(57)【要約】      （修正有）【課題】より平坦な積層ウェーハを形成可能な積層ウェーハの形成方法を提供すること。【解決手段】均一厚みを有する第一ウェーハ１１の表面に第二ウェーハ１１Ａの表面を貼着する貼り合わせウェーハ形成ステップと、貼り合わせウェーハの第一ウェーハ側をチャックテーブル１４で保持する第一ウェーハ側保持ステップと、チャックテーブルに保持された貼り合わせウェーハの第二ウェーハを研削して所定の厚みへと薄化するとともに平坦化する第二ウェーハ研削ステップと、貼り合わせウェーハの第二ウェーハ側をチャックテーブルで保持する第二ウェーハ側保持ステップと、チャックテーブルに保持された貼り合わせウェーハの第一ウェーハを研削して所定の厚みへと薄化するとともに平坦化する第一ウェーハ研削ステップと、を備える。【選択図】図６
2015230971.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層ウェーハの形成方法であって、
均一厚みを有する第一ウェーハの表面に第二ウェーハの表面を貼着し、貼り合わせウェーハを形成する貼り合わせウェーハ形成ステップと、
該貼り合わせウェーハ形成ステップを実施した後、該貼り合わせウェーハの該第一ウェーハ側をチャックテーブルで保持する第一ウェーハ側保持ステップと、
該第一ウェーハ側保持ステップを実施した後、該チャックテーブルに保持された該貼り合わせウェーハの該第二ウェーハを研削して所定の厚みへと薄化するとともに平坦化する第二ウェーハ研削ステップと、
該第二ウェーハ研削ステップを実施した後、該貼り合わせウェーハの該第二ウェーハ側をチャックテーブルで保持する第二ウェーハ側保持ステップと、
該第二ウェーハ側保持ステップを実施した後、該チャックテーブルに保持された該貼り合わせウェーハの該第一ウェーハを研削して所定の厚みへと薄化するとともに平坦化する第一ウェーハ研削ステップと、
を備えたことを特徴とする積層ウェーハの形成方法。
【請求項２】
該第一ウェーハ研削ステップを実施した後、第三ウェーハの表面を該貼り合わせウェーハに貼り合わせ三層ウェーハを形成する第三ウェーハ貼り合わせステップと、
該第三ウェーハ貼り合わせステップを実施した後、該第一ウェーハの研削された裏面をチャックテーブルで保持し、第三ウェーハの裏面を露出させる第三ウェーハ露出ステップと、
該第三ウェーハ露出ステップを実施した後、露出する該第三ウェーハの裏面を研削して所定の厚みへと薄化するとともに平坦化する第三ウェーハ研削ステップと、
を更に備えた請求項１記載の積層ウェーハの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のウェーハを貼り合わせた積層ウェーハの形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造プロセスにおいては、半導体ウェーハの表面にストリートと呼ばれる分割予定ラインによって区画された各領域にＩＣやＬＳＩ等のデバイスが形成される。そして、分割予定ラインに沿って半導体ウェーハをチップに分割することで、個々の半導体デバイスが製造される。このようにして製造された半導体デバイスは各種電子機器に広く利用されている。
【０００３】
近年、電子機器の小型化・薄型化及び高性能化を図るため、半導体デバイスを複数個積層して構成した積層型半導体デバイスが実用化されている。このような積層型半導体デバイスは、例えばそれぞれ異なるデバイスが形成された複数のウェーハを積層した積層ウェーハを所定の厚みに薄化した後、切削装置等により分割することで製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１３４２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
積層型半導体デバイスの薄型化、高性能化を達成するためには、積層ウェーハの表面粗さをより平坦に、例えば０．１μｍ以下に抑えたいという要望がある。
【０００６】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、より平坦な積層ウェーハを形成可能な積層ウェーハの形成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によると、積層ウェーハの形成方法であって、均一厚みを有する第一ウェーハの表面に第二ウェーハの表面を貼着し、貼り合わせウェーハを形成する貼り合わせウェーハ形成ステップと、該貼り合わせウェーハ形成ステップを実施した後、該貼り合わせウェーハの該第一ウェーハ側をチャックテーブルで保持する第一ウェーハ側保持ステップと、該第一ウェーハ側保持ステップを実施した後、該チャックテーブルに保持された該貼り合わせウェーハの該第二ウェーハを研削して所定の厚みへと薄化するとともに平坦化する第二ウェーハ研削ステップと、該第二ウェーハ研削ステップを実施した後、該貼り合わせウェーハの該第二ウェーハ側をチャックテーブルで保持する第二ウェーハ側保持ステップと、該第二ウェーハ側保持ステップを実施した後、該チャックテーブルに保持された該貼り合わせウェーハの該第一ウェーハを研削して所定の厚みへと薄化するとともに平坦化する第一ウェーハ研削ステップと、を備えたことを特徴とする積層ウェーハの形成方法が提供される。
【０００８】
好ましくは、積層ウェーハの形成方法は、該第一ウェーハ研削ステップを実施した後、第三ウェーハの表面を該貼り合わせウェーハに貼り合わせ三層ウェーハを形成する第三ウェーハ貼り合わせステップと、該第三ウェーハ貼り合わせステップを実施した後、該第一ウェーハの研削された裏面をチャックテーブルで保持し、第三ウェーハの裏面を露出させる第三ウェーハ露出ステップと、該第三ウェーハ露出ステップを実施した後、露出する該第三ウェーハの裏面を研削して所定の厚みへと薄化するとともに平坦化する第三ウェーハ研削ステップと、を更に備えている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の積層ウェーハの形成方法では、均一厚みを有する第一ウェーハに第二ウェーハを貼り合わせた後、均一厚みを有する第一ウェーハ側をチャックテーブルで保持した状態で第二ウェーハを研削して平坦化する。第二ウェーハは第一ウェーハに倣って平坦化できるため、より平坦な積層ウェーハを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第一ウェーハ（半導体ウェーハ）の表面側斜視図である。
【図２】貼り合わせウェーハ形成ステップを示す断面図である。
【図３】第一ウェーハ側保持ステップを示す一部断面側面図である。
【図４】第二ウェーハ研削ステップを示す一部断面側面図である。
【図５】第二ウェーハ側保持ステップを示す一部断面側面図である。
【図６】第一ウェーハ研削ステップを示す一部断面側面図である。
【図７】第三ウェーハ貼り合わせステップを示す断面図である。
【図８】第三ウェーハ露出ステップを示す一部断面側面図である。
【図９】第三ウェーハ研削ステップを示す一部断面側面図である。
【図１０】積層ウェーハの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、第一ウェーハの表面側斜視図が示されている。第一ウェーハ１１は厚さが均一のシリコンウェーハからなっており、表面１１ａに複数の分割予定ライン１３が格子状に形成されているとともに、複数の分割予定ライン１３によって区画された各領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。
【００１２】
このように構成された第一ウェーハ１１は、デバイス１５が形成されているデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９をその表面に備えている。第一ウェーハ１１の外周部には円弧状の面取り部１１ｅが形成されている。２１はシリコンウェーハの結晶方位を示すマークとしてのノッチである。
【００１３】
本発明の積層ウェーハの形成方法では、まず図２に示すように、均一厚みを有する第一ウェーハ１１の表面１１ａに第二ウェーハ１１Ａの表面１１ａを貼着し、貼り合わせウェーハ１２を形成する貼り合わせウェーハ形成ステップを実施する。
【００１４】
第二ウェーハ１１Ａは第一ウェーハ１１と同一の直径を有し、第一ウェーハ１１と同一のパターニングで同一位置にデバイス１５が形成されている。しかし、第二ウェーハ１１Ａのデバイス１５は第一ウェーハ１１のデバイス１５と必ずしも同一のデバイスではなく、異なるデバイスである場合もある。
【００１５】
この貼り合わせウェーハ形成ステップでは、接着剤を使用せずにウェーハ同士を直接接合するウェーハ直接接合技術を使用して、第一ウェーハ１１の表面１１ａに第二ウェーハ１１Ａの表面１１ａを貼着する。
【００１６】
このウェーハ直接接合技術では、第一ウェーハ１１の表面１１ａと第二ウェーハ１１Ａの表面１１ａが数ｎｍ以下のレベルで平坦であること、即ち鏡面加工されていることが必要となる。
【００１７】
まず始めに、酸等の化学薬品と純水を用いて第一及び第二ウェーハの洗浄と表面処理を実施する。この処理により第一及び第二ウェーハの表面を僅かに酸化させて薄い酸化膜（ＳｉＯ２）を形成し、同時に表面に多数の水酸基を付着させる。このように処理した表面は、水が非常によくなじみ表面に広がる性質、即ち親水性を示すことから、この処理のことを親水化処理という。
【００１８】
次に、親水化処理した第一及び第二ウェーハの表面同士を重ね合わせて直接接合する。重ね合わせた第一及び第二ウェーハの一部を軽く押さえて接触させてやると接合部が形成され、接合部がウェーハ全面に広がっていく。
【００１９】
この現象は、ウェーハの表面同士がお互いに引き付けあう力（表面間引力）により自動的に接合が形成されていくもので、シリコンウェーハのように非常に平滑に表面が研磨されている場合のみ観察される。このような自動的な接合の形成はウェーハ直接接合の大きな特徴となっており、殆ど無加圧での接合が可能である。
【００２０】
貼り合わせウェーハ形成ステップを実施した後、図３に示すように、貼り合わせウェーハ１２の第一ウェーハ１１側を研削装置のチャックテーブル１４で保持する第一ウェーハ側保持ステップを実施する。第一ウェーハ側保持ステップでは、均一厚みを有する第一ウェーハ１１の裏面１１ｂをチャックテーブル１４で直接保持する。
【００２１】
この第一ウェーハ側保持ステップを実施する前に、予め研削ホイールでチャックテーブル１４の保持面をセルフグラインドしてチャックテーブル１４の保持面と研削砥石の研削面とを平行出ししておく。
【００２２】
第一ウェーハ側保持ステップを実施した後、図４に示すように、チャックテーブル１４に保持された貼り合わせウェーハ１２の第二ウェーハ１１Ａの裏面１１ｂを研削して、第二ウェーハ１１Ａを所定の厚みへと薄化するとともに平坦化する第二ウェーハ研削ステップを実施する。
【００２３】
図４において、研削ユニット１６は、モータにより回転駆動されるスピンドル１８と、スピンドル１８の先端に固定されたホイールマウント２０と、ホイールマウント２０に着脱可能に装着された研削ホイール２２とを含んでいる。研削ホイール２２は、環状のホイール基台２４と、ホイール基台２４の下面外周部に環状に固着された複数の研削砥石２６とから構成される。
【００２４】
この第二ウェーハ研削ステップでは、貼り合わせウェーハ１２を保持したチャックテーブル１４を矢印ａで示す方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール２２を矢印ｂで示す方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させるとともに、図示しない研削ユニット送り機構を駆動して研削ホイール２２の研削砥石２６を貼り合わせウェーハ１２の第二ウェーハ１１Ａの裏面１１ｂに接触させる。
【００２５】
そして、研削ホイール２２を所定の研削送り速度で所定量研削送りすることにより、第二ウェーハ１１Ａの裏面１１ｂを研削して第二ウェーハ１１Ａを薄化するとともに平坦化する。
【００２６】
第二ウェーハ研削ステップを実施した後、図５に示すように、貼り合わせウェーハ１２を反転し、貼り合わせウェーハ１２の研削された第二ウェーハ１２Ａ側をチャックテーブル１４で保持する第二ウェーハ側保持ステップを実施する。
【００２７】
第二ウェーハ側保持ステップを実施した後、図６に示すように、チャックテーブル１４に保持された貼り合わせウェーハ１２の第一ウェーハ１１の裏面１１ｂを研削して所定の厚みへと薄化するとともに平坦化する第一ウェーハ研削ステップを実施する。この第一ウェーハ研削ステップの研削条件は、図４を参照して説明した第二ウェーハ研削ステップの研削条件と同様である。
【００２８】
第一ウェーハ研削ステップを実施した後、図７に示すように、第三ウェーハ１１Ｂの裏面１１ｂを例えば作業テーブル上に載置して、第三ウェーハ１１Ｂの表面１１ａを薄化された貼り合わせウェーハ１２の第二ウェーハ１１Ａの裏面１１ｂに貼り合わせて（接合して）、三層ウェーハを形成する第三ウェーハ貼り合わせステップを実施する。
【００２９】
この第三ウェーハ貼り合わせステップは、上述したウェーハ直接接合技術を使用して実施する。尚、第三ウェーハ貼り合わせステップは、第三ウェーハ１１Ｂの表面１１ａを薄化された貼り合わせウェーハ１２の第一ウェーハ１１の裏面１１ｂに貼り合わせるようにしても良い。
【００３０】
第三ウェーハ貼り合わせステップを実施した後、図８に示すように、第一ウェーハ１１の裏面１１ｂを研削装置のチャックテーブル１４で保持し、第三ウェーハ１１Ｂの裏面１１ｂを露出させる第三ウェーハ露出ステップを実施する。
【００３１】
第三ウェーハ露出ステップを実施した後、図９に示したように、露出する第三ウェーハ１１Ｂの裏面１１ｂを研削ホイール２２で研削して所定の厚みへと薄化するとともに平坦化する第三ウェーハ研削ステップを実施する。この第三ウェーハ研削ステップの研削条件は、図４を参照して説明した第二ウェーハ研削ステップの研削条件と同様である。
【００３２】
第三ウェーハ研削ステップを実施すると、ウェーハ直接接合技術で接合され、更に研削ステップで研削されて所定の厚みへと薄化されて平坦化された図１０に示すような第一ウェーハ１１、第二ウェーハ１１Ａ及び第三ウェーハ１１Ｂとからなる積層ウェーハ３０を形成することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１１    第一ウェーハ
１１Ａ    第二ウェーハ
１１Ｂ    第三ウェーハ
１１ａ    表面
１１ｂ    裏面
１２    貼り合わせウェーハ
１４    チャックテーブル
１５    デバイス
１６    研削ユニット
２２    研削ホイール
２６    研削砥石
３０    積層ウェーハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015230971.tif 000009
【図８】
2015230971.tif 000010
【図９】
2015230971.tif 000011
【図１０】
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