JP4440808B2

JP4440808B2 - 外周研削装置及び貼り合わせ基板の研削方法

Info

Publication number: JP4440808B2
Application number: JP2005067411A
Authority: JP
Inventors: 進宮崎; 時男武井; 重幸吉澤
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 2005-03-10
Filing date: 2005-03-10
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2025-03-10
Also published as: JP2006253387A

Description

本発明は、貼り合わせ基板の外周部を研削する外周研削装置及び研削方法に関する。

基板を貼り合わせた貼り合わせ基板の外周部１〜３ｍｍには、未結合部分が存在することが知られており、この部分を除去するため様々な技術が開発されている。
例えば、デバイス作製側となる貼り合わせ基板のボンドウェーハの外周部を除いてマスキングテープを粘着し、しかる後にエッチングしてウェーハ周辺部の未結合部を除去するものや（特許文献１参照）、ボンドウェーハの外周部を任意のテラス幅に研削加工し、加工部分をエッチング除去するものがある（特許文献２参照）。

ところが、これらの技術では、テラス加工幅の公差が±０．５ｍｍであることを保証するマスキングテープの貼りつけ精度は極めて低く、また、ボンドウェーハの外周部の研削後における加工幅の最大値と最小値の差が大きく、そのため公差が拡大してしまう問題があった。

特開平３−２５０６１６特開平７−４５４８５

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、貼り合わせ基板の外周部を研削するにあたり、テラス加工幅の公差を改善する外周研削装置および研削方法を提供することを課題とする。

本発明は、デバイスが作製されるボンドウェーハと支持基板となるベースウェーハとを貼り合わせた貼り合わせ基板の外周部を研削する装置であって、少なくとも、前記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、該アライメント手段によりアライメントされた前記貼り合わせ基板のボンドウェーハの外周部を研削する研削手段とを具備し、前記アライメント手段がベースウェーハを基準として前記貼り合わせ基板をアライメントするものであることを特徴とする外周研削装置を提供する。

このように、デバイスが作製されるボンドウェーハと支持基板となるベースウェーハとを貼り合わせた貼り合わせ基板の外周部を研削する装置であって、少なくとも、前記貼り合わせ基板をアライメントする手段と、該アライメントされた前記貼り合わせ基板のボンドウェーハの外周部を研削する手段とを具備し、前記アライメント手段がベースウェーハを基準として前記貼り合わせ基板をアライメントするものであれば、たとえ貼り合わせ基板の貼り合わせ位置が回転方向、平行方向にずれて、ボンドウェーハとベースウェーハがずれて貼り合わせられていても、ベースウェーハを基準としているので、ずれの影響を受けることなく常に一様に貼り合わせ基板をアライメントすることができ、その結果全面で一応のテラス幅を有する貼り合わせウェーハに研削することができる。

このとき、前記アライメント手段が、前記貼り合わせ基板を保持する保持台と、該貼り合わせ基板の周辺に配設された複数のピンであって、前記保持台と前記ピンは保持された貼り合わせ基板の厚さ方向の相対位置が可変であり、前記ピンが前記ベースウェーハのみと接触するように、保持された前記貼り合わせ基板の厚さ方向の相対位置を調整し、前記ピンが周囲からベースウェーハに当接することでアライメントするものであるのが望ましい。

このように、前記アライメント手段が、前記貼り合わせ基板を保持する保持台と、該貼り合わせ基板の周辺に配設された複数のピンからなり、前記保持台と前記ピンは保持された貼り合わせ基板の厚さ方向の相対位置が可変であり、前記ピンが周囲からベースウェーハに当接することでアライメントするものであれば、いかなる厚さや直径のベースウェーハに対しても、保持台とピンの相対位置を変えることが可能なのでピンとベースウェーハの位置を調整し、外周からピンが当接することで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することができる。

また、本発明は、デバイスが作製されるボンドウェーハと支持基板となるベースウェーハとを貼り合わせた貼り合わせ基板の外周部を研削する方法であって、前記ベースウェーハを基準として前記貼り合わせ基板をアライメントし、該アライメントされた貼り合わせ基板の前記ボンドウェーハの外周部を研削することを特徴とする貼り合わせ基板の研削方法を提供する。

このように、前記ベースウェーハを基準として前記貼り合わせ基板をアライメントし、該アライメントされた貼り合わせ基板の前記ボンドウェーハの外周部を研削する貼り合わせ基板の研削方法であれば、ボンドウェーハとベースウェーハの貼り合わせがずれていたとしても、ベースウェーハのみを基準としているために、そのずれの影響を受けることなくアライメントすることができ、そのためボンドウェーハを高精度に研削することができて、テラス加工幅の公差を縮小することが可能である。

そして、前記アライメントにおいて、前記貼り合わせ基板を保持台に保持し、該貼り合わせ基板の周辺に配設され、前記ベースウェーハのみと接触するように、保持された前記貼り合わせ基板の厚さ方向に対する位置が調整された複数のピンが、周囲からベースウェーハに当接することによって貼り合わせ基板のアライメントをするのが望ましい。

このように、前記アライメントにおいて、前記貼り合わせ基板を保持台に保持し、該貼り合わせ基板の周辺に配設され、前記ベースウェーハのみと接触するように、位置が調整された複数のピンが、周囲からベースウェーハに当接することによって貼り合わせ基板のアライメントをすれば、いかなる厚さ・直径の貼り合わせ基板に対してもベースウェーハ基準で貼り合わせウェーハをアライメントすることができ、それにより精度良く研削加工をすることが可能となり、テラス加工幅の公差が縮小される。

本発明のように、デバイスが作製されるボンドウェーハと支持基板となるベースウェーハとを貼り合わせた貼り合わせ基板の外周部を研削する装置であって、少なくとも、前記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、アライメントされた前記貼り合わせ基板のボンドウェーハの外周部を研削する研削手段とを具備し、前記アライメント手段がベースウェーハを基準として前記貼り合わせ基板をアライメントする外周研削装置であれば、貼り合わせ基板の貼り合わせ状態に問題があり、ボンドウェーハとベースウェーハとでずれて貼り合わせられていても、ベースウェーハを基準としているので、ずれの影響を受けることなく常に一様に貼り合わせ基板をアライメントすることができ、ベースウェーハ上のテラス幅の公差を非常に小さくした研削をすることができる。

また、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、該貼り合わせ基板の前記ボンドウェーハの外周部を研削すれば、前記ずれに関係なくアライメントすることができ、そのためボンドウェーハを高精度に研削し、テラス加工幅の公差を縮小することが可能である。

以下では、本発明の実施の形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
貼り合わせ基板の外周部１〜３ｍｍには、未結合部分が存在することが知られており、この部分を除去するため、様々な技術が開発されている。例えば、ボンドウェーハを任意のテラス幅に外周段差研削を行い、加工部分をエッチング除去する方法がある。
このように貼り合わせ基板を製作する際、外周部の未結合部分を除去するためにボンドウェーハに例えば研削加工等を施す。
しかし、研削加工後の貼り合わせ基板のテラス加工幅において、位置によって大きな差が生じており、公差の縮小が困難であるという問題があった。

本発明者らは、テラス幅の公差が大きくなる原因として、加工する基板の貼り合わせ状態に問題があり、ボンドウェーハとベースウェーハとが回転方向あるいは平行方向でずれて貼り合わせている場合、従来の外周研削装置では基板全体を基準として基板をアライメントしているために、貼り合わせのずれがテラス加工幅の公差に影響していることを見出した。
そこで、貼り合わせ基板全体ではなく、ベースウェーハだけを基準として貼り合わせ基板をアライメントする研削装置および研削方法を考え出し、本発明を完成させた。

以下では、本発明の実施の形態について図を用いて説明をする。
まず、図１を用いて本発明の外周研削装置の一例について説明する。
この外周研削装置１はウェーハ出入ロボット２を備えており、周囲にはウェーハキャリア３が配置されている。また、ウェーハキャリア３の側には仮置き台４が設置されており、外周研削装置１の奥には搬送ロボット５、アライメント手段６、チャックテーブル７、研削手段８が配置されている。

外周研削装置１のウェーハキャリア３内にセットされた貼り合わせ基板Ｗは、出入ロボット２によりウェーハキャリア３から取り出されて仮置き台４上に載置される。次に、貼り合わせ基板Ｗは搬送ロボット５によって運ばれて、アライメント手段６へと向かう。
アライメント手段６に運ばれた貼り合わせ基板Ｗは、保持台１２上に保持され、まずノッチ、オリエンテーションフラットの光学的検出などが行われてプリアライメント（粗アライメント）される。その後、アライメント手段６により、貼り合わせ基板Ｗのベースウェーハを基準としてアライメントされる。
貼り合わせ基板Ｗは、アライメントされた後に搬送ロボット５によりチャックテーブル７に搬送されて固定され、研削手段８の研削ホイール９により外周部を研削される。

このように、本発明の外周研削装置１では貼り合わせ基板Ｗのベースウェーハを基準として、アライメント手段６によりアライメントをするので、貼り合わせ基板Ｗにおいて、たとえベースウェーハとボンドウェーハの貼り合わせ状態が回転方向や平行方向にずれていたとしても、そのずれに左右されることなく常に一様に貼り合わせ基板Ｗをアライメントすることができる。

ここで、本発明のアライメント手段６の詳細について図２（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。図２（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、貼り合わせ基板Ｗのアライメント時における上から見た平面図と横断面図である。一方、図２（Ｃ）、（Ｄ）はそれぞれ、従来の外周研削装置による貼り合わせ基板Ｗのアライメント時における横断面図と、上から見た平面図である。貼り合わせウェーハは（Ｂ）、（Ｃ）にあるように、わずかではあるが、平行方向にずれて貼り合わされたり、（Ｄ）に示すように示すように回転方向にずれて貼り合わされている。

図２（Ａ）、（Ｂ）にあるように、アライメントの際、デバイス作製側であるボンドウェーハ１０と支持基板であるベースウェーハ１１を貼り合わせてなる貼り合わせ基板Ｗは保持台１２上に保持されており、また、複数のピン１３（図では４つ）が周辺に配置されている。このピン１３の替りに、例えば、ウェーハのハンドリングに用いられる機械的なフォークでウェーハを保持するクランプなどでも良く、または光学式センサーなどで非接触でアライメントしても良い。

保持台１２とピン１３は貼り合わせ基板Ｗの厚さ方向Ｔ_２の相対位置が可変であり、そのため保持台１２とピン１３の相対位置を調整することにより、保持台１２上の貼り合わせ基板Ｗのベースウェーハ１１とピン１３の位置を合わせることができる。このようにして、ピン１３がベースウェーハ１１のみと当接するような位置に調整したところで、ピン１３を貼り合わせ基板Ｗの周囲からベースウェーハ１１のみと当接させて、貼り合わせ基板Ｗをアライメントする。

ここで、保持台１２とピン１３の相対位置の調整手段としては、例えば、保持台１２および／またはピン１３の高さを変える方法があげられる。貼り合わせ基板Ｗの厚さが変わった場合、それに対応した高さの保持台１２および／またはピン１３を用意して、外周研削装置１にセットし直せば保持台１２とピン１３を所望の相対位置に調整することができる。簡単には、ピン１３の長さ、保持台１２の厚さを変えればよい。また、保持台１２および／またはピン１３に移動機構を取りつけ、貼り合わせ基板Ｗの厚さ方向Ｔ_２に保持台１２、ピン１３のいずれか、あるいは両方を平行移動させることにより、互いの相対位置を調整してもよい。
このように、保持台１２とピン１３の相対位置の調整手段は、ピン１３がベースウェーハ１１のみに当接してアライメントできるような位置調整を行うことができるものであればよく、特に限定されない。

また、保持台１２上の貼り合わせ基板Ｗの厚さ方向Ｔ_２における保持台１２とピン１３の相対位置を調整後、ベースウェーハ１１の周囲からピン１３を当接して貼り合わせ基板Ｗをアライメントする。このように、ピン１３を基板Ｗの周辺に配設し、基板Ｗの面に平行な方向Ｔ_１で周囲から貼り合わせ基板Ｗを挟むようにしてアライメントすれば、貼り合わせ基板Ｗの直径が変わっても問題なく対応することができるため、種々の大きさの直径の貼り合わせ基板Ｗを取り扱うことが可能である。

このようなアライメント手段６を用いれば、貼り合わせ基板Ｗの厚さや直径が変わっても、保持台１２とピン１３の相対位置を変えることができるので、ピン１３とベースウェーハ１１の位置調整を行い、ベースウェーハ１１のみにピン１３を当接させて、ベースウェーハ１１を基準として貼り合わせ基板Ｗをアライメントすることができる。また、ピン１３はベースウェーハ１１のみと接するので、貼り合わせ基板Ｗが（Ｂ）のように平行方向にずれて貼り合わされていても、その影響を受けることなく、正確にベースウェーハ１１を基準としてアライメントされる。

一方、図２（Ｃ）には、比較のため従来の装置での基板Ｗのアライメントの様子を示した。従来の装置では貼り合わせ基板Ｗ全体を基準としてアライメントするものであり、ピン１３’がベースウェーハ１１のみならず、ボンドウェーハ１０にも当接している。そのため、貼り合わせ基板Ｗのボンドウェーハ１０とベースウェーハ１１の貼り合わせが平行方向にずれている場合、アライメントにおいてそのずれが影響して、ベースウェーハ１１を基準とした場合のアライメントとは一致しなくなる。そして、ずれの影響を受けたままの状態で貼り合わせ基板Ｗの外周部の研削を施せば、テラス加工幅の位置による差が大きくなり、公差が拡大してしまう。

また、図２（Ｄ）には、貼り合わせ基板Ｗのベースウェーハ１１と、ボンドウェーハ１０とが回転方向にずれて貼り合わされている場合である。この場合も貼り合わせ基板全体を基準としてアライメントすると、オリフラ位置を正確にとらえることが出来ず、外周部の研削をした場合に誤差を生じることになる。

次に、例えばボンドウェーハ１０とベースウェーハ１１の貼り合わせが平行方向にずれた貼り合わせ基板Ｗを対象とし、また、ベースウェーハ１１を基準としたアライメント方法として保持台１２及びピン１３を用いた場合を例に、図３の本発明の研削方法の概略説明図を用いて、本発明の貼り合わせ基板Ｗの研削方法の有効性について説明する。

本発明の研削方法においては、ベースウェーハ１１を基準として貼り合わせ基板Ｗをアライメントしている（図３（Ａ）参照）。このため、たとえボンドウェーハ１０とベースウェーハ１１の貼り合わせが平行方向にずれていても、ベースウェーハ１１だけを基準として研削が施されるため、貼り合わせのずれによる影響はなく、研削後にはテラス加工幅Ｌ_１、Ｌ_２には差が生じない（図３（Ｂ）参照）。したがって加工精度が向上し、テラス加工幅の公差は縮小されることになる。

このような研削方法により、たとえボンドウェーハ１０とベースウェーハ１１の貼り合わせにずれが生じていても、そのずれの影響を受けることなくボンドウェーハ１０を研削することができる。そのため、テラス加工幅の最大と最小の差を抑制することができ、精度の高い加工ウェーハを得て、公差を縮小することが可能である。
また、アライメントの際に例えば保持台１２とピン１３を用いて、保持台１２とピン１３の貼り合わせ基板Ｗの厚さ方向の相対位置を調整することにより、また、貼り合わせ基板Ｗの周囲からピン１３をベースウェーハ１１に当接させることにより、いかなる厚さ・直径の貼り合わせ基板Ｗに対してもベースウェーハ１１を基準としてアライメントすることができ、そのためボンドウェーハ１０の外周部を高精度に研削することができる。

一方、図４には従来方法による研削の概略説明図を示した。
従来方法では、貼り合わせ基板Ｗ全体を基準に貼り合わせ基板Ｗをアライメントして、その後ボンドウェーハ１０の外周部に研削が施される。このため、ボンドウェーハ１０とベースウェーハ１１の貼り合わせにおける平行方向のずれの影響を受け、研削後のボンドウェーハ１０とベースウェーハ１１との中心軸が一致せず、テラス加工幅Ｌ_３、Ｌ_４に差が生じている。このように従来方法ではアライメントの際、貼り合わせのずれに左右され、そのため研削精度にも影響が出て、テラス加工幅の公差は大きなものとなってしまう。

以下に本発明の実施例および比較例をあげてさらに具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
（実施例１）
直径６インチ（１５０ｍｍ）、ベースウェーハ及びボンドウェーハの厚さがそれぞれ６２５μｍのシリコン単結晶ウェーハからなる貼り合わせ基板を５０枚用意した。
本発明の外周研削装置を用いて、ベースウェーハを基準としてアライメントし、幅３ｍｍ狙いでこれらの貼り合わせ基板の外周部の研削を行った。研削条件としては、＃８００のダイヤモンド砥石を用い、砥石の周速１６００ｍ／ｍｉｎ、貼り合わせ基板の周速３００ｍｍ／ｍｉｎで相互に逆回転させた。研削速度は、０．６ｍｍ／ｍｉｎとし、ボンドウェーハの厚さが１００μｍとなるまで研削して除去した。研削後、ＮａＯＨを用いたアルカリエッチングを行い、その後テラス加工幅を４点測定した。

図５に実施例１の測定結果を示す。
図５より、加工基板の度数が、加工幅３．０ｍｍ近傍に集中し狙い通りとなっていることが確認できる。また、３．０ｍｍ近傍において加工基板枚数が突出しているだけでなく、加工幅の最大と最小の差が小さく、ばらつきが抑えられていることが判る（平均２．９８３９ｍｍ、σ＝０．０３０、Ｒ＝ｍａｘ−ｍｉｎ＝０．１６３）。
これより、本発明によって狙い加工幅に対して精度良く貼り合わせ基板の外周部を研削できたことが判る。このため、公差を縮小することができ、実施例１では、従来では±０．５ｍｍであったが、±０．２ｍｍに改善することができた。

（比較例１）
実施例１に使用したものと同様にして作製された貼り合わせ基板を２１０枚用意した。
従来の外周研削装置を用いて、貼り合わせ基板全体を基準としてアライメントをし、実施例１と同様に加工幅３．０ｍｍ狙いでこれらの貼り合わせ基板の外周部の研削を行った。
他の研削条件は実施例１の場合と同様である。研削後、ＮａＯＨを用いたアルカリエッチングを行い、その後テラス加工幅を４点測定した。

図６に比較例１の結果を示す。
図６より、加工幅の最大値と最小値の差が実施例１に比べて大きく、ばらつきが大きいことが確認できる（平均３．０９３２ｍｍ、σ＝０．１０７、Ｒ＝０．４５２）。実施例１のように±０．２ｍｍの範囲内には収まらなかった。このような場合、狙い加工幅付近に加工基板数が集中する傾向があっても分布範囲が広いために公差が大きくなってしまう。また、例え公差内に分布範囲が収まっていても、分布範囲が広がっていて規格の限度に近接している状況であれば、全数検査する必要性がありコスト・時間等の面で問題が生じてしまう。

このように、本発明の外周研削装置及び研削方法によって、貼り合わせ基板のベースウェーハを基準としてアライメントし、それによりボンドウェーハの外周部を高精度に研削することが可能となり、テラス加工幅の公差を縮小し改善することができる。

なお、本発明は、上記形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

本発明の外周研削装置の概略図である。（Ａ）本発明の外周研削装置による貼り合わせ基板のアライメントの様子を示す説明図（平面図）である。（Ｂ）本発明の外周研削装置による貼り合わせ基板のアライメントの様子を示す説明図（横断面図）である。（Ｃ）従来の外周研削装置による貼り合わせ基板のアライメントの様子を示す説明図である。（Ｄ）回転方向にずれてウェーハが貼り合わされている場合のアライメントの様子を示した図である。本発明の貼り合わせ基板の研削方法の概略説明図である。従来法の貼り合わせ基板の研削方法の概略説明図である。実施例１の測定結果である。比較例１の測定結果である。

符号の説明

１…本発明の外周研削装置、２…ウェーハ出入ロボット、
３…ウェーハキャリア、４…仮置き台、５…搬送ロボット、
６…アライメント手段、７…チャックテーブル、８…研削手段、
９…研削ホイール、１０…ボンドウェーハ、
１１…ベースウェーハ、１２…保持台、１３、１３’…ピン、
Ｔ_１…貼り合わせ基板の面に平行な方向、
Ｔ_２…貼り合わせ基板の厚さ方向
Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３、Ｌ_４…テラス加工幅、Ｗ…貼り合わせ基板。

Claims

デバイスが作製されるボンドウェーハと支持基板となるベースウェーハとを貼り合わせた貼り合わせ基板の外周部を研削する装置であって、
少なくとも、前記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、該アライメント手段によりアライメントされた前記貼り合わせ基板のボンドウェーハの外周部を研削する研削手段とを具備し、前記アライメント手段がベースウェーハを基準として前記貼り合わせ基板をアライメントするものであり、
前記アライメント手段が、前記貼り合わせ基板を保持する保持台と、該貼り合わせ基板の周辺に配設された複数のピンであって、前記保持台と前記ピンは保持された貼り合わせ基板の厚さ方向の相対位置が可変であり、前記ピンが前記ベースウェーハのみと接触するように、保持された前記貼り合わせ基板の厚さ方向の相対位置を調整し、前記ピンが周囲からベースウェーハに当接することでアライメントするものであることを特徴とする外周研削装置。
デバイスが作製されるボンドウェーハと支持基板となるベースウェーハとを貼り合わせた貼り合わせ基板の外周部を研削する方法であって、
前記ベースウェーハを基準として前記貼り合わせ基板をアライメントするとき、前記貼り合わせ基板を保持台に保持し、該貼り合わせ基板の周辺に配設され、前記ベースウェーハのみと接触するように、保持された前記貼り合わせ基板の厚さ方向に対する位置が調整された複数のピンが、周囲からベースウェーハに当接することによって貼り合わせ基板のアライメントをして、
該アライメントされた貼り合わせ基板の前記ボンドウェーハの外周部を研削することを特徴とする貼り合わせ基板の研削方法。