ウェーハ薄膜加工制御方法
【課題】ウェーハ内部のビア底部からウェーハ研削面までの残存寸法に基づいて薄膜化加工を行うウェーハ薄膜加工制御方法を提供する。
【解決手段】ウェーハに予め貫通電極用のビアを形成後、ウェーハの研削面を上にして加工装置のチャックテーブル上にウェーハを保持し、ウェーハの研削面にグラインディングホイールを押し当てて研削加工を行う。この研削加工では、ＮＣＩＧにより、ウェーハ全体の膜厚を測定して膜厚データを取得すると共に、ビア底部からウェーハ研削面までの寸法を測定して残存寸法データを取得する。仕上げ研削加工時において、ビア底部からウェーハ研削面までの残存寸法データを、ウェーハ全体の膜厚データを参照して導出することで、ビアの底部直前まで研削加工を行うことができる。
【解決手段】ウェーハに予め貫通電極用のビアを形成後、ウェーハの研削面を上にして加工装置のチャックテーブル上にウェーハを保持し、ウェーハの研削面にグラインディングホイールを押し当てて研削加工を行う。この研削加工では、ＮＣＩＧにより、ウェーハ全体の膜厚を測定して膜厚データを取得すると共に、ビア底部からウェーハ研削面までの寸法を測定して残存寸法データを取得する。仕上げ研削加工時において、ビア底部からウェーハ研削面までの残存寸法データを、ウェーハ全体の膜厚データを参照して導出することで、ビアの底部直前まで研削加工を行うことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーハの薄膜加工を制御して、貫通電極付きウェーハを作成するウェーハ薄膜加工制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータや携帯用情報端末機器の普及により、搭載されるＩＣパッケージの小型化、高密度化が進み、チップの多層化構造、例えばＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を形成するために、例えば貫通電極（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖｉａ、以下ＴＳＶ）ウェーハが提案されている。
ＴＳＶウェーハを得るための加工方法としては、ビアファースト（Ｖｉａ Ｆｉｒｓｔ）プロセスを用いて形成されることが提案されている。
この場合、Ｖｉａ Ｆｉｒｓｔプロセスは概略次のとおりとなっている。
１．貫通電極用のビアを形成（ドライエッチングでＳｉをエッチング）
２．ビアに対し側壁絶縁膜を形成
３．ビア内にＰｏｌｙ−Ｓｉを充填
４．ウェーハ表面のＰｏｌｙ−Ｓｉを除去（ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ））
【０００３】
以上のプロセスを経て、ＤＲＡＭ素子形成後に、ウェーハ薄膜化プロセスが進められる。
ウェーハ薄膜化のプロセスは、ウェーハを機械的に研削する「グラインディング工程」と、グラインディング時にウェーハ研削面に生じたマイクロクラック等を含むストレス層（加工変質層）を除去する「ストレスリリーフ工程」とからなる。この加工変質層はウェーハの反りやクラック発生の原因となるため、グラインディング処理後にはストレスリリーフ処理により完全に除去する必要がある。
【０００４】
ところで、ウェーハ薄膜化プロセスの際、「グラインディング工程」と「ストレスリリーフ工程」とによって、ビアがウェーハを貫通してＴＳＶとなる。この薄膜化プロセス時、ＴＳＶが形成される前に、ビア自体の深さ、直径など、形状測定を行うことが提案されている。
例えば、特許文献１では、可視光、近赤外光または赤外光が透過可能な材料に設けられた有底穴等の段差のある構造の形状の測定方法に関し、例えば、積層ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）チップ作成の際に積層のために用いるシリコン貫通電極（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖｉａ（ＴＳＶ）；貫通ビア）の深さ等の段差のある形状を予め把握するために、貫通ビアを完成する前の未貫通ビアの形状等を測定するとしている。
【０００５】
このように、ＴＳＶウェーハを得るためのプロセスにおいて、上述の検査測定を行うことも含めて、「グラインディング工程」において、ビアがウェーハを貫通してＴＳＶとなる寸前で薄膜化プロセスを一旦停止する、いわゆる寸止め加工をすることが求められている。
そのためには、これまでは、例えば、ＮＣＩＧ（Ｎｏｎ Ｃｏｎｔａｃｔ Ｉｎｐｒｏｃｅｓｓ Ｇａｕｇｅ：非接触厚み測定器）をグラインダに搭載し、研削中の厚さを制御することで、ウェーハのみの厚み管理を行うことが提案されている。
さらに、同様にウェーハ膜厚計を研磨装置に搭載し、加工中のウェーハの研磨レートを次ウェーハにフィードバックし、取り代管理を行うことが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１５８５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述のようなウェーハ総厚みに基づいて、薄膜化プロセスを実施するということは、ウェーハ内に形成されたビアの深さに関係なく進行するプロセスであるので、ビアの深さによっては、ビアが貫通してしまうおそれがある。
また、同じウェーハ内であってもビア深さにばらつきがあることや、ビア直上のウェーハ研削面での研削加工圧が、ビアの存在しないウェーハ研削面での研削加工圧と比較して高くなるため、ビア直上のウェーハ研削面での研削がより進行し研削量が多くなるという問題が生じる。そのため、ビア深さを考慮して、研削量を抑えてウェーハの薄膜化加工をする研削加工制御が必要になる。
したがって、研削量を抑えてウェーハの薄膜化加工をすることは、ストレスリリーフ工程（ポリッシング）やビア出し工程で削除すべきウェーハ厚さが増え、加工時間が長くなることになる。
また、上記の研削量（取り代）の変動により加工表面性状（表面粗さやうねり）に影響を与えるおそれがあり、また、取り代増大によるウェーハ全面における厚み最大値と最小値差（ＴＴＶ）の悪化をもたらすおそれがある。
【０００８】
そこで、ウェーハ総厚みに基づく薄膜化加工をするのではなく、ウェーハ内部のビア底部からウェーハ研削面までの残存寸法に基づいて薄膜化加工を行う新たな手法が提案されるに至った。
この手法によれば、ビアが貫通してＴＳＶとなる寸前で研削加工を停止するという寸止め加工が可能である。この寸止め加工では、ビア底部からウェーハ研削面までの残存寸法は、極力小さいものであることが求められる（望ましくは数μｍ）。ビア底部からウェーハ研削面までの残存寸法が小さければ小さいほど、ストレスリリーフ工程（ポリッシング）での取り代を少なくし、高能率化につながるからである。
しかしながら、非接触厚み測定器の測定性能上限度（せいぜい１０μｍ程度）があり、１０μｍより小さな厚さは測定不能であり、このままでは、所望の寸止め加工に寄与し得ない。
なお、この新たな手法においても、ビア直上のウェーハの研削面での研削がより進行して研削量が多くなることからビアが貫通してしまうことのないように、正確な取り代を把握するために、複数個所において測定することが必要である。
よって、ＮＣＩＧを用いてＴＳＶウェーハ加工を実行する際、ウェーハ内部のビア底部からウェーハ研削面までの残存寸法に基づいて薄膜化加工を行う新たな手法が有効に機能する、測定方法、計測方法が求められ、これによって、ストレスリリーフ工程（ポリッシング）での高能率化および取り代の変動を抑えて加工安定化が可能となるウェーハ薄膜加工制御方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様では、ウェーハ薄膜加工制御方法であって、貫通電極用のビアをウェーハのビア形成面に予め形成後、ウェーハのビア形成面と反対側の面を研削面として研削加工を行うに当たり、ウェーハの内部のビア底部からウェーハの研削面までの残存寸法を測定して残存寸法データを取得して、該残存寸法データが所定値に達するまで研削加工を行うことを特徴とするウェーハ薄膜加工制御方法を提供する。
【００１０】
本発明の別態様では、ウェーハ薄膜加工制御方法であって、貫通電極用のビアをウェーハのビア形成面に予め形成後、ウェーハのビア形成面と反対側の面を研削面として研削加工を行うに当たり、ウェーハのビア形成面から研削面までの膜厚を測定して膜厚データを取得すると共に、ウェーハの内部のビア底部からウェーハの研削面までの残存寸法を測定して残存寸法データを取得して、該残存寸法データが第１の所定値に達するまで研削を続行する粗研削加工段階と、残存寸法データが第１の所定値に達した後には、ウェーハのビア形成面から研削面までの膜厚を測定して膜厚データを取得すると共に、膜厚データに対応してウェーハの内部のビア底部からウェーハの研削面までの残存寸法を導出することで、導出残存寸法データを取得し、導出残存寸法データが第２の所定値に達すると研削加工を停止するようにした仕上げ研削加工段階と、を含むことを特徴とするウェーハ薄膜加工制御方法を提供する。
【００１１】
上述のウェーハ薄膜加工制御方法において、膜厚データおよび残存寸法データを取得する際、ウェーハを所定数回転させた状態で取得することができる。
【００１２】
また、非接触型膜厚測定装置におけるセンサヘッドにより膜厚データまたは残存寸法データを取得するようにし、膜厚データまたは残存寸法データは、センサヘッドのウェーハに対する取得位置を変更して取得することができる。
【００１３】
さらに、膜厚データまたは残存寸法データを所定時間間隔でサンプリングし、サンプリング毎に膜厚データまたは残存寸法データのうち、所定のピークレベル内のデータのみを取得するマスク処理を行うようにすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ＮＣＩＧを用いてＴＳＶウェーハ加工を実行する際、ウェーハ総厚みに基づくのではなく、ウェーハ総厚みに対応するウェーハ内部のビア底部からウェーハ研削面までの残存寸法を求めて、加工制御する手法を採用することにより、次工程での高効率化および取り代の変動を抑えて加工安定化が可能となる加工制御手法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明にかかるＴＳＶウェーハを得るためのウェーハ薄膜化のプロセスの際、ウェーハを研削すると共に、ウェーハの膜厚を測定する工程を実行する際の、要部システム構成図である。
【図２】図１に示す装置に搭載され、ウェーハの膜厚を測定する非接触型膜厚測定装置の一例を示す、システム構成図である。
【図３】ウェーハ薄膜化のプロセスにおいて、粗研削加工と共に実行されるウェーハの膜厚を測定する工程を示したフローチャートである。
【図４】粗研削加工時に、非接触型膜厚測定装置によるセンサヘッドによって、ウェーハの膜厚、ビア形成位置の残存寸法を読み取る際の模式的説明図である。
【図５】図４に示す非接触型膜厚測定装置によるセンサヘッドによって、ウェーハの膜厚、ビア形成位置の残存寸法を読み取ることにより得られるウェーハの膜厚データとウェーハ内部のビア底部からウェーハ研削面までの残存寸法データとの関係を示したグラフである。
【図６】ウェーハを載置するチャックテーブルを所定回転数で回転させた際に、所定時間ごとのサンプリングによって得られるウェーハの膜厚データとウェーハ内部のビア底部からウェーハ研削面までの残存寸法データとを示したグラフである。
【図７】ウェーハ薄膜化のプロセスにおいて、仕上げ研削加工と共に実行されるウェーハの膜厚測定と、膜厚データから得られるウェーハ内部のビア底部からウェーハ研削面までの残存寸法データを基に実行されるグラインディング工程を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１にウェーハの研削加工に用いられる、加工装置１の要部の一例を示す。この加工装置１は、ＴＳＶウェーハを得るためのＴＳＶウェーハプロセスにおいて、ウェーハ薄膜化のプロセスを実行するにあたり、ウェーハを機械的に研削するグラインディング工程において用いられる。なお、この加工装置１には、ＴＳＶウェーハプロセスにおいて必要なグラインディング工程を初めとして、ポリッシング工程、さらには、ウェーハの両面洗浄を実行する機能を兼ね備えた研削研磨装置１（以下、ＰＧ装置１）を用いることができる。
ＰＧ装置１を用いれば、各工程間におけるウェーハの搬送が不要となり、ウェーハに対する搬送時のダメージをなくすことができるという点で好ましい。
また、ここでのグラインディング工程は、研削加工として、粗研削加工と、仕上げ研削加工とを実行する加工手法を採用している。
ＰＧ装置１は、予め貫通電極（Ｔｓｖ）用のビアが形成されたウェーハ２を保持するチャックテーブル３を有する。チャックテーブル３は、円盤状のもので、その下面に図示しないモータによって回転駆動する構成となっている。かかるチャックテーブル３の上面に、吸着プレート４を介して吸着状態で保持するようにしている。
また、このＰＧ装置１は、チャックテーブル３上のウェーハ２に対し、研削加工を施すためのグラインディングホイール５が、砥石部５ｇをウェーハ２の研削表面に向けて押込み可能に配置されている。
【００１７】
ウェーハ２は、例えば前述したように、ビア Ｆｉｒｓｔプロセスを経て予め貫通電極用のビア６が形成されたもので、ビア６が形成された表面（デバイス面）側に支持基材７を貼り合わせて構成されている。なお、図１では、ビア６の形成状態を明確に示すために、ビア６を一定間隔で同径のものを模式的な断面図で示している。
【００１８】
そして、以上のようなＰＧ装置１には、チャックテーブル３上のウェーハ２に対し、研削段階において、ウェーハの膜厚等（後述）を測定するための非接触型膜厚測定装置１０（以下、ＮＣＩＧ１０）のセンサヘッド１０ｈが近接配置されている。この場合、センサヘッド１０ｈは、ウェーハ２上で読み取り位置を移動できるようにすることが望ましい。
製品化されるＤＲＡＭの回路設計により、ウェーハ２の位置によってウェーハ２内に形成されるビア６が偏在し、膜厚等の正確な測定の妨げとなるからである。
また、研削時にビア６直上のウェーハ２の研削面での研削がより進行して研削量が多くなることからビア６の深さを考慮した研削加工制御を可能とするべく、正確な取り代を把握するために、複数個所において測定することが必要であるからである。
ＮＣＩＧ１０は、例えば図２に示すように、ＰＧ装置１とＲＳ２３２ＣケーブルＣｒｓを介して接続されたコントローラ１０ｃと、コントローラ１０ｃと専用ケーブルＣを介して接続された分光器１０ｓと、分光器１０ｓとファイバケーブルＣｆを介して接続されたセンサヘッド１０ｈとを備えている。
【００１９】
ＮＣＩＧ１０の機能を概略的に説明すると、ＮＣＩＧ１０では赤外光が用いられ、分光干渉法による測定法を行っている。センサヘッド１０ｈから、測定対象であるウェーハ２へ照射された赤外光は、ウェーハ２の研削面とデバイス面とから反射して反射光となって、これら反射光が干渉して干渉波となってセンサヘッド１０ｈに受光される。センサヘッド１０ｈに受光された干渉波は、ファイバケーブルＣｆを介して分光器１０ｓに送られ、分光器１０ｓにおいて干渉波を所定時間ごとにサンプリングして数値化し、数値データを専用ケーブルＣを介してコントローラ１０ｃに送られる。そして、コントローラ１０ｃにおいて分光器１０ｓからの数値データを処理し、ＰＧ装置１において、読み取り可能なデータとして表示したり、プリントアウトするようにしている。
なお、ＰＧ装置１には、ＮＣＩＧ１０の測定動作と共に、ＴＳＶウェーハプロセスを実行するためのソフトウェアが格納され、ＮＣＩＧ１０におけるコントローラ１０ｃには、膜厚データの読み取り、数値化処理等の測定手法を実行するためのソフトウェアが格納されている。
【００２０】
次に、以上のようなＮＣＩＧ１０を用いて行われる測定手法と共になされる、ウェーハ薄膜化のプロセスを、具体例を挙げて説明する。
先ず、Ｖｉａ Ｆｉｒｓｔプロセスを経て予めＴＳＶ用のビア６が形成されたウェーハ２に、ビア６が形成された表面（デバイス面）側に支持基材７を貼り合わせて、ＰＧ装置１のチャックテーブル３の上面に、吸着プレート４を介して吸着状態で保持する（図１参照）。
そしてＰＧ装置１に対し、操作指令を出し、グラインディング工程を初めとして、ポリッシング工程を実行する。
【００２１】
グラインディング工程のうち、粗研削加工段階を図３に示すフローチャートに基づいて説明する。
粗研削加工開始で（ＳＴＥＰ１）、チャックテーブル３が所定数で回転駆動され（ＳＴＥＰ２）、グラインディングホイール５が、砥石部５ｇを介してウェーハ２の研削表面に向けて押込み駆動され（ＳＴＥＰ３）、これによって、ウェーハ２のビア６が形成されたデバイス面と反対側の面を研削面として相当量研削される。この粗研削加工開始と共に、ＮＣＩＧ１０が起動される（ＳＴＥＰ４）。ウェーハ２の上方に近接配置されたセンサヘッド１０ｈから、ウェーハ２へ照射された赤外光は、ウェーハ２の研削面とデバイス面とから反射して反射光となる。これら反射光が干渉して干渉波となってセンサヘッド１０ｈに受光される。センサヘッド１０ｈに受光された干渉波は、ファイバケーブルＣｆを介して分光器１０ｓに送られ、分光器１０ｓにおいて干渉波を所定時間ごとにサンプリングして数値化し、数値データを専用ケーブルＣを介してコントローラ１０ｃに送られる。そして、コントローラ１０ｃにおいて分光器１０ｓからの数値データを処理し（ＳＴＥＰ５）、ＰＧ装置１において、読み取り可能なデータとして表示したり、プリントアウトすることにより、研削加工の進行状態を容易に把握することができる。
以上の粗研削加工段階は、ＮＣＩＧ１０のセンサヘッド１０ｈをウェーハ２の上方で、ウェーハ２の研削面に平行に移動して、ウェーハ２に対する測定位置を変えて行われる。
【００２２】
センサヘッド１０ｈからの赤外光は、図４に示すようにウェーハ２の研削面とデバイス面とからの反射光との干渉波を受光すると同時に、ウェーハ２の研削面とウェーハ２内のビア６の底部とからの反射光との干渉波を受光している。これらの受光データはファイバケーブルＣｆを介して分光器１０ｓに送られ、分光器１０ｓにおいて干渉波を所定時間ごとにサンプリングして数値化し、数値データを専用ケーブルＣを介してコントローラ１０ｃに送られ、コントローラ１０ｃにおいて分光器１０ｓからの数値データを基にウェーハ２の研削面とデバイス面間の膜厚Ｔ１を導出する。これと同時に、コントローラ１０ｃは、ウェーハ２の研削面とウェーハ２内のビア６の底部間の残存寸法Ｔ２を導出し（ＳＴＥＰ５）、ＰＧ装置１において、読み取り可能なデータとして表示することができる（図５参照）。
【００２３】
以上のような粗研削加工段階は、ウェーハ２の研削面とデバイス面間の膜厚Ｔ１が例えば７７μｍ、ウェーハ２の研削面とウェーハ２内のビア６の底部間の残存寸法Ｔ２が第１の所定値として、ＮＣＩＧ１０による読み取り厚さの下限値に達するまで続行される（ＳＴＥＰ６）。ＮＣＩＧ１０による読み取り厚さの下限値は略１０μｍであり、それ以下の厚さは直接読み取ることができないからである。
かかる粗研削加工段階において、図５に示すように、研削加工が進むことで、ウェーハ２の研削面とデバイス面間の膜厚Ｔ１を示すデータ群αと、ウェーハ２の研削面とウェーハ２内のビア６の底部間の残存寸法Ｔ２を示すデータ群βとは、共に平行に相関して推移していることがわかる。なお、図５において、ウェーハ２の研削面とウェーハ２内のビア６の底部間の残存寸法Ｔ２を示すデータ群βは、ウェーハ２の研削面とデバイス面間の膜厚Ｔ１を示すデータ群αに比較して、データ数が明らかに少ない。これは、ここでは、膜厚Ｔ１と残存寸法Ｔ２をＮＣＩＧ１０により、同時に測定しているためで、同時に測定した場合、高いレベルの方を測定データとして取り込むためである。
したがって、ウェーハ２の研削面とウェーハ２内のビア６の底部間の残存寸法Ｔ２を示すデータ群βを増加させるためには、例えば所定レベル以上のデータは取り込まないとするデータのマスク処理が考えられる。
【００２４】
ここで、膜厚Ｔ１が例えば７７μｍとなり、ウェーハ２の研削面とウェーハ２内のビア６の底部間の残存寸法Ｔ２が１０μｍに達したことは、ＰＧ装置１において表示される時間（ｍｓ）と厚さ（μｍ）との関係により検証することができる（図６参照）。
図６において、チャックテーブル３が所定の回転数（例えば６０ｒｐｍ）で、マスク処理によって抽出された残存寸法データの範囲が０〜６０μｍとした場合を示している。
なお、残存寸法データが複数の層として表示されるのは、ウェーハ２内のビア６の残存寸法にばらつきがあることを示している。
【００２５】
次に、グラインディング工程のうち、仕上げ研削加工段階を図７に示すフローチャートに基づいて説明する。
ウェーハ２の研削面とウェーハ２内のビア６の底部間の残存寸法Ｔ２が１０μｍに達すると、仕上げ研削加工段階に入る（ＳＴＥＰ７）。チャックテーブル３を回転駆動し（ＳＴＥＰ８）、グラインディングホイール５を押込み駆動し（ＳＴＥＰ９）、さらに、ＮＣＩＧ１０を起動する（ＳＴＥＰ１０）。ここでＮＣＩＧ１０のセンサヘッド１０ｈをウェーハ２の上方で、ウェーハ２の研削面に平行に移動させつつ（ＳＴＥＰ１１）、センサヘッド１０ｈから赤外光をウェーハ２の研削面に照射して以下のように測定が実行される。
ＰＧ装置１側において、仕上げ研削加工開始時の膜厚Ｔ１（Ｔ２＝１０μｍ）（ここでは７７μｍ）を格納しておき、次いで仕上げ研削加工進行時のＴ１を取り込み（ＳＴＥＰ１２）、残存寸法Ｔ２を仕上げ研削加工開始時の膜厚Ｔ１（Ｔ２＝１０μｍ）と仕上げ研削加工進行時のＴ１とから算出し格納する。すなわち、Ｔ２←Ｔ２（１０μｍ）−｜Ｔ１−Ｔ１（Ｔ２＝１０μｍ）｜を演算し（ＳＴＥＰ１３）、格納する。
仕上げ研削加工が進行する中で、Ｔ１の値はサンプリング時間ごとに更新され、上記演算によってＴ２の目標値、すなわち第２の所定値として例えば１μｍに達したか否かが判定される（ＳＴＥＰ１４）。すなわち、ＰＧ装置１は、上述の演算により、Ｔ２←Ｔ２（１０μｍ）−｜Ｔ１（６８μｍ）−Ｔ１（７７μｍ）（Ｔ２＝１０μｍ）｜＝１０−｜６８−７７｜＝１μｍを導出することで、Ｔ１が６８μｍまで薄膜化した時点で、ウェーハ２の研削面とウェーハ２内のビア６の底部間の残存寸法Ｔ２が目標値１μｍに達したことを把握することができる。そして、残存寸法Ｔ２が目標値１μｍに達した時点で、グラインディング工程において、ビアが貫通してＴＳＶとなる寸前で薄膜化プロセスを一旦停止する寸止め加工が達成されたことがわかり、グラインディング工程を終了させることができる。
なお、以上の仕上げ研削段階ではセンサヘッド１０ｈをウェーハ２の上方で、ウェーハ２の研削面に平行に移動させつつウェーハ２の研削面とウェーハ２内のビア６の底部間の残存寸法Ｔ２が目標値１μｍに達したことを把握するので、ビア直上のウェーハの研削面での研削がより進行して研削量が多くなる研削ムラから、ビアが貫通してしまうことを避けることができる。
【００２６】
研削終了後は、ウェーハ２をチャックテーブル３に保持させたままの状態で、ＰＧ装置１においてポリッシング工程が行われ、加工変質層などが取り除かれる。これにより、ウェーハ２の不用意な割れなどの破損が防止されると共にＴＳＶウェーハを得ることができる。
研磨終了したウェーハ２は、チャックテーブル３から取り外されて、ウェーハ処理工程等の次工程に移送され、コーティングやダイシングが行われる。
【００２７】
以上のように、ＮＣＩＧ１０による読み取り厚さの下限値は略１０μｍであり、それ以下の厚さは直接読み取ることができなくても、同時に計測される膜厚データを基に簡単な演算でウェーハ２の研削面とウェーハ２内のビア６の底部間の残存寸法Ｔ２を求めることができるので、このＴ２の値を基に、ビアが貫通してＴＳＶとなる寸前で薄膜化プロセスを一旦停止する寸止め加工が達成することができる。
このように上述のような測定方法によれば、ＮＣＩＧを用いてＴＳＶウェーハ加工を実行する際、ウェーハ内部のビア底部からウェーハ研削面までの残存寸法に基づいて薄膜化加工を行う新たな手法が有効に機能し、これによって、次工程での高能率化および取り代の変動を抑えて加工安定化が可能となるウェーハ薄膜加工制御方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１ ＰＧ装置
２ ウェーハ
３ チャックテーブル
４ 吸着プレート
５ グラインディングホイール
５ｇ 砥石部
６ ビア
７ 支持基材
１０ ＮＣＩＧ
１０ｈ センサヘッド
１０ｃ コントローラ
１０ｓ 分光器
Ｃｒｓ ＲＳ２３２Ｃケーブル
Ｃ 専用ケーブル
Ｃｆ ファイバケーブル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーハの薄膜加工を制御して、貫通電極付きウェーハを作成するウェーハ薄膜加工制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータや携帯用情報端末機器の普及により、搭載されるＩＣパッケージの小型化、高密度化が進み、チップの多層化構造、例えばＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を形成するために、例えば貫通電極（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖｉａ、以下ＴＳＶ）ウェーハが提案されている。
ＴＳＶウェーハを得るための加工方法としては、ビアファースト（Ｖｉａ Ｆｉｒｓｔ）プロセスを用いて形成されることが提案されている。
この場合、Ｖｉａ Ｆｉｒｓｔプロセスは概略次のとおりとなっている。
１．貫通電極用のビアを形成（ドライエッチングでＳｉをエッチング）
２．ビアに対し側壁絶縁膜を形成
３．ビア内にＰｏｌｙ−Ｓｉを充填
４．ウェーハ表面のＰｏｌｙ−Ｓｉを除去（ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ））
【０００３】
以上のプロセスを経て、ＤＲＡＭ素子形成後に、ウェーハ薄膜化プロセスが進められる。
ウェーハ薄膜化のプロセスは、ウェーハを機械的に研削する「グラインディング工程」と、グラインディング時にウェーハ研削面に生じたマイクロクラック等を含むストレス層（加工変質層）を除去する「ストレスリリーフ工程」とからなる。この加工変質層はウェーハの反りやクラック発生の原因となるため、グラインディング処理後にはストレスリリーフ処理により完全に除去する必要がある。
【０００４】
ところで、ウェーハ薄膜化プロセスの際、「グラインディング工程」と「ストレスリリーフ工程」とによって、ビアがウェーハを貫通してＴＳＶとなる。この薄膜化プロセス時、ＴＳＶが形成される前に、ビア自体の深さ、直径など、形状測定を行うことが提案されている。
例えば、特許文献１では、可視光、近赤外光または赤外光が透過可能な材料に設けられた有底穴等の段差のある構造の形状の測定方法に関し、例えば、積層ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）チップ作成の際に積層のために用いるシリコン貫通電極（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖｉａ（ＴＳＶ）；貫通ビア）の深さ等の段差のある形状を予め把握するために、貫通ビアを完成する前の未貫通ビアの形状等を測定するとしている。
【０００５】
このように、ＴＳＶウェーハを得るためのプロセスにおいて、上述の検査測定を行うことも含めて、「グラインディング工程」において、ビアがウェーハを貫通してＴＳＶとなる寸前で薄膜化プロセスを一旦停止する、いわゆる寸止め加工をすることが求められている。
そのためには、これまでは、例えば、ＮＣＩＧ（Ｎｏｎ Ｃｏｎｔａｃｔ Ｉｎｐｒｏｃｅｓｓ Ｇａｕｇｅ：非接触厚み測定器）をグラインダに搭載し、研削中の厚さを制御することで、ウェーハのみの厚み管理を行うことが提案されている。
さらに、同様にウェーハ膜厚計を研磨装置に搭載し、加工中のウェーハの研磨レートを次ウェーハにフィードバックし、取り代管理を行うことが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１５８５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述のようなウェーハ総厚みに基づいて、薄膜化プロセスを実施するということは、ウェーハ内に形成されたビアの深さに関係なく進行するプロセスであるので、ビアの深さによっては、ビアが貫通してしまうおそれがある。
また、同じウェーハ内であってもビア深さにばらつきがあることや、ビア直上のウェーハ研削面での研削加工圧が、ビアの存在しないウェーハ研削面での研削加工圧と比較して高くなるため、ビア直上のウェーハ研削面での研削がより進行し研削量が多くなるという問題が生じる。そのため、ビア深さを考慮して、研削量を抑えてウェーハの薄膜化加工をする研削加工制御が必要になる。
したがって、研削量を抑えてウェーハの薄膜化加工をすることは、ストレスリリーフ工程（ポリッシング）やビア出し工程で削除すべきウェーハ厚さが増え、加工時間が長くなることになる。
また、上記の研削量（取り代）の変動により加工表面性状（表面粗さやうねり）に影響を与えるおそれがあり、また、取り代増大によるウェーハ全面における厚み最大値と最小値差（ＴＴＶ）の悪化をもたらすおそれがある。
【０００８】
そこで、ウェーハ総厚みに基づく薄膜化加工をするのではなく、ウェーハ内部のビア底部からウェーハ研削面までの残存寸法に基づいて薄膜化加工を行う新たな手法が提案されるに至った。
この手法によれば、ビアが貫通してＴＳＶとなる寸前で研削加工を停止するという寸止め加工が可能である。この寸止め加工では、ビア底部からウェーハ研削面までの残存寸法は、極力小さいものであることが求められる（望ましくは数μｍ）。ビア底部からウェーハ研削面までの残存寸法が小さければ小さいほど、ストレスリリーフ工程（ポリッシング）での取り代を少なくし、高能率化につながるからである。
しかしながら、非接触厚み測定器の測定性能上限度（せいぜい１０μｍ程度）があり、１０μｍより小さな厚さは測定不能であり、このままでは、所望の寸止め加工に寄与し得ない。
なお、この新たな手法においても、ビア直上のウェーハの研削面での研削がより進行して研削量が多くなることからビアが貫通してしまうことのないように、正確な取り代を把握するために、複数個所において測定することが必要である。
よって、ＮＣＩＧを用いてＴＳＶウェーハ加工を実行する際、ウェーハ内部のビア底部からウェーハ研削面までの残存寸法に基づいて薄膜化加工を行う新たな手法が有効に機能する、測定方法、計測方法が求められ、これによって、ストレスリリーフ工程（ポリッシング）での高能率化および取り代の変動を抑えて加工安定化が可能となるウェーハ薄膜加工制御方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様では、ウェーハ薄膜加工制御方法であって、貫通電極用のビアをウェーハのビア形成面に予め形成後、ウェーハのビア形成面と反対側の面を研削面として研削加工を行うに当たり、ウェーハの内部のビア底部からウェーハの研削面までの残存寸法を測定して残存寸法データを取得して、該残存寸法データが所定値に達するまで研削加工を行うことを特徴とするウェーハ薄膜加工制御方法を提供する。
【００１０】
本発明の別態様では、ウェーハ薄膜加工制御方法であって、貫通電極用のビアをウェーハのビア形成面に予め形成後、ウェーハのビア形成面と反対側の面を研削面として研削加工を行うに当たり、ウェーハのビア形成面から研削面までの膜厚を測定して膜厚データを取得すると共に、ウェーハの内部のビア底部からウェーハの研削面までの残存寸法を測定して残存寸法データを取得して、該残存寸法データが第１の所定値に達するまで研削を続行する粗研削加工段階と、残存寸法データが第１の所定値に達した後には、ウェーハのビア形成面から研削面までの膜厚を測定して膜厚データを取得すると共に、膜厚データに対応してウェーハの内部のビア底部からウェーハの研削面までの残存寸法を導出することで、導出残存寸法データを取得し、導出残存寸法データが第２の所定値に達すると研削加工を停止するようにした仕上げ研削加工段階と、を含むことを特徴とするウェーハ薄膜加工制御方法を提供する。
【００１１】
上述のウェーハ薄膜加工制御方法において、膜厚データおよび残存寸法データを取得する際、ウェーハを所定数回転させた状態で取得することができる。
【００１２】
また、非接触型膜厚測定装置におけるセンサヘッドにより膜厚データまたは残存寸法データを取得するようにし、膜厚データまたは残存寸法データは、センサヘッドのウェーハに対する取得位置を変更して取得することができる。
【００１３】
さらに、膜厚データまたは残存寸法データを所定時間間隔でサンプリングし、サンプリング毎に膜厚データまたは残存寸法データのうち、所定のピークレベル内のデータのみを取得するマスク処理を行うようにすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ＮＣＩＧを用いてＴＳＶウェーハ加工を実行する際、ウェーハ総厚みに基づくのではなく、ウェーハ総厚みに対応するウェーハ内部のビア底部からウェーハ研削面までの残存寸法を求めて、加工制御する手法を採用することにより、次工程での高効率化および取り代の変動を抑えて加工安定化が可能となる加工制御手法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明にかかるＴＳＶウェーハを得るためのウェーハ薄膜化のプロセスの際、ウェーハを研削すると共に、ウェーハの膜厚を測定する工程を実行する際の、要部システム構成図である。
【図２】図１に示す装置に搭載され、ウェーハの膜厚を測定する非接触型膜厚測定装置の一例を示す、システム構成図である。
【図３】ウェーハ薄膜化のプロセスにおいて、粗研削加工と共に実行されるウェーハの膜厚を測定する工程を示したフローチャートである。
【図４】粗研削加工時に、非接触型膜厚測定装置によるセンサヘッドによって、ウェーハの膜厚、ビア形成位置の残存寸法を読み取る際の模式的説明図である。
【図５】図４に示す非接触型膜厚測定装置によるセンサヘッドによって、ウェーハの膜厚、ビア形成位置の残存寸法を読み取ることにより得られるウェーハの膜厚データとウェーハ内部のビア底部からウェーハ研削面までの残存寸法データとの関係を示したグラフである。
【図６】ウェーハを載置するチャックテーブルを所定回転数で回転させた際に、所定時間ごとのサンプリングによって得られるウェーハの膜厚データとウェーハ内部のビア底部からウェーハ研削面までの残存寸法データとを示したグラフである。
【図７】ウェーハ薄膜化のプロセスにおいて、仕上げ研削加工と共に実行されるウェーハの膜厚測定と、膜厚データから得られるウェーハ内部のビア底部からウェーハ研削面までの残存寸法データを基に実行されるグラインディング工程を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１にウェーハの研削加工に用いられる、加工装置１の要部の一例を示す。この加工装置１は、ＴＳＶウェーハを得るためのＴＳＶウェーハプロセスにおいて、ウェーハ薄膜化のプロセスを実行するにあたり、ウェーハを機械的に研削するグラインディング工程において用いられる。なお、この加工装置１には、ＴＳＶウェーハプロセスにおいて必要なグラインディング工程を初めとして、ポリッシング工程、さらには、ウェーハの両面洗浄を実行する機能を兼ね備えた研削研磨装置１（以下、ＰＧ装置１）を用いることができる。
ＰＧ装置１を用いれば、各工程間におけるウェーハの搬送が不要となり、ウェーハに対する搬送時のダメージをなくすことができるという点で好ましい。
また、ここでのグラインディング工程は、研削加工として、粗研削加工と、仕上げ研削加工とを実行する加工手法を採用している。
ＰＧ装置１は、予め貫通電極（Ｔｓｖ）用のビアが形成されたウェーハ２を保持するチャックテーブル３を有する。チャックテーブル３は、円盤状のもので、その下面に図示しないモータによって回転駆動する構成となっている。かかるチャックテーブル３の上面に、吸着プレート４を介して吸着状態で保持するようにしている。
また、このＰＧ装置１は、チャックテーブル３上のウェーハ２に対し、研削加工を施すためのグラインディングホイール５が、砥石部５ｇをウェーハ２の研削表面に向けて押込み可能に配置されている。
【００１７】
ウェーハ２は、例えば前述したように、ビア Ｆｉｒｓｔプロセスを経て予め貫通電極用のビア６が形成されたもので、ビア６が形成された表面（デバイス面）側に支持基材７を貼り合わせて構成されている。なお、図１では、ビア６の形成状態を明確に示すために、ビア６を一定間隔で同径のものを模式的な断面図で示している。
【００１８】
そして、以上のようなＰＧ装置１には、チャックテーブル３上のウェーハ２に対し、研削段階において、ウェーハの膜厚等（後述）を測定するための非接触型膜厚測定装置１０（以下、ＮＣＩＧ１０）のセンサヘッド１０ｈが近接配置されている。この場合、センサヘッド１０ｈは、ウェーハ２上で読み取り位置を移動できるようにすることが望ましい。
製品化されるＤＲＡＭの回路設計により、ウェーハ２の位置によってウェーハ２内に形成されるビア６が偏在し、膜厚等の正確な測定の妨げとなるからである。
また、研削時にビア６直上のウェーハ２の研削面での研削がより進行して研削量が多くなることからビア６の深さを考慮した研削加工制御を可能とするべく、正確な取り代を把握するために、複数個所において測定することが必要であるからである。
ＮＣＩＧ１０は、例えば図２に示すように、ＰＧ装置１とＲＳ２３２ＣケーブルＣｒｓを介して接続されたコントローラ１０ｃと、コントローラ１０ｃと専用ケーブルＣを介して接続された分光器１０ｓと、分光器１０ｓとファイバケーブルＣｆを介して接続されたセンサヘッド１０ｈとを備えている。
【００１９】
ＮＣＩＧ１０の機能を概略的に説明すると、ＮＣＩＧ１０では赤外光が用いられ、分光干渉法による測定法を行っている。センサヘッド１０ｈから、測定対象であるウェーハ２へ照射された赤外光は、ウェーハ２の研削面とデバイス面とから反射して反射光となって、これら反射光が干渉して干渉波となってセンサヘッド１０ｈに受光される。センサヘッド１０ｈに受光された干渉波は、ファイバケーブルＣｆを介して分光器１０ｓに送られ、分光器１０ｓにおいて干渉波を所定時間ごとにサンプリングして数値化し、数値データを専用ケーブルＣを介してコントローラ１０ｃに送られる。そして、コントローラ１０ｃにおいて分光器１０ｓからの数値データを処理し、ＰＧ装置１において、読み取り可能なデータとして表示したり、プリントアウトするようにしている。
なお、ＰＧ装置１には、ＮＣＩＧ１０の測定動作と共に、ＴＳＶウェーハプロセスを実行するためのソフトウェアが格納され、ＮＣＩＧ１０におけるコントローラ１０ｃには、膜厚データの読み取り、数値化処理等の測定手法を実行するためのソフトウェアが格納されている。
【００２０】
次に、以上のようなＮＣＩＧ１０を用いて行われる測定手法と共になされる、ウェーハ薄膜化のプロセスを、具体例を挙げて説明する。
先ず、Ｖｉａ Ｆｉｒｓｔプロセスを経て予めＴＳＶ用のビア６が形成されたウェーハ２に、ビア６が形成された表面（デバイス面）側に支持基材７を貼り合わせて、ＰＧ装置１のチャックテーブル３の上面に、吸着プレート４を介して吸着状態で保持する（図１参照）。
そしてＰＧ装置１に対し、操作指令を出し、グラインディング工程を初めとして、ポリッシング工程を実行する。
【００２１】
グラインディング工程のうち、粗研削加工段階を図３に示すフローチャートに基づいて説明する。
粗研削加工開始で（ＳＴＥＰ１）、チャックテーブル３が所定数で回転駆動され（ＳＴＥＰ２）、グラインディングホイール５が、砥石部５ｇを介してウェーハ２の研削表面に向けて押込み駆動され（ＳＴＥＰ３）、これによって、ウェーハ２のビア６が形成されたデバイス面と反対側の面を研削面として相当量研削される。この粗研削加工開始と共に、ＮＣＩＧ１０が起動される（ＳＴＥＰ４）。ウェーハ２の上方に近接配置されたセンサヘッド１０ｈから、ウェーハ２へ照射された赤外光は、ウェーハ２の研削面とデバイス面とから反射して反射光となる。これら反射光が干渉して干渉波となってセンサヘッド１０ｈに受光される。センサヘッド１０ｈに受光された干渉波は、ファイバケーブルＣｆを介して分光器１０ｓに送られ、分光器１０ｓにおいて干渉波を所定時間ごとにサンプリングして数値化し、数値データを専用ケーブルＣを介してコントローラ１０ｃに送られる。そして、コントローラ１０ｃにおいて分光器１０ｓからの数値データを処理し（ＳＴＥＰ５）、ＰＧ装置１において、読み取り可能なデータとして表示したり、プリントアウトすることにより、研削加工の進行状態を容易に把握することができる。
以上の粗研削加工段階は、ＮＣＩＧ１０のセンサヘッド１０ｈをウェーハ２の上方で、ウェーハ２の研削面に平行に移動して、ウェーハ２に対する測定位置を変えて行われる。
【００２２】
センサヘッド１０ｈからの赤外光は、図４に示すようにウェーハ２の研削面とデバイス面とからの反射光との干渉波を受光すると同時に、ウェーハ２の研削面とウェーハ２内のビア６の底部とからの反射光との干渉波を受光している。これらの受光データはファイバケーブルＣｆを介して分光器１０ｓに送られ、分光器１０ｓにおいて干渉波を所定時間ごとにサンプリングして数値化し、数値データを専用ケーブルＣを介してコントローラ１０ｃに送られ、コントローラ１０ｃにおいて分光器１０ｓからの数値データを基にウェーハ２の研削面とデバイス面間の膜厚Ｔ１を導出する。これと同時に、コントローラ１０ｃは、ウェーハ２の研削面とウェーハ２内のビア６の底部間の残存寸法Ｔ２を導出し（ＳＴＥＰ５）、ＰＧ装置１において、読み取り可能なデータとして表示することができる（図５参照）。
【００２３】
以上のような粗研削加工段階は、ウェーハ２の研削面とデバイス面間の膜厚Ｔ１が例えば７７μｍ、ウェーハ２の研削面とウェーハ２内のビア６の底部間の残存寸法Ｔ２が第１の所定値として、ＮＣＩＧ１０による読み取り厚さの下限値に達するまで続行される（ＳＴＥＰ６）。ＮＣＩＧ１０による読み取り厚さの下限値は略１０μｍであり、それ以下の厚さは直接読み取ることができないからである。
かかる粗研削加工段階において、図５に示すように、研削加工が進むことで、ウェーハ２の研削面とデバイス面間の膜厚Ｔ１を示すデータ群αと、ウェーハ２の研削面とウェーハ２内のビア６の底部間の残存寸法Ｔ２を示すデータ群βとは、共に平行に相関して推移していることがわかる。なお、図５において、ウェーハ２の研削面とウェーハ２内のビア６の底部間の残存寸法Ｔ２を示すデータ群βは、ウェーハ２の研削面とデバイス面間の膜厚Ｔ１を示すデータ群αに比較して、データ数が明らかに少ない。これは、ここでは、膜厚Ｔ１と残存寸法Ｔ２をＮＣＩＧ１０により、同時に測定しているためで、同時に測定した場合、高いレベルの方を測定データとして取り込むためである。
したがって、ウェーハ２の研削面とウェーハ２内のビア６の底部間の残存寸法Ｔ２を示すデータ群βを増加させるためには、例えば所定レベル以上のデータは取り込まないとするデータのマスク処理が考えられる。
【００２４】
ここで、膜厚Ｔ１が例えば７７μｍとなり、ウェーハ２の研削面とウェーハ２内のビア６の底部間の残存寸法Ｔ２が１０μｍに達したことは、ＰＧ装置１において表示される時間（ｍｓ）と厚さ（μｍ）との関係により検証することができる（図６参照）。
図６において、チャックテーブル３が所定の回転数（例えば６０ｒｐｍ）で、マスク処理によって抽出された残存寸法データの範囲が０〜６０μｍとした場合を示している。
なお、残存寸法データが複数の層として表示されるのは、ウェーハ２内のビア６の残存寸法にばらつきがあることを示している。
【００２５】
次に、グラインディング工程のうち、仕上げ研削加工段階を図７に示すフローチャートに基づいて説明する。
ウェーハ２の研削面とウェーハ２内のビア６の底部間の残存寸法Ｔ２が１０μｍに達すると、仕上げ研削加工段階に入る（ＳＴＥＰ７）。チャックテーブル３を回転駆動し（ＳＴＥＰ８）、グラインディングホイール５を押込み駆動し（ＳＴＥＰ９）、さらに、ＮＣＩＧ１０を起動する（ＳＴＥＰ１０）。ここでＮＣＩＧ１０のセンサヘッド１０ｈをウェーハ２の上方で、ウェーハ２の研削面に平行に移動させつつ（ＳＴＥＰ１１）、センサヘッド１０ｈから赤外光をウェーハ２の研削面に照射して以下のように測定が実行される。
ＰＧ装置１側において、仕上げ研削加工開始時の膜厚Ｔ１（Ｔ２＝１０μｍ）（ここでは７７μｍ）を格納しておき、次いで仕上げ研削加工進行時のＴ１を取り込み（ＳＴＥＰ１２）、残存寸法Ｔ２を仕上げ研削加工開始時の膜厚Ｔ１（Ｔ２＝１０μｍ）と仕上げ研削加工進行時のＴ１とから算出し格納する。すなわち、Ｔ２←Ｔ２（１０μｍ）−｜Ｔ１−Ｔ１（Ｔ２＝１０μｍ）｜を演算し（ＳＴＥＰ１３）、格納する。
仕上げ研削加工が進行する中で、Ｔ１の値はサンプリング時間ごとに更新され、上記演算によってＴ２の目標値、すなわち第２の所定値として例えば１μｍに達したか否かが判定される（ＳＴＥＰ１４）。すなわち、ＰＧ装置１は、上述の演算により、Ｔ２←Ｔ２（１０μｍ）−｜Ｔ１（６８μｍ）−Ｔ１（７７μｍ）（Ｔ２＝１０μｍ）｜＝１０−｜６８−７７｜＝１μｍを導出することで、Ｔ１が６８μｍまで薄膜化した時点で、ウェーハ２の研削面とウェーハ２内のビア６の底部間の残存寸法Ｔ２が目標値１μｍに達したことを把握することができる。そして、残存寸法Ｔ２が目標値１μｍに達した時点で、グラインディング工程において、ビアが貫通してＴＳＶとなる寸前で薄膜化プロセスを一旦停止する寸止め加工が達成されたことがわかり、グラインディング工程を終了させることができる。
なお、以上の仕上げ研削段階ではセンサヘッド１０ｈをウェーハ２の上方で、ウェーハ２の研削面に平行に移動させつつウェーハ２の研削面とウェーハ２内のビア６の底部間の残存寸法Ｔ２が目標値１μｍに達したことを把握するので、ビア直上のウェーハの研削面での研削がより進行して研削量が多くなる研削ムラから、ビアが貫通してしまうことを避けることができる。
【００２６】
研削終了後は、ウェーハ２をチャックテーブル３に保持させたままの状態で、ＰＧ装置１においてポリッシング工程が行われ、加工変質層などが取り除かれる。これにより、ウェーハ２の不用意な割れなどの破損が防止されると共にＴＳＶウェーハを得ることができる。
研磨終了したウェーハ２は、チャックテーブル３から取り外されて、ウェーハ処理工程等の次工程に移送され、コーティングやダイシングが行われる。
【００２７】
以上のように、ＮＣＩＧ１０による読み取り厚さの下限値は略１０μｍであり、それ以下の厚さは直接読み取ることができなくても、同時に計測される膜厚データを基に簡単な演算でウェーハ２の研削面とウェーハ２内のビア６の底部間の残存寸法Ｔ２を求めることができるので、このＴ２の値を基に、ビアが貫通してＴＳＶとなる寸前で薄膜化プロセスを一旦停止する寸止め加工が達成することができる。
このように上述のような測定方法によれば、ＮＣＩＧを用いてＴＳＶウェーハ加工を実行する際、ウェーハ内部のビア底部からウェーハ研削面までの残存寸法に基づいて薄膜化加工を行う新たな手法が有効に機能し、これによって、次工程での高能率化および取り代の変動を抑えて加工安定化が可能となるウェーハ薄膜加工制御方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１ ＰＧ装置
２ ウェーハ
３ チャックテーブル
４ 吸着プレート
５ グラインディングホイール
５ｇ 砥石部
６ ビア
７ 支持基材
１０ ＮＣＩＧ
１０ｈ センサヘッド
１０ｃ コントローラ
１０ｓ 分光器
Ｃｒｓ ＲＳ２３２Ｃケーブル
Ｃ 専用ケーブル
Ｃｆ ファイバケーブル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハ薄膜加工制御方法であって、
貫通電極用のビアをウェーハのビア形成面に予め形成後、前記ウェーハのビア形成面と反対側の面を研削面として研削加工を行うに当たり、
前記ウェーハの内部のビア底部からウェーハの研削面までの残存寸法を測定して残存寸法データを取得して、該残存寸法データが所定値に達するまで研削加工を行うことを特徴とするウェーハ薄膜加工制御方法。
【請求項２】
ウェーハ薄膜加工制御方法であって、
貫通電極用のビアをウェーハのビア形成面に予め形成後、前記ウェーハのビア形成面と反対側の面を研削面として研削加工を行うに当たり、
前記ウェーハのビア形成面から前記研削面までの膜厚を測定して膜厚データを取得すると共に、前記ウェーハの内部のビア底部からウェーハの研削面までの残存寸法を測定して残存寸法データを取得して、該残存寸法データが第１の所定値に達するまで研削を続行する粗研削加工段階と、
前記残存寸法データが前記第１の所定値に達した後には、前記ウェーハのビア形成面から前記研削面までの膜厚を測定して該膜厚データを取得すると共に、該膜厚データに対応して前記ウェーハの内部のビア底部から前記ウェーハの前記研削面までの残存寸法を導出することで、導出残存寸法データを取得し、該導出残存寸法データが第２の所定値に達すると研削加工を停止するようにした仕上げ研削加工段階と、
を含むことを特徴とするウェーハ薄膜加工制御方法。
【請求項３】
前記膜厚データまたは前記残存寸法データを取得する際、前記ウェーハを所定数回転させた状態で取得するようにした、請求項１または２に記載のウェーハ薄膜加工制御方法。
【請求項４】
非接触型膜厚測定装置におけるセンサヘッドにより前記膜厚データまたは残存寸法データを取得するようにし、前記膜厚データまたは残存寸法データは、前記センサヘッドの前記ウェーハに対する取得位置を変更して取得されるようにした、請求項１から３のいずれか１項に記載のウェーハ薄膜加工制御方法。
【請求項５】
前記膜厚データまたは前記残存寸法データを所定時間間隔でサンプリングし、該サンプリング毎に前記膜厚データまたは前記残存寸法データのうち、所定のピークレベル内のデータのみを取得するマスク処理を行うようにした、請求項１から４のいずれか１項に記載のウェーハ薄膜加工制御方法。
【請求項１】
ウェーハ薄膜加工制御方法であって、
貫通電極用のビアをウェーハのビア形成面に予め形成後、前記ウェーハのビア形成面と反対側の面を研削面として研削加工を行うに当たり、
前記ウェーハの内部のビア底部からウェーハの研削面までの残存寸法を測定して残存寸法データを取得して、該残存寸法データが所定値に達するまで研削加工を行うことを特徴とするウェーハ薄膜加工制御方法。
【請求項２】
ウェーハ薄膜加工制御方法であって、
貫通電極用のビアをウェーハのビア形成面に予め形成後、前記ウェーハのビア形成面と反対側の面を研削面として研削加工を行うに当たり、
前記ウェーハのビア形成面から前記研削面までの膜厚を測定して膜厚データを取得すると共に、前記ウェーハの内部のビア底部からウェーハの研削面までの残存寸法を測定して残存寸法データを取得して、該残存寸法データが第１の所定値に達するまで研削を続行する粗研削加工段階と、
前記残存寸法データが前記第１の所定値に達した後には、前記ウェーハのビア形成面から前記研削面までの膜厚を測定して該膜厚データを取得すると共に、該膜厚データに対応して前記ウェーハの内部のビア底部から前記ウェーハの前記研削面までの残存寸法を導出することで、導出残存寸法データを取得し、該導出残存寸法データが第２の所定値に達すると研削加工を停止するようにした仕上げ研削加工段階と、
を含むことを特徴とするウェーハ薄膜加工制御方法。
【請求項３】
前記膜厚データまたは前記残存寸法データを取得する際、前記ウェーハを所定数回転させた状態で取得するようにした、請求項１または２に記載のウェーハ薄膜加工制御方法。
【請求項４】
非接触型膜厚測定装置におけるセンサヘッドにより前記膜厚データまたは残存寸法データを取得するようにし、前記膜厚データまたは残存寸法データは、前記センサヘッドの前記ウェーハに対する取得位置を変更して取得されるようにした、請求項１から３のいずれか１項に記載のウェーハ薄膜加工制御方法。
【請求項５】
前記膜厚データまたは前記残存寸法データを所定時間間隔でサンプリングし、該サンプリング毎に前記膜厚データまたは前記残存寸法データのうち、所定のピークレベル内のデータのみを取得するマスク処理を行うようにした、請求項１から４のいずれか１項に記載のウェーハ薄膜加工制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−９８４９８（Ｐ２０１３−９８４９８Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４２８２８（Ｐ２０１１−２４２８２８）
【出願日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【出願人】（０００１５１４９４）株式会社東京精密 (592)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【出願人】（０００１５１４９４）株式会社東京精密 (592)
【Ｆターム（参考）】
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