JP2011029331A - ウエーハの研削方法および保護テープ - Google Patents

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Abstract

【課題】硬質脆性基板の裏面を研削し薄くしても割れが生じない研削方法および保護テープを提供する。
【解決手段】ウエーハの裏面を研削して所定の厚みに形成する研削方法であって、ウエーハの表面に保護テープの一方の面を貼着する工程と、保護テープの他方の面を研削装置のチャックテーブルの保持面に吸引保持する工程と、チャックテーブルの保持面に吸引保持されたウエーハの裏面に研削砥石の研削面を作用せしめてウエーハの裏面を研削する工程とを含み、チャックテーブル６１の保持面を備えた保持部６１２は複数の気孔を有するポーラスセラミックスによって形成されており、保護テープ１１は他方の面がチャックテーブルの保持部６１２を構成するポーラスセラミックスの複数の気孔に嵌入する複数の凹凸を有する粗面に形成され、ウエーハ保持工程において複数の凹凸がチャックテーブルの保持部を構成するポーラスセラミックスの複数の気孔に嵌入せしめられる。
【選択図】図６

Description

本発明は、光デバイスウエーハ等のウエーハの裏面を研削するための研削装置およびウエーハの表面に形成されたデバイスを保護するためにウエーハの表面に貼着する保護テープに関する。
光デバイスウエーハは、サファイヤ基板等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複数の領域が区画され、この区画された領域に窒化ガリウム系化合物半導体等からなるエピ層が積層され光デバイスが形成されている。そして、光デバイスウエーハをストリートに沿って切断し光デバイスが形成された領域を分割することにより個々の光デバイスを製造している。このようにして分割される光デバイスウエーハは、ストリートに沿って切断する前に研削装置によってサファイヤ基板の裏面が研削され、所定の厚みに加工される。なお、サファイヤ基板の裏面の研削は、サファイヤ基板の表面に形成された光デバイスを保護するために塩化ビニールシートからなる保護テープを貼着し、この保護テープ側をチャックテーブルに保持して実施する。（例えば、特許文献１参照。）
特開２００８−２３６９３号公報
而して、サファイヤ基板の表面に塩化ビニールシートからなる保護テープを貼着して裏面を研削し、サファイヤ基板の厚みを５０μm以下に薄くすると、サファイヤ基板に割れが生ずるという問題がある。この問題は、炭化珪素基板等の硬質脆性基板の研削においても生ずる。
このような問題は、チャックテーブルに保護テープを介して保持された基板の裏面を研削ホイールによって研削する際に、基板の表面に貼着された保護テープが横ズレすることが原因であると考えられる。
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、硬質脆性基板の裏面を研削して薄くしても割れが生ずることがない研削方法および保護テープを提供することにある。
上記技術課題を解決するために、本発明によれば、表面にデバイスが形成されたウエーハの裏面を研削して所定の厚みに形成するウエーハの研削方法であって、
ウエーハの表面に保護テープの一方の面を貼着する保護テープ貼着工程と、
該ウエーハの表面に貼着された保護テープの他方の面を研削装置のチャックテーブルの保持面に吸引保持するウエーハ保持工程と、
該チャックテーブルの保持面に吸引保持されたウエーハの裏面に回転する研削砥石の研削面を作用せしめてウエーハの裏面を研削する研削工程と、を含み、
該チャックテーブルの保持面を備えた保持部は、複数の気孔を有するポーラスセラミックスによって形成されており、
ウエーハの表面に貼着される該保護テープは、他方の面が該チャックテーブルの保持部を構成するポーラスセラミックスの複数の気孔に嵌入する複数の凹凸を有する粗面に形成され、該ウエーハ保持工程において複数の凹凸が該チャックテーブルの保持部を構成するポーラスセラミックスの複数の気孔に嵌入せしめられる、
ことを特徴とするウエーハの研削方法が提供される。
上記保護テープの他方の面に形成される複数の凹凸は、面粗さの最大高さが５μm以上に設定されている。また、上記チャックテーブルの保持部を構成するポーラスセラミックスの複数の気孔の開口面積が1mm2以下に設定されており、上記保護テープの他方の面に形成される複数の凹凸の凸部の断面積が1mm2以下に設定されている。
また、本発明によれば、複数の気孔を有するポーラスセラミックスによって形成された保持部を備えた研削装置のチャックテーブルの該保持部に、表面にデバイスが形成されたウエーハの表面側を保持して裏面を研削する際に、ウエーハの表面を保護するためにウエーハの表面に一方の面を貼着する保護テープであって、他方の面がチャックテーブルの保持部を構成するポーラスセラミックスの複数の気孔に嵌入する複数の凹凸を有する粗面に形成されている、
ことを特徴とする保護テープが提供される。
上記複数の凹凸は、面粗さの最大高さが５μm以上に設定されている。また、上記複数の凹凸の凸の断面積が1mm2以下に設定されている。
本発明によるウエーハの研削方法においては、ウエーハの表面に貼着される保護テープは他方の面がチャックテーブルの保持部を構成するポーラスセラミックスの複数の気孔に嵌入する複数の凹凸を有する粗面に形成され、ウエーハ保持工程において複数の凹凸がチャックテーブルの保持部を構成するポーラスセラミックスの複数の気孔に嵌入せしめられるため、保持部に対する摩擦力が増大し、横ズレが抑制される。従って、保護テープが横ズレすることによるウエーハの割れを防止できる。
本発明によるウエーハの研削方法を実施するための研削装置の斜視図。 本発明によるウエーハの研削方法によって研削されるウエーハとしての光デバイスウエーハの斜視図。 本発明によるウエーハの研削方法における保護テープ貼着工程の説明図。 本発明によるウエーハの研削方法に用いる保護テープ用シートの面粗さと保護テープ用シートにサンドブラスト処理を施した面粗さの計測結果を示すグラフ。 本発明によるウエーハの研削方法におけるウエーハ保持工程の説明図。 本発明によるウエーハの研削方法における研削工程の説明図。 本発明によるウエーハの研削方法における保護テープ貼着工程の他の実施形態を示す説明図。 本発明によるウエーハの研削方法における研削工程の他の実施形態を示す説明図。
以下、本発明によるウエーハの研削方法および保護テープ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には本発明による研削方法を実施するための研削装置の斜視図が示されている。
図１に示す研削装置は、全体を番号２で示す装置ハウジングを具備している。この装置ハウジング２は、細長く延在する直方体形状の主部２１と、該主部２１の後端部（図１において右上端）に設けられ実質上鉛直に上方に延びる直立壁２２とを有している。直立壁２２の前面には、上下方向に延びる一対の案内レール２２１、２２１が設けられている。この一対の案内レール２２１、２２１に研削手段としての研削ユニット３が上下方向に移動可能に装着されている。
研削ユニット３は、移動基台３１と該移動基台３１に装着されたスピンドルユニット３２を具備している。移動基台３１は、後面両側に上下方向に延びる一対の脚部３１１、３１１が設けられており、この一対の脚部３１１、３１１に上記一対の案内レール２２１、２２１と摺動可能に係合する被案内溝３１２、３１２が形成されている。このように直立壁２２に設けられた一対の案内レール２２１、２２１に摺動可能に装着された移動基台３１の前面には前方に突出した支持部３１３が設けられている。この支持部３１３にスピンドルユニット３２が取り付けられる。
スピンドルユニット３２は、支持部３１３に装着されたスピンドルハウジング３２１と、該スピンドルハウジング３２１に回転自在に配設された回転スピンドル３２２と、該回転スピンドル３２２を回転駆動するための駆動手段としてのサーボモータ３２３とを具備している。回転スピンドル３２２の下端部はスピンドルハウジング３２１の下端を越えて下方に突出せしめられており、その下端には円板形状のマウンター３２４が設けられている。なお、マウンター３２４には、周方向に間隔をおいて複数のボルト挿通孔（図示していない）が形成されている。このマウンター３２４の下面に研削ホイール４が着脱可能に装着される。この研削ホイール４は、環状の支持基台４１と、該環状の支持部材４１の下面に同一円周上に環状に配設された複数個の研削砥石４２とからなっており、支持基台４１が上記マウンター３２４の下面に締結ボルト３２５によって装着される。このように構成されたスピンドルユニット３２は、サーボモータ３２３を駆動すると回転スピンドル３２２およびマウンター３２４を介して研削ホイール４が回転せしめられる。
図示の実施形態における研削装置は、上記研削ユニット３を上記一対の案内レール２２１、２２１に沿って上下方向（後述するチャックテーブルの保持面に対して垂直な方向）に移動せしめる研削ユニット送り機構５を備えている。この研削ユニット送り機構５は、直立壁２２の前側に配設され実質上鉛直に延びる雄ねじロッド５１を具備している。この雄ねじロッド５１は、その上端部および下端部が直立壁２２に取り付けられた軸受部材５２および５３によって回転自在に支持されている。上側の軸受部材５２には雄ねじロッド５１を回転駆動するための駆動源としてのパルスモータ５４が配設されており、このパルスモータ５４の出力軸が雄ねじロッド５１に伝動連結されている。移動基台３１の後面にはその幅方向中央部から後方に突出する連結部（図示していない）も形成されており、この連結部には鉛直方向に延びる貫通雌ねじ穴が形成されており、この雌ねじ穴に上記雄ねじロッド５１が螺合せしめられている。従って、パルスモータ５４が正転すると移動基台３１即ち研削ユニット３が下降即ち前進（研削送り）せしめられ、パルスモータ５４が逆転すると移動基台３１即ち研削ユニット３が上昇即ち後退せしめられる。
図示の研削装置は、ハウジング２の主部２１にチャックテーブル機構６が配設されている。チャックテーブル機構６は、チャックテーブル６１と、該チャックテーブル６１の周囲を覆うカバー部材６２と、該カバー部材６２の前後に配設された蛇腹手段６３および６４を具備している。チャックテーブル６１は、チャックテーブル本体６１１と、該チャックテーブル本体６１１の上面に配設され上面に被加工物を保持する保持面を有する保持部６１２とからなっている。このチャックテーブル６１を構成する保持部６１２は、複数の気孔を有するポーラスセラミックスによって形成されており、図示しない吸引手段に連通されている。なお、ポーラスセラミックスによって形成される保持部６１２は、複数の気孔の開口面積が1mm2以下に設定されていることが望ましい。即ち、保持部６１２に形成される複数の気孔の開口面積が1mm2を超えると、後述する研削工程においてウエーハの被研削面に気孔が転写される。従って、保持部６１２に形成される複数の気孔の径は、開口面積が1mm2以下に設定されていることが望ましい。また、図示の実施形態におけるチャックテーブル６１を構成するチャックテーブル本体６１１の外周には、後述する環状のフレームを保持するための４個の磁石６１３が径方向に突出して配設されている。このように構成されたチャックテーブル６１は、図示しない回転駆動手段によって回転せしめられるようになっている。また、チャックテーブル６１は、図示しないチャックテーブル移動手段によって図１に示す被加工物載置域２４と上記スピンドルユニット３２を構成する研削ホイール４と対向する研磨域２５との間で移動せしめられる。蛇腹手段６３および６４はキャンパス布の如き適宜の材料から形成することができる。蛇腹手段６３の前端は主部２１の前面壁に固定され、後端はカバー部材６２の前端面に固定されている。蛇腹手段６４の前端はカバー部材６２の後端面に固定され、後端は装置ハウジング２の直立壁２２の前面に固定されている。チャックテーブル６１が矢印２３ａで示す方向に移動せしめられる際には蛇腹手段６３が伸張されて蛇腹手段６４が収縮され、チャックテーブル６１が矢印２３ｂで示す方向に移動せしめられる際には蛇腹手段６３が収縮されて蛇腹手段６４が伸張せしめられる。
以上のように構成された研削装置を用いて、ウエーハの裏面を研削する研削方法について説明する。
図２には、本発明によるウエーハの研削方法によって研削される光デバイスウエーハの斜視図が示されている。図２に示す光デバイスウエーハ１０は、例えば厚みが６００μmのサファイヤ基板１００の表面１００aに格子状に形成されたストリート１０１によって複数の領域が区画され、この区画された領域に窒化ガリウム系化合物半導体等からなるエピ層が積層され光デバイス１０２が形成されている。
図２に示す光デバイスウエーハ１０は、サファイヤ基板１００の裏面１００bを研削して所定の厚み（例えば、５０μm）に形成する際に、図３の(a)および(b)に示すようにサファイヤ基板１００の表面１００aに形成された光デバイス１０２を保護するために、表面１００aに保護テープ１１の一方の面１１aを粘着剤によって貼着する（保護テープ貼着工程）。この保護テープ１１は、厚みが０．５mのポリエチレンテレフタレート(PET)、アクリル酸エステル、ポリメタクリス酸メチル等の硬質な合成樹脂シートによって形成されている。そして、保護テープ１１の他方の面１１bは、上記チャックテーブル６１の保持部６１２を構成するポーラスセラミックスの複数の気孔に嵌入する複数の凹凸を有する粗面に形成されている。保護テープ１１の他方の面１１bに複数の凹凸を有する粗面を形成する方法としては、サンドブラスト処理やコロナ放電処理を用いることができる。
図４の(a)は、ポリエチレンテレフタレート(PET)シートの面粗さの計測結果を示すグラフで、横軸がシートの面方向、縦軸が面粗さを示している。図４の(a)から判るようにポリエチレンテレフタレート(PET)の面粗さは、中心平均粗さ(Ra)が０．０１６μmで、最大高さ(Ry)が０．１４μmであった。このように最大高さが０．１４μmの凹凸では、ポーラスセラミックスによって形成される保持部６１２の複数の気孔に嵌入して研削時に生ずる横ズレを規制することは困難である。
図４の(b)は、上記ポリエチレンテレフタレート(PET)シートにサンドブラスト処理を施した面粗さの計測結果を示すグラフで、横軸がシートの面方向、縦軸が面粗さを示している。図４の(b)から判るようにサンドブラスト処理されたポリエチレンテレフタレート(PET)の面粗さは、中心平均粗さ(Ra)が０．９０９μmで、最大高さ(Ry)が５．６６８μmであった。このように最大高さ(Ry)が５μm以上の凹凸であると、ポーラスセラミックスによって形成される保持部６１２の複数の気孔に嵌入して研削時に生ずる横ズレを規制することができる。なお、上記複数の凹凸の凸の断面積は、上記チャックテーブル６１の保持部６１２を構成するポーラスセラミックスの複数の気孔に嵌入するために1mm2以下に設定されている。
上述した保護テープ貼着工程を実施したならば、光デバイスウエーハ１０の保護テープ１１側を、図１に示す研削装置における被加工物載置域２４に位置付けられているチャックテーブル６１上に載置する。即ち、図５に示すように光デバイスウエーハ１０を構成するサファイヤ基板１００の表面１００aに一方の面が貼着された保護テープ１１の他方の面１１b（複数の凹凸を有する粗面に形成されている）をチャックテーブル６１の保持部６１２上に載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、ポーラスセラミックスによって形成された保持部６１２上に光デバイスウエーハ１０を保護テープ１１を介して吸引保持する（ウエーハ保持工程）。従って、チャックテーブル６１の保持部６１２上に保持された光デバイスウエーハ１０は、サファイヤ基板１００の裏面１００bが上側となる。このようにサファイヤ基板１００の表面１００aに一方の面が貼着された保護テープ１１がチャックテーブル６１のポーラスセラミックスによって形成された保持部６１２上に吸引保持されると、保護テープ１１の他方の面１１bは保持部６１２を形成するポーラスセラミックスの複数の気孔に嵌入する複数の凹凸を有する粗面に形成されているので、複数の凹凸がポーラスセラミックスの複数の気孔に嵌入して保持部に対する摩擦力が増大するため、後述する研削工程において横ズレが抑制される。
上述したようにウエーハ保持工程を実施したならば、図示しないチャックテーブル移動手段を作動してチャックテーブル機構６を図１において矢印２３ａで示す方向に移動し、チャックテーブル６１上に保持された光デバイスウエーハ１０を研削ホイール４の下方の研削域２５に位置付ける。なお、この状態においてチャックテーブル６１上に保持された光デバイスウエーハ１０は、図６に示すようにその中心（Ｐ）を研削ホイール４を構成する研削砥石４２が通過する研削位置に位置付けられる。このようにして、チャックテーブル６１上に保持された光デバイスウエーハ１０を研削位置に位置付けたならば、チャックテーブル６１を図６において矢印６１aで示す方向に例えば５００ｒｐｍの回転速度で回転するとともに、研削ホイール４を矢印４aで示す方向に例えば１０００ｒｐｍの回転速度で回転しつつ研削砥石４２の下面である研削面を被加工面である光デバイスウエーハ１０を構成するサファイヤ基板１００の裏面１００bに接触せしめ、研削ホイール４を矢印４bで示すように下方に例えば０．１μm／秒の研削送り速度で所定量研削送りする（研削工程）。この結果、光デバイスウエーハ１０はデバイスの仕上がり厚み（例えば、５０μm）に形成される。
上記研削工程においては、上述したようにチャックテーブル６１上に保持された光デバイスウエーハ１０を構成するサファイヤ基板１００の表面１００aに一方の面が貼着された保護テープ１１の他方の面１１bに形成された複数の凹凸が、チャックテーブル５１のポーラスセラミックスによって形成された保持部６１２の複数の気孔に嵌入して保持部に対する摩擦力が増大しているため、横ズレが抑制される。従って、保護テープが横ズレすることによる光デバイスウエーハ１０の割れを防止できる。また、図示の実施形態においては、保護テープ１１がポリエチレンテレフタレート(PET)、アクリル酸エステル、ポリメタクリス酸メチル等の硬質な合成樹脂シートによって形成されているので、水平方向(横方向)の変形が極めて少ないため、光デバイスウエーハ１０の横ズレによる割れの発生を防止できる。
上述したように研削工程が実施され所定の厚みに形成された光デバイスウエーハ１０は、サファイヤ基板１００の表面１００aに保護テープ１１が貼着された状態で、次工程である例えば光デバイスウエーハ１０のストリート１０１に沿ってレーザー加工を施すレーザー加工工程に搬送される。
次に、本発明によるウエーハの研削方法における他の実施形態について、図７および図８を参照して説明する。
この実施形態においては、図７の(a)に示すように保護テープ１１がステンレス鋼等の金属材によって形成された環状のフレームFに装着されている。そして、図７の(b)に示すように環状のフレームFに装着された保護テープ１１の一方の面１１a（上面）に光デバイスウエーハ１０を構成するサファイヤ基板１００の表面１００aを粘着剤によって貼着する（保護テープ貼着工程）。なお、環状のフレームFに装着された保護テープ１１は、上記図３に示す保護テープ１１と同様にポリエチレンテレフタレート(PET)、アクリル酸エステル、ポリメタクリス酸メチル等の硬質な合成樹脂シートによって形成されている。そして、保護テープ１１の他方の面１１b（下面）は、上記チャックテーブル６１の保持部６１２を構成するポーラスセラミックスの複数の気孔に嵌入する複数の凹凸を有する粗面に形成されている。
上述した保護テープ貼着工程が実施された光デバイスウエーハ１０は、図８に示すように保護テープ１１側をチャックテーブル６１上に載置する。このとき、保護テープ１１が装着されている環状のフレームFは、チャックテーブル６１を構成するチャックテーブル本体６１１の外周に配設された４個の磁石６１３上に載置され、４個の磁石６１３の磁力によって吸着保持される。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、光デバイスウエーハ１０はポーラスセラミックスによって形成された保持部６１２上に保護テープ１１を介して吸引保持される（ウエーハ保持工程）。このようにサファイヤ基板１００の表面１００a（一方の面）に一方の面が貼着された保護テープ１１がチャックテーブル６１のポーラスセラミックスによって形成された保持部６１２上に吸引保持されると、保護テープ１１の他方の面１１bは保持部６１２を形成するポーラスセラミックスの複数の気孔に嵌入する複数の凹凸を有する粗面に形成されているので、複数の凹凸がポーラスセラミックスの複数の気孔に嵌入して保持部に対する摩擦力が増大するため、横ズレが抑制される。
次に、図８に示すようにチャックテーブル６１上に保持された光デバイスウエーハ１０を研削ホイール４の下方の研削域に位置付け、チャックテーブル６１を矢印６１aで示す方向に例えば５００ｒｐｍの回転速度で回転するとともに、研削ホイール４を矢印４aで示す方向に例えば１０００ｒｐｍの回転速度で回転しつつ研削砥石４２の下面である研削面を被加工面である光デバイスウエーハ１０を構成するサファイヤ基板１００の裏面１００bに接触せしめ、研削ホイール４を矢印４bで示すように下方に例えば０．１μm／秒の研削送り速度で所定量研削送りする（研削工程）。この結果、光デバイスウエーハ１０はデバイスの仕上がり厚み（例えば、５０μm）に形成される。
このようにして、研削工程が実施され所定の厚みに形成された光デバイスウエーハ１０は、環状のフレームFに装着された保護テープ１１に貼着された状態で、次工程である例えば光デバイスウエーハ１０のストリート１０１に沿って裏面側からレーザー加工を施すレーザー加工工程に搬送される。
２：装置ハウジング
３：研削ユニット
３１：移動基台
３２：スピンドルユニット
３２１：スピンドルハウジング
３２２：回転スピンドル
３２３：サーボモータ
３２４：マウンター
４：研削ホイール
４１：環状の支持基台
４２：研削砥石
５：研削ユニット送り機構
６：チャックテーブル機構
６１：チャックテーブル
１０：光デバイスウエーハ
１００：サファイヤ基板
１１：保護テープ

Claims (6)

  1. 表面にデバイスが形成されたウエーハの裏面を研削して所定の厚みに形成するウエーハの研削方法であって、
    ウエーハの表面に保護テープの一方の面を貼着する保護テープ貼着工程と、
    該ウエーハの表面に貼着された保護テープの他方の面を研削装置のチャックテーブルの保持面に吸引保持するウエーハ保持工程と、
    該チャックテーブルの保持面に吸引保持されたウエーハの裏面に回転する研削砥石の研削面を作用せしめてウエーハの裏面を研削する研削工程と、を含み、
    該チャックテーブルの保持面を備えた保持部は、複数の気孔を有するポーラスセラミックスによって形成されており、
    ウエーハの表面に貼着される該保護テープは、他方の面が該チャックテーブルの保持部を構成するポーラスセラミックスの複数の気孔に嵌入する複数の凹凸を有する粗面に形成され、該ウエーハ保持工程において複数の凹凸が該チャックテーブルの保持部を構成するポーラスセラミックスの複数の気孔に嵌入せしめられる、
    ことを特徴とするウエーハの研削方法。
  2. 該保護テープの他方の面に形成される複数の凹凸は、面粗さの最大高さが５μm以上に設定されている、請求項１記載のウエーハの研削方法。
  3. 該チャックテーブルの保持部を構成するポーラスセラミックスの複数の気孔の開口面積が1mm2以下に設定されており、該保護テープの他方の面に形成される複数の凹凸の凸部の断面積が1mm2以下に設定されている、請求項１又は２記載のウエーハの研削方法。
  4. 複数の気孔を有するポーラスセラミックスによって形成された保持部を備えた研削装置のチャックテーブルの該保持部に、表面にデバイスが形成されたウエーハの表面側を保持して裏面を研削する際に、ウエーハの表面を保護するためにウエーハの表面に一方の面を貼着する保護テープであって、他方の面がチャックテーブルの保持部を構成するポーラスセラミックスの複数の気孔に嵌入する複数の凹凸を有する粗面に形成されている、
    ことを特徴とする保護テープ。
  5. 該複数の凹凸は、面粗さの最大高さが５μm以上に設定されている、請求項４記載の保護テープ。
  6. 該複数の凹凸の凸の断面積が1mm2以下に設定されている、請求項４又は５記載の保護テープ。
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