JP7152290B2

JP7152290B2 - 貼り合わせウェーハのエッジトリミング加工方法

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Publication number: JP7152290B2
Application number: JP2018234125A
Authority: JP
Inventors: 啓吾鈴木; はるか生馬
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 2018-12-14
Filing date: 2018-12-14
Publication date: 2022-10-12
Anticipated expiration: 2038-12-14
Also published as: JP2020093360A

Description

本発明は、２枚のウェーハを貼り合わせて形成された貼り合わせウェーハのエッジトリミング加工方法に係り、特に実質的に同一形状の２枚のウェーハを貼り合わせたときに好適な貼り合わせウェーハのエッジトリミング加工方法に関する。

ＬＳＩ技術の進展により半導体チップの集積化が進められてきているが、さらなる集積化のためには素子のこれ迄以上の微細化が必要となっている。しかしながら素子の微細化には限界があり２次元的な回路配置では、限界に近づいている。そのため、素子の微細化に代わり回路配置を３次元化して高集積化を図る試みがなされている。その例として、２枚のウェーハを積層貼り合わせしたウェーハ－オン－ウェーハ（ＷＯＷ）方式の貼り合わせウェーハがある。

貼り合わせウェーハでは、接着剤等を介してまたは直接、実質的に同じ形状の２枚のウェーハを貼り合わせている。２枚のウェーハの貼り合わせ工程では、貼り合わせ時の位置誤差や、ウェーハの貼り合わせ面が当接しその貼り合わせ面が固定するまでの間に、何らかの原因で２枚のウェーハ間で相対移動する可能性があるので、例えば０．５ｍｍ等の所定の位置ずれを許容している。

このウェーハ間の位置ずれは、後工程であるエッジトリミング工程で解消される。すなわち、貼り合わされた２枚のウェーハの中心位置を求め、求められた中心の周りに貼り合わせウェーハを回転させて砥石を用いてエッジトリミングすれば、真円形状の貼り合わせウェーハが得られる。

特許文献１には、上側に置かれたボンドウェーハと下側にあるベースウェーハの２枚のウェーハを積層して貼り合わせた、貼り合わせ基板の外周部を研削する外周研削装置が開示されている。この公報では、貼り合わせ基板の外周研削に当たり、テラス加工幅の公差を改善するために、貼り合わせ基板をアライメントするアライメント手段と、アライメント手段によりアライメントされた貼り合わせ基板のうちの、ボンドウェーハの外周部を研削する研削手段を有する。アライメント手段が、ベースウェーハを基準として、貼り合わせ基板をアライメントしている。

また特許文献２には、貼り合わせウェーハの外周円位置を正確に検出する加工方法が開示されている。この公報では、サポートプレート上にウェーハが貼着された貼り合わせウェーハの外周縁から、ウェーハの中心側に所定の距離離れた位置を、切削ブレードで切削している。そして、照射手段で貼り合わせウェーハの外周縁に光を照射するとともに、貼り合わせウェーハを挟んで照射手段と対面する撮像手段で貼り合わせウェーハの外周縁を撮像して撮像画像を形成し、撮像画像をもとに貼り合わせウェーハの外周縁を検出している。さらに検出した外周縁位置に基づいて、貼り合わせウェーハの外周縁から中心側に所定の距離離れた位置で回転する切削ブレードを切り込み、チャックテーブルを回転させてウェーハを切削している。

なお非特許文献１には、２枚のウェーハを貼り合わせて作成された貼り合わせウェーハにおける２枚のウェーハの中心位置の位置ずれを測定することが記載されている。この文献においては、貼り合わせウェーハの側面部にレーザ走査する形状センサと、ＬＥＤ光源およびＣＣＤセンサからなるエッジセンサを配設し、エッジセンサからの出力に基づいて貼り合わせウェーハの各ウェーハの中心位置を求めている。そしてこれら２つの中心位置の差から貼り合わされた２枚のウェーハの位置ずれを演算している。

特開２００６－２５３３８７号公報特表２０１７－１８８５９９号公報

古田他、「貼り合わせウェーハのずれ測定法」、神戸製鋼技法、第６４巻第２号、第１１５～１１８頁、２０１４年１０月

実質的に同一形状の２枚のウェーハを、上下に貼り合わせて形成される貼り合わせウェーハでは、上述したとおり貼り合わせ時に中心位置ずれを所定範囲で許容している。そのため、貼り合わされた上下２枚のウェーハの中心位置は必ずしも一致しておらず、場合によっては上側のボンドウェーハの一部が下側のベースウェーハからはみ出て、ベースウェーハに支持されていない部分を生じて接合されている。この状態の貼り合わせウェーハを、ウェーハの輪郭だけを検出するレーザセンサ等を用いて位置決めすると、上下のウェーハの重なり形状がウェーハ形状として検出されるので、実際は上下ウェーハでそれぞれの中心がずれている貼り合わせウェーハとしての中心位置は、下側のベースウェーハの中心位置とは異なる。

従来のエッジトリミング加工では、検出された貼り合わせウェーハの輪郭に基づく中心位置を回転中心として、貼り合わせウェーハを回転させ、その外周に研削砥石を当接させている。そのため、ベースウェーハの中心とは異なった点を回転中心として加工しており、初期の目標位置とは異なった位置まで砥石による切り込みが生じて、トリミング加工幅の異常事態を生じる恐れがある。このようなときには、最悪の場合、ウェーハの損傷を生じ、半導体製造における歩留まりの低下を引き起こす。

上記特許文献１では、保持台と複数のピンを設け、この複数のピンを保持台周りに位置調整可能に配設し、ベースウェーハとボンドウェーハが貼り合わされた貼り合わせウェーハをボンドウェーハを上側にして保持台に載置している。そして、位置調整可能な複数のピンは、ボンドウェーハに当接せずにベースウェーハの外周にのみ当接するよう、高さ調整されている。その後、調整可能な複数のピンの位置から、ベースウェーハの中心位置を求め、ベースウェーハを基準とした貼り合わせ基板の外周加工を可能にしている。

ところで、ＷＯＷ方式の貼り合わせウェーハは、実質的に同一形状の２枚のウェーハが貼り合わせられたものであるから、その全厚さは各ウェーハ厚さの和程度である。従って、ピンの高さ調整をベースウェーハ厚さの範囲で調整するのであれば、例えば１００μｍ厚さのウェーハであれば、ピン高さの調整は１００μｍ未満の調整範囲となり、調整に多大な工数を要する。また、ピン高さの工数が増すにつれて、ピンとウェーハの接触の機会が増すから、固体であるピンとウェーハの調整中の接触により、ウェーハを傷つける恐れも増加する。

また、特許文献２に記載の貼り合わせウェーハの加工方法では、光学的手段を用いて得られた画像を２値化処理して貼り合わせウェーハの輪郭を検出している。この公報に記載のウェーハの加工方法では、上下に積層された２枚のウェーハの中心位置が位置ずれして貼り合わせられる場合については十分には考慮されていないので、上下のウェーハが位置ずれしていると、上下２枚のウェーハのずれた中心間の中間の位置を中心として、ウェーハの切断がなされる恐れがある。その結果、上側に位置するボンドウェーハの外周未接合部が加工されなかったり、中心側に切り込まれすぎたりする恐れを生じる。

非特許文献１には、実質的に同形状の２枚のウェーハを上下に重ねて貼り合わせした貼り合わせウェーハの輪郭を、レーザ光学系を用いて検出することが記載されている。しかしながらこの文献に記載の貼り合わせウェーハのずれ測定法では、上下２枚のウェーハの位置ずれ量およびずれ位置が計測できるものの、位置ずれ量に基づいてどのようにウェーハをエッジトリミングするかについては開示がない。

本発明は、上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、実質的に同一形状の２枚のウェーハを貼り合わせた貼り合わせウェーハにおいて、ボンドウェーハおよびベースウェーハのチップ形成部に影響を及ぼすことなく、確実に目標加工量に近い適正量だけウェーハ外周のエッジをトリミング可能にすることにある。本発明の他の目的は、ＷＯＷ方式の貼り合わせウェーハのエッジトリミングにおいて、下側のベースウェーハを基準とした加工を行って、上側にあるボンドウェーハの外周部を全周にわたって加工することにより、半導体製造に寄与しないウェーハ部分のクラックの発生や破損等に起因する歩留まりの低下を防止することである。

上記目的を達成する本発明の特徴は、ベースウェーハとボンドウェーハを貼り合わせて形成した貼り合わせウェーハの周縁部を加工するエッジトリミング加工方法において、前記貼り合わせウェーハを構成する前記ボンドウェーハが前記ベースウェーハからはみ出したはみ出し領域を検出し、検出した前記はみ出し領域を含む前記ボンドウェーハの周縁部のみを研削加工する第１段階の研削加工工程と、前記ボンドウェーハと前記ベースウェーハの周縁部を同時に研削加工する第２段階の研削加工工程を含むことにある。

そしてこの特徴において、前記第１段階の研削加工工程と第２段階の研削加工工程において、回転する砥石に対して前記貼り合わせウェーハを実質的に水平方向から接近させるＹ軸切り込みを用いることが望ましく、前記ボンドウェーハのはみ出し領域の検出は、前記貼り合わせウェーハの外周部に対向して配置した光源とラインセンサを用いて実行することが好ましい。

また上記特徴において、前記第１段階の研削加工工程では、前記ボンドウェーハのはみ出し領域を検出する際に得られた貼り合わせウェーハの最大径から最小径を差し引き、その差分の半分だけ前記ベースウェーハの回転中心からオフセットした位置を回転中心として研削加工し、前記ボンドウェーハの最大はみ出し領域では、加工後に前記ベースウェーハと実質的に面位置まで研削され、前記ベースウェーハの最大はみ出し領域では加工後に前記ボンドウェーハが実質的に研削されていないことが望ましい。

また、前記第２段階の研削加工工程では、前記ベースウェーハの中心位置を中心に第１段階の研削加工工程を終えた貼り合わせウェーハを所定切り込み深さまで加工することが好ましい。さらに、前記貼り合わせウェーハが、実質的に同一形状の２枚のシリコンウェーハであってもよい。

本発明によれば、光学式の輪郭検出手段を用いて、２枚のウェーハを上下に貼り合わせた貼り合わせウェーハの各ウェーハの中心を検出できるので、下側にあるベースウェーハの中心位置に基づくエッジトリミング加工が可能になり、確実に目標加工量に近い適正量だけウェーハ外周をエッジトリミング加工できる。また、ＷＯＷ方式の貼り合わせウェーハのエッジトリミング加工において、下側のベースウェーハを基準とした加工を行えるので、上側にあるボンドウェーハの外周部を全周にわたって加工することが可能になり、半導体製造に寄与しないウェーハ部分のクラックの発生や破損等に起因する歩留まりの低下を防止できる。

本発明に係るウェーハ加工装置の一実施例の上面図である。図１のウェーハ加工装置が備える研削部の正面図である。レーザセンサを備えたウェーハ外径測定装置の斜視図である。図３の出力例を示す図である。エッジトリミング加工中心を求める方法を説明する図である。貼り合わせウェーハのエッジトリミング加工方法を説明する図である。貼り合わせウェーハのエッジトリミング加工方法を説明するフローチャートである。

以下、本発明に係るウェーハのエッジトリミング加工装置の一実施例を、図面を用いて説明する。図１は、エッジトリミング加工装置１０の一実施例の概略上面図であり、図２は、図１に示すエッジトリミング加工装置１０が備える研削装置１６の正面図である。本実施例のエッジトリミング加工装置１０は、同一の研削装置１６を２組備えている。

エッジトリミング加工装置１０は、供給回収部１４、測定・アライメント部２２、２台の研削装置１６、洗浄・乾燥部２０、および搬送手段２４を備えている。なお図示を省略したが、これら各部１４、２２、１６、２０および手段２４を制御する操作パネルや制御装置も有している。

供給回収部１４は、エッジトリミング加工する貼り合わせウェーハＷをウェーハカセット３０から測定・アライメント部２２および加工部１９側へ供給するとともに、エッジトリミング加工された貼り合わせウェーハＷを加工部１９側からウェーハカセット３０、３１に回収する。本実施例の供給回収部１４は、３台のウェーハカセット３０、１台のウェーハ供給回収ロボット３４を備える測定搬送部１２、および１台のリジェクト用ウェーハカセット３１を備える。

測定搬送部１２は、カセットテーブルにセットされた各ウェーハカセット３０から、貼り合わせウェーハＷを１枚ずつ取り出して測定・アライメント部２２に供給する。それとともに、エッジトリミング加工が終了した貼り合わせウェーハＷを測定・アライメント部２２からウェーハカセット３０、３１に収納する。その際、測定・アライメント部２２で仕様を満たさずＮＧであった貼り合わせウェーハＷはリジェクト用ウェーハカセット３１に、仕様を満たす貼り合わせウェーハＷはウェーハカセット３０に収納する。供給回収ロボット３４は、例えば３軸回転型の搬送アームであり、吸着パッドで貼り合わせウェーハＷの表面を真空吸着して貼り合わせウェーハＷを保持する。測定搬送部１２は、例えば基部が円運動可能な構造になっており、基部が円の外周を移動することで、各ウェーハカセット３０、３１と測定・アライメント部２２へ貼り合わせウェーハＷを供給および回収できるようになっている。一方、各ウェーハカセット３０、３１と測定・アライメント部２２は、測定搬送部１２側に開口して、貼り合わせウェーハＷを受入れ、取り出すことを可能にしている。

測定・アライメント部２２は、エッジトリミング加工する貼り合わせウェーハＷの厚さや以下に詳細を説明する貼り合わせウェーハＷの中心位置を計測する。測定・アライメント部２２は、測定テーブル５０、厚さセンサ５２、外径測定装置５４および選択的にエッジ形状検出センサを備える。測定テーブル５０は、その中心軸周りに貼り合わせウェーハＷを回転させる。エッジ形状検出センサ５６（不図示）はレーザセンサであり、貼り合わせウェーハＷの外周エッジ形状やノッチが形成されている場合にノッチを検出する。

２台の研削装置１６は、エッジトリミング加工装置１０の正面部に並列して配置されており、それぞれ、貼り合わせウェーハＷの外周エッジトリミング加工を２段階に実行する。２台の研削装置１６は互いに同一の構成であり、貼り合わせウェーハＷを所定位置に位置決めするための研削テーブル６０とスピンドル６２から構成される。

洗浄・乾燥部２０は、エッジトリミング加工後の貼り合わせウェーハＷを洗浄し、その後貼り合わせウェーハＷを乾燥させる。洗浄テーブル８２に保持した貼り合わせウェーハＷを回転させながら、貼り合わせウェーハＷの表面に洗浄液を噴射して、貼り合わせウェーハＷの表面に付着した汚れを剥離除去する、例えばスピン洗浄装置を備える。また、洗浄液を除去するための図示しない乾燥手段を備える。

搬送手段２４は、研削装置１６で加工を終えた貼り合わせウェーハＷを、洗浄・乾燥部２０に搬送および回収する。回収された貼り合わせウェーハＷは、再加工するために研削装置１６に戻される、または最終形状チェックおよび割れや欠け等の製品チェックをするために測定・アライメント部２２へ搬送される。測定・アライメント部２２で形状チェックや製品チェックをする場合には、搬送手段２４は研削装置１６の背面空間６６を通って、研削加工後の貼り合わせウェーハＷを測定・アライメント部２２へ搬送する。

次に、図１のＡ部に示した本発明の特徴的部分である研削装置１６の構成について、図２を用いて説明する。２台の研削装置１６の構成は同じであるから、図１のＡ部についてのみ説明するが、他方の研削装置１６も同様である。

研削装置１６Ａは、貼り合わせウェーハＷを載置する研削テーブル６０と砥石１５２を搭載したスピンドル６２を備える。本実施例では、研削テーブル６０はＸ―Ｙ平面内を移動可能であり、スピンドル６２はＸ―Ｙ平面内に、その位置が固定されている。従って貼り合わせウェーハＷの外周加工であるエッジトリミング加工をする場合には、研削テーブル６０とともに貼り合わせウェーハＷを移動させて、スピンドル６２上の砥石１５２に接近させる。

研削テーブル６０は、ベース１４１上に載置されたＸ軸ベース１２１、２本のＸ軸ガイドレール１２２、４個のＸ軸リニアガイド１２３、ボールスクリューとサーボモータで構成されたＸ軸駆動手段１２５により、図２のＸ方向に移動されるＸテーブル１２４を有して、Ｘ軸駆動機構２２０を構成する。Ｘテーブル１２４上には２本のＹ軸ガイドレール１２６が載置され、４個のＹ軸リニアガイド１２７、図示しないボールスクリューとサーボモータから構成されるＹ軸駆動手段、およびＹ軸駆動手段によりＸ方向に直交するＹ方向に移動されるＹテーブル１２８とともに、Ｙ軸駆動機構２３０を構成する。

Ｙテーブル１２８の上部には、２本のＺ軸ガイドレール１２９と、図示しない４個のＺ軸リニアガイドにより案内され、Ｚ軸駆動手段１３０によって図２のＺ方向に移動されるＺテーブル１３１が組み込まれている。Ｚテーブル１３１は、ボールスクリュー及びステッピングモータを備えるＺ軸駆動手段１３０によって図２のＺ方向に移動される。Ｚ軸駆動手段１３０等は、Ｚ軸駆動機構２４０を構成する。Ｚテーブル１３１には、θ軸モータ１３２、θスピンドル１３３が組み込まれている。θスピンドル１３３の一端側には、貼り合わせウェーハＷを吸着載置するウェーハテーブル１３４が取り付けられている。

ウェーハテーブル１３４は、回転中心Ｏｇ（図６参照）を中心として図２のθ方向に回転する。ウェーハテーブル１３４の上面には、図１に示した搬送手段２４が配設可能であり、搬送手段２４の先端には下向きに吸着パッドが取り付けられる。吸着パッドは真空源と連通し、エッジトリミング加工される貼り合わせウェーハＷが載置されて吸着固定される。研削テーブル６０が、貼り合わせウェーハＷを図２のθ方向に回転させるとともに、Ｘ、Ｙ、及びＺ方向に、所定位置まで移動させる。スピンドル６２では、基台１５０内にＡＣサーボモータ１５１が固定収容され、ダイレクトドライブ方式で、例えば回転速度５００ｒｐｍ（約８．３Ｈｚ）で回転される。

ところで、本実施例で使用する貼り合わせウェーハＷは、前工程で実質的に同一形状の２枚のシリコンウェーハＷ_０を貼り合わせて形成されている。各シリコンウェーハＷ_０は、例えば直径３００ｍｍ、厚さ０．６～１．０ｍｍ程度の１２インチウェーハＷであり、接着剤等の接着手段で貼り合わされる。具体的な貼り合わせにおいては、２枚のウェーハＷ_０を積層し、積層された２枚のウェーハＷ_０、Ｗ_０間に接着手段を塗布する。このとき、２枚のウェーハＷ_０の積層における位置ずれ、および接着手段が固化する際に接着力の局所的不均一を発生して生じる位置ずれ等により、微視的には、実質的に同一のウェーハＷ_０の中心位置Ｏ_１、Ｏ_２が互いに異なってくる。

貼り合わせウェーハＷの貼り合わせ時には、２枚のウェーハＷ_ｂａ、Ｗ_ｂｏの間に中心位置間で、例えば０．５ｍｍの中心位置Ｏｂａ、Ｏｂｏの誤差を許容している。後工程で、中心位置間の位置誤差を考慮せずにチップへの切断等を実行すると、有効なチップ領域が変化しているので、絶縁不良等の不具合を生じる恐れがあり、何らかの対応が必要になる。

そこで、貼り合わせ時の位置ずれがチップへの切断に影響しないよう、貼り合わせ工程が済んだ後に、貼り合わせウェーハＷの周縁部に形成される、接着不全部のような不要部の除去とともに位置ずれを補償するエッジトリミング加工を実施する。例えば、エッジトリミング加工では、貼り合わせウェーハＷで下側に位置するベースウェーハＷ_ｂａを基準にして、外周部に半径方向長さで約１～７ｍｍ、高さ方向に上側に位置するボンドウェーハＷ_ｂｏの全高とベースウェーハＷ_ｂａの貼り合わせ面からの厚さを含めて、１００μｍ程度の厚さをエッジトリミング加工することが求められる。

次に、エッジトリミング加工前に図１の測定・アライメント部２２で実施する、貼り合わせウェーハＷの外径測定方法およびその測定結果に基づく貼り合わせウェーハＷの加工中心位置の求め方について、図３ないし図６を用いて説明する。図３は、測定・アライメント部２２に配設された外径測定装置５４の模式図であり、同図（ａ）はその斜視図、同図（ｂ）は側面図である。

測定・アライメント部２２には、測定テーブル５０が配設されており、ウェーハ供給回収ロボット３４により搬送された貼り合わせウェーハＷが載置されている。この状態では、貼り合わせウェーハＷは測定テーブル５０のほぼ中心に配置されてはいるものの、正確な加工中心には位置していない。上述したように、ベースウェーハＷ_ｂａとボンドウェーハＷ_ｂｏは正確には位置が一致していないので、エッジトリミング加工において意図しないウェーハ領域、特にボンドウェーハＷ_ｂｏのチップ形成面の研削を防止するため、ベースウェーハＷ_ｂａの中心である正確な加工中心Ｏ_ｂｏを求める。

貼り合わせウェーハＷは、ワイヤカット等でスライスされた２枚のシリコンウェーハＷ_ｂｏ、Ｗ_ｂａを貼り合わせて形成されているので、その表面性状は鏡面に近く、またガラス基板のように光を透過することもない。そこで、貼り合わせウェーハＷの外径を、光学的に光が透過（または通過）する部分と通過せずに反射する部分との対比で求める。その際、光がボンドウェーハＷ_ｂｏの上面で反射したのか、ベースウェーハＷ_ｂａの上面で反射したのかは、判定できない。どの面で反射したかは、図示しない形状観察手段または可視カメラ等で判断する。

貼り合わせウェーハＷの外径測定装置５４は、測定テーブル５０の外周部に配設されている。外径測定装置５４は、ベース３２８上に立設された支柱３２２の長手方向中間部に間隔を置いて保持された２つの保持材３２４、３２６を備える。２つの保持材３２４、３２６を、ほぼ測定テーブル５０の半径方向に一致するように配置する。一方の保持材３２４が他方の保持材３２６に面する側には、測定テーブル５０の半径方向に一致するように配置された１個または複数の光源３１０が配設されている。他方の保持材３２６が一方の保持材３２４に対向して面する側には、光源３１０に対応して複数のセンサを有するラインセンサ３１２が配設されている。ラインセンサ３１２も、ほぼ測定テーブル５０の半径方向に一致するように配置されている。光源３１０とラインセンサ３１２は、制御部３５０に接続されており、ラインセンサ３１２が検出した検出光から、貼り合わせウェーハＷを構成するベースウェーハＷ_ｂａの中心および外径φＤの分布を演算する。

光源３１０からは、ラインセンサ３１２に向けて下向きに平行光が放射され、ボンドウェーハＷ_ｂｏとベースウェーハＷ_ｂaの少なくともいずれかの上面で光路を遮られる放射光３０４と光路を妨げられること無くラインセンサ３１２に到達する放射光３０２とが発生する。測定テーブル５０を中心軸５０ａ周りに連続回転させ、この２種の放射光３０４、３０２の境界を連続して検出することで、貼り合わせウェーハＷの輪郭が検出される。検出された輪郭に基づいて、現在の回転中心（測定テーブル５０の回転中心）Ｏに対するベースウェーハＷ_ｂａの位置Ｏ_ｂａ、および現在の回転中心Ｏに対応した貼り合わせウェーハＷの外径（輪郭までの距離）が、測定テーブル５０の回転角αに対して求められる。

ラインセンサ３１２の出力例を図４（ａ）に、この出力例に基づいて求めた現在の回転中心Ｏに対する貼り合わせウェーハＷの外径（輪郭）の軌跡を図４（ｂ）に示す。図４（ａ）において、横軸は測定テーブル５０の回転角α（°）である。縦軸は、複数のセンサからなるラインセンサ３１２全体の出力（Ｖ）であり、光源３１０から放射された放射光の内のどの程度がラインセンサ３１２まで到達したか、逆に言えばどの程度が貼り合わせウェーハＷで遮られたかを示す。ラインセンサの出力（Ｖ）は測定テーブル５０の半径位置に対して予め構成されており、出力（Ｖ）が低いほど貼り合わせウェーハＷの外径が大きく、出力（Ｖ）が高いほど貼り合わせウェーハＷの外径が短いことを示す。

２枚のシリコンウェーハＷ_ｂａとＷ_ｂｏの位置が完全に一致して貼り合わせウェーハＷが形成され、かつ完全に測定テーブル５０の中心と貼り合わせウェーハＷの中心が一致している場合には、出力は測定テーブル５０の回転角αに対して一定となる。また２枚のシリコンウェーハＷ_ｂａとＷ_ｂｏが完全に一致して貼り合わせられていても、測定テーブル５０に対して変位して載置されていると、測定テーブル５０が１回転する間に極大部と極小部を各１個有する出力形状が得られる。一般的には、２枚のシリコンウェーハＷ_ｂａとＷ_ｂｏの位置は完全には一致せず、また位置調整していない場合には測定テーブル５０の中心に貼り合わせウェーハＷの中心を一致させるのも困難であるから、図４（ａ）に示すように、測定テーブル５０が１回転する間に２個の極大部と２個の極小部を有する出力形状が得られる。

図４（ａ）に示した出力に基づき、貼り合わせウェーハＷの外径（輪郭）を極座標表示して、図４（ｂ）に示す。中心位置ずれを明確にするために、例えば呼び径（１２インチウェーハならφ３００）等を基準外径φＲｅｆとして、この基準外径φＲｅｆからのずれΔρを、開始位置からの角度αに対して１目盛、例えば５０μｍの図にプロットする。ここで、図４（ｂ）の基準外径φＲｅｆは、図４（ａ）のＶ_０に対応する。図４（ａ）からは、ひょうたん型の２個の円弧の組み合わせ形状が得られる。

次にこのように得られた極座標表示の図形から、貼り合わせウェーハを構成するベースウェーハＷ_ｂａとボンドウェーハＷ_ｂｏの中心位置Ｏ_ｂａ、Ｏ_ｂｏを求める演算方法を、図５を用いて説明する。図５は、図４（ｂ）に対応する図である。なおこの演算において、ベースウェーハＷ_ｂａとボンドウェーハＷ_ｂｏのずれ位置関係は、他の方法により知られているものとする。例えば図５においては、左側の弧状部が外径測定装置５４により検出されたベースウェーハＷ_ｂａの輪郭であり、右側の弧状部がボンドウェーハＷ_ｂｏの輪郭である。

左側の弧状部上の３点以上の複数の点を選び、その３点以上の点から輪郭線を円弧近似することにより半径ρの円弧とその中心位置が得られ、得られた中心位置がベースウェーハＷ_ｂａの中心位置Ｏｂａとなる。同様にしてボンドウェーハＷ_ｂｏの中心位置Ｏｂｏも求められる。これにより、現在の回転中心Ｏから各ウェーハＷ_ｂｏ、Ｗ_ｂａの中心位置Ｏｂａ、Ｏｂｏまでの位置ずれベクトルＡ、Ｂが求められる。従って、この位置ずれベクトルＡの量だけ貼り合わせウェーハＷの位置を移動させれば、ベースウェーハＷ_ｂａの中心位置Ｏｂａを測定テーブル５０の回転中心Ｏに一致させることができ、ベースウェーハＷ_ｂａの中心Ｏｂａ周りに貼り合わせウェーハＷを回転させることができる（図６（ｃ）参照）。これらの関係は、外径測定装置５４が備える制御部３５０に記憶される。

得られたベースウェーハＷｂａの回転中心Ｏｂａに基づいて、貼り合わせウェーハＷをエッジトリミング加工する詳細を、図６を用いて説明する。図６では、比較のために貼り合わせウェーハＷについての従来のエッジトリミング方法も示す（図６（ｄ）、（ｅ）図）。なおこの図６においては、砥石１５２を貼り合わせウェーハＷの周方向２カ所に一点鎖線で示しているが、図２から明らかなように、加工に用いる砥石１５２は１個である。貼り合わせウェーハＷの周方向位置の違いによる加工の違いを示すために、参考までに相対位置関係を併せ記載している。

図６（ａ）に示すように、ウェーハカセット３０から測定・アライメント部２２へ供給回収ロボット３４を用いて搬送された貼り合わせウェーハＷは、測定テーブル５０の回転中心Ｏとは位置ずれして測定テーブル５０上に載置される。この状態で、図４、５に記載した方法により、外径測定装置５４を用いて貼り合わせウェーハＷの輪郭を測定し、ベースウェーハＷ_ｂａの中心位置Ｏｂａを求める。そして供給回収ロボット３４を用いてウェーハテーブル１３４に載置する。その際図６（ｂ）に示すように、ベースウェーハＷ_ｂａの中心位置Ｏｂａと研削テーブルの回転中心Ｏｇを、測定・アライメント部２２の計測および演算結果を用いて一致させる。

接着剤を塗布して貼り合わせた貼り合わせウェーハＷでは、外周部に塗布した接着剤が端部の隙間からはみ出てウェーハの接着面以外の面を汚染するのを防止する等の目的で、端部近傍では接着剤量を少なくしている。その結果、各ウェーハの外周縁部には接着剤が塗布されていない貼り合わせ面が形成される場合がある。接着剤が無い部分はウェーハ同士が貼り合わされておらずチップを形成できないので、予めそのようなチップを形成できない領域の発生を見込んでエッジトリミング加工している。上述したように、チップを形成できない領域として各ウェーハの外周部から半径方向に１～７ｍｍを見込んで、貼り合わせウェーハＷの外周を研削している。本実施例では、この接着が不完全な領域として見込んだ範囲に、貼り合わせウェーハＷを構成する上下２枚のウェーハの不完全重なり部、すなわち重なっていない部分を含めて加工することにより、エッジトリミング加工時に、予期したより過大な切り込み量の研削が発生するのを防止する。

そこで、本発明では研削加工工程を２段階で実施する。第１段階は、図６（ｂ）に示す加工状態であり、第２段階は図６（ｃ）に示す加工状態である。第１段階の加工状態では、外径測定装置５４で検出されたボンドウェーハＷ_ｂｏのはみ出し部を研削する。貼り合わせウェーハＷを測定・アライメント部２２に搬送し、詳細を後述する貼り合わせウェーハＷの加工中心Ｏ_１がウェーハテーブル１３４の回転中心Ｏｇに一致するようアライメントする。アライメントされた貼り合わせウェーハＷは、加工部１９側へ移される。その後、図２に示すスピンドル６２側へ研削テーブル６０を近づけるＹ軸切り込みを実行する。なお、スピンドル６２に取付けた砥石１５２は、例えば直径２００ｍｍの８００番の金属砥石である。

Ｙ軸切り込みを実行する前に、研削テーブル６０が備えるＺ軸駆動機構２４０を用いて、砥石１５２の高さを調整する。具体的には、貼り合わせウェーハＷを構成するボンドウェーハＷ_ｂｏとベースウェーハＷ_ｂａの貼り合わせ界面に、砥石１５２の底面を一致させる。その後、Ｙ軸切り込みにおいて、貼り合わせウェーハＷの外周方向から中心部へ向けて水平方向に研削テーブル６０を移動させる。このときの切り込み量と貼り合わせウェーハＷの加工中心Ｏ_１について、以下に詳述する。

第１段階の研削加工工程では、貼り合わせウェーハＷのエッジトリミング加工後に求められる目標形状を超えて研削されることが無い範囲で、ボンドウェーハＷ_ｂｏがベースウェーハＷ_ｂａからはみ出た部分を取り除く。その際、トリミング幅（貼り合わせウェーハＷの半径方向における長さ）は、貼り合わせウェーハＷを測定・アライメント部２２で測定した際に検出された、貼り合わせウェーハＷの外径の最大値と最小値を用いて決定される。貼り合わせウェーハＷの外径の最大値は、ベースウェーハＷｂａの外径にボンドウェーハＷｂｏのはみ出し部長さを加えた値である。また最小値は貼り合わせウェーハＷを構成する各ウェーハＷ_ｂａ、Ｗ_ｂｏの外径である。この最大値から貼り合わせウェーハＷの外径の最小値を減算して差分を取り、目標値（初期設定値）と平均した値の幅（トリミング幅）だけ、エッジトリミング加工する。

エッジトリミング加工幅が決定したので、ボンドウェーハＷ_ｂｏの中心位置Ｏｂｏからトリミング幅の１／２だけ外径の最大値側へ加工中心位置Ｏ_１をオフセットする。これによりボンドウェーハＷ_ｂｏの最大はみ出し部分はベースウェーハＷ_ｂａの輪郭に沿って面位置となり、一方ベースウェーハＷ_ｂａだけがありボンドウェーハＷ_ｂｏが貼り合わされていない最大未重なり部では、ボンドウェーハＷ_ｂｏの加工代はゼロとなる。したがって、貼り合わせウェーハＷに第１段階のエッジトリミング加工を施した後の形状は、上方から見て、真円形状のベースウェーハＷ_ｂａにこのベースウェーハＷ_ｂａより僅かに小径のボンドウェーハＷ_ｂｏが載っており、全体としてはベースウェーハＷ_ｂａの外径に沿った真円形状の輪郭を示す。

次に図６（ｃ）に示すように、第２段階の研削加工工程を実行する。第２段階の研削加工工程を実行する前に、再び測定・アライメント部２２へ第１段階の研削加工工程を終えた貼り合わせウェーハＷを搬送する。そして、ウェーハテーブル１３４の回転中心Ｏｇと貼り合わせウェーハＷを構成するベースウェーハＷ_ｂａの中心位置Ｏｂａが一致するようにアライメントする。アライメント終了後は、加工部１９側に貼り合わせウェーハＷを移し、その後、図２に示すスピンドル６２側へ研削テーブル６０を近づける。

第２段階の研削加工工程では、砥石１５２の切り込み深さは、ベースウェーハＷ_ｂａの一部も含む、エッジトリミング加工で求められる所定切り込み深さである。第２段階の研削加工においても、実質的に水平方向から砥石１５２に貼り合せウェーハＷを接近させるＹ軸切り込みを実行する。すなわち、砥石１５２の底面をボンドウェーハＷ_ｂｏの上面から深さｔだけ下がった位置に位置決めし、研削テーブル６０をＹ軸方向に移動し、ボンドウェーハＷ_ｂｏとベースウェーハＷ_ｂａとを同時に加工する。

第２段階の研削加工工程後には、ボンドウェーハＷ_ｂｏの中心位置ＯｂｏがベースウェーハＷ_ｂａの中心位置Ｏｂａに対して位置ずれしている量だけ、最大加工幅Δｌ_１と最小加工幅Δｌ_２の間に差が生じる。しかしながら、ベースウェーハＷ_ｂａの回転中心Ｏｂａを中心に貼り合わせウェーハＷを回転させてエッジトリミングしているので、ベースウェーハＷ_ｂａが過大に研削される恐れは無い。逆に言えば、ベースウェーハＷｂａのチップ形成範囲に影響を及ぼすこと無く、設計加工径φＤｄｅｓまたはそれに最も近似した許容最大範囲が残るように、貼り合わせウェーハＷの外周部をエッジトリミング加工できる。

一方、従来のエッジトリミング方法は、貼り合わせウェーハＷがウェーハカセット３０から測定・アライメント部２２へ供給回収ロボット３４を用いて搬送される点では、本発明と同じである。その場合、図６（ａ）に示すように、貼り合わせウェーハＷが、測定テーブル５０の中心Ｏとは位置ずれして測定テーブル５０上に載置される点も本発明と同じである。

しかしながら、従来のエッジトリミング方法では、図６（ｄ）に示すように、測定・アライメント部２２で貼り合わせウェーハＷの輪郭を検出した後、検出した輪郭から最大直径となる位置を求め、その直径の中点をウェーハテーブル１３４の回転中心Ｏｇに合わせていた。すなわち、ベースウェーハＷ_ｂａの中心ＯｂａとボンドウェーハＷ_ｂｏの中心Ｏｂｏの中間点を貼り合わせウェーハＷの中心Ｏとして、ウェーハテーブル１３４の回転中心Ｏｇに合わせていた。そしてこの位置を中心にして、貼り合わせウェーハＷを回転させている。その際、砥石１５２の切り込み深さを設計切り込み深さであるｔに、半径方向切り込み量を設計加工径φＤｄｅｓが残る量に設定している。その後、ボンドウェーハＷ_ｂｏの全厚さとベースウェーハＷ_ｂａの貼り合わせ面から一部の高さまでの研削を、一度の研削加工で実施している。

研削加工終了後には、図６（ｅ）に示すように、最大加工幅Δｌ_１と最小加工幅Δｌ_２を有して設計加工径φＤｄｅｓが得られる。しかしながら、最大加工幅Δｌ_１部では、ベースウェーハＷ_ｂａ側で、貼り合わせウェーハＷの種類ごとに設定された貼り合わせ不全部を含む不要部の除去範囲１～７ｍｍを超えて、エッジトリミング加工される恐れがあった。つまり、ベースウェーハＷ_ｂａでは、チップ形成に影響を及ぼす部分まで研削される恐れがあり、その場合、半導体チップ製作における歩留まりの低下をもたらす。これに対して、本発明によるエッジトリミング方法では、ベースウェーハＷ_ｂａを基準にした第２段階の研削加工を実行するので、ベースウェーハＷ_ｂａが許容範囲を超えて研削加工される恐れが無い。

次に、上記貼り合わせウェーハＷのエッジトリミング加工方法に関する手順を、図７にフローチャートで示す。図１も参照する。ステップＳ７１０において、供給回収部１４のウェーハカセット３０内に収容されている貼り合わせウェーハＷを、測定搬送部１２を用いて測定・アライメント部２２に搬送する。測定・アライメント部２２では外径測定装置５４等を用いて貼り合わせウェーハＷの輪郭を検出した後、貼り合わせウェーハＷを構成する各ウェーハＷ_ｂａ、Ｗ_ｂｏの中心位置Ｏｂａ、Ｏｂｏを演算する。貼り合わせウェーハＷについて第１段階の研削加工を実施するために、演算して求めた中心位置Ｏｂａ、ＯｂｏおよびボンドウェーハＷ_ｂｏのはみ出し位置とはみ出し量に基づき、貼り合わせウェーハＷの回転中心位置Ｏ_１を求めてアライメントする（ステップＳ７２０）。アライメントされた貼り合わせウェーハＷの回転中心位置Ｏ_１を研削テーブル６０の中心位置に一致させ、貼り合わせウェーハＷを真空吸着して保持する（ステップＳ７３０）。

研削テーブル６０のＸ、Ｚ軸駆動機構２２０、２４０を駆動してスピンドル６２に取付けた砥石１５２と加工方向および加工高さを一致させ、研削テーブル６０のＹ軸駆動機構２３０を用いて、第１段階の研削加工工程を所定切り込み量だけ、Ｙ軸切り込みで実行する（ステップＳ７４０）。上述したように、この第１段階の研削加工工程ではボンドウェーハＷ_ｂｏの外周部のみ研削加工する。第１段階の研削を終了したら、搬送手段２４を用いて洗浄・乾燥部２０へ貼り合わせウェーハＷを搬送し、洗浄・乾燥する（ステップＳ７５０）。

その後、搬送手段２４を用いて、貼り合わせウェーハＷを測定・アライメント部２２へ搬送する。測定・アライメント部２２では、第２段階の研削加工工程、すなわち最終エッジトリミング加工を実行するために、貼り合わせウェーハＷのベースウェーハＷ_ｂａの中心位置Ｏｂａがウェーハテーブル１３４の回転中心Ｏｇに一致するようにアライメントする（ステップＳ７６０）。アライメントされた貼り合わせウェーハＷは、測定搬送部１２の供給回収ロボット３４を用いて研削テーブル６０にアライメントされて載置され、真空吸引により保持される（ステップＳ７７０）。

研削テーブル６０のＸ、Ｚ軸駆動機構２２０、２４０を駆動してスピンドル６２に取付けた砥石１５２と加工方向および加工高さを設定方向および設定高さに一致させ、研削テーブル６０のＹ軸駆動機構２３０を用いて、第２段階の研削加工工程を所定切り込み量だけ、Ｙ軸切り込みで実行する（ステップＳ７８０）。この第２段階の研削加工では、ボンドウェーハＷ_ｂｏだけでは無く、ベースウェーハＷ_ｂａも高さ方向に一部、外周部を研削加工する。

第２段階の研削加工工程が終了したら、エッジトリミング加工が終了したので、研削加工後の貼り合わせウェーハＷを、再び搬送手段２４を用いて洗浄・乾燥部２０へ搬送し、洗浄・乾燥する（ステップＳ７９０）。

洗浄・乾燥終了後に、搬送手段２４を用いて、貼り合わせウェーハＷを供給回収部１４のウェーハカセット３０内に収納する（ステップＳ８００）。なお、ウェーハカセット３０内に収納する前に、測定・アライメント部２２で貼り合わせウェーハＷの欠けや割れ等をチェックして、不具合が生じている物をリジェクト用ウェーハカセット３１に収容するようにしても良い。

上記実施例では、シリコンウェーハとシリコンウェーハを貼り合わせた貼り合わせウェーハについて説明したが、不透明材料製のウェーハ同士を貼り合わせて貼り合わせウェーハが形成されていれば、他の種類の貼り合わせウェーハであっても本発明を適用できることは言うまでも無い。また、上記実施例では２枚のシリコンウェーハの直径を同一にしているが、ベースウェーハＷ_ｂａに比べてボンドウェーハＷ_ｂｏの直径が僅かに小さいような貼り合わせウェーハＷまたはその逆にも適用できる。

１０…エッジトリミング加工装置、１２…測定搬送部、１４…供給回収部、１６…研削装置、１９…加工側、２０…洗浄・乾燥部、２２…測定・アライメント部、２４…搬送手段、３０…ウェーハカセット、３１…リジェクト用ウェーハカセット、３４…供給回収ロボット、５０…測定テーブル、５０ａ…中心軸、５２…厚さセンサ、５４…外径測定装置、６０…研削テーブル、６２…スピンドル、６６…背面空間、８２…洗浄テーブル、１２１…Ｘ軸ベース、１２２…Ｘ軸ガイドレール、１２３…Ｘ軸リニアガイド、１２４…Ｘテーブル、１２５…Ｘ軸駆動手段、１２６…Ｙ軸ガイドレール、１２７…Ｙ軸リニアガイド、１２８…Ｙテーブル、１２９…Ｚ軸ガイドレール、１３０…Ｚ軸駆動手段、１３１…Ｚテーブル、１３２…θ軸モータ、１３３…θスピンドル、１３４…ウェーハテーブル、１４１…ベース、１５０…基台、１５１…ＡＣサーボモータ、１５２…砥石、２２０…Ｘ軸駆動機構、２３０…Ｙ軸駆動機構、２４０…Ｚ軸駆動機構、３０２、３０４…放射光、３１０…光源、３１２…ラインセンサ、３２２…支柱、３２４、３２６…保持材、３２８…ベース、３５０…制御部、Ｗ…ウェーハ、Ｗ_ｂａ…ベースウェーハ、Ｗｂｏ…ボンドウェーハ、Ｏ…ウェーハの回転中心、Ｏ_１…第１段階の研削加工時のウェーハの回転中心、Ｏｂａ…ベースウェーハの回転中心、Ｏｂｏ…ボンドウェーハの回転中心、Ｏｇ…ウェーハテーブルの回転中心

Claims

ベースウェーハとボンドウェーハを貼り合わせて形成した貼り合わせウェーハの周縁部を加工するエッジトリミング加工方法において、
前記貼り合わせウェーハを構成する前記ボンドウェーハが前記ベースウェーハからはみ出したはみ出し領域を検出し、検出した前記はみ出し領域を含む前記ボンドウェーハの周縁部のみを研削加工する第１段階の研削加工工程と、前記ボンドウェーハと前記ベースウェーハの周縁部を同時に研削加工する第２段階の研削加工工程を含むことを特徴とする貼り合わせウェーハのエッジトリミング加工方法。
前記第１段階の研削加工工程と前記第２段階の研削加工工程において、回転する砥石に対して前記貼り合わせウェーハを実質的に水平方向から接近させる、Ｙ軸切り込みを用いることを特徴とする請求項１に記載の貼り合わせウェーハのエッジトリミング加工方法。
前記ボンドウェーハの前記はみ出し領域の検出は、前記貼り合わせウェーハの外周部に対向して配置した光源とラインセンサを用いて実行する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の貼り合わせウェーハのエッジトリミング加工方法。
前記第２段階の研削加工工程では、前記ベースウェーハの中心位置を中心に前記第１段階の研削加工工程を終えた前記貼り合わせウェーハを所定切り込み深さまで加工することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の貼り合わせウェーハのエッジトリミング加工方法。
前記貼り合わせウェーハが、実質的に同一形状の２枚のシリコンウェーハである、ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の貼り合わせウェーハのエッジトリミング加工方法。