JPH11111671A - 半導体処理装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体ウエハを薄膜化する際、その厚さやそ
の均一性を容易に高精度で制御することが可能な半導体
処理装置や半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 半導体素子が形成された半導体ウエハ１
００の主面側を支持する支持体１１０に、半導体ウエハ
１００の膜厚を測定するための孔を設け、直接半導体ウ
エハ１００の厚さを測りながら薄膜化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体ウエハを薄型
化する技術に係り、特に半導体ウエハの厚さやその均一
性を容易且つ高精度に制御することが可能な支持具や半
導体処理装置および半導体装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体装置の製造方法について
は、特開平８−３１６１９４号公報に開示されている。
図６は、従来方法を説明する図である。

【０００３】図６（ａ）に示した様に、ウエハ６００の
デバイス面に第２支持体６９２を貼り付ける。その後、
真空チャック６９１に吸着固定後、ウエハ６００の裏面
を砥石６９０で研削する（図６（ｂ））。研削後、研削
されたウエハ６００側を真空チャック６９１に再度、吸
着固定後、第２支持体６９２をウエハ６００のデバイス
面から剥がす（図６（ｃ））。その後、第２ウエハ６５
０の片面に支持体６１０を介してウエハ６００のデバイ
ス側を粘着剤６３０で貼り付ける（図６（ｄ））。貼り
付け後、測定台６４０上で測定台６４０表面と研削され
たウエハ６００表面の段差を測定器６２０を使って初期
測定する。測定後、チャック６８０へ取り付け、エッチ
ング液ノズル６６０の振リ幅とスピード、エッチング液
６７０の流量、チャック６８０の回転数などの条件設定
を行った後に、エッチング液６７０を滴下させながらウ
エハ６００の表面をエッチングする。その後、測定値よ
り条件を設定し、目標値までエッチングを行う（図６
（ｅ））。エッチング後、測定台６４０上で測定器６２
０により、ウエハ６００の厚みが測定目標値になった
ら、支持体６１０より、ウエハ６００を剥離する（図６
（ｆ））。

【０００４】上記の工程を行うことで、薄くなったウエ
ハ１００を使うことにより、例えば、ＩＣカード用ＬＳ
Ｉが形成された半導体ウエハを薄くすることで、従来
０．７６ｍｍであったカード厚みを０．２５ｍｍにでき
ることが日本経済新聞（９７．２．４．発行）に記載さ
れている。このような薄いＩＣカードは、曲げに強く、
表面平坦性に優れるために、印刷性良く、低コストでの
量産に適する特徴がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術を用いた
製造方法については、測定台表面を基準として、支持体
とウエハを合わせた合計の厚さを測定しており、実際の
ウエハ厚みは、支持体の厚みを差し引いて間接測定して
いるため、支持体の膨潤や変形、接着層の変形、支持体
と接着層の厚みのバラ付き等の影響を受け、再現性良く
高精度で測定することが困難である。

【０００６】そのため、あらかじめダミーウエハを用い
て、研磨速度をチェックし、エッチング液の液質の組成
変化などを考慮して条件を設定する必要があり、所定の
条件出しに、工数が係りコストが高くなる。

【０００７】また、半導体ウエハ厚みが１００μｍ以下
になると上記支持体込みの間接測定では、数ミクロンオ
ーダーと言った高精度で容易に測定出来ず、ウエハ厚み
が不揃いであると実装精度の歩留まりが低下する。ま
た、このような不揃いのある半導体ウエハを実装すると
デバイス特性の劣化やカードの平坦性のバラ付きが生
じ、カードの歩留まり低下につながる。

【０００８】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたもので、実装歩留まりや特性が良好で製造コスト
が安価な薄型ＬＳＩを用いた半導体処理装置、これを用
いた半導体装置の製造方法を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、半導体素子
が形成された一主面側が支持体により支持された半導体
ウエハの他面側を除去して前記半導体ウエハを薄膜化す
る半導体処理装置において、前記支持体に一個以上の貫
通孔が設けられていることを特徴とする半導体処理装
置、また半導体素子が形成された半導体ウエハの一主面
側を、一個以上の貫通孔が設けられた支持体で支持する
工程と、前記半導体ウエハの他面側を除去し、前記半導
体ウエハを薄型化する工程と、前記支持体の貫通孔の部
分で、前記半導体ウエハの厚さを測定する工程とを有す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法、基板の裏面
側を除去して前記基板を薄型化するために、前記基板の
表面側に貼る支持体において、一個以上の貫通孔が設け
られていることを特徴とする支持体とにより達成され
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】

（実施例１）図1は、本発明による半導体処理装置にお
けるウエハ支持体の構造を示す平面図及び断面図であ
る。図に示したように、ウエハ１００の形状と同じく、
ウエハ１００の径より、少し小さい支持体１１０をウエ
ハ１００のデバイス側へ貼り付ける。なお、ここで用い
たウエハ１００の当初の厚さは約７００μｍであった。
ウエハ１００は、粘着剤１３０によって強固に保持され
ているため、互いに分離することはない。ウエハ１００
の厚みは、支持体１１０内に設けられた貫通孔１２０の
部分で測定する。ここでは、貫通孔の直径を３ｍｍとし
た。貫通孔の大きさは膜厚を測定するに十分な大きさが
あればよい。

【００１１】図２に本発明の工程図を示す。図２（ａ）
に示した様に、ウエハ２００は、デバイス面側に第２支
持体２１０を貼り付ける。その後、真空チャック２９５
に第２支持体２１０面側を吸着固定後、ウエハ２００裏
面を砥石２９４で研削し、約２００μｍの厚さにする
（図２（ｂ））。前記支持体２２０は、熱変形が少な
く、低価格、無公害のＰＥＴ材を使用した。支持だけを
目的とする場合には他の材料を用いることもできる。研
削後、ウエハ２００表面部より、第２支持体２１０を剥
す（図２（ｃ））。ウエハ２００形状と同じく、ウエハ
２００径より、少し小さい支持体２２０をウエハ２００
のデバイス側へ貼り付ける。支持体２２０内には、３カ
所の貫通孔２４０が開いており、ウエハ２００は、測定
台２６０上で測定台２６０表面とウエハ２００表面の段
差を測定器２３０により、ウエハ２００の初期厚みを測
定する（図２（ｄ））。測定後、チャック２９０へ取り
付け、エッチング液ノズル２７０の振リ幅とスピード、
エッチング液２８０の流量、チャック２９０の回転数な
どの条件を設定した後に、毎分１０００回転以上の高速
度で回転させながらエッチング液２８０を滴下させてウ
エハ２００の表面をエッチングし、約１００μｍの厚さ
にする（図２（ｅ））。本実施例では、弗化水素酸、硝
酸、氷酢酸、界面活性剤などの混合液を用いた。この
際、ウエハ２００は、均一にエッチングされ、薄型にな
り、フレキシブルになった。

【００１２】エッチングされたウエハ２００は、測定台
２６０上で測定器２３０により、支持体２２０内に設け
られた３ヶ所の貫通孔２４０の部分でウエハ２００の厚
みと分布の測定をする。その後、測定値から条件を再設
定し、目標値までエッチングを行う（図２（ｆ））。こ
こでは目標値を５０μｍとした。その結果±５％の精度
で膜厚を制御することができた。

【００１３】次に、ウエハ２００を第１支持体２９３に
貼り付け、支持体２２０をウエハ２００から、分離させ
る（図２（ｇ））。上記工程を行うことにより、支持体
２２０内にある３ヶ所の貫通孔２４０の場所を使い、ウ
エハ２００の厚みを直接測定出来る事により、ウエハ２
００の面内分布やエッチングレートの確認を正確に、精
度良く測定出来るため、最良の条件設定を行うことが出
来る。

【００１４】なお、支持体２２０をウエハ径よりも小さ
くすることにより、エッチング液を用いても支持体２２
０とウエハ２００の間へのエッチング液の侵入を防ぐこ
とができる。

【００１５】（実施例２）図３は、本発明の第２実施の
形態を示す工程図である。図３（ａ）に示した様に、ウ
エハ３００のデバイス面側に支持体３１０を貼り付け
る。支持体３１０は、３ヶ所の貫通孔３３０の部分とウ
エハ３００の外周側を、支持体３１０と同材質剤で補充
してある。その後、真空チャック３９１に支持体３１０
を吸着固定後、ウエハ３００裏面を砥石３９０で研削す
る（図３（ｂ））。研削後、貫通孔３３０の場所とウエ
ハ３００の外周部分の補充した部分３９２より、支持体
３１０と同材質剤を剥がし、測定台３５０上で測定台３
５０表面と研削されたウエハ３００表面の段差を測定器
３２０を使って貫通孔３３０の部分で初期測定する（図
３（ｃ））。以下、発明の実施の形態１同様、薄膜化及
び測定を行う（図３（ｅ））。本発明により、支持体３
１０の貼り付け、剥がし工程が、一工程減り、研削とエ
ッチングが共通支持体３１０を用いて出来るため、材料
費の削減、時間の短縮も出来る。

【００１６】ウエハ３００の外周側と貫通孔３３０を同
材質剤で補充しないと支持体３１０とウエハ３００に段
差が生じてしまう。この状態でチャック３８０面に、支
持体３１０側を吸着固定し、研削するとウエハ３００に
亀裂を生じてしまうことがある。

【００１７】（実施例３）図４は、本発明の第３の実施
の形態を示す工程図である。図４（ａ）から（ｃ）は、
第１の実施の形態に同じ処理工程である。ウエハ４００
と形状が同じで、ウエハ４００の直径より少し小さい支
持体４１０をウエハ４００の半導体デバイスが形成され
た面側へ貼り付ける（図４（ｄ））。支持体４１０内に
は、３カ所の貫通孔４２０が開いており、１個の貫通孔
４２０がチャック４６０に、設けた測定用穴４９４と支
持体４１０内の貫通孔４２０と同期させながら回転さ
せ、上下に取り付けてある顕微鏡４９２を使いウエハ４
００の表面に、フォーカスを合わせることにより、ウエ
ハ４００の厚みを測定する。測定値を制御用コンピユー
タ４９５にフィードバックして、ウエハ４００の厚みを
膜厚モニター４９３で測定しながらエッチングし、目標
厚みになるまで行う。

【００１８】その後、ウエハ４００を第１支持体４７０
に貼り付け、支持体４００をウエハ４００から、分離さ
せる。また、上下に取り付けてある顕微鏡４９２でフォ
ーカスを合わせる以外に、光、レザー、超音波、赤外線
などを使用しても可能である。

【００１９】上記の工程を行うことにより、非接触でウ
エハ４００厚みを測定でき、目標厚みになるまで、チャ
ック４６０上からウエハ４００を取り外す必要がないた
め。作業の簡略化、作業時間の短縮、無人運転も可能に
なり、人件費の削減も出来る。

【００２０】（実施例４）図５は、本発明を用いて薄型
化したＬＳＩチップを使って、カードの中立面にチップ
を実装した（実用上は中立面から±１０％以内にあれば
よい。）第４の実施の形態を示す断面図である。

【００２１】薄型ＬＳＩチップ５２０は、半導体ウエハ
を実施例１〜３の何れかの方法で薄膜化した後フルダイ
シングにより切り出した。ＬＳＩチップの電極（図示せ
ず）とＰＥＴ材５１０に設けられた配線（図示せず）と
は異方導電性接着剤５３０によって接続され、また同時
にＬＳＩチップとＰＥＴ材５１０（カード基板）は異方
導電性接着剤５３０により強固に保持されており、互い
に分離することはない。なお、ＬＳＩチップに接続され
るコイルを中立面に設けることにより、非接触ＩＣカー
ドを提供できる。

【００２２】上下にあるＰＥＴ材５１０からなるカード
基板で挟み込み、粘着剤５００で固定してあるため、Ｐ
ＥＴ材５１０表面には、凹凸がなく、平坦に接着された
シンプルな構造である。粘着剤５００は、薄型ＬＳＩチ
ップ５２０に対してＰＥＴ材５１０が曲がっても応力を
吸収して薄型ＬＳＩチップ５２０への応力集中を緩和す
る。この様なカード構造にすることで、薄くて、曲げに
強く、簡単なＩＣカードが得られる。そして本発明を用
いて薄型化したチップを搭載することにより、実装歩留
まりや平坦性が向上した。

【００２３】

【発明の効果】以上に詳しく説明した様に、半導体ウエ
ハの厚さを直接測定することにより半導体ウエハを薄膜
化した際の厚さやその均一性を高精度に制御することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る基板支持体の平面図および断面図
を示す図である。

【図２】本発明の第１の実施例に係る基板薄膜化工程を
示す工程図である。

【図３】本発明の第２の実施例に係る基板薄膜化工程を
示す工程図である。

【図４】本発明の第３の実施例に係る基板薄膜化工程を
示す工程図である。

【図５】本発明の第４の実施例に係る半導体装置の断面
図である。

【図６】従来の基板薄膜化工程を示す工程図である。

【符号の説明】

ウエハ…１００、２００、３００、４００、６００、支
持体…１１０、２２０、３１０、４１０、６１０、測定
器…２３０、３２０、６２０、貫通孔…１２０、２４
０、３３０、４２０、粘着剤…１３０、２５０、３４
０、４３０、５００、６３０ 測定台…２６０、３５
０、６４０、第２ウエハ…６５０、エッチング液ノズル
…２７０、３６０、４４０、６６０、エッチング液 …
２８０、３７０、４５０、６７０、チャック…２９０、
３８０、４６０、６８０、第１支持体…２９３、４７
０、砥石…２９４、３９０、４８０、６９０、真空チャ
ック…２９５、３９１、４９０、６９１、第２支持体…
２１０、４９１、６９２、顕微鏡…４９２、膜厚モニタ
ー…４９３、測定用穴…４９４、制御部…４９５、ＰＥ
Ｔ…５１０、薄型ＬＳＩチップ…５２０、異方導電性接
着剤…５３０、枠…２９１、埋めた部分…３９２。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宇佐美 光雄 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体素子が形成された一主面側が支持体
   により支持された半導体ウエハの他面側を除去して前記
   半導体ウエハを薄膜化するための半導体処理装置におい
   て、 前記支持体に一個以上の貫通孔が設けられていることを
   特徴とする半導体処理装置。
2. 【請求項２】前記支持体の貫通孔は、前記半導体ウエハ
   の厚さを測定するために用いられるものであることを特
   徴とする請求項１記載の半導体処理装置。
3. 【請求項３】測定された前記半導体ウエハの厚さは、フ
   ィードバックされ前記半導体ウエハの厚さを制御するた
   めに用いられることを特徴とする請求項２記載の半導体
   処理装置。
4. 【請求項４】前記半導体ウエハの他面側の除去は、化学
   的機械研磨により行われることを特徴とする請求項１乃
   至３の何れかに記載の半導体処理装置。
5. 【請求項５】前記支持体の貫通孔は、前記半導体ウエハ
   の中心からの距離が異なる複数の位置に設けられている
   ことを特徴とする請求項１〜４記載の半導体処理装置。
6. 【請求項６】前記支持体は、ポリエチレンテレフタレー
   トで形成されていることを特徴とする請求項１〜５記載
   の半導体処理装置。
7. 【請求項７】半導体素子が形成された半導体ウエハの一
   主面側を、一個以上の貫通孔が設けられた支持体で支持
   する工程と、 前記半導体ウエハの他面側を除去し、前記半導体ウエハ
   を薄型化する工程と、 前記支持体の貫通孔の部分で、前記半導体ウエハの厚さ
   を測定する工程とを有することを特徴とする半導体装置
   の製造方法。
8. 【請求項８】測定された前記半導体ウエハの厚さをフィ
   ードバックして前記半導体ウエハの厚さを制御すること
   を特徴とする請求項７記載の半導体装置の製造方法。
9. 【請求項９】前記半導体ウエハの他面側は、薬液により
   化学的に除去されることを特徴とする請求項７又は８記
   載の半導体装置の製造方法。
10. 【請求項１０】前記支持体の直径は、前記半導体ウエハ
    の直径よりも小さいことを特徴とする請求項７乃至９の
    何れかに記載の半導体装置の製造方法。
11. 【請求項１１】前記半導体装置は、ＩＣカードであるこ
    とを特徴とする請求項７乃至１０の何れかに記載の半導
    体装置の製造方法。
12. 【請求項１２】基板の裏面側を除去して前記基板を薄型
    化するために、前記基板の表面側に貼る支持体におい
    て、一個以上の貫通孔が設けられていることを特徴とす
    る支持体。