TWI608899B - Plate-like grinding method - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種研磨光元件晶圓等之板狀物的研磨方法，特別是有關於一種將貼附於支持構件之板狀物研磨，以加工成預定厚度的板狀物之研磨方法。
近年，為了實現小型輕量之光元件，要求將光元件薄化。光元件晶圓在以表面之分割預定線劃分之各領域形成光元件後，利用研磨背面而被薄化。為了保護光元件，在薄化之際一般係於光元件晶圓之表面貼附保護帶(例如參照專利文獻1)。
然而，光元件晶圓之剛性會隨著薄化而顯著地降低。因此，光元件晶圓會隨著進行研磨處理而被較大地彎曲，提高破裂或裂縫等發生之可能性。又，光元件晶圓之外周部被尖銳化而變薄時，也會有於外周部產生裂縫及破裂、破片等之虞。
為了解決伴隨研磨而產生之上述問題，提出有於剛體之支持構件貼附被加工物之光元件晶圓而進行研磨的
方法(例如參照專利文獻2)。在該方法中，以剛體之支持構件支持光元件晶圓，藉以補強光元件晶圓，所以可抑制研磨時之光元件晶圓之彎曲等而防止破損。
【先行技術文獻】
【專利文獻】
【專利文獻1】特開平5-198542號公報
【專利文獻2】特開2004-207606號公報
於上述之研磨方法中，被加工物之光元件晶圓，例如透過成為固定劑之樹脂而固定於支持構件之表面，並研磨到預定之厚度。研磨後之光元件晶圓在使樹脂軟化下物理性地進行剝離，而與支持構件分離。然而，薄化後之光元件晶圓的剛性變得極低，所以剝離支持構件之際光元件晶圓會有破損之虞。
本發明係鑑於如此之點而完成者，且係以提供一種從薄狀研磨後之板狀物剝離支持構件之際可抑制板狀物破損的板狀物之研磨方法為目的。
本發明之板狀物之研磨方法，係將貼附於支持構件上之板狀物的背面進行研磨，以薄化到預定厚度，該板狀物之研磨方法包含下述步驟：板狀物載置步驟，將光硬化樹脂塗佈於形成為可因來自外部的力量彎曲之厚度的金
屬製支持構件之表面及前述板狀物之表面的至少其中一者，且使前述板狀物之表面相對面於前述支持構件之表面，並按壓且載置前述板狀物，使前述板狀物埋沒於前述光硬化樹脂，直到光硬化樹脂橫跨前述板狀物之外周全周而隆起到前述板狀物的背面；板狀物固定步驟，在實施前述板狀物載置步驟後，對前述光硬化樹脂透過前述支持構件照射紫外線，以在前述支持構件上固定板狀物；薄化步驟，在實施前述板狀物固定步驟後，以保持台保持前述支持構件側，且研磨板狀物之背面，以薄化到前述預定厚度；及除去步驟，在實施前述薄化步驟後，將前述光硬化樹脂加熱或加水而使其軟化，保持前述板狀物之研磨面，從前述板狀物使前述支持構件及光硬化樹脂彎曲而剝離。
依據該構成，由於係以金屬製之支持構件使板狀物支持，所以抑制研磨時之板狀物之撓曲，且可較薄地研磨板狀物。又，金屬製之支持構件由於係形成為可因來自外部的力量而彎曲的厚度，所以剝離時可使支持構件彎曲，而提高板狀物與支持構件之剝離性。是故，可抑制從研磨變薄後之板狀物剝離支持構件時之板狀物的破損。
本發明之板狀物之研磨方法中，係以前述支持構件之塗佈光硬化樹脂的面之表面粗糙度係形成為較板狀物之貼附面的表面粗糙度粗，並於剝離時，光硬化樹脂與前述支持構件一起被剝離者為佳。依據該構成，由於支持構件之塗佈光硬化樹脂的面之表面粗糙度係形成為較板狀物之貼附面的表面粗糙度粗，所以與板狀物與光硬化樹脂之
密接性比較，支持構件與光硬化樹脂之密接性提高。藉此，可使支持構件及光硬化樹脂易於從板狀物剝離。
依據本發明，可提供一種在從研磨變薄後之板狀物剝離支持構件時可抑制板狀物之破損的板狀物之研磨方法。
1‧‧‧樹脂塗布裝置
2‧‧‧壓合裝置
3‧‧‧紫外光照射裝置
4‧‧‧研磨裝置
5‧‧‧剝落裝置
11‧‧‧噴嘴
21‧‧‧夾頭台
22‧‧‧按壓部
31‧‧‧台
32‧‧‧紫外光源
41‧‧‧夾頭台
42‧‧‧研磨輪
43‧‧‧研磨砥石
51‧‧‧夾頭台
A‧‧‧箭頭
C1‧‧‧旋轉軸
C2‧‧‧旋轉軸
R‧‧‧光硬化樹脂
S‧‧‧支持基板
S1‧‧‧表面
S2‧‧‧背面
S3‧‧‧端部
ST1~S4‧‧‧步驟
UV‧‧‧紫外光
W‧‧‧光元件晶圓
W1‧‧‧表面
W2‧‧‧背面
W3‧‧‧研磨面
W4‧‧‧端部
圖1A、1B係顯示本實施形態之載置步驟中，於支持基板塗佈光硬化樹脂之情況的圖示。
圖2A、2B係顯示本實施形態之載置步驟中，按壓光元件晶圓之情況的圖示。
圖3係顯示本實施形態之固定步驟中，對光硬化樹脂照射紫外光之情況的圖示。
圖4A、4B係顯示本實施形態之薄化步驟中，研磨光元件晶圓之情況的圖示。
圖5A、5B係顯示本實施形態之除去步驟中，從光元件晶圓剝離支持基板及光硬化樹脂之情況的圖示。
圖6係顯示本實施形態之光元件晶圓之研磨方法的流程圖。
以下，參照所附圖面，就有關本發明之實施形
態進行說明。本實施形態之光元件晶圓(板狀物)之研磨方法係包含於支持基板(支持構件)載置光元件晶圓之載置步驟(板狀物載置步驟)、將光元件晶圓固定於支持基板之固定步驟(板狀物固定步驟)、將光元件晶圓研磨並薄化之薄化步驟、及從光元件晶圓剝離支持基板之除去步驟。
在載置步驟中，於塗佈了光硬化樹脂之金屬製支持基板按壓並載置光元件晶圓。在固定步驟中，利用照射紫外光(紫外線)而使光硬化樹脂硬化，以將光元件晶圓固定於支持基板。在薄化步驟中，研磨光元件晶圓之背面側以將光元件晶圓薄化。在除去步驟中，使光硬化樹脂軟化後使支持構件彎曲，而從光元件晶圓與光硬化樹脂一起剝離支持基板。
在本實施形態中所使用之金屬製支持基板，一併具有薄化步驟之高支持性、與除去步驟之高剝離性。因此，藉由本實施形態之光元件晶圓之研磨方法，在將光元件晶圓研磨變薄之下，可易於剝離支持基板。以下，就有關本實施形態之光元件晶圓之研磨方法的細節進行說明。
參照圖1及圖2就有關載置步驟進行說明。圖1係顯示載置步驟中塗佈光硬化樹脂之情況的圖示。圖2係顯示載置步驟中按壓光元件晶圓之情況的圖示。
如圖1A所示，首先，樹脂塗布裝置1在支持基板S之表面S1塗佈光硬化樹脂R。樹脂塗佈裝置1具有朝下方可吐出液狀物之噴嘴11，從該噴嘴11吐出光硬化樹脂R，該光硬化樹脂R係成為用以將光元件晶圓W固定於支持
基板S之固定劑。塗佈光硬化樹脂R之後，如圖1B所示，於支持基板S之上方定位光元件晶圓W。而且，於支持基板S在塗佈了光硬化樹脂R之區域上重疊光元件晶圓W，使以光元件晶圓W與支持基板S夾住光硬化樹脂R。
被加工物(板狀物)之光元件晶圓W包含於具有大略圓盤狀之藍寶石基板的表面積層了氮化鎵系化合物板半導體層的構造。光元件晶圓W之表面W1(圖1中不圖示，參照圖2等)設有格子狀之分割預定線(不圖示)，於以該分割預定線劃分之各區域形成有光元件(不圖示)。
支持基板S係具有形成為可因外力而彎曲之厚度之大略圓盤形狀的鋁板。該支持基板S係構成較光元件晶圓W大的面積，以可支持光元件晶圓W之全體。支持基板S之表面S1的表面粗糙度係較光元件晶圓W之表面W1的表面粗糙度粗。因此，支持基板S與光硬化樹脂R之接觸面積會變得較光元件晶圓W與光硬化樹脂R之接觸面積廣，光硬化樹脂R強固地密固於支持基板S側。表面粗糙度例如可利用噴砂或粗研磨處理而變粗。
光硬化樹脂R係利用照射紫外光而硬化之無溶劑的光硬化樹脂(光硬化性樹脂)。該光硬化樹脂R如圖1A所示，係以從樹脂塗佈裝置1之噴嘴11朝支持基板S之表面S1的中央附近滴下的方式進行塗佈。且，在本實施形態中，雖顯示使用無溶劑之光硬化樹脂R的例子，然而只要是將光元件晶圓W固定於支持基板S時也可使用其他固定劑。例如，也可使用熱硬化樹脂(熱硬化性樹脂)等。
於支持基板S上重疊光元件晶圓W後，如圖2A及圖2B所示，利用壓合裝置2使光元件晶圓W按壓於支持基板S。壓合裝置2包含具有多孔陶瓷材所產生之吸附面的夾頭台21。利用使支持基板S之背面S2吸附於夾頭台21，而使支持基板S保持於夾頭台21上。於夾頭台21之上方，可上下移動地設有用以按壓光元件晶圓W之背面W2的按壓部22。
如圖2A所示，利用使按壓部22與光元件晶圓W之背面W2接觸且以按壓部22施加向下的力量，光元件晶圓W會被向下按壓。光元件晶圓W被向下按壓時，光元件晶圓W與支持基板S之間隔會變狹窄，如箭頭A所示，光硬化樹脂R呈放射狀變廣。
使按壓部22之按壓力更強時，如圖2B所示，光元件晶圓W便埋沒於光硬化樹脂R。如此，使光元件晶圓W埋沒於光硬化樹脂R時，於光元件晶圓W之外周全周，光硬化樹脂R會變成隆起狀態，光硬化樹脂R便繞入直到光元件晶圓W之背面W2側。利用在隆起且繞入到背面W2側的狀態下，使光硬化樹脂R硬化，而可將光元件晶圓W強固地固定於支持基板S。
接著，參照圖3就有關固定步驟進行說明。圖3係顯示於固定步驟中對光硬化樹脂R照射紫外光UV之情況的圖示。於上述之載置步驟中，載置了光元件晶圓W之支持基板S被搬送到紫外光照射裝置3以照射紫外光UV。紫外光照射裝置3包含配置有支持基板S之台31、及台31之上
方之紫外光源32。
如圖3所示，在固定步驟中，將支持基板S配置於台31，從紫外光源32對光元件晶圓W之背面W2側照射紫外光UV。光元件晶圓W係以使預定波長之紫外光UV透過之藍寶石基板構成，照射之紫外光UV透過光元件晶圓W而到達光硬化樹脂R。透過光元件晶圓W而被照了射紫外光UV之光硬化樹脂R藉由化學反應而硬化，光元件晶圓W便固定於支持基板S。且，硬化後之光硬化樹脂R可在之後的薄化步驟與光元件晶圓W一起研磨。
其次，參照圖4就有關薄化步驟進行說明。圖4係顯示薄化步驟中光元件晶圓被研磨之情況的圖示。在固定步驟中，固定了光元件晶圓W之支持基板S利用研磨裝置4研磨光元件晶圓W之背面W2側。研磨裝置4包含具有多孔陶瓷材所產生之吸附面之夾頭台(保持台)41。夾頭台41之下方設有不圖示之旋轉機構，夾頭台41係繞著旋轉軸C1旋轉。支持基板S係藉由該夾頭台41來吸附並保持背面S2。
夾頭台41之上方可上下移動地設有研磨輪42。研磨輪42之上方設置不圖示之旋轉機構，研磨輪42繞著旋轉軸C2旋轉。研磨輪42之下部配置研磨砥石43。如圖4A所示，在使研磨砥石43接觸於光元件晶圓W之背面W2的狀態下利用使夾頭台41與研磨輪42相對旋轉，而研磨光元件晶圓W之背面W2側。此時，於外周部隆起之光硬化樹脂R也同時被研磨。且，研磨輪42相較夾頭台41高速地旋
轉。
夾頭台41之附近設有高度計(不圖示)，而成可測量光元件晶圓W之厚度。利用以該高度計一面測量光元件晶圓W之厚度一面進行研磨，如圖4B所示，光元件晶圓W被薄化成預定厚度。光元件晶圓W之外周部由於藉由光硬化樹脂R補強，所以防止尖銳(knife edge)化所產生之裂縫及破裂、破片等。於薄化後之光元件晶圓W，顯現出研磨所產生之研磨面W3。
參照圖5就有關除去步驟進行說明。圖5係顯示除去步驟中從光元件晶圓W剝離支持基板S及光硬化樹脂R之情況的圖示。在該除去步驟中，藉由剝落裝置5從被薄化後之光元件晶圓W使支持基板S及光硬化樹脂R剝離。剝落裝置5包含具有多孔陶瓷所產生之吸附面之夾頭台51。藉由該夾頭台51，吸附在薄化步驟顯現出之光元件晶圓W的研磨面W3。於夾頭台51設有用以使光硬化樹脂R軟化之加熱器(不圖示)。
於除去步驟中，首先，於夾頭台51使光元件晶圓W之研磨面W3吸附並以加熱器加熱，使光硬化樹脂R軟化。該軟化也可是藉由加水處理進行。藉由以加水處理使光硬化樹脂R膨潤，光硬化樹脂R便會軟化。其次，如圖5A所示，將支持基板S之一端部S3朝斜上方拉起而使支持基板S彎曲，將支持基板S從光元件晶圓W之一端部W4剝離。
支持基板S之表面S1的表面粗糙度由於是較光元
件晶圓W之表面W1的表面粗糙度粗，所以光硬化樹脂R相較光元件晶圓W側係強固地密固於支持基板S側。因此，光硬化樹脂R不是在密固於光元件晶圓W的狀態，而是在密固於支持基板S的狀態下被剝離。也就是，支持基板S及光硬化樹脂R係從光元件晶圓W一體地被剝離。
支持基板S由於係形成為可彎曲之厚度，所以使一端部S3朝斜上方拉起時，支持基板S會彎曲，從一端部S3(一端部W4)側慢慢地被剝離。於一端部S3(一端部W4)側被剝離後，如圖5B所示，使支持基板S之一端部S3更朝斜上方拉起而使支持基板S彎曲。藉此，進行光元件晶圓W、與支持基板S及光硬化樹脂R的剝離，最終支持基板S及光硬化樹脂R完全從光元件晶圓W被剝離。
圖6係顯示本實施形態之光元件晶圓W之研磨方法的流程圖。如圖6所示，首先，於載置步驟(步驟ST1)，在支持基板S之表面S1塗佈光硬化樹脂R，並於支持基板S上重疊光元件晶圓W。而且，按壓光元件晶圓W以使光元件晶圓W埋沒於光硬化樹脂R。藉由該按壓，光硬化樹脂R繞入直到光元件晶圓W之背面W2側，於光元件晶圓W之外周全周，光硬化樹脂R會隆起。
其次，於固定步驟(步驟ST2)，使紫外光UV照射而使光硬化樹脂R硬化。藉此，光元件晶圓W固定於支持基板S。且，於使用其他固定劑時，也可適用因應固定劑之硬化處理(固化處理)。例如，使用熱硬化樹脂時，藉由加熱使熱硬化樹脂硬化而使光元件晶圓W固定於支持基
板S。
之後，於薄化步驟(步驟ST3)，研磨光元件晶圓W之背面W2側，並使光元件晶圓W薄化成預定厚度。本實施形態中，由於使用高剛性之金屬製支持基板S，所以可以支持基板S補充伴隨研磨而產生之光元件晶圓W剛性的降低。藉此，可抑制藉由研磨而薄化時光元件晶圓W的破損。
而且，於除去步驟(步驟ST4)，使光硬化樹脂R軟化，並從薄化後之光元件晶圓W剝離支持基板S及光硬化樹脂R。在本實施形態中，由於使用形成為可彎曲之厚度之金屬製支持基板S，所以利用使金屬製支持基板S彎曲，而可提高除去步驟之剝離性，並可抑制剝離時光元件晶圓W之破損。又，支持基板S之表面S1的表面粗糙度由於係較光元件晶圓W之表面W1的表面粗糙度粗，所以可從光元件晶圓W一體地剝離支持基板S及光硬化樹脂R。
如此，在本實施形態中所使用之金屬製支持基板S一併具備有薄化步驟之高支持性、與除去步驟之高剝離性。因此，在將光元件晶圓W研磨變薄下可易於剝離支持構件。
以下，依據實施例及比較例來檢證上述實施形態之研磨方法的效果。但是，本發明並不限定於以下所示之實施例者。
(實施例)
在本實施例中，根據在上述實施形態中所示之各步
驟，將假想為光元件晶圓之藍寶石基板薄化至60μm的厚度後，剝離支持基板。作為藍寶石基板係使用直徑4英吋厚度為0.7mm者。作為支持基板係使用直徑8英吋厚度為0.3mm之鋁板。該鋁板係構成為可因外力而彎曲的厚度。作為光硬化樹脂係使用電氣化學工業株式會社製之TEMPLOC。
有關研磨後之藍寶石基板，確認了在外周之光硬化樹脂是否有剝落、是否有破裂、是否有裂縫。又，隨著上述實施形態之除去步驟，確認了是否未使藍寶石基板破損且可剝離鋁板。將確認結果顯示於下述之表1。表1係顯示5次試行結果。圓形標記係顯示光硬化樹脂之剝落、破裂的發生、裂縫之發生、剝離時藍寶石基板之破損1次也沒有發生，打叉標記係顯示各個不合適情況發生1次以上。
(比較例)
作為比較例，關於使用與實施例相異之支持基板的情況，確認了在外周之光硬化樹脂是否有剝落、是否有破裂、是否有裂縫，並確認了是否未使藍寶石基板破損而可剝離支持基板。作為支持基板，在比較例1中係使用厚度為0.7mm之矽基板，在比較例2中係使用厚度為1.0mm之玻璃基板，在比較例3中係使用厚度為0.3mm之PET板。其他條件等係與實施例相同。比較例之確認結果顯示於下述表1。表1係顯示各5次之試行結果，評價標準係與實施例相同。
由表1了解，使用剛性低之PET板的情況，於薄化步驟會發生破裂及裂縫，使用剛性高之鋁板、矽基板、玻璃基板的情況，於薄化步驟不會發生破裂及裂縫。在剛性低之PET板會發生破裂及裂縫認為是由於因研磨時之負載而使PET板撓曲，於研磨中之藍寶石基板會發生彎曲等。相對於此，鋁板、矽基板、玻璃基板之剛性高的支持基板難以因研磨時之負載而撓曲，可適於支持藍寶石基板。
又，從表1可了解，在使用PET板或是鋁板時，於除去步驟可適切地剝離支持基板，在使用矽基板或是玻璃基板時，於除去步驟無法適切地剝離支持基板。這是考慮由於PET板或是鋁板構成為可彎曲，因彎曲而對藍寶石基板與光硬化樹脂之密接部分作用適切的力量，而可從端
部慢慢地使其剝離之故。相對於此，矽基板或是玻璃基板由於無法使其彎曲，所以剝離時易於施加過大的力量，而使藍寶石基板破損的可能性高。
如上述，依據本實施形態之研磨方法，由於以金屬製之支持基板(支持構件)S支持光元件晶圓(板狀物)W，所以可抑制研磨時光元件晶圓W之撓曲而研磨較薄。又，由於金屬製之支持基板S形成為可因來自外部的力量而彎曲之厚度，所以剝離時使支持基板S彎曲，而可提高光元件晶圓W與支持基板S之剝離性。是故，可抑制在從研磨變薄的光元件晶圓W使支持基板S剝離時光元件基板W之破損。
又，在本實施形態之研磨方法中，由於光元件基板S之塗佈光硬化樹脂R的面之表面粗糙度是形成較光元件晶圓W之貼附面的表面粗糙度粗，所以較光元件晶圓W與光硬化樹脂R之密接性，支持基板S與光硬化樹脂R之密接性被提高。藉此，可易於將支持基板S與光硬化樹脂R從光元件晶圓W剝離。
而且，本發明並不限於上述實施形態之記載，可進行種種變更而實施。例如，在上述實施形態中，雖是例示了在支持基板(支持構件)側塗佈光硬化樹脂的方法，然而也可是於光元件晶圓(板狀物)側塗佈光硬化樹脂。於此情況，塗佈於光元件晶圓之表面的光硬化樹脂便間接地塗布在支持基板之表面。
又，在上述之實施形態中，雖然例示了在夾頭
台使光元件晶圓之研磨面直接吸附並以加熱器加熱的方法，然而也可是在光元件晶圓之研磨面使保護帶貼附後，以夾頭台使其吸附。此時，希望是使用不會因加熱而變質的保護帶。又，在上述實施形態中，雖然例示了使用剝落裝置從光元件晶圓使支持基板及光硬化樹脂剝離的方法，然而也可是藉由操作員之手作業而使其剝離。
又，在上述之實施形態中，雖然是例示了使用由藍寶石基板構成之光元件晶圓作為被薄化之被加工物(板狀物)，但是被加工物並不以此為限。例如，也可使用矽基板構成之半導體晶圓、砷化鎵(GaAs)基板、碳化矽(SiC)基板、化合物半導體基板等之各種基板。
又，在上述之實施形態中，雖然是例示了使用鋁板作為支持基板的情況，然而支持基板並不以此為限。只要是一併具有薄化步驟之高支持性與除去步驟之高剝離性時，使用怎樣的基板皆可。例如，可將具備有高剛性之不銹鋼板或銅板等加工成適當的厚度而使用。又，支持基板之形狀也不限於是圓盤形狀，可為任意的形狀。
其他，上述實施形態之構成、方法等只要是在不逸脫本發明之目的的範圍，皆可適宜地變更來實施。
【產業上之利用可能性】
本發明在將光元件晶圓等之板狀物進行研磨以加工成預定厚度時是有用的。
ST1~ST4‧‧‧步驟
Claims (1)
- 一種板狀物之研磨方法，係將貼附於支持構件上之板狀物的背面進行研磨，以薄化到預定厚度，該板狀物之研磨方法包含下述步驟：板狀物載置步驟，將光硬化樹脂塗佈於形成為可因來自外部的力量彎曲之厚度的金屬製支持構件之表面及前述板狀物之表面的至少其中一者，且使前述板狀物之表面相對面於前述支持構件之表面，並按壓且載置前述板狀物，使前述板狀物埋沒於前述光硬化樹脂，直到光硬化樹脂橫跨前述板狀物之外周全周而隆起到前述板狀物的背面；板狀物固定步驟，在實施前述板狀物載置步驟後，對前述光硬化樹脂透過前述板狀物照射紫外線，以在前述支持構件上固定板狀物；薄化步驟，在實施前述板狀物固定步驟後，以保持台保持前述支持構件側，且研磨板狀物之背面，以薄化到前述預定厚度；及除去步驟，在實施前述薄化步驟後，將前述光硬化樹脂加熱或加水而使其軟化，保持前述板狀物之研磨面，從前述板狀物使前述支持構件及光硬化樹脂彎曲而剝離，前述支持構件之塗佈光硬化樹脂的面之表面粗糙度係形成為較板狀物之貼附面的表面粗糙度粗，並於剝 離時，光硬化樹脂與前述支持構件一起被剝離。
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