(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
ウエーハを保持する保持テーブルと、該保持テーブルに保持されたウエーハを研削する研削手段と、該保持テーブルに接続されたエア源とを有する研削装置を用いてウエーハに凸レンズ形状を形成するウエーハの加工方法であって、
ウエーハと接触する接触面において該凸レンズ形状に対応する凹部を有するとともに該凹部の底面と該エア源とを連通する吸引管を備える支持基板を準備する支持基板準備ステップと、
該支持基板を介してウエーハを該保持テーブルで保持する保持ステップと、
該研削手段をウエーハの研削面に押し当て該凹部にウエーハを押し込む研削負荷と該吸引管を通じて前記保持テーブルにおいてウエーハを吸引する吸引力とによって、ウエーハを該凹部に押し込みながら指定厚みに至るまで研削する研削ステップと、
該凹部にウエーハを押し込む該研削負荷及び該吸引力をなくし、該研削ステップにおいて該凹部に押し込まれていた押し込み部分をウエーハの該研削面に凸レンズ形状として出現させる凸レンズ形状出現ステップと、を備えるウエーハの加工方法。
ウエーハに形成された前記凸レンズ形状の周縁に沿って切り出して該凸レンズ形状を切り出す凸レンズ形状切り出しステップを更に備えることを特徴とする請求項1に記載のウエーハの加工方法。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、上記のような製造方法では、レジスト塗布、露光、エッチング等といった多くの工程と装置とが必要となるため、凸レンズ形状の生産効率が悪く、製造コストもかかるという問題がある。
【0005】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、凸レンズ形状を容易に形成できるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、ウエーハを保持する保持テーブルと、該保持テーブルに保持されたウエーハを研削する研削手段と、該保持テーブルに接続されたエア源とを有する研削装置を用いてウエーハに凸レンズ形状を形成するウエーハの加工方法であって、ウエーハと接触する接触面において該凸レンズ形状に対応する凹部を有する
とともに該凹部の底面と該エア源とを連通する吸引管を備える支持基板を準備する支持基板準備ステップと、該支持基板を介してウエーハを該保持テーブルで保持する保持ステップと、該研削手段をウエーハの該研削面に押し当て該凹部にウエーハを押し込
む研削負荷と該吸引管を通じて前記保持テーブルにおいてウエーハを吸引する吸引力とによって、ウエーハを該凹部に押し込みながら指定厚みに至るまで研削する研削ステップと、該凹部にウエーハを押し込む研削負荷
及び該吸引力をなくし、該研削ステップにおいて該凹部に押し込まれていた押し込み部分をウエーハの該研削面に凸レンズ形状として出現させる凸レンズ形状出現ステップと、を備える。
【0007】
本発明は、ウエーハに形成された上記凸レンズ形状の周縁に沿って切り出して該凸レンズ形状を切り出す凸レンズ形状切り出しステップを更に備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明に係るウエーハの加工方法は、ウエーハを保持する保持テーブルと、保持テーブルに保持されたウエーハを研削する研削手段と、保持テーブルに接続されたエア源とを有する研削装置を用いてウエーハに凸レンズ形状を形成するウエーハの加工方法であって、ウエーハと接触する接触面において凸レンズ形状に対応する凹部を有する支持基板を準備する支持基板準備ステップと、支持基板を介してウエーハを保持テーブルで保持する保持ステップと、研削手段をウエーハの研削面に押し当て凹部にウエーハWを押し込みながら指定厚みに至るまで研削する研削ステップと、凹部にウエーハWを押し込む研削負荷をなくし、研削ステップにおいて凹部に押し込まれていた押し込み部分をウエーハの研削面に凸レンズ形状として出現させる凸レンズ形状出現ステップとを備えたため、凹部にウエーハを押し込みながら研削して、指定厚みに達した時点でウエーハに対する研削負荷を取り除くだけで、ウエーハの研削面に所望の凸レンズ形状を形成することが可能となり、多くの処理工程(例えば、レジスト塗布、露光、エッチング等)や多くの処理装置が不要となり、凸レンズ形状を容易に形成することができる。したがって、凸レンズ形状の生産効率が向上するとともに、製造コストの削減を図ることができる。
【0009】
上記支持基板は、上記凹部の底面と上記エア源とを連通する吸引管を更に備え、上記研削ステップで、凹部にウエーハを押し込む研削負荷と吸引管を通じて上記保持テーブルにおいてウエーハを吸引する吸引力とによって、ウエーハを凹部に押し込みながら研削する
ため、研削負荷と吸引力との相乗効果によって、凹部にウエーハを確実に押し込みながら指定厚みに薄化でき、所望の凸レンズ形状を容易に形成することが可能となる。
【0010】
本発明は、保持テーブルと分割手段とを少なくとも備える加工装置を用いて、ウエーハに形成された上記凸レンズ形状の周縁に沿って切り出して凸レンズ形状を切り出す凸レンズ形状切り出しステップを更に備えたため、ウエーハから凸レンズ形状を精度よく取得することが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【0012】
1 第1の実施形態
図1に示す研削装置10は、被加工物であるウエーハWを研削する研削装置の一例である。研削装置10は、Y軸方向に延在する装置ベース11と、装置ベース11のY軸方向後部側に立設されたコラム12と、装置ベース11の上に配設されウエーハWを保持する保持テーブル13と、保持テーブル13に保持されたウエーハWを研削する研削手段14と、研削手段14を保持テーブル13に対して接近及び離反する研削送り方向(Z軸方向)に研削送りする研削送り手段15と、保持テーブル13に接続されたエア源16とを有する。
【0013】
保持テーブル13の上面は、ウエーハWを吸引保持する保持面13aとなっている。保持テーブル13には、エア源16が接続されており、エア源16の吸引力を保持面13aに作用させることができる。保持テーブル13の下方には、図示してないが、保持テーブル13を回転させる回転手段と、保持テーブル13をY軸方向に移動させる移動手段とが接続されている。
【0014】
研削手段14は、コラム12の前方において研削送り手段15によって昇降可能に支持されている。研削手段14は、Z軸方向の軸心を有するスピンドル140と、スピンドル140の外周を囲繞するスピンドルハウジング141と、スピンドル140の一端に取り付けられたモータ142と、スピンドルハウジング141を保持するホルダ143と、マウント144を介してスピンドル140の下端に装着された研削ホイール145と、研削ホイール145の下部に円環状に固着された研削砥石146とを備えている。モータ142がスピンドル140を回転させることにより、研削ホイール145を所定の回転速度で回転させることができる。
【0015】
研削送り手段15は、Z軸方向に延在するボールネジ150と、ボールネジ150の一端に接続されたモータ151と、ボールネジ150と平行に延在する一対のガイドレール152と、一方の面に研削手段14が連結された昇降板153とを備えている。一対のガイドレール152は、昇降板153の他方の面が摺接し、昇降板153の他方の面側に形成されたナットにはボールネ150が螺合している。研削送り手段15は、モータ151によってボールネジ150が回動すると、一対のガイドレール152に沿って昇降板153をZ軸方向に移動させることにより、研削手段14をZ軸方向に昇降させることができる。
【0016】
次に、研削装置10を用いてウエーハWに凸レンズ形状を形成するウエーハの加工方法の第1例について説明する。ウエーハWは、被加工物の一例であって、円形板状の基板を有しており、その上面が研削砥石146によって研削される研削面Waとなっている。一方、研削面Waと反対側の面は、保持テーブル13に保持される下面Wbとなっている。ウエーハWを構成する基板の材質は、例えば、シリコン、ゲルマニウム、サファイア等である。研削前のウエーハWの厚みは、特に限定されず、数百μm(例えば300μm〜800μm)に形成されている。
【0017】
(1)支持基板準備ステップ
図2に示すように、円形板状の支持基板1を準備する。第1例の支持基板1は、
図1に示したウエーハWを下方から支持する支持部材であり、ウエーハWと相似形の第1の保護テープ1aと第2の保護テープ1bとが貼り合わせられた2層構造となっている。第1の保護テープ1aの上面は、ウエーハWの下面Wbと接触する接触面2aとなっており、この接触面2aにおいて凸レンズ形状に対応する凹部3を複数有する。凹部3の形状や数は特に限られず、製造しようとする所望の凸レンズ形状の厚みや外径などに応じて適宜変更可能である。一方、第2の保護テープ1bには、特に何も形成されておらず、その下面2b側が保持テーブル13に保持される。第1の保護テープ1a及び第2の保護テープ1bの材質は、特に限定されず、例えば3次元造型機を用いて樹脂で形成してもよい。
【0018】
(2)保持ステップ
図3に示すように、支持基板1の接触面2aにウエーハWの下面Wbを貼り合わせるとともに、支持基板1の下面2b側から保持テーブル13の保持面13aに載置する。このとき、支持基板1の各凹部3がウエーハWの下面Wbによって密閉されて中空となる。そして、
図1に示したエア源16の吸引力を保持テーブル13の保持面13aに作用させることにより、支持基板1を介して保持テーブル13の保持面13aでウエーハWを吸引保持する。
【0019】
(3)研削ステップ
ウエーハWを保持した保持テーブル13を
図1に示した研削手段14の下方に移動させる。次いで、保持テーブル13を回転させるとともに、研削ホイール145を所定の方向に回転させながら、研削送り手段15によって研削ホイール145を保持テーブル13の保持面13aに接近する方向に下降させる。回転しながら下降する研削砥石146でウエーハWの研削面Waを押し当て指定厚みに至るまで研削を行う。指定厚みとしては、例えば200μm以下の仕上げ厚みに設定されている。
【0020】
研削ステップでは、
図4に示すように、ウエーハWの研削面Waに研削負荷がかかって支持基板1の凹部3にウエーハWが押し込まれる。つまり、研削動作によりウエーハWに対する研削負荷が下方にかかるため、密閉され中空の状態となった各凹部3にウエーハWの下面Wb側が押し込まれていき、例えば半球状の押し込み部分4が形成される。
【0021】
(4)凸レンズ形状出現ステップ
図5に示すように、ウエーハWを指定厚みに薄化したら、支持基板1の凹部3に対するウエーハWの押し込む研削負荷をなくすことにより、上記研削ステップにおいて凹部3に押し込まれていた押し込み部分4をウエーハWの研削面Wa側に浮き上がらせて、凸レンズ形状5として出現させる。すなわち、
図1に示した研削送り手段15によって研削手段14を保持テーブル13から離反する方向に上昇させることにより、ウエーハWの研削面Waにかかっていた研削負荷を取り除くと、各凹部3にウエーハWが押し込まれなくなり、ウエーハWが有する弾性によって下面Wbが平坦になるとともに、
図6に示すように、ウエーハWの研削面Waに複数の凸レンズ形状5が出現する。このようにして所望の凸レンズ形状5がウエーハWの研削面Waの全面に出現したら、凸レンズ形状出現ステップが
完了する。100μmを超える凸部の形成するための負荷はウエーハWに割れやダメージを与えることが懸念されることから、凸レンズ形状5の高さの上限としては、例えば100μmである。また、凸レンズ形状5の外径は、例えばφ6〜φ25mmの範囲に設定されている。
【0022】
(5)凸レンズ形状切り出しステップ
凸レンズ形状出現ステップを実施した後、例えば、
図7(a)に示す加工装置20を用いて、ウエーハWに形成された凸レンズ形状5の周縁5cに沿って切り出して個々の凸レンズ形状5を切り出す。加工装置20は、レーザ加工装置であって、凸レンズ形状5を切り出す分割手段となるレーザ加工ヘッド21と、ウエーハWを保持する保持テーブル23とを少なくとも備えている。保持テーブル23の上面は、図示しない吸引源からの吸引作用を受けてウエーハWを吸引保持する保持面23aとなっている。
【0023】
レーザ加工ヘッド21は、ウエーハWに対して吸収性を有する波長のレーザビーム22を発振する発振器が接続されている。レーザ加工ヘッド21の内部には、発振器から発振されたレーザビーム22を集光するための集光レンズが内蔵されている。レーザ加工ヘッド21は、鉛直方向に移動可能となっており、レーザビーム22の集光位置を調整することができる。
【0024】
加工装置20を用いてウエーハWから凸レンズ形状5を切り出す際には、保持テーブル23の保持面23aにウエーハWの下面Wb側を載置して、保持面23aでウエーハWを吸引保持し、ウエーハWの研削面Wa側を上向きに露出させる。レーザビーム22を照射しようとする位置にレーザ加工ヘッド21の位置を合わせるとともにレーザ加工ヘッド21をウエーハWに接近する方向に下降させ、レーザビーム22の集光点を所望の位置に位置づける。
【0025】
レーザ加工ヘッド21は、ウエーハWの研削面Wa側から凸レンズ形状5の周縁5cに沿って円形にレーザビーム22を1回または複数回に分けて照射することにより、ウエーハWの研削面Waから下面Wbにかけて完全切断して、
図7(b)に示す凸レンズ形状5を切り出す。そして、ウエーハWの研削面Waにおける全ての凸レンズ形状5の周縁5cに沿って上記同様のレーザ加工を繰り返し行い、複数の凸レンズ形状5を切り出す。このように、本発明によれば、ウエーハWから凸レンズ形状5を精度よく取得することが可能となる。なお、第1例の凸レンズ形状切り出しステップでは、レーザ加工によって複数の凸レンズ形状5を切り出した場合を説明したが、ウエーハWを後述する切削加工によって複数の凸レンズ形状5を切り出してもよい。
【0026】
このように、本発明に係るウエーハの加工方法の第1例では、研削ステップを実施して研削手段14をウエーハWの研削面Waに押し当てながら研削して指定厚みに達したら、凸レンズ形状出現ステップを実施することによりウエーハWに対する研削負荷を取り除き、凹部3に押し込まれていたウエーハWの押し込み部分4を研削面Wa側に浮き上がらせ、研削面Waに凸レンズ形状5として出現させるように構成したため、多くの処理工程(例えば、レジスト塗布、露光、エッチング等)や多くの処理装置が不要となり、所望の凸レンズ形状5を容易に形成することが可能となる。したがって、凸レンズ形状5の生産効率が向上するとともに、製造コストの削減を図ることができる。
【0027】
2 第2の実施形態
次に、
図1に示した研削装置10を用いて、ウエーハW1に凸レンズ形状を形成するウエーハの加工方法の第2例について説明する。ウエーハW1は、上記ウエーハWと同様の構成であるため、共通の符号を付している。
【0028】
(1)支持基板準備ステップ
図8に示すように、円形板状の支持基板6を準備する。支持基板6は、ウエーハW1を下方から支持するウエーハW1と相似形の支持部材であり、1層構造となっている。支持基板6は、ウエーハW1と接触する接触面7aにおいて凸レンズ形状に対応する凹部8を複数有する。凹部8は、所望の凸レンズ形状に合わせて予め半球状に形成されている。凹部8についても、形状や数は特に限られず、製造しようとする所望の凸レンズ形状の厚みや外径などに応じて適宜変更可能である。
【0029】
支持基板6は、凹部8の底面80とエア源16とを連通させる吸引管9を備えている。吸引管9は、凹部8の底面80から支持基板6の下面7bにかけて貫通して形成されている。吸引管9は、
図9に示す保持テーブル13の内部を通じてエア源16に連通する構成となっている。図示していないが、エア源16と吸引管9との間にはバルブが配設されている。そして、バルブを開くことにより、凹部8の底面80とエア源16とを連通させ、吸引管9を通じて底面80に吸引作用を発揮させることができる。支持基板6は、例えば3次元造型機を用いて樹脂で形成してもよい。
【0030】
(2)保持ステップ
図9に示すように、支持基板6の接触面7aにウエーハW1の下面Wbを貼り合わせるとともに、支持基板6の下面7b側から保持テーブル13の保持面13aに載置する。このとき、支持基板6の各凹部7がウエーハW1の下面Wbによって密閉された半球状の空間となる。続いて、バルブを開くことにより、凹部8の底面80とエア源16とを連通させ、吸引管9を通じて凹部8の底面80に吸引作用を発揮させることにより、支持基板6を介して保持テーブル13の保持面13aでウエーハW1を吸引保持する。
【0031】
(3)研削ステップ
ウエーハW1を保持した保持テーブル13を回転させるとともに、研削ホイール145を所定の方向に回転させながら、研削送り手段15によって研削ホイール145を保持テーブル13の保持面13aに接近する方向に下降させる。第2例の研削ステップでは、研削手段14によるウエーハW1を押し込む研削負荷と
図9に示した吸引管9を通じて保持テーブル13においてウエーハW1を吸引する吸引力とによって、ウエーハW1を凹部8に押し込みながら指定厚みに至るまで研削を行う。つまり、
図10に示すように、研削動作によりウエーハW1に対する研削負荷が下方にかかる上、吸引管9を通じて凹部8の直上におけるウエーハW1の下面Wb側が下方に吸引されるため、研削負荷と吸引力とが同じ方向(下向き)に作用することから、ウエーハW1の下面Wb側が確実に凹部8に押し込まれ半球状の押し込み部分4Aが形成される。指定厚みとしては、第1例と同様に、例えば200μm以下の仕上げ厚みに設定されている。
【0032】
(4)凸レンズ形状出現ステップ
図11に示すように、ウエーハW1を指定厚みに薄化したら、支持基板6の凹部8に対するウエーハW1の押し込む研削負荷をなくすことにより、上記研削ステップにおいて凹部8に押し込まれていた押し込み部分4AをウエーハW1の研削面Wa側に浮き上がらせて、凸レンズ形状5Aとして出現させる。すなわち、
図1に示した研削送り手段15によって研削手段14を保持テーブル13から離反する方向に上昇させるとともに、バルブを閉じて凹部8の底面80とエア源16との連通を遮断することで、ウエーハW1の研削面Waにかかっていた研削負荷を取り除き、かつ、ウエーハW1の下面Wbを吸引する吸引力がなくなる。その結果、各凹部8にウエーハW1が押し込まれなくなり、ウエーハW1が有する弾性によって下面Wbが平坦になるとともに、
図12に示すように、ウエーハW1の研削面Waに複数の凸レンズ形状5Aが出現する。このようにして所望の凸レンズ形状5AがウエーハW1の研削面Waの全面に出現したら、凸レンズ形状出現ステップが完了する。凸レンズ形状5の高さの上限や外径は、第1例と同様である。
【0033】
第2例においては、研削負荷がなくてもエア源16の吸引力のみでウエーハW1を凹部8に押し込んで半球状の押し込み部分4Aを形成することできる。この場合、
図1に示した研削装置10では、研削送り手段15を制御することにより、回転する研削ホイール145を保持テーブル13の保持面13aに接近する方向にウエーハW1の仕上げ厚みとなる位置まで下降させてから、研削砥石146と保持テーブル13とを相対移動させることによって研削砥石146をウエーハW1の側面側から切り込ませて研削するクリープフィード研削を行うとよい。その後は、上記凸レンズ形状出現ステップを実施することで所望の凸レンズ形状5Aを形成することができる。
【0034】
(5)凸レンズ形状切り出しステップ
凸レンズ形状出現ステップを実施した後、例えば、
図13(a)に示す加工装置30を用いて、ウエーハW1から個々の凸レンズ形状5Aを切り出す。加工装置30は、切削装置であって、凸レンズ形状5Aを切り出す分割手段となる切削手段31と、ウエーハW1を保持する保持テーブル33とを少なくとも備えている。
【0035】
切削手段31は、ウエーハW1の研削面Waに対して平行な方向の軸心を有するスピンドルの先端に装着された切削ブレード32を少なくとも備えており、スピンドルが回転することにより、切削ブレード32も回転する構成となっている。切削手段31には、図示しない昇降手段が接続されており、切削手段31を鉛直方向に昇降させることができる。第2例では、切削手段31により、例えば
図12に示す格子状の分割予定領域Sに沿って凸レンズ形状5Aを切り出すものとする。
【0036】
保持テーブル33の上面は、図示しない吸引源からの吸引作用を受けてウエーハW1を吸引保持する保持面33aとなっている。この保持面33aには、
図12で示した分割予定領域Sに対応させた位置に、切削ブレード32の刃先を逃がすための逃げ溝34を形成しておくとよい。
【0037】
図13(a)に示すように、保持テーブル33の保持面33aにウエーハW1の下面Wb側を載置して、保持面33aでウエーハW1を吸引保持し、ウエーハW1の研削面Wa側を上向きに露出させる。保持テーブル33と切削手段31とを相対的に移動させながら、切削手段31は、切削ブレード32をウエーハW1の研削面Waに対して平行な方向の軸心を中心として例えば矢印A方向に回転させながら、ウエーハW1の研削面Waに接近する方向に下降させて切削ブレード32をウエーハW1の研削面Wa側から切り込ませる。
【0038】
このとき、回転する切削ブレード32を保持面33aに形成された逃げ溝34に至るまで切り込ませて
図12に示した分割予定領域Sに沿って切削して、ウエーハW1の研削面Waから下面Wbにかけて完全切断することにより、
図13(b)に示す凸レンズ形状5Aを切り出す。そして、全ての分割予定領域Sに沿って切削を行い、複数の凸レンズ形状5Aを切り出す。第2例の凸レンズ形状切り出しステップは、保持テーブル33の保持面33aにウエーハW1の下面Wbを保持して研削面Wa側を露出させて実施した場合を説明したが、この場合に限定されない。例えば、ウエーハW1の研削面Waに保護テープを貼着して、保護テープ側を保持面33aで保持して下面Wb側から切削ブレード32で切削を行い、複数の凸レンズ形状5Aを切り出すようにしてもよい。また、ウエーハW1の下面Wbに保護テープを貼着し、保護テープ側を保持面33aで保持して研削面Wa側を露出させて、研削面Wa側から切削ブレード32で切削を行い、複数の凸レンズ形状5Aを切り出すようにしてもよい。この場合は、下面Wbに貼着された保護テープに切削ブレード32が切り込まれるため、上記逃げ溝34を備えない保持テーブルを使用してもよい。第2例の凸レンズ形状切り出しステップでは、切削によって複数の凸レンズ形状5Aを
切り出した場合を説明したが、ウエーハW1を第1例の加工装置20を用いてレーザ加工することにより複数の凸レンズ形状5Aを切り出してもよい。
【0039】
本発明に係るウエーハの加工方法の第2例は、支持基板6の凹部8の底面80にエア源16と底面80とを連通させる吸引管9を備え、研削ステップを実施するときには、凹部8にウエーハW1を押し込む研削負荷と吸引管9を通じて保持テーブル13においてウエーハW1を吸引する吸引力とによって、ウエーハW1を凹部8に押し込みながら研削するため、研削負荷と吸引力との相乗効果によって、凹部8にウエーハW1を確実に押し込みながら指定厚みに薄化でき、所望の凸レンズ形状5Aを容易に形成することが可能となる。
【符号の説明】
【0040】
1:支持基板 1a:第1の保護テープ 1b:第2の保護テープ
3:凹部 4,4A:押し込み部分 5,5A:凸レンズ形状 6:支持基板
8:凹部 80:底面 9:吸引管
10:研削装置 11:装置ベース 12:コラム 13:保持テーブル
14:研削手段 140:スピンドル 141:スピンドルハウジング 142:モータ
143:ホルダ 144:マウント 145:研削ホイール 146:研削砥石
15:研削送り手段 150:ボールネジ 151:モータ 152:ガイドレール
153:昇降板 16:エア源
20:加工装置 21:レーザ加工ヘッド 22:レーザビーム 23:保持テーブル
30:加工装置 31:切削手段 32:切削ブレード 34:保持テーブル
34:逃げ溝