JP5362480B2

JP5362480B2 - 硬質ウエーハの研削方法

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Publication number: JP5362480B2
Application number: JP2009190080A
Authority: JP
Inventors: 啓一梶山
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2009-08-19
Filing date: 2009-08-19
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2029-08-19
Also published as: JP2011044476A

Description

本発明は、サファイアウエーハ、炭化珪素ウエーハ等のモース硬度９以上の硬質ウエーハを研削する硬質ウエーハの研削方法に関する。

表面に窒化ガリウム等の窒化物半導体層が積層され、格子状に形成された分割予定ラインによって区画された各領域にそれぞれ光デバイスが形成されたサファイアウエーハは、分割予定ラインに沿ってレーザビームを照射することにより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電子機器に利用される（例えば、特開２００８−６４９２号公報参照）。

サファイアウエーハはエピタキシャル層の成長に適したサファイア基板上に窒化物半導体層を成長させて形成されるため、サファイア基板は光デバイスを製造する上で不可欠な素材であるが、基板上に窒化物半導体層を積層した後は電子機器の軽量化、小型化、素子特性の向上のために、研削装置によってサファイア基板の裏面が研削されて薄く加工される（例えば、特開２００８−２３６９３号公報参照）。

特開２００８−６４９２号公報特開２００８−２３６９３号公報

しかし、サファイアウエーハの表面に粘着テープからなる保護テープを貼着し、サファイアウエーハの裏面を研削してその厚みを１００μｍ以下、更には５０μｍ以下と薄くすると、サファイア基板に割れが生じるという問題がある。かかる問題は、炭化珪素基板（ＳｉＣ基板）等の硬質脆性基板の研削においても同様に生じる。

この原因について考察すると、ウエーハの研削面に微小なクラックが多数生じて基板が凸状に反るのが一つの原因ではないかと推察される。基板に反りが発生すると、研削時にウエーハが横方向に引きずられ、基板に割れが発生し易い。

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、サファイア基板等の硬質脆性基板を研削して薄く加工しても基板の割れが生じない硬質ウエーハの研削方法を提供することである。

本発明によると、表面に複数の光デバイスが形成された硬質ウエーハ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硬質ウエーハを研削する研削手段とを備えた研削装置による硬質ウエーハの研削方法であって、該チャックテーブルは、ウエーハを吸引保持する保持面を有する吸引板と、該吸引板の保持面以外を囲繞する枠体とを含み、該チャックテーブルは、該枠体に形成された吸引路を介して吸引源に連通され、該研削装置は高圧室に設置され、該吸引源の作用によって硬質ウエーハが該チャックテーブルの該吸引板に１気圧より大きな高圧で保持されながら該研削砥石によって研削されることを特徴とする硬質ウエーハの研削方法が提供される。

本発明の研削方法によると、研削装置を高圧室に設置し、硬質ウエーハが１気圧より大きな高圧でチャックテーブルに押圧された状態で硬質ウエーハを研削するので、研削中の硬質ウエーハの反りが抑制されて、硬質ウエーハの割れを防止できる。

高圧室を想像線で示した本発明の研削方法を実施するのに適した研削装置の外観斜視図である。サファイアウエーハの表面側斜視図である。表面に保護テープが貼着された状態のサファイアウエーハの裏面側斜視図である。チャックテーブルの斜視図である。研削時におけるチャックテーブルと研削ホイールとの位置関係を示す斜視図である。

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は本発明の研削方法を実施するのに適した研削装置２の外観斜視図を示している。４は研削装置２のハウジング（ベース）であり、ハウジング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研削砥石２６を有する研削ホイール２４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移動機構１８を備えている。パルスモータ１６を駆動すると、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。

ハウジング４の中間部分にはチャックテーブル２８が配設されており、チャックテーブル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２８の移動機構をカバーする蛇腹である。

ハウジング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、ハウジング４の概略中央部には、チャックテーブル２８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２８が装置手前側のウエーハ搬入・搬出領域に位置づけられた状態において、チャックテーブル２８に向かって洗浄水を噴射する。

本発明の硬質ウエーハの研削方法を遂行するために、研削装置２は２〜３気圧に加圧された高圧室５０内に設置されている。このように研削装置２を高圧室内に設置することにより、研削しようとするサファイアウエーハ等の硬質ウエーハは１気圧より大きな高圧でチャックテーブル２８に吸引保持される。

図２を参照すると、所定の厚さに研削される前のサファイアウエーハ１１の斜視図が示されている。サファイアウエーハ１１はサファイア基板上に窒化ガリウム層（ＧａＮ層）を積層して構成されており、表面１１ａに複数のストリート１３が格子状に形成されているとともに、複数のストリート１３によって区画された複数の領域にＬＥＤ等の光デバイス１５が形成されている。

このように構成されたサファイアウエーハ１１は、光デバイス１５が形成されているデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９を備えている。また、サファイアウエーハ１１の外周には、サファイア基板の結晶方位を示すマークとしてのノッチ２１が形成されている。

研削に先立ち、サファイアウエーハ１１の表面１１ａには、保護テープ貼着工程により保護テープ２３が貼着される。従って、サファイアウエーハ１１の表面１１ａは保護テープ２３によって保護され、図３に示すように裏面１１ｂが露出する形態となる。

図４を参照すると、チャックテーブル２８の斜視図が示されている。チャックテーブル２８はＳＵＳ等の金属から形成された枠体５２と、枠体５２の凹部中に嵌合されたウエーハを吸引保持する保持面を有する吸引板５４とから構成される。

チャックテーブル２８の枠体５２は円筒状連結部５６を介してサーボモータ５８に連結されている。枠体５２の凹部に嵌合された吸引板５４は、枠体５２に形成された吸引口、円筒状連結部５６に形成された吸引路、ロータリージョイント６０及び管路６２を介して吸引源６４に接続される。

図５を参照すると、スピンドル２５の先端にはホイールマウント２７が固定されており、ホイールマウント２７には研削ホイール２４が複数のねじ２９により着脱可能に装着されている。研削ホイール２４は、環状基台３１の自由端部に複数の研削砥石２６を固着して構成されている。

このように構成された研削装置２の研削作業について以下に説明する。第１のウエーハカセット３２中に収容されたサファイアウエーハ１１は、ウエーハ搬送ロボット３６の上下動作及び進退動作によって搬送され、位置決め機構３８上に載置される。

位置決め機構３８上に載置されたサファイアウエーハ１１は、複数の位置決めピン４０によって中心合わせが行われた後にウエーハ搬入機構４２の旋回動作によって、ウエーハ搬入・搬出領域に位置せしめられているチャックテーブル２８上に載置され、チャックテーブル２８によって吸引保持される。

このようにチャックテーブル２８がサファイアウエーハ１１を吸引保持したならば、図示しないチャックテーブル移動機構によりチャックテーブル２８を装置後方の研削位置に位置づける。

チャックテーブル２８に吸引保持されたサファイアウエーハ１１が図５に示す研削位置に位置づけられると、チャックテーブル２８を矢印ａ方向に例えば５００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール２４をチャックテーブル２８と同一方向に、即ち矢印ｂ方向に例えば１０００ｒｐｍ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をサファイアウエーハ１１の裏面１１ｂに接触させる。

そして、研削ホイール２４を所定の研削送り速度（例えば０．１μｍ／ｓ）で下方に所定量研削送りして、サファイアウエーハ１１の研削を実施する。図示しない接触式又は非接触式の厚み測定ゲージによってサファイアウエーハ１１の厚みを測定しながらサファイアウエーハ１１を所望の厚み（例えば５０μｍ）に仕上げる。

本実施形態の研削方法によると、研削装置２が２〜３気圧に加圧された高圧室５０内に設置されているため、サファイアウエーハ１１が１気圧よりも高い高圧でチャックテーブル２８に押圧された状態でサファイアウエーハ１１の研削が遂行される。よって、研削中にサファイアウエーハ１１の反りが抑制されてサファイアウエーハ１１の割れを防止できる。

研削が終了したサファイアウエーハ１１は、チャックテーブル２８を再度ウエーハ搬入・搬出領域に位置づけた後、ウエーハ搬出機構４４によってスピンナユニット４６に搬送され、ここでサファイアウエーハ１１が洗浄及びスピン乾燥される。洗浄及び乾燥後のサファイアウエーハ１１は、ウエーハ搬送ロボット３６により搬送されて第２のウエーハカセット３４の所定位置に収容される。

上述した実施形態では、サファイアウエーハ１１の研削に本発明を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、炭化珪素ウエーハ等のモース硬度９以上の硬質ウエーハにも同様に適用することができる。

２研削装置
１０研削ユニット
２４研削ホイール
２６研削砥石
２８チャックテーブル
５０高圧室
５４吸引板

Claims

表面に複数の光デバイスが形成された硬質ウエーハ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硬質ウエーハを研削する研削手段とを備えた研削装置による硬質ウエーハの研削方法であって、
該チャックテーブルは、ウエーハを吸引保持する保持面を有する吸引板と、該吸引板の保持面以外を囲繞する枠体とを含み、
該チャックテーブルは、該枠体に形成された吸引路を介して吸引源に連通され、
該研削装置は高圧室に設置され、該吸引源の作用によって硬質ウエーハが該チャックテーブルの該吸引板に１気圧より大きな高圧で保持されながら該研削砥石によって研削されることを特徴とする硬質ウエーハの研削方法。
該硬質ウエーハはサファイアウエーハから構成される請求項１記載の硬質ウエーハの研削方法。