JP7408237B2 - ウェーハの加工方法 - Google Patents

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Description

本発明は、分割予定ラインによって区画された表面の複数の領域にそれぞれデバイスが形成されたウェーハを加工する際に用いられるウェーハの加工方法に関する。
携帯電話機やパーソナルコンピュータ等の電子機器に組み込まれるデバイスチップの製造工程では、例えば、シリコン等の半導体やサファイア等の絶縁体でなるウェーハの表面に複数の分割予定ライン（ストリート）が設定される。また、分割予定ラインで区画された表面の各領域に、ＩＣ（Integrated Circuit）やＬＥＤ（Light Emitting Diode）等のデバイスが形成される。
表面の各領域にデバイスが形成されたウェーハは、例えば、研削や研磨等の方法によって所望の厚みになるまで裏面側を加工された後に、切削装置やレーザー加工装置等を用いて分割予定ラインで分割される。これにより、上述のようなデバイスをそれぞれが備える複数のデバイスチップが得られる。
ところで、研削や研磨等の方法でウェーハを加工すると、ウェーハが薄くなってその強度は低下する。よって、研削や研磨等の方法で加工されたウェーハを破損させることなく単体で搬送するのは容易でない。そこで、ウェーハを加工する前に、粘着テープを用いて環状のフレームにウェーハを一体化させる方法が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
特開平１０－２８４４４９号公報 特開平１１－４０５２０号公報
しかしながら、粘着テープを用いて環状のフレームに一体化されたウェーハを研削や研磨等の方法で加工すると、加工の際にウェーハから発生する屑（加工屑）が、ウェーハとフレームとの間で露出する粘着テープの粘着層に付着する。例えば、ウェーハを搬送する際にこの屑が粘着テープから脱落すると、搬送経路や装置等が汚染されてしまう。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、搬送経路や装置等の汚染を防止できるウェーハの加工方法を提供することである。
本発明の一態様によれば、分割予定ラインによって区画された表面の複数の領域にそれぞれデバイスが形成されたウェーハの裏面を研削又は研磨するウェーハの加工方法であって、ウェーハを収容できる大きさの開口を有するフレームの該開口にウェーハを位置づけて該ウェーハの該表面と該フレームとに熱圧着シートを熱圧着することで、該ウェーハと該フレームとが該熱圧着シートを介して一体化されたフレームユニットを形成するフレームユニット形成工程と、該フレームユニットを加工装置のチャックテーブルで保持する保持工程と、該ウェーハの該裏面を該加工装置の加工ユニットで研削又は研磨する加工工程と、該チャックテーブルから該フレームユニットを搬出して加工済みの該ウェーハを洗浄する洗浄工程と、を含み、該フレームユニット形成工程において、該熱圧着シートの平坦性を維持する平坦化部材を該ウェーハと該フレームとの間に配置した状態で該ウェーハと該フレームとに該熱圧着シートを熱圧着するウェーハの加工方法が提供される。
また、本発明の一態様において、該加工工程では、砥粒を含む研磨パッドを用いて該ウェーハの該裏面を乾式で研磨しても良い。
また、本発明の一態様において、該熱圧着シートは、例えば、ポリオレフィン系シートである。該ポリオレフィン系シートは、ポリエチレンシート、ポリプロピレンシート、ポリスチレンシートのいずれかであると好ましい。
該ポリオレフィン系シートが該ポリエチレンシートの場合、該フレームユニット形成工程において１２０℃～１４０℃の温度で該ポリエチレンシートを熱圧着すると良い。該ポリオレフィン系シートが該ポリプロピレンシートの場合、該フレームユニット形成工程において１６０℃～１８０℃の温度で該ポリプロピレンシートを熱圧着すると良い。そして、該ポリオレフィン系シートが該ポリスチレンシートの場合、該フレームユニット形成工程において２２０℃～２４０℃の温度で該ポリスチレンシートを熱圧着すると良い。
また、本発明の一態様において、該熱圧着シートは、例えば、ポリエステル系シートである。該ポリエステル系シートは、ポリエチレンテレフタレートシート、又はポリエチレンナフタレートシートであると好ましい。
該ポリエステル系シートが該ポリエチレンテレフタレートシートの場合、該フレームユニット形成工程において２５０℃～２７０℃の温度で該ポリエチレンテレフタレートシートを熱圧着すると良い。そして、該ポリエステル系シートが該ポリエチレンナフタレートシートの場合、該フレームユニット形成工程において１６０℃～１８０℃の温度で該ポリエチレンナフタレートシートを熱圧着すると良い。
本発明の一態様にかかるウェーハの加工方法によれば、ウェーハとフレームとを一体化させる際に、粘着層を持つ粘着テープの代わりに粘着層を持たない熱圧着シートを用いるので、粘着テープを用いる場合のように、ウェーハとフレームとの間に粘着層が露出することはない。これにより、加工の際にウェーハから発生する屑がウェーハとフレームとの間で熱圧着シートに堆積したとしても、後の洗浄によって熱圧着シートから屑を簡単に除去できる。
したがって、洗浄後にウェーハを搬送したとしても、熱圧着シートから屑が脱落して搬送経路や装置等が汚染されることはない。このように、本発明の一態様にかかるウェーハの加工方法によれば、搬送経路や装置等の汚染を防止できる。
図１は、ウェーハを模式的に示す斜視図である。 図２は、ウェーハ等がチャックテーブルに載せられる様子を示す斜視図である。 図３は、熱圧着シート等がチャックテーブルに載せられる様子を示す斜視図である。 図４は、ヒートガンを用いてウェーハとフレームとに熱圧着シートを熱圧着する様子を示す斜視図である。 図５は、ヒートローラーを用いてウェーハとフレームとに熱圧着シートを熱圧着する様子を示す斜視図である。 図６（Ａ）は、熱圧着シートを切断する様子を模式的に示す斜視図であり、図６（Ｂ）は、完成したフレームユニットを模式的に示す斜視図である。 図７（Ａ）は、フレームユニットがチャックテーブルに載せられる様子を示す斜視図であり、図７（Ｂ）は、フレームユニットがチャックテーブルによって保持された様子を示す斜視図である。 図８は、ウェーハの裏面側が加工される様子を示す斜視図である。 図９は、ウェーハが洗浄される様子を示す斜視図である。 図１０（Ａ）は、ウェーハに改質層が形成される様子を示す斜視図であり、図１０（Ｂ）は、ウェーハに改質層が形成される様子を示す断面図である。 図１１は、フレームユニットがエキスパンド装置に搬入される様子を示す斜視図である。
添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係るウェーハの加工方法で加工されるウェーハ１を模式的に示す斜視図である。ウェーハ１は、例えば、シリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）等の半導体や、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、ソーダガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス（ＳｉＯ２）等の絶縁体を用いて円盤状に形成されている。
ウェーハ１の表面１ａは、互いに交差する複数の分割予定ライン（ストリート）３によって複数の領域に区画されている。また、ウェーハ１の表面１ａの分割予定ライン３によって区画された各領域には、ＩＣ（Integrated Circuit）やＬＥＤ（Light Emitting Diode）等のデバイス５が形成されている。このウェーハ１を分割予定ライン３に沿って分割することで、それぞれがデバイス５を含む複数のデバイスチップが得られる。
本実施形態では、はじめに、熱圧着シートでウェーハ１を環状のフレームに一体化してフレームユニットを形成する（フレームユニット形成工程）。そのために、まず、ウェーハ１等をチャックテーブルで保持する。図２は、ウェーハ１等がチャックテーブル２に載せられる様子を示す斜視図である。図２に示すように、チャックテーブル２は、例えば、ステンレス等の金属によって形成される円柱状の枠体２ａと、枠体２ａの上面の凹部に配置される円盤状の保持板２ｂと、を含む。
保持板２ｂは、例えば、セラミクス等の材料を用いて多孔質状に形成され、この保持板２ｂの上面が、ウェーハ１等を保持する保持面２ｃとなる。保持板２ｂの下面側は、枠体２ａの内部に形成された排気路（不図示）や、排気路に接続されるバルブ２ｄ等を介して、真空ポンプ等の吸引源２ｅに接続されている。バルブ２ｄを開いて保持板２ｂと吸引源２ｅとを接続することで、吸引源２ｅが生じる負圧を保持面２ｃに作用させて、この保持面２ｃでウェーハ１等を吸引できるようになる。
具体的には、まず、チャックテーブル２の保持面２ｃの上に、ウェーハ１とフレーム７とを載せる。フレーム７は、例えば、アルミニウム等の金属を用いて形成され、その外径は保持面２ｃよりも小さい。また、フレーム７の中央部には、ウェーハ１よりも径の大きい開口７ａが設けられている。つまり、フレーム７は、環状に形成されている。このフレーム７の開口７ａ内にウェーハ１が位置付けられるように、チャックテーブル２の保持面２ｃにウェーハ１とフレーム７とを配置して、開口７ａ内にウェーハ１を収容する。
なお、チャックテーブル２の保持面２ｃにウェーハ１とフレーム７とを載せる際には、バルブ２ｄを閉じた状態にして、吸引源２ｅが生じる負圧を保持面２ｃに作用させないようにする。また、本実施形態では、表面１ａが上方を向き、裏面１ｂが下方を向くようにウェーハ１を保持面２ｃに載せる。
チャックテーブル２の保持面２ｃにウェーハ１とフレーム７とを載せた後には、チャックテーブル２の保持面２ｃに熱圧着シートを載せて、ウェーハ１の表面１ａとフレーム７の上面とにこの熱圧着シートを接触させる。図３は、熱圧着シート９等がチャックテーブル２に載せられる様子を示す斜視図である。
図３に示すように、熱圧着シート９は、柔軟性を有する樹脂等によってチャックテーブル２の保持面２ｃより大きい外径を持つフィルム状に形成され、概ね平坦な表面と裏面とを備えている。熱圧着シート９は、代表的には、ポリオレフィン系シート、又はポリエステル系シートであり、粘着力を持つ粘着層（糊層）を有していない。
ポリオレフィン系シートは、アルケンをモノマーとして合成されるポリマーによって形成されたシートであり、例えば、可視光に対して透明または半透明である。このようなポリオレフィン系シートには、ポリエチレンシート、ポリプロピレンシート、ポリスチレンシート等がある。ただし、熱圧着シート９として用いることのできるポリオレフィン系シートに特段の制限はない。例えば、ポリオレフィン系シートは不透明でもよい。
ポリエステル系シートは、ジカルボン酸（２つのカルボキシル基を有する化合物）とジオール（２つのヒドロキシル基を有する化合物）とをモノマーとして合成されるポリマーによって形成されたシートであり、例えば、可視光に対して透明または半透明である。このようなポリエステル系シートには、ポリエチレンテレフタレートシート、ポリエチレンナフタレートシート等がある。ただし、熱圧着シート９として用いることのできるポリエステル系シートに特段の制限はない。例えば、ポリエステル系シートは不透明でもよい。
上述したポリオレフィン系シートやポリエステル系シートは、室温で粘着性を示さないので、これらを室温でウェーハ１やフレーム７に貼付することはできない。一方で、ポリオレフィン系シートやポリエステル系シートは、熱可塑性を示すので、例えば、圧力を掛けてウェーハ１及びフレーム７に密着させた状態で、ポリオレフィン系シートやポリエステル系シートを融点の近傍の温度まで加熱すると、これらが部分的に溶融してウェーハ１及びフレーム７に接着される（熱圧着）。
よって、この熱圧着により、ウェーハ１、フレーム７、及び熱圧着シート９を一体化してフレームユニットを形成できる。なお、本実施形態では、上述のような熱圧着シート９をチャックテーブル２の保持面２ｃに載せる前に、ウェーハ１とフレーム７との間に平坦化部材（平坦性維持部材）１１を配置する。つまり、チャックテーブル２と熱圧着シート９との間に平坦化部材１１を介在させる。
平坦化部材１１は、例えば、離型紙に代表されるフィルム状の部材や、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系の樹脂で表面を被覆されたプレート状の部材等であり、概ね平坦な表面と裏面とを備えている。このような平坦化部材１１をチャックテーブル２と熱圧着シート９との間に介在させることで、熱圧着の際に、多孔質状の保持面２ｃの凹凸が熱圧着シート９に写らなくなる。つまり、熱圧着シート９の平坦性を維持し易くなる。
その結果、加工の際に発生する屑が熱圧着シート９に固着し難くなるので、熱圧着シート９に屑が堆積したとしても、後の洗浄によって熱圧着シート９から屑を簡単に除去できるようになる。なお、本実施形態の平坦化部材１１は、平面視でウェーハ１とフレーム７との隙間に対応する環状に形成されているが、平坦化部材１１の形状は、熱圧着シート９の平坦性を適切に維持できる範囲で任意に変更され得る。
チャックテーブル２の保持面２ｃに熱圧着シート９と平坦化部材１１とを載せた後には、ウェーハ１の表面１ａとフレーム７とに熱圧着シート９を熱圧着する。図４は、ヒートガン４を用いてウェーハ１とフレーム７とに熱圧着シート９を熱圧着する様子を示す斜視図である。なお、図４では、熱圧着シート９の下方に配置されるウェーハ１等の構造を破線で示している。
熱圧着シート９を熱圧着する際には、まず、バルブ２ｄを開いた状態に切り替えて、吸引源２ｅによる負圧を保持面２ｃに作用させる。すると、熱圧着シート９は大気圧によって保持面２ｃに向かって押され、ウェーハ１とフレーム７とに密着する。ただし、ウェーハ１とフレーム７との間には、平坦化部材１１が配置されているので、ウェーハ１とフレーム７との間の領域では、熱圧着シート９は保持面２ｃに密着しない。
この状態で、熱圧着シート９を加熱する。図４に示すように、チャックテーブル２の上方には、熱圧着シート９の加熱に使用されるヒートガン４が配置されている。ヒートガン４は、電熱線等の加熱機構とファン等の送風機構とを内部に備え、空気を加熱して下方に噴射する。大気圧によって熱圧着シート９をウェーハ１とフレーム７とに密着させた状態で、ヒートガン４から下方の熱圧着シート９に熱風４ａを供給し、熱圧着シート９を所定の温度に加熱すると、熱圧着シート９は、ウェーハ１とフレーム７とに熱圧着される。
なお、熱圧着シート９の熱圧着には、ヒートガン４とは別の装置が使用されても良い。図５は、ヒートローラー６を用いてウェーハ１とフレーム７とに熱圧着シート９を熱圧着する様子を示す斜視図である。なお、図５でも、熱圧着シート９の下方に配置されるウェーハ１等の構造を破線で示している。
ヒートローラー６を用いて熱圧着シート９を熱圧着する際にも、まず、バルブ２ｄを開いた状態に切り替えて、吸引源２ｅによる負圧を保持面２ｃに作用させる。すると、熱圧着シート９は大気圧によって保持面２ｃに向かって押され、ウェーハ１とフレーム７とに密着する。
この状態で、熱圧着シート９を加熱する。図５に示すように、チャックテーブル２の上方には、熱圧着シート９の加熱に使用される円柱状（円筒状）のヒートローラー６が配置されている。ヒートローラー６は、内部に熱源を備えており、保持面２ｃに対して概ね平行な回転軸の周りに回転する。
例えば、ヒートローラー６を加熱した状態で、このヒートローラー６をチャックテーブル２上の熱圧着シート９の一端に密着させる。そして、チャックテーブル２とヒートローラー６とを、ヒートローラー６の回転軸に対して垂直な方向に相対的に移動させる。より具体的には、ウェーハ１の一端と、ウェーハ１の中心部を挟んでこの一端とは反対側に位置するウェーハ１の他端と、を通る直線状の経路に沿ってヒートローラー６が移動するように、チャックテーブル２とヒートローラー６とを相対的に移動させる。
これにより、熱圧着シート９に密着した状態でヒートローラー６が熱圧着シート９上を転がり、熱圧着シート９は、ウェーハ１とフレーム７とに熱圧着される。なお、ヒートローラー６から熱圧着シート９に対して下向きの圧力を掛けながらチャックテーブル２とヒートローラー６とを相対的に移動させると、大気圧より大きい圧力で熱圧着シート９をウェーハ１とフレーム７とに熱圧着できる。また、ヒートローラー６の表面は、ポリテトラフルオロエチレンに代表されるフッ素系の樹脂等によって被覆されても良い。
もちろん、ヒートガン４やヒートローラー６とは別の装置を用いて熱圧着シート９を熱圧着することもできる。例えば、概ね平坦な下面を有するアイロンのような部材を加熱して熱圧着シート９に密着させても良い。また、熱圧着シート９に吸収される波長の光を放射する光源を用いて熱圧着シート９を加熱しても良い。このような光源としては、代表的には、赤外線ランプがある。
なお、上述のような熱圧着の際には、熱圧着シート９を融点以下の温度に加熱することが望ましい。融点を超える温度まで熱圧着シート９を加熱してしまうと、熱圧着シート９が溶解してシートの形状を維持できなくなる場合があるためである。また、熱圧着の際には、熱圧着シート９を軟化点以上の温度に加熱することが望ましい。熱圧着シート９の温度が軟化点に達しない場合には、熱圧着を適切に実施できないことがあるためである。すなわち、熱圧着シート９は、軟化点以上で融点以下の温度に加熱されるのが望ましい。
ところで、熱圧着シート９は、明確な軟化点を有しないことがある。そのような場合には、熱圧着シート９は、融点よりも２０℃低い温度以上かつ融点以下の温度に加熱されることが望ましい。熱圧着シート９をこのような温度に加熱することで、適切な熱圧着が実現される。
具体的には、熱圧着シート９がポリエチレンシートの場合、１２０℃～１４０℃の温度で熱圧着シート９を熱圧着すると良い。また、熱圧着シート９がポリプロピレンシートの場合、１６０℃～１８０℃の温度で熱圧着シート９を熱圧着すると良い。そして、熱圧着シート９がポリスチレンシートの場合、２２０℃～２４０℃の温度で熱圧着シート９を熱圧着すると良い。
また、熱圧着シート９がポリエチレンテレフタレートシートの場合、２５０℃～２７０℃の温度で熱圧着シート９を熱圧着すると良い。また、熱圧着シート９がポリエチレンナフタレートシートの場合、１６０℃～１８０℃の温度で熱圧着シート９を熱圧着すると良い。
なお、上述した熱圧着の際の温度は、熱圧着シート９の温度であって、熱圧着シート９を熱圧着する際に用いられる装置（ヒートガン４、ヒートローラー６等）に設定される温度ではない。熱圧着シート９を熱圧着する際に用いられる装置には、熱圧着シート９の融点を超える温度が設定され得る。
ウェーハ１とフレーム７とに熱圧着シート９が熱圧着されると、例えば、バルブ２ｄを閉じた状態に切り替えて、吸引源２ｅによる負圧を遮断する。その後、熱圧着シート９をフレーム７に沿って切断し、熱圧着シート９のフレーム７から外側にはみ出した部分を除去する。図６（Ａ）は、熱圧着シート９を切断する様子を模式的に示す斜視図である。なお、熱圧着シート９の切断は、バルブ２ｄを開いた状態で行われても良い。
熱圧着シート９の切断には、例えば、図６（Ａ）に示す円環状のカッター１０が使用される。カッター１０の中央の開口には、例えば、チャックテーブル２の保持面２ｃに対して概ね平行な軸心を持つ回転軸が挿入されており、この回転軸によって、カッター１０は回転できる状態で支持される。
熱圧着シート９を切断する際には、まず、カッター１０をフレーム７の上方に位置付ける。このとき、カッター１０の回転軸の軸心を、例えば、チャックテーブル２の保持面２ｃの中心を通り、この保持面２ｃに対して平行な直線の上方に位置付ける。次に、カッター１０を下降させて、熱圧着シート９にカッター１０を押し当てる。そして、この状態でフレーム７に沿ってカッター１０を移動させる。これにより、熱圧着シート９を切断する切断痕９ａが熱圧着シート９に形成される。
なお、熱圧着シート９を切断する際には、カッター１０に超音波振動（超音波帯の周波数の振動）を付与しても良い。また、熱圧着シート９を切断する際には、この熱圧着シート９を冷却して硬化させても良い。このようにすれば、熱圧着シート９をより容易に切断できるようになる。
カッター１０を移動させて、開口７ａを囲む切断痕９ａを形成することで、熱圧着シート９は、切断痕９ａを境にフレーム７からはみ出した外側の部分と内側の部分とに分離される。その後、熱圧着シート９の外側の部分を除去することで、ウェーハ１とフレーム７とが熱圧着シート９を介して一体化されたフレームユニット１３が完成する。
図６（Ｂ）は、完成したフレームユニット１３を模式的に示す斜視図である。なお、熱圧着シート９の外側の部分を除去する際には、この除去すべき熱圧着シート９の外側の部分を加熱しても良い。また、除去すべき熱圧着シート９の外側の部分に超音波振動を付与しても良い。このようにすれば、熱圧着シート９の外側の部分をより容易に除去できるようになる。
フレームユニット１３を形成した後には、ウェーハ１の裏面１ｂを適切に加工できるように、ウェーハ１の加工に使用される加工装置のチャックテーブルでフレームユニット１３を保持する（保持工程）。図７（Ａ）は、フレームユニット１３がチャックテーブル１２に載せられる様子を示す斜視図である。
図７（Ａ）に示すように、加工装置が備えるチャックテーブル１２は、例えば、ステンレス等の金属によって形成される円柱状の枠体１２ａと、枠体１２ａの上部に配置される円盤状の保持板１２ｂと、を含む。枠体１２ａは、上面が概ね平坦な外周部１２ｃと、外周部１２ｃより内側で上方に突出する円錐台状の中央部１２ｄと、を有しており、中央部１２ｄの上端部に保持板１２ｂが配置される。
保持板１２ｂは、例えば、セラミクス等の材料を用いて多孔質状に形成され、この保持板１２ｂの上面が、フレームユニット１３のウェーハ１の部分を保持する保持面１２ｅとなる。一方で、枠体１２ａの外周部１２ｃの上面には、複数の吸引口１２ｆが設けられており、フレームユニット１３のフレーム７の部分は、この外周部１２ｃによって保持される。
保持板１２ｂの下面側及び複数の吸引口１２ｆは、枠体１２ａの内部に形成された排気路（不図示）や、排気路に接続されるバルブ１２ｇ等を介して、真空ポンプ等の吸引源１２ｈに接続されている。バルブ１２ｇを開いて保持板１２ｂ及び吸引口１２ｆと吸引源１２ｈとを接続することで、吸引源１２ｈが生じる負圧を保持面１２ｅ及び吸引口１２ｆに作用させて、フレームユニット１３を吸引できるようになる。
なお、チャックテーブル１２の下部には、モータ等の回転駆動源（不図示）が連結されている。このチャックテーブル１２は、例えば、上述した保持面１２ｅに対して概ね垂直な回転軸の周りに回転する。
チャックテーブル１２でフレームユニット１３を保持する際には、まず、ウェーハ１を保持板１２ｂの上方に位置付け、フレーム７を外周部１２ｃの上方に位置付けるように、チャックテーブル１２の上にフレームユニット１３を載せる。この際には、バルブ１２ｇを閉じた状態にして、吸引源１２ｈが生じる負圧を保持面１２ｅ及び吸引口１２ｆに作用させないようにする。また、本実施形態では、裏面１ｂが上方を向き、表面１ａが下方を向くように、フレームユニット１３をチャックテーブル１２に載せる。
チャックテーブル１２にフレームユニット１３を載せた後には、バルブ１２ｇを開いた状態に切り替えて、吸引源１２ｈが生じる負圧を保持面１２ｅ及び吸引口１２ｆに作用させる。これにより、フレームユニット１３は、保持面１２ｅ及び吸引口１２ｆに作用する負圧でチャックテーブル１２に保持される。
図７（Ｂ）は、フレームユニット１３がチャックテーブル１２によって保持された様子を示す斜視図である。上述のように、チャックテーブル１２の中央部１２ｄは、外周部１２ｃよりも上方に突出しているので、ウェーハ１は、フレーム７よりも上方に位置付けられる。よって、ウェーハ１を加工する際の工具とフレーム７との干渉を防止できる。
フレームユニット１３をチャックテーブル１２で保持した後には、ウェーハ１の裏面１ｂ側を加工装置の加工ユニットで加工する（加工工程）。より具体的には、砥粒を含む研磨パッドが装着された加工ユニットを用いて、ウェーハ１の裏面１ｂを乾式で研磨する。図８は、ウェーハ１の裏面１ｂ側が加工される様子を示す斜視図である。
図８に示すように、チャックテーブル１２の上方には、加工ユニット（研磨ユニット）１４が配置されている。加工ユニット１４は、例えば、チャックテーブル１２の保持面１２ｅに対して概ね垂直な軸心を持つスピンドル１６を備えている。スピンドル１６は、昇降機構（不図示）によって支持されており、上下方向に移動する。また、スピンドル１６の上端側には、モータ等の回転駆動源（不図示）が連結されている。
スピンドル１６の下端部には、円盤状のマウンタ１８が固定されている。マウンタ１８の下面には、マウンタ１８と概ね同じ大きさの円盤状に構成された研磨工具２０が装着されている。研磨工具２０は、金属や樹脂等の材料で形成されマウンタ１８に接する円盤状の基台２０ａと、基台２０ａの下面に接着された円盤状の研磨パッド２０ｂと、を含む。研磨パッド２０ｂは、例えば、ポリウレタン等の樹脂にダイヤモンドやシリカ等の砥粒を混合することによって形成される。ただし、研磨パッド２０ｂの材質等に制限はない。
ウェーハ１の裏面１ｂを研磨する際には、チャックテーブル１２とスピンドル１６とを相互に回転させながら、例えば、スピンドル１６を任意の速度で下降させて、ウェーハ１の裏面１ｂに研磨パッド２０ｂの下面を接触させる。これにより、研磨パッド２０ｂは、スピンドル１６の下降の速度に応じた圧力でウェーハ１に押し当てられ、ウェーハ１の裏面１ｂが研磨される。なお、本実施形態では、ウェーハ１を乾式で研磨するので、ウェーハ１の裏面１ｂにスラリー（研磨液）等を供給する必要はない。
ウェーハ１の加工が完了した後には、上述のチャックテーブル１２からフレームユニット１３を搬出して加工済みのウェーハ１を洗浄する（洗浄工程）。すなわち、バルブ１２ｇを閉じた状態に切り替えて、吸引源１２ｈが生じる負圧を保持面１２ｅ及び吸引口１２ｆに作用させないようにした上で、チャックテーブル１２からフレームユニット１３を搬出する。
図９は、ウェーハ１が洗浄される様子を示す斜視図である。チャックテーブル１２からフレームユニット１３を搬出した後には、図９に示すように、例えば、裏面１ｂが上方に露出するように、チャックテーブル１２に類似する構造のスピンナテーブル２２でウェーハ１を保持する。そして、スピンナテーブル２２の上方に配置された洗浄用のノズル２４から下方のウェーハ１に向けて洗浄用の流体を噴射させる。
洗浄用の流体としては、例えば、水等の液体と空気等の気体とを混合してなる混合流体（二流体）を用いることができる。もちろん、水等の液体だけをノズル２４から噴射させてウェーハ１を洗浄しても良い。なお、ノズル２４から流体を噴射させる際には、図９に示すように、スピンナテーブル２２を回転させることが望ましい。また、例えば、ウェーハ１の径方向にノズル２４を揺動させながら流体を噴射させても良い。
本実施形態にかかるウェーハの加工方法では、ウェーハ１とフレーム７とを一体化させる際に、粘着層を持つ粘着テープの代わりに粘着層を持たない熱圧着シート９を用いるので、粘着層を持つ粘着テープを用いる場合のように、ウェーハ１とフレーム７との間に粘着層が露出することはない。よって、ウェーハ１を加工する際に発生する屑（加工屑）がウェーハ１とフレーム７との間で熱圧着シート９に堆積したとしても、この洗浄によって熱圧着シート９から屑を簡単に除去できる。
また、本実施形態にかかるウェーハの加工方法では、ウェーハ１とフレーム７とに熱圧着シート９を熱圧着する際に、平坦化部材１１をチャックテーブル２と熱圧着シート９との間に介在させているので、チャックテーブル２の多孔質状の保持面２ｃの凹凸は熱圧着シート９に写らない。つまり、熱圧着シート９の平坦性が維持され、加工の際に発生する屑が熱圧着シート９に固着し難くなるので、熱圧着シート９に屑が堆積したとしても、この洗浄によって熱圧着シート９から屑を簡単に除去できる。
ウェーハ１を洗浄した後には、ウェーハ１等に対して更に任意の処理を行うことができる。本実施形態では、分割予定ライン３に沿ってウェーハ１の内部を改質して分割の起点となる改質層を形成した上で、この改質層に沿ってウェーハ１を分割する（分割工程）。図１０（Ａ）は、ウェーハ１に改質層３ａが形成される様子を示す斜視図であり、図１０（Ｂ）は、ウェーハ１に改質層３ａが形成される様子を示す断面図である。
図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示すように、ウェーハ１に改質層３ａを形成する際には、例えば、ウェーハ１を保持するチャックテーブル（不図示）と、チャックテーブルの上方に配置されるレーザー加工ユニット２６と、を備えたレーザー加工装置が使用される。
チャックテーブルは、モータ等の回転駆動源（不図示）に連結されており、その上面に対して概ね垂直な回転軸の周りに回転できる。また、チャックテーブルは、移動機構（不図示）によって支持されており、その上面に対して概ね平行で互いに概ね垂直な加工送り方向と割り出し送り方向とに移動できる。
レーザー加工ユニット２６は、例えば、ウェーハ１を透過する波長のレーザービーム２６ａを発生させるレーザー発振器（不図示）と、レーザー発振器で発生したレーザービーム２６ａを下方に照射して任意の高さの位置に集光させる加工ヘッド２６ｂと、備える。チャックテーブルによって保持されたウェーハ１の内部で集光させるように、レーザー加工ユニット２６からウェーハ１にレーザービーム２６ａを照射することで、このウェーハ１の内部を改質して改質層３ａを形成できる。
ウェーハ１に改質層３ａを形成する際には、例えば、ウェーハ１の裏面１ｂが上方に露出するように、フレームユニット１３をチャックテーブルで保持する。次に、チャックテーブルを回転させて、任意の分割予定ライン３を加工送り方向に対して平行にする。また、この分割予定ライン３の延長線の上方に加工ヘッド２６ｂを位置付けるように、チャックテーブルを加工送り方向や割り出し送り方向に移動させる。
そして、ウェーハ１の表面１ａより高く、ウェーハ１の裏面１ｂよりも低い位置にレーザービーム２６ａの集光点２６ｃを位置付けるように、加工ヘッド２６ｂを調整する。この状態で、レーザー加工ユニット２６からレーザービーム２６ａを照射しながら、チャックテーブルを加工送り方向に移動させる（加工送り）。これにより、対象の分割予定ライン３に沿ってウェーハ１の内部にレーザービーム２６ａを照射して、ウェーハ１の内部に改質層３ａを形成できる。なお、図１０（Ａ）では、改質層３ａを破線で示している。
ウェーハ１に対してレーザービーム２６ａを照射する際に適用される条件は、例えば、次の通りである。ただし、レーザービーム２６ａの照射にかかる条件は、これに限定されず、ウェーハ１の材質等に合わせて任意に変更され得る。
波長 ：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数 ：５０ｋＨｚ
平均出力 ：１Ｗ
加工送りの速度 ：２００ｍｍ／秒
対象の分割予定ライン３に沿ってウェーハ１の内部に改質層３ａを形成した後には、チャックテーブルを割り出し送り方向に移動させて、別の分割予定ライン３に沿って同様にレーザービーム２６ａを照射する。このような手順を繰り返し、例えば、同じ方向に沿う全ての分割予定ライン３に改質層３ａを形成した後には、チャックテーブルを回転させて、他の方向に沿う分割予定ライン３に同様の手順で改質層３ａを形成する。上述のような手順は、全ての分割予定ライン３に沿って改質層３ａが形成されるまで繰り返される。
本実施形態にかかるウェーハの加工方法では、粘着層を持たない熱圧着シート９を用いてフレームユニット１３を形成しており、ウェーハ１を加工する際に発生する屑が洗浄によって適切に除去されている。よって、ウェーハ１とフレーム７との間で露出する熱圧着シート９にレーザービーム２６ａが照射されても、熱圧着シート９に付着する屑が蒸発して加工ヘッド２６ｂやウェーハ１等を汚すことがない。
また、本実施形態にかかるウェーハの加工方法では、粘着層を持たない熱圧着シート９を用いているので、粘着層を持つ粘着テープを用いる場合のように、ウェーハ１を透過したレーザービーム２６ａ（漏れ光）によって粘着層が溶融し、ウェーハ１の表面１ａ側に粘着層が固着することはない。よって、ウェーハ１を分割して得られるデバイスチップの品質を良好に保つことができる。
ウェーハ１に改質層３ａを形成した後には、例えば、拡張装置で熱圧着シート９を径方向に拡張してウェーハ１を分割する。図１１は、フレームユニット１３が拡張装置２８に搬入される様子を示す斜視図である。拡張装置２８は、円筒状のドラム３０と、ドラム３０を囲むように配置されたフレーム保持ユニット３２と、を備えている。
フレーム保持ユニット３２は、ドラム３０の外径よりも大きい円形の開口を有する支持テーブル３４を含んでいる。この支持テーブル３４の上面に、フレームユニット１３のフレーム７の部分が載せられる。また、支持テーブル３４の外周部には、フレーム７を固定するための複数のクランプ３６が設けられている。
支持テーブル３４は、フレーム保持ユニット３２を昇降させるための昇降機構３８によって支持されている。昇降機構３８は、例えば、下方の基台４０に固定されたシリンダケース４２と、下方の一部がシリンダケース４２に挿入されたピストンロッド４４と、を備えるエアシリンダである。ピストンロッド４４の上端部には、支持テーブル３４が固定されており、昇降機構３８は、ピストンロッド４４を上下に移動させることでフレーム保持ユニット３２を昇降させる。
支持テーブル３４の開口内には、ドラム３０が配置されている。このドラム３０の下部は、基台４０に固定されている。ドラム３０の内径は、ウェーハ１の径よりも大きく、ドラム３０の外径は、フレーム７の内径や、支持テーブル３４の開口の径よりも小さい。ドラム３０の内側の領域には、フレーム保持ユニット３２によって保持されるフレームユニット１３の熱圧着シート９を下方から突き上げることのできる突き上げ機構４６が設けられている。
熱圧着シート９を拡張する際には、まず、図１１に示すように、支持テーブル３４の上面の高さをドラム３０の上端の高さに合わせ、支持テーブル３４の上面にフレームユニット１３のフレーム７の部分を載せた後に、このフレーム７をクランプ３６で固定する。これにより、ドラム３０の上端は、ウェーハ１とフレーム７との間で熱圧着シート９の下面に接触する。
次に、昇降機構３８でフレーム保持ユニット３２を下降させて、支持テーブル３４の上面をドラム３０の上端よりも下方に移動させる。その結果、支持テーブル３４に対してドラム３０が上昇し、熱圧着シート９はドラム３０で押し上げられて放射状に拡張される。熱圧着シート９が拡張されると、ウェーハ１には、径方向で外向きの力が作用する。これにより、ウェーハ１は、改質層３ａを起点に複数のデバイスチップへと分割される。
ウェーハ１を分割した後には、形成された複数のデバイスチップをそれぞれピックアップすれば良い。例えば、ピックアップの対象となるデバイスチップの下方に突き上げ機構４６を位置付け、突き上げ機構４６でデバイスチップを突き上げながら、上方に配置したコレット（不図示）等でこのデバイスチップをピックアップする。
以上のように、本実施形態にかかるウェーハの加工方法によれば、ウェーハ１とフレーム７とを一体化させる際に、粘着層を持つ粘着テープの代わりに粘着層を持たない熱圧着シート９を用いるので、粘着テープを用いる場合のように、ウェーハ１とフレーム７との間に粘着層が露出することはない。
これにより、加工の際にウェーハ１から発生する屑がウェーハ１とフレーム７との間で熱圧着シート９に堆積したとしても、後の洗浄によって熱圧着シート９から屑を簡単に除去できる。したがって、洗浄後にウェーハ１を搬送したとしても、熱圧着シート９から脱落する屑によってウェーハ１の搬送経路や次の処理で使用される装置等が汚染されることはない。このように、本実施形態にかかるウェーハの加工方法によれば、搬送経路や装置等の汚染を防止できる。
なお、本発明は、上述した実施形態の記載に制限されず種々変更して実施可能である。例えば、上述した実施形態では、ウェーハ１の裏面１ｂを乾式で研磨しているが、ウェーハ１の裏面１ｂを研削したり、湿式で研磨したりしても良い。これらの場合にも、熱圧着シート９に堆積する屑を洗浄によって簡単に除去できる。
また、上述した実施形態では、ウェーハ１の内部に改質層３ａを形成する前に、ウェーハ１を乾式で研磨しているが、ウェーハ１の内部に改質層３ａを形成した後に、ウェーハ１を研削又は研磨することもできる。また、ウェーハ１を分割する際の起点となる改質層３ａに代えて、結合剤に砥粒を分散させてなる切削ブレードを用いて分割予定ライン３に沿う溝等を形成しても良い。
その他、上述した実施形態や変形例にかかる構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて変更して実施できる。
１ ：ウェーハ
１ａ ：表面
１ｂ ：裏面
３ ：分割予定ライン
３ａ ：改質層
５ ：デバイス
７ ：フレーム
７ａ ：開口
９ ：熱圧着シート
９ａ ：切断痕
１１ ：平坦化部材（平坦性維持部材）
１３ ：フレームユニット
２ ：チャックテーブル
２ａ ：枠体
２ｂ ：保持板
２ｃ ：保持面
２ｄ ：バルブ
２ｅ ：吸引源
４ ：ヒートガン
４ａ ：熱風
６ ：ヒートローラー
１０ ：カッター
１２ ：チャックテーブル
１２ａ ：枠体
１２ｂ ：保持板
１２ｃ ：外周部
１２ｄ ：中央部
１２ｅ ：保持面
１２ｆ ：吸引口
１２ｇ ：バルブ
１２ｈ ：吸引源
１４ ：加工ユニット
１６ ：スピンドル
１８ ：マウンタ
２０ ：研磨工具
２０ａ ：基台
２０ｂ ：研磨パッド
２２ ：スピンナテーブル
２４ ：ノズル
２６ ：レーザー加工ユニット
２６ａ ：レーザービーム
２６ｂ ：加工ヘッド
２６ｃ ：集光点
２８ ：拡張装置
３０ ：ドラム
３２ ：フレーム保持ユニット
３４ ：支持テーブル
３６ ：クランプ
３８ ：昇降機構
４０ ：基台
４２ ：シリンダケース
４４ ：ピストンロッド
４６ ：突き上げ機構

Claims (8)

  1. 分割予定ラインによって区画された表面の複数の領域にそれぞれデバイスが形成されたウェーハの裏面を研削又は研磨するウェーハの加工方法であって、
    ウェーハを収容できる大きさの開口を有するフレームの該開口にウェーハを位置づけて該ウェーハの該表面と該フレームとに熱圧着シートを熱圧着することで、該ウェーハと該フレームとが該熱圧着シートを介して一体化されたフレームユニットを形成するフレームユニット形成工程と、
    該フレームユニットを加工装置のチャックテーブルで保持する保持工程と、
    該ウェーハの該裏面を該加工装置の加工ユニットで研削又は研磨する加工工程と、
    該チャックテーブルから該フレームユニットを搬出して加工済みの該ウェーハを洗浄する洗浄工程と、
    を含み、
    該フレームユニット形成工程において、該熱圧着シートの平坦性を維持する平坦化部材を該ウェーハと該フレームとの間に配置した状態で該ウェーハと該フレームとに該熱圧着シートを熱圧着することを特徴とするウェーハの加工方法。
  2. 該加工工程において、砥粒を含む研磨パッドを用いて該ウェーハの該裏面を乾式で研磨することを特徴とする請求項１に記載のウェーハの加工方法。
  3. 該熱圧着シートは、ポリオレフィン系シートであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のウェーハの加工方法。
  4. 該ポリオレフィン系シートは、ポリエチレンシート、ポリプロピレンシート、ポリスチレンシートのいずれかであることを特徴とする請求項３に記載のウェーハの加工方法。
  5. 該ポリオレフィン系シートが該ポリエチレンシートの場合、該フレームユニット形成工程において１２０℃～１４０℃の温度で該ポリエチレンシートを熱圧着し、該ポリオレフィン系シートが該ポリプロピレンシートの場合、該フレームユニット形成工程において１６０℃～１８０℃の温度で該ポリプロピレンシートを熱圧着し、該ポリオレフィン系シートが該ポリスチレンシートの場合、該フレームユニット形成工程において２２０℃～２４０℃の温度で該ポリスチレンシートを熱圧着することを特徴とする請求項４に記載のウェーハの加工方法。
  6. 該熱圧着シートは、ポリエステル系シートであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のウェーハの加工方法。
  7. 該ポリエステル系シートは、ポリエチレンテレフタレートシート、又はポリエチレンナフタレートシートであることを特徴とする請求項６に記載のウェーハの加工方法。
  8. 該ポリエステル系シートが該ポリエチレンテレフタレートシートの場合、該フレームユニット形成工程において２５０℃～２７０℃の温度で該ポリエチレンテレフタレートシートを熱圧着し、該ポリエステル系シートが該ポリエチレンナフタレートシートの場合、該フレームユニット形成工程において１６０℃～１８０℃の温度で該ポリエチレンナフタレートシートを熱圧着することを特徴とする請求項７に記載のウェーハの加工方法。
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