JP2007090515A - Wafer polishing method and wafer - Google Patents
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Abstract
【解決手段】研磨定盤1上に配設された研磨布2とプレート4との間にウェーハ基板を介在させ、研磨定盤1及びプレート4をそれぞれ回転させることにより、ウェーハ基板の研磨布側の面を該研磨布2によって鏡面研磨する方法において、ウェーハ基板のプレート側の面を液体を介して液体の吸着力により直接プレート4に保持させた状態で、鏡面研磨加工を行うウェーハ基板の研磨方法。
【効果】本発明の圧電性酸化物単結晶ウェーハ等のウェーハ基板の研磨方法によれば、板厚100μm以下といった薄い圧電性酸化物単結晶ウェーハ等のウェーハ基板そのものの機械的強度の低下に伴なうラップ加工や鏡面研磨加工時の破損による歩留まり低下等に問題を生じさせることなく、高平坦度や高平行度等の優れた加工精度を有するウェーハを安定して製造することができる。
【選択図】図1A wafer substrate is interposed between a polishing cloth 2 and a plate 4 disposed on a polishing surface plate 1, and each of the polishing surface plate 1 and the plate 4 is rotated to thereby rotate the polishing substrate side of the wafer substrate. In this method, the surface of the wafer substrate is mirror-polished by the polishing cloth 2 and the wafer substrate is subjected to mirror polishing in a state in which the plate-side surface of the wafer substrate is directly held by the plate 4 by the liquid adsorption force through the liquid. Method.
According to the polishing method of a wafer substrate such as a piezoelectric oxide single crystal wafer of the present invention, the mechanical strength of the wafer substrate itself such as a thin piezoelectric oxide single crystal wafer such as a plate thickness of 100 μm or less is reduced. Thus, a wafer having excellent processing accuracy such as high flatness and high parallelism can be stably manufactured without causing problems such as a decrease in yield due to breakage during lapping or mirror polishing.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、弾性表面波フィルター用等に用いられるタンタル酸リチウム単結晶ウェーハ等を鏡面研磨するウェーハの研磨方法及びこれによって得られたウェーハに関する。 The present invention relates to a wafer polishing method for mirror polishing a lithium tantalate single crystal wafer or the like used for a surface acoustic wave filter or the like, and a wafer obtained thereby.
PHSや携帯電話等の移動体通信分野では、弾性表面波素子の基板としてタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶、四ホウ酸リチウム又はランガサイト等の圧電性酸化物単結晶ウェーハが利用されている。 In the mobile communication field such as PHS and mobile phones, piezoelectric oxide single crystal wafers such as lithium tantalate, lithium niobate, quartz, lithium tetraborate, or langasite are used as substrates for surface acoustic wave elements. .
弾性表面波素子はこれら圧電性を呈する酸化物単結晶ウェーハを基板とし、このような基板の一主面にインターデジタル形状(櫛型形状)のトランスデューサ(電極)を設けることにより構成されている。このような構成においては、トランスデューサで弾性表面波を励受信する形となるため、この単結晶ウェーハのトランスデューサ形成面は鏡面研磨する必要がある。また、単結晶ウェーハの裏面側が同様な鏡面であると、弾性表面波の励受信と同時にバルク波等の不要波(障害波)も励受信し、周波数特性におけるスプリアス妨害等を引き起こしてしまう。そこで、表面波デバイス用の単結晶ウェーハにおいては、裏面側を粗い研磨剤による研磨(ラップ)やホーニング加工等によって粗面化している。 The surface acoustic wave element is configured by using an oxide single crystal wafer exhibiting piezoelectricity as a substrate and providing an interdigital (comb-shaped) transducer (electrode) on one main surface of such a substrate. In such a configuration, since the surface acoustic wave is excited and received by the transducer, the transducer forming surface of the single crystal wafer needs to be mirror-polished. Further, if the back surface side of the single crystal wafer has a similar mirror surface, unnecessary waves (failure waves) such as bulk waves are excited and received simultaneously with the excitation and reception of the surface acoustic waves, which causes spurious interference in the frequency characteristics. Therefore, in the single crystal wafer for the surface wave device, the back surface is roughened by polishing (lapping) with a rough abrasive or honing.
つまり、従来これらウェーハは以下のように製造されている。即ち、例えばチョクラルスキー法等により得られた単結晶インゴットを内周刃ブレード用スライサー乃至ワイヤーソーを用いて切断し、板状ウェーハを得、得られたウェーハの両面を所定の厚さまでラップし、次いで研磨装置にて片面のみを鏡面研磨し、研磨終了後に洗浄することによって得られている。 That is, these wafers are conventionally manufactured as follows. That is, for example, a single crystal ingot obtained by the Czochralski method or the like is cut using a slicer for an inner peripheral blade or a wire saw to obtain a plate-like wafer, and both sides of the obtained wafer are wrapped to a predetermined thickness. Then, only one surface is mirror-polished by a polishing apparatus, and the surface is washed after the polishing is finished.
近年、PHSや携帯電話等の機器の小型化に伴ない、その中に搭載される弾性表面波素子も低背化してきており、弾性表面波フィルター用等に用いられる圧電性酸化物単結晶ウェーハの薄型化の要求も強くなってきている。 In recent years, along with the downsizing of devices such as PHS and mobile phones, the surface acoustic wave elements mounted on the devices have also been reduced in height, and piezoelectric oxide single crystal wafers used for surface acoustic wave filters and the like. The demand for thinner products is also increasing.
例えば、弾性表面波フィルター用等に用いられるタンタル酸リチウム単結晶ウェーハの場合、板厚350μmが現行一般的となっているが、板厚250μmといったより薄いウェーハの検討が始まっている。 For example, in the case of a lithium tantalate single crystal wafer used for a surface acoustic wave filter or the like, a plate thickness of 350 μm is currently common, but studies of thinner wafers with a plate thickness of 250 μm have begun.
更には、弾性表面波を利用した上記素子において、必要とされる圧電性酸化物単結晶の厚みは理論上、波長の10倍と計算されており、現行で考えると50μm程度の板厚で充分と考えられる。従って、デバイス製造メーカーでは、板厚350μmといった圧電性酸化物単結晶ウェーハを入手した後、例えば写真製版等によりウェーハ鏡面側に金属電極パターンを形成し、最後に平面研削手法等を用いて該ウェーハ裏面より不要な部分を削り落とす等といったプロセスの検討も始まっている。 Furthermore, in the above-described element using surface acoustic waves, the required thickness of the piezoelectric oxide single crystal is theoretically calculated to be 10 times the wavelength, and a plate thickness of about 50 μm is sufficient in the present situation. it is conceivable that. Therefore, after obtaining a piezoelectric oxide single crystal wafer having a plate thickness of 350 μm at a device manufacturer, a metal electrode pattern is formed on the mirror surface side of the wafer by, for example, photoengraving, and finally the wafer is ground using a surface grinding method or the like. Consideration of processes such as scraping off unnecessary parts from the back side has also begun.
このような背景から、ウェーハ製造メーカーとして、より薄い圧電性酸化物単結晶ウェーハを供給することにより、デバイス製造メーカーでの工数削減に寄与できるものと期待できる。しかし、このように圧電性酸化物単結晶ウェーハの板厚が薄くなるに伴ない、ウェーハそのものの機械的強度が低下し、ウェーハ製造工程における破損等により、歩留り低下が危惧される。 From such a background, it can be expected that, as a wafer manufacturer, supplying a thinner piezoelectric oxide single crystal wafer can contribute to a reduction in man-hours at the device manufacturer. However, as the plate thickness of the piezoelectric oxide single crystal wafer becomes thinner in this way, the mechanical strength of the wafer itself is lowered, and there is a concern that the yield may be lowered due to damage in the wafer manufacturing process.
特に、上述した弾性表面波素子用の圧電性酸化物単結晶ウェーハの加工プロセスでは、切断により予め比較的厚い板状ウェーハを準備できても、後工程のラップ加工や鏡面研磨加工において、目標板厚まで薄く加工しなければならず、機械的強度低下に伴なうウェーハ破損の危険性は非常に高まるものと懸念される。 In particular, in the processing process of the piezoelectric oxide single crystal wafer for the surface acoustic wave device described above, even if a relatively thick plate-shaped wafer can be prepared in advance by cutting, the target plate is used in the subsequent lapping and mirror polishing processes. There is a concern that the risk of wafer breakage due to a decrease in mechanical strength is greatly increased because the wafer must be processed to a thin thickness.
一方、圧電性酸化物単結晶ウェーハを弾性表面波フィルターとして使用する場合、トランスデューサで弾性表面波を励受信する形となるため、この単結晶ウェーハのトランスデューサ形成面は鏡面研磨する必要があり、なおかつ、弾性表面波の励受信と同時に励受信したバルク波等の不要波(障害波)を排除するため、この単結晶ウェーハの裏面は粗い研磨剤による研磨(ラップ)やホーニング加工等によって粗面化しておく必要がある。 On the other hand, when a piezoelectric oxide single crystal wafer is used as a surface acoustic wave filter, the transducer surface of the single crystal wafer needs to be mirror-polished because the surface acoustic wave is excited and received by the transducer. In order to eliminate unnecessary waves (disturbance waves) such as bulk waves excited and received simultaneously with excitation and reception of surface acoustic waves, the back surface of this single crystal wafer is roughened by polishing (lapping) or honing with a coarse abrasive. It is necessary to keep.
なお、本発明に関連する従来技術として、下記文献が挙げられる。
従来の弾性表面波素子等に使用される圧電性酸化物単結晶ウェーハの加工プロセスにおいて、板厚100μm以下といった薄いウェーハを製造しようとした場合、ウェーハそのものの機械的強度の低下により、歩留りよくウェーハを製造することは困難である。 When manufacturing thin wafers with a plate thickness of 100 μm or less in the processing process of piezoelectric oxide single crystal wafers used in conventional surface acoustic wave devices, etc., the wafers have good yield due to a decrease in the mechanical strength of the wafers themselves. It is difficult to manufacture.
このようなことから、弾性表面波素子等に使用される板厚100μm以下といった薄い圧電性酸化物単結晶ウェーハの加工プロセスにおいては、ウェーハそのものの機械的強度の低下に伴なうラップ加工や鏡面研磨加工時の破損による歩留り低下等に問題を生じさせることなく、現行の板厚350μmといった圧電性酸化物単結晶ウェーハと同等の表裏面状態を維持したまま、かつ現行の板厚350μmといった圧電性酸化物単結晶ウェーハと同等の高平坦度や高平行度等の優れた加工精度を有するウェーハを安定して製造することが課題である。 For this reason, in the processing process of thin piezoelectric oxide single crystal wafers with a plate thickness of 100 μm or less used for surface acoustic wave elements, etc., lapping and mirror surfaces accompanying the decrease in mechanical strength of the wafer itself Piezoelectricity such as the current plate thickness of 350μm, while maintaining the same front and back surface state as the piezoelectric oxide single crystal wafer such as the current plate thickness of 350μm, without causing problems such as a decrease in yield due to breakage during polishing. The problem is to stably manufacture a wafer having excellent processing accuracy such as high flatness and high parallelism equivalent to those of an oxide single crystal wafer.
即ち、本発明の目的は、特に板厚100μm以下といった薄い圧電性酸化物単結晶ウェーハ等のウェーハのラップ加工や鏡面研磨加工時の機械的強度の低下による破損防止を高めて、現行の板厚350μmウェーハ製造時の歩留り維持を図ると共に、現行の板厚350μmウェーハと同等の表裏面状態及び平坦度や平行度等の加工精度を実現させることを可能にした圧電性酸化物単結晶ウェーハ等のウェーハの研磨方法及びこの研磨方法によって得られたウェーハを提供することにある。 That is, the object of the present invention is to increase the prevention of breakage due to a decrease in mechanical strength at the time of lapping or mirror polishing of a wafer such as a thin piezoelectric oxide single crystal wafer having a thickness of 100 μm or less. Piezoelectric oxide single crystal wafers, etc. that enable the maintenance of the yield at the time of manufacturing 350 μm wafers and realize processing accuracy such as front and back surfaces and flatness and parallelism equivalent to the current plate thickness of 350 μm A wafer polishing method and a wafer obtained by the polishing method are provided.
本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、板厚100μm以下といった薄い圧電性酸化物単結晶ウェーハ等のウェーハのラップ加工工程及びウェーハ表面を鏡面加工する研磨工程において、下記の方法が有効であること、とりわけ圧電性酸化物単結晶ウェーハをサポート基板(支持基板)と貼り合わせて機械的強度を高めることが有効であることを見出し、本発明をなすに至った。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have performed a lapping process for wafers such as a thin piezoelectric oxide single crystal wafer having a thickness of 100 μm or less and a polishing process for mirror-finishing the wafer surface. The inventors have found that the following method is effective, in particular, that it is effective to increase the mechanical strength by bonding a piezoelectric oxide single crystal wafer to a support substrate (support substrate), and have led to the present invention.
即ち、本発明は、下記ウェーハ基板の研磨方法及びウェーハを提供する。
請求項1:
研磨定盤上に配設された研磨布とプレートとの間にウェーハ基板を介在させ、上記研磨定盤及びプレートをそれぞれ回転させることにより、ウェーハ基板の研磨布側の面を該研磨布によって鏡面研磨する方法において、上記ウェーハ基板のプレート側の面を液体を介して該液体の吸着力により直接プレートに保持させた状態で、鏡面研磨加工を行うことを特徴とするウェーハ基板の研磨方法。
請求項2:
ウェーハ基板の直径をDmmとした場合、D〜D+5.0mmの大きさの型抜き穴が形成されたテンプレートを上記プレートに固定し、このテンプレートの型抜き穴に上記ウェーハ基板を嵌合させた状態で上記プレートに液体を介して直接保持することを特徴とする請求項1記載の研磨方法。
請求項3:
ウェーハ基板とD〜D+2.5mmの大きさのサポート基板とを貼り合わせ、この状態でウェーハ基板の片側面を鏡面研磨加工することを特徴とする請求項2記載の研磨方法。
請求項4:
上下一対の研磨定盤上に配設された研磨布の間に、型抜き穴が形成された研磨キャリアを配設し、この研磨キャリアの型抜き穴にウェーハ基板を介在させ、上記一対の研磨定盤をそれぞれ回転させることにより、ウェーハ基板の表裏面を該研磨布によって鏡面研磨する方法において、ウェーハ基板の直径をDmmとした場合に、D〜D+2.5mmの大きさのサポート基板とウェーハ基板とを貼り合わせてD〜D+5.0mmの大きさの型抜き穴にセットし、この状態でウェーハ基板及びサポート基板の片側面を鏡面加工することを特徴とするウェーハ基板の研磨方法。
請求項5:
ウェーハ基板とサポート基板が同一素材であることを特徴とする請求項3又は4記載の研磨方法。
請求項6:
ウェーハ基板とサポート基板の同一分極面同士を貼り合わせることを特徴とする請求項5記載のウェーハの研磨方法。
請求項7:
請求項1〜6のいずれか1項記載の研磨方法によって得られるウェーハ。
請求項8:
上記ウェーハが、圧電性酸化物単結晶であることを特徴とする請求項7記載のウェーハ。
請求項9:
上記圧電性酸化物単結晶ウェーハが、タンタル酸リチウムであることを特徴とする請求項8記載のウェーハ。
請求項10:
上記タンタル酸リチウム単結晶ウェーハの板厚が、100μm以下であることを特徴とする請求項9記載の単結晶ウェーハ。
That is, the present invention provides the following wafer substrate polishing method and wafer.
Claim 1:
By interposing a wafer substrate between a polishing cloth and a plate disposed on the polishing surface plate and rotating the polishing surface plate and the plate, respectively, the surface on the polishing cloth side of the wafer substrate is mirrored by the polishing cloth. A method for polishing a wafer substrate, comprising performing mirror polishing in a state where the surface of the wafer substrate on the plate side is directly held on the plate by a liquid adsorption force through the liquid.
Claim 2:
When the diameter of the wafer substrate is Dmm, a template in which a die-cutting hole having a size of D to D + 5.0 mm is fixed to the plate, and the wafer substrate is fitted in the die-cutting hole of the template. 2. The polishing method according to claim 1, wherein the plate is directly held on the plate via a liquid.
Claim 3:
3. The polishing method according to
Claim 4:
A polishing carrier in which a die-cut hole is formed is arranged between polishing cloths arranged on a pair of upper and lower polishing surface plates, and a wafer substrate is interposed in the die-cut hole of the polishing carrier, and the pair of polishings In the method in which the front and back surfaces of the wafer substrate are mirror-polished by the polishing cloth by rotating the platen respectively, when the diameter of the wafer substrate is D mm, the support substrate and the wafer substrate having a size of D to D + 2.5 mm And is set in a die-cutting hole having a size of D to D + 5.0 mm, and in this state, one side of the wafer substrate and the support substrate is mirror-finished.
Claim 5:
5. The polishing method according to
Claim 6:
6. The wafer polishing method according to
Claim 7:
A wafer obtained by the polishing method according to claim 1.
Claim 8:
The wafer according to
Claim 9:
9. The wafer according to
Claim 10:
The single crystal wafer according to claim 9, wherein the lithium tantalate single crystal wafer has a thickness of 100 μm or less.
本発明の圧電性酸化物単結晶ウェーハ等のウェーハ基板の研磨方法によれば、板厚100μm以下といった薄い圧電性酸化物単結晶ウェーハ等のウェーハ基板そのものの機械的強度の低下に伴なうラップ加工や鏡面研磨加工時の破損による歩留り低下等に問題を生じさせることなく、現行の板厚350μmといった圧電性酸化物単結晶ウェーハ等のウェーハ基板と同等の表裏面状態を維持したまま、かつ現行の板厚350μmといった圧電性酸化物単結晶ウェーハ等のウェーハ基板と同等の高平坦度や高平行度等の優れた加工精度を有するウェーハを安定して製造することができる。そして、このような圧電性酸化物単結晶ウェーハ等のウェーハ基板をデバイスに用いることにより、デバイス製造工程において最後に平面研削手法等を用いて該ウェーハ裏面より不要な部分を削り落とす等といった工数の削減に寄与できる。 According to the method for polishing a wafer substrate such as a piezoelectric oxide single crystal wafer according to the present invention, a lap associated with a decrease in mechanical strength of the wafer substrate itself such as a thin piezoelectric oxide single crystal wafer having a thickness of 100 μm or less. While maintaining the same front and back surface state as a wafer substrate such as a piezoelectric oxide single crystal wafer such as a current plate thickness of 350μm without causing problems such as a decrease in yield due to breakage during processing and mirror polishing It is possible to stably manufacture a wafer having excellent processing accuracy such as high flatness and high parallelism equivalent to a wafer substrate such as a piezoelectric oxide single crystal wafer having a thickness of 350 μm. And, by using a wafer substrate such as a piezoelectric oxide single crystal wafer for the device, it is possible to cut off unnecessary portions from the back surface of the wafer by using a surface grinding method or the like in the last step of the device manufacturing process. It can contribute to reduction.
本発明のウェーハ基板の研磨方法は、研磨定盤上に配設された研磨布とプレートとの間にウェーハ基板を介在させ、上記研磨定盤及びプレートをそれぞれ回転させることにより、ウェーハ基板の研磨布側の面を該研磨布によって鏡面研磨する方法において、上記ウェーハ基板のプレート側の面を液体を介して該液体の吸着力により直接プレートに保持させた状態で、鏡面研磨加工を行うものである。また、上下一対の研磨定盤上に配設された研磨布の間にウェーハ基板を介在させ、上記一対の研磨定盤をそれぞれ回転させることにより、ウェーハ基板の表裏面を該研磨布によって鏡面研磨する方法において、ウェーハ基板の直径をDmmとした場合、D〜D+5.0mmの大きさの型抜き穴が形成された研磨キャリアを用いるものである。 The method for polishing a wafer substrate according to the present invention comprises polishing a wafer substrate by interposing the wafer substrate between a polishing cloth and a plate disposed on a polishing surface plate and rotating the polishing surface plate and the plate, respectively. In the method in which the cloth side surface is mirror-polished with the polishing cloth, the plate side surface of the wafer substrate is directly mirror-polished with the liquid adsorbing force through the liquid. is there. Further, by interposing a wafer substrate between polishing cloths arranged on a pair of upper and lower polishing surface plates and rotating the pair of polishing surface plates, the front and back surfaces of the wafer substrate are mirror-polished by the polishing cloths. In this method, when the diameter of the wafer substrate is D mm, a polishing carrier in which a die-cutting hole having a size of D to D + 5.0 mm is formed is used.
本発明のウェーハの研磨方法においては、前記鏡面研磨工程を前記ウェーハ基板の裏面を粗面化した後に行い、このウェーハ基板(製品基板)とサポート基板(支持基板)とをワックスや粘着剤等を介して貼り合わせ、この状態でサポート基板(支持基板)側を液体を介してプレートに直接保持させることが有効である。 In the wafer polishing method of the present invention, the mirror polishing step is performed after the back surface of the wafer substrate is roughened, and the wafer substrate (product substrate) and the support substrate (support substrate) are bonded with wax, an adhesive, or the like. It is effective to hold the support substrate (support substrate) side directly on the plate via the liquid in this state.
この場合、ウェーハをプレートの任意の位置に固定保持する必要があり、貼り合わせ基板と同一直径以上+5.0mm以下(但し、ウェーハ基板の直径をDmmとした場合、D+5.0mm以下)、好ましくは同一直径以上+2.5mm以下の型抜き穴が形成されたテンプレートを上記プレートに固定し、このテンプレートの型抜き穴に上記貼り合わせ基板を嵌合させた状態で上記プレートに液体を介して直接保持することが好ましい。 In this case, it is necessary to fix and hold the wafer at an arbitrary position on the plate, and the same diameter as the bonded substrate is not less than +5.0 mm (provided that the diameter of the wafer substrate is D mm, D + 5.0 mm or less), preferably A template in which a die-cutting hole having the same diameter and +2.5 mm or less is formed is fixed to the plate, and the bonded substrate is fitted in the die-cutting hole of the template and directly held on the plate via a liquid. It is preferable to do.
また、本発明のウェーハの研磨方法は、前記鏡面研磨工程を前記ウェーハの裏面を粗面化した後に行い、このウェーハ基板(製品基板)とサポート基板(支持基板)とをワックスや粘着剤等を介して貼り合わせ、この状態で上下一対の研磨定盤上に配設された研磨布の間に貼り合わせ基板を介在させ、上記一対の研磨定盤をそれぞれ回転させることにより、貼り合わせ基板の表裏面を該研磨布によって鏡面研磨することが有効である。 In the wafer polishing method of the present invention, the mirror polishing step is performed after the back surface of the wafer is roughened, and the wafer substrate (product substrate) and the support substrate (support substrate) are bonded with wax or adhesive. In this state, the bonded substrate is interposed between the polishing cloths arranged on the pair of upper and lower polishing surface plates, and the pair of polishing surface plates are rotated, respectively. It is effective to mirror-polish the back surface with the polishing cloth.
この場合、本発明のウェーハ基板の研磨方法は、上下一対の研磨定盤上に配設された研磨布の間で貼り合わせ基板を遊星運動させることが好ましく、貼り合わせ基板と同一直径以上+5.0mm以下(但し、ウェーハ基板の直径をDmmとした場合、D+5.0mm以下)、好ましくは同一直径以上+2.5mm以下の型抜き穴が形成された研磨キャリアを用いることが好ましい。 In this case, in the method for polishing a wafer substrate of the present invention, the bonded substrate is preferably planetarily moved between polishing cloths arranged on a pair of upper and lower polishing surface plates. It is preferable to use a polishing carrier in which a punched hole having a diameter of not less than the same diameter and not more than +2.5 mm is formed, where 0 mm or less (however, when the diameter of the wafer substrate is D mm, D + 5.0 mm or less).
ここで、サポート基板(支持基板)に関しては、ウェーハ基板(製品基板)と同一直径以上の口径を有するものであれば素材は問わないが、研磨装置への充填枚数を考慮すると、ウェーハ基板(製品基板)と同一直径以上+2.5mm以下、好ましくは同一直径以上+1.0mm以下にすることが好ましい。加えて、サポート基板(支持基板)の板厚に規定はなく、貼り合わせ後のウェーハの機械的強度を考慮すると、より厚い基板であることが好ましく、通常0.1〜30mm厚さに形成することができる。 Here, as for the support substrate (support substrate), any material can be used as long as it has a diameter equal to or larger than that of the wafer substrate (product substrate). The same diameter as that of the substrate) and +2.5 mm or less, preferably the same diameter or more and +1.0 mm or less. In addition, the thickness of the support substrate (support substrate) is not specified, and in consideration of the mechanical strength of the wafer after bonding, it is preferably a thicker substrate, usually formed to a thickness of 0.1 to 30 mm. be able to.
なお、サポート基板(支持基板)に関しては、貼り合わせ時に加熱処理を施す場合、ウェーハ基板(製品基板)に反りが生ずることから、ウェーハ基板(製品基板)と同等の熱膨張率や熱膨張挙動を有する素材が好ましく、熱膨張挙動が互い相反する方向に発現するよう貼り合わせることが好ましい。具体的には、ウェーハ基板(製品基板)と同一素材のサポート基板(支持基板)を用意し、かつウェーハ基板(製品基板)とサポート基板(支持基板)の同一分極面同士を貼り合わせることにより、互いの反りが矯正され、好ましい。 Regarding the support substrate (support substrate), when heat treatment is performed at the time of bonding, the wafer substrate (product substrate) is warped, so the thermal expansion coefficient and thermal expansion behavior equivalent to those of the wafer substrate (product substrate) are exhibited. The material which has is preferable, and it is preferable to bond together so that a thermal expansion behavior may express in the direction which mutually opposes. Specifically, by preparing a support substrate (support substrate) of the same material as the wafer substrate (product substrate) and bonding the same polarization surfaces of the wafer substrate (product substrate) and the support substrate (support substrate) together, Mutual warpage is corrected, which is preferable.
また、上記のようにウェーハ基板(製品基板)と同一素材のサポート基板(支持基板)を用意し、かつウェーハ基板(製品基板)とサポート基板(支持基板)の同一分極面同士を貼り合わせることにより、互いの反りが矯正された貼り合わせ基板を形成できることから、この基板を片面研磨方法で研磨したウェーハ基板(製品基板)のみを製品化するばかりでなく、両面研磨方法で研磨したウェーハ基板(製品基板)及びサポート基板(支持基板)までも製品化することが可能である。 Also, by preparing a support substrate (support substrate) made of the same material as the wafer substrate (product substrate) as described above, and bonding the same polarization surfaces of the wafer substrate (product substrate) and the support substrate (support substrate) together Since it is possible to form a bonded substrate in which mutual warpage is corrected, not only the wafer substrate (product substrate) obtained by polishing this substrate by the single-side polishing method but also the wafer substrate (product) polished by the double-side polishing method can be used. Substrate) and support substrate (support substrate) can be commercialized.
このように、板厚100μm以下といった薄いウェーハの機械的強度の低下を貼り合わせによって補うことができるため、鏡面研磨加工時の破損による歩留り低下は回避でき、ウェーハ基板(製品基板)とサポート基板(支持基板)の間に介するワックスや粘着剤等を適切に選ぶことにより、現行の板厚350μmウェーハと同等の平坦度や平行度等の加工精度を実現させることができる。 In this way, the reduction in mechanical strength of thin wafers with a plate thickness of 100 μm or less can be compensated for by bonding, so the yield reduction due to breakage during mirror polishing can be avoided, and the wafer substrate (product substrate) and support substrate ( By appropriately selecting wax, adhesive or the like interposed between the supporting substrates), processing accuracy such as flatness and parallelism equivalent to the current 350 μm thick wafer can be realized.
また、切断により予め比較的厚い板状ウェーハを準備し、現行の板厚350μmウェーハ製造時と同等の厚さまでラップ加工したウェーハを作製した後、上記貼り合わせ工程及び研磨工程を施すことで板厚100μm以下といった薄いウェーハを得ることもできるが、切断によって得られた比較的厚い板状ウェーハに対し、上記同様に最終的に鏡面研磨加工する面側をサポート基板(支持基板)とワックスや粘着剤等を介して貼り合わせ、ラップ加工することにより、ウェーハ裏面をデバイス特性に適した粗面状態に形成することが可能である。この工程の後、ウェーハ基板(製品基板)とサポート基板(支持基板)を剥離し、再度、この粗面化したウェーハの裏面側をサポート基板(支持基板)とワックスや粘着剤等を介して貼り合わせ、鏡面研磨加工することにより、最終的なウェーハ表裏面状態が形成されることになる。 In addition, a relatively thick plate-like wafer is prepared in advance by cutting, and after producing a wafer lapped to a thickness equivalent to that at the time of manufacturing a current plate thickness of 350 μm, the above-mentioned bonding step and polishing step are performed to obtain the plate thickness Although it is possible to obtain a thin wafer of 100 μm or less, the surface side to be finally mirror-polished in the same manner as described above for the relatively thick plate-like wafer obtained by cutting is a support substrate (support substrate) and wax or adhesive. It is possible to form the back surface of the wafer in a rough surface state suitable for device characteristics by laminating and lapping via, for example. After this process, the wafer substrate (product substrate) and the support substrate (support substrate) are peeled off, and the back side of the roughened wafer is pasted again with the support substrate (support substrate) and wax or adhesive. By combining and mirror polishing, a final wafer front and back surface state is formed.
以上のように、ウェーハ基板(製品基板)とサポート基板(支持基板)を貼り合わせてラップ加工及び鏡面研磨加工することによって、板厚100μm以下といった薄いウェーハそのものの機械的強度の低下に伴なうラップ加工や鏡面研磨加工時の破損による歩留り低下等に問題を生じさせることなく、現行の板厚350μmといったウェーハと同等の表裏面状態を維持したまま、かつ現行の板厚350μmといったウェーハと同等の高平坦度や高平行度等の優れた加工精度を有するウェーハを安定して製造することができる。 As described above, the wafer substrate (product substrate) and the support substrate (support substrate) are bonded to each other, and lapping and mirror polishing are performed, resulting in a decrease in mechanical strength of the thin wafer itself having a thickness of 100 μm or less. Without causing problems such as a decrease in yield due to breakage during lapping and mirror polishing, while maintaining the same front and back surface state as a wafer with a current plate thickness of 350 μm, it is equivalent to a wafer with a current plate thickness of 350 μm. A wafer having excellent processing accuracy such as high flatness and high parallelism can be manufactured stably.
ここで、本発明の方法につき図面を参照して更に具体的に説明すると、まず、図3は、従来のウェーハの製造方法を説明するための片面研磨装置の構成例を示す図である。同図において、1は研磨定盤である。この研磨定盤1の表面には研磨布2が貼り付けられており、研磨面を提供するものである。この研磨定盤1の下側には駆動軸3が固着されており、この駆動軸3を介して図示を省略したが駆動系(例えばモーター)により、研磨定盤1は任意の回転速度で回転駆動される。
Here, the method of the present invention will be described more specifically with reference to the drawings. First, FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a single-side polishing apparatus for explaining a conventional wafer manufacturing method. In the figure, reference numeral 1 denotes a polishing surface plate. A polishing
上記したような研磨定盤1上(実際には研磨布2上)には、例えばセラミックスプレートからなるプレート4に保持された圧電性酸化物単結晶ウェーハ等のウェーハ5がセットされる。このプレート4へのウェーハ5のセット方法に関しては、さまざまな方法が提案されている。例えば、実開昭58−129658号公報にて提案されているように、プレート4とウェーハ5とをワックスを介して接着セットする方法がある。また、特開平2−98926号公報にて提案されているように、プレート4のウェーハを保持する部分に無数の吸着孔を設けてウェーハ5を真空吸着セットする方法がある。また、特開昭62−297064号公報、特開昭63−93562号公報にて提案されているように、プレート4にバッキング材(バックパッド)15と呼ばれる発泡ポリウレタン等からなる吸着材を両面テープ等により接着固定し、この吸着剤にウェーハ5を水吸着させてセットする方法がある。なお、図3において、6はテンプレート、8は回転シャフトを示す。
A
このうち、ウェーハをワックスを介してプレートに直接接着保持する方法は、平坦度や平行度等の加工精度に優れる反面、接着技術を要すると共に、板厚100μm以下といった薄いウェーハの場合、機械的強度の観点から、プレートから剥離する際に割れ等が発生しやすいという問題がある。 Of these, the method of directly adhering and holding the wafer to the plate via wax is excellent in processing accuracy such as flatness and parallelism, but requires an adhesion technique, and in the case of a thin wafer having a plate thickness of 100 μm or less, it has mechanical strength. From this point of view, there is a problem that cracks and the like are likely to occur when peeling from the plate.
また、ウェーハをプレートに直接真空吸着保持する方法も、平坦度や平行度等の加工精度に優れる反面、ウェーハとプレートの間に異物が介在してしまうと、その部分が極度に研磨されてヘコミを生じてしまう危険性が高い。特に板厚100μm以下といった薄いウェーハの場合、ヘコミは顕著に現れる。従って、異物混入を未然に防ぐ必要があり、徹底的にクリーン度を管理したり、極力人が介在しない自動化を推進しなければならず、莫大な設備投資が必要である。 In addition, the method of directly holding the wafer by vacuum suction on the plate is excellent in processing accuracy such as flatness and parallelism. However, if a foreign substance is present between the wafer and the plate, the portion is extremely polished and distorted. There is a high risk of causing In particular, in the case of a thin wafer having a plate thickness of 100 μm or less, dents appear remarkably. Accordingly, it is necessary to prevent foreign matter from being mixed in, and it is necessary to thoroughly manage the degree of cleanliness and to promote automation without human intervention as much as possible, which requires enormous capital investment.
一方、バッキング材を用いてウェーハを吸着保持する方法は、上記のような不具合はなく、テンプレートの厚さを変更することにより、板厚100μm以下といった薄いウェーハでも研磨可能であるものの、発泡ポリウレタン等からなる吸着材の厚みバラツキにより、ウェーハの平坦度や平行度等の加工精度が低下しやすいと共に、ウェーハ外周部に面だれが発生しやすいという問題がある。 On the other hand, the method of adsorbing and holding a wafer using a backing material does not have the above-mentioned problems, and by changing the thickness of the template, it is possible to polish even a thin wafer having a thickness of 100 μm or less. Due to the variation in the thickness of the adsorbent, there are problems that the processing accuracy such as the flatness and parallelism of the wafer is likely to be lowered, and that the wafer is liable to be bent on the outer periphery of the wafer.
このような背景を鑑み、本発明においては、ウェーハを液体を介して該液体の吸着力により直接プレートに保持させる方法を採用した。即ち、図1は、本発明の板厚100μm以下といった薄いウェーハの製造方法を説明するための片面研磨装置の構成例を示す図である。研磨方法及び研磨機構は図3と同一である。事前にウェーハ裏面を粗面化したウェーハ(製品基板)5aの裏面側を同一直径のサポート基板(支持基板)5bとワックスや粘着剤等を介して貼り合わせてある。この貼り合わせ基板5abを図3に示したウェーハ5と同様に片面研磨加工することにより、ウェーハ(製品基板)5aの片面のみ鏡面研磨加工が行われる。更に詳述すると、プレート4へのウェーハ5のセットに先立ち、事前に例えばエポキシガラス材からなる型抜き穴を有するテンプレート6をプレート4に両面テープ等により接着固定し、プレート4にウェーハ保持位置となる凹部(型抜き穴)7を設けておく。この凹部7内にウェーハ5を例えば水等の液体を介して、この液体による吸着力により保持させることができる。但し、該保持方法では、鏡面研磨加工中にウェーハ5がプレート4のウェーハ保持位置となる凹部7内で自由に回転することによりウェーハ裏面に擦れキズが生じてしまうおそれがある。このような場合は、図1に示すように、ウェーハ(製品基板)5aとサポート基板(支持基板)5bとをワックスや粘着剤等を介して貼り合わせた基板5abを用意し、サポート基板(支持基板)5b側の面をプレート4に例えば水等の液体を介してこの液体による吸着力により保持させることにより、サポート基板(支持基板)5bには擦れキズが生じるものの、ウェーハ(製品基板)5aの裏面には擦れキズが生じないように研磨することができる。また、板厚100μm以下といった薄い圧電性酸化物単結晶ウェーハ(製品基板)5aをも有利に製造することができる。
In view of such a background, the present invention employs a method in which a wafer is directly held on a plate by the adsorption force of the liquid via the liquid. That is, FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a single-side polishing apparatus for explaining a method for manufacturing a thin wafer having a thickness of 100 μm or less according to the present invention. The polishing method and the polishing mechanism are the same as in FIG. The back side of a wafer (product substrate) 5a whose surface has been roughened in advance is bonded to a support substrate (support substrate) 5b of the same diameter via wax, adhesive or the like. The bonded substrate 5ab is polished on one side in the same manner as the
これらはいずれもウェーハ5の片面、即ち研磨布2との摺接面のみを鏡面研磨加工する方法である。即ち、ウェーハ5が保持されたプレート4は、回転シャフト8を介して図示を省略したが別の駆動系により回転駆動される。また、研磨布2上には、図示を省略したが研磨剤供給装置から研磨剤が供給される。そして、上記研磨剤を供給しつつ研磨定盤1を回転させると共に、ウェーハ5をプレート4で研磨布2に押圧した状態で、プレート4を研磨定盤1とは逆方向に回転させる。このようにして、ウェーハ5の表面(研磨布2との摺接面)の鏡面研磨加工が行われる。
Each of these is a method in which only one surface of the
なお、鏡面研磨加工後の剥離工程において、貼り合わせ基板5abはウェーハ(製品基板)5aとサポート基板(支持基板)5bに剥離され、サポート基板(支持基板)5bは板厚に変化は生じていないので、サポート基板(支持基板)として再利用可能である。当然、サポート基板(支持基板)5bがウェーハ(製品基板)5aと同一素材であれば、次の鏡面研磨加工時にウェーハ(製品基板)5aとして鏡面研磨加工することも可能である。 In the peeling step after the mirror polishing, the bonded substrate 5ab is peeled off to the wafer (product substrate) 5a and the support substrate (support substrate) 5b, and the support substrate (support substrate) 5b is not changed in thickness. Therefore, it can be reused as a support substrate (support substrate). Of course, if the support substrate (support substrate) 5b is made of the same material as the wafer (product substrate) 5a, it can be mirror-polished as the wafer (product substrate) 5a during the next mirror polishing process.
次に、図2に、本発明の板厚100μm以下といった薄い圧電性酸化物単結晶ウェーハ等のウェーハの製造方法を説明するための両面研磨装置の構成例を示す。同図において、1,1’は研磨定盤であり、これらの研磨定盤は互いに対向配置されている。これらの研磨定盤1,1’の対向する表面には研磨布2,2’が貼り付けられており、研磨面を提供するものである。これらの研磨定盤1,1’には、それぞれ駆動軸3,3’が固着されており、これらの駆動軸3,3’を介して図示を省略したが、駆動系(例えばモーター)により、研磨定盤1,1’は任意の回転速度で同方向あるいは逆方向に回転駆動される。
Next, FIG. 2 shows a configuration example of a double-side polishing apparatus for explaining a method for manufacturing a wafer such as a thin piezoelectric oxide single crystal wafer having a thickness of 100 μm or less according to the present invention. In the figure, reference numerals 1 and 1 'denote polishing surface plates, and these polishing surface plates are arranged to face each other.
上下一対の研磨定盤1,1’(実際には研磨布2,2’)の間には、貼り合わせ基板5ab(ウェーハ(製品基板)5aとサポート基板(支持基板)5b)の配置穴10を有する研磨キャリア9が配置される。この研磨キャリア9は、その外周に中心部の駆動軸11の太陽歯車12及び外周部材13の内歯車14と噛み合った遊星歯車を有しており、駆動軸11を回転駆動させることによって、駆動軸11の周りを遊星運動するように構成されている。また、上下一対の研磨布2,2’の間には、図示を省略したが研磨剤供給装置から研磨剤が供給される。
Between the pair of upper and lower polishing surface plates 1, 1 '(actually polishing
このような構成のもと、研磨キャリア9の配置穴10内にセットされた貼り合わせ基板5abに対して、上下一対の研磨定盤1,1’で所定の圧力を加え、そして、上記研磨剤を供給しつつ下部研磨定盤1及び上部研磨定盤1’をそれぞれ回転させると共に、貼り合わせ基板5abが配置された研磨キャリア9を遊星運動させる。このようにして、ウェーハ(製品基板)5aの表面及びサポート基板(支持基板)5bの表面(研磨布2,2’との摺接面)のそれぞれ片面のみ鏡面研磨加工が行われる。
Under such a configuration, a predetermined pressure is applied to the bonded substrate 5ab set in the
なお、鏡面研磨加工後の剥離工程において、貼り合わせ基板5abはウェーハ(製品基板)5aとサポート基板(支持基板)5bに剥離される。サポート基板(支持基板)5bは片面が鏡面研磨加工されているので、板厚が薄くなっている。ウェーハ(製品基板)5aの機械的強度を補うことが不可能な厚さであれば再利用できないが、それ以外であればサポート基板(支持基板)として再利用可能である。また当然、サポート基板(支持基板)5bがウェーハ(製品基板)5aと同一素材であり、かつウェーハ(製品基板)5aとサポート基板(支持基板)5bとが同一分極面同士で貼り合わせてあれば、サポート基板(支持基板)5bもウェーハ(製品基板)5aと同一製品基板として処理することが可能である。 In the peeling step after the mirror polishing process, the bonded substrate 5ab is peeled off to the wafer (product substrate) 5a and the support substrate (support substrate) 5b. Since the support substrate (support substrate) 5b is mirror-polished on one side, the plate thickness is thin. If the thickness cannot compensate for the mechanical strength of the wafer (product substrate) 5a, it cannot be reused. Otherwise, it can be reused as a support substrate (support substrate). Of course, if the support substrate (support substrate) 5b is made of the same material as the wafer (product substrate) 5a, and the wafer (product substrate) 5a and the support substrate (support substrate) 5b are bonded together with the same polarization plane. The support substrate (support substrate) 5b can also be processed as the same product substrate as the wafer (product substrate) 5a.
ここで、例えば特開平11−309665号公報にて提案されているように2枚のウェーハ5を吸着板等を介して積層し、これを研磨キャリア9の配置穴10内にセットして、2枚のウェーハ5のそれぞれの外側表面(研磨布2,2’との摺接面)を鏡面研磨加工することも検討されている。しかし、この手法の場合、ウェーハ同士が強固に貼り合わされていないことから、ウェーハ同士が擦れ合うことによるウェーハの裏面キズの発生が懸念されると同時に、ウェーハの機械的強度が補われていないので、本発明の板厚100μm以下といった薄いウェーハの製造には不適である。
Here, for example, as proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-309665, two
次に、上述した片面研磨装置、両面研磨装置を用いた実施形態によるウェーハの製造工程について述べる。まず、ウェーハを例えばチョクラルスキー法により育成してそのインゴットを得た後、次いでこれを所定の厚さにスライス加工して板状のウェーハを得る。このスライスウェーハを両面ラップで所望の厚さまで研磨する。このスライス加工とラップ加工は、従来と同様に行えばよい。 Next, a wafer manufacturing process according to the embodiment using the above-described single-side polishing apparatus and double-side polishing apparatus will be described. First, a wafer is grown by, for example, the Czochralski method to obtain its ingot, and then this is sliced to a predetermined thickness to obtain a plate-like wafer. This sliced wafer is polished to a desired thickness by double-sided lapping. This slicing and lapping may be performed in the same manner as in the past.
上記のようにラップ(表裏面を粗面化加工)したウェーハ(製品基板)5aに関し、裏面側を同一直径以上+2.5mm以下(即ち、該ウェーハの直径をDmmとした場合、D〜D+2.5mm)、好ましくは同一直径以上+1.0mm以下(D〜D+1.0mm)の大きさのサポート基板(支持基板)5bとワックスや粘着剤等を介して貼り合わせる。 Regarding the wafer (product substrate) 5a lapped (roughening the front and back surfaces) as described above, the back side is the same diameter or more and +2.5 mm or less (that is, when the diameter of the wafer is Dmm, D to D + 2. 5 mm), preferably a support substrate (support substrate) 5b having the same diameter or more and a size of +1.0 mm or less (D to D + 1.0 mm), and is bonded to each other through wax or an adhesive.
なお、サポート基板(支持基板)5bに関しては、ウェーハ(製品基板)5aと同一直径以上+2.5mm以下(D〜D+2.5mm)、好ましくは同一直径以上+1.0mm以下(D〜D+1.0mm)の口径を有するものであれば素材は問わないが、研磨装置への充填枚数を考慮すると、ウェーハ(製品基板)5aとサポート基板(支持基板)5bは同一直径であることが好ましい。加えて、サポート基板(支持基板)5bの板厚に規定はなく、貼り合わせ後のウェーハの機械的強度を考慮すると、より厚いサポート基板(支持基板)5bであることが好ましい。 The support substrate (support substrate) 5b has the same diameter as that of the wafer (product substrate) 5a and +2.5 mm or less (D to D + 2.5 mm), preferably the same diameter or more and +1.0 mm or less (D to D + 1.0 mm). Any material can be used as long as it has a diameter of 5 mm. However, considering the number of wafers filled in the polishing apparatus, it is preferable that the wafer (product substrate) 5a and the support substrate (support substrate) 5b have the same diameter. In addition, the thickness of the support substrate (support substrate) 5b is not specified, and the thicker support substrate (support substrate) 5b is preferable in consideration of the mechanical strength of the wafer after bonding.
なお、サポート基板(支持基板)5bに関しては、貼り合わせ時に加熱処理を施す場合、ウェーハ(製品基板)5aに反りが生ずることから、ウェーハ(製品基板)5aと同等の熱膨張率や熱膨張挙動を有する素材が好ましく、熱膨張挙動が互い相反する方向に発現するよう貼り合わせることが好ましい。具体的には、ウェーハ(製品基板)5aと同一素材のサポート基板(支持基板)5bを用意し、なおかつ、ウェーハ(製品基板)5aとサポート基板(支持基板)5bの同一分極面同士を貼り合わせることにより、互いの反りが矯正され、好ましい。 Regarding the support substrate (support substrate) 5b, when heat treatment is performed at the time of bonding, the wafer (product substrate) 5a is warped, so that the thermal expansion coefficient and thermal expansion behavior equivalent to those of the wafer (product substrate) 5a are generated. It is preferable to bond together so that the thermal expansion behavior is expressed in a direction opposite to each other. Specifically, a support substrate (support substrate) 5b made of the same material as the wafer (product substrate) 5a is prepared, and the same polarization surfaces of the wafer (product substrate) 5a and the support substrate (support substrate) 5b are bonded together. Therefore, the warpage of each other is corrected, which is preferable.
このように貼り合わせたウェーハ(貼り合わせ基板)5abに関し、図1に示した片面研磨装置を用いて鏡面研磨加工を行う。この鏡面研磨工程においては、まずプレート4に、貼り合わせ基板5abのサポート基板(支持基板)5b面をセットする。 The wafer (bonded substrate) 5ab bonded in this way is mirror-polished using the single-side polishing apparatus shown in FIG. In this mirror polishing step, first, the support substrate (support substrate) 5b surface of the bonded substrate 5ab is set on the plate 4.
次いで、この貼り合わせ基板5abを保持したプレート4を研磨定盤1上に、研磨する面を研磨布2に接するようにセットする。そして、回転シャフト8をプレート4直上からゆっくり降ろしてプレート4に接触させ、研磨剤を研磨定盤1上に供給しつつ、プレート4と研磨定盤1を回転駆動させることによって、ウェーハ(製品基板)5aの表面(研磨布2との摺接面)を鏡面研磨加工する。
Next, the plate 4 holding the bonded substrate 5ab is set on the polishing surface plate 1 so that the surface to be polished is in contact with the polishing
このとき、ウェーハ(製品基板)5aが板厚100μm以下といった薄いウェーハであっても、ワックスや粘着剤等を介してサポート基板(支持基板)5bに貼り合わされていることから、板厚の薄化に伴なうウェーハ(製品基板)5aの機械的強度の低下は補われており、現行の板厚350μmウェーハと同様に鏡面研磨加工することが可能となる。 At this time, even if the wafer (product substrate) 5a is a thin wafer having a plate thickness of 100 μm or less, it is bonded to the support substrate (support substrate) 5b through wax or adhesive, so that the plate thickness is reduced. The reduction in the mechanical strength of the wafer (product substrate) 5a accompanying this is compensated, and mirror polishing can be performed in the same manner as the current 350 μm thick wafer.
また、このように貼り合わせたウェーハ(貼り合わせ基板)5abに関し、図2に示した両面研磨装置を用いて鏡面研磨加工を行う。この鏡面研磨工程においては、まず研磨キャリア9の配置穴10内に、貼り合わせ基板5abをセットする。
Further, the wafer (bonded substrate) 5ab bonded in this way is subjected to mirror polishing using the double-side polishing apparatus shown in FIG. In this mirror polishing process, first, the bonded substrate 5ab is set in the
次いで、この貼り合わせ基板5abが配置された研磨キャリア9を上下一対の研磨定盤1,1’で挟み込み、研磨する面を研磨布2,2’に接するようにセットする。そして、上下一対の研磨定盤1,1’で所定の圧力を加え、研磨剤を上下一対の研磨布2,2’の間に供給しつつ、下部研磨定盤1及び上部研磨定盤1’をそれぞれ回転させると共に、貼り合わせ基板5abが配置された研磨キャリア9を遊星運動させることによって、ウェーハ(製品基板)5aの表面(研磨布2との摺接面)及びサポート基板(支持基板)5bの表面(研磨布2’との摺接面)を鏡面研磨加工する。
Next, the polishing carrier 9 on which the bonded substrate 5ab is disposed is sandwiched between a pair of upper and lower polishing surface plates 1, 1 ', and the surface to be polished is set in contact with the polishing
このとき、ウェーハ(製品基板)5aが板厚100μm以下といった薄いウェーハであっても、ワックスや粘着剤等を介してサポート基板(支持基板)5bに貼り合わされていることから、板厚の薄化に伴なうウェーハ(製品基板)5aの機械的強度の低下は補われており、現行の板厚350μmウェーハと同様に鏡面研磨加工することが可能となる。 At this time, even if the wafer (product substrate) 5a is a thin wafer having a plate thickness of 100 μm or less, it is bonded to the support substrate (support substrate) 5b through wax or adhesive, so that the plate thickness is reduced. The reduction in the mechanical strength of the wafer (product substrate) 5a accompanying this is compensated, and mirror polishing can be performed in the same manner as the current 350 μm thick wafer.
また、サポート基板(支持基板)5bをウェーハ(製品基板)5aと同一素材とし、かつウェーハ(製品基板)5aとサポート基板(支持基板)5bの同一分極面同士を貼り合わせることにより、サポート基板(支持基板)5bもウェーハ(製品基板)5aと同一製品基板として処理することが可能となる。 Further, the support substrate (support substrate) 5b is made of the same material as the wafer (product substrate) 5a, and the same polarization planes of the wafer (product substrate) 5a and the support substrate (support substrate) 5b are bonded to each other. The support substrate 5b can be processed as the same product substrate as the wafer (product substrate) 5a.
鏡面研磨加工後の貼り合わせ基板5abは、剥離工程において、ウェーハ(製品基板)5aとサポート基板(支持基板)5bに剥離される。ウェーハ(製品基板)5aは裏面にいっさい加工が施されておらず、表面は現行の板厚350μmウェーハと同様に鏡面研磨加工されていることから、現行の板厚350μmウェーハと同等の表裏面状態が維持されており、同時に、現行の板厚350μmウェーハと同等の高平坦度や高平行度等の優れた加工精度を有している。 The bonded substrate 5ab after the mirror polishing is peeled off into the wafer (product substrate) 5a and the support substrate (support substrate) 5b in the peeling step. The wafer (product substrate) 5a is not subjected to any processing on the back surface, and the front surface is mirror-polished like the current 350 μm wafer thickness, so the front and back surfaces are equivalent to the current 350 μm wafer thickness. At the same time, it has excellent processing accuracy such as high flatness and high parallelism equivalent to the current 350 μm thick wafer.
このように、上述したウェーハの製造方法の実施形態によれば、板厚100μm以下といった薄いウェーハそのものの機械的強度の低下に伴なうラップ加工や鏡面研磨加工時の破損による歩留り低下等に問題を生じさせることなく、現行の板厚350μmといったウェーハと同等の表裏面状態を維持したまま、高平坦度や高平行度等の優れた加工精度を有するウェーハを安定して製造することができる。従って、薄型化の要求が強くなってきている板厚100μm以下といった薄いウェーハを用いた弾性表面波素子等の歩留り、作業効率の向上等に大きく寄与するものである。この場合、本発明によれば、板厚50μm程度の薄さまで研磨が可能である。 As described above, according to the embodiment of the wafer manufacturing method described above, there is a problem in yield reduction due to breakage at the time of lapping or mirror polishing due to a decrease in mechanical strength of a thin wafer itself having a plate thickness of 100 μm or less. Thus, it is possible to stably manufacture a wafer having excellent processing accuracy such as high flatness and high parallelism while maintaining a front and back surface state equivalent to that of a wafer having a thickness of 350 μm. Therefore, it greatly contributes to the improvement of the yield and working efficiency of the surface acoustic wave device using a thin wafer having a thickness of 100 μm or less, which is increasingly required to be thin. In this case, according to the present invention, it is possible to polish to a thickness of about 50 μm.
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated concretely, this invention is not restrict | limited to the following Example.
[実施例1]
試料として、直径4インチ(100mm)のタンタル酸リチウム(LiTaO3)単結晶ウェーハを用いた。チョクラルスキー(CZ)法によって製造したこの単結晶を、ワイヤーソーを用いてスライスし、表裏面が規定粗さの状態になるよう適切な研磨剤(遊離砥粒)を用いて、このスライスウェーハを両面ラップで所望の厚さまで研磨した。
この後、上記のようにラップ(表裏面を粗面化加工)した2枚のウェーハに関し、ワックス(日化精工(株)製スカイリキッドTW−2511)を用いて、裏面側同士(同一分極面同士)を貼り合わせた。この貼り合わせ方法によると、貼り合わせ時に加熱処理を施しているにもかかわらず、同一素材の2枚のウェーハを熱膨張挙動が互い相反する方向に発現するよう貼り合わせているため、互いの反りが矯正され、容易に研磨工程へ投入することができる。
[Example 1]
As a sample, a lithium tantalate (LiTaO 3 ) single crystal wafer having a diameter of 4 inches (100 mm) was used. This single crystal manufactured by the Czochralski (CZ) method is sliced using a wire saw, and this slice wafer is used using an appropriate abrasive (free abrasive grains) so that the front and back surfaces are in a specified roughness state. Was polished to a desired thickness with double-sided lapping.
Thereafter, with respect to the two wafers lapped (roughening the front and back surfaces) as described above, using the wax (Nippon Seiko Co., Ltd. Sky Liquid TW-2511), the back surfaces (the same polarization surface) To each other). According to this bonding method, the two wafers of the same material are bonded so that the thermal expansion behavior appears in a direction opposite to each other even though heat treatment is performed at the time of bonding. Is corrected and can be easily put into the polishing process.
そこで、この貼り合わせ基板5abに関し、図1に示したような片面研磨装置を用いて鏡面研磨加工を行った。具体的には、事前にエポキシガラス材からなる型抜き穴(穴径φ100.8mm)を有するテンプレート6をセラミックス製のプレート4に両面テープで接着固定し、プレート4にウェーハ保持位置となる凹部(型抜き穴)7を設けておいた。この凹部7内に、貼り合わせ基板5abの5b側を水を介して、水の表面張力により保持させ、この状態でプレート4を研磨定盤1上に、研磨する面を研磨布2に接するようにセットした。次いで、回転シャフト8をプレート4直上からゆっくり降ろしてプレート4に接触させ、コロイダルシリカからなる研磨剤を研磨布2上に供給しながら徐々に加圧し、ゆっくりと回転させた後に規定回転速度を維持しながら所定の圧力を加え、鏡面研磨加工を行った。
Therefore, the bonded substrate 5ab was subjected to mirror polishing using a single-side polishing apparatus as shown in FIG. Specifically, a template 6 having a punched hole (hole diameter φ100.8 mm) made of an epoxy glass material is bonded and fixed to the ceramic plate 4 with double-sided tape in advance, and a concave portion (wafer holding position on the plate 4) ( 7) was provided. In this
この鏡面研磨加工後に、貼り合わせ基板5abをセラミックス製のプレート4の凹部7から取り出し、更に、加熱処理を施して2枚のウェーハ(ウェーハ(製品基板)5aとサポート基板(支持基板)5b)を剥離した。これらのウェーハに関し、ウェーハ表面に付着しているコロイダルシリカなる研磨剤、パーティクル及びワックスを除去するため、所定の薬液にて、特定周波数の超音波洗浄を実施した。
洗浄後にそれぞれのウェーハ(ウェーハ(製品基板)5aとサポート基板(支持基板)5b)の板厚を触針式厚さ測定器で測定したところ、ウェーハ(製品基板)5aの板厚は90〜100μmの厚さに仕上がっており、一方、サポート基板(支持基板)5bの板厚は片面研磨装置投入前と不変であった。更に、それぞれのウェーハ(ウェーハ(製品基板)5aとサポート基板(支持基板)5b)の裏面を蛍光灯下で観察したところ、キズの発生は一切認められなかった。なお、サポート基板(支持基板)5bとして用いたウェーハは裏面にキズが発生していなかったことから、次バッチにおいて、ウェーハ(製品基板)5aとして上記同様の鏡面研磨加工を行った。
After this mirror polishing, the bonded substrate 5ab is taken out from the
After cleaning, when the thickness of each wafer (wafer (product substrate) 5a and support substrate (support substrate) 5b) was measured with a stylus type thickness meter, the thickness of the wafer (product substrate) 5a was 90 to 100 μm. On the other hand, the thickness of the support substrate (support substrate) 5b was the same as before the introduction of the single-side polishing apparatus. Furthermore, when the back surfaces of the respective wafers (wafer (product substrate) 5a and support substrate (support substrate) 5b) were observed under a fluorescent lamp, no generation of scratches was observed. In addition, since the wafer used as the support substrate (support substrate) 5b was not damaged on the back surface, the same mirror polishing process was performed as the wafer (product substrate) 5a in the next batch.
このような工程を100枚のウェーハについて実施し、ウェーハ(製品基板)5aの平坦度を測定したところ、TTV(Total Thickness Variation)で0.85〜2.53μm、5mm×5mm siteにおけるLTVmax.(Local Thickness Variation Maximum)で0.24〜0.41μmであった。また、片面研磨処理中のウェーハワレ等は一切発生しておらず、鏡面研磨加工後の2枚のウェーハを剥離する際にワレが若干発生し、歩留りは97%であった。
When such a process was performed on 100 wafers and the flatness of the wafer (product substrate) 5a was measured, the TTV (Total Thickness Variation) was 0.85 to 2.53 μm and the
[実施例2]
試料として、直径4インチ(100mm)のタンタル酸リチウム(LiTaO3)単結晶ウェーハを用いた。チョクラルスキー(CZ)法によって製造したこの単結晶を、ワイヤーソーを用いてスライスし、表裏面が規定粗さの状態になるよう適切な研磨剤(遊離砥粒)を用いて、このスライスウェーハを両面ラップで所望の厚さまで研磨した。
その後、上記のようにラップ(表裏面を粗面化加工)した2枚のウェーハに関し、ワックス(日化精工(株)製スカイリキッドTW−2511)を用いて、表面側同士(同一分極面同士)を貼り合わせた。この貼り合わせ方法によると、貼り合わせ時に加熱処理を施しているにもかかわらず、同一素材の2枚のウェーハを熱膨張挙動が互い相反する方向に発現するよう貼り合わせているため、互いの反りが矯正され、容易に両面ラップ工程へ投入することができる。
[Example 2]
As a sample, a lithium tantalate (LiTaO 3 ) single crystal wafer having a diameter of 4 inches (100 mm) was used. This single crystal manufactured by the Czochralski (CZ) method is sliced using a wire saw, and this slice wafer is used using an appropriate abrasive (free abrasive grains) so that the front and back surfaces are in a specified roughness state. Was polished to a desired thickness with double-sided lapping.
Thereafter, for the two wafers lapped (roughening the front and back surfaces) as described above, using wax (Nippon Seiko Co., Ltd., Sky Liquid TW-2511), the surface sides (same polarization surfaces) ). According to this bonding method, the two wafers of the same material are bonded so that the thermal expansion behavior appears in a direction opposite to each other even though heat treatment is performed at the time of bonding. Is corrected and can be easily put into the double-sided lapping process.
そこで、両面ラップ装置を用い、上記同様、適切な研磨剤(遊離砥粒)を用いて、この貼り合わせ基板を両面ラップで所望の厚さまで研磨した。
両面ラップ加工後の上記貼り合わせ基板に対し、加熱処理を施して2枚のウェーハを剥離した。これらのウェーハに関し、ウェーハ表面に付着している研磨剤(遊離砥粒)、パーティクル及びワックスを除去するため、所定の薬液にて、特定周波数の超音波洗浄を実施した。
洗浄後にそれぞれのウェーハの板厚を触針式厚さ測定器で測定したところ、120〜130μmの厚さに仕上がっており、ウェーハ(製品基板)5aとして片面研磨装置に投入できる最適な板厚に仕上がっていることが確認された。
Then, this bonded substrate was grind | polished to the desired thickness with the double-sided lapping apparatus using the suitable abrasive | polishing agent (free abrasive grain) similarly to the above.
The bonded substrate after the double-sided lapping was subjected to heat treatment to peel off the two wafers. With respect to these wafers, ultrasonic cleaning at a specific frequency was performed with a predetermined chemical solution in order to remove abrasives (free abrasive grains), particles and wax adhering to the wafer surface.
After cleaning, the thickness of each wafer was measured with a stylus-type thickness measuring instrument, and finished to a thickness of 120 to 130 μm. It was confirmed that it was finished.
この結果を受け、上記のようにラップ加工した板厚120〜130μmのウェーハ(製品基板)5aと単にスライスウェーハを両面ラップで所望の厚さまで研磨したサポート基板(支持基板)5bを用意し、ワックス(日化精工(株)製スカイリキッドTW−2511)を用いて、裏面側同士(同一分極面同士)を貼り合わせた。この貼り合わせ方法によると、貼り合わせ時に加熱処理を施しているにもかかわらず、同一素材の2枚のウェーハを熱膨張挙動が互い相反する方向に発現するよう貼り合わせているため、互いの反りが矯正され、容易に研磨工程へ投入することができる。 In response to this result, a wafer (product substrate) 5a having a thickness of 120 to 130 μm lapped as described above and a support substrate (support substrate) 5b in which a sliced wafer is simply polished to a desired thickness by double-sided lapping are prepared, and wax is prepared. The back sides (the same polarization planes) were bonded together using (Nika Seiko Co., Ltd. Sky Liquid TW-2511). According to this bonding method, the two wafers of the same material are bonded so that the thermal expansion behavior appears in a direction opposite to each other even though heat treatment is performed at the time of bonding. Is corrected and can be easily put into the polishing process.
そこで、この貼り合わせ基板5abに関し、図1に示したような片面研磨装置を用いて鏡面研磨加工を行った。具体的には、事前にエポキシガラス材からなる型抜き穴(穴径φ100.8mm)を有するテンプレート6をセラミックス製のプレート4に両面テープで接着固定し、プレート4にウェーハ保持位置となる凹部(型抜き穴)7を設けておいた。この凹部7内に、サポート基板(支持基板)側を水を介して、水の表面張力により保持させ、この状態でプレート4を研磨定盤1上に、研磨する面を研磨布2に接するようにセットした。次いで、回転シャフト8をプレート4直上からゆっくり降ろしてプレート4に接触させ、コロイダルシリカからなる研磨剤を研磨布2上に供給しながら徐々に加圧し、ゆっくりと回転させた後に規定回転速度を維持しながら所定の圧力を加え、鏡面研磨加工を行った。
Therefore, the bonded substrate 5ab was subjected to mirror polishing using a single-side polishing apparatus as shown in FIG. Specifically, a template 6 having a punched hole (hole diameter φ100.8 mm) made of an epoxy glass material is bonded and fixed to the ceramic plate 4 with double-sided tape in advance, and a concave portion (wafer holding position on the plate 4) ( 7) was provided. In this
この鏡面研磨加工後に、貼り合わせ基板5abをセラミックス製のプレート4の凹部7から取り出し、更に、加熱処理を施して2枚のウェーハ(ウェーハ(製品基板)5aとサポート基板(支持基板)5b)を剥離した。これらのウェーハに関し、ウェーハ表面に付着しているコロイダルシリカなる研磨剤、パーティクル及びワックスを除去するため、所定の薬液にて、特定周波数の超音波洗浄を実施した。
洗浄後にそれぞれのウェーハ(ウェーハ(製品基板)5aとサポート基板(支持基板)5b)の板厚を触針式厚さ測定器で測定したところ、ウェーハ(製品基板)5aの板厚は90〜100μmの厚さに仕上がっており、一方、サポート基板(支持基板)5bの板厚は片面研磨装置投入前と不変であった。更に、それぞれのウェーハ(ウェーハ(製品基板)5aとサポート基板(支持基板)5b)の裏面を蛍光灯下で観察したところ、キズの発生は一切認められなかった。なお、サポート基板(支持基板)5bとして用いたウェーハは裏面にキズが発生していなかったが、板厚が厚いことから、次バッチにおいても、サポート基板(支持基板)5bとして再利用した。
After this mirror polishing, the bonded substrate 5ab is taken out from the
After cleaning, when the thickness of each wafer (wafer (product substrate) 5a and support substrate (support substrate) 5b) was measured with a stylus type thickness meter, the thickness of the wafer (product substrate) 5a was 90 to 100 μm. On the other hand, the thickness of the support substrate (support substrate) 5b was the same as before the introduction of the single-side polishing apparatus. Furthermore, when the back surfaces of the respective wafers (wafer (product substrate) 5a and support substrate (support substrate) 5b) were observed under a fluorescent lamp, no generation of scratches was observed. The wafer used as the support substrate (support substrate) 5b did not have any scratches on the back surface, but because of its large thickness, it was reused as the support substrate (support substrate) 5b in the next batch.
このような工程を100枚のウェーハについて実施し、ウェーハ(製品基板)5aの平坦度を測定したところ、TTV(Total Thickness Variation)で0.76〜2.85μm、5mm×5mm siteにおけるLTVmax.(Local Thickness Variation Maximum)で0.22〜0.45μmであった。また、片面研磨処理中のウェーハワレ等は一切発生しておらず、鏡面研磨加工後の2枚のウェーハを剥離する際もワレは発生しておらず、歩留りは100%であった。 Such a process was carried out on 100 wafers, and the flatness of the wafer (product substrate) 5a was measured. The TTV (Total Thickness Variation) was 0.76 to 2.85 μm, and LTVmax. At 5 mm × 5 mm site. (Local Thickness Variation Maximum) was 0.22-0.45 μm. Further, no wafer cracking or the like during the single-side polishing treatment was generated, and no cracks were generated when the two wafers after the mirror polishing were peeled off, and the yield was 100%.
[実施例3]
試料として、直径4インチ(100mm)のタンタル酸リチウム(LiTaO3)単結晶ウェーハを用いた。チョクラルスキー(CZ)法によって製造したこの単結晶を、ワイヤーソーを用いてスライスし、表裏面が規定粗さの状態になるよう適切な研磨剤(遊離砥粒)を用いて、このスライスウェーハを両面ラップで所望の厚さまで研磨した。
この後、上記のようにラップ(表裏面を粗面化加工)した2枚のウェーハに関し、ワックス(日化精工(株)製スカイリキッドTW−2511)を用いて、裏面側同士(同一分極面同士)を貼り合わせた。この貼り合わせ方法によると、貼り合わせ時に加熱処理を施しているにもかかわらず、同一素材の2枚のウェーハを熱膨張挙動が互い相反する方向に発現するよう貼り合わせているため、互いの反りが矯正され、容易に研磨工程へ投入することができる。
[Example 3]
As a sample, a lithium tantalate (LiTaO 3 ) single crystal wafer having a diameter of 4 inches (100 mm) was used. This single crystal manufactured by the Czochralski (CZ) method is sliced using a wire saw, and this slice wafer is used using an appropriate abrasive (free abrasive grains) so that the front and back surfaces are in a specified roughness state. Was polished to a desired thickness with double-sided lapping.
Thereafter, with respect to the two wafers lapped (roughening the front and back surfaces) as described above, using the wax (Nippon Seiko Co., Ltd. Sky Liquid TW-2511), the back surfaces (the same polarization surface) To each other). According to this bonding method, the two wafers of the same material are bonded so that the thermal expansion behavior appears in a direction opposite to each other even though heat treatment is performed at the time of bonding. Is corrected and can be easily put into the polishing process.
そこで、この貼り合わせ基板5abに関し、図2に示したような両面研磨装置を用いて鏡面研磨加工を行った。具体的には、研磨キャリア9の配置穴10(穴径φ100.8mm)内に、貼り合わせ基板5abをセットし、この貼り合わせ基板5abが配置された研磨キャリア9を上下一対の研磨定盤1,1’で挟み込み、研磨する面を研磨布2,2’に接するようにセットした。次いで、上下一対の研磨定盤1,1’で所定の圧力を加え、研磨剤を上下一対の研磨布2,2’の間に供給しつつ下部研磨定盤1及び上部研磨定盤1’をそれぞれ回転させると共に、貼り合わせ基板5abが配置された研磨キャリア9を遊星運動させながら、鏡面研磨加工を行った。
Therefore, the bonded substrate 5ab was subjected to mirror polishing using a double-side polishing apparatus as shown in FIG. Specifically, the bonded substrate 5ab is set in the arrangement hole 10 (hole diameter φ100.8 mm) of the polishing carrier 9, and the polishing carrier 9 on which the bonded substrate 5ab is arranged is placed on a pair of upper and lower polishing surface plates 1. , 1 'and the surface to be polished was set so as to be in contact with the polishing
この鏡面研磨加工後に貼り合わせ基板5abを研磨キャリア9の配置穴10より取り出し、加熱処理を施して2枚のウェーハ(ウェーハ(製品基板)5aとサポート基板(支持基板)5b)を剥離した。これらのウェーハに関し、ウェーハ表面に付着しているコロイダルシリカなる研磨剤、パーティクル及びワックスを除去するため、所定の薬液にて、特定周波数の超音波洗浄を実施した。
洗浄後にそれぞれのウェーハ(ウェーハ(製品基板)5aとサポート基板(支持基板)5b)の板厚を触針式厚さ測定器で測定したところ、ウェーハ(製品基板)5a、サポート基板(支持基板)5bとも板厚は90〜100μmの厚さに仕上がっていた。更に、それぞれのウェーハ(ウェーハ(製品基板)5aとサポート基板(支持基板)5b)の裏面を蛍光灯下で観察したところ、キズの発生は一切認められなかった。なお、サポート基板(支持基板)5bとして用いたウェーハも、上記の通りウェーハ(製品基板)5aと遜色ない品質レベルに仕上がっていたことから、同一製品基板として処理した。
After this mirror polishing, the bonded substrate 5ab was taken out from the
After cleaning, when the thickness of each wafer (wafer (product substrate) 5a and support substrate (support substrate) 5b) was measured with a stylus type thickness measuring device, wafer (product substrate) 5a, support substrate (support substrate) 5b was finished in a thickness of 90 to 100 μm. Furthermore, when the back surfaces of the respective wafers (wafer (product substrate) 5a and support substrate (support substrate) 5b) were observed under a fluorescent lamp, no generation of scratches was observed. Since the wafer used as the support substrate (support substrate) 5b was finished to the same quality level as the wafer (product substrate) 5a as described above, it was processed as the same product substrate.
このような工程を200枚のウェーハについて実施し、ウェーハ(製品基板)5aの平坦度を測定したところ、TTV(Total Thickness Variation)で0.72〜2.02μm、5mm×5mm siteにおけるLTVmax.(Local Thickness Variation Maximum)で0.18〜0.37μmであった。また、両面研磨処理中のウェーハワレ等は一切発生しておらず、鏡面研磨加工後の2枚のウェーハを剥離する際にワレが若干発生し、歩留りは98%であった。
When such a process was performed on 200 wafers and the flatness of the wafer (product substrate) 5a was measured, the TTV (Total Thickness Variation) was 0.72 to 2.02 μm and the
[実施例4]
試料として、直径4インチ(100mm)のタンタル酸リチウム(LiTaO3)単結晶ウェーハを用いた。チョクラルスキー(CZ)法によって製造したこの単結晶を、ワイヤーソーを用いてスライスし、表裏面が規定粗さの状態になるよう適切な研磨剤(遊離砥粒)を用いて、このスライスウェーハを両面ラップで所望の厚さまで研磨した。
その後、上記のようにラップ(表裏面を粗面化加工)した2枚のウェーハに関し、ワックス(日化精工(株)製スカイリキッドTW−2511)を用いて、表面側同士(同一分極面同士)を貼り合わせた。この貼り合わせ方法によると、貼り合わせ時に加熱処理を施しているにもかかわらず、同一素材の2枚のウェーハを熱膨張挙動が互い相反する方向に発現するよう貼り合わせているため、互いの反りが矯正され、容易に両面ラップ工程へ投入することができる。
[Example 4]
As samples, were used lithium tantalate (LiTaO 3) single crystal wafer of diameter of 4 inches (100 mm). This single crystal produced by the Czochralski (CZ) method is sliced using a wire saw, and this slice wafer is used using an appropriate abrasive (free abrasive grains) so that the front and back surfaces are in a specified roughness state. Was polished to the desired thickness with double-sided lapping.
Then, regarding the two wafers lapped (roughening the front and back surfaces) as described above, using wax (Nippon Seiko Co., Ltd., Sky Liquid TW-2511), the surface sides (same polarization surfaces) ). According to this bonding method, the two wafers of the same material are bonded so that the thermal expansion behavior appears in a direction opposite to each other even though the heat treatment is performed at the time of bonding. Is corrected and can be easily put into the double-sided lapping process.
そこで、両面ラップ装置を用い、上記同様、適切な研磨剤(遊離砥粒)を用いて、この貼り合わせ基板を両面ラップで所望の厚さまで研磨した。
両面ラップ加工後の上記貼り合わせ基板に対し、加熱処理を施して2枚のウェーハを剥離した。これらのウェーハに関し、ウェーハ表面に付着している研磨剤(遊離砥粒)、パーティクル及びワックスを除去するため、所定の薬液にて、特定周波数の超音波洗浄を実施した。
洗浄後にそれぞれのウェーハの板厚を触針式厚さ測定器で測定したところ、120〜130μmの厚さに仕上がっており、ウェーハ(製品基板)5aとして両面研磨装置に投入できる最適な板厚に仕上がっていることが確認された。
Then, this bonded substrate was grind | polished to the desired thickness with the double-sided lapping apparatus using the suitable abrasive | polishing agent (free abrasive grain) similarly to the above.
The bonded substrate after the double-sided lapping was subjected to heat treatment to peel off the two wafers. With respect to these wafers, ultrasonic cleaning at a specific frequency was performed with a predetermined chemical solution in order to remove abrasives (free abrasive grains), particles and wax adhering to the wafer surface.
After cleaning, the thickness of each wafer was measured with a stylus-type thickness meter, and it was finished to a thickness of 120 to 130 μm. The wafer (product substrate) 5a has an optimum thickness that can be loaded into a double-side polishing machine. It was confirmed that it was finished.
この結果を受け、上記のようにラップ加工した板厚120〜130μmのウェーハ(製品基板)5a、サポート基板(支持基板)5bを用意し、ワックス(日化精工(株)製スカイリキッドTW−2511)を用いて、裏面側同士(同一分極面同士)を貼り合わせた。この貼り合わせ方法によると、貼り合わせ時に加熱処理を施しているにもかかわらず、同一素材の2枚のウェーハを熱膨張挙動が互い相反する方向に発現するよう貼り合わせているため、互いの反りが矯正され、容易に研磨工程へ投入することができる。 Based on this result, a wafer (product substrate) 5a and a support substrate (support substrate) 5b having a thickness of 120 to 130 μm lapped as described above are prepared, and wax (Sky Liquid TW-2511 manufactured by Nikka Seiko Co., Ltd.) is prepared. ) Were used to bond the back surfaces (the same polarization surfaces) together. According to this bonding method, the two wafers of the same material are bonded so that the thermal expansion behavior appears in a direction opposite to each other even though heat treatment is performed at the time of bonding. Is corrected and can be easily put into the polishing process.
そこで、この貼り合わせ基板5abに関し、図2に示したような両面研磨装置を用いて鏡面研磨加工を行った。具体的には、研磨キャリア9の配置穴10(穴径φ100.8mm)内に、貼り合わせ基板5abをセットし、この貼り合わせ基板5abが配置された研磨キャリア9を上下一対の研磨定盤1,1’で挟み込み、研磨する面を研磨布2,2’に接するようにセットした。次いで、上下一対の研磨定盤1,1’で所定の圧力を加え、研磨剤を上下一対の研磨布2,2’の間に供給しつつ下部研磨定盤1及び上部研磨定盤1’をそれぞれ回転させると共に、貼り合わせ基板5abが配置された研磨キャリア9を遊星運動させながら、鏡面研磨加工を行った。
Therefore, the bonded substrate 5ab was subjected to mirror polishing using a double-side polishing apparatus as shown in FIG. Specifically, the bonded substrate 5ab is set in the arrangement hole 10 (hole diameter φ100.8 mm) of the polishing carrier 9, and the polishing carrier 9 on which the bonded substrate 5ab is arranged is placed on a pair of upper and lower polishing surface plates 1. , 1 'and the surface to be polished was set so as to be in contact with the polishing
この鏡面研磨加工後に貼り合わせ基板5abを研磨キャリア9の配置穴10より取り出し、加熱処理を施して2枚のウェーハ(ウェーハ(製品基板)5aとサポート基板(支持基板)5b)を剥離した。これらのウェーハに関し、ウェーハ表面に付着しているコロイダルシリカなる研磨剤、パーティクル及びワックスを除去するため、所定の薬液にて、特定周波数の超音波洗浄を実施した。
洗浄後にそれぞれのウェーハ(ウェーハ(製品基板)5aとサポート基板(支持基板)5b)の板厚を触針式厚さ測定器で測定したところ、ウェーハ(製品基板)5a、サポート基板(支持基板)5bとも板厚は90〜100μmの厚さに仕上がっていた。更に、それぞれのウェーハ(ウェーハ(製品基板)5aとサポート基板(支持基板)5b)の裏面を蛍光灯下で観察したところ、キズの発生は一切認められなかった。なお、サポート基板(支持基板)5bとして用いたウェーハも、上記の通りウェーハ(製品基板)5aと遜色ない品質レベルに仕上がっていたことから、同一製品基板として処理した。
After this mirror polishing, the bonded substrate 5ab was taken out from the
After cleaning, when the thickness of each wafer (wafer (product substrate) 5a and support substrate (support substrate) 5b) was measured with a stylus type thickness measuring device, wafer (product substrate) 5a, support substrate (support substrate) 5b was finished in a thickness of 90 to 100 μm. Furthermore, when the back surfaces of the respective wafers (wafer (product substrate) 5a and support substrate (support substrate) 5b) were observed under a fluorescent lamp, no generation of scratches was observed. Since the wafer used as the support substrate (support substrate) 5b was finished to the same quality level as the wafer (product substrate) 5a as described above, it was processed as the same product substrate.
このような工程を200枚のウェーハについて実施し、ウェーハ(製品基板)5aの平坦度を測定したところ、TTV(Total Thickness Variation)で0.75〜2.66μm、5mm×5mm siteにおけるLTVmax.(Local Thickness Variation Maximum)で0.20〜0.39μmであった。また、両面研磨処理中のウェーハワレ等は一切発生しておらず、鏡面研磨加工後の2枚のウェーハを剥離する際にワレが若干発生し、歩留りは97%であった。
When such a process was performed on 200 wafers and the flatness of the wafer (product substrate) 5a was measured, the TTV (Total Thickness Variation) was 0.75 to 2.66 μm, and the
[比較例1]
試料として、直径4インチのタンタル酸リチウム(LiTaO3)単結晶ウェーハを用いた。チョクラルスキー(CZ)法によって製造したこの単結晶を、ワイヤーソーを用いてスライスし、表裏面が規定粗さの状態になるよう適切な研磨剤(遊離砥粒)を用いて、このスライスウェーハを両面ラップで所望の厚さまで研磨した。
上記のようにラップ(表裏面を粗面化加工)したウェーハに関し、図3に示したような片面研磨装置を用いて鏡面研磨加工を行った。具体的には、事前にエポキシガラス材からなる型抜き穴を有するテンプレート6をセラミックス製のプレート4に両面テープで接着固定し、プレート4にウェーハ保持位置となる凹部(型抜き穴)7を設けておいた。この凹部7内に、ラップ(表裏面を粗面化加工)したウェーハを厚さ0.4mmの発泡ポリウレタン製バッキング材を介して、吸着保持させ、この状態でプレート4を研磨定盤1上に、研磨する面を研磨布2に接するようにセットした。次いで、回転シャフト8をプレート4直上からゆっくり降ろしてプレート4に接触させ、コロイダルシリカからなる研磨剤を研磨布2上に供給しながら徐々に加圧し、ゆっくりと回転させた後に規定回転速度を維持しながら所定の圧力を加え、鏡面研磨加工を行った。
[Comparative Example 1]
As a sample, a lithium tantalate (LiTaO 3 ) single crystal wafer having a diameter of 4 inches was used. This single crystal manufactured by the Czochralski (CZ) method is sliced using a wire saw, and this slice wafer is used using an appropriate abrasive (free abrasive grains) so that the front and back surfaces are in a specified roughness state. Was polished to a desired thickness with double-sided lapping.
With respect to the wafer lapped (roughening the front and back surfaces) as described above, mirror polishing was performed using a single-side polishing apparatus as shown in FIG. Specifically, a template 6 having a die-cutting hole made of an epoxy glass material is bonded and fixed to the ceramic plate 4 with a double-sided tape in advance, and a recess (die-cutting hole) 7 serving as a wafer holding position is provided on the plate 4. I left it. In this
この鏡面研磨加工後、ウェーハをセラミックス製のプレート4の凹部7から取り出し、ウェーハ表面に付着しているコロイダルシリカなる研磨剤及びパーティクルを除去するため、所定の薬液にて、特定周波数の超音波洗浄を実施した。
洗浄後にウェーハの板厚を触針式厚さ測定器で測定したところ、90〜100μmの厚さに仕上がっていた。更に、ウェーハの裏面を蛍光灯下で観察したところ、擦れキズの発生は一切認められなかった。
After this mirror polishing, the wafer is taken out from the
When the thickness of the wafer was measured with a stylus-type thickness measuring device after cleaning, it was finished to a thickness of 90 to 100 μm. Furthermore, when the back surface of the wafer was observed under a fluorescent lamp, no generation of scratches was observed.
このような工程を100枚のウェーハについて実施し、ウェーハの平坦度を測定したところ、TTV(Total Thickness Variation)で3.24〜4.07μm、5mm×5mm siteにおけるLTVmax.(Local Thickness Variation Maximum)で1.86〜2.53μmであった。しかし、片面研磨処理中に型抜き穴からウェーハが飛び出し、ウェーハワレが大量発生した。更に、鏡面研磨加工後のウェーハを剥離する際にワレが大量発生し、歩留りは23%であった。 When such a process was performed on 100 wafers and the flatness of the wafers was measured, TTV (Total Thickness Variation) was 3.24 to 4.07 μm, LTV max. (Local Thickness Variation Maximum at 5 mm × 5 mm site) . ) Was 1.86 to 2.53 μm. However, during the single-side polishing process, the wafer jumped out of the punched hole and a large amount of wafer cracking occurred. Furthermore, a large amount of cracking occurred when the wafer after mirror polishing was peeled off, and the yield was 23%.
[比較例2]
試料として、直径4インチのタンタル酸リチウム(LiTaO3)単結晶ウェーハを用いた。チョクラルスキー(CZ)法によって製造したこの単結晶を、ワイヤーソーを用いてスライスし、表裏面が規定粗さの状態になるよう適切な研磨剤(遊離砥粒)を用いて、このスライスウェーハを両面ラップで所望の厚さまで研磨した。
上記のようにラップ(表裏面を粗面化加工)したウェーハに関し、図2に示したような両面研磨装置を用いて鏡面研磨加工を行った。具体的には、2枚のウェーハを吸着板を介して積層し、これを研磨キャリア9の配置穴10(穴径φ100.8mm)内にセットし、この積層ウェーハが配置された研磨キャリア9を上下一対の研磨定盤1,1’で挟み込み、研磨する面を研磨布2,2’に接するようにセットした。次いで、上下一対の研磨定盤1,1’で所定の圧力を加え、研磨剤を上下一対の研磨布2,2’の間に供給しつつ下部研磨定盤1及び上部研磨定盤1’をそれぞれ回転させると共に、積層ウェーハが配置された研磨キャリア9を遊星運動させながら、鏡面研磨加工を行った。
この鏡面研磨加工後に積層ウェーハを研磨キャリア9の配置穴10より取り出し、ウェーハ表面に付着しているコロイダルシリカなる研磨剤及びパーティクルを除去するため、所定の薬液にて、特定周波数の超音波洗浄を実施した。
洗浄後にウェーハの板厚を触針式厚さ測定器で測定したところ、90〜100μmの厚さに仕上がっていた。更に、ウェーハの裏面を蛍光灯下で観察したところ、一部のウェーハ裏面に擦れキズが発生していた。
[Comparative Example 2]
As a sample, a lithium tantalate (LiTaO 3 ) single crystal wafer having a diameter of 4 inches was used. This single crystal manufactured by the Czochralski (CZ) method is sliced using a wire saw, and this slice wafer is used using an appropriate abrasive (free abrasive grains) so that the front and back surfaces are in a specified roughness state. Was polished to a desired thickness with double-sided lapping.
The wafer lapped (roughening the front and back surfaces) as described above was subjected to mirror polishing using a double-side polishing apparatus as shown in FIG. Specifically, two wafers are stacked via an adsorption plate, and this is set in the arrangement hole 10 (hole diameter φ100.8 mm) of the polishing carrier 9, and the polishing carrier 9 on which this stacked wafer is arranged is arranged. A pair of upper and lower polishing surface plates 1, 1 'was sandwiched, and the surface to be polished was set in contact with the polishing
After this mirror polishing, the laminated wafer is taken out from the
When the thickness of the wafer was measured with a stylus-type thickness measuring device after cleaning, it was finished to a thickness of 90 to 100 μm. Furthermore, when the back surface of the wafer was observed under a fluorescent lamp, rubbing and scratching occurred on a part of the back surface of the wafer.
このような工程を200枚のウェーハについて実施し、ウェーハの平坦度を測定したところ、TTV(Total Thickness Variation)で0.88〜2.23μm、5mm×5mm siteにおけるLTVmax.(Local Thickness Variation Maximum)で0.20〜0.41μmであった。また、両面研磨処理中にウェーハが研磨キャリア8の配置穴10より飛び出し、ワレが発生、鏡面研磨加工後のウェーハを剥離する際にもワレが発生し、歩留りは35%であった。
When such a process was performed on 200 wafers and the flatness of the wafers was measured, the TTV (Total Thickness Variation) was 0.88 to 2.23 μm and the LTV max. (Local Thickness Variation Maximum at 5 mm × 5 mm site) . ) Was 0.20 to 0.41 μm. Further, during the double-side polishing process, the wafer jumped out of the
以上のように、実施例の方が比較例よりも板厚100μm以下といった薄いウェーハの製造歩留りが優れており、従って、現行の板厚350μmとのウェーハと同等の表裏面状態を維持したまま、なおかつ、現行の板厚350μmのウェーハと同等の高平坦度や高平行度等の優れた加工精度を有するウェーハを安定して供給することができる。 As described above, the production yield of the thin wafer such as the plate thickness of 100 μm or less is superior to that of the comparative example as described above. Therefore, while maintaining the front and back surfaces equivalent to the wafer with the current plate thickness of 350 μm, In addition, it is possible to stably supply a wafer having excellent processing accuracy such as high flatness and high parallelism equivalent to a wafer having a thickness of 350 μm.
なお、実施例において、直径4インチのタンタル酸リチウムウェーハを例に説明したが、本発明は、弾性表面波フィルター用等に用いられるタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶、四ホウ酸リチウム又はランがサイト等の圧電性酸化物単結晶ウェーハに対して有効なものであり、厚さや直径に関しては不問である。 In the embodiments, a lithium tantalate wafer having a diameter of 4 inches has been described as an example. However, the present invention is not limited to lithium tantalate, lithium niobate, crystal, lithium tetraborate, or lanthanum used for surface acoustic wave filters. This is effective for a piezoelectric oxide single crystal wafer such as a site, and the thickness and diameter are not questioned.
また、本発明は、圧電性酸化物単結晶ウェーハに好適に用いられるが、シリコンウェーハ、化合物半導体ウェーハ又は合成石英ウェーハ等の片面のみ鏡面化されたウェーハ基板であればあらゆる素材に適用できる製造方法である。 In addition, the present invention is preferably used for a piezoelectric oxide single crystal wafer, but can be applied to any material as long as the wafer substrate is mirror-finished only on one side, such as a silicon wafer, a compound semiconductor wafer, or a synthetic quartz wafer. It is.
1,1’ 研磨定盤
2,2’ 研磨布
3,3’ 駆動軸
4 プレート
5 ウェーハ
5a ウェーハ(製品基板)
5b サポート基板(支持基板)
5ab 貼り合わせ基板
6 テンプレート
7 (プレートとテンプレートで構成される)凹部(型抜き穴)
8 回転シャフト
9 研磨キャリア
10 (研磨キャリアの)ウェーハ配置穴
11 中心部の駆動軸
12 太陽歯車
13 外周部材
14 内歯車
15 バッキング材
1, 1 'polishing
5b Support board (support board)
5ab bonded substrate 6
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