JP2013065760A

JP2013065760A - サポート基板、サポート基板の製造方法、半導体基板の加工方法

Info

Publication number: JP2013065760A
Application number: JP2011204367A
Authority: JP
Inventors: Isao Matsuo; いさを松尾
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2011-09-20
Filing date: 2011-09-20
Publication date: 2013-04-11

Abstract

【課題】不純物による汚染を抑制できるサポート基板、該サポート基板の製造方法及び該サポート基板を用いた半導体基板の加工方法を提供すること。
【解決手段】実施形態に係るサポート基板は、半導体基板を薄型化する際に、半導体基板に張り合わせることにより半導体基板を補強するサポート基板であって、単結晶シリコン基板からなる。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、半導体基板裏面を研削する際に該半導体基板をサポートするサポート基板、該サポート基板の製造方法及び該サポート基板を用いた半導体基板の加工方法に関する。

半導体チップの薄型化に伴い、半導体基板（以下、ウェハと称する）の裏面を研削してウェハをより薄くする必要が生じている。しかし、ウェハを薄くすることでウェハの強度が低下するため、研削後の搬送時や加工時においてウェハのチッピングやクラックが発生しやすくなっている（特に、ウェハの厚みが１００μｍ以下において顕著である）。そこで、ウェハ表面にサポート基板を張り付けて、ウェハの強度を高めることが行われている（例えば、特許文献１）。

特開２００６−１３５２７２号公報

特許文献１では、サポート基板の熱膨張係数をウェハの熱膨張係数に近いものとするため、サポート基板をＮｉ−Ｆｅ合金、セラミックス、ガラス等の材料から形成することが提案されている。しかしながら、サポート基板を、Ｎｉ−Ｆｅ合金やパイレックスガラス（パイレックスは登録商標）で形成した場合には、Ｎｉ−Ｆｅ合金に含まれる金属やパイレックスガラスに含まれるＮａ（ナトリウム）等の不純物によりウェハや装置が汚染される虞がある。また、サポート基板をセラミックで形成した場合、材料費や加工費が高価となる。

本発明の実施形態は、不純物による汚染を抑制できるサポート基板、該サポート基板の製造方法及び該サポート基板を用いた半導体基板の加工方法を提供することを目的とする。

実施形態に係るサポート基板は、半導体基板を薄型化する際に、半導体基板に張り合わせることにより半導体基板を補強するサポート基板であって、単結晶シリコン基板からなることを特徴とする。

実施形態に係るサポート基板の構成図。実施形態に係るサポート基板を用いた半導体基板の加工工程図。実施形態に係るサポート基板を用いた半導体基板の加工工程図。実施形態に係るサポート基板を用いた半導体基板の加工工程図。

以下、図面を参照して、実施形態について詳細に説明する。
（実施形態）
図１は、実施形態に係るサポート基板１の図である。図１（ａ）は、サポート基板１の上面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）における線分Ａ−Ａでのサポート基板１の断面図である。以下、図１を参照して、サポート基板１の構成について説明する。

（サポート基板１の構成）
サポート基板１は、単結晶シリコン（Ｓｉ）基板からなる。サポート基板１の材質を単結晶シリコンとすることで、半導体基板Ｗ（以下、ウェハＷと称する）への不純物による汚染（コンタミネーション）を抑制することができる。また、サポート基板１の熱膨張率をサポート対象であるウェハＷの熱膨張率と略同じにすることができるため、熱膨張率の差によりウェハＷに生じるストレスを低減することができる。さらに、サポート基板１の材質を単結晶シリコンとすることで安価に作成することが可能となる。

サポート基板１には、その厚み方向に表面（第１主面）Ｈから裏面（第２主面）Ｒへ貫通する貫通孔（スルーホール）Ｔが複数形成されている。貫通孔Ｔは、孔径φが４００μｍ、貫通孔Ｔ同士の間隔（ピッチ）Ｌが８００μｍとなるようにサポート基板１に形成されている。サポート基板１に複数の貫通孔Ｔを形成することにより、サポート基板１とウェハＷとを接着する粘着剤を溶解する溶剤（剥離液）を、サポート基板１とウェハＷとの間の接着層に効率よくいきわたらせることができる。このため、ウェハＷからサポート基板１を剥離する際に必要な時間を短縮することができ生産性が向上する。

サポート基板１の表面は、厚み１０００Å程度のシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２膜）Ｓにより覆われている。ウェハＷを研削した後、ウェハＷの研削面（裏面）は、フッ硝酸（フッ酸（ＨＦ）と硝酸（ＨＮＯ_３）を混ぜ、酢酸で希釈した液）を用いてエッチングされる。本実施形態では、サポート基板１が単結晶シリコン基板からなるため、このままでは、サポート基板１もフッ硝酸によりエッチングされる。このため、サポート基板１を繰り返し使用することができない。そこで、本実施形態では、サポート基板１の表面をシリコン酸化膜Ｓで覆うことでフッ硝酸によるエッチングを抑制して、繰り返し使用できるようにしている。なお、サポート基板１の表面をシリコン酸化膜Ｓで覆う代わりにシリコン窒化膜（Ｓｉ_３Ｎ_４）や、フッ素樹脂（例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE : polytetrafluoroethylene)）等の耐酸性、耐有機性に優れた樹脂で覆うようにしてもよい。

サポート基板１の外径（直径）Ｄは、ウェハＷの外径よりも１ｍｍ程度大きいことが好ましい。例えば、ウェハＷの外径が６インチ（１５０ｍｍ）であれば、サポート基板１の外径Ｄは１５１ｍｍ（±０．１ｍｍ）であることが好ましい。また、ウェハＷの外径が８インチ（２００ｍｍ）であれば、サポート基板１の外径Ｄは２０１ｍｍ（±０．１ｍｍ）であることが好ましく、ウェハＷの外径が１２インチ（３００ｍｍ）であれば、サポート基板１の外径Ｄは３０１ｍｍ（±０．１ｍｍ）であることが好ましい。サポート基板１の外径ＤをウェハＷの外径よりも大きくすることで、ウェハＷの搬送時や加工時にウェハＷの周辺部が、搬送装置や加工装置に接触することによるチッピングやクラックの発生を抑制することができる。

サポート基板１の厚みは、研削後のウェハＷを張り合わせた後の総厚み（サポート基板１の厚みと、ウェハＷの厚みとの合計）が、特定の規格（例えば、ＳＥＭＩ（Semiconductor Equipment and Materials International））で規定された厚みとなるように調整されている。例えば、ウェハＷの外形が６インチの場合、ＳＥＭＩでは、ウェハＷの厚みは６７５（±２０）μｍとなるように規定されている。そこで、ウェハＷの厚みを１００μｍまで研削する場合、サポート基板１の厚みを５７５μｍとする。研削後のウェハＷを張り合わせた後の総厚みが、ＳＥＭＩで規定された厚みとなるようにサポート基板１の厚みを調整することで、その後の搬送（ハンドリング）や加工を容易に行うことができる。

次に、サポート基板１の製造工程について説明する。
（工程１）
所定の外形（例えば、１５１ｍｍ、２０１ｍｍ、３０１ｍｍ）に加工された単結晶シリコンのインゴットをワイヤソーやブレードソーにより、所望の厚み切り出す。切り出した基板Ｘは、スラリー等で表面研磨を行う。

（工程２）
研磨後の基板に、厚み方向に表面（第１主面）から裏面（第２主面）へ貫通する貫通孔Ｔ（スルーホール）を複数形成する。貫通孔は、孔径φが４００μｍ、貫通孔Ｔ同士の間隔（ピッチ）Ｌが８００μｍとなるように形成する。貫通孔Ｔは、例えば、露光現像（フォトリソ）技術により、基板上に径φが４００μｍ、ピッチＬが８００μｍとなる複数の孔を有するマスクを形成し、サンドブラスト等で基板を加工することで形成することができる。

（工程３）
マスクを除去した後、基板を拡散炉に入れて熱酸化を行い、基板の表面に厚み１０００Å程度のシリコン酸化膜を形成する。なお、このシリコン酸化膜はＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）により形成してもよい。また、シリコン酸化膜の代わりにシリコン窒化膜や、フッ素樹脂（例えば、ポリテトラフルオロエチレン）等の耐酸性、耐有機性に優れた樹脂で覆うようにしてもよい。

上記工程１〜工程３を実施することで、この実施形態に係るサポート基板１が製造される。

図２〜図４は、実施形態に係るサポート基板１を用いたウェハＷの加工工程の説明図である。以下、図２〜図４を参照して、サポート基板１を用いたウェハＷの加工工程について説明する。

（工程１：図２（ａ）参照）
サポート基板１の裏面（第２主面）に粘着剤を用いて半導体チップＣが形成されたウェハＷを貼り付ける。このとき、サポート基板１は、ウェハＷの表面、すなわち半導体チップＣが形成された面に貼り付ける。

（工程２：図２（ｂ）参照）
サポート基板１の表面（第１主面）にＢＧ（バックグラインド）用のテープＹを貼り付ける。

（工程３：図２（ｃ）参照）
ウェハＷの裏面（半導体チップＣが形成されていない面）を研削し、ウェハＷの厚みを所定の厚み（例えば、１００μｍ以下）まで薄くする。

（工程４：図３（ｄ）参照）
基板Ｘの裏面を研削した後、研削した基板Ｘの裏面をフッ硝酸でウェットエッチングする。

（工程５：図３（ｅ）参照）
ＢＧ用のテープＹをサポート基板１の表面（第１主面）Ｈから剥離する。

（工程６：図３（ｆ）参照）
ウェハＷの前処理を行い、ウェハＷの裏面に蒸着によりメタル層を形成する。

（工程７：図４（ｇ）参照）
サポート基板１を表面に貼り付けた状態で、ウェハＷの裏面をダイシングシートＺに貼り付ける。

（工程８：図４（ｈ）参照）
剥離液を用いて粘着剤を溶解し、サポート基板１をウェハＷの表面から剥離する。

（工程９：図４（ｉ）参照）
ウェハＷの表面を洗浄後、ダイシング装置で、ウェハＷを表面に形成されている半導体チップＣごとに切り分ける。

以上のように、この実施形態に係るサポート基板１は、材質を単結晶シリコンとしているのでウェハＷへの不純物による汚染（コンタミネーション）を抑制することができる。また、サポート基板１の熱膨張率をサポート対象であるウェハＷの熱膨張率と略同じにすることができるため、熱膨張率の差によりウェハＷに生じるストレスを低減することができる。さらに、サポート基板１の材質を単結晶シリコンとすることで安価に作成することが可能となる。

サポート基板１には、その厚み方向に表面（第１主面）Ｈから裏面（第２主面）Ｒへ貫通する貫通孔（スルーホール）Ｔが複数形成されている。このため、剥離液を、サポート基板１とウェハＷとの間の接着層に短時間でいきわたらせることができ、ウェハＷからサポート基板１を剥離する際に必要な時間を短縮することができる。その結果、生産性が向上する。

また、サポート基板１の表面は、厚み１０００Å程度のシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２膜）、シリコン窒化膜（Ｓｉ_３Ｎ_４膜）又はフッ素樹脂（例えば、ポリテトラフルオロエチレン）等の耐酸性、耐有機性に優れた樹脂により覆われている。このため、フッ硝酸によるエッチングが抑制され、繰り返し使用することができる。さらに、サポート基板１の外径Ｄは、ウェハＷの外径よりも大きい。このため、ウェハＷの搬送時や加工時にウェハＷの周辺部が搬送装置や加工装置に接触することによるチッピングやクラックの発生を抑制することができる。

さらに、サポート基板１の厚みは、研削後のウェハＷを張り合わせた後の総厚み（サポート基板１の厚みと、ウェハＷの厚みとの合計）が、特定の規格（例えば、ＳＥＭＩ）で規定された厚みとなるように調整されている。このため、研削後の搬送（ハンドリング）や加工を容易に行うことができる。

（その他の実施形態）
以上のように、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図するものではない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を変更しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態や変形が、発明の範囲や要旨に含まれるのと同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…サポート基板、Ｃ…半導体チップ、Ｌ…間隔（ピッチ）、Ｓ…シリコン酸化膜、Ｔ…貫通孔、Ｘ…基板、Ｙ…テープ、Ｚ…ダイシングシート、Ｗ…半導体基板（ウェハ）。

Claims

半導体基板を薄型化する際に、前記半導体基板に張り合わせることにより前記半導体基板を補強するサポート基板であって、
単結晶シリコン基板からなることを特徴とするサポート基板。
表面の少なくとも一部がシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜で覆われていることを特徴とする請求項１に記載のサポート基板。
表面の少なくとも一部がフッ素樹脂で覆われていることを特徴とする請求項１に記載のサポート基板。
前記サポート基板の外径が、前記半導体基板の外径よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のサポート基板。
前記サポート基板の厚み方向に貫通する複数の貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のサポート基板。
半導体基板を薄型化する際に、前記半導体基板に張り合わせることにより前記半導体基板を補強するサポート基板の製造方法であって、
単結晶シリコン基板の厚み方向に貫通する複数の貫通孔を形成する工程を有することを特徴とするサポート基板の製造方法。
前記単結晶シリコン基板表面の少なくとも一部にシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜を形成する工程をさらに有することを特徴とする請求項６に記載のサポート基板の製造方法。
前記単結晶シリコン基板表面の少なくとも一部にフッ素樹脂を塗布する工程をさらに有することを特徴とする請求項６に記載のサポート基板の製造方法。
半導体基板を薄型化する際の前記半導体基板の加工方法であって、
半導体チップが形成された半導体基板の表面に請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のサポート基板を張り合わせる工程と、
前記半導体基板の裏面を研削して前記半導体基板を薄型化する工程と、
前記サポート基板を前記半導体基板の表面から剥離する工程と
を有することを特徴とする半導体基板の加工方法。