半導体装置の金属電極形成方法
【課題】 切削量の要求精度より大きい厚さばらつきを有する半導体基板に対し、切削量の要求精度を満足する切削加工により金属膜をパターニングして金属電極を形成する半導体装置の金属電極形成方法を実現する。
【解決手段】 平面だしされた基準面２６ａを有する平坦化ステージ２６を用意し、基準面２６ａが表面吸着ステージ２５の吸着面２５ａと平行になるように配置する。基準面２６ａと裏面１１ｂとからなる間隙に、充填材を充填、硬化させて、下面が平坦な平坦部１６を形成する。半導体基板１１から表面吸着ステージ２５及び平坦化ステージ２６を取り外し、平坦部１６において半導体基板１１を裏面吸着ステージ２７に吸着固定する。裏面吸着ステージ２７と平行に設定された切削面に沿ってバイト３１により金属膜１４の表面から切削加工を行い、金属膜１４をパターニングして金属電極１５を形成する。
【解決手段】 平面だしされた基準面２６ａを有する平坦化ステージ２６を用意し、基準面２６ａが表面吸着ステージ２５の吸着面２５ａと平行になるように配置する。基準面２６ａと裏面１１ｂとからなる間隙に、充填材を充填、硬化させて、下面が平坦な平坦部１６を形成する。半導体基板１１から表面吸着ステージ２５及び平坦化ステージ２６を取り外し、平坦部１６において半導体基板１１を裏面吸着ステージ２７に吸着固定する。裏面吸着ステージ２７と平行に設定された切削面に沿ってバイト３１により金属膜１４の表面から切削加工を行い、金属膜１４をパターニングして金属電極１５を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、切削加工により金属膜をパターニングして金属電極を形成する半導体装置の金属電極形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の製造方法において、半導体基板に形成された回路面にはんだ接合用などの金属電極を安価に形成する要求がある。
この要求に対し、例えば、パターニングにホトリソグラフィー工程を行わずに金属電極を形成する技術として、特許文献１に、半導体基板の一面上に下地電極を形成し、下地電極の上に保護膜を形成し、保護膜に開口部を形成するとともに、開口部から臨む下地電極の表面上に、接続用の金属電極を形成してなる半導体装置において、保護膜の上面に対して開口部から臨む下地電極の表面が引っ込むように段差が形成されていることを利用して、下地電極及び保護膜の上に形成した金属膜を切削加工によりパターニングすることによって金属電極を形成する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−１８６３０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述の技術のように、切削により金属電極のパターンを形成する場合、半導体基板の全面において、金属膜の表面を基準した切削量のばらつきが、例えば２μｍ以内、という高い精度で切削加工を行う必要がある。
ここで、半導体基板を吸着ステージ上に吸着固定すると、半導体基板の裏面が平坦になるように変形されるため、主面は、裏面の元の凹凸形状を反映して、凹凸が大きい形状となる。
切削加工は吸着ステージと平行な面に沿って行われるため、半導体基板が切削量の要求精度より大きい厚さのばらつき、例えば３μｍ以上のばらつきを有する場合には、面内の一部に切削量の要求精度を満足しない領域が存在し、製品歩留まりが低下するという問題があった。
【０００４】
そこで、この発明では、切削量の要求精度より大きい厚さばらつきを有する半導体基板に対し、切削量の要求精度を満足する切削加工により金属膜をパターニングして金属電極を形成する半導体装置の金属電極形成方法を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、半導体基板の主面に、半導体素子と電気的に接続された下地電極を形成する工程と、前記下地電極を覆って保護膜を形成し、前記保護膜の表面から前記下地電極に向かって、前記下地電極を表出させる開口部を形成する工程と、前記保護膜及び前記開口部から臨む前記下地電極の表面を覆って金属膜を形成する工程と、半導体基板を平坦面に吸着固定する第１の吸着ステージに、前記金属膜が形成された半導体基板を前記金属膜側から吸着固定する工程と、前記第１の吸着ステージの平坦面と平行に設定された第２の平坦面を備えたステージを用意し、前記半導体基板の主面に対向する裏面と前記第２の平坦面との間隙に充填材を充填し硬化させることにより前記裏面を平坦にする平坦部を形成する工程と、前記平坦部が形成された半導体基板を前記平坦部側から第２の吸着ステージに吸着固定して、前記金属膜のうち前記開口部の内部に形成された部分のみを残すように切削加工によりパターニングして金属電極を形成する工程と、を備えた、という技術的手段を用いる。
【０００６】
請求項１に記載の発明によれば、半導体基板の主面に、半導体素子と電気的に接続された下地電極を形成し、下地電極を覆って保護膜を形成し、保護膜の表面から下地電極に向かって、下地電極を表出させる開口部を形成し、保護膜及び開口部から臨む下地電極の表面を覆って金属膜を形成し、切削加工により金属膜のうち開口部の内部に形成された部分のみを残すようにパターニングして金属電極を形成することができる。
また、第１の吸着ステージにより半導体基板を金属膜側から吸着固定して、金属膜の表面を平面だしし、第１の吸着ステージの平坦面と平行に設定された第２の平坦面を備えたステージを用意し、半導体基板の裏面と第２の平坦面との間隙に充填材を充填し硬化させることにより裏面を平坦にする平坦部を形成するため、金属膜の表面の平坦度が向上されているとともに、半導体基板を切削加工の際に吸着固定しても、金属膜の表面が裏面の元の凹凸形状を反映して凹凸が大きい表面形状となることがない。
つまり、金属膜の表面の凹凸差を小さくし、切削加工における切削面と金属膜の表面との距離を所定の範囲（加工の要求精度）内にすることができる。これにより、切削加工の加工精度を向上させることができるため、金属電極形成における製品歩留まりを向上させることができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の半導体装置の金属電極形成方法において、前記充填材は、加熱により流動性を有する材料からなる、という技術的手段を用いる。
【０００８】
請求項２に記載の発明のように、熱可塑性樹脂のように加熱により流動性を有する材料からなる充填材を用いると、加熱により流動性がある状態で間隙を充填し、冷却するだけで硬化させることができるので、平坦部を容易に形成することができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の半導体装置の金属電極形成方法において、前記平坦部を形成する工程において、前記充填材を前記第２の平坦面上に塗布し、前記半導体基板の裏面に押しあてることにより、前記充填材を前記裏面と前記第２の平坦面との間隙に充填する、という技術的手段を用いる。
【００１０】
請求項３に記載の発明によれば、平坦部を形成する工程において、充填材を前記第２の平坦面上に塗布し、半導体基板の裏面に押しあてることにより、充填材を裏面と前記第２の平坦面との間隙に充填するため、充填材として粘度が高く間隙に侵入しにくい材料を用いた場合にも、確実に間隙に充填することができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、半導体基板の主面に、半導体素子と電気的に接続された下地電極を形成する工程と、前記下地電極を覆って保護膜を形成し、前記保護膜の表面から前記下地電極に向かって、前記下地電極を表出させる開口部を形成する工程と、前記保護膜及び前記開口部から臨む前記下地電極の表面を覆って金属膜を形成する工程と、半導体基板を平坦面に吸着固定する第１の吸着ステージに、前記金属膜が形成された半導体基板を前記金属膜側から吸着固定する工程と、前記半導体基板を前記裏面側から吸着固定する第３の吸着ステージと、前記第３の吸着ステージに対して前記半導体基板が吸着固定される面の反対側の面から変位を与える変位手段とを用意し、前記変位手段により前記第３の吸着ステージに変位を与えて、前記第１の吸着ステージに吸着固定された半導体基板の裏面に沿って当接するように変形させる工程と、前記変位を維持した状態で、前記半導体基板を前記裏面側から第３の吸着ステージに吸着固定して、前記金属膜のうち前記開口部の内部に形成された部分のみを残すように切削加工によりパターニングして金属電極を形成する工程と、を備えた、という技術的手段を用いる。
【００１２】
請求項４に記載の発明によれば、半導体基板の主面に、半導体素子と電気的に接続された下地電極を形成し、下地電極を覆って保護膜を形成し、保護膜の表面から下地電極に向かって、下地電極を表出させる開口部を形成し、保護膜及び開口部から臨む下地電極の表面を覆って金属膜を形成し、切削加工により金属膜のうち開口部の内部に形成された部分のみを残すようにパターニングして金属電極を形成することができる。
また、半導体基板を前記裏面側から吸着固定する第２の吸着ステージと、第２の吸着ステージに対して半導体基板が吸着固定される面の反対側の面から変位を与える変位手段とを用意し、変位手段により第２の吸着ステージに変位を与えて、第１の吸着ステージに吸着固定された半導体基板の裏面に沿って当接するように変形させ、この変位を維持した状態で、半導体基板を裏面側から第２の吸着ステージに吸着固定して切削加工によりパターニングして金属電極を形成するため、金属膜の表面の平坦度が向上されているとともに、半導体基板を切削加工の際に吸着固定しても、金属膜の表面が裏面の元の凹凸形状を反映して凹凸が大きい表面形状となることがない。
つまり、金属膜の表面の凹凸差を小さくし、切削加工における切削面と金属膜の表面との距離を所定の範囲（加工の要求精度）内にすることができる。これにより、切削加工の加工精度を向上させることができるため、金属電極形成における製品歩留まりを向上させることができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の半導体装置の金属電極形成方法において、前記変位手段は、変位をそれぞれ制御可能な複数個のアクチュエータを備えている、という技術的手段を用いる。
【００１４】
請求項５に記載の発明によれば、変位手段は、変位をそれぞれ制御可能な複数個のアクチュエータを備えているため、半導体基板の裏面の形状に応じて異なる変位を与えることができるので、第３の吸着ステージを精度良く半導体基板の裏面に沿って当接するように変形させることができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の半導体装置の金属電極形成方法において、前記アクチュエータは、圧電素子を用いた圧電アクチュエータである、という技術的手段を用いる。
【００１６】
請求項６に記載の発明によれば、アクチュエータは、圧電素子を用いた圧電アクチュエータであるため、変位制御の精度を高くすることができる。また、圧電アクチュエータは、バックラッシュが少なく、作動時の発熱量も小さい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
［第１実施形態］
この発明に係る半導体装置の金属電極形成方法の第１実施形態について、図を参照して説明する。図１は、第１実施形態の金属電極形成方法により金属電極が形成された半導体装置の断面説明図である。図２ないし図４は、金属電極形成方法の工程図である。図５は、平坦部を形成するために充填材を充填する方法の変更例の説明図である。
なお、各図では、説明のために一部を拡大し、一部を省略して示している。
【００１８】
パワーカードなどに用いられる半導体装置１０は、シリコン等により形成された半導体基板１１を本体として形成されている。半導体基板１１の主面１１ａには、素子の電極である下地電極１２が、純ＡｌやＡｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−ＣｕなどのＡｌ合金などにより形成されている。
【００１９】
主面１１ａと下地電極１２の一部とを覆って絶縁材料からなる保護膜１３が形成されている。保護膜１３は、例えば、厚さ１〜２０μｍのポリイミド系樹脂により形成されている。
保護膜１３には、表面から下地電極１２に向かって開口して形成され、下地電極１２を表出させる開口部１３ａが形成されている。
ここで、保護膜１３の上面に対して開口部１３ａから臨む下地電極１２の表面１２ａが引っ込むように段差が形成されている。
【００２０】
開口部１３ａにより表出した下地電極１２の表面１２ａを覆って、配線が接続される金属電極１５が形成されている。金属電極１５は、下地電極１２側から積層形成したＴｉ／Ｎｉ／Ａｕ膜やＮｉ／Ａｕ膜などにより形成され、下地電極１２と電気的に接続されている。
【００２１】
次に、金属電極１５の形成方法について説明する。
まず、図２（Ａ）に示すように、図示しない半導体素子が形成された半導体基板１１を用意し、ホトリソグラフィー法によりパターニングされ、半導体素子と電気的に接続された下地電極１２を主面１１ａに形成する。
【００２２】
次に、スピンコート法などによりポリイミド系樹脂からなる厚さが例えば１０μｍの保護膜１３を形成し、下地電極１２を表出させる開口部１３ａをホトリソグラフィー法により表面から下地電極１２に向かって開口して形成する。
ここで、保護膜１３の上面に対して開口部１３ａから臨む下地電極１２の表面１２ａが引っ込むような段差を形成する。
【００２３】
続いて、図２（Ｂ）に示すように、下地電極１２及び保護膜１３を覆って、めっき法、スパッタ法などにより金属膜１４を形成する。金属膜１４は、Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕ膜、Ｎｉ／Ａｕ膜のような積層膜でもよいし、単層の金属膜でもよい。
【００２４】
続いて、図２（Ｃ）に示すように、平面だしされた吸着面２５ａを有する表面吸着ステージ２５に半導体基板１１の表面部１１ｃを吸着固定する。このとき、吸着面２５ａにおいて発生する吸着力により、表面部１１ｃの平坦度が向上される。
ここで、表面部１１ｃとは、金属膜１４のうち、保護膜１３を覆っている部分を示す。
【００２５】
続いて、図３（Ｄ）に示すように、平面だしされた基準面２６ａを有する平坦化ステージ２６を用意し、基準面２６ａが表面吸着ステージ２５の吸着面２５ａと平行になるように配置する。そして、基準面２６ａと裏面１１ｂとからなる間隙に、裏面１１ｂの端部から、充填材を充填し、硬化させて、下面が平坦な平坦部１６を形成する。
ここで、充填材として、加熱により流動性を有する材料、例えば、ポリカーボネートのような熱可塑性樹脂が好適に用いられる。このような充填材を用いると、加熱により流動性がある状態で間隙を充填し、冷却するだけで硬化させることができるので、平坦部１６を容易に形成することができる。
また、基準面２６ａと裏面１１ｂとの間隔は、樹脂が間隙に流れこんで裏面１１ｂの凹凸を埋めて平坦にすることができる間隔を設けてあればよく、例えば１ｍｍ以内になるように設定する。
【００２６】
続いて、図３（Ｅ）に示すように、半導体基板１１から表面吸着ステージ２５及び平坦化ステージ２６を取り外し、裏面１１ｂに形成された平坦部１６において半導体基板１１を裏面吸着ステージ２７に吸着固定する。
【００２７】
続いて、図４（Ｆ）に示すように、裏面吸着ステージ２７と平行に設定された切削面Ｐに沿ってバイト３１により金属膜１４の表面から切削加工を行い、金属膜１４をパターニングして金属電極１５を形成する。
【００２８】
本実施形態では、バイト３１と半導体装置１０との相対速度は２０ｍ／ｓ、切削加工のピッチは７０μｍに設定した。また、バイト３１の金属膜１４に対する高さ精度は０．１μｍ以下とした。
【００２９】
上述の切削条件で、半導体基板１１の主面１１ａ全面にわたって切削加工を行うことにより、保護膜１３の上面上に位置する金属膜１４を除去し、開口部１３ａの内部にのみ金属膜１４を残すようにパターニングして金属電極１５を形成することができる。
【００３０】
そして、図４（Ｇ）に示すように、半導体基板１１を裏面吸着ステージ２７から取り外し、加熱、溶剤などにより平坦部１６を除去することにより、半導体基板１１に金属電極１５を形成することができる。
【００３１】
上述の工程によれば、半導体基板１１の主面１１ａ全面にわたって切削加工を行うことにより、保護膜１３の上面上に位置する金属膜１４を除去し、開口部１３ａの内部にのみ金属膜１４を残すようにパターニングして金属電極１５を形成することができる。
【００３２】
また、裏面１１ｂには、表面吸着ステージ２５により表面部１１ｃが平面だしされた状態で、裏面１１ｂの凹凸を平坦化する平坦部１６が形成されているため、表面部１１ｃの平坦度が向上されているとともに、半導体基板１１を裏面吸着ステージ２７に吸着固定しても、表面部１１ｃが裏面１１ｂの元の凹凸形状を反映して凹凸が大きい表面形状となることがない。
つまり、表面部１１ｃの凹凸差を小さくし、切削面Ｐと表面部１１ｃとの距離を所定の範囲（加工の要求精度）内にすることができる。これにより、切削加工の加工精度を向上させることができるため、金属電極形成における製品歩留まりを向上させることができる。
【００３３】
（変更例）
平坦部１６を形成する充填材として、樹脂以外に、ワックス、はんだ、インジウム合金などの低融点材料を用いることもできる。
平坦化ステージ２６を透明な材料、例えば、ガラス、アクリルなどで形成し、充填材として光硬化性樹脂を用いることもできる。この構成を用いる場合、光硬化性樹脂を間隙に充填した後に、平坦化ステージ２６の下面から紫外線を照射して硬化させることにより平坦部１６を形成することができる。
【００３４】
充填材の充填は、図３（Ｄ）を参照して説明した方法に限定されるものではない。例えば、まず、図５（Ａ）に示すように、充填材を平坦化ステージ２６の基準面２６ａ上に塗布し、図５（Ｂ）に示すように、裏面１１ｂに押しあてることにより充填することもできる。これによれば、例えば、粘度が高く間隙に侵入しにくい材料を用いた場合にも、確実に充填材を間隙に充填することができる。
【００３５】
図４（Ｆ）に示す切削工程では、半導体基板１１から平坦化ステージ２６を取り外さずに、平坦化ステージ２６ごと吸着固定して切削加工してもよい。また、半導体装置１０の動作などに悪影響を及ぼさないならば、平坦部１６は除去しなくてもよい。
【００３６】
［第１実施形態の効果］
（１）半導体基板１１の主面１１ａに、半導体素子と電気的に接続された下地電極１２を形成し、下地電極１２を覆って保護膜１３を形成し、保護膜１３の表面から下地電極１２に向かって、下地電極１２を表出させる開口部１３ａを形成し、保護膜１３及び開口部１３ａから臨む下地電極１２の表面を覆って金属膜１４を形成し、切削面Ｐにおいて切削を行う切削加工により、金属膜１４のうち開口部１３ａの内部に形成された部分のみを残すようにパターニングして金属電極１５を形成することができる。
また、裏面１１ｂには、表面吸着ステージ２５により表面部１１ｃが平面だしされた状態で、裏面１１ｂの凹凸を平坦化する平坦部１６が形成されているため、表面部１１ｃの平坦度が向上されているとともに、半導体基板１１を裏面吸着ステージ２７に吸着固定しても、表面部１１ｃが裏面１１ｂの元の凹凸形状を反映して凹凸が大きい表面形状となることがない。
つまり、表面部１１ｃの凹凸差を小さくし、切削面Ｐと表面部１１ｃとの距離を所定の範囲（加工の要求精度）内にすることができる。これにより、切削加工の加工精度を向上させることができるため、金属電極形成における製品歩留まりを向上させることができる。
【００３７】
（２）充填材として、加熱により流動性を有する材料、例えば、ポリカーボネートのような熱可塑性樹脂を用いるため、加熱により流動性がある状態で間隙を充填し、冷却するだけで硬化させることができるので、平坦部１６を容易に形成することができる。
【００３８】
（３）平坦部１６を形成する工程において、充填材を平坦化ステージ２６の基準面２６ａ上に塗布し、裏面１１ｂに押しあてることにより充填する構成を採用した場合には、粘度が高く間隙に侵入しにくい材料を用いた場合にも、確実に充填材を基準面２６ａと裏面１１ｂとからなる間隙に充填することができる。
【００３９】
［第２実施形態］
この発明に係る半導体装置の金属電極形成方法の第２実施形態について、図を参照して説明する。図６は、第２実施形態の金属電極形成方法で用いる変位制御吸着装置の説明図である。図６（Ａ）は、断面図であり、図６（Ｂ）は、半導体基板側から見た平面説明図である。図７及び図８は、第２実施形態の金属電極形成方法の工程図である。
なお、第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を使用するとともに説明を省略する。
【００４０】
第２実施形態の金属電極形成方法で用いる変位制御吸着装置２０の構成について、図６（Ａ）及び（Ｂ）を参照して説明する。
変位制御吸着装置２０は、半導体基板１１を載置するステージ２１と、半導体基板１１を吸着固定するための吸着装置２２と、半導体基板１１に裏面１１ｂから変位を与えるための変位装置２３と、これらの装置を制御するための制御コンピュータ２４とから構成されている。
【００４１】
ステージ２１は、吸着ステージ２１ｂと下部ステージ２１ｃとの間に中空部２１ｄを有する中空形状に形成されており、吸着ステージ２１ｂには、半導体基板１１を吸着固定する吸着面２１ａと、真空ポンプなどの吸着装置２２を用いて中空部２１ｄを減圧することにより生じる吸着力を半導体基板１１に作用させる吸着孔２１ｅとが形成されている。
【００４２】
吸着ステージ２１ｂは、変位装置２３による変位を半導体基板１１に加えるために、変形しやすく形成されている。ここでは、吸着ステージ２１ｂは、厚さ１ｍｍの板状のステンレス鋼により形成されている。
下部ステージ２１ｃには、吸着装置２２を接続するための減圧孔２１ｆと変位装置２３とが設けられている。
【００４３】
本実施形態では、変位装置２３として、複数個の圧電アクチュエータ２３ａを用いた。圧電アクチュエータ２３ａは、所定の間隔、例えば１ｃｍ間隔で格子状に配置されており、吸着ステージ２１ｂの裏面２１ｇに当接し、上向きの変位を発生させることができるように設けられている。なお、図６（Ａ）及び（Ｂ）には、便宜上、縦４個、横４個ずつの計１６個の圧電アクチュエータ２３ａが配置されている場合を例示した。各圧電アクチュエータ２３ａは、制御コンピュータ２４により独立して変位を制御することができ、それぞれ異なる変位を発生させることができる。ここで、圧電アクチュエータ２３ａは、変位制御の精度が高く、バックラッシュが少ないとともに、作動時の発熱量も小さい。
【００４４】
第２実施形態の金属電極形成方法では、第１実施形態の図２（Ｃ）に示した工程までは同じなので、続く工程から説明する。図２（Ｃ）に示した工程に続いて、図７（Ａ）に示すように、変位制御吸着装置２０を用意し、変位装置２３の圧電アクチュエータ２３ａに上向きの変位を与えて、半導体基板１１の裏面１１ｂに沿うように吸着ステージ２１ｂを当接させる。
このとき、各圧電アクチュエータ２３ａの誘電率（容量）を制御コンピュータ２４によりモニターし、吸着ステージ２１ｂが裏面１１ｂに沿うように当接していることを検知する。
【００４５】
続く工程では、図７（Ｂ）に示すように、変位装置２３の圧電アクチュエータ２３ａの変位を維持した状態で、半導体基板１１を吸着ステージ２１ｂに吸着固定し、表面吸着ステージ２５を取り外す。
このとき、制御コンピュータ２４により検出された各圧電アクチュエータ２３ａの誘電率（容量）に基づいて、各圧電アクチュエータ２３ａにその変位を維持するための電圧が印加されて変位が維持されている。
【００４６】
続いて、図８（Ｃ）に示すように、吸着ステージ２１ｂと平行に設定された切削面Ｐに沿ってバイト３１により金属膜１４の表面から切削加工を行い、金属膜１４をパターニングして金属電極１５を形成する。
【００４７】
そして、図８（Ｄ）に示すように、圧電アクチュエータ２３ａの変位を解除して、半導体基板１１をステージ２１から外すことにより、半導体基板１１に金属電極１５を形成することができる。
【００４８】
上述の工程によれば、表面吸着ステージ２５により表面部１１ｃが平面だしされた状態を維持するように、圧電アクチュエータ２３ａにより半導体基板１１の裏面１１ｂから変位が与えられ、半導体基板１１を吸着ステージ２１ｂに吸着固定したときにその変位を維持することができる。
これにより、表面部１１ｃの平坦度が向上されるとともに、半導体基板１１を吸着ステージ２１ｂに吸着固定しても、表面部１１ｃが裏面１１ｂの元の凹凸形状を反映して凹凸が大きい表面形状となることがない。
つまり、表面部１１ｃの凹凸差を小さくし、切削面Ｐと表面部１１ｃとの距離を所定の範囲（加工の要求精度）内にすることができる。これにより、切削加工の加工精度を向上させることができるため、金属電極形成における製品歩留まりを向上させることができる。
【００４９】
（変更例）
上述した実施形態では、変位装置として圧電アクチュエータ２３ａを用いたが、これに限定されるものではなく、変位を制御して加えることができればよく、例えば、電磁ソレノイド、油圧アクチュエータなどを用いることもできる。この構成を用いると、圧電アクチュエータ２３ａより大きな変位を発生させることができる。
【００５０】
吸着ステージ２１ｂに貫通孔を形成し、圧電アクチュエータ２３ａを直接接触させて変位を加えてもよい。この構成を用いると、変位を与える際に吸着ステージ２１ｂを介さないので、圧電アクチュエータ２３ａが変位を発生するために必要な力を小さくすることができるので、小型の圧電アクチュエータを使用することができる。
【００５１】
［第２実施形態の効果］
（１）表面吸着ステージ２５により表面部１１ｃが平面だしされた状態を維持するように、圧電アクチュエータ２３ａにより半導体基板１１の裏面１１ｂから変位が与えられ、半導体基板１１を吸着ステージ２１ｂに吸着固定したときにその変位を維持することができる。
これにより、表面部１１ｃの平坦度が向上されるとともに、半導体基板１１を吸着ステージ２１ｂに吸着固定しても、表面部１１ｃが裏面１１ｂの元の凹凸形状を反映して凹凸が大きい表面形状となることがない。
つまり、表面部１１ｃの凹凸差を小さくし、切削面Ｐと表面部１１ｃとの距離を所定の範囲（加工の要求精度）内にすることができる。これにより、切削加工の加工精度を向上させることができるため、金属電極形成における製品歩留まりを向上させることができる。
【００５２】
（２）変位装置２３は、変位をそれぞれ制御可能な複数個の圧電アクチュエータ２３ａを備えているため、半導体基板１１の裏面１１ｂの形状に応じて吸着ステージ２１ｂに異なる変位を与えることができるので、吸着ステージ２１ｂを精度良く裏面１１ｂの形状に沿って当接させることができ、表面吸着ステージ２５により表面部１１ｃが平面だしされた状態を精度良く維持することができる。また、圧電アクチュエータ２３ａは、変位制御の精度を高く、バックラッシュが少ないとともに、作動時の発熱量も小さい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】第１実施形態の金属電極形成方法により金属電極が形成された半導体装置の断面説明図である。
【図２】第１実施形態の金属電極形成方法の工程図である。
【図３】第１実施形態の金属電極形成方法の工程図である。
【図４】第１実施形態の金属電極形成方法の工程図である。
【図５】平坦部を形成するために充填材を充填する方法の変更例の説明図である。
【図６】第２実施形態の金属電極形成方法で用いる変位制御吸着装置の説明図である。図６（Ａ）は、断面図であり、図６（Ｂ）は、半導体基板側から見た平面説明図である。
【図７】第２実施形態の金属電極形成方法の工程図である。
【図８】第２実施形態の金属電極形成方法の工程図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０ 半導体装置
１１ 半導体基板
１１ａ 主面
１１ｂ 裏面
１１ｃ 表面部
１２ 下地電極
１３ 保護膜
１３ａ 開口部
１４ 金属膜
１５ 金属電極
２０ 変位制御吸着装置
２１ａ 吸着ステージ（第３の吸着ステージ）
２３ 変位装置（変位手段）
２３ａ 圧電アクチュエータ
２５ 表面吸着ステージ（第１の吸着ステージ）
２５ａ 吸着面（平坦面）
２６ 平坦化ステージ（第２の平坦面を備えたステージ）
２６ａ 基準面（第２の平坦面）
２７ 裏面吸着ステージ（第２の吸着ステージ）
Ｐ 切削面
【技術分野】
【０００１】
この発明は、切削加工により金属膜をパターニングして金属電極を形成する半導体装置の金属電極形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の製造方法において、半導体基板に形成された回路面にはんだ接合用などの金属電極を安価に形成する要求がある。
この要求に対し、例えば、パターニングにホトリソグラフィー工程を行わずに金属電極を形成する技術として、特許文献１に、半導体基板の一面上に下地電極を形成し、下地電極の上に保護膜を形成し、保護膜に開口部を形成するとともに、開口部から臨む下地電極の表面上に、接続用の金属電極を形成してなる半導体装置において、保護膜の上面に対して開口部から臨む下地電極の表面が引っ込むように段差が形成されていることを利用して、下地電極及び保護膜の上に形成した金属膜を切削加工によりパターニングすることによって金属電極を形成する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−１８６３０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述の技術のように、切削により金属電極のパターンを形成する場合、半導体基板の全面において、金属膜の表面を基準した切削量のばらつきが、例えば２μｍ以内、という高い精度で切削加工を行う必要がある。
ここで、半導体基板を吸着ステージ上に吸着固定すると、半導体基板の裏面が平坦になるように変形されるため、主面は、裏面の元の凹凸形状を反映して、凹凸が大きい形状となる。
切削加工は吸着ステージと平行な面に沿って行われるため、半導体基板が切削量の要求精度より大きい厚さのばらつき、例えば３μｍ以上のばらつきを有する場合には、面内の一部に切削量の要求精度を満足しない領域が存在し、製品歩留まりが低下するという問題があった。
【０００４】
そこで、この発明では、切削量の要求精度より大きい厚さばらつきを有する半導体基板に対し、切削量の要求精度を満足する切削加工により金属膜をパターニングして金属電極を形成する半導体装置の金属電極形成方法を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、半導体基板の主面に、半導体素子と電気的に接続された下地電極を形成する工程と、前記下地電極を覆って保護膜を形成し、前記保護膜の表面から前記下地電極に向かって、前記下地電極を表出させる開口部を形成する工程と、前記保護膜及び前記開口部から臨む前記下地電極の表面を覆って金属膜を形成する工程と、半導体基板を平坦面に吸着固定する第１の吸着ステージに、前記金属膜が形成された半導体基板を前記金属膜側から吸着固定する工程と、前記第１の吸着ステージの平坦面と平行に設定された第２の平坦面を備えたステージを用意し、前記半導体基板の主面に対向する裏面と前記第２の平坦面との間隙に充填材を充填し硬化させることにより前記裏面を平坦にする平坦部を形成する工程と、前記平坦部が形成された半導体基板を前記平坦部側から第２の吸着ステージに吸着固定して、前記金属膜のうち前記開口部の内部に形成された部分のみを残すように切削加工によりパターニングして金属電極を形成する工程と、を備えた、という技術的手段を用いる。
【０００６】
請求項１に記載の発明によれば、半導体基板の主面に、半導体素子と電気的に接続された下地電極を形成し、下地電極を覆って保護膜を形成し、保護膜の表面から下地電極に向かって、下地電極を表出させる開口部を形成し、保護膜及び開口部から臨む下地電極の表面を覆って金属膜を形成し、切削加工により金属膜のうち開口部の内部に形成された部分のみを残すようにパターニングして金属電極を形成することができる。
また、第１の吸着ステージにより半導体基板を金属膜側から吸着固定して、金属膜の表面を平面だしし、第１の吸着ステージの平坦面と平行に設定された第２の平坦面を備えたステージを用意し、半導体基板の裏面と第２の平坦面との間隙に充填材を充填し硬化させることにより裏面を平坦にする平坦部を形成するため、金属膜の表面の平坦度が向上されているとともに、半導体基板を切削加工の際に吸着固定しても、金属膜の表面が裏面の元の凹凸形状を反映して凹凸が大きい表面形状となることがない。
つまり、金属膜の表面の凹凸差を小さくし、切削加工における切削面と金属膜の表面との距離を所定の範囲（加工の要求精度）内にすることができる。これにより、切削加工の加工精度を向上させることができるため、金属電極形成における製品歩留まりを向上させることができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の半導体装置の金属電極形成方法において、前記充填材は、加熱により流動性を有する材料からなる、という技術的手段を用いる。
【０００８】
請求項２に記載の発明のように、熱可塑性樹脂のように加熱により流動性を有する材料からなる充填材を用いると、加熱により流動性がある状態で間隙を充填し、冷却するだけで硬化させることができるので、平坦部を容易に形成することができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の半導体装置の金属電極形成方法において、前記平坦部を形成する工程において、前記充填材を前記第２の平坦面上に塗布し、前記半導体基板の裏面に押しあてることにより、前記充填材を前記裏面と前記第２の平坦面との間隙に充填する、という技術的手段を用いる。
【００１０】
請求項３に記載の発明によれば、平坦部を形成する工程において、充填材を前記第２の平坦面上に塗布し、半導体基板の裏面に押しあてることにより、充填材を裏面と前記第２の平坦面との間隙に充填するため、充填材として粘度が高く間隙に侵入しにくい材料を用いた場合にも、確実に間隙に充填することができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、半導体基板の主面に、半導体素子と電気的に接続された下地電極を形成する工程と、前記下地電極を覆って保護膜を形成し、前記保護膜の表面から前記下地電極に向かって、前記下地電極を表出させる開口部を形成する工程と、前記保護膜及び前記開口部から臨む前記下地電極の表面を覆って金属膜を形成する工程と、半導体基板を平坦面に吸着固定する第１の吸着ステージに、前記金属膜が形成された半導体基板を前記金属膜側から吸着固定する工程と、前記半導体基板を前記裏面側から吸着固定する第３の吸着ステージと、前記第３の吸着ステージに対して前記半導体基板が吸着固定される面の反対側の面から変位を与える変位手段とを用意し、前記変位手段により前記第３の吸着ステージに変位を与えて、前記第１の吸着ステージに吸着固定された半導体基板の裏面に沿って当接するように変形させる工程と、前記変位を維持した状態で、前記半導体基板を前記裏面側から第３の吸着ステージに吸着固定して、前記金属膜のうち前記開口部の内部に形成された部分のみを残すように切削加工によりパターニングして金属電極を形成する工程と、を備えた、という技術的手段を用いる。
【００１２】
請求項４に記載の発明によれば、半導体基板の主面に、半導体素子と電気的に接続された下地電極を形成し、下地電極を覆って保護膜を形成し、保護膜の表面から下地電極に向かって、下地電極を表出させる開口部を形成し、保護膜及び開口部から臨む下地電極の表面を覆って金属膜を形成し、切削加工により金属膜のうち開口部の内部に形成された部分のみを残すようにパターニングして金属電極を形成することができる。
また、半導体基板を前記裏面側から吸着固定する第２の吸着ステージと、第２の吸着ステージに対して半導体基板が吸着固定される面の反対側の面から変位を与える変位手段とを用意し、変位手段により第２の吸着ステージに変位を与えて、第１の吸着ステージに吸着固定された半導体基板の裏面に沿って当接するように変形させ、この変位を維持した状態で、半導体基板を裏面側から第２の吸着ステージに吸着固定して切削加工によりパターニングして金属電極を形成するため、金属膜の表面の平坦度が向上されているとともに、半導体基板を切削加工の際に吸着固定しても、金属膜の表面が裏面の元の凹凸形状を反映して凹凸が大きい表面形状となることがない。
つまり、金属膜の表面の凹凸差を小さくし、切削加工における切削面と金属膜の表面との距離を所定の範囲（加工の要求精度）内にすることができる。これにより、切削加工の加工精度を向上させることができるため、金属電極形成における製品歩留まりを向上させることができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の半導体装置の金属電極形成方法において、前記変位手段は、変位をそれぞれ制御可能な複数個のアクチュエータを備えている、という技術的手段を用いる。
【００１４】
請求項５に記載の発明によれば、変位手段は、変位をそれぞれ制御可能な複数個のアクチュエータを備えているため、半導体基板の裏面の形状に応じて異なる変位を与えることができるので、第３の吸着ステージを精度良く半導体基板の裏面に沿って当接するように変形させることができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の半導体装置の金属電極形成方法において、前記アクチュエータは、圧電素子を用いた圧電アクチュエータである、という技術的手段を用いる。
【００１６】
請求項６に記載の発明によれば、アクチュエータは、圧電素子を用いた圧電アクチュエータであるため、変位制御の精度を高くすることができる。また、圧電アクチュエータは、バックラッシュが少なく、作動時の発熱量も小さい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
［第１実施形態］
この発明に係る半導体装置の金属電極形成方法の第１実施形態について、図を参照して説明する。図１は、第１実施形態の金属電極形成方法により金属電極が形成された半導体装置の断面説明図である。図２ないし図４は、金属電極形成方法の工程図である。図５は、平坦部を形成するために充填材を充填する方法の変更例の説明図である。
なお、各図では、説明のために一部を拡大し、一部を省略して示している。
【００１８】
パワーカードなどに用いられる半導体装置１０は、シリコン等により形成された半導体基板１１を本体として形成されている。半導体基板１１の主面１１ａには、素子の電極である下地電極１２が、純ＡｌやＡｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−ＣｕなどのＡｌ合金などにより形成されている。
【００１９】
主面１１ａと下地電極１２の一部とを覆って絶縁材料からなる保護膜１３が形成されている。保護膜１３は、例えば、厚さ１〜２０μｍのポリイミド系樹脂により形成されている。
保護膜１３には、表面から下地電極１２に向かって開口して形成され、下地電極１２を表出させる開口部１３ａが形成されている。
ここで、保護膜１３の上面に対して開口部１３ａから臨む下地電極１２の表面１２ａが引っ込むように段差が形成されている。
【００２０】
開口部１３ａにより表出した下地電極１２の表面１２ａを覆って、配線が接続される金属電極１５が形成されている。金属電極１５は、下地電極１２側から積層形成したＴｉ／Ｎｉ／Ａｕ膜やＮｉ／Ａｕ膜などにより形成され、下地電極１２と電気的に接続されている。
【００２１】
次に、金属電極１５の形成方法について説明する。
まず、図２（Ａ）に示すように、図示しない半導体素子が形成された半導体基板１１を用意し、ホトリソグラフィー法によりパターニングされ、半導体素子と電気的に接続された下地電極１２を主面１１ａに形成する。
【００２２】
次に、スピンコート法などによりポリイミド系樹脂からなる厚さが例えば１０μｍの保護膜１３を形成し、下地電極１２を表出させる開口部１３ａをホトリソグラフィー法により表面から下地電極１２に向かって開口して形成する。
ここで、保護膜１３の上面に対して開口部１３ａから臨む下地電極１２の表面１２ａが引っ込むような段差を形成する。
【００２３】
続いて、図２（Ｂ）に示すように、下地電極１２及び保護膜１３を覆って、めっき法、スパッタ法などにより金属膜１４を形成する。金属膜１４は、Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕ膜、Ｎｉ／Ａｕ膜のような積層膜でもよいし、単層の金属膜でもよい。
【００２４】
続いて、図２（Ｃ）に示すように、平面だしされた吸着面２５ａを有する表面吸着ステージ２５に半導体基板１１の表面部１１ｃを吸着固定する。このとき、吸着面２５ａにおいて発生する吸着力により、表面部１１ｃの平坦度が向上される。
ここで、表面部１１ｃとは、金属膜１４のうち、保護膜１３を覆っている部分を示す。
【００２５】
続いて、図３（Ｄ）に示すように、平面だしされた基準面２６ａを有する平坦化ステージ２６を用意し、基準面２６ａが表面吸着ステージ２５の吸着面２５ａと平行になるように配置する。そして、基準面２６ａと裏面１１ｂとからなる間隙に、裏面１１ｂの端部から、充填材を充填し、硬化させて、下面が平坦な平坦部１６を形成する。
ここで、充填材として、加熱により流動性を有する材料、例えば、ポリカーボネートのような熱可塑性樹脂が好適に用いられる。このような充填材を用いると、加熱により流動性がある状態で間隙を充填し、冷却するだけで硬化させることができるので、平坦部１６を容易に形成することができる。
また、基準面２６ａと裏面１１ｂとの間隔は、樹脂が間隙に流れこんで裏面１１ｂの凹凸を埋めて平坦にすることができる間隔を設けてあればよく、例えば１ｍｍ以内になるように設定する。
【００２６】
続いて、図３（Ｅ）に示すように、半導体基板１１から表面吸着ステージ２５及び平坦化ステージ２６を取り外し、裏面１１ｂに形成された平坦部１６において半導体基板１１を裏面吸着ステージ２７に吸着固定する。
【００２７】
続いて、図４（Ｆ）に示すように、裏面吸着ステージ２７と平行に設定された切削面Ｐに沿ってバイト３１により金属膜１４の表面から切削加工を行い、金属膜１４をパターニングして金属電極１５を形成する。
【００２８】
本実施形態では、バイト３１と半導体装置１０との相対速度は２０ｍ／ｓ、切削加工のピッチは７０μｍに設定した。また、バイト３１の金属膜１４に対する高さ精度は０．１μｍ以下とした。
【００２９】
上述の切削条件で、半導体基板１１の主面１１ａ全面にわたって切削加工を行うことにより、保護膜１３の上面上に位置する金属膜１４を除去し、開口部１３ａの内部にのみ金属膜１４を残すようにパターニングして金属電極１５を形成することができる。
【００３０】
そして、図４（Ｇ）に示すように、半導体基板１１を裏面吸着ステージ２７から取り外し、加熱、溶剤などにより平坦部１６を除去することにより、半導体基板１１に金属電極１５を形成することができる。
【００３１】
上述の工程によれば、半導体基板１１の主面１１ａ全面にわたって切削加工を行うことにより、保護膜１３の上面上に位置する金属膜１４を除去し、開口部１３ａの内部にのみ金属膜１４を残すようにパターニングして金属電極１５を形成することができる。
【００３２】
また、裏面１１ｂには、表面吸着ステージ２５により表面部１１ｃが平面だしされた状態で、裏面１１ｂの凹凸を平坦化する平坦部１６が形成されているため、表面部１１ｃの平坦度が向上されているとともに、半導体基板１１を裏面吸着ステージ２７に吸着固定しても、表面部１１ｃが裏面１１ｂの元の凹凸形状を反映して凹凸が大きい表面形状となることがない。
つまり、表面部１１ｃの凹凸差を小さくし、切削面Ｐと表面部１１ｃとの距離を所定の範囲（加工の要求精度）内にすることができる。これにより、切削加工の加工精度を向上させることができるため、金属電極形成における製品歩留まりを向上させることができる。
【００３３】
（変更例）
平坦部１６を形成する充填材として、樹脂以外に、ワックス、はんだ、インジウム合金などの低融点材料を用いることもできる。
平坦化ステージ２６を透明な材料、例えば、ガラス、アクリルなどで形成し、充填材として光硬化性樹脂を用いることもできる。この構成を用いる場合、光硬化性樹脂を間隙に充填した後に、平坦化ステージ２６の下面から紫外線を照射して硬化させることにより平坦部１６を形成することができる。
【００３４】
充填材の充填は、図３（Ｄ）を参照して説明した方法に限定されるものではない。例えば、まず、図５（Ａ）に示すように、充填材を平坦化ステージ２６の基準面２６ａ上に塗布し、図５（Ｂ）に示すように、裏面１１ｂに押しあてることにより充填することもできる。これによれば、例えば、粘度が高く間隙に侵入しにくい材料を用いた場合にも、確実に充填材を間隙に充填することができる。
【００３５】
図４（Ｆ）に示す切削工程では、半導体基板１１から平坦化ステージ２６を取り外さずに、平坦化ステージ２６ごと吸着固定して切削加工してもよい。また、半導体装置１０の動作などに悪影響を及ぼさないならば、平坦部１６は除去しなくてもよい。
【００３６】
［第１実施形態の効果］
（１）半導体基板１１の主面１１ａに、半導体素子と電気的に接続された下地電極１２を形成し、下地電極１２を覆って保護膜１３を形成し、保護膜１３の表面から下地電極１２に向かって、下地電極１２を表出させる開口部１３ａを形成し、保護膜１３及び開口部１３ａから臨む下地電極１２の表面を覆って金属膜１４を形成し、切削面Ｐにおいて切削を行う切削加工により、金属膜１４のうち開口部１３ａの内部に形成された部分のみを残すようにパターニングして金属電極１５を形成することができる。
また、裏面１１ｂには、表面吸着ステージ２５により表面部１１ｃが平面だしされた状態で、裏面１１ｂの凹凸を平坦化する平坦部１６が形成されているため、表面部１１ｃの平坦度が向上されているとともに、半導体基板１１を裏面吸着ステージ２７に吸着固定しても、表面部１１ｃが裏面１１ｂの元の凹凸形状を反映して凹凸が大きい表面形状となることがない。
つまり、表面部１１ｃの凹凸差を小さくし、切削面Ｐと表面部１１ｃとの距離を所定の範囲（加工の要求精度）内にすることができる。これにより、切削加工の加工精度を向上させることができるため、金属電極形成における製品歩留まりを向上させることができる。
【００３７】
（２）充填材として、加熱により流動性を有する材料、例えば、ポリカーボネートのような熱可塑性樹脂を用いるため、加熱により流動性がある状態で間隙を充填し、冷却するだけで硬化させることができるので、平坦部１６を容易に形成することができる。
【００３８】
（３）平坦部１６を形成する工程において、充填材を平坦化ステージ２６の基準面２６ａ上に塗布し、裏面１１ｂに押しあてることにより充填する構成を採用した場合には、粘度が高く間隙に侵入しにくい材料を用いた場合にも、確実に充填材を基準面２６ａと裏面１１ｂとからなる間隙に充填することができる。
【００３９】
［第２実施形態］
この発明に係る半導体装置の金属電極形成方法の第２実施形態について、図を参照して説明する。図６は、第２実施形態の金属電極形成方法で用いる変位制御吸着装置の説明図である。図６（Ａ）は、断面図であり、図６（Ｂ）は、半導体基板側から見た平面説明図である。図７及び図８は、第２実施形態の金属電極形成方法の工程図である。
なお、第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を使用するとともに説明を省略する。
【００４０】
第２実施形態の金属電極形成方法で用いる変位制御吸着装置２０の構成について、図６（Ａ）及び（Ｂ）を参照して説明する。
変位制御吸着装置２０は、半導体基板１１を載置するステージ２１と、半導体基板１１を吸着固定するための吸着装置２２と、半導体基板１１に裏面１１ｂから変位を与えるための変位装置２３と、これらの装置を制御するための制御コンピュータ２４とから構成されている。
【００４１】
ステージ２１は、吸着ステージ２１ｂと下部ステージ２１ｃとの間に中空部２１ｄを有する中空形状に形成されており、吸着ステージ２１ｂには、半導体基板１１を吸着固定する吸着面２１ａと、真空ポンプなどの吸着装置２２を用いて中空部２１ｄを減圧することにより生じる吸着力を半導体基板１１に作用させる吸着孔２１ｅとが形成されている。
【００４２】
吸着ステージ２１ｂは、変位装置２３による変位を半導体基板１１に加えるために、変形しやすく形成されている。ここでは、吸着ステージ２１ｂは、厚さ１ｍｍの板状のステンレス鋼により形成されている。
下部ステージ２１ｃには、吸着装置２２を接続するための減圧孔２１ｆと変位装置２３とが設けられている。
【００４３】
本実施形態では、変位装置２３として、複数個の圧電アクチュエータ２３ａを用いた。圧電アクチュエータ２３ａは、所定の間隔、例えば１ｃｍ間隔で格子状に配置されており、吸着ステージ２１ｂの裏面２１ｇに当接し、上向きの変位を発生させることができるように設けられている。なお、図６（Ａ）及び（Ｂ）には、便宜上、縦４個、横４個ずつの計１６個の圧電アクチュエータ２３ａが配置されている場合を例示した。各圧電アクチュエータ２３ａは、制御コンピュータ２４により独立して変位を制御することができ、それぞれ異なる変位を発生させることができる。ここで、圧電アクチュエータ２３ａは、変位制御の精度が高く、バックラッシュが少ないとともに、作動時の発熱量も小さい。
【００４４】
第２実施形態の金属電極形成方法では、第１実施形態の図２（Ｃ）に示した工程までは同じなので、続く工程から説明する。図２（Ｃ）に示した工程に続いて、図７（Ａ）に示すように、変位制御吸着装置２０を用意し、変位装置２３の圧電アクチュエータ２３ａに上向きの変位を与えて、半導体基板１１の裏面１１ｂに沿うように吸着ステージ２１ｂを当接させる。
このとき、各圧電アクチュエータ２３ａの誘電率（容量）を制御コンピュータ２４によりモニターし、吸着ステージ２１ｂが裏面１１ｂに沿うように当接していることを検知する。
【００４５】
続く工程では、図７（Ｂ）に示すように、変位装置２３の圧電アクチュエータ２３ａの変位を維持した状態で、半導体基板１１を吸着ステージ２１ｂに吸着固定し、表面吸着ステージ２５を取り外す。
このとき、制御コンピュータ２４により検出された各圧電アクチュエータ２３ａの誘電率（容量）に基づいて、各圧電アクチュエータ２３ａにその変位を維持するための電圧が印加されて変位が維持されている。
【００４６】
続いて、図８（Ｃ）に示すように、吸着ステージ２１ｂと平行に設定された切削面Ｐに沿ってバイト３１により金属膜１４の表面から切削加工を行い、金属膜１４をパターニングして金属電極１５を形成する。
【００４７】
そして、図８（Ｄ）に示すように、圧電アクチュエータ２３ａの変位を解除して、半導体基板１１をステージ２１から外すことにより、半導体基板１１に金属電極１５を形成することができる。
【００４８】
上述の工程によれば、表面吸着ステージ２５により表面部１１ｃが平面だしされた状態を維持するように、圧電アクチュエータ２３ａにより半導体基板１１の裏面１１ｂから変位が与えられ、半導体基板１１を吸着ステージ２１ｂに吸着固定したときにその変位を維持することができる。
これにより、表面部１１ｃの平坦度が向上されるとともに、半導体基板１１を吸着ステージ２１ｂに吸着固定しても、表面部１１ｃが裏面１１ｂの元の凹凸形状を反映して凹凸が大きい表面形状となることがない。
つまり、表面部１１ｃの凹凸差を小さくし、切削面Ｐと表面部１１ｃとの距離を所定の範囲（加工の要求精度）内にすることができる。これにより、切削加工の加工精度を向上させることができるため、金属電極形成における製品歩留まりを向上させることができる。
【００４９】
（変更例）
上述した実施形態では、変位装置として圧電アクチュエータ２３ａを用いたが、これに限定されるものではなく、変位を制御して加えることができればよく、例えば、電磁ソレノイド、油圧アクチュエータなどを用いることもできる。この構成を用いると、圧電アクチュエータ２３ａより大きな変位を発生させることができる。
【００５０】
吸着ステージ２１ｂに貫通孔を形成し、圧電アクチュエータ２３ａを直接接触させて変位を加えてもよい。この構成を用いると、変位を与える際に吸着ステージ２１ｂを介さないので、圧電アクチュエータ２３ａが変位を発生するために必要な力を小さくすることができるので、小型の圧電アクチュエータを使用することができる。
【００５１】
［第２実施形態の効果］
（１）表面吸着ステージ２５により表面部１１ｃが平面だしされた状態を維持するように、圧電アクチュエータ２３ａにより半導体基板１１の裏面１１ｂから変位が与えられ、半導体基板１１を吸着ステージ２１ｂに吸着固定したときにその変位を維持することができる。
これにより、表面部１１ｃの平坦度が向上されるとともに、半導体基板１１を吸着ステージ２１ｂに吸着固定しても、表面部１１ｃが裏面１１ｂの元の凹凸形状を反映して凹凸が大きい表面形状となることがない。
つまり、表面部１１ｃの凹凸差を小さくし、切削面Ｐと表面部１１ｃとの距離を所定の範囲（加工の要求精度）内にすることができる。これにより、切削加工の加工精度を向上させることができるため、金属電極形成における製品歩留まりを向上させることができる。
【００５２】
（２）変位装置２３は、変位をそれぞれ制御可能な複数個の圧電アクチュエータ２３ａを備えているため、半導体基板１１の裏面１１ｂの形状に応じて吸着ステージ２１ｂに異なる変位を与えることができるので、吸着ステージ２１ｂを精度良く裏面１１ｂの形状に沿って当接させることができ、表面吸着ステージ２５により表面部１１ｃが平面だしされた状態を精度良く維持することができる。また、圧電アクチュエータ２３ａは、変位制御の精度を高く、バックラッシュが少ないとともに、作動時の発熱量も小さい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】第１実施形態の金属電極形成方法により金属電極が形成された半導体装置の断面説明図である。
【図２】第１実施形態の金属電極形成方法の工程図である。
【図３】第１実施形態の金属電極形成方法の工程図である。
【図４】第１実施形態の金属電極形成方法の工程図である。
【図５】平坦部を形成するために充填材を充填する方法の変更例の説明図である。
【図６】第２実施形態の金属電極形成方法で用いる変位制御吸着装置の説明図である。図６（Ａ）は、断面図であり、図６（Ｂ）は、半導体基板側から見た平面説明図である。
【図７】第２実施形態の金属電極形成方法の工程図である。
【図８】第２実施形態の金属電極形成方法の工程図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０ 半導体装置
１１ 半導体基板
１１ａ 主面
１１ｂ 裏面
１１ｃ 表面部
１２ 下地電極
１３ 保護膜
１３ａ 開口部
１４ 金属膜
１５ 金属電極
２０ 変位制御吸着装置
２１ａ 吸着ステージ（第３の吸着ステージ）
２３ 変位装置（変位手段）
２３ａ 圧電アクチュエータ
２５ 表面吸着ステージ（第１の吸着ステージ）
２５ａ 吸着面（平坦面）
２６ 平坦化ステージ（第２の平坦面を備えたステージ）
２６ａ 基準面（第２の平坦面）
２７ 裏面吸着ステージ（第２の吸着ステージ）
Ｐ 切削面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の主面に、半導体素子と電気的に接続された下地電極を形成する工程と、
前記下地電極を覆って保護膜を形成し、前記保護膜の表面から前記下地電極に向かって、前記下地電極を表出させる開口部を形成する工程と、
前記保護膜及び前記開口部から臨む前記下地電極の表面を覆って金属膜を形成する工程と、
半導体基板を平坦面に吸着固定する第１の吸着ステージに、前記金属膜が形成された半導体基板を前記金属膜側から吸着固定する工程と、
前記第１の吸着ステージの平坦面と平行に設定された第２の平坦面を備えたステージを用意し、前記半導体基板の主面に対向する裏面と前記第２の平坦面との間隙に充填材を充填し硬化させることにより前記裏面を平坦にする平坦部を形成する工程と、
前記平坦部が形成された半導体基板を前記平坦部側から第２の吸着ステージに吸着固定して、前記金属膜のうち前記開口部の内部に形成された部分のみを残すように切削加工によりパターニングして金属電極を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体装置の金属電極形成方法。
【請求項２】
前記充填材は、加熱により流動性を有する材料からなることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の金属電極形成方法。
【請求項３】
前記平坦部を形成する工程において、前記充填材を前記第２の平坦面上に塗布し、前記半導体基板の裏面に押しあてることにより、前記充填材を前記裏面と前記第２の平坦面との間隙に充填することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置の金属電極形成方法。
【請求項４】
半導体基板の主面に、半導体素子と電気的に接続された下地電極を形成する工程と、
前記下地電極を覆って保護膜を形成し、前記保護膜の表面から前記下地電極に向かって、前記下地電極を表出させる開口部を形成する工程と、
前記保護膜及び前記開口部から臨む前記下地電極の表面を覆って金属膜を形成する工程と、
半導体基板を平坦面に吸着固定する第１の吸着ステージに、前記金属膜が形成された半導体基板を前記金属膜側から吸着固定する工程と、
前記半導体基板を前記裏面側から吸着固定する第３の吸着ステージと、前記第３の吸着ステージに対して前記半導体基板が吸着固定される面の反対側の面から変位を与える変位手段とを用意し、前記変位手段により前記第３の吸着ステージに変位を与えて、前記第１の吸着ステージに吸着固定された半導体基板の裏面に沿って当接するように変形させる工程と、
前記変位を維持した状態で、前記半導体基板を前記裏面側から第３の吸着ステージに吸着固定して、前記金属膜のうち前記開口部の内部に形成された部分のみを残すように切削加工によりパターニングして金属電極を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体装置の金属電極形成方法。
【請求項５】
前記変位手段は、変位をそれぞれ制御可能な複数個のアクチュエータを備えていることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の金属電極形成方法。
【請求項６】
前記アクチュエータは、圧電素子を用いた圧電アクチュエータであることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の金属電極形成方法。
【請求項１】
半導体基板の主面に、半導体素子と電気的に接続された下地電極を形成する工程と、
前記下地電極を覆って保護膜を形成し、前記保護膜の表面から前記下地電極に向かって、前記下地電極を表出させる開口部を形成する工程と、
前記保護膜及び前記開口部から臨む前記下地電極の表面を覆って金属膜を形成する工程と、
半導体基板を平坦面に吸着固定する第１の吸着ステージに、前記金属膜が形成された半導体基板を前記金属膜側から吸着固定する工程と、
前記第１の吸着ステージの平坦面と平行に設定された第２の平坦面を備えたステージを用意し、前記半導体基板の主面に対向する裏面と前記第２の平坦面との間隙に充填材を充填し硬化させることにより前記裏面を平坦にする平坦部を形成する工程と、
前記平坦部が形成された半導体基板を前記平坦部側から第２の吸着ステージに吸着固定して、前記金属膜のうち前記開口部の内部に形成された部分のみを残すように切削加工によりパターニングして金属電極を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体装置の金属電極形成方法。
【請求項２】
前記充填材は、加熱により流動性を有する材料からなることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の金属電極形成方法。
【請求項３】
前記平坦部を形成する工程において、前記充填材を前記第２の平坦面上に塗布し、前記半導体基板の裏面に押しあてることにより、前記充填材を前記裏面と前記第２の平坦面との間隙に充填することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置の金属電極形成方法。
【請求項４】
半導体基板の主面に、半導体素子と電気的に接続された下地電極を形成する工程と、
前記下地電極を覆って保護膜を形成し、前記保護膜の表面から前記下地電極に向かって、前記下地電極を表出させる開口部を形成する工程と、
前記保護膜及び前記開口部から臨む前記下地電極の表面を覆って金属膜を形成する工程と、
半導体基板を平坦面に吸着固定する第１の吸着ステージに、前記金属膜が形成された半導体基板を前記金属膜側から吸着固定する工程と、
前記半導体基板を前記裏面側から吸着固定する第３の吸着ステージと、前記第３の吸着ステージに対して前記半導体基板が吸着固定される面の反対側の面から変位を与える変位手段とを用意し、前記変位手段により前記第３の吸着ステージに変位を与えて、前記第１の吸着ステージに吸着固定された半導体基板の裏面に沿って当接するように変形させる工程と、
前記変位を維持した状態で、前記半導体基板を前記裏面側から第３の吸着ステージに吸着固定して、前記金属膜のうち前記開口部の内部に形成された部分のみを残すように切削加工によりパターニングして金属電極を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体装置の金属電極形成方法。
【請求項５】
前記変位手段は、変位をそれぞれ制御可能な複数個のアクチュエータを備えていることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の金属電極形成方法。
【請求項６】
前記アクチュエータは、圧電素子を用いた圧電アクチュエータであることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の金属電極形成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−５４９５５（Ｐ２００９−５４９５５Ａ）
【公開日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２２２７６２（Ｐ２００７−２２２７６２）
【出願日】平成１９年８月２９日（２００７．８．２９）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月２９日（２００７．８．２９）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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