JP2009090429A - マイクロマシンデバイスの加工方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】マイクロマシンデバイスの品質を低下させることなくウエーハを分割することができるマイクロマシンデバイスの加工方法を提供する。
【解決手段】機能ウエーハ２の表面を保護するためのキャップウエーハ３の一方の面におけるマイクロマシンデバイスの電極部２２２と対応する領域に沿ってキャップウエーハの仕上がり厚さに相当する深さの分割溝３１を形成するキャップウエーハ溝形成工程と、キャップウエーハ溝形成工程が実施されたキャップウエーハの一方の面を機能ウエーハの表面に該可動部の周囲を接合するキャップウエーハ接合工程と、機能ウエーハの表面に接合されたキャップウエーハの他方の面を研削して分割溝を表出せしめるキャップウエーハ研削工程と、キャップウエーハ研削工程が実施された機能ウエーハおよび該キャップウエーハをストートに沿って切断する切断工程とを含む。
【選択図】図９

Description

本発明は、加速度センサー等のマイクロマシン(MEMS)デバイスが形成されたウエーハを個々のマイクロマシン(MEMS)デバイスに分割するマイクロマシンデバイスの加工方法に関する。
例えば、マイクロマシン(MEMS)デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に形成されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって区画された複数の領域に加速度センサー等のマイクロマシンデバイスを形成し、該マイクロマシンデバイスが形成された各領域をストリートに沿って分割することにより個々のマイクロマシンデバイスを製造している。マイクロマシンデバイスが形成された半導体ウエーハを分割する分割装置としては一般にダイシング装置と呼ばれる切削装置が用いられており、この切削装置は厚さが４０μｍ程度の切削ブレードによって半導体ウエーハを分割予定ラインに沿って切削する。
しかるに、切削装置によって切削する際には切削部に切削水が供給されるため、半導体ウエーハに形成されたマイクロマシンデバイスの可動部に切削屑を含んだ切削水が浸入し、マイクロマシンデバイスの品質を著しく低下させるという問題がある。このような問題を解消するために、マイクロマシンデバイスが形成された半導体ウエーハの表面に紫外線を照射することによって硬化する粘着フィルムを貼着した後に、半導体ウエーハをストリートに沿って切断する方法が下記特許文献１に開示されている。
特開２００６−１９６５８８号公報
而して、半導体ウエーハをストリートに沿って切断した後に、個々に分割されたマイクロマシンデバイスの表面から粘着フィルムを剥がすと、粘着ノリがマイクロマシンデバイスの表面に残存して品質を低下させるとともに、粘着フィルムを剥がす際にマイクロマシンデバイスが損傷するという問題がある。
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、マイクロマシンデバイスの品質を低下させることなくウエーハを分割することができるマイクロマシンデバイスの加工方法を提供することにある。
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、表面に格子状に形成されたストリートによって区画された複数の領域に可動部と該可動部と接続された電極を備えたマイクロマシンデバイスが形成された機能ウエーハを該ストリートに沿って個々のマイクロマシンデバイスに分割するマイクロマシンデバイスの加工方法であって、
該機能ウエーハの表面を保護するためのキャップウエーハの一方の面における該マイクロマシンデバイスの該電極部と対応する領域に沿って該キャップウエーハの仕上がり厚さに相当する深さの分割溝を形成するキャップウエーハ溝形成工程と、
該キャップウエーハ溝形成工程が実施された該キャップウエーハの一方の面を該機能ウエーハの表面に該可動部の周囲を接合するキャップウエーハ接合工程と、
該機能ウエーハの表面に接合された該キャップウエーハの他方の面を研削して該分割溝を表出せしめるキャップウエーハ研削工程と、
該キャップウエーハ研削工程が実施された該機能ウエーハおよび該キャップウエーハを該ストートに沿って切断する切断工程と、を含む、
ことを特徴とするマイクロマシンデバイスの加工方法が提供される。
上記キャップウエーハ研削工程を実施した後、或いはキャップウエーハ研削工程を実施する前にキャップウエーハを接合した機能ウエーハの裏面を機能ウエーハの仕上がり厚さに研削する機能ウエーハ研削工程を実施する。
本発明によれば、機能ウエーハの表面には可動部の周囲を接合したキャップウエーハの一方の面が装着されているので、切断工程において切削部に切削水を供給しつつ実施してもマイクロマシンデバイスの可動部に切削屑を含んだ切削水が浸入することはない。また、機能ウエー２の表面に接合されたキャップウエーハは、上述した切断工程において切断され個々のマイクロマシンデバイスに分割された後はキャップとして機能するので、剥離する必要がない。従って、従来マイクロマシンデバイスを保護するために機能ウエーハの表面に貼着した粘着フィルムのように、個々のマイクロマシンデバイスに分割した後に剥がす必要がないため、粘着ノリがマイクロマシンデバイスの表面に残存して品質を低下させることもなく、また、粘着フィルムを剥がす際にマイクロマシンデバイスが損傷するという問題も解消される。また、機能ウエーハの表面に接合されるキャップウエーハ一方の面にはマイクロマシンデバイスの電極部と対応する領域に沿ってキャップウエーハの仕上がり厚さに相当する深さの分割溝を形成されており、この分割溝はキャップウエーハの他方の面を研削することにより他方の面に露出するので、機能ウエーハおよびキャップウエーハをストリートに沿って切断することにより、キャップウエーハにおける電極を覆っている領域が除去されて電極を露出させることができる。
以下、本発明によるマイクロマシンデバイスの加工方法の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１には、複数のマイクロマシンデバイスが形成された機能ウエーハの斜視図が示されている。図１に示す機能ウエーハ２は、例えば厚さが７００μmのシリコンウエーハからなっており、表面２ａには複数のストリート２１が格子状に形成されている。そして、機能ウエーハ２の表面２aには、図2に示すように格子状に形成された複数のストリート２１によって区画された複数の領域に可動部２２１と該可動部２２１と接続する電極２２２を備えたマイクロマシンデバイス２２が形成されている。図示の実施形態における機能ウエーハ２は、図2および図3に示すように複数のストリート２１によって区画された領域の表面にはエッチングによって凹部２３が形成され、この凹部２３に可動部２２１が設けられている。
以下、上述した複数のマイクロマシンデバイス２２が形成された機能ウエーハ２を複数のストリート２１に沿って切断し、個々のマイクロマシンデバイス２２に分割するマイクロマシンデバイスの加工方法について説明する。
先ず、機能ウエーハ２の表面２ａを保護するキャップウエーハを製作する。図4に示すようにキャップウエーハ３は、機能ウエーハ２と同一の形状に形成されたシリコンウエーハからなっている。このキャップウエーハ３の一方の面３ａには、上記機能ウエーハ２に形成されたマイクロマシンデバイス２２の電極２２２部（図示の実施形態においては電極２２２の基部（可動部２２１側））に対応する領域に沿ってキャップウエーハ３の仕上がり厚さに相当する深さの分割溝を形成するキャップウエーハ溝形成工程を実施する。このキャップウエーハ溝形成工程は、図５の(a)に示す切削装置４を用いて実施する。図５の(a)に示す切削装置４は、被加工物を吸引保持するチャックテーブル４１と、該チャックテーブル４１に保持された被加工物を切削する切削ブレード４２１を備えた切削手段４２と、チャックテーブル４１に保持された被加工物を撮像する撮像手段４３を具備している。チャックテーブル４１は、被加工物を吸引保持するように構成されており、図示しない移動機構によって図５の(a)において矢印Ｘで示す加工送り方向（X軸方向）および該加工送り方向と直交する矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動せしめられるようになっている。上記撮像手段４３は、顕微鏡やＣＣＤカメラ等の光学手段で構成されており、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。
このように構成された切削装置４を用いてキャップウエーハ溝形成工程を実施するには、チャックテーブル４１上にキャップウエーハ３の一方の表面３ａを上にして載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、キャップウエーハ３をチャックテーブル４１上に保持する。このようにして、キャップウエーハ３を吸引保持したチャックテーブル４１は、図示しない切削送り機構によって撮像手段４３の直下に位置付けられる。
チャックテーブル４１が撮像手段４３の直下に位置付けられると、撮像手段４３および図示しない制御手段によってチャックテーブル４１に保持されたキャップウエーハ３を所定位置に位置付けるアライメント工程を実行する。即ち、撮像手段４３および図示しない制御手段は、キャップウエーハ３に形成されたオリエンテーションフラット３０がX軸方向と平行に位置付けられているか否かを確認する。もし、オリエンテーションフラット３０がX軸方向と平行に位置付けられていない場合には、チャックテーブル４１を回動してオリエンテーションフラット３０がX軸方向と平行となる位置に位置付ける。なお、上述したアライメント工程はキャップウエーハ３に形成されたオリエンテーションフラット３０を基準として実施した例を示したが、キャップウエーハ３の一方の面に機能ウエーハ２に形成されたマイクロマシンデバイス２２の電極２２２部と対応する領域に分割溝形成ラインを設けておき、この分割溝形成ラインを撮像手段４３によって撮像することによりアライメント工程を実施してもよい。
上述したアライメント作業を実行したならば、図示しない制御手段に格納された機能ウエーハ２のオリエンテーションフラット３０を基準とした設計値または上記分割溝形成ラインに基づいて、チャックテーブル４１を作動しキャップウエーハ３における機能ウエーハ２に形成されたマイクロマシンデバイス２２の電極２２２の基部（可動部２２１側）に対応する領域を切削ブレード４２１の直下の切削開始位置に移動する。そして、切削ブレード４２１を図５の(a)において矢印４２１aで示す方向に回転しつつ下方に移動して所定量の切り込み送りを実施する。この切り込み送り位置は、切削ブレード４２１の外周縁がキャップウエーハ３の一方の面３ａからキャップウエーハ３の仕上がり厚さに相当する深さ位置（例えば、１５０μｍ）に設定されている。このようにして、切削ブレード４２１の切り込み送りを実施したならば、切削ブレード４２１を回転しつつチャックテーブル４１を図５の(a)において矢印Ｘで示す方向に切削送りすることによって、図５の（ｂ）に示すようにキャップウエーハ３の仕上がり厚さに相当する深さ（例えば、１５０μｍ）の分割溝３１が形成される。このキャップウエーハ溝形成工程をキャップウエーハ３における機能ウエーハ２に形成された全てのマイクロマシンデバイス２２の電極２２２の基部（可動部２２１側）に対応する領域に実施する。
上述したキャップウエーハ溝形成工程を実施したならば、図６の(a)および(b)に示すようにキャップウエーハ３の一方の面３ａ（分割溝３１が形成された面）を機能ウエーハ２の表面２ａに接合するキャップウエーハ接合工程を実施する。このとき、機能ウエーハ２の表面２ａとキャップウエーハ３の一方の面３ａは、図7に示すようにマイクロマシンデバイス２２の可動部２２１の周囲に接着剤５により接合される。このようにして機能ウエーハ２の表面２ａにキャップウエーハ３の一方の面３ａが接合されると、図8に示すようにキャップウエーハ３の一方の面３ａに形成された分割溝３１がマイクロマシンデバイス２２の電極２２２の基部（可動部２２１側）に対向して位置付けられる。なお、機能ウエーハ２の表面２ａにキャップウエーハ３の一方の面３ａを接合するキャップウエーハ接合工程は、陽極接合法によって実施することもできる。
上述したキャップウエーハ接合工程を実施したならば、機能ウエーハ２の表面２ａに接合されたキャップウエーハ３の他方の面３ｂを研削して分割溝３１を表出せしめるキャップウエーハ研削工程を実施する。このキャップウエーハ研削工程は、図９の（ａ）に示す研削装置６によって実施する。図９の（ａ）に示す研削装置６は、被加工物を吸引保持するチャックテーブル６１と、該チャックテーブル６１に保持された被加工物を研削する研削ホイール６２１を備えた研削手段６２を具備している。このように構成された研削装置６によってキャップウエーハ研削工程を実施するには、チャックテーブル６１上にキャップウエーハ３が接合された機能ウエーハ２の裏面２bを載置し、チャックテーブル６１上に吸引保持する。従って、機能ウエーハ２に接合したキャップウエーハ３の他方の面３bが上側となる。なお、機能ウエーハ２の裏面２bをチャックテーブル６１上に保持する際には、機能ウエーハ２の裏面２bに保護テープを貼着することが望ましい。このようにしてチャックテーブル６１上にキャップウエーハ３が接合された機能ウエーハ２の裏面２bを吸引保持したならば、例えば、チャックテーブル６１を矢印６１aで示す方向に３００ｒｐｍで回転しつつ、研削手段６３の研削ホイール６２１を矢印６２aで示す方向に６０００ｒｐｍで回転せしめてキャップウエーハ３の他方の面３ｂに接触することにより、キャップウエーハ３の仕上がり厚さ（例えば、１５０μｍ）まで研削する。この結果、図９の（ｂ）に示すように分割溝３１が他方の面３ｂに表出する。
上述したキャップウエーハ研削工程を実施した後、或いはキャップウエーハ研削工程を実施する前に、キャップウエーハ３を接合した機能ウエーハ２の裏面２bを機能ウエーハ２の仕上がり厚さに研削する機能ウエーハ研削工程を実施する。この機能ウエーハ研削工程は、上記図９の（ａ）に示す研削装置６によって実施することができる。即ち、図１０に示すようにチャックテーブル６１上に機能ウエーハ２の表面２aに接合されたキャップウエーハ３の他方の面３bを載置し、チャックテーブル６１上に吸引保持する。従って、キャップウエーハ３が接合された機能ウエーハ２は、裏面２bが上側となる。なお、機能ウエーハ２の表面２aに接合されたキャップウエーハ３の他方の面３bをチャックテーブル６１上に保持する際には、キャップウエーハ３の他方の面３bに保護テープを貼着することが望ましい。このようにしてチャックテーブル６１上に機能ウエーハ２の表面２aに接合されたキャップウエーハ３の他方の面３bを吸引保持したならば、例えば、チャックテーブル６１を矢印６１aで示す方向に３００ｒｐｍで回転しつつ、研削手段６３の研削ホイール６２を矢印６２aで示す方向に６０００ｒｐｍで回転せしめて機能ウエーハ２の裏面２bに接触することにより、キャップウエーハ３の仕上がり厚さ（例えば、１５０μｍ）まで研削する。
上述したキャップウエーハ研削工程および機能ウエーハ研削工程を実施したならば、機能ウエーハ２およびキャップウエーハ３をストート２１に沿って切断する切断工程を実施する。この切断工程は、上記図5に示す切削装置４を用いて実施することができる。切削装置４を用いて切断工程を実施するに際しては、図1１の(a)および(b)に示すように上述したキャップウエーハ研削工程および機能ウエーハ研削工程を実施されたキャップウエーハ３が接合された機能ウエーハ２の裏面２bを環状のフレームFの内側開口部を覆うように外周部が装着されたダイシングテープTの表面に貼着する（ウエーハ支持工程）。
上述したウエーハ支持工程を実施したならば、図１２の(a)に示すように切削装置４のチャックテーブル４１上にキャップウエーハ３が接合された機能ウエーハ２が貼着されているダイシングテープTを載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、ダイシングテープTを介してキャップウエーハ３が接合された機能ウエーハ２をチャックテーブル４１上に吸引保持する。なお、図１2の(a)においてはダイシングテープTが装着された環状のフレームFを省いて示しているが、環状のフレームＦはチャックテーブル４１に配設された適宜のフレーム固定クランプによって固定される。このようにして、ダイシングテープTを介してキャップウエーハ３が接合された機能ウエーハ２を吸引保持したチャックテーブル４１は、図示しない切削送り機構によって上記撮像手段４３の直下に位置付けられる。
チャックテーブル４１が撮像手段４３の直下に位置付けられると、撮像手段４３および図示しない制御手段によってキャップウエーハ３が接合された機能ウエーハ２の切削すべき領域を検出するアライメント工程を実行する。即ち、撮像手段４３および図示しない制御手段は、機能ウエーハ２の所定方向に形成されているストリート２１と、切削ブレード４２１との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、切削領域のアライメントを遂行する（アライメント工程）。また、機能ウエーハ２に形成されている上記所定方向に対して直角に延びるストリート２１に対しても、同様に切削ブレード４２１による切削領域のアライメントが遂行される。このとき、機能ウエーハ２の表面２aにはキャップウエーハ３が接合されているが、撮像手段４３が赤外線照明手段と赤外線を捕らえる光学系および赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成された撮像手段を用いることにより、キャップウエーハ３を透過してストリート２１を撮像することができる。
以上のようにしてチャックテーブル４１上に保持されている機能ウエーハ２に形成されたストリート２１を検出し、切削領域のアライメントが実施されたならば、キャップウエーハ３が接合された機能ウエーハ２を保持したチャックテーブル４１を切削領域の切削開始位置に移動せしめる。そして、切削ブレード４２１を図１２の(a)において矢印４２１aで示す方向に所定の回転速度で回転し、図示しない切り込み送り機構によって下方に切り込み送りし、図１２の(b)に示すように切削ブレード４２１の外周縁の下端がダイシングテープTに達する切り込み送り位置に位置付ける。
上述したように切削ブレード４２１の切り込み送りを実施したならば、切削ブレード４２１を図１２の(a)において矢印４２１aで示す方向に所定の回転速度で回転しつつ、チャックテーブル４１を図１２の(a)において矢印Ｘで示す方向に加工送りする。この結果、キャップウエーハ３が接合されている機能ウエーハ２は、ストリート２１に沿って切断される（切断工程）。この切断工程を機能ウエーハ２に形成された全てのストリート２１に沿って実施することにより、図１３に示すように機能ウエーハ２の表面にキャップ３０が接合されたマイクロマシンデバイス２２が得られる。なお、上述したように機能ウエーハ２に形成されたストリート２１に沿ってキャップウエーハ３および機能ウエーハ２を切断することにより、キャップウエーハ３における電極２２２を覆う部分３０１（図１２の(b)参照）は、分割溝３１が形成されているために除去され、図１３に示すように電極２２２が露出せしめられる。
なお、上述した切断工程は切削部に切削水を供給しつつ実施されるが、機能ウエーハ２の表面にはキャップウエーハ３が接合されているので、マイクロマシンデバイス２２の可動部２２１に切削屑を含んだ切削水が浸入することはない。また、機能ウエーハ２の表面に接合されたキャップウエーハ３は、上述した切断工程において切断され図１３に示すように個々のマイクロマシンデバイス２２に分割された後はキャップ３０として機能するので、剥離する必要がない。従って、従来マイクロマシンデバイスを保護するために機能ウエーハの表面に貼着した粘着フィルムのように、個々のマイクロマシンデバイスに分割した後に剥がす必要がないため、粘着ノリがマイクロマシンデバイスの表面に残存して品質を低下させることもなく、また、粘着フィルムを剥がす際にマイクロマシンデバイスが損傷するという問題も解消される。
次に、上記機能ウエーハ２に形成されたマイクロマシンデバイス２２の電極２２２部に対応する領域に沿ってキャップウエーハ３の仕上がり厚さに相当する深さの分割溝を形成するキャップウエーハ溝形成工程の他の実施形態について、図１４を参照して説明する。上述した実施形態においては、分割溝３１をキャップウエーハ３における電極２２２の基部（可動部２２１側）と対応する領域に形成した例を示したが、図１４に示す実施形態においては幅広の切削ブレードを用いて分割溝３１０の溝幅を大きく形成し、電極２２２の殆どの領域に分割溝３１０が対向するようにしたものである。このように分割溝３１０を形成することにより、上述したキャップウエーハ研削工程を実施すると、図１５に示すように電極２２２が露出せしめられる。従って、上記図１４に示したようなキャップウエーハ３における電極２２２を覆う部分３０１である端材が発生しない。
複数のマイクロマシンデバイスが形成された機能ウエーハの斜視図。 図１に示す機能ウエーハの一部を拡大して示す平面図。 図１に示す機能ウエーハの一部を拡大して示す断面図。 図１に示す機能ウエーハの表面に結合するキャップウエーハの斜視図。 本発明によるマイクロマシンデバイスの加工方法におけるキャップウエーハ溝形成工程の説明図。 本発明によるマイクロマシンデバイスの加工方法におけるキャップウエーハ接合工程の説明図。 図６に示すにキャップウエーハ接合工程において接着剤を塗布する領域を示す説明図。 図６に示すにキャップウエーハ接合工程が実施され機能ウエーハの表面にキャップウエーハが接合された状態を示す要部拡大断面。 本発明によるマイクロマシンデバイスの加工方法におけるキャップウエーハ研削工程の説明図。 本発明によるマイクロマシンデバイスの加工方法における機能ウエーハ研削工程の説明図。 本発明によるマイクロマシンデバイスの加工方法におけるウエーハ支持工程の説明図。 本発明によるマイクロマシンデバイスの加工方法における切断工程の説明図。 本発明によるマイクロマシンデバイスの加工方法によって分割されたマイクロマシンデバイスの斜視図。 本発明によるマイクロマシンデバイスの加工方法におけるキャップウエーハ溝形成工程の他の実施形態が実施されたキャップウエーハを機能ウエーハの表面に接合した状態を示す要部拡大断面。 図１４に示す機能ウエーハの表面に接合されたキャップウエーハにキャップウエーハ研削工程が実施された状態を示す要部拡大断面。
符号の説明
２：機能ウエーハ
２１：ストリート
２２：マイクロマシンデバイス
２２１：マイクロマシンデバイスの可動部
２２２：マイクロマシンデバイスの電極
３：キャップウエーハ
３０：キャップ
４：切削装置
４１：切削装置のチャックテーブル
４２：切削手段
４２１：切削ブレード
５：接着剤
６：研削装置
６１：研削装置のチャックテーブル
６２：研削手段
６２１：研削ホイール
F：環状のフレーム
T：ダイシングテープ

Claims (2)

  1. 表面に格子状に形成されたストリートによって区画された複数の領域に可動部と該可動部と接続された電極を備えたマイクロマシンデバイスが形成された機能ウエーハを該ストリートに沿って個々のマイクロマシンデバイスに分割するマイクロマシンデバイスの加工方法であって、
    該機能ウエーハの表面を保護するためのキャップウエーハの一方の面における該マイクロマシンデバイスの該電極部と対応する領域に沿って該キャップウエーハの仕上がり厚さに相当する深さの分割溝を形成するキャップウエーハ溝形成工程と、
    該キャップウエーハ溝形成工程が実施された該キャップウエーハの一方の面を該機能ウエーハの表面に該可動部の周囲を接合するキャップウエーハ接合工程と、
    該機能ウエーハの表面に接合された該キャップウエーハの他方の面を研削して該分割溝を表出せしめるキャップウエーハ研削工程と、
    該キャップウエーハ研削工程が実施された該機能ウエーハおよび該キャップウエーハを該ストートに沿って切断する切断工程と、を含む、
    ことを特徴とするマイクロマシンデバイスの加工方法。
  2. 該キャップウエーハ研削工程を実施した後、或いは該キャップウエーハ研削工程を実施する前に該キャップウエーハを接合した該機能ウエーハの裏面を該機能ウエーハの仕上がり厚さに研削する機能ウエーハ研削工程を実施する、請求項１記載のマイクロマシンデバイスの加工方法。
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