特開 2025-139633 積層ウェーハの加工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025139633

(43)【公開日】2025-09-29

(54)【発明の名称】積層ウェーハの加工方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20250919BHJP

   B24B 7/04 20060101ALI20250919BHJP

   B24B 49/02 20060101ALI20250919BHJP

   B24B 49/12 20060101ALI20250919BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 601Z

B24B7/04 Z

B24B49/02 Z

B24B49/12

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024038573

(22)【出願日】2024-03-13

(71)【出願人】

【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】100172281

【弁理士】

【氏名又は名称】岡本 知広

(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】100206553

【弁理士】

【氏名又は名称】笠原 崇廣

(74)【代理人】

【識別番号】100189773

【弁理士】

【氏名又は名称】岡本 英哲

(74)【代理人】

【識別番号】100184055

【弁理士】

【氏名又は名称】岡野 貴之

(74)【代理人】

【識別番号】100185959

【弁理士】

【氏名又は名称】今藤 敏和

(72)【発明者】

【氏名】小松 淳

【テーマコード（参考）】

3C034

3C043

5F057

【Ｆターム（参考）】

3C034AA13

3C034AA19

3C034BB92

3C034BB93

3C034CA03

3C034CA04

3C034CA22

3C034CA30

3C034CB01

3C034DD10

3C034DD20

3C043BA03

3C043BA09

3C043BA12

3C043BA15

3C043CC03

3C043CC11

3C043DD06

5F057AA05

5F057BA19

5F057CA09

5F057DA17

5F057GB02

5F057GB13

(57)【要約】

【課題】積層ウェーハの第１ウェーハにエッジトリミングを施す際に、積層ウェーハの外周部の全体に亘って第１ウェーハを完全に除去するが第２ウェーハの外周部が露出しない様に接合層を残存させる。
【解決手段】積層ウェーハの加工方法であって、第１ウェーハの外周部に第２ウェーハには至らず且つ第１ウェーハが残存する深さを有する第１段差部を形成する第１切削工程と、第２切削ブレードの下端を接合層が存在する位置に位置付けた状態で保持テーブルを回転軸の周りに回転させることによって、積層ウェーハの外周部を除去する第２切削工程と、を備え、第２切削工程では、第２切削ブレードの下端の速度ベクトルの向きが第２切削ブレードの下端に対応する位置での積層ウェーハの速度ベクトルの向きと逆となる様に、第２切削ブレード及び保持テーブルを回転させる積層ウェーハの加工方法を提供する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１ウェーハと第２ウェーハとが接合層を間に挟んで積層された積層ウェーハの加工方法であって、
所定の回転軸の周りに回転可能な保持テーブルで該第１ウェーハが露出する様に該積層ウェーハを保持する保持工程と、
該保持工程の後、第１スピンドルの先端部に装着された第１切削ブレードを該第１スピンドルの周りに回転させると共に該第１切削ブレードを該第１ウェーハの外周部に切り込ませた状態で該保持テーブルを該回転軸の周りに回転させることによって、該第１ウェーハの外周部に該第２ウェーハには至らず且つ該第１ウェーハが残存する深さを有する第１段差部を形成する第１切削工程と、
該第１切削工程の後、第２スピンドルの先端部に装着された第２切削ブレードを該第２スピンドルの周りに回転させると共に該第２切削ブレードの下端を該積層ウェーハの厚さ方向において該第１段差部の底面よりも該第２ウェーハに近く且つ該接合層が存在する位置に位置付けた状態で該保持テーブルを該回転軸の周りに回転させることによって、該積層ウェーハの該外周部を除去する第２切削工程と、
を備え、
該第２切削工程では、該第２切削ブレードの該下端の速度ベクトルの向きが該下端に対応する位置での該積層ウェーハの速度ベクトルの向きと逆となる様に、該第２切削ブレード及び該保持テーブルを回転させることを特徴とする積層ウェーハの加工方法。

【請求項2】

該第１切削工程の後、且つ、該第２切削工程の前に、該第１段差部の底面と、該第２ウェーハと、の間に残存する該第１ウェーハの残存厚を測定する残存厚測定工程を更に備え、
該第２切削工程では、該残存厚測定工程で得られた該残存厚に基づいて、該第２切削ブレードの該下端の位置を設定することを特徴とする請求項１に記載の積層ウェーハの加工方法。

【請求項3】

該残存厚測定工程では、該積層ウェーハに接触することなく厚さを測定可能な非接触膜厚計で該第１段差部の該残存厚を測定することを特徴とする請求項２に記載の積層ウェーハの加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、第１ウェーハと第２ウェーハとが接合層を間に挟んで積層された積層ウェーハの加工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、加工対象となる被加工物として、両面の外周部に面取り部（ベベル部とも称される）をそれぞれ有する第１ウェーハと第２ウェーハとが接合層を介して重なる様に接合された積層ウェーハを取り扱う場合が増加している。

【0003】

積層ウェーハの第１ウェーハを研削により薄化する前には、切削ブレードを用いて第１ウェーハの外周部にエッジトリミングを施すことで、周方向の全体に亘って第１ウェーハの両面の面取り部を除去することが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0004】

第１ウェーハの外周部にエッジトリミングを施す際、切削ブレードで第２ウェーハを切削することなく第１ウェーハのみを切削するために、切削ブレードの下端を第１ウェーハと接合層との境界に対応する高さに位置付けて第１ウェーハの外周部を切削すると、第１ウェーハにおいてエッジトリミングが施された環状領域のうち接合層に接する領域が完全には切削除去されずに一部残存することがある。

【0005】

そして、第１ウェーハにおけるこの残存領域と、接合層と、の間において、接合不良によるボイドが生じている場合には、後続する工程においてエッジトリミング後の積層ウェーハに対して熱処理を施すときに、積層ウェーハに不具合が生じる。それゆえ、エッジトリミングが施された環状領域では、第１ウェーハを完全に切削除去することが望ましい。

【0006】

そこで、第１ウェーハのうちエッジトリミングが施された環状領域での第１ウェーハの残存領域を無くすことを目的として、切削ブレードの下端を第２ウェーハの位置まで下げることにより、第１ウェーハ及び接合層に加えて、第２ウェーハの外周部のうち接合層近傍の領域を切削することも考えられる。

【0007】

しかし、この様な切削を行うことで第２ウェーハの外周部を露出させると、後続するエッチング工程（具体的には、第１ウェーハを研削加工する際に第１ウェーハの被研削面に生じた研削ダメージを除去するためのエッチング工程）において、第２ウェーハの外周部もエッチングされることになる。

【0008】

第２ウェーハの接合層近傍に位置する一面にデバイスが形成されている場合には、第２ウェーハの外周部がエッチングされると、第２ウェーハの一面の外周部近傍に位置するデバイスが破損するという不具合が生じる。

【0009】

それゆえ、エッジトリミングでは、第２ウェーハを切削することなく、第２ウェーハの一面の外周部が露出しない様に第２ウェーハの一面の外周部の全体に亘って接合層を残存させることが好ましい。

【0010】

しかし、エッジトリミングでは、切削ブレードを用いた切削加工の性質上、積層ウェーハの周方向においてある程度の切り込み深さのばらつきが生じ得る。それゆえ、積層ウェーハの外周部の全体に亘って第１ウェーハを完全に除去するが第２ウェーハの外周部が露出しない様に接合層を残存させるという加工制御が容易ではないという事情がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【特許文献1】特開２０１７－９２４１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

本発明は係る問題点に鑑みてなされたものであり、積層ウェーハの第１ウェーハにエッジトリミングを施す際に、積層ウェーハの外周部の全体に亘って第１ウェーハを完全に除去するが第２ウェーハの外周部が露出しない様に接合層を残存させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明の一態様によれば、第１ウェーハと第２ウェーハとが接合層を間に挟んで積層された積層ウェーハの加工方法であって、所定の回転軸の周りに回転可能な保持テーブルで該第１ウェーハが露出する様に該積層ウェーハを保持する保持工程と、該保持工程の後、第１スピンドルの先端部に装着された第１切削ブレードを該第１スピンドルの周りに回転させると共に該第１切削ブレードを該第１ウェーハの外周部に切り込ませた状態で該保持テーブルを該回転軸の周りに回転させることによって、該第１ウェーハの外周部に該第２ウェーハには至らず且つ該第１ウェーハが残存する深さを有する第１段差部を形成する第１切削工程と、該第１切削工程の後、第２スピンドルの先端部に装着された第２切削ブレードを該第２スピンドルの周りに回転させると共に該第２切削ブレードの下端を該積層ウェーハの厚さ方向において該第１段差部の底面よりも該第２ウェーハに近く且つ該接合層が存在する位置に位置付けた状態で該保持テーブルを該回転軸の周りに回転させることによって、該積層ウェーハの該外周部を除去する第２切削工程と、を備え、該第２切削工程では、該第２切削ブレードの該下端の速度ベクトルの向きが該下端に対応する位置での該積層ウェーハの速度ベクトルの向きと逆となる様に、該第２切削ブレード及び該保持テーブルを回転させる積層ウェーハの加工方法が提供される。

【0014】

好ましくは、積層ウェーハの加工方法は、該第１切削工程の後、且つ、該第２切削工程の前に、該第１段差部の底面と、該第２ウェーハと、の間に残存する該第１ウェーハの残存厚を測定する残存厚測定工程を更に備え、該第２切削工程では、該残存厚測定工程で得られた該残存厚に基づいて、該第２切削ブレードの下端の位置を設定する。

【0015】

また、好ましくは、該残存厚測定工程では、該積層ウェーハに接触することなく厚さを測定可能な非接触膜厚計で該第１段差部の該残存厚を測定する。

【発明の効果】

【0016】

本発明の一態様に係る積層ウェーハの加工方法では、第１切削工程において、第２ウェーハには至らず且つ接合層が残存する深さを有する第１段差部を形成した後、第２切削工程において、第２切削ブレードの下端の速度ベクトルの向きが第２切削ブレードの下端に対応する位置での積層ウェーハの速度ベクトルの向きと逆となる様に、第２切削ブレード及び保持テーブルを回転させること（即ち、所謂アップカット）により、第１段差部の底面よりも第２ウェーハに近い位置にある接合層を切削する。

【0017】

アップカットでは、ダウンカットに比べて切削ブレードが切削対象に食い付き難いので切削負荷が大きくなり、切削ブレードは接合層から離れる方向（例えば、上方）に逃げやすくなる。また、接合層を構成する材料は、一般的に、第１ウェーハ及び第２ウェーハに比べて切削負荷が高いことも、切削ブレードが接合層から離れる方向に逃げやすくなる原因となる。

【0018】

それゆえ、第２切削工程において、第２切削ブレードの下端を第１段差部の底面よりも第２ウェーハに近く且つ接合層が存在する位置に位置付けた状態で積層ウェーハをアップカットにより切削すれば、接合層での高い切削負荷に起因して、積層ウェーハの周方向全体に亘って接合層を完全に除去することなく（即ち、接合層を残存させると共に）第１ウェーハを完全に除去できる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】積層ウェーハの加工方法を示すフロー図である。

【図2】保持工程を示す一部断面側面図である。

【図3】図３（Ａ）は第１切削工程を示す平面図であり、図３（Ｂ）は第１切削工程を示す一部断面側面図である。

【図4】第１段差部を拡大して示す積層ウェーハの外周部の断面図である。

【図5】図５（Ａ）は残存厚測定工程を示す平面図であり、図５（Ｂ）は残存厚測定工程を示す一部断面側面図である。

【図6】図６（Ａ）は第２切削工程を示す平面図であり、図６（Ｂ）は第２切削工程を示す一部断面側面図である。

【図7】第２切削工程を示す拡大断面図である。

【図8】第２段差部を拡大して示す積層ウェーハの外周部の断面図である。

【図9】図９（Ａ）はダウンカットにより第２切削工程を行う第１比較例を示す模式図であり、図９（Ｂ）はダウンカットにより第２切削工程を行う第２比較例を示す模式図である。

【図10】アップカットにより第２切削工程を行う様子を示す模式図である。

【図11】ダウンカットとアップカットとの差異を確認した実験結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

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、積層ウェーハ１１（図２参照）の加工方法を示すフロー図である。本実施形態では、保持工程Ｓ１０、第１切削工程Ｓ２０、残存厚測定工程Ｓ３０、及び、第２切削工程Ｓ４０の順に各工程を行う。まず、当該加工方法の加工対象となる積層ウェーハ１１について説明する。

【0021】

積層ウェーハ１１は、それぞれ円盤状の第１ウェーハ１３及び第２ウェーハ１５を有する。第１ウェーハ１３及び第２ウェーハ１５の各々は、ＳＥＭＩ（Semiconductor Equipment and Materials International）規格等の所定の規格で定められた同一の径（例えば、３００±０．２ｍｍ）を有するシリコン単結晶基板を含む。

【0022】

第１ウェーハ１３は、厚さ方向においてそれぞれ反対側に位置し各々円形の表面１３ａ及び裏面１３ｂを有する。同様に、第２ウェーハ１５も、厚さ方向においてそれぞれ反対側に位置し各々円形の表面１５ａ及び裏面１５ｂを有する。

【0023】

第１ウェーハ１３の表面１３ａ及び裏面１３ｂの各外周部には面取り部が形成されている。図２では、面取り部が誇張されている。なお、第１ウェーハ１３の裏面１３ｂに対しては、第２切削工程Ｓ４０の後に、研削加工を施すことが予定されている。

【0024】

本実施形態では、第２ウェーハ１５の表面１５ａ及び裏面１５ｂの各外周部にも、同様に面取り部が形成されている。但し、第２ウェーハ１５は、表面１５ａ及び裏面１５ｂの各外周部に面取り部を有しなくてもよい。

【0025】

第１ウェーハ１３及び第２ウェーハ１５において厚さに対する径の比は十分に大きく、面取り部が形成されている領域は外周部の極狭い領域である。例えば、面取り部は、それぞれ３００ｍｍの径を有する第１ウェーハ１３及び第２ウェーハ１５において、外周縁１３ｃ，１５ｃから半径方向で幅１．０ｍｍ未満の範囲に形成されている。

【0026】

第１ウェーハ１３の表面１３ａのうち第１ウェーハ１３の径方向において面取り部よりも中心側には、それぞれＩＣ（Integrated Circuit）等の複数のデバイス（不図示）が形成されている。

【0027】

同様に、第２ウェーハ１５の表面１５ａのうち第２ウェーハ１５の径方向において面取り部よりも中心側には、ＩＣ等の複数のデバイス（不図示）が形成されている。但し、第２ウェーハ１５にはデバイスが設けられていなくてもよい。

【0028】

この場合、第２ウェーハ１５は、第１ウェーハ１３の薄化工程において第１ウェーハ１３を支持する支持基板として機能する。支持基板としては、第１ウェーハ１３と略同径の基板であればよく、半導体、樹脂、金属、セラミックス、ガラス等で形成されてよい。

【0029】

第２ウェーハ１５にデバイスが設けられていない場合、エッジトリミング後に行われるエッチング工程で第２ウェーハ１５の表面１５ａの外周部近傍に位置するデバイスが破損するという不具合は生じない。それゆえ、第２ウェーハ１５が露出する様に、第１ウェーハ１３及び接合層１７の外周部を除去しても差し支えない様に思われるかもしれない。

【0030】

しかし、第２ウェーハ１５が露出する様に積層ウェーハ１１に対してエッジトリミングを施す場合、ほぼ必然的に第２ウェーハ１５の表面１５ａが切削されることになるので、第１ウェーハ１３を第２ウェーハ１５から剥離して第２ウェーハ１５を再利用することはできず、第２ウェーハ１５を破棄せざるを得ないこととなる。

【0031】

従って、第２ウェーハ１５にデバイスが設けられていない場合であっても、積層ウェーハ１１の第１ウェーハ１３にエッジトリミングを施す際に、積層ウェーハ１１の外周部の全体に亘って第１ウェーハ１３を完全に除去するが第２ウェーハ１５の外周部が露出しない様に接合層１７を残存させることには、支持基板を再利用できるという利点がある。

【0032】

第１ウェーハ１３の表面１３ａと、第２ウェーハ１５の表面１５ａとは、表面１３ａ及び表面１５ａの各中心が略一致する様に位置合わせされている。また、表面１３ａ及び表面１５ａは、接合層１７を介して接合されている。つまり、積層ウェーハ１１では、第１ウェーハ１３と第２ウェーハ１５とが接合層１７を間に挟んで積層されている。

【0033】

接合層１７は、例えば、酸化シリコン等の酸化膜、窒化シリコン等の窒化膜、酸窒化シリコン等の酸窒化膜、エポキシ樹脂等の接着剤で構成された樹脂膜である。本実施形態の接合層１７は、第１ウェーハ１３の表面１３ａに設けられ、パッシベーション膜等として機能する酸化膜である。

【0034】

但し、接合層１７は、第２ウェーハ１５の表面１５ａに設けられてもよいし、表面１３ａ及び表面１５ａの各々に設けられてもよい。また、接合層１７は、第１ウェーハ１３及び第２ウェーハ１５を接合するために、第１ウェーハ１３及び第２ウェーハ１５とは別途に設けられた膜であってもよい。

【0035】

例えば、接合層１７は、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等により第１ウェーハ１３及び第２ウェーハ１５とは別途に設けられた膜である。この別途の接合層１７は、酸化膜、窒化膜、酸窒化膜等であり、第１ウェーハ１３の表面１３ａ及び／又は第２ウェーハ１５の表面１５ａに形成される。

【0036】

接合層１７が酸化膜等の無機膜である場合、この無機膜はシリコン単結晶基板に比べて硬い。それゆえ、切削時には高い切削負荷に起因して、切削ブレード（例えば、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示す第２切削ブレード２４）は、接合層１７から離れる様に（例えば上方へ）逃げやすくなる。

【0037】

また、接合層１７がエポキシ樹脂等の樹脂膜である場合、接合層１７は無機膜に比べて硬くはないが、接合層１７の切削時には第２切削ブレード２４が目詰まりを起こし易くなることで、切削負荷が高くなる。この高い切削負荷に起因して、第２切削ブレード２４は、無機膜の場合と同様に、接合層１７から離れる様に逃げやすくなる。

【0038】

なお、本実施形態の接合層１７は、表面１３ａの径方向において表面１３ａの各中心から面取り部の所定位置までの円形領域に設けられており、第１ウェーハ１３の外周縁１３ｃには達していない。それゆえ、接合層１７は、第２ウェーハ１５の径方向において外周縁１５ｃには達していない円形領域において、第２ウェーハ１５と接している。

【0039】

次に、積層ウェーハ１１の加工方法で使用される切削装置２について説明する。図２に示す様に、切削装置２は、円盤状のチャックテーブル（保持テーブル）４を有する。チャックテーブル４は、円盤状の枠体４ａを有する。

【0040】

枠体４ａの上面の中央部には、円盤状の凹部４ｂが設けられている。この凹部４ｂよりも外側に位置する環状凸部の上面には、環状の吸引溝４ｃが設けられている。吸引溝４ｃには真空ポンプ、エジェクタ等の真空発生装置（不図示）から負圧が伝達される。

【0041】

環状凸部の上面は、積層ウェーハ１１を吸引保持する保持面４ｄとして機能する。環状の保持面４ｄは、切削装置２のＸ軸及びＹ軸方向で構成されるＸＹ平面と略平行に配置されている。

【0042】

チャックテーブル４の底部には、回転軸４ｅが連結されている。回転軸４ｅは、不図示のモータにより、切削装置２におけるＸ軸及びＹ軸方向と直交するＺ軸方向に沿って配置されている。回転軸４ｅが回転することにより、チャックテーブル４は回転軸４ｅ（即ち、回転中心４ｅ_１）の周りに回転可能である。

【0043】

回転軸４ｅの回転の向きは、平面視において時計周りにも反時計周りにも設定可能である。また、回転軸４ｅの回転速度（即ち、単位時間当たりの回転角度）は、任意の値に設定可能である。

【0044】

図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示す様に、チャックテーブル４の上方には、第１切削ユニット６が配置されている。本実施形態の第１切削ユニット６は、チャックテーブル４と協働することにより、積層ウェーハ１１に対して所謂ダウンカットを施す。

【0045】

第１切削ユニット６は、長手部がＹ軸方向に沿って配置されたスピンドルハウジング８を有する。スピンドルハウジング８には、円柱状の第１スピンドル１０の一部が、エアベアリング（即ち、静圧空気軸受）により回転可能に収容されている。第１スピンドル１０の先端部は、スピンドルハウジング８の外に突出している。

【0046】

第１スピンドル１０の基端部近傍にはモータ（不図示）が設けられている。図３（Ｂ）では、Ｙ軸方向においてチャックテーブル４を間に挟んで第１スピンドル１０を見た場合に、第１スピンドル１０が反時計周りに回転する様子を示すが、第１スピンドル１０は、時計周りに回転することもできる。

【0047】

第１スピンドル１０の長手方向は、Ｙ軸方向と略平行に配置されている。第１スピンドル１０の先端部には、ブレード装着機構１２を利用して、円環状の切り刃を有する第１切削ブレード１４が装着されている。

【0048】

ブレード装着機構１２は、円盤状の受けフランジ部１２ａを有する。受けフランジ部１２ａの径方向の中心部は、不図示のボルト等により第１スピンドル１０の先端部に固定されている。受けフランジ部１２ａは、その径方向の中心部に円筒状のボス部（不図示）を有する。

【0049】

このボス部には、第１切削ブレード１４の円形開口が挿入されている。本実施形態の第１切削ブレード１４は、所謂、ハブレス型（即ち、ワッシャー型）の切削ブレードであり、砥粒、ボンド材等を含む切り刃のみで構成されている。

【0050】

第１切削ブレード１４は、所謂、粗切削に用いられるので、砥粒の平均粒径は比較的大きい。例えば、第１切削ブレード１４の砥粒は、＃２４０以上＃１５００未満の所定の粒度（例えば、＃４００）を有する。一般に、粒度を示す数字が小さいほど、砥粒の平均粒径は大きい。

【0051】

本実施形態における粒度の表記は、ＪＩＳ（Japanese Industrial Standards）規格に記載のＪＩＳ Ｒ ６００１－２：２０１７（研削といし用研削材の粒度－第２部：微粉）に従う。

【0052】

粒度は、例えば、沈降管試験方法、電気抵抗試験方法等を用いて定められる。なお、粒度は、砥石を製造及び販売する業界で通常使用されている表記に従ってもよく、これに準じてもよい。

【0053】

受けフランジ部１２ａのボス部には、受けフランジ部１２ａと円環状の押えフランジ部１２ｂとで、第１切削ブレード１４を挟む様に、押えフランジ部１２ｂの円形開口が挿入されている。ボス部の先端部には、雄ねじが形成されている。

【0054】

ボス部の雄ねじには、円環状の内周面に雌ねじが形成されている円環状の押えナット１２ｃの雌ねじが締結されている。この様にして、第１切削ブレード１４は、受けフランジ部１２ａ及び押えフランジ部１２ｂで挟持された状態で、第１スピンドル１０に固定されている。

【0055】

切削装置２には、非接触膜厚計８ａが設けられている（図５（Ａ）及び図５（Ｂ）参照）。非接触膜厚計８ａは、広帯域の波長の光の干渉を利用した分光膜厚計、赤外線を利用した膜厚計、超音波を利用した膜厚計等である。非接触膜厚計８ａは、積層ウェーハ１１に接触することなく、薄膜の厚さを測定可能である。

【0056】

例えば、非接触膜厚計８ａが分光膜厚計である場合に、非接触膜厚計８ａは、ＳＬＤ（Super Luminescent Diode）光源（不図示）、センサヘッド８ａ_１、分光器（不図示）、プログラウムをプロセッサで実行することで実現される波形解析部（不図示）等を含む。センサヘッド８ａ_１は、スピンドルハウジング８の側方に固定されている。

【0057】

切削装置２は、２つのスピンドルが平行に配置されたパラレルデュアル構造のダイシングソーであり、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示す様に、チャックテーブル４の上方には、第２切削ユニット１６が配置されている。第２切削ユニット１６は、長手部がＹ軸方向に沿って配置されたスピンドルハウジング１８を有する。

【0058】

スピンドルハウジング１８には、円柱状の第２スピンドル２０の一部が、エアベアリングにより回転可能に収容されている。第２スピンドル２０の長手方向は、Ｙ軸方向と略平行に配置されている。第２スピンドル２０の基端部近傍にはモータ（不図示）が設けられている。

【0059】

図６（Ａ）では、Ｙ軸方向においてチャックテーブル４を間に挟んで第２スピンドル２０を見た場合に、第２スピンドル２０が時計周りに回転する様子を示すが、第２スピンドル２０は、反時計周りに回転することもできる。

【0060】

第２スピンドル２０の先端部は、スピンドルハウジング１８の外に突出している。第２スピンドル２０の先端部には、ブレード装着機構２２を利用して、円環状の切り刃を有する第２切削ブレード２４が装着されている。

【0061】

ブレード装着機構２２は、ブレード装着機構１２と同様に、それぞれ円盤状の受けフランジ部２２ａ、押えフランジ部２２ｂ及び押えナット２２ｃを有する。本実施形態の第２切削ブレード２４も、ハブレス型の切削ブレードである。

【0062】

第２切削ブレード２４は、所謂、仕上げ切削に用いられるので、砥粒の平均粒径は比較的小さい。例えば、第２切削ブレード２４の砥粒は、＃１５００以上＃３０００以下の所定の粒度（例えば、＃１５００）を有する。

【0063】

受けフランジ部２２ａのボス部に第２切削ブレード２４を挿入し、更に、押えフランジ部２２ｂの円形開口を挿入した上で、ボス部の先端部に押えナット２２ｃを締結することにより、第２切削ブレード２４は、受けフランジ部２２ａ及び押えフランジ部２２ｂで挟持された状態で、第２スピンドル２０に固定される。

【0064】

次に、図２から図８を参照して、積層ウェーハ１１の加工方法について説明する。図２は、保持工程Ｓ１０を示す一部断面側面図である。保持工程Ｓ１０では、まず、第１ウェーハ１３の裏面１３ｂが上方に露出する様に、積層ウェーハ１１をチャックテーブル４上に載置する。このとき、積層ウェーハ１１の径方向の中心と、回転中心４ｅ_１とを、略一致させる。

【0065】

次いで、吸引溝４ｃに負圧を作用させる。これにより、積層ウェーハ１１は、保持面４ｄで吸引保持される。保持工程Ｓ１０の後、第１切削工程Ｓ２０において、第１切削ブレード１４で第１ウェーハ１３の外周部を切削することにより、接合層１７には至らない第１段差部１３ｄ（図４参照）を形成する。

【0066】

図３（Ａ）は、第１切削工程Ｓ２０を示す平面図であり、図３（Ｂ）は、第１切削工程Ｓ２０を示す一部断面側面図である。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）では、第１スピンドル１０の回転中心１０ａの延長線を一点鎖線で示す。また、図３（Ａ）では回転軸４ｅの回転中心４ｅ_１を×で示し、図３（Ｂ）では、回転中心４ｅ_１を一点鎖線で示す。

【0067】

第１切削工程Ｓ２０では、第１スピンドル１０の周りに第１切削ブレード１４を回転させると共に第１切削ブレード１４を第１ウェーハ１３の外周部に切り込ませた状態でチャックテーブル４を回転軸４ｅの周りに回転させることによって、第１ウェーハ１３の外周部に第１段差部１３ｄを形成する。

【0068】

具体的には、まず、高速（例えば、３００００ｒｐｍ）で回転する第１切削ブレード１４の下端１４ａを第１ウェーハ１３の表面１３ａから所定距離（例えば、１０μｍ）だけ上方に位置付けると共に、チャックテーブル４をＸ軸方向に平行移動させることで、第１切削ブレード１４を第１ウェーハ１３の外周部に切り込ませる（即ち、スライドインカットを行う）。

【0069】

第１スピンドル１０の回転中心１０ａの延長線が回転軸４ｅの回転中心４ｅ_１と交差する位置までチャックテーブル４をＸ軸方向に沿って移動させた後（図３（Ａ）参照）、チャックテーブル４の回転を開始する。回転軸４ｅの単位時間当たりの回転角度は、例えば、５°／ｓとする。

【0070】

少なくともチャックテーブル４を１回転させることにより、第１ウェーハ１３の周方向の全体に亘って第１ウェーハ１３の外周部を切削し、第１ウェーハ１３の外周部において第１ウェーハ１３の厚さの５０％以上９９％以下を除去する。この様にして、環状の第１段差部１３ｄを形成する。

【0071】

第１切削工程Ｓ２０では、第１切削ブレード１４の回転方向（即ち、第１スピンドル１０の回転方向）が、積層ウェーハ１１に対してダウンカットとなる様に、第１切削ブレード１４及びチャックテーブル４の回転方向を調整する。

【0072】

積層ウェーハ１１をダウンカットで切削するためには、第１切削ブレード１４の下端１４ａの速度ベクトルの向きがＸＹ平面で下端１４ａに対応する位置での積層ウェーハ１１の速度ベクトルの向きと同じとなる様に、第１切削ブレード１４及びチャックテーブル４を回転させる。

【0073】

このとき、第１切削ブレード１４は、第１切削ブレード１４に接する第１ウェーハ１３の裏面１３ｂから第１切削ブレード１４の下端１４ａに向かって回転すると共に、積層ウェーハ１１の外周部は、第１切削ブレード１４に近づく様に回転する。

【0074】

本実施形態では、Ｙ軸方向においてチャックテーブル４を間に挟んで第１切削ブレード１４を見た場合に第１切削ブレード１４を反時計周りに回転させると共に、平面視においてチャックテーブル４を時計回りに回転させる。

【0075】

第１切削工程Ｓ２０においてダウンカットを採用することにより、アップカットを採用する場合に比べて、裏面１３ｂにおけるチッピングや裏面１３ｂに設けられている被膜の膜剥がれを防止できると共に、実際に形成された第１段差部１３ｄの深さを設定された第１段差部１３ｄの深さに高い精度で合わせることができる。

【0076】

但し、第１切削工程Ｓ２０において、ダウンカットは必須ではない。第１切削工程Ｓ２０においては、ダウンカットの方がアップカットに比べてより多くの利点があるが、アップカットを採用してもよい。

【0077】

なお、第１切削工程Ｓ２０においてアップカットを行う場合、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）において、第１切削ブレード１４の回転方向を逆にする、又は、チャックテーブル４の回転方向を逆にする、ことで実現できる。

【0078】

図４は、第１段差部１３ｄを拡大して示す積層ウェーハ１１の外周部の断面図である。なお、第１段差部１３ｄを形成することにより、外周縁１３ｃは、第１段差部１３ｄ形成前に比べて、第２ウェーハ１５に近い位置に移動する。

【0079】

図４に示す様に第１段差部１３ｄは、裏面１３ｂを始点として見た場合に、第２ウェーハ１５には至らず、且つ、第１ウェーハ１３が残存する深さを有する。第１段差部１３ｄ以下に残存する第１ウェーハ１３の残存厚１３ｅは、例えば、略１０μｍとなる。

【0080】

第１切削工程Ｓ２０では、比較的大きい粒径の砥粒を有する第１切削ブレード１４で第１段差部１３ｄを形成することにより、比較的小さい粒径の砥粒を有する第２切削ブレード２４で第１段差部１３ｄを形成する場合に比べて、作業時間を短縮できると共に、切削ブレードの消耗を低減できる。

【0081】

第１切削工程Ｓ２０の後、且つ、第２切削工程Ｓ４０の前に、第１段差部１３ｄの底面１３ｄ_１と、第２ウェーハ１５と、の間に残存する第１ウェーハ１３の残存厚１３ｅを非接触膜厚計８ａで測定する（残存厚測定工程Ｓ３０）。図５（Ａ）は、残存厚測定工程Ｓ３０を示す平面図であり、図５（Ｂ）は、残存厚測定工程Ｓ３０を示す一部断面側面図である。

【0082】

残存厚測定工程Ｓ３０では、まず、第１切削ユニット６のＹ軸方向の位置と、チャックテーブル４のＸ軸方向の位置と、を調整することにより、非接触膜厚計８ａのセンサヘッド８ａ_１を第１段差部１３ｄの直上に配置する。これと共に、第１切削ユニット６のＺ軸方向の位置を調整することにより、センサヘッド８ａ_１のＺ軸方向の位置を調整する。

【0083】

次いで、センサヘッド８ａ_１から光、超音波等を照射すると共に、チャックテーブル４を単位時間当たり所定の回転角度で回転させる。センサヘッド８ａ_１を介して得られたデータに基づき、非接触膜厚計８ａは、第１段差部１３ｄ以下に残存する第１ウェーハ１３の残存厚１３ｅを測定する。

【0084】

残存厚測定工程Ｓ３０の後、第２切削工程Ｓ４０を行う。図６（Ａ）は、第２切削工程Ｓ４０を示す平面図であり、図６（Ｂ）は、第２切削工程Ｓ４０を示す一部断面側面図である。図７は、第２切削工程Ｓ４０を示す拡大断面図である。

【0085】

第２切削工程Ｓ４０では、まず、第２スピンドル２０の周りに第２切削ブレード２４を回転させると共に第２切削ブレード２４の下端２４ａを積層ウェーハ１１の厚さ方向１１ｃにおいて第１段差部１３ｄの底面１３ｄ_１よりも第２ウェーハ１５に近く且つ接合層１７が存在する所定位置１７ａ（図７参照）に位置付ける。

【0086】

第２切削工程Ｓ４０では、第１段差部１３ｄの底面１３ｄ_１を基準として、底面１３ｄ_１から更にどれくらい下方に第２切削ブレード２４の下端２４ａを配置するかを設定する。つまり、残存厚測定工程Ｓ３０で得られた残存厚１３ｅに基づいて、第２切削ブレード２４の下端２４ａの位置を設定することにより、下端２４ａの位置を所定位置１７ａに高い精度で設定できる。

【0087】

第２切削工程Ｓ４０では、特に、第２切削ブレード２４の下端２４ａでの速度ベクトルの向き２４ｂがＸＹ平面で下端２４ａに対応する位置での積層ウェーハ１１の速度ベクトルの向き１１ｂと逆となる様に、第２切削ブレード２４及びチャックテーブル４を回転させる（図７参照）。なお、図７において、白抜きの矢印は、積層ウェーハ１１の外周部における回転方向を示す。

【0088】

第２切削工程Ｓ４０において、第２切削ブレード２４は、第２切削ブレード２４の下端２４ａから第２切削ブレード２４に接する第１段差部１３ｄの底面１３ｄ_１の接触点１３ｄ_２に向かって回転する（即ち、アップカットとなる）と共に、積層ウェーハ１１の外周部は、第２切削ブレード２４に近づく様に回転する。

【0089】

回転速度は、例えば、３００００ｒｐｍとする。次に、高速で回転する第２切削ブレード２４の下端２４ａを所定位置１７ａに位置付けた状態で、回転中心２０ａの延長線が回転中心４ｅ_１と交差する位置に来るまでチャックテーブル４をＸ軸方向に沿って平行移動させる（即ち、スライドインカットを行う）（図６（Ａ）参照）。

【0090】

そして、チャックテーブル４を回転軸４ｅの周りに例えば、５°／ｓで回転させることによって、積層ウェーハ１１の外周部を除去する。少なくともチャックテーブル４を１回転させることにより、積層ウェーハ１１の周方向の全体に亘って積層ウェーハ１１の外周部を切削する。

【0091】

この様にして、第１段差部１３ｄ直下の第１ウェーハ１３が完全に除去されるが、第１ウェーハ１３の表面１３ａ近傍に位置する接合層１７は周方向に亘って完全には除去されていない第２段差部２３ｄが形成される（図８参照）。つまり、第２段差部２３ｄでは、積層ウェーハ１１の周方向に亘って接合層１７が残存している。

【0092】

図８は、第２切削工程Ｓ４０で形成された第２段差部２３ｄを拡大して示す積層ウェーハ１１の外周部の断面図である。図８に示す様に、第２段差部２３ｄの底面２３ｄ_１では、厚さ方向１１ｃにおいて接合層１７が完全には除去されておらず、積層ウェーハ１１の周方向全体に亘って接合層１７が残存している。

【0093】

第２切削工程Ｓ４０で採用するアップカットでは、ダウンカットに比べて第２切削ブレード２４が切削対象に食い付き難いので切削負荷が大きくなり、第２切削ブレード２４は接合層１７から離れる方向（例えば、上方）に逃げやすくなる。

【0094】

また、接合層１７として使用される材料は、一般的に、第１ウェーハ１３及び第２ウェーハ１５に比べて、切削負荷が高いことも、第２切削ブレード２４が接合層１７から離れる方向に逃げやすくなる原因となる。

【0095】

それゆえ、第２切削工程Ｓ４０において、第２切削ブレード２４の下端２４ａを第１段差部１３ｄの底面１３ｄ_１よりも第２ウェーハ１５に近く且つ接合層１７が存在する所定位置１７ａに位置付けた状態で積層ウェーハ１１をアップカットにより切削すれば、接合層１７での高い切削負荷に起因して、積層ウェーハ１１の周方向全体に亘って接合層１７を完全に除去することなく（即ち、接合層１７を残存させると共に）第１ウェーハ１３を完全に除去できる。

【0096】

この様に、本実施形態では、アップカットにおける接合層１７の切削し難さを積極的に利用することにより、積層ウェーハ１１の周方向全体に亘る、接合層１７の残存と、第１ウェーハ１３の完全除去と、を両立している。

【0097】

次に、図９（Ａ）、図９（Ｂ）及び図１０を参照し、第２切削工程Ｓ４０においてダウンカットを行う場合（比較例）と、アップカットを行う場合（上述の実施形態）と、を対比して説明する。なお、図９（Ａ）、図９（Ｂ）及び図１０において、白抜きの矢印は、積層ウェーハ１１の外周部における回転方向を示し、説明の便宜上、第１段差部１３ｄの底面１３ｄ_１を示す。

【0098】

第２切削ブレード２４で積層ウェーハ１１に対してエッジトリミングを施す場合、第２切削ブレード２４の下端２４ａは、常に一定の深さを維持できる訳ではなく、設定された深さ位置からＺ軸方向に沿ってある範囲（例えば±０．５μｍの範囲）で上下移動する。

【0099】

それゆえ、例えば、接合層１７の厚さが１．０μｍであり、図９（Ａ）に示す様に、設定された深さ位置２４ａ_１が、第１段差部１３ｄの底面１３ｄ_１を基準として接合層１７の厚さの半分の深さ位置１７ｂよりも上（即ち、第１ウェーハ１３に近い位置）に位置する接合層１７内にある場合には、第１ウェーハ１３の切り残し領域が発生する。

【0100】

図９（Ａ）は、ダウンカットにより第２切削工程Ｓ４０を行う第１比較例を示す模式図である。図９（Ａ）では、第２切削工程Ｓ４０における下端２４ａの軌跡２４ａ_２を実線で示し、第１ウェーハ１３の切り残し領域にハッチングを付す。

【0101】

これに対して、図９（Ｂ）に示す様に、設定された深さ位置２４ａ_１が、第１段差部１３ｄの底面１３ｄ_１を基準として接合層１７の厚さの半分の深さ位置１７ｂよりも下（即ち、第２ウェーハ１５に近い位置）に位置する接合層１７内にある場合には、接合層１７が除去されることにより第２ウェーハ１５が露出する領域が発生する。

【0102】

図９（Ｂ）は、ダウンカットにより第２切削工程Ｓ４０を行う第２比較例を示す模式図である。なお、図９（Ｂ）では、第２切削工程Ｓ４０における下端２４ａの軌跡２４ａ_２を実線で示し、第２ウェーハ１５の露出領域にハッチングを付す。

【0103】

これに対して、図１０は、本実施形態と同様に、アップカットにより第２切削工程Ｓ４０を行う様子を示す模式図である。上述の様にアップカットでは、ダウンカットに比べて切削負荷が高くなる。

【0104】

それゆえ、設定された深さ位置２４ａ_１が、接合層１７の厚さ範囲内にあり、且つ、実際の切削において第２切削ブレード２４の下端２４ａが接合層１７に達しているとき、実際に切削される深さは、例えば、設定された深さ位置２４ａ_１の３５％程度となる。

【0105】

このとき、１．０μｍの厚さの接合層１７は、見かけ上、２．９μｍ（＝１μｍ／０．３５）に相当する。従って、設定された深さ位置２４ａ_１を接合層１７の厚さの半分の深さ位置１７ｂとすれば、半分の深さ位置１７ｂから上に０．５μｍずれても、下に０．５μｍずれても、第２切削ブレード２４の下端２４ａは、接合層１７の厚さ範囲内に収まることとなる。

【0106】

なお、深さ位置２４ａ_１をＺ軸方向で表面１５ａ近傍における第２ウェーハ１５が存在する位置に設定する場合であっても、第２切削工程Ｓ４０においてアップカットを採用すれば、比較的高い切削負荷に起因して、第２ウェーハ１５を切削することなく、積層ウェーハ１１の周方向において第１ウェーハ１３を完全除去し、且つ、接合層１７を露出させることもできる。

【0107】

次に、図１１を参照し、ダウンカット及びアップカットの差異に関する実験結果を説明する。図１１は、ダウンカットとアップカットとの差異を確認した実験結果を示す図である。図１１の＃１から＃４は、接合層１７に対応する酸化シリコン膜を有しないシリコン単結晶基板（即ち、膜無しウェーハ）に、上述の第２切削ブレード２４を切り込ませたときの実験結果である。

【0108】

図１１の＃５から＃７は、接合層１７に対応する酸化シリコン膜を一面に有するシリコン単結晶基板（即ち、膜付きウェーハ）において、酸化シリコン膜のみに第２切削ブレード２４を切り込ませた（即ち、第２切削ブレード２４の下端２４ａを酸化シリコン膜内に位置付けた状態で酸化シリコン膜を切削した）ときの実験結果である。図１１の＃８は、膜付きウェーハにおいて、酸化シリコン膜を超えて更にシリコン単結晶基板まで第２切削ブレード２４を切り込ませたときの実験結果である。

【0109】

斜線を付きの棒グラフは、狙い深さ［μｍ］（即ち、設定された深さ位置２４ａ_１）であり、白抜きの棒グラフは、実加工深さ［μｍ］（即ち、深さ位置２４ａ_１を設定した場合に実際に切削された深さ）を示す。ＤＯＷＮは、上述のダウンカットであり、ＵＰは上述のアップカットである。

【0110】

なお、実加工深さは、膜無しウェーハ及び膜付きウェーハの周方向においての略等間隔に離れた８点における深さの平均値である。また、実加工割合［％］を｛（実加工深さ／狙い深さ）×１００｝により算出した。

【0111】

膜無しウェーハにおいて、＃１の実加工割合は約９３％であった。これに対して、＃２の実加工割合は約４４％であり、＃３の実加工割合は約６０％であり、＃４の実加工割合は約５３％であった。＃２、＃３及び＃４から明らかな様に、アップカットでは切削負荷が高くなり、狙い通りの深さ位置まで切削できない。

【0112】

一方、膜付きウェーハにおいて、＃５の実加工割合は約７３％であった。これに対して、＃６の実加工割合は約３６％であり、＃７の実加工割合は約３４％であり、＃８の実加工割合は約５６％であった。

【0113】

＃５、＃６及び＃７の対比から明らかな様に、酸化シリコン膜をアップカットで切削する場合、切削負荷の上昇が顕著である。上述の実施形態では、このアップカットによる酸化シリコン膜の切削し難さを積極的に利用することにより、積層ウェーハ１１の周方向全体に亘る、接合層１７の残存と、第１ウェーハ１３の完全除去と、を両立している。

【0114】

その他、上述の実施形態に係る構造、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適宜変更して実施できる。例えば、１つのスピンドルを有する（即ち、第１スピンドル１０及び第２スピンドル２０が同一である）ダイシングソーを用いることができる。

【0115】

この場合、第１切削工程Ｓ２０及び第２切削工程Ｓ４０では、第１切削ブレード１４及び第２切削ブレード２４として同一の切削ブレードを当該１つのスピンドルに装着した上で使用する。

【0116】

第１切削ブレード１４に対応する粗切削ブレードを一貫して用いれば第１切削工程Ｓ２０において加工作業を比較的効率よく進めることができ、第２切削ブレード２４に対応する仕上げ切削ブレードを一貫して用いれば第２切削工程Ｓ４０における加工品質を比較的高く維持できる。

【符号の説明】

【0117】

２：切削装置
４：チャックテーブル（保持テーブル）、４ａ：枠体、４ｂ：凹部、４ｃ：吸引溝
４ｄ：保持面、４ｅ：回転軸、４ｅ_１：回転中心
６：第１切削ユニット、８：スピンドルハウジング
８ａ：非接触膜厚計、８ａ_１：センサヘッド
１０：第１スピンドル、１０ａ：回転中心
１１：積層ウェーハ、１１ｂ：向き、１１ｃ：厚さ方向
１２：ブレード装着機構
１２ａ：受けフランジ部、１２ｂ：押えフランジ部、１２ｃ：押えナット
１３：第１ウェーハ、１３ａ：表面、１３ｂ：裏面、１３ｃ：外周縁
１３ｄ：第１段差部、１３ｄ_１：底面、１３ｄ_２：接触点、１３ｅ：残存厚
１４：第１切削ブレード、１４ａ：下端
１５：第２ウェーハ、１５ａ：表面、１５ｂ：裏面、１５ｃ：外周縁
１６：第２切削ユニット、１８：スピンドルハウジング
１７：接合層、１７ａ：所定位置、１７ｂ：半分の深さ位置
２０：第２スピンドル、２０ａ：回転中心
２２：ブレード装着機構
２２ａ：受けフランジ部、２２ｂ：押えフランジ部、２２ｃ：押えナット
２３ｄ：第２段差部、２３ｄ_１：底面
２４：第２切削ブレード、２４ａ：下端、２４ａ_１：深さ位置、２４ａ_２：軌跡
２４ｂ：向き
Ｓ１０：保持工程、Ｓ２０：第１切削工程
Ｓ３０：残存厚測定工程、Ｓ４０：第２切削工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】