JP2017100255A - ウエーハの加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＳｉＣ、ＧａＮ、ＬＴ、ＬＮ等のように硬度が高く脆性なウエーハであっても先ダイシング法を実施することができるウエーハの加工方法を提供する。【解決手段】表面に格子状の複数の分割予定ラインによって区画された複数の領域にデバイスが形成されたウエーハを個々のデバイスに分割するウエーハの加工方法であって、ウエーハの裏面に研削可能なサブストレートを装着してウエーハを補強する補強工程と、ウエーハの表面から分割予定ラインに沿って切削しデバイスの仕上がり厚さに相当する深さの溝を形成する溝形成工程と、溝形成工程が実施されたウエーハの表面に保護部材を貼着する保護部材貼着工程と、保護部材貼着工程が実施されたウエーハの裏面に装着されたサブストレートを研削するとともにウエーハの裏面を研削して溝を露出させ、ウエーハを個々のデバイスに分割する分割工程とを含む。【選択図】図４

Description

本発明は、基板の表面に格子状の複数の分割予定ラインによって区画された複数の領域に光デバイスやＳＡＷデバイスが形成されたウエーハを分割予定ラインに沿って個々の光デバイスやＳＡＷデバイスに分割するウエーハの加工方法に関する。

光デバイスやＳＡＷデバイスの製造工程においては、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、リチウムタンタレート（ＬＴ）、リチウムナイオベート（ＬＮ）等の比較的高価なウエーハの表面に格子状の複数の分割予定ラインによって区画された複数の領域に光デバイスやＳＡＷデバイスを形成して光デバイスウエーハやＳＡＷデバイスウエーハを構成する。そして、光デバイスウエーハやＳＡＷデバイスウエーハを分割予定ラインに沿って切断することにより光デバイスやＳＡＷデバイスが形成された領域を分割して個々の光デバイスやＳＡＷデバイスを製造している。

上述した光デバイスウエーハやＳＡＷデバイスウエーハの分割予定ラインに沿った切断は、通常、ダイサーと呼ばれている切削装置によって行われている。この切削装置は、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を切削するための切削手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的に移動せしめる切削送り手段とを具備している。切削手段は、回転スピンドルと該スピンドルに装着された切削ブレードおよび回転スピンドルを回転駆動する駆動機構を含んでいる。切削ブレードは円盤状の基台と該基台の側面外周部に装着された環状の切れ刃からなっており、切れ刃は例えば粒径３μｍ程度のダイヤモンド砥粒を電鋳によって基台に固定し厚さ２０μｍ程度に形成されている。

しかるに、ウエーハの裏面をダイシングテープに貼着してウエーハを分割予定ラインに沿って切削ブレードで切断することにより個々のデバイスに分割すると、デバイスの裏面に欠けが発生して品質を著しく低下させるという問題がある。

一方、切削ブレードによってウエーハを分割予定ラインに沿って完全切断しないで個々のデバイスに分割する方法として、所謂先ダイシング法と呼ばれる分割技術が実用化されている。この先ダイシング法は、ウエーハの表面から分割予定ラインに沿ってデバイスの仕上がり厚さに相当する深さの切削溝を形成し、その後、表面に切削溝が形成されたウエーハの裏面を研削して該裏面に切削溝を露出させることにより個々のデバイスに分割する技術である。（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−４０５２０号公報

しかるに、光デバイスウエーハやＳＡＷデバイスウエーハの加工に上述した先ダイシング法を適用すると、次の問題が発生した。
即ち、光デバイスウエーハやＳＡＷデバイスウエーハを形成するＳｉＣ、ＧａＮ、ＬＴ、ＬＮ等は硬度が高く脆性であることから、例えば厚みが２００μｍのウエーハにデバイスの仕上がり厚さに相当する深さ１００μｍの切削溝を形成する際に割れが発生し、先ダイシング法を実施することが困難であるという問題が生じた。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＬＴ、ＬＮ等のように硬度が高く脆性なウエーハであっても先ダイシング法を実施することができるウエーハの加工方法を提供することである。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、表面に格子状の複数の分割予定ラインによって区画された複数の領域にデバイスが形成されたウエーハを個々のデバイスに分割するウエーハの加工方法であって、
ウエーハの裏面に研削可能なサブストレートを装着してウエーハを補強する補強工程と、
該補強工程が実施されたウエーハの表面から分割予定ラインに沿って切削しデバイスの仕上がり厚さに相当する深さの溝を形成する溝形成工程と、
該溝形成工程が実施されたウエーハの表面に保護部材を貼着する保護部材貼着工程と、
該保護部材貼着工程が実施されたウエーハの裏面に装着されたサブストレートを研削するとともにウエーハの裏面を研削して該溝を露出させ、ウエーハを個々のデバイスに分割する分割工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。

上記分割工程を実施した後、ウエーハを収容する開口部を有する環状のフレームに粘着テープを装着して開口部を塞ぐとともにウエーハの裏面を開口部の粘着テープに貼着して粘着テープを介してウエーハを環状のフレームで支持し、ウエーハの表面に貼着されている保護部材を剥離するウエーハ移替工程を実施する。

本発明によるウエーハの加工方は、ウエーハの裏面に研削可能なサブストレートを装着してウエーハを補強する補強工程と、補強工程が実施されたウエーハの表面から分割予定ラインに沿って切削しデバイスの仕上がり厚さに相当する深さの溝を形成する溝形成工程と、溝形成工程が実施されたウエーハの表面に保護部材を貼着する保護部材貼着工程と、保護部材貼着工程が実施されたウエーハの裏面に装着されたサブストレートを研削するとともにウエーハの裏面を研削して溝を露出させ、ウエーハを個々のデバイスに分割する分割工程とを含んでいるので、溝形成工程を実施する際には、ウエーハは裏面に装着されたサブストレートによって補強されているので、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＬＴ、ＬＮ等のように硬度が高く脆性なウエーハであっても割れを生じさせることがない。
また、上記分割工程を実施するに際しては、ウエーハの裏面に装着されたサブストレートを剥離することなく、サブストレートを研削するとともにウエーハの裏面を研削するので、ウエーハに負荷をかけることなく研削することができる。従って、個々に分割されたデバイスの裏面外周に欠けを生じされることがなく、品質の高いデバイスを得ることができる。

本発明によるウエーハの加工方法によって加工されるウエーハとしてのＳＡＷデバイスウエーハの斜視図。 本発明によるウエーハの加工方法における補強工程の説明図。 本発明によるウエーハの加工方法における溝形成工程を実施するための切削装置の要部斜視図。 本発明によるウエーハの加工方法における溝形成工程の説明図。 本発明によるウエーハの加工方法における保護部材貼着工程の説明図。 本発明によるウエーハの加工方法における分割工程の説明図。 本発明によるウエーハの加工方法におけるウエーハ移替工程の説明図。

以下、本発明によるウエーハの加工方法について添付図面を参照して、更に詳細に説明する。

図１には、本発明によるウエーハの加工方法によって個々のデバイスに分割されるウエーハとしてのＳＡＷデバイスウエーハの斜視図が示されている。図１に示すＳＡＷデバイスウエーハ２は、厚みが２００μｍのＬＴウエーハからなっており、表面２ａには複数の分割予定ライン２１が格子状に形成されている。そして、ＳＡＷデバイスウエーハ２の表面２ａには、格子状に形成された複数の分割予定ライン２１によって区画された複数の領域にＳＡＷデバイス２２が形成されている。以下、このＳＡＷデバイスウエーハ２を分割予定ライン２１に沿って個々のＳＡＷデバイス２２に分割するウエーハの加工方法について説明する。

本発明によるウエーハの加工方法においては、先ずウエーハの裏面に研削可能なサブストレートを装着してウエーハを補強する補強工程を実施する。即ち、図２の（ａ）および（ｂ）に示すようにＳＡＷデバイスウエーハ２の裏面２ｂに厚みが２００μｍのサブストレート３の表面３ａをボンド剤３０（図２の （ｂ）参照）を介して接合することにより装着する。（補強工程）。なお、研削可能なサブストレート３としては、シリコン基板やガラス基板または樹脂を用いることができる。また、ボンド剤３０としては、エポキシ樹脂、アロンアルファ（登録商標）等の瞬間接着剤、その他適宜のボンド剤を使用することができる。なお、樹脂によってサブストレートを形成する場合は、熱硬化性樹脂をＢステージ（半硬化）の状態でウエーハの裏面に配設し、その後再加熱してＣステージ（完全硬化）の状態でサブストレートとしてもよい。その際、加熱による熱膨張がウエーハと略同じになるように樹脂にフィラーを混入することが望ましい。

上述したように補強工程を実施したならば、ウエーハの表面から分割予定ラインに沿って切削しデバイスの仕上がり厚さに相当する深さの溝を形成する溝形成工程を実施する。この溝形成工程は、図示の実施形態においては図３に示す切削装置４を用いて実施する。図３に示す切削装置４は、被加工物を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、図示しない切削送り手段によって図３において矢印Ｘで示す切削送り方向に移動せしめられるとともに、図示しない割り出し送り手段によって矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられるようになっている。

上記切削手段４２は、実質上水平に配置されたスピンドルハウジング４２１と、該スピンドルハウジング４２１に回転自在に支持された回転スピンドル４２２と、該回転スピンドル４２２の先端部に装着された環状の切れ刃４２３ａを備えた切削ブレード４２３を含んでおり、回転スピンドル４２２がスピンドルハウジング４２１内に配設された図示しないサーボモータによって矢印４２２ａで示す方向に回転せしめられるようになっている。なお、切削ブレード４２３の環状の切れ刃４２３ａの厚みは、図示の実施形態においては２０μｍに設定されている。上記撮像手段４３は、顕微鏡やＣＣＤカメラ等の光学手段からなっており、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。

上述した切削装置４を用いて溝形成工程を実施するには、図３に示すようにチャックテーブル４１上にＳＡＷデバイスウエーハ２の裏面に装着されたサブストレート３側を載置し、図示しない吸引手段を作動することによりＳＡＷデバイスウエーハ２をチャックテーブル４１上にサブストレート３を介して吸引保持する。従って、チャックテーブル４１に保持されたＳＡＷデバイスウエーハ２は、表面２ａが上側となる。このようにして、ＳＡＷデバイスウエーハ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手段によって撮像手段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ＳＡＷデバイスウエーハ２の分割予定ライン２１に沿って溝を形成すべき切削領域を検出するアライメント作業を実施する。即ち、撮像手段４３および図示しない制御手段は、ＳＡＷデバイスウエーハ２の所定方向に形成されている分割予定ライン２１と、切削ブレード４２３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、ＳＡＷデバイスウエーハ２に形成されている上記所定方向に対して直交する方向に延びる分割予定ライン２１に対しても、同様に切削領域のアライメントを遂行する。

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ＳＡＷデバイスウエーハ２の切削領域を検出するアライメント作業を実施したならば、ＳＡＷデバイスウエーハ２を保持したチャックテーブル４１を切削加工領域の切削開始位置に移動する。このとき、図４の（ａ）で示すようにＳＡＷデバイスウエーハ２は分割予定ライン２１の一端（図４の（ａ）において左端）が切削ブレード４２３の環状の切れ刃４２３ａの直下より所定量右側に位置するように位置付けられる。次に、切削ブレード４２３を図４の（ａ）において２点鎖線で示す待機位置から矢印Ｚ１で示すように下方に切り込み送りし、図４の（ａ）において実線で示すように所定の切り込み送り位置に位置付ける。この切り込み送り位置は、図４の（ａ）および図４の（ｃ）に示すように切削ブレード４２３の環状の切れ刃４２３ａの下端がＳＡＷデバイスウエーハ２の表面からデバイスの仕上がり厚さに相当する深さ位置（例えば、１００μｍ）に設定されている。

次に、切削ブレード４２３を図４の（ａ）において矢印４２２ａで示す方向に所定の回転速度で回転せしめ、チャックテーブル４１を図４の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の切削送り速度で移動せしめる。そして、分割予定ライン２１の他端（図４の（ｂ）において右端）が切削ブレード４２３の環状の切れ刃４２３ａの直下より所定量左側に位置する位置まで達したら、チャックテーブル４１の移動を停止する。このようにチャックテーブル４１を切削送りすることにより、図４の（ｂ）および（ｄ）で示すようにＳＡＷデバイスウエーハ２には分割予定ライン２１に沿って表面からデバイスの仕上がり厚さに相当する深さ（例えば、１００μｍ）の溝２１０が形成される（溝形成工程）。

次に、切削ブレード４２３を図４の（ｂ）において矢印Ｚ２で示すように上昇させて２点鎖線で示す待機位置に位置付け、チャックテーブル４１を図４の（ｂ）において矢印Ｘ２で示す方向に移動して、図４の（ａ）に示す位置に戻す。そして、チャックテーブル４１を紙面に垂直な方向（割り出し送り方向）に分割予定ライン２１の間隔に相当する量だけ割り出し送りし、次に切削すべき分割予定ライン２１を切削ブレード４２３と対応する位置に位置付ける。そして、次に切削すべき分割予定ライン２１を切削ブレード４２３と対応する位置に位置付けたならば、上述した溝形成工程を実施する。このようにして、ＳＡＷデバイスウエーハ２に所定方向に形成された全ての分割予定ライン２１に沿って上記溝形成工程を実施したならば、ＳＡＷデバイスウエーハ２を保持したチャックテーブル４１を９０度回動する。そして、ＳＡＷデバイスウエーハ２に所定方向と直交する方向に形成された全ての分割予定ライン２１に沿って上記溝形成工程を実施する。
なお、上述した溝形成工程を実施する際には、ＳＡＷデバイスウエーハ２は裏面に装着されたサブストレート３によって補強されているので、切削ブレードによって切削しても割れを生じさせることがない。

上述したように溝形成工程を実施したならば、ウエーハの表面に保護部材を貼着する保護部材貼着工程を実施する。即ち、図５に示すように裏面にサブストレート３が装着されたＳＡＷデバイスウエーハ２の表面２ａに保護部材としての保護テープ５を貼着する。なお、保護テープ５は、図示の実施形態においては厚さが１００μｍのポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）からなるシート状基材の表面にアクリル樹脂系の糊が厚さ５μｍ程度塗布されている。

上記保護部材貼着工程を実施したならば、ウエーハの裏面に装着されたサブストレートを研削するとともにウエーハの裏面を研削して上記溝形成工程において形成された溝を露出させ、ウエーハを個々のデバイスに分割する分割工程を実施する。この分割工程は、図６の（ａ）に示す研削装置６を用いて実施する。図６の（ａ）に示す研削装置６は、被加工物を保持する保持手段としてのチャックテーブル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手段６２を具備している。チャックテーブル６１は、上面に被加工物を吸引保持するように構成されており、図示しない回転駆動機構によって図６の（ａ）において矢印Ａで示す方向に回転せしめられる。研削手段６２は、スピンドルハウジング６３１と、該スピンドルハウジング６３１に回転自在に支持され図示しない回転駆動機構によって回転せしめられる回転スピンドル６３２と、該回転スピンドル６３２の下端に装着されたマウンター６３３と、該マウンター６３３の下面に取り付けられた研削ホイール６３４とを具備している。この研削ホイール６３４は、円環状の基台６３５と、該基台６３５の下面に環状に装着された研削砥石６３６とからなっており、基台６３５がマウンター６３３の下面に締結ボルト６３７によって取り付けられている。なお、上述した研削装置６を構成する回転スピンドル６３２には軸心に沿って形成された研削水供給通路が設けられており、該研削水供給通路を通して研削水を研削砥石６３６による研削領域に供給するようになっている。

上述した研削装置６を用いて上記分割工程を実施するには、図６の（ａ）に示すようにチャックテーブル６１の上面（保持面）にＳＡＷデバイスウエーハ２の表面に貼着されている保護テープ５側を載置する。そして、図示しない吸引手段によってチャックテーブル６１上にＳＡＷデバイスウエーハ２を保護テープ５を介して吸着保持する（ウエーハ保持工程）。従って、チャックテーブル６１上に保護テープ５を介して保持されたＳＡＷデバイスウエーハ２の裏面に装着されているサブストレート３が上側となる。このようにチャックテーブル６１上にＳＡＷデバイスウエーハ２を保護テープ５を介して吸引保持したならば、チャックテーブル６１を図６の（ａ）において矢印Ａで示す方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削手段６２の研削ホイール６３４を図６の（ａ）において矢印Ｂで示す方向に例えば６０００ｒｐｍで回転せしめて、図６の（ｂ）に示すように研削砥石６３６を被加工面であるサブストレート３の上面に接触せしめ、研削ホイール６３４を矢印Ｃで示すように例えば１μｍ／秒の研削送り速度で下方（チャックテーブル６１の保持面に対し垂直な方向）に所定量研削送りする。この結果、サブストレート３が研削されるとともに、ＳＡＷデバイスウエーハ２の裏面が研削され、ＳＡＷデバイスウエーハ２の裏面に溝２１０が露出するまで研削することによって、図６の（ｂ）に示すようにＳＡＷデバイスウエーハ２は個々のＳＡＷデバイス２２に分割される。なお、分割された複数のＳＡＷデバイス２２は、その表面に保護テープ５が貼着されているので、バラバラにはならずＳＡＷデバイスウエーハ２の形態が維持されている。
なお、上述した分割工程を実施するに際しては、ＳＡＷデバイスウエーハ２の裏面に装着されたサブストレート３を剥離することなく、サブストレート３を研削するとともにＳＡＷデバイスウエーハ２の裏面を研削するので、ＳＡＷデバイスウエーハ２に負荷をかけることなく研削することができる。従って、個々に分割されたＳＡＷデバイスの裏面外周に欠けを生じされることがなく、品質の高いＳＡＷデバイスを得ることができる。

上述した分割工程を実施したならば、ウエーハを収容する開口部を有する環状のフレームに粘着テープを装着して開口部を塞ぐとともにウエーハの裏面を開口部の粘着テープに貼着して粘着テープを介してウエーハを環状のフレームで支持し、ウエーハの表面に貼着されている保護部材を剥離するウエーハ移替工程を実施する。即ち、図７に示すように、環状のフレーム７の開口７１部を覆うように外周部が装着された粘着テープ８の表面に上述した分割工程が実施されたＳＡＷデバイスウエーハ２の裏面２ｂを貼着する。そして、ＳＡＷデバイスウエーハ２の表面２ａに貼着されている保護テープ５を剥離する。従って、粘着テープ８の表面に貼着されたＳＡＷデバイスウエーハ２は、表面２ａが上側となる。なお、図７に示す実施形態においては、環状のフレーム７に外周部が装着された粘着テープ８の表面にＳＡＷデバイスウエーハ２の裏面を貼着する例を示したが、ＳＡＷデバイスウエーハ２の裏面に粘着テープ８を貼着するとともに粘着テープ８の外周部を環状のフレーム７に同時に装着してもよい。

以上のようにしてウエーハ移替工程が実施されたＳＡＷデバイスウエーハ２は、個々に分割されたＳＡＷデバイスをピックアップするピックアップ工程に搬送される。

以上、ＬＴウエーハからなるＳＡＷデバイスウエーハに本発明による先ダイシング法を適用した例を示したが、本発明はＳｉＣ、ＧａＮ、ＬＮ等のように硬度が高く脆性であるウエーハからなる光デバイスウエーハやＳＡＷデバイスウエーハに適用しても同様の作用効果が得られる。

２：ＳＡＷデバイスウエーハ
２１：分割予定ライン
２２：ＳＡＷデバイス
３：サブストレート
４：：切削装置
４１：切削装置のチャックテーブル
４２：切削手段
４２３：切削ブレード
５：保護テープ
６：研削装置
６１：研削装置のチャックテーブル
６２：研削手段
６３４：研削ホイール
７：環状のフレーム
８：粘着テープ

Claims (2)

1. 表面に格子状の複数の分割予定ラインによって区画された複数の領域にデバイスが形成されたウエーハを個々のデバイスに分割するウエーハの加工方法であって、
   ウエーハの裏面に研削可能なサブストレートを装着してウエーハを補強する補強工程と、
   該補強工程が実施されたウエーハの表面から分割予定ラインに沿って切削しデバイスの仕上がり厚さに相当する深さの溝を形成する溝形成工程と、
   該溝形成工程が実施されたウエーハの表面に保護部材を貼着する保護部材貼着工程と、
   該保護部材貼着工程が実施されたウエーハの裏面に装着されたサブストレートを研削するとともにウエーハの裏面を研削して該溝を露出させ、ウエーハを個々のデバイスに分割する分割工程と、を含む、
   ことを特徴とするウエーハの加工方法。
2. 該分割工程を実施した後、ウエーハを収容する開口部を有する環状のフレームに粘着テープを装着して開口部を塞ぐとともにウエーハの裏面を開口部の粘着テープに貼着して粘着テープを介してウエーハを環状のフレームで支持し、ウエーハの表面に貼着されている保護部材を剥離するウエーハ移替工程を実施する、請求項１記載のウエーハの加工方法。