JPH04305924A - 半導体基板製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】〔発明の目的〕

【産業上の利用分野】本発明は２枚の素材基板が接着一
体化されてなる接着二層基板の研磨加工装置に使用され
る半導体基板製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は上記接着二層基板の製造プロセス
を示すものである。接着二層基板の製造は、まず、鏡面
研磨された２枚の素材基板ω１　，ω２　の鏡面同士、
あるいは、それら２枚のうち少なくとも一方の表面に酸
化膜を設けた素材基板ω１　，ω２　の表面同士を、図
６（ａ）に示すように、清浄雰囲気下で物理的に接着し
、２００°Ｃ以上（通常、１０００°Ｃ×２ｈｏｕｒｓ
）の熱処理を加えて、図６（ｂ）に示すように、化学的
にも完全な一枚の基板Ｗとする。次に、同図（ｂ）に一
点鎖線で示すように、この基板Ｗにおける外周の未接着
部を研削除去し、その後、二層基板Ｗに対しグラインダ
ー加工を施して、図６（ｃ）に示すように、デバイス形
成層を作り込む側の素材基板層ω１　の不要部分を除去
するとともに、面取りエッチングを行って図６（ｄ）に
示すように角部の面取りを行う。最後に、基板層ω１　
の表面を鏡面研磨して、この基板層ω１　側が図６（ｅ
）に示すような所定厚のデバイス形成層とされた二層基
板Ｗとして完成する。

【０００３】ところで、このグラインダー加工やポリッ
シング加工を行う際には、接着二層基板Ｗをチャック台
や研磨プレートに固定し、砥石やラップ盤をその接着二
層基板に圧接させて両者を擦り合わせることにより、所
定の量を削り取るようにして行われる。

【０００４】この際の取りしろは、得ようとするデバイ
ス層の厚さに高い精度が要求されることに伴い、高精度
に決定し、加工を行わなければならない。特に、グライ
ンダー加工では取りしろが大きいから注意を要する。

【０００５】従来にあっては、このような取りしろの制
御を次のように行っていた。

【０００６】図７および図８はデバイス形成層が望まし
い仕上がりとなった接着二層基板を示し、図９は不良仕
上がりとなった接着二層基板を極端に示すものである。 これらの図中、（ａ）は二層基板のグラインダー加工前
の状態、（ｂ）はポリッシング加工後の状態をそれぞれ
示している。

【０００７】図７（ｂ）および図８（ｂ）に示すように
、望ましい仕上がりとは、デバイス形成層を成す基板層
ω１　の厚さがどの点を取っても一定になることである
。図９（ｂ）に示すように、二層基板Ｗ全体の厚さが一
定であっても、基板層ω１　の厚さが場所によって異な
るのが望ましくない仕上りである。

【０００８】そして、取りしろについては、所望のデバ
イス形成層厚ｔｆ　とポリッシング加工しろとを加えた
厚さｔ１　と既知の素材基板層ω２　の厚さｔ２　とを
加えた厚さｔ０　を残りしろとするように加工制御を行
っていた。

【０００９】しかし、シリコン基板の厚さはウェーハ面
内で一定ではなく、高精度に加工されたシリコンウェー
ハでさえ、５インチウェーハで面内約２μｍ程度のばら
つきがある。そのため、極端に描くと図９（ｂ）に示す
ようにデバイス形成層のウェーハ面内の厚さ均一性はあ
まり良い値が期待できない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の二
層基板の研磨加工装置では、素材基板のばらつきの影響
を受けるため加工精度が低かった。

【００１１】かかる問題は、不良品多発、材料の歩留ま
り低下につながり、また、例えば、ＭＯＳＬＳＩへの適
用を考えた場合、デバイス形成層厚の精度は、いくら大
きくても±０．１μｍ以下が要求され、上記従来の技術
では対応不可能であるため、是非とも解決したい問題で
ある。

【００１２】本発明は、この問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは素材基板のバラツキに影
響されることなく加工を精度良く行うことができる半導
体基板製造装置を提供することにある。

【００１３】〔発明の構成〕

【課題を解決するための手段】本発明の半導体基板製造
装置は、接着二層基板が設置される基板設置部と、この
接着二層基板における２つの素材基板層の界面位置を示
すデータを発生する界面位置データ発生手段と、その界
面位置データに基づいて上記二層基板の界面と研磨プレ
ートの加工面とが平行になるように基板設置部の姿勢を
調整する基板設置面調整手段とを備えていることを特徴
とする。

【００１４】

【作用】本発明によれば、加工対象である二層基板の２
層接着界面を基準に取りしろの制御を行うことができる
ため、素材基板のバラツキに影響されることなくデバイ
ス形成層の厚さをウェーハ面内で一定に制御することが
可能となる。

【００１５】

【実施例】以下に本発明の実施例について図面を参照し
つつ説明する。図１は本発明の一実施例に係るグライン
ダー加工装置の構成を示すものである。この図において
、１は研削盤であり、この研削盤１の下面には砥石２が
取付けられている。この研削盤１はその上面において駆
動軸３により吊支され、この駆動軸３により矢印ＹＺ１
　で示す方向に回転駆動されるとともに矢印ｘで示すよ
うに水平方向に往復運動させられ、これにより砥石２が
所定状態に運動させられる。

【００１６】４は基板チャック台であり、このチャック
台４は真空チャック機構５を内蔵し、この真空チャック
機構５の外郭部上面がそのチャック面６とされている。 基板Ｗは、このチャック面６に載置され、矢印Ａで示す
方向のエア圧（Ｖａｃ．）により吸引チャックされる。 チャック台４はその下面側において駆動軸７に連結され
、この駆動軸７により矢印ＹＺ２　で示す方向に回転駆
動され、これにより基板Ｗが所定状態に運動させられる
。

【００１７】研削を行なう際には、チャック面６上に基
板Ｗをセットした状態で、この基板Ｗと砥石２とを圧接
させ、軸３，７を作動させることで、基板Ｗと砥石２と
の相対運動により基板Ｗの素材基板層ω１　を研削する
。

【００１８】真空チャック機構５は、その基板Ｗと砥石
２との圧接のために矢印ｙで示すように上下方向に駆動
されるようになっている他、この真空チャック機構５に
はチャック面６と平行であって互いに直交する方向に延
びる２つの回転軸８，９が連結され、回転軸８により矢
印ＸＹで示す方向に回動させられ、かつ回転軸９により
矢印ＹＺで示す方向に回動させられる。これらの２方向
の回動により、チャック面６の傾斜状態を変化させるこ
とができる。１０，１１は各回転軸８，９のアクチュエ
ータである。

【００１９】１２はＣＰＵ、１３はキーボードであって
、ＣＰＵ１２はメモリ１４とアクチュエータ１５とを含
んでいる。メモリ１４には二層基板Ｗの２つの素材基板
層ω１　，ω２　の界面位置を示すデータが格納される
。 この界面位置データは、例えば、基板Ｗの２つの素材基
板層ω１　，ω２　となる素材基板の貼合わせ前に土台
基板層ω２　となる方の素材基板について周知のフラッ
トネス測定器等により測定された平行度データからなり
、キーボード１３により、あるいはＣＰＵ１２と測定器
とのデータ通信によりメモリ１４に格納される。アクチ
ュエータ制御部１５は、このメモリ１４に格納されてい
る平行度データにより基板Ｗの２層界面の位置・姿勢を
３次元的に割出し、その界面データとチャック面６の現
在の姿勢データとに基づき、基板Ｗの界面と砥石２の加
工面とを平行状態にすべく、アクチュエータ１０，１１
を作動させ、チャック機構５のチャック面６の姿勢を調
整するようになっている。

【００２０】これにより、本実施例によれば、二層基板
Ｗの接着界面が基準面となって加工が行われるため、素
材基板のバラツキに影響されることなくデバイス形成層
の厚さをウェーハ面内で一定に制御することが可能とな
る。

【００２１】図３は本発明装置および従来装置による各
加工試験の結果として平行度−度数（ｐｃｓ）ヒストグ
ラムを対比して示すものである。すなわち、同一ロット
の５”φシリコン接着ウェーハ５０枚を折半し、一方の
２５枚を本発明装置により、他方の２５枚を従来装置に
より行ったものである。

【００２２】そして同図（ａ）はウェーハ・フラットネ
ス測定器を用いて素材基板層ω２　となる素材基板の被
接着面の平行度を測定して、その結果である既知データ
をキーボード１３を通じてＣＰＵ１２にインプットする
ことにより、そのデータから接着界面（加工基準面）を
割出させて一旦メモリ１４の所定の領域へ格納させ、次
いでその界面位置データの使用によりチャック面６が砥
石２の加工面と平行になるように軸８，９を回転させ、
その後、チャック機構５を上下方向に動かし、所望の研
削量を設定してグラインダー加工を行った結果である。 また、同図（ｂ）は基板Ｗの裏面を基準にしての従来の
加工を行った結果である。これらの図を見ても分かるよ
うに、平行度（最大厚−最小厚）の平均値が、従来装置
による場合には３．５７μｍであったのに対し、本発明
装置による場合には０．８６μｍと改善された。

【００２３】図２は本発明の他の実施例に係るグライン
ダー加工装置の構成を示すものであり、この図に示すも
のは、基板Ｗの界面データを赤外干渉計（例えば、市販
の日本デジラボ社製Ｓ−１００）１６の測定データから
得るようにしたものである。この場合には、２枚の素材
基板を貼合わせ、二層基板Ｗとして形成した後に、この
二層基板Ｗをチャック面６に固定し、二層基板Ｗのデバ
イス形成層とする基板層ω１　の厚さを５点測定し、そ
の測定データを基にアクチュエータ制御部１５が最小二
乗法でその接着界面を算出し、砥石２（この図では図示
略）の加工面と平行になるようにチャック面６の姿勢を
調整することとなり、上記実施例と同様の作用効果が得
られることとなる。なお、図２においては、基板Ｗをチ
ャック面６上に固定した状態で測定を行うようになって
いるが、別の測定専用の場所で測定しても良い。

【００２４】図４、図５は本発明により著しく歩留まり
の向上する半導体装置の例を示している。まず、図４は
ホトダイオードを示しており、４１は素材基板層ω１　
からなる基板であり、この基板４１上に絶縁膜４２を介
して基板層ω２　にデバイスが形成されている。このデ
バイス層は素子分離用ポリシリコンが埋め込まれた溝に
よるトレンチ構造を有し、その素子分離溝４３，４３間
における薄いｎ型領域４４の中に濃いｎ型領域４５と濃
いｐ型領域４６とが形成されて、薄いｎ型領域４４にお
いて光を感知するホトダイオードが形成されている。４
７は各ホトダイオードを直列接続するためのアルミニウ
ム配線である。

【００２５】また、図５はバイポーラトランジスタであ
って、５１は素材基板層ω１　からなる基板であり、こ
の基板５１上に絶縁膜５２を介して基板層ω２　にデバ
イスが形成されている。このものもトレンチ構造を有し
、５３はポリシリコンが埋め込まれた素子分離用溝であ
り、溝５３，５３間の部分は上下２層に別れ、下層の方
は濃いｎ型領域５４とされ、この濃いｎ型領域５４は上
層部の一部をも構成し、コレクタ電極とされている。ま
た、濃いｎ型領域５４には薄いｎ型領域５５を介して濃
いｐ型領域５６が接合されてベース電極とされ、この濃
いｐ型領域５６内に濃いｎ型領域５７が接合されてエミ
ッタ電極とされている。

【００２６】これらのデバイスのうち特にバイポーラト
ランジスタＩＣの歩留まり向上が著しい。つまり、バイ
ポーラトランジスタはデバイス活性層厚が５μｍ以下と
非常に小さく、その歩留まりは、従来装置により加工さ
れたウェーハを用いた場合には一桁台であったが、本発
明装置により４〜５倍に向上した。

【００２７】以上、本発明の実施例について説明したが
、本発明はグラインダー加工に限らず、研磨加工装置等
にも適用することができることは勿論のことである。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、加
工対象である二層基板の２層接着界面を基準に取りしろ
の制御を行うことができるため、素材基板のバラツキに
影響されることなくデバイス形成層の厚さをウェーハ面
内で一定に制御することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るグラインダー加工装置
の構成図。

【図２】本発明の他の実施例に係るグラインダー加工装
置の構成図。

【図３】本発明装置と従来装置との試験結果を示すヒス
トグラム。

【図４】本発明装置により歩留まり向上が認められるＩ
Ｃの一例としてホトダイオードを示す断面図。

【図５】本発明装置により歩留まり向上が認められるＩ
Ｃの一例としてバイポーラトランジスタを示す断面図。

【図６】接着二層基板の製造プロセス説明図。

【図７】研磨加工が望ましい状態に仕上がった一つの場
合を示す説明図。

【図８】研磨加工が望ましい状態に仕上がった他の一つ
の場合を示す説明図。

【図９】研磨加工が不良の状態に仕上がった一つの場合
を示す説明図。

【符号の説明】

１　　研削盤 ２　　砥石 ３　　研削盤駆動軸 ４　　チャック台 ５　　チャック機構 ６　　チャック面 ７　　チャック台駆動軸 ８，９　　回転軸 １０，１１　　アクチュエータ １２　　ＣＰＵ １３　　キーボード １４　　メモリ １５　　アクチュエータ制御部 １６　　赤外干渉計 Ｗ　　接着二層基板 ω１　，ω２　　　素材基板層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２枚の素材基板が接着一体化されてなる二
   層基板を固定設置した状態で該二層基板の一方の素材基
   板層と研磨プレートとを圧接させながら両者を相対運動
   させることにより、該一方の素材基板層を一定量だけ残
   すように研ぎ落として一定厚のデバイス形成層として作
   製する半導体基板製造装置であって、前記二層基板が設
   置される基板設置部と、前記二層基板における２つの素
   材基板層の界面位置を示すデータを発生する界面位置デ
   ータ発生手段と、該界面位置データに基づいて該界面と
   前記研磨プレートの加工面とが平行になるように前記基
   板設置部の姿勢を調整する調整手段と、を備えている半
   導体基板製造装置。
2. 【請求項２】調整手段が、基板設置部に固定連結された
   、基板設置面と平行であって互いに直交する方向に延び
   る２つの回転軸の回転により前記基板設置部の姿勢を変
   える機能を有している請求項１記載の半導体基板製造装
   置。