JP2011040631A

JP2011040631A - 硬質ウエーハの研削方法

Info

Publication number: JP2011040631A
Application number: JP2009187749A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Ono; 博之小野
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2009-08-13
Filing date: 2009-08-13
Publication date: 2011-02-24

Abstract

【課題】硬質ウエーハを研削して薄く加工しても割れが生じない硬質ウエーハの研削方法を提供することである。
【解決手段】表面に複数の光デバイスが形成された硬質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硬質ウエーハを研削する研削手段とを備えた研削装置による硬質ウエーハの研削方法であって、粘着テープに半径方向に張力を印加しながら該粘着テープを開口部を有する環状フレームに貼着して該開口部を塞ぐとともに、該粘着テープ上に硬質ウエーハの表面側を貼着しウエーハを該環状フレームで支持するウエーハ支持工程と、該環状フレームに装着された該粘着テープ側を該チャックテーブルの保持面に接触させてウエーハを該チャックテーブルで保持するウエーハ保持工程と、該チャックテーブルに保持されたウエーハの露出した面を研削する研削工程と、を具備したことを特徴とする。
【選択図】図７

Description

本発明は、サファイアウエーハ、炭化珪素ウエーハ等のモース硬度９以上の硬質ウエーハを研削する硬質ウエーハの研削方法に関する。

表面に窒化ガリウム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サファイアウエーハは、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利用される（例えば、特開２００８−６４９２号公報参照）。

サファイア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基板上に窒化物半導体層を成長させて形成されるため、サファイア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、研削装置によってサファイア基板の裏面が研削されて薄く加工される（例えば、特開２００８−２３６９３号公報参照）。

特開２００８−６４９２号公報特開２００８−２３６９３号公報

しかし、サファイアウエーハの表面に粘着テープからなる保護テープを貼着し、サファイアウエーハの裏面を研削してその厚みを１００μｍ以下、更には５０μｍ以下と薄くすると、サファイア基板に割れが生じるという問題がある。かかる問題は、炭化珪素基板（ＳｉＣ基板）等の硬質脆性基板の研削においても同様に生じる。

この原因について考察すると、ウエーハの研削面に微小なクラックが多数生じて基板が凸状に反るのが一つの原因ではないかと推察される。基板に反りが発生すると、研削時にウエーハが横方向に引きずられ、基板に割れが発生し易い。

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、サファイア基板等の硬質脆性基板を研削して薄く加工しても基板の割れが生じない硬質ウエーハの研削方法を提供することである。

本発明によると、表面に複数の光デバイスが形成された硬質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硬質ウエーハを研削する研削手段とを備えた研削装置による硬質ウエーハの研削方法であって、粘着テープに半径方向に張力を印加しながら該粘着テープを開口部を有する環状フレームに貼着して該開口部を塞ぐとともに、該粘着テープ上に硬質ウエーハの表面側を貼着しウエーハを該環状フレームで支持するウエーハ支持工程と、該環状フレームに装着された該粘着テープ側を該チャックテーブルの保持面に接触させてウエーハを該チャックテーブルで保持するウエーハ保持工程と、該チャックテーブルに保持されたウエーハの露出した面を研削する研削工程と、を具備したことを特徴とする硬質ウエーハの研削方法が提供される。

好ましくは、硬質ウエーハはサファイアウエーハから構成される。

本発明によると、半径方向に張力を付与した粘着テープ上にウエーハを貼着し、粘着テープを介してチャックテーブルでウエーハを吸引保持してウエーハの裏面を研削するので、ウエーハを研削する際に粘着テープが捩れることがなく、ウエーハの反りを抑制でき、ウエーハを所望の厚みに研削することができる。

本発明の研削方法を実施するのに適した研削装置の外観斜視図である。サファイアウエーハの表面側斜視図である。粘着テープ貼着工程の説明図である。ウエーハ支持工程の説明図である。環状フレームに支持されたサファイアウエーハをチャックテーブルに搭載する様子を示す分解斜視図である。チャックテーブルでサファイアウエーハを吸引保持した状態の断面図である。研削時におけるチャックテーブルと研削ホイールとの位置関係を示す斜視図である。

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。図１は本発明の研削方法を実施するのに適した研削装置２の外観斜視図を示している。４は研削装置２のハウジング（ベース）であり、ハウジング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。

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を保持する支持部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。

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の先端に固定されたホイールマウント２０と、ホイールマウント２０にねじ締結され環状に配設された複数の研削砥石を有する研削ホイール２２と、スピンドル１８を回転駆動する電動モータ２４を含んでいる。

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２８とパルスモータ３０とから構成される研削ユニット移動機構３２を備えている。パルスモータ３０を駆動すると、ボールねじ２８が回転し、移動基台１６が上下方向に移動される。

ハウジング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３４が配設されている。チャックテーブル機構３４はチャックテーブル３６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。３８，４０は蛇腹である。ハウジング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４２が配設されている。

図２を参照すると、所定の厚さに研削される前のサファイアウエーハ１１の斜視図が示されている。サファイアウエーハ１１はサファイア基板上に窒化ガリウム層（ＧａＮ層）を積層して構成されており、表面１１ａに複数のストリート１３が格子状に形成されているとともに、複数のストリート１３によって区画された複数の領域にＬＥＤ等の光デバイス１５が形成されている。

このように構成されたサファイアウエーハ１１は、光デバイス１５が形成されているデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９を備えている。また、サファイアウエーハ１１の外周には、サファイア基板の結晶方位を示すマークとしてのノッチ２１が形成されている。

図３は粘着テープ貼着工程の説明図を示している。粘着テープ４６の基材は塩化ビニル又はポリオレフィン等から形成されており、その表面に糊層４７が配設されている。本発明の粘着テープ貼着工程では、粘着テープ４６に矢印Ａで示すように半径方向外側に張力を印加しながら、開口部４５を有する環状フレーム４４に開口部４５を塞ぐように粘着テープ４６を貼着する。よって、環状フレーム４４に貼着された粘着テープ４６には、半径方向外側に向かう張力が印加されている。

図４を参照すると、サファイアウエーハ１１の表面１１ａを環状フレーム４４に装着された粘着テープ４６に貼着する様子を示す斜視図が示されている。サファイアウエーハ１１が粘着テープ４６に貼着されると、サファイアウエーハ１１は粘着テープ４６を介して環状フレーム４４により支持される。

図５を参照すると、環状フレーム４４で支持されたサファイアウエーハ１１をチャックテーブル３６上に搭載する様子を示す斜視図が示されており、図６はサファイアウエーハ１１がチャックテーブル３６で吸引保持された状態の縦断面図である。

チャックテーブル３６は、ポーラスセラミックス等から形成されたポーラス吸引部４８と、ポーラス吸引部４８を囲繞する金属から形成された枠体５０とから構成される。枠体５０の外周部表面上には環状の永久磁石５２が装着されている。

図６に最も良く示されるように、チャックテーブル３６のポーラス吸引部４８と枠体５０に装着された環状の永久磁石５２との間には、外周側が所定角度下方に傾斜した傾斜部５４が形成されている。ポーラス吸引部４８は枠体５０に形成された吸引路５６を介して図示しない吸引源に接続されている。

以下、上述したように構成された研削装置２を使用したサファイアウエーハ１１の研削方法について説明する。まず、図１のＡに示すウエーハ着脱位置に移動されたチャックテーブル３６上に、図５に示すように環状フレーム４４に支持されたサファイアウエーハ１１を搭載する。

図６にはウエーハ１１がチャックテーブル３６上に吸引保持された状態の縦断面図が示されているが、環状フレーム４４は永久磁石５２に吸着されてポーラス吸引部４８の保持面４８ａに対して下方に引き落とされ、その結果粘着テープ４６は傾斜部５４に沿って半径方向外側に張力が作用する。

粘着テープ４６は、元々半径方向外側に張力が印加された状態で環状フレーム４４に貼着されている上、環状フレーム４４の引き落としによる張力が加わるため、サファイアウエーハ１１は半径方向外側に張力が印加された状態で粘着テープ４６を介してポーラス吸引部４８に吸引保持される。

図７を参照すると、スピンドル１８の先端にはホイールマウント２０が固定されており、ホイールマウント２０には研削ホイール２２が複数のねじ２５により着脱可能に装着されている。研削ホイール２２は、環状基台２４の自由端部に複数の研削砥石２６を固着して構成されている。

チャックテーブル３６に吸引保持されたサファイアウエーハ１１が図７に示す研削位置に位置づけられると、チャックテーブル３６を矢印ａ方向に例えば５００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール２２をチャックテーブル３６と同一方向に、即ち矢印ｂ方向に例えば１０００ｒｐｍで回転させるとともに、研削ユニット送り機構３２を作動して研削砥石２６をサファイアウエーハ１１の裏面１１ｂに接触させる。

そして、研削ホイール２２を所定の研削送り速度（例えば０．１μｍ／ｓ）で下方に所定量研削送りして、サファイアウエーハ１１の研削を実施する。図示しない接触式又は非接触式の厚み測定ゲージによってサファイアウエーハ１１の厚みを測定しながらサファイアウエーハ１１を所望の厚み（例えば５０μｍ）に仕上げる。

本実施形態の研削方法によると、サファイアウエーハ１１の表面１１ａに貼着された粘着テープに半径方向外側に向かう張力を印加しながらサファイアウエーハ１１の裏面１１ｂの研削を遂行するので、サファイアウエーハ１１を研削する際に粘着テープ４６が捩れることがなくサファイアウエーハ１１の反りを抑制できるため、サファイアウエーハ１１を所望の厚みに研削することができる。

上述した実施形態では、サファイアウエーハの研削に本発明を適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、炭化珪素ウエーハ等のモース硬度９以上の硬質ウエーハにも同様に適用可能である。

２研削装置
１０研削ユニット
１１サファイアウエーハ
２２研削ホイール
２６研削砥石
３６チャックテーブル
４４環状フレーム
４６粘着テープ
４８ポーラス吸引部
５２永久磁石
５４傾斜部

Claims

表面に複数の光デバイスが形成された硬質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硬質ウエーハを研削する研削手段とを備えた研削装置による硬質ウエーハの研削方法であって、
粘着テープに半径方向に張力を印加しながら該粘着テープを開口部を有する環状フレームに貼着して該開口部を塞ぐとともに、該粘着テープ上に硬質ウエーハの表面側を貼着しウエーハを該環状フレームで支持するウエーハ支持工程と、
該環状フレームに装着された該粘着テープ側を該チャックテーブルの保持面に接触させてウエーハを該チャックテーブルで保持するウエーハ保持工程と、
該チャックテーブルに保持されたウエーハの露出した面を研削する研削工程と、
を具備したことを特徴とする硬質ウエーハの研削方法。
該硬質ウエーハはサファイアウエーハから構成される請求項１記載の硬質ウエーハの研削方法。