(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハの表面を研削する砥石と、
前記半導体ウエハを載置する伸縮自在のシート、および該シートを張り渡すリング状のフレームから成るウエハ保持部材と、
前記砥石に対向して配置され、フレームを乗載するための周縁ステージ部、および断面形状が台形であってその上底が周縁ステージ部の乗載面よりも高い多孔質セラミックから成る中央ステージ部から成るステージとを備え、
前記周縁ステージ部は、フレームを個別に吸着して固定する複数の吸気孔が設けられていることを特徴とする半導体ウエハの研削装置。
【請求項２】
前記中央ステージ部上に、複数の貫通孔が全面にわたって形成された弾性材料から成る弾性部材を備えることを特徴とする請求項１記載の半導体ウエハの研削装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、砥石を用いて厚み加工処理を施すなど半導体ウエハの表面を加工するための半導体ウエハの研削装置に関し、特に半導体ウエハを固定するステージに特徴を有する半導体ウエハの研削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７および図８は、従来の半導体ウエハの研削装置のステージおよびワークを示す図である。半導体ウエハ１は、リング３に張り渡された粘着シート２上に粘着支持される。半導体ウエハ１、リング３および粘着シート２から成るワーク４は、表面が平坦なステージ５に乗載される。ワーク４がステージ５に乗載された状態で、ステージ５に対向する方向から砥石を接触させて、半導体ウエハ１を研削する。このとき、ステージ５に設けられた吸引部６から吸気することで、粘着シート２を介して半導体ウエハ１を吸着する。
【０００３】
なお、半導体ウエハ１とほぼ同じ面積の吸引部６を設けることで、またはリング３の内径をほぼ半導体ウエハ１の外径に合わせたものを使用することで、なるべく吸引部６を半導体ウエハ１で覆うことができるようにしている。吸引部６の大部分を半導体ウエハ１で覆うことで、その隙間から空気が流入するリークを抑制して、半導体ウエハ１を確実に固定している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図８のように平坦なステージ５上にワーク４を配置すると、研削するための砥石がリング３に接触してしまうことがある。つまり、比較的大きな砥石では、ステージ５に対向する方向から半導体ウエハ１に砥石を接触させるだけで、リング３にも接触する。また、比較的小さな砥石であっても摩擦を与えるために大きな動きをするとリング３に接触する。砥石がリング３に接触すると、実際に研削の対象としたい半導体ウエハ１を研削できないことがあり、リング３が研削の妨げになる。その場合、半導体ウエハ１に対して正確に厚み加工することは難しい。
【０００５】
また、図９に示すように、図８と同じ粘着シート２、リング３およびステージ５に対して、半導体ウエハ１とは形状が異なり、面積が小さい半導体ウエハ１ａを使用すると、吸引部６および半導体ウエハ１の隙間からのリークによって、流入する空気量が増大するので、吸着力が低下してしまう。吸着力が充分でないときは、研削時の半導体ウエハ１ａが安定にステージ５上に固定されず、正確な厚み加工処理が難しくなる。
【０００６】
本発明の目的は、砥石がフレームに接触せず、大きさや形状が異なる半導体ウエハでもステージに強固に固定することで、正確な厚み加工を実現できる半導体ウエハの研削装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、半導体ウエハの表面を研削する砥石と、
前記半導体ウエハを載置する伸縮自在のシート、および該シートを張り渡すリング状のフレームから成るウエハ保持部材と、
前記砥石に対向して配置され、フレームを乗載するための周縁ステージ部、および断面形状が台形であってその上底が周縁ステージ部の乗載面よりも高い多孔質セラミックから成る中央ステージ部から成るステージとを備え、
前記周縁ステージ部は、フレームを個別に吸着して固定する複数の吸気孔が設けられていることを特徴とする半導体ウエハの研削装置である。
【０００８】
本発明に従えば、中央ステージ部は周縁ステージ部よりも砥石に近いので、フレームを周縁ステージ部に乗載しようとすると、シートは中央ステージ部によって砥石側に押し出されて引き伸ばされる。シートに支持された半導体ウエハは、中央ステージ部の上底部分に配置されるので、フレームよりも砥石に近くなり、研削時に砥石が半導体ウエハだけでなくフレームにも接触してしまう事態が回避され、正確な厚み加工が可能である。
【０００９】
また中央ステージ部は、多孔質セラミックから成り、吸気されることによって、中央ステージ部の表面に粘着シートおよび半導体ウエハを支持するとともに吸着することができる。
【００１０】
さらに周縁ステージ部は、吸着孔を利用して、フレームだけを吸着するので、フレームは強固に固定される。このとき、シートを介してフレームに連結する半導体ウエハは、シートが引き伸ばされることによって、フレームに対して強固に固定される。よって、半導体ウエハは周辺ステージおよび中央ステージ部に対しても、しっかりと固定されることになり、研削の精度を向上することができる。また、異なる大きさ、形状の半導体ウエハについても、フレームは強固に固定されているので、中央ステージ部に強固に固定することができる。
【００１１】
また本発明は、前記中央ステージ部上に、複数の貫通孔が全面にわたって形成された弾性材料から成る弾性部材を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明に従えば、半導体ウエハの研削面に対向する面はシートを介して弾性部材に当接するので、研削時に衝撃があっても表面を傷つけることがなくなり、表面を保護することができる。特に、半導体ウエハの研削面に対向する面に、予め電極パターンを形成した後に研削を行う場合は、電極パターンの破損による半導体チップの動作不良を防止することができ、または半導体ウエハ加工の歩留まりを向上することができる。
さらに弾性部材４１には、複数の貫通孔が全面にわたって形成されており、多孔質セラミックを介しての半導体ウエハの吸着を妨げることが防止される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態である研削装置を示す断面図である。研削装置１０は、砥石１１、ステージ１６およびウエハ保持部材１７を備え、半導体ウエハ２０の表面を研削するための装置である。半導体ウエハ２０は、ウエハ保持部材１７上に載置されて、さらにステージ１６上に配置され、砥石１１によって研削される。
【００１４】
砥石１１は、回転しながら回転軸の方向に直線変位することが可能であり、研削前後の半導体ウエハの厚みに合わせて、または研削の進行度合いに合わせて、変位を調節できる。砥石１１は内径、外径が異なる複数の同心円環状のものから成り、研削くずなどが研削面上にたまることを防止している。
【００１５】
砥石１１に対向する位置には、中央ステージ部１４および周縁ステージ部１５から成るステージ１６が配置される。周縁ステージ部１５は、全体では円筒形状を成し、その上端はリング１３を乗載するためにリング１３に対応して円環状の平面を成す。中央ステージ部１４は、周縁ステージ部１５に囲まれて円柱形状を成す。ステージ１６は、砥石１１の回転方向と同じ方向に回転する。さらにステージ１６の回転軸Ｌ２は、砥石１１の回転軸Ｌ１に平行で所定距離だけ離れている。よって、半導体ウエハ２０および砥石１１は接触している間、絶えずその相対速度の方向を変化させるので、砥石１１によって半導体ウエハ２０はあらゆる方向に摩擦を受ける。このように、摩擦の方向が偏らないので、半導体ウエハ２０の表面を均一に研削できる。
【００１６】
図２は、図１の研削装置で使用するワークを示す平面図である。以下、図１に示したリング１３および粘着シート１２から成るウエハ保持部材１７と半導体ウエハ２０とを一体にしたものをワーク２１とする。リング１３は、たとえばＳＵＳ３０４などの材料から成り、厚み約１ｍｍ、外形１５０ｍｍ、内径１３０ｍｍである。粘着シート１２は、伸縮自在のシートであり、半導体ウエハ２０を支持するために片面に粘着材料が塗布されている。たとえば、粘着シート１２の厚みは１３０μｍで、粘着力は３００ｇ／２５ｍｍである。この粘着シート１２は、リング１３に張り渡された状態で、さらに粘着面２２上に半導体ウエハ２０を粘着させる。
【００１７】
図３はワーク２１をステージ１６に乗載する様子を示す断面図であり、図３（ａ）は乗載前を、図３（ｂ）は乗載後を示している。ワーク２１をステージ１６に乗載するためには、リング１３を周縁ステージ部１５に乗載する。周縁ステージ部１５には、乗載面にだけ開口する吸気孔３１が設けられており、吸気孔３１を閉塞するリング１３は、周縁ステージ部１５表面に吸着される。
【００１８】
中央ステージ部１４は、周縁ステージ部１５よりも高く盛り上がっており、その断面形状は台形を成す。よって、リング１３を周縁ステージ部１５に乗載しようとすると、中央ステージ部１４に当接した粘着シート１２は砥石１１側に引き伸ばされる。リング１３の周縁ステージ部１５への乗載が完了すると、中央ステージ部１４の上底部３２上に、粘着シート１２を介して半導体ウエハ２０が配置される。リング１３の厚みが約１ｍｍのとき、上底部３２は周縁ステージ部１５表面よりも約２〜３ｍｍ程度高ければよい。
【００１９】
また中央ステージ部１４は、多孔質セラミックから成り、吸気される。このように、多孔質セラミックを使用することで、中央ステージ部１４の表面に粘着シート１２および半導体ウエハ２０を支持すると同時に吸着することができる。
【００２０】
図４は図１の研削装置による半導体ウエハの研削工程を段階的に示す工程図であり、図５はその研削工程を段階的に示す断面図である。まず工程ｓ１および図５（ａ）において、リング１３に張り渡された粘着シート１２の粘着面に半導体ウエハ２０の研削面を仰向けにして粘着させる。この粘着によって、半導体ウエハ２０を粘着シート１２に支持させて、同時に半導体ウエハ２０の研削に無関係な裏面を保護する。
【００２１】
次に工程ｓ２および図５（ｂ）において、リング１３を周縁ステージ部１５に乗載する。乗載すると、半導体ウエハ２０が粘着シート１２を介して中央ステージ部１４の上底部３２上に配置される。この状態で、砥石１１およびステージ１６を回転させながら、砥石１１を回転軸の方向にスライドさせて半導体ウエハ２０に接触させることで研削を行う。
【００２２】
半導体ウエハ２０が所定の厚みに加工されたら、次に工程ｓ３において、ステージ１６からワーク２１を取り外し、ワーク２１ごと半導体ウエハ２０の研削面を洗浄して、エッチングによって研削面をさらに平滑に加工する。最後に工程ｓ４および図５（ｃ）において、ワーク２１の粘着シート１２から、半導体ウエハ２０を剥離して、研削が完了する。
【００２３】
図６は、本発明の他の実施形態である研削装置のステージおよびワークを示す断面図である。図１の中央ステージ部１４の上底３２上に、さらに弾性材料から成る弾性部材４１が設けられている。弾性部材４１は、たとえば厚み数ｍｍ程度である。よって、半導体ウエハ２０は粘着シート１２とともに弾性部材４１を介して、中央ステージ部１４上に配置されて研削されるので、研削の衝撃によって研削面に対向する面を傷つけることがなくなる。
【００２４】
また弾性部材４１には、複数の貫通孔４２が全面に渡って形成されており、この貫通孔４２が中央ステージ部１４表面までの通気孔の役割を果たし、多孔質セラミックからの吸気による半導体ウエハ２０の吸着を妨げないようにしている。なお、貫通孔４２の孔径は、たとえば約１ｍｍ程度である。
【００２５】
このように、リング１３を周縁ステージ部１５に乗載すると、粘着シート１２は中央ステージ部１４に当接して引き伸ばされ、半導体ウエハ２０がリング１３よりも砥石１１に近い位置に配置され、リング１３に接触することなく半導体ウエハ２０に砥石１１が接触することなく研削を行うことができる。
【００２６】
また、周縁ステージ部１５は、吸気孔３１によってリング１３だけを吸着するので、リング１３は周縁ステージ部１５に強固に固定される。
【００２７】
さらに、半導体ウエハ２０の研削面に対向する面は粘着シート１２を介して弾性部材４１に当接するので、その面を傷つけることがなくなる。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、研削時に砥石が半導体ウエハだけでなくフレームにも接触してしまう事態が回避され、研削を容易に行うことができる。
【００２９】
しかも中央ステージ部で粘着シートおよび半導体ウエハを支持するとともに吸着し、周縁ステージ部でフレームだけを吸着する。このようにして、半導体ウエハ自体を中央ステージ部に、しっかりと固定することができ、研削の精度を向上することができる。
【００３０】
さらに本発明によれば、中央ステージ部上に貫通孔を有する弾性部材を設けることで、半導体ウエハの吸着を妨げることなく、半導体ウエハの研削面に対向する面を保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である研削装置を示す断面図である。
【図２】図１のワークを示す平面図である。
【図３】図２のワークをステージに乗載する様子を示す断面図である。
【図４】図１の研削装置による研削工程を段階的に示す工程図である。
【図５】図１の研削装置による研削工程を段階的に示す断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態である研削装置のステージおよびワークを示す断面図である。
【図７】従来の半導体ウエハの研削装置に使用するワークを示す平面図である。
【図８】従来の半導体ウエハの研削装置のステージおよびワークを示す断面図である。
【図９】従来の半導体ウエハの研削装置に使用するワークを示す平面図である。
【符号の説明】
１０  研削装置
１１  砥石
１２  粘着シート
１３  リング
１４  中央ステージ部
１５  周縁ステージ部
１６  ステージ
１７  ウエハ保持部材
２０  半導体ウエハ
４１  弾性部材
【図１】
0003602943.tif 000002
【図２】
0003602943.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003602943.tif 000008
【図８】
0003602943.tif 000009
【図９】
0003602943.tif 000010