。特定の実施形態では、何れか、または両方を含む場合のＡｓ２Ｏ３及びＳｂ２Ｏ３の合計濃度は、５００重量ｐｐｍ未満（以後、この組成を“ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｎｏ． ３（組成番号３）”と表記する）である。別の例として、ガラスウェハ７００が約１０．０ｐｐｍ／℃のＣＴＥを有するようになる例示的な公称組成物は、酸化物基準のモル百分率表示で：ＳｉＯ２ ６４．０〜７２．０；Ａｌ２Ｏ３ ９．０〜１６．０；Ｂ２Ｏ３ １．０〜５．０；ＭｇＯ＋Ｌａ２Ｏ３ １．０〜７．５；ＣａＯ ２．０〜７．５；ＳｒＯ ０．０〜４．５；ＢａＯ １．０〜７．０の公称値を含むガラスであり、この場合、Σ（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋３Ｌａ２Ｏ３）／（Ａｌ２Ｏ３）≧１．１５の関係があり、式中、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、及びＬａ２Ｏ３は、それぞれの酸化物成分が占めるモル百分率を表わしている（以後、この組成を“ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｎｏ． ４（組成番号４）”と表記する）。実際、組成によって異なるが、ガラスウェハ７００は、約３．０ｐｐｍ／℃〜約１２．０ｐｐｍ／℃の範囲にある何れの所望のＣＴＥも有することができる。
２．ＴＴＶ（全体厚さバラツキ）−−半導体ウェハのＴＴＶは、ガラスウェハ７００のＴＴＶと同程度に良好であるに過ぎない。その上、半導体ウェハの要求厚さがより薄くなるにつれて、ガラスウェハ７００のＴＴＶを更に小さくする必要がある。従って、例示的な実施形態では、ガラスウェハ７００は、約２．０μｍ以下または約１．０μｍ以下のＴＴＶを有する必要がある。
３．組成−金属が、殆どの場合、特にナトリウムが、ＩＣの不良の原因となってしまう。ガラスウェハ７００は、ＩＣ構造の最終部分ではないが、ガラスウェハ７００を薄厚化プロセス中に半導体ウェハに接合し、そして半導体ウェハとの接合から剥離するときのガラスウェハ７００から半導体ウェハへのナトリウム及び他のアルカリのマイグレーションの度合いは、未だ判明していない。従って、ガラスウェハ７００は、金属を一緒に取り込むのが防止される必要がある、または少なくとも金属を極微量しか含まないようにする必要がある。例えば、ガラスウェハが有するＮａ２Ｏ及びＫ２Ｏを、約０．０５重量％未満とする必要がある。
ガラスウェハ７００は、多種多様なガラス組成のうちの何れか１つのガラス組成を使用することにより得られる。例えば、選択されるガラス組成物は、広範な種類のシリケートガラス組成物、ホウケイ酸ガラス組成物、アルミノケイ酸ガラス組成物、アルミノボロシリケートガラス組成物のうちの何れかとすることができ、これらのガラス組成物は、任意であるが、１種類以上のアルカリ改質剤、及び／又はアルカリ土類改質剤を含むことができる。一例として、１つのこのようなガラス組成物は以下の成分：５８〜７２モルパーセント（モル％）ＳｉＯ２；９〜１７モル％Ａｌ２Ｏ３；２〜１２モル％Ｂ２Ｏ３；８〜１６モル％Ｎａ２Ｏ；及び０〜４モル％Ｋ２Ｏを含み、この場合、
の関係があり、式中、改質剤はアルカリ金属酸化物を含む。別のガラス組成物は以下の成分：６１〜７５モル％ＳｉＯ２；７〜１５モル％Ａｌ２Ｏ３；０〜１２モル％Ｂ２Ｏ３；９〜２１モル％Ｎａ２Ｏ；及び０〜４モル％Ｋ２Ｏ；０〜７モル％ＭｇＯ；及び０〜３モル％ＣａＯを含む。更に別の例示的なガラス組成物は以下の成分：６０〜７０モル％ＳｉＯ２；６〜１４モル％Ａｌ２Ｏ３；０〜１５モル％Ｂ２Ｏ３；０〜１５モル％Ｌｉ２Ｏ；０〜２０モル％Ｎａ２Ｏ；０〜１０モル％Ｋ２Ｏ；０〜８モル％ＭｇＯ；０〜１０モル％ＣａＯ；０〜５モル％ＺｒＯ２；０〜１モル％ＳｎＯ２；０〜１モル％ＣｅＯ２；１００万分の５０（ｐｐｍ）未満のＡｓ２Ｏ３；及び５０ｐｐｍ未満のＳｂ２Ｏ３を含み、この場合、１２モル％≦Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ≦２０モル％及び０モル％≦ＭｇＯ＋ＣａＯ≦１０モル％の関係がある。更に別の例示的なガラス組成物は以下の成分：５５〜７５モル％ＳｉＯ２；８〜１５モル％Ａｌ２Ｏ３；１０〜２０モル％Ｂ２Ｏ３；０〜８モル％ＭｇＯ；０〜８モル％ＣａＯ；０〜８モル％ＳｒＯ；及び０〜８モル％ＢａＯを含む。更に、基板は任意であるが、アニールする、そして／または強化することができる（例えば、加熱焼き入れ、化学イオン交換などのプロセスにより）。
４．反り−ガラスウェハ７００の反りは、薄厚化半導体ウェハの性能／特性に大きく影響してしまう。ガラスウェハ７００は、約６０μｍ未満、または３０μｍ未満、或いは２０μｍ未満の反りを有するようにする必要がある。
５．サイズ−円形本体７０２を有するガラスウェハ７００の“高品質領域”のサイズは、約３００ｍｍの外径にまで及ぶことができ、そして約４５０ｍｍまで拡大して、将来の大口径半導体ウェハに合わせることができる。具体的には、円形本体７０２を有するガラスウェハ７００は、約１５０ｍｍ〜約４５０ｍｍの範囲の外径を有する必要がある。
６．厚さ−−ガラスウェハ７００は、公称約０．７ｍｍであり、そして約０．４ｍｍ以上、かつ約１．１ｍｍ以下である厚さを有する必要がある。
７．表面粗さ−ガラスウェハ７００は、非常に小さい表面粗さを有することにより、ガラスウェハ７００を半導体ウェハに貼り付けるために使用される接合接着剤の表面接着力を高める必要がある。更に、ガラスウェハ７００は、非常に小さい表面粗さを有することにより、再利用回数を多くする、またはガラスウェハ７００を薄厚化プロセスに利用することができる回数を多くすることができる。具体的には、ガラスウェハ７００は、マイクロクラックまたはマイクロコルゲーションによって、フッ化水素（ＨＦ）溶液を用いる場合が多い洗浄サイクル中のダメージが加速されるので、非常に小さい表面粗さを有する必要がある。特定の実施形態では、ガラスウェハ７００は、約５オングストローム（Å）未満であるか、または約５オングストローム（Å）に等しいＲＭＳ（二乗平均平方根）表面粗さを有する。
図８Ａ〜８Ｄを参照するに、例示的な未研磨ガラスウェハ７００の反り（平坦度）及びＴＴＶを示す幾つかの図が図示されている。図８Ａ〜８Ｂはそれぞれ、例示的なガラスウェハ７００の平坦度／反り（Ｚｅｒｎｉｋｅ ｆｉｔ ｍａｐ：ゼルニケフィットマップ）を１０００倍に拡大して示す上面図及び等角図である。図８Ｃ〜８Ｄはそれぞれ、例示的なガラスウェハ７００のＴＴＶ厚さ（厚さ／平行度）を１０００倍に拡大して示す上面図及び等角図である。この例示的なガラスウェハ７００は、３００ｍｍの外径、約０．７ｍｍの公称厚さを有していた。この特定のガラスウェハ７００及び８７枚の他のガラスウェハ７００は、前述の組成番号１を用いて、以下に説明するフュージョン法を用いるガラス製造システムで形成された。
表１は、前述の組成番号１を有していた全ての８８枚のガラスウェハ７００の平均ＴＴＶ及び平均反りを示して、ガラス製造システムの再現性及び能力を強調している。
これらの測定値について作成されたデータは、例示的な各ガラスウェハ７００の３百万個以上のデータ点を含み、そしてＴＴＶについて０．１０μｍの精度を有し、そして反りについて０．５μｍの精度を有している。
図９Ａ〜９Ｂ（先行技術）を参照するに、２００ｍｍの外径を有する従来の研磨済みガラスウェハ９００の第１面９０２及び第２面９０４の反り（平坦度）を示す２つの図が図示されている。具体的には、図９Ａは、第１面９０２が約４１μｍの反りを有していた従来の研磨済みガラスウェハ９００の第１面９０２の上面図（上側）及び等角図（下側）を示している。図９Ｂは、第２面９０４が約１０５μｍの反りを有していた従来の研磨済みガラスウェハ９００の第２面９０４の上面図（上側）及び等角図（下側）を示している。従来の研磨済みガラスウェハ９００は、０．７ｍｍ厚の市販のホウケイ酸ガラス材料により作製した。従来の研磨済みガラスウェハ９００は、例示的なガラスウェハ７００が３００ｍｍの外径を有していたのに対し、従来の研磨済みガラスウェハ９００が２００ｍｍの外径を有する場合でも、図８Ａ〜８Ｄに関連する例示的なガラスウェハ７００よりもずっと大きい反りを有していた。
図１０Ａ〜１０Ｃを参照するに、２枚の従来の研磨済みガラスウェハ１０００ａ及び１０００ｂ、及び例示的な未研磨ガラスウェハ７００の一部の表面粗さをそれぞれ示す３つ図が図示されている。従来の第１ガラスウェハ１０００ａは、表面粗さが約５．８Åの第１面１００２ａを有していた。従来の第２ガラスウェハ１０００ｂは、表面粗さが約６．１Åの第１面１００２ｂを有していた。これらとは異なり、例示的なガラスウェハ７００は、表面粗さが約２．５Åの未研磨の第１表面７０４を有していた。従来の研磨済みガラスウェハ１０００ａ及び１０００ｂが、０．７ｍｍ厚の市販のホウケイ酸ガラスで形成されていたのに対し、例示的なガラスウェハ７００は、前に説明した組成番号１の組成を持つ０．７ｍｍ厚のガラスで形成されていた。例示的なガラスウェハ７００は、２枚の従来の研磨済みガラスウェハ１０００ａ及び１０００ｂｍの表面粗さよりも大幅に小さい表面粗さを有していた。例示的なガラスウェハ７００の表面粗さがより小さい（マイクロクラックが少ない）ことは、ガラスウェハ７００の強度を高めるという理由、及びガラスウェハ７００を薄厚化プロセスに再利用することができる回数を増やすという理由のような幾つかの理由により望ましい。ガラスウェハ７００の強度は、ガラスウェハ７００のバルク特性よりも表面品質によって大きく異なることが判明した。
図１１を参照するに、３枚の従来のシリコンキャリアウェハ１１０２，１１０４，及び１１０６を測定したときの強度を例示的な未研磨ガラスウェハ７００と比較して示すために使用されるグラフが図示されている。このグラフでは、ｙ軸は、不良の確率（％）を表わし、そしてｘ軸は、荷重をメガパスカル（ＭＰａ）で表わしている。従来の第１シリコンキャリアウェハ１１０２は、外径が１００ｍｍの研磨済み表面を有し、そして厚さが５２０μｍであった。従来の第２シリコンキャリアウェハ１１０４は、外径が１００ｍｍの研削済み表面を有し、そして厚さが５２０μｍであった。従来の第３シリコンキャリアウェハ１１０６は、外径が３００ｍｍの研磨済み表面を有し、そして厚さが７８０μｍであった。例示的なガラスウェハ７００は、前に説明した組成番号１の組成で形成され、そして３００ｍｍの外径を表面７０４及び７０６が未研磨の状態で有し、更には、厚さが約０．５ｍｍであった。荷重は寸法で０．５インチ（１．２７ｃｍ）であり、そして１インチ（２．５４ｃｍ）の基板を用いて従来のシリコンウェハ１１０２，１１０４，及び１１０６、及び例示的なガラスウェハ７００を支持した。
図１２を参照するに、未研磨ガラスウェハ７００を用いて、シリコンウェハ１２０２を薄厚化する方法１２００に関連する基本工程を示す図が図示されている。工程１２０４では、回路チップ１２０８が第１表面に形成された状態の第１表面１２０６と、そして第２表面１２１０と、を有するシリコンウェハ１２０２を提供し、この場合、第１表面１２０６及び第２表面１２１０は、互いに略平行である。回路チップ１２０８は、シリコンウェハ１２０２にフォトリソグラフィ法により形成することができる。
工程１２１２では、この例では、互いに略平行な未研磨の第１表面７０４及び未研磨の第２表面７０６を備える円形本体７０２を有するガラスウェハ７００を提供する（ガラスウェハ７００のウェハ品質指標及び他の例示的な属性に関する詳細については上記説明を参照されたい）。この例では、ガラスウェハの未研磨の第１表面７０４は接合接着剤１２１４を有し、この接合接着剤１２１４は第１表面７０４に、例えばスピン塗布法により塗布された。別の構成として、シリコンウェハの第１表面１２０６は、当該第１表面１２０６に、例えばスピン塗布法により塗布される接合接着剤１２１４を有することができる。
工程１２１６では、シリコンウェハ１２０２をガラスウェハ７００に隣接配置して、接合接着剤１２１４でシリコンウェハの第１表面１２０６をガラスウェハの未研磨の第１表面７０４に接合する。１つの例では、紫外線光をガラスウェハの未研磨の第２表面７０６に導いて第２表面７０６を透過させることにより、接合接着剤１２１４を硬化させて、シリコンウェハの第１表面１２０６がガラスウェハの未研磨の第１表面７０４に接合されるようにする。別の例では、熱硬化性の仮接合接着剤１２１４を用いてシリコンウェハ１２０２をガラスウェハ７００に接合することができる。別の構成として、接合接着剤１２１４に他の機構（例えば、重合、曝気、接合接着剤１１４の成分間の化学反応など）を適用することにより、シリコンウェハ１２０２とガラスウェハ７００との間の接合形成を容易にすることができる。
工程１２１８では、シリコンウェハ１２０２の第２表面１２１０を、シリコンウェハ１２０２がガラスウェハ７００に接合されている状態で薄厚化する。シリコンウェハ１２０２を薄厚化することができる幾つかの方法があり、これらの方法では、例えば機械研削装置、化学機械研磨装置、エッチング装置（例えば、溶媒浴中の）、またはこれらの技法の組み合わせを用いる。シリコンウェハ１２０２は、約７００μｍの初期厚さを有することができ、そして約５０μｍ〜６０μｍの厚さに薄厚化することができる。いずれにしても、使用する薄厚化方法に関係なく、ガラスウェハ７００の品質から最終的に、薄厚化シリコンウェハ１２０２の品質が得られる。薄厚化装置１３０６を用いてシリコンウェハ１２０２を、当該シリコンウェハがガラスウェハ７００に接合された状態で薄厚化する例示的な薄厚化システム１３００について以下に図１３を参照しながら説明する。
工程１２２０では、薄厚化シリコンウェハ１２０２’を必要に応じて、例えば高精度孔１２２２（２つが図示されている）を当該ウェハに形成することにより更に処理することができ、これらの高精度孔は、３次元（３Ｄ）ＩＣを形成するときの将来時点の垂直方向配線として機能する。これらの高精度孔１２２２を形成した後、次に、これらの高精度孔にメタライズ処理を施すことができる。
工程１２２４では、薄厚化シリコンウェハ１２０２’をガラスウェハ７００から分離する（接合分離する）。１つの事例では、ダイシングテープ１２２６（ラミネートテープ１２２６など）をシリコンウェハの第２表面１２１０に貼り付け、そして次に、ダイシングテープ１２２６を使用して、薄厚化シリコンウェハ１２０２’を接合接着剤１２１４及びガラスウェハ７００から引き剥がす作業を容易にする。別の構成として、レーザからレーザビームを放出させて、レーザビームがガラスウェハの未研磨の第２表面７０６を透過するようにして、接合接着剤１２１４を選択的に除去するか、または損傷させることができる。別の例では、熱硬化性の仮接合接着剤１２１４を用いる場合、この接合接着剤１２１４を加熱して、薄厚化シリコンウェハ１２０２’をガラスウェハ７００から引き剥がすことができる。別の構成として、溶媒を用いて薄厚化シリコンウェハ１２０２’をガラスウェハ７００から引き剥がすことができる。
図１３を参照するに、薄厚化装置１３０６を用いてシリコンウェハ１２０２を、当該シリコンウェハが未研磨ガラスウェハ７００に接合されている状態で薄厚化する例示的な薄厚化システム１３００のブロック図が図示されている。薄厚化システム１３００は、少なくとも支持台１３０４（例えば、真空チャック１３０４、静電チャック１３０４）を筺体の内部に設ける構成の筺体１３０２と、そして薄厚化装置１３０６と、を含む。ガラスウェハの第２表面７０６を支持台１３０４に載せ、そして固定する。この工程の前に、ガラスウェハ７００は既に、シリコンウェハ１２０２に接合接着剤１２１４で接合されている（ガラスウェハ７００のウェハ品質指標及び他の例示的な属性に関する詳細についての上記説明も参照されたい）。次に、薄厚化装置１３０６（例えば、機械研削装置（図示の）、化学機械研磨装置、エッチング装置）を作動させて、シリコンウェハの第２表面１２１０を、シリコンウェハ１２０２がガラスウェハ７００に接合されている状態で薄厚化する。シリコンウェハ１２０２は、約７００μｍの初期厚さを有することができ、そして約５０μｍ〜６０μｍの厚さに薄厚化することができる。いずれにしても、使用する薄厚化装置１３０６の種類に関係なく、ガラスウェハ７００の品質から最終的に、薄厚化シリコンウェハ１２０２の品質が得られる。
これまでの説明から、この技術分野の当業者であれば、本開示が、未研磨ガラスウェハ７００、薄厚化システム１３００、及びガラスウェハ７００を用いて半導体ウェハ１２０２を薄厚化する方法を含むことを理解できるであろう。上に説明したように、約３００ｍｍの外径を有し、かつ研磨しない状態でＴＴＶが約２．０μｍ未満であり、そして反りが約３０μｍ未満である約０．７ｍｍの厚さのガラスウェハ７００をコスト効率良く製造した。これは、３Ｄ ＩＣパッケージ封止技術にとって、コストの観点からだけではなく、属性向上の観点、クリーニング性向上の観点、再利用率向上の観点、更には接合性／接合分離性向上の観点からも極めて重要である。以下に、未研磨ガラスウェハ７００に関連して有利となる可能性のある特徴のうちの幾つかの特徴を列挙する：
１．極めて低いコスト−研磨工程は、フュージョン法を用いてガラスウェハ７００を製造する場合には必要ではない。
１．極めて低いコスト−研磨工程は、フュージョン法を用いてガラスウェハ７００を製造する場合には必要ではない。
２．小さいＴＴＶ（全体厚さバラツキ）及び小さい反りが同時に得られることによって、薄厚化シリコンウェハ１２０２の歩留まり、及び性能を向上させることができる。
３．ガラスウェハ７００は、極めて小さい表面粗さを有することができ、かつ従来の研磨済みガラスウェハと比較すると、表面下の損傷を少なく抑えることができる。
４．ガラスウェハ７００は、一例として、上に説明した組成番号１の組成で形成することができ、組成番号１は以下の望ましい特徴：
ａ．シリコンと一致するＣＴＥ
ｂ．低アルカリ金属−Ｎａ濃度が、ホウケイ酸ガラスから形成される従来の研磨済みガラスウェハよりも約２桁低い。
ａ．シリコンと一致するＣＴＥ
ｂ．低アルカリ金属−Ｎａ濃度が、ホウケイ酸ガラスから形成される従来の研磨済みガラスウェハよりも約２桁低い。
ｃ．強度−試験から、ガラスウェハ７００がシリコンウェハ１２０２と同じ程度の強度であり、そしてホウケイ酸ガラスから形成される従来の研磨済みガラスウェハよりも高い強度を示すことが判明している。
以下に、板ガラスを製造することができる例示的なガラス製造システムについての説明が行なわれ、この板ガラスから、多数のガラスウェハ７００が切り出され、このガラスウェハ７００は、未研磨の第１表面７０４及び第２表面７０６と、６．０未満のウェハ品質指標と、そして属性が半導体ウェハを薄厚化する際に極めて有用となる前述の物理属性及び組成属性のうちの１つ以上の属性と、を有する。例示的なガラス製造システムは、オーバーフローダウンドロー法またはフュージョン法として知られているガラス成形法を利用し、オーバーフローダウンドロー法またはフュージョン法では、板ガラスの２つの表面が空気中で成形されて、２つの表面の研磨が必要ではない。オーバーフローダウンドロー法またはフュージョン法を用いて、板ガラスを形成し、この板ガラスを切断して多数のガラスウェハ７００を形成することができる１つの例示的なガラス製造システムについて、図１４及び１５を参照しながら以下に説明する。
図１４を参照するに、フュージョンドロー法を用いて、未研磨板ガラス１４０２を製造し、この板ガラス１４０２を切断し、そして更に処理してガラスウェハ７００を形成することができる例示的なガラス製造システム１４００の模式図が図示されている。例示的なガラス製造システム１４００は、溶融槽１４１０と、清澄槽１４１５と、撹拌槽１４２０（例えば、撹拌室１４２０）と、供給槽１４２５（例えば、ボウル１４２５）と、フュージョンドロー成形装置１４１８（フュージョンドロー成形装置は、供給容器１４２８、アイソパイプ１４３０、及び引延ばしロールアセンブリ１４３５を含む）と、そして移動定盤（アンビル）１４４０と、を含む。溶融槽１４１０は、ガラス材料塊を、矢印１４１２の通りに導入し、そして溶融させて溶融ガラス１４２６を形成する場所である。清澄槽１４１５（すなわち、清澄管１４１５）は高温処理領域を有し、この高温処理領域は溶融ガラス１４２６（この時点では図示されない）を、耐火性供給管１４１３を経由して溶融槽１４１０から流入させ、そしてこの高温処理領域では、気泡が溶融ガラス１４２６から取り除かれる。清澄槽１４１５は撹拌槽１４２０（すなわち、撹拌室１４２０）に、清澄槽を撹拌室に接続する接続管１４２２を介して接続される。撹拌槽１４２０は供給槽１４２５に、撹拌室をボウルに接続する接続管１４２７を介して接続される。供給槽１４２５は溶融ガラス１４２６を、下降管１４２９を通って供給容器１４２８に供給し、そしてアイソパイプ１４３０（成形装置本体１４３０）に流し込む。アイソパイプ１４３０は供給口１４３６を含み、この供給口１４３６に溶融ガラス１４２６を流入させ、溶融ガラス１４２６は、樋１４３７に流入し、そして次に、樋１４３７から溢れ出し、そして下頂部１４３９と表記される箇所で融合する前に２つの主側壁外面１４３８’及び１４３８”に沿って流下する（図１５参照）。下頂部１４３９は、２つの主側壁外面１４３８’及び１４３８” が下方に向けて接近して終結する箇所であり、かつ溶融ガラス１４２６の２つのオーバーフロー壁が、引延ばしロールアセンブリ１４３５の２つのロールの間で下方に引き延ばされて板ガラス１４０２を成形する前に再融合する（すなわち、再び融合一体化する）箇所である。次に、移動定盤１４４０で板ガラスを切断して異なる板ガラス１４０２とし、これらの板ガラス１４０２を後の時点で切断して所望の形状のガラスウェハ７００とする。次に、アイソパイプ１４３０の例示的な構造について更に詳細な説明を、図１５を参照しながら行なう。
図１５を参照するに、例示的なアイソパイプ１４３０（成形装置本体１４３０）の斜視図が図示されており、このアイソパイプ１４３０を用いて、板ガラス１４０２を形成することができる。アイソパイプ１４３０は供給管１５０２を含み、この供給管１５０２は溶融ガラスを供給口１４３６から樋１４３７に供給する。樋１４３７は内部側壁１５０４’及び１５０４”によって区切られ、これらの内部側壁は、底面１５０６に対して略直交する関係を有しているものとして図示されているが、底面１５０６に対して任意の種類の関係を有することができる。この例では、アイソパイプ１４３０は、供給口１４３６から最も遠く離れた端部１５０８の近傍に、徐々に高さを低くする鋭利な輪郭を持っている。必要に応じて、アイソパイプ１４３０は、底面１５０６を、底面１５０６に埋設体（埋設成形体）が、供給口１４３６から最も遠く離れた端部１５０８の近傍に配設される状態で有することができる。
例示的なアイソパイプ１４３０は、主側壁外面１４３８’及び１４３８”が対向して収束する姿勢で設置される構成の楔形／ウェッジ形本体１５１０を有する。底面１５０６及び場合によっては埋設体（図示せず）を有する樋１４３７は、ウェッジ形本体１５１０の上側表面に長手方向に設けられる。底面１５０６及び埋設体（使用する場合の）は共に、数学的に記述可能なパターンを有し、これらのパターンは、供給口１４３６から最も遠く離れた端部である端部１５０８で浅くなる。図示のように、樋１４３７の底面１５０６と頂部稜線１５１２’及び１５１２”との間の高さは、供給口１４３６から遠ざかって端部１５０８に向かって移動するにつれて低くなる。しかしながら、この高さは、底面１５０６と頂部稜線１５１２’及び１５１２”との間で任意の形態で変化させることができることを理解できるであろう。また、楔形／ウェッジ形本体１５１０は、調整ローラ、ウェッジ、カム、または他の工具（図示せず）のような工具によって回動可能に調整することにより、平行頂部稜線１５１２’及び１５１２”が指す水平方向からの角度変位量であるθとして図示される所望の傾斜角を実現することができることを理解できるであろう。
動作状態では、溶融ガラス１４２６が樋１４３７に供給管１５０２及び供給口１４３６から流れ込む。次に、溶融ガラス１４２６が樋１４３７の平行頂部稜線１５１２’及び１５１２”から溢れ出し、分流し、そしてウェッジ形本体１５１０の対向収束姿勢の主側壁外面１４３８’及び１４３８”の各外面に沿って流下する。楔形部分の底部、または下頂部１４３９では、分流溶融ガラス１４２６が融合して板ガラス１４０２を形成し、この板ガラス１４０２は非常に平坦かつ平滑な未研磨表面を有する。板ガラス１４０２の表面品質は、溶融ガラス１４２６の自由表面が分流し、そして対向収束姿勢の主側壁外面１４３８’及び１４３８”に沿って流下して、板ガラス１４０２の外面を、アイソパイプ１４３０の外部に接触することなく形成することにより高くなる。
薄板ガラスを製造するオーバーフローダウンドロー法の一般的パラメータに関する更に詳細な説明については、以下の本願と同一の譲受人に譲渡され、かつ本願と同一の譲受人が所有する特許及び／又は出願のうちの１つ以上を参照されたく、これらの特許及び／又は出願の関連内容は、本明細書において参照されることによりこれらの内容全体が本明細書に組み込まれる：
“ＳＨＥＥＴ ＧＬＡＳＳ ＦＯＲＭＩＮＧ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ（板ガラス成形装置）”と題する国際公開第０３／０１４０３２号パンフレット
“ＳＨＥＥＴ ＷＩＤＴＨ ＣＯＮＴＲＯＬ ＦＯＲ ＯＶＥＲＦＬＯＷ ＤＯＷＮＤＲＡＷ ＳＨＥＥＴ ＧＬＡＳＳ ＦＯＲＭＩＮＧ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ（オーバーフローダウンドロー板ガラス成形装置における板幅の制御）”と題する国際公開第０５／０８１８８８号パンフレット
“ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＤＥＴＥＣＴＩＮＧ ＣＨＡＮＧＥ ＩＮ ＳＨＡＰＥ ＯＦ Ａ ＭＯＶＩＮＧ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ（動いている基板の形状変化を検出する方法）”と題する国際公開第０９／０７０２６２号パンフレット
“ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＤＲＡＷＩＮＧ Ａ ＲＩＢＢＯＮ ＯＦ ＧＬＡＳＳ（ガラスリボンを引き延ばす装置及び方法）”と題する米国特許出願公開第２０１０／０２１２３６０Ａ１号明細書
“ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ ＯＦ Ａ ＦＬＯＷＩＮＧ ＲＩＢＢＯＮ ＯＦ ＭＯＬＴＥＮ ＧＬＡＳＳ（流下溶融ガラスリボンの厚さを制御する装置及び方法）”と題する米国特許出願公開第２０１１／０２８９９６９Ａ１号明細書
“ＳＨＥＥＴ ＧＬＡＳＳ ＦＯＲＭＩＮＧ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ（板ガラス成形装置）”と題する国際公開第０３／０１４０３２号パンフレット
“ＳＨＥＥＴ ＷＩＤＴＨ ＣＯＮＴＲＯＬ ＦＯＲ ＯＶＥＲＦＬＯＷ ＤＯＷＮＤＲＡＷ ＳＨＥＥＴ ＧＬＡＳＳ ＦＯＲＭＩＮＧ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ（オーバーフローダウンドロー板ガラス成形装置における板幅の制御）”と題する国際公開第０５／０８１８８８号パンフレット
“ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＤＥＴＥＣＴＩＮＧ ＣＨＡＮＧＥ ＩＮ ＳＨＡＰＥ ＯＦ Ａ ＭＯＶＩＮＧ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ（動いている基板の形状変化を検出する方法）”と題する国際公開第０９／０７０２６２号パンフレット
“ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＤＲＡＷＩＮＧ Ａ ＲＩＢＢＯＮ ＯＦ ＧＬＡＳＳ（ガラスリボンを引き延ばす装置及び方法）”と題する米国特許出願公開第２０１０／０２１２３６０Ａ１号明細書
“ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ ＯＦ Ａ ＦＬＯＷＩＮＧ ＲＩＢＢＯＮ ＯＦ ＭＯＬＴＥＮ ＧＬＡＳＳ（流下溶融ガラスリボンの厚さを制御する装置及び方法）”と題する米国特許出願公開第２０１１／０２８９９６９Ａ１号明細書
例示的なガラス製造システム１４００、またはダウンドロー法を適用する任意の他のガラス製造システムでは、当該システムに対して１つ以上の補強を加えて、未研磨板ガラス１４０２の最終厚さを更に良好に制御することができ、この未研磨板ガラス１４０２を切断してガラスウェハ７００を形成することができる。本明細書において指定される所望のウェハ品質要求指標を有するガラスウェハ７００を形成するために切断することができる未研磨板ガラス１４０２を形成するために例示的なガラス製造システム１４００に対して（かつ、ダウンドロー法を適用する任意の他のガラス製造システムに対して加えることができる）加えた１つのこのような補強の例を次に、図１６を参照しながら説明する。
図１６を参照するに、図１４〜１５に示すアイソパイプ１４３０（成形装置本体１４３０）に設けることができる補強機構の側部断面図が図示され、この補強機構によって、未研磨ガラスウェハ７００を形成するために切断することができる未研磨板ガラス１４０２の最終厚さをより良好に制御し易くすることができる。アイソパイプ１４３０は、ジルコンまたはアルミナのような耐火性セラミック材料により構成され、そして筺体１６０２に収容される。筺体１６０２は、内部壁１６０６（マッフル１６０６）の後方に配置される加熱素子１６０４を備える。これらの加熱素子１６０４を用いて、アイソパイプ１４３０の成形面１４３８’及び１４３８”に在る溶融ガラス１４２６の温度を、従って溶融ガラス１４２６の粘度を制御し、そして必要に応じて、筺体１６０２全体に亘って配置することができる。これらの加熱素子１６０４は、筺体１６０２内の温度を筺体１６０２の垂直方向位置に応じて制御することができるように、垂直に層となって配置されている。
筺体１６０２内の熱環境の制御を可能にする、特にアイソパイプ１４３０の下頂部１４３９の温度の制御を可能にするために、遮熱板１６１０を筺体１６０２の下方に配置し、そして矢印１６１２で示す水平方向に移動させることができる。これらの遮熱板１６１０を用いて、アイソパイプ１４３０からの放射熱損失を、特にアイソパイプ１４３０の下頂部１４３９領域からの放射熱損失を制御する。これらの遮熱板１６１０は、矢印１６１２で示す水平方向に独立して移動することができ、これらの遮熱板１６１０が並進移動すると、これらの遮熱板１６１０の間の隙間（開口）が大きくなるか、または小さくなる。具体的には、一方の遮熱板１６１０は、対向する遮熱板１６１０（板ガラス１４０２の他方の側の）とは独立して移動することができる。更に詳細には、これらの遮熱板１６１０は、板ガラス１４０２の方に向かう移動、及び板ガラス１４０２から遠ざかる外方の移動が可能である。板ガラス１４０２の方に向かう移動、または板ガラス１４０２から遠ざかる方向の移動は、幾つかの異なる方法で可能になる。
更に、筺体１６０２内の熱環境の制御を、特にアイソパイプ１４３０の下頂部１４３９の温度の制御を更に容易にするために、冷却部材１６１４をこれらの遮熱板１６１０の下方に設ける。必要に応じて、これらの冷却部材１６１４をこれらの遮熱板１６１０の上方に設けることができる。これらの冷却部材１６１４は移動させることができるので、これらの冷却部材１６１４を、流下している板ガラス１４０２から適正な距離に配置することができる。これらの冷却部材１６１４は冷却器を収容し、この冷却器でこれらの冷却部材１６１４の表面を、特にこれらの冷却部材１６１４の面１６１６を冷却する。これらの冷却部材の面１６１６を冷却すると今度は、成形装置本体１４３０から流下しているガラスの温度を、従って粘度を、ガラスの幅に沿って（例えば、水平方向に）制御することができる。例えば、これらの冷却部材１６１４は、１つ以上の冷媒供給管１６１８を収容することができ、これらの冷媒供給管１６１８は、これらの冷却部材１６１４の長さに沿って延在する流出口を有する。各流出口は、各冷却部材の面１６１６のうちの流出口に隣接する部分を冷却する冷媒（例えば、空気）を放出する。各流出口から放出される冷媒の量を個別に制御することにより、各冷却部材の面１６１６の温度を面１６１６の位置（例えば、水平方向の位置）に応じて制御することができる。幾つかの実施形態では、１本の供給管１６１８から冷媒を、複数の流出口を備えるヘッダに送給することができ、各流出口は、リモート制御バルブにより制御される。
上に説明した冷却機構によって、冷却部材の面１６１６で、成形装置本体１４３０から流下しているガラスの温度及び粘度を、板ガラスの幅に沿った位置に応じて変化させることができ、そして当該冷却機構を用いて、例えば板ガラス１４０２の幅方向の板厚を制御することができる。これらの冷却部材は、水平方向の並進移動（矢印１６２０で表わされる）が可能であることにより、これらの冷却部材１６１４を板ガラス１４０２の主面に対して位置決めすることができるが、一旦、最適位置が設定されると、これらの冷却部材１６１４を殆ど移動させることがなく、これは、このような移動が板の属性（例えば、形状、厚さなど）に影響を与えてしまうからである。そうではなく、これらの冷却部材１６１４の機能は大部分が、これらの冷却部材１６１４への冷媒の流れを制御する、従って温度を制御することによって得られる。最適位置は、特定のドロー設定によって異なり、そしてドローごとに異なる。
上記説明から分かるように、冷却及び加熱は共に、互いに極めて近接する領域において同時に行なうことができる。この点に関して、これらの遮熱板１６１０が、成形装置本体１４３０からの放射熱損失を最小限に抑えて、溶融ガラス１４２６が成形装置本体１４３０の下頂部１４３９で冷却されるのを防止するのに対し、これらの冷却部材１６１４を用いてガラスを、流下している板ガラス１４０２の幅を横切る方向に能動的に冷却して厚さ制御を容易にしている。実際、遮熱板１６１０及び冷却部材１６１４の動作を調整して、特定の熱環境を維持することができる。筺体１６０２、遮熱板１６１０、冷却部材１６１４、及び関連する構成要素についての更に詳細な説明を要する場合には、“ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＲＥＤＵＣＩＮＧ ＲＡＤＩＡＴＩＶＥ ＨＥＡＴ ＬＯＳＳ ＦＲＯＭ Ａ ＦＯＲＭＩＮＧ ＢＯＤＹ ＩＮ Ａ ＧＬＡＳＳ ＦＯＲＭＩＮＧ ＰＲＯＣＥＳＳ（ガラス成形法において成形装置本体からの放射熱損失を低減する装置）”と題する欧州公開特許出願第ＥＰ２２５３５９８号明細書を参照されたく、この特許出願の内容は、本明細書において参照されることにより、本明細書に組み込まれる。
更に、板ガラス１４０２の製造を容易にし、これらの板ガラス１４０２を切断してガラスウェハ群７００とし、これらのガラスウェハ７００が所望のウェハ品質要求指標を達成するだけでなく、これらのガラスウェハ７００のＴＴＶを２μｍ以下にするために、最も微細なでこぼこでさえも、当該でこぼこ自体が板ガラス１４０２の厚さバラツキとして現われてしまうので、図１６に示す設定構造の特定の構成要素群を更に微調整するか、または微細に監視することにより、熱移動に対する制御を更に厳密に行なうことができる。約２μｍ未満のＴＴＶ、または約２μｍに等しいＴＴＶを実現するために、以下の熱移動の改善を行なうことができた：
Ａ．筺体１６０２内の圧力（遮熱板１６１０と遮熱板１６１０との間の開口）の制御：筺体１６０２の内部及び外部に対する全ての圧力変動または大きな圧力差を、遮熱板１６１０と遮熱板１６１０との間の開口を調整することにより制御し、そして最小限に抑えることができ、この場合、圧力変動が生じると、これによって、熱移動が不均一となってしまい、これにより今度は、板ガラス１４０２の反り、及び厚さバラツキが大きくなる。
Ａ．筺体１６０２内の圧力（遮熱板１６１０と遮熱板１６１０との間の開口）の制御：筺体１６０２の内部及び外部に対する全ての圧力変動または大きな圧力差を、遮熱板１６１０と遮熱板１６１０との間の開口を調整することにより制御し、そして最小限に抑えることができ、この場合、圧力変動が生じると、これによって、熱移動が不均一となってしまい、これにより今度は、板ガラス１４０２の反り、及び厚さバラツキが大きくなる。
Ｂ．冷却部材１６１４の制御：材料及び空気流制御ユニットを設けて、冷却空気を高精度に制御し、そして冷却空気の流速を正確な流速にして、冷却を冷却部材の面１６１６の位置に応じて制御することができる。
Ｃ．マッフルドアスライドゲート（Ｍｕｆｆｌｅ Ｄｏｏｒ Ｓｌｉｄｅ Ｇａｔｅ）：筺体１６０２内の圧力を、上に説明した排気を利用して制御する他に、ガラスが流れ出すときの遮熱板１６１０と遮熱板１６１０との間の開口を最小限に小さくして、板ガラス１４０２への熱移動の均一性の制御を更に良好に行なうことができる。
表１を参照して説明したガラスウェハ７００が、Ａ、Ｂ、及びＣに関連する熱移動の改善を利用するガラス製造システムで製造されたことに注目されたい。
ガラスウェハ、薄厚化システム、及び方法の幾つかの実施形態を添付の図面に例示し、そしてこれまでの詳細な説明に記載してきたが、ガラスウェハ、薄厚化システム、及び方法は、開示される実施形態に限定されず、以下の請求項に開示され、かつ規定されるガラスウェハ、薄厚化システム、及び方法の思想から逸脱しない限り、ガラスウェハ、薄厚化システム、及び方法に関して多くの再構成、変形、及び代替を行なうことができることを理解されたい。
１０２ ワイヤボンディング
１０４ フリップチップ
１０６ 積層チップ
１０８ パッケージ−オン−パッケージ
１１０ ３次元集積回路（３Ｄ ＩＣ）
２０２ 設計
２０４ ３Ｄ積層メモリ
３００ ３Ｄ ＩＣ構造
３０２ 配線
３０４ 上側ＩＣ層
３０６ 下側ＩＣ層
４０２，５０２，６０２ ガラスウェハ
４０４，７０８ 最大厚さ（Ｔｍｉｎ）上昇量
４０６，７１０ 最小厚さ（Ｔｍａｘ）上昇量
４０８ 全表面
５０４，５０６ 最大距離
５０８，７１４ 最高位点
５１０，７１６ 最小二乗焦平面
５１２，７２０ 最低位点
６０４ 直線
７００ 未研磨ガラスウェハ
７０２ 本体
７０４ 未研磨の第１表面
７０６ 未研磨の第２表面
７０８，７１０，７１２，７１４，７１６，７１８，７２０ 凹凸
９００，１０００ａ，１０００ｂ 研磨済みガラスウェハ
９０２，１００２ａ，１００２ｂ 第１面
９０４ 第２面
１０００ａ 第１ガラスウェハ
１０００ｂ 第２ガラスウェハ
１１０２ 第１シリコンキャリアウェハ
１１０４ 第２シリコンキャリアウェハ
１１０６ 第３シリコンキャリアウェハ
１２００ 薄厚化する方法
１２０２ シリコンウェハ、半導体ウェハ
１２０２’ 薄厚化シリコンウェハ
１２０４，１２１２，１２１６，１２１８，１２２０，１２２４ 工程
１２０６ 第１表面
１２０８ 回路チップ
１２１０ 第２表面
１２１４ 接合接着剤
１２２２ 高精度孔
１２２６ ダイシングテープ、ラミネートテープ
１３００ 薄厚化システム
１３０２，１６０２ 筺体
１３０４ 支持台、真空チャック、静電チャック
１３０６ 薄厚化装置
１４００ ガラス製造システム
１４０２ 未研磨板ガラス
１４１０ 溶融槽
１４１２，１６１２，１６２０ 矢印
１４１３ 耐火性供給管
１４１５ 清澄槽、清澄管
１４１８ フュージョンドロー成形装置
１４２０ 撹拌槽、撹拌室
１４２５ 供給槽、ボウル
１４２６ 溶融ガラス
１４２７ 接続管
１４２８ 供給容器
１４２９ 下降管
１４３０ アイソパイプ、成形装置本体
１４３５ 引延ばしロールアセンブリ
１４３６ 供給口
１４３７ 樋
１４３８’，１４３８” 主側壁外面
１４３９ 下頂部
１４４０ 移動定盤（アンビル）
１５０２ 供給管
１５０４’，１５０４” 内部側壁
１５０６ 底面
１５０８ 端部
１５１０ 楔形／ウェッジ形本体
１５１２’，１５１２” 頂部稜線
１６０４ 加熱素子
１６０６ 内部壁、マッフル
１６１０ 遮熱板
１６１４ 冷却部材
１６１６ 面
１６１８ 冷媒供給管
Ａ，Ｂ，Ｃ 最小二乗値
ＣＴＥ 熱膨張係数
ＴＴＶ 全体厚さバラツキ
θ 水平方向からの角度変位量
１０４ フリップチップ
１０６ 積層チップ
１０８ パッケージ−オン−パッケージ
１１０ ３次元集積回路（３Ｄ ＩＣ）
２０２ 設計
２０４ ３Ｄ積層メモリ
３００ ３Ｄ ＩＣ構造
３０２ 配線
３０４ 上側ＩＣ層
３０６ 下側ＩＣ層
４０２，５０２，６０２ ガラスウェハ
４０４，７０８ 最大厚さ（Ｔｍｉｎ）上昇量
４０６，７１０ 最小厚さ（Ｔｍａｘ）上昇量
４０８ 全表面
５０４，５０６ 最大距離
５０８，７１４ 最高位点
５１０，７１６ 最小二乗焦平面
５１２，７２０ 最低位点
６０４ 直線
７００ 未研磨ガラスウェハ
７０２ 本体
７０４ 未研磨の第１表面
７０６ 未研磨の第２表面
７０８，７１０，７１２，７１４，７１６，７１８，７２０ 凹凸
９００，１０００ａ，１０００ｂ 研磨済みガラスウェハ
９０２，１００２ａ，１００２ｂ 第１面
９０４ 第２面
１０００ａ 第１ガラスウェハ
１０００ｂ 第２ガラスウェハ
１１０２ 第１シリコンキャリアウェハ
１１０４ 第２シリコンキャリアウェハ
１１０６ 第３シリコンキャリアウェハ
１２００ 薄厚化する方法
１２０２ シリコンウェハ、半導体ウェハ
１２０２’ 薄厚化シリコンウェハ
１２０４，１２１２，１２１６，１２１８，１２２０，１２２４ 工程
１２０６ 第１表面
１２０８ 回路チップ
１２１０ 第２表面
１２１４ 接合接着剤
１２２２ 高精度孔
１２２６ ダイシングテープ、ラミネートテープ
１３００ 薄厚化システム
１３０２，１６０２ 筺体
１３０４ 支持台、真空チャック、静電チャック
１３０６ 薄厚化装置
１４００ ガラス製造システム
１４０２ 未研磨板ガラス
１４１０ 溶融槽
１４１２，１６１２，１６２０ 矢印
１４１３ 耐火性供給管
１４１５ 清澄槽、清澄管
１４１８ フュージョンドロー成形装置
１４２０ 撹拌槽、撹拌室
１４２５ 供給槽、ボウル
１４２６ 溶融ガラス
１４２７ 接続管
１４２８ 供給容器
１４２９ 下降管
１４３０ アイソパイプ、成形装置本体
１４３５ 引延ばしロールアセンブリ
１４３６ 供給口
１４３７ 樋
１４３８’，１４３８” 主側壁外面
１４３９ 下頂部
１４４０ 移動定盤（アンビル）
１５０２ 供給管
１５０４’，１５０４” 内部側壁
１５０６ 底面
１５０８ 端部
１５１０ 楔形／ウェッジ形本体
１５１２’，１５１２” 頂部稜線
１６０４ 加熱素子
１６０６ 内部壁、マッフル
１６１０ 遮熱板
１６１４ 冷却部材
１６１６ 面
１６１８ 冷媒供給管
Ａ，Ｂ，Ｃ 最小二乗値
ＣＴＥ 熱膨張係数
ＴＴＶ 全体厚さバラツキ
θ 水平方向からの角度変位量
Claims (7)
- 互いに略平行である未研磨の第１表面及び未研磨の第２表面を含む本体を備えた、シリコンウェハを薄厚化するために使われる未研磨ガラスウェハにおいて、
前記本体は、６．０未満であるウェハ品質指標を有し、前記ウェハ品質指標は、マイクロメートルで表わされる全体厚さバラツキに、マイクロメートルで表わされる反りの１０分の１を加算した値に等しく、前記全体厚さバラツキは、前記本体を断面で見たときの前記未研磨の第１表面と前記未研磨の第２表面との間の最大厚さ上昇量と最小厚さ上昇量との差であり、そして前記反りは、前記本体の形状に適用される最高位点と最小二乗焦平面との間の最大距離の絶対値、及び前記本体の前記形状に適用される最低位点と前記最小二乗焦平面との間の最大距離の絶対値の合計であり、前記最高位点及び前記最低位点は共に、前記本体の同じ未研磨表面から知ることができ、
前記未研磨の第１の表面が、５ÅＲＭＳ未満の表面粗さを有する、未研磨ガラスウェハ。 - 前記本体は、前記全体厚さバラツキが２．０μｍ未満であり、かつ前記反りが３０μｍ未満である状態で０．７ｍｍの厚さを有する、請求項１に記載の未研磨ガラスウェハ。
- 前記本体は、２．０μｍ未満の全体厚さバラツキを有する、請求項１に記載の未研磨ガラスウェハ。
- 前記本体は、６０μｍ未満の反りを有する、請求項１に記載の未研磨ガラスウェハ。
- 前記本体は、０．４ｍｍ〜１．１ｍｍの範囲に収まる厚さを有する、請求項１に記載の未研磨ガラスウェハ。
- シリコンウェハを、該シリコンウェハが未研磨ガラスウェハに仮接合されている状態で薄厚化する薄厚化システムであって、該薄厚化システムは：
筺体と、
該筺体内に設けられる支持台であって、該支持台の上に、互いに対して仮接合接着剤で接合される前記未研磨ガラスウェハ及び前記シリコンウェハが載置される、前記支持台と、
を備え、
前記シリコンウェハは、回路チップが第１表面に形成された状態の第１表面と、そして互いに略平行である第２表面と、を有し、
前記未研磨ガラスウェハは本体を有し、該本体は、互いに対して略平行である未研磨の第１表面及び未研磨の第２表面を含み、前記本体は、６．０未満であるウェハ品質指標を有し、前記ウェハ品質指標は、マイクロメートルで表わされる全体厚さバラツキに、マイクロメートルで表わされる反りの１０分の１を加算した値に等しく、前記全体厚さバラツキは、前記本体を断面で見たときの前記未研磨の第１表面と前記未研磨の第２表面との間の最大厚さ上昇量と最小厚さ上昇量との差であり、そして前記反りは、前記本体の形状に適用される最高位点と最小二乗焦平面との間の最大距離の絶対値、及び前記本体の前記形状に適用される最低位点と前記最小二乗焦平面との間の最大距離の絶対値の合計であり、前記最高位点及び前記最低位点は共に、前記本体の同じ表面から知ることができ、前記未研磨の第１の表面が、５ÅＲＭＳ未満の表面粗さを有し、前記薄厚化システムは更に、
前記筺体内に設けられる薄厚化装置を備え、該薄厚化装置は、前記シリコンウェハの前記第２表面を、前記シリコンウェハが前記未研磨ガラスウェハに仮接合されている状態で薄厚化するために適する、
薄厚化システム。 - シリコンウェハを薄厚化するために使われる未研磨ガラスウェハを製造する方法であって、該方法は：
材料塊を溶融させ、そして溶融ガラスを形成する工程と、
前記溶融ガラスを流入させ、そして板ガラスを成形する成形装置を提供する工程と、
前記成形装置の周りに配置される筺体を備える装置を提供する工程であって、前記筺体が、開口を成形装置本体の下方に備えることにより、前記成形装置から流下している溶融ガラス流が、前記筺体から流れ出すことができ、前記装置は更に、前記成形装置の下方に配置され、かつ離間配置されることにより前記開口を形成する遮熱板群を備え、該遮熱板群は、前記成形装置からの放射熱損失を最小限に抑えるように構成され、各遮熱板は、前記溶融ガラス流に対して移動させることができ、前記装置は更に、前記遮熱板群に隣接配置される冷却部材群を備えるものである工程、
前記筺体内の圧力を制御する工程、
前記冷却部材群を制御する工程、および
前記遮熱板群の間の前記開口を最小にして、前記板ガラスへの熱移動の均一性を制御する工程、を含む、前記筺体を備える装置を提供する工程と、
前記板ガラスを引き延ばす工程と、
前記板ガラスを割断して異なる板ガラスにする工程と、
前記異なる板ガラスのうちの少なくとも１枚の板ガラスを切断して複数の未研磨ガラスウェハにする工程と、
を含み、
前記未研磨ガラスウェハの各々は：
互いに略平行である未研磨の第１表面及び未研磨の第２表面を含む本体を備え、
前記本体は、６．０未満であるウェハ品質指標を有し、前記ウェハ品質指標は、全体厚さバラツキ（μｍ）＋［反り（μｍ）／１０］に等しく、前記全体厚さバラツキは、前記本体を断面で見たときの前記未研磨の第１表面と前記未研磨の第２表面との間の最大厚さ上昇量と最小厚さ上昇量との差であり、そして前記反りは、前記本体の形状に適用される最高位点と最小二乗焦平面との間の最大距離の絶対値、及び前記本体の前記形状に適用される最低位点と前記最小二乗焦平面との間の最大距離の絶対値の合計であり、前記最高位点及び前記最低位点は共に、前記本体の同じ表面から知ることができ、
前記未研磨の第１の表面が、５ÅＲＭＳ未満の表面粗さを有する、
方法。
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