JP2013042060A

JP2013042060A - ウエーハの加工方法

Info

Publication number: JP2013042060A
Application number: JP2011179419A
Authority: JP
Inventors: Masashi Aoki; 昌史青木
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2011-08-19
Filing date: 2011-08-19
Publication date: 2013-02-28

Abstract

【課題】研磨パッドの消耗を抑制可能なウエーハの加工方法を提供することである。
【解決手段】表面に複数のデバイスが形成されたウエーハの裏面を研削してウエーハを所定の厚みに加工するウエーハの加工方法であって、ウエーハの表面及び外周面を、紫外線硬化樹脂で該保護シートの表面に接合してから紫外線を照射して該紫外線硬化樹脂を硬化させ、該ウエーハの裏面及び該ウエーハの外周に位置する該紫外線硬化樹脂の上面に回転する研削ホイールの研削面を作用させ、該ウエーハの裏面と該紫外線硬化樹脂の上面を研削し、該ウエーハの外周に位置する該紫外線硬化樹脂の全外周に渡り、該紫外線硬化樹脂の上面側から該保護シートに接する下面側に向かって径が拡大するように外周が傾斜する外周傾斜面を形成し、該ウエーハの裏面及び該ウエーハの外周に位置する該紫外線硬化樹脂の上面に回転する乾式研磨ホイールの研磨面を作用させ、該ウエーハの裏面と該紫外線硬化樹脂の上面を研磨する各工程を含む。
【選択図】図８

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・研磨して所定の厚みに加工するウエーハの加工方法に関する。

サファイア基板、ＳｉＣ基板、ＧａＮ基板等の表面に窒化ガリウム系化合物半導体からなるエピタキシャル層を形成し、該エピタキシャル層にＬＥＤ等の複数の光デバイスが格子状に形成されたストリート（分割予定ライン）によって区画されて形成された光デバイスウエーハは、モース硬度が比較的高く切削ブレードによる分割が困難であることから、レーザビームの照射によって個々の光デバイスに分割され、分割された光デバイスは携帯電話、デジタルカメラ等の各種電気機器に広く利用されている。

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裏面が研削され、所定の厚みに加工されるが、これらの硬質なウエーハは研削が難しく様々な対処方法が検討されてきた（例えば、特開２００８−２３６９３号公報参照）。

こうした対策により、光デバイスウエーハの研削が可能になってきたが、研削後にウエーハに反りが発生し易いため（例えば、特開２０１０−４６７４４号公報参照）、その対策として、光デバイスウエーハを紫外線硬化樹脂に埋め込むようにして強固に固定し、反りを矯正して研削後も割れずに取り扱えるようになってきた（例えば、特開２０１１−２９４５０号公報及び特開２０１０−２１９４６１号公報参照）。

特開２００８−２３６９３号公報特開２０１０−４６７４４号公報特開２０１１−２９４５０号公報特開２０１０−２１９４６１号公報

上述したような技術的進歩により光デバイスウエーハの研削が可能となってきたが、最終的にはシリコンウエーハと同様に研削面を研磨して平坦化する必要がある。研削面の研磨には、化学的機械研磨（ＣＭＰ）や固定砥粒による乾式研磨を採用することができる。

ところが、ＣＭＰ加工することにより、表面粗さを０．０１μｍ以下に仕上げるには相当の加工時間を要するため、本発明者は研磨加工時間を短縮化可能な乾式研磨方法について鋭意検討を重ねている。

その検討の過程において、紫外線硬化樹脂に固定された光デバイスウエーハの裏面を研磨すると、研磨ホイールに装着した研磨パッドの消耗が格段に多くなるといった問題が発生していた。

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、研磨パッドの消耗を抑制可能なウエーハの加工方法を提供することである。

本発明によると、表面に複数のデバイスが形成されたウエーハの裏面を研削してウエーハを所定の厚みに加工するウエーハの加工方法であって、ウエーハの直径より大きい直径を有する可撓性を有するとともに紫外線を透過する保護シートを準備する保護シート準備工程と、該ウエーハの表面及び外周面を、紫外線硬化樹脂で該保護シートの表面に接合する接合工程と、該接合工程を実施した後、該紫外線硬化樹脂に紫外線を照射して該紫外線硬化樹脂を硬化させ該ウエーハを該保護シートに接合する紫外線硬化樹脂硬化工程と、該ウエーハが接合された該保護シートの裏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第１のウエーハ保持工程と、該第１のウエーハ保持工程を実施した後、該ウエーハの裏面及び該ウエーハの外周に位置する該紫外線硬化樹脂の上面に回転する研削ホイールの研削面を作用させ、該ウエーハの裏面と該紫外線硬化樹脂の上面を研削する研削工程と、該研削工程の実施前もしくは実施後に、該ウエーハの外周に位置する該紫外線硬化樹脂の全外周に渡り、該紫外線硬化樹脂の上面側から該保護シートに接する下面側に向かって径が拡大するように外周が傾斜する外周傾斜面を形成する傾斜面形成工程と、該研削工程及び該傾斜面形成工程を実施した後、該ウエーハが接合されている該保護シートの裏面を研磨装置のチャックテーブルの保持面に吸引保持する第２のウエーハ保持工程と、該第２のウエーハ保持工程を実施した後、該ウエーハの裏面及び該ウエーハの外周に位置する該紫外線硬化樹脂の上面に回転する乾式研磨ホイールの研磨面を作用させ、該ウエーハの裏面と該紫外線硬化樹脂の上面を研磨する乾式研磨工程と、を具備したことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。

本発明によると、傾斜面形成工程により、紫外線硬化樹脂の外周に上面側から下面側に向かって径が拡大するような傾斜面を形成したことにより、紫外線硬化樹脂の外周に研磨パッドが衝突する際の衝撃を抑制することができ、研磨パッドの消耗量を削減することができるという効果を奏する。その結果、サイズが大きいため交換作業に時間を要する研磨ホイールの交換回数を削減することができ、比較的高価な研磨ホイールの必要本数を削減することができる。

光デバイスウエーハの表面側斜視図である。接合工程を示す斜視図である。紫外線硬化樹脂硬化工程を示す断面図である。研削工程を示す斜視図である。研削工程実施後の断面図である。傾斜面形成工程実施後の断面図である。乾式研磨工程を実施するのに適した研磨装置の斜視図である。乾式研磨工程を示す一部断面側面図である。

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を参照すると、本発明の加工方法の加工対象となる光デバイスウエーハ１１の表面側斜視図が示されている。光デバイスウエーハ１１は、サファイア基板１３上に窒化ガリウム（ＧａＮ）等のエピタキシャル層（半導体層）１５が積層されて構成されている。光デバイスウエーハ１１は、エピタキシャル層１５が積層された表面１１ａと、サファイア基板１３が露出した裏面１１ｂとを有している。

サファイア基板１３は例えば４００μｍの厚みを有しており、エピタキシャル層１５は例えば５μｍの厚みを有している。エピタキシャル層１５にＬＥＤ等の光デバイス１９が格子状に形成された分割予定ライン（ストリート）１７によって区画されて形成されている。

本発明のウエーハの加工方法では、まず図２に示すように、光デバイスウエーハ１１の直径より大きい直径と可撓性を有し、更に紫外線を透過する材料から形成された保護シート２１を準備する。そして、保護シート２１の表面２１ａ上に紫外線硬化樹脂２３を塗布する。

更に、光デバイスウエーハ１１の表面１１ａ側を保護シート２１に塗布された紫外線硬化樹脂２３に押し付け、光デバイスウエーハ１１の表面１１ａ及び外周面を紫外線硬化樹脂２３に埋め込み、保護シート２１の表面２１ａに弱い粘着力で接合する。

次いで、図３に示すように、保護シート２１の裏面側から紫外線ランプ２５で紫外線硬化樹脂２３に紫外線を照射して紫外線硬化樹脂２３を硬化させ、紫外線硬化樹脂２３を介して光デバイスウエーハ１１を保護シート２１に完全に接合する。

紫外線硬化樹脂硬化工程を実施した後、光デバイスウエーハ１１が接合された保護シート２１の裏面を研削装置のチャックテーブル１０の保持面に吸引保持する（第１のウエーハ保持工程）。

図４において、符号１２は研削装置の研削ユニットであり、スピンドル１４の先端に固定されたホイールマウント１６と、ホイールマウント１６にねじ１８で着脱可能に装着された研削ホイール２０とを含んでいる。研削ホイール２０は、環状基台２２と、環状基台２２の下面外周に固着された複数の研削砥石２４とから構成される。

研削装置による研削工程では、チャックテーブル１０を矢印ａ方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ユニット１２の図示しないサーボモータを駆動して研削ホイール２０を矢印ｂで示す方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させるとともに、光デバイスウエーハ１１の裏面１１ｂ及びウエーハ１１の外周に位置する紫外線硬化樹脂２３の上面に研削砥石２４を作用させ、研削ホイール２０を所定の研削送り速度で所定量研削送りして、光デバイスウエーハ１１を所定の厚さ、例えば１００μｍに研削する。研削工程実施後の断面図が図５に示されている。

研削工程実施後、光デバイスウエーハ１１の外周に位置する紫外線硬化樹脂２３の全外周に渡り、図６に示すように、紫外線硬化樹脂２３の上面側から保護シート２１に接する下面側に向かって径が拡大するように外周が傾斜する外周傾斜面２７を形成する傾斜面形成工程を実施する。

この傾斜面形成工程は、例えば特開２０１１−７１３７７号公報に示すような外周にテーパ面を有する切削ブレードによる切削か、或いは特開２０１１−７１２８８号公報に示すような研削ホイールを使用した研削により実施することができる。尚、この傾斜面形成工程は、図４を参照して説明した研削工程の前に実施するようにしてもよい。

研削工程及び傾斜面形成工程実施後、研磨装置のチャックテーブルの保持面で保護シート２１の裏面を吸引保持し（第２のウエーハ保持工程）、乾式研磨ホイールの研磨面を光デバイスウエーハ１１の裏面１１ｂ及びウエーハ１１の外周に位置する紫外線硬化樹脂２３の上面に作用させて、光デバイスウエーハ１１の裏面１１ｂと紫外線硬化樹脂２３の上面を研磨する乾式研磨工程を実施する。

図７を参照すると、乾式研磨を実施するのに適した研磨装置３２の斜視図が示されている。３４は研磨装置３２のベースであり、ベース３４の後方にはコラム３６が立設されている。コラム３６には、上下方向に伸びる一対のガイドレール３８が固定されている。

この一対のガイドレール３８に沿って研磨ユニット（研磨手段）４０が上下方向に移動可能に装着されている。研磨ユニット４０は、スピンドルハウジング４２と、スピンドルハウジング４２を保持する支持部４４を有しており、支持部４４が一対のガイドレール３８に沿って上下方向に移動する移動基台４６に取り付けられている。

研磨ユニット４０は、スピンドルハウジング４２中に回転可能に収容されたスピンドル４８と、スピンドル４８を回転駆動するモータ５０と、スピンドル４８の先端に固定されたヘッドマウント５２と、ヘッドマウント５２に着脱可能に装着された研磨ホイール５４とを含んでいる。

研磨装置３２は、研磨ユニット４０を一対の案内レール３８に沿って上下方向に移動するボールねじ５８とパルスモータ６０とから構成される研磨ユニット送り機構６２を備えている。パルスモータ６０を駆動すると、ボールねじ５８が回転し、移動基台４６が上下方向に移動される。

ベース３４の上面には凹部３４ａが形成されており、この凹部３４ａにチャックテーブル機構６４が配設されている。チャックテーブル機構６４はチャックテーブル６６を有しており、チャックテーブル６６は図示しない移動機構によりウエーハ着脱位置Ａと、研磨ユニット４０に対向する研磨位置Ｂとの間でＹ軸方向に移動される。

６８，７０は蛇腹である。ベース３４の前方側には、研磨装置３２のオペレータが研磨条件等を入力する操作パネル７２が配設されている。

図８に示すように、研磨ホイール５４は、基台５５に研磨パッド５６を接着して構成される。研磨パッド５６は中心穴５６ａを有しており、その研磨面５６ｂは環状に形成されている。研磨ホイール５４の基台５５も研磨パッド５６の中心穴５６ａと同径の中心穴５５ａを有している。中心穴５５ａはスピンドル４８に形成された中心穴４８ａに連通されている。

本実施形態の研磨方法によると、チャックテーブル６６で吸引保持された研削済みの光デバイスウエーハ１１の裏面１１ｂ及びウエーハ１１の外周に位置する紫外線硬化樹脂２３の上面を研磨面５６ｂで覆った状態で、チャックテーブル６６を矢印ａ方向に例えば６０ｒｐｍで回転させるとともに、研磨ホイール５４を矢印ｂ方向に例えば１２００ｒｐｍで回転させて、光デバイスウエーハ１１の裏面１１ｂと紫外線硬化樹脂２３の上面を研磨する。

研磨量は約１μｍ程度であるのが好ましい。この乾式研磨により研削歪を除去できるとともに、光デバイスウエーハ１１の裏面１１ｂの面粗さを０．０００２μｍ以下の平滑面に仕上げることができる。

本実施形態の乾式研磨工程では、光デバイスウエーハ１１の裏面１１ｂが研磨パッド５６で覆われた状態で、且つ図６に示すように、紫外線硬化樹脂２３に外周傾斜面２７が形成された状態で研磨が遂行されるため、研磨パッド５６の研磨面５６ｂが紫外線硬化樹脂２３に衝突する際の衝撃が緩和されて、光デバイスウエーハ１１の外周に欠けが発生することが防止されるとともに、研磨パッド５６の消耗を外周傾斜面２７を有しない場合に比較して約半分程度に削減することができる。

以上説明した実施形態では、本発明の加工方法をサファイア基板から形成された光デバイスウエーハ１１に適用した例について説明したが、本発明の加工方法が適用される被加工物はこれに限定されるものではなく、ＳｉＣ基板、ＧａＮ基板等にも同様に適用することができる。

１１光デバイスウエーハ
１２研削ユニット
２０研削ホイール
２１保護シート
２３紫外線硬化樹脂
２５紫外線ランプ
３２研磨装置
４０研磨ユニット
５４研磨ホイール
５６研磨パッド

Claims

表面に複数のデバイスが形成されたウエーハの裏面を研削してウエーハを所定の厚みに加工するウエーハの加工方法であって、
ウエーハの直径より大きい直径を有する可撓性を有するとともに紫外線を透過する保護シートを準備する保護シート準備工程と、
該ウエーハの表面及び外周面を、紫外線硬化樹脂で該保護シートの表面に接合する接合工程と、
該接合工程を実施した後、該紫外線硬化樹脂に紫外線を照射して該紫外線硬化樹脂を硬化させ該ウエーハを該保護シートに接合する紫外線硬化樹脂硬化工程と、
該ウエーハが接合された該保護シートの裏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第１のウエーハ保持工程と、
該第１のウエーハ保持工程を実施した後、該ウエーハの裏面及び該ウエーハの外周に位置する該紫外線硬化樹脂の上面に回転する研削ホイールの研削面を作用させ、該ウエーハの裏面と該紫外線硬化樹脂の上面を研削する研削工程と、
該研削工程の実施前もしくは実施後に、該ウエーハの外周に位置する該紫外線硬化樹脂の全外周に渡り、該紫外線硬化樹脂の上面側から該保護シートに接する下面側に向かって径が拡大するように外周が傾斜する外周傾斜面を形成する傾斜面形成工程と、
該研削工程及び該傾斜面形成工程を実施した後、該ウエーハが接合されている該保護シートの裏面を研磨装置のチャックテーブルの保持面に吸引保持する第２のウエーハ保持工程と、
該第２のウエーハ保持工程を実施した後、該ウエーハの裏面及び該ウエーハの外周に位置する該紫外線硬化樹脂の上面に回転する乾式研磨ホイールの研磨面を作用させ、該ウエーハの裏面と該紫外線硬化樹脂の上面を研磨する乾式研磨工程と、
を具備したことを特徴とするウエーハの加工方法。
前記ウエーハは、サファイアウエーハ、ＳｉＣウエーハ、又はＧａＮウエーハの何れかから構成される請求項１記載のウエーハの加工方法。