(57)【要約】本発明は、表面処理の間の加工物を保護する装置及び方法を提供する。装置は、保護材料（２２）を使用して、背面研削の間のウェーハを保護する。装置は、真空信号の通過を可能にする真空チャック（１４）と、保護材料を保持するフレーム（２４）と、該フレームを保持するためのフレーム・ホルダ（３０）と、該フレーム・ホルダを支持面に隣接した該チャックに締結するための締結機構とをさらに含むことができる。方法は、真空チャックを用意し、保護材料を該チャックに接触させて配置し、ウェーハを該保護材料に接触させて配置し、該ウェーハを該チャックに固定する真空信号を加え、該ウェーハの背面を研削することを含むことができる。
2005522336.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反対向きの第１及び第２の表面を有する加工物を支持し、作業が該第１の表面上で行われる間、該第２の表面を保護するための装置であって、
支持面を有し、それを通して真空信号の通過を可能にする少なくとも部分的に多孔質である真空チャックと、
フレームと、
該フレームによって保持される保護材料と、
前記フレーム及び前記保護材料を共に備えるフレーム組立体と、
該フレーム組立体を該真空チャックに保持するためのフレーム・ホルダと、
該フレーム・ホルダを該支持面に隣接して該真空チャックに締結するための締結機構と、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項２】
該フレーム・ホルダは、該フレーム組立体を解放可能に保持することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記フレームを前記フレーム・ホルダに保持するために、磁性材料を該フレーム・ホルダにさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記フレームは、環状の本体を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記フレームは、複数の積層リングを備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記保護材料は、接着剤を用いて前記フレームに固定されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記保護材料は、該フレームによって張力がかけられた状態で保持されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記保護材料は、高分子フィルム・メッシュからなることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記保護材料は、織物からなることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記保護材料は、縦繊維及び横繊維によって画成される真空孔を有する織物からなることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記真空孔は、規則的な間隔のパターンに配列されることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記加工物は、所定のサイズの半導体ウェーハからなることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記保護材料は、真空孔を形成するように穿孔されるフィルム・シートからなることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記フィルム・シートは、概ね無孔質であることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記締結機構は、前記フレーム・ホルダを前記真空チャックに固定する複数のねじ込み式締め具と、前記フレーム・ホルダ及び前記締結機構の間の複数のばねとを備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記フレーム・ホルダから延び、該フレームによって定められる複数の開口内に収容される複数のピンをさらに備えることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記保護材料は、前記真空チャックから前記加工物への該真空信号の通過を可能にするように、多孔質であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
該保護材料は、非接着性材料であることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
初期厚さと、回路を備える前表面と、反対向きの背表面とを有する半導体ウェーハを背面研削する方法であって、
前記ウェーハの該前表面に接触する第１の表面を有する保護材料を準備し、
支持面を有し、該真空信号の通過を可能にする少なくとも部分的に多孔質である真空チャックを準備し、
前記保護材料を前記支持面に接触させて配置し、
前記ウェーハの該前表面を前記保護材料の該第１の表面に接触させて配置し、
前記真空チャックを用いて前記保護材料を通る該真空信号を加えることにより、該真空信号を前記ウェーハの前記前表面に伝達して、該ウェーハを該真空チャックに固定し、
前記ウェーハの該背表面を処理し、
前記ウェーハを解放するために該真空信号を除去し、そして、
前記ウェーハを前記保護材料から取り外す、
ステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
フレームを準備し、
該保護材料を該フレームに固定し、そして、
該フレームを該真空チャックに固定する、
ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
該保護材料を該フレームに固定する該ステップは、該保護材料を前記フレームに伸張させることを含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
該保護材料を該フレームに固定する該ステップは、接着剤を準備し、前記接着剤を用いて該保護材料を該フレームに固定するステップを含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
該フレームを該真空チャックに固定する該ステップは、
磁性材料を有するフレーム・ホルダを準備し、そして、
該フレーム・ホルダを前記真空チャックに固定して、前記フレームが前記真空チャックに解放可能に固定されるようにする、
ステップを含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
該フレーム・ホルダを前記真空チャックに固定する該ステップは、該フレーム・ホルダを前記真空チャックに弾性的に固定するステップを含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記保護材料を準備する該ステップは、縦繊維及び横繊維を有する織物を準備し、該縦繊維及び横繊維を用いて一連の真空孔を定めるステップを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２６】
前記真空孔を、規則的な間隔の概ね直線的な格子に配列するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記保護材料を準備する該ステップは、保護フィルム・シートを準備し、前記フィルム・シートを穿孔して真空孔を形成するステップを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２８】
処理の間に半導体ウェーハを保護する際に用いるための器具であって、
フレームと、
該フレーム全体にわたって固定され、該半導体ウェーハの第１の表面の面積よりも広い面積を有する保護材料と、
を備えることを特徴とする器具。
【請求項２９】
該保護材料は、該保護材料が張力がかけられた状態になるように、該フレーム全体にわたって固定されることを特徴とする請求項２８に記載の器具。
【請求項３０】
該保護材料を該フレームに固定するように該フレームの周囲に塗布される接着剤をさらに含むことを特徴とする請求項２９に記載の器具。
【請求項３１】
処理の間にウェーハを保護する際に使用可能なフレーム組立体を組み立てる場合に用いるための方法であって、
張力を保護材料に与え、
該保護材料を、該ウェーハの面積よりも広い面積を有するフレーム上に位置決めし、そして、
該保護材料を該フレームに固定する、
ステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項３２】
接着剤を該フレーム表面の周囲に塗布することをさらに含み、該保護材料を該フレームに該固定することは、該接着剤を用いて該保護材料を固定することを含むことを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
該張力を該与えることは、少なくとも所定の限界孔サイズのものである平均孔サイズを持つ孔を該保護材料内に得るための所定の大きさで該張力を与えることを含むことを特徴とする請求項３２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハなどの加工物の支持に関し、特に、研削又は研磨の際の加工物の支持に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、回路パターンが一方の面（前面）に形成される通常の半導体ウェーハは、該ウェーハ全体の厚みを薄くするために研削処理に委ねられる。研削は、回路パターンが存在しないウェーハの背面に行われる。ウェーハの薄型化の結果として、より薄いパッケージの電子チップ、マイクロチップなどの生産が可能になる。さらに、薄型化により、例えば、ウェーハの前面にあるデバイスの選択的な励起によって生じる該ウェーハの背面からの赤外光学発光及び熱放射を調べることなどによって、該ウェーハ背面の検査が容易になる。場合によっては、マイクロチップの厚さは、所定の厚さを超えることができない。ウェーハの厚みを薄くすることによって、他の様々な利益が得られる。
【０００３】
ウェーハの背面を研削するための１つの産業技術は、背面研削の際に該ウェーハの前面にある回路デバイスを被覆して保護するために、接着剤を用いてテープ層を該ウェーハの前面に貼り付けるテープ貼付ツールを用いることである。次に、テープが貼り付けられた状態で、それに加えてウェーハの前面は、例えば、チャック内の孔、細孔、通路などを通して供給される真空によって、研削システムのチャックに押し当てて配置され、所定の位置に保持される。次いで、相対回転力を伴うある力を用いてウェーハの背面に当てられる研削システムの砥石車を使用して、背面研削が行われる。研削に続いて、ウェーハの前面において、その後容器に入れられて組み立てられるチップへのウェーハの分割前に、テープを引っ張って該ウェーハの前面から剥がすテープ剥離ツールを用いて、テープが剥がされる。
【０００４】
問題となるのは、テープ貼付及びテープ剥離処理は、場合によっては、ウェーハの、特に厚さ２００μｍ以下に薄くされたウェーハの亀裂の原因となることである。これらの亀裂は、テープとウェーハとの間に生じる局所的な力が原因であるか、又は、テープが接着剤に逆らってウェーハの前面から引っ張られるときに働く力が原因である可能性がある。結果として、ウェーハにテープが貼り付けられ、剥離されるときに、より高い破損率が認められる。テープ貼付及びテープ剥離の付加的なステップのため、及び、該テープ貼付及びテープ剥離処理によってもたらされる相対的に高いウェーハ破損率のため、該テープ貼付及びテープ剥離は、ウェーハ処理の処理量を相対的に低下させる結果となる。
【０００５】
さらに、テープ剥離がウェーハに機械的応力を与え、それ故テープ剥離の際に加えられる力に耐えるだけの少なくとも最低限の機械的剛性を維持する必要性のせいで該ウェーハの薄さが制限されるので、最小のウェーハの薄さは、これまで１５０から２００ミクロンに制限されてきた。
【０００６】
さらに、不都合なことに、テープ貼付及びテープ剥離処理は、装置にかかるコストを増大させ、テープ貼付及びテープ剥離装置のために貴重な据え付け面積を必要とする。
【発明の開示】
【０００７】
半導体デバイス製造産業においては、幾つかの傾向が注目されてきた。例えば、サイズがより大きく、デバイス密度がより高いウェーハが、求められている。さらに、パッケージ化されたデバイスは、ますます厚みを低下させることが求められる。例えば、スマートカード技術では、最大の厚さをもつマイクロチップを必要とする。
【０００８】
これらのウェーハの検査は、例えば、ウェーハの前面にあるデバイスの励起によって生じ、該ウェーハの背面で観測される、赤外線放射及び／又は熱放射などの放射を調べることによって行われることが望ましい。しかしながら、そのような検査を正確に行うには、実質的に介在するウェーハ基板材料によってこのような放射がゆがめられないことを確実にするために、ウェーハの大幅な薄型化が達成されなければならない。
【０００９】
幾つかの用途においては、ウェーハ基板は、所望のウェーハの全厚さのばらつき（ＴＴＶ）が３ミクロン以下のオーダーの状態で、２５から１５０ミクロンのオーダーの所望の厚さまで研削される。こうした薄型化処理は、典型的には、露出した背面を研削してウェーハの厚さを薄くする間、ウェーハが前面（すなわち、デバイスが設置される面）を下に向けて保持装置上に配置される、いわゆる「後部研削」又は「背面研削」作業において行われる。
【００１０】
本装置及び方法は、さらに、背面研削保護のため以外に望ましい特性を有する、ウェーハ又は加工物の前面に取り付けられる特殊な保護材料又はテープの使用を容易にする。このように、本明細書で説明された方法は背面研削保護を提供するので、これらの特殊なテープを背面研削の間に貼り付けることができる。
【００１１】
本発明の１つの特徴は、幾つかの実施形態において、硬いチャックによって保持される加工物、特に、比較的薄い寸法に研削される加工物の研削作業及び同様の作業を改善することである。
【００１２】
本発明の別の特徴は、幾つかの実施形態において、ウェーハに亀裂を入れることなく、ウェーハを極めて薄い寸法まで研削することが可能な背面研削システムを提供することである。
【００１３】
本発明の別の特徴は、幾つかの実施形態において、興味深い歩留まりレベルで２００ミクロン以下のウェーハ厚さを確実に達成するウェーハ研削技術を提供することである。
【００１４】
本発明のさらに別の特徴は、幾つかの実施形態において、ウェーハに貼り付けられる通常の接着バッキング・テープを用いないウェーハ前面保護層を提供して、テープ除去の際のウェーハ破損の危険性といったバッキング・テープを取り巻く問題を取り除き、テープに関連するコストを削減することである。
【００１５】
本発明のさらなる特徴は、幾つかの実施形態において、ウェーハの面、例えば前面を、テープ、フォト・レジスト層、又は他の被覆材によって保護する必要のないウェーハ研削技術を提供することである。
【００１６】
本発明のさらに別の特徴は、幾つかの実施形態において、真空力をウェーハの前面に分配するための保護／固定層を提供することである。
【００１７】
本発明の別の特徴は、幾つかの実施形態において、ウェーハの前表面（回路面）のテープ貼付及びテープ剥離をなくしたウェーハ研削技術を提供することである。
【００１８】
本発明の付加的な特徴は、幾つかの実施形態において、再利用可能な保護／固定保護層を提供することである。
【００１９】
本発明のこれらの又は他の特徴、利点、及び利益は、一実施形態によれば、反対向きの第１及び第２の主表面を有するウェーハを、該第１の表面の研削の間、該第２の表面を保護するための保護テープを用いずに支持するための装置において達成され、この装置は、チャック本体及び支持面を含むチャックと、該支持面に対して固定して保持される保護材料とを含み、該加工物の該第２の表面は、間に該保護材料が配置された状態で該支持面に対して選択的に保持され、それにより、該加工物の該第２の表面は、該第１の表面の研削の間、該保護材料によって保護される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本明細書で明らかになるように、本実施形態は、処理されるウェーハの前面又は背面のいずれかにおける半導体研削又は研磨の分野において実質的な改善をもたらすものである。本実施形態は、典型的にはウェーハの背面において行われるウェーハ薄型化の分野において、直ちに商業的に応用できることが分かる。本実施形態は、テープ貼付及びテープ剥離手順の必要性を少なくとも部分的に無くすことによって、生産速度の向上、最終製品の処理量の向上、コストの削減、並びに他の利点及び強化を含む多くの重要な利点を提供するものである。
【００２１】
従来の研削システムにおいては、保護テープを利用したウェーハのテープ貼付手順により、４ミクロンから５ミクロンの全厚さのばらつき（ＴＴＶ）をもつ約１８０ミクロンに至るまでの最小のウェーハ厚さを達成することができる。本実施形態はまた、回転されるフォト・レジストでウェーハの前表面を被覆する必要性をなくすものである。本実施形態を用いると、許容可能な歩留まりで、及び、多くの場合は改善された歩留まりで、１８０ミクロンより薄く、好ましくは１５０ミクロンより薄く、最も好ましくは１００ミクロンより薄い、例えば７０ミクロン以下の最小ウェーハ厚さが確実に達成できる。本発明を用いると、例えば４ミクロンより小さい、好ましくは３ミクロン以下の全厚さのばらつきを達成することが可能である。
【００２２】
本発明の原理による装置は、最小の設置時間で既存の装置に容易に後付けされることが可能であり、それにより、重要な付加的な商業上の利点をもたらすものである。後付けする際は、典型的には、本実施形態の研削システムの構成要素が、従来の研削システムに取り付けられる。この構成要素は、既存のマウント（例えば、ねじ穴）を用いて従来の研削システムに固定され得る。さらに、本研削システムに使用される（以下にさらに説明される）チャックは、丸みを付けられ又はテーパを付けられた作業面の外周縁部を利用する。従って、従来システムに後付けする際には、従来システムのチャックの作業面縁部は、該作業面縁部を丸め、面取りし、テーパを付け、及び／又は鈍くするように、やすりで削られるか、切断されるか、又は別の手法で処理される。従来の研削システムのための後付けは、以下に完全に説明される。必要に応じて、本実施形態は、新たな装置の製造に使用されることも可能であり、本発明によって利用可能になる商業上の利益は、費用対効果の大きい方法で達成されることになる。
【００２３】
本明細書で明らかになるように、本実施形態は、例えば、通常の真空チャックに取り付けられるホルダを使用することが好ましい。一実施形態においては、メッシュ材料が、フレームによって保持される保護パッドの形態で提供される。
【００２４】
必要に応じて、保護材料は他の形態で提供されてもよく、例えば、保護パッドは、（フレーム及びホルダの代わりに又はそれらに加えて）接着剤の有無にかかわらず、チャックに対して保持される有孔テープとすることができる。保護材料は、円形、長方形、正方形、及び他の形状などの実質的にあらゆる形状で構成され得る。幾つかの実施形態においては、保護材料は、チャック及び／又は研削される加工物と同様の形状を有することが好ましい。典型的には、保護材料は、加工物の面積と比べて広い面積を有する。
【００２５】
保護材料は、その境界を越えて真空信号を伝達するのに適した（例えば、織物又はナイロン、ポリエステル材料、若しくは例えば紙といった有孔材料などのメッシュのような）メッシュ材料で作られることが好ましい。好ましくは、メッシュ材料は、フレーム又は挿入物の上で又はその中で、好ましくはリング形態の中で、引き伸ばされ、ぴんと張って平らに保持されることが好ましい。必要に応じて、フレームは、例えば多角形などの、リング形態以外の形態とすることができる。次に、フレームは、真空チャックの支持点又は支持面の近傍で、ホルダに解放可能に取り付けられる。背面の研削作業の間、ウェーハの前表面（回路面）は、背面の研削作業中に該ウェーハの前面を保護するように、非接着式で保護材料によって接触させられている。
【００２６】
本実施形態を用いると、保護材料が通常の真空チャックに解放可能に取り付けられ得、短時間で素早く交換することができる。
【００２７】
様々な最適化された保護材料を利用して、新たな背面研削手順が開発され得る。新たなレベルのウェーハの厚さが達成されるにつれて、専用の最適化された保護材料のための必要性が生じる。例えば、極めて薄いウェーハの処理には、明確な圧縮性と、全体的に均一な厚さと、全体的に一様な均質性を持つ新たな保護材料が必要とされる。
【００２８】
事前に穿孔される場合、又は、通常の真空チャック以外のチャックが使用される場合は、無孔質材料を使用することができるけれども、本実施形態は、概して、本来的に多孔質である保護材料を用いて実行されることが好ましい。穿孔ステップは、保護材料の均質性に影響を及ぼすことがあるので、除外されることが概して好ましい。例えば、レーザ穿孔技術を用いて実行される穿孔ステップは、焼けて硬化した縁部を有するレーザ孔と、材料の表面全体に対して隆起させられた縁部とをもたらす可能性がある。
【００２９】
（処理されるウェーハ又は他の薄い加工物の前面又は背面のいずれかにおける）半導体研削又は研磨の分野において実質的な改善をもたらす本発明は、典型的にはウェーハの背面で実行されるウェーハ薄型化の分野において、直ちに商業的に応用できることが分かった。本実施形態は、研削又は研磨作業中にウェーハを固定し、そして保護するためのテープ貼付及びテープ剥離手順の必要性を無くすことによって、多くの利点を提供するものである。ある態様において、本実施形態は、複数の真空孔を有するメッシュ材料を含むフィルム層と、該メッシュ材料（又はフィルム・メッシュ）をウェーハ背面研削システムで使用するための装置と、そして該メッシュ材料をウェーハ背面研削処理で用いる方法とを用いて、改善された非接着式のウェーハ前面の固定及び保護を提供するものである。
【００３０】
本明細書で明らかになるように、本発明は、必要に応じてウェーハからウェーハへ再利用され得る非接着性保護材料を使用することによって、ウェーハ前表面の非接着式の「テープのない」又は（例えば、スピンオン・コーティングなどの）「コーティングのない」保護を提供するものである。本発明の原理による非接着式の固定及び保護システムを使用することによって、テープ剥離及び保護コーティングの除去に関連してウェーハに与えられる機械的及び化学的応力が回避され、従って処理の単純化及びコストの削減ばかりでなく製品歩留りにおける実質的な増加がもたらされる。さらに、これらの利点は、背面研削の質及び／又は精度を犠牲にすることなく達成される。本発明はまた、例えば（真空チャックのウェーハの前表面のいずれかに貼られる）接着性テープ材料、及び、ウェーハ又は加工物の前面に回転されるフォト・レジストなどの接着コーティングといった、背面研削の際にウェーハ前表面の半導体デバイスを保護するための通常システムに対しての必要性も無くすものである。
【００３１】
図１には、本発明の一実施形態による、研削作業の際に半導体ウェーハ１２、他の加工物、及び他の薄い材料を支持するためのウェーハ背面研削システム１０の断面図が描かれている。該システム１０は、上部１０２と下部１０４とを含む。上部１０２は、上方ハウジング１０８上に又はその中に取り付けられる研削材１０６（例えば、研削パッド、ホイール、リング、カップなど）を含む。図示された実施形態においては、研削材１０６は、下部１０４に対して動くように取り付けられる。上端スピンドル１１０は、研削材１０６の移動可能な取り付けを概略的に指し示す。図示された実施形態において、上端スピンドル１１０は、研削材１０６及び上方ハウジング１０８の軸に関して中心に配置されている。好ましくは、研削材１０６は、図１に示されるように、下部１０４の軸に関して回転する以外にも動くように取り付けられ得る。好ましくは、研削材１０６は、下部１０４の軸に平行ではあるが、該軸から横方向にずらされた軸に関して回転するように、上端スピンドル１１０に取り付けられ得る。研削材又はパッドの「クラスタ」は、種々の上端スピンドルに関して動くように取り付けられ得る。このことによって、例えば、まず粗い研削材が利用され、次に細かい研削材か又はあまり粗くない研削材が用いられ得るように、複数の研削材をある順序で利用することが可能になり、研削の質、速度及び／又は表面仕上げが最高のものとされ、研削精度が改善される。
【００３２】
下部１０４には、露出した背面１６が上部１０２の研削材１０６に面するように位置決めされた状態で、ウェーハ又は他の加工物１２が取り付けられるか又は支持される。フィルム・フレーム組立体２６が、ウェーハ１２を下から支持し、次に真空チャック１４によって支持される。真空チャック１４は、セラミックなどの剛性材料で好ましくは作られ、相対的に高密度の下方領域３９によって支持される上方多孔質領域３８を含む。多孔質領域の多孔性は、複数の穴又は孔をチャック１４内に穿孔することによって構築され得る。あるいは、多孔質領域３８は、本来的に多孔質である材料から形成され得る。例えば、多孔質領域は、多数の微細な又は微視的な細孔を含み得、該孔を通じて真空信号が支持面に伝達させられ得る。図１に示されるように、真空チャック１４は、より高密度の領域３９に対してより小さい直径を有する多孔質領域３８を備える階段的な構成を有する。真空チャック１４は、通常の締め具を用いて支持プレート１１２に取り付けられる。支持プレートは、次には、下側スピンドル１１８によって支持される。
【００３３】
研削動作を成し遂げるために、研削材１０６とウェーハ１２との間に相対運動が与えられる。図示されるように、研削材１０６は、下部１０４、故にウェーハ１２に対して動くように取り付けられることが概して好ましい。ウェーハ１２は、固定されている下側スピンドル１１８に動かないように保持され、及び／又は、該ウェーハ１２は、上部１０２に対して動くように取り付けられても良い。幾つかの実施形態においては、下側スピンドル１１８は、付加的に又は代替的に、研削材１０６の動きに対して同じ方向か又はそれに対して反対方向に回転駆動される。
【００３４】
真空チャック１４は、典型的には、真空力を真空供給源（不図示）から下側スピンドル１１８内部の真空孔又は通路１１５を通して伝達し、該真空力をウェーハ１２の前面（すなわち、デバイス面）に与える通常の構造によって構成される。上述のように、真空チャック１４の上方領域３８は多孔質であり、好ましくは全体にわたって一様に多孔質である。真空信号を多孔質領域３８に伝達するために、相対的に高密度の領域３９には、真空通路１１５を介して下側スピンドル１１８内の真空源と連通する、相対的に高密度の領域３９内に穿孔された孔などの真空路１１７が設けられる。真空信号すなわち真空力は、ウェーハ１２の前面に均一に与えられるように、フィルム・フレーム組立体２６全体にわたって均一に伝達される。このように、ウェーハ１２は、背面研削システム１０の下部１０４に寄せて保持される。
【００３５】
図１及び図３を参照すると、図３は、図１の研削システムに実装される、一部が切り取られたフィルム・フレーム組立体２６と、フレーム・ホルダ３０と、真空チャック・ハウジング２０と、そして真空チャック１４の組立分解等角図を示すものであり、該真空チャック１４の支持面４１が、研削の際、ウェーハ１２のための支持を提供する。好ましい真空チャック１４は、ハウジング２０内に支持される上方の硬い多孔質領域３８（図１を見よ）を含む。ハウジング２０は、チャック取付ねじ４２によって支持プレート１１２（図１を見よ）に取り付けられる。支持プレート１１２と結合状態のハウジング２０は、チャック１４及び下側スピンドル１１８を通って延びる真空連結部１１５、１１７を介して、負圧すなわち真空圧を加工物又はウェーハ上に持続する。以下に十分に説明されることになる保護材料２２（図３を見よ）が、フレーム２４に取り付けられることが好ましい。保護材料２２は、典型的には、フレーム２４によって張力を受けて、すなわち伸長状態で保持される。保護材料は、接着剤、機械式締め具、磁石、クランプ又はクランピング、及び他の同様な方法を含む実質的にすべての方法を介して、フレームに固定される。以下により詳細に説明されるように、フレーム２４及び保護材料２２は、フレーム・ホルダ３０に取り外し可能に取り付けられるフィルム・フレーム組立体２６を形成する。チャック３８に対して保護材料２２の位置決めが代替的な方法によって保たれれば、必要に応じてフレーム２４を省略することができる。一実施形態においては、フレーム２４、フレーム・ホルダ３０、及び／又はハウジング２０は、金属リングなどの積層リングとして形成される。
【００３６】
引き続き図１から図３を参照して、ウェーハ１２を一実施形態による背面研削システム１０の下部１０４に固定するための好ましい機構が、これから記述される。上述のように、真空チャック１４は、より高密度の領域３９によって囲まれ、その頂面上に位置付けられた上方多孔質領域３８を有する（図１及び図５を見よ）。真空チャック１４は、例えば図２及び図３に理解されるように、多孔質領域３８をハウジングの上面２７の上へ延ばすことができるように寸法決めされたハウジング２０内に取り付けられる。ハウジング２０は、図３に示されるように、一実施形態においては概して環状の形状を有するフレーム・ホルダ３０を該ハウジング２０に取り付けるための締結機構を備える。例えばねじ込み式、磁石式、スナップフィット式などのような締め具４０が、フレーム・ホルダ３０をハウジング２０に固定する。締め具４２が、ハウジング２０を支持プレート１１２に固定する（図１を見よ）。
【００３７】
フィルム・フレーム組立体２６は、環状フレーム２４に固定された保護材料２２を含む。典型的には、フレームは、該フレームをチャック３８の外周に沿って位置決めすることができるように、該チャックより大きい寸法で作られる。保護材料は、接着剤、クランピング、及び他の同様な方法を含む実質的にあらゆる固定方法によって、フレームに固定される。保護材料は、張力がかけられた状態及び／又は伸長状態で、フレームに固定されることが好ましい。張力の大きさは、使用される材料の種類、非伸長状態及び伸長状態における真空孔のサイズ、材料の強度、厚さ、剛性及び圧縮性、保護される加工物の種類、加工物に加えられる力の予想量、及び他の同様な要因及び特性などの多くの要因によって決まる。
【００３８】
一実施形態において、フィルム・フレーム組立体２６は、接着剤をフレーム２４の周囲の数箇所に又は該フレーム全体に沿って塗布することによって組み立てられ、所望の張力が該材料で得られるように、（例えば、ｘ軸に沿う張力、ｙ軸に沿う張力、半径方向の張力などの）平面力が保護材料に加えられ、該材料は、フレーム２４及び接着剤に対して押し付けられる。保護材料は、フレームによって定められる面積全体にわたって延びることが好ましく、該フレームによって定められる該面積は、典型的には、加工物の前表面及び／又は背表面の面積より大きい。
【００３９】
幾つかの実施形態においては、フィルム・フレーム組立体２６が真空チャック上に取り外し可能に取り付けられて、自由度が付加され、使用が簡略化され、作業性が向上するようになることが望ましい。フレーム２４は、例えばボルト、フック及びループ・ファスナ、接着剤などの様々な通常手段によって真空チャックのフレーム・ホルダ３０に固定され得るが、該フレーム・ホルダ３０の上面３１より下に配置される磁性部材３２からなる磁性材料によって保持されることが好ましい。従って、フレーム２４は、磁気ステンレス鋼材料などの磁性材料を含むか、又はそれにはり付けられた磁性材料を有することが好ましい。
【００４０】
フィルム・フレーム組立体２６は、迅速かつ容易に取り外され、同一の又は異なる特性の保護材料を有するフィルム・フレーム組立体と交換され得る。フレーム２４及び保護材料２２の交換は、およそ１分程度で極めて迅速に行われ、広範な処理実現性をもたらすことができる。例えば、処理作業の異なる段階で、異なる保護材料が使用され得る。必要に応じて、フィルム・フレーム組立体２６のフレーム・ホルダ３０への取り外し可能な取り付けのために、図３に示されるように、ねじ２８又は他の締め具も用いられ得る。必要に応じて、フィルム・フレーム組立体はより長持ちするやり方でチャック上に取り付けられ、該フィルム・フレーム組立体を事実上、該チャック専用にすることができる。
【００４１】
複数の調節ばね３４が、ホルダ３０をハウジング２０上に支持する。好ましい実施形態において、ピン３６がホルダ３０から延びる。ピン３６は、フレーム２４をホルダ３０の中央に位置決めし、該フレーム２４が真空チャック装置１４の支持面４１と同じ面で動くことができないようにする。フレームを取り外す好ましい方法は、それを（真空チャック装置１４の上面に垂直に）引き上げてフレーム・ホルダから離し、磁力を遮断することである。複数のフレーム・ホルダ取付ねじ４０が、所望の調整に役立つように設けられ、それにより、ホルダ３０は、ハウジング２０内部に配置された真空チャック装置１４の上面に対して弾性的に調整できるようになる。例えばチャック１４の手入れのために真空チャック装置１４の上面が変化する場合は、部品を作り変えなくても、ばね３４によってホルダ３０の再調整が可能になる。また、ばね３４は、保護材料の張力を最適化するための調整を可能にし、従って研削結果にさらなる改善をもたらすことも言及される。必要に応じて、ばね３４を無くすことができる。
【００４２】
本発明のある態様によれば、保護材料が使用されて多くの利益及び強化がもたらされ、特に、背面研削作業を受ける半導体ウェーハを備える加工物にとって有益である。当業者によって認識されるように、例えば、要求の厳しい一連の作業を施されて、ウェーハの前表面に電子デバイスを形成するこうしたウェーハは、かなり高価なものである。採算性を確保するために、ウェーハの前表面に関する多くの目的が、ウェーハが背面の減厚、研削又は研磨作業を受けるときに達成されることになる。第１に、所望の精度の研削又は研磨動作をウェーハの背表面に対して発生させることを可能にするために、該ウェーハはしっかりと保持されなければならない。ウェーハについて回転防止及び他の運動防止の保護を提供することが望ましい。
【００４３】
上で指摘されたように、接着タイプのウェーハ保護が使用される場合は、ある重大な欠点に直面する。ウェーハ前表面の保護が、例えばテープを使用しない保護及びコーティングを行わない保護などの非接着方式によって達成されるという点で、実質的な改善が本発明によってもたらされる。好ましい実施形態においては、保護材料２２は、ウェーハの前表面に直接接触するが、非接着方式で配置される。好ましくは、保護材料は、通常の真空チャックと協働して、真空固定信号を該真空チャックからウェーハの前表面に伝達する。
【００４４】
保護材料は、該保護材料を通して真空信号を伝えることを可能にする多くの通り道に、真空チャックからウェーハの前表面へ該真空信号の移動を提供することができる。好ましい実施形態において、保護材料は、図４の拡大図に示される織物構造に似せて形成される。
【００４５】
引き続き図３を（同時に図２を）参照すると、面取り部３７が、上方多孔質領域３８の外周縁部に示される。面取り部３７は、上方多孔質領域３８の外周縁部の鋭利さを軽減する働きをし、このことは、保護材料及びオペレータの両方にとって利点となる。外周縁部の鋭利さは、幾つかの方法によって軽減させることができる。１つの方法では、チャックを回転させ、やすり又は他の材料除去装置が外周縁部に適用されて、該外周縁部にテーパを付け、及び／又は丸みを付ける。外周縁部は、該外周縁部の周りに均一にテーパ付けされるか又は丸み付けされることが好ましい。
【００４６】
図４を参照すると、保護材料２２（例えば、メッシュ材料）は、概ね平行な一連の縦繊維２０２と規則的に交差する、概ね平行に延びる一連の横繊維２００を備えて構成され得る。横繊維２００は、縦繊維２０２と交差して、クロスハッチ又は格子パターンを形成する。典型的には、横繊維は縦繊維に直角である。横繊維と縦繊維との相対的な間隔によって、一連の隙間又は真空孔若しくは細孔２０４が形成される。図４に示されるように、横繊維及び縦繊維は、規則的な間隔の概ね直線的な格子を形成するように配列される。好ましくは、横繊維及び縦繊維は、規則的に並んだ概ね正方形の真空孔２０４を形成する。
【００４７】
あまり好ましくはない代替案として、真空孔は、平行四辺形、正方形ではない矩形の開口、又は規則的な間隔ではない開口を含むものとすることができる。
【００４８】
１つの好ましいメッシュ状保護材料は、ＰＥＳポリエステル材料という取引名称で商業的に市販されている。メッシュ材料の最も好ましい形態は、ＰＥＳ６８／３８と呼ばれるものである。しかしながら、他のメッシュ材料、又は、孔若しくは開口を有する他の材料が用いられ得る。孔のサイズは、研削中にウェーハ又は加工物をチャックに固定するのに十分な真空信号を与えることが可能な実質的にあらゆるサイズとすることができる。幾つかの実施形態において、孔２０４は、正圧信号の少なくとも一部がメッシュ孔を通過して、以下に完全に説明される通り、揚力をウェーハ又は加工物に与えることが可能になるように、十分に大きいことが好ましい。
【００４９】
比較的小さいメッシュ開口と小さい織厚さとを有するメッシュ材料を用いて、最小の全厚さのばらつきが得られることが分かった。織厚さは糸の太さ及びメッシュ開口の関数なので、織物状材料の厚さを、該材料を構成する糸の太さとは区別して考えることが重要であることも分かった。これらのパラメータに従って選択されたメッシュ材料は、市販用のセラミック真空チャックと最適に協働して、最小の全厚さのばらつきを達成することが分かった。
【００５０】
メッシュ開口内のウェーハの撓みが、極めて小さい全厚さのばらつきを達成するための重要な検討材料であることが分かったので、該メッシュ開口の相対的なサイズに留意した。当業者によって容易に理解されることになるように、真空信号の終了に続くウェーハの真空チャックからの取り外しは、小さな正圧信号を使用して該ウェーハをその支持装置から離すことによって最適に達成される。幾つかの好ましいメッシュ材料の構成によって、正圧信号の少なくとも一部は、メッシュを通過せず、セラミック・チャックの支持面又は作業面と該メッシュ材料との間に小さな揚力を生じさせることが分かった。しかしながら、このことは、好ましくないものではなかったことが分かり、比較的小さい孔サイズを有するメッシュ材料によって改善された支持がもたらされるためのトレードオフとして容易に許容され得るものであった。幾つかの実施形態においては、最小の孔サイズ（幾つかの実施形態においては、平均孔サイズによって測定される）は、フィルム・フレーム組立体２６をフレーム・ホルダ３０に固定するために導入される磁力の大きさによって制限される。より具体的には、孔サイズは、保護材料に加えられる揚力がフィルム・フレーム組立体２６とフレーム・ホルダ３０とを固定する（幾つかの実施形態においては、フレーム・ホルダをハウジング２０に固定する）磁力を超えないように、十分な大きさの正圧信号が保護材料を通過することを可能にする妥当なサイズのものとなるように設定される。しかしながら、保護材料２２に加えられる揚力をもたらす正圧信号を増加させることが可能な他の固定方法を使用することができる。
【００５１】
上述のように、保護材料２２は、張力がかけられた状態で利用されることが一般的に好ましく、例えば該保護材料をフレーム２４にわたって伸張させることによって、この張力を得ることができる。幾つかの実施形態において、メッシュ材料の縦糸及び横糸の長さがほぼ等しく、互いに直交した状態で、上述の所望の構造を維持することがさらに好ましい。この配列により、実質的に等しい真空圧及び均一なウェーハ支持が、ウェーハの前表面全体にわたって与えられるようになると考えられる。好ましくは、メッシュ材料内部の真空孔２０４のサイズ、数、及び配置は、真空圧をウェーハの表面全体にわたって均一に分配するように予め決定される。このことは、最終的に、ウェーハを真空チャックに固定するために真空力を加えたときにクラッキング又は撓みを引き起こす可能性がある応力を減少させると考えられる。真空信号をウェーハの前面に均一に分配するためには、真空孔２０４は、可能な限り小さくなるように形成されることが好ましい。メッシュ材料がごみで詰まるようになった場合は、保護材料（及び典型的には、フィルム・フレーム組立体２６）は、取り外され、洗浄されて再利用されるか、又は交換されることになる。
【００５２】
代替的な実施形態において、保護材料２２は、多孔質構造に起因する真空孔を有する不織繊維パッドを備えて構成され、すなわち、該材料は、製造によって本来的に多孔質である。保護材料の一方の主表面に加えられた真空信号が該保護材料の反対側の主表面に現われることを可能にする複数の孔を有する本来的な多孔性又は内部開口構造を持つ各種の周知の材料がある。保護材料２２は、不規則に形成される内部真空孔又は真空路を有することができる。
【００５３】
濾材、（シルクスクリーン印刷に用いられるタイプの）シルクスクリーニング、織布、及び多孔質高分子材料などの広範な通常の織物状材料及び不織材料を、表面の準備をほとんど又は全くせずに用いることができる。
【００５４】
第３の実施形態において、保護材料２２は、シート材料の厚みを貫いて延びる一連の真空孔２０４を形成するように穿孔されたフィルム・シート材料から形成され得る。最も好ましくは、真空孔は、規則的な間隔で配置され、実質的に一定の規則的なサイズを有する。真空孔が所望の真空移動を一方の主表面からもう一方に与えれば、シート材料は、有孔又は無孔（この場合、ユーザ又は技術者が使用前にシートを穿孔する）のいずれであってもよい。
【００５５】
本実施形態はまた、研削の間にウェーハを安定した状態で保持することを確実なものにするために、所要の真空信号を処理されるウェーハに伝達するのに必要な程度まで穿孔された、相対的に無孔質の保護材料又はシートの使用を特に考慮する。例として、高分子材料、紙ベースの材料、並びに様々なプラスチック材料及び組成物が挙げられる。一般に、選択される材料は、全体にわたって均一性を有することが好ましく、そのことにより、その特性はチャック上の位置に関係なく同一で、研削結果に悪影響を及ぼさないものとなる。穿孔されたシート材料は、保護材料と真空接触状態で保持されるウェーハに与えられる比較的大きな研削力によってもたらされるねじれ変形に対して、より大きな抵抗を有するように構成され得る。
【００５６】
さらなる実施形態において、真空孔２０４は、水又は他の液体が保護材料の表面下に入り込むことを防止するように、ウェーハ・ホルダ内の該真空孔と位置合わされたリング又は有限領域として成形され得る。
【００５７】
図５は、本実施形態の研削システム１０に実装され得るチャック１４の上方多孔質領域の等角図を描く。チャックは、無孔領域３９によって囲まれた多孔質領域３８を含む。多孔質領域の直径ｄｐは、支持面又は作業面の直径ｄｗよりも小さい。典型的には、多孔質領域の直径ｄｐは、研削システム１０で研削されるウェーハ又は他の加工物１２の直径よりもさらに小さい。さらに、支持面４１の直径は、典型的には、ウェーハの直径よりも大きい。従って、幾つかの実施形態において、ウェーハの外周は、多孔質領域３８を越えて広がり、無孔領域３９上に載る。真空力が多孔質領域からウェーハ１２に加えられると、シールが該ウェーハ１２の前面と無孔領域３９との間に生じ、該ウェーハを支持面に固定する。これを実施する１つの利点は、結果として得られるシールが、多孔質領域３８の孔の中へ堆積する塵、削り屑、及び他の材料の量を大幅に減少させることである。
【００５８】
保護材料はさらに、研削の際に真空チャックによる接触力から生じるウェーハ前表面への損傷を防止するために、保護（場合によっては、緩衝作用）をもたらすように構成される。必須ではないが、保護材料は、ウェーハが真空チャックに「底付きすること」又は非均一に研削されることを防止しながら、最低限に局所的な力を吸収する程度まで弾性的に圧縮可能であることが概して望ましい。
【００５９】
（例えば、図３及び図４に示されるような）幾つかの好ましい実施形態において、保護材料は、一実施形態において約４０ミクロンの直径を有する、断面が概ね円形の織物状ポリエステル繊維などの高分子材料から作られる。ナイロン、テフロン（登録商標）、綿、リネン、及び他の同様な材料などの他の材料を用いることもできる。材料繊維の太さは、幾つかの実施形態において、３０μｍから５００μｍの間の範囲とすることができ、繊維パッドの厚さは、３０μｍから１２００μｍの間の範囲とすることができる。保護材料を形成するために織られる繊維について、例えば、円形、正方形、長方形、長円形、楕円形、及び他の同様な形状などの様々な断面形状を用いることができる。さらに、圧縮性、表面張力、表面摩擦、及び（他の特性）は、繊維、保護材料及び／又はチャック３８に塗布される既知の通常のコーティングを用いて変化させることができる。
【００６０】
保護材料２２は、全体にわたって均一な多孔質材料から構成されることが最も好ましい。好ましい均一な多孔質特性により、ハウジング２０の内部に生成される真空力が、研削されている半導体ウェーハ又は他の加工物全体にわたって一様に行き渡り、例えば研磨又は研削といった所望の作業のために該半導体ウェーハ又は他の加工物を適切に保持するのに十分なものになることが可能になる。例えば、異なる力及び運動方向が、適切に抑制されることになる。
【００６１】
本発明につれて、保護材料２２のための適切で最適な材料が、異なる研削条件に対して選択され得る。例えば、多孔率特性、厚さ特性、及び剛性に従って保護材料２２の材料を選択して、処理結果をさらに改善することができる。例えば、ステンレス鋼などの比較的硬い保護材料は、全厚さのばらつきを改善することができる。さらに例として、全体的な平坦性又は他の寸法精度及び安定性が必要とされるとき、本実施形態により、より広範な比較的硬い材料の使用が可能になる。しかしながら、より硬い保護材料の使用は、ある条件では、処理されているウェーハ又は他の加工物の前面に影響を与える危険性を増大させることがある。例えば、より硬い材料は、電気的な故障を引き起こすことがあり、及び／又は、圧力をかけられたときに前面のデバイスが押し上げられる場合には、研削中のウェーハの背面にデバイスの形状の跡が付くことがある。このような場合には、処理されている表面に映されてはならない隆起又は他の表面形状を有する加工物などの加工物を収容するために、より柔軟でより圧縮性のある保護材料を使用することができる。本実施形態を用いると、広範な種類の異なる保護材料が、最小限のほとんど無視できる設定時間を必要とするだけで容易に処理作業に組み込まれ得る。
【００６２】
これらの保護材料の取り付け技術として、該保護材料及び／又はチャック３８への接着層の塗布を採用してもよい。
【００６３】
幾つかの実施形態において、保護材料２２は、張力がかけられた状態で配置され、研磨及び研削装置の製造者及びユーザにはこれまで利用できなかった新たな可能性を生み出すことができる。例えば、本実施形態を用いると、保護材料２２は、厚みを増した状態で製造され、伸長させることによってこれまでは達成できなかった薄さで使用され得る。張力がかけられた状態で配置された材料は、その主表面の一方が実質的に剪断負荷がかかった状態で配置されても、変形しにくい。本実施形態を用いると、別の方法では許容できない「より柔らかい」材料、より圧縮性のある材料、又は別の方法では過度に変形しやすい材料を使用することができるようになる。
【００６４】
本発明を用いると、これまでは達成できなかった各種の材料特性が、通常の低コスト材料を用いて容易に達成され得る。例えば、許容できないほど柔らかい材料は、望ましい（すなわち無視できる）表面特性を維持しながら、厚みを大幅に減少させ、しかして、より硬い、すなわちより弾力性のない特性を持つように作られ得る。例えば、別の方法では圧縮性の不十分な材料は、所望の緩衝特性及び摩擦特性を備える表面構造を有することができる。ここでは張力がかけられた状態で配置される、別の方法では圧縮性の不十分なこの材料は、表面全体にわたって連続的に支持され、寸法が制御される。さらに、材料の厚さをこれまで利用できなかったほど薄くすることが可能になる。接着剤によって支持面に固定される際に、そうでなければ破れるか又は細断されるであろう保護材料は、ここでは、該材料が接着剤なしに張力がかけられた状態で該支持面上に位置決めされると、異なる受け入れ可能な方法で機能する。
【００６５】
材料の多孔性は、多くの異なる方法で選択的に制御され得る。例えば、一様な構造を有するテキスタイルのように、材料を全体にわたって連続的に一様になるように作ることができる。本実施形態を用いると、不連続的に一様な多孔性をもつように、すなわち、それぞれ不規則な間隔で配置されるが、巨視的に見ると全体に一様性を呈する多孔性部位をもつように、材料を作ることができる。さらなる可能性として、材料の多孔性は、均等な間隔で配置された孔の輪が加工物の外周又は中央のいずれかで真空強度を強めるために設けられる場合のように、全体的に非一様にすることができる。いずれにしても、保護材料２２は、真空チャックからの適切な（すなわち、強度及び寸法パターンの両方が適切な）真空信号が処理されている加工物に到達することを確実にするように、最小限の多孔性を有することが好ましい。張力がかけられた状態では、真空孔のサイズは所望のサイズまで大きくなるので、所望のものと比べて小さい真空孔をもつ幾つかの保護材料が選択される。
【００６６】
幾つかの実施形態においては、保護材料がウェーハの前表面に付着しないようにすることが望ましい。付着が研削中のウェーハを傷つけることはないが、研削後の作業においてこうした付着による結合又は力を断つことが、必然的に、壊れやすい状態のウェーハに対して機械的応力を与えることになる。こうした配置を使用するのではなく、研削作業を通じて保護材料がウェーハに付着するのを回避することが重要であると分かった。保護材料が前表面に付着する傾向を防止するために、ある種のステップを採用することができる。例えば、コーティングを保護材料に施して、該保護材料が前表面に付着する傾向を抑え、好ましくは排除することができる。シリコンコーティング若しくは静電散逸性コーティング又はテフロン（登録商標）が、この点で有利となり得る。
【００６７】
図６に、研削システム１０において、再利用可能なメッシュ材料、フィルム・メッシュ、又は他の保護材料を用いる工程３００を描く。図６に加えて図１及び図３を参照すると、ステップ３０５において、ウェーハの１つ又はそれ以上の面が研削されることになる場合に、ウェーハ又は他の加工物１２が準備される。ウェーハが背面研削されることになる場合には、該ウェーハは、典型的にはあらかじめ回路を含むように処理された前面と、研削されることになる背面とを有する。ステップ３０７において、新たな保護材料が真空チャック上に位置決めされるべきかどうか判断される。保護材料がすでにチャック上に位置決めされている場合、工程３００は、ステップ３１５に進む。保護材料がチャック上に位置決めされていない場合、工程は、該保護材料が保護材料フレーム２４内に配置され、固定されるステップ３１０に進む。場合によっては、技術者、オペレータ、又はエンジニアが、保護材料２２をフレーム２４内に配置し、クランピング、接着剤、又は他の固定方法を用いて、該保護材料を該フレームに固定する。典型的には、保護材料は、伸長状態か又は張り状態で固定される。あるいは、保護材料及びフレームは、事前に組み立てられたものか、又は、組み立てられた状態で製造業者から購入されてもよい。
【００６８】
ステップ３１２において、フレーム２４は、締め具４０、ばね３４、チャック取付ねじ４２、磁石、及び／又は他の固定手段を用いてハウジング２０及びチャック３８に事前に固定されたフレーム・ホルダ３０内に位置決めされ、固定される。例えば、フレームは、該フレーム２４のピン受け部又は開口（不図示）と位置合わせるピン３６を用いて、ホルダ内に位置決めされ得る。フレームは、付加的に又は代替的に、フレーム・ホルダ３０及び／又はフレーム２４の磁石３２を用いて位置決めされ、固定され得る。安全ねじ、クランプ、スナップフィットなどの、フレームをホルダ内に固定するための他の方法は、代替的に又は付加的に用いられ得る。
【００６９】
ステップ３１５において、ウェーハ１２は、保護材料２２及び真空チャック上に位置決めされる。典型的には通常の取扱技術が、ウェーハ１２を保護材料２２上に、すなわち研削システム１０内に運ぶために用いられる（典型的には、ロボット工学が、ウェーハを保護材料及び真空チャック上に移動させるために利用される）。ステップ３２０において、真空チャック３８の多孔質セラミックの表面と、ウェーハ１２の前表面に適用される保護材料２２の真空孔２０４とを通して真空力が加えられて、該真空チャック及び該保護材料上の該ウェーハの位置決めを支持する。
【００７０】
ステップ３２２において、研削材１０６がウェーハ１２と係合するように、研削システム１０の上部１０２及び下部１０４を互いに対して移動させる。この係合は、あらゆる方法で達成され得る。例えば、上部１０２及び研削材１０６を移動させて、固定された下部１０４と係合させるようにするか、下部を移動させて、固定された上部と係合させるようにするか、又は、下部及び上部の両方を移動させて、係合を達成することができる。ステップ３２５において、研削材及び／又はウェーハを回転させ、該研削材及び／又は該ウェーハを移動させることによって該研削材を該ウェーハに接触させて、該ウェーハの背面を研削し、所望のウェーハ厚さを得る。前もってプログラムされたパラメータを用いる自動工程が、上端スピンドル１１０を回転させ、研削材１０６が回転してウェーハ１２の背面を研削するようにする。典型的には、研削材は、所定の回転速度で回転させられ、該研削材１０６は、所定の圧力でウェーハに接触させられる。幾つかの実施形態において、研削ステップ３２５は、複数の異なる研削材を利用することを含む。例えば、各々が異なる粗さをもつ２つ又はそれ以上の研削材を使用して、正確な研削率、所望の厚さ及び／又は所定の許容誤差以内の表面仕上げを達成することができる。
【００７１】
ステップ３３０において、ウェーハが、所望の厚さ、すなわち、所定の厚さの所定の許容範囲内にまで研削されたかどうか判断される。所定のパラメータに基づき、オペレータ、技術者、又は自動工程は、通常の計測装置を用いてウェーハ１２の厚さを測定し、該ウェーハが製品仕様まで研削されたかどうかを判断する。研削が不完全である場合、工程３００は、ステップ３２５に戻ってウェーハをさらに研削する。ウェーハが所望の厚さに適合すると判断される場合、工程はステップ３３５に進む。ステップ３３５において、（厚さ測定のために、事前に離されていない場合及び／又は停止されていない場合は）研削材１０６とウェーハとが離され、上端スピンドル１１０の回転が停止させられる。真空圧もまた真空チャックから除去され、通常の同時取扱技術を用いてウェーハ１２を保護材料２２の表面から持ち上げ、該ウェーハを次の作業に移す。ステップ３３５の幾つかの実施形態において、ウェーハを保護材料から離すのに役立つように、正圧信号が加えられる。
【００７２】
ステップ３３７において、保護材料は、典型的には自動工程によって洗浄される。ステップ３３８において、（例えば、該保護材料が損傷した場合、目詰まり又は汚れがひどくて適切に洗浄することができない場合、所定の回数の研削に用いられた場合、新たな保護材料が各々のウェーハの研削に利用される場合、又は他の同様な基準によって）保護材料を交換することが必要かどうか判断される。交換することが必要な場合、工程は、保護材料の取り外し用のステップ３４６に進み、次いでステップ３５５に進む。交換が不要の場合、保護材料の追加洗浄を必要とするかどうか判断するステップ３４０に入る。追加洗浄の決定は、オペレータ、技術者又は自動工程による検査によって判断される。例えば、保護材料を検査して、該保護材料が場合によっては最適性能を妨げる可能性がある程度までごみで詰まっているかどうか判断することができる。追加洗浄が不要な場合、工程３００は、別のウェーハ又は加工物の研削のためのステップ３１５に戻る。追加洗浄が必要な場合、工程３００は、ステップ３４５に進む。
【００７３】
ステップ３４５において、保護材料２２は、オペレータ又は技術者によって研削システム１０から取り外される。保護材料を容易に取り外し可能なフレーム２４に固定することにより、該材料をシステム１０から取り外すステップが迅速化される。ステップ３５０において、オペレータ、技術者又は自動工程は、幾つかの実施形態においては通常の洗浄技術を用いて保護材料を洗浄し、該保護材料２２の真空孔２０４（図４を見よ）に入り込んで堆積したごみを除去する。保護材料が交換を必要とするかどうか及び取り外されるかどうかが判断されたところのステップ３５０又はステップ３４６に続いて、オペレータ又は技術者が洗浄された（又は新たな）保護材料２２を研削システム１０に設置するステップ３５５に入る。ステップ３５５に続いて、工程３００は、別のウェーハ又は加工物の研削を続けるために、ステップ３１５に戻る。
【００７４】
図７には、本実施形態で利用される既存のチャックに後付けするための処理例５００の簡略化したフロー図を描く。ステップ５１０において、従来の研削システムの加工チャックを、加工チャック取付プレートに保持する複数の、好ましくは１つおきのチャック取付ねじ又はソケット・ヘッド・キャップねじ（ＳＨＣＳ）が、取り外される。従来の幾つかの研削システムでは、このステップの結果、９０度で等間隔に配置された４つのねじが残ることになる。ステップ５１５において、ばね３４（図３を見よ）が、ねじの取り外しによって空になった各々のカウンタボア又は孔内に位置決めされる。ステップ５２０において、フレーム・ホルダ３０は、ばね上に位置決めされる。ステップ５２５において、低頭形ＳＨＣＳなどの締め具４０が、フレーム・ホルダの穴の中に挿入され、ばねを通して、空になった孔の各々の中に挿入される。各々の締め具４０は、フレーム・ホルダがチャック３８の支持面４１より下にくるように締め付けられる。幾つかの実施形態において、フレーム・ホルダは、支持面より下の所定の距離（例えば、支持面より３．０４８ｍｍ（０．１２０インチ）下）にくるように締め付けられる。
【００７５】
ステップ５３５において、粗目のダイアモンド・ホーニング・ツールをチャックの外周縁部に使用して、該ツールを該外周縁部上で旋回させる間、チャックは典型的には手動で回転させられる。例えば、２５０グリットのダイアモンド・ツールを用いることができ、チャックを約４０回回転させることができる。ステップ５４０において、チャックは、中目のダイアモンド・ホーニング・ツール（例えば、４００グリット）を外周縁部にかける間、再び回転させられる。ステップ５４５において、チャック及び支持面は洗浄される。ステップ５５０において、フィルム・フレーム組立体２６は、好ましくはフレーム・ホルダと該フィルム・フレーム組立体との間に隙間が存在せず、磁石３２がフレーム２４を強力に把持するように、該フレーム・ホルダ３０に固定される。
【００７６】
ここで、上述の実施形態が、これまで達成できなかった多くの利点を、装置製造業者並びに研削及び研磨装置のオペレータの両方にもたらすことが理解されるであろう。本実施形態を用いると、ウェーハの表面は、より清浄な状態、すなわち、接着剤の成分及び残留物による汚染のない状態に維持される。従って、場合によっては有害な接着剤のより厳密な除去作業についての必要性が加工物処理からは生じず、テープ貼付及びテープ剥離作業を回避することからもたらされる効率をさらに高める。さらに、テープ剥離作業は、より薄い加工物に曲げ応力を与えることがよく知られている。このことは、加工物が半導体ウェーハ、特に、多くの場合脆弱性が高まることが知られているガリウムヒ素（ＧａＡｓ）ウェーハからなる場合は、著しい影響を及ぼす可能性がある。結果として、研削及び他の背表面作業が本実施形態の原理に従って行われるとき、より高いレベルの効率及び歩留まりが享受される。
【００７７】
チャック３８の支持面４１に直接接着させる接着テープの使用に優る上述の実施形態のさらなる利点は、試験では、接着テープを用いるとより大きな全厚さのばらつきが見られるということである。また、接着剤を使用すると、テープ材料を除去する際に、通常は、残留物がチャック上に残る。その上、チャックへの貼り付けの際にテープ内の気泡及び皺を除去するのに余計な時間を必要とする点で、保護材料の取り付けはより費用がかかるものとなる。ここで、本発明が、これまで達成できなかった多くの利点を、装置製造業者及び従来の研削装置のオペレータの両方にもたらすことが理解されるであろう。加工物（例えば、ウェーハ）に接着させることが必要であり、１回の貼り付けにしか耐えられない保護テープは、本実施形態により排除されるという点で、費用面での利益が実現される。さらに、保護テープを貼り付け、取り除くために必要な機械も排除される。
【００７８】
別の有用な実施形態において、本装置及び方法は、背面研削保護のため以外に望ましい特性を有する、ウェーハ又は加工物の前面に取り付けられる特殊な保護材料又はテープの使用を容易にする。このように、本明細書で説明される方法は背面研削保護を提供するので、背面研削の間にこれらの特殊なテープを貼り付けることができる。例えば、研削されるウェーハが部分的に深い切り込みの入った個々の半導体ダイである場合、前面のデバイスは、それ自体は研削の際に前面上のデバイスを保護することに対応するにはふさわしくない耐高温性の薄いテープによって、さらなる処理のために一緒に保持され得る。保護材料２２を用いる本実施形態は、高温テープ並びに他の特殊なテープ及び材料などの特殊なテープをさらに利用しながら、背面研削を可能にする。
【００７９】
本発明に使用される保護材料２２は、典型的には、研削装置の多くの作動サイクルに及ぶ耐用年数を有する。試験では、例えば２００もの加工物が、１種類の保護材料を用いて処理される。幾つかの実施形態において、比較的傷つきやすい超薄型の加工物が、保護テープの除去によって発生する破損の危険性のない商業的に受け入れられる研削作業の対象とされ得る。接着剤を用いて加工物に貼付けられる保護テープの使用が排除されるので、該加工物上に残される接着剤の残留物もなくなる。上で強調されたように、本発明を用いると、研削及び超薄型化処理の改善のために、これまでは利用できなかった材料の利益を求めることができる。
【００８０】
他の態様において、本発明は、高速交換機能を用いて保護材料を交換することができ、低コストの（多くの場合、既製の）保護材料を用いることができるという点で、省力化をもたらす。
【００８１】
図面及び上記の説明は、本発明の構成及び操作方法の詳細に関して、本発明の唯一の形態を表すことを意図するものではない。都合の良い手段が提案されるか又は与えられる場合には、部品の形状及び比率の変更並びに均等物の置換が考慮される。また、特定の用語が使用されたが、それらは、単に一般的で説明的な意味として意図され、特許請求の範囲によって記述される本発明の範囲を限定することを目的とするものではない。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の一実施形態によるウェーハ背面研削システムの断面図である。
【図２】図１の研削システムの下部の簡易化された断面図である。
【図３】図１の研削システムに実装され得る、一部が切り取られたフレーム組立体と、フレーム・ホルダと、真空チャック・ハウジングと、真空チャックの組立分解等角図である。
【図４】図３のフィルム・フレーム組立体の保護メッシュ材料の一部の部分拡大図を示す。
【図５】図１の研削システムに実装され得るチャックの上方多孔質領域の等角図を示す。
【図６】図１から図５の装置を用いて実施され得る本発明の一実施形態の原理による背面研削方法を示す概略フロー図である。
【図７】図１に示されるシステムなどの本発明の一実施形態で利用される既存のチャックに後付けするための処理例の簡易化されたフロー図を示す。
【図１】
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【図２】
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【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】
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【国際調査報告】
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