WO2018079105A1 - ウェーハの製造方法およびウェーハ - Google Patents

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田中 利幸
敏 又川
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    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B7/00Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor
    • B24B7/20Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground
    • B24B7/22Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground for grinding inorganic material, e.g. stone, ceramics, porcelain
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P52/00Grinding, lapping or polishing of wafers, substrates or parts of devices

Definitions

  • the present invention relates to a wafer manufacturing method and a wafer.
  • a curable resin is applied to one surface of the wafer, and the curable resin is processed flat and cured to form a resin layer.
  • the flat surface of the resin layer is held and the other surface of the wafer is ground and flattened, and after the resin layer is removed or not removed, the other flat surface is held and one of the wafers is held. Grind and flatten the surface.
  • the technique may be referred to as “resin pasting”. And further flattening which applied such resin pasting grinding is examined (for example, refer to patent documents 1).
  • the other surface of the wavy wafer is sucked and held by holding means. Further, a curable resin is dropped onto the film on the stage, and one surface of the wafer is pressed against the dropped curable resin to form a pre-curing flat surface on the curable resin following the film. Thereafter, the suction holding of the other surface is released to cure the curable resin, and a resin layer having a flat surface after curing is formed.
  • the flat surface after curing of the resin layer after being separated from the film is not sufficiently flattened, and the nanotopography on the wafer surface after mirror polishing cannot be sufficiently reduced.
  • the device may not be properly manufactured.
  • An object of the present invention is to provide a wafer manufacturing method and a wafer that can be planarized without affecting the manufacture of semiconductor devices.
  • the present inventor can sufficiently flatten the flat surface after curing of the resin layer by appropriately setting the viscosity of the curable resin before curing. I got the knowledge.
  • the present invention has been completed based on the above findings.
  • the method for producing a wafer of the present invention includes a resin layer forming step of forming a resin layer on one surface of a wafer cut from a single crystal ingot or a lapped wafer, and the one surface via the resin layer.
  • a second surface grinding step wherein the resin layer forming step includes a holding step of sucking and holding the other surface of the wafer by a holding means, a flat portion of the flat surface forming means, and one surface of the wafer
  • a flat surface forming step in which a curable resin having a viscosity of 1000 mPa ⁇ s or less is sandwiched between and a pre-curing flat surface following the flat portion is formed on the curable resin, and the holding release for releasing the suction holding of the other surface Craft
  • the resin layer forming step includes a holding step of sucking and holding the other surface of the wafer by a holding means, a flat portion of the flat surface forming means, and one surface of the wafer
  • a flat surface forming step in which a curable resin having a viscosity of 1000 mPa ⁇ s or less is sandwiched between and a pre-curing flat surface following the flat portion is formed on the curable resin, and the holding release for releasing the suction holding of the
  • a sufficiently flattened resin layer having a flat surface after curing can be formed.
  • the waviness of the wafer after the first surface grinding step, the resin layer removal step, and the second surface grinding step can be sufficiently reduced on the wafer provided with the resin layer.
  • the nanotopography of the wafer surface after mirror polishing can be made sufficiently small, and a wafer capable of appropriately manufacturing a semiconductor device can be provided.
  • the resin layer forming step forms the resin layer so as to satisfy the following formula (1).
  • V / T ⁇ 10 (1)
  • V Viscosity before curing of the curable resin (mPa ⁇ s)
  • T Thickness ( ⁇ m) of the thickest portion of the curable resin after the holding release step and before the curing step
  • the present invention by appropriately setting the thickness of the curable resin with respect to the viscosity of the curable resin and setting V / T to 10 or less, deformation of the flat surface after curing of the resin layer can be suppressed,
  • the maximum value of nanotopography on the wafer surface after mirror polishing can be made 5 nm or less.
  • the wafer of the present invention is characterized in that the maximum value of nanotopography measured in a plurality of regions of 10 mm ⁇ 10 mm on the surface is 5 nm or less.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the wafer manufacturing method, showing a state following FIGS. 2A to 2C.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the wafer manufacturing method, showing a state following FIGS. 2A to 2C.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the wafer manufacturing method, showing a state following FIGS. 2A to 2C.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the wafer manufacturing method, showing a state following FIGS. 2A to 2C.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of the action of using a curable resin having a pre-curing viscosity V of 1000 mPa ⁇ s or less, and shows a state following FIGS. 5A to 5C.
  • FIG. 5A to 5C shows a state following FIGS. 5A to 5C.
  • FIGS. 5A to 5C are explanatory diagrams of the action of using a curable resin having a pre-curing viscosity V of 1000 mPa ⁇ s or less, and shows a state following FIGS. 5A to 5C.
  • a single crystal ingot such as silicon, SiC, GaAs, or sapphire is cut with a wire saw to obtain a plurality of wafers ( Step S1: Slicing step).
  • steps S1: Slicing step both surfaces of the wafer are simultaneously planarized by a lapping apparatus (step S2: lapping process) and chamfered (step S3: chamfering process).
  • step S4 a resin layer forming step in which a curable resin R (see FIG. 2B) is applied to one surface W1 of the wafer W to form a resin layer RH (see FIG. 2B).
  • the coating step (step S11), the holding step (step S12), and the flat surface forming step (step S13). ), A holding release process (step S14), a curing process (step S15), and a separation process (step S16).
  • the curable resin R is applied onto the flat plate 11 as a flat surface forming unit having the flat portion 11A that has been highly flattened.
  • the curable resin R one having a viscosity V before curing (hereinafter simply referred to as “viscosity before curing”) of 1000 mPa ⁇ s or less is used as the curable resin R.
  • the viscosity V before curing is preferably 100 mPa ⁇ s or more.
  • the holding means 12 sucks and holds the other surface W2 of the wafer W with the holding surface 121, as indicated by a solid line in FIG. 2B. At this time, the swell W21 on the other surface W2 of the wafer W is corrected following the holding surface 121, and the swell W11 on the one surface W1 is also reduced.
  • the holding means 12 is lowered, and the curable resin R is sandwiched between the flat portion 11A and one surface W1 of the wafer W, as shown by a two-dot chain line in FIG. By pressing the curable resin R, a pre-curing flat surface R1 that follows the flat portion 11A is formed on the curable resin R.
  • the suction holding of the other surface W2 of the wafer W by the holding unit 12 is released.
  • the curable resin R is cured to form a resin layer RH in which the surface opposite to the surface in contact with the one surface W1 becomes the flat surface RH1 after curing.
  • the flat portion 11A is separated from the resin layer RH.
  • FIGS. 5A to 5C the operation of using the curable resin R having a pre-curing viscosity V of 1000 mPa ⁇ s or less will be described with reference to FIGS. 5A to 5C in which the shapes of the wafer W and the curable resin R are exaggerated and simplified.
  • the holding process is performed on the wafer W as shown in FIG. 5A
  • the waviness W21 of the other surface W2 is corrected following the holding surface 121 as shown in FIG.
  • the swell W11 of the surface W1 is reduced to a swell W111 indicated by a solid line.
  • a pre-curing flat surface R1 that follows the flat portion 11A is formed in the curable resin R.
  • the deformation of the wafer contact surface R2 is difficult to be absorbed by the curable resin R, so that the compression elastic force F1 and the tensile elastic force F2 remain.
  • the cured flat surface RH1 of the resin layer RH is caused by the remaining elastic forces F1 and F2 as shown in FIG. 6A. It will be deformed and its flatness will be reduced.
  • the pre-curing viscosity V is set to 1000 mPa ⁇ s or less, the deformation of the wafer contact surface R2 is easily absorbed by the curable resin R, and the compression elastic force F1 and the tensile elastic force F2 hardly remain.
  • the separation step is performed after the formation of the resin layer RH, as shown in FIG. 6B, the deformation of the flat surface RH1 after the curing of the resin layer RH is suppressed, and the sufficiently flattened flat surface RH1 is flattened.
  • the resin layer RH can be formed.
  • the resin layer RH is preferably formed so as to satisfy the following formula (1).
  • the viscosity V before curing is 1000 mPa ⁇ s or less.
  • the curable resin R is too thin with respect to the pre-curing viscosity V, so that the wafer contact surface R2 is deformed by the holding release process.
  • the elastic forces F1 and F2 may remain in the curable resin R, although the viscosity V before curing is sufficiently smaller than the case where the viscosity V is greater than 1000 mPa ⁇ s.
  • the flatness of the flat surface RH1 after curing of the resin layer RH after the separation step is very small, but the nanotopography on the surface of the wafer W after mirror polishing described later may not be 5 nm or less.
  • the thickness of the curable resin R is appropriate with respect to the pre-curing viscosity V. Even if it is deformed, this deformation can be sufficiently absorbed by the curable resin R, and residual compression elastic force F1 and tensile elastic force F2 can be suppressed. As a result, the flatness of the flat surface RH1 after curing of the resin layer RH after the separation step can be sufficiently maintained, and the nanotopography of the surface of the wafer W after mirror polishing can be reduced to 5 nm or less.
  • the other surface W2 is sucked and held by the holding surface 121 so that the one surface W1 of the wafer W faces upward, and the curable resin is set on the one surface W1.
  • the resin is dripped and the wafer W is rotated to spin the curable resin over the entire surface W1.
  • the spin coating method is used to place the screen plate on one surface W1, and the curable resin is placed on the screen plate and applied with a squeegee.
  • a method in which the highly flattened flat plate 11 is pressed against the curable resin after applying the curable resin by a screen printing method, an electric spray deposition method, or the like by spraying the entire surface of the one surface W1 can be applied.
  • the curable resin is preferably a curable resin such as a photosensitive resin in terms of ease of peeling after processing.
  • the photosensitive resin is preferable in that it is not subjected to heat stress.
  • a UV curable resin is used as the curable resin.
  • Other specific curable resin materials include adhesives (such as wax).
  • the other surface W2 is surface ground using a surface grinding device 20 as shown in FIG. 2C.
  • a surface grinding device 20 As shown in FIG. 2C, the wafer W is placed on the highly flattened holding surface 211 of the vacuum chuck table 21 with the flat surface RH1 after curing facing downward, the vacuum chuck table 21 sucks and holds the wafer W.
  • the surface plate 23 provided with the grindstone 22 on the lower surface is moved above the wafer W.
  • the vacuum chuck table 21 is rotated, and as shown by a two-dot chain line in FIG. 2C, the grindstone 22 and the other surface W2 are brought into contact with each other.
  • Surface grinding When the machining allowance is equal to or greater than the machining allowance minimum value P, the surface grinding is finished.
  • the other surface W2 becomes a flat surface from which the undulation is sufficiently removed.
  • the resin layer RH formed on one surface W1 of the wafer W is peeled off from the wafer W as shown in FIG. 3A.
  • the resin layer RH may be chemically removed using a solvent.
  • one surface W1 is surface ground using the same surface grinding device 20 as in the first surface grinding step.
  • the vacuum chuck table 21 sucks and holds the wafer W, as shown by a solid line in FIG. 3B.
  • the surface plate 23 moved above the wafer W is lowered while being rotated, and the vacuum chuck table 21 is rotated, so that one surface W1 is surface ground as indicated by a two-dot chain line in FIG. 3B.
  • the machining allowance is equal to or greater than the machining allowance minimum value P, the surface grinding is finished, so that one surface W1 becomes a flat surface from which the undulation is sufficiently removed.
  • etching is performed in order to remove a work-affected layer that occurs during chamfering or resin pasting grinding and remains on the wafer W (step S8: etching process).
  • mirror polishing including a primary polishing step (step S9) for polishing both surfaces of the wafer W using a double-side polishing device and a final polishing step (step S10) for polishing both surfaces of the wafer W using a single-side polishing device.
  • a process is performed and the manufacturing method of a wafer is complete
  • Resin-grinding is performed under conditions satisfying the above formula (1), and the wafer W obtained after this mirror polishing step has a characteristic that the maximum value of nanotopography measured in a plurality of regions of 10 mm ⁇ 10 mm on the surface is 5 nm or less. Have.
  • the resin pasting and grinding step may be performed under the above conditions without performing the lapping step. Even in such a case, the wafer W having the above-described characteristics can be obtained. Further, the removal of the resin layer RH may be performed by grinding in the second surface grinding process as the resin layer removing process instead of peeling off.
  • the thickness A of the thickest portion of the curable resin (hereinafter simply referred to as “resin thickness”) T is 70 ⁇ m after the holding release step and before the curing step using the resin A.
  • the coating process, the holding process, and the flat surface forming process were performed.
  • the resin A was cured by UV irradiation in the curing step to form a resin layer, and a separation step was performed.
  • the value of V / T was 5, as shown in FIG. 7, satisfying the above formula (1).
  • the resins A to C were applied to other wafers in the combinations as shown in FIG. 7 to form a resin layer having the resin thickness shown in FIG.
  • the 1st surface grinding process, the resin layer removal process, and the 2nd surface grinding process were performed with respect to each wafer provided with the resin layer.
  • surface grinding was performed using a grinding machine (DFG8000 series) manufactured by DISCO Corporation with a machining allowance of 20 ⁇ m. Thereafter, an etching process, a mirror polishing process, and a cleaning process were performed.
  • a double-side polishing device was used as the primary polishing step, and polishing was performed in a total of 5 ⁇ m to 20 ⁇ m on both sides.
  • a single-side polishing device was used as the final polishing step to polish less than 1 ⁇ m on only one side.
  • One sample was prepared for each condition.
  • FIG. 7 shows a maximum value of nanotopography, a nanotopography map, and a binarized image in each wafer. Further, the case where a white area exists in the binarized image is described as “with pattern”, and the case where it does not exist is described as “without pattern”.
  • the maximum value of nanotopography was almost the same between Resin A and Resin B having a pre-curing viscosity V of 1000 mPa ⁇ s or less.
  • the maximum value of nanotopography in the resin C having a pre-curing viscosity V larger than 1000 mPa ⁇ s was larger than those in the resin A and the resin B. Also for the binarized image, it was confirmed that the white area of the resin C was larger than the resin A and the resin B.
  • the nanotopography on the wafer surface after mirror polishing can be made sufficiently small by forming the resin layer using a curable resin having a viscosity V before curing of 1000 mPa ⁇ s or less.
  • the above-described flatness measuring device Wafersight 2 was used, and the surface after mirror polishing was measured in the above range. Each measurement was performed in a range passing through the center of the wafer. The measurement results are shown in FIG. As shown in FIG. 8, it was found that the shape of the nanotopography and the flat surface after curing were very similar. From this, it was found that the uneven shape of the flat surface after curing was transferred to the wafer as waviness.
  • the maximum value of nanotopography was 5 nm or less when V / T was 10 or less. From the above, the maximum value of nanotopography after mirror polishing is as high as 5 nm or less by forming a resin layer under conditions where the viscosity V before curing is 1000 mPa ⁇ s or less and V / T is 10 or less. It was confirmed that a quality wafer could be obtained.

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Abstract

ウェーハ(W)の一方の面(W1)に樹脂層(RH)を形成する樹脂層形成工程は、ウェーハ(W)の他方の面(W2)を保持手段で吸引保持する保持工程と、平板の平坦部とウェーハ(W)の一方の面(W1)との間に粘度が1000mPa・s以下の硬化性樹脂を挟み、平坦部に倣う硬化前平坦面を硬化性樹脂に形成する平坦面形成工程と、他方の面(W2)の吸引保持を解除する保持解除工程と、硬化性樹脂を硬化させて樹脂層(RH)を形成する硬化工程と、平坦部を樹脂層(RH)から離間させる離間工程とを含んでいる。

Description

ウェーハの製造方法およびウェーハ
 本発明は、ウェーハの製造方法およびウェーハに関する。
 半導体デバイス製造プロセスにおいて、ウェーハ上には、何層ものメタルや絶縁膜の層が形成される。このウェーハ上に形成される各層の膜厚均一性は、デバイスの性能に影響を与えるため、各層の形成直後にCMP(Chemical Mechanical Polishing)により平坦化が行われる。しかし、ウェーハにうねりがあると、CMPの精度が下がり、膜厚が不均一な層が形成されてしまう。従来、うねりがあるウェーハを平坦化する技術として、以下のようなものが知られている。
 まず、ウェーハの一方の面に硬化性樹脂を塗布し、この硬化性樹脂を平坦に加工して硬化させることで樹脂層を形成する。その後、樹脂層の平坦面を保持してウェーハの他方の面を研削して平坦化し、樹脂層を除去した後または除去せずに、平坦化された他方の面を保持してウェーハの一方の面を研削して平坦化する。なお、以下において、上記技術を「樹脂貼り研削」と言う場合がある。
 そして、このような樹脂貼り研削を応用したさらなる平坦化の検討がなされている(例えば、特許文献1参照)。
 特許文献1の方法では、うねりがあるウェーハの他方の面を保持手段で吸引保持する。また、ステージ上のフィルムに硬化性樹脂を滴下し、この滴下された硬化性樹脂にウェーハの一方の面を押圧して、フィルムに倣う硬化前平坦面を硬化性樹脂に形成する。この後、他方の面の吸引保持を解除して硬化性樹脂を硬化させ、硬化後平坦面を有する樹脂層を形成する。
特開2011-249652号公報
 しかしながら、特許文献1のような方法では、フィルムから離間させた後の樹脂層の硬化後平坦面が十分に平坦化されず、鏡面研磨後におけるウェーハ表面のナノトポグラフィを十分に小さくできなくなり、半導体デバイスを適切に製造できないおそれがある。
 本発明の目的は、半導体デバイスの製造に影響を与えないように平坦化可能なウェーハの製造方法およびウェーハを提供することにある。
 本発明者は、上記課題を解決するために、鋭意研究を重ねた結果、硬化前の硬化性樹脂の粘度を適切に設定することで、樹脂層の硬化後平坦面を十分に平坦化できると言う知見を得た。
 本発明は、上述のような知見に基づいて完成したものである。
 すなわち、本発明のウェーハの製造方法は、単結晶インゴットから切り出されたウェーハまたはラッピングされたウェーハの一方の面に樹脂層を形成する樹脂層形成工程と、前記樹脂層を介して前記一方の面を保持し、前記ウェーハの他方の面を平面研削する第1の平面研削工程と、前記樹脂層を除去する樹脂層除去工程と、前記他方の面を保持し、前記一方の面を平面研削する第2の平面研削工程とを含み、前記樹脂層形成工程は、前記ウェーハの他方の面を保持手段で吸引保持する保持工程と、平坦面形成手段の平坦部と前記ウェーハの一方の面との間に粘度が1000mPa・s以下の硬化性樹脂を挟み、前記平坦部に倣う硬化前平坦面を前記硬化性樹脂に形成する平坦面形成工程と、前記他方の面の吸引保持を解除する保持解除工程と、前記硬化性樹脂を硬化させて前記樹脂層を形成する硬化工程と、前記平坦部を前記樹脂層から離間させる離間工程とを含んでいることを特徴とする。
 本発明によれば、硬化前の粘度が1000mPa・s以下の硬化性樹脂を用いて樹脂層を形成することで、十分に平坦化された硬化後平坦面を有する樹脂層を形成でき、このような樹脂層が設けられたウェーハに対して第1の平面研削工程、樹脂層除去工程、第2の平面研削工程を行った後のウェーハのうねりを十分に小さくできる。その結果、鏡面研磨後におけるウェーハ表面のナノトポグラフィを十分に小さくでき、半導体デバイスを適切に製造可能なウェーハを提供できる。
 本発明のウェーハの製造方法において、前記樹脂層形成工程は、以下の式(1)を満たすように前記樹脂層を形成することが好ましい。
  V/T≦10 … (1)
   V:前記硬化性樹脂の硬化前の粘度(mPa・s)
   T:前記保持解除工程後、前記硬化工程前における前記硬化性樹脂の最も厚い部分の厚さ(μm)
 本発明によれば、硬化性樹脂の粘度に対して硬化性樹脂の厚さを適切に設定し、V/Tを10以下にすることで、樹脂層の硬化後平坦面の変形を抑制でき、鏡面研磨後におけるウェーハ表面のナノトポグラフィの最大値を5nm以下にできる。
 本発明のウェーハは、表面における10mm×10mmの複数領域で測定したナノトポグラフィの最大値が5nm以下であることを特徴とする。
本発明の一実施形態に係るウェーハの製造方法のフローチャート。 前記ウェーハの製造方法の説明図。 前記ウェーハの製造方法の説明図。 前記ウェーハの製造方法の説明図。 前記ウェーハの製造方法の説明図であり、図2A~図2Cに続く状態を示す。 前記ウェーハの製造方法の説明図であり、図2A~図2Cに続く状態を示す。 前記ウェーハの製造方法の説明図であり、図2A~図2Cに続く状態を示す。 前記ウェーハの製造方法における樹脂層形成工程のフローチャート。 硬化前粘度Vが1000mPa・s以下の硬化性樹脂を用いることの作用の説明図。 硬化前粘度Vが1000mPa・s以下の硬化性樹脂を用いることの作用の説明図。 硬化前粘度Vが1000mPa・s以下の硬化性樹脂を用いることの作用の説明図。 硬化前粘度Vが1000mPa・s以下の硬化性樹脂を用いることの作用の説明図であり、図5A~図5Cに続く状態を示す。 硬化前粘度Vが1000mPa・s以下の硬化性樹脂を用いることの作用の説明図であり、図5A~図5Cに続く状態を示す。 本発明の実施例における実験1の結果を示す図。 前記実施例における実験2の結果を示すグラフ。 前記実施例における実験3の結果を示すグラフ。
 本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
[ウェーハの製造方法]
 図1に示すように、ウェーハの製造方法は、まず、シリコン、SiC、GaAs、サファイアなどの単結晶インゴット(以下、単に「インゴット」と言う)をワイヤソーで切断して、複数のウェーハを得る(ステップS1:スライス工程)。
 次に、ラッピング装置によって、ウェーハの両面を同時に平坦化加工し(ステップS2:ラッピング工程)、面取りを行う(ステップS3:面取り工程)。
 このとき、ラッピング工程だけではウェーハの十分な平坦化を図ることが困難なため、図2Aに示すように、一方の面W1および他方の面W2にうねりW11,W21が発生しているウェーハWが得られる。
 この後、図1に示すように、ウェーハWの一方の面W1に硬化性樹脂R(図2B参照)を塗布して樹脂層RH(図2B参照)を形成する樹脂層形成工程(ステップS4)と、樹脂層RHを介して一方の面W1を保持し、ウェーハWの他方の面W2を平面研削する第1の平面研削工程(ステップS5)と、樹脂層RHを除去する樹脂層除去工程(ステップS6)と、他方の面W2を保持し、一方の面W1を平面研削する第2の平面研削工程(ステップS7)とを含む樹脂貼り研削工程を行う。
 樹脂層形成工程では、図2Bに示すような保持押圧装置10を用いて、図4に示すように、塗布工程(ステップS11)と、保持工程(ステップS12)と、平坦面形成工程(ステップS13)と、保持解除工程(ステップS14)と、硬化工程(ステップS15)と、離間工程(ステップS16)とを行う。
 塗布工程は、高平坦化された平坦部11Aを有する平坦面形成手段としての平板11上に、硬化性樹脂Rを塗布する。この際、硬化性樹脂Rとして、硬化前の粘度V(以下、単に「硬化前粘度」と言う)が1000mPa・s以下のものを用いる。ここで、硬化前粘度Vは、100mPa・s以上が好ましい。
 保持工程は、図2Bに実線で示すように、保持手段12が保持面121でウェーハWの他方の面W2を吸引保持する。このとき、ウェーハWにおける他方の面W2のうねりW21が保持面121に倣って矯正され、一方の面W1のうねりW11も小さくなる。
 平坦面形成工程は、保持手段12を下降させ、図2Bに二点鎖線で示すように、平坦部11AとウェーハWの一方の面W1との間に硬化性樹脂Rを挟み、ウェーハWを硬化性樹脂Rに押圧して、平坦部11Aに倣う硬化前平坦面R1を硬化性樹脂Rに形成する。
 保持解除工程は、保持手段12によるウェーハWの他方の面W2の吸引保持を解除する。
 硬化工程は、硬化性樹脂Rを硬化させ、一方の面W1に接触している面の反対側の面が硬化後平坦面RH1となる樹脂層RHを形成する。
 離間工程は、樹脂層RHから平坦部11Aを離間させる。
 ここで、硬化前粘度Vが1000mPa・s以下の硬化性樹脂Rを用いることの作用について、ウェーハW、硬化性樹脂Rの形状を誇張かつ単純化した図5A~図5Cを用いて説明する。
 図5Aに示すようなウェーハWに対して保持工程を行うと、図5Bに示すように、他方の面W2のうねりW21が保持面121に倣って矯正されるとともに、二点鎖線で示す一方の面W1のうねりW11が小さくなり、実線で示すうねりW111になる。次に、平坦面形成工程を行うと、平坦部11Aに倣う硬化前平坦面R1が硬化性樹脂Rに形成される。
 この後、保持解除工程を行うと、ウェーハWのうねりが元に戻るが、図5Cに示すように、二点鎖線で示す一方の面W1のうねりW111が、実線で示すうねりW11に戻るときに、この戻りに追従して硬化性樹脂Rのウェーハ接触面R2が変形する。しかし、硬化前平坦面R1は、平坦部11Aに密着したまま離れない。このため、硬化性樹脂Rにおけるウェーハ接触面R2が硬化前平坦面R1から離れるように変形している部分では、圧縮方向の弾性力(以下、単に「圧縮弾性力」と言う)F1が発生し、硬化前平坦面R1に近づくように変形している部分では、引張方向の弾性力(以下、単に「引張弾性力」と言う)F2が発生する。
 硬化前粘度Vが1000mPa・sより大きい場合、ウェーハ接触面R2の変形が硬化性樹脂Rで吸収され難いため、圧縮弾性力F1や引張弾性力F2が残留する。この状態で硬化工程を行い樹脂層RHを形成した後、離間工程を行うと、残留している各弾性力F1,F2によって、図6Aに示すように、樹脂層RHの硬化後平坦面RH1が変形してしまい、その平坦度が下がってしまう。
 本実施形態では、硬化前粘度Vを1000mPa・s以下にしているため、ウェーハ接触面R2の変形が硬化性樹脂Rで吸収され易く、圧縮弾性力F1や引張弾性力F2が残留し難くなる。その結果、樹脂層RHの形成後、離間工程を行うと、図6Bに示すように、樹脂層RHの硬化後平坦面RH1の変形が抑制され、十分に平坦化された硬化後平坦面RH1を有する樹脂層RHを形成できる。
 また、樹脂層形成工程は、以下の式(1)を満たすように樹脂層RHを形成することが好ましい。ただし、硬化前粘度Vは、1000mPa・s以下である。
  V/T≦10 … (1)
   V:硬化性樹脂Rの硬化前粘度(mPa・s)
   T:保持解除工程後、硬化工程前における硬化性樹脂Rの最も厚い部分の厚さ(μm)(図5C参照)
 V/Tが10を超える(式(1)を満たさない)場合、硬化前粘度Vに対して硬化性樹脂Rが薄すぎるため、保持解除工程の実施によりウェーハ接触面R2がウェーハWの変形に追従して変形すると、硬化前粘度Vが1000mPa・sより大きい場合と比べて十分に小さいものの、硬化性樹脂Rに各弾性力F1,F2が残留するおそれがある。その結果、離間工程後における樹脂層RHの硬化後平坦面RH1の平坦度もごく僅かであるが下がってしまい、後述する鏡面研磨後におけるウェーハW表面のナノトポグラフィを5nm以下にできないおそれがある。
 これに対し、V/Tが10以下(式(1)を満たす)場合、硬化前粘度Vに対して硬化性樹脂Rの厚さが適切なため、保持解除工程の実施によりウェーハ接触面R2が変形しても、この変形を硬化性樹脂Rで十分に吸収でき、圧縮弾性力F1や引張弾性力F2の残留を抑制できる。その結果、離間工程後における樹脂層RHの硬化後平坦面RH1の平坦度を十分に維持でき、鏡面研磨後におけるウェーハW表面のナノトポグラフィを5nm以下にすることができる。
 なお、ウェーハWに硬化性樹脂を塗布する方法としては、ウェーハWの一方の面W1が上に向くように他方の面W2を保持面121で吸引保持して、一方の面W1上に硬化性樹脂を滴下し、ウェーハWを回転させることで硬化性樹脂を一方の面W1全面に広げるスピンコート法、一方の面W1にスクリーン版を配置し、スクリーン版に硬化性樹脂を載せ、スキージで塗布するスクリーン印刷法、エレクトリックスプレーデポジション法により一方の面W1全面にスプレーする方法などによって硬化性樹脂を塗布した後に、高平坦化された平板11を硬化性樹脂に押圧する方法を適用できる。硬化性樹脂は、感光性樹脂などの硬化性樹脂が、加工後の剥離のしやすさの点で好ましい。特に、感光性樹脂は熱によるストレスが加わらない点でも好適である。本実施形態では、硬化性樹脂として、UV硬化樹脂を使用した。また、他の具体的な硬化性樹脂の材質として、接着剤(ワックスなど)などが挙げられる。
 第1の平面研削工程は、図2Cに示すような平面研削装置20を用いて、他方の面W2を平面研削する。
 まず、真空チャックテーブル21の高平坦化された保持面211に、硬化後平坦面RH1が下を向く状態でウェーハWが載置されると、真空チャックテーブル21がウェーハWを吸引保持する。
 次に、図2Cに実線で示すように、砥石22が下面に設けられた定盤23を、ウェーハWの上方に移動させる。その後、定盤23を回転させながら下降させるとともに、真空チャックテーブル21を回転させ、図2Cに二点鎖線で示すように、砥石22と他方の面W2とを接触させることで、他方の面W2を平面研削する。そして、取代が取代最小値P以上になったら、平面研削を終了する。以上の工程により、他方の面W2は、うねりが十分に除去された平坦面になる。
 樹脂層除去工程は、図3Aに示すように、ウェーハWの一方の面W1に形成された樹脂層RHをウェーハWから引き剥がす。この際、溶剤を用いて化学的に樹脂層RHを除去してもよい。
 第2の平面研削工程は、図3Bに示すように、第1の平面研削工程と同様の平面研削装置20を用いて、一方の面W1を平面研削する。
 まず、保持面211に、高平坦化された他方の面W2が下を向く状態でウェーハWが載置されると、真空チャックテーブル21がウェーハWを吸引保持し、図3Bに実線で示すように、ウェーハWの上方に移動させた定盤23を回転させながら下降させるとともに、真空チャックテーブル21を回転させ、図3Bに二点鎖線で示すように、一方の面W1を平面研削する。そして、取代が取代最小値P以上になったら、平面研削を終了することで、一方の面W1は、うねりが十分に除去された平坦面になる。
 以上の樹脂貼り研削工程により、うねりW11,W21が十分に除去され、図3Cに示すように、一方の面W1および他方の面W2が高平坦化されたウェーハWが得られる。
 次に、図1に示すように、面取り時や樹脂貼り研削時に発生し、ウェーハWに残留する加工変質層などを除去するために、エッチングを行う(ステップS8:エッチング工程)。
 この後、両面研磨装置を用いてウェーハWの両面を研磨する一次研磨工程(ステップS9)と、片面研磨装置を用いてウェーハWの両面を研磨する最終研磨工程(ステップS10)とを含む鏡面研磨工程を行い、ウェーハの製造方法が終了する。
 上記式(1)を満たす条件で樹脂貼り研削が行われ、この鏡面研磨工程後に得られたウェーハWは、表面における10mm×10mmの複数領域で測定したナノトポグラフィの最大値が5nm以下という特性を有する。
[実施形態の作用効果]
 上述したように、硬化前粘度Vが1000mPa・s以下の硬化性樹脂Rを用いて樹脂層RHを形成することで、十分に平坦化された硬化後平坦面RH1を有する樹脂層RHを形成できる。したがって、鏡面研磨後におけるウェーハW表面のナノトポグラフィを十分に小さくでき、半導体デバイスを適切に製造可能なウェーハを提供できる。
[変形例]
 なお、本発明は上記実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の改良ならびに設計の変更などが可能であり、その他、本発明の実施の際の具体的な手順、及び構造などは本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などとしてもよい。
 例えば、ラッピング工程を行わずに、上記条件で樹脂貼り研削工程を行ってもよい。このような場合でも、上述の特性を有するウェーハWを得ることができる。
 また、樹脂層RHの除去は、引き剥がしではなく、樹脂層除去工程としての第2の平面研削工程における研削により行ってもよい。
 次に、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。
[実験1:硬化性樹脂の粘度とナノトポグラフィとの関係]
〔サンプルの作成〕
 まず、UV硬化性の樹脂A~Cを準備した。樹脂A~Cの硬化前粘度Vは、図7に示すように、350mPa・s、700mPa・s、1050mPa・sであった。
 また、図1に示すスライス工程を行い、直径300mm、厚さ約900μmのウェーハを準備した。
 次に、これらのウェーハに対し、面取り工程、樹脂貼り研削工程を行った。
 樹脂層形成工程では、樹脂Aを用いて、保持解除工程後、硬化工程前における硬化性樹脂の最も厚い部分の厚さ(以下、単に「樹脂厚さ」と言う)Tが70μmとなるように、塗布工程、保持工程、平坦面形成工程を行った。保持解除工程後、硬化工程におけるUV照射により樹脂Aを硬化させて樹脂層を形成し、離間工程を行った。V/Tの値は、図7に示すように、5であり上記式(1)を満たした。
 また、他のウェーハに対しても図7に示すような組み合わせで樹脂A~Cを塗布し、同図に示す樹脂厚さの樹脂層を形成した。
 そして、樹脂層が設けられた各ウェーハに対し、第1の平面研削工程、樹脂層除去工程、第2の平面研削工程を行った。第1,第2の平面研削工程では、株式会社ディスコ製の研削装置(DFG8000シリーズ)を用い、それぞれ取代20μmで平面研削を行った。
 その後、エッチング工程、鏡面研磨工程、洗浄工程を行った。鏡面研磨工程では、一次研磨工程として、両面研磨装置を用い、両面合計で5μm以上20μm以下の研磨を行い、最終研磨工程として、片面研磨装置を用い、片面のみ1μm未満の研磨を行った。
 なお、サンプルは各条件で1枚ずつ作成した。
〔評価〕
 光学干渉式の平坦度測定器Wafersight2(KLA-Tencor社製)を用いて、各ウェーハ表面における10mm×10mmの複数領域の高さ分布(高低差)を測定し、ナノトポグラフィマップを得た。
 ナノトポグラフィマップは、ウェーハの測定結果をフィルタリング処理して20mm以上の波長成分を除去した後、ナノトポグラフィの測定結果を濃淡色で図示化したものである。ナノトポグラフィマップは、ウェーハの非吸着状態における表面の高低差を表している。
 また、ナノトポグラフィマップに対し、閾値を5nmにした二値化処理を行い、ナノトポグラフィが閾値以上であって高低差が大きい領域が白色で表される二値化画像を生成した。
 図7に、各ウェーハにおけるナノトポグラフィの最大値、ナノトポグラフィマップ、二値化画像を示す。また、二値化画像に白領域が存在する場合を「パターン有り」、存在しない場合を「パターン無し」と表記した。
 図7に示すように、ナノトポグラフィの最大値は、硬化前粘度Vが1000mPa・s以下の樹脂Aと樹脂Bとではほぼ同じであった。一方、硬化前粘度Vが1000mPa・sより大きい樹脂Cにおけるナノトポグラフィの最大値は、樹脂Aと樹脂Bよりも大きかった。二値化画像についても、樹脂Cの白領域が樹脂Aと樹脂Bよりも大きいことが確認できた。
 以上のことから、硬化前粘度Vが1000mPa・s以下の硬化性樹脂を用いて樹脂層を形成することで、鏡面研磨後におけるウェーハ表面のナノトポグラフィを十分に小さくできることが確認できた。
[実験2:ウェーハのナノトポグラフィと樹脂層の硬化後平坦面の凹凸との関係]
 実験1における樹脂Aを用いて樹脂厚さTが25μm(V/T=14)の樹脂層を形成したサンプルについて、ウェーハの径方向におけるナノトポグラフィと硬化後平坦面の凹凸との関係を調べた。
 硬化後平坦面の凹凸測定には、リニアゲージ(株式会社ミツトヨ社製、型式LGF)を用い、当該硬化後平坦面の凹凸を直線状の範囲で測定した。ナノトポグラフィのプロファイル測定には、上述の平坦度測定器Wafersight2を用い、鏡面研磨後の表面を上記範囲で測定した。なお、各測定は、ウェーハの中心を通る範囲で行った。
 これらの測定結果を図8に示す。
 図8に示すように、ナノトポグラフィと硬化後平坦面の形状が非常に似ていることがわかった。このことから、硬化後平坦面の凹凸形状がウェーハにうねりとして転写されていることがわかった。
[実験3:V/Tとナノトポグラフィとの関係]
 図7に示すように、硬化前粘度Vが1000mPa・s以下であっても、V/Tの値によっては、二値化画像にパターンが発生する場合があった。
 そこで、V/Tとナノトポグラフィとの関係を調べた。
 まず、実験1で用いたものと同様のUV硬化性の樹脂A,Bと、ウェーハとを準備した。そして、以下の表1に示すように、樹脂A,Bと樹脂厚さTとを組み合わせて樹脂層を形成したこと以外は、実験1と同じ条件でサンプルを3枚ずつ作成した。各ウェーハにおけるV/Tを表1に示す。
 その後、実験1と同様に、各ウェーハのナノトポグラフィの測定結果をした。V/Tとナノトポグラフィの最大値との関係を図9に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 図9に示すように、樹脂A,Bのいずれの場合にも、V/Tが10以下であれば、ナノトポグラフィの最大値が5nm以下になることが確認できた。
 以上のことから、硬化前粘度Vが1000mPa・s以下であり、かつ、V/Tが10以下の条件で樹脂層を形成することで、鏡面研磨後におけるナノトポグラフィの最大値が5nm以下という高品質のウェーハを得られることが確認できた。
 11…平板(平坦面形成手段)、11A…平坦部、12…保持手段、R…硬化性樹脂、R1…硬化前平坦面、RH…樹脂層、W…ウェーハ、W1…一方の面、W2…他方の面。

Claims (3)

  1.  単結晶インゴットから切り出されたウェーハまたはラッピングされたウェーハの一方の面に樹脂層を形成する樹脂層形成工程と、
     前記樹脂層を介して前記一方の面を保持し、前記ウェーハの他方の面を平面研削する第1の平面研削工程と、
     前記樹脂層を除去する樹脂層除去工程と、
     前記他方の面を保持し、前記一方の面を平面研削する第2の平面研削工程とを含み、
     前記樹脂層形成工程は、
     前記ウェーハの他方の面を保持手段で吸引保持する保持工程と、
     平坦面形成手段の平坦部と前記ウェーハの一方の面との間に粘度が1000mPa・s以下の硬化性樹脂を挟み、前記平坦部に倣う硬化前平坦面を前記硬化性樹脂に形成する平坦面形成工程と、
     前記他方の面の吸引保持を解除する保持解除工程と、
     前記硬化性樹脂を硬化させて前記樹脂層を形成する硬化工程と、
     前記平坦部を前記樹脂層から離間させる離間工程とを含んでいることを特徴とするウェーハの製造方法。
  2.  請求項1に記載のウェーハの製造方法において、
     前記樹脂層形成工程は、以下の式(1)を満たすように前記樹脂層を形成することを特徴とするウェーハの製造方法。
      V/T≦10 … (1)
       V:前記硬化性樹脂の硬化前の粘度(mPa・s)
       T:前記保持解除工程後、前記硬化工程前における前記硬化性樹脂の最も厚い部分の厚さ(μm)
  3.  表面における10mm×10mmの複数領域で測定したナノトポグラフィの最大値が5nm以下であることを特徴とするウェーハ。
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