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発明の名称 基板の加工方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−221030(P2007−221030A)
公開日 平成19年8月30日(2007.8.30)
出願番号 特願2006−42083(P2006−42083)
出願日 平成18年2月20日(2006.2.20)
代理人 【識別番号】100096884
【弁理士】
【氏名又は名称】末成 幹生
発明者 関家 一馬
要約 課題
単結晶シリコンウェーハに代表される半導体基板をより高い平面度に仕上げることができる平坦化技術を提供する。

解決手段
インゴットから切り出された単結晶シリコンの基板601(図5(A))の一方の面に樹脂層602を形成し(図5(B))、この樹脂層602の表面を切削により平坦化し、平坦面602bを得る(図5(C))。この平坦面602bを基準面として、他方の面に露出している基板601の面を研削により平坦化する(図5(E))。そして、樹脂層602を取り除き(図5(G))、うねりの残る面601cをさらに研削により平坦化し、平坦面601dを得る。こうすることで、基板601の両面に存在するうねりが除去され、基板601の平坦化が行われる。
特許請求の範囲
【請求項1】
インゴットから切り出した基板を平坦に加工する方法であって、
前記基板の一方の面に樹脂層を形成する工程と、
前記樹脂層を切削加工する工程と、
前記切削加工された前記樹脂層の面を吸着固定し、前記基板の他方の面を研削加工する工程と、
前記研削加工された前記他方の面を吸着固定し、前記基板の一方の面を研削加工する工程と
を有することを特徴とする基板の加工方法。
【請求項2】
前記樹脂層を切削する工程において、前記基板の他方の面を少なくとも3点による支持にて固定することを特徴とする請求項1に記載の基板の加工方法。
【請求項3】
前記樹脂層は、樹脂フィルムの貼着または固化材料を塗布し固化させることで形成されることを特徴とする請求項1または2に記載の基板の加工方法。
【請求項4】
前記一方の面を研削加工する前に、前記樹脂層を除去することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の基板の加工方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、インゴットから切り出された半導体ウェーハの基板等を平坦に加工する技術に係り、特に、表面にうねりを有する基板を加工して高精度な平面を得る技術に関する。
【背景技術】
【0002】
シリコンなどの単結晶半導体ウェーハ(以下基板)は、インゴットと呼ばれる塊の状態からワイヤーソーによって切り出されることがある。図7は、従来技術におけるインゴットから基板を得る方法を示す概念図である。図7(A)には、インゴット71をワイヤーソー72によってスライスする様子が概念的に示されている。ワイヤーソー72はピアノ線などの太さ0.1〜0.2mm程度のワイヤー7aを備えている。
【0003】
図7(B)は、ワイヤーソー72によって形成される切り溝の状態を概念的に示すものである。また、図7(C)は、インゴットから切り出された基板の状態を示す概念図である。ワイヤーソー72をインゴット71の側面に押圧しながら往復運動させ、さらに遊離砥粒を加工点に供給することでワイヤー72aの太さプラスアルファの切り溝74が形成される。そして、切り溝74を貫通させることで、インゴット71を複数切り分け、図7(C)に示す基板73を得ることができる。この切り分けの際、ワイヤー72aは、必要なテンションが加えられ往復運動することによって切り溝74を形成するが、遊離砥粒の加工点への掛かり具合などの影響によって、ワイヤー72aの切り溝74の溝底方向への動きは多少蛇行する。このため、切り溝74の側面75には凹凸が形成される。
【0004】
図7(C)には、基板73、およびその一部76を拡大した状態が概念的に示されている。図7(A)および(B)に示す状態を経て、切り出された基板73には、凹凸に起因するスライス条痕77が観察される。スライス条痕77は、数ミリピッチで数μm程度の凹凸を有している。このスライス条痕77は、基板73の平面度を低下させる基板表面のうねりとなる。
【0005】
スライス条痕77に起因する基板73表面のうねりは、微細な配線などを形成する高集積度半導体デバイスの製造には好ましくない。この問題に対応する技術として、インゴットから切り出した基板の一方の面に樹脂を塗布して樹脂層を形成し、次にこの樹脂層を押圧して基準面を形成し、さらにこの基準面を吸着固定して他方の面を研削加工することで、上記のうねりを除去する方法が提案されている(例えば特許文献1)。また、基板上にワックスを塗布し、その面をプレートに押圧してワックス面の平面度を改善してから、この面を吸着固定して他方の面を研削加工する方法が提供されている(例えば特許文献2)。
【0006】
【特許文献1】特開平11−111653(要約書)
【特許文献2】特開2000−5982(要約書)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、樹脂面やワックス面をプレート等に押圧して平面を得る方法では、基板に面圧を加えた際に、基板のうねりが基板の変形により矯正されるので、面圧を開放した際に基板のうねりが復元する。このため、上記の従来技術は、より集積度の高い半導体集積回路の基板における平面度を得る技術としては不十分であった。
したがって、本発明は、表面にうねりを有する基板を加工して高精度な平面を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、インゴットから切り出した基板を平坦に加工する方法であって、基板の一方の面に樹脂層を形成する工程と、樹脂層を切削加工する工程と、切削加工された樹脂層の面を吸着固定し、基板の他方の面を研削加工する工程と、研削加工された他方の面を吸着固定し、基板の一方の面を研削加工する工程とを有することを特徴とする。
【0009】
本発明によれば、まず、うねりがある基板の一方の面に樹脂層を形成する。この樹脂層は、基板のうねりに倣って形成されるので、樹脂層の表面にもうねりが形成される。そして、基板の他方の面を例えば吸着手段で吸着し、例えばバイト等を用いて樹脂層表面のうねりを切削することで、樹脂層の露出した表面を平坦化する。この際、基板に面で圧力を加える必要がないので、基板のうねりは矯正されない、このため、基板を吸着手段等から取り外した後に、樹脂層表面の平坦性が乱れることがなく、平坦化された樹脂層を後の加工における基準面とすることができる。樹脂層を平坦化した後、その面を吸着手段等に吸着固定し、基板の他方の面を研削することで基板の他方の面を平坦化する。この際、先に平坦化された樹脂層の表面が基準面として吸着手段等に固定されるので、吸着力によって基板のうねりが矯正されることはない。そのため、この他方の面における基板の平坦化が終了した後に、平坦化した面にうねりが復元されることがない。そして、基板の他方の面における平坦化が終了した後に、この平坦化された他方の面を基準面とした残った一方の面を研削により平坦化する。こうして、表面のうねりが取り除かれた基板を得ることができる。
【0010】
本発明において、樹脂層は、基板の表面に液状のものを塗布し固化させたたり、あるいはフィルム状のものを基板の表面に貼着して形成することができる。前者としては、ワックス、フェノール、炭酸エチレン等の温度制御よって液化および固化を制御可能なものを用いることができる。後者としては、ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリイミド等をフィルム状にし、その一方の面に粘着剤を塗布したものを用いることができる。樹脂層としては、紫外線照射等によって固化することができる材料を選択することもできる。
【0011】
本発明の樹脂層を形成した面を切削する工程において、基板の他方の面を少なくとも3点による支持によって固定することが望ましい。この態様によれば、点接触により基板を支持するので、基板のうねりの影響を極力排除した状態で基板を安定して支持することができる。また、面で固定するのと異なり、基板のうねりが押さえ込まれ、うねりが矯正されてしまうことがない。このため、基板を吸着手段等から取り外した際に、うねりの矯正状態が解除されてうねりが復元されるといった現象を抑制することができる。
【0012】
本発明において、一方の面を研削加工する前に、樹脂層を剥離するなどして除去することが望ましい。この態様においては、平坦化のための基準面として機能した樹脂層を除去し、うねりのある基板表面を露出させた後に、この基板表面を研削し平坦化する。樹脂層は、加熱や専用の剥離剤等を用いれば、容易に剥離することができる。また、前記フィルム状のものとして強粘着テープを用い、これを基板の表面に貼着して切削した後に、剥離することもできる。また、前記フィルム状のものの表面に剥離用の強粘着テープを貼着し、剥離用の強粘着テープを基板と相反する方向に引っ張ってフィルム状のものを剥離することができる。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、基板に樹脂層を形成し、この樹脂層の表面を切削加工により平坦化することで平面を得るから、基板表面に存在しているうねりが樹脂面の平面度に影響することがなく、最終的にうねりが取り除かれた平面度の高い基板を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
1.第1の実施形態
(切削装置)
図1は、樹脂層を切削し平坦化する切削装置の一例を示す斜視図である。切削装置10は、水平な上面を備えた直方体状の部分を主体とする基台11を備えている。この基台11は、長手方向一端部に、上面に対して垂直に立つ壁部12を有している。図1では、基台11の長手方向、幅方向および鉛直方向を、それぞれ矢印Y,X,Zで示している。 基台11の上面は、長手方向のほぼ中央部から壁部12側が加工エリア11Aとされ、この反対側が、加工エリア11Aに加工前の基板を供給し、かつ、加工後の基板を回収する供給・回収エリア11Bとされている。
【0015】
加工エリア11Aには矩形状の凹所13が形成されており、この凹所13内には、移動台14を介して、円盤状のチャックテーブル15がY方向に移動自在に設けられている。移動台14は、基台11内に配されたY方向に延びるガイドレールに摺動自在に取り付けられ、適宜な駆動機構(いずれも図示略)によって同方向を往復動させられる。
【0016】
移動台14の移動方向両端部には、蛇腹状のカバー16,17の一端が、それぞれ取り付けられており、これらカバー16,17の他端は、壁部12の内面と、壁部12に対向する凹所13の内壁面に、それぞれ取り付けられている。これら、カバー16,17は、移動台14の移動路を覆い、その移動路に切削屑等が落下することを防ぐもので、移動台14の移動に伴って伸縮する。
【0017】
チャックテーブル15は、移動台14上に、基板の吸着面である上面が水平な状態に固定されている。図2は、切削装置10のチャックテーブル15付近の構成を示す側面図(A)および上面図(B)である。図2に示すように、チャックテーブル15は、基板601が嵌合する円形の凹部15aを有している。この凹型15aの底面15bの中央付近には、図示しないバキュームポンプに接続された2つのバキューム孔15cが形成され、さらに底面15bには、3つの円錐上のサポート部15dが配置されている。樹脂層602が形成された表面を上に向けて状態で、基板601を凹部15aに配置し、図示しないバキュームポンプを作動させてバキューム孔15cから凹部15a内の空気を吸引することで、基板601がチャックテーブル15上に吸着、保持される。この際、基板601がサポート部15dの3点によりがたつき無く安定に支持される。また、点接触により支持されるので、支持された状態において、基板601の反対面のうねりの影響が排除される。また、面接触でない点接触による支持であるので、基板601が有する表面のうねりが矯正され難い。このため、吸着状態を解除し、基板601をチャックテーブル15上から取り外した時に矯正されていたうねりが再度発生することを抑制することができる。なお、点接触による支持構造として、4点以上の支持点により支持を行う構造としてもよい。
【0018】
図1に戻り、チャックテーブル15は、壁部12側に移動して所定の加工位置に位置付けられる。その加工位置の上方には、切削ユニット(切削手段)20が配されている。この切削ユニット20は、壁部12に、移動板32およびガイドレール31を介して昇降自在に取り付けられ、送り機構30によって昇降させられる。
【0019】
切削ユニット20は、軸方向がZ方向に延びる円筒状のハウジング22と、このハウジング22に同軸的、かつ回転自在に支持された回転軸23と、この回転軸23を回転駆動するサーボモータ24と、回転軸23の下端に同軸的に固定された円盤状のホイールマウント25とを備え、上記移動板32に、ブロック34を介してハウジング22が固定されている。ホイールマウント25は、サーボモータ24によって図1の矢印(ホイールマウント25の上面に記載)方向に回転させられる。
【0020】
図2(A)に示すように、ホイールマウント25の下面には、ダイヤモンド等からなる刃部を有するバイト26が着脱可能に取り付けられており、このバイト26で被加工物が切削される。バイトは、ダイヤモンド、超硬合金、CBN等の硬質材料のものが使用される。
【0021】
チャックテーブル15は、切削ユニット20の直下の加工位置から、壁部12とは反対側に所定距離離れた基板着脱位置の間を往復させられる。基板着脱位置において、切削加工を施す基板がチャックテーブル15に載せられ、また、切削加工後の基板がチャックテーブル15から取り去られる。
【0022】
図1に示すように、供給・回収エリア11Bには矩形状の凹所18が形成されており、この凹所18の底部には、昇降自在とされた2節リンク式の水平旋回アーム60aの先端にフォーク(吸着手段)60bが装着された移送機構60が設置されている。
【0023】
そして、凹所18の周囲には、上から見た状態で、反時計回りに、カセット61、位置合わせ台62、1節の水平旋回アーム63aの先端に吸着板63bが取り付けられた供給アーム63、供給アーム63と同じ構造で、水平旋回アーム64aおよび吸着板64bを有する回収アーム64、スピンナ式の洗浄装置65、カセット66が、それぞれ配置されている。
【0024】
カセット61、位置合わせ台62および供給アーム63は、基板をチャックテーブル15に供給する手段であり、回収アーム64、洗浄装置65およびカセット66は、加工後の基板をチャックテーブル15から回収する手段である。2つのカセット61,66は同一の構造であるが、ここでは用途別に、供給カセット61、回収カセット66と称する。これらカセット61,66は、複数の基板を収容して持ち運びするためのもので、基台11の所定位置にセットされる。
【0025】
供給カセット61には、加工前の複数の基板が、積層された状態で収容される。移送機構60は、アーム60aの昇降・旋回と、フォーク60bの把持動作によって、供給カセット61内から1枚の基板を取り出し、それを位置合わせ台62上に載置する機能を有する。
【0026】
位置合わせ台62上には、一定の位置に決められた状態で基板が載置される。供給アーム63は、位置合わせ台62上の基板を吸着板(吸着手段)63bに吸着し、アーム63aを旋回させて、チャックテーブル15上に基板を配し、水平旋回アーム63aを下降させた後、吸着動作を停止することにより、チャックテーブル15上に基板を載置する機能を有する。
【0027】
回収アーム64は、加工後の基板を、チャックテーブル15上から吸着板(吸着手段)64bに吸着し、アーム64aを旋回させて、基板を洗浄装置65内に移送する機能を有する。洗浄装置65は、基板を水洗した後、基板を回転させて水分を振り飛ばし除去する機能を有する。そして、洗浄装置65によって洗浄された基板は、移送機構60によって回収カセット66内に移送、収容される。
【0028】
供給アーム63および回収アーム64により、チャックテーブル15に対して基板を着脱させる際には、移動台14を基板着脱位置で停止させる。また、供給アーム63と回収アーム64の間には、チャックテーブル15に高圧エアーを噴射してチャックテーブル15を洗浄するノズル67が配されている。ノズル67によるチャックテーブル15の洗浄は、基板着脱位置にあるチャックテーブル15に対して行われる。
【0029】
(研削装置)
図3は、基板601の表面を研削し平坦化する研削装置の一例を示す。図3に示す研削装置410は、各種機構が搭載された基台411を備えている。この基台411は、水平な上面を備えた直方体状の部分を主体とし、長手方向の一端部(図3の奥側の端部)に、上面に対して垂直に立つ壁部412を有している。図3では、基台411の長手方向、幅方向および鉛直方向を、それぞれY方向、X方向およびZ方向で示している。基台411の、長手方向のほぼ中間部分から壁部412側が研削エリア410Aとされ、この反対側が、研削エリア410Aに研削前の基板を供給し、かつ研削後の基板を回収する供給・回収エリア410Bとされている。
【0030】
基台411の上面における研削エリア410Aには、浅い矩形状の凹所であるピット411aが形成されており、このピット411a内に、回転軸がZ方向と平行で上面が水平とされた円盤状のターンテーブル413が回転自在に設けられている。このターンテーブル413は、図示せぬ回転駆動機構によって矢印R方向に回転させられる。そしてターンテーブル413上の外周部には、回転軸がターンテーブル413のそれと同一のZ方向に延び、上面が水平とされた複数(この場合は3つ)の円盤状のチャックテーブル414が、周方向に等間隔をおいて回転自在に設けられている。
【0031】
チャックテーブル414は一般周知の真空チャック式であり、上面に載置される基板がチャックテーブル414上に吸着、保持される。各チャックテーブル414は、それぞれがターンテーブル413内に設けられた図示せぬ回転駆動機構によって、一方向、または両方向に独自に回転させられる。
【0032】
図3に示すように2つのチャックテーブル414が壁部412側でX方向に並んだ状態において、それらチャックテーブル414の直上には、ターンテーブル413の回転方向上流側から順に、粗研削用の第1の研削ユニット420Aと、仕上げ研削用の第2の研削ユニット420Bとが、それぞれ配されている。各チャックテーブル414は、ターンテーブル413の間欠的な回転によって、第1の研削ユニット420Aの下方である粗研削位置と、第2の研削ユニット420Bの下方である仕上げ研削位置と、最も供給・回収エリア410Bに近付いた着脱位置との3位置にそれぞれ位置付けられる。
【0033】
研削ユニット420A,420Bは同一構成であるから、共通の符号を付して説明する。 これら研削ユニット420A,420Bは、基台411の壁部412に、スライダ431およびガイドレール432を介してZ方向に昇降自在に取り付けられ、昇降駆動機構433によって昇降させられる。図4は、研削ユニット部分の概要を示す斜視図(A)と側面図(B)である。研削ユニット420A,420Bは、図4(a),(b)に示すように、円筒状のハウジング421内に組み込まれたスピンドル422がモータ423によって回転駆動させられると、スピンドル422の先端にフランジ424を介して固定されたカップホイール425が回転し、カップホイール425の下面の外周部に全周にわたって環状に配列されて固定された多数の砥石426が、基板601を研削するものである。砥石426の円形の研削軌跡の外径は、基板601の直径にほぼ等しい寸法とされている。
【0034】
各研削ユニット420A,420Bは、チャックテーブル414に対して同軸的には配置されておらずオフセットされている。詳しくは図4(b)に示すように、環状に配列された多数の砥石426のうち最もチャックテーブル414の内側に位置するものの刃先の刃厚(径方向長さ)のほぼ中央部分が、チャックテーブル414の中心を通る鉛直線上に位置するように、相対位置が設定されている。この位置関係により、チャックテーブル414とともに基板601を回転させながらカップホイール425の砥石426で基板601の表面を押圧すると、その面の全面が研削される。なお、カップホイール425には、下方のワークに冷却や潤滑あるいは研削屑の排出のための研削水を供給する図示せぬ研削水供給口が設けられている。研削ユニット420A,420Bには、その研削水供給口に研削水を供給する給水ラインが備えられている(図示略)。
【0035】
砥石426は、例えば砥粒径が50μm程度のものと5μm程度のものを組み合わせたダイヤモンド砥粒が用いられる。第1の研削ユニット420Aのカップホイール425には、砥粒径が50μm程度の粗研削用の砥石26が固着されたものが用いられ、第2の研削ユニット420Bのカップホイール425には、砥粒径が5μm程度の仕上げ研削用のものが用いられる。 上記構成の研削ユニット420A,420Bは、ハウジング421がブロック427を介してスライダ431に固定されている。
【0036】
図3に示すように、基台411上のピット411a内におけるターンテーブル413の周囲であって最も供給・回収エリア410Bに近い位置には、着脱位置にあるチャックテーブル414に洗浄水を吐出してチャックテーブル414を洗浄する洗浄ノズル415が配設されている。また、ピット411aの壁部412側の一角には、ピット411a内の水を外部に排出するための排水孔416が設けられている。
【0037】
次に、供給・回収エリア410Bについて説明する。 供給・回収エリア410Bは、図1に示す供給・回収エリア11Bと同じである。簡単に説明すると、中央に上下移動する2節リンク式の移送機構460を備え、この移送機構460の周囲には、上から見た状態で反時計回りに、供給用のカセット461、位置合わせ台462、旋回アーム式の供給アーム463、供給アーム463と同じ構造の回収アーム464、スピンナ式の洗浄装置465、回収用のカセット466が、それぞれ配置されている。 各手段の機能は、図1に示す供給・回収エリア11Bと同じであるので、説明は省略する。
【0038】
(基板を平坦化する工程)
図5は、基板601を平坦化する工程の一例を示す基板の断面図である。本実施形態においては、基板601として単結晶シリコンのインゴットからワイヤーソーによって切り分けられた単結晶シリコンウェーハを加工する。まず、単結晶シリコンのインゴットをワイヤーソーによって切断し、基板601を得る(図5(A))。基板601を得たら、その一方の表面に樹脂層602としてポリオレフィンフィルムを貼着する(図5(B))。ポリオレフィンフィルムは、60μm厚であり、片面に粘着剤が塗布されている。貼着は、この粘着剤の塗布面を基板601に接触させ、真空による圧力差あるいはローラ等による押圧により圧力を加えることで行う。
【0039】
樹脂層602を形成した図5(b)に示す基板601を得たら、それを図1に示す切削装置10のカセット61に樹脂層602の面を上にして収納する。切削装置10を用いての樹脂層602の切削に当たっては、まずカセット61から基板601が移送機構60によって取り出され、位置合わせ台62上に載置され、位置決めが行われる。位置決めされた基板601は、供給アーム63の吸着板63bによって吸着され、樹脂層602が上面に露出した状態のまま供給・回収エリア11B側に移動させておいたチャックテーブル15上に移送され、そこに載置される。この載置した状態において、チャックテーブル15に設けられたバキューム孔15cから吸引を行い、基板601をチャックテーブル15に吸着固定させる。図2(A)には、基板601がチャックテーブル15に吸着固定された状態が示されている。すなわち、基板601は、チャックテーブル15に設けられた凹部15aに嵌合され、その状態において図示しないバキューム装置を作動させてバキューム孔15cから吸引を行う。基板601は、3つの円錐上のサポート部15dによって支持されているので、凹部15aの底面15bと対向する基板601の面との間の隙間が減圧状態になり、大気圧との圧力差によって基板601がサポート部15d側に押さえ付けられ固定される。
【0040】
図1において、基板601を吸着固定したチャックテーブル15は、ホイールマウント25の手前までY軸方向に移送される。次に、ホイールマウント25を2000rpm程度で回転させ、そのZ軸方向の位置を、樹脂層602に対する1回当たりの切り込みの深さが1〜10μm程度になるように調整する。そして、チャックテーブル15を毎秒0.1〜1mmの送り速度でY軸に沿って壁部12方向に送り出す。これにより、バイト26によって基板601に貼着された樹脂層602が切削される。図6は、バイト26によって樹脂層602の表面が切削される様子を示す概念図である。図6に示すように、基板601は、チャックテーブル15上に円錐状のサポート部15dによって支持され、且つ凹部15a内の真空引きにより吸着固定されている。また、基板601が吸着固定された状態において、樹脂層602の表層がバイト26によって切削され、平坦面602bが形成される。
【0041】
こうして、図5(C)に示すように、樹脂層602のうねった表面602aが切削されることで平坦化され、平坦面602bが形成される。図5(C)に示す平坦面602bを形成したら、チャックテーブル15を供給・回収エリア11B側に移動させ、チャックテーブル15の吸引固定状態を解除する。そして基板601は、回収アーム64の吸着板64bによりチャックテーブル15上から回収され、洗浄装置65に移される。洗浄装置65においては、切削加工面の洗浄および乾燥が行われる。洗浄および乾燥が終了した基板601は、移送機構60の機能により、カセット66に収納される。
【0042】
図5(C)に示す処理が終了したら、次に図3に示す研削装置410を用いて、基板601の研削を行う。まず、図5(C)の処理が終了した基板601を、樹脂層602を下にして、図3に示す供給カセット461に収納する。供給カセット461に収納された基板601は、移送機構460によって位置合わせ台462に移送され、そこで位置合わせが行われる。位置合わせが行われた基板601は、供給アーム463によって、着脱位置で待機し、かつ真空装置が運転されているチャックテーブル414上に載置される。図5(D)には、この状態が示されている。この状態において、平坦化された樹脂層602がチャックテーブル414に接しており、うねりのある基板601の面が表面に露出している。
【0043】
次に、ターンテーブル413が図3の矢印R方向に回転し、基板601を保持したチャックテーブル414が粗研削位置に停止する。この時、着脱位置には、次のチャックテーブル414が位置付けられ、そのチャックテーブル414には上記のようにして次に研削する基板601がセットされる。そして、粗研削位置のチャックテーブル414を回転させて基板601を回転させ、一方、粗研削用の第1の研削ユニット420Aのカップホイール425(図4参照)を、回転させながら、かつ、カップホイール425の研削水供給口から所定の研削水を供給しながら、所定速度でゆっくり下降させ、砥石426を基板601の面に押圧して粗研削を開始する。 粗研削が終了したら、第1の研削ユニット420Aを上昇させる。
【0044】
続いて、粗研削を終えた基板601は、ターンテーブル413をR方向に回転させることによって仕上げ研削位置に移送され、ここで、上記と同様にしてチャックテーブル414を回転させるとともに仕上げ研削用の第2の研削ユニット420Bを用いることにより、基板601の露出面が仕上げ研削される。この2段階の研削により、図5(D)に示す状態から図5(E)に示す状態を得る。すなわち、基板601のうねった表面601aが研削され、平坦面601bが形成される。
【0045】
なお、予め着脱位置でセットされていた次の基板601は粗研削位置に移送され、この基板601は先行する仕上げ研削と並行して上記と同様に粗研削される。さらに、着脱位置に移動させられたチャックテーブル414上には、次に処理すべき基板601がセットされる。
【0046】
ここで、上記の粗研削および仕上げ研削の好適な運転条件例を挙げておく。第1および第2の研削ユニット420A,420Bとも、カップホイール425の回転速度は3000〜5000RPM、チャックテーブル414の回転速度は100〜300RPMである。また、粗研削用の第1の研削ユニット420Aの研削送り速度である下降速度は3〜5μm/秒、仕上げ研削用の第2の研削ユニット420Bの下降速度は0.3〜1μm/秒である。
【0047】
並行して行っていた仕上げ研削と粗研削をともに終えたら、ターンテーブル413を回転させて仕上げ研削が終了した基板601を着脱位置まで移送する。これにより、後続の基板601は粗研削位置と仕上げ研削位置にそれぞれ移送される。着脱位置に位置付けられたチャックテーブル414上の基板601は回収アーム464によって洗浄装置465に移されて水洗、乾燥される。そして、洗浄装置465で洗浄処理された基板601は移送ロボット460によってカセット466内に移送、収容される。
【0048】
以上が表面にうねりのある1枚の基板601の片面を、研削により平坦化し、洗浄、回収するサイクルである。この平坦化の処理において、基板601のチャックテーブル414に接する面には、平坦化された樹脂層601が設けられているので、その平坦面を基準面として、チャックテーブル414への基板601の保持が行われる。このため、図5(D)に示すように、基板601の表裏面にうねりがあっても、それがチャックテーブル414における基板601の保持状態に悪影響を及ぼすことがない。そして、図5(E)に示す基板601の露出面の高い平面度を得ることができる。
【0049】
図5(E)に示す工程が終了した基板601は、図3に示す研削装置410から取り出される。そして、基板601の表裏を反転させ、図5(F)に示す状態を得、樹脂層602の除去が行われる。この場合において、樹脂層602を加熱して軟化させ、さらに樹脂層602を専用の剥離剤を用いて溶かし剥離する。こうして、図5(G)に示す状態を得る。あるいは、強粘着テープを基板601の表面に貼着して切削し、その後に剥離することもできる。また、フィルム状のものの表面に剥離用の強粘着テープを貼着し、剥離用の強粘着テープを基板601と相反する方向に引っ張ってフィルム状のものを剥離することができる。
【0050】
次に、うねりの生じている面を上にして(図5(G)の状態)、基板601を図3に示す研削装置にセットし、図5(E)に示す場合と同じようにして、うねりの生じている面の研削を行い、その面を平坦化する。この研削により、図5(H)に示すように、うねりある面601cが研削され、平坦面601dが得られる。この際、図5(E)の工程において、基板601の一方の面の平坦化が行われているので、その面を基準面としてうねりの残る面601cの研削が行われる。このため、高い平面度を得ることができる。こうして表裏が平坦化された基板601を得る。
【0051】
2.他の実施形態
樹脂層602を形成する方法として、スピンコート装置を用いて溶液状の樹脂材料を塗布し、加熱や紫外線硬化によって固化させる方法を採用してもよい。スピンコート法を用いて樹脂層602を形成する方法は、塗布する溶液の粘度やスピンコート条件を調整することで、樹脂層602の厚さを容易に制御することができる優位性がある。また、スピンコートする溶液の粘性を調整することで、表面張力によるある程度の平坦化作用も得ることができる。
【0052】
また、図5(F)から図5(G)に移る段階における樹脂層602を除去する方法として、図3に示す研削装置によって、樹脂層602を研削し、除去してもよい。この場合、樹脂層602の研削による除去に引き続いて、うねりの残る基板601の残りの面を研削し、図5(H)に示す平坦面601dを得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【0053】
本発明は、インゴットから切り分けた単結晶シリコンウェーハの表面に残る凹凸を除去し、平坦化する技術に利用することができる。本発明は、単結晶シリコンウェーハに限らず、板状の半導体材料や金属材料を平坦化する技術に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0054】
【図1】発明を実施する際に利用される切削装置の一例を示す斜視図である。
【図2】図1に示す切削装置のチャックテーブル付近の構成を示す側面図(A)および上面図(B)である。
【図3】発明を実施する際に利用される研削装置の一例を示す斜視図である。
【図4】研削ユニット部分の概要を示す斜視図(A)と側面図(B)である。
【図5】発明を利用して基板を平坦化する工程の一例を示す工程断面図である。
【図6】バイトによる樹脂層の表面が切削される様子を示す概念図である。
【図7】従来技術におけるインゴットから基板を得る方法を示す概念図である。
【符号の説明】
【0055】
601…基板(単結晶シリコンウェーハ)、601a…うねりの残る表面、601b…研削により平坦化された表面、601c…うねりの残る表面、601d…研削により平坦化された表面、602…樹脂層、602a…うねりの残る表面、602b…切削により平坦化された表面。




 

 


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