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JP2004022899A - 薄シリコンウエーハの加工方法 - Google Patents

薄シリコンウエーハの加工方法 Download PDF

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JP2004022899A JP2002177430A JP2002177430A JP2004022899A JP 2004022899 A JP2004022899 A JP 2004022899A JP 2002177430 A JP2002177430 A JP 2002177430A JP 2002177430 A JP2002177430 A JP 2002177430A JP 2004022899 A JP2004022899 A JP 2004022899A
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silicon wafer
wafer
suction
bevel
grinding
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JP2002177430A
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Naohiro Mashino
真篠 直寛
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Shinko Electric Industries Co Ltd
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Shinko Electric Industries Co Ltd
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Abstract

【課題】単結晶体のウエーハ1から薄シリコンウエーハ10に加工する場合において、シリコンウエーハの取り扱いを容易にすると共に、周辺部のテーパ部を起点とする割れ等が発生することを防止することの出来る薄シリコンウエーハの加工方法を提供する。
【解決手段】周辺部にベベル2を有するシリコンウエーハ1を複数枚積層し、該積層状態の複数枚のシリコンウエーハを一括して、周辺部のベベル2を研削加工し、次いで個々のシリコンウエーハの面をバックグラインドすることにより、薄シリコンウエーハ10を得る。
【選択図】   図7

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体素子や基板に使用される単結晶体のシリコンウエーハ、特に周辺部にベベルを有するシリコンウエーハを薄シリコンウエーハに加工する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体素子や半導体基板等として利用されるシリコンウエーハは、円柱状の単結晶体から円盤状に切り出されるが、形状の安定性、取り扱いの容易さ等の理由で、周囲にベベル部ないし面取り部(以下ベベル部という)を有する。また、単結晶体から円盤状に切り出されたシリコンウエーハは、通常0.7mm程度の厚みを有するが、実際の使用にあたっては、面研削加工(バッググラインド)により厚みを薄くする加工が行われ、厚さが数十μm程度に薄くされる。
【0003】
このような薄シリコンウエーハを得る従来の方法としては、図1及び図2に示すように、周囲にベベル部2を有するシリコンウエーハ1を吸着ステージ3に吸着保持し、この状態で図示しないグラインド装置によりバッググラインド加工を行なって、シリコンウエーハの厚さを0.7mm程度から数十μm程度に薄くし、薄シリコンウエーハ10をしていた。
【0004】
このバックグラインド加工において、シリコンウエーハを吸着ステージに吸着保持するに際して、シリコンウエーハの吸着ステージに接触する側に保護テープ4を貼り付けて行なうこともある。
【0005】
保護テープ4の有無にかかわらず、シリコンウエーハ1,10の周辺部のベベルの部分にて、シリコンウエーハが吸着ステージ3の吸着面に接触しない、いわゆる浮きの部分5が生じ、薄シリコンウエーハ10と吸着テーブル3との間に生ずる吸着力あるいは圧力の分布が円盤状のシリコンウエーハ10の全面にわたって均一とはならず、その結果、バックグラインド加工において加工後のシリコンウエーハ10の厚みがその全面にわたって正確には均一にならないと、という不具合があった。また、バックグラインド後の薄シリコンウエーハ10の取り扱い、特に、めっき加工などを要する3次元実装用ウエーハやシリコンインターポーザーのような用途にウエーハを使用する場合は、シリコンウエーハ周囲が薄くしかもベベル部分のテーパによって、ウエーハが割れ易く取り扱いが困難であるという問題がある。極端な場合は、このようなテーパの箇所を起点として結晶体であるシリコンウエーハ全体が割れてしまう等の問題があった。
【0006】
典型的な従来技術としては、特開昭62−154614号公報があり、この公報では、複数の半導体ウエーハの鏡面どおしを接触させた積層体を研削することにより、複数の半導体ウエーハを同時に研削する技術が示されている。
【0007】
特開昭63−307200号公報には、ウエーハの端面を粗研削してから表面ラッピング処理し、ついで、このウエーハを複数枚重ね合わせてウエーハ端面のみエッチングした後、個々のウエーハの表面全体をエッチングしてポリッシュすることが開示されている。
【0008】
特開平5−243208号公報には、処理槽内にエッチング液を供給してシリコンウエーハの周辺角部をエッチングする方法について開示されている。
【0009】
特開平10−242439号公報は、張り合わせウエーハを1000℃〜1200℃のウエット雰囲気で酸化することによりシリコン酸化膜を成長させ、張り合わせウエーハの空隙部分を埋め、その後ウエーハの外周縁部を研磨することが開示されている。
【0010】
特開2001−113447号公報は、半導体ウエーハのエッジ研磨装置において、研磨機構の回転円柱と半導体ウエーハの積層体との間に微小隙間を形成し、そこに加圧された研磨液を導入して、半導体ウエーハの外周エッジ部分に対して高精度で均一な研磨を行うことが開示されている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
前述の図1及び図2に示した従来技術によると、シリコンウエーハの周辺部のベベルの部分において吸着ステージの吸着面に接触しない、いわゆる「浮き」の部分が生じ、シリコンウエーハと吸着テーブルとの間に生ずる吸着力あるいは圧力の分布がシリコンウエーハの全面にわたって均一とはならず、バックグラインド後の薄シリコンウエーハの厚みが不均一となったり、シリコンウエーハ周囲ベベル部分がテーパ状であるため、割れ易く取り扱いが困難であるという問題があった。
【0012】
そこで、本発明は、単結晶体のウエーハから薄シリコンウエーハに加工する場合において、シリコンウエーハの取り扱いを容易にすると共に、周辺部のテーパ部を起点とする割れ等の発生を防止することの出来る薄シリコンウエーハの加工方法を提供することを課題とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を達成するために、本発明によれば、周辺部にベベルを有するシリコンウエーハを複数枚積層し、該積層状態の複数枚のシリコンウエーハを一括して、周辺部のベベルを研削加工し、次いで個々のシリコンウエーハの面をバックグラインドすることにより、薄シリコンウエーハを得ることを特徴とする薄シリコンウエーハの加工方法が提供される。
【0014】
シリコンウエーハのグラインド面と反対側の面を吸着テーブルに吸着保持させてシリコンウエーハのバックグラインドを行うことを特徴とする。シリコンウエーハは研磨機側又は吸着テーブル側を回転することによりバックグラインドが行なわれる。
【0015】
吸着テーブルに接触するシリコンウエーハ面に保護膜を貼り付けてシリコンウエーハのバックグラインドを行うことを特徴とする。このような保護膜によりシリコンウエーハの非加工側の面を保護することができる。
【0016】
吸着テーブルは多孔質の材料からなり、ベベルを研削加工した後のシリコンウエーハの外径よりわずかに大きな外径の吸着面を有することを特徴とする。これにより、シリコンウエーハはその全面がまんべんなく吸着テーブルにより吸着保持される。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【0018】
図3〜図6は本発明の薄シリコンウエーハの加工方法の各工程におけるウエーハの形態を示す。
【0019】
図3は、半導体ウエーハとして使用される円柱状の単結晶体から円盤状に切り出された加工前のシリコンウエーハ1の斜視図(a)及び断面図(b)である。円盤状のシリコンウエーハ1の周囲にベベル部2があり、形状の安定性、取り扱い容易性を図っている。このシリコンウエーハの厚みは0.7mm程度である。ベベル部2は図3(b)の断面形状で見て周辺部がテーパ状になっている。図1に示すように、断面形状で見て周辺部が丸みを帯びた形状であってもよい。
【0020】
図4は円盤状に切り出されたバックグラインド前のシリコンウエーハ1をその鏡面が互いに接触するように複数枚積層した状態(積層体20)を示す。積層するシリコンウエーハの枚数は、通常、10枚〜50枚程度である。
【0021】
図5は積層体20としての複数のシリコンウエーハ1の周辺ベベル部を一括して研削して、円柱状の積層体30とした状態を示す。個々のシリコンウエーハ1はその周辺のベベルの部分が完全に除去される程度に外径が小さくされる。研削にあたっては、積層体の中心軸と平行な切削面を有する適切な切削装置(図示せず)により切削を行うことができる。この種の研削装置としては、例えば、特開2001−113447号公報に記載されているような装置を使用することができる。
【0022】
図6は周辺のベベルの部分を切削した積層体30から個々のシリコンウエーハ1に分離した状態のシリコンウエーハであって、バックグラインド前後の状態を示す。バックグラインド前のシリコンウエーハ1は前述のように、約0.7mm程度の厚みがあるが、バックグラインドにより薄ウエーハ化することにより厚さが約数十μm程度に薄くされる。
【0023】
次に、バッググラインドの工程については、図7及び図8を参照して、詳細に説明する。図7は、本発明によるシリコンウエーハのバックグラインド前の状態を断面図で示し、図8は、本発明によるシリコンウエーハのバックグラインド後の厚みを薄くした状態を示す断面図である。
【0024】
バッググラインド装置の吸着ステージ3にシリコンウエーハ1を吸着保持するに際して、周辺ベベル部分切削後のシリコンウエーハのサイズと略同寸法の保護テープをシリコンウエーハの切削面とは反対側の面に貼り付ける。そして、保護テープ4の側をバッググラインド装置の吸着ステージ3に載せる。
【0025】
吸着テーブル3ないしステージは多孔質の材料からなり、図には示していないが、空気を吸引するポンプや配管が設けられ、吸着動作時は、吸着テーブルの吸着面にシリコンウエーハ1を保持するのに必要な吸引力を生ずるべく、吸着ステージ3全面に均一な負圧が作用している。
【0026】
吸着テーブル3は、周辺のベベル部分を研削除去した後の、シリコンウエーハ1の外径よりわずかに大きな外径の吸着面を有する。これにより、吸着テーブル3はシリコンウエーハ1をその全面にわたって均一な吸着力でもって安定して保持することができる。
【0027】
なお、前述の保護テープ4は無くても、吸着テーブル3による保持は十分可能であり、バックグラインド加工には実質上支障はない。保護テープ4の有無にかかわらず、シリコンウエーハ1,10の周辺部にはベベルの部分等の突起物により「浮き」の部分がないので、シリコンウエーハ1,10と吸着テーブルとの間に生ずる吸着力あるいは圧力の分布はシリコンウエーハ1,10の全面にわたって均一となる。したがって、バックグラインド加工においてシリコンウエーハの厚みがその全面にわたって均一となる。
【0028】
また、バックグラインド後の薄シリコンウエーハ10の取り扱い、特に、めっき加工などを要する3次元実装用ウエーハやシリコンインターポーザーのようなものにおいて、シリコンウエーハ周囲には、ベベル部分のようなテーパがないため、取り扱いが極めて容易で結晶体であるシリコンウエーハの割れ等の問題解消することができる。
【0029】
以上添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の精神ないし範囲内において種々の形態、変形、修正等が可能である。
【0030】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、周辺部にベベルを有するシリコンウエーハを複数枚積層し、該積層状態の複数枚のシリコンウエーハを一括して、周辺部のベベルを研削加工し、次いで個々のシリコンウエーハの面をバックグラインドするようにしたので、バックグラインド時において、シリコンウエーハの周辺部には、ベベルの部分がもはや存在しないので、吸着ステージの吸着面との密着性が良好で、いわゆる「浮き」の部分が生ずることはなく、シリコンウエーハと吸着テーブルとの間に生ずる吸着圧力の分布がシリコンウエーハの全面にわたって均一となり、バックグラインド後の薄シリコンウエーハの厚みが均一で、取り扱いが容易になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の薄シリコンウエーハの加工方法で、バックグラインド前の状態を示す断面図である。
【図2】従来の薄シリコンウエーハの加工方法で、バックグラインド後の状態を示す断面図である。
【図3】加工前のシリコンウエーハの斜視図(a)及び断面図(b)である。
【図4】積層した状態のシリコンウエーハを示す斜視図である。
【図5】積層体としての複数のシリコンウエーハの周辺ベベル部を研削した状態を示す斜視図である。
【図6】個々のシリコンウエーハについてバックグラインド前後の状態を示す斜視図である。
【図7】本発明によるシリコンウエーハのバックグラインド前の状態を示す断面図である。
【図8】本発明によるシリコンウエーハのバックグラインド後の厚みを薄くした状態を示す断面図である。
【符号の説明】
1…シリコンウエーハ(加工前)
2…ベベル
20…積層体(ベベル加工前)
30…積層体(ベベル加工後)
10…薄シリコンウエーハ
3…吸着テーブル(ステージ)
4…保護テープ

Claims (4)

  1. 周辺部にベベルを有するシリコンウエーハを複数枚積層し、該積層状態の複数枚のシリコンウエーハを一括して、周辺部のベベルを研削加工し、次いで個々のシリコンウエーハの面をバックグラインドすることにより、薄シリコンウエーハを得ることを特徴とする薄シリコンウエーハの加工方法。
  2. シリコンウエーハのグラインド面と反対側の面を吸着テーブルに吸着保持させてシリコンウエーハのバックグラインドを行うことを特徴とする請求項1に記載の薄シリコンウエーハの加工方法。
  3. 吸着テーブルに接触するシリコンウエーハ面に保護膜を貼り付けてシリコンウエーハのバックグラインドを行うことを特徴とする請求項2に記載の薄シリコンウエーハの加工方法。
  4. 吸着テーブルは多孔質の材料からなり、ベベルを研削加工した後のシリコンウエーハの外径よりわずかに大きな外径の吸着面を有することを特徴とする請求項2に記載の薄シリコンウエーハの加工方法。
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