JP2010073884A - 半導体ウェーハ用治具及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】処理装置の管理の負担を軽減する半導体ウェーハ用治具を提供する。
【解決手段】プレートに形成され、一方の面側が他方の面側よりも広いウェーハ収納開口部1aと、一方の面側のうちウェーハ収納開口部1aとその周辺を含む領域に設けられるテープ貼り付け領域とを有し、ウェーハ収納部1aには半導体ウェーハ20を取り付けた後に、テープ貼り付け領域にテープ10を貼り付けて半導体ウェーハ20を固定し、仕様に合わない半導体装置ウェーハの処理を可能にする。
【選択図】図2
【解決手段】プレートに形成され、一方の面側が他方の面側よりも広いウェーハ収納開口部1aと、一方の面側のうちウェーハ収納開口部1aとその周辺を含む領域に設けられるテープ貼り付け領域とを有し、ウェーハ収納部1aには半導体ウェーハ20を取り付けた後に、テープ貼り付け領域にテープ10を貼り付けて半導体ウェーハ20を固定し、仕様に合わない半導体装置ウェーハの処理を可能にする。
【選択図】図2
Description
本発明は、半導体ウェーハ用治具及び半導体装置の製造方法に関し、より詳しくは、半導体ウェーハ用治具と、その治具を使用して半導体ウェーハに半導体装置を形成する工程を含む半導体装置の製造方法に関する。
半導体装置は、成膜、エッチング、洗浄等の種々の工程により半導体ウェーハに形成される。導体ウェーハはシリコン、ガリウムヒ素などの材料から構成され、その大きさには8インチ、12インチなどの種類があり、量産効率の観点から大外径のウェーハが用いられる傾向にある。
半導体装置の製造に使用される成膜装置、エッチング装置などの処理装置では、半導体ウェーハをチャンバに搬入、搬出するためのウェーハ搬送機構が設けられている。ウェーハ搬送機構は、搬送精度等の観点から、搬送アームの形状、ストローク長等については単一のウェーハ外径のみに対応している構造となっている。
また、処理対象となる複数枚の半導体ウェーハを一括で搬送するウェーハバスケットは、半導体ウェーハの大きさに応じて複数の種類が用意される。
また、処理対象となる複数枚の半導体ウェーハを一括で搬送するウェーハバスケットは、半導体ウェーハの大きさに応じて複数の種類が用意される。
電解めっき法により金属膜を半導体ウェーハ上に形成する場合には、めっき液中で半導体ウェーハを保持するためのウェーハ治具が使用される。そのウェーハ治具は、半導体ウェーハ上の導電膜に接続されるカソード電極を有している。
カソード電極は、めっき用ウェーハ治具において固定された位置に設けられるので、ウェーハ治具は、半導体ウェーハの外径に応じて複数の種類を用意する必要がある。
特開2004−140297号公報
特開2001−77184号公報
カソード電極は、めっき用ウェーハ治具において固定された位置に設けられるので、ウェーハ治具は、半導体ウェーハの外径に応じて複数の種類を用意する必要がある。
以上のように、半導体装置の製造に用いられる処理装置では、その処理装置の仕様に適合しない大きさを持つ半導体ウェーハの処理は不可能である。
従って、同じ製造プロセスにより形成される半導体装置であっても、半導体ウェーハの大きさに合わせた処理装置を準備する場合があり、処理装置の保守管理に大きな負担がかかる。しかも、同じ目的の処理装置を半導体ウェーハの大きさに合わせて工場内に複数台設置することは、半導体装置の製造コストの増大、特に設備償却費や、製造設備の設置スペース確保について大きな負担が生じている。
従って、同じ製造プロセスにより形成される半導体装置であっても、半導体ウェーハの大きさに合わせた処理装置を準備する場合があり、処理装置の保守管理に大きな負担がかかる。しかも、同じ目的の処理装置を半導体ウェーハの大きさに合わせて工場内に複数台設置することは、半導体装置の製造コストの増大、特に設備償却費や、製造設備の設置スペース確保について大きな負担が生じている。
本発明の目的は、処理装置の管理の負担を軽減することができる半導体ウェーハ用治具と、その半導体ウェーハ用治具を使用する半導体装置の製造方法を提供することにある。
本発明の1つの観点によれば、プレートと、前記プレートに形成され、一方の面側が他方の面側よりも広いウェーハ収納開口部と、前記一方の面側において前記ウェーハ収納開口部とその周辺を含む領域に設けられるテープ貼り付け領域と、を有することを特徴とする半導体ウェーハ用治具が提供される。
また、本発明の他の観点によれば、半導体ウェーハ用治具に形成されて一方の面側が他方の面側よりも広いウェーハ収納開口部の周縁の上に、前記一方の面側から半導体ウェーハを載せる工程と、前記一方の面側から前記半導体ウェーハ及びその周辺の前記半導体ウェーハ用治具の上にテープを貼る工程と、前記テープにより前記半導体ウェーハ用治具に固定された前記半導体ウェーハを処理装置に搬送して処理する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法
また、本発明の他の観点によれば、半導体ウェーハ用治具に形成されて一方の面側が他方の面側よりも広いウェーハ収納開口部の周縁の上に、前記一方の面側から半導体ウェーハを載せる工程と、前記一方の面側から前記半導体ウェーハ及びその周辺の前記半導体ウェーハ用治具の上にテープを貼る工程と、前記テープにより前記半導体ウェーハ用治具に固定された前記半導体ウェーハを処理装置に搬送して処理する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法
本発明によれば、半導体ウェーハ用治具のプレートに形成されたウェーハ収納開口部内に半導体ウェーハを一面側から収納し、さらに、その一面側で半導体ウェーハ上とプレート上にテープを貼り付けるようにしている。
これにより、処理装置の仕様にあった大きさの半導体ウェーハ用治具を用意することによって、その仕様に適合しない大きさの半導体ウェーハを処理することが可能になる。
この場合、半導体ウェーハ用治具を複数用意することになるが、その大きさは、ほぼ半導体ウェーハの大きさ程度であり、広い収納場所を確保する必要がなく、しかも取り扱いや管理が容易であり、半導体ウェーハの大きさに対応させた複数の処理装置を設ける必要がなくなる。
これにより、処理装置の仕様にあった大きさの半導体ウェーハ用治具を用意することによって、その仕様に適合しない大きさの半導体ウェーハを処理することが可能になる。
この場合、半導体ウェーハ用治具を複数用意することになるが、その大きさは、ほぼ半導体ウェーハの大きさ程度であり、広い収納場所を確保する必要がなく、しかも取り扱いや管理が容易であり、半導体ウェーハの大きさに対応させた複数の処理装置を設ける必要がなくなる。
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
(第1の実施の形態)
図1(a)、(b)は、本発明の第1実施形態に係る半導体ウェーハ用治具を示す平面図及び断面図である。
(第1の実施の形態)
図1(a)、(b)は、本発明の第1実施形態に係る半導体ウェーハ用治具を示す平面図及び断面図である。
図1(a)、(b)において、半導体ウェーハ用治具1は、処理されるべき半導体ウェーハ20よりも厚く、例えば1mmの円盤状のプレートから形成されている。半導体ウェーハ用治具1の外径は、成膜装置、エッチング装置等の所定の処理装置の仕様に適合する大きさに形成されている。また、半導体ウェーハ用治具1には、処理しようとする半導体ウェーハ20を嵌め込み得る大きさのウェーハ収納開口部1aが形成されている。
ウェーハ収納開口部1aの一方の面と他方の面はそれぞれ同心円の異なる径を有し、その一方の面の直径は他方の面の直径よりも大きく形成されている。これにより、ウェーハ収納開口部1aの周縁の断面は例えば階段状となる。
ウェーハ収納開口部1aの一方の面側の直径は、処理される半導体ウェーハ20を嵌め込み得る大きさを有し、ウェーハ嵌め込み口となっている。また、ウェーハ収納開口部1aの他方の面側は、半導体ウェーハ20の直径よりも例えば4mm程度小さく形成され、ウェーハ載置部1bとなっている。
ウェーハ収納開口部1aの一方の面側の直径は、処理される半導体ウェーハ20を嵌め込み得る大きさを有し、ウェーハ嵌め込み口となっている。また、ウェーハ収納開口部1aの他方の面側は、半導体ウェーハ20の直径よりも例えば4mm程度小さく形成され、ウェーハ載置部1bとなっている。
ウェーハ載置部1bは、ウェーハ収納開口部1aの一面側に嵌め込まれた半導体ウェーハ20が半導体ウェーハ用治具1の一面と実質的に同一面になるか、或いは突出する深さに形成されている。
ウェーハ用治具1の外径とウェーハ収納開口部1aの開口径の一例を表1に示す。
ウェーハ用治具1の外径とウェーハ収納開口部1aの開口径の一例を表1に示す。
半導体ウェーハ用治具1は、剛性かつ薬品耐性の高い材料、例えばアルミナ、炭化珪素(SiC)、ステンレス(SUS材)、炭素鋼材(SK材)から形成され、その表面はフッ素、シリコン・パリレン等の耐薬品性の材料によりコーティングされている。
半導体ウェーハ用治具1のウェーハ収納口1aの中に半導体ウェーハ20を装着する場合には次のような操作を行う。
半導体ウェーハ用治具1のウェーハ収納口1aの中に半導体ウェーハ20を装着する場合には次のような操作を行う。
まず、表1に示したように、半導体ウェーハ用治具1のウェーハ収納開口部1aの一方の面側の直径よりも小さく且つ他方の面側の直径よりも大きな半導体ウェーハ20を用意する。
例えば、直径12インチの半導体ウェーハ専用の処理装置を使用して直径6インチの半導体ウェーハ20を処理したい場合には、外径300mm、一面側の内径が約150mmの形状を有する半導体ウェーハ用治具1を使用する。
例えば、直径12インチの半導体ウェーハ専用の処理装置を使用して直径6インチの半導体ウェーハ20を処理したい場合には、外径300mm、一面側の内径が約150mmの形状を有する半導体ウェーハ用治具1を使用する。
続いて、図2(a)、(b)に示すように、半導体ウェーハ用治具1の一面側から半導体ウェーハ20をウェーハ収納開口部1a内に嵌め込んでウェーハ載置部1bに載置する。
半導体ウェーハ20は、半導体回路が形成されていない一面をウェーハ収納開口部1aの一方の面側から露出させる向きに嵌め込まれる。
半導体ウェーハ20は、半導体回路が形成されていない一面をウェーハ収納開口部1aの一方の面側から露出させる向きに嵌め込まれる。
半導体ウェーハ20は、半導体ウェーハ用治具1の一面から他面側に後退して凹状とならない厚さが好ましい。従って、半導体ウェーハ20がウェーハ収納開口部1aの階段の高さと同じかそれよりも厚いことが好ましく、厚い場合には半導体ウェーハ20は半導体ウェーハ用治具1の一面から突出する。
その後に、図2(c)に示すように、樹脂テープ10の接着面を半導体ウェーハ20の一面からその周囲の半導体ウェーハ用治具1の一面にかけて貼り付ける。これにより半導体ウェーハ20とその周囲の半導体ウェーハ用治具1が樹脂テープ10により覆われ、かつ相対位置が固定される。
樹脂テープ10は、少なくとも半導体ウェーハ20の落下を防止するために貼り付けられるが、好ましくは半導体ウェーハ20の周囲の隙間を覆う範囲に貼り付けられる。
樹脂テープ10は、少なくとも半導体ウェーハ20の落下を防止するために貼り付けられるが、好ましくは半導体ウェーハ20の周囲の隙間を覆う範囲に貼り付けられる。
半導体ウェーハ20が半導体ウェーハ用治具1の一面に対して凹状になる場合に、柔軟性に乏しい樹脂テープ10を貼り付けると、半導体ウェーハ20がウェーハ収納開口部1a内で浮いて位置が固定されないので、最適な厚さの半導体ウェーハ用治具1を使用することが好ましい。ただし、柔軟性がある樹脂テープ10を使用する場合には、その凹部に追従して半導体ウェーハ20及び半導体ウェーハ用治具1に接着できるので、半導体ウェーハ20の固定が可能である。
樹脂テープ10は、一面には接着層を有し、他面には非接着層を有している。接着層には、紫外線硬化樹脂、熱離型接着材、アクリル系粘着材、ゴム系粘着材等の接着材を使用する。非接着層として、例えばポリイミド、ポリエステルのような樹脂製の基体を使用する。
接着層として紫外線硬化樹脂を有する樹脂テープはUVテープと呼ばれる。また、熱離型接着層を有する樹脂テープ10として、例えば、日東電工株式会社の商品名「リバルファ」がある。
接着層として紫外線硬化樹脂を有する樹脂テープはUVテープと呼ばれる。また、熱離型接着層を有する樹脂テープ10として、例えば、日東電工株式会社の商品名「リバルファ」がある。
樹脂テープ10の種類の選択は、半導体ウェーハ20の処理の種類によって決められる。なお、樹脂テープは、樹脂シートを含む概念とする。
樹脂テープ10を半導体ウェーハ20に貼り付ける場合には、例えば図3(a)、(b)に示すラミネーター(テープ貼付装置)を使用してもよい。
樹脂テープ10を半導体ウェーハ20に貼り付ける場合には、例えば図3(a)、(b)に示すラミネーター(テープ貼付装置)を使用してもよい。
ラミネーターにおいて、樹脂テープ10は、図3(a)の破線部分に示すように、半導体ウェーハ20に貼り付けられる前の状態ではテープ状の担持体10a上に貼り付けられ、さらに、多重に巻かれてテープロール21を構成している。
巻かれた担持体10aのうち樹脂テープ10の接着層に接する面には、接着層の接着を防止する材料が塗布されている。また、担持体10aのうち樹脂テープ10の接着層に接しない面は、半導体ウェーハ用治具1と樹脂テープ10の接着層との接着力よりも小さい接着力で樹脂テープ10の非接着層に接着されている。
巻かれた担持体10aのうち樹脂テープ10の接着層に接する面には、接着層の接着を防止する材料が塗布されている。また、担持体10aのうち樹脂テープ10の接着層に接しない面は、半導体ウェーハ用治具1と樹脂テープ10の接着層との接着力よりも小さい接着力で樹脂テープ10の非接着層に接着されている。
ラミネーターは、テープロール21から引き出された樹脂テープ10及び担持体10aがガイドローラ22上を通して第1、第2の押圧ローラ23、24の間に送られる構造を有している。第1、第2の押圧ロール23、24は、相対的に接離可能に取り付けられている。
第1、第2の押圧ローラ23、24は、ガイドローラ22から送られる樹脂テープ10の接着層を半導体ウェーハ用治具10の一面に重ねて挟むとともに、それらを一方向に送り出す構造となっている。また、第1、第2の押圧ローラ23、24の搬出側には、樹脂テープ10が剥離された担持体10aを巻き取る担持体収集ロール25が取り付けられている。
ガイドローラ22、第1、第2の押圧ローラ23、24及び担持体収集ロール25はそれぞれの軸を中心に回転可能に取り付けられている。さらに、第1、第2の押圧ローラ23、24、担持体収集ロール25のそれぞれの中心軸には駆動部(不図示)が取り付けられていて、樹脂テープ10をテープローラ21から担持体収集ロール25まで弛まずに送るようになっている。
以上のような構成のラミネーターを用いて半導体ウェーハ用治具1と半導体ウェーハ20に樹脂テープ10を貼付ける方法を次に説明する。
まず、樹脂テープ10が貼り付けたられた担持体10aの先端をテープローラ21から引き出し、担持体10aの露出面をガイドローラ22に接触させながら、第1、第2の押圧ローラ23、24の隙間を通し、さらに、担持体収集ロール25に巻き付ける。この場合、第1の押圧ローラ23に担持体10aを接触させるとともに、樹脂テープ10の接着層を第2の押圧ローラ24に対向させる。
まず、樹脂テープ10が貼り付けたられた担持体10aの先端をテープローラ21から引き出し、担持体10aの露出面をガイドローラ22に接触させながら、第1、第2の押圧ローラ23、24の隙間を通し、さらに、担持体収集ロール25に巻き付ける。この場合、第1の押圧ローラ23に担持体10aを接触させるとともに、樹脂テープ10の接着層を第2の押圧ローラ24に対向させる。
続いて、図2(b)に示した状態の半導体ウェーハ20及び半導体ウェーハ用治具1の縁の一部を図3(a)に示すように第1、第2の押圧ローラ23、24の隙間に差し込む。この場合、半導体ウェーハ用治具1は、その一面が樹脂テープ10に接触する向きに接触される。
この後に、第1、第2の押圧ローラ23、24の間に半導体ウェーハ用治具1を挟み込みながら、第1、第2の押圧ローラ23、24及び担持体収集ロール25を駆動機構(不図示)により回転させて、図3(b)に示すように、樹脂テープ10、担持体10a及び半導体ウェーハ用治具1を一方向に送り出す。
これにより、樹脂テープ10の接着層は、半導体ウェーハ用治具1とその中の半導体ウェーハ20の上に貼り付けられ、図2(c)に示したように半導体ウェーハ20の一面とその周囲を覆う。この場合、樹脂テープ10は、第1、第2の押圧ローラ23、24から離れるにつれて、担持体10aから剥離される。
以上の操作により、半導体ウェーハ用治具1の上面において、例えば図1(a)の破線で囲む領域に樹脂テープ10を貼り付ける。樹脂テープ10については、担持体10a上で予め所定の大きさに切断しておいてもよいし、或いは、第1、第2の押圧ローラ23、24のウェーハ搬出側にカッターを配置して切断してもよい。
また、樹脂テープ10が半導体ウェーハ用治具1からはみ出す大きさを有する場合には、必要に応じて樹脂テープ10のはみ出し部分を切断具により除去する。
これにより、半導体ウェーハ用治具1のウェーハ収納開口部1aの一方の面側は樹脂テープ10に被覆され、他方の面側には半導体ウェーハ20の半導体回路面が露出する。
この後に、半導体ウェーハ20は、半導体ウェーハ用治具1とともに処理装置に搬送される。処理装置は、バッチ式、枚葉式のいずれでもよい。
これにより、半導体ウェーハ用治具1のウェーハ収納開口部1aの一方の面側は樹脂テープ10に被覆され、他方の面側には半導体ウェーハ20の半導体回路面が露出する。
この後に、半導体ウェーハ20は、半導体ウェーハ用治具1とともに処理装置に搬送される。処理装置は、バッチ式、枚葉式のいずれでもよい。
バッチ式の場合には、図4(a)に示すように、必要な枚数の半導体ウェーハ用治具1をウェーハカセット41の段42に挿入した後に、図4(b)に示すように、ウェーハカセット41を処理装置40、例えばウェットエッチング装置のカセット搬入室に入れ、その中でウェーハカセット41を移動させて一連の処理を行う。
処理装置40内で処理を終えると、ウェーハカセット41は処理装置40のカセット搬出室に搬送され、その後に外部に取り出される。
処理装置40内で処理を終えると、ウェーハカセット41は処理装置40のカセット搬出室に搬送され、その後に外部に取り出される。
この後に、図5に示すように、樹脂テープ10を上向きに露出させた状態で半導体ウェーハ用治具1を真空チャックテーブル51に載せる。この後に、真空チャックテーブル51の周囲の雰囲気を真空にした状態で樹脂テープ10を剥がす。
樹脂テープ10が紫外線硬化型の場合には、テープ剥離操作の前に、紫外線を樹脂テープ10に照射すれば、接着層が硬化して樹脂テープ10を容易に剥がすことができる。また、樹脂テープ10が熱離型製接着層を持つ場合には、剥離操作の前に例えば90℃〜150℃の熱を樹脂テープ10に加えることにより接着力が低下し、樹脂テープ10の剥離が容易になる。
次に、真空チャックテーブル51の周囲の雰囲気を大気に戻した後に、ピンセット等により半導体ウェーハ20を持ち上げて半導体ウェーハ用治具1から取り外す。
次に、真空チャックテーブル51の周囲の雰囲気を大気に戻した後に、ピンセット等により半導体ウェーハ20を持ち上げて半導体ウェーハ用治具1から取り外す。
以上のような半導体ウェーハ用治具1を使用することにより、処理装置の仕様よりも小さな半導体ウェーハ20を処理することが可能になる。しかも、樹脂テープ10により半導体ウェーハ20を半導体ウェーハ用治具1a内に固定している。
これにより、半導体ウェーハ用治具1の向きを変えても、半導体ウェーハ20がウェーハ収納開口部1aから脱落することはない。
従って、半導体ウェーハ20を処理装置の構造に適合した向きで処理することが可能になる。また、樹脂テープ10を半導体ウェーハ用治具1から剥離しない限り、そのままの状態で複数の工程を処理することができる。
従って、半導体ウェーハ20を処理装置の構造に適合した向きで処理することが可能になる。また、樹脂テープ10を半導体ウェーハ用治具1から剥離しない限り、そのままの状態で複数の工程を処理することができる。
また、半導体ウェーハ20と半導体ウェーハ用治具1の間には極めて僅かな隙間を形成することができるので、それらの構成材料に熱膨張係数の差があっても半導体ウェーハ20に不要な応力がかかることを防止できる。しかも、その隙間は樹脂テープ10により閉塞されているので、ここから気体、液体等が通り抜けることはなく、半導体ウェーハ20の表面は、処理中において、半導体ウェーハ用治具1と同じ大きさの半導体ウェーハと同じ状態で処理することができる。
ところで、図2(c)に示す状態では、半導体ウェーハ用治具1を例えば枚様式のエッチング装置のウェーハ載置台に載せると、半導体ウェーハ用治具1の一面がウェーハ載置台から浮いて、その隙間にガスが侵入して樹脂テープ10を損傷するおそれがある。
そこで、半導体ウェーハ用治具1とその中の半導体ウェーハ20の一方の面に平坦性が要求される場合には、半導体ウェーハ20をバックグラインドによって予め厚さを調整する。
厚さが調整された半導体ウェーハ20は、図6(a)に示すように、ウェーハ収納開口部1aに半導体ウェーハ20を嵌め込むと、半導体ウェーハ用治具1と半導体ウェーハ20のそれぞれの一面は平坦になる。その後に、図6(b)に示すように、その平坦面上に樹脂テープ10を貼り付け、半導体ウェーハ20を半導体ウェーハ用治具1内に固定する。
厚さが調整された半導体ウェーハ20は、図6(a)に示すように、ウェーハ収納開口部1aに半導体ウェーハ20を嵌め込むと、半導体ウェーハ用治具1と半導体ウェーハ20のそれぞれの一面は平坦になる。その後に、図6(b)に示すように、その平坦面上に樹脂テープ10を貼り付け、半導体ウェーハ20を半導体ウェーハ用治具1内に固定する。
以上のように、半導体ウェーハ20及び半導体ウェーハ用治具1の一方の面の平坦性を改善することにより、例えば半導体ウェーハ用治具1の一方の面への反応ガスの回り込みを防止することができる。
(第2の実施の形態)
図7(a)は、本発明の第2実施形態に係る半導体ウェーハ用治具を示す平面図、図7(b)は、図7(a)の断面図、図7(c)は、図7(b)に示す段部の拡大断面図である。
図7(a)は、本発明の第2実施形態に係る半導体ウェーハ用治具を示す平面図、図7(b)は、図7(a)の断面図、図7(c)は、図7(b)に示す段部の拡大断面図である。
図7において、半導体ウェーハ用治具2は、第1実施形態と同様に、円形のプレート状に形成されている。また、半導体ウェーハ用治具2の外径は、電解めっき装置に用いられるめっき治具の仕様に適合する大きさに形成されている。また、半導体ウェーハ用治具2の内部には、第1実施形態と同様に、半導体ウェーハ20を嵌め込み得る大きさのウェーハ収納開口部2aが形成されている。
半導体ウェーハ用治具2は、外径の異なる第1の層3と第2の層5の二層構造を有し、一方の面側の第1の層3の外径は、他方の面側の第2の層5の外径よりも大きく形成されている。また、第2の層5の中央のウェーハ収納開口部2aは、第1の層3の中央のウェーハ収納開口部2aよりも小径に形成されていて、その周縁部はウェーハ載置部2bとなっている。
これにより、ウェーハ収納開口部2aの一方の面と他方の面は、第1実施形態と同様に、それぞれ異なる半径であって同心円状に形成され、その厚み方向の周縁の断面は階段状になっている。半導体ウェーハ用治具2の外径とウェーハ収納開口部2aの直径の関係は、例えば第1実施形態で示した表1のようになっている。
第1の層3、第2の層5は、第1実施形態と同様にアルミナ、炭化シリコン等のような剛性且つ薬品耐性に優れた性質を持つ材料から形成されている。また、第1の層3、第2の層5の露出面は、第1実施形態と同様に、薬品耐性に優れているフッ素、シリコン・パレリン等のコーティング材が塗布されている。
半導体ウェーハ用治具2を構成する第1の層3と第2の層5の間には、銅、アルミニウム等の導電材からなるカソード電極4が挟まれている。半導体ウェーハ用治具2におけるカソード電極4の内側の端部4aは、ウェーハ収納開口部2a内のウェーハ載置部2b上から一方の面側に露出し、その上には突起4cが設けられている。一方、カソード電極4の外側の端部4bは、第2の層5の外周からはみ出し、他方の面側に露出している。
カソード電極4は、半導体ウェーハ用治具2の第1の層3、第2の層5に接着剤を介して貼り付けられている。なお、カソード電極4は、蒸着法、スパッタ法、めっき法等により第1の層3、第2の層5の一方に形成されてもよい。
また、図7(c)に示すように、ウェーハ載置部2bの一方の面のうちカソード電極4よりも内側の上には、ゴム、樹脂などの弾性材からなるシールパッキン6がウェーハ収納開口部2aの周縁に沿って円形に貼り付けられている。
また、図7(c)に示すように、ウェーハ載置部2bの一方の面のうちカソード電極4よりも内側の上には、ゴム、樹脂などの弾性材からなるシールパッキン6がウェーハ収納開口部2aの周縁に沿って円形に貼り付けられている。
以上の半導体ウェーハ用治具2は、第1実施形態と同様に、ウェーハ収納開口部2aに半導体ウェーハ20を嵌め込んで使用される。そして、半導体ウェーハ20が嵌め込まれた半導体ウェーハ用治具2の一方の面に、第1実施形態と同様に、樹脂テープ10を貼り付けることにより、半導体ウェーハ20を半導体ウェーハ用治具2に固定する。
樹脂テープ10はめっき液中で容易に剥離しない接着層と非背着層を有する必要があり、その貼り付けは、例えば第1実施形態と同じ方法を採用し、図3に示したラミネーターを使用してもよい。
半導体ウェーハ用治具2に取り付けられる半導体ウェーハ20の半導体回路面、即ち他方の面の上には、図7(d)に示すように、めっき電極11が形成され、めっき電極11の上にはレジストフィルム12が形成されている。レジストフィルム12には、例えば、図8に示すように、電解めっき法によりはんだ(半田)を形成するための開口が形成されている。
図8は、半導体ウェーハ20の上部構造を示す断面図である。半導体ウェーハ20は、例えばトランジスタ、配線等が形成されたシリコン基板であり、その上には、半導体回路面を覆う絶縁膜13が形成されている。また、絶縁膜13上には、複数の電極パッド14と、絶縁膜13を覆い且つ電極パッド14上に開口部を有するカバー膜15と、カバー膜15を覆う樹脂膜16が形成されている。カバー膜15は、例えば窒化シリコンから形成されている。樹脂膜16は、例えばポリイミドから形成され、電極パッド14の上面を露出する開口部が形成されている。
樹脂膜16及び電極パッド14の上には、めっき用電極11として例えばTi膜11aとCu膜11bがスパッタ法により順に形成されている。さらに、めっき用電極11の上には上記のレジストフィルム12が形成され、レジストフィルム12のうち電極パッド14の上には開口部12aが形成されている。また、レジストフィルム12は、半導体ウェーハ20の他方の面側からめっき電極11の周縁部を露出する形状を有している。
以上のような半導体ウェーハ20が嵌め込まれた半導体ウェーハ用治具2は、図12に示すように、めっき槽30内に浸漬されるめっき治具31に取り付けられる。
めっき治具31は、半導体ウェーハ用治具2のうち樹脂テープ10が存在しない側の面を露出する開口部31aを有するリング状の枠体32を有している。枠体32のうち半導体ウェーハ用治具2に接触する側の面の上には例えばシリコーンゴムの弾性パッド33が形成されている。また、弾性パッド33の上には、チタン等からなるめっき電極34が形成されている。
そのような構造のめっき治具31と半導体ウェーハ用治具2を使用して半導体ウェーハ20上に金属膜を形成する方法を次に説明する。この例では、金属膜として、はんだバンプを形成する。
めっき治具31は、半導体ウェーハ用治具2のうち樹脂テープ10が存在しない側の面を露出する開口部31aを有するリング状の枠体32を有している。枠体32のうち半導体ウェーハ用治具2に接触する側の面の上には例えばシリコーンゴムの弾性パッド33が形成されている。また、弾性パッド33の上には、チタン等からなるめっき電極34が形成されている。
そのような構造のめっき治具31と半導体ウェーハ用治具2を使用して半導体ウェーハ20上に金属膜を形成する方法を次に説明する。この例では、金属膜として、はんだバンプを形成する。
まず、半導体ウェーハ用治具2の一方の面から半導体ウェーハ20をウェーハ収納開口部2a内に装着する。これにより、図7(d)に示したように、半導体ウェーハ20の他面側の上に形成されためっき用電極11の外周縁は、半導体ウェーハ用治具2のカソード電極4の内側の端部4aに接続される。
続いて、図12に示すように、半導体ウェーハ用治具2のカソード電極4の外周の端部4bをめっき治具31上のめっき電極34の内側端部に接続するように、めっき治具31の一方の面側に半導体ウェーハ用治具2を取り付ける。
これにより、めっき治具31の開口部31aの他方の面側から半導体ウェーハ20上のレジストフィルム12が露出する。さらに、半導体ウェーハ用治具2及び半導体ウェーハ20に貼り付けられた樹脂テープ10及びその周辺に押さえ具35を当てることにより半導体ウェーハ用治具2をめっき治具31の枠体32へ押圧して固定する。
これにより、めっき治具31の開口部31aの他方の面側から半導体ウェーハ20上のレジストフィルム12が露出する。さらに、半導体ウェーハ用治具2及び半導体ウェーハ20に貼り付けられた樹脂テープ10及びその周辺に押さえ具35を当てることにより半導体ウェーハ用治具2をめっき治具31の枠体32へ押圧して固定する。
なお、半導体ウェーハ用治具2と半導体ウェーハ20のうち樹脂テープ10が貼り付けられる一面側に平坦性が要求される場合には、第1実施形態と同様に、グラインダー等により半導体ウェーハ20の厚さを予め調整しておく。
そして、めっき槽30内に、めっき液を入れ、電源装置36によりアノード37とめっき電極34の間に所定の電圧を所定時間で印可する。これにより、半導体ウェーハ用具持2内のカソード電極4を通して、半導体ウェーハ20上のめっき用電極11に電圧が印加される。
そして、めっき槽30内に、めっき液を入れ、電源装置36によりアノード37とめっき電極34の間に所定の電圧を所定時間で印可する。これにより、半導体ウェーハ用具持2内のカソード電極4を通して、半導体ウェーハ20上のめっき用電極11に電圧が印加される。
この場合、半導体ウェーハ用治具2と半導体ウェーハ20の間はシールパッキン6によって密着しているので、ウェーハと治具の隙間にめっき液が染みこむことが防止される。
ところで、めっき用電極11上に半田バンプを形成するために、2つのめっき槽30を用い、第1のめっき槽30にはニッケル用めっき液を入れ、第2のめっき槽30には半田用めっき液を入れる。
ところで、めっき用電極11上に半田バンプを形成するために、2つのめっき槽30を用い、第1のめっき槽30にはニッケル用めっき液を入れ、第2のめっき槽30には半田用めっき液を入れる。
これにより、図9に示すように、レジストフィルム12の開口部12aを通して電極パッド14上にニッケルを析出させ、これによりニッケル膜18を形成する。続いて、半導体ウェーハ用治具2及び半導体ウェーハ20を洗浄してから、ニッケル膜18上に半田を析出させ、これにより半田膜19を形成する。
その後に、半導体ウェーハ用治具2から押さえ具35を外し、さらに、半導体ウェーハ用治具2をめっき治具31から外した後に、半導体ウェーハ用治具2及び半導体ウェーハ20を洗浄、水洗する。
その後に、第1実施形態と同様に、図5に示すような装置を用いて、半導体ウェーハ用治具2及び半導体ウェーハ20の一面から樹脂テープ10を剥離し、ついで、半導体ウェーハ20を半導体ウェーハ用治具2から外す。
その後に、第1実施形態と同様に、図5に示すような装置を用いて、半導体ウェーハ用治具2及び半導体ウェーハ20の一面から樹脂テープ10を剥離し、ついで、半導体ウェーハ20を半導体ウェーハ用治具2から外す。
次に、半導体ウェーハ20上からレジストフィルム12を除去した後に、図10に示すように、半田膜19をマスクにしてめっき用電極11をエッチングしてカバー膜16を露出させる。
続いて、図11に示すように、半田膜19を所定温度で加熱して球状に変形させると、半導体ウェーハ20上には複数の半田ボール19aが形成される。その後に、半導体ウェーハ20は複数に分割されてチップ状の半導体装置が形成される。
続いて、図11に示すように、半田膜19を所定温度で加熱して球状に変形させると、半導体ウェーハ20上には複数の半田ボール19aが形成される。その後に、半導体ウェーハ20は複数に分割されてチップ状の半導体装置が形成される。
以上のような半導体ウェーハ用治具2を使用することにより、めっき治具31の仕様よりも小さな半導体ウェーハ20の上に金属膜を形成することが可能になる。また、樹脂テープ10により半導体ウェーハ20を半導体ウェーハ用治具1に固定しているので、半導体ウェーハ用治具1の向きを変えても半導体ウェーハ20がウェーハ収納開口部1aから脱落することはない。
これにより、めっき装置において、仕様通りの大きさの半導体ウェーハを処理したと同じ効果が得られる。
また、半導体ウェーハ20と半導体ウェーハ用治具1の熱膨張係数に差があっても、第1実施形態と同様に、それらの間の僅かな隙間によって膨張が吸収される。しかも、その隙間は、樹脂テープ10により閉塞されているので、ここからめっき液が通り抜けることはなく、めっき中において、仕様に合った大きさのウェーハと同じ環境に半導体ウェーハ20を置くことができる。
また、半導体ウェーハ20と半導体ウェーハ用治具1の熱膨張係数に差があっても、第1実施形態と同様に、それらの間の僅かな隙間によって膨張が吸収される。しかも、その隙間は、樹脂テープ10により閉塞されているので、ここからめっき液が通り抜けることはなく、めっき中において、仕様に合った大きさのウェーハと同じ環境に半導体ウェーハ20を置くことができる。
ところで、図13(a)、(b)に示すように、半導体ウェーハ用治具2のウェーハ収納開口部2aから直径方向に数ミリ〜数センチメートル程度の間隔をおいて、カソード電極34の一部を露出するダミーめっき開口部7をウェーハ収納開口部2a寄りに形成してもよい。ダミーめっき開口部7の平面形状は、ウェーハ収納開口部2aと同心円状に形成されている。
そのような半導体ウェーハ用治具2のウェーハ収納開口部2a内に、図13(c)に示すように、レジストフィルム12が貼り付けられた半導体ウェーハ20を嵌め込む。これにより、半導体ウェーハ20上のめっき電極11の周縁部を半導体ウェーハ用治具2のカソード電極4の内端に接続する。さらに、半導体ウェーハ用治具2をめっき治具31に取り付ける。
そして、めっき治具31のめっき電極34を介して半導体ウェーハ用治具2のカソード電極4に電源装置36を電気的に接続した状態で、めっき治具31及び半導体ウェーハ用治具2をめっき槽30内に浸漬して、カソード電極4とアノード37の間に所定の電圧を所定時間印加する。これにより、半導体ウェーハ20上のめっき電極11に電流が流れてレジストフィルム12の開口部12a内に金属膜が形成される。これと同時に、カソード電極4に流れる電流により、半導体ウェーハ用治具2のダミーめっき開口部7内にも金属膜が形成される。
このように、半導体ウェーハ用治具2のウェーハ収納開口部2aの周囲にダミーめっき開口部7内を設け、その中に電解めっき法により金属膜の形成を可能にすることによって、めっき用電極11の上に形成される金属膜の膜厚分布は均一化する。これは次のような理由による。
従来技術によれば、電解めっき法により半導体ウェーハ上に金属膜を形成すると、金属膜の厚みは、半導体ウェーハ20の外周領域が特に厚くなる傾向にある。
これに対し、本実施形態に従えば、半導体ウェーハ20上とダミーめっき開口部7内に同時に金属膜を形成すれば、ダミーめっき開口部7がめっき形成領域の最外周領域となる。
これに対し、本実施形態に従えば、半導体ウェーハ20上とダミーめっき開口部7内に同時に金属膜を形成すれば、ダミーめっき開口部7がめっき形成領域の最外周領域となる。
これにより、電解めっき法により形成される金属膜は、ダミーめっき開口部7内で厚く形成され、半導体ウェーハ20上での厚さは均一化する。
なお、上記の第1、第2実施形態では、半導体ウェーハ用治具1、2のウェーハ収納開口部1a、2aの周縁の断面を階段状にしたが、テーパー状であってもよい。また、半導体ウェーハ20の形状に合わせてオリエンテーションフラットやノッチを半導体ウェーハ用治具1、2に形成し、或いは半導体ウエーハ20のオリエンテーションフラットやノッチに嵌め込まれる突起をウェーハ収納開口部1a、2a内に形成してもよい。
なお、上記の第1、第2実施形態では、半導体ウェーハ用治具1、2のウェーハ収納開口部1a、2aの周縁の断面を階段状にしたが、テーパー状であってもよい。また、半導体ウェーハ20の形状に合わせてオリエンテーションフラットやノッチを半導体ウェーハ用治具1、2に形成し、或いは半導体ウエーハ20のオリエンテーションフラットやノッチに嵌め込まれる突起をウェーハ収納開口部1a、2a内に形成してもよい。
以上説明した実施形態は典型例として挙げたに過ぎず、各構成要素を組み合わせること、或いはその変形およびバリエーションは当業者にとって明らかであり、当業者であれば本発明の原理および請求の範囲に記載した発明の範囲を逸脱することなく上述の実施形態の種々の変形を行えることは明らかである。
次に、本発明の実施形態をさらに付記する。
(付記1) プレートと、前記プレートに形成され、一方の面側が他方の面側よりも広いウェーハ収納開口部と、前記一方の面側において前記ウェーハ収納開口部とその周辺を含む領域に設けられるテープ貼り付け領域と、を有することを特徴とする半導体ウェーハ用治具。
(付記2) 前記ウェーハ収納開口部の周縁の断面は階段状であることを特徴とする付記1に記載の半導体ウェーハ用治具。
(付記3) 前記プレート内には、前記ウェーハ収納開口部から一端が露出する電極が形成されていることを特徴とする付記1又は付記2に記載の半導体ウェーハ用治具。
(付記4) 前記プレートのうち前記ウェーハ収納開口部よりも外周側には、前記電極の一部を露出する開口部が形成されていることを特徴とする付記3に記載の半導体ウェーハ用治具。
(付記5) 前記ウェーハ収納開口部から露出する前記プレートの前記他方の面には、シールパッキンが形成されていることを特徴とする付記1乃至付記4のいずれかに記載の半導体ウェーハ用治具。
(付記6) 半導体ウェーハ用治具に形成され、一方の面側が他方の面側よりも広いウェーハ収納開口部の周縁の上に、前記一方の面側から半導体ウェーハを載せる工程と、前記一方の面側から前記半導体ウェーハ及びその周辺の前記半導体ウェーハ用治具の上にテープを貼る工程と、前記テープにより前記半導体ウェーハ用治具に固定された前記半導体ウェーハを処理装置にて処理する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記7) 前記処理は、成膜、エッチング、洗浄、めっきのいずれかであることを特徴とする付記6に記載の半導体装置の製造方法。
(付記8) 前記半導体ウェーハ用治具内には、前記ウェーハ収納開口部の前記周縁部から一端を露出する電極が形成され、前記半導体ウェーハ上には導電膜が形成されていて、前記半導体ウェーハ上の前記導電膜を前記ウェーハ収納開口部内で前記電極の前記一端に接続することを特徴とする付記7に記載の半導体装置の製造方法。
(付記9) 前記ウェーハ用治具の前記ウェーハ収納開口部より外周側には、前記電極の一部を露出する開口部が形成されていることを特徴とする付記8に記載の半導体装置の製造方法。
(付記10) 前記半導体ウェーハの回路形成面は、前記半導体ウェーハ用治具の前記他方の面側に配置されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記1) プレートと、前記プレートに形成され、一方の面側が他方の面側よりも広いウェーハ収納開口部と、前記一方の面側において前記ウェーハ収納開口部とその周辺を含む領域に設けられるテープ貼り付け領域と、を有することを特徴とする半導体ウェーハ用治具。
(付記2) 前記ウェーハ収納開口部の周縁の断面は階段状であることを特徴とする付記1に記載の半導体ウェーハ用治具。
(付記3) 前記プレート内には、前記ウェーハ収納開口部から一端が露出する電極が形成されていることを特徴とする付記1又は付記2に記載の半導体ウェーハ用治具。
(付記4) 前記プレートのうち前記ウェーハ収納開口部よりも外周側には、前記電極の一部を露出する開口部が形成されていることを特徴とする付記3に記載の半導体ウェーハ用治具。
(付記5) 前記ウェーハ収納開口部から露出する前記プレートの前記他方の面には、シールパッキンが形成されていることを特徴とする付記1乃至付記4のいずれかに記載の半導体ウェーハ用治具。
(付記6) 半導体ウェーハ用治具に形成され、一方の面側が他方の面側よりも広いウェーハ収納開口部の周縁の上に、前記一方の面側から半導体ウェーハを載せる工程と、前記一方の面側から前記半導体ウェーハ及びその周辺の前記半導体ウェーハ用治具の上にテープを貼る工程と、前記テープにより前記半導体ウェーハ用治具に固定された前記半導体ウェーハを処理装置にて処理する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記7) 前記処理は、成膜、エッチング、洗浄、めっきのいずれかであることを特徴とする付記6に記載の半導体装置の製造方法。
(付記8) 前記半導体ウェーハ用治具内には、前記ウェーハ収納開口部の前記周縁部から一端を露出する電極が形成され、前記半導体ウェーハ上には導電膜が形成されていて、前記半導体ウェーハ上の前記導電膜を前記ウェーハ収納開口部内で前記電極の前記一端に接続することを特徴とする付記7に記載の半導体装置の製造方法。
(付記9) 前記ウェーハ用治具の前記ウェーハ収納開口部より外周側には、前記電極の一部を露出する開口部が形成されていることを特徴とする付記8に記載の半導体装置の製造方法。
(付記10) 前記半導体ウェーハの回路形成面は、前記半導体ウェーハ用治具の前記他方の面側に配置されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
1、2 半導体ウェーハ用治具
1a、2a ウェーハ収納開口部
1b、2b ウェーハ載置部
3 第1の層
4 カソード電極
5 第2の層
11 めっき電極
12 レジストフィルム
13 絶縁膜
14 電極パッド
15 カバー膜
16 樹脂膜
18 ニッケル膜
19 半田膜
20 半導体ウェーハ
41 ウェーハカセット
40 処理装置
51 真空チャック
1a、2a ウェーハ収納開口部
1b、2b ウェーハ載置部
3 第1の層
4 カソード電極
5 第2の層
11 めっき電極
12 レジストフィルム
13 絶縁膜
14 電極パッド
15 カバー膜
16 樹脂膜
18 ニッケル膜
19 半田膜
20 半導体ウェーハ
41 ウェーハカセット
40 処理装置
51 真空チャック
Claims (4)
- プレートと、
前記プレートに形成され、一方の面側が他方の面側よりも広いウェーハ収納開口部と、
前記一方の面側において前記ウェーハ収納開口部とその周辺を含む領域に設けられるテープ貼り付け領域と、
を有することを特徴とする半導体ウェーハ用治具。 - 前記プレート内には、前記ウェーハ収納開口部から一端が露出する電極が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体ウェーハ用治具。
- 前記プレートのうち前記ウェーハ収納開口部よりも外周側には、前記電極の一部を露出する開口部が形成されていることを特徴とする請求項2に記載の半導体ウェーハ用治具。
- 半導体ウェーハ用治具に形成され、一方の面側が他方の面側よりも広いウェーハ収納開口部の周縁の上に、前記一方の面側から半導体ウェーハを載せる工程と、
前記一方の面側から前記半導体ウェーハ及びその周辺の前記半導体ウェーハ用治具の上にテープを貼る工程と、
前記テープにより前記半導体ウェーハ用治具に固定された前記半導体ウェーハを処理装置にて処理する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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-
2008
- 2008-09-18 JP JP2008239614A patent/JP2010073884A/ja active Pending
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