JP5908696B2

JP5908696B2 - 硬質基板の研削方法

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Publication number: JP5908696B2
Application number: JP2011224580A
Authority: JP
Inventors: 昌史青木; 洋平五木田
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2011-10-12
Filing date: 2011-10-12
Publication date: 2016-04-26
Anticipated expiration: 2031-10-12
Also published as: JP2013084830A

Description

本発明は、表面に光デバイス層が積層される基板となるサファイア基板等の硬質基板の研削方法に関する。

光デバイス製造工程においては、略円板形状であるサファイア基板の表面にn型窒化物半導体層およびp型窒化物半導体層からなる光デバイス層が積層され格子状に形成された複数のストリートによって区画された複数の領域に発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスを形成して光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をストリートに沿って切断することにより光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を製造している。（例えば、特許文献１参照。）

光デバイスの軽量化、小型化および輝度の向上を図るために光デバイスウエーハをストリートに沿って切断して個々のデバイスに分割する前に、光デバイスウエーハの裏面を研削して所定の厚さに形成している。このように光デバイスウエーハの裏面を研削する研削装置は、被加工物を保持する保持面を有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研削する研削砥石が環状に配設された研削ホイールを備えた研削手段と、該研削手段をチャックテーブルの保持面に対して垂直な方向に研削送りする研削送り手段とを具備している。このような研削装置を用いて光デバイスウエーハの裏面を研削するには、表面に形成された光デバイスを保護するために表面に保護テープを貼着し、この保護テープをチャックテーブルの保持面に保持した状態で裏面を研削する。（例えば、特許文献２参照。）

特開２００８−６４９２号公報特開２００８−２３６９３号公報

サファイア基板は硬度が高いのでダイヤモンド砥粒を主成分として構成された研削砥石であっても研削圧力を高くしないと研削することができず、１００N程度の研削圧力を作用させつつ研削している。しかるに、サファイア基板に１００N程度の研削圧力を作用させつつ研削すると、薄くなったサファイア基板の外周に細かな割れが発生してサファイア基板が損傷するという問題がある。このような問題は、光デバイスの基板となる炭化珪素(SiC)基板においても発生する。上述した問題は、研削時に供給される研削水が硬質基板の外周から粘着テープとの間に浸入して硬質基板の外周を浮き上がらせるためと考えられる。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、サファイア基板等の硬質基板を損傷させることなく所定の厚みに研削することができる硬質基板の研削方法を提供することにある。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、硬質基板の被研削面を研削する研削方法であって、
環状のフレームに装着され紫外線を照射することによって硬化する粘着層を有する粘着テープの粘着層に硬質基板の被研削面と反対側の支持面を貼着する硬質基板貼着工程と、硬質基板より大きい押圧面を有する第１の押圧部材と第２の押圧部材とによって粘着テープと硬質基板とを挟んで所定の温度で加熱しつつ所定の圧力で所定時間押圧することにより、硬質基板の外周から粘着層を盛り上がらせて硬質基板の外周部を囲繞する環状の保持土手を形成する保持土手形成工程と、
該保持土手形成工程が実施された粘着テープに紫外線を照射し、粘着テープの粘着層における少なくとも保持土手を含む内側の領域を硬化せしめる粘着層硬化工程と、
該粘着層硬化工程が実施された粘着テープ側を研削装置のチャックテーブルの保持面上に保持し、硬質基板の被研削面を研削する研削工程と、を含み、
該環状の保持土手の高さは、該環状の保持土手の内側領域の上面から５０〜１００μmに設定されることを特徴とする硬質基板の研削方法、及び、
硬質基板の被研削面を研削する研削方法であって、
環状のフレームに装着され紫外線を照射することによって硬化する粘着層を有する粘着テープの粘着層に硬質基板の被研削面と反対側の支持面を貼着する硬質基板貼着工程と、硬質基板より大きい押圧面を有する第１の押圧部材と第２の押圧部材とによって粘着テープと硬質基板とを挟んで所定の温度で加熱しつつ所定の圧力で所定時間押圧することにより、硬質基板の外周から粘着層を盛り上がらせて硬質基板の外周部を囲繞する環状の保持土手を形成する保持土手形成工程と、
該保持土手形成工程が実施された粘着テープに紫外線を照射し、粘着テープの粘着層における少なくとも保持土手を含む内側の領域を硬化せしめる粘着層硬化工程と、
該粘着層硬化工程が実施された粘着テープ側を研削装置のチャックテーブルの保持面上に保持し、硬質基板の被研削面を研削する研削工程と、を含み、
該第１の押圧部材の押圧面および該第２の押圧部材の押圧面は、いずれか一方が曲率半径が３００〜５００mの凸状湾曲面に形成されていることを特徴とする硬質基板の研削方法が提供される。

上記保持土手形成工程における加熱温度は８０〜１２０℃であり、押圧力は０．５〜１．０Ｍｐａであり、押圧時間は１０〜２０分に設定される。
また、上記粘着層硬化工程においては、粘着テープにおける環状のフレームへの装着領域には紫外線を照射しない。

本発明による硬質基板の研削方法においては、上記硬質基板貼着工程と保持土手形成工程および粘着層硬化工程を実施することにより、粘着テープの粘着層に貼着された硬質基板は硬化された保持土手を含む粘着層によって保持され固定されているので、研削工程において硬質基板の外周から研削水が粘着テープとの間に浸入することがないため、研削水が粘着テープとの間に浸入して硬質基板の外周を浮き上がらせることがない。このように研削水が粘着テープとの間に浸入して硬質基板の外周を浮き上がらせることがないので、硬質基板の被研削面に１００N程度の研削圧力を作用させても、硬質基板の外周に細かな割れが発生して損傷させることなく所望の厚みに研削することができる。

本発明による硬質基板の研削方法によって研削される硬質基板としての光デバイスウエーハの斜視図および要部を拡大して示す断面図。本発明による硬質基板の研削方法における硬質基板貼着工程を実施するための環状のフレームに粘着テープを装着した状態を示す斜視図および粘着テープの一部を拡大して示す断面図。本発明による硬質基板の研削方法における硬質基板貼着工程の説明図。本発明による硬質基板の研削方法における保持土手形成工程を実施するための第１の押圧部材と第２の押圧部材とからなる押圧装置の斜視図。本発明による硬質基板の研削方法における保持土手形成工程の説明図。本発明による硬質基板の研削方法における保持土手形成工程の他の実施形態を示す説明図。本発明による硬質基板の研削方法における粘着層硬化工程の説明図。本発明による硬質基板の研削方法を実施するための研削装置の斜視図。本発明のよる硬質基板の研削方法における研削工程の説明図。

以下、本発明による硬質基板の研削方法の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１の(a)および(b)には、本発明による硬質基板の研削方法によって研削される光デバイスウエーハの斜視図および要部を拡大して示す断面図が示されている。図１の(a)および(b)に示す光デバイスウエーハ２は、例えば厚みが１３００μmのサファイア基板の表面２ａに複数のストリート２１が格子状に配列されているとともに、該複数のストリート２１によって区画された複数の領域に発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイス２２が形成されている。このように形成された光デバイスウエーハ２は、裏面２bを研削して所定の厚み(例えば、１２０μm)に形成される。従って、光デバイスウエーハ２は、裏面２bが被研削面となり、該被研削面と反対側の表面２ａが支持面となる。このように構成された光デバイスウエーハ２は、外周端部が不用意に受ける衝撃によって割れや欠けが発生することを防ぐために、表面２ａから裏面２bにわたって断面形状が円弧面をなす面取り部２cが形成されている。

上記図１の(a)および(b)に示す光デバイスウエーハ２の被研削面である裏面２bを研削して所定の厚み(例えば、１２０μm)に形成するには、環状のフレームに装着され紫外線を照射することによって硬化する粘着層を有する粘着テープの粘着層に光デバイスウエーハ２の被研削面と反対側の支持面を貼着する硬質基板貼着工程を実施する。図２の(a)および(b)には、硬質基板貼着工程を実施するための環状のフレーム３に装着された粘着テープ３０が示されている。環状のフレーム３は、ステンレス鋼等の金属材によって円環状に形成されている。粘着テープ３０は、厚みが１００μｍのポリオレフィンからなるシート基材３１の表面に紫外線の照射によって硬化するアクリル樹脂系の粘着層３２が所定の厚み(ｔ１：３０μｍ)で塗布されている。このような粘着テープとしては、古川電工株式会社が製造販売するSP-537T-130を用いることができる。上述したように環状のフレーム３に装着された粘着テープ３０の粘着層３２に、図３に示すように光デバイスウエーハ２の被研削面である裏面２bと反対側の支持面である表面２ａを貼着する（硬質基板貼着工程）。

上記硬質基板貼着工程を実施したならば、光デバイスウエーハ２より大きい押圧面を有する第１の押圧部材と第２の押圧部材とによって粘着テープ３０と光デバイスウエーハ２とを挟んで所定の温度で加熱しつつ所定の圧力で所定時間押圧することにより、光デバイスウエーハ２の外周から粘着層を盛り上がらせて光デバイスウエーハ２の外周部を囲繞する環状の保持土手を形成する保持土手形成工程を実施する。図４には保持土手形成工程を実施するための第１の押圧部材４１と第２の押圧部材４２とからなる押圧装置４の斜視図が示されている。第１の押圧部材４１はステンレス鋼等の金属材によって円形状に形成され光デバイスウエーハ２より大きい円形の押圧面４１１を備えており、基台４０上に配設されている。第２の押圧部材４２も第１の押圧部材４１と同様にステンレス鋼等の金属材によって円形状に形成され光デバイスウエーハ２より大きい円形の押圧面４２１を備えている。なお、図示の実施形態においては第１の押圧部材４１が配設された基台４０には加熱手段（図示せず）が配設されている。

上述した第１の押圧部材４１と第２の押圧部材４２を用いて保持土手形成工程を実施するには、図５の(a)に示すように硬質基板貼着工程が実施された粘着テープ３０を第１の押圧部材４１の押圧面４１１上に載置するとともに、粘着テープ３０に貼着された光デバイスウエーハ２の被研削面である裏面２b上に第２の押圧部材４２の押圧面４２１を載置し、第１の押圧部材４１と第２の押圧部材４２とによって粘着テープ３０と光デバイスウエーハ２とを挟持する。そして、第１の押圧部材４１が配設された基台４０に配設された図示しない加熱手段を作動して８０〜１２０℃の温度で加熱しつつ、第１の押圧部材４１と第２の押圧部材４２間に０．５〜１．０Mpaの圧力を作用せしめて１０〜２０分間押圧する。この結果、図５の(b)に示すように粘着テープ３０の粘着層３２における光デバイスウエーハ２の貼着領域３２１が押圧され、光デバイスウエーハ２の外周から粘着層３２が盛り上がり光デバイスウエーハ２の外周部を囲繞する環状の保持土手３２２が形成される。なお、保持土手形成工程を実施することにより、粘着テープ３０の粘着層３２における光デバイスウエーハ２の貼着領域３２１の厚み(ｔ2)は２０μm程度となり、環状の保持土手３２２における保持土手３２２の内側領域の上面からの高さ（ｈ）が８０μm程度となる。この高さ（ｈ）は、５０〜１００μmが望ましい。

上述したように第１の押圧部材４１と第２の押圧部材４２を用いて保持土手形成工程を実施すると、第１の押圧部材４１の押圧面４１１および第２の押圧部材４２の押圧面４２１に図６の(a)において２点鎖線で示すように弾性歪が発生する。この結果、図６の(b)に示すように保持土手形成工程が実施された粘着テープ３０の粘着層３２の中央部が僅かに盛り上がるため、粘着層３２の貼着されている光デバイスウエーハ２の被研削面である裏面２bは中央部が僅かに盛り上がることになる。このような問題を解消するためには、第１の押圧部材４１の押圧面４１１および第２の押圧部材４２の押圧面４２１のいずれか一方を曲率半径が３００〜５００mの凸状湾曲面に形成することが望ましい。

上述した保持土手形成工程を実施したならば、粘着テープ３０に紫外線を照射し、粘着テープ３０の粘着層３２における少なくとも保持土手３２２を含む内側の領域を硬化せしめる粘着層硬化工程を実施する。即ち、図７に示すように環状のフレーム３に装着された保護テープ３０における光デバイスウエーハ２の貼着領域３２１に紫外線照射器５から紫外線を照射する。この結果、粘着テープ３０の粘着層３２における少なくとも保持土手３２２を含む内側の領域を硬化せしめられ、光デバイスウエーハ２は硬化された保持土手３２２を含む粘着層３２によって保持され固定される。なお、粘着層硬化工程においては、粘着テープ３０における環状のフレーム３への装着領域３０１には紫外線を照射しないことが望ましい。即ち、粘着層３２は紫外線が照射されると、硬化するとともに粘着力が低下するので、粘着テープ３０が環状のフレーム３から容易に剥離しないように装着領域３０１には紫外線を照射しないことが望ましい。

次に、粘着層硬化工程が実施された粘着テープ３０側を研削装置のチャックテーブルの保持面上に保持し、光デバイスウエーハ２の被研削面である裏面２bを研削する研削工程を実施する。この研削工程は、図８の(a)および(b)に示す研削装置６を用いて実施する。図８の(a)および(b)に示す研削装置６は、被加工物を保持するチャックテーブル７と、該チャックテーブル７に保持された被加工物を研削する研削手段８を具備している。チャックテーブル７は、円柱状の本体７１と、該本体７１の上面に配設された通気性を有するポーラスなセラミック部材からなる吸着チャック７２とからなっている。本体７１はステンレス鋼等の金属材によって形成されており、その上面には図８の(b)に示すように円形の嵌合凹部７１１が設けられている。この嵌合凹部７１１には、底面の外周部に吸着チャック７２が載置される環状の載置棚７１２が設けられている。また、本体７１には嵌合凹部７１１に開口する吸引通路７１３が設けられており、該吸引通路７１３が図示しない吸引手段に連通されている。また、本体７１の外周部には段差を設けて形成された環状のフレーム支持部７１４が設けられている。このフレーム支持部７１４には上面に開口する複数の吸引孔７１５が設けられており、該吸引孔７１５が連通路７１６を介して上記吸引通路７１３に連通されている。このように構成されたチャックテーブル７は、図８の(b)において矢印７aで示す方向に回転せしめられる。

図８の(a)および(b)を参照して説明を続けると、研削装置６を構成する研削手段８は、スピンドルハウジング８１と、該スピンドルハウジング８１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８２と、該回転スピンドル８２の下端に装着されたマウンター８３と、該マウンター８３の下面に取り付けられた研削ホイール８４とを具備している。この研削ホイール８４は、円環状の基台８５と、該基台８５の下面に環状に装着された研削砥石８６とからなっており、基台８５がマウンター８３の下面に締結ボルト８７によって取り付けられている。なお、研削砥石８６は、図示の実施形態においては粒径が５〜１０μmのダイヤモンド砥粒をビトリファイドボンドを用いて成型して焼成したビトリファイドボンド砥石からなっている。

上述した研削装置６を用いて光デバイスウエーハ２の被研削面である裏面２bを研削する研削工程を実施するには、図８の(b)に示すように上述した粘着層硬化工程が実施された粘着テープ３０（光デバイスウエーハ２の支持面である表面２ａが保持固定されている）側をチャックテーブル７の吸着チャック７２の上面（保持面）に載置するとともに、粘着テープ３０が装着されている環状のフレーム３をチャックテーブル７のフレーム支持部７１４の上面に載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することによってチャックテーブル７の吸着チャック７２上に粘着テープ３０を介して光デバイスウエーハ２を吸引保持するとともに、チャックテーブル７のフレーム支持部７１４の上面に粘着テープ３０が装着されている環状のフレーム３を吸引保持する。従って、チャックテーブル７の吸着チャック７２上に吸引保持された光デバイスウエーハ２は、被研削面である裏面２bが上側となる。このようにチャックテーブル７上に光デバイスウエーハ２および環状のフレーム３を吸引保持したならば、チャックテーブル７を図８の(b)に示すように矢印７aで示す方向に例えば７５０ｒｐｍで回転しつつ、研削手段８研削ホイール８４を図８の(b)において矢印８４aで示す方向に例えば１０００ｒｐｍで回転せしめ、図８の(b)に示すように研削砥石８６の研削面（下面）を光デバイスウエーハ２の被研削面（裏面２b）に接触させる。このとき、研削砥石８６の研削面（下面）が光デバイスウエーハ２の中心を通るように接触させる。そして、研削ホイール８４を図８の(b)において矢印８４bで示すように例えば１〜１．５μm／秒の研削送り速度で下方（吸着チャック７２の上面（保持面）に対し垂直な方向）に例えば１１８０μm研削送りする。この結果、図示の実施形態においては図８の(ｃ)に示すように光デバイスウエーハ２は１２０μmの厚みに形成される。なお、この研削工程においては、研削砥石８６による研削加工部には研削水が供給される。上記研削工程においては、光デバイスウエーハ２は上述したように硬化された保持土手３２２を含む粘着層３２によって保持され固定されているので、光デバイスウエーハ２の外周から研削水が粘着テープとの間に浸入することがないため、研削水が粘着テープとの間に浸入して光デバイスウエーハ２の外周を浮き上がらせることがない。このように研削水が粘着テープとの間に浸入して光デバイスウエーハ２の外周を浮き上がらせることがないので、光デバイスウエーハ２の被研削面である裏面２bに１００N程度の研削圧力を作用させても、光デバイスウエーハ２の外周に細かな割れが発生して損傷させることなく所望の厚みに研削することができる。

２：光デバイスウエーハ
３：環状のフレーム
３０：粘着テープ
３２：粘着層
４：押圧装置
４０：基台
４１：第１の押圧部材
４２：第２の押圧部材
５：紫外線照射器
６：研削装置
７：チャックテーブル
７２：吸着チャック
８：研削手段
８２：回転スピンドル
８３：マウンター
８４：研削ホイール
８６：研削砥石

Claims

硬質基板の被研削面を研削する研削方法であって、
環状のフレームに装着され紫外線を照射することによって硬化する粘着層を有する粘着テープの粘着層に硬質基板の被研削面と反対側の支持面を貼着する硬質基板貼着工程と、硬質基板より大きい押圧面を有する第１の押圧部材と第２の押圧部材とによって粘着テープと硬質基板とを挟んで所定の温度で加熱しつつ所定の圧力で所定時間押圧することにより、硬質基板の外周から粘着層を盛り上がらせて硬質基板の外周部を囲繞する環状の保持土手を形成する保持土手形成工程と、
該保持土手形成工程が実施された粘着テープに紫外線を照射し、粘着テープの粘着層における少なくとも保持土手を含む内側の領域を硬化せしめる粘着層硬化工程と、
該粘着層硬化工程が実施された粘着テープ側を研削装置のチャックテーブルの保持面上に保持し、硬質基板の被研削面を研削する研削工程と、を含み、
該環状の保持土手の高さは、該環状の保持土手の内側領域の上面から５０〜１００μmに設定されることを特徴とする硬質基板の研削方法。
硬質基板の被研削面を研削する研削方法であって、
環状のフレームに装着され紫外線を照射することによって硬化する粘着層を有する粘着テープの粘着層に硬質基板の被研削面と反対側の支持面を貼着する硬質基板貼着工程と、硬質基板より大きい押圧面を有する第１の押圧部材と第２の押圧部材とによって粘着テープと硬質基板とを挟んで所定の温度で加熱しつつ所定の圧力で所定時間押圧することにより、硬質基板の外周から粘着層を盛り上がらせて硬質基板の外周部を囲繞する環状の保持土手を形成する保持土手形成工程と、
該保持土手形成工程が実施された粘着テープに紫外線を照射し、粘着テープの粘着層における少なくとも保持土手を含む内側の領域を硬化せしめる粘着層硬化工程と、
該粘着層硬化工程が実施された粘着テープ側を研削装置のチャックテーブルの保持面上に保持し、硬質基板の被研削面を研削する研削工程と、を含み、
該第１の押圧部材の押圧面および該第２の押圧部材の押圧面は、いずれか一方が曲率半径が３００〜５００mの凸状湾曲面に形成されていることを特徴とする硬質基板の研削方法。
該保持土手形成工程における加熱温度は８０〜１２０℃であり、押圧力は０．５〜１．０Ｍｐａであり、押圧時間は１０〜２０分に設定される、請求項１又は２に記載の硬質基板の研削方法。
該第１の押圧部材の押圧面および該第２の押圧部材の押圧面は、いずれか一方が曲率半径が３００〜５００mの凸状湾曲面に形成されている、請求項１に記載の硬質基板の研削方法。
該粘着層硬化工程においては、該粘着テープにおける該環状のフレームへの装着領域には紫外線を照射しない、請求項１から４のいずれかに記載の硬質基板の研削方法。