JPH0778796A - 半導体装置の製造方法およびその製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、製造装置におけるスペ−ス効率及
び投資効率を大幅に向上させると共に、半導体素子の大
幅な薄型化を達成する。 【構成】ベ−スプレ−ト25の上に冷却プレ−ト24を設
け、この冷却プレ−ト24の裏面に冷却及び加熱の手段で
あるサ−モモジュ−ル30を複数個取り付け、前記ベ−ス
プレ−ト25の内部に冷却水を循環させる流路27a を形成
し、この流路27a は放熱器27とつなげられる。前記冷却
プレ−ト24の上に半導体ウエハを固定するチャックプレ
−ト28を設け、このチャックプレ−ト28における上面の
一部に多孔質材29を形成し、チャックプレ−ト28の内部
に、図示せぬ供給手段によって液体又は気体を供給する
供給路28a を形成し、この供給路28a を真空又は負圧に
する図示せぬ真空引き手段を、チャックプレ−ト28の近
傍に設けている。従って、スペ−ス効率及び投資効率を
大幅に向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体基板の製造方
法およびその製造装置に係わり、特に半導体組立工程に
おいてパタ−ンが形成された半導体基板を研削または切
断する際に使用するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１８は、一般の半導体ウエハを示す斜
視図である。厚さが約６３０μｍ、外径が１５０ｍｍ程
度の半導体ウエハ１の表面には図示せぬ素子パタ−ンが
形成される。次に、前記半導体ウエハ１はダイシングさ
れることにより、数十個乃至数百個の半導体チップ２が
形成される。

【０００３】図１９乃至図２６は、従来の半導体装置の
製造装置を用いた半導体装置の製造方法を示す断面図で
ある。先ず、表面に素子パタ−ン１ａが形成された半導
体ウエハ１は、図示せぬ真空吸着手段を有するワ−クプ
レ−ト３ａ上に裏面側を下にして固定される。この後、
前記半導体ウエハ１の表面上には前記素子パタ−ン１ａ
を保護する保護テ−プ４が貼り付けられる。この保護テ
−プ４は接着層４ａを有している。

【０００４】次に、図２０に示すように、前記半導体ウ
エハ１はワ−クプレ−ト３ａから取り外され、半導体ウ
エハ１表面上の保護テ−プ４側が前記真空吸着手段によ
りワ−クプレ−ト３ｂに固定される。この後、第１の矢
印５ａの方向に回転しているカップ砥石５を用いて、前
記半導体ウエハ１の裏面が研削される。半導体ウエハ１
の仕上り厚さは２５０μｍ〜４５０μｍが一般的であ
る。

【０００５】この後、図２１に示すように、前記保護テ
−プ４はワ−クプレ−ト３ｂから取り外され、半導体ウ
エハ１の裏面が前記真空吸着手段によりワ−クプレ−ト
３ｃに固定される。次に、前記保護テ−プ４は半導体ウ
エハ１から剥離される。

【０００６】次に、図２２に示すように、所定の薬液６
で満たされた槽７に裏面研削済みの半導体ウエハ１が入
れられる。これにより、この半導体ウエハ１は前記薬液
６により洗浄される。この結果、半導体ウエハ１の表面
に残された保護テ−プ４剥離後の接着層４ａであるのり
および半導体ウエハ１の裏面研削時に発生するシリコン
の屑が除去される。

【０００７】この後、図２３に示すように、前記半導体
ウエハ１は槽７から取り出され、半導体ウエハ１の表面
が前記真空吸着手段によりワ−クプレ−ト３ｄに固定さ
れる。次に、半導体ウエハ１の裏面にダイシングテ−プ
８が貼り付けられる。このダイシングテ−プ８は接着層
８ａを有している。

【０００８】次に、図２４に示すように、前記半導体ウ
エハ１はワ−クプレ−ト３ｄから取り外され、半導体ウ
エハ１の裏面上のダイシングテ−プ８側が前記真空吸着
手段によりワ−クプレ−ト３ｅに固定される。この後、
ダイシング工程が施される。即ち、半導体ウエハ１は第
２の矢印９ａの方向に回転しているブレ−ド９を用いて
個々のチップ２に分割される。

【０００９】この後、図２５に示すように、ダイボンデ
ィング工程が施される。即ち、ダイシングテ−プ８から
良品のチップ２ａのみがピックアップされ、この良品の
チップ２ａはリ−ドフレ−ムのアイランド１０ａの上に
エポキシ樹脂１１により接着される。

【００１０】次に、図２６に示すように、前記チップ２
ａの図示せぬ内部電極は、径が２５μｍ〜３０μｍ程度
の金線１２によりリ−ドフレ−ム１０のインナ−リ−ド
１０ｂと電気的に接続される。この後、前記チップ２
ａ、アイランド１０ａ、インナ−リ−ド１０ｂ及び金線
１２は、モ−ルド樹脂１３で射出成形される。これによ
り、所定の厚さＴのパッケ−ジが形成される。次に、ア
ウタ−リ−ド１０ｃは、曲げ加工される。

【００１１】ところで、上記従来の半導体装置の製造装
置を用いて半導体ウエハ１の裏面を研削する方法では、
半導体ウエハ１の表面上に保護テ−プ４を貼り付ける工
程、保護テ−プ４を剥離する工程および半導体ウエハ１
を洗浄する工程が必要とされる。これらの工程は、いず
れも半導体ウエハ１の裏面を研削するための付帯作業で
あり、何等付加価値を持っていない。さらに、前記工程
を行うには、槽７等を必要とするため、製造装置におけ
るスペ−ス効率及び投資効率の大幅な低下を招く問題が
ある。

【００１２】また、上記従来の半導体装置の製造方法で
は、真空吸着手段によりワ−クプレ−ト３ｂに固定する
方法を用いている。このため、裏面を研削する半導体ウ
エハ１のサイズに応じて、ワ−クプレ−トを交換するこ
と及び前記サイズ毎に真空吸着手段における真空経路を
切り替えることを必要とする。これにより、生産効率が
低下する問題がある。

【００１３】上述した問題を解決するために、保護テ−
プを用いることなく半導体ウエハを固定する方法として
は、冷凍装置により氷結させた液体を用いて半導体ウエ
ハを固定する方法が考えられる。これは、水平な面の上
に半導体ウエハを載置し、この半導体ウエハと前記水平
な面との間に厚さが均一な水膜を入れ、この水膜を冷凍
装置により氷結させることによって、前記水平な面の上
に半導体ウエハを固定する方法である。具体的には、冷
凍器の上に金属のワ−クプレ−トを搭載し、このワ−ク
プレ−トの上に人手により適量の氷結する液体、例えば
水を滴下し、この液体の上にワ−クを載置し、このワ−
クを水になじませた後、水を氷結させることにより水膜
を形成するものである。この方法により半導体ウエハを
固定すれば、保護テ−プを用いる必要がないため、前記
保護テ−プ４を貼り付ける工程、前記保護テ−プ４を剥
離する工程および前記半導体ウエハ１を洗浄する工程等
も不要となる。したがって、製造装置におけるスペ−ス
効率及び投資効率を向上させることができると考えられ
る。

【００１４】しかしながら、前記半導体ウエハと前記水
平な面との間に入れられる水膜の厚さを均一にすること
は非常に困難である。つまり、ワ−クが水になじまなか
ったり、水膜中に気泡が発生したりすることがあるの
で、ワ−クプレ−トの上に均一な水膜を形成することは
困難である。仮に、厚さが均一でない水膜を氷結させて
半導体ウエハを固定し、この半導体ウエハの裏面を研削
すると、研削後の半導体ウエハの厚さを均一にすること
ができない。したがって、この方法で半導体ウエハに精
度の高い加工を施すことは困難である。

【００１５】また、半導体ウエハの裏面を研削した後、
氷結された水膜を解凍して、半導体ウエハを前記水平な
面から取り出す際、この水平な面と半導体ウエハとの間
に薄い水膜があるため、半導体ウエハを取り出すことが
困難である。

【００１６】また、前記氷結された水膜を解凍すると、
半導体ウエハの裏面を研削した際のシリコン屑等が混じ
っている汚水も解凍される。この汚水が半導体ウエハの
表面に回り込むことにより、半導体ウエハの表面を汚す
という問題が生じる。したがって、上記の問題点から、
上記の方法を自動機に応用することは困難である。

【００１７】一方、上述したスペ−ス効率、投資効率及
び生産効率を向上させること以外に、近年の電子機器の
小型軽量化・薄型化に伴い、半導体デバイスの薄型化が
要求されている。即ちこれは、搭載されるチップの厚さ
を限りなく薄くするという要求を意味している。現状、
上記従来の半導体装置の製造装置では、図２０に示す裏
面研削工程において、半導体ウエハ１を２００μｍ程度
まで薄型化する加工は可能である。しかし、このように
半導体ウエハ１を薄く加工する場合、ウエハ１の裏面研
削の際に保護テ−プ４を用いていると、このウエハ１の
外周部に割れ・欠け等のチッピングが発生することがあ
る。また、保護テ−プ４の接着層４ａの接着強度が強い
場合、テ−プ４の剥がし方によってはウエハ１に割れを
生じることがある。したがって、上記従来の製造装置で
は、ウエハ１のさらなる薄型化及び量産化を図ることは
困難である。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の半導体
装置の製造装置では、保護テ−プを貼り付ける工程、保
護テ−プを剥離する工程および洗浄する工程を要するた
め、薬液の槽等が必要となる。この結果、製造装置にお
けるスペ−ス効率及び投資効率の大幅な低下を招くとい
う問題がある。

【００１９】また、従来の製造装置では、半導体ウエハ
を薄く加工すると、このウエハの外周部に割れ・欠け等
のチッピングが発生する問題、及び保護テ−プの接着層
の接着強度が強い場合、保護テ−プ剥離の際に、ウエハ
に割れが生じる問題があるため、半導体素子の大幅な薄
型化を達成することができなかった。

【００２０】この発明は上記のような事情を考慮してな
されたものであり、その目的は、製造装置におけるスペ
−ス効率及び投資効率を大幅に向上させると共に、半導
体素子の大幅な薄型化を達成できる半導体装置の製造方
法およびその製造装置を提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記課題を
解決するため、半導体基板を固定するチャックプレ−ト
と、前記チャックプレ−トの上面の一部に設けられた多
孔質材と、前記チャックプレ−トの内部に設けられ、前
記多孔質材と連結された供給路と、前記供給路に液体を
供給する供給手段と、前記供給路を真空にする真空引き
手段と、前記チャックプレ−トを冷却する冷却手段と、
前記チャックプレ−トを加熱する加熱手段と、前記半導
体基板を研削する研削手段とを具備することを特徴とし
ている。

【００２２】また、チャックプレ−トの上面に設けられ
た多孔質材に液体を含侵させる工程と、前記チャックプ
レ−トの上に半導体基板を載置する工程と、前記多孔質
材における毛細管現象により、前記半導体基板と前記チ
ャックプレ−トとの間に前記液体の膜を形成する工程
と、前記チャックプレ−トを冷却手段によって冷却する
ことにより、前記液体の膜を氷結させる工程とを具備す
ることを特徴としている。

【００２３】また、前記冷却手段は、ペルチェ効果を利
用した複数のサ−モモジュ−ルから構成されていること
を特徴としている。また、前記加熱手段は、ペルチェ効
果を利用した複数のサ−モモジュ−ルから構成されてい
ることを特徴としている。

【００２４】また、前記液体は、水であることを特徴と
している。また、前記多孔質材は、前記チャックプレ−
トの中央部から周辺部に向かうに従い厚く形成されてい
ることを特徴としている。

【００２５】また、前記多孔質材のメッシュサイズは、
前記チャックプレ−トの上面の中央部から周辺部に向か
うに従い粗くなることを特徴としている。また、前記チ
ャックプレ−トの上面の周辺部に多孔質材が設けられて
おり、前記上面の中央部に緻密質材が設けられているこ
とを特徴としている。

【００２６】また、半導体基板を固定するチャックプレ
−トと、前記チャックプレ−トの上面の全部に設けられ
た多孔質材と、前記多孔質材の縁部及びその上面の周辺
部に設けられた封止部と、前記チャックプレ−トの内部
に設けられ、前記多孔質材と連結された供給路と、前記
供給路に液体を供給する供給手段と、前記供給路を真空
にする真空引き手段と、前記チャックプレ−トを冷却す
る冷却手段と、前記チャックプレ−トを加熱する加熱手
段と、前記半導体基板を研削する研削手段と、を具備す
ることを特徴としている。

【００２７】また、前記多孔質材は前記チャックプレ−
トの上面の周辺部に設けられており、前記多孔質材の外
縁部及びその上面の周辺部に封止部が設けられているこ
とを特徴としている。

【００２８】

【作用】この発明は、チャックプレ−トの上面の一部に
多孔質材を設け、前記チャックプレ−トの内部に多孔質
材に連結する供給路を設けている。多孔質材に液体を供
給路を介して供給手段により供給し、多孔質材に液体を
含侵させる。次に、チャックプレ−トの上に半導体基板
を載置している。このため、多孔質材における毛細管現
象によって半導体基板とチャックプレ−トとの間に液体
の膜を均一に形成することができる。この後、冷却手段
によりチャックプレ−トを冷却し、前記液体の膜を氷結
させることにより、チャックプレ−トの上に半導体基板
を固定することができる。次に、研削手段により半導体
基板を研削した後、加熱手段によってチャックプレ−ト
を加熱することにより、前記氷結された膜を解凍する。
この際、真空引き手段により前記供給路を真空にしてい
るため、半導体基板とチャックプレ−トとを密着させる
ことができ、前記研削の際の汚水が半導体基板の表面を
汚すことを防止できる。この後、供給手段によって供給
路を介して多孔質材に液体を供給することにより、この
多孔質材の表面から液体を噴出させる。この結果、半導
体基板をチャックプレ−トから容易に取り出すことがで
きる。

【００２９】また、半導体基板を研削加工する際、従来
技術のように保護テ−プを用いる必要がないため、半導
体基板を薄く加工しても、半導体基板に割れ・欠けが発
生することがない。したがって、半導体基板の薄型化を
達成することができる。

【００３０】また、多孔質材を、チャックプレ−トの中
央部から周辺部に向かうに従い厚くなるように形成して
いる。したがって、多孔質材の熱伝導がチャックプレ−
トのそれより良好にすることにより、半導体基板を固定
するための液体膜を氷結させる際、この液体膜の中央部
と周辺部との間で生じる冷却速度の差をなくし、中央部
と周辺部との間の冷却速度を均一にすることができる。

【００３１】また、多孔質材のメッシュサイズを、チャ
ックプレ−トの上面の中央部から周辺部に向かうに従い
粗くなるように形成している。したがって、メッシュサ
イズが細かい多孔質材の熱伝導率がメッシュサイズの粗
い多孔質材のそれより大きいことを利用することによ
り、液体膜の中央部と周辺部との間の冷却速度を均一に
することができる。

【００３２】また、チャックプレ−トの上面において緻
密質材の外側に多孔質材を設けている。したがって、こ
の緻密質材の熱伝導率が多孔質材のそれより大きいこと
を利用することにより、液体膜の中央部と周辺部との間
の冷却速度を均一にすることができる。

【００３３】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明を実施例によ
り説明する。図１は、この発明の第１の実施例による半
導体装置の製造装置を示す断面図である。固定装置２１
において、冷却部２２の上には上面が円形の形状とされ
ているワ−ク受け部２３が設けられている。前記冷却部
２２は、冷却プレ−ト２４、ベ−スプレ−ト２５、温度
制御器２６及び放熱器２７から構成されている。前記ワ
−ク受け部２３は、チャックプレ−ト２８及び多孔質材
２９から構成されている。

【００３４】すなわち、前記ベ−スプレ−ト２５の上に
は図示せぬ熱電対が埋め込まれている冷却プレ−ト２４
が設けられている。この冷却プレ−ト２４の裏面にはペ
ルチェ効果を利用したサ−モモジュ−ル３０が複数個取
り付けられており、これらサ−モモジュ−ル３０は温度
制御器２６により制御されている。この温度制御器２６
は、図示せぬ電源及び温度調節器等から構成されてお
り、前記熱電対からの温度情報をもとに冷却プレ−ト２
４を所定の温度にコントロ−ルするものである。

【００３５】前記ベ−スプレ−ト２５の内部には冷却水
を循環させる流路２７ａが形成されている。前記流路２
７ａは放熱器２７とつなげられている。この放熱器２７
によって前記流路２７ａに冷却水を循環させることによ
り、前記サ−モモジュ−ル３０の下部で発生する熱が除
去される。

【００３６】前記冷却プレ−ト２４の上にはチャックプ
レ−ト２８が設けられており、このチャックプレ−ト２
８における上面の一部にはワ−ク寸法、即ち半導体ウエ
ハの主面の面積より小さい面積の表面を有する多孔質材
２９が形成されている。この多孔質材２９は、メッシュ
１００番程度のものであり、その上面が円形の形状とさ
れている。

【００３７】前記チャックプレ−ト２８の内部には、前
記多孔質材２９に図示せぬ供給手段によって液体又は気
体を供給するための供給路２８ａが形成されている。こ
の供給路２８ａを真空又は負圧にする図示せぬ真空引き
手段が、前記チャックプレ−ト２８の近傍に設けられて
いる。

【００３８】図２は、図１に示すサ−モモジュ−ルの構
成図である。このサ−モモジュ−ル３０は、Ｎ型の熱電
半導体であるＮ型素子３１とＰ型の熱電半導体であるＰ
型素子３２とが第１の金属電極３３ａにより接合された
ものである。すなわち、第２の金属電極３３ｂとＰ型素
子３２とが接合され、Ｐ型素子３２と第１の金属電極３
３ａとが接合されている。第１の金属電極３３ａとＮ型
素子３１とが接合され、Ｎ型素子３１と第３の金属電極
３３ｃとが接合されている。前記第２及び第３の金属電
極３３ｂ、３３ｃは直流電源３４と接続されている。

【００３９】上記構成において、図１に示す温度制御器
２６における電源によりサ−モモジュ−ル３０に通電さ
れ、図２に示すサ−モモジュ−ル３０におけるＮ型素子
３１からＰ型素子３２に直流電流が流される。これによ
り、第１の金属電極３３ａが冷却され、第２、第３の金
属電極３３ｂ、３３ｃが加熱される。前記第１の金属電
極３３ａが冷却されることによって、図１に示す冷却プ
レ−ト２４、チャックプレ−ト２８が順次冷却される。

【００４０】また、前記冷却プレ−ト２４、チャックプ
レ−ト２８の冷却時とは逆に図２に示すサ−モモジュ−
ル３０においてＰ型素子３２からＮ型素子３１に直流電
流が流されると、第１の金属電極３３ａが加熱される。
これにより、図１に示す冷却プレ−ト２４、チャックプ
レ−ト２８が順次加熱される。

【００４１】すなわち、上記のサ−モモジュ−ル３０の
特性を用いて、多孔質材２９を冷凍する場合はＮ型素子
３１からＰ型素子３２へ電流が流され、多孔質材２９を
解凍する場合は逆にＰ型素子３２からＮ型素子３１へ電
流が流される。

【００４２】図３乃至図７は、この発明の第１の実施例
による半導体装置の製造装置を用いた半導体装置の製造
方法を示す断面図である。先ず、固定装置２１における
チャックプレ−ト２８の供給路２８ａには常圧で純水が
前記供給手段により供給される。これにより、チャック
プレ−ト２８の上面の多孔質材２９には前記純水が充分
に含侵される。次に、チャックプレ−ト２８の供給路２
８ａへの純水の供給が停止される。

【００４３】次に、図４に示すように、図示せぬワ−ク
供給機構によりチャックプレ−ト２８の上には半導体ウ
エハ３５の表面が前記多孔質材２９と接触するように載
置される。この半導体ウエハ３５は、例えば重り３６に
より下側に加圧される。この後、前記多孔質材２９に含
侵された純水は毛細管現象により多孔質材２９の表面に
吸い上げられ、半導体ウエハ３５とチャックプレ−ト２
８との間に均一な水膜３７が形成される。

【００４４】この後、上述したように、図２に示すサ−
モモジュ−ル３０により設定温度までの冷却が開始さ
れ、冷却プレ−ト２４、チャックプレ−ト２８は−１０
℃程度まで順次冷却される。この結果、前記水膜３７が
氷結され、半導体ウエハ３５はチャックプレ−ト２８に
保持される。

【００４５】この後、図５に示すように、前記重り３６
は取り外され、カップ状砥石３９を第１の矢印３９ａの
方向に回転させ、冷却プレ−ト２４を第２の矢印３９ｂ
の方向に移動させることにより半導体ウエハ３５の裏面
は研削加工される。この際、前記氷結された水膜３７の
温度が上昇しない程度に冷却されたミスト状の研削水４
１は、必要に応じてノズル４２から供給される。又は、
水膜３７の温度が上昇しない程度に冷却された図示せぬ
研削水が砥石３９の内側から図示せぬ研削水供給口より
供給される。

【００４６】次に、図６に示すように、半導体ウエハ３
５の研削加工が終了され、半導体ウエハ３５が所定の厚
さとされた後、チャックプレ−ト２８の供給路２８ａは
前記真空引き手段により負圧に切り替えられる。

【００４７】この後、上述したように、図１に示す温度
制御器２６によりサ−モモジュ−ル３０に冷凍時とは逆
の電位が与えられる。これにより、前記サ−モモジュ−
ル３０の加熱が開始され、冷却プレ−ト２４、チャック
プレ−ト２８は順次加熱される。この結果、前記氷結さ
れた水膜３７は解凍される。この際、前記供給路２８ａ
が負圧に切り替えられているため、前記水膜３７が解凍
された解凍水は前記供給路２８ａより排出されると同時
に、前記負圧により半導体ウエハ３５が固定される。こ
れにより、半導体ウエハ３５を研削したときの冷凍され
たシリコン屑の汚水が半導体ウエハ３５とチャックプレ
−ト２８との間に入り込むことがなく、半導体ウエハ３
５の洗浄性を良くしている。

【００４８】次に、半導体ウエハ３５の上方に洗浄ノズ
ル４３が移動され、この洗浄ノズル４３により前記研削
された半導体ウエハ３５の裏面は高圧洗浄される。この
後、図７に示すように、図示せぬ真空吸着パッドを有す
る移動手段４４は半導体ウエハ３５の裏面上に移動さ
れ、チャックプレ−ト２８の供給路２８ａには再び常圧
で純水が供給される。次に、前記真空吸着パッドにより
半導体ウエハ３５を吸着した状態で、供給路２８ａに供
給された純水を多孔質材２９の上面より流出させなが
ら、前記移動手段４４により半導体ウエハ３５はチャッ
クプレ−ト２８から取り出される。このとき、多孔質材
２９には純水が充分に含侵されており、図３に示す固定
装置と同様の状態となる。

【００４９】次に、チャックプレ−ト２８の表面は、必
要に応じて図示せぬ例えばロ−ルブラシを用いて洗浄さ
れる。これとともに、多孔質材２９の表面は前記洗浄ノ
ズル４３により洗浄される。

【００５０】尚、冷凍時間を短縮するため、チャックプ
レ−ト２８の上面は常時約５℃程度まで予備冷却させて
いる。また、前記水膜３７の氷結温度は半導体ウエハ３
５表面の面積、表面状態及び氷結された水膜３７の厚さ
により半導体ウエハ３５の保持力が若干変わるが、この
保持力は前記氷結温度が−１０℃程度で充分な強度が得
られることが実験的に求められている。

【００５１】また、前記水膜３７の厚さが薄いほど、氷
結時の半導体ウエハ３５の保持強度が高いことが判って
いる。また、前記重り３６による半導体ウエハ３５の加
圧は、ウエハの反りを矯正し均一な水膜３７を得るため
のものである。したがって、他の手段を用いてもかまわ
ない。

【００５２】上記第１の実施例によれば、半導体ウエハ
３５の表面とチャックプレ−ト２８との間に均一な水膜
３７を形成し、この水膜３７を氷結させることにより半
導体ウエハ３５を固定している。このため、チャックプ
レ−ト２８に半導体ウエハ３５を固定する際に半導体ウ
エハ３５の表面を保護する保護テ−プを用いる必要がな
い。この結果、半導体ウエハの表面上に保護テ−プを貼
り付ける工程、保護テ−プを剥離する工程および半導体
ウエハを洗浄する工程等が不要となる。したがって、従
来の半導体装置の製造装置のように、所定の薬液で満た
された槽等が必要でなくなり、製造装置におけるスペ−
ス効率及び投資効率を大幅に向上させることができる。

【００５３】また、半導体ウエハ３５を固定する手段と
して氷結された水膜３７を用いているため、従来の固定
方法のように、半導体ウエハのサイズに応じてワ−クプ
レ−トを交換すること及び前記サイズ毎に真空吸着手段
における真空経路を切り替えること等が不要となる。し
たがって、生産効率を向上させることができる。

【００５４】また、チャックプレ−ト２８の上面の一部
に多孔質材２９を形成している。この多孔質材２９に供
給路２８ａを介して純水を供給し、前記多孔質材２９の
毛細管現象を利用して半導体ウエハ３５とチャックプレ
−ト２８との間に水膜３７を形成している。このため、
この水膜３７を均一な厚さにすることができる。

【００５５】また、半導体ウエハ３５の研削加工が終了
後、チャックプレ−ト２８の供給路２８ａの純水の圧力
を負圧に切り替える。この後、氷結された水膜３７を解
凍している。このため、前記水膜３７が解凍された解凍
水を供給路２８ａより排出すると同時に、前記負圧によ
り半導体ウエハ３５を固定することができる。したがっ
て、前記水膜３７が解凍されるとともに解凍される半導
体ウエハ３５の裏面研削の際のシリコン屑等が混じって
いる汚水が、半導体ウエハの表面に回り込むことがな
い。この結果、この汚水により半導体ウエハの表面を汚
すことがない。

【００５６】また、移動手段４４における真空吸着パッ
ドにより半導体ウエハ３５を吸着した状態で、チャック
プレ−ト２８の供給路２８ａに常圧で供給された純水を
多孔質材２９の上面より流出させながら、前記移動手段
４４により半導体ウエハ３５をチャックプレ−ト２８か
ら取り出している。このため、従来の製造方法では困難
であったチャックプレ−ト２８からの半導体ウエハ３５
の取り出しを容易に行うことができる。

【００５７】尚、上記第１の実施例では、チャックプレ
−ト２８の供給路２８ａに供給する液体として純水を使
用しているが、半導体素子特性に影響を及ぼさず、体積
膨張率が水と同程度で、熱膨張係数がＳｉに近いなどの
条件を満足すれば、他の液体を使用することも可能であ
る。

【００５８】また、固定装置２１は半導体ウエハ３５を
固定するものとして用いているが、半導体チップを固定
するものとして用いることも可能であり、実験により一
辺が５ｍｍ程度の半導体チップでも充分な保持強度が得
られることを確認した。このように、半導体チップを固
定し、その裏面を研削すれば、半導体チップを大幅に薄
型化することも可能である。

【００５９】また、チャックプレ−ト２８の供給路２８
ａに純水を供給した後、チャックプレ−ト２８の上に半
導体ウエハ３５を載置し、この半導体ウエハ３５を重り
３６によって下側に加圧することにより、半導体ウエハ
３５とチャックプレ−ト２８との間に均一な水膜３７を
形成しているが、多孔質材２９より純水を流出させなが
ら、半導体ウエハ３５を重り３６により下側に加圧した
後に純水の供給を停止させて、半導体ウエハ３５とチャ
ックプレ−ト２８との間に均一な水膜３７を形成するこ
とも可能である。

【００６０】また、半導体ウエハ３５を重り３６により
下側に加圧し、多孔質材２９に含侵された純水を毛細管
現象によって、半導体ウエハ３５とチャックプレ−ト２
８との間に均一な水膜３７を形成しているが、半導体ウ
エハ３５を下側に加圧することなく、チャックプレ−ト
２８の上に半導体ウエハ３５を載置し、多孔質材２９に
含侵された純水を毛細管現象によって、半導体ウエハ３
５とチャックプレ−ト２８との間に均一な水膜３７を形
成することも可能である。

【００６１】図８は、この発明の第２の実施例による半
導体装置の製造装置を示す断面図であり、図１と同一部
分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明す
る。上面が円形の形状とされている多孔質材２９の厚さ
は、中心部が最も薄く、周縁部が最も厚く形成されてい
る。即ち、多孔質材２９の厚さは、中央部が薄く、周辺
部に向かって徐々に厚く形成されている。このような構
造とした理由は、チャックプレ−ト２８の上に水膜を氷
結させて半導体ウエハを固定する際、緻密質材からなる
チャックプレ−ト２８の上面の中央部と周辺部との間で
水膜の冷却速度に差が生じることがないようにするため
である。

【００６２】図９乃至図１３は、この発明の第２の実施
例による半導体装置の製造装置を用いた半導体装置の製
造方法を示す断面図であり、第１の実施例と同一部分に
は同一符号を付し、同一部分の説明は省略する。

【００６３】先ず、チャックプレ−ト２８の上面の多孔
質材２９には純水が充分に含侵される。この後、チャッ
クプレ−ト２８の供給路２８ａへの純水の供給が停止さ
れる。

【００６４】次に、図１０に示すように、チャックプレ
−ト２８の上には半導体ウエハ３５が載置される。この
半導体ウエハ３５は、重り３６により下側に加圧され
る。この後、前記多孔質材２９に含侵された純水は毛細
管現象により多孔質材２９の表面に吸い上げられ、半導
体ウエハ３５とチャックプレ−ト２８との間に均一な水
膜３７が形成される。

【００６５】この後、図２に示すサ−モモジュ−ル３０
により、冷却プレ−ト２４、チャックプレ−ト２８は−
１０℃程度まで冷却される。この結果、前記水膜３７が
氷結され、半導体ウエハ３５はチャックプレ−ト２８に
保持される。

【００６６】次に、図１１に示すように、前記重り３６
は取り外され、カップ状砥石３９を第１の矢印３９ａの
方向に回転させると共に固定装置２１を第２の矢印３９
ｂの方向に移動させることにより半導体ウエハ３５の裏
面は研削加工される。この際、前記氷結された水膜３７
の温度が上昇しない程度に冷却されたミスト状の図示せ
ぬ研削水を、又は図示せぬ砥石内側からの研削水供給口
により図示せぬ研削水を、必要に応じてウエハ３５の裏
面に供給することが好ましい。

【００６７】この後、図１２に示すように、半導体ウエ
ハ３５が所定の厚さとされた後、チャックプレ−ト２８
の供給路２８ａは図示せぬ真空引き手段により負圧に切
り替えられる。

【００６８】次に、図８に示す温度制御器２６によりサ
−モモジュ−ル３０に冷凍時とは逆の電位が与えられ
る。これにより、前記サ−モモジュ−ル３０の加熱が開
始され、冷却プレ−ト２４、チャックプレ−ト２８は順
次加熱される。この結果、前記氷結された水膜３７は解
凍される。

【００６９】この後、半導体ウエハ３５の上方に洗浄ノ
ズル４３が移動され、この洗浄ノズル４３により前記研
削された半導体ウエハ３５の裏面は高圧洗浄される。次
に、図１３に示すように、図示せぬ真空吸着パッドによ
り半導体ウエハ３５を吸着した状態で、供給路２８ａに
供給された純水を多孔質材２９の上面より流出させなが
ら、移動手段４４により半導体ウエハ３５はチャックプ
レ−ト２８から取り出される。

【００７０】尚、前記チャックプレ−ト２８及び前記多
孔質材２９それぞれは、熱伝導率と剛性がある程度高い
ことが好ましく、カップ状砥石３９によるセルフグライ
ンドが可能であることが好ましい。

【００７１】上記第２の実施例においても第１の実施例
と同様の効果を得ることができる。また、固定装置２１
における多孔質材２９の厚さを、中央部が薄く、周辺部
側が厚くなるように形成している。これにより、半導体
ウエハ３５を固定するための水膜３７を氷結させる際、
この水膜３７の中央部と周辺部との間で生じる冷却速度
の差をなくすことができる。

【００７２】すなわち、ワ−ク受け部２３において、チ
ャックプレ−ト２８が緻密質材からなるため、このチャ
ックプレ−ト２８の熱伝導率は多孔質材２９のそれより
大きい。したがって、冷却プレ−ト２４が複数のサ−モ
モジュ−ル３０により均一に冷却されるものとして、ワ
−ク受け部２３を介して水膜３７を冷却する場合、ワ−
ク受け部２３の上面の周辺部にチャックプレ−ト２８の
一部があるため、多孔質材２９の厚さを均一にすると、
水膜３７の周辺部の方が中央部より冷却速度が速くな
る。このような水膜３７の中央部と周辺部との間の冷却
速度の差をなくすため、多孔質材２９の厚さを、中央部
が薄く、周辺部側が厚くなるようにしている。この結
果、多孔質材２９の厚さが均一である場合に比べて、前
記水膜３７の中央部の冷却速度を速くすることができ
る。そして、水膜３７の中央部と周辺部との間の冷却速
度を均一にすることができる。これにより、前記水膜３
７の中央部と周辺部とをほぼ同時に氷結させることがで
きるため、氷結された水膜３７の厚さを均一に形成こと
ができる。つまり、水膜３７の周辺部の冷却速度が中央
部のそれより速くなると、水膜３７が周辺部から中央部
に向けて氷結されていくため、氷結された水膜３７の中
央部が周辺部より厚く形成されることとなるが、上記第
２の実施例においてはこのようなことがない。このた
め、半導体ウエハに精度の高い加工を施すことができる
と共に、自動機への応用が可能となる。

【００７３】また、ワ−ク受け部２３を、緻密質材から
なるチャックプレ−ト２８と多孔質材２９とから構成
し、この多孔質材２９において毛細管現象を利用するこ
とによりワ−ク受け部２３と半導体ウエハ３５との間に
均一な厚さの水膜３７を設ける。この水膜３７の周辺部
と中央部とを同じ冷却速度で冷却することにより厚さが
均一な氷結された水膜３７を形成し、この水膜３７によ
りワ−ク受け部２３に半導体ウエハ３５を固定してい
る。したがって、半導体ウエハ３５を研削加工する際、
従来技術のように保護テ−プを用いる必要がないため、
半導体ウエハ３５を薄く加工しても、従来技術の問題点
である保護テ−プを剥がす際にウエハに割れを生じるこ
とがない。また、氷結された水膜３７によって半導体ウ
エハ３５を固定しているため、半導体ウエハ３５の表面
全体を確実に固定することができる。このため、従来技
術のようにウエハ３５の外周部に割れ・欠け等のチッピ
ングが発生することがない。この結果、従来技術ではで
きなかった半導体ウエハ３５の薄型化を達成することが
でき、量産化を図ることも容易となる。

【００７４】さらに、ウエハ３５を研削する際に研削水
を用いるため、この研削水が冷却されることによりウエ
ハ３５の周縁部においてこの研削水が氷結されることも
ある。これにより、ウエハ３５の周縁部をさらに確実に
固定することができる。この結果、半導体ウエハ３５の
充分な薄型化を達成することができる。

【００７５】尚、上記第２の実施例では、固定装置２１
は半導体ウエハ３５を固定するものとして用いている
が、半導体チップを固定するものとして用いることも可
能である。この場合、チップ状態でも保持強度について
は何等問題なく、むしろ薄型化はチップ状で研削するこ
とでより効果が期待できる。

【００７６】図１４は、この発明の第３の実施例による
半導体装置の製造方法のワ−ク受け部を示す断面図であ
り、図８と同一部分には同一符号を付し、第２の実施例
と異なる部分についてのみ説明する。

【００７７】ワ−ク受け部２３はチャックプレ−ト２８
及び第１乃至第３の多孔質材２９ａ〜２９ｃから構成さ
れており、第１乃至第３の多孔質材２９ａ〜２９ｃの厚
さは均一に形成されている。第１の多孔質材２９ａは、
円柱形状とされており、ワ−ク受け部２３の上面の中央
部に位置している。第２の多孔質材２９ｂは、第１の多
孔質材２９ａの外側に設けられており、リング形状とさ
れている。第３の多孔質材２９ｃは、第２の多孔質材２
９ｂの外側に設けられており、リング形状とされてい
る。

【００７８】第２の多孔質材２９ｂは、第１の多孔質材
２９ａよりメッシュサイズが粗く形成されている。第３
の多孔質材２９ｃは、第２の多孔質材２９ｂよりメッシ
ュサイズが粗く形成されている。つまり、第１乃至第３
の多孔質材２９ａ〜２９ｃは外側に向かうに従いメッシ
ュサイズが粗くなる。

【００７９】上記第３の実施例においても第２の実施例
と同様の効果を得ることができる。即ち、第１の多孔質
材２９ａのメッシュサイズより第２の多孔質材２９ｂの
それを粗くし、第２の多孔質材２９ｂのメッシュサイズ
より第３の多孔質材２９ｃのそれを粗くしている。この
ため、第１の多孔質材２９ａの熱伝導率より第２の多孔
質材２９ｂのそれが小さくなり、第２の多孔質材２９ｂ
の熱伝導率より第３の多孔質材２９ｃのそれが小さくな
る。この結果、第１乃至第３の多孔質材２９ａ〜２９ｃ
それぞれのメッシュサイズが同じである場合に比べて、
ワ−ク受け部２３の上面の中央部の冷却速度を速くする
ことができる。そして、水膜３７の中央部と周辺部との
間の冷却速度を均一にすることができる。

【００８０】尚、上記第３の実施例では、三種類のメッ
シュサイズから構成される第１乃至第３の多孔質材２９
ａ〜２９ｃを用いているが、二種類又は四種類以上のメ
ッシュサイズから構成される多孔質材を用いることも可
能である。この場合の多孔質材は、ワ−ク受け部２３の
上面の中央部から周辺部に向かうに従いメッシュサイズ
が粗くなるようにする必要がある。

【００８１】図１５は、この発明の第４の実施例による
半導体装置の製造方法のワ−ク受け部を示す断面図であ
り、図８と同一部分には同一符号を付し、第２の実施例
と異なる部分についてのみ説明する。

【００８２】ワ−ク受け部２３はチャックプレ−ト２
８、緻密質材５１及びメッシュサイズが＃１００程度の
多孔質材５２から構成されており、緻密質材５１及び多
孔質材５２それぞれの厚さは均一に形成されている。緻
密質材５１は、円柱形状とされており、ワ−ク受け部２
３の上面の中央部に位置している。多孔質材５２は、緻
密質材５１の外側に設けられており、リング形状とされ
ている。

【００８３】上記第４の実施例においても第２の実施例
と同様の効果を得ることができる。即ち、緻密質材５１
の外側に多孔質材５２を設けているため、水膜３７の中
央部と周辺部との間の冷却速度を均一にすることができ
る。

【００８４】尚、上記第４の実施例では、緻密質材５１
の外側に多孔質材５２を設けているが、水膜を均一に冷
却するためであれば、緻密質材５１と多孔質材５２との
組合せを図１５に示すものより多くすることも可能であ
る。

【００８５】また、チャックプレ−ト２８とは別に緻密
質材５１を設けているが、緻密質材５１の部分をチャッ
クプレ−ト２８と一体化することも可能である。また、
多孔質材５２の内側に緻密質材５１を設けているが、多
孔質材５２の内側にこの多孔質材５２よりメッシュサイ
ズの細かい多孔質材を設けることも可能である。

【００８６】図１６は、この発明の第５の実施例による
半導体装置の製造方法のワ−ク受け部を示す断面図であ
り、図８と同一部分には同一符号を付し、第２の実施例
と異なる部分についてのみ説明する。

【００８７】ワ−ク受け部２３は、チャックプレ−ト２
８及びメッシュサイズが＃１００程度の多孔質材２９か
ら構成されている。前記チャックプレ−ト２８の上には
円柱形状の多孔質材２９が設けられており、この多孔質
材２９の厚さは均一に形成されている。この多孔質材２
９の上面の周辺部及び縁部は封止部５３、例えば接着剤
を用いた封止部５３が形成されている。即ち、ワ−ク受
け部２３に半導体ウエハを固定する際、多孔質材２９の
上面においてこのウエハが設置されない部分に封止部５
３が形成される。

【００８８】上記第５の実施例においても第２の実施例
と同様の効果を得ることができる。また、多孔質材２９
の上面において半導体ウエハが設置されない部分に封止
部５３を形成しているため、ウエハと多孔質材２９との
間に水膜を形成する際、前記設置されない部分から水が
流出することがない。したがって、前記水膜の厚さを均
一とすることができ、この水膜を均一に冷却することが
できる。

【００８９】図１７は、この発明の第６の実施例による
半導体装置の製造方法のワ−ク受け部を示す断面図であ
り、図１６と同一部分には同一符号を付し、第５の実施
例と異なる部分についてのみ説明する。

【００９０】多孔質材２９はリング形状とされており、
この多孔質材２９の内側にはチャックプレ−ト２８の一
部が設けられている。尚、水膜を氷結させるために冷却
する際、この水膜の中央部と周辺部との冷却速度を均一
にするために、チャックプレ−ト２８にテ−パ−を持た
せても構わない。上記第６の実施例においても第５の実
施例と同様の効果を得ることができる。

【００９１】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
チャックプレ−トの上面の一部に多孔質材を設け、前記
チャックプレ−トの内部に多孔質材と連結された供給路
を設けている。また、多孔質材を、チャックプレ−トの
中央部から周辺部に向かうに従い厚くなるように形成し
ている。したがって、製造装置におけるスペ−ス効率及
び投資効率を大幅に向上させることができると共に、半
導体素子の大幅な薄型化を達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例による半導体装置の製
造装置を示す断面図。

【図２】この発明の図１又は図８に示すサ−モモジュ−
ルの構成図。

【図３】この発明の第１の実施例による半導体装置の製
造装置を用いた半導体装置の製造方法を示す断面図。

【図４】この発明の第１の実施例による半導体装置の製
造装置を用いた半導体装置の製造方法を示すものであ
り、図３の次の工程を示す断面図。

【図５】この発明の第１の実施例による半導体装置の製
造装置を用いた半導体装置の製造方法を示すものであ
り、図４の次の工程を示す断面図。

【図６】この発明の第１の実施例による半導体装置の製
造装置を用いた半導体装置の製造方法を示すものであ
り、図５の次の工程を示す断面図。

【図７】この発明の第１の実施例による半導体装置の製
造装置を用いた半導体装置の製造方法を示すものであ
り、図６の次の工程を示す断面図。

【図８】この発明の第２の実施例による半導体装置の製
造装置を示す断面図。

【図９】この発明の第２の実施例による半導体装置の製
造装置を用いた半導体装置の製造方法を示す断面図。

【図１０】この発明の第２の実施例による半導体装置の
製造装置を用いた半導体装置の製造方法を示すものであ
り、図９の次の工程を示す断面図。

【図１１】この発明の第２の実施例による半導体装置の
製造装置を用いた半導体装置の製造方法を示すものであ
り、図１０の次の工程を示す断面図。

【図１２】この発明の第２の実施例による半導体装置の
製造装置を用いた半導体装置の製造方法を示すものであ
り、図１１の次の工程を示す断面図。

【図１３】この発明の第２の実施例による半導体装置の
製造装置を用いた半導体装置の製造方法を示すものであ
り、図１２の次の工程を示す断面図。

【図１４】この発明の第３の実施例による半導体装置の
製造装置のワ−ク受け部を示す断面図。

【図１５】この発明の第４の実施例による半導体装置の
製造装置のワ−ク受け部を示す断面図。

【図１６】この発明の第５の実施例による半導体装置の
製造装置のワ−ク受け部を示す断面図。

【図１７】この発明の第６の実施例による半導体装置の
製造装置のワ−ク受け部を示す断面図。

【図１８】半導体ウエハを示す斜視図。

【図１９】従来の半導体装置の製造装置を用いた半導体
装置の製造方法を示す断面図。

【図２０】従来の半導体装置の製造装置を用いた半導体
装置の製造方法を示すものであり、図１９の次の工程を
示す断面図。

【図２１】従来の半導体装置の製造装置を用いた半導体
装置の製造方法を示すものであり、図２０の次の工程を
示す断面図。

【図２２】従来の半導体装置の製造装置を用いた半導体
装置の製造方法を示すものであり、図２１の次の工程を
示す断面図。

【図２３】従来の半導体装置の製造装置を用いた半導体
装置の製造方法を示すものであり、図２２の次の工程を
示す断面図。

【図２４】従来の半導体装置の製造装置を用いた半導体
装置の製造方法を示すものであり、図２３の次の工程を
示す断面図。

【図２５】従来の半導体装置の製造装置を用いた半導体
装置の製造方法を示すものであり、図２４の次の工程を
示す断面図。

【図２６】従来の半導体装置の製造装置を用いた半導体
装置の製造方法を示すものであり、図２５の次の工程を
示す断面図。

【符号の説明】

21…固定装置、22…冷却部、23…ワ−ク受け部、24…冷
却プレ−ト、25…ベ−スプレ−ト、26…温度制御器、27
…放熱器、27a …流路、28…チャックプレ−ト、28a …
供給路、29…多孔質材、29a …第１の多孔質材、29b …
第２の多孔質材、29c …第３の多孔質材、30…サ−モモ
ジュ−ル、31…Ｎ型素子、32…Ｐ型素子、33a …第１の
金属電極、33b …第２の金属電極、33c …第３の金属電
極、34…直流電源、35…半導体ウエハ、36…重り、37…
水膜、39…カップ状砥石、39a …第１の矢印、39b …第
２の矢印、41…研削水、42…ノズル、43…洗浄ノズル、
44…移動手段、51…緻密質材、52…多孔質材、53…封止
部。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板を固定するチャックプレ−ト
   と、 前記チャックプレ−トの上面の一部に設けられた多孔質
   材と、 前記チャックプレ−トの内部に設けられ、前記多孔質材
   と連結された供給路と、 前記供給路に液体を供給する供給手段と、 前記供給路を真空にする真空引き手段と、 前記チャックプレ−トを冷却する冷却手段と、 前記チャックプレ−トを加熱する加熱手段と、 前記半導体基板を研削する研削手段と、 を具備することを特徴とする半導体装置の製造装置。
2. 【請求項２】 チャックプレ−トの上面に設けられた多
   孔質材に液体を含侵させる工程と、 前記チャックプレ−トの上に半導体基板を載置する工程
   と、 前記多孔質材における毛細管現象により、前記半導体基
   板と前記チャックプレ−トとの間に前記液体の膜を形成
   する工程と、 前記チャックプレ−トを冷却手段によって冷却すること
   により、前記液体の膜を氷結させる工程と、 を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. 【請求項３】 前記冷却手段は、ペルチェ効果を利用し
   た複数のサ−モモジュ−ルから構成されていることを特
   徴とする請求項１又は２記載の半導体装置の製造方法お
   よびその製造装置。
4. 【請求項４】 前記加熱手段は、ペルチェ効果を利用し
   た複数のサ−モモジュ−ルから構成されていることを特
   徴とする請求項１又は２記載の半導体装置の製造方法お
   よびその製造装置。
5. 【請求項５】 前記液体は、水であることを特徴とする
   請求項１又は２記載の半導体装置の製造方法およびその
   製造装置。
6. 【請求項６】 前記多孔質材は、前記チャックプレ−ト
   の中央部から周辺部に向かうに従い厚く形成されている
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置の製
   造方法およびその製造装置。
7. 【請求項７】 前記多孔質材のメッシュサイズは、前記
   チャックプレ−トの上面の中央部から周辺部に向かうに
   従い粗くなることを特徴とする請求項１又は２記載の半
   導体装置の製造方法およびその製造装置。
8. 【請求項８】 前記チャックプレ−トの上面の周辺部に
   多孔質材が設けられており、前記上面の中央部に緻密質
   材が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記
   載の半導体装置の製造方法およびその製造装置。
9. 【請求項９】 半導体基板を固定するチャックプレ−ト
   と、 前記チャックプレ−トの上面の全部に設けられた多孔質
   材と、 前記多孔質材の縁部及びその上面の周辺部に設けられた
   封止部と、 前記チャックプレ−トの内部に設けられ、前記多孔質材
   と連結された供給路と、 前記供給路に液体を供給する供給手段と、 前記供給路を真空にする真空引き手段と、 前記チャックプレ−トを冷却する冷却手段と、 前記チャックプレ−トを加熱する加熱手段と、 前記半導体基板を研削する研削手段と、 を具備することを特徴とする半導体装置の製造装置。
10. 【請求項１０】 前記多孔質材は前記チャックプレ−ト
    の上面の周辺部に設けられており、前記多孔質材の外縁
    部及びその上面の周辺部に封止部が設けられていること
    を特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置の製造方
    法およびその製造装置。