特開 2022-166513 半導体装置の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022166513

(43)【公開日】2022-11-02

(54)【発明の名称】半導体装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20221026BHJP

   B24B 1/00 20060101ALI20221026BHJP

   B24B 7/04 20060101ALI20221026BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 631

B24B1/00 A

B24B7/04 A

B24B7/04 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021071773

(22)【出願日】2021-04-21

(71)【出願人】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】北野 三千矢

【テーマコード（参考）】

3C043

3C049

5F057

【Ｆターム（参考）】

3C043BA03

3C043BA09

3C043BA14

3C043CC04

3C043DD04

3C043EE04

3C049AA04

3C049AA11

3C049CA01

3C049CA02

3C049CB02

3C049CB10

5F057AA16

5F057CA15

5F057DA11

5F057EB15

5F057GA16

(57)【要約】

【課題】半導体装置の製造において、半導体基板の厚さを均一にすることが好ましい。
【解決手段】半導体基板を備える半導体装置の製造方法であって、半導体基板の第１面を研削し、半導体基板の外周に外周余剰領域を形成する研削段階と、半導体基板の第１面を薬液によりエッチングするスピンエッチング段階とを備え、外周余剰領域よりも内側の半導体基板の領域において、領域の端部における半導体基板の厚さは、領域の中央部における半導体基板の厚さより大きい半導体装置の製造方法を提供する。
【選択図】図７ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体基板を備える半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板の第１面を研削し、前記半導体基板の外周に外周余剰領域を形成する研削段階と、
前記半導体基板の第１面を薬液によりエッチングするスピンエッチング段階と
を備え、
前記研削段階の後において、前記外周余剰領域よりも内側の前記半導体基板の領域において、前記領域の端部における前記半導体基板の厚さは、前記領域の中央部における前記半導体基板の厚さより大きい
半導体装置の製造方法。

【請求項2】

前記研削段階の後において、前記半導体基板は、前記領域において、前記外周余剰領域と接するスロープ部を有する
請求項１に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項3】

前記スロープ部の傾斜角度は、１度以下である
請求項２に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項4】

前記スロープ部の高さは、２０μｍ以下である
請求項２または３に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項5】

前記スロープ部の高さは、前記半導体基板の厚さ以下である
請求項２から４のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項6】

前記スロープ部の幅は、１５ｍｍ以上である
請求項２から５のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項7】

前記スロープ部の幅は、前記半導体基板の半径の１０％以上である
請求項２から６のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項8】

前記半導体基板は、直径３００ｍｍ以上である
請求項１から７のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項9】

前記研削段階において、前記半導体基板の半径方向に対して砥石を傾けることにより、前記半導体基板を研削する
請求項１から８のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項10】

前記研削段階において、前記領域の前記端部から前記領域の前記中央部まで砥石を移動させることにより、前記半導体基板を研削する
請求項１から８のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項11】

前記砥石の直径は、前記領域の半径よりも大きい
請求項９または１０に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項12】

前記研削段階において、前記半導体基板の円周方向に対して砥石を傾けることにより、前記半導体基板を研削し、
前記砥石の直径は、前記領域の半径の１１０％以上１３０％以下である
請求項１から８のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、半導体基板の加工方法において、「ウエーハのデバイス領域に対応する裏面のみを研削しデバイス領域を囲繞する外周余剰領域に対応する裏面の外周にリング状の補強部を形成する」技術が知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
特許文献１ 特開２００７－１９４６１号公報
特許文献２ 特開２００８－６０４７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

半導体装置の製造において、半導体基板の厚さを均一にすることが好ましい。

【課題を解決するための手段】

【0004】

上記課題を解決するために、本発明の一つの態様においては、半導体基板を備える半導体装置の製造方法を提供する。半導体装置の製造方法は、研削段階を備えてよい。研削段階において、半導体基板の第１面を研削し、半導体基板の外周に外周余剰領域を形成してよい。半導体装置の製造方法は、スピンエッチング段階を備えてよい。スピンエッチング段階において、半導体基板の第１面を薬液によりエッチングしてよい。外周余剰領域よりも内側の半導体基板の領域において、領域の端部における半導体基板の厚さは、領域の中央部における半導体基板の厚さより大きくてよい。

【0005】

研削段階の後において、半導体基板は、領域において、外周余剰領域と接するスロープ部を有してよい。スロープ部の傾斜角度は、１度以下であってよい。

【0006】

スロープ部の高さは、２０μｍ以下であってよい。スロープ部の高さは、半導体基板の厚さ以下であってよい。

【0007】

スロープ部の幅は、１５ｍｍ以上であってよい。スロープ部の幅は、半導体基板の半径の１０％以上であってよい。半導体基板は、直径３００ｍｍ以上であってよい。

【0008】

研削段階において、半導体基板の半径方向に対して砥石の回転軸を傾けることにより、半導体基板を研削してよい。

【0009】

研削段階において、領域の端部から領域の中央部まで砥石を移動させることにより、半導体基板を研削してよい。砥石の直径は、領域の半径よりも大きくてよい。研削段階において、半導体基板の円周方向に対して砥石を傾けることにより、半導体基板を研削してよい。砥石の直径は、領域の半径の１１０％以上１３０％以下であってよい。

【0010】

なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】半導体装置１００の製造方法の一例を説明する図である。

【図2】半導体装置１００の一例を示す図である。

【図3a】研削段階Ｓ１０１において、研削途中の半導体装置１００を説明する図である。

【図3b】研削段階Ｓ１０１において、研削後の半導体装置１００を説明する図である。

【図4a】スピンエッチング段階Ｓ１０２において、処理途中の半導体装置１００を説明する図である。

【図4b】スピンエッチング段階Ｓ１０２において、処理後の半導体装置１００を説明する図である。

【図5】半導体基板１０を低速回転させた場合における、半導体基板１０の面内のエッチング量を示す図である。

【図6】研削段階Ｓ１０１後およびスピンエッチング段階Ｓ１０２後における半導体基板１０の厚さを示す図である。

【図7a】実施例における、研削段階Ｓ１０１途中の半導体装置１００を説明する図である。

【図7b】実施例における、研削段階Ｓ１０１後の半導体装置１００を説明する図である。

【図8a】スピンエッチング段階Ｓ１０２において、処理途中の半導体装置１００を説明する図である。

【図8b】スピンエッチング段階Ｓ１０２において、処理後の半導体装置１００を説明する図である。

【図9a】他の例における、研削段階Ｓ１０１途中の半導体装置１００を説明する図である。

【図9b】他の例における、研削段階Ｓ１０１途中の半導体装置１００を説明する図である。

【図9c】他の例における、研削段階Ｓ１０１後の半導体装置１００を説明する図である。

【図10】図９ｃにおける領域Ａを詳細に説明する図である。

【図11a】他の例における、研削段階Ｓ１０１途中の半導体装置１００を説明する図である。

【図11b】他の例における、研削段階Ｓ１０１後の半導体装置１００を説明する図である。

【図12】前傾角度θ５を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、又、本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。また、１つの図面において、同一の機能、構成を有する要素については、代表して符合を付し、その他については符合を省略する場合がある。

【0013】

本明細書においては半導体基板の深さ方向と平行な方向における一方の側を「上」、他方の側を「下」と称する。基板、層またはその他の部材の２つの主面のうち、一方の面を上面、他方の面を下面と称する。「上」、「下」の方向は、重力方向または半導体モジュールの実装時における方向に限定されない。

【0014】

本明細書では、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の直交座標軸を用いて技術的事項を説明する場合がある。直交座標軸は、構成要素の相対位置を特定するに過ぎず、特定の方向を限定するものではない。例えば、Ｚ軸は地面に対する高さ方向を限定して示すものではない。なお、＋Ｚ軸方向と－Ｚ軸方向とは互いに逆向きの方向である。正負を記載せず、Ｚ軸方向と記載した場合、＋Ｚ軸および－Ｚ軸に平行な方向を意味する。本明細書では、半導体基板の上面および下面に平行な直交軸をＸ軸およびＹ軸とする。また、半導体基板の上面および下面と垂直な軸をＺ軸とする。本明細書では、Ｚ軸の方向を深さ方向と称する場合がある。また、本明細書では、Ｘ軸およびＹ軸を含めて、半導体基板の上面および下面に平行な方向を、水平方向と称する場合がある。

【0015】

本明細書において「同一」または「等しい」のように称した場合、製造ばらつき等に起因する誤差を有する場合も含んでよい。当該誤差は、例えば１０％以内である。

【0016】

図１は、半導体装置１００の製造方法の一例を説明する図である。半導体装置１００の製造方法は、研削段階Ｓ１０１およびスピンエッチング段階Ｓ１０２を備える。

【0017】

図２は、半導体装置１００の一例を示す図である。半導体装置１００は、一例として、インバータ等の電力変換装置として機能する。半導体装置１００は、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、ＦＷＤ（Ｆｒｅｅ Ｗｈｅｅｌ Ｄｉｏｄｅ）等のダイオードおよびこれらを組み合わせたＲＣ（Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ）－ＩＧＢＴ、並びにＭＯＳトランジスタ等を備えてもよい。これらの例に限定されなくてよい。

【0018】

半導体装置１００は、半導体基板１０を備える。本例における半導体基板１０は、上面視における形状がほぼ円形のウエーハである。本明細書では、半導体基板１０を研削する工程以外の工程を省略している。半導体装置１００の製造方法は、半導体基板１０の所定の領域に不純物を注入する工程、半導体基板１０をアニールする工程、半導体基板１０の表面に絶縁膜、電極または配線等を形成する工程を含んでよい。これらの工程により、半導体基板１０にトランジスタ等の半導体素子が形成される。半導体基板１０は、半導体材料で形成された基板である。一例として半導体基板１０はシリコン基板であるが、半導体基板１０の材料はシリコンに限定されない。半導体基板１０の直径Ｄ１は、一例として２００±５ｍｍまたは３００ｍｍ±５ｍｍが良く使われる。ただしこの値に制限されるものではない。本例では、半導体基板１０の直径Ｄ１は、３００ｍｍ以上である。半導体基板１０の直径Ｄ１が３００ｍｍ以上であるウエーハを大口径ウエーハとする。ただし、半導体基板１０の直径Ｄ１は、２００ｍｍ±５ｍｍであってもよい。また、半導体基板１０は、第１面１１および第２面１２を有する。

【0019】

半導体基板１０の第２面１２は、ＩＧＢＴやＭＯＳトランジスタ等のゲート構造が形成される面であってよい。ゲート構造は、例えばゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース領域、エミッタ領域、および、チャネル領域の少なくとも一つを含む構造である。研削段階Ｓ１０１において、第２面１２にはゲート構造が形成された状態であってよく、まだ形成されていない状態であってもよい。半導体基板１０の第２面１２は、いわゆるデバイス面であってよい。

【0020】

半導体基板１０の第１面１１は、半導体基板１０の第２面１２と逆側の面であってよい。本例において、半導体基板１０の第１面１１は、研削段階Ｓ１０１およびスピンエッチング段階Ｓ１０２における処理面である。まず説明のため、研削段階Ｓ１０１の比較例およびスピンエッチング段階Ｓ１０２の比較例を説明する。

【0021】

図３ａおよび図３ｂは、研削段階Ｓ１０１の比較例を説明する図である。図３ａは、研削段階Ｓ１０１において、研削途中の半導体装置１００を説明する図である。図３ｂは、研削段階Ｓ１０１において、研削後の半導体装置１００を説明する図である。

【0022】

研削段階Ｓ１０１において、半導体基板１０の第１面１１を研削する。研削段階Ｓ１０１において、半導体基板１０は、テーブル１１２に支持される。図３ａにおいて、半導体基板１０の第２面１２は、テーブル１１２に支持される。テーブル１１２は、チャックテーブルであってよい。なお、半導体基板１０の第２面１２とテーブル１１２の間には、保護テープが設けられてもよい。半導体基板１０の第２面１２とテーブル１１２の間に保護テープを設けることにより、半導体基板１０の第２面１２を保護することができる。保護テープは、例えば感圧テープやＵＶテープ等の粘着性のあるテープが良く使われるが、その他にも、レジストなどの有機塗布膜、静電気力による吸着シート、または接着剤を塗布した支持円板なども使用可能である。半導体基板１０の第２面１２とテーブル１１２の間に保護テープを設ける場合、研削段階Ｓ１０１の後かスピンエッチング段階Ｓ１０２の後に保護テープ剥離段階を設けても良い。

【0023】

研削段階Ｓ１０１において、半導体基板１０の第１面１１は砥石１１０によって研削される。研削段階Ｓ１０１は、例えば、バックグラインダ（ＢＧ）等の研削装置を用いて実施される。また、研削段階Ｓ１０１において、砥石１１０を回転させる。砥石１１０の１分毎の回転数（ｒｏｔａｔｉｏｎｓ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅ）は、一例として、２０００～４０００ｒｐｍである。砥石１１０は、回転しながらＺ軸に平行に移動することで研削してよい。砥石１１０は、研削する際に半径方向にも移動してもよい。なお、研削段階Ｓ１０１において、半導体基板１０を回転させながら研削してよい。

【0024】

図３ｂに示す通り、比較例に係る研削段階Ｓ１０１の後、半導体基板１０は、一定の厚さＴ１で加工される。厚さＴ１は、１０％以上の誤差があっても一定としてよい。本明細書において、厚さとは、Ｚ軸方向における上面の高さと下面の高さの差である。図３ａにおいて、半導体基板１０の厚さＴ１は、第１面１１の高さと第２面１２の高さの差である。本明細書において、高さとは、一定の基準からの高さである。各図において、基準とは、半導体装置１００の各構成要素の内、Ｚ軸方向において最も下側に設けられている部分であってよい。図３ｂにおいて、基準は、例えば、半導体基板１０の第２面１２である。

【0025】

本例において、研削段階Ｓ１０１では、半導体基板１０の外周に外周余剰領域５２を形成する。つまり、研削段階Ｓ１０１において、半導体基板１０の外周に外周余剰領域５２が残るように外周余剰領域５２の内側を研削する。外周余剰領域５２を外周に残すことにより、半導体基板１０にリング状の補強構造を残すことができる。したがって、研削段階Ｓ１０１の後において、半導体基板１０の反りを抑制することができる。また、研削段階Ｓ１０１の後工程において、半導体基板１０の取り扱いが容易となる。外周余剰領域５２よりも内側の半導体基板１０の領域を領域５４とする。外周余剰領域５２の形状は、図１０において詳細に説明する。

【0026】

本例において、外周余剰領域５２を除く半導体基板１０の厚さをＴ１とする。Ｔ１は、領域５４における半導体基板１０の厚さであってよい。また、本例において、外周余剰領域５２における半導体基板１０の厚さをＴ２とする。Ｔ２は、外周余剰領域５２における半導体基板１０の最大厚さであってよい。研削段階Ｓ１０１における研削深さは、Ｔ２とＴ１の差であってよい。研削段階Ｓ１０１における研削深さは、４００μｍ以上であってよい。Ｔ２は厚いほど半導体基板１０の強度が増すので、Ｔ２は可能な限り厚い方がよく、Ｔ１は半導体装置の耐圧によって必要な厚さに設定する必要があるので、Ｔ１は一例として５０～３００μｍである。また、Ｔ２は７００μｍ前後であってよい。したがって、研削段階Ｓ１０１における研削深さは、４００μｍ以上となる。

【0027】

図４ａおよび図４ｂは、スピンエッチング段階Ｓ１０２の比較例を説明する図である。図４ａは、スピンエッチング段階Ｓ１０２において、処理途中の半導体装置１００を説明する図である。図４ｂは、スピンエッチング段階Ｓ１０２において、処理後の半導体装置１００を説明する図である。

【0028】

スピンエッチング段階Ｓ１０２において、半導体基板１０の第１面１１を薬液によりエッチングする。スピンエッチング段階Ｓ１０２において用いられる薬液を薬液Ａとする。薬液Ａは、半導体基板１０をエッチングする薬液であってよい。本例において、薬液Ａは、シリコンエッチング液である。シリコンエッチング液とは、例えば、フッ硝酸またはフッ硝酸を含む混合液である。シリコンエッチング液は、市販の薬液であってよい。図４ａにおいて、装置１２０は、半導体基板１０の第１面１１に薬液Ａを吐出してよい。装置１２０は、薬液Ａを吐出するノズルを有してよい。

【0029】

研削段階Ｓ１０１の実施後に、半導体基板１０の第１面１１には厚さ数μｍ～数十μｍの加工歪み層が残留することが知られている。加工歪み層の厚さは研削段階Ｓ１０１で使用する砥石の砥粒径に依存する。砥粒径が大きい荒い砥石を用いた方が研削段階Ｓ１０１のスループットが向上するが、加工歪層の厚みが増してしまう。当該加工歪み層は、ウエーハ割れの原因となり得る。スピンエッチング段階Ｓ１０２を実施することにより、加工歪み層を除去することができる。したがって、ウエーハ割れを抑制することができる。図４ｂに示す通り、スピンエッチング段階Ｓ１０２の後、半導体基板１０は、厚さＴ３で加工される。

【0030】

スピンエッチング段階Ｓ１０２において、半導体基板１０を回転した状態で薬液Ａによりエッチングしてよい。半導体基板１０の１分毎の回転数は、一例として５００ｒｐｍ以上から１５００ｒｐｍ以下の範囲である。半導体基板１０の回転数は高い方がエッチングの均一性がよいが、１５００ｒｐｍを超えるとウエーハの破損が起こりやすい。スピンエッチング段階Ｓ１０２は、枚葉式スピンエッチング方式により実施されてよい。

【0031】

加工歪み層を除去する前は、ウエーハ割れが起こりやすい。そのため、スピンエッチング段階Ｓ１０２において、半導体基板１０を高速回転させると、ウエーハ割れが生じやすい。この問題は、直径Ｄ１が３００ｍｍ以上である大口径ウエーハで顕著である。したがって、大口径ウエーハの場合、スピンエッチング段階Ｓ１０２において、半導体基板１０の回転数を下げることが好ましい。

【0032】

図５は、半導体基板１０を低速回転させた場合における、半導体基板１０の面内のエッチング量を示す図である。図５において、半導体基板１０を低速回転させた場合の結果を実線で示している。横軸は、半導体基板１０の中心からの相対位置を示し、縦軸は当該相対位置におけるエッチング量を示す。本例において、半導体基板１０の直径Ｄ１は、およそ３００ｍｍである。したがって、半導体基板１０の中心からの相対位置が１４４ｍｍ、－１４４ｍｍの箇所は、半導体基板１０の外周付近である。図５における半導体基板１０の１分毎の回転数は、一例として５００ｒｐｍである。図５に示す通り、半導体基板１０の外周側において、半導体基板１０の中心側と比べ、エッチング量が上がる傾向が見られる。

【0033】

図６は、研削段階Ｓ１０１後およびスピンエッチング段階Ｓ１０２後における半導体基板１０の厚さを示す図である。横軸は、半導体基板１０の中心からの相対位置を示し、縦軸は当該相対位置における半導体基板１０の厚さを示す。図６においても、半導体基板１０の１分毎の回転数は、５００ｒｐｍである。なお、研削段階Ｓ１０１後における半導体基板１０の厚さとは、図３ｂの厚さＴ１であってよい。スピンエッチング段階Ｓ１０２後における半導体基板１０の厚さとは、図４ｂの厚さＴ３であってよい。

【0034】

研削段階Ｓ１０１後に比べ、スピンエッチング段階Ｓ１０２後では、半導体基板１０の外周側で半導体基板１０の厚さが薄くなってしまう。これは、図５で説明した通り、半導体基板１０を低速回転させた場合、半導体基板１０の外周側では、半導体基板１０の中心側と比べ、エッチング量が上がるためである。これは低速回転では薬液にかかる遠心力が弱く、外周余剰領域５２を超えられずに薬液が半導体基板１０の外周側に滞留してしまうためと考えている。したがって、半導体基板１０の面内における均一性が悪化してしまう。

【0035】

図７ａおよび図７ｂは、研削段階Ｓ１０１の実施例を説明する図である。図７ａは、実施例における、研削段階Ｓ１０１途中の半導体装置１００を説明する図である。図７ｂは、実施例における、研削段階Ｓ１０１後の半導体装置１００を説明する図である。

【0036】

図７ｂにおいて、領域５４のＸＹ面における中心を含む部分を中央部１４とする。また、領域５４のＸ軸、Ｙ軸における端の部分を端部１６とする。図７ｂにおいて、外周余剰領域５２よりも内側の半導体基板の領域５４において、領域５４の端部１６における半導体基板１０の厚さは、領域５４の中央部１４における半導体基板１０の厚さより大きい。本例において、半導体基板１０の厚さは、領域５４において、端部１６から中央部１４まで、単調に減少する。つまり、研削段階Ｓ１０１後において、外周側における半導体基板１０の厚さを、中心側における半導体基板１０の厚さより厚くしている。研削段階Ｓ１０１において、半導体基板１０をこのように加工することにより、スピンエッチング段階Ｓ１０２において半導体基板１０の厚さを均一にすることができる。また、スピンエッチング段階Ｓ１０２において低速回転で半導体基板１０を処理することができ、ウエーハの破損を防止することができる。

【0037】

図７ｂにおいて、半導体基板１０は、領域５４において、スロープ部５６を有してよい。スロープ部５６は、半導体基板１０の半径方向において高さが変化する部分であってよい。スロープ部５６の高さとは、半導体基板１０の第１面１１が最小厚さとなる部分を基準とした高さであってよい。つまり、スロープ部５６の高さとは、中心側における半導体基板１０の第１面１１の高さを基準とした高さであってよい。本例において、半導体基板１０の半径方向とは、Ｘ軸方向である。半導体基板１０の半径方向は、半導体基板１０の円周方向と垂直であってよい。本例において、スロープ部５６の高さは、半導体基板１０の中心側に向かうにつれて低くなっている。スロープ部５６は、外周余剰領域５２と接していてよい。スロープ部５６を形成することにより、領域５４の端部１６における半導体基板１０の厚さを領域５４の中央部１４における半導体基板１０の厚さより厚くすることができる。本例において領域５４は、スロープ部５６のみ有している。つまり、領域５４の全体がスロープ部５６であってよい。

【0038】

スロープ部５６を形成するために、図７ａにおいて、半導体基板１０の半径方向に対して砥石１１０の回転軸を傾けることにより、半導体基板１０を研削する。図７ａの例では、砥石１１０の下面は、Ｘ軸方向に傾きを有するように配置される。つまり、砥石１１０の回転軸を前傾させる方向（Ｙ軸方向）と垂直な方向（Ｘ軸方向）に対して砥石１１０の回転軸を傾かせる。砥石１１０の回転軸を前傾させる方向（Ｙ軸方向）については、図１２を用いて後述する。図７ａでは、砥石１１０の回転軸をＺ軸方向に対して角度θ１傾けている。半導体基板１０の半径方向に対して砥石１１０の回転軸を傾けて半導体基板１０を研削することにより、スロープ部５６を形成することができる。

【0039】

砥石１１０の直径Ｄ３は、領域５４の半径（領域５４の直径Ｄ４の半分）よりも大きくてよい。ただし、直径Ｄ３が領域５４の半径より大きくなりすぎると領域５４の中心の周辺に同心円状の凹み部が形成されてしまう。直径Ｄ３が領域５４の半径の１１０％以下程度とすることで、凹み量を高さＨ５の１／１０程度に抑えることができるのでデバイス特性などに問題は起こらない。したがって、直径Ｄ３は領域５４の半径以上、且つ、半径の１１０％以下程度とするのがよい。

【0040】

図７ｂにおいて、スロープ部５６の傾斜角度をθ２とする。スロープ部５６の傾斜角度θ２とは、半導体基板１０の半径方向に対する傾斜角度である。傾斜角度θ２を決定するには、例えば図５のようなエッチング量の直径方向の分布を参考にすればよい。図５によれば、半導体基板１０の外周側から３０ｍｍ付近までの領域においてエッチング量は増加する傾向があり、特に半導体基板１０の外周側から１５ｍｍ付近までの領域においてエッチング量の増加が大きい。図５に具体的な数値は示していないが、エッチング量の最大値と最小値の差は５０μｍ以下である。 これらから、スロープ部５６の傾斜角度θ２は、1度以下であってよい。スロープ部５６の傾斜角度θ２は、０．１度以下であってもよい。スロープ部５６の傾斜角度θ２を１度以下とすることにより、領域５４の広範囲にわたってスロープ部５６を形成することができる。

【0041】

また、スロープ部５６の高さをＨ５とする。スロープ部５６の高さＨ５は、スロープ部５６の最大高さであってよい。スロープ部５６の高さＨ５は、スロープ部５６の内、外周余剰領域５２と接する部分の高さであってよい。スロープ部５６の高さＨ５は図５のエッチング量の最大値と最小値の差から決定して良い。エッチング量の最大値と最小値の差は５０μm以下であることを述べたが、本願発明者らが調査したところでは装置の調整によっては２０μm以下に調整可能であった。 よって、スロープ部５６の高さＨ５は、５０μｍ以下であってよい。スロープ部５６の高さＨ５は、２０μｍ以下であってよい。スロープ部５６の高さＨ５は、半導体基板１０の厚さ以下であってよい。例えば、スロープ部５６の高さＨ５は、外周余剰領域５２における半導体基板１０の厚さＴ２以下である。

【0042】

また、スロープ部の幅をＤ５とする。図７ｂにおいて、スロープ部５６の幅Ｄ５とは、半導体基板１０の円周方向におけるスロープ部５６の半径方向の幅である。スロープ部５６の幅Ｄ５は、１５ｍｍ以上であってよい。スロープ部５６の幅Ｄ５は、２０ｍｍ以上であってよい。スロープ部５６の幅Ｄ５は、３０ｍｍ以上であってよい。スロープ部５６の幅Ｄ５は、１００ｍｍ以上であってよい。スロープ部５６の幅Ｄ５は、半導体基板１０の半径（半導体基板１０の直径Ｄ１の半分）の１０％以上であってよい。スロープ部５６の高さＨ５およびスロープ部５６の幅Ｄ５をこのような値にすることにより、スロープ部５６の傾斜角度を１度以下とすることができる。

【0043】

図８ａおよび図８ｂは、スピンエッチング段階Ｓ１０２の実施例を説明する図である。図８ａは、スピンエッチング段階Ｓ１０２において、処理途中の半導体装置１００を説明する図である。図８ｂは、スピンエッチング段階Ｓ１０２において、処理後の半導体装置１００を説明する図である。なお、図８ａにおけるスピンエッチング処理は、図４ａにおけるスピンエッチング処理と同一であってよい。

【0044】

図８ｂに示す通り、研削段階Ｓ１０１において外周側における半導体基板１０の厚さを、中心側における半導体基板１０の厚さより厚くしているため、スピンエッチング段階Ｓ１０２において半導体基板１０の厚さＴ３を均一にすることができる。また、スピンエッチング段階Ｓ１０２において低速回転で半導体基板１０を処理することができ、ウエーハの破損を防止することができる。

【0045】

図９ａ、図９ｂおよび図９ｃは、研削段階Ｓ１０１の他の例を説明する図である。図９ａは、半導体基板１０の研削を開始するときの状態を示す。図９ｂは、半導体基板１０の研削を終了したときの状態を示す。図９ｃは、研削段階Ｓ１０１後の半導体装置１００を説明する図である。

【0046】

図９ａおよび図９ｂに示すように、研削段階Ｓ１０１においては、領域５４の端部１６から領域５４の中央部１４の側へ砥石１１０を移動させながら、半導体基板１０を研削する。本例において、半導体基板１０の円周方向において半導体基板１０の中心側へ砥石１１０を移動させている。砥石１１０を移動させて半導体基板１０を研削することにより、スロープ部５６を半導体基板１０に形成することができる。

【0047】

また、本例において、砥石１１０が中心側に向かうにつれて、砥石１１０の位置を低くしている。図９ｂにおけるテーブル１１２からの砥石１１０の高さＨ２は、図９ａにおけるテーブル１１２からの砥石１１０の高さＨ１より低い。このように砥石１１０を移動させることにより、スロープ部５６を容易に形成することができる。

【0048】

また、砥石１１０の直径Ｄ３は、領域５４の半径（領域５４の直径Ｄ４の半分）以上である必要があるが、大きくなりすぎると研削痕の形成が問題となるため領域５４の半径の１１０％程度未満とするのがよい。砥石１１０の直径Ｄ３は、一例として、領域５４の半径の１００％以上、１１０％未満であってよい。

【0049】

なお、図９ｃに示す通り、領域５４は、スロープ部５６に加えて平坦部５８を有してよい。平坦部５８は、半導体基板１０の厚さＴ４が一定の領域であってよい。平坦部５８は、スロープ部５６に囲まれていてよい。平坦部５８における半導体基板１０の厚さＴ４は、中央部１４における半導体基板１０の厚さであってよい。

【0050】

また、図７ｂと同様にスロープ部５６の傾斜角度θ２は、1度以下であってよい。図７ｂと同様にスロープ部５６の高さＨ５は、２０μｍ以下であってよい。図７ｂと同様にスロープ部５６の幅Ｄ５は、１５ｍｍ以上であってよい。

【0051】

図１０は、図９ｃにおける領域Ａを詳細に説明する図である。図９ｃにおいて、領域Ａは一点鎖線で囲まれる領域である。図１０において、半導体基板１０は、外周余剰領域５２、スロープ部５６、平坦部５８を有する。図１０では、図９ｃで省略されていた、外周余剰領域５２について詳細に示している。図７ｂおよび後述する図１１ｂについても、外周余剰領域５２が図１０と同じ構造であってよい。なお、図１０は研削段階Ｓ１０１において、２軸式研削装置を用いて加工した一例であり、別方式の研削装置を用いて研削段階Ｓ１０１を実施した場合においては同様の形状とならない。２軸式研削装置とは、砥石１１０の回転軸を２つ備える装置であってよく、研削段階Ｓ１０１で、最初、砥粒径が大きい荒い砥石１１０を取り付けた回転軸を用いて研削を行い、その後、続けて砥粒径が小さい砥石１１０を取り付けた回転軸を用いて研削を行ってよい。砥粒径が大きい砥石を用いることで、研削段階Ｓ１０１のスループットが向上するが、加工歪層の厚みが増してしまう。砥粒径が小さい砥石１１０を用いることで、研削段階Ｓ１０１のスループットが低下するが、加工歪層の厚みを減らすことができる。本例において、外周余剰領域５２の形状を詳細に説明する。図７ｂにおける外周余剰領域５２も同様の形状を有していてもよい。なお、図１０の半導体基板１０の形状・寸法は、図９ｃの半導体基板１０の形状・寸法と必ずしも一致しない。

【0052】

外周余剰領域５２は、スロープ部６４を有してよい。本例において、外周余剰領域５２は、第１部分６２、スロープ部６４および第２部分６６を有してよい。第１部分６２および第２部分６６は、半導体基板１０の半径方向において厚さが一定の部分であってよい。スロープ部６４は、半導体基板１０の半径方向において厚さが変化する部分であってよい。本例において、半径方向とは、Ｘ軸方向である。

【0053】

第１部分６２の幅をＤ６とする。図１０において、第１部分６２の幅Ｄ６とは、半導体基板１０の円周方向における第１部分６２の半径方向の幅である。第１部分６２の幅Ｄ６は、１ｍｍ以上５ｍｍ以下であってよい。また、第１部分６２における半導体基板１０の厚さは、外周余剰領域５２における半導体基板１０の厚さＴ２としてよい。厚さＴ２は、一例として、７００μｍ以上８００μｍ以下であってよい。

【0054】

図１０において、スロープ部６４の傾斜角度をθ３とする。スロープ部６４の傾斜角度θ３は、３０度以上であってよい。スロープ部６４の傾斜角度θ３は４５度以下であってよい。つまり、外周余剰領域５２のスロープ部６４の傾斜角度θ３は、領域５４のスロープ部５６の傾斜角度θ２より大きくてよい。外周余剰領域５２のスロープ部６４の傾斜角度θ３は、領域５４のスロープ部５６の傾斜角度θ２の３０倍以上であってよい。したがって、外周余剰領域５２のスロープ部６４と領域５４のスロープ部５６を判別することができる。なお、外周余剰領域５２のスロープ部６４の傾斜角度θ３は、３０度以上４５度以下の例に限定されない。外周余剰領域５２のスロープ部６４の傾斜角度θ３は、８０度以上であってもよい。つまり、外周余剰領域５２のスロープ部６４は、第２部分６６に対してほぼ垂直であってもよい。

【0055】

第２部分６６の幅をＤ７とする。図１０において、第２部分６６の幅Ｄ７とは、半導体基板１０の円周方向における第２部分６６の半径方向の幅である。第２部分６６の幅Ｄ７は、０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であってよい。

【0056】

また、第２部分６６における半導体基板１０の厚さをＴ６とする。第２部分６６における半導体基板１０の厚さＴ６と平坦部５８における半導体基板１０の厚さＴ４の差を厚さＴ７とする。厚さＴ７は、３０μｍ以上であってよい。厚さＴ７は、８０μｍ以下であってよい。なお、平坦部５８における半導体基板１０の厚さＴ４は、６０μｍ以上であってよい。平坦部５８における半導体基板１０の厚さＴ４は、３５０μｍ以下であってよい。

【0057】

図１１ａおよび図１１ｂは、研削段階Ｓ１０１の他の例を説明する図である。図１１ａは、半導体基板１０の研削を開始するときの状態を示す。図１１ｂは、研削段階Ｓ１０１後の半導体装置１００を説明する図である。

【0058】

本例では、図１１ａに示す状態で、砥石１１０の回転軸を前傾させて、第１面１１を研削する。砥石１１０の回転軸を前傾させるとは、半導体基板１０の円周方向に対して、砥石１１０の下面を傾けることを指す。本例において、半導体基板１０の円周方向とは、Ｙ軸方向である。本例の砥石１１０の下面は、ＹＺ面において傾きを有している。本例では、砥石１１０の下面は、Ｙ軸方向に対して傾き（前傾角度）を有するように配置される。前傾角度については、図１２において後述する。砥石１１０の回転軸を前傾させて、第１面１１を研削することにより、半導体基板１０に、外周余剰領域５２と接するスロープ部を形成することができる。

【0059】

図１１ｂにおいて、領域５４のＸＹ面における中心を含む部分を中央部１４とする。また、領域５４のＸ軸、Ｙ軸における端の部分を端部１６とする。本例では、中央部１４を通る領域５４のＸＺ面において、第１面１１が中央部１４と端部１６の間で下に凸の放物線状の形状となってよい。本例において、中央部１４での半導体基板１０の厚さをＴ１０とする。また、端部１６での半導体基板１０の厚さをＴ１１とする。また、中央部１４と端部１６の間において、半導体基板１０の厚さが最も薄いところを薄部１５とし、薄部１５の半導体基板１０厚さをＴ１２とする。端部１６と薄部１５の間の第１面１１をスロープ部６８とし、スロープ部６８の高さをＨ１１とする。半導体基板１０の厚さは、端部１６から薄部１５まで、単調に減少する。つまり、スロープ部６８の高さＨ１１は、端部１６での高さであってよい。高さＨ１１は、厚さＴ１１と厚さＴ１２の差であってよい。また、中央部１４と薄部１５間の第１面１１をスロープ部６９とし、スロープ部６９の高さをＨ１０とする。半導体基板１０の厚さは、中央部１４から薄部１５まで、単調に減少する。つまり、スロープ部６９の高さＨ１０は、中央部１４での高さであってよい。スロープ部６９の高さＨ１０は、厚さＴ１０と厚さＴ１２の差であってよい。スロープ部６８およびスロープ部６９は半導体基板１０の半径方向において高さが変化する部分であってよい。

【0060】

図１１ｂにおいて、スロープ部６８の傾斜角度をθ４とする。スロープ部６８の傾斜角度θ４は、薄部１５と端部１６とを直線でつないだ際の基準面に対する角度であってよい。基準面は、例えば、半導体基板１０の第２面１２と平行な面である。また、スロープ部６８の幅をＤ８とする。スロープ部６８の幅Ｄ８は、端部１６と薄部１５の間の幅であってよい。

【0061】

本例において、図１１ｂに示す通り中央部１４が凸形状となってしまうが、発明者の実験によって、砥石１１０の直径Ｄ３を領域５４の半径（領域５４の直径Ｄ４の半分）よりも大きくすることで、高さＨ１１に比べ高さＨ１０を小さくすることが可能であることが分かった。一例として、砥石１１０の直径Ｄ３を領域５４の半径の１１０％以上とすることで、Ｈ１０をＨ１１の２０％程度以下とすることができた。つまり、砥石１１０の直径Ｄ３を領域５４の半径の１１０％以上とすることで、Ｔ１０とＴ１１とがＴ１２より大きく、且つ、Ｔ１０をＴ１１より小さくなるように、Ｔ１２≦Ｔ１０＜Ｔ１１とできることが分かった。

【0062】

また、直径Ｄ３を領域５４の半径より大きくしすぎると、研削面の深い研削痕が増えてしまうことが分かった。一例として、本例において砥石１１０の直径Ｄ３を領域５４の半径の１３０％以下とすることで、研削段階Ｓ１０１において研削面の深い研削痕が増えるのを抑えることができた。つまり、砥石１１０の直径Ｄ３を領域５４の半径（領域５４の直径Ｄ４の半分）の１１０％以上１３０％以下とすることで、研削面の深い研削痕が増えるのを抑えながら、所望の高さのスロープ部６８を形成し、且つ、スロープ部６９の高さをスロープ部６８の高さに比べ小さくできる。そして、研削段階Ｓ１０１において、半導体基板１０をこのように加工することにより、スピンエッチング段階Ｓ１０２において半導体基板１０の厚さを均一にすることができる。また、スピンエッチング段階Ｓ１０２において低速回転で半導体基板１０を処理することができ、ウエーハの破損を防止することができる。

【0063】

また、図７ｂと同様にスロープ部６８の傾斜角度θ４は、１度以下であってよい。図７ｂと同様にスロープ部６８の高さＨ１１は、２０μｍ以下であってよい。図７ｂと同様にスロープ部６８の幅Ｄ８は、１５ｍｍ以上であってよい。

【0064】

図１２は、前傾角度θ５を説明する図である。図１２では、ＹＺ面における研削段階Ｓ１０１を示している。砥石１１０の下面は、Ｙ軸方向に対して前傾角度θ５を有するように配置される。

【0065】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

【符号の説明】

【0066】

１０・・半導体基板、１１・・第１面、１２・・第２面、１４・・中央部、１５・・薄部、１６・・端部、５２・・外周余剰領域、５４・・領域、５６・・スロープ部、５８・・平坦部、６２・・第１部分、６４・・スロープ部、６６・・第２部分、６８・・スロープ部、６９・・スロープ部、１００・・半導体装置、１１０・・砥石、１１２・・テーブル、１２０・・装置

【図1】

【図2】

【図3a】

【図3b】

【図4a】

【図4b】

【図5】

【図6】

【図7a】

【図7b】

【図8a】

【図8b】

【図9a】

【図9b】

【図9c】

【図10】

【図11a】

【図11b】

【図12】