JP5912311B2 - 被加工物の研削方法 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体デバイスや光デバイス等の製造過程におけるデバイスウェーハ等の薄板状の被加工物をサポート基板上に貼り合わせた状態で薄化加工する際の、被加工物の研削方法に関する。
例えば半導体デバイスの製造工程では、シリコンやガリウムヒ素等の半導体材料からなるウェーハの表面に、格子状の分割予定ラインが設定され、この分割予定ラインで囲まれた多数の矩形状領域に、ICやLSI等の電子回路を有するデバイスが形成される。そしてこのウェーハは、裏面が研削されて設定厚さに薄化されるなどの所定の工程を経てから、分割予定ラインに沿って切断されることにより、多数のチップ状のデバイスに分割される。このようにして得られたデバイスは、樹脂やセラミックでパッケージングされ、各種電子機器に実装される。
近年では、電子機器の小型化・軽量化に伴い、この種のウェーハは厚さが例えば100μm以下、さらには50μm以下といったようにきわめて薄く加工される場合がある。そのため、研削後の薄いウェーハのハンドリング性を向上させたり、反りや破損を防止したりする目的で、研削前のウェーハを別のウェーハ(以下、サポート基板)上に接着剤等を用いて貼り合わせ、その状態でウェーハの裏面を研削する技術が知られている(特許文献1)。
特開2004−111434号公報
上記ウェーハのような薄板状の被加工物をサポート基板上に貼り合わせて被加工物を研削する場合にあっては、サポート基板の厚さや、接着剤による接着層の厚さばらつきなどに起因して、研削後の被加工物が平坦化されない(厚さが均一にならない)という問題が生じていた。特に、被加工物が大きい場合には接着剤を均一厚さに塗布することが難しいため、研削後の平坦度がより低下する傾向にあった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、被加工物をサポート基板上に貼り合わせた状態で研削するにあたり、従来よりも研削後の被加工物を高精度で平坦化させることができる被加工物の研削方法を提供することにある。
本発明の被加工物の研削方法は、サポート基板の表面に配設された被加工物の研削方法であって、サポート基板の表面に接着部材を介して被加工物を貼着してサポート基板付き被加工物を形成する被加工物貼着ステップと、該被加工物貼着ステップを実施した後、前記サポート基板の裏面に、シート状の基材の片面に粘着層が形成された粘着シートを貼着する粘着シート貼着ステップと、該粘着シート貼着ステップを実施した後、前記サポート基板付き被加工物の被加工物側を保持する保持面を有した保持手段で該サポート基板付き被加工物を保持して前記粘着シートを露出させた状態とする保持ステップと、該保持ステップを実施した後、前記保持面と平行な面で回転する切削刃
を有するバイト加工手段で前記粘着シートを切削して平坦化する粘着シート平坦化ステップと、該粘着シート平坦化ステップを実施した後、前記サポート基板付き被加工物の前記粘着シート側を保持手段で保持し、被加工物を露出させた状態として被加工物を研削する研削ステップと、該研削ステップを実施した後、前記粘着シートを前記サポート基板から剥離する粘着シート剥離ステップと、前記研削ステップを実施した後、前記粘着シート剥離ステップを実施する前または後に、被加工物から前記サポート基板を剥離するサポート基板剥離ステップとを備えることを特徴とする。
本発明によれば、粘着シート平坦化ステップで粘着シートを切削して平坦化することにより、サポート基板や接着剤の層の厚さにばらつきがあっても、サポート基板付き被加工物に粘着シートが貼着されたもの全体としては厚さが均一になって平坦化される。したがってこの後の研削ステップでは、被加工物は厚さが均一な平坦な状態が維持されながら研削される。また、本発明方法は、サポート基板は切削せずに粘着シートを切削するものであり、しかも被加工物の研削時においてサポート基板は粘着シートによって保護されるため、サポート基板が傷つくことが防止される。その結果、サポート基板の再利用が可能である。
本発明によれば、被加工物をサポート基板上に貼り合わせた状態で研削するにあたり、従来よりも研削後の被加工物を高精度で平坦化させることができる被加工物の研削方法が提供されるといった効果を奏する。
本発明の一実施形態に係る研削方法で研削加工が施されるウェーハの(a)斜視図、(b)断面図である。 同研削方法で用いられるサポート基板の(a)斜視図、(b)断面図である。 同研削方法の被加工物貼着ステップを示す(a)斜視図、(b)側面図である。 被加工物貼着ステップにおいてサポート基板に接着剤を塗布する方法の一例として挙げたスピンコート法を示す斜視図である。 同研削方法の粘着シート貼着ステップを示す側面図である。 粘着シートの構成を示す断面図である。 同研削方法の保持ステップを示す側面図である。 同研削方法の粘着シート平坦化ステップを示す側面図であって、(a)粘着シート切削前の状態、(b)粘着シート切削後の状態である。 図8(a)の平面図である。 同研削方法の研削ステップを示す側面図である。 図10の平面図である。 同研削方法の粘着シート剥離ステップを示す側面図である。 同研削方法のサポート基板剥離ステップを示す側面図である。
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
はじめに、一実施形態の研削方法で裏面研削されるウェーハ(被加工物)と、その研削方法で用いるサポート基板を説明する。
(1)ウェーハ
図1の(a)は一実施形態の研削方法によって裏面研削されて薄化される円板状のウェーハ10の斜視図であり、(b)はウェーハ10の断面図である。ウェーハ10は、シリコンやガリウムヒ素等の半導体材料によって厚さが均一に形成された電子デバイス用の基板ウェーハであって、厚さは例えば500〜700μm程度のものである。ウェーハ10の表面10aには格子状の分割予定ライン11が設定され、この分割予定ライン11で囲まれた多数の矩形状領域に、ICやLSI等の電子回路を有するデバイス12が形成されている。
(2)サポート基板
図2の(a)はサポート基板20の斜視図であり、(b)はサポート基板20の側面図である。サポート基板20は、ウェーハ10と径が概ね同程度で、厚さはウェーハ10と同等あるいは大きな円板状のものである。この場合、サポート基板20の表面20aと裏面20bとは平滑ではあるものの平行ではなく、したがってサポート基板20は厚さが均一ではなく全体としては平坦ではないものとされる。サポート基板20は、ハンドリングが容易な所定の剛性を有する材料から構成され、例えば、ウェーハ10と同じ半導体材料、あるいはガラス等によって形成されたものが用いられる。
(3)研削方法
以下、ウェーハ10の裏面10bを研削する一実施形態の研削方法を説明する。
はじめに、図3(a)、(b)に示すように、サポート基板20の表面20aに、接着剤(接着部材)30を介してウェーハの表面10a側を同心状に貼着して一体化させ、サポート基板付きウェーハ(サポート基板付き被加工物)1を形成する(被加工物貼着ステップ)。接着剤30としては、後にウェーハ10から剥離可能なUV硬化型や熱硬化型等の樹脂製接着剤等が好適に用いられる。なお、図3(a)では、下面がウェーハ10の表面10a、上面がウェーハ10の裏面10bとなっている。
接着剤30は、例えば図4に示すように、自転させたサポート基板20(矢印は自転の方向を示す)の表面20aの中心に接着剤供給ノズル31から接着剤30を滴下し、遠心力によって接着剤30を表面20a全面に行き渡らせるスピンコート法により実施することができる。また、表面20aに接着剤30をローラ等で押圧しながら塗布する方法を採用してもよい。このようにしてサポート基板20の表面20aに接着剤30を塗布した後に、その塗布面にウェーハ10の表面10aが貼着される。この場合、接着剤30の層厚は均一で平坦に形成されるものとする。
次に、図5に示すように、サポート基板20の露出している裏面20bに、粘着シート40を貼着する(粘着シート貼着ステップ)。粘着シート40は、図6に示すように、所定厚さを有するシート状の基材41の片面に粘着層42が形成されたもので、粘着層42がサポート基板20の裏面20bに貼着される。基材41は、例えば厚さが100〜200μm程度のポリオレフィン等からなる樹脂製シートが用いられ、粘着層42は、後にサポート基板20から剥離可能な感圧式の樹脂やUV硬化型等の樹脂製粘着剤等で形成される。以下の説明では、サポート基板付きウェーハ1のサポート基板20の裏面20bに粘着シート40が貼着されたものを、被加工物ユニット2と称する。
粘着シート貼着ステップを経て被加工物ユニット2を得た後には、図7に示すように、切削装置の保持手段51にウェーハ10の裏面10b側を合わせて保持し、粘着シート40の基材41で構成される裏面40b側を上方に露出させた状態とする(保持ステップ)。
切削装置は、保持手段51とバイト加工手段55(図8に示す)とを備えている。保持手段51は、多孔質材料によってポーラスに形成された水平な保持面52に、空気吸引による負圧作用によって被加工物を吸着して保持する負圧チャック式のものである。保持面52はウェーハ10と同程度の径を有する円形状であり、保持手段51は、図示せぬ移動機構によってX方向に往復移動可能に設置されている。
被加工物ユニット2は、ウェーハ10の裏面10bを保持面52に合わせ、かつ、粘着シート40の裏面40bを上方に露出させた状態で保持面52に同心状に載置され、負圧作用で保持面52に吸着して保持される。この保持状態においては、サポート基板20が平坦ではないため、上方に露出する粘着シート40の裏面40bは水平な保持面32と平行ではなく、傾斜した状態となる。
被加工物ユニット2を保持手段51に保持したら、次いで、図8に示す切削装置のバイト加工手段55で粘着シート40の裏面40bを切削して平坦化する(粘着シート平坦化ステップ)。バイト加工手段55は、鉛直方向に延び、図示せぬモータによって回転駆動されるスピンドルシャフト56の先端のフランジ57の下面に、切削刃58bを有する円板状の切削工具58が固定されたもので、スピンドルシャフト56は上下動可能に設置されている。
図9に示すように、バイト加工手段55は、スピンドルシャフト56の回転軸心56cが保持手段51の保持面52の中心52cを通るX軸線:X1上に位置するように配設されており、保持手段51は、X方向に沿ってバイト加工手段側に移動することにより、切削工具58の下方に入り込むことが可能となっている。
切削工具58は、図8に示すように、フランジ57の下面に着脱可能に固定される円板状の切削ホイール58aの下面の外周部に、刃先が下方に向く状態に切削刃58bが固着されたもので、切削刃58bはスピンドルシャフト56が回転することにより、水平、すなわち保持手段51の保持面52と平行な面で回転する。図9に示すように、バイト加工手段55の切削外径(切削刃58bの回転軌跡の直径)は、ウェーハ10の直径と同程度か、あるいはやや大きく設定されている。
粘着シート平坦化ステップでは、バイト加工手段55のスピンドルシャフト56を上下動させて切削刃58bの刃先を粘着シート40の全面が切削され得る高さ位置に調整し、スピンドルシャフト56を回転駆動して切削刃58bを回転させた状態から、被加工物ユニット2を保持した保持手段51をバイト加工手段55の方向に向けX方向に沿って移動させる(図8(a)→(b))。
これにより被加工物ユニット2はバイト加工手段55の下方に送り込まれ、バイト加工手段55の下方を通過する間に、粘着シート40の裏面40b全面が、回転する切削刃58bによって切削される。この場合、粘着シート40は基材41が研削される。粘着シート40は、裏面40bが平滑に切削されるようにバイト加工手段55の下方を少なくとも1回通過させられるが、必要に応じて往復通過による2回通過、あるいはそれ以上の回数を通過させられる。
このようにしてバイト加工手段55により切削された粘着シート40は、切削刃58bが保持手段51の保持面52と平行な面で回転することから、図8(b)に示すように、切削面である裏面40bが保持面52と平行に加工されて平坦化される。すなわち、粘着シート40の裏面40bと保持面52に密着するウェーハ10の裏面10bとは平行となり、被加工物ユニット2全体としては厚さが均一になって平坦化したものとなる。
粘着シート平坦化ステップを終了したら、被加工物ユニット2を切削装置の保持手段51から搬出し、図10に示す研削装置を用いて、ウェーハ10の裏面10bを研削してウェーハ10を所定厚さに薄化する(研削ステップ)。
研削装置は、被加工物ユニット2を保持する回転可能な保持手段61と、研削手段65とを備えている。保持手段61は多孔質材料によってポーラスに形成された円形状の水平な保持面62に空気吸引による負圧作用によって被加工物を吸着して保持する負圧チャック式のもので、図示せぬ回転軸を中心に図示せぬ回転駆動機構により回転させられる。
研削手段65は、鉛直方向に延び、図示せぬモータによって回転駆動されるスピンドルシャフト66の先端のフランジ67の下面に、多数の砥石68bを有する円板状の研削工具68が固定されたもので、スピンドルシャフト66は、保持手段61の上方に上下動可能に配設されている。
研削工具68は、フランジ67に着脱可能の固定される円盤状の研削ホイール68aの下面の外周部に、多数の砥石68bが環状に配列されて固着されたものである。砥石68bはウェーハ10の材質に応じたものが用いられ、例えば、ダイヤモンドの砥粒をメタルボンドやレジンボンド等の結合剤で固めて成形したダイヤモンド砥石等が用いられる。研削工具68は、スピンドルシャフト66と一体に回転駆動される。
研削ステップでは、被加工物ユニット2の粘着シート40側を保持手段61の保持面62に合わせ、ウェーハ10の裏面10bを上方に露出させた状態として、被加工物ユニット2を保持面62に同心状に載置するとともに、負圧作用で保持面62に吸着して保持する。そして、保持手段61を所定速度で一方向に回転させた状態からスピンドルシャフト66を下降させ、回転する研削工具68の砥石68bをウェーハ10の裏面10bに所定荷重で押し付けて、裏面10bを研削する。
この場合、図11に示すように研削手段65の研削外径(砥石68bの回転軌跡の最外径)は、ウェーハ10の直径と同程度か、あるいはやや大きいものとされ、研削手段65による加工位置は、砥石68bの下面である刃先が、自転するウェーハ10の回転中心10cを通過する位置に設定される。保持手段61の回転によりウェーハ10を自転させながら研削工具68の砥石68bをウェーハ10の裏面10bに押し付けることにより、裏面10bの全面が研削される。
裏面10bが研削されてウェーハ10が目的厚さまで薄化されたら、研削ステップを終え、被加工物ユニット2を保持手段61から搬出する。そして、図12に示すように、サポート基板20から粘着シート40を剥離し(粘着シート剥離ステップ)、次いで、図13に示すように、ウェーハ10からサポート基板20を剥離する(サポート基板剥離ステップ)。これにより、目的厚さまで薄化されたウェーハ10を得る。
なお、上記研削ステップではウェーハ10の裏面10bを研削するのみとしているが、必要に応じて研削後に裏面10bを研磨する場合がある。研磨を含む場合には、研磨後に粘着シート剥離ステップを行う。また、サポート基板剥離ステップは、研削ステップの後、粘着シート剥離ステップを実施する前に行ってもよい。その場合には、研削ステップ→サポート基板剥離ステップ→粘着シート剥離ステップの順となる。
(4)一実施形態の作用効果
上記の本発明に係る一実施形態によれば、粘着シート平坦化ステップで粘着シート40を切削して平坦化することにより、サポート基板20の厚さにばらつきがあっても、サポート基板付きウェーハ1に粘着シート40を貼着した被加工物ユニット2全体としては厚さが均一になって平坦化される。したがってこの後の研削ステップでウェーハ10を研削すると、厚さが均一で平坦なウェーハ10を得ることができる。
また、サポート基板20は切削せずに粘着シート40を切削しており、しかもウェーハ10の研削時においてサポート基板20は粘着シート40によって保護されるため、サポート基板20が傷つくことが防止される。その結果、サポート基板20の再利用が可能である。
なお、上記実施形態では、接着剤30が平坦でサポート基板20に厚さばらつきがある場合であってもウェーハ10を平坦に研削することができる例であるが、本発明はこの形態に限られず、サポート基板20が平坦で接着剤30に厚さばらつきがある場合、
あるいは、サポート基板20と接着剤30の双方に厚さばらつきがあることによりサポート基板付きウェーハ1全体が平坦ではない場合にも適用することができる。特にウェーハ10が比較的大径である場合には、接着剤30を平坦に塗布することが難しいため本発明方法は有効である。
1…サポート基板付きウェーハ(サポート基板付き被加工物)
2…被加工物ユニット
10…ウェーハ(被加工物)
20…サポート基板
20a…サポート基板の表面
20b…サポート基板の裏面
30…接着剤(接着部材)
40…粘着シート
51…切削装置の保持手段
52…保持面
55…バイト加工手段
58b…切削刃
61…研削装置の保持手段

Claims (1)

  1. サポート基板の表面に配設された被加工物の研削方法であって、
    サポート基板の表面に接着部材を介して被加工物を貼着してサポート基板付き被加工物を形成する被加工物貼着ステップと、
    該被加工物貼着ステップを実施した後、前記サポート基板の裏面に、シート状の基材の片面に粘着層が形成された粘着シートを貼着する粘着シート貼着ステップと、
    該粘着シート貼着ステップを実施した後、前記サポート基板付き被加工物の被加工物側を保持する保持面を有した保持手段で該サポート基板付き被加工物を保持して前記粘着シートを露出させた状態とする保持ステップと、
    該保持ステップを実施した後、前記保持面と平行な面で回転する切削刃を有するバイト加工手段で前記粘着シートを切削して平坦化する粘着シート平坦化ステップと、
    該粘着シート平坦化ステップを実施した後、前記サポート基板付き被加工物の前記粘着シート側を保持手段で保持し、被加工物を露出させた状態として被加工物を研削する研削ステップと、
    該研削ステップを実施した後、前記粘着シートを前記サポート基板から剥離する粘着シート剥離ステップと、
    前記研削ステップを実施した後、前記粘着シート剥離ステップを実施する前または後に、被加工物から前記サポート基板を剥離するサポート基板剥離ステップと、
    を備えることを特徴とする被加工物の研削方法。
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