JP2007266027A - 薄板ウェハの加工方法および薄板ウェハの保持具 - Google Patents

Abstract

【課題】力を加えることなく薄板ウェハを保持することによって、薄板ウェハの破壊を防
止することが可能な薄板ウェハの加工方法及び薄板ウェハの保持具を提供する。
【解決手段】薄板ウェハの一例としての圧電体ウェハ１６の保持具１００は、ベース体１
０に形成された凹部１９と、凹部１９の底部を貫通する窓開け部１５と、凹部１９に掛か
るようにベース体１０の上面１２に設けられた係止部１８とから構成される。圧電体ウェ
ハ１６は、凹部１９に遊挿され、係止部１８によって飛び出しを防ぎながら加工される。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば圧電体基板などの薄板ウェハの加工方法及びその加工方法に用いる薄
板ウェハの保持具に関する。

圧電体ウェハ或いは半導体ウェハなどのウェハは、脆性を有しているため、その加工の
際にウェハの外周端部が欠ける、或いはウェハが割れたりすることがあり、これらを防止
するために図６に示すような、補強方法が提案されている（特許文献１参照）。

この補強方法について、図６に沿って説明する。図６は、従来の補強方法を示し、（ａ
）は、平面図、（ｂ）は、正断面図である。この補強方法は、図６に示すように、ウェハ
１００１の外周部に補強部１００３を固着するものである。補強部１００３は、中央部に
貫通部１００５を有する略リング状であり、ウェハ１００１の外周の半分以上の弧長を残
して開放端１００２が形成されている。補強部１００３の貫通部１００５側には、ウェハ
１００１の径とほぼ同一或いは僅かに小さい径の円弧状の凹部１００６が底部１００４を
有して形成されている。補強部１００３は、バネ性を有した合成樹脂によって形成されお
り、開放端１００２の部分をｆ１の方向に押し広げてウェハ１００１をセットする。その
後、補強部１００３は、バネ性によりｆ２の方向に戻ると共にウェハ１００１をバネ力で
保持し、凹部１００６に塗布された接合剤によってウェハ１００１を固着する。

特開平５−９０２３２号公報

近年、特にウェハの薄型化が著しい薄板ウェハの一例としての圧電体のウェハ１００１
の加工方法では、圧電体のウェハ１００１の厚さが、例えば、０．０３ｍｍ程度と極薄板
化が進んでいる。また、圧電体のウェハ１００１は、面内でチップ形状に分割されるため
強度がさらに弱い圧電体のウェハ１００１の加工が求められている。

しかしながら、前述の補強方法では、強度の弱い圧電体のウェハ１００１の加工におい
ては、圧電体のウェハ１００１を保持しようとする補強部１００３のバネ性によるｆ２の
方向の力に耐え切れずに圧電体のウェハ１００１が破壊されてしまうことがあった。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたもので、力を加えることなく薄板ウェハを保持
することによって、薄板ウェハの破壊を防止することが可能な薄板ウェハの加工方法及び
薄板ウェハの保持具を提供することにある。

本発明の薄板ウェハの加工方法は、剛性を有するベース体の一面に開口された凹部と前
記凹部の底部の一部を貫通する窓開け部とが形成された保持部の前記凹部に薄板ウェハが
遊挿され、前記凹部の開口側に設けられた係止部によって保持された前記薄板ウェハを加
工することを特徴とする。

本発明の薄板ウェハの加工方法によれば、薄板ウェハがベース体の一面に開口された保
持部の凹部に遊挿（ここで用いた「遊挿」とは、薄板ウェハが凹部に空間的に余裕のある
状態で挿入されている状態を表しており、以下「遊挿」と表現する。）されている。この
ため、保持部が薄板ウェハを保持しようとする力が生じない。また、ハンドリングなどの
際にも、直接薄板ウェハに触れることなく保持部を保持することができるため、保持部の
剛性により薄板ウェハを曲げるなどの力が加わることなく、該薄板ウェハを保持すること
が可能となる。従って、該薄板ウェハを保持することによる該薄板ウェハの破壊を防止す
ることが可能な薄板ウェハの加工方法を提供することが可能となる。

また、前記加工は、フォトリソ加工であることを特徴とする。

このようにすれば、保持部を用いることによって、薄板ウェハの変形、例えば、フォト
リソ加工中に用いる種々の溶剤の表面張力などによる薄板ウェハの変形を防止することが
可能となる。よって、変形による薄板ウェハの破損を防止することが可能となる。

また、前記薄板ウェハは、圧電体ウェハであり、前記圧電体ウェハが小片化された圧電
体チップを形成することを特徴とする。

このようにすれば、保持部が薄板ウェハを保持しようとする力が生じないため、圧電体
チップの外形形状が形成されるために空隙部分が増え、さらに強度の弱い薄板ウェハの保
持も可能となる薄板ウェハの加工方法を提供することが可能となる。

また、前記凹部の開口側の面に、前記窓開け部から前記ベース体の外周に向かい凹状の
溝部または凸状の突起部の少なくとも一方が形成されていることを特徴とする。

このようにすれば、凹状の溝部または凸状の突起部の少なくとも一方によって形成され
る窪みの部分を加工溶剤が流動し、液溜りの発生を防止することが可能となる。

また、前記溝部または前記突起部は、前記窓開け部の内側面から前記ベース体の外周側
面まで通し形成されていることを特徴とする。

このようにすれば、窓開け部の内側面の加工溶剤を、凹状の溝部または凸状の突起部に
よって形成される窪みによって外周側面まで流動させることが可能となり、溶剤の溜りを
防止することができる。

本発明の薄板ウェハの保持具は、ベース体の一面に開口され、薄板ウェハが遊挿される
ように形成された凹部と該凹部の底部の一部を貫通して形成された窓開け部とを含む保持
部と、前記凹部の開口側の前記保持部に設けられ、前記薄板ウェハを保持する係止部とを
有することを特徴とする。

本発明の薄板ウェハの保持具によれば、薄板ウェハがベース体の一面に開口された保持
部の凹部に遊挿される。このため、保持部が薄板ウェハを保持しようとする力が生じない
。また、ハンドリングなどにより薄板ウェハを保持しようとする際にも、保持部を保持す
るため直接薄板ウェハに触れることなく保持することができる。従って、この保持部を有
する保持具を用いることにより、薄板ウェハに外力が加わることなく、該薄板ウェハを保
持することが可能となり、該薄板ウェハの破壊を防止することが可能となる。

また、前記保持部の前記凹部の開口側の面に、前記窓開け部から前記ベース体の外周に
向かい凹状の溝部または凸状の突起部の少なくとも一方が形成されていることを特徴とす
る。

このようにすれば、凹状の溝部または凸状の突起部の少なくとも一方によって形成され
る窪みの部分を加工溶剤が流動し、液溜りの発生を防止することが可能となる薄板ウェハ
の保持具を提供することができる。

また、前記溝部または前記突起部は、前記窓開け部の内側面から前記ベース体の外周側
面まで通し形成されていることを特徴とする。

このようにすれば、窓開け部の内側面の加工溶剤を、凹状の溝部または凸状の突起部に
よって形成される窪みによって外周側面まで流動させることが可能となり、溶剤の溜りを
防止することができる薄板ウェハの保持具を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
（第一実施形態）

図１は、第一実施形態に係る薄板ウェハの加工方法に用いる薄板ウェハの保持具の概略
構成を示し、図１（ａ）は、平面図、図１（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

本第一実施形態では、薄板ウェハの一例として水晶などの圧電体ウェハを用い、圧電振
動片を形成する加工方法およびその加工方法に用いる圧電体ウェハの保持具について説明
する。図１に示すように、圧電体ウェハ１６の保持具１００（以下、「保持具」と呼ぶ。
）は、ベース体１０に形成された凹部１９と、凹部１９の底部を貫通する窓開け部１５と
、凹部１９に掛かるようにベース体１０の上面１２に設けられた係止部１８とから構成さ
れる。

ここで用いられる圧電体ウェハ１６は、圧電体チップ（図示せず）を形成するために用
いるものである。圧電体ウェハ１６は、例えば、外径（φ）が約２インチ、厚さは０．０
３〜０．４ｍｍ程度の厚さで形成される。圧電体ウェハ１６の厚さは、次の式（１）によ
って求められ、圧電体チップの共振周波数と反比例の関係を有している。
（ｆ（共振周波数：ＭＨｚ）＝１．６７（定数）÷ｔ（厚さ：ｍｍ））・・・（１）
近年、共振周波数の高周波数化が進んでおり、例えば、５０ＭＨｚの共振周波数の圧電
体チップを形成するための圧電体ウェハ１６の厚さは、約０．０３３ｍｍとなり、極めて
薄くなり、その強度も弱くなる。

ベース体１０は、フォトリソグラフィ法に用いられる、例えば、フッ酸、硫酸、有機溶
剤などの薬液に侵されることのない剛性を有する材質で形成され、本第一実施形態では、
フッ素系樹脂を用いて形成されている。ベース体１０には、平面の中央部に凹部１９が形
成され、凹部１９の外側に保持部１１が形成されている。

凹部１９は、ベース体１０の上面１２側に開口して設けられており、その内側面１３は
、圧電体ウェハ１６が平面的に僅かな空間的余裕のある状態で遊挿されて保持することの
できる形状を有している。凹部１９の底部には、内側面１３と接続する部分の底面１４を
残し、その底部を貫通する窓開け部１５が形成されている。なお、底面１４は、遊挿され
る圧電体ウェハが通過することのできない程度の突起状であれば良く、内側面１３の全周
、あるいは図２に示すような、内側面１３に沿って部分的に４箇所に設けられた底面１４
ａであればよい。なお、図２では、部分的に設けられた底面１４ａは、４箇所に設けられ
る構成で説明したが、一例であって、この数に限定するものではない。

また、凹部１９の内側面１３は、図３（ａ）に示すように、保持部１１の上面１２に対
し直行でなく、上面１２側に開く傾きを持った状態に形成された内側面１３ｂ、或いは逆
の傾きを持った二点鎖線で示す内側面１３ｃであってもよい。さらに、凹部１９の底面１
４は、図３（ｂ）に示すように、保持部１１の上面１２に対し平行でなく、内下がりの傾
きを持った底面１４ｂ、或いは内上がりの傾きを有した二点鎖線で示す底面１４ｃであっ
てもよい。

図１に示す係止部１８は、凹部１９に遊挿された圧電体ウェハ１６が、凹部１９からの
飛び出しを防止するために設けられる。係止部１８は、保持軸１７によって保持部１１の
上面に付設されており、保持軸１７を中心した回転を行うことができる。この回転によっ
て、圧電体ウェハ１６を遊挿する時は、係止部１８を凹部１９の開口部から外れるように
させ、圧電体ウェハ１６の遊挿後は、係止部１８を凹部１９の開口部に掛かるようにさせ
ることができる。なお、本実施形態では、係止部１８を４箇所設ける事例で説明したが、
係止部１８の個数は問わない。

次に、前述の保持具１００を用いる圧電体ウェハ１６の加工方法について図４に沿って
説明する。図４は、圧電体ウェハ１６の加工方法の一例としてのフォトリソ法を用いた圧
電体チップの製造方法の概略を示す工程フロー図である。なお、図１も参照しながら説明
する。

先ず、圧電体ウェハ１６を用意し、その表面の汚れなどを除去するためのウェハ洗浄を
行う。（Ｓ１０１）。

次に、保持具１００を用意し、その保持部１１に形成された凹部１９に圧電体ウェハ１
６を遊挿し、係止部１８によって飛び出しを防止することによって保持具１００に圧電体
ウェハ１６を保持する。なお、本工程以降の工程において、圧電体ウェハ１６は、保持具
１００に保持された状態で加工される。これにより、圧電体ウェハ１６に直接触れず、保
持具１００の保持部１１の部分を扱いながら加工を進め、圧電体チップの外形形状を形成
するため外形マスクを圧電体ウェハ１６の表面に形成する。（Ｓ１０３）。なお、この外
形マスクには、クロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）などの薄膜を用いた金属マスク、或いはレジ
ストマスクなどが用いられる。

次に、圧電体のエッチング液に圧電体ウェハ１６を浸漬し、前述の外形マスクから露出
した部分の圧電体ウェハ１６をエッチングしての圧電体チップの外形形状を形成する。（
Ｓ１０５）。このとき、圧電体チップは、圧電体ウェハ１６上に複数形成され、その外形
形状（外周）の一部を残し、圧電体ウェハ１６と接続されている。これにより、圧電体ウ
ェハ１６は、圧電体チップ以外の残存面積が小さくなり、外形エッチングを行なう前の圧
電体ウェハ１６と比較して、さらに強度が弱くなる。その後、外形マスクを剥離、除去し
て、外形エッチング工程が終了する。（Ｓ１０７）。

次に、圧電体ウェハ１６に接続されている複数の圧電体チップ上に励振電極などの電極
を形成するための電極膜を形成する。（Ｓ１０９）。電極膜は、例えば、クロム（Ｃｒ）
、金（Ａｕ）などをスパッタリング法などを用いて形成する。

次に、電極膜上にレジストを被覆し、露光、現像などの処理を経て電極マスクを形成す
る。（Ｓ１１１）。次に、電極マスクによって露出している電極膜を、電極エッチング液
によって除去する。（Ｓ１１３）。次に、レジストを除去することによって、励振電極な
どの電極を形成する。（Ｓ１１５）。

次に、圧電体ウェハ１６に接続されている複数の圧電体チップをそれぞれ折り取り、個
々の圧電体チップを形成する。（Ｓ１１７）。

第一実施形態に示す保持具１００を用いた圧電体ウェハ１６の加工方法によれば、圧電
体ウェハ１６がベース体１０に開口された保持部１１の凹部１９に遊挿されているため、
保持部１１の圧電体ウェハ１６を保持するための力が生じない。また、例えば、ハンドリ
ングなど外部から圧電体ウェハ１６を保持しようとする際にも、保持部１１を保持するこ
とになるため直接圧電体ウェハ１６に触れることなく行なうことができる。従って、この
保持具１００を用いることにより、圧電体ウェハ１６に外力が加わることなく、該圧電体
ウェハ１６を保持することが可能となり、０．０３ｍｍ程度の極めて薄い圧電体ウェハ１
６の破壊を防止することが可能な加工方法を提供することができる。

なお、本実施形態では、外径（φ）が約２インチの圧電体ウェハ１６を用いて説明した
が、さらに大口径の圧電体ウェハであっても同様な効果を有する。また、圧電体ウェハ１
６の厚さは、０．０３ｍｍよりも薄い圧電体ウェハであってもよい。さらに、外形形状は
、丸形状に限られるものではなく、角型（方形状）の圧電体ウェハであってもよい。
（第二実施形態）

本第二実施形態では、前述の第一実施形態と同様に、薄板ウェハの一例として圧電体ウ
ェハを用い、圧電振動片を形成する加工方法に用いる圧電体ウェハの保持具について説明
する。なお、加工方法については、第一実施形態と同じであるのでその説明を省略する。
図５は、第二実施形態に係る薄板ウェハの保持具の概略構成を示し、図５（ａ）は、平面
図、図５（ｂ）は、正断面図である。

図５に示すように、圧電体ウェハ１６（図５（ｂ）に示す）の保持具１００は、ベース
体１０に形成された凹部１９と、凹部１９の底部を貫通する窓開け部１５と、凹部１９に
掛かるようにベース体１０の上面１２に設けられる係止部２１（２点鎖線で示す）とから
構成される。ここで、圧電体ウェハ１６、ベース体１０、凹部１９、および窓開け部１５
については、前述の第一実施形態と同様であるので同一符号を付してその説明を省略する
。

ベース体１０の中央部に形成された凹部１９の外側には、保持部１１が形成されている
。この保持部１１の上面及び凹部１９の底面１４には、窓開け部１５の内面１５ｂからベ
ース体１０の外周まで貫通し、放射状に配置された８つの凹状の溝部２０が形成されてい
る。

係止部２１は、平板状であって、ベース体１０の外周１１ｂにほぼ沿った外形形状で形
成されている。係止部２１の中央部には、圧電体ウェハ１６の外形形状よりも僅かに小さ
な径の貫通孔２２が形成されている。係止部２１は、ベース体１０の上面１２に固着され
て圧電体ウェハ１６が、図示上方へ飛び出すことを防止する。なお、貫通孔２２により、
係止部２１がベース体１０に装着されたときには、遊挿された圧電体ウェハ１６が露出す
ることとなる。

第二実施形態に示す保持具１００を用いた圧電体ウェハ１６の加工方法によれば、第一
実施形態に加え、圧電体ウェハ１６及びその周辺に付着した圧電体ウェハ１６を加工する
ための加工溶剤を溝部２０を通すことで保持具１００の外周側に排出することができる。
従って、圧電体ウェハ１６及びその周辺に加工溶剤が溜まるなどの不具合を防止すること
が可能となる。

前述の第二実施形態では、係止部２１がベース体１０の外周１１ｂにほぼ沿った外形形
状で形成されている構成で説明したが、係止部２１の外形形状はこれに限らない。係止部
２１の外形形状は、ベース体１０の上面１２に固着されることが可能であればよく、例え
ば、凹部１９の内側面１３より外側に外周を有する円周状、或いは方形状の外形形状であ
ってもよい。

また、溝部２０は、係止部２１の外周面より外側に露出していればよく、圧電体ウェハ
１６に付着した溶液を流出させることができる。このような場合の溝部２０は、窓開け部
１５の内面１５ｂからベース体１０の外周まで貫通せず、ベース体１０上面１２内に端部
が形成される。

また、溝部２０は、放射状に限らず、ベース体１０の中央部から外周１１ｂに向かって
設けられていればよい。さらに、溝部２０の個数は、本例に示した８つに限定されるもの
ではなく、何本であっても良い。

また、係止部２１のベース体１０との固着側の面には、保持部１１の上面及び凹部１９
の底面１４に形成された溝部２０と同様な溝部（図示せず）が設けられていてもよい。

なお、前述では、溝部２０を形成することで、ベース体１０と係止部２１との接合部に
空隙を形成する構成で説明したが、溝部に替えて、突起部を設けて空隙を形成する構成で
あってもよい。

第一実施形態に係る薄板ウェハの加工方法に用いる薄板ウェハの保持具の概略構成を示し、（ａ）は、平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図。 保持具の凹部の底部形状の一例を示す平面図。 （ａ）、（ｂ）は、保持具の凹部の形状の一例を示す正断面図。 圧電体チップの製造方法の概略を示す工程フロー図。 第二実施形態に係る薄板ウェハの保持具の概略構成を示し、（ａ）は、平面図、（ｂ）は、正断面図。 従来のウェハの補強方法を示し、（ａ）は、平面図、（ｂ）は、正断面図。

符号の説明

１０…ベース体、１１…保持部、１１ｂ…外周、１２…上面、１３，１３ｂ，１３ｃ…
内側面、１４，１４ｂ，１４ｃ…底面、１５…窓開け部、１５ｂ…内面、１６…薄板ウェ
ハとしての圧電体ウェハ、１７…保持軸、１８，２１…係止部、１９…凹部、２０…溝部
、２２…貫通孔、１００…保持具。

Claims (8)

1. 剛性を有するベース体の一面に開口された凹部と前記凹部の底部の一部を貫通する窓開
   け部とが形成された保持部の前記凹部に薄板ウェハが遊挿され、前記凹部の開口側に設け
   られた係止部によって保持された前記薄板ウェハを加工することを特徴とする薄板ウェハ
   の加工方法。
2. 請求項１に記載の薄板ウェハの加工方法において、
   前記加工は、フォトリソ加工であることを特徴とする薄板ウェハの加工方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の薄板ウェハの加工方法において、
   前記薄板ウェハは、圧電体ウェハであり、前記圧電体ウェハが小片化された圧電体チッ
   プを形成することを特徴とする薄板ウェハの加工方法。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の薄板ウェハの加工方法において、
   前記凹部の開口側の面に、前記窓開け部から前記ベース体の外周に向かい凹状の溝部ま
   たは凸状の突起部の少なくとも一方が形成されていることを特徴とする薄板ウェハの加工
   方法。
5. 請求項４に記載の薄板ウェハの加工方法において、
   前記溝部または前記突起部は、前記窓開け部の内側面から前記ベース体の外周側面まで
   通し形成されていることを特徴とする薄板ウェハの加工方法。
6. ベース体の一面に開口され、薄板ウェハが遊挿されるように形成された凹部と該凹部の
   底部の一部を貫通して形成された窓開け部とを含む保持部と、
   前記凹部の開口側の前記保持部に設けられ、前記薄板ウェハを保持する係止部とを有す
   ることを特徴とする薄板ウェハの保持具。
7. 請求項６に記載の薄板ウェハの保持具において、
   前記保持部の前記凹部の開口側の面に、前記窓開け部から前記ベース体の外周に向かい
   凹状の溝部または凸状の突起部の少なくとも一方が形成されていることを特徴とする薄板
   ウェハの保持具。
8. 請求項７に記載の薄板ウェハの保持具において、
   前記溝部または前記突起部は、前記窓開け部の内側面から前記ベース体の外周側面まで
   通し形成されていることを特徴とする薄板ウェハの保持具。
   

Images