JP2015170851A - Ｍｅｍｓデバイスチップの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 厚みの薄いＭＥＭＳデバイスチップを形成可能なＭＥＭＳデバイスチップの製造方法を提供することである。
【解決手段】 ＭＥＭＳデバイスチップの製造方法であって、ウエーハのデバイス形成予定領域を研削して凹部を形成するとともに該凹部を囲繞する環状補強部を形成する研削ステップと、該研削ステップを実施した後、ウエーハにエッチングを含む加工を施して該デバイス形成予定領域に交差する複数の分割予定ラインで区画されるＭＥＭＳデバイスを複数形成するＭＥＭＳデバイス形成ステップと、該ＭＥＭＳデバイス形成ステップを実施した後、該分割予定ラインに沿ってウエーハを分割して複数のＭＥＭＳデバイスチップを製造する分割ステップと、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図６
【解決手段】 ＭＥＭＳデバイスチップの製造方法であって、ウエーハのデバイス形成予定領域を研削して凹部を形成するとともに該凹部を囲繞する環状補強部を形成する研削ステップと、該研削ステップを実施した後、ウエーハにエッチングを含む加工を施して該デバイス形成予定領域に交差する複数の分割予定ラインで区画されるＭＥＭＳデバイスを複数形成するＭＥＭＳデバイス形成ステップと、該ＭＥＭＳデバイス形成ステップを実施した後、該分割予定ラインに沿ってウエーハを分割して複数のＭＥＭＳデバイスチップを製造する分割ステップと、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図６
Description
本発明は、ＭＥＭＳデバイスチップの製造方法に関する。
加速度センサ、圧力センサ、マイクロフォン等のＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）デバイスの製造プロセスでは、シリコンウエーハ上に複数のＭＥＭＳデバイスを形成した後、ウエーハを分割予定ラインに沿って分割して個々のＭＥＭＳデバイスチップを製造している。
ＭＥＭＳデバイスの形成時には、例えば特開平０７−２４０３９５号公報に開示されているように、シリコンウエーハにフォトリソグラフィー及びエッチングを施すことで圧力センサ用のダイアフラム、加速度センサ用カンチレバー、マイクロフォン用のバックチャンバー等を大量に形成している。
エッチングを施した後はウエーハの強度が低下するため、従来はハンドリング時の破損を防止するためにもデバイスにとっては必要以上の厚みを有した状態で、ウエーハにエッチングを施していた。
シリコンウエーハにフォトリソグラフィー及びエッチングを施してＭＥＭＳデバイスを複数形成した後に、研削してウエーハを薄化するとデバイスが破損してしまう恐れがあるため、従来はエッチングを施してＭＥＭＳデバイスを形成した後にはウエーハを薄化せずに分割予定ラインに沿って個々のＭＥＭＳデバイスチップに分割している。
従って、従来のＭＥＭＳデバイスチップの製造方法では、必要以上に厚みが厚いＭＥＭＳデバイスチップが製造されていた。しかし、近年の電子機器の小型化及び薄型化に伴い、ＭＥＭＳデバイスチップについても更なる薄化が要望されている。
ウエーハをサポートプレートに貼着した状態でウエーハを研削して薄化し、この状態でエッチングを施すことも考えられるが、ウエーハのサポートプレート貼着面側にＭＥＭＳデバイスを形成する際には、一度ウエーハをサポートプレートから剥離する必要があり、工程が煩雑になる上、ハンドリング時にウエーハが破損する恐れがある。
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、厚みの薄いＭＥＭＳデバイスチップを形成可能なＭＥＭＳデバイスチップの製造方法を提供することである。
本発明によると、ＭＥＭＳデバイスチップの製造方法であって、ウエーハのデバイス形成予定領域を研削して凹部を形成するとともに該凹部を囲繞する環状補強部を形成する研削ステップと、該研削ステップを実施した後、ウエーハにエッチングを含む加工を施して該デバイス形成予定領域に交差する複数の分割予定ラインで区画されるＭＥＭＳデバイスを複数形成するＭＥＭＳデバイス形成ステップと、該ＭＥＭＳデバイス形成ステップを実施した後、該分割予定ラインに沿ってウエーハを分割して複数のＭＥＭＳデバイスチップを製造する分割ステップと、を備えたことを特徴とするＭＥＭＳデバイスチップの製造方法が提供される。
好ましくは、前記分割ステップは、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザービームをウエーハの内部に集光しながら分割予定ラインに沿って照射し、ウエーハ内部に改質層を形成する改質層形成ステップと、該改質層形成ステップを実施した後、ウエーハに外力を付与して該改質層を分割起点にウエーハを該分割予定ラインに沿って個々のＭＥＭＳデバイスチップに分割する外力付与ステップと、を含む。
本発明のＭＥＭＳデバイスチップの製造方法では、予めウエーハのデバイス形成予定領域を研削して薄化し凹部を形成するとともに凹部を囲繞する環状補強部を形成する。次いで、ウエーハにエッチングを含む加工を施してＭＥＭＳデバイスを複数形成する。よって、従来に比べてより薄いＭＥＭＳデバイスチップを形成することができる。
研削により薄化されたウエーハのデバイス形成予定領域にエッチングを施すため、エッチングで例えば所望厚みを残存させたい場合や、貫通部を形成する場合には、エッチング時間を短縮できる。更に、デバイス形成予定領域を研削して薄化しても、環状補強部が形成されているため、ハンドリング時の破損を防止できる。
本発明のＭＥＭＳデバイスチップの製造方法では、サポートプレートを使用しないため経済的である。
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、本発明実施形態に係る研削ステップの斜視図が示されている。図２は研削ステップを説明する平面図である。
研削ステップの加工対象となるウエーハ１１はシリコンインゴットからワイヤーソー等により切り出され両面が研磨加工により鏡面に形成されたウエーハであり、例えば７００μｍの厚さを有している。
シリコンウエーハ（以下、単にウエーハと略称することがある）１１には未だデバイスが形成されていないが、説明の便宜上、後でデバイスを形成するデバイス形成面を表面１１ａとし、反対面を裏面１１ｂとして説明する。
図１において、研削装置の研削ユニット１０は、スピンドルハウジング１２内に回転可能に収容された図示しないモータにより回転駆動されるスピンドル１４と、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に複数のねじ１８により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、環状のホイール基台２２と、ホイール基台２２の下端部外周に貼着された複数の研削砥石２４とから構成される。
研削ステップでは、ウエーハ１１の表面１１ａ側を研削装置のチャックテーブル２６で吸引保持し、ウエーハ１１の裏面１１ｂを露出させる。そして、研削ホイール２０でウエーハ１１のデバイス形成予定領域を研削して円形凹部１３を形成するとともに、円形凹部１３を囲繞する環状補強部１５を形成する。
研削ステップでは、図１に示すように、チャックテーブル２６を矢印ａで示す方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、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、図示しない研削ユニット送り機構を作動して研削ホイール２０の研削砥石２４をウエーハ１１の裏面１１ｂに接触させる。そして、研削ホイール２０を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りする。
その結果、ウエーハ１１の裏面１１ｂには、デバイス形成予定領域が研削されて円形状の凹部１３が形成されるとともに、外周領域が残存されて環状補強部１５が形成される。
この研削方法を実施するためのウエーハ１１と研削ホイール２０との関係について図２を参照して説明する。チャックテーブル２６の回転中心Ｐ１と環状に配設された研削砥石２４の回転中心Ｐ２は偏心しており、研削砥石２４がウエーハ１１の回転中心Ｐ１を通過し且つ研削ホイール２０に配設された研削砥石２４の外周縁がデバイス形成予定領域の外周２８を通過する外径に設定され、環状に配設された研削砥石２４がチャックテーブル２６の回転中心Ｐ１を通過するように設定されている。
図３は研削ステップ実施後のウエーハ１１の断面図を示している。この研削ステップを実施することにより、ウエーハ１１のデバイス形成予定領域が例えば１００μｍの厚みに研削される。環状補強部１５はウエーハ１１の元厚が残存されているため、７００μｍの厚みを有している。
研削ステップを実施した後、ウエーハ１１にフォトリソグラフィープロセス及びエッチングを含む加工を施し、図４及び図５に示すように、ウエーハ１１に互いに直交する複数の分割予定ライン１７で区画される複数のＭＥＭＳデバイス１９を形成するＭＥＭＳデバイス形成ステップを実施する。
図４に示されるように、複数のＭＥＭＳデバイス１９は円形凹部１３の反対面であるウエーハ１１の表面１１ａに形成される。エッチングステップは、ウェットエッチング又はドライエッチングの何れでも採用可能である。
ＭＥＭＳデバイス形成ステップを実施した後、図５に示すように、ウエーハ１１の裏面１１ｂを真空マウンタで外周部が環状フレームＦに貼着されたエキスパンドテープＴに貼着して、ウエーハユニット２１を形成する。ＭＥＭＳデバイス１９の強度によっては、代替実施形態として、ウエーハ１１の表面１１ａを発泡剥離テープに貼着するようにしても良い。
ウエーハユニット２１を形成した後、図６に示すように、レーザー加工装置の突出した吸引保持部３１を有するチャックテーブル３０でエキスパンドテープＴを介してウエーハ１１を吸引保持し、レーザービーム照射ユニット３４の集光器３２からレーザービームを照射して、ウエーハ１１の内部に分割起点としての改質層２３を形成する改質層形成ステップを実施する。
図７に示すように、レーザービーム照射ユニット３４は、レーザービーム発生ユニット３６と集光器３２とから構成される。レーザービーム発生ユニット３６は、ＹＡＧレーザー又はＹＶＯ４レーザーを発振するレーザー発振器３８と、繰り返し周波数設定手段４０と、パルス幅調整手段４２と、パワー調整手段４４とを含んでいる。
レーザービーム発生ユニット３６のパワー調整手段４４で所定パワーに調整されたパルスレーザービームは、集光器３２のミラー４６で反射され、更に集光用対物レンズ４８によって集光されてチャックテーブル３０に保持されているシリコンウエーハ１１に照射される。
改質層形成ステップでは、集光器３２でウエーハ１１に対して透過性を有する波長のレーザービームをウエーハ１１の内部に集光して照射し、チャックテーブル３０を矢印Ｘ１方向に加工送りすることにより、第１の方向に伸長する分割予定ライン１７に沿ってウエーハ１１の内部に改質層２３を形成する。
分割予定ライン１７のピッチずつチャックテーブル３０を加工送り方向Ｘ１と直交する方向に割り出し送りしながら、第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン１７に沿ってウエーハ１１内部に改質層２３を形成する。
次いで、チャックテーブル３０を９０°回転してから、第１の方向と直交する第２の方向に伸長する分割予定ライン１７に沿ってウエーハ１１内部に同様な改質層２３を形成する。
この改質層形成ステップにおける加工条件は、例えば次のように設定されている。
光源 ：ＬＤ励起ＱスイッチＮｄ：ＹＶＯ４パルスレーザー
波長 ：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数 ：１００ｋＨｚ
パルス出力 ：１０μＪ
集光スポット径 ：φ１μｍ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／秒
波長 ：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数 ：１００ｋＨｚ
パルス出力 ：１０μＪ
集光スポット径 ：φ１μｍ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／秒
改質層形成ステップ実施後、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示すような分割装置５０によりウエーハ１１を分割して、複数のＭＥＭＳデバイスチップを製造する分割ステップを実施する。
図８（Ａ）において、分割装置５０は環状フレームＦを保持するフレーム保持ユニット５２と、フレーム保持ユニット５２に保持された環状フレームＦに貼着されたエキスパンドテープＴを拡張する拡張ドラム５４を具備している。
フレーム保持ユニット５０は、環状のフレーム保持部材５６と、フレーム保持部材５６の外周に配設された固定手段としての複数のクランプ５８から構成される。フレーム保持部材５６の上面は環状フレームＦを載置する載置面５６ａを形成しており、この載置面５６ａ上に環状フレームＦが載置される。
フレーム保持ユニット５２は、エアシリンダ６２から構成された駆動手段６０により、環状のフレーム保持部材５６をその載置面５６ａが拡張ドラム５４の上端と略同一高さとなる基準位置と、拡張ドラム５４の上端より所定量下方の拡張位置の間を上下方向に移動する。エアシリンダ６２のピストンロッド６４がフレーム保持部材５６の下面に連結されている。
分割ステップでは、図８（Ａ）に示すように、ウエーハ１１をエキスパンドテープＴを介して支持した環状フレームＦを、フレーム保持部材５６の載置面５６ａ上に載置し、クランプ５８によってフレーム保持部材５６を固定する。このとき、フレーム保持部材５６はその載置面５６ａが拡張ドラム５４の上端と略同一高さとなる基準位置に位置付けられる。
次いで、エアシリンダ６２を駆動してフレーム保持部材５６を図８（Ｂ）に示す拡張位置に下降する。これにより、フレーム保持部材５６の載置面５６ａ上に固定されている環状フレームＦも下降するため、環状フレームＦに装着されたエキスパンドテープＴは拡張ドラム５４の上端縁に当接して主に半径方向に拡張される。
その結果、エキスパンドテープＴに貼着されているウエーハ１１には放射状に引っ張り力が作用する。このようにウエーハ１１に放射状に引っ張り力が作用すると、ウエーハ１１の内部に形成された改質層２３は強度が低下されているので、ウエーハ１１は改質層２３が分割起点となって個々のＭＥＭＳデバイスチップ２５に分割される。図９はＭＥＭＳデバイスチップ２５の斜視図を示している。
ウエーハ１１の表面１１ａを発泡剥離テープに貼着した第２実施形態においては、レーザービームのアブレーション加工によりウエーハ１１を個々のＭＥＭＳデバイスチップ２５に分割するか、或いはダイシング装置のブレードダイシングによりウエーハ１１を個々のＭＥＭＳデバイスチップ２５に分割する。
１０ 研削ユニット
１１ シリコンウエーハ
１３ 円形凹部
１５ 環状補強部
１７ 分割予定ライン
１９ ＭＥＭＳデバイス
２０ 研削ホイール
２１ ウエーハユニット
２３ 改質層
２４ 研削砥石
２５ ＭＥＭＳデバイスチップ
３２ 集光器
３４ レーザービーム照射ユニット
３６ レーザービーム発生ユニット
５０ 分割装置
５２ フレーム保持ユニット
５４ 拡張ドラム
１１ シリコンウエーハ
１３ 円形凹部
１５ 環状補強部
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１９ ＭＥＭＳデバイス
２０ 研削ホイール
２１ ウエーハユニット
２３ 改質層
２４ 研削砥石
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３６ レーザービーム発生ユニット
５０ 分割装置
５２ フレーム保持ユニット
５４ 拡張ドラム
Claims (2)
- ＭＥＭＳデバイスチップの製造方法であって、
ウエーハのデバイス形成予定領域を研削して凹部を形成するとともに該凹部を囲繞する環状補強部を形成する研削ステップと、
該研削ステップを実施した後、ウエーハにエッチングを含む加工を施して該デバイス形成予定領域に交差する複数の分割予定ラインで区画されるＭＥＭＳデバイスを複数形成するＭＥＭＳデバイス形成ステップと、
該ＭＥＭＳデバイス形成ステップを実施した後、該分割予定ラインに沿ってウエーハを分割して複数のＭＥＭＳデバイスチップを製造する分割ステップと、
を備えたことを特徴とするＭＥＭＳデバイスチップの製造方法。 - 前記分割ステップは、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザービームをウエーハの内部に集光しながら分割予定ラインに沿って照射し、ウエーハ内部に改質層を形成する改質層形成ステップと、
該改質層形成ステップを実施した後、ウエーハに外力を付与して該改質層を分割起点にウエーハを該分割予定ラインに沿って個々のＭＥＭＳデバイスチップに分割する外力付与ステップと、を含む請求項１記載のＭＥＭＳデバイスチップの製造方法。
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