JP7047797B2 - 貼り合わせウェーハのテラス加工方法及びテラス加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、貼り合わせウェーハのテラス加工方法及びテラス加工装置に関する。

半導体ウェーハとして、単結晶シリコンからなるシリコンウェーハおよびＧａＡｓ等の化合物半導体からなるバルクのウェーハ（以下、「バルクウェーハ」と呼ぶ場合がある。）が知られている。また、バルクウェーハを支持基板用ウェーハとし、その表面に絶縁膜を設け、該絶縁膜を介して支持基板用ウェーハを活性層用ウェーハと貼り合わせた貼り合わせウェーハが知られている。貼り合わせウェーハの活性層用ウェーハを、更に薄膜化することにより活性層を形成し、該活性層を半導体デバイス形成領域して用いることが一般的である。なお、活性層用ウェーハは、バルクウェーハと同種のウェーハが用いられることもあれば、異種のウェーハが用いられることもある。

特に近年、高集積ＣＭＯＳ素子や高耐圧素子、さらにはイメージセンサ分野において、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）構造を有するＳＯＩウェーハが注目されている。このＳＯＩウェーハは、支持基板用ウェーハ上に、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）等の絶縁膜、およびデバイス活性層として使用される単結晶シリコン層などの半導体層が順次形成された構造を有する。バルクのシリコン基板では素子と基板との間に発生し得る寄生容量が比較的大きいものの、ＳＯＩウェーハは寄生容量を大幅に低減できるため、デバイスの高速化、高耐圧化、低消費電力化等の点で有利である。

さて、ＳＯＩウェーハなどの貼り合わせウェーハには、チッピング防止などの種々の目的により、活性層の外周側に「テラス」と呼ばれる領域が形成されることが一般的である。また、テラスが設けられた部分は、貼り合わせウェーハに半導体デバイスを作製するデバイス形成プロセスにおいて、ウェーハハンドリングに用いられることもある。

一例として、貼り合わせウェーハ１００のテラスＴを図１に示す。貼り合わせウェーハ１００は、支持基板用ウェーハ１０上に、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）等の絶縁膜３０、及び活性層２１を有する。活性層２１は、絶縁膜３０を介して支持基板用ウェーハ１０と活性層用ウェーハと貼り合わせ、次いで活性層用ウェーハを研削研磨して薄化することにより得られる。活性層２１の外周側にはテラスＴが形成されている。

ＳＯＩウェーハなどの貼り合わせウェーハにテラスＴを形成するための一般的な手法を図２の模式図を用いて説明する。図２に示すように、活性層用ウェーハ２０と、研削砥石２１０を備える面取りホイール２００をそれぞれ互いに逆方向に回転させつつ、貼り合わせウェーハ１００を押し上げながら活性層用ウェーハ２０の周縁部と回転接触させ、活性層用ウェーハ２０の周縁部を削り取り、テラス平坦部２０Ｂ及びテラス斜面部２０Ｃを含むテラス加工部２０Ａを形成する。なお、面取りホイール２００を高速回転させる一方、貼り合わせ状態の活性層用ウェーハ２０を低速回転させることが通常である。なお、絶縁膜３０上にウェーハ未除去部分２０Ｄを残した状態でテラス加工を完了する。そして、テラス平坦部２０Ｂより下方かつ絶縁膜３０上の未除去部分２０Ｄは、後工程であるエッチングにより最終的に除去され、テラスＴとなる（図１参照）。以下、本明細書において、エッチングにより最終的なテラスを得る前の加工に相当する、テラス加工部２０Ａを得るまでのウェーハ周縁部の加工のことを「テラス加工」と言う。

こうした貼り合わせウェーハのテラス加工に用いるためのテラス加工装置が例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に記載のテラス加工装置は、研削ユニットのスピンドルに嵌合して固定された振動フランジと、該振動フランジに内蔵されＺ方向に超音波振動する圧電素子と、外周の下面に研削砥石が設けられ、該振動フランジに嵌合された面取りホイールと、を備え、この研削砥石に前記圧電素子による超音波振動を与えながらＺ方向に切り込むことで、被加工部材にテラス加工部を形成する。なお、このテラス加工装置のウェーハ送りユニットはＸ軸及びＹ軸方向のそれぞれに水平移動可能であり、かつ、Ｚ軸方向に垂直移動可能であり、さらに、ウェーハ送りユニットのスピンドル回りに被加工部材を回転させる。また、このテラス加工装置の研削ユニットもＺ軸方向に垂直移動可能であり、かつ、スピンドル回りに面取りホイールを回転させる。なお、研削ユニットをＺ軸方向に垂直移動させず、面取りホイールを回転のみさせるテラス面取り装置も知られる。

特開２０１７－１７０５４１号公報

ところで従来技術のテラス加工方法では、テラス平坦部２０Ｂにおける周方向厚み分布に厚みばらつきが生じていた。貼り合わせウェーハを載置するステージのステージ面の平坦度、並びに、テラス加工時の研削水の温度、加工熱及び面取りホイールの使用時間などの種々の要因により、こうした厚みばらつきを生じるものと考えられる。前述のとおり、テラス平坦部２０Ｂより下方の未除去部分２０Ｄをさらにエッチング除去することで貼り合わせウェーハにテラスを最終的に形成する。テラス平坦部２０Ｂに周方向厚み分布に厚みばらつきが生じていると、テラス加工時の取り代が過大であった一部領域ではエッチングが過剰となり（「オーバーエッチング」とも称される。）、部分的なエッチングむらが生じる原因となっていた。エッチングむらのある貼り合わせウェーハは不良品扱いとなるため、エッチングむらが生じないよう、その根本原因であるテラス平坦部２０Ｂの周方向厚みばらつきを低減する手法が求められる。

そこで本発明は、上記課題に鑑み、テラス平坦部の周方向厚みばらつきを低減できる貼り合わせウェーハのテラス加工方法を提供することを目的とする。さらに本発明は、この貼り合わせウェーハのテラス加工方法に用いるテラス加工装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記諸課題を解決するために鋭意検討した。前述のとおり、テラス平坦部に周方向厚みばらつきが発生する要因は種々考えられるものの、本発明者らは周方向厚みばらつきには外的要因に伴う一定の傾向が見られることに着目した。そこで、所定条件により実際にテラス加工した貼り合わせウェーハのテラス平坦部における周方向厚みばらつきを測定し、当該測定結果に基づき次回以降のテラス加工条件にフィードバックして、貼り合わせウェーハを昇降させながらテラス加工を行うことを本発明者らは想起した。そして、こうしたテラス加工条件のフィードバック制御により上記課題を解決できることを知見し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明の要旨構成は以下のとおりである。

（１）支持基板用ウェーハ及び活性層用ウェーハが絶縁膜を介して貼り合わせられてなる貼り合わせウェーハの周縁部を、研削砥石を備える面取りホイールを用いてテラス加工し、該テラス加工を行うためのテラス加工条件を制御しつつ、該テラス加工を繰り返す貼り合わせウェーハのテラス加工方法であって、
すでにテラス加工された加工済み貼り合わせウェーハのテラス平坦部の周方向厚み分布を測定する第１工程と、
該第１工程により測定した前記周方向厚み分布における周方向厚みばらつきを補償する面内補正条件を前記テラス加工条件にフィードバックして補正後のテラス加工条件を調整する第２工程と、
前記補正後のテラス加工条件に基づき、テラス加工前の貼り合わせウェーハのテラス加工を行う第３工程と、
を含み、
前記第３工程において、前記補正後のテラス加工条件に従い前記テラス加工前の貼り合わせウェーハを回転させながらその厚み方向に追従昇降させて前記テラス加工を行うことを特徴とする貼り合わせウェーハのテラス加工方法。

（２）前記第２工程において、前記周方向厚み分布における平均厚みと目標平均厚みとの差分の補償する厚み補正条件をさらにフィードバックして前記補正後のテラス加工条件を調整する、上記（１）に記載の貼り合わせウェーハのテラス加工方法。

（３）前記第２工程を１回行い、同一の前記補正後のテラス加工条件に基づき前記第３工程を繰り返し行う、上記（１）又は（２）に記載の貼り合わせウェーハのテラス加工方法。

（４）前記支持基板用ウェーハ及び前記活性層用ウェーハはいずれもシリコンウェーハである、上記（１）～（４）のいずれかに記載の貼り合わせウェーハのテラス加工方法。

（５）上記（１）～（５）のいずれかに記載の貼り合わせウェーハのテラス加工方法に用いるテラス加工装置であって、
貼り合わせウェーハを載置するステージと、
前記ステージに載置される前記貼り合わせウェーハのテラス平坦部の周方向厚み分布を測定する厚み測定器と、
前記ステージを回転させながら前記ステージを昇降させる駆動部と、を備えることを特徴とする貼り合わせウェーハのテラス加工装置。

本発明によれば、テラス平坦部の周方向厚みばらつきを低減できる貼り合わせウェーハのテラス加工方法を提供することができる。また、本発明によれば、この貼り合わせウェーハのテラス加工方法に用いるテラス加工装置を提供することができる。

従来技術による貼り合わせウェーハの一例を示す模式断面図である。 従来技術による貼り合わせウェーハへのテラス加工を示す模式断面図である。 本発明の一実施形態によるテラス加工装置の正面図である。 本発明の一実施形態によるテラス加工装置の上面図である。 本発明の一実施形態におけるテラス加工方法のフローチャートである。 本発明の一実施形態における貼り合わせウェーハのテラス平坦部の周方向厚み分布の測定位置の一例を説明する模式図である。 本発明の別の実施形態におけるテラス加工方法のフローチャートである。 実験例１における周方向厚みばらつきを示すグラフである。 実施例２におけるウェーハ間の周方向厚みばらつきを示すグラフである。 実施例２におけるウェーハ間の周方向平均厚みの推移を示すグラフである。 従来例２におけるウェーハ間の周方向厚みばらつきを示すグラフである。 従来例２におけるウェーハ間の周方向平均厚みの推移を示すグラフである。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、模式図における構成は実際の縦横比と異なり誇張して示す。まず、図３Ａ及び図３Ｂを参照して、本発明による貼り合わせウェーハのテラス加工方法に用いることのできるテラス加工装置５００を説明する。

（テラス加工装置）
テラス加工装置５００は、貼り合わせウェーハ１００を載置するステージ３１０と、ステージ３１０に載置される貼り合わせウェーハ１００の周縁部の周方向厚み分布を測定する厚み測定器５００Ｃと、ステージ３１０を回転させながらステージ３１０を昇降させる駆動部３２０と、を少なくとも備える。駆動部３２０によるステージ３１０の昇降動作については、本発明によるテラス加工方法の実施形態において詳述する。

テラス加工装置５００のその他の構成は、一般的なテラス加工装置と同様のものを適用することができる。テラス加工装置５００はウェーハ送りユニット５００Ａ及び研削ユニット５００Ｂを備えることができる。ステージ３１０及び駆動部３２０をウェーハ送りユニット５００Ａに設けることができる。そして、ウェーハ送りユニット５００Ａは、ステージ３１０に載置される貼り合わせウェーハ１００を駆動部３２０によりＸ，Ｙ，Ｚ方向にスライド自在に支持することができ、また、Ｚ軸に平行なθ_A軸を回転軸として回転可能である。貼り合わせウェーハ１００のアライメント（位置合わせ）のためにＸ方向及びＹ方向へのスライドによる調整を行うことができ、また、その他の所望の目的に応じて当該スライドを行ってもよい。ステージ３１０としては真空吸着ステージなどを用いることができる。研削ユニット５００Ｂは駆動部２２０により面取りホイール２００をＺ軸方向にスライド自在に支持し、かつ、Ｚ軸に平行なθ_B軸を回転軸として回転可能である。面取りホイール２００は研削砥石２１０を備える。貼り合わせウェーハ１００のＸ方向，Ｙ方向及びＺ方向の位置をアライメントした後、貼り合わせウェーハ１００及び面取りホイール２００を各回転軸周りに互いに逆方向に回転させながら貼り合わせウェーハ１００を研削砥石２１０に接触させ、貼り合わせウェーハ１００をＺ軸方向に押し上げる。こうして、テラス加工装置５００により貼り合わせウェーハ１００の面取り加工を行うことができる。なお、研削ユニット５００Ｂは駆動部２２０により面取りホイール２００をＺ軸方向にスライド自在に支持し、かつ、研削砥石２１０をＺ軸方向に押し下げながら面取りホイール２００を回転させてもよい。また、貼り合わせウェーハ１００及び面取りホイール２００は同じ回転方向であってもよい。以下、テラス加工装置５００を参照しつつ、本発明の一実施形態による面取り加工方法を説明する。また、貼り合わせウェーハ１００の符号については、前述の図２も参照する。

（貼り合わせウェーハのテラス加工方法）
本発明の一実施形態による貼り合わせウェーハ１００のテラス加工方法は、支持基板用ウェーハ１０及び活性層用ウェーハ２０が絶縁膜３０を介して貼り合わせられてなる貼り合わせウェーハ１００の周縁部を、研削砥石２１０を備える面取りホイール２００を用いてテラス加工し、該テラス加工を行うためのテラス加工条件を制御しつつ、該テラス加工を繰り返す。そして、本発明によるテラス加工方法は、すでにテラス加工された加工済み貼り合わせウェーハ１００のテラス平坦部の周方向厚み分布を測定する第１工程と、該第１工程により測定した周方向厚み分布における周方向厚みばらつきを補償する面内補正条件を次回以降のテラス加工に適用するためのテラス加工条件にフィードバックして、補正後のテラス加工条件を調整する第２工程と、補正後のテラス加工条件に基づき、テラス加工前の貼り合わせウェーハ１００（次回以降の加工対象ウェーハ）のテラス加工を行う第３工程と、を含む。そして、第３工程において、先に測定した周方向厚みばらつきを補償するよう、補正後のテラス加工条件に従いテラス加工前の貼り合わせウェーハ１００（次回以降の加工対象ウェーハ）を回転させながら、その厚み方向（すなわちＺ軸方向）に追従昇降させてテラス加工を行う。

まず、図４のフローチャート及び図５の模式図を参照して、本発明に従うテラス加工方法の一実施形態を説明する。まず、１枚目の貼り合わせウェーハ１００のテラス加工を所定の加工条件に従い行い、テラス加工部２０Ａを形成する（Ｓ１０）。テラス加工部２０Ａは、テラス平坦部２０Ｂと、テラス傾斜部２０Ｃとにより構成される。なお、テラス傾斜部２０Ｃは研削砥石２１０の形状の転写により形成される。以下、この１枚目の貼り合わせウェーハ１００を説明の便宜上、「試験用ウェーハ」と称する。

＜第１工程＞
次に、上記試験用ウェーハのテラス加工部２０Ａにおけるテラス平坦部２０Ｂの周方向厚み分布を測定する第１工程Ｓ２１を行う。テラス加工装置の厚み測定器５００Ｃを用いてこの測定を行うことができる。なお、貼り合わせウェーハ１００の厚みを測定する厚み測定器５００Ｃとしては、一般的な測定器を用いればよく、分光干渉法による非接触式厚み測定機、又はロードセル等の接触式厚み測定機などを例示することができる。

テラス平坦部２０Ｂにおける測定位置は、貼り合わせウェーハ１００の周方向に沿う限りは任意に定めればよい。測定精度を考慮すると、テラス平坦部２０Ｂの最外周から内側に１～３ｍｍ程度以上内側の周方向位置を測定することが好ましく、研削砥石２１０の下面幅の半分程度の位置で測定することが好ましい。また、周方向厚み分布を測定する際の測定数は特に制限されないものの、周方向厚みばらつきの測定精度を考慮して４点（９０度）、８点（４５度）、１６点（２２．５度）などで等角度間隔に適宜設定することが好ましい。

貼り合わせウェーハ１００を載置するステージ３１０のステージ面の平坦度、並びに、テラス加工時の研削水の温度、加工熱及び面取りホイールの使用時間などの種々の要因があるため、試験用ウェーハにおいて測定される周方向厚み分布を完全に均一にすることは困難である。試験用ウェーハの周方向厚み分布には平均厚みよりも数μｍ程度で厚い箇所と薄い箇所が不可避的に発生するため、周方向厚み分布にばらつきが生じる。

なお、例えば分光干渉器によって貼り合わせウェーハ１００のテラス平坦部２０Ｂの厚みを測定する際には、支持基板用ウェーハ１０の厚みｈ₂を含めてステージ３１０からの高さｈ₁が測定されることになる。この場合、測定される高さｈ₁と、既知の支持基板用ウェーハ１０の厚みｈ₂との差分Δｈ（Δｈ＝ｈ₁－ｈ₂）からテラス平坦部２０Ｂの厚みを求めることができる。図５では、周方向の厚みばらつきを誇張して図示している。図５では、テラス平坦部２０Ｂの厚みが平均厚みΔｈ_aveよりも薄かった部分を図面右方に示し、平均厚みΔｈ_aveよりも厚かった部分を図面左方に示している。

＜第２工程＞
第１工程Ｓ２１に続く第２工程Ｓ２２では、第１工程Ｓ２１により測定した周方向厚み分布における周方向厚みばらつきを補償する面内補正条件をテラス加工条件にフィードバックして補正後のテラス加工条件を調整する。ここで、周方向厚み分布において平均厚みよりも厚い周方向位置は、当該位置ではテラス加工による取り代が平均取り代よりも少なかったことを意味する。逆に、当該周方向厚み分布において平均厚みよりも薄い周方向位置は、当該位置ではテラス加工による取り代が平均取り代よりも多かったことを意味する。ステージ３１０をＺ軸方向にスライドして、貼り合わせウェーハ１００全体をＺ軸方向に引き上げればテラス加工による取り代を増量でき、貼り合わせウェーハ１００全体をＺ軸方向に引き下げればテラス加工による取り代を減量できる。そこで、研削砥石２１０と貼り合わせウェーハ１００とが回転接触する際に、周方向位置の平均厚みとの差分を相殺するように貼り合わせウェーハ１００をＺ軸方向に昇降させる面内補正条件をテラス加工条件としてフィードバックする。

＜第３工程＞
第２工程Ｓ２２により補正後のテラス加工条件を調整した後、第３工程では、当該テラス加工条件に従い、試験用ウェーハで測定された周方向厚みばらつきを補償するよう、２枚目以降の貼り合わせウェーハ１００を回転させながらＺ軸方向に追従昇降させてテラス加工を行う。こうした周方向回転位置における昇降を追従させる動作を、テラス加工装置５００の駆動部３２０により制御すればよい。ＮＣ制御などによりこのような制御を実行することができる。

なお、貼り合わせウェーハ１００をテラス加工する際には、貼り合わせウェーハ１００を複数周回転させながらテラス加工を行う。Ｚ軸方向での貼り合わせウェーハの追従昇降を貼り合わせウェーハ１００の回転に対応させて終始行ってもよいし、少なくとも最後の１周のみ行ってもよい。

以上の第１工程～第３工程を伴いテラス加工された２枚目以降の貼り合わせウェーハ１００は、試験用ウェーハに見られた周方向厚み分布のばらつきが抑制されることとなる。

図４のフローチャートに示す実施形態では２枚目の貼り合わせウェーハ１００のみならず、３枚目以降の貼り合わせウェーハ１００についても、２枚目のテラス加工条件と同条件でテラス加工を行う。前述のとおり周方向厚み分布に厚みばらつきが生じる要因は種々考えられるものの、テラス加工の際には貼り合わせウェーハ１００及び面取りホイール２００をともに回転させながら両者を接触させる。そのため、ウェーハ面内での周方向厚みばらつきの要因としてはステージ３１０の平坦度の影響が比較的強いと考えられる。そこで、第２工程Ｓ２２によるフィードバックを１回行い、同一の補正後のテラス加工条件に基づき第３工程Ｓ２３を繰り返し行うことにより、周方向厚み分布のばらつきの抑制効果を十分に得ることができる。この場合、テラス加工後の周方向厚み分布の測定を１度とすることができ、工程数の増加を抑制できる。

一方で、本発明によるテラス加工方法の別の実施形態として、図６のフローチャートに示すように、第１工程Ｓ２１から第３工程Ｓ２３までを繰り返し行ってもよい。例えば、２枚目の貼り合わせウェーハ１００を第３工程Ｓ２３に従いテラス加工した後に、第１工程Ｓ２１に従い当該２枚目の貼り合わせウェーハ１００の周方向厚み分布を測定して、第２工程に従い補正後のテラス加工条件を再度調整する。こうしたテラス加工条件の再調整を３枚目以降の貼り合わせウェーハ１００についても順次行っていく。このように、テラス加工条件へのフィードバックを順次繰り返すことも、本発明における好ましい態様の一つである。この場合、補正後のテラス加工条件を都度微調整できるため、テラス加工精度の向上を期待することができる。

なお、図４及び図６に示すフローチャートでは、３枚目以降の貼り合わせウェーハ１００のテラス加工についても、所定枚数のテラス加工を終えるまで順次行う態様を示している。本発明は図４，図６のフローチャートの態様に制限させることはない。１枚目の試験用ウェーハ及び２枚目の貼り合わせウェーハのみのテラス加工を本発明のテラス加工方法に従ってテラス加工しても、上述した周方向厚み分布のばらつきの抑制効果を得ることが可能であることは当然に理解される。

これまで、周方向厚み分布のばらつきを抑制するために、周方向厚みばらつきを補償する面内補正条件を次回以降のテラス加工条件にフィードバックする態様を説明してきた。ところで前述した周方向厚みばらつきを生じさせる要因のうち、テラス加工時の研削水の温度、加工熱及び面取りホイールの使用時間などの要因は、貼り合わせウェーハへのテラス加工を繰り返すにつれて経時的に変動する。そのため、貼り合わせウェーハ１００を加工した後のテラス平坦部の平均厚みも経時的に変動し、この平均厚みにばらつきが生じてしまう。そこで、本発明によるテラス加工方法による第２工程Ｓ２２において、周方向厚みばらつきを補償する面内補正条件に加えて、周方向厚み分布における平均厚みと目標平均厚みとの差分の補償する厚み補正条件をさらにフィードバックして補正後のテラス加工条件を調整することも好ましい。目標平均厚みが加工後の貼り合わせウェーハ１００の平均厚みよりも厚い場合は、その厚みの差を補償すべく次回のテラス加工時においてステージ３１０の高さを＋Ｚ軸方向に引き上げるよう、加工条件を補正すればよい。逆に、目標平均厚みが加工後の貼り合わせウェーハ１００の平均厚みよりも薄い場合は、次回のテラス加工時においてステージ３１０の高さを引き下げるよう加工条件を補正すればよい。

図４のフローチャートを参照する実施形態のように、最初の１枚目の試験用ウェーハにおけるテラス平坦部の平均厚みと目標平均厚みとの差にのみ基づき厚み補正条件を適用してもよい。テラス加工後の平均厚みがウェーハ間でばらつく原因として、加工熱の変動が収束するまでの時間の影響が大きいと考えられるためである。しかしながら、フィードバックによる補正精度を高めるため、図６のフローチャートを参照する実施形態のようにテラス加工を行う度に厚み補正条件の再調整を行うことも好ましい。また、本発明方法においては、周方向厚みばらつきを補正する条件を１回のみの調整としつつ、平均厚みの補正をテラス加工する度に毎回行ってもよいし、逆に、周方向厚みばらつきを補正する条件を毎回調整しつつ、平均厚みの補正は１回のみの調整としても構わない。

これまで１枚目の貼り合わせウェーハ１００をテラス加工し、その次の２枚目の貼り合わせウェーハ１００のテラス加工から本発明によるテラス加工方法を適用する実施形態を説明してきた。本発明はすでにテラス加工された加工済み貼り合わせウェーハのテラス平坦部２０Ｂの周方向厚み分布に基づきテラス加工条件にフィードバック補正すればよく、任意のテラス加工済みの貼り合わせウェーハからテラス加工条件の補正条件を求めてもよい。例えば１枚目からＮ枚目までは、Ｚ軸方向の追従動作を含まない所定の初期条件でテラス加工を行ってもよい（Ｎは２以上の整数）。そして、（Ｎ＋１）枚目以降のテラス加工を行う際に、すでにテラス加工された加工済み貼り合わせウェーハ１００に相当する１～Ｎ枚目までの任意の貼り合わせウェーハに対して、本発明方法による第１工程及び第２工程を適用してもよい。この場合、（Ｎ＋１）枚目以降の貼り合わせウェーハ１００のテラス加工の際に面内補正条件及び厚み補正条件を適用して、Ｚ軸方向の追従動作を伴うテラス加工をすることができる。また、先に用いた用語「試験用」の表記は便宜的なものに過ぎず、製品仕様を満足していれば必ずしも廃棄対象とはならない。

以下で、本発明方法に適用して好適な貼り合わせウェーハ１００の具体的態様を説明する。ただし、本発明方法が以下の具体例に限定されないことは当然に理解される。

支持基板用ウェーハ１０及び活性層用ウェーハ２０としては、シリコン単結晶からなる単結晶シリコンウェーハを用いることができる。単結晶シリコンウェーハは、チョクラルスキー法（ＣＺ法）や浮遊帯域溶融法（ＦＺ法）により育成された単結晶シリコンインゴットをワイヤーソー等でスライスしたものを使用することができる。また、単結晶シリコンウェーハには炭素および／または窒素が添加されていてもよい。さらに、任意の不純物を添加して、ｎ型またはｐ型としてもよい。また、支持基板用ウェーハ１０及び活性層用ウェーハ２０は、シリコン単結晶以外のＧａＡｓやＳｉＣなどのバルクの化合物半導体であっても構わない。支持基板用ウェーハ１０及び活性層用ウェーハ２０を互いに同種の基板としてもよいし、異種基板を用いることも可能である。また、同種基板の場合も、導電型（ｐ型およびｎ型）および導電性を揃えてもよいし、異ならせても構わない。

絶縁膜３０は、シリコンウェーハを酸化雰囲気で熱処理を行うなどしてシリコンウェーハ表面に形成される酸化シリコンを用いることができる。また、絶縁膜３０は酸化シリコンに限られず、電気的絶縁体を用いることができ、例えば、窒化シリコンを用いてもよいし、ダイヤモンド又はダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ; Diamond Like Carbon）などを用いることもできる。

なお、活性層用ウェーハ２０は、テラス加工後の後工程によるエッチング及び薄膜化を経て活性層２１とすることができる（図１参照）。

以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。

支持基板用ウェーハ及び活性層用ウェーハとして、直径１５０ｍｍのシリコンウェーハを用意した。酸化膜を介して２枚のシリコンウェーハを貼り合わせ、貼合せ面の接合強化のための強化熱処理を行い、テラス加工前の貼り合わせウェーハ（以下、「ＳＯＩウェーハ」と称する）を得た。そして、同種のＳＯＩウェーハを多数用意した。これらＳＯＩウェーハのテラス加工にあたり、分光干渉法による非接触式厚み測定機を設けたウェーハテラス加工装置を用いる。

＜実験例１＞
まず、Ｚ軸方向の追従動作を含まない初期のテラス加工条件により、活性層用ウェーハに形成するテラス平坦部の高さ（未除去シリコンの目標残厚み）を３０μｍに設定して試験用のＳＯＩウェーハをテラス加工した。なお、研削砥石として＃８００のダイヤモンド砥粒を用いた。次いで、試験用のＳＯＩウェーハ（説明の便宜上、以下では「０枚目」と考える。）のテラス平坦部の周方向厚み分布を２２．５度間隔で１６点測定した。測定箇所はＳＯＩウェーハのテラス平坦部の中央位置とした。試験用のＳＯＩウェーハの周方向厚み分布を図７のグラフに示す。なお、図７ではテラス平坦部の目標厚み位置を基準位置（厚み：０μｍ）としており、図７以降のグラフにおいても同様である。

次に、試験用のＳＯＩウェーハにおいて測定された周方向厚みばらつきを補償するよう初期のテラス加工条件にフィードバックを行い、面内補正条件を付与した１枚目ＳＯＩウェーハを加工するための補正後のテラス加工条件を設定した。初期のテラス加工条件と、補正後のテラス加工条件とでは、平均厚みよりも厚い周方向位置ではＺ軸方向にステージを引き上げ、平均厚みよりも低い周方向位置ではＺ軸方向にステージを引き下げる条件での追従動作を含むか否かのみで異なる。貼り合わせウェーハ及び面取りホイールの回転数等のその他の加工条件は、初期のテラス加工条件と、補正後のテラス加工条件とで共通する。

そして、上記のとおり設定した補正後のテラス加工条件により、１枚目の貼り合わせウェーハをＺ軸方向に追従動作させながら、そのテラス加工を行った。１枚目の貼り合わせウェーハの周方向厚み分布を図７に示す。

図７に示されるように、試験用（０枚目）の貼り合わせウェーハはウェーハ厚み方向（すなわちＺ軸方向）に約±３μｍ程度のばらつきが見られる。これに対して１枚目のウェーハでは試験用ウェーハの周方向ばらつきを補償する条件でテラス加工を行っているため、厚み方向のばらつきを大幅に抑制することができた。

なお、図７における１枚目の貼り合わせウェーハにおける周方向厚み分布の平均厚みと目標厚みとの差は約３μｍあり、Ｚ軸方向のプラス側に偏在している。この結果から、初期及び補正後のテラス加工条件はいずれもテラス加工による取り代が全体的に不足していることが示唆される。そこで、実験例２として、貼り合わせウェーハにおける平均厚みと目標平均厚みとの差分の補償する厚み補正条件をさらにフィードバックして２枚目以降の貼り合わせウェーハのテラス加工を行った。

＜実験例２＞
１枚目ＳＯＩウェーハを加工するための補正後のテラス加工条件に対し、テラス平坦部における周方向厚み分布の平均厚みと目標平均厚みとの差分の補償するべくステージの昇降条件をさらに付与した追加補正テラス加工条件に従い、２枚目のＳＯＩウェーハのテラス加工を行った。具体的には、上記１枚目ＳＯＩウェーハを加工するための補正後のテラス加工条件に対して、Ｚ軸方向にステージ３１０を３μｍ押し上げるよう調整した加工条件により、２枚目のＳＯＩウェーハのテラス加工を行った。テラス加工後には、加工後のＳＯＩウェーハのテラス平坦部の周方向厚み分布を測定してテラス平坦部の平均厚みを求め、再度目標平均厚みとの差分の補償するべくステージの昇降条件を付与した追加補正テラス加工条件を付与した。こうしたフィードバックを繰り返して、３枚目以降のＳＯＩウェーハのテラス加工を順次行い、１５枚のＳＯＩウェーハのテラス加工を行った。１枚目から５枚目までの周方向厚みばらつきを図８Ａに示す。また、全１５枚のＳＯＩウェーハの平均厚みの推移を図８Ｂに示す。

図８Ａを参照すると、周方向の厚みばらつきは十分に抑制できていることが確認できる。また、図８Ｂを参照すると、少なくとも７枚目以降のＳＯＩウェーハの平気厚みは目標厚みで安定している。３枚目から６枚目まではＺ軸方向のマイナス側の厚みで推移しており、これは本実験例２では加工熱が収束するまでに時間を要したためではないかと推察される。

＜比較実験例＞
周方向厚みばらつきを補償する面内補正条件も、目標平均厚みとの差分の補償する厚み補正条件もいずれも付与せずに、実験例１における初期のテラス加工条件に従い、ＳＯＩウェーハのテラス加工を１５枚繰り返した。１枚目から５枚目までの周方向厚みばらつきを図９Ａに示す。また、全１５枚のＳＯＩウェーハの平均厚みの推移を図９Ｂに示す。

図９Ａを参照すると、比較実験例では周方向の厚みばらつきを抑制するための追従動作を行っていないので、周方向厚みのばらつきがいずれのＳＯＩウェーハにおいても見られる。図９Ａにおいて、周方向の厚みばらつきは同じ周方向位置において比較的同様の傾向を示すことが確認できるものの、全く同じではない。図９Ｂを参照すると、ＳＯＩウェーハのテラス加工を繰り返すにつれて厚み平均値が収束していく傾向は観察されるものの、Ｚ軸方向のマイナス側の厚みに偏在する。

以上のとおり、本発明に従うテラス加工方法により、テラス平坦部の周方向厚みばらつきを低減でき、さらにはウェーハ間の平均厚みのばらつきも低減できることが確認された。

本発明によれば、テラス平坦部の周方向厚みばらつきを低減できる貼り合わせウェーハのテラス加工方法を提供する。また、本発明によれば、この貼り合わせウェーハのテラス加工方法に用いるテラス加工装置を提供することができる。

１０ 支持基板用ウェーハ
２０ 活性層ウェーハ
２０Ａ テラス加工部
２０Ｂ テラス平坦部
２０Ｃ テラス傾斜部
２０Ｄ 未除去部分
２１ 活性層
３０ 絶縁膜
１００ 貼り合わせウェーハ
２００ 面取りホイール
２１０ 研削砥石
３１０ ステージ
２２０，３２０ 駆動部
５００ テラス加工装置
５００Ａ ウェーハ送りユニット
５００Ｂ 研削ユニット
５００Ｃ 厚み測定器
Ｔ テラス

Claims (6)

1. 支持基板用ウェーハ及び活性層用ウェーハが絶縁膜を介して貼り合わせられてなる貼り合わせウェーハの周縁部を、研削砥石を備える面取りホイールを用いてテラス加工し、該テラス加工を行うためのテラス加工条件を制御しつつ、該テラス加工を繰り返す貼り合わせウェーハのテラス加工方法であって、
   すでにテラス加工された加工済み貼り合わせウェーハのテラス平坦部の周方向厚み分布を測定する第１工程と、
   該第１工程により測定した前記周方向厚み分布における周方向厚みばらつきを補償する面内補正条件を前記テラス加工条件にフィードバックして補正後のテラス加工条件を調整する第２工程と、
   前記補正後のテラス加工条件に基づき、テラス加工前の貼り合わせウェーハのテラス加工を行う第３工程と、
   を含み、
   前記第３工程において、前記補正後のテラス加工条件に従い前記テラス加工前の貼り合わせウェーハを回転させながらその厚み方向に追従昇降させて前記テラス加工を行うことを特徴とする貼り合わせウェーハのテラス加工方法。
2. 前記第２工程において、前記周方向厚み分布における平均厚みと目標平均厚みとの差分の補償する厚み補正条件をさらにフィードバックして前記補正後のテラス加工条件を調整する、請求項１に記載の貼り合わせウェーハのテラス加工方法。
3. 前記第２工程を１回行い、同一の前記補正後のテラス加工条件に基づき前記第３工程を繰り返し行う、請求項１又は２に記載の貼り合わせウェーハのテラス加工方法。
4. 前記第１工程から前記３工程までを繰り返し行う、請求項１又は２に記載の貼り合わせウェーハのテラス加工方法。
5. 前記支持基板用ウェーハ及び前記活性層用ウェーハはいずれもシリコンウェーハである、請求項１～４のいずれか１項に記載の貼り合わせウェーハのテラス加工方法。
6. 請求項１～５のいずれか１項に記載の貼り合わせウェーハのテラス加工方法に用いるテラス加工装置であって、
   貼り合わせウェーハを載置するステージと、
   前記ステージに載置される前記貼り合わせウェーハのテラス平坦部の周方向厚み分布を測定する厚み測定器と、
   前記ステージを回転させながら前記ステージを昇降させる駆動部と、を備えることを特徴とする貼り合わせウェーハのテラス加工装置。

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