KR20070118617A - 접합 웨이퍼의 제조방법 및 접합 웨이퍼 및 평면 연삭장치 - Google Patents

접합 웨이퍼의 제조방법 및 접합 웨이퍼 및 평면 연삭장치 Download PDF

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KR20070118617A
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케이이치 오카베
요시카즈 타치카와
스스무 미야자키
시게유키 요시자와
토키오 타케이
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신에쯔 한도타이 가부시키가이샤
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Abstract

적어도, 지지 기판이 되는 베이스 웨이퍼와 실리콘 단결정으로 이루어지는 본드 웨이퍼를 절연막을 개입시켜 또는 직접 접합하여 접합 웨이퍼로 한 후, 상기 본드 웨이퍼를 박막화 하여, 상기 베이스 웨이퍼 위에 실리콘 단결정으로 이루어진 박막을 형성하는 접합 웨이퍼의 제조방법으로서, 상기 본드 웨이퍼의 박막화는, 적어도 평면 연삭에 의해, 상기 본드 웨이퍼의 두께를 측정하면서 행해지고, 상기 본드 웨이퍼의 두께가 목표 두께가 되면, 상기 본드 웨이퍼의 평면 연삭을 정지하는 것을 특징으로 하는 접합 웨이퍼의 제조방법이다.
이것에 의해, 실리콘 단결정 박막을 고정도로 소망한 막두께로 할 수 있는 접합 웨이퍼의 제조 방법 및 접합 웨이퍼 및 실리콘 단결정 박막을 고정도로 소망한 막두께로 할 수 있는 평면 연삭장치가 제공된다.
접합, 웨이퍼, 두께, 평면, 연삭, 막두께계

Description

접합 웨이퍼의 제조방법 및 접합 웨이퍼 및 평면 연삭장치{Bonded Wafer Manufacturing Method, Bonded Wafer, and Plane Polishing Apparatus}
본 발명은, 접합 웨이퍼의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 접합 웨이퍼 및 박막을 형성하기 위한 평면 연삭장치에 관한 것이다.
절연체의 위에 실리콘 층이 형성된 SOI(Silicon On Insulator) 구조를 갖는 SOI 웨이퍼의 제작 방법으로서, 지지 기판이 되는 베이스 웨이퍼와 SOI층이 형성되는 본드웨이퍼의 2매의 실리콘 단결정 웨이퍼를 실리콘 산화막을 개입시켜 접합하여 접합 SOI 웨이퍼를 제작하는 방법이 알려져 있다.
이러한 접합 웨이퍼의 제작 공정으로서, 예를 들면 2매의 웨이퍼 중, 적어도 한 쪽웨이퍼의 표면에 산화막을 형성하고, 접합면에 이물(異物)을 개재시키는 일 없이 서로 밀착시킨 후, 대략 200~1200℃의 온도로 열처리하여 결합 강도를 높이는 방법이 알려져 있다(일본특공평 5-46086호 공보 참조).
이러한 열처리를 실시하는 것으로 결합 강도가 높아지는 접합 웨이퍼는, 그 후의 연삭 및 연마 공정에서, 본드 웨이퍼를 연삭 및 연마에 의해 소망의 두께로 박막화하는 것으로, 반도체 디바이스가 형성되는 SOI층을 형성할 수가 있다.
이와 같이 본드 웨이퍼를 연삭할 때에는, 평면연삭 장치가 사용된다(예를 들 면 일본 특개평 11－58227호 공보 참조).
이 평면연삭 장치는, 접합 웨이퍼를 유지하기 위한 세라믹 등으로 이루어지는 척과 본드 웨이퍼의 표면을 평면연삭하기 위한 지석을 구비하는 것이다.
그리고 유지 척의 표면에 접합 웨이퍼를 유지하여 회전시키면서, 회전하는 지석을 웨이퍼 표면에 압부하여 본드 웨이퍼의 평면연삭을 실시하는 것이다.
이 때, 접합 전에 미리 베이스 웨이퍼의 두께를 측정해 두어, 베이스 웨이퍼에 그 두께를 식별하기 위한 레이져 마크를 부착하는 등의 작업을 실시한다.
그리고 베이스 웨이퍼의 두께에 따라, 접합 웨이퍼의 전체의 두께에 대한 연삭의 목표 두께를 설정한다.
평면연삭 시에는, 접합 웨이퍼 전체의 두께를 측정하면서 연삭을 실시하고, 전체의 두께가 소정의 목표 두께가 되면, 연삭을 정지하는 것으로, 베이스 웨이퍼 위에 산화막 등을 개입시켜 소망한 막 두께의 실리콘 단결정 박막(SOI층)이 형성된 접합 SOI 웨이퍼를 얻을 수 있다.
그러나, 이 방법으로 얻어지는 실리콘 단결정 박막의 두께의 불균일이 크고, 공정도 복잡하고, 근년의 품질 요구에 응할 수 없는 실정이다.
본 발명은, 실리콘 단결정 박막 두께의 불균일을 저감하고, 고정도(高精度)로 소망의 막두께로 할 수 있는 접합 웨이퍼의 제조 방법 및 접합 웨이퍼, 및 이와 같이 실리콘단결정 박막을 고정도로 소망한 막 두께로 할 수 있는 평면연삭 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적 달성을 위해, 본 발명은, 적어도, 지지 기판이 되는 베이스 웨이퍼와 실리콘 단결정으로 이루어진 본드 웨이퍼를 절연막을 개입시키거나 또는 직접 접합하여 접합 웨이퍼로 한 후, 상기 본드 웨이퍼를 박막화하여, 상기 베이스 웨이퍼 위에 실리콘 단결정으로 이루어진 박막을 형성하는 접합 웨이퍼의 제조방법으로서, 상기 본드 웨이퍼의 박막화는, 적어도 평면연삭에 의해, 상기 본드 웨이퍼의 두께를 측정하면서 행해지고, 상기 본드 웨이퍼의 두께가 목표 두께가 되면, 상기 본드 웨이퍼의 평면연삭을 정지하는 것을 특징으로 하는 접합 웨이퍼의 제조 방법을 제공한다.
이와 같이, 본드 웨이퍼의 박막화가, 적어도 평면연삭에 의해, 직접 본드 웨이퍼의 두께를 측정하면서 행해지고, 본드 웨이퍼의 두께가 목표 두께가 되면, 본드 웨이퍼의 평면연삭을 정지하면, 베이스 웨이퍼의 두께의 측정 오차에 영향을 받지 않고, 실리콘 단결정 박막을 보다 고정도로 목표 두께로 할 수가 있다.
이 경우, 상기 본드 웨이퍼 두께의 측정을, 광학식 막두께계(膜厚計)를 이용하여 행하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 본드 웨이퍼 두께의 측정을, 광학식 막두께계를 이용하여 행하면, 보다
고정도의 두께 측정이 가능하게 되어, 목표 두께의 박막을 형성할 수가 있다.
이 경우, 상기 본드 웨이퍼 두께를 측정할 때에, 상기 연삭되는 접합 웨이퍼와 상기 광학식 막두께계의 사이에 물을 공급하는 것에 의해 탁액(濁液))을 배제하고, 상기 연마되는 접합 웨이퍼와 상기 광학식 막두께계 사이의 영역을 광학적 투명상태로 하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 본드 웨이퍼의 두께를 측정할 때에, 연삭되는 접합 웨이퍼와 광학식 막두께계의 사이에 물을 공급하는 것에 의해 탁액을 베제하고, 연마되는 접합 웨이퍼와 광학식 막두께계 사이의 영역을 광학적 투명상태로 하면, 보다 고정도의 두께 측정이 가능해져, 보다 정밀하게 목표 두께의 박막을 형성할 수가 있다.
또한, 상기 본드 웨이퍼의 두께를 측정할 때에, 상기 연마되는 접합 웨이퍼와 상기 광학식 막두께계 사이에 공기를 공급하는 것에 의해 탁액을 배제할 수 있다.
이와 같이, 본드 웨이퍼의 두께를 측정할 때에, 연마되는 접합 웨이퍼와 광학식 막두께계 사이에 공기를 공급하는 것에 의해 탁액을 제거하면, 간편하게 탁액을 제거 할 수가 있고, 보다 고정도의 두께 측정이 가능해져, 정밀하게 목표 두께의 박막을 형성할 수가 있다.
또한, 상기 베이스 웨이퍼로서, 실리콘 단결정 웨이퍼 또는 절연성 웨이퍼를 이용하는 것이 바람직하다.
이와 같이 베이스 웨이퍼로서 실리콘 단결정 웨이퍼를 이용하면, 열산화나 기상성장법 등에 의해 용이하게 절연막을 형성할 수 있고, 그 절연막을 개입시켜 본드 웨이퍼와 접합시킬 수 있다.
또한, 용도에 따라, 석영, 탄화규소, 알루미나, 다이아몬드 등의 절연성의 베이스 웨이퍼를 이용하여, 이것을 본드 웨이퍼와 직접 접합시켜도 좋다.
또한, 본 발명은, 상기 어느 방법인가로 제조된 접합 웨이퍼로서, 상기 평면연삭 정지 후에 형성된 박막의 두께가, 목표 두께에 대한 오차가 ±0.3㎛이내의 것인 것을 특징으로 하는 접합 웨이퍼를 제공한다.
이와 같이, 상기 어느 방법인가로 제조된 접합 웨이퍼이면, 평면연삭 정지 후에 형성 된 박막의 두께가, 보다 고정도로 목표 두께가 되어, 용이하게 목표 두께에 대한 오차가±0.3㎛이내의 것으로 할 수 있으므로, 수율이 높고, 저비용이고, 또한 고품질의 접합 웨이퍼가 가능하다.
또한, 본 발명은, 평면연삭에 의해 지지 기판 위에 박막이 형성된 웨이퍼를 마무리처리하는 평면 연삭장치로서, 적어도, 상기 웨이퍼를 유지하기 위한 척과 상기 웨이퍼의 표면을 평면연삭하기 위한 지석과 상기 지지 기판 위의 박막의 두께를 측정하기 위한 막두께계와 이 막두께계에 의해 측정된 상기 박막 두께가 목표 두께가 되면 평면연삭을 정지하는 제어기구를 구비하는 것인 것을 특징으로 하는 평면 연삭장치를 제공한다.
이와 같이, 평면연삭에 의해 지지 기판 위에 박막이 형성된 웨이퍼에 마무리 가공하는 평면연삭 장치로서, 적어도, 웨이퍼를 유지하기 위한 척과 웨이퍼의 표면을 평면 연삭하기 위한 지석과 지지 기판 위의 박막의 두께를 측정하기 위한 막두께계와 이 막두께계에 의해 측정된 상기 박막의 두께가 목표 두께가 되면 평면 연삭을 정지하는 제어 기구를 구비하는 것이면, 박막의 두께를 직접 측정하여, 목표 두께가 되면 연삭을 정지할 수가 있는 것으로, 박막을 목표 두께까지 보다 고정도로 평면연삭할 수 있는 평면연삭 장치가 된다.
이 경우, 상기 막두께계는 광학식 막두께계인 것이 바람직하다.
이와 같이, 막두께계가 광학식 막두께계이면, 보다 고정도의 두께 측정이 가능해져, 목표 두께의 박막을 형성할 수가 있다.
이 경우, 상기 광학식 막두께계와 상기 웨이퍼의 사이에 물을 공급하는 수단을 구비하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 광학식 막두께계와 웨이퍼의 사이에 물을 공급하는 수단을 구비하면, 광학식 막두께계와 웨이퍼의 사이의 영역을 광학적으로 투명하게 유지할 수가 있어, 보다 고정도로 박막의 두께 측정을 실시하는 것이 가능하게 되어, 목표 두께의 박막을 형성할 수가 있다.
이 경우, 상기 물의 공급수단은, 상기 광학식 막두께계의 외주를 에워싸는 원통을 구비하고, 이 원통의 내부에 물을 공급하는 것인 것이 바람직하다.
이와 같이, 물의 공급수단을, 광학식 막두께계의 외주를 에워싸는 원통을 구비하고, 이 원통의 내부에 물을 공급하는 것으로 하면, 물을 공급하는 위치가 안정되어, 보다 확실히 광학식 막두께계와 웨이퍼의 사이의 영역을 광학적으로 투명하게 유지할 수가 있다.
또한, 상기 지석과 상기 광학식 막두께계의 사이에, 하단이 상기 웨이퍼의 표면에 근접 하도록 배치된 장벽을 구비하고, 상기 물의 공급수단은, 상기 장벽의 상기 지석측에 물을 공급하는 것으로 할 수가 있다.
이와 같이, 지석과 광학식 막두께계의 사이에, 하단이 웨이퍼의 표면에 근접하도록 배치된 장벽을 구비하고, 물의 공급수단은, 장벽의 지석측에 물을 공급하는 것으로 하면, 물을 절약하면서 광학식 막두께계와 웨이퍼의 사이의 영역을 광학적으로 투명하게 유지할 수가 있다.
또한, 상기 광학식 막두께계와 상기 웨이퍼의 사이에 공기를 공급하는 수단을 구비할 수가 있다.
이와 같이, 광학식 막두께계와 웨이퍼의 사이에 공기를 공급하는 수단을 구비하면, 간편하게 광학식 막두께계와 웨이퍼의 사이로부터 탁액을 배제할 수가 있어, 고정도의 박막의 두께 측정을 실시하는 것이 가능하게 되어, 목표 두께의 박막을 형성할 수가 있다.
또한, 더욱이 상기 웨이퍼 전체의 두께를 측정하기 위한 웨이퍼 두께 측정계를 구비하는 것인 것이 바람직하다.
이와 같이, 웨이퍼 전체의 두께를 측정하기 위한 웨이퍼 두께 측정계를 구비하는 것이면, 박막의 두께를 목표 두께까지 보다 고정도로 평면 연삭할 수 있는 것과 동시에, 웨이퍼 전체의 두께도 측정에 의해 확인할 수 있는 것이 된다.
본 발명의 접합 웨이퍼의 제조 방법에 따라, 본드 웨이퍼의 박막화가, 적어도 평면연삭에 의해, 본드 웨이퍼의 두께를 측정하면서 행해지고, 본드 웨이퍼의 두께가 목표 두께가 되면, 본드 웨이퍼의 평면연삭을 정지하면, 베이스 웨이퍼의 두께의 측정 오차에 영향을 받지 않고, 불균일을 저감하여 실리콘단결정 박막을 보다 고정도로 목표 두께로 할 수가 있다.
또한, 본 발명의 접합 웨이퍼이면, 평면연삭 정지 후에 형성된 박막의 두께가, 보다 고정도로 목표 두께가 되고, 용이하게 목표 두께에 대한 오차가 ±0.3㎛이내의 것으로 할 수 있으므로, 수율이 높고, 저비용이고 또한 고품질의 접합 웨이퍼가 될 수 있다.
또한, 본 발명의 평면연삭 장치이면, 베이스 웨이퍼의 두께를 평면 연삭하기 전에 그때 마다, 입력 설정하는 일 없이, 박막의 두께를 목표 두께까지 보다 고정도로 평면 연삭할 수 있는 평면 연삭장치가 된다.
도 1은 본 발명에 따르는 평면 연삭장치의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 2는 실시예 1의 접합 웨이퍼의 박막 두께의 목표 두께에 대한 오차의 도수 분포 도을 나타낸다.
도 3은 비교예 1의 접합 웨이퍼의 박막 두께의 목표 두께에 대한 오차의 도수 분포 도을 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따르는 평면 연삭장치에 있어서 탁액이 발생하는 상태를 나타내는 개략도이다
도 5는 본 발명에 따르는 평면 연삭장치에 있어서, 물의 공급 수단을 구비한 경우의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 6은 본 발명에 따르는 평면 연삭장치에 있어서, 물의 공급 수단을 구비한 경우의 다른 일례를 나타내는 개략도이다.
도 7은 본 발명에 따르는 평면 연삭장치에 있어서, 물의 공급 수단을 구비한 경우의 또 다른 일례를 나타내는 개략도이다.
도 8은 본 발명에 따르는 평면 연삭장치에 있어서, 공기의 공급 수단을 구비한 경우의 일례를 나타내는 개략도이다.
이하, 본 발명에 대하여 상술한다.
상기한 바와 같이, 접합 웨이퍼의 제조 공정에 있어서, 접합의 전에 미리 베이스 웨이퍼의 두께를 측정하여 두고, 베이스 웨이퍼의 두께에 따라, 접합 웨이퍼의 전체의 두께에 대한 연삭의 목표 두께를 설정한다.
그리고 평면 연삭 시에는 접합 웨이퍼 전체의 두께를 측정하면서 연삭을 실시한다.
그리고, 전체의 두께가 소정의 목표 두께가 되면, 연삭을 정지하는 것으로, 베이스 웨이퍼 위에 산화막 등을 개입시켜 소망한 막두께의 실리콘 단결정 박막이 형성된 접합 SOI 웨이퍼가 얻어지게 된다.
그러나, 종래의 이 방법에서는, 미리 개개의 베이스 웨이퍼의 두께를 측정하고, 그것에 따라, 그때 마다 연삭의 목표 두께를 설정해야 하고, 베이스 웨이퍼의 두께 관리 등을 위하여 베이스 웨이퍼에 그 두께를 식별하기 위한 레이저-마크를 부착하는 등의 작업이 필요하여, 번잡했다.
게다가, 연삭하는 본드 웨이퍼의 두께를 베이스 웨이퍼 두께의 측정치와 접합 웨이퍼 전체의 두께의 측정치로부터 간접적으로 구하기 때문에, 베이스 웨이퍼의 두께의 측정 오차와 접합 웨이퍼 전체 두께의 측정 오차가 최종적으로 형성되는 박막의 두께의 오차에 반영되어 박막의 두께에 불균일이 발생하였다.
또한, 종래, 베이스 웨이퍼의 두께의 측정 오차는 0.2~0.5㎛ 정도이고, 웨이퍼 전체의 두께의 측정 오차는, 0.2~1㎛ 정도이었다.
그래서, 본 발명자 등은, 적어도 평면 연삭에 의한 본드 웨이퍼의 박막화를, 본드웨이퍼의 두께를 측정하면서 실시하여, 본드 웨이퍼의 두께가 목표 두께가 되면, 본드 웨이퍼의 평면연삭을 정지하면, 본드 웨이퍼의 두께를 직접 측정하고 있으므로, 계산으로 구할 필요가 없어, 종래 공정의 번잡함을 해소하고, 박막의 두께가 보다 고정도로 목표 두께가 되는 접합 웨이퍼가 가능하다는 것에 생각이 이르러, 본 발명을 완성시켰다.
이하에서는, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 이용하여 설명하지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.
도 1은, 본 발명에 따르는 평면연삭 장치의 일례를 나타내는 개략도이다.
이 평면연삭 장치 10은, 적어도, 예를 들면 지지 기판이 되는 베이스 웨이퍼 1 a와 실리콘 단결정으로 이루어진 본드 웨이퍼 1 b를 실리콘 산화막 등의 절연막 1 c를 개입시켜 접합하여 제작한 접합 웨이퍼 1을 유지하기 위한 회전 가능한 척 2과 지석 유지부 3에 취부된 웨이퍼의 표면을 평면 연삭하기 위한 회전 가능한 지석 4과 지지 기판 위의 박막(본드 웨이퍼)의 두께를 측정하기 위한 막두께계 5와 막두께계 5에 의해 측정된 박막의 두께가 목표 두께가 되면 평면 연삭을 정지하는 제어 기구 6을 구비하는 것이다.
평면 연삭장치 10는, 이러한 구성을 구비하는 것에 의해, 박막의 두께를 목 표 두께까지 보다 고정도로 평면 연삭할 수 있는 평면연삭 장치가 된다.
척 2, 지석 유지부 3, 지석 4는, 디스코 사제의 DFG－840등의 시판 연삭반에 구비되어 있는 것을 이용할 수가 있다.
막두께계 5는, 막 두께를 고정도로 측정할 수 있는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 광학식 막두께계인 것이 바람직하다.
광학식 막두께계로서는, 시판되고 있는 반사 분광식 막두께계를 이용할 수 있지만, 특별히 한정되는 것은 아니다.
이러한 막두께계이면, 막두께를 용이하게 직접 측정하여 막두께 측정 오차를 0.01㎛정도 이하로 할 수 있어, 종래와 같이, 미리 개개의 베이스 웨이퍼의 두께를 측정하고, 그것에 따라, 계산에 의해 그때 마다 연삭의 목표 두께를 설정하는 경우의 박막 두께의 오차와 비교하여, 큰 폭으로 측정 오차가 저감된다.
또한, 평면 연삭장치 10은, 추가로 접합 웨이퍼 1의 전체의 두께를 측정하기 위한 웨이퍼 두께 측정계 7을 구비하는 것이면, 웨이퍼 전체의 두께도 측정에 의해 확인할 수 있으므로 바람직하다.
웨이퍼 두께 측정계로서는, 예를 들면 범용 형태의 접촉식 측정 헤드를 이용할 수가 있다.
그런데, 평면 연삭장치는 실리콘 웨이퍼를 연삭하는 경우, 예를 들면 0.1~1 ㎛ /초의 절입속도를 실현하고 있기 때문에, 두께 정도 ±0.3㎛를 실현하기 위해서는, 가공시간에서 0.1초 정도의 응답 오차에서도 중대한 영향이 된다.
따라서, 확실히 0.1초를 하회(下回)하는 사이클, 바람직하게는 0.01초 이하 의 사이클에서의 두께 검출이 요구된다.
즉, 도 4에 나타난 바와 같이, 고속으로 회전하는 지석4이, 잘린 브스러기와 연삭 물이 혼합된 탁액 11을 웨이퍼 1의 표면과 주변에 흩뿌리는 환경 하에서 측정하는 경우가 많다.
이 탁액 11 때문에 광학식 막두께계의 측정 오차가 커지기 쉽다.
측정 오차가 커지는 원인으로서, 예를 들면, 탁액 11 때문에, 광학식 막두께계가 정상적으로 반사광을 검지할 수 없어, 측정 에러가 되는 빈도가 높아지는 일이 있다.
그 결과, 응답 오차를 발생시키는 빈도가 높아져, 본드 웨이퍼를 목적의 두께로 연삭하는 정도(精度)가 저하할 가능성이 있다
이 때문에, 웨이퍼 1의 표면과 광학식 막두께계 5 및 그 사이의 영역을, 광학적으로 투명상태로 유지하는 것에 의해, 유효한 측정 빈도를 높여 광학식 막두께계의 측정 오차를 작게 하는 것이 바람직하다.
그리고, 이와 같이 웨이퍼 1의 표면과 광학식 막두께계 5 및 그 사이의 영역을 광학적으로 투명상태로 유지하는데에는, 광학식 막두께계 5와 웨이퍼 1의 사이의 영역에 물을 공급하는 것에 의해 달성할 수가 있다.
이러한 물을 공급하는 수단으로서, 예를 들면, 도 5에 나타난 바와 같이, 광학식 막두께계 5와 지석 4의 사이에 노즐 형태의 물의 공급수단 12를 배치할 수가 있다.
이때, 공급하는 물 13의 온도가 너무 낮으면, 가공 표면 온도에 영향을 주기 때문에, 고정도의 가공을 실시하기 위해서는 웨이퍼의 변형을 억제하기 위하여 배려가 필요하게 된다.
예를 들면, 연삭수와 동일한 온도 내지 가공 열에 의한 온도 상승분을 예측한 온도로 조정한 물을 공급하는 것이 바람직하다.
또한, 이 광학식 막두께계 5와 웨이퍼 1의 사이의 영역에 물 13을 공급하는 수단은, 도 6 에 나타난 바와 같이, 광학식 막두께계의 외주를 에워싸는 원통17으로 하여, 원통 17의 내부에 물 13을 공급하는 것으로 하여도 좋다.
이와 같이 구성한 물의 공급수단으로 하면, 물을 공급하는 위치가 안정하여, 보다 확실히 광학식 막두께계와 웨이퍼의 사이의 영역을 광학적으로 투명에 유지할 수가 있다.
또한, 도 7에 나타난 바와 같이 지석 4과 광학식 막두께계 5의 사이에, 하단이 웨이퍼 1의 표면에 근접하도록 배치된 장벽 14를 배치하고, 물의 공급 수단 12는, 장벽 14의 지석 4 측에 물13을 공급하는 것으로 하여도 좋다.
또한, 장벽 14는, 광학식 막두께계 5를 에워싸도록 배치해도 좋다.
이와 같이 평면 연삭장치 10을 구성하면, 지석 4의 방향으로부터 광학식 막두께계 5로 흐르는 탁액 11은, 장벽 14에 의해 대부분이 차단된다.
이 때문에, 탁액 11을 제거하는데 이용하는 물 13의 양이 적게 되므로 물이 절약된다.
또한, 웨이퍼의 연삭속도가 예를 들면 0.1 ㎛와 같이 비교적 저속의 경우에는, 웨이퍼 1과 광학식 막두께계 5의 사이의 영역에 공기를 공급하는 것에 의해서 도 웨이퍼 1의 표면과 광학식 막두께계 5 및 그 사이의 영역을 광학적으로 투명한 상태로 유지할 수가 있다.
이러한 공기를 공급하는 수단은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 도 8에 나타난 바와 같이, 광학식 막두께계 5와 지석 4의 사이에 노즐 형태의 공기의 공급 수단15를 배치할 수 있다.
이와 같이 구성된 평면연삭 장치이면, 공기의 흐름 16에 의해 웨이퍼 1과 광학식 막두께계 5의 사이의 영역으로부터 탁액 11을 배제할 수가 있다.
이 때, 물의 기화가 발생하고 가공 표면 온도가 변화하기 때문에, 고정도의 가공을 행하기 위해서는 웨이퍼의 변형을 억제하는 배려가 필요하게 된다.
예를 들면, 기화열에 의한 표면온도 저하 분을 보상하는 온도 조정을 행하는 것이 바람직하다.
그리고, 이 접합 웨이퍼 1의 본드 웨이퍼 1b를 박막화하여, 지지 기판 위에 박막이 형성된 웨이퍼로 마무리 가공하는데, 본 발명에 따르면, 본드 웨이퍼의 박막화는, 적어도 평면연삭에 의해, 본드 웨이퍼의 두께를 막두께계를 이용하여 측정하면서 행하게 되고, 본드 웨이퍼 두께가 목표 두께가 되면, 제어 기구로부터의 정지 신호에 의해 본드웨이퍼의 평면 연삭의 절입 동작을 정지한다.
이와 같이 하면, 박막의 두께를 직접 측정하므로, 베이스 웨이퍼 두께의 측정 오차에 영향을 받지 않고, 실리콘 단결정 박막을 보다 고정도로 목표 두께로 할 수가 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 본드 웨이퍼 두께의 측정을 광학식 막두께계를 이 용하여 실시하는 것이 바람직하고, 평면연삭의 정지는, 제어 기구에 의해 실시할 수가 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 물 또는 공기를 접합 웨이퍼 1의 표면과 광학식 막두께계 5의 사이의 영역에 공급하는 것이 바람직하고, 이것에 의해, 탁액 11이 제거되어, 접합 웨이퍼 1의 표면과 광학식 막두께계 5및 그 사이의 영역을, 광학적으로 투명한 상태로 유지할 수가 있다.
그 결과, 광학식 막두께계의 측정 오차를 작게 할 수가 있어, 보다 정확하게 막두께를 제어할 수가 있다.
베이스 웨이퍼로서는 실리콘 단결정 웨이퍼, 또는 석영, 탄화규소, 알루미나, 다이아몬드 등의 절연성 웨이퍼를 사용할 수 있다.
접합 웨이퍼는 베이스 웨이퍼가 절연성 웨이퍼이면, 그것들과 본드 웨이퍼를 직접 접합시켜 제작하여도 좋다.
또한, 이와 같이 평면연삭하여 제조된 접합 웨이퍼이면, 평면 연삭 정지 후에 형성된 박막의 두께가, 보다 고정도로 목표 두께가 되어, 용이하게 목표 두께에 대한 오차가 ±0.3㎛이내의 것으로 할 수 있다.
즉, 본 발명의 접합 웨이퍼이면, 본드 웨이퍼의 두께를 직접 측정하면서 제조한 것이므로, 종래 베이스 웨이퍼 두께의 측정 오차와 접합 웨이퍼 전체 두께의 측정 오차가 최종적으로 형성되는 박막 두께의 오차에 반영되는 것에 의해 발생하였던 박막 두께의 불균일이 발생하지 않고, 본드 웨이퍼 두께의 측정 오차만이 박막의 두께의 오차에 반영되므로, 박막 두께가 보다 고정도로 목표 두께로 할 수 있 다.
따라서, 수율이 높고, 저비용이고 또한 고품질의 접합 웨이퍼가 될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이것들에 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
직경 200 mm의 실리콘 단결정의 베이스 웨이퍼와 표면에 실리콘 산화막을 형성한 실리콘 단결정의 본드웨이퍼를 접합하여 접합 웨이퍼를 265매 제작했다.
다음에 평면 연삭장치로서, 디스코 사제의 연삭반 DFG－840과 범용 형태의 반사 분광식 막두께계와 소정의 제어 기구를 조합한 것을 사용하고, 거친 지석을 비트리파이드＃325, 마무리 지석을 레진＃2000으로 하여 접합 웨이퍼의 본드 웨이퍼를 평면연삭하여 박막화했다.
평면연삭은, 반사분광식 막두께계에 의해 본드 웨이퍼(박막)의 두께를 측정하면서 행하였다.
또한, 동시에, 범용 형태의 접촉식 측정 헤드에 의해, 접합 웨이퍼 전체 두께도 측정하였다.
이때 박막의 목표 두께를 65㎛로 했다.
박막의 두께가 목표 두께가 되었을 때에, 제어 기구에 의해 본드 웨이퍼의 평면 연삭을 정지했다.
이 때 접합 웨이퍼 전체의 두께는 740㎛ 정도였다.
도 2는, 이와 같이 하여 제작한 접합 웨이퍼의 박막 두께의 목표 두께로부터 의 오차의 도수 분포도를 나타낸다.
본 실시예에서는, 제작한 접합 웨이퍼의 90%이상의 박막 두께가 목표 두께에 대하여 오차가 ±0.3㎛이내 로서, 고정도로 본드 웨이퍼를 목표 두께의 박막으로 평면연삭할 수 있어 수율을 높게 할 수 있는 것이 확인되었다.
(비교예 1)
실시예 1과 동일하게 접합 웨이퍼를 1636매 제작했다.
이때, 미리 베이스 웨이퍼의 두께를 측정하고, 이 두께를 식별하기 위한 레이저-마크를 베이스 웨이퍼에 부착하였다.
다음에 통상의 웨이퍼 전체 두께만을 측정할 수 있는 평면 연삭장치를 이용하여, 접합 웨이퍼의 본드 웨이퍼를 평면 연삭하여 박막화 하였다.
평면연삭은, 범용형태의 접촉식 측정 헤드에 의해, 접합 웨이퍼 전체의 두께를 측정하면서 행하였다.
접합 웨이퍼 전체의 목표 두께를, 베이스 웨이퍼의 두께에 따라 740㎛ 전후로 하였다.
또한, 이때 박막의 목표 두께를 65㎛로 했다.
그리고, 접합 웨이퍼 전체 두께가 목표 두께가 되었을 때에, 본드 웨이퍼의 평면연삭을 정지했다.
그 후, 이와 같이 형성한 박막의 두께를 반사 분광식 막두께계에 의해 측정했다.
도 3은, 이와 같이 하여 제작한 접합 웨이퍼의 박막 두께의 목표 두께에 대 한 차이의 도수 분포도를 나타낸다.
본 비교예에서는, 접합 웨이퍼의 박막 두께가 목표 두께에 대한 오차가 ±0.3 ㎛이내의 것은 전체의 60%정도일 뿐만 아니라, ±1㎛를 넘는 것도 있어, 불균일이 크고, 고정도로 본드 웨이퍼를 목표 두께의 박막으로 평면 연삭할 수가 없었다.
또한, 본 발명은, 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.
상기 실시 형태는 단순한 예시이며, 본 발명의 특허 청구의 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고, 동일한 작용 효과를 나타내는 것은, 어떠한 것이라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
예를 들면, 상기 실시예에서는 베이스 웨이퍼로서 실리콘 단결정 웨이퍼를 이용했지만, 베이스 웨이퍼로서 석영, 탄화규소, 알루미나, 다이아몬드 등의 절연성 웨이퍼를 이용하여, 이것을 실리콘 단결정의 본드 웨이퍼와 직접 접합시켜도 좋고, 또한, 베이스 웨이퍼에 절연막을 개재시키지 않고, 직접 접합하여, 본드 웨이퍼를 박막화하는 경우에도 적용할 수 있다.

Claims (13)

  1. 적어도, 지지 기판이 되는 베이스 웨이퍼와 실리콘 단결정으로 이루어지는 본드 웨이퍼를 절연막을 개입시켜 또는 직접 접합시켜 접합 웨이퍼로 한 후, 상기 본드 웨이퍼를 박막화 하여, 상기 베이스 웨이퍼 위에 실리콘 단결정으로 이루어진 박막을 형성하는 접합 웨이퍼의 제조 방법으로서, 상기 본드 웨이퍼의 박막화는, 적어도 평면연삭에 의해, 상기 본드 웨이퍼의 두께를 측정하면서 행해지고, 상기 본드 웨이퍼의 두께가 목표 두께가 되면, 상기 본드 웨이퍼의 평면연삭을 정지하는 것을 특징으로 하는 접합 웨이퍼의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 본드 웨이퍼의 두께의 측정을, 광학식 막두께계를 이용하여 행하는 것을 특징으로 하는 접합 웨이퍼의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 본드 웨이퍼의 두께를 측정할 때에, 상기 연삭되는 접합 웨이퍼와 상기 광학식 막두께계의 사이에 물을 공급하는 것에 의해 탁액을 배제하고, 상기 연마되는 접합 웨이퍼와 상기 광학식 막두께계의 사이의 영역을 광학적 투명 상태로 하는 것을 특징으로 하는 접합 웨이퍼의 제조방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 본드 웨이퍼의 두께를 측정할 때에, 상기 연마되는 접합 웨이퍼와 상기 광학식 막두께계의 사이에 공기를 공급하는 것에 의해 탁액을 배 제하는 것을 특징으로 하는 접합 웨이퍼의 제조방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 베이스 웨이퍼로서 실리콘 단결정 웨이퍼 또는 절연성 웨이퍼를 사용하는 것을 특징으로 하는 접합 웨이퍼의 제조방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 기재된 방법으로 제조된 접합 웨이퍼로서, 상기 평면 연삭 정지 후에 형성된 박막의 두께가, 목표 두께에 대한 오차가 ±0.3㎛이내의 것인 것을 특징으로 하는 접합 웨이퍼.
  7. 평면 연삭에 의해 지지기판 위에 박막이 형성된 웨이퍼에 마무리 처리하는 평면연삭 장치로서, 적어도, 상기 웨이퍼를 유지하기 위한 척과 상기 웨이퍼의 표면을 평면 연삭하기 위한 지석과 상기 지지 기판 위의 박막의 두께를 측정하기 위한 막두께계와 이 막두께계에 의해 측정된 상기 박막의 두께가 목표 두께가 되면 평면연삭을 정지하는 제어 기구를 구비하는 것인 것을 특징으로 하는 평면 연삭장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 막두께계는 광학식 막두께계인 것을 특징으로 하는 평면 연삭장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 광학식 막두께계와 상기 웨이퍼의 사이에 물을 공급하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 평면 연삭장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 물의 공급수단은, 상기 광학식 막두께계의 외주를 에워싸는 원통을 구비하고, 이 원통의 내부에 물을 공급하는 것인 것을 특징으로 하는 평면 연삭장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 지석과 상기 광학식 막두께계의 사이에, 하단이 상기 웨이퍼의 표면에 근접 하도록 배치된 장벽을 구비하고, 상기 물의 공급수단은, 상기 장벽의 상기 지석측에 물을 공급하는 것인 것을 특징으로 하는 평면 연삭장치
  12. 제8항에 있어서, 상기 광학식 막두께계와 상기 웨이퍼의 사이에 공기를 공급하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 평면 연삭장치.
  13. 제7항 내지 제12항 중의 어느 한 항에 있어서, 추가로 상기 웨이퍼 전체 두께를 측정하기 위한 웨이퍼 두께 측정계를 구비하는 것인 것을 특징으로 하는 평면 연삭장치.
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