JP2014099560A - ウェーハ貼着方法 - Google Patents

Abstract

【課題】反りのあるウェーハを適切に貼着可能なウェーハ貼着方法を提供すること。
【解決手段】ウェーハ（Ｗ）の面形状を検出するウェーハ反り検出工程と、シート（Ｓ）に光硬化性の液状樹脂（Ｒ）を塗布し、樹脂貼着装置（２）に設定されている貼着条件及び検出された面形状に基づいて、貼着条件に対応する所定の面をシート及び液状樹脂に対面させるようにウェーハを位置付けるウェーハ位置付け工程と、ウェーハを樹脂に押圧し、ウェーハとシートとが重なる領域全体に液状樹脂を行き渡らせた後、ウェーハの押圧を解除し、光（Ｌ）を照射して液状樹脂を硬化させることでウェーハの所定の面をシートに貼着するウェーハ貼着工程と、を備える構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、反りのあるウェーハをシートに貼着するウェーハ貼着方法に関する。

半導体デバイスの製造に用いられるウェーハは、例えば、シリコンなどで構成される円柱状のインゴットをワイヤソーでスライスすることにより形成される。スライス後のウェーハ（アズスライスウェーハ）は、ワイヤソーの加工精度などに起因する反りを有している。この状態のウェーハに半導体デバイスを精度良く形成するのは難しいので、研削などの方法で反りを除去してウェーハを平坦にする必要がある。

ところが、研削装置のチャックテーブルにウェーハを吸着固定すると、吸着力による変形でウェーハの反りは一時的に失われ、研削しても反りを適切に除去できなくなる。そこで、反りを保った状態のウェーハをフィルム（シート）に貼着固定する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この方法では、まず、光で硬化する液状の樹脂を塗布したウェーハを平坦なフィルムに押し付ける。フィルムへの押圧によってウェーハは変形し、ウェーハとフィルムとの接触領域全体に樹脂が行き渡る。その後、押圧を解除すると、ウェーハは反りのある状態へと戻る。この状態で光を照射すると、樹脂は硬化し、ウェーハは反りを保った状態でフィルムに固定される。このように、反りを保った状態のウェーハをフィルムに貼着固定させることにより、研削などの方法で反りを適切に除去できる。

特開２００９−１４８８６６号公報

ところで、インゴットから切り出されるウェーハの反りの向きは、インゴットからの切り出し方向などに必ずしも依存しない。このため、上述の方法でフィルムに貼着されるウェーハの反りの向きは、ウェーハ毎に異なっている。このように、反りの向きがウェーハ毎に異なると、適切な貼着は難しくなって後の研削の際に欠けなどの加工不良を生じる恐れがある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、反りのあるウェーハを適切に貼着可能なウェーハ貼着方法を提供することを目的とする。

本発明のウェーハ貼着方法は、樹脂貼着装置内のステージ上に載置されたシートの上面に供給された光硬化性の液状樹脂の上からウェーハを押圧しシートに液状樹脂を介してウェーハを貼着するウェーハ貼着方法であって、ウェーハ面形状を測定し凹側の面又は凸側の面を検出するウェーハ反り検出工程と、該樹脂貼着装置は、あらかじめウェーハの凹側の面又は凸側の面のどちらか一方の面に適した貼着条件に設定されており、該ウェーハ反り検出工程の後に、該ステージ上に載置されたシート上に該液状樹脂を供給し、該ウェーハ反り検出工程で検出されたウェーハの面を該貼着条件に基づいて該液状樹脂に対面させてウェーハを該液状樹脂の上方に位置づけるウェーハ位置付け工程と、該ウェーハ位置付け工程の後に、該ウェーハを該液状樹脂に押圧し該液状樹脂をウェーハ全面に行き渡らせた後に、該押圧を解除するとともに該液状樹脂に光を照射し硬化して該ウェーハの該所定の面を該液状樹脂を介してシートに貼着するウェーハ貼着工程と、から構成されることを特徴とする。

この構成によれば、樹脂貼着装置にあらかじめ設定されている貼着条件及び検出された面形状に基づいて、貼着条件に対応する所定の面を液状樹脂に対面させるようにウェーハをシートに貼着するので、反りのあるウェーハを適切に貼着して固定できる。

本発明のウェーハ貼着方法において、該ウェーハ反り検出工程では、ウェーハの反りによる凹側の面を検出し、該ウェーハ位置付け工程では、該シートの上に供給された該液状樹脂の上に、該ウェーハ反り検出工程で検出されたウェーハの該凹側の面を該液状樹脂に対面させてウェーハを該液状樹脂の上方に位置づけ、該ウェーハ貼着工程では、該ウェーハを該液状樹脂に押圧し該液状樹脂をウェーハ全面に行き渡らせた後に、該押圧を解除するとともに該液状樹脂に光を照射し硬化して該ウェーハの凹側の面を該液状樹脂を介してシートに貼着することが好ましい。この構成によれば、凹側の面を液状樹脂に対面させるようにウェーハを貼着するので、押圧を解除してもウェーハの外周部分が浮き上がらずに済み、反りの大きいウェーハでも適切に貼着して固定できる。

本発明によれば、反りのあるウェーハを適切に貼着可能なウェーハ貼着方法を提供できる。

本実施の形態のウェーハ反り検出工程においてウェーハの面形状が検出される様子を示す図である。 本実施の形態のウェーハ位置付け工程においてシート及び樹脂の上方にウェーハが位置付けられる様子を示す図である。 本実施の形態のウェーハ貼着工程においてウェーハが押圧される様子を示す図である。 本実施の形態のウェーハ貼着工程においてウェーハの押圧が解除される様子を示す図である。 本実施の形態のウェーハ貼着工程において樹脂を硬化させる様子を示す図である。 研削工程においてウェーハが研削される様子を示す図である。

本実施の形態のウェーハ貼着方法は、ウェーハ反り検出工程、ウェーハ位置付け工程、及びウェーハ貼着工程を含む。ウェーハ反り検出工程では、形状検出装置１でウェーハＷの面形状を検出する（図１参照）。ウェーハ位置付け工程では、シートＳに光硬化性の樹脂（液状樹脂）Ｒを塗布し、樹脂貼着装置２に設定されている貼着条件及び検出された面形状に基づいて、貼着条件に対応する所定の面をシートＳ及び樹脂Ｒに対面させるようにウェーハＷを位置付ける（図２参照）。ウェーハ貼着工程では、樹脂貼着装置２のプレスユニット２２でウェーハＷを樹脂Ｒに押圧し、ウェーハＷとシートＳとが重なる領域全体に樹脂Ｒを行き渡らせた後（図３参照）、ウェーハＷの押圧を解除し（図４参照）、光源２３の光Ｌを照射して樹脂Ｒを硬化させることでウェーハＷの所定の面をシートＳに貼着する（図５参照）。

このように、本実施の形態のウェーハ貼着方法では、あらかじめ設定されている貼着条件及び検出された面形状に基づいて、貼着条件に対応する所定の面をシートＳ及び樹脂Ｒに対面させるようにウェーハＷを位置付けるので、反りを有するウェーハＷを適切に貼着して固定できる。以下、本実施の形態に係るウェーハ貼着方法の詳細について添付図面を参照して説明する。

本実施の形態のウェーハ貼着方法においては、まず、ウェーハＷの面形状を検出するためのウェーハ反り検出工程が実施される。図１は、ウェーハ反り検出工程においてウェーハＷの面形状が検出される様子を示す図である。本実施の形態に示すウェーハ貼着方法の対象となるウェーハＷは、シリコンなどの半導体材料で構成される円柱状のインゴットからワイヤソーで切り出されたアズスライスウェーハであり、円板状の外形形状を有している。このウェーハＷは、ワイヤソーの加工精度などに起因する反りを有している。図１では、上に凸の反りを有するウェーハＷを示している。

図１に示すように、ウェーハ反り検出工程に用いられる形状検出装置１は、ウェーハＷが載置されるステージ１１を備えている。ステージ１１の上方には、対象となるウェーハＷとの間の静電容量を非接触で検出する静電容量式のセンサ１２が配置されている。このセンサ１２は、ステージ１１の載置面１１ａに対して平行に移動される。形状検出装置１は、ステージ１１に載置されたウェーハＷと、移動されるセンサ１２との間の静電容量の変化に基づいて、ウェーハＷの面形状を検出する。

ステージ１１上にウェーハＷが載置されると、センサ１２によるウェーハＷの走査が開始される。センサ１２は、ステージ１１の載置面１１ａに対して平行に移動され、所定の移動距離ごとに静電容量を検出する。つまり、センサ１２は、ウェーハＷの径方向Ｄに沿って、所定間隔で静電容量を検出する。センサ１２で検出された各位置での静電容量は、径方向Ｄにおける検出位置の座標と共に形状検出装置１に記憶される。これにより、径方向Ｄにおける静電容量の分布データが得られる。

検出される静電容量の大きさは、センサ１２側（上側）に位置するウェーハＷの表面Ｗ１とセンサ１２との距離に対応する。そのため、検出された静電容量の大きさから、センサ１２と表面Ｗ１との距離を算出できる。センサ１２の移動軌跡は直線状になるので、上述のように取得された分布データ中の静電容量を、センサ１２と表面Ｗ１との距離に変換すれば、表面Ｗ１の形状の概略を示す形状データが得られる。この形状データは、径方向Ｄにおける表面Ｗ１の高さ位置を示している。

形状データが取得されると、ウェーハＷの面形状、及び反りの向きが判定される。この判定は、例えば、形状データによって示される表面Ｗ１の高さを平均化して求めた基準線Ｂ（図１参照）と、形状データによって示される表面Ｗ１の高さとを比較することで行われる。図１のように、ウェーハＷの中央領域において形状データの示す高さが基準線Ｂより高くなる場合、表面Ｗ１は凸形状を有する凸側の面と判定され、裏面Ｗ２は凹形状を有する凹側の面と判定される。また、ウェーハＷは上に凸の反りを有すると判定される。一方、ウェーハＷの中央領域において形状データの示す高さが基準線Ｂより低くなる場合、表面Ｗ１は凹形状を有する凹側の面と判定され、裏面Ｗ２は凸形状を有する凸側の面と判定される。また、ウェーハＷは下に凸の反りを有すると判定される。

上述したウェーハ反り検出工程の後には、ウェーハ位置付け工程が実施される。図２は、ウェーハ位置付け工程においてシートＳ及び樹脂Ｒの上方にウェーハＷが位置付けられる様子を示す図である。このウェーハ位置付け工程は、樹脂貼着装置２を用いて実施される。図２に示すように、樹脂貼着装置２は、シートＳが載置されるステージ２１を備えている。ステージ２１の上方には、ウェーハＷを吸着する吸着面２２ａを備えるプレスユニット２２が上下動可能に設けられている。ステージ２１の下方には、樹脂Ｒを硬化させるための光Ｌを放射する光源２３が設けられている（図５参照）。ステージ２１は、この光源２３からの光Ｌを透過するように構成されている。また、樹脂貼着装置２は、シートＳに樹脂Ｒを滴下するためのノズル（不図示）を備えている。

まず、ステージ２１の載置面２１ａに、ウェーハＷの貼着されるシートＳを載置する。シートＳは、平坦な表面Ｓ１及び裏面Ｓ２を有する樹脂フィルムである。このシートＳは、ウェーハＷの全面に貼着させることができるように、ウェーハＷより大面積に構成されている。また、シートＳは、樹脂Ｒを硬化させる際に光源２３から放射される光Ｌを透過する。

ステージ２１にシートＳが載置されると、上側の表面Ｓ１に樹脂Ｒが塗布される。この樹脂Ｒは、紫外光などで硬化する無溶剤の光硬化樹脂（光硬化性樹脂）である。樹脂貼着装置２には、シートＳに対して所定の向きのウェーハＷを適切に貼着できるように、ウェーハＷの面形状（反りの向き）、樹脂Ｒの塗布位置及び塗布量などを規定する貼着条件があらかじめ設定されている。

具体的には、シートＳにウェーハＷの凹側の面を向かい合わせて貼着するのに適した貼着条件（以下、凹面貼着条件）、又はシートＳにウェーハＷの凸側の面を向かい合わせて貼着するのに適した貼着条件（以下、凸面貼着条件）が設定される。このような貼着条件をあらかじめ設定しておくのは、シートＳと対面するウェーハＷの面形状に応じて適切な貼着条件が異なるためである。樹脂Ｒは、設定されている貼着条件に基づいて、ノズルからシートＳの表面Ｓ１に滴下される。凹面貼着条件は、例えば、ウェーハＷの外周領域よりも中央領域において樹脂Ｒの供給量が多くなるように設定される。凸面貼着条件は、例えば、ウェーハＷの中央領域よりも外周領域において樹脂Ｒの供給量が多くなるように設定される。また、凸面貼着条件が適用される場合には、ウェーハＷの反りに対応する凹状のステージ２１を用いるようにしても良い。この場合、樹脂Ｒの供給量はステージ２１の形状に応じて適切に設定される。なお、本実施の形態では、樹脂貼着装置２に凹面貼着条件が設定されているものとして説明する。

その後、プレスユニット２２の下部に設けられた吸着面２２ａでウェーハＷを吸着保持し、シートＳ及び樹脂Ｒの上方にウェーハＷを位置付ける。上述のように、樹脂貼着装置２には、所定の貼着条件（凹面貼着条件、又は凸面貼着条件）が設定されている。そのため、貼着条件を満たすウェーハＷの所定の面をシートＳに対面させるように、プレスユニット２２の吸着面２２ａにウェーハＷを吸着保持させる。

本実施の形態では、樹脂貼着装置２に凹面貼着条件が設定されているので、凸側の面である表面Ｗ１をプレスユニット２２の吸着面２２ａに吸着させる。樹脂貼着装置２に凸面貼着条件が設定されている場合には、凹側の面である裏面Ｗ２をプレスユニット２２の吸着面２２ａに吸着させる。なお、吸着させるべきウェーハＷの面が吸着面２２ａと対面していない場合には、樹脂貼着装置２の備えるアーム（不図示）でウェーハＷの向きを変え、プレスユニット２２で適切な面を吸着できるようにする。プレスユニット２２にウェーハＷを吸着保持させると、吸着力によりウェーハＷは変形し、反りは一時的に失われる。

上述のように、プレスユニット２２の吸着面２２ａにウェーハＷを吸着保持させた後、プレスユニット２２をシートＳ及び樹脂Ｒの上方に移動させ、ウェーハＷをシートＳ及び樹脂Ｒの上方に位置付ける。本実施の形態では、凸側の面である表面Ｗ１をプレスユニット２２の吸着面２２ａに吸着させているので、凹側の面である裏面Ｗ２がシートＳ及び樹脂Ｒに対面される。凹側の面である裏面Ｗ２をプレスユニット２２の吸着面２２ａに吸着させる場合には、凸側の面である表面Ｗ１がシートＳ及び樹脂Ｒに対面される。

ウェーハ位置付け工程の後には、ウェーハ貼着工程が実施される。図３は、ウェーハ貼着工程においてウェーハＷが押圧される様子を示す図であり、図４は、ウェーハ貼着工程においてウェーハＷの押圧が解除される様子を示す図であり、図５は、ウェーハ貼着工程において樹脂Ｒを硬化させる様子を示す図である。

図３に示すように、まず、樹脂貼着装置２のプレスユニット２２を下降させてウェーハＷを樹脂Ｒに押し付ける。ウェーハ位置付け工程の終了時には、ウェーハＷの凹側の面である裏面Ｗ２とシートＳとが対面されている。そのため、矢印Ａ１で示すようにプレスユニット２２を下降させてウェーハＷを樹脂Ｒに押し付けると、シートＳの表面Ｓ１とウェーハＷの裏面Ｗ２とは近接される。プレスユニット２２の押圧力により、ウェーハＷとシートＳとで挟まれた樹脂Ｒは、滴下された位置から放射状に広がる。プレスユニット２２の押圧力は、ウェーハＷとシートＳとが重なる領域全体に樹脂Ｒを行き渡らせるように調整される。なお、ウェーハＷの凸側の面である表面Ｗ１とシートＳとが対面される場合も同様である。

ウェーハＷとシートＳとが重なる領域全体に樹脂Ｒを行き渡らせた後には、図４に示すように、ウェーハＷの押圧を解除する。具体的には、プレスユニット２２の吸着面２２ａによるウェーハＷの吸着を解除した後、矢印Ａ２で示すようにプレスユニット２２を上昇させる。その結果、ウェーハＷは、プレスユニット２２の吸着力及び押圧力から解放されて反りのある状態へと戻る。

プレスユニット２２による押圧を解除してウェーハＷの反りが戻った後には、図５に示すように、光源２３で光Ｌを照射して樹脂Ｒを硬化させる。樹脂貼着装置２のステージ２１及びシートＳは、光源２３からの光Ｌを透過するように構成されている。そのため、光源２３から放射された光Ｌは、ステージ２１及びシートＳを通じて樹脂Ｒに照射される。光Ｌを照射された樹脂Ｒは化学反応により硬化し、ウェーハＷは反りを有する状態でシートＳに貼着固定される。

このように、本実施の形態のウェーハ貼着方法では、樹脂貼着装置２にあらかじめ設定されている貼着条件及び検出された面形状に基づいて、貼着条件に対応する所定の面を樹脂Ｒに対面させるようにウェーハＷをシートＳに貼着するので、反りを有するウェーハＷを適切に貼着固定できる。これにより、ウェーハＷの研削工程における欠けなどの加工不良を抑制できる。

また、本実施の形態で示すように、樹脂貼着装置２に凹面貼着条件を設定して凹側の面を樹脂Ｒに対面させるようにウェーハＷを貼着することで、プレスユニット２２の押圧を解除してもウェーハＷの外周部分は浮き上がらずに済む。よって、反りの大きいウェーハＷを適切に貼着固定できる。なお、樹脂貼着装置２に凸面貼着条件を設定して凸側の面を樹脂Ｒに対面させるようにウェーハＷを貼着する場合には、ウェーハＷの外周部分に対応して樹脂Ｒを多めに塗布することで、外周部分の浮き上がりを防ぐことができる。同様に、ウェーハＷの反りに対応する凹状のステージ２１を用いることで、外周部分の浮き上がりを防ぐことができる。

上述のウェーハ貼着方法でウェーハＷをシートＳに貼着させた後には、ウェーハＷを平坦化するための研削工程が実施される。図６は、研削工程においてウェーハＷが研削される様子を示す図である。研削工程では、図６に示すように、シートＳに貼着された面とは反対側の面（ここでは表面Ｗ１）を研削装置３で研削する。研削装置３は、ポーラスセラミック材による吸着面を有する保持テーブル３１を備えている。保持テーブル３１の下方には回転機構（不図示）が設けられており、保持テーブル３１は回転軸Ｃ１の周りに回転される。ウェーハＷは、硬化した樹脂Ｒ及びシートＳを介して保持テーブル３１に保持される。

保持テーブル３１の上方には、研削ホイール３２が上下動可能に設けられている。研削ホイール３２は回転機構（不図示）と連結されており、回転軸Ｃ２の周りに回転される。研削ホイール３２の下部には研削砥石３３が配置されている。研削砥石３３をウェーハＷの表面Ｗ１に接触させた状態で保持テーブル３１と研削ホイール３２とを相対回転させることで、ウェーハＷの表面Ｗ１は研削される。なお、研削ホイール３２は、保持テーブル３１より高速に回転される。

保持テーブル３１の近傍にはセンサ（不図示）が設けられており、ウェーハＷの厚み、反りなどを測定できるようになっている。このセンサでウェーハＷの厚み、反りなどを測定しながら研削することで、ウェーハＷを精度良く平坦化できる。上述のように、ウェーハＷは反りのある状態で適切に貼着固定されているので、研削工程におけるウェーハＷの欠けなどの不良を抑制できる。

なお、本発明は上記実施の形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施の形態では、ウェーハ貼着方法の対象としてシリコンウェーハを用いる例を示しているが、対象となるウェーハはこれに限られない。ガリウム砒素（GaAs）基板、シリコンカーバイド（SiC）基板、窒化ガリウム（GaN）基板などの半導体基板を対象としても良い。

また、上記実施の形態において、形状検出装置と樹脂貼着装置とは分離されているが、これらは一体でも良い。例えば、樹脂貼着装置に形状検出手段となるセンサを設け、全ての工程（ウェーハ反り検出工程、ウェーハ位置付け工程、及びウェーハ貼着工程）を樹脂貼着装置で行うようにしても良い。また、樹脂貼着装置は、ユーザが任意の貼着条件を設定できるように構成されていても良い。

また、上記実施の形態では、形状検出手段として静電容量式のセンサを用いる例を示しているが、レーザーセンサ（レーザー変位計）、接触式のセンサなどを用いても良い。静電容量式のセンサ、レーザーセンサなどの非接触式のセンサを用いる場合には、ウェーハ反り検出工程におけるウェーハの汚染や傷の発生を抑制できる。

また、上記実施の形態では、ウェーハの面形状などを判定するため、形状データの高さを平均化した基準線を用いているが、基準線は他の方法で算出されても良い。例えば、最小自乗、移動平均などの方法で基準線を算出することもできる。また、上記実施の形態では、ウェーハの中央領域の高さと基準線とを比較することで、ウェーハの面形状などを判定しているが、ウェーハの外周領域の高さと基準線とを比較しても良い。

その他、上記実施の形態に係る構成、方法などは、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

本発明のウェーハ貼着方法は、例えば、ウェーハの反りを除去する際に有用である。

１ 形状検出装置
２ 樹脂貼着装置
３ 研削装置
１１ ステージ
１１ａ 載置面
１２ センサ
２１ ステージ
２１ａ 載置面
２２ プレスユニット
２２ａ 吸着面
２３ 光源
３１ 保持テーブル
３２ 研削ホイール
３３ 研削砥石
Ａ１，Ａ２ 矢印
Ｂ 基準線
Ｃ１，Ｃ２ 回転軸
Ｄ 径方向
Ｌ 光
Ｒ 樹脂（液状樹脂）
Ｓ シート
Ｓ１，Ｗ１ 表面
Ｓ２，Ｗ２ 裏面
Ｗ ウェーハ

Claims (2)

1. 樹脂貼着装置内のステージ上に載置されたシートの上面に供給された光硬化性の液状樹脂の上からウェーハを押圧しシートに液状樹脂を介してウェーハを貼着するウェーハ貼着方法であって、
   ウェーハ面形状を測定し凹側の面又は凸側の面を検出するウェーハ反り検出工程と、
   該樹脂貼着装置は、あらかじめウェーハの凹側の面又は凸側の面のどちらか一方の面に適した貼着条件に設定されており、
   該ウェーハ反り検出工程の後に、該ステージ上に載置されたシート上に該液状樹脂を供給し、該ウェーハ反り検出工程で検出されたウェーハの面を該貼着条件に基づいて該液状樹脂に対面させてウェーハを該液状樹脂の上方に位置づけるウェーハ位置付け工程と、
   該ウェーハ位置付け工程の後に、該ウェーハを該液状樹脂に押圧し該液状樹脂をウェーハ全面に行き渡らせた後に、該押圧を解除するとともに該液状樹脂に光を照射し硬化して該ウェーハの該所定の面を該液状樹脂を介してシートに貼着するウェーハ貼着工程と、
   から構成されるウェーハ貼着方法。
2. 該ウェーハ反り検出工程では、ウェーハの反りによる凹側の面を検出し、
   該ウェーハ位置付け工程では、該シートの上に供給された該液状樹脂の上に、該ウェーハ反り検出工程で検出されたウェーハの該凹側の面を該液状樹脂に対面させてウェーハを該液状樹脂の上方に位置づけ、
   該ウェーハ貼着工程では、該ウェーハを該液状樹脂に押圧し該液状樹脂をウェーハ全面に行き渡らせた後に、該押圧を解除するとともに該液状樹脂に光を照射し硬化して該ウェーハの凹側の面を該液状樹脂を介してシートに貼着すること、
   を特徴とする請求項１記載のウェーハ貼着方法。

Images