(57)【要約】【課題】  ＴＴＶ、表面粗さが優れた厚み１０〜３０μｍのＳｉＣ基板を製造する。【解決手段】  無機材料製基板支持プレート３の表面に溶剤型ポリイミド樹脂接着剤４を用いてＳｉＣ基板１を貼付した積層体ｗを形成し、この積層体を基板用チャック５上にＳｉＣ基板面を上方に向けて載置し、カップホイール型ダイヤモンド砥石２を前記ＳｉＣ基板１面に摺擦させてＳｉＣ基板面を研削加工する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機材料製基板支持プレートの表面に軟化温度が２８０℃以上の溶剤型ポリイミド樹脂接着剤を用いてＳｉＣ基板を貼付した積層体を形成し、
この積層体を基板用チャック上にＳｉＣ基板面を上方に向けて載置し、
ついで、回転しているカップホイール型ダイヤモンド砥石を前記積層体のＳｉＣ基板面に当接、摺擦させてＳｉＣ基板面を研削加工する、
ことを特徴とする、炭化珪素基板の平坦化研削加工方法。
【請求項２】
無機材料製基板支持プレートが、石英ガラス板、無機アルカリガラス板、および、合成サファイア板より選ばれた基板支持プレートであることを特徴とする、請求項１記載の炭化珪素基板の平坦化研削加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワー半導体デバイスのウエーハ材料として利用されるＳｉＣ基板の薄肉化方法に関わる。より詳しくは、カップホイール型研削砥石を用いて炭化珪素基板の表面を研削加工して厚み１０〜５０μｍの炭化珪素基板を製造する基板の研削加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳｉＣ基板表面を砥石で研削加工してＳｉＣ基板の肉厚を減少させる平坦化加工方法は、種々提案されている。例えば、特開２００９−１０５１２７号公報（特許文献１）に、炭化珪素で形成されると共に一面および他面を有する板状の半導体基板（１０）に半導体デバイスが形成されたものをチップ単位に分割することで形成される炭化珪素半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板を用意する工程と、
前記半導体基板の一面を表面とし、他面を裏面としたとき、前記半導体基板の表面側に素子構造を形成する工程と、
前記半導体基板に前記素子構造を形成した後、平坦面を有する設置台に対し、前記半導体基板の表面を前記平坦面に向けて前記半導体基板を前記設置台に設置し、前記平坦面に対して平行に前記半導体基板の裏面を研削または研磨する工程と、
前記半導体基板の裏面を研削または研磨した後、当該裏面に対して平行に前記半導体基板の表面を研削および研磨する工程とを含んでいることを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方法を提案している。実施例では、基板の研磨量は２μｍ厚みに過ぎない。
【０００３】
また、特開２００９−１６６１５０号公報（特許文献２）は、カップホイール型砥石に設けられたリング状の加工面を複数の板状のウエーハの一面にそれぞれ押し付けて前記各一面をロータリー研削する研削工程を含んだウエーハの製造方法であって、
前記研削工程は、
前記ウエーハを複数用意する工程と、
前記台座の上に前記複数のウエーハを配置するとともに、前記台座の上であって当該台座の中心を通過するように設定されたカップホイール型砥石に設けられたリング状の加工面の前記台座上に位置する領域で、前記台座の中心から前記台座の一方の端部までの前記台座上に位置する前記加工面の領域において、少なくとも１点が前記台座上に貼り付けられた前記ウエーハあるいは落ち込み防止基板と接触するとともに、前記台座の中心から前記台座の他方の端部までの前記台座上に位置する前記加工面の領域においても少なくとも１点が前記台座上に貼り付けられた前記ウエーハあるいは落ち込み防止基板と接触するように配置した前記台座上の前記ウエーハあるいは前記落ち込み防止基板を研削する工程を含むことを特徴とするウエーハの製造方法を提案する。
【０００４】
この実施例では、台座（業界ではテンプレート、支持板とも言う）にウエーハを融着させるホットメルト型接着剤は、融点６０〜１１０℃のワックスである。
【０００５】
また、特開２００９−２９００６２号公報（特許文献３）は、炭化珪素基板の表面にトレンチを形成する工程と、
前記トレンチを埋め込むように、前記炭化珪素基板の表面に炭化珪素からなるエピタキシャル層を形成する工程と、
前記エピタキシャル層のうち前記トレンチ内を埋め込んでいる部分のみを残し、前記炭化珪素基板の表面を露出させるように、前記エピタキシャル層のうちの不要部分を除去して平坦化する工程と、を含む炭化珪素半導体装置の製造方法において、
前記平坦化する工程は、前記炭化珪素基板の裏面を基準面としつつ該炭化珪素基板の裏面を可変な状態で加圧することにより研磨部材に押し当て、前記エピタキシャル層を形成する工程にて該エピタキシャル層の表面に生成された突起状生成物を研磨により除去する工程と、
前記突起状生成物を除去した後の前記エピタキシャル層の表面を基準面として前記炭化珪素基板の裏面を５〜１０μｍ厚み研削する工程と、
前記研削後の前記炭化珪素基板の裏面を基準面として前記エピタキシャル層のうちの不要部分を研削により除去する工程と、を含んでいることを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方法を提案する。
【０００６】
特開２０１１−２０６８６７号公報（特許文献４）は、被加工物（基板）を保持する保持面を備えたチャックテーブルと、該チャックテーブルの保持面に保持された被加工物を研削するための研削砥石を備えた研削ホイールおよび該研削ホイールを回転駆動するための駆動源を備えた研削手段と、該研削手段を該チャックテーブルの保持面に対して垂直な方向に研削送りする研削送り手段とを具備する研削装置によって、該チャックテーブルを回転し該研削ホイールを回転しつつ研削送りして該チャックテーブルの保持面に保持された硬質基板を研削する硬質基板の研削方法であって、
該チャックテーブルの保持面と研削砥石の研削面とを非平行状態で研削砥石の研削面を硬質基板に作用せしめて研削を開始する第１の研削工程と、
該第１の研削工程において研削砥石による研削が進行したら該チャックテーブルの保持面と研削砥石の研削面とを非平行状態から徐々に平行状態に変化させて研削砥石の研削面を硬質基板に作用せしめて研削する第２の研削工程と、を含む、
ことを特徴とする反りの小さい硬質基板を得る研削方法を提案する。
【０００７】
特開２０１１−２１２８２０号公報（特許文献５）は、硬質基板（サファイア基板、ＳｉＣ基盤）の被加工面を研削して所定の厚みに形成する硬質基板の研削方法であって、
硬質基板の被加工面に傷を付けて梨地面に形成する梨地加工工程と、
該梨地加工工程が実施された硬質基板の被加工面をダイヤモンド研削砥石によって研削し、所定の厚みに研削する研削工程と、を含む、
ことを特徴とする硬質基板の研削方法を提案する。
【０００８】
この実施例では、厚み４００μｍのサファイア基板が厚み３００μｍの取り代で研削加工され、厚み１００μｍの基板に平坦化加工されている。
【０００９】
特開２０１１−２１６７６３号公報（特許文献６）は、表面に回路形成面を有する円盤形状のウエーハの裏面を研削し所定厚みに薄化するウエーハの加工方法であって、
該ウエーハの外周全周に渡り、該ウエーハの外径が裏面から表面に向かって拡径するように外周が傾斜する外周傾斜面を形成する傾斜面形成工程と、
該ウエーハの該外周傾斜面全体及び該ウエーハの表面に接着剤を塗布して該ウエーハの表面側を支持部材に貼着する貼着工程と、
該ウエーハが所定厚みに形成されるまで該裏面を研削する研削工程と、
該研削工程終了後のウエーハから該接着剤及び該支持部材を剥離する剥離工程と、
から構成される、ウエーハの加工方法を提案する。
【００１０】
このウエーハの加工方法では、基板の厚さが５０μｍ以下のように極めて薄くなるまで薄化しても、ウエーハの反り及びそれに起因する外周縁の接着剤からの剥離が生じないようにして研削加工するので、ウエーハの割れやクラックの発生を防止する利点がある。
【００１１】
更に、特開２０１１−２２２６０７号公報（特許文献７）は、
（ａ）表面側に素子活性領域が形成されたＳｉＣ基板を準備する工程と、
（ｂ）前記ＳｉＣ基板の前記表面を平坦面に固定し、裏面を研削する工程と、
（ｃ）前記ＳｉＣ基板の前記表面を前記平坦面に固定したまま、前記研削による前記ＳｉＣ基板の反りを相殺する応力を付与する内部応力層を、前記ＳｉＣ基板内部に形成する工程と、
を備える反りの小さなＳｉＣ半導体素子の製造方法を提案する。
【００１２】
一方、溶剤型ポリイミド組成物は、半導体用接着剤、プリント回路基板用印刷インクのバインダーあるいは絶縁性フィルム形成材、金属張積層基板用接着剤、はんだ耐熱性の高いポリイミド接着剤、電極接続用接着剤としてここ４年前より販売、使用されている。特許文献においても、特開２０１２−２５９６７号公報（特許文献８）、特開２０１１−６３６７８号公報（特許文献９）、特開２０１０−１５５９７５号公報（特許文献１０）、特開２００９−１５５６４０号公報（特許文献１１）、特開２００９−８４３０７号公報（特許文献１２）、および、特開２００８−２０１８６１号公報（特許文献１３）で、２８０〜４００℃の耐熱性ポリイミド膜を与える溶剤型ポリイミド組成物を提案する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００９−１０５１２７号公報
【特許文献２】特開２００９−１６６１５０号公報
【特許文献３】特開２００９−２９００６２号公報
【特許文献４】特開２０１１−２０６８６７号公報
【特許文献５】特開２０１１−２１２８２０号公報
【特許文献６】特開２０１１−２１６７６３号公報
【特許文献７】特開２０１１−２２２６０７号公報
【特許文献８】特開２０１２−２５９６７号公報
【特許文献９】特開２０１１−６３６７８号公報
【特許文献１０】特開２０１０−１５５９７５号公報
【特許文献１１】特開２００９−１５５６４０号公報
【特許文献１２】特開２００９−８４３０７号公報
【特許文献１３】特開２００８−２０１８６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記特許文献１乃至特許文献７記載のＳｉＣ基板の研削加工方法は、（Ｉ）ＳｉＣ基板をポリエチレンワックスで基板支持板（テンプレート）に貼付した積層体、または、（ＩＩ）ＳｉＣ基盤の表面にプリント配線を施した半導体基板のプリント回路面を粘着剤フィルムで保護した積層体、をチャック上にＳｉＣ基板（盤）面が上方を向くように載置し、前記ＳｉＣ基板（盤）面をカップホイール型砥石かストレート砥石を用いて平坦化加工している。
【００１５】
上記特許文献６の実施例１記載のサファイア基板の研削加工方法は、ポリエチレンワックスに替えて紫外線硬化型アクリレート系樹脂粘着剤でかつ水分を含むと膨潤して保持力が低下する粘着樹脂“レジロック”（株式会社ディスコ製商品名）を用い、ＰＥＴフィルムに替えて直径が８インチで厚みが３ｍｍの石英ガラスを使用し、サファイア基板の厚みを４０μｍまで減じたと記載する。この４０μｍ厚みの基板は、上記特許文献１乃至特許文献７の中で一番薄い基板厚みである。
【００１６】
しかし、上記特許文献６の研削方法は、被研削加工された基板の反りを小さくするために研削加工するに先立ち、基板の外周縁に４５度の傾斜を設ける前工程が必要とされる。
【００１７】
さらに、サファイア基板の替りに厚み３４０μｍのＳｉＣ基板を用い、３０μｍ厚みのＳｉＣ基板が得られるまで追試実験を行ったところ、接着剤の溶融が見受けられ、ＳｉＣ基板の外周縁堤が基板中央部より高いＴＴＶの悪いＳｉＣ基板しか得られないことが判明した。
【００１８】
本発明は、上記特許文献６の研削方法において、（ａ）ＳｉＣ基板の外周縁に傾斜を設ける前工程なしで、（ｂ）ＴＴＶ分布の良好な厚み１０〜３０μｍの被研削加工ＳｉＣ基板を得る、平坦化加工方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
請求項１の発明は、
無機材料製基板支持プレートの表面に軟化温度が２８０℃以上の溶剤型ポリイミド樹脂接着剤を用いてＳｉＣ基板を貼付した積層体を形成し、
この積層体を基板用チャック上にＳｉＣ基板面を上方に向けて載置し、
ついで、回転しているカップホイール型ダイヤモンド砥石を前記積層体のＳｉＣ基板面に当接、摺擦させてＳｉＣ基板面を研削加工する、
ことを特徴とする、炭化珪素基板の平坦化研削加工方法を提供するものである。
【００２０】
請求項２の発明は、前記無機材料製基板支持プレートが、石英ガラス板、無機アルカリガラス板、および、合成サファイア板より選ばれた基板支持プレートであることを特徴とする、請求項１記載の炭化珪素基板の平坦化研削加工方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００２１】
基板支持プレートとして、ポリイミド樹脂よりも熱線膨張率の小さい無機材料製基板支持プレートを用い、基板の接着剤として従来使用されているワックスやアクリレート樹脂よりも耐熱性のある軟化温度が２８０℃以上のポリイミド樹脂を用いたことにより、ＳｉＣ基板と砥石の摩擦熱でＳｉＣ基板の温度が２５０℃となってもポリイミド樹脂は軟化することがないので、ＴＴＶ分布の優れた極薄のＳｉＣ基板に平坦化研削加工を行うことができた。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は研削砥石を用いてＳｉＣ基板の表面を平坦化薄肉加工する状態を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図１を用いて本発明のＳｉＣ基板の研削加工方法を説明する。
図１において、厚み０．３〜１．０ｍｍの無機材料製基板支持プレート３の表面に軟化温度が２８０℃以上の溶剤型ポリイミド樹脂接着剤４を用いてＳｉＣ基板１を貼付した積層体ｗを基板用チャック５上にＳｉＣ基板１面を上方に向けて載置し、ついで、２００〜３，１００ｍｉｎ−１で回転している砥番＃２４０〜＃１０，０００のカップホイール型ダイヤモンド砥石２を前記積層体のＳｉＣ基板１面に当接、摺擦させて５０〜３００ｍｉｎ−１で回転しているＳｉＣ基板１面をダウンインフィード(down infeed grinding)研削加工する。研削加工中、ＳｉＣ基板面とカップホイール型ダイヤモンド砥石が摺擦する研削加工作用点には、研削液が１〜２０リットル／分の割合で供給される。
【００２４】
上記研削加工は、被加工ＳｉＣ基板１の仕上げ面の表面粗さ（目標は２０〜４０ｎｍ）および研削加工時間の短縮を考慮して＃６００のカップホイール型ダイヤモンド砥石５を用いる粗研削加工と＃２，０００のカップホイール型ダイヤモンド砥石５を用いる仕上げ研削加工の２段階工程で実施してもよい。また、＃４００のカップホイール型ダイヤモンド砥石５を用いる粗研削加工と＃８００のカップホイール型ダイヤモンド砥石５を用いる
中仕上げ研削加工と＃８，０００のカップホイール型ダイヤモンド砥石５を用いる仕上げ研削加工の３段階工程で実施するのが好ましい。また、カップホイール型ダイヤモンド砥石５の回転数を、初期に８００〜１，１００ｍｉｎ−１で回転、仕上げ時に７００〜９００ｍｉｎ−１で回転と２段階に変更してもよい。
【００２５】
前記無機材料製基板支持プレート３としては、石英ガラス板、無機アルカリ強化ガラス板、珪酸ソーダガラス（普通ガラス）板、合成サファイア板等の８００℃以上の耐熱性を有する透明性基板支持プレートが好ましい。透明基板支持プレート３であると、被加工ＳｉＣ基板１がＳｉＣ基盤１表面にプリント配線が施された半導体基板である際、溶剤型ポリイミド樹脂接着剤４膜が空気溜まりなく塗布されたか容易に観察できる。
【００２６】
前記軟化温度が２８０℃以上の溶剤型ポリイミド樹脂接着剤４は、ＳｉＣ基板１裏面にスピン塗布され、ついで、前記無機材料製基板支持プレート３に貼付して積層体（被加工物）ｗとなし、１００〜３８０℃の熱風乾燥炉（ドラフト）内で風乾して溶剤を飛散させ、厚み１０〜４０μｍのポリイミド接着層（乾燥固形厚み）４となる。熱風の代わりに、アルゴン、ヘリウム、窒素等の不活性ガスを用いてもよい。
【００２７】
溶剤としては、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ジグライム、Γ−ブチロラクトンなどが利用できる。この溶剤は、被研削加工積層体ｗのＳｉＣ基板１を基板支持プレート３より剥離させる際のポリイミド樹脂接着剤４の溶剤として利用できる。
【実施例】
【００２８】
積層体試料の製造
積層体の製造例３インチ径、厚み３４０μｍのオリフラ付炭化珪素基板の裏面に、Ｅ．Ｉ．Ｄｕｐｏｎｔ社製溶剤型ポリイミド樹脂接着剤“ＨＤ３００７”（商品名）を塗布し、次いで、これを厚み７００μｍの石英ガラス製円盤状支持プレートに貼付し、２００℃で乾燥させ、基板支持プレート（７００μｍ厚）／ポリイミド樹脂接着層（１８μｍ厚）／ＳｉＣ基板（３４０μｍ厚）の積層体試料を調製した。
【００２９】
ダイヤモンドカップホイール型研削砥石
用いた研削砥石の砥番および研削取り代は、次の通りで、厚み３０μｍ、表面粗さ（Ｒｚ）３０ｎｍの平坦化加工ＳｉＣ基板の獲得を目指した。
（ｉ）．粗研削砥石―――砥番＃４００で、研削取り代は１８０μｍ。
（ｉｉ）．中仕上げ研削砥石―――砥番＃８００で、研削取り代は１１０μｍ。
（ｉｉｉ）．仕上げ研削砥石―――砥番＃８，０００で、研削取り代は２０μｍ。
【００３０】
実施例１
積層体試料をホーラスセラミック系チャック上にＳｉＣ基板面を上方に向けて載置し、ついで、１，８００ｍｉｎ−１で回転している砥番＃４００のカップホイール型ダイヤモンド砥石を前記積層体のＳｉＣ基板面に当接、摺擦（砥石軸のロードは３．１ボルト）させて１５０ｍｉｎ−１で回転しているＳｉＣ基板面をダウンインフィード研削加工を４分３０秒行い、表面粗さが１００μｍの粗研削加工ＳｉＣ基板を得た。研削加工中、ＳｉＣ基板面とカップホイール型ダイヤモンド砥石が摺擦する研削加工作用点に、研削液供給ノズル６より研削液を６リットル／分の割合で供給した。
【００３１】
ついで、８２４ｍｉｎ−１で回転している砥番＃８００のカップホイール型ダイヤモンドビトリファイドボンド砥石を前記積層体のＳｉＣ基板面に当接、摺擦（砥石軸のロードは７．７ボルト）させて１５０ｍｉｎ−１で回転しているＳｉＣ基板面をダウンインフィード研削加工を３分４０秒行い、表面粗さが４０ｎｍの中仕上げ研削加工ＳｉＣ基板を得
た。研削加工中、ＳｉＣ基板面とカップホイール型ダイヤモンド砥石が摺擦する研削加工作用点に、研削液を６リットル／分の割合で供給した。
【００３２】
最後に、７６５ｍｉｎ−１で回転している砥番＃８，０００のカップホイール型ダイヤモンドビトリファイドボンド砥石を前記積層体のＳｉＣ基板面に当接、摺擦（砥石軸のロードは１９．９ボルト）させて１５０ｍｉｎ−１で回転しているＳｉＣ基板面をダウンインフィード研削加工を３分１０秒行い、厚みが３０μｍ、ＴＴＶが２７．２ｎｍ、表面粗さ（Ｒｚ）が中央（センター）２７ｎｍ、ミッドル（直径の１／４位置点）３２ｎｍ、エッジ部３２ｎｍの仕上げ研削加工ＳｉＣ基板を得た。研削加工中、ＳｉＣ基板面とカップホイール型ダイヤモンド砥石が摺擦する研削加工作用点に、研削液供給ノズル６より研削液を６リットル／分の割合で供給した。
【００３３】
実施例２
実施例１において、各研削工程における砥石の回転数を二段に変速させる外は同様にして、厚みが３０μｍ、ＴＴＶが１９．９ｎｍ、表面粗さ（Ｒｚ）が中央（センター）１９．９ｎｍ、ミッドル（直径の１／４位置点）３２ｎｍ、エッジ部３６ｎｍの仕上げ研削加工ＳｉＣ基板を得た。
1).粗研削加工中の砥石回転数（ｍｉｎ−１）は、第一段1,065、第二段824。
2). 粗研削加工中の砥石回転数（ｍｉｎ−１）は、第一段824、第二段765。
3).仕上げ研削加工中の砥石回転数（ｍｉｎ−１）は、第一段765、第二段747。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明のＳｉＣ基板の平坦化加工方法は、ＳｉＣ基板が硬質材料であるにも拘らずＴＴＶ分布の優れた表面粗さ（Ｒｚ）が３０ｎｍ以下のＳｉＣ基板面を与える。
【符号の説明】
【００３５】
１  ＳｉＣ基板
２  研削砥石
３  基板支持プレート
４  ポリイミド樹脂接着層
５  ポーラスセラミックチャック
ｗ  積層体（被研削加工ＳｉＣ基板）
【図１】
2013197425.tif 000003