JP2011159707A - 被加工物の研削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 被加工物を破損させることのない研削方法を提供することである。
【解決手段】 被加工物の研削方法であって、基材上に粘着層が形成された粘着シート上に、表面側を該粘着層に当接させて被加工物を配設する配設ステップと、該粘着シートを冷却して該粘着層を硬化させつつ、該粘着シート上に配設された被加工物の裏面を研削して所定の厚みへと薄化する薄化ステップと、薄化された被加工物を該粘着シートから取り外す取り外しステップと、を具備しことを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、被加工物の研削方法に関する。

光デバイスや半導体デバイスの製造プロセスでは、サファイアウエーハやシリコンウエーハ等のウエーハ表面にそれぞれ光デバイスや半導体デバイスを複数形成する。その後、ウエーハの裏面を研削装置で研削して所定の厚みへと薄化した後、切削装置等を用いてウエーハを個々のデバイスに分割することで各種のデバイスを形成している。そして、このようにして製造された光デバイスや半導体デバイスは、携帯電話やパソコン等の各種電子機器に広く利用されている。

尚、研削に際しては、ウエーハ表面に形成されたデバイスを保護するため、ウエーハ表面に例えば特開２０００−２２３４５３号公報で開示されたような基材上に粘着層が形成された保護テープ（粘着シート）が貼着される。ウエーハは保護テープを介して研削装置のチャックテーブルで保持され、露出したウエーハ裏面を研削砥石が回転しつつ押圧することで研削加工が施される。

特開２０００−２２３４５３号公報

しかし、保護テープの粘着層は比較的軟らかいため、保護テープを研削装置のチャックテーブルで吸引保持しながら被加工物を研削すると、被加工物が保護テープ上で動き、割れてしまうという問題があった。特に被加工物がサファイアやＳｉＣ、石英ガラス等、硬質材からなる場合には被加工物が保護テープ上で動き易く、割れてしまう恐れが高かった。

一方、例えばサファイア基板上に光デバイスとなる窒化ガリウム等のエピタキシャル層を形成した光デバイスウエーハでは、ウエーハの最外周部においてエピタキシャル層が形成されず他の領域と比べて高低差がある凹部が形成されてしまうことがある。

また、半導体デバイスのパッドと、リードフレームのリードとを直接接着接合するフリップチップボンディング法が適用される半導体デバイスには、予めパッド上に接着接合のためのバンプと呼ばれる高さが１０〜１００μｍ程度の金属突起物（凸部）が複数形成されている。

これら表面に凹凸を有するウエーハの表面に保護テープを貼着してウエーハの裏面を研削すると、研削時に研削砥石がウエーハを押圧することで凹凸に生じる応力によってウエーハが割れてしまうことがある。

そこで、粘着層が十分に厚い保護テープをウエーハ表面に貼着することで粘着層に凹凸を埋め込ませ、凹凸をなくした状態とした後、研削加工を施す手法が考えられる。ところが、粘着層が厚い保護テープでは、より一層被加工物が保護テープ上で動き易く割れてしまう恐れが高い。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、被加工物を破損させることのない被加工物の研削方法を提供することである。

本発明によると、被加工物の研削方法であって、基材上に粘着層が形成された粘着シート上に、表面側を該粘着層に当接させて被加工物を配設する配設ステップと、該粘着シートを冷却して該粘着層を硬化させつつ、該粘着シート上に配設された被加工物の裏面を研削して所定の厚みへと薄化する薄化ステップと、薄化された被加工物を該粘着シートから取り外す取り外しステップと、を具備しことを特徴とする被加工物の研削方法が提供される。

好ましくは、研削ステップでは、被加工物に低温の研削水を供給することで粘着シートを冷却して粘着層を硬化させつつ研削を実施する。

本発明によると、研削中に粘着シートが冷却されて粘着層が硬化されるため、被加工物が粘着シート上で動くことがなく、研削中に被加工物が破損することがない。

被加工物の一例を示す図であり、図１（Ａ）はウエーハ上に複数のバンプが形成された半導体ウエーハの断面図、図１（Ｂ）はサファイア基板上にエピタキシャル層が形成された光デバイスウエーハの断面図である。 本発明の研削方法を実施するのに適した研削装置の斜視図である。 本発明の研削方法の一例を示すフローチャートである。 配設ステップの説明図である。 研削ステップの説明図である。 取り外しステップの説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１（Ａ）を参照すると、本発明の研削方法が適用されるのに適した半導体ウエーハ１１の断面図が示されている。半導体ウエーハ１１は例えばシリコンから構成され、その表面にはリードフレームのリードと直接接着接合するためのバンプ（金属突起物）１３が形成されている。これらのバンプ１３の高さは１０〜１００μｍ程度である。

図１（Ｂ）を参照すると、本発明の研削方法が適用されるのに適した光デバイスウエーハ１５の断面図が示されている。光デバイスウエーハ１５は、サファイア基板１７上に窒化ガリウム（ＧａＮ）等のエピタキシャル層１９が形成されており、このエピタキシャル層１９中にＬＥＤ、ＬＤ等の複数の光デバイスが形成されている。

このような光デバイスウエーハ１５では、ウエーハの最外周部においてエピタキシャル層が形成されず、エピタキシャル層１９が形成された領域と比べて高低差がある凹部２１が形成されてしまうことがある。

次に、図２を参照して本発明の研削方法を実施するのに適した研削装置２について説明する。４は研削装置２のベース（ハウジング）であり、ベース４の後方にはコラム６が立設されている。コラム６には上下方向に伸びる一対のガイドレール（一本のみ図示）８が固定されている。

この一対のガイドレール８に沿って研削ユニット（研削手段）１０が上下方向に移動可能に装着されている。研削ユニット１０は、そのハウジング２０が一対のガイドレール８に沿って上下方向に移動する移動基台１２に取り付けられている。

研削ユニット１０は、ハウジング２０と、ハウジング２０中に回転可能に収容された図示しないスピンドルと、スピンドルを回転駆動するサーボモータ２２と、スピンドルの先端に固定されたホイールマウント２４と、ホイールマウント２４に装着された先端部に研削砥石２６を有する研削ホイール２５とを含んでいる。

研削ユニット１０は、研削ユニット１０を一対の案内レール８に沿って上下方向に移動するボールねじ１４とパルスモータ１６とから構成される研削ユニット送り機構１８を備えている。パルスモータ１６をパルス駆動すると、ボールねじ１４が回転し、移動基台１２が上下方向に移動される。

ベース４の中間部分にはチャックテーブル５０を有するチャックテーブル機構２８が配設されており、チャックテーブル機構２８は図示しないチャックテーブル移動機構によりＹ軸方向に移動される。３０はチャックテーブル機構２８をカバーする蛇腹である。

ベース４の前側部分には、第１のウエーハカセット３２と、第２のウエーハカセット３４と、ウエーハ搬送用ロボット３６と、複数の位置決めピン４０を有する位置決め機構３８と、ウエーハ搬入機構（ローディングアーム）４２と、ウエーハ搬出機構（アンローディングアーム）４４と、スピンナユニット４６が配設されている。

また、ベース４の概略中央部には、チャックテーブル５０を洗浄する洗浄水噴射ノズル４８が設けられている。この洗浄水噴射ノズル４８は、チャックテーブル５０が装置手前側のウエーハ搬入・搬出領域に打ち付けられた状態において、チャックテーブル５０に向かって洗浄水を噴射する。

５２は研削水供給ノズルであり、先端の水噴出口５３から低温の研削水を噴出してウエーハ１１の表面に貼着された保護テープを冷却し、保護テープ上の粘着層を硬化させる。研削水としては、例えば低温の純水が使用される。

図３を参照すると、本発明研削方法の一実施形態のフローチャートが示されている。図４乃至図６は半導体ウエーハ上に複数のバンプが形成された被加工物について本発明の研削方法を適用した例について示している。

本発明の研削方法では、まず図３のステップＳ１０で紫外線硬化型粘着シート上に被加工物を配設する配設ステップを実施する。即ち、図４（Ａ）に示すように、基材２７上に紫外線硬化型粘着層２９が形成された粘着シート（保護テープ）２３上にウエーハ１１のバンプ１３が形成された表面側を貼付し、図４（Ｂ）に示すようにウエーハ１１の表面を粘着シート２３で保護する。

粘着層２９の厚みはバンプ１３の高さよりも厚いのが好ましい。このような厚い粘着層２９を採用すると、図４（Ｂ）に示すようにウエーハ１１の表面側を粘着シート２３に貼着したとき、バンプ１３が粘着層２９中に埋め込まれ、粘着層１９でウエーハ１１表面の高低差を吸収することができる。

次いで、図３のステップＳ１１で低温の研削水を被加工物へ供給しつつ、被加工物を研削して所定の厚みへと薄化する研削ステップを実施する。この研削ステップを図５を参照して詳細に説明する。

研削ユニット１０のスピンドル３１の先端にはホイールマウント２４が固定されており、このホイールマウント２４に下端部に複数の研削砥石２６が固定された研削ホイール２５が装着されている。

この研削ステップでは、ウエーハ１１を吸引保持したチャックテーブル５０を矢印Ａ方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール２５を矢印Ｂ方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させるとともに、研削ユニット送り機構１８を作動して研削砥石２６をウエーハ１１の裏面に接触させる。

そして、研削水供給ノズル５２の水噴出口５３から例えば５℃程度の低温の研削水５５を噴出しながら、研削ホイール２５を所定の研削送り速度（例えば０．１〜５．０μｍ／ｓ）で下方に所定量研削送りして、ウエーハ１１の裏面を研削する。研削水供給ノズル５２から低温の研削水が供給されるため、粘着シート２３は冷却されて粘着層２９は硬化される。

このように厚い粘着層２９は低温の研削水により硬化されるため、ウエーハ１１が粘着シート３上で動くことが防止され、更に、バンプ１３は粘着層２９中に埋め込まれているため、研削時の応力によりウエーハ１１が割れることがない。

研削水供給ノズル５２から供給する研削水の温度は低温であるほうが好ましく、例えば１０℃以下の温度が好ましい。この時、研削装置内の結露を防止するために、研削装置を載置する雰囲気も低温にすることが好ましい。更に研削水に不凍液を用いることで０℃以下にすることもできる。本実施形態では、研削水を研削ホイール２５の外側に供給しているが、研削ホイール２５の内側から低温の研削水を供給してウエーハ１１を研削するようにしてもよい。

このような研削ステップ実施後、図３のステップＳ１２で粘着シートに紫外線を照射して粘着層の粘着力を低下させる。即ち、図６（Ａ）に示すように、紫外線ランプ３３で粘着シート２３に紫外線を照射して、粘着層２９の粘着力を低下させる。

このように粘着シート２３の粘着力を低下させてから、ステップＳ１３に進んで図６（Ｂ）に示すように、粘着シート２３上からウエーハ１１を取り外す取り外しステップを実施する。

上述した説明では、本発明の研削方法をバンプ付きウエーハに適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、サファイアウエーハ等の硬質ウエーハや通常のシリコンウエーハ等の研削に同様に適用することができる。

図１（Ｂ）に示したサファイアウエーハでは、エピタキシャル層形成領域とエピタキシャル層未形成領域との間に段差が形成されているが、本発明の研削方法ではこの段差を粘着シートの粘着層で吸収し、粘着層が低温に冷却されて硬化するため、研削中にサファイアウエーハが粘着シート上で動くことがないため、サファイアウエーハを破損させることなく研削することができる。

尚、硬質のサファイアウエーハ研削時には、チャックテーブル５０を矢印Ａ方向に例えば６００〜７００ｐｍで回転し、研削ホイール２５を矢印Ｂ方向に例えば７００〜８００ｒｐｍで回転しながら研削を実施するのが好ましい。

エピタキシャル層形成領域と外周のエピタキシャル層未形成領域との間に３０〜５０μｍの段差が形成されたφ４インチのサファイアウエーハの表面に、厚さ１００μｍの基材上に厚さ２１０μｍの粘着層が形成された粘着シートを貼付した。

粘着シート側をチャックテーブルで吸引保持し、５℃の研削水を供給しながらチャックテーブルを６５０ｒｐｍで回転させ、研削ホイールを７５０ｒｐｍで回転させてサファイアウエーハの研削を実施したところ、サファイアに割れを起こすことなく１００μｍの厚さまでサファイアウエーハを研削することができた。

２ 研削装置
１０ 研削ユニット
１１ 半導体ウエーハ
１３ バンプ
１５ 光デバイスウエーハ（サファイアウエーハ）
１９ エピタキシャル層
２３ 粘着シート（保護テープ）
２６ 研削ホイール
２７ 基材
２９ 粘着層
３３ 紫外線ランプ
５０ チャックテーブル
５２ 研削水供給ノズル

Claims (3)

1. 被加工物の研削方法であって、
   基材上に粘着層が形成された粘着シート上に、表面側を該粘着層に当接させて被加工物を配設する配設ステップと、
   該粘着シートを冷却して該粘着層を硬化させつつ、該粘着シート上に配設された被加工物の裏面を研削して所定の厚みへと薄化する薄化ステップと、
   薄化された被加工物を該粘着シートから取り外す取り外しステップと、
   を具備しことを特徴とする被加工物の研削方法。
2. 前記研削ステップでは、被加工物に低温の研削水を供給することで該粘着シートを冷却して該粘着層を硬化させる請求項１記載の被加工物の研削方法。
3. 被加工物は表面に複数の凹凸を有しており、
   前記配設ステップでは、該凹凸の高低差より大きい厚みを有している粘着層を備えた粘着シート上に被加工物を配設する請求項１又は２記載の被加工物の研削方法。

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