特許 7237557 貼り合わせウェーハのエッジトリミング加工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-03-03

(45)【発行日】2023-03-13

(54)【発明の名称】貼り合わせウェーハのエッジトリミング加工方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20230306BHJP

   B24B 9/00 20060101ALI20230306BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 601B

B24B9/00 601H

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2018234618

(22)【出願日】2018-12-14

(65)【公開番号】P2020096132

(43)【公開日】2020-06-18

【審査請求日】2021-10-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000151494

【氏名又は名称】株式会社東京精密

(74)【代理人】

【識別番号】100163533

【弁理士】

【氏名又は名称】金山 義信

(72)【発明者】

【氏名】生馬 はるか

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 啓吾

【審査官】三浦 みちる

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１１－５２４０８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２０４５５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０５９５９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／１２４０３１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０２－２７３９２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｂ２４Ｂ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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、
前記ボンドウェーハの周縁部を半径方向に予め定めた位置まで研削加工して仕上がり径とする第１段階の研削加工工程の後に、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して仕上がり径とする第２段階の研削加工工程を実行し、
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、
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周縁部を半径方向には予め定めた位置までであって、その厚さ方向には外径端部で少なくとも一部を残して研削加工する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。

【請求項2】

前記第２段階の研削加工工程では、半径方向には所定位置までであって厚さ方向には少なくとも前記ベースウェーハの一部を含む厚さまで研削加工す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。

【請求項3】

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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、２枚の基板を貼り合わせた貼り合わせ基板の加工方法に係り、特に薄化ウェハに用いて好適な貼り合わせ基板の加工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

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さらなる高集積化に対しては解決すべき課題が多く残っている。そのため、素子のこれ以上の微細化に代わり、回路配置を三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。

【0003】

ＷＯＷ方式の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。

【0004】

また、接着剤等を使用して貼り合わせる場合には、中心部が確実に貼り合わせられるように中心部には十分に接着剤等を塗布して結合部を形成するが、外周部では未結合部が生じる場合もある。これらの要因から、後工程にエッジトリミング工程を設け、未結合部や位置ずれが生じる可能性のある外周部を、所定幅だけ研削する。具体的には、貼り合わされた２枚のウェーハの中心位置を求め、求められた貼り合わせウェーハの中心の周りに貼り合わせウェーハを回転させて、エッジトリミングする。これにより、真円形状の貼り合わせウェーハが得られる。その際、エッジトリミングを複数段階で実施する場合もある。

【0005】

特許文献１には、シリコン－オン－インシュレータ方式の貼り合わせ基板を作成することが開示されている。この公報では、貼り合わせ基板の外周部を研削後に、ウェーハ外周部の未結合部をエッチングで完全に除去している。その際、加工後形状がバスケットのウェーハ支え部に干渉しないように、デバイス作製基板の外周部を所定厚さまで除去する研削を２段階で実施している。つまり、外周部の未結合部が存在する領域を、埋め込み酸化膜および支持側基板を損傷しない範囲で薄く研削する第１の段階と、未結合部が存在する領域よりさらに内側の領域であって、エッチング工程以降にウェーハを収容あるいは搬送するのに用いるウェーハバスケットのウェーハ支え部に接触しない領域まで、デバイス作製側基板表面の酸化膜を除去するよう研削する第２の段階とで、エッジトリミングを構成している。

【0006】

また特許文献２には、ベース側の第２のウェーハとそれに接合されたボンドウェーハである第１のウェーハを含む貼り合わせウェーハにおいて、第１のウェーハが面取りされた縁をエッジトリミングすることが開示されている。このエッジトリミングは、第１の厚さを含む第１の深さおよび第１のウェーハの縁から測定される第１の幅にわたって、第１のトリミングステップを実行することを含む。少なくとも第１のウェーハの厚さを含む第２の深さ、および第１の幅よりも狭い第２の幅にわたる第２のトリミングステップ、を実行することも含んでいる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開平１０－２４２０９１号公報

【文献】特表２０１１－５２４０８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

実質的に同型状の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面の外周部に未結合部や位置ずれによるはみ出し部または重ならない部分が生じるので、後工程でエッジトリミングを実行する。ところで、２枚のウェーハの貼り合わせ工程では、貼り合わせ界面に接着力等の結合力が発生するが、接着剤の不均一等に起因して結合力は界面で必ずしも均一とはならず、周方向に不均一を生じる場合もある。これらは引っ張り応力や圧縮応力からなる結合応力として、各ウェーハに作用する。そして甚だしい場合には、特にウェーハの外周部付近において凹凸またはうねりの歪みを生じる。

【0009】

外周部付近が凹や凸に反ったままの貼り合わせウェーハを、エッジトリミング装置である研削テーブルに保持しても、ウェーハにおける凹凸は維持されたままであるから、外周部が凹に歪めば外周部は反り上がったままであり、凸に歪めば外周部は下がったままである。この状態の貼り合わせウェーハを、理想的な平らで歪のない貼り合わせウェーハと同様に加工しようとすると、貼り合わせウェーハ面と同一高さに配置された砥石は、貼り合わせウェーハの高さ方向に研削し残した部分と、必要以上に研削しすぎた部分を生ずる。またウェーハ形状がうねっているので、研削時には研削力と貼り合わせ面の結合力または結合応力とが複雑に作用し、貼り合わせ界面および各ウェーハに過大な応力が働く。そして最悪の場合、研削によりウェーハが損傷する事態が生じる。この不具合を解消するためには、研削時に貼り合わせ界面の応力を緩和して、貼り合わせ面を可能な限り平坦化する必要がある。

【0010】

特許文献１では、貼り合わせウェーハの外周を研削後エッチングし、さらにエッチング後に後工程の邪魔になる部分を研削で取り除くことが記載されている。この公報に記載の方法では、２段階の研削をすることで、貼り合わせウェーハの未結合部を完全に除去するとともに搬送の障害となる部分も除去できる。しかしながら平坦性に欠ける貼り合わせウェーハについてエッジトリミング加工することについては考慮されていない。つまり、たとえ貼り合わせウェーハを２段階で研削しても、貼り合わせ界面のうねりを研削により解消するもしくは低減することは困難になっている。

【0011】

また特許文献２では、貼り合わせウェーハの外周部を２段階でエッジトリミング加工して、ピールオフの影響を低減することが記載されている。すなわち、貼り合わせウェーハの界面であって外周部では接合エネルギーが他の場所に比べて小さいので、研削により貼り合わせウェーハの剥がれが生じやすくなる。そこで必要量より僅かに小さな量だけ外周研削した後、必要量まで小さな幅で研削して加工エネルギーを低減して、貼り合わせ界面への研削による影響を低減している。しかしながら、貼り合わせウェーハの平坦性の欠如に起因する貼り合わせ界面の結合応力の影響については十分には考慮されていない。

【0012】

本発明は、上記従来技術の不具合に鑑みてなされたものであり、その目的は実質的に同形状の２枚のウェーハを貼り合わせした貼り合わせウェーハにおいて、エッジトリミング加工が後工程に悪影響を及ぼすことを無くすまたは可能な限り低減して、確実に目標加工量に近い適正量だけ加工した貼り合わせウェーハを得ることにある。本発明の他の目的は、上記目的に加え、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、たとえ研削前の貼り合わせウェーハにうねり等の歪があっても、高スループットでエッジトリミング加工を可能にすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

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、前記ボンドウェーハの周縁部を半径方向に予め定めた位置まで研削加工して仕上がり径とする第１段階の研削加工工程の後に、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して仕上がり径とする第２段階の研削加工工程を実行することにある。

【0014】

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、前記第１段階の研削加工工程では、前記ボンドウェーハの周縁部を半径方向には予め定めた位置までであって、その厚さ方向には外径端部で少なくとも一部を残して研削加工することが好ましい。

【0015】

また、上記特徴において、前記第２段階の研削加工工程では、半径方向には所定仕上がり位置までであって、厚さ方向には少なくともベースウェーハの一部を含む厚さまで研削加工することが好ましく、前記貼り合わせウェーハは、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。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、実質的に同型状の２枚のウェーハを貼り合わせした貼り合わせウェーハのエッジトリミング加工において、ボンドウェーハの厚さの中間高さ位置まで研削する第１の研削工程と、ボンドウェーハの最深部までの高さ以上に研削する第２の研削工程を備えるので、エッジトリミング加工が後工程に悪影響を及ぼすのを無くすまたは可能な限り低減して、確実に仕上がり目標加工量に近い適正量だけ貼り合わせウェーハをエッジトリミング加工できるようになる。さらに、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、たとえ研削前の貼り合わせウェーハにうねり等の歪があっても、高スループットでエッジトリミング加工することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】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2】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。

【図3】貼り合わせウェーハの本発明によるエッジトリミング加工を説明する図である。

【図4】貼り合わせウェーハの従来エッジトリミング加工を説明する図である。

【図5】本発明によるエッジトリミング加工結果の一例を示すグラフである。

【図6】貼り合わせウェーハのエッジトリミング方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

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。

【0019】

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および搬送手段２４を制御する操作パネルや制御装置も有している。

【0020】

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および加工側１９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を加工側１９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。

【0021】

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を受け入れ、取り出すことを可能にしている。

【0022】

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、回転テーブル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。回転テーブル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。

【0023】

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段階で実行する。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。

【0024】

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。

【0025】

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、または測定・アライメント部２２で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。

【0026】

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。

【0027】

研削装置１６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平面内で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、貼り合わせウェーハＷとともに研削テーブル６０を移動させて、スピンドル６２に接近させる。

【0028】

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（実質的に水平面における一方向）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（実質的に水平面における一方向であってＸ方向に直交する方向）に移動されるＹテーブル１２８を有して、Ｙ軸駆動機構２３０を構成する。

【0029】

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、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（上下方向）に移動されるＺテーブル１３１が組込まれており、これらは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およびθスピンドル１３３が組込まれている。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。

【0030】

ウェーハテーブル１３４は、回転中心を中心として図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。

【0031】

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２枚の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、厚さ数１００μｍ程度の１２インチウェーハであり、接着剤等の接着手段で貼り合わされる。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の周縁部では、貼り合わせ時に接着手段である接着剤が端部からはみ出て２枚のウェーハＷ_０、Ｗ_０面を汚染するのを防止するため、接着量を減らしており、これにより、２枚のウェーハＷ_０、Ｗ_０間に接着不全部が発生する場合がある。

【0032】

そこで、貼り合わせ時の接着不全部によりチップ形成が影響されないように、２枚のウェーハＷ_０、Ｗ_０の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かもしれない接着不全部を見込んで、エッジトリミング加工を実施している。本実施例のエッジトリミング加工では、貼り合わせウェーハＷの外径から内側へ半径方向長さで約１～７ｍｍ加工し、高さ方向には各ウェーハＷ_ｂａ、Ｗ_ｂｏの厚さにもよるが、上側に位置するボンドウェーハＷ_ｂｏの全高さとベースウェーハＷ_ｂａの貼り合わせ面から１００μｍ程度までを加工する。

【0033】

ところで上述したように、貼り合わせウェーハＷの貼り合わせ時には、貼り合わせ面に介在させる接着剤を貼り合わせウェーハＷの周縁部で減らしたりするので、塗布されていない領域が形成される場合がある。このような接着剤の不均一分布は、貼り合わされる２枚のウェーハＷ_ｂａ、Ｗ_ｂｏ間に不均一な接着力分布を生じ、結果として両ウェーハＷ_ｂａ、Ｗ_ｂｏに不均一な応力分布を形成する。両ウェーハＷ_ｂａ、Ｗ_ｂｏは厚さがそれぞれ数１００μｍ程度の厚さであるから、この不均一な応力により両ウェーハＷ_ｂａ、Ｗ_ｂｏは開放部である周縁部で容易に変形させられる。したがって、貼り合わせウェーハＷの周縁部近傍の貼り合わせ面には、微視的にうねりが生じている。この様子を、図３に模式的に示す。

【0034】

図３は、本発明によるエッジトリミング方法の手順を説明するための模式図であり、貼り合わせウェーハＷの変形は誇張されて図示されている。図３（ａ）は、加工前の研削装置１６の主要部の図であり、図３（ｂ）は、詳細を後述する本発明による、第１段階の研削加工を説明する図であり、図３（ｃ）は、これも詳細を後述する本発明による、第２段階の研削加工を説明する図である。図３（ｄ）～（ｆ）は、貼り合わせウェーハのみを取り出し、その周縁を展開して示した外周展開図であり、それぞれ図３（ａ）～（ｃ）に対応する図である。すなわち、図３（ｄ）は図３（ａ）におけるＤ矢視展開図であり、図３（ｅ）は図３（ｂ）におけるＥ矢視展開図であり、図３（ｆ）は図３（ｃ）におけるＦ矢視展開図である。

【0035】

研削装置１６は、主として研削テーブル６０とスピンドル６２を備え、研削テーブル６０が備えるウェーハテーブル１３４には貼り合わせウェーハＷが芯出しされた後、真空吸引等により保持されている。一方スピンドル６２の回転軸１５３には砥石取付け具１５４が取付けられており、砥石取付け具１５４の外周部には砥石１５２が固定保持されている。砥石１５２としては例えば８００番の金属砥石を用い、高速回転させている。

【0036】

図３（ａ）図に対応する図３（ｄ）図に誇張して示すように、貼り合わせウェーハＷの外周展開図では、平面であるべき両ウェーハＷ_ｂａ、Ｗ_ｂｏの貼り合わせ面（界面）Ｐ_ｉｎｔにうねりを生じ、そのうねりに応じて両ウェーハＷ_ｂａ、Ｗ_ｂｏもうねっている、もしくは反っている。その結果、両ウェーハＷ_ｂａ，Ｗ_ｂｏが反っていない貼り合わせウェーハＷの中心部の上面である見なし上面Ｐ_ｔｏｐと中心部の見なし下面Ｐ_ｂｏｔに対して、貼り合わせウェーハＷの開放部である周縁部では、偏差ε程度の高さ位置変動を生じる。なお、貼り合わせウェーハＷの中心部は貼り合わせウェーハＷそれ自体の剛性で変形を生じにくい。一方、接着応力が働かない周縁部では、貼り合わせウェーハＷの挙動が自由になるので、ウェーハＷの反りやうねりのような不具合が生じる。不具合が生じるのが周縁部であるから、エッジトリミング加工だけ工夫すれば、貼り合わせウェーハＷの貼り合わせにより生じた不具合の大部分を解消できる。

【0037】

ところで、貼り合わせウェーハＷは、ほぼ同一形状の厚さｔ_１のベースウェーハＷ_ｂａと厚さｔ_２のボンドウェーハＷ_ｂｏを貼り合わせている。そして、エッジトリミング加工においては、これらを切り込み深さｔ、仕上げ面Ｐ_ｄｅｓ、仕上げ径φＤ_ｄｅｓに研削加工することが求められている。

【0038】

しかしながら周縁部に上述したうねりや反りを生じている貼り合わせウェーハＷを、一度にエッジトリミング加工する従来の加工方法では、詳細を図４を用いて後に説明するように、たとえ貼り合わせウェーハＷの中心部高さに対応する見なし上面Ｐ_ｔｏｐから所定切り込み深さｔで研削しても、上述した偏差εの影響で、貼り合わせウェーハＷを構成するボンドウェーハＷ_ｂｏの研削残しやベースウェーハＷ_ｂａの過大な研削が発生する。このような加工不良領域は、後工程におけるチップ製作の障害となり、チップ製作上の歩留まりの低下をもたらす。

【0039】

そこで本発明では、エッジトリミング加工（研削加工）工程を複数段階で実行することにより、第１段階の研削加工工程を終えた時点で、エッジトリミングするボンドウェーハＷ_ｂｏの自重を減らすことで、貼り合わせウェーハＷの接着界面に作用する接着力の周方向不均一性を低減する。そして、最終加工（本実施例では第２段階の研削加工）工程前に、貼り合わせウェーハＷの接着界面Ｐ_ｉｎｔにおける結合力の不均一性を無くすか、第２段階の加工に悪影響を及ぼさない程度まで低減する。

【0040】

これにより２枚のウェーハＷ_ｂａ、Ｗ_ｂｏ間の結合力、接着力の不均一性を低減し、うねりや反りを持ったウェーハＷ_ｂａ、Ｗ_ｂｏ間のうねりや反りを低減する。すなわち、図３（ｂ）および（ｅ）に示すように、周縁部が全量研削されるべきボンドウェーハＷ_ｂｏの周縁部を厚さ方向に一部残して研削する第１の研削工程を、従来の研削方法に新たに付け加えている。これにより、加工残り領域のボンドウェーハＷ_ｂｏの局所的重みが低減してボンドウェーハＷ_ｂｏの歪が低減するとともに、ボンドウェーハＷ_ｂｏに応じて歪んでいたベースウェーハＷ_ｂａの反りやうねりも低減する。これら両歪が低減した後で再度研削することにより、一度に研削した場合に比べて研削面Ｐ_ｄｅｓにおけるボンドウェーハＷ_ｂｏの研削残しやベースウェーハＷ_ｂａの過大な研削を防止する。具体的には、貼り合わせウェーハＷの厚さ方向に、見なし上面Ｐ_ｔｏｐから深さｔ_１までの切り込み深さでＹ軸切り込みでエッジトリミング加工を施す。ここで深さｔ_０は、貼り合せウェーハＷの少なくとも外径端部において、貼り合わせウェーハＷのエッジトリミング加工で求められる切り込み深さｔよりも浅い深さ、すなわちｔ_０＜ｔである。本実施例では、深さｔ_０として、エッジトリミング加工で求められる切り込み深さｔとボンドウェーハＷ_ｂｏの厚さｔ_２との平均値、すなわちｔ_０＝（ｔ＋ｔ_２）／２を用いる。このように設定することにより、通常の貼り合わせで生じる反りを持つウェーハＷ_ｂｏを過度に研削する恐れが無くなる。

【0041】

第１段階の研削加工を終えた貼り合わせウェーハＷでは、仕上げ径φＤ_ｄｅｓで仮仕上げ面Ｐ_ｒｅｆ１を有する加工面が形成される。研削後の仮仕上げ面Ｐ_ｒｅｆ１は、応力解放がなされているので、微視的には必ずしも平面ではなくなり、ベースウェーハＷ_ｂａの見なし底面Ｐ_ｂｏｔはより平面に近づく。

【0042】

次に、エッジトリミング加工に求められる形状に仕上げるために、第２段階の研削を実行する。この様子を、図３（ｃ）、（ｆ）を用いて説明する。貼り合わせウェーハＷの周縁部の接着界面Ｐ_ｉｎｔのうねりが改善された後に、砥石１５２の切り込み深さを、貼り合わせウェーハＷに求められる切り込み深さｔに設定して、見なし上面Ｐ_ｔｏｐからの切り込み深さｔで貼り合わせウェーハＷをＹ軸切込みする。つまり、ボトムウェーハＷ_ｂｏとベースウェーハＷ_ｂａの外周部を同時に加工する。その結果、ボトムウェーハＷ_ｂｏでは全量、ベースウェーハＷ_ｂａでは見なし底面Ｐ_ｂｏｔから厚さτを残して、エッジトリミングが実行され、仕上げ径φＤ_ｄｅｓで仕上げ面Ｐ_ｄｅｓを有する加工面が形成される。第１段階の研削加工を経ることにより、貼り合わせウェーハＷの接着界面Ｐ_ｉｎｔがより平面に近づいたので、所定切り込み深さｔで研削する第２段階の研削加工を実施しても、偏差εが小さいので、ボンドウェーハＷ_ｂｏの研削残しやベースウェーハＷ_ｂａの過大な研削が防止される。

【0043】

本発明による２段階のエッジトリミング加工に対応する、従来の１段階のエッジトリミング加工を図４を用いて説明する。図４（ａ）、（ｂ）は、研削加工装置１６の主要部の正面図の模式図であり、図４（ａ）は加工前の状態を示す図であり、図３（ａ）に対応する図であり、図４（ｂ）は１段階研削加工中の図である。図４（ｃ）は、エッジトリミング加工後の貼り合わせウェーハＷの概略図である。図４（ｄ）、（ｅ）は貼り合わせウェーハＷの外周展開図であり、図４（ｄ）は図４（ａ）のＢ矢視展開図であり、図４（ｅ）は図４（ｃ）のＣ矢視展開図である。

【0044】

２つのウェーハＷ_ｂｏ、Ｗ_ｂａの貼り合わせ接着界面Ｐ_ｉｎｔが矯正されないまま、１段階でエッジトリミング加工されているので、エッジトリミング加工終了後の貼り合わせウェーハＷの周縁部では、貼り合わせ時のままで偏差εが残った形状に応じて加工している。その結果、見なし上面Ｐ_ｔｏｐからの切り込み深さｔが、本発明と同様であっても、ボンドウェーハＷ_ｂｏに研削残し領域が生じたり、ベースウェーハＷ_ｂａに過剰な研削領域が発生している。

【0045】

図５に、本発明の２段階エッジトリミング加工を施した貼り合わせウェーハＷと従来の１段階エッジトリミング加工した貼り合わせウェーハＷの、加工後の形状測定結果の一例を示す。図３（ｆ）と図４（ｅ）に対応する図である。図５（ａ）は本発明による２段階のエッジトリミング加工した場合の貼り合わせウェーハＷの周縁部の展開図であり、図５（ｂ）は従来の１段階でエッジトリミング加工した場合の貼り合わせウェーハＷの周縁部の展開図である。

【0046】

貼り合わせウェーハＷの反りまたはうねりの最大は、従来方法の約２２μｍから本発明の方法の約６μｍまで低下していることが分かる。貼り合わせウェーハＷを構成する各ウェーハＷ_ｂａ、Ｗ_ｂａが数１００μｍ程度の厚さであるから、各ウェーハＷ_ｂａ、Ｗ_ｂａの厚さの１／１０程度の誤差まで吸収できており、歩留まりの高いエッジトリミング加工を実現できている。

【0047】

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６にフローチャートで示す。図１も参照する。ステップＳ６１０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、貼り合わせウェーハＷについて第１段階の研削加工をするために、貼り合わせウェーハＷの回転中心位置Ｏを求めてアライメントする（ステップＳ６２０）。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をウェーハテーブル１３４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Ｓ６３０）。

【0048】

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に対する貼り合わせウェーハＷの位置を合わせる。すなわち、貼り合わせウェーハの見なし上面Ｐ_ｔｏｐから仕上がり切り込み深さｔより浅い深さｔ_０の位置を、砥石１５２の切り込み深さとして原則ボンドウェーハＷ_ｂｏのみを加工する、加工方向および加工高さに一致させる。

【0049】

そして、研削テーブル６０のＹ軸駆動機構２３０を用いて第１段階の研削加工を実行し、ボンドウェーハＷ_ｂｏの加工部外径が仕上がり外径φＤ_ｄｅｓになるまで、Ｙ軸切り込みで実行する（ステップＳ６４０）。第１段階の研削加工では、原則的にボンドウェーハＷ_ｂｏの外周部のみを研削加工して、貼り合わせウェーハＷのうねりが生じやすい外縁部における接着力に起因する接着応力を緩和する。接着応力が緩和されて、第１段階の研削加工が終了した貼り合わせウェーハＷの周縁部では、接着界面のうねりも緩和され、より平坦化する。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Ｓ６５０）。

【0050】

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、すなわち貼り合わせウェーハＷに求められるエッジトリミング加工を完遂するために、貼り合わせウェーハＷの中心位置Ｏがウェーハテーブル１３４の中心に一致するようにアライメントする（ステップＳ６６０）。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を用いてウェーハテーブル１３４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Ｓ６７０）。

【0051】

研削テーブル６０のＸ、Ｚ軸駆動機構を２２０、２４０を駆動して、スピンドル６２に取付けた砥石１５２に対する貼り合わせウェーハＷの位置を合わせる。すなわち、貼り合わせウェーハＷの見なし上面Ｐ_ｔｏｐから深さｔ（ｔ＞ｔ_０）の位置を砥石１５２の切り込み深さとして、ボンドウェーハＷ_ｂｏとベースウェーハＷ_ｂａの一部を加工する加工方向および加工高さに一致させる。

【0052】

研削テーブル６０のＹ軸駆動機構２３０を用いて、第２段階の研削加工を実行し、ボンドウェーハＷ_ｂｏの加工部外径が仕上がり外径φＤ_ｄｅｓになるまで、Ｙ軸切り込みを実行する（ステップＳ６８０）。第２段階の研削加工が終了したら、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Ｓ６９０）。

【0053】

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Ｓ７００）。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。

【0054】

上記実施例では、実質的に同一形状のシリコンウェーハ同士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、ガラス基板とシリコン基板を貼り合わせた貼り合わせウェーハ等、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。

【符号の説明】

【0055】

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…回転テーブル、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、１５３…回転軸、１５４…砥石取付具、２２０…Ｘ軸駆動機構、２３０…Ｙ軸駆動機構、２４０…Ｚ軸駆動機構、Ｄｄｅｓ…仕上がり径、Ｗ…貼り合わせウェーハ、Ｗ_ｂａ…ベースウェーハ、Ｗ_ｂｏ…ボンドウェーハ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】