JP3904943B2

JP3904943B2 - Sapphire wafer processing method and electronic device manufacturing method

Info

Publication number: JP3904943B2
Application number: JP2002047079A
Authority: JP
Inventors: 道信津田; 朗善村
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-02-22
Filing date: 2002-02-22
Publication date: 2007-04-11
Anticipated expiration: 2022-02-22
Also published as: JP2003245847A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、厚みが100μｍ以下のサファイアウエハーの加工方法、および、このサファイアウエハーを用いた電子装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
サファイアは、その機械的強度、化学的安定性や結晶学的理由、光学的理由などから用途は多岐に渡る。光学機器の小型化、または、サファイアを用いるセンサの感度向上のため、近年ではサファイアを100μｍ以下の厚みとすることが必要となることがある。また、特開平5-315646号公報に述べられているように、サファイアウエハーを用いた電子素子の放熱性向上を目的に、電子素子を一方の主面に形成した後に他方の主面からサファイアウエハーを薄板化することが行われている。
【０００３】
サファイアウエハーの厚みを100μｍ以下にまで加工する場合、研磨加工を行うことが一般的である。研磨加工前のウエハーの厚みは通常、少なくとも300μｍ以上あり、研磨加工のみで200μｍ以上薄板化して100μｍ以下とするには、多大な時間を要するという製造上の問題がある。研磨布パッド上でコロイダルシリカを用いるなどの化学機械研磨は、サファイアウエハー表面の面粗さ低減や最表面の結晶歪み除去を考えると仕上げ研磨としては適当であるが、研磨レートが最大でも10μｍ/h程度と小さい。そこで、仕上げ研磨として化学機械研磨加工を行う前に、化学機械研磨加工よりレートの速い、固定砥石を用いた研削加工により一定の厚みまで予め薄板化しておくことで、加工時間を大幅に削減することができる。また、研削加工によって生じる最表面の結晶歪みを化学機械研磨で取りきれない場合には、化学機械研磨の前にさらに銅板上でダイヤモンドを含むスラリーを用いるなどの機械研磨加工を行えば良い。
【０００４】
以下に、そのサファイアウエハーの加工方法の一例を示す。
【０００５】
まず、図7に示すように、サファイアウエハー11を定盤12に接着する。サファイアウエハ−11または定盤12の一方の表面に接着用ワックス(図示せず)を1〜30μｍの厚みで均一に塗布し、熱を加えて両者を接着した後、接着用ワックスを冷却する。次に、一定の厚みまで固定砥石14による研削加工を行う。まずはサファイアウエハー11に砥石14が接触しないような高さから、砥石14を水平に回転または移動ながら少しずつ降下させて行く。砥石14の下端とサファイアウエハー14の表面が接触する瞬間からサファイアウエハー11の一部が除去されて加工が始まる。砥石14はサファイアウエハー11の外周から接触し、その後、順次接触面積が広がって加工が進み、砥石14の位置をさらに低くしていくことでサファイアウエハー11が薄板化されていく。
【０００６】
研削加工は加工レートが非常に速いので加工時間を短縮できる。
【０００７】
その次に、図8に示すように、さらに所定の厚みまで機械研磨を行う。研削加工の終わったサファイアウエハー11を定盤12に貼り付いたまま反転し、ダイヤモンドを含むスラリーを滴下しつつ、回転する銅板41に接触させ、サファイアウエハー11の表面を研磨する。この時定盤12には上側から圧力を掛け、サファイアウエハー11が強く銅盤12に押し付けられるようにする。このようにしてサファイアウエハー表面に生じた研削加工による結晶歪みを除去する。
【０００８】
その後、図9に示すように、さらに所定の厚みまで化学機械研磨を行う。機械研磨の終わったサファイアウエハー11を定盤12に貼り付いたまま反転し、コロイダルシリカからなるスラリーを滴下しつつ、回転する研磨パッド51に接触させ、サファイアウエハー11の表面を仕上げ研磨する。この時定盤12には上側から圧力を掛け、サファイアウエハー11が強く研磨パッド51に押し付けられるようにする。このようにしてサファイアウエハー表面に生じた機械研磨加工による結晶歪みを除去する。
【０００９】
以上のような方法によって厚みが100μｍ以下のサファイアウエハーが製造できる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記研削加工方法によれば、特に100μｍ以下の薄いウエハーを製造する場合、研削中にサファイアウエハー外周にチッピングを生じる確率が高くなり、製造歩留まりを著しく低下させていた。ここで、チッピングとはサファイアウエハー外周の端部に生じる欠けのことである。チッピングはそれ自体がサファイアウエハーの形状を損なっているだけでなく、研削加工工程、あるいは、後の研磨加工工程において、チッピングを起点としてクラックや割れを生じ、それによって発生したサファイア片によって同時に加工している他のサファイアウエハーにまで品質上の悪影響を及ぼす。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記問題点に鑑みて本発明は、サファイアウエハーを定盤に接着し、研削、研磨加工して厚みを１００μｍ以下とするようにしたサファイアウエハーの加工方法において、上記サファイアウエハーを定盤に接着した後で、サファイアウエハー側面をダミー材で覆い、かつサファイアウエハー上面を外周から中心に向けて３ｍｍ以上覆うことを特徴とする。
さらに上記サファイアウエハーの側面を厚み方向、周方向ともに全てダミー材で覆うことを特徴とする。
さらに上記ダミー材が接着用ワックスであることを特徴とする。
さらに上記研磨加工する工程が、機械研磨工程および化学機械研磨工程のうちの一方または両方からなることを特徴とする。
さらに一方の主面上に電子素子が形成されたサファイアウエハーを、他方の主面側から薄板化してその厚みを１００μｍ以下とする工程を有する電子装置の製造方法において、上記加工方法を用いて上記サファイアウエハーを薄板化することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００１３】
本発明によれば、厚み100μｍ以下の薄いサファイアウエハーを製造する際に、固定砥石による研削加工中に発生するチッピングの発生を低減することができる。
【００１４】
サファイアウエハーを上記研削加工によって加工する場合、図1のように水平に回転または移動する砥石14が、定盤12に接着されたサファイアウエハー11の外周から接触し、その後、順次接触面積が広がって加工が進み、砥石14の位置を低くしていくことでサファイアウエハー11が薄板化される。多くの場合、定盤12も回転し、加工ムラを低減する。最も強い加工負荷がサファイアウエハー11に掛かるのは、砥石14がサファイアウエハー11の外周に接触したその瞬間である。このため、研削加工中にサファイアウエハー11にチッピングを生じるのは、サファイアウエハー11が薄いほどその加工負荷に対して脆くなるためであると考えられる。そこで、本発明によれば、サファイアウエハー11の側面をダミー材13で覆うことで、サファイアウエハー11外周に直接掛かる加工負荷を低減できる。
【００１５】
ダミー材13の材質としては被加工材と同一のサファイアを用いても良いが、その他の材料でも良い。サファイアからなるダミー材を用いると薄板化の加工レートが同一となる利点があるが、外周形状が被加工材と同一のダミー材を作製せねばならず、工程数の大幅な増加となる点では好ましくはない。特に、被加工材の外周形状をダミー材に形成する穴がちょうど同じになるように加工を施すのは大変困難である。炭化珪素、炭化ホウ素やアルミナなどのセラミックス、または、ダイヤモンドのように、サファイアと同程度かそれ以上の硬度を有する材質からなるダミー材も上記と同様のことが言える。
【００１６】
また、加工負荷の低減という意味では、ダミー材はアクリル樹脂、塩化ビニル樹脂のような樹脂系材料でも良い。特に、ロジン樹脂を主成分とする接着用ワックスであれば、高温では軟化、融解し外周を覆う作業が容易になる他、加工中には適度な硬度を有するので好ましい。また、安価に調達できる点でも良い。
【００１７】
ダミー材としての接着用ワックスは、特性がその後の研削、研磨工程に合うものであれば固形でも液体でも良い。例えば、接着力は30kg/cm²以上、好ましくは40kg/cm²以上とするのが良い。また、軟化点は加工中の温度以上であれば外れる心配はないが、45℃以上、好ましくは、48℃以上とするのが良い。また、流動粘度は300cp以上あれば塗布作業に支障を来すことはない。
【００１８】
なお、研削加工に不適な金属材料は、ダミー材としても相応しくない。
【００１９】
被加工材のサファイアウエハーの側面は、厚み方向、周方向ともに全て、ダミー材で確実に覆われていることが望ましく、覆われていない部分があればチッピングを生じ易い。なお、サファイアウエハーの接着面または定盤に塗布される接着用ワックスの厚みはサファイアウエハーに比べて非常に薄いため、はみ出したとしても側面全てを覆うには至らない。また、厚く塗布すると、被加工材の面精度の悪化に繋がる。
【００２０】
次に、本発明の第2の実施形態として、図2のように、サファイアウエハー21の一方の主面上にサファイア以外の材料を用いて形成する電子素子22を有する電子装置2を製造する際に、上記電子素子22を形成した後に上記電子装置2を定盤12に接着し、上記サファイアウエハー21を他方の主面から薄板化し、サファイアウエハー21の厚みを100μｍ以下とすることができる。この場合も、電子装置2を定盤に接着した後に電子装置2の側面をダミー材13で覆えば良い。
【００２１】
以下に、接着用ワックスによりウエハー外周を覆って研削加工を行う工程を含む、厚み100μｍ以下のサファイアウエハーの加工方法について説明する。
【００２２】
まず、図3に示すように、サファイアウエハー11を定盤に接着する。サファイアウエハ−11または定盤12の一方の表面に接着用ワックス（図示せず）を1〜30μｍの厚みで均一に塗布し、熱を加えて両者を接着する。必要に応じてサファイアウエハー11の上から加圧して強固に接着させても良い。
【００２３】
次に、サファイアウエハー１１の側面を接着用ワックス１３で覆う。サファイアウエハー１１と定盤１２が加熱された状態で、接着用ワックス１３を外周付近一帯に塗布する。サファイアウエハー１１の側面を確実に覆うためには、サファイアウエハー１１の上面の一部にも掛かるように塗布し、後でサファイアウエハー１１の上面の接着用ワックス１３を除去すればよい。接着ワックス１３の幅は、サファイアウエハー１１の外周から３mm以上好ましくは５mm以上塗布しておくことが好ましい。サファイアウエハー１１の上面の接着ワックス１３はサファイアウエハーの外周から中心に向けて3mm以上塗布することが重要である。これを冷却し接着ワックス１３を固化させる。
【００２４】
この後の加工は従来技術と同様であるが、まず、図1のように一定の厚みまで固定砥石14による研削加工を行う。サファイアウエハー11に砥石14が接触しないような高さから、砥石14を水平に回転または移動ながら少しずつ降下させて行く。砥石14の下端とサファイアウエハー11の表面が接触する瞬間からサファイアウエハー11の一部が除去されて加工が始まる。砥石14はサファイアウエハー11の外周から接触し、その後、順次接触面積が広がって加工が進み、砥石14の位置をさらに低くしていくことでサファイアウエハー11が薄板化されていく。研削加工は加工レートが非常に速いので加工時間を短縮できる上、ダミー材として側面を覆う接着用ワックス13によってサファイアウエハー11に直接掛かる加工負荷を低減して、チッピングの発生を抑えることができる。
【００２５】
その次に、図4に示すように、さらに所定の厚みまで機械研磨を行う。研削加工の終わったサファイアウエハー11を定盤12に貼り付いたまま反転し、ダイヤモンドを含むスラリーを滴下しつつ、回転する銅板41に接触させ、サファイアウエハー11の表面を研磨する。この時定盤12には上側から圧力を掛け、サファイアウエハー11が強く銅盤12に押し付けられるようにする。このようにしてサファイアウエハー表面に生じた研削加工による結晶歪みを除去する。少なくとも30μｍ以上の厚みを除去すればよい。
【００２６】
ここで、ダミー材としての接着ワックス13が剥離することがあるが、これによって機械研磨中にチッピングが生じることはない。
【００２７】
その後、図5に示すように、さらに所定の厚みまで化学機械研磨を行う。機械研磨の終わったサファイアウエハー11を定盤12に貼り付いたまま反転し、コロイダルシリカからなるスラリーを滴下しつつ、回転する研磨パッド51に接触させ、サファイアウエハー11の表面を仕上げ研磨する。この時定盤12には上側から圧力を掛け、サファイアウエハー11が強く研磨パッド51に押し付けられるようにする。このようにしてサファイアウエハー表面に生じた機械研磨加工による結晶歪みを除去する。少なくとも1μｍ以上除去すれば良く、サファイアウエハー11を鏡面に仕上げることができる。
【００２８】
ここで、ダミー材としての接着ワックス13が剥離することがあるが、これによって化学機械研磨中にチッピングが生じることはない。
【００２９】
次に、第２の実施の形態として挙げた、サファイアウエハーの一方の主面上に電子素子が形成された電子装置の、サファイアウエハーを他方の主面から薄板化する方法について説明する。
【００３０】
まず、図6に示すように、接着用ワックス（図示せず）によりサファイアウエハー21の一方の主面、すなわち、電子素子22が形成された面を定盤12に接着する。ここで、電子素子とはサファイアウエハーを基板として、あるいは、構造体として使用する素子で有れば良く、発光素子、電子走行素子、電力変換素子でも良いし、各種センサーなどでも良い。
【００３１】
その後、電子装置2の側面を確実に覆うため、サファイアウエハー21の他方の主面の一部にも掛かるように接着用ワックス13を塗布する。次に、定盤12を冷却し、接着用ワックス13を固化させた後、サファイアウエハー21の他方の主面の接着用ワックスを除去し、図2のようにする。
【００３２】
その後、上記第１の実施の形態と同様にして研削加工、研磨加工を行って他方の主面側からサファイアウエハー21を薄板化したところ、研削加工の際にチッピングの発生を抑え、製造歩留まりを向上できる。
【００３３】
ここで、上記実施の形態ではダミー材として接着用ワックスを用いたが、ダミー材として機能する他の材質であっても良い。
【００３４】
また、本発明におけるサファイアウエハーは、公知の結晶成長方法を用いて製造したもので良く、EFG法やチョクラルスキー法など種々の方法が挙げられる。サファイアウエハーの面方位もC面(0001)、A面(11-20)、R面(01-12)などの代表的な面である必要はなく、また、それらから若干傾斜させたものであっても良い。
【００３５】
【実施例】
実施例１
以下に、本発明の実施例を挙げる。
【００３６】
本実施例では、厚み500μｍのサファイアウエハーを薄板化して80μｍとした。
【００３７】
まず、図3に示すように、サファイアウエハー11を定盤12に接着した。定盤12をヒーターの上に乗せ130℃に加熱した。定盤12は研削加工、研磨加工に耐えうる強度と表面精度（平面度）を有するセラミック製のものを用いた。その次に、定盤12の一方の表面に接着用ワックス（図示せず）を均一に薄く塗布した。次に、定盤12にサファイアウエハー11を配置し、接着用ワックス中の気泡や未接着部が残らないよう、サファイアウエハー11を加圧した。
【００３８】
次に、図2に示すように、サファイアウエハー11と定盤12が加熱された状態で、接着用ワックス13を外周付近一帯に塗布し、サファイアウエハー11の外周から幅5mmとなるようにした。サファイアウエハー11の側面を確実に覆うため、サファイアウエハー11の上面にも5mm程度掛かるようにした。また、その定盤12を冷却し、接着用ワックス13を固化させた後、サファイアウエハー11の上面の接着用ワックスを除去し、図1のようにした。
【００３９】
この後、図1に示すように固定砥石14による研削加工によって、サファイアウエハー11の厚みを150μｍとした。研削レートは100μｍ/hとしたので、研削加工に要した時間は4分以内であった。また、サファイアウエハー11の側面の接着用ワックス13によってサファイアウエハー11に直接掛かる加工負荷を低減して、チッピングの発生を抑えることができた。この場合のチッピングの発生率と外周を接着用ワックスで覆わない場合をと比べると表１のようになり、製造歩留まりを大きく向上できた。
【００４０】
【表１】

【００４１】
その次に、図4に示すように、銅盤41上でダイヤモンドを含むスラリーによって機械研磨を行い、3時間掛けて厚みを90μｍとした。研磨レートは20μｍ/hであった。
【００４２】
その後、図5に示すように、研磨布パッド51上でコロイダルシリカを用いた化学機械研磨を行い、2時間掛けて厚みを80μｍとした。研磨レートは5μｍ/hであった。
【００４３】
ここで、本実施例で実際に研磨加工を行ったのは、機械研磨工程、化学機械研磨工程を含め70μｍである。研削加工の時間を含め、薄板化加工に要した時間は約７時間であり、従来技術のように約420μｍを全て化学機械研磨した場合の84時間に比べ、相当量の時間を削減できた。また、仕上げ加工を化学機械研磨加工としたので、表面の面粗さや最表面の結晶歪みに問題は無かった。
【００４４】
以上のようにして、厚さ80μｍのサファイアウエハーを製造することができた。
【００４５】
実施例２
厚み500μｍのサファイアウエハー21の一方の主面上に電子素子22が形成された電子装置2の、サファイアウエハー21を80μｍまで薄板化した。
【００４６】
まず、図6に示すように、上記一方の主面、すなわち、電子素子22が形成された面を定盤12に接着し、上記実施例１と同様にしてその側面を接着ワックスにより覆った。その後、上記実施例１と同様にして研削加工、研磨加工を行って他方の主面側からサファイアウエハー21を薄板化したところ、研削加工の際にチッピングの発生率は実施例１と同様、表1のようになり、製造歩留まりを向上できた。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、厚み100μｍ以下のサファイアウエハーを製造する際に、研削加工時のチッピングの発生を抑制することで製造歩留まりを向上し、かつ、サファイアウエハーの薄板化に要する時間を削減できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のサファイアウエハーの製造方法を示す断面図である。
【図２】本発明の電子装置の製造方法を示す断面図である。
【図３】本発明のサファイアウエハーの製造方法を示す断面図である。
【図４】本発明のサファイアウエハーの製造方法を示す断面図である。
【図５】本発明のサファイアウエハーの製造方法を示す断面図である。
【図６】本発明の電子装置の製造方法を示す断面図である。
【図７】従来のサファイアウエハーの製造方法を示す断面図である。
【図８】従来のサファイアウエハーの製造方法を示す断面図である。
【図９】従来のサファイアウエハーの製造方法を示す断面図である。
【符号の説明】
11サファイア基板
12 定盤
13 ダミー材
固定砥石[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for processing a sapphire wafer having a thickness of 100 μm or less, and a method for manufacturing an electronic device using the sapphire wafer.
[0002]
[Prior art]
Sapphire has a wide variety of uses due to its mechanical strength, chemical stability, crystallographic reasons, optical reasons, and the like. In recent years, sapphire may be required to have a thickness of 100 μm or less in order to reduce the size of an optical device or improve the sensitivity of a sensor using sapphire. Further, as described in JP-A-5-315646, for the purpose of improving the heat dissipation of an electronic device using a sapphire wafer, the electronic device is formed on one main surface and then the sapphire wafer is formed from the other main surface. Is being made thin.
[0003]
In the case where the thickness of the sapphire wafer is processed to 100 μm or less, it is common to perform polishing. The thickness of the wafer before polishing is usually at least 300 μm or more, and there is a manufacturing problem that it takes a lot of time to reduce the thickness to 200 μm or less by polishing only to 200 μm or less. Chemical mechanical polishing, such as using colloidal silica on the polishing pad, is suitable as final polishing considering the reduction in surface roughness of the sapphire wafer surface and the removal of crystal distortion on the outermost surface, but the polishing rate is 10 μm / max at the maximum. As small as h. Therefore, before performing chemical mechanical polishing as final polishing, the processing time is greatly reduced by thinning to a certain thickness by grinding using a fixed grindstone, which is faster than chemical mechanical polishing. be able to. If the crystal distortion on the outermost surface caused by grinding cannot be completely removed by chemical mechanical polishing, mechanical polishing such as using a slurry containing diamond on a copper plate may be performed before chemical mechanical polishing.
[0004]
Below, an example of the processing method of the sapphire wafer is shown.
[0005]
First, as shown in FIG. 7, the sapphire wafer 11 is bonded to the surface plate 12. An adhesive wax (not shown) is uniformly applied to one surface of the sapphire wafer 11 or the surface plate 12 in a thickness of 1 to 30 μm, and heat is applied to bond the two together, and then the adhesive wax is cooled. Next, grinding with the fixed grindstone 14 is performed to a certain thickness. First, from the height at which the grindstone 14 does not come into contact with the sapphire wafer 11, the grindstone 14 is gradually lowered while rotating or moving horizontally. A part of the sapphire wafer 11 is removed and processing starts from the moment when the lower end of the grindstone 14 and the surface of the sapphire wafer 14 come into contact with each other. The grindstone 14 comes into contact with the outer periphery of the sapphire wafer 11, and thereafter, the contact area gradually increases and processing proceeds. The position of the grindstone 14 is further lowered to make the sapphire wafer 11 thinner.
[0006]
Grinding has a very high processing rate, so the processing time can be shortened.
[0007]
Next, as shown in FIG. 8, mechanical polishing is further performed to a predetermined thickness. The ground sapphire wafer 11 is turned over while being adhered to the surface plate 12, and the slurry containing diamond is dropped and brought into contact with the rotating copper plate 41 to polish the surface of the sapphire wafer 11. At this time, pressure is applied to the surface plate 12 from above so that the sapphire wafer 11 is strongly pressed against the copper plate 12. In this way, crystal distortion due to grinding generated on the surface of the sapphire wafer is removed.
[0008]
Thereafter, as shown in FIG. 9, chemical mechanical polishing is further performed to a predetermined thickness. The sapphire wafer 11 that has been mechanically polished is turned over while being adhered to the surface plate 12, and the slurry made of colloidal silica is dropped and brought into contact with the rotating polishing pad 51 to finish-polish the surface of the sapphire wafer 11. At this time, pressure is applied to the surface plate 12 from above so that the sapphire wafer 11 is strongly pressed against the polishing pad 51. In this way, crystal distortion caused by mechanical polishing generated on the surface of the sapphire wafer is removed.
[0009]
A sapphire wafer having a thickness of 100 μm or less can be manufactured by the above method.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the above grinding method, particularly when a thin wafer having a thickness of 100 μm or less is manufactured, the probability of chipping on the outer periphery of the sapphire wafer during grinding is increased, and the manufacturing yield is significantly reduced. Here, chipping refers to chipping generated at the end of the outer periphery of the sapphire wafer. Chipping not only impairs the shape of the sapphire wafer itself, but also causes cracks and cracks starting from chipping in the grinding process or the subsequent polishing process, and is simultaneously processed by the sapphire pieces generated thereby. Other sapphire wafers that have adverse effects on quality.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In view of the above problems, the present invention is a sapphire wafer processing method in which a sapphire wafer is bonded to a surface plate, ground and polished to a thickness of 100 μm or less, and the sapphire wafer is bonded to the surface plate. Later, the side surface of the sapphire wafer is covered with a dummy material, and the upper surface of the sapphire wafer is covered by 3 mm or more from the outer periphery toward the center.
Further, the side surface of the sapphire wafer is covered with a dummy material in both the thickness direction and the circumferential direction.
Further, the dummy material is an adhesive wax.
Further, the polishing process includes one or both of a mechanical polishing process and a chemical mechanical polishing process.
Furthermore, in the manufacturing method of the electronic device which has the process of thinning the sapphire wafer in which the electronic element was formed on one main surface from the other main surface side, and making the thickness into 100 micrometers or less, the said processing method is used and said The sapphire wafer is thinned.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described.
[0013]
According to the present invention, when a thin sapphire wafer having a thickness of 100 μm or less is manufactured, it is possible to reduce the occurrence of chipping that occurs during grinding with a fixed grindstone.
[0014]
When processing a sapphire wafer by the above grinding process, the grindstone 14 that rotates or moves horizontally as shown in FIG. 1 contacts from the outer periphery of the sapphire wafer 11 bonded to the surface plate 12, and then the contact area gradually increases. As the processing proceeds and the position of the grindstone 14 is lowered, the sapphire wafer 11 is thinned. In many cases, the surface plate 12 also rotates to reduce machining unevenness. The strongest processing load is applied to the sapphire wafer 11 at the moment when the grindstone 14 contacts the outer periphery of the sapphire wafer 11. For this reason, it is considered that chipping occurs in the sapphire wafer 11 during grinding because the thinner the sapphire wafer 11 is, the more fragile it is with respect to the processing load. Therefore, according to the present invention, the processing load directly applied to the outer periphery of the sapphire wafer 11 can be reduced by covering the side surface of the sapphire wafer 11 with the dummy material 13.
[0015]
As the material of the dummy material 13, sapphire that is the same as the material to be processed may be used, but other materials may be used. When using a dummy material made of sapphire, there is an advantage that the processing rate of thinning is the same, but it is necessary to produce a dummy material whose outer peripheral shape is the same as the workpiece material, and in that the number of processes will increase significantly It is not preferable. In particular, it is very difficult to perform processing so that the outer peripheral shape of the workpiece is exactly the same in the holes formed in the dummy material. The same can be said for a dummy material made of a material having a hardness comparable to or higher than that of sapphire, such as ceramics such as silicon carbide, boron carbide and alumina, or diamond.
[0016]
In terms of reducing the processing load, the dummy material may be a resin material such as an acrylic resin or a vinyl chloride resin. In particular, an adhesive wax containing a rosin resin as a main component is preferable because it can be softened and melted at a high temperature to facilitate the work of covering the outer periphery, and has an appropriate hardness during processing. Moreover, the point which can be procured cheaply is also good.
[0017]
The bonding wax as the dummy material may be solid or liquid as long as the characteristics are suitable for the subsequent grinding and polishing processes. For example, the adhesive strength is 30 kg / cm ² or more, preferably 40 kg / cm ² or more. Further, the softening point is not deviated if it is higher than the temperature during processing, but it is 45 ° C or higher, preferably 48 ° C or higher. Moreover, if the flow viscosity is 300 cp or more, there will be no trouble in the coating operation.
[0018]
Note that a metal material unsuitable for grinding is not suitable as a dummy material.
[0019]
It is desirable that the side surface of the sapphire wafer, which is a workpiece, be surely covered with a dummy material in both the thickness direction and the circumferential direction, and chipping is likely to occur if there is an uncovered portion. In addition, since the thickness of the bonding wax applied to the bonding surface of the sapphire wafer or the surface plate is much thinner than that of the sapphire wafer, even if it protrudes, it does not cover all the sides. Moreover, when it apply | coats thickly, it will lead to the deterioration of the surface precision of a workpiece.
[0020]
Next, as a second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2, when manufacturing an electronic device 2 having an electronic element 22 formed using a material other than sapphire on one main surface of a sapphire wafer 21 Further, after the electronic element 22 is formed, the electronic device 2 is bonded to the surface plate 12, and the sapphire wafer 21 can be thinned from the other main surface so that the thickness of the sapphire wafer 21 can be made 100 μm or less. Also in this case, the electronic device 2 may be covered with the dummy material 13 after the electronic device 2 is bonded to the surface plate.
[0021]
Hereinafter, a method for processing a sapphire wafer having a thickness of 100 μm or less, including a step of grinding the outer periphery of the wafer with an adhesive wax, will be described.
[0022]
First, as shown in FIG. 3, the sapphire wafer 11 is bonded to a surface plate. An adhesive wax (not shown) is uniformly applied to one surface of the sapphire wafer 11 or the surface plate 12 with a thickness of 1 to 30 μm, and heat is applied to bond the two together. If necessary, the sapphire wafer 11 may be pressed from above and firmly bonded.
[0023]
Next, the side surface of the sapphire wafer 11 is covered with an adhesive wax 13. In the state where the sapphire wafer 11 and the surface plate 12 are heated, the bonding wax 13 is applied to the entire area near the outer periphery. In order to reliably cover the side surface of the sapphire wafer 11, it may be applied so as to cover a part of the upper surface of the sapphire wafer 11, and the adhesive wax 13 on the upper surface of the sapphire wafer 11 may be removed later. The width of the adhesive wax 13 is preferably 3 mm or more, preferably 5 mm or more from the outer periphery of the sapphire wafer 11. It is important that the adhesive wax 13 on the upper surface of the sapphire wafer 11 is applied by 3 mm or more from the outer periphery to the center of the sapphire wafer. This is cooled and the adhesive wax 13 is solidified.
[0024]
The subsequent processing is the same as in the prior art, but first, grinding is performed with the fixed grindstone 14 to a certain thickness as shown in FIG. From the height at which the grindstone 14 does not come into contact with the sapphire wafer 11, the grindstone 14 is gradually lowered while rotating or moving horizontally. From the moment when the lower end of the grindstone 14 and the surface of the sapphire wafer 11 come into contact, a part of the sapphire wafer 11 is removed and processing starts. The grindstone 14 comes into contact with the outer periphery of the sapphire wafer 11, and thereafter, the contact area gradually increases and processing proceeds. The position of the grindstone 14 is further lowered to make the sapphire wafer 11 thinner. Since the grinding process has a very high processing rate, the processing time can be shortened, and the processing load directly applied to the sapphire wafer 11 by the bonding wax 13 covering the side surface as a dummy material can be reduced, thereby suppressing the occurrence of chipping.
[0025]
Next, as shown in FIG. 4, mechanical polishing is further performed to a predetermined thickness. The ground sapphire wafer 11 is turned over while being adhered to the surface plate 12, and the slurry containing diamond is dropped and brought into contact with the rotating copper plate 41 to polish the surface of the sapphire wafer 11. At this time, pressure is applied to the surface plate 12 from above so that the sapphire wafer 11 is strongly pressed against the copper plate 12. In this way, crystal distortion due to grinding generated on the surface of the sapphire wafer is removed. What is necessary is just to remove the thickness of at least 30 μm or more.
[0026]
Here, the adhesive wax 13 as a dummy material may be peeled off, but this does not cause chipping during mechanical polishing.
[0027]
Thereafter, as shown in FIG. 5, chemical mechanical polishing is further performed to a predetermined thickness. The sapphire wafer 11 that has been mechanically polished is turned over while being adhered to the surface plate 12, and the slurry made of colloidal silica is dropped and brought into contact with the rotating polishing pad 51 to finish-polish the surface of the sapphire wafer 11. At this time, pressure is applied to the surface plate 12 from above so that the sapphire wafer 11 is strongly pressed against the polishing pad 51. In this way, crystal distortion caused by mechanical polishing generated on the surface of the sapphire wafer is removed. The sapphire wafer 11 can be mirror-finished by removing at least 1 μm or more.
[0028]
Here, the adhesive wax 13 as a dummy material may be peeled off, but this does not cause chipping during chemical mechanical polishing.
[0029]
Next, a method for thinning the sapphire wafer from the other main surface of the electronic device in which an electronic element is formed on one main surface of the sapphire wafer, which is cited as the second embodiment, will be described.
[0030]
First, as shown in FIG. 6, one main surface of the sapphire wafer 21, that is, the surface on which the electronic element 22 is formed is bonded to the surface plate 12 with an adhesive wax (not shown). Here, the electronic element may be an element that uses a sapphire wafer as a substrate or a structure, and may be a light emitting element, an electron traveling element, a power conversion element, or various sensors.
[0031]
Thereafter, in order to securely cover the side surface of the electronic device 2, the bonding wax 13 is applied so as to be applied to a part of the other main surface of the sapphire wafer 21. Next, after the surface plate 12 is cooled and the bonding wax 13 is solidified, the bonding wax on the other main surface of the sapphire wafer 21 is removed, as shown in FIG.
[0032]
Thereafter, grinding and polishing were performed in the same manner as in the first embodiment, and the sapphire wafer 21 was thinned from the other main surface side. As a result, chipping was suppressed during the grinding and the production yield was reduced. It can be improved.
[0033]
Here, in the above embodiment, the bonding wax is used as the dummy material, but other materials that function as the dummy material may be used.
[0034]
In addition, the sapphire wafer in the present invention may be manufactured using a known crystal growth method, and various methods such as an EFG method and a Czochralski method may be used. The plane orientation of the sapphire wafer does not need to be a typical plane such as the C plane (0001), A plane (11-20), R plane (01-12), and is slightly inclined from them. May be.
[0035]
【Example】
Example 1
Examples of the present invention will be given below.
[0036]
In this example, a sapphire wafer having a thickness of 500 μm was thinned to 80 μm.
[0037]
First, as shown in FIG. 3, the sapphire wafer 11 was bonded to the surface plate 12. The platen 12 was placed on a heater and heated to 130 ° C. The surface plate 12 is made of ceramic having strength and surface accuracy (flatness) that can withstand grinding and polishing. Next, an adhesive wax (not shown) was uniformly and thinly applied to one surface of the surface plate 12. Next, the sapphire wafer 11 was placed on the surface plate 12, and the sapphire wafer 11 was pressurized so that bubbles and unbonded portions in the bonding wax did not remain.
[0038]
Next, as shown in FIG. 2, in a state where the sapphire wafer 11 and the surface plate 12 were heated, the adhesive wax 13 was applied to the entire area near the outer periphery so that the width from the outer periphery of the sapphire wafer 11 was 5 mm. In order to securely cover the side surface of the sapphire wafer 11, the upper surface of the sapphire wafer 11 is also covered with about 5 mm. Further, the surface plate 12 was cooled and the bonding wax 13 was solidified, and then the bonding wax on the upper surface of the sapphire wafer 11 was removed, as shown in FIG.
[0039]
Thereafter, as shown in FIG. 1, the thickness of the sapphire wafer 11 was set to 150 μm by grinding with the fixed grindstone 14. Since the grinding rate was 100 μm / h, the time required for grinding was within 4 minutes. Further, the processing load directly applied to the sapphire wafer 11 by the bonding wax 13 on the side surface of the sapphire wafer 11 can be reduced, and the occurrence of chipping can be suppressed. In comparison with the case where the chipping occurrence rate and the outer periphery are not covered with the adhesive wax in this case, as shown in Table 1, the production yield can be greatly improved.
[0040]
[Table 1]

[0041]
Next, as shown in FIG. 4, mechanical polishing was performed on the copper disk 41 with a slurry containing diamond, and the thickness was 90 μm over 3 hours. The polishing rate was 20 μm / h.
[0042]
Thereafter, as shown in FIG. 5, chemical mechanical polishing using colloidal silica was performed on the polishing pad 51, and the thickness was 80 μm over 2 hours. The polishing rate was 5 μm / h.
[0043]
Here, the actual polishing process in this example was 70 μm including the mechanical polishing process and the chemical mechanical polishing process. The time required for the thinning process including the grinding time was about 7 hours, and a considerable amount of time could be reduced compared to 84 hours when all of about 420 μm was chemically mechanically polished as in the prior art. Moreover, since the finishing process was a chemical mechanical polishing process, there was no problem with the surface roughness and the crystal distortion on the outermost surface.
[0044]
As described above, a sapphire wafer having a thickness of 80 μm could be manufactured.
[0045]
Example 2
The sapphire wafer 21 of the electronic device 2 in which the electronic element 22 was formed on one main surface of the sapphire wafer 21 having a thickness of 500 μm was thinned to 80 μm.
[0046]
First, as shown in FIG. 6, the one main surface, that is, the surface on which the electronic element 22 was formed was adhered to the surface plate 12, and the side surface was covered with adhesive wax in the same manner as in Example 1. Thereafter, grinding and polishing were performed in the same manner as in Example 1 above, and the sapphire wafer 21 was thinned from the other main surface side. The occurrence rate of chipping during grinding was the same as in Example 1. As a result, the manufacturing yield was improved.
[0047]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when producing a sapphire wafer having a thickness of 100 μm or less, the production yield is improved by suppressing the occurrence of chipping during grinding, and it is necessary for thinning the sapphire wafer. I was able to save time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a method for producing a sapphire wafer of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing an electronic device of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing a sapphire wafer of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing a sapphire wafer of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing a sapphire wafer of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing an electronic device according to the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a conventional method of manufacturing a sapphire wafer.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a conventional method for manufacturing a sapphire wafer.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a conventional method for manufacturing a sapphire wafer.
[Explanation of symbols]
11 Sapphire substrate
12 Surface plate
13 Dummy fixed stone

Claims

In a sapphire wafer processing method in which a sapphire wafer is bonded to a surface plate, ground and polished to a thickness of 100 μm or less, the sapphire wafer is bonded to the surface plate, and then the side surface of the sapphire wafer is made of a dummy material. A method for processing a sapphire wafer, which covers and covers the upper surface of the sapphire wafer by 3 mm or more from the outer periphery toward the center .

2. The method for processing a sapphire wafer according to claim 1, wherein the side surface of the sapphire wafer is covered with a dummy material in both the thickness direction and the circumferential direction.

The sapphire wafer processing method according to claim 1, wherein the dummy material is an adhesive wax.

The method for processing a sapphire wafer according to any one of claims 1 to 3, wherein the polishing step comprises one or both of a mechanical polishing step and a chemical mechanical polishing step.

In the manufacturing method of the electronic device which has a process which makes the thickness of the sapphire wafer in which the electronic element was formed on one main surface thin plate from the other main surface side, and makes the thickness into 100 micrometers or less, either of Claims 1-4 A method for manufacturing an electronic device, wherein the sapphire wafer is thinned using the processing method described in 1.