JP7085426B2

JP7085426B2 - 被加工物の研削方法

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Publication number: JP7085426B2
Application number: JP2018128563A
Authority: JP
Inventors: 敦嗣久保
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2018-07-05
Filing date: 2018-07-05
Publication date: 2022-06-16
Anticipated expiration: 2038-07-05
Also published as: JP2020009864A

Description

本発明は、被加工物の研削方法に関する。

サファイアウェーハ等の固く削りづらい被加工物を研削すると、外周部から被加工物にクラックが入ることがあった。この種の問題を解決するために、被加工物の表面側からエッジトリミングを行った後に、裏面側から被加工物を研削するという加工方法が用いられている。

しかしながら、前述した加工方法は、エッジトリミング時にデバイス面にチッピングが生じ研削を経ると、エッジトリミング時に生じたチッピングを起点に中央に向かって延びたクラックが被加工物に形成されてしまう問題があった。また、前述した加工方法は、表面側からエッジトリミングを行った後に、裏面側から被加工物を研削するために、エッジトリミング後に被加工物の表面側に保護テープ等を貼着するための工数を要するという問題があった。

そこで、本発明の出願人は、前述した問題を解決するために、研削前に被加工物の外周端部に沿って、被加工物の一方の面から被加工物に透過性を有する波長のレーザー光線等を照射し、被加工物の内部に環状の改質層等を形成して、被加工物の外周端部を除去する加工方法を提案している（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に示された加工方法が形成する改質層等は、研削時の外周から発生するクラックを改質層でとめて、改質層よりも中央側に進行することを抑制する。

特開２００６－１０８５３２号公報

特許文献１に示された加工方法は、被加工物が表面にエピ膜(例えば、サファイアウェーハ上に成長させたＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子となるＧａＮ（Gallium Nitride：窒化ガリウム）や金属パターンが形成されているウェーハの場合、被加工物に対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射しても表面でアブレーションを起こしてしまうため、改質層を形成するためには裏面からレーザー光線を照射する必要がある。しかしながら、前述したウェーハの場合、裏面が凹凸のある梨地面であることが多く、梨地面である場合レーザー光線を散乱するため裏面から改質層を安定して形成することが困難である。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、研削中にクラックが被加工物の中央に向かって延びることを抑制することができる被加工物の研削方法を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の被加工物の研削方法は、被加工物の研削方法であって、該被加工物の裏面側から外周端部に対して切削ブレードを所定厚み切り込ませた状態で被加工物を保持したチャックテーブルを回転させつつ切削ブレードで被加工物の外周端部を切削し、レーザー光線を入射できる平坦面を形成するトリミングステップと、該被加工物の裏面側から該トリミングステップにおいて形成された該平坦面に該被加工物に対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射し、該被加工物の内部に外周縁に沿って環状の改質層を形成する改質層形成ステップと、該改質層形成ステップの実施後に、裏面側から該被加工物を研削して所定の仕上げ厚みに形成する研削ステップと、を含むことを特徴とする。

上記被加工物の研削方法において、該改質層は、該仕上げ厚みより裏面側に形成されても良い。

本発明は、研削中にクラックが被加工物の中央に向かって延びることを抑制することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態１に係る被加工物の研削方法の加工対象の被加工物の斜視図である。図２は、図１に示された被加工物の要部の側面図である。図３は、実施形態１に係る被加工物の研削方法の流れを示すフローチャートである。図４は、図３に示された被加工物の研削方法のトリミングステップを一部断面で示す側面図である。図５は、図３に示された被加工物の研削方法の改質層形成ステップを一部断面で示す側面図である。図６は、図３に示された被加工物の研削方法の研削ステップを一部断面で示す側面図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態１〕
本発明の実施形態１に係る被加工物の研削方法を図面に基づいて説明する。図１は、実施形態１に係る被加工物の研削方法の加工対象の被加工物の斜視図である。図２は、図１に示された被加工物の要部の側面図である。図３は、実施形態１に係る被加工物の研削方法の流れを示すフローチャートである。

実施形態１に係る被加工物の研削方法は、図１に示す被加工物１の研削方法である。実施形態１に係る被加工物の研削方法の加工対象である図１に示す被加工物１は、サファイアを基板２とする円板状の光デバイスウェーハである。実施形態１において、被加工物１は、基板２の表面３に膜４が形成され、かつ基板２の裏面５が梨地面に形成されている。実施形態１において、膜４は、基板２の表面３上にエピタキシャル成長された膜であり、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子となるＧａＮ（Gallium Nitride：窒化ガリウム）により構成されている。また、本発明では、膜４は、基板２が透過性を有する波長のレーザー光線２２（図５に示す）が照射されても、膜４の表面上でアブレーションを起こすものである。

なお、本発明では、梨地面は、基板２が透過性を有する波長のレーザー光線２２が照射されてもこのレーザー光線２２を散乱させて基板２の内部に改質層９（図５に示す）を形成することが困難な程度に裏面５に細かな凹凸が形成されている面である。即ち、梨地面の表面粗さは、基板２が透過性を有する波長のレーザー光線２２を照射してもこのレーザー光線２２を散乱させて基板２の内部に改質層９を形成することが困難な値である。

なお、実施形態１において、被加工物１は、サファイアを基板２とする光デバイスウェーハであるが、本発明では、シリコンを基板２とする円板状の半導体ウェーハやＳｉＣ（炭化ケイ素）などを基板２とする光デバイスウェーハ等のウェーハでも良い。また、本発明では、被加工物１は、基板２の表面３の格子状の分割予定ラインに区画された複数の領域にデバイスが形成されたウェーハでも良く、この種のウェーハの場合、分割予定ラインにＴＥＧ（Test Element Group）等の金属からなる金属パターンが形成されても良い。なお、本発明では、金属パターンは、基板２が透過性を有する波長のレーザー光線２２が照射されても、金属パターンの表面上でアブレーションを起こすものである。

要するに、本発明でいう被加工物１は、基板２が透過性を有するレーザー光線２２にアブレーションを起こさせる膜４又は金属パターン等が基板２の表面３に形成され、基板２が透過性を有するレーザー光線２２を散乱させる梨地面が基板２の裏面５に形成されたものをいう。また、被加工物１は、図２に示すように、外周端部６に表面３から裏面５に至る断面円弧状の面取り部７が形成されている。

実施形態１に係る被加工物の研削方法は、被加工物１を仕上げ厚み１００まで薄化する方法である。被加工物の研削方法は、図３に示すように、トリミングステップＳＴ１と、改質層形成ステップＳＴ２と、研削ステップＳＴ３とを含む。

（トリミングステップ）
図４は、図３に示された被加工物の研削方法のトリミングステップを一部断面で示す側面図である。トリミングステップＳＴ１は、被加工物１の裏面５側から外周端部６に対して図４に示す切削装置１０の切削ブレード１２を所定厚み１０１切り込ませた状態で被加工物１を保持したチャックテーブル１１を軸心回りに回転させつつ切削ブレード１２で被加工物１の外周端部６を切削し、レーザー光線２２を入射できる平坦面８を形成するステップである。

トリミングステップＳＴ１では、切削装置１０が、チャックテーブル１１の保持面１３に被加工物１の表面３側を吸引保持する。実施形態１では、被加工物１の表面３側の膜４に表面保護テープ２００が貼着されており、切削装置１０は、被加工物１を表面保護テープ２００を介して保持面１３に吸引保持する。

トリミングステップＳＴ１では、切削装置１０は、図４に示すように、チャックテーブル１１を鉛直方向と平行な軸心回りに回転させながら切削ユニット１４のスピンドル１５により回転された切削ブレード１２を被加工物１の表面３側から外周端部６の面取り部７に所定厚み１０１切り込ませて平坦面８を形成する。平坦面８は、切削ユニット１４のスピンドル１５により回転された切削ブレード１２が外周端部６に切り込まされて形成されるので、レーザー光線２２を散乱させずに被加工物１の内部で集光させる程度の表面粗さに形成される。被加工物の研削方法は、トリミングステップＳＴ１後、改質層形成ステップＳＴ２に進む。

（改質層形成ステップ）
図５は、図３に示された被加工物の研削方法の改質層形成ステップを一部断面で示す側面図である。改質層形成ステップＳＴ２は、被加工物１の裏面５側からトリミングステップＳＴ１において形成された平坦面８に、被加工物１に対して透過性を有する波長のレーザー光線２２を照射し、被加工物１の内部に外周縁より所定量内側の位置で外周縁に沿って環状の改質層９を形成するステップである。

なお、改質層９は、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲の母材とは異なる状態になった領域をいい、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域、および、これらの領域が混在した領域等である。実施形態１では、改質層９の機械的な強度は、周囲の機械的な強度よりも低い。

改質層形成ステップＳＴ２では、レーザー加工装置２０が、チャックテーブル２１の保持面２３に被加工物１の表面３側を吸引保持する。実施形態１では、レーザー加工装置２０は、保持面２３に表面保護テープ２００を介して被加工物１を吸引保持する。

改質層形成ステップＳＴ２では、レーザー加工装置２０は、図５に示すように、レーザー光線２２を照射するレーザー光線照射ユニット２４を平坦面８に鉛直方向に沿って対向させた後、レーザー光線２２の集光点を被加工物１の内部に設定して、チャックテーブル２１を鉛直方向と平行な軸心回りに回転させながらレーザー光線照射ユニット２４からレーザー光線２２を被加工物１に照射する。改質層形成ステップＳＴ２では、レーザー加工装置２０は、被加工物１の内部の平坦面８よりも表面３側に全周に亘って改質層９を形成する。なお、実施形態１において、改質層形成ステップＳＴ２では、レーザー加工装置２０が膜４から仕上げ厚み１００よりも裏面５寄りにレーザー光線２２の焦点を設定して、改質層９は、レーザー加工装置２０により膜４から仕上げ厚み１００よりも裏面５側に形成される。被加工物の研削方法は、改質層形成ステップＳＴ２後、研削ステップＳＴ３に進む。

（研削ステップ）
図６は、図３に示された被加工物の研削方法の研削ステップを一部断面で示す側面図である。研削ステップＳＴ３は、改質層形成ステップＳＴ２の実施後に、裏面５側から該被加工物１を研削して所定の仕上げ厚み１００に形成するステップである。

研削ステップＳＴ３では、図６に示すように、研削装置３０がチャックテーブル３１の保持面３３に表面保護テープ２００を介して被加工物１の表面３側を吸引保持し、チャックテーブル３１を軸心回りに回転させつつ研削ユニット３２の研削砥石３４を軸心回りに回転させて被加工物１の裏面５に接触させて、裏面５を研削する。研削ステップＳＴ３では、研削装置３０が仕上げ厚み１００まで被加工物１を研削して薄化する。

研削ステップＳＴ３では、改質層９が被加工物１の外周端部６の内部に形成されているので、被加工物１は、改質層９から表面３及び裏面５に向かって延びたクラック９－１が形成されて、改質層９及びクラック９－１で破断される。このために、研削ステップＳＴ３において、被加工物１の外縁に発生したクラックは、被加工物１の中央に向かって延びて改質層９及びクラック９－１に到達すると、被加工物１が改質層９及びクラック９－１で破断されているので、改質層９及びクラック９－１よりも被加工物１の中央側に延びることが抑制される。また、研削ステップＳＴ３では、被加工物１は、改質層９が膜４から仕上げ厚み１００よりも裏面５側に形成されているので、仕上げ厚み１００まで薄化されると、改質層９が除去されることとなる。被加工物の研削方法は、被加工物１を仕上げ厚み１００まで薄化すると、終了する。

実施形態１に係る被加工物の研削方法は、裏面５側から外周端部６を切削し平坦面８を形成するトリミングステップＳＴ１を行って、レーザー光線２２を散乱させない程度の表面粗さに平坦面８を形成する。このために、被加工物の研削方法は、梨地面である裏面５側にレーザー光線２２を照射しても、被加工物１の内部に改質層９を形成することができ、研削ステップＳＴ３で被加工物１の外縁に発生したクラックが、改質層９及びクラック９－１を超えて中央に向かって延びることを抑制することができる。その結果、被加工物の研削方法は、研削中にクラックが被加工物１の中央に向かって延びることを抑制することができる。

また、被加工物の研削方法は、改質層９を膜４から仕上げ厚み１００よりも裏面５側に形成するので、研削ステップＳＴ３において、改質層９を除去することができる。その結果、被加工物の研削方法は、被加工物１を分割して得られるデバイスチップの抗折強度が低下することを抑止することができる。

また、被加工物の加工方法は、トリミングステップＳＴ１において裏面５側から外周端部６を切削して平坦面８を形成し、改質層形成ステップＳＴ２において裏面５側からレーザー光線２２を照射するとともに、研削ステップＳＴ３において裏面５側から被加工物１を研削する。このために、被加工物の加工方法は、トリミングステップＳＴ１前に表面３側に貼着した表面保護テープ２００を剥がすとともに、他のテープ等に貼り替える必要がない。その結果、被加工物の加工方法は、加工に係る所要工数が増加することを抑制することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。なお、実施形態１では、切削装置１０、レーザー加工装置２０及び研削装置３０は、表面保護テープ２００を介してチャックテーブル１１，２１，３１の保持面１３，２３，３３に吸引保持している。しかしながら、本発明では、切削装置１０、レーザー加工装置２０及び研削装置３０は、表面３に表面保護テープ２００が貼着されていない被加工物１の表面３と保持面１３，２３，３３との間に図示しないポーラスシートを配置して、ポーラスシートを介して被加工物１をチャックテーブル１１，２１，３１の保持面１３，２３，３３に吸引保持しても良い。

１被加工物
５裏面
６外周端部
８平坦面
９改質層
１１チャックテーブル
１２切削ブレード
２２レーザー光線
１００仕上げ厚み
ＳＴ１トリミングステップ
ＳＴ２改質層形成ステップ
ＳＴ３研削ステップ

Claims

被加工物の研削方法であって、
該被加工物の裏面側から外周端部に対して切削ブレードを所定厚み切り込ませた状態で被加工物を保持したチャックテーブルを回転させつつ切削ブレードで被加工物の外周端部を切削し、レーザー光線を入射できる平坦面を形成するトリミングステップと、
該被加工物の裏面側から該トリミングステップにおいて形成された該平坦面に該被加工物に対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射し、該被加工物の内部に外周縁に沿って環状の改質層を形成する改質層形成ステップと、
該改質層形成ステップの実施後に、裏面側から該被加工物を研削して所定の仕上げ厚みに形成する研削ステップと、を含む、
ことを特徴とする被加工物の研削方法。
該改質層は、該仕上げ厚みより裏面側に形成されることを特徴とする請求項１に記載の被加工物の研削方法。