特許 5762213 板状物の研削方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5762213

(24)【登録日】2015年6月19日

(45)【発行日】2015年8月12日

(54)【発明の名称】板状物の研削方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20150723BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/304 631

   H01L21/304 622P

   H01L21/304 622N

   H01L21/304 622W

   H01L21/304 622J

【請求項の数】3

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2011-177697(P2011-177697)

(22)【出願日】2011年8月15日

(65)【公開番号】特開2013-41973(P2013-41973A)

(43)【公開日】2013年2月28日

【審査請求日】2014年7月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000134051

【氏名又は名称】株式会社ディスコ

(74)【代理人】

【識別番号】100075384

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 昂

(74)【代理人】

【識別番号】100142804

【弁理士】

【氏名又は名称】大上 寛

(72)【発明者】

【氏名】下谷 誠

【審査官】 鈴木 和樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−００４５２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１０１４３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００７／１４８５０６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−２８３０９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０９８０７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１４６４５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

支持部材上に配設された板状物の裏面を研削して所定厚みへ薄化する板状物の研削方法であって、該支持部材と板状物との少なくとも何れかが紫外線を透過する物質から構成されており、
板状物の面積よりも大きい面積を有する剛体からなる支持部材の支持面に剥離可能に密着する剥離起点部を形成する剥離起点部形成ステップと、
該剥離起点部形成ステップを実施した後、紫外線照射によって硬化するとともに加熱又は加水によって軟化性を発現する紫外線硬化樹脂を介して該剥離起点部上に板状物の表面側を載置し、該紫外線硬化樹脂の面積が該剥離起点部と板状物の面積よりも大きくなるように該紫外線硬化樹脂を形成するとともに、該紫外線硬化樹脂に板状物の表面側が埋め込まれ、板状物の外周が該紫外線硬化樹脂で囲繞された状態にする板状物載置ステップと、
該板状物載置ステップを実施した後、該紫外線硬化樹脂に該支持部材又は板状物を介して紫外線を照射して、該支持部材上に該剥離起点部及び該紫外線硬化樹脂を介して裏面が露出した状態で板状物を固定する板状物固定ステップと、
該板状物固定ステップを実施した後、該支持部材をチャックテーブルで保持して板状物の裏面側を研削し、板状物を所定厚みへと薄化する薄化ステップと、
該薄化ステップを実施した後、板状物が該紫外線硬化樹脂で該剥離起点部と一体化された形態の板状物ユニットから該支持部材を該剥離起点部と該支持部材との界面で剥離する支持部材除去ステップと、
該支持部材除去ステップを実施した後、該板状物ユニットの該紫外線硬化樹脂を加熱又は加水して軟化させ、板状物から該紫外線硬化樹脂を該剥離起点部とともに除去する紫外線硬化樹脂除去ステップと、
を具備したことを特徴とする板状物の研削方法。

【請求項2】

前記薄化ステップを実施した後、前記紫外線硬化樹脂除去ステップを実施する前に、前記板状物ユニットの板状物側に粘着テープを貼着するとともに該粘着テープの外周部を環状フレームに貼着する転写ステップを更に具備した請求項１記載の板状物の研削方法。

【請求項3】

板状物はサファイア又はＳｉＣから構成され、前記支持部材はシリコンウエーハから構成され、前記板状物固定ステップでは、板状物側から前記紫外線硬化樹脂へ紫外線を照射する請求項１又は２記載の板状物の研削方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光デバイスウエーハ等の板状物の裏面を研削して所定厚みへと薄化する板状物の研削方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ＩＣ、ＬＳＩ等の数多くのデバイスが表面に形成され、且つ個々のデバイスが分割予定ライン（ストリート）によって区画された半導体ウエーハは、研削装置によって裏面が研削されて所定の厚みに加工された後、切削装置（ダイシング装置）によって分割予定ラインを切削して個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の電気機器に広く利用されている。

【0003】

一方、表面に窒化ガリウム（ＧａＮ）等の窒化物半導体層が積層され、格子状に形成された分割予定ラインによって区画された各領域にそれぞれ光デバイスが形成された光デバイスウエーハは、分割予定ラインに沿ってレーザビームを照射することにより個々の光デバイスに分割され、分割された光デバイスは携帯電話、デジタルカメラ等の電子機器に広く利用される。

【0004】

光デバイスウエーハはエピタキシャル層の成長に適したサファイアや炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の基板上に窒化物半導体層を成長させて形成されるため、これらの基板は光デバイスを製造する上で不可欠な素材であるが、基板上に窒化物半導体層を積層した後は電子機器の軽量化、小型化、素子特性の向上のために、研削装置によって基板の裏面が研削されて薄く加工される。

【0005】

半導体ウエーハ又は光デバイスウエーハ等のウエーハの裏面を研削する研削装置は、ウエーハを保持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ウエーハを研削する研削砥石を有する研削ホイールが回転可能に装着された研削手段とを備えていて、ウエーハを高精度に所望の厚さに研削できる。

【0006】

通常、ウエーハの研削時には、ウエーハの表面に形成されたデバイスを保護するために特開平５−１９８５４２号公報に開示されたような保護テープが貼着される。ところが、ウエーハの裏面を研削して例えば１００μｍ以下へと薄化するとウエーハが反り、研削中にウエーハが破損してしまう恐れがある。或いは、薄く研削されたウエーハは研削後のハンドリングが困難となり、ハンドリング中にウエーハを破損させてしまう恐れがある。

【0007】

そこで、特開２００４−２０７６０６号公報に開示されるような剛体からなる支持部材上にウエーハを貼着した後、ウエーハの裏面を研削する方法が採用されている。通常、ウエーハはワックスや紫外線硬化樹脂等で支持部材上に貼着される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開平５−１９８５４２号公報

【特許文献2】特開２００４−２０７６０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

剛体からなる支持部材上にウエーハを貼着した後、ウエーハを研削するとウエーハを破損させることなく非常に薄くまで研削できるが、研削によって薄化されたウエーハを支持部材上から剥離する際、ワックス又は紫外線硬化樹脂の貼着力が強いため、ウエーハを破損させてしまうという問題があった。

【0010】

本発明はこのような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、支持部材上からウエーハ等の板状物を剥離する際、板状物を破損させてしまう恐れを低減可能な板状物の研削方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明によると、支持部材上に配設された板状物の裏面を研削して所定厚みへ薄化する板状物の研削方法であって、該支持部材と板状物との少なくとも何れかが紫外線を透過する物質から構成されており、板状物の面積よりも大きい面積を有する剛体からなる支持部材の支持面に剥離可能に密着する剥離起点部を形成する剥離起点部形成ステップと、該剥離起点部形成ステップを実施した後、紫外線照射によって硬化するとともに加熱又は加水によって軟化性を発現する紫外線硬化樹脂を介して該剥離起点部上に板状物の表面側を載置し、該紫外線硬化樹脂の面積が該剥離起点部と板状物の面積よりも大きくなるように該紫外線硬化樹脂を形成するとともに、該紫外線硬化樹脂に板状物の表面側が埋め込まれ、板状物の外周が該紫外線硬化樹脂で囲繞された状態にする板状物載置ステップと、該板状物載置ステップを実施した後、該紫外線硬化樹脂に該支持部材又は板状物を介して紫外線を照射して、該支持部材上に該剥離起点部及び該紫外線硬化樹脂を介して裏面が露出した状態で板状物を固定する板状物固定ステップと、該板状物固定ステップを実施した後、該支持部材をチャックテーブルで保持して板状物の裏面側を研削し、板状物を所定厚みへと薄化する薄化ステップと、該薄化ステップを実施した後、板状物が該紫外線硬化樹脂で該剥離起点部と一体化された形態の板状物ユニットから該支持部材を該剥離起点部と該支持部材との界面で剥離する支持部材除去ステップと、該支持部材除去ステップを実施した後、該板状物ユニットの該紫外線硬化樹脂を加熱又は加水して軟化させ、板状物から該紫外線硬化樹脂を該剥離起点部とともに除去する紫外線硬化樹脂除去ステップと、を具備したことを特徴とする板状物の研削方法が提供される。

【0012】

好ましくは、板状物の研削方法は、薄化ステップを実施した後、紫外線硬化樹脂除去ステップを実施する前に、板状物ユニットの板状物側に粘着テープを貼着するとともに粘着テープの外周部を環状フレームに貼着する転写ステップを更に具備している。

【発明の効果】

【0013】

本発明の研削方法によると、板状物は紫外線硬化樹脂によって剥離起点部を介して支持部材に固定されているため、板状物を研削した後に、支持部材を剥離起点部を剥離起点として容易に除去できる。

【0014】

支持部材から分離された後の板状物ユニットは、紫外線硬化樹脂によって板状物と剥離起点部とが一体化しており、十分な強度を有するため、板状物が研削で例えば１００μｍ以下と非常に薄く加工されても支持部材の除去時に板状物が破損してしまうことが防止される。

【0015】

更に、紫外線硬化樹脂は外的刺激によって軟化するため、板状物ユニットの紫外線硬化樹脂に外的刺激を付与することで紫外線硬化樹脂を軟化させ、板状物から剥離起点部とともに容易に除去することができる。

【0016】

また、転写ステップを実施することで、紫外線硬化樹脂除去ステップを実施した後の板状物の破損リスクを低減するとともに板状物のハンドリングが容易になる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】剥離起点部形成ステップを示す斜視図である。

【図2】紫外線樹脂供給ステップを示す斜視図である。

【図3】光デバイスウエーハを支持部材上に形成された紫外線硬化樹脂上に載置する様子を示す斜視図である。

【図4】ウエーハ載置ステップ後のウエーハユニットの断面図であり、（Ａ）はウエーハサイズ＞剥離起点部サイズ、（Ｂ）はウエーハサイズ＝剥離起点部サイズ、（Ｃ）はウエーハサイズ＜剥離起点部サイズをそれぞれ示している。

【図5】ウエーハ固定ステップを示す断面図である。

【図6】薄化ステップを実施するのに適した研削装置の斜視図である。

【図7】薄化ステップを示す一部断面側面図である。

【図8】支持部材除去ステップを示す断面図である。

【図9】転写ステップを示す断面図である。

【図10】紫外線硬化樹脂除去ステップを示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。まず、図１を参照して、剥離起点部形成ステップについて説明する。この剥離起点部形成ステップでは、シリコンウエーハやガラス等の支持部材１１の支持面１１ａ上にコーティング面１３ａが弱粘着剤でコーティングされた樹脂フィルム１３を貼着又は載置する。

【0019】

弱粘着剤としては、アクリル系の糊、ゴム系の糊、又はシリコーンを採用することができる。また、樹脂フィルム１３は、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート等から形成される。

【0020】

弱粘着剤としてアクリル系の糊又はゴム系の糊を採用した場合には、樹脂フィルム１３は弱粘着剤により支持部材１１の支持面１１ａ上に貼着される。一方、弱粘着剤としてシリコーンを採用した場合には、シリコーンはそれほど接着力が強くないので、樹脂フィルム１３のコーティング面１３ａが支持部材１１の支持面１１ａに密着する。

【0021】

樹脂フィルム１３の両面が弱粘着剤でコーティングされていてもよいが、片面のみがコーティングされていて支持部材１１の支持面１１ａに対して密着性を有し、他方の面がコーティングされていないもののほうがより好ましい。シリコーンや糊の薄膜を支持部材１１の支持面１１ａ上に形成するようにしてもよい。

【0022】

剥離起点部形成ステップ終了後、ウエーハ載置ステップ（板状物載置ステップ）を実施する。このウエーハ載置ステップでは、まず図２に示すように、樹脂供給ノズル１５から紫外線照射によって硬化するとともに加熱又は加水によって軟化性を発現する紫外線硬化樹脂１７を樹脂フィルム１３上に供給する。紫外線硬化樹脂１７は、有機溶剤を含まないタイプ、例えば、電気化学工業株式会社製の商品名「ＴＥＭＰＬＯＣ」が好ましい。

【0023】

次いで、図３に示すように、表面１９ａに複数の光デバイス２１が形成された光デバイスウエーハ１９をその表面１９ａを下にして紫外線硬化樹脂１７上に載置し、ウエーハ１９を支持部材１１に対して押し付けて紫外線硬化樹脂１７をウエーハサイズより大きい面積を有するまで押し広げる。

【0024】

その結果、図４（Ａ）に示すように、紫外線硬化樹脂１７の面積が剥離起点部としての樹脂フィルム１３及びウエーハ１９の面積よりも大きい面積を有するように押し広げられると共に、紫外線硬化樹脂１７にウエーハ１９の表面側１９ａが埋め込まれ、ウエーハ１９の外周が紫外線硬化樹脂１７で囲繞された状態となる。代替実施形態として、ウエーハ１９より大径のシート状の紫外線硬化樹脂を使用してもよい。

【0025】

剥離起点部として作用する樹脂フィルム１３の大きさは、剛体からなる支持部材１１の大きさより小さい必要があるが、ウエーハ１９の大きさに対しては特に限定されるものではない。

【0026】

図４（Ａ）はウエーハ１９のサイズが樹脂フィルム１３のサイズより大きい場合（ウエーハ１９のサイズ＞樹脂フィルム１３）、図４（Ｂ）はウエーハ１９のサイズと樹脂フィルム１３のサイズが等しい場合（ウエーハ１９のサイズ＝樹脂フィルム１３）、図４（Ｃ）はウエーハ１９のサイズより樹脂フィルム１３のサイズが大きい場合（ウエーハ１９のサイズ＜樹脂フィルム１３）をそれぞれ示している。

【0027】

ウエーハ載置ステップを実施した後、ウエーハが透明体から形成される場合には、図５に示すように、紫外線硬化樹脂１７にウエーハ１９を介して紫外線ランプ２５から紫外線を照射して、支持部材１１上に樹脂フィルム１３及び紫外線硬化樹脂１７を介してウエーハ１９の裏面１９ｂが露出した状態でウエーハ１９を固定するウエーハ固定ステップを実施する。

【0028】

光デバイスウエーハ１９がサファイア基板、ＳｉＣ基板又はＧａＮ基板上にＧａＮ等の発光層を積層して構成される場合、ウエーハ固定ステップでは、ウエーハ裏面１９ｂ側からウエーハ１９を介して紫外線硬化樹脂１７に紫外線を照射する。

【0029】

一方、ウエーハがシリコンウエーハや化合物半導体ウエーハから構成されて透明でない場合には、支持部材１１を例えばガラスからなる透明体から形成し、支持部材１１を介して紫外線硬化樹脂１７に紫外線を照射するようにする。

【0030】

ウエーハ固定ステップ実施後、ウエーハ１９の裏面１９ｂを研削して所定厚みに薄化する薄化ステップを実施する。この薄化ステップは、例えば図６に示すような研削装置２を使用して実施する。図６において、４は研削装置２のベースであり、ベース４の後方にはコラム６が立設されている。コラム６には、上下方向に伸びる一対のガイドレール８が固定されている。

【0031】

この一対のガイドレール８に沿って研削ユニット（研削手段）１０が上下方向に移動可能に装着されている。研削ユニット１０は、スピンドルハウジング１２と、スピンドルハウジング１２を支持する支持部１４を有しており、支持部１４が一対のガイドレール８に沿って上下方向に移動する移動基台１６に取り付けられている。

【0032】

研削ユニット１０は、スピンドルハウジング１２中に回転可能に収容されたスピンドル１８と、スピンドル１８を回転駆動するモータ２０と、スピンドル１８の先端に固定されたホイールマウント２２と、ホイールマウント２２に着脱可能に装着された研削ホイール２４とを含んでいる。

【0033】

図７に示すように、研削ホイール２４はホイールマウント２２に着脱可能に装着されたホイール基台２６と、ホイール基台２６の下端外周部に環状に配設された複数の研削砥石２８とから構成される。

【0034】

再び図６を参照すると、研削装置２は、研削ユニット１０を一対の案内レール８に沿って上下方向に移動するボールねじ３０とパルスモータ３２とから構成される研削ユニット送り機構３４を備えている。パルスモータ３２を駆動すると、ボールねじ３０が回転し、移動基台１６が上下方向に移動される。

【0035】

ベース４の上面には凹部４ａが形成されており、この凹部４ａにチャックテーブル機構３６が配設されている。チャックテーブル機構３６はチャックテーブル３８を有し、図示しない移動機構によりウエーハ着脱位置Ａと、研削ユニット１０に対向する研削位置Ｂとの間でＹ軸方向に移動される。４０，４２は蛇腹である。ベース４の前方側には、研削装置２のオペレータが研削条件等を入力する操作パネル４４が配設されている。

【0036】

以下、研削装置２を使用して実施するウエーハ薄化ステップについて図７を参照して説明する。研削装置２のチャックテーブル３８で支持部材１１を吸引保持し、ウエーハ１９の裏面１９ｂを露出させる。

【0037】

そして、チャックテーブル３８を矢印ａで示す方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール２４を矢印ｂで示す方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させるとともに、研削ユニット送り機構３４を駆動して研削ホイール２４の研削砥石２８をウエーハ１９の裏面１９ｂに接触させる。そして、研削ホイール２４を所定の研削送り速度で所定量研削送りして、ウエーハ１９を所定の厚さ、例えば１００μｍに研削する。

【0038】

薄化ステップ実施後、支持部材１１を、一体化されたウエーハ１９、紫外線硬化樹脂１７及び樹脂フィルム１３からなるウエーハユニット２３から除去する支持部材除去ステップを実施する。

【0039】

この支持部材除去ステップでは、例えば図８に示すように、ウエーハユニット２３の外周縁に沿ってスクレーパー等の工具を支持部材１１と紫外線硬化樹脂１７との界面に差し込むようにすると、ウエーハユニット２３から支持部材１１を容易に剥離することができる。

【0040】

支持部材１１をウエーハユニット２３から剥離する際には、剥離起点部として作用するコーティング面１３ａに弱粘着剤のコーティングが施された樹脂フィルム１３が剥離起点となり、支持部材１１をウエーハユニット２３から容易に剥離することができる。

【0041】

薄化されたウエーハ１９は紫外線硬化樹脂１７及び樹脂フィルム１３を一体化して剛性を有するため、支持部材１１を剥離する際や剥離した後のハンドリング時にウエーハ破損のリスクはほとんど発生しない。

【0042】

支持部材除去ステップ実施後、図９に示すように、ウエーハ１９の裏面１９ｂ側に粘着テープＴを貼着して、粘着テープＴの外周部を環状フレームＦに貼着する転写ステップを実施する。この転写ステップは、支持部材除去ステップを実施する前に行うようにしてもよい。この場合には、転写ステップ実施後支持部材除去ステップを実施する。

【0043】

転写ステップ実施後、図１０（Ａ）に示すように、加熱ランプ２７により紫外線硬化樹脂１７を加熱して紫外線硬化樹脂１７を軟化させる。そして、図１０（Ｂ）に示すように、紫外線硬化樹脂１７を矢印Ｐ方向に引っ張ると、紫外線硬化樹脂１７が軟化しているため、剥離起点部として作用する樹脂フィルム１３とともに紫外線硬化樹脂１７がウエーハ１９上から容易に剥離される。

【0044】

尚、紫外線硬化樹脂１７の加熱は加熱ランプ２７に限定されるものではなく、紫外線硬化樹脂１７に温風を吹き付けるか、又はホットプレート上に紫外線硬化樹脂１７を載置して加熱するようにしてもよい。

【0045】

更に、紫外線硬化樹脂１７は加熱による軟化に限定されるものではなく、湯の中に浸漬することにより紫外線硬化樹脂１７を膨潤させてウエーハ１９から剥離するようにしてもよい。

【0046】

紫外線硬化樹脂除去ステップを実施した後、切削装置を使用してのダイシング、又はレーザ加工装置によるグルービング＋エキスパンド工程、又は改質層の形成＋エキスパンド工程を実施して、光デバイスウエーハ１９を個々の光デバイス２１に分割する。

【0047】

予めウエーハに改質層の形成加工や、又はグルービング加工を施しておき、図１０に示す紫外線硬化樹脂除去ステップ実施後、粘着テープＴをエキスパンドして光デバイスウエーハ１９を個々の光デバイス２１に分割するようにしてもよい。

【0048】

或いは、薄化ステップ実施後にウエーハ１９に改質層形成加工やグルービング加工を施し、図１０に示す紫外線硬化樹脂除去ステップ後に、粘着テープＴをエキスパンドして光デバイスウエーハ１９を個々の光デバイス２１に分割するようにしてもよい。この場合、ウエーハ１９は改質層やグルービング溝によって剛性が低下しているため、本発明の研削方法は特に有効である。

【0049】

（実験１）
下記の支持部材上に下記剥離起点部を密着させた後、剥離起点部上に紫外線硬化樹脂を塗布してサファイアウエーハを載置し、精密プレス機でサファイアウエーハを加圧して支持部材に貼り付けた。その後、紫外線硬化樹脂にサファイアウエーハを介して紫外線を照射してサファイアウエーハを支持部材上に固定した。サファイアウエーハを８０μｍに研削した際のウエーハの割れ及びクラックの有無、更に支持部材の剥離可否を確認して表１に示すような結果を得た。

【0050】

支持部材 ：φ８インチ、厚さ１ｍｍの石英ガラス
剥離起点部 ：厚さ５０μｍの弱粘着剤コーティングＰＥＴフィルム
被加工物 ：φ６インチ、厚さ１ｍｍのサファイアウエーハ

【0051】

【表1】

【0052】

表１から明らかなように、剥離起点部無しの場合は支持部材１１のウエーハユニット２３からの剥離が不可能であったが、剥離起点部を形成した際は、剥離起点部とウエーハサイズのサイズの大小に関わらず、支持部材１１をウエーハユニット２３から剥離することができた。

【符号の説明】

【0053】

１１ 支持部材
１３ 軟粘着剤コーティングされた樹脂フィルム
１７ 紫外線硬化樹脂
１９ 光デバイスウエーハ
２１ 光デバイス
２３ ウエーハユニット
２４ 研削ホイール
２５ 紫外線ランプ
２８ 研削砥石
Ｔ 粘着テープ
Ｆ 環状フレーム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】