CN117637574A - 晶片的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供晶片的加工方法，将晶片贴合于支承基板而提高晶片的平坦性。具有正面和与该正面相对的背面的晶片的加工方法具有如下步骤：准备步骤，准备具有支承该晶片的支承面的支承基板；亲水化步骤，对该晶片的该正面或该支承基板的该支承面的一方或双方实施亲水化处理；接合步骤，在该亲水化步骤之后，使该晶片的该正面与该支承基板的该支承面面对而接合，形成接合晶片；第1加热步骤，将该接合晶片加热至第1温度；加工步骤，在该第1加热步骤之后，对该接合晶片所包含的该晶片从该背面侧进行加工；第2加热步骤，在该加工步骤之后，将该接合晶片加热至比该第1温度高的第2温度；和剥离步骤，在该第2加热步骤之后将该晶片从该支承基板剥离。

Description

晶片的加工方法
技术领域
本发明涉及晶片的加工方法，将正面侧形成有多个器件的晶片贴合于支承基板，对贴合于支承基板的晶片进行加工，并将加工后的晶片从支承基板剥离。
背景技术
IC(Integrated Circuit：集成电路)等器件芯片是在移动电话和个人计算机等各种电子设备中不可缺少的结构要素。这样的芯片例如通过将正面侧形成有多个器件的晶片磨削至期望的厚度之后沿着多个器件的边界形成贯通晶片的分割槽而制造。
近年来，为了芯片的高容量化和小型化，实现了将DRAM(Dynamic Random AccessMemory：动态随机存取存储器)等多个芯片层叠而一体化的技术。在该技术中，要求层叠的各芯片预先薄化至10μm以下的厚度，但薄化至这样的厚度后的晶片的处理并不容易。因此，采用如下的方法(参照专利文献1)：利用后续能够剥离的粘接材料将支承基板贴合在薄化前的晶片上。
另外，随着晶片的薄化的深入化，还要求薄化后的晶片的厚度的均匀性、平坦度(TTV：Total Thickness Valuation，总厚度估值)的提升。具体而言，对于薄化至厚度10μm的晶片，要求0.5μm以下的平坦度。
专利文献1：日本特开2004-153193号公报
然而，在使用粘接材料将晶片贴合于支承基板的情况下，为了精加工成平坦性高的晶片，不仅要使用平坦度极高的支承基板，要形成的粘接材料层的平坦度需要极高。
平坦性足够高的支承基板通过利用磨削装置预先对支承基板进行加工而得到。与此相对，提高涂布于支承基板等的粘接材料的平坦性并不容易。例如，在利用支承基板和晶片夹住粘接材料之后为了使粘接材料固化而照射了紫外线时，会不均匀地产生粘接材料的收缩。因此，形成的粘接材料层的平坦性容易降低。
发明内容
本发明是鉴于该问题点而完成的，其目的在于提供晶片的加工方法，能够按照提高贴合于支承基板的晶片的平坦性的方式进行加工。
根据本发明，提供晶片的加工方法，该晶片具有正面和与该正面相对的背面，其特征在于，该晶片的加工方法具有如下的步骤：准备步骤，准备具有对该晶片进行支承的支承面的支承基板；亲水化步骤，对该晶片的该正面或该支承基板的该支承面的一方或双方实施亲水化处理；接合步骤，在该亲水化步骤之后，使该晶片的该正面与该支承基板的该支承面面对而进行接合，形成接合晶片；第1加热步骤，将该接合晶片加热至第1温度而提高该晶片和该支承基板的接合强度；加工步骤，在该第1加热步骤之后，对该接合晶片所包含的该晶片从该背面侧进行加工；第2加热步骤，在该加工步骤之后，将该接合晶片加热至比该第1温度高的第2温度，使该晶片和该支承基板的该接合强度降低；以及剥离步骤，在该第2加热步骤之后，将该晶片从该支承基板剥离。
优选在该亲水化步骤中，该亲水化处理后的该晶片的该正面或该支承基板的该支承面与滴加的纯水的接触角为10°以上且50°以下。
另外，优选在该亲水化步骤中，在该晶片的该正面或该支承基板的该支承面的一方或双方，对外周区域实施该亲水化处理，在比该外周区域靠内侧的位置不进行该亲水化处理。
而且，优选在该第1加热步骤中，对该接合晶片的外周区域进行加热。
另外，优选在该第2加热步骤中，对该接合晶片的该外周区域进行加热。
而且，优选该亲水化步骤通过使在大气压下产生的等离子体与该晶片的该正面或该支承基板的该支承面的一方或双方接触而实施亲水化处理。
另外，优选该支承基板的该支承面具有与该晶片的该正面对应的外形。
而且，优选该第1温度为150℃以上且低于250℃，该第2温度为250℃以上且350℃以下。
在本发明的一个方式的晶片的加工方法中，对晶片的正面和支承基板的支承面的一方或双方预先实施亲水化处理，之后使晶片的正面与支承基板的支承面相对地接合而形成接合晶片。然后，在从背面侧对接合晶片所包含的晶片进行加工之后，将晶片从支承基板剥离。
根据该方法，能够按照不使用粘接材料的方式利用支承基板对晶片进行支承。因此，不会产生粘接材料层所引起的厚度的均匀性、平坦性的降低，能够对支承于支承基板的晶片进行加工。
因此，根据本发明的一个方式，提供能够按照提高平坦性的方式对贴合于支承基板的晶片进行加工的晶片的加工方法。
附图说明
图1的(A)是示意性示出支承基板的立体图，图1的(B)是示意性示出晶片的一例的立体图。
图2是示意性示出亲水化步骤的立体图。
图3的(A)是示意性示出接合步骤的立体图，图3的(B)是示意性示出接合晶片的立体图。
图4是示意性示出一例的第1加热步骤的立体图。
图5的(A)是示意性示出在另一例的第1加热步骤中使用的激光退火单元和保持台的立体图，图5的(B)是示意性示出另一例的第1加热步骤的立体图。
图6是示意性示出加工装置的立体图。
图7是示意性示出加工步骤的立体图。
图8的(A)是示意性示出一例的第2加热步骤的立体图，图8的(B)是示意性示出另一例的第2加热步骤的立体图。
图9是示意性示出剥离步骤的立体图。
图10是示意性示出剥离步骤的剖视图。
图11是示出亲水化处理条件与润湿性的关系的一例的图。
图12是示出晶片的加工方法的流程的流程图。
标号说明
1：晶片；1a：正面；1b：背面；3：分割预定线；5：器件；7：外周区域；9：器件形成区域；11：支承基板；11a：支承面；11b：背面；13：接合晶片；2：大气压等离子体照射装置；4：保持台；4a：保持面；6：台旋转轴线；8：等离子体照射单元；10：等离子体；12：加热装置；14：加热保持台；14a：保持面；16：加热装置；18：台旋转轴；20：冷却保持台；20a：保持面；22：激光退火部；24：激光束；26：加工装置；28：基台；30：保持台；30a：保持面；30b：多孔部件；30c：框体；30d：台旋转轴线；32：支承结构；34：加工单元；36：升降单元；38：导轨；40：升降板；42：滚珠丝杠；44：电动机；46：支承体；48：主轴壳体；50：主轴；50a：主轴旋转轴线；52：磨轮安装座；54：加工器具(磨削磨轮)；56：磨轮基台；58：磨具部；60：固定器具；62：剥离装置；64：旋转台；66：剥离板。
具体实施方式
参照附图，对本发明的实施方式进行说明。图1的(B)是示意性示出利用本实施方式的晶片的加工方法加工的晶片1的立体图。晶片1例如由硅(Si)等半导体材料形成为圆板状。在晶片1的正面1a上设定有相互交叉的多条分割预定线3，在晶片1的正面1a的由分割预定线3划分的各区域中形成有器件5。
多个器件5分别包含用于构成例如IC、半导体存储器或图像传感器的元件。另外，多个器件5的边界例如呈格子状延伸。并且，当沿着分割预定线3切断晶片1时，能够制造分别具有器件5的器件芯片。
另外，晶片1的材质、形状、构造或大小等没有限制。晶片1例如也可以由硅以外的半导体材料(例如碳化硅(SiC)或氮化镓(GaN)等)构成。同样地，器件5的种类、数量、形状、构造、大小或配置等也没有限制。
晶片1的外周缘被倒角，即，在晶片1的外周缘形成有倒角部。换言之，晶片1的侧面按照向外侧凸出的方式弯曲。另外，在晶片1中，正面1a和与正面1a相对的背面1b平行，厚度的局部偏差也极小。
并且，也可以在晶片1的正面1a上设置覆盖器件5的绝缘膜。绝缘膜例如由氧化硅膜(SiO2膜)、氮化硅膜(SiN膜)、氮氧化硅膜(SiON膜)、添加氮的碳化硅膜(SiCN膜)或有机树脂膜等构成。覆盖器件5的绝缘膜也可以通过CMP(Chemical Mechanical Polishing：化学机械抛光)等方法使上表面平坦化。当上表面进行了平坦化时，晶片1的正面1a的凹凸变得极小。
图1的(A)是示意性示出粘贴于晶片1的支承基板11的一例的立体图。在本实施方式的晶片1的加工方法中，为了保护器件5等而在晶片1的正面1a侧粘贴支承基板11而形成接合晶片，对包含于接合晶片的状态的晶片1进行加工。
对支承基板11进行说明。支承基板11具有与晶片1的正面1a对应的外形。例如，支承基板11形成为形状与晶片1相同的圆板状。支承基板11例如能够使用与形成器件5之前的晶片1等同的部件。但是，支承基板11并不限于此。
支承基板11具有对晶片1进行支承的支承面11a和与支承面11a相对的背面11b。为了对利用支承基板11进行了支承的晶片1适当地进行加工，支承基板11的支承面11a和背面11b的凹凸极小，与晶片1的正面1a和背面1b同样地平坦。另外，支承基板11的支承面11a和背面11b相互平行，支承基板11的厚度的局部偏差也极小。
以往，在将支承基板11粘贴于晶片1时利用粘接材料。但是，不容易将被晶片1和支承基板11夹住的粘接材料层形成为均匀的厚度。在利用支承基板11和晶片1夹住粘接材料之后为了使粘接材料固化而照射紫外线时，有时会不均匀地产生粘接材料的收缩，形成的粘接材料层的平坦性容易降低。
因此，即使利用粘接材料将晶片1和支承基板11粘贴而形成贴合晶片并对成为贴合晶片的状态的晶片1进行加工，由于粘接材料层的原因也无法高精度地加工晶片1。因此，在本实施方式的晶片的加工方法中，按照不使用粘接材料的方式使晶片1和支承基板11贴合，然后对晶片1进行加工。以下，对本实施方式的晶片的加工方法进行详细叙述。
图12是示出本实施方式的晶片的加工方法的各步骤的流程的流程图。在图12所示的本实施方式的晶片的加工方法中，首先，实施如下的准备步骤S10：准备具有对晶片1进行支承的支承面11a的支承基板11。
例如，在准备步骤S10中，作为支承基板11，准备也能够在器件芯片的制造中使用的未形成器件5的晶片。或者，也可以对虽然形成有器件但因某些理由成为瑕疵品的晶片进行加工，将器件去除而平坦化，由此准备支承基板11。这样，支承基板11的筹措方法没有限制。
另外，在准备步骤S10中，也可以对支承基板11的支承面11a和背面11b上形成的凹凸的大小即平坦性进行评价。另外，也可以对支承基板11的支承面11a和背面11b的平行的程度即支承基板11的厚度的均匀性进行评价。而且，在准备步骤S10中，也可以对支承基板11实施CMP等加工以便使平坦性和厚度的均匀性满足规定的水准。
在此，具体地说明对准备步骤S10中准备的支承基板11的支承面11a要求的平坦性的一例。支承基板11的支承面11a例如优选表面粗糙度(Rms)为3nm以下。当支承面11a的表面粗糙度(Rms)为3nm以下时，如之后说明的那样，能够将支承基板11的支承面11a良好地接合于晶片1的正面1a。
另外，在准备步骤S10中，在形成有器件5的晶片1的正面1a(将器件5覆盖的绝缘膜的上表面)的平坦性不满足规定的水准的情况下，也可以对晶片1的正面1a实施提高平坦性的CMP等加工。更详细而言，可以使用浆料(该浆料在用于半导体元件的势垒金属去除的CMP中使用)，对晶片1的正面1a以50nm左右的厚度实施CMP。或者，在准备步骤S10中，准备实施了这样的CMP的晶片1。
接着，为了准备晶片1与支承基板11的接合，实施如下的亲水化步骤S20：对晶片1的正面1a或支承基板11的支承面11a的一方或双方实施亲水化处理。关于亲水化步骤S20，通过使在大气压下产生的等离子体(大气压等离子体)与晶片1的正面1a或支承基板11的支承面11a的一方或双方接触而实施亲水化处理。
以下，以对晶片1的正面1a实施亲水化处理的情况为例进行说明。图2是示意性示出对正面1a实施亲水化处理的晶片1的立体图。在图2中，作为亲水化处理的一例，示出了实施大气压等离子体照射的大气压等离子体照射装置2。
大气压等离子体照射装置2具有能够在大气压下对载置于旋转支承台4的晶片1照射等离子体10的等离子体照射单元8。旋转支承台4的上表面成为保持面4a，优选能够对载置于保持面4a的晶片1进行保持。例如，旋转支承台4通过对载置于保持面4a的晶片1作用负压而对晶片1进行吸引保持。
另外，旋转支承台4与电动机等未图示的旋转驱动源连接，能够绕与保持面4a大致垂直的台旋转轴线6旋转。等离子体照射单元8配设于旋转支承台4的保持面4a的一端的上方，具有朝向保持面4a照射等离子体10的功能。
在此，对等离子体照射单元8的结构进行说明。等离子体照射单元8例如能够利用TDK Electronics AG公司(东电化电子股份有限公司)的等离子体发生装置“CeraPlas(注册商标)元件”。但是，等离子体照射单元8不限于此，能够利用能够在大气压下形成等离子体10的任意的等离子体发生装置。
在亲水化步骤S20中，例如在使晶片1的作为被接合面的正面1a朝向上方的状态下将晶片1载置于旋转支承台4的保持面4a上，利用旋转支承台4对晶片1进行吸引保持。之后，一边从等离子体照射单元8对晶片1的正面1a以规定的条件照射等离子体10，一边使旋转支承台4绕台旋转轴线6旋转1圈以上。于是，对晶片1的正面1a的外周区域7进行亲水化处理。
接着，对亲水化步骤S20中的等离子体照射条件的一例进行说明。例如，通过等离子体照射单元8使种类气体产生空气的等离子体，并以50sccm的流量喷射等离子体10。从等离子体照射单元8的喷出口到晶片1的正面1a的距离为10mm左右，对晶片1的正面1a的直径为10mm左右的区域照射等离子体。然后，在将等离子体照射区域的外周缘定位于晶片1的正面1a的外周缘的状态下，使旋转支承台4以每分钟3°以上且30°以下的旋转速度旋转。
另外，也可以取代晶片1的正面1a而对支承基板11的支承面11a实施亲水化处理。另外，也可以对晶片1的正面1a和支承基板11的支承面11a双方实施亲水化处理。对支承基板11的支承面11a实施亲水化处理的步骤与对晶片1的正面1a实施亲水化处理的上述步骤相同。对支承基板11的支承面11a照射等离子体的条件可以与对晶片1的正面1a照射等离子体的条件相同。
不过，亲水化步骤S20中的等离子体照射条件不限于此。能够在使晶片1的正面1a或支承基板11的支承面11a成为规定的性质的范围内变更等离子体照射条件。另外，在对晶片1的正面1a和支承基板11的支承面11a双方实施亲水化处理的情况下，双方的条件无需相同。
在此，说明通过大气压等离子体的照射而产生于晶片1的正面1a等的现象。在照射大气压等离子体之前，在置于空气中的晶片1等上附着有无数漂浮于大气中的有机分子。然后，当对晶片1的正面1a等照射大气压等离子体时，在被照射区域中有机分子被去除并附着大气中的水分子，或者有机分子发生分解，晶片1的正面1a被无数的羟基(OH基)终止。
当对晶片1的正面1a等导入羟基时，晶片1的正面1a等的亲水性提高。因此，等离子体的照射所实现的晶片1的正面1a的改质的进行程度能够通过等离子体的被照射区域的亲水性的程度(润湿性)来评价，能够通过向该被照射区域滴加水时的水相对于晶片1的正面1a等的接触角来表现。关于等离子体照射条件与水的接触角的关系的优选范围，在后面详细叙述。
在此，为了通过亲水化处理积极地导入羟基，也可以对晶片1的正面1a等预先导入有机分子。例如，也可以在晶片1的正面1a上预先涂布乙醇、丙酮、醋酸等液体。
此外，亲水化处理也可以通过其他方法实施。例如，也可以通过在规定的条件下对晶片1的正面1a等照射紫外线来实施。同样在该情况下，通过紫外线的照射将附着于晶片1的正面1a等的有机分子分解或去除，在晶片1的正面1a等上残留羟基。
另外，在亲水化步骤S20中，亲水化处理也可以对晶片1的整个正面1a等实施。在该情况下，在如后述那样将支承基板11接合在晶片1上时，在晶片1的加工中，晶片1牢固地支承于支承基板11。
不过，当在晶片1的正面1a的整个区域实施亲水化处理时，在将支承基板11的支承面11a与晶片1的正面1a接合时，晶片1有时会以形成有器件5的器件区域9牢固地粘贴于支承基板11。在该情况下，当最终从晶片1剥离支承基板11时有可能对器件5施加多余的负荷。
因此，在亲水化步骤S20中，优选对晶片1的正面1a上未形成器件5的外周区域7实施亲水化处理，在比外周区域7靠内侧的位置不进行亲水化处理。并且，在对支承基板11的支承面11a实施亲水化处理的情况下，可以对不与晶片1的器件区域9重叠的外周区域实施亲水化处理。
在本实施方式的晶片的加工方法中，在亲水化步骤S20之后实施接合步骤S30。接着，对接合步骤S30进行说明。图3的(A)是示意性示出接合步骤S30的立体图，图3的(B)是示意性示出形成的接合晶片13的立体图。
在接合步骤S30中，如图3的(A)所示，使晶片1的正面1a与支承基板11的支承面11a面对。在图3的(A)中，示出了在支承基板11的上方配置晶片1的情况，但也可以在晶片1的上方配置支承基板11。然后，使晶片1和支承基板11接近，使晶片1的正面1a与支承基板11的支承面11a接触。
在该情况下，经由通过亲水化步骤S20而形成于晶片1的正面1a和支承基板11的支承面11a中的一方或双方的羟基，在正面1a与支承面11a之间形成氢键。于是，晶片1的正面1a和支承基板11的支承面11a这双方接合而形成接合晶片13。而且，根据通过亲水化步骤S20而形成的羟基的量，在正面1a与支承面11a之间形成的氢键的量发生变化。因此，晶片1与支承基板11的接合强度根据通过亲水化步骤S20而实施的亲水化处理的强度发生变化。
特别是，当通过亲水化步骤S20对晶片1的正面1a和支承基板11的支承面11a双方进行亲水化处理时，在形成于正面1a的羟基与形成于支承面11a的羟基之间比较容易地形成氢键。因此，晶片1与支承基板11的接合强度提高。
接着，实施将接合晶片13加热至第1温度而提高晶片1和支承基板11的接合强度的第1加热步骤S40。图4是示意性示出一例的第1加热步骤S40的立体图。在第1加热步骤S40中，例如使用加热装置12，加热装置12具有内置有加热器的加热保持台14。
加热装置12所具有的加热保持台14具有露出于上表面的多孔质部件，该多孔质部件具有与接合晶片13的直径等同的直径，在加热保持台14的内部形成有一端与多孔质部件连通而另一端与未图示的吸引源连通的吸引路。多孔质部件的上表面成为载置被吸引保持的接合晶片13的保持面14a。另外，在加热保持台14的内部配设有由电热丝等构成的加热器(未图示)。
在第1加热步骤S40中，在加热保持台14的保持面14a上载置接合晶片13，使吸引源进行动作而利用加热保持台14对接合晶片13进行吸引保持。接着，使加热器进行动作而向接合晶片13传递热，将接合晶片13加热至第1温度。
当晶片1和支承基板11的一方或双方进行了亲水化处理因而通过氢键形成接合晶片13时，在将接合晶片13加热至某程度的温度时，晶片1和支承基板11的紧贴性提高。其原因之一在于，与构成氢键的羟基有关发生脱水缩合反应，在正面1a与支承面11a之间形成经由氧原子的共价键性结合。该结合比氢键更牢固。
因此，当实施第1加热步骤S40时，接合晶片13的紧贴性提高，即使在接下来说明的加工步骤S50中对晶片1进行加工，晶片1也不易从支承基板11剥离。因此，在本实施方式的晶片的加工方法中，需要与亲水化步骤S20中的亲水化处理的条件一同适当地决定第1加热步骤S40中的接合晶片13的加热条件。关于亲水化处理的条件和第1温度的优选范围，在后面详细叙述。
除了通过具有加热保持台14的加热装置12进行加热以外，第1加热步骤S40也可以通过其他方法实施。接着，对第1加热步骤S40的另一例进行说明。图5的(A)是示意性示出在另一例的第1加热步骤中使用的激光退火单元22和保持台20的立体图，图5的(B)是示意性示出另一例的第1加热步骤的立体图。
图5的(A)所示的保持台20具有露出于上表面的多孔质部件和作为向多孔质部件提供负压的路径的吸引路(未图示)。该多孔质部件的上表面成为接合晶片13的保持面20a。当将接合晶片13载置于保持面20a并通过多孔质部件对接合晶片13作用负压时，能够利用保持台20对接合晶片13进行吸引保持。
保持台20支承于台旋转轴18，该台旋转轴18与电动机等未图示的旋转驱动源连接。当使该旋转驱动源进行动作时，能够使保持台20绕保持面20a旋转。并且，保持台20也可以在内部具有未图示的冷却水路。冷却水在冷却水路中流动，从而将保持台20保持为规定的温度。
另外，保持台20的上表面(保持面20a)的直径是比接合晶片13的直径小的直径。因此，在利用保持台20对接合晶片13进行吸引保持时，接合晶片13的外周区域向保持面20a的外侧探出。当在该状态下使冷却水在冷却水路中流动时，在接合晶片13的与保持面20a接触的区域中温度容易保持恒定。
对激光退火单元22进行说明。激光退火单元22在保持台20的外侧配设在比保持台20的保持面20a低的位置。激光退火单元22例如具有CO2激光振荡器、Nd:YAG激光振荡器等激光振荡器，能够放出规定波长的激光束。
如图5的(B)所示，在变形例的第1加热步骤S40中，将接合晶片13载置于保持台20的保持面20a，利用保持台20对接合晶片13进行吸引保持。此时，接合晶片的外周区域探出至保持面20a的外侧。在该状态下使台旋转轴18旋转而使保持台20旋转，并且从激光退火单元22向接合晶片13的外周区域照射激光束24。由此，将接合晶片13的外周区域加热至第1温度。
在通过亲水化步骤S20仅对晶片1的正面1a的外周区域7等实施了亲水化处理的情况下，不需要对接合晶片13的中央区域进行加热。另外，根据形成于晶片1的正面1a的构造物的内容，存在当晶片1的中央区域被加热至第1温度时出现问题的情况。
因此，在保持台20具有供冷却水流动的冷却水路的情况下，可以使冷却水在冷却水路中流动。在该情况下，在接合晶片13的被外周区域包围的内侧，接合晶片13的温度难以上升。
在本实施方式的晶片的加工方法中，在第1加热步骤S40之后，实施如下的加工步骤S50：对接合晶片13所包含的晶片1从背面1b侧进行加工。即，在加工步骤S50中，对支承于支承基板11的晶片1进行加工。
加工步骤S50中对晶片1实施的加工没有限制。例如，在加工步骤S50中，将晶片1从背面1b磨削而薄化。以下，以在加工步骤S50中实施的加工是磨削的情况为例对加工步骤S50进行说明，但加工步骤S50不限于此。
首先，说明对晶片1进行加工的加工装置。图6是示意性示出对被加工物进行加工(磨削)的加工装置(磨削装置)26的立体图。加工装置26具有支承各结构要素的基台28。在基台28的上表面上形成有沿着Y轴方向的开口28a。
在开口28a处设置有：保持台30，其能够利用滚珠丝杠式的移动机构沿着Y轴方向移动；以及防尘防滴罩28b，其使保持台30露出并覆盖开口28a。
保持台30能够对要磨削的包含晶片1的接合晶片13进行吸引保持。保持台30具有不锈钢或陶瓷制的框体30c。在框体30c内设置有吸引路(未图示)，在该吸引路的一端连接有喷射器等吸引源(未图示)。框体30c在上表面侧具有由圆板状的空间构成的凹部。在该凹部中收纳并固定有大致圆板状的多孔质部件30a。
多孔质部件30a的直径与支承基板11的直径大致相同。多孔质部件30a的上表面成为保持面30b。当将接合晶片13载置于多孔质部件30a之上并使吸引源进行动作时，负压通过吸引路和多孔质部件30a而作用于接合晶片13，接合晶片13被吸引保持于保持台30。
保持台30通过设置于开口28a的内部并被防尘防滴罩28b覆盖的Y轴方向移动机构而沿着Y轴方向移动。Y轴方向移动机构例如是滚珠丝杠式的移动机构，具有利用电动机等旋转驱动源进行旋转的滚珠丝杠。另外，保持台30与未图示的电动机等旋转驱动源连接，能够绕与保持面30b垂直的台旋转轴线30d(参照图7)旋转。
加工装置26具有：加工单元(磨削单元)34，其对保持台30所保持的接合晶片13中包含的晶片1进行加工(磨削)；以及加工进给单元36，其使加工单元34升降。在加工装置26的后方侧竖立设置有支承部32，通过该支承部32经由加工进给单元36而支承加工单元34。在支承部32的前表面上设置有沿着Z轴方向(铅垂方向)的一对导轨38。在各个导轨38上以能够滑动的方式安装有升降板40。
在升降板40的背面侧(后表面侧)设置有螺母部(未图示)，在该螺母部中螺合有与导轨38平行的滚珠丝杠42。在滚珠丝杠42的一端部连结有脉冲电动机44。当利用脉冲电动机44使滚珠丝杠42旋转时，升降板40沿着导轨38在Z轴方向上移动。
在升降板40的前表面侧固定有实施晶片1的磨削加工的加工单元34。若使升降板40移动，则加工单元34能够在Z轴方向(磨削进给方向)上移动。加工单元34具有呈被切断的圆筒状的支承体46。支承体46固定于升降板40的前方侧的表面上，是加工单元34的外装件。
在支承体46的内侧设置有支承于该支承体46的主轴壳体48。主轴50的一部分以能够旋转的方式收纳于主轴壳体48。在主轴50的上端连结有电动机等旋转驱动机构(未图示)。当使旋转驱动机构进行动作时，主轴50绕旋转轴线旋转。
主轴50的下端位于比支承体46的底部靠下方的位置。在主轴50的下端连结有圆盘状的磨轮安装座52的上表面侧。磨削磨轮(加工器具)54固定于磨轮安装座52。图7是示意性示出利用固定于磨轮安装座52的磨削磨轮54对晶片1进行加工(磨削)的情况的立体图。
磨削磨轮(加工器具)54具有圆环状的磨轮基台56。磨轮基台56由铝等金属形成，形成为与晶片1的直径对应的直径。在磨轮基台56的下表面(底面)侧的外周部设置有呈环状排列的多个磨削磨具58。各磨削磨具58例如通过在陶瓷或树脂结合剂等结合材料中混合金刚石、cBN(cubic boron nitride：立方氮化硼)等磨粒并对混合体进行烧结而形成。
在磨轮安装座52上设置有上下贯通的多个磨削磨轮固定孔，在磨轮基台56上形成有供螺栓等固定器具60拧入的紧固孔。当将固定器具60插入磨削磨轮固定孔并拧入紧固孔时，磨削磨轮54固定于磨轮安装座52。此时，磨轮安装座52从上方支承磨削磨轮54。
在加工步骤S50中，将接合晶片13载置于保持台30，利用保持台30对接合晶片13进行吸引保持。此时，使支承基板11的背面11b与保持面30b面对，使晶片1的背面1b向上方露出。接着，使保持台30向加工单元34的下方移动。
之后，使与主轴50连接的旋转驱动源进行动作而使主轴50绕主轴旋转轴线50a旋转。于是，磨削磨轮54旋转，磨削磨具58在旋转轨道上移动。另外，使保持台30绕台旋转轴线30d旋转。
然后，使加工进给单元36进行动作而使加工单元34下降，使在旋转轨道上移动的磨削磨具58的底面与晶片1的被磨削面(背面1b)接触。于是，对晶片1进行磨削而使晶片1逐渐薄化。此时，监视晶片1的厚度，在晶片1成为规定的厚度时使加工单元34的下降结束。于是，得到成为规定的厚度的晶片1。
在本实施方式的晶片的加工方法中，晶片1按照不借助粘接材料的方式支承于支承基板11。因此，不会在晶片1上产生由粘接材料层引起的厚度偏差等。另外，晶片1被支承基板11支承，因此能够将晶片1磨削至极薄的厚度。并且，实施亲水化步骤S20和第1加热步骤S40而提高晶片1和支承基板11的紧贴力，因此在加工中晶片1也不会从支承基板11剥离。
在本实施方式的晶片1的加工方法中，从加工后的晶片1剥离支承基板11。作为剥离晶片1的准备，在加工步骤S50之后，实施如下的第2加热步骤S60：将接合晶片13加热至第2温度，使晶片1和支承基板11的该接合强度降低。第2加热步骤S60能够与第1加热步骤S40同样地实施。因此，关于第1加热步骤S40的上述说明能够作为第2加热步骤S60的说明适当参照。
图8的(A)是示意性示出一例的第2加热步骤S60的立体图，图8的(B)是示意性示出另一例的第2加热步骤S60的立体图。在第2加热步骤S60中，与第1加热步骤S40同样地，能够使用加热装置12或激光退火单元22。
第2加热步骤S60与第1加热步骤S40的主要差异在于对接合晶片13进行加热的温度。即，第2加热步骤S60中作为对接合晶片13进行加热的目标的第2温度被设定成比第1加热步骤S40中作为对接合晶片13进行加热的目标的第1温度高。更详细而言，第1温度优选为150℃以上且低于250℃，第2温度优选为250℃以上且350℃以下。
如图8的(A)所示，当在第2加热步骤S60中使用加热装置12的情况下，按照能够将接合晶片13加热至第2温度的条件使内置的加热器进行动作。另外，当在第2加热步骤S60中使用激光退火单元22的情况下，如图8的(B)所示，向接合晶片13照射能够将接合晶片13的外周区域加热至第2温度的激光束24a。
在此，对第2加热步骤S60中产生于接合晶片13的现象进行说明。当将接合晶片13加热至比在晶片1与支承基板11之间产生如第1加热步骤S40中说明的那样的脱水缩合反应的第1温度更高的温度(第2温度)时，残留在晶片1与支承基板11之间的一部分的有机分子气化。并且，当在晶片1与支承基板11的接合界面产生气泡时，晶片1与支承基板11的接合强度降低。即，该气泡成为剥离的契机。
反过来说，当在第1加热步骤S40中对接合晶片13加热的温度过高时，在晶片1与支承基板11的接合界面不仅产生脱水缩合反应，还产生气泡。因此，在第1加热步骤S40结束的时刻，有时无法得到充分的接合强度。
因此，可以在第1加热步骤S40中将接合晶片13加热至不易产生气泡的温度，在第2加热步骤S60中将接合晶片13加热至容易产生气泡的温度。即，可以在第1加热步骤S40中，以比第2温度低的第1温度对接合晶片13进行加热，在第2加热步骤S60中，以比第1温度高的第2温度对接合晶片13进行加热。
在本实施方式的晶片的加工方法中，在第2加热步骤S60之后，实施将晶片1从支承基板11剥离的剥离步骤S70。图9是示意性示出剥离步骤S70的立体图，图10是示意性示出剥离步骤S70的剖视图。剥离步骤S70例如通过图9和图10中示意性示出的剥离装置62来实施。
剥离装置62具有对接合晶片13进行吸引保持的保持台64。保持台64的上表面成为保持面64a，保持台64能够对载置于保持面64a的接合晶片13进行吸引保持。另外，保持台64与电动机等未图示的旋转驱动源连接，能够绕与保持面64a垂直的轴线旋转。
另外，在剥离装置62中，使用剥离刀具66，该剥离刀具66从外周侧插入到保持台64所保持的接合晶片13的晶片1与支承基板11之间。剥离刀片66是趋向前端而变薄的板状部件，是由树脂材料或金属材料形成的部件。
在剥离步骤S70中，利用保持台64对接合晶片13进行吸引保持，将剥离刀具66的前端部插入到接合晶片13的晶片1与支承基板11之间。在此，通过第2加热步骤S60降低了晶片1与支承基板11的接合强度，因此在被插入了剥离刀具66的部分晶片1容易地从支承基板11剥离。
在该状态下，当使保持台64绕台旋转轴线64b旋转时，晶片1与支承基板11的剥离区域通过剥离刀具66而逐渐扩展。当在该过程中逐渐将剥离刀具66朝向接合晶片13的中心推入时，最终在晶片1的正面1a的整个区域解除与支承基板11的支承面11a的接合。即，完成晶片1从支承基板11的剥离，得到加工完毕的晶片1。
当实施了第2加热步骤S60时，晶片1与支承基板11的接合强度降低，因此在之后实施剥离步骤S70而将晶片1从支承基板11剥离时，不需要大的力。因此，在剥离晶片1时不会对晶片1作用大的力，因此极难产生由剥离作业引起的晶片1的损伤。
如以上所说明的那样，在本实施方式的晶片的加工方法中，对晶片1的正面1a和支承基板11的支承面11a中的一方或双方预先实施亲水化处理，然后使晶片1的正面1a与支承基板11的支承面11a面对而进行接合从而形成接合晶片13。然后，在对接合晶片13所包含的晶片1从背面1b侧进行加工之后，将晶片1从支承基板11剥离。
根据该方法，能够按照不使用粘接材料的方式利用支承基板11对晶片1进行支承。因此，不会产生粘接材料层所引起的厚度的均匀性、平坦性的降低，能够对支承于支承基板11的晶片1进行加工。因此，能够按照提高平坦性的方式对贴合于支承基板11的晶片1进行加工。
在此，对亲水化步骤S20中实施的大气压等离子体照射的条件与照射了大气压等离子体的晶片1的正面1a等的亲水性的关系进行说明。另外，也对晶片1的正面1a等的亲水性的优选范围进行说明。
在亲水化步骤S20中，当大气压等离子体照射的强度过高而晶片1的正面1a等的亲水性过高时，在实施接合步骤S30和第1加热步骤S40的阶段，晶片1与支承基板11的接合强度会变得过强。在该情况下，即使在加工步骤S50之后实施第2加热步骤S60，也无法充分降低接合强度，在剥离步骤S70中晶片1难以从支承基板11剥离。
相反，在亲水化步骤S20中，在大气压等离子体照射的强度过低而未提高晶片1的正面1a等的亲水性的情况下，即使实施接合步骤S30和第1加热步骤S40，晶片1与支承基板11的接合强度有时也不充分。在该情况下，在实施加工步骤S50的期间晶片1有可能从支承基板11剥离。
换言之，在本实施方式的晶片的加工方法中，通过调整亲水化步骤S20中作为亲水化处理而实施的大气压等离子体的照射条件，能够得到晶片1与支承基板11的最佳接合强度。在此，说明关于大气压等离子体的照射条件与晶片1的正面1a等的亲水性(润湿性)的关系的实验。
在该实验中，改变各种照射条件并且向能够作为晶片1或支承基板11使用的硅晶片照射大气压等离子体，并对大气压等离子体的被照射区域的润湿性进行了评价。大气压等离子体的照射通过图2中说明的大气压等离子体照射装置2来实施。变化的照射条件是从等离子体照射单元8到晶片1的距离即照射距离以及大气压等离子体的照射时间。亲水性的评价通过向被照射区域滴加纯水并测量纯水与硅晶片表面的接触角来实施。
在本实验中，将从等离子体照射单元8到晶片1的距离(Z)设为5mm、10mm、20mm或50mm。另外，将大气压等离子体的照射时间设为3秒或10秒。图11是示出从等离子体照射单元8到晶片1的距离(Z)与水的接触角的关系的图。图中的黑色圆形标绘表示照射时间为3秒，图中的空心四边形的标绘表示照射时间为10秒。
如图所示，在照射时间为3秒的情况下，照射距离为5mm时接触角为3°，照射距离为10mm时接触角为18°，照射距离为20mm时接触角为34°，照射距离为50mm时接触角为45°。另外，在照射时间为10秒的情况下，照射距离为5mm时接触角为3°，照射距离为10mm时接触角为3°，照射距离为20mm时接触角为42°，照射距离为50mm时接触角为43°。另外，在照射大气压等离子体之前，接触角为52°。
如该图所示，确认了水的接触角根据大气压等离子体的照射时间和照射距离而大幅变化，还确认了大气压等离子体的被照射区域的亲水性大幅变化。
在此，当接触角为52°时，即使利用实验中使用的晶片来形成接合晶片，也无法得到充分的接合强度。另外，在接触角为3°时，当利用实验中使用的晶片来形成接合晶片时，接合强度过高，之后即使对接合晶片进行加热也难以剥离。
因此可以说，在将大气压等离子体的照射时间设为3秒时，优选大气压等离子体的照射距离为10mm以上。另外可以说，在将大气压等离子体的照射时间设为10秒时，优选大气压等离子体的照射距离为20mm以上。不过，大气压等离子体的照射时间和照射距离并不限于此。
从另外的观点进行说明，优选亲水化处理后的晶片1的正面1a或支承基板11的支承面11a与滴加的纯水的接触角为10°以上且50°以下，更优选为18°以上且45°以下。
此外，本发明并不限于上述的实施方式的记载，能够进行各种变更而实施。例如，在上述实施方式中，说明了在加工步骤S50中对接合晶片13的晶片1从背面1b侧进行磨削的情况，但本发明的一个方式不限于此。
在加工步骤S50中，例如，也可以对支承于支承基板11的晶片1从背面1b侧进行研磨。另外，在加工步骤S50中，也可以通过切削、激光加工等方法将支承于支承基板11的晶片1沿着分割预定线3分割。
另外，在上述实施方式中，说明了在剥离步骤S70中利用剥离装置62的保持台64对接合晶片13进行保持并从支承基板11剥离晶片1的情况，但本发明的一个方式不限于此。例如，也可以在完成了加工步骤S50之后将具有晶片1的直径以上的直径的带粘贴于接合晶片13中的晶片1的背面1b上，利用带对接合晶片13进行支承，然后将晶片1从支承基板11剥离。
在该情况下，即使在晶片1通过加工而成为极薄的厚度的情况下，由于从支承基板11剥离的晶片1被带支承，也能够使晶片1的处理容易。并且，之后能够容易地对支承于带的晶片1实施进一步的加工。
此外，上述的实施方式所涉及的构造以及方法等只要不脱离本发明的目的的范围，就能够适当变更而实施。

Claims (8)

1.一种晶片的加工方法，该晶片具有正面和与该正面相对的背面，其特征在于，
该晶片的加工方法具有如下的步骤：
准备步骤，准备具有对该晶片进行支承的支承面的支承基板；
亲水化步骤，对该晶片的该正面或该支承基板的该支承面的一方或双方实施亲水化处理；
接合步骤，在该亲水化步骤之后，使该晶片的该正面与该支承基板的该支承面面对而进行接合，形成接合晶片；
第1加热步骤，将该接合晶片加热至第1温度而提高该晶片和该支承基板的接合强度；
加工步骤，在该第1加热步骤之后，对该接合晶片所包含的该晶片从该背面侧进行加工；
第2加热步骤，在该加工步骤之后，将该接合晶片加热至比该第1温度高的第2温度，使该晶片和该支承基板的该接合强度降低；以及
剥离步骤，在该第2加热步骤之后，将该晶片从该支承基板剥离。
2.根据权利要求1所述的晶片的加工方法，其特征在于，
在该亲水化步骤中，该亲水化处理后的该晶片的该正面或该支承基板的该支承面与滴加的纯水的接触角为10°以上且50°以下。
3.根据权利要求1或2所述的晶片的加工方法，其特征在于，
在该亲水化步骤中，在该晶片的该正面或该支承基板的该支承面的一方或双方，对外周区域实施该亲水化处理，在比该外周区域靠内侧的位置不进行该亲水化处理。
4.根据权利要求1或2所述的晶片的加工方法，其特征在于，
在该第1加热步骤中，对该接合晶片的外周区域进行加热。
5.根据权利要求4所述的晶片的加工方法，其特征在于，
在该第2加热步骤中，对该接合晶片的该外周区域进行加热。
6.根据权利要求1所述的晶片的加工方法，其特征在于，
该亲水化步骤通过使在大气压下产生的等离子体与该晶片的该正面或该支承基板的该支承面的一方或双方接触而实施亲水化处理。
7.根据权利要求1所述的晶片的加工方法，其特征在于，
该支承基板的该支承面具有与该晶片的该正面对应的外形。
8.根据权利要求1所述的晶片的加工方法，其特征在于，
该第1温度为150℃以上且低于250℃，
该第2温度为250℃以上且350℃以下。
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