JP5495647B2 - ウェーハの加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、表面には格子状に形成された分割予定ラインによって複数個のデバイスが区画されているウェーハの表面側をサポート部材に固定し、ウェーハの裏面を研削又は研磨してウェーハを薄化するウェーハの加工方法に関する。

表面には格子状に形成された分割予定ラインによって複数個のデバイスが区画されているウェーハの裏面を研削又は研磨してウェーハを薄化する慣用方法においては、ウェーハの表面側に保護粘着テープを貼着し、保護粘着テープ側を研削装置或いは研磨装置のチャックテーブルの表面に当接してチャックテーブル上にウェーハを載置し、そして裏面側を研削砥石等で研削或いは研磨して薄化する（特許文献１参照）。その後、薄化されたウェーハの表面から保護粘着テープを離脱すると共にウェーハの裏面にダイシングテープを貼着し、次いでダイシングテープを介してウェーハを切削装置のチャックテーブル上に載置し、分割予定ラインに沿って切削し、ウェーハを各デバイス即ちチップに分割する。

特開2006-303051号公報

例えば、表面側のデバイスが加速度センサー等のマイクロマシンデバイスである場合には、研削或いは研磨のためにマイクロマシンデバイス側に保護粘着テープを貼着してしまうと、剥離時にマイクロマシンデバイスが破損してしまう問題がある。また、極薄にする、例えば５０μｍ以下の厚さにする場合には、保護粘着テープの剥離時に、ウェーハ自体が極薄であることに起因して破損してしまうという問題がある。

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、ウェーハの表面側のデバイスを破損することなく、又ウェーハを極薄にする場合でもウェーハの破損を可及的に回避することができる、新規且つ改良されたウェーハの加工方法を提供することである。

本発明によれば、上記主たる技術的課題を達成するウェーハの加工方法として、表面には格子状に形成された分割予定ラインによって複数個のデバイスが区画されているウェーハの表面側をサポート部材に固定し、該ウェーハの裏面を研削又は研磨してウェーハを薄化するウェーハの加工方法であって、
該ウェーハと同一寸法或いは該ウェーハよりも大きい該サポート部材の表面に該ウェーハの外周部に対応し且つ該サポート部材の表面側及び外周面側に開放されている凹部を形成する凹部形成工程と、
該凹部形成工程の後に、該ウェーハの該表面を該サポート部材の該表面に当接させて且つ該ウェーハの外縁部を該凹部に対応させて該サポート部材の該表面上に該ウェーハを載置し、次いで該凹部及び該ウェーハの外縁部に渡って接着材を装填し、該サポート部材の該表面に該ウェーハを固着する固着工程と、
該固着工程の後に、該サポート部材の該表面に固着されている該ウェーハの裏面を研削或いは研磨して該ウェーハを薄化する薄化工程と、
該薄化工程の後に、該サポート部材と該ウェーハとを分離する分離工程と、を含むウェーハの加工方法が提供される。

好ましくは、該接着材は外的刺激によって接着力が低下する性質を有し、該分離工程では、該接着材に外的刺激を与えて該サポート部材と該ウェーハとを分離する、のが好適である。更に、好ましくは、該薄化工程の後で且つ該分離工程の前に、該ウェーハの裏面側から該ウェーハに対して透過性を有する波長のレーザビームを該分割予定ラインに沿って照射して該ウェーハの内部に変質層を形成する変質層形成工程と、
該変質層形成工程後で且つ該分離工程の前に、該ウェーハの裏面側にエキスパンドテープを貼着するエキスパンドテープ貼着工程と、
該分離工程の後に、該エキスパンドテープを拡張して該ウェーハを該変質層に沿って分離して個々のチップにすると共に各チップ間に間隔を形成する分割工程とを含む、のが好適である。

ウェーハのデバイスが形成されていない外周部に対応した凹部を有するサポート部材に、ウェーハの表面側をサポート部材の表面に当接させてサポート部材上にウェーハを載置し、凹部及びウェーハの外周縁に渡って接着材を装填し、これによってサポート部材にウェーハを固着するので、ウェーハのデバイスに接着材が付着することがなく、後の分離工程においてデバイスが破損されることが可及的に回避される。また、研削又は研磨後のウェーハを充分容易にサポート部材から分離することができ、ウェーハが極薄にされた場合でもウェーハの破損を可及的に回避することができる。

ウェーハを示す斜視図。 本発明に係る加工方法の第一の実施形態を示すフロー図。 凹部形成工程を示す断面図。 固着工程を示す断面図。 固着工程を示す断面図。 薄化工程を示す断面図。 第一の実施形態における分離工程を示す断面図。 本発明に係る加工方法の第二の実施形態を示すフロー図。 変質層形成工程を示す断面図。 エキスパンドテープ貼着工程を示す断面図。 第二の実施方法における分離工程を示す断面図。 分割工程を示す断面図。 分割工程を示す断面図。

以下、添付図面を参照して本発明の加工方式の好適実施形態について、更に詳細に説明する。

本実施形態のウェーハ２は、図１に示すように、シリコン基板４から構成されており、このシリコン基板４の表面６側には格子状に形成された分割予定ラインＬによって複数個のデバイス８が区画されており、このデバイス８の各々にはマイクロマシンデバイスが形成されている。

図２は、本発明に係る加工方法の第一の実施形態に関するフロー図を示している。最初に凹部形成工程Ｓ１が行われる。凹部形成工程Ｓ１では、ウェーハ２と同一寸法或いはウェーハ２より大きいサポート部材１０を準備する。本実施形態では、サポート部材１０はウェーハ２と同一寸法のガラス基板である。サポート部材１０は、図３に示すように、周知構造の切削装置にてサポート部材１０の外周部に凹部１１が形成される。切削装置自体の構成は、例えば特開２００８−２６２９８３号公報に開示されている周知の形態でよく、その詳細な説明は本明細書においては省略する。サポート部材１０は切削装置のチャックテーブル１２に吸引保持される。チャックテーブル１２は上下方向に延在する中心軸線を中心として回転可能に配設されている。

チャックテーブル１２の上方には切削手段１４が配設されている。切削手段１４は、水平な方向であるＹ軸方向（図３では左右方向）に延びる回転軸線を有すスピンドル１６を含んでおり、このスピンドル１６はモータ（図示していない）によって高速回転される。スピンドル１６の先端には回転軸線に対して垂直に切削ブレード１８がブレードマウント２０を介して装着されている。切削ブレード１８としては、作成する凹部１１の幅と同一かそれよりも幅広な刃厚を有した切削ブレードが適宜選択される。切削手段１４はチャックテーブル１２の保持面に対して垂直な方向であるＺ軸方向に移動可能に配設されており、Ｚ軸方向に昇降動される。また、切削手段１４はチャックテーブル１２の保持面と平行な方向であるＹ軸方向に移動可能に配設されている。

上記切削装置のチャックテーブル１２にサポート部材１０を吸引保持し、切削ブレード１８の回転を開始する。切削手段１４を移動して切削ブレード１８をサポート部材１０の外周縁部に位置付ける。次いで、切削ブレード１８の下端がサポート部材１０の表面から僅かに下方に位置する所定位置まで下降する。その後、切削ブレード１８を当該位置に位置付けた状態で、チャックテーブル１２を所定回転速度で３６０°以上回転する。その結果、図３に図示するように、サポート部材１０の外周縁部に凹部１１が作成される（凹部形成工程Ｓ１）。図４を参照することによって理解されるように凹部１１は固着されるウェーハ２の外縁部２２に対応して形成される。

凹部形成工程Ｓ１後に、ウェーハ２の表面６をサポート部材１０の表面２４に当接させて且つウェーハ２の外縁部２２をサポート部材１０の凹部１１に対応させてウェーハ２をサポート部材１０の表面２４上に載置する（図４）。次いで、凹部１１及びウェーハ２の外縁部２２に渡って接着材２６を装填し、サポート部材１０の表面２４にウェーハ２を固着する（図５：固着工程Ｓ２）。高粘度の接着材２６を選択し、かかる接着材２６を凹部１１内に装填するため、ウェーハ２の表面６とサポート部材１０の表面２４の間に接着材２６が進入することはない。接着材２６は外的刺激によって接着力が低下する接着材であるのが好適であり、本実施形態においては、接着材２６は紫外線を照射すると接着力が低下するUV硬化性である。

固着工程Ｓ２の後に、ウェーハ２の薄化工程Ｓ３が遂行される。薄化工程Ｓ３においては、研削装置にてウェーハ２のシリコン基板４の研削が行われる。図６に示すように、ウェーハ２を固着したサポート部材１０の裏面２８を研削装置のチャックテーブル３０に当接させて、チャックテーブル３０上にウェーハ２を固定したサポート部材１０を吸引保持する。チャックテーブル３０は上下方向に延在する中心軸線を中心として回転自在に配設されている。研削装置自体の構成は、例えば特開２０００―３５４９６２号公報に開示されている周知の形態でよく、その詳細な説明は本明細書においては省略する。研削装置はチャックテーブル３０に対向して配設された研削工具３２を備えている。研削工具３２はチャックテーブル３０の保持面に対向している。研削装置は、研削工具３２を回転させるモータ（図示していない）と、研削工具３２を鉛直下向きに研削送りする研削送り手段（図示していない）を備えている。研削工具３２は、円盤形状の砥石基台３４と砥石基台３４の下面に装着された円弧形状の複数個の研削砥石３６とから形成されている。

チャックテーブル３０上にウェーハ２を固定したサポート部材１０を吸引保持し、研削工具３２及びチャックテーブル３０の回転を開始し、研削工具３２の外縁をウェーハ２の回転中心を覆う位置に位置づける。そして、研削送り手段によって所定の研削送り速度で研削工具３２の下降を開始する。図６に図示するように、研削工具３２によりウェーハ２のシリコン基板４を所定の厚みまで薄化し、研削送りが停止される（薄化工程Ｓ３）。この際、極薄に薄化する場合、例えば50μｍ以下に薄化する場合には、従来方法である保護粘着テープを表面側に貼着して薄化研削を行うと、保護粘着テープの粘着層の厚みバラツキに起因される研削後のウェーハ２の厚みバラツキが発生する。しかし本発明の加工方法においては、ウェーハ２の表面６は粘着層等を介さずにサポート部材１０に固着されているため、かかる研削後のウェーハ２の厚みバラツキが発生することがなく、精度良く５０μｍ以下の極薄化を行うことができる。薄化工程Ｓ３では研削工具３２を使用した研削に限らず、周知の湿式研磨、乾式研磨、化学研磨等の研磨による薄化処理を施してもよい。

薄化工程Ｓ３後に分離工程Ｓ４が遂行される。図７に図示するように、サポート部材１０の裏面側から接着材２６に向けて紫外線を照射する。サポート部材１０はガラス基板で形成されており透明であるため紫外線が透過し接着材２６が硬化して接着力が低減する。その結果、サポート部材１０とウェーハ２とを容易に分離することができる（分離工程：Ｓ４）。本実施形態においては、紫外線を照射することで接着材の接着力が低下する接着材２６を使用しているが、その他の外的刺激、例えば熱等によって接着材の接着力が低下するものもデバイスの種類に応じて好適に使用できる。

続いて、第二の実施形態について説明をする。ウェーハ２を薄化する薄化工程Ｓ３後に分割予定ラインＬに沿って分割する場合には第二の実施形態が適用できる。図８に示すように、第一の実施形態の薄化工程Ｓ３の後で且つ分離工程Ｓ４の前に、変質層形成工程Ｓ５を遂行する。変質層形成工程Ｓ５は、図９に示すように、レーザ加工装置により行われる。薄化されたウェーハ２を固着したサポート部材１０の裏面をレーザ加工装置のチャックテーブル３８の表面に当接して、チャックテーブル３８上にウェーハ２を固定したサポート部材１０を載置する。チャックテーブル３８は、図示しない移動機構によりＸ軸方向（図９では紙面に垂直方向）及びＹ軸方向（図９では左右方向）に移動可能に配設されている。チャックテーブル３８の上方にはレーザ照射ヘッド４０を有するレーザ照射器（本体部分は図示していない）が配設されている。レーザ照射器は周知構造のレーザビーム発振器、繰り返し周波数設定手段等を具備している。レーザビーム発振器から発振されたレーザビームは、ウェーハ２のシリコン基板４に対して透過性を有する波長のレーザビームであり、レーザ照射ヘッド４０によりウェーハ２の分割予定ラインＬに対応してシリコン基板４内部に集光されて変質層４２が形成される。チャックテーブル３８をＸ軸方向、Ｙ軸方向に走査移動し、全ての分割予定ラインＬに沿って、シリコン基板４の内部に変質層４２を形成する（変質層形成工程：Ｓ５）。

変質層形成工程Ｓ５の後で且つ分離工程Ｓ４の前にエキスパンドテープ貼着工程（Ｓ６）を遂行する。エキスパンドテープ貼着工程Ｓ６においては、ウェーハ２のシリコン基板４側をエキスパンドテープ４４に貼着し、エキスパンドテープ４４の外周部をウェーハ２の外縁よりも大きい内周径を有する環状の支持フレーム４６に貼着する（エキスパンドテープ貼着工程：Ｓ６）。第二の実施形態においては、この後に分離工程Ｓ４を遂行する。エキスパンドテープ４４にはシリコン基板４が貼着されており、サポート部材１０の裏面２８側が露呈している。図１０に示すように、かかる裏面２８側から接着材２６に紫外線を照射する。サポート部材１０はガラス基板で形成されており透明であるため紫外線が透過し接着材２６が硬化して接着力が低減する。その結果、図１１に示すように、ウェーハ２からサポート部材１０を容易に取り外すことができる（分離工程：Ｓ４）。

次いで、支持フレーム４６及びエキスパンドテープ４４に支持されたウェーハ２に対して、テープ拡張装置４８により分割工程Ｓ７が遂行される。図１２に図示するように、テープ拡張装置４８は、固定円筒５０と、固定円筒５０の半径方向外方に複数個配置された保持手段５２と、保持手段５２を上下方向に移動する移動手段５４とから構成されている。保持手段５２は、上面に支持フレーム４６を載置する載置台５１aと載置台５１aに固定され支持フレーム４６を把持するためのクランプ５１bとからなる。支持フレーム４６を載置台５１aの上面に載置し、クランプ５１bで把持する。この時、固定円筒５０の上面と保持手段５２の上面とは略同一平面上に保持されている。次いで、図１２で矢印Ａ方向に移動手段５４により保持手段５２を下方に移動すると、保持手段５２は図１３に示すように固定円筒５０に対して降下し、それに伴いエキスパンドテープ４４は半径方向に拡張され、その結果図１３に示すように分割予定ラインＬに沿って形成された変質層４４に沿ってデバイス間が分割され、さらに各デバイスの間隔も拡張される（分割工程：Ｓ７）。

２ ウェーハ
４ シリコン基板
８ デバイス（マイクロマシンデバイス）
１０ サポート部材
１１ 凹部
１２ チャックテーブル（切削装置）
１８ 切削ブレード
２６ 接着材
３０ チャックテーブル（研削装置）
３２ 研削工具
３８ チャックテーブル（レーザ加工装置）
４０ レーザ照射ヘッド
４２ 変質層
４４ エキスパンドテープ
４８ テープ拡張装置
Ｓ１ 凹部形成工程
Ｓ２ 固着工程
Ｓ３ 薄化工程
Ｓ４ 分離工程
Ｓ５ 変質層形成工程
Ｓ６ エキスパンドテープ貼着工程
Ｓ７ 分割工程
Ｌ 分割予定ライン

Claims (3)

1. 表面には格子状に形成された分割予定ラインによって複数個のデバイスが区画されているウェーハの表面側をサポート部材に固定し、該ウェーハの裏面を研削又は研磨してウェーハを薄化するウェーハの加工方法であって、
   該ウェーハと同一寸法或いは該ウェーハよりも大きい該サポート部材の表面に該ウェーハの外周部に対応し且つ該サポート部材の表面側及び外周面側に開放されている凹部を形成する凹部形成工程と、
   該凹部形成工程の後に、該ウェーハの該表面を該サポート部材の該表面に当接させて且つ該ウェーハの外縁部を該凹部に対応させて該サポート部材の該表面上に該ウェーハを載置し、次いで該凹部及び該ウェーハの外縁部に渡って接着材を装填し、該サポート部材の該表面に該ウェーハを固着する固着工程と、
   該固着工程の後に、該サポート部材の該表面に固着されている該ウェーハの裏面を研削或いは研磨して該ウェーハを薄化する薄化工程と、
   該薄化工程の後に、該サポート部材と該ウェーハとを分離する分離工程と、を含むウェーハの加工方法。
2. 該接着材は外的刺激によって接着力が低下する性質を有し、該分離工程では、該接着材に外的刺激を与えて該サポート部材と該ウェーハとを分離する請求項１に記載のウェーハの加工方法。
3. 該薄化工程の後で且つ該分離工程の前に、該ウェーハの裏面側から該ウェーハに対して透過性を有する波長のレーザビームを該分割予定ラインに沿って照射して該ウェーハの内部に変質層を形成する変質層形成工程と、
   該変質層形成工程後で且つ該分離工程の前に、該ウェーハの裏面側にエキスパンドテープを貼着するエキスパンドテープ貼着工程と、
   該分離工程の後に、該エキスパンドテープを拡張して該ウェーハを該変質層に沿って分離して個々のデバイスにすると共に各デバイス間に間隔を形成する分割工程とを含む、請求項１又は２記載のウェーハの加工方法。

Images