JP2014067944A - ウェーハの加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】薄く研削されたウェーハから支持部材を剥離させる際のウェーハの破損を防止可能なウェーハの加工方法を提供すること。
【解決手段】粘着層（Ａ１，Ａ２）を備える両面粘着テープ（ＤＴ）の一方の粘着層（Ａ１）をウェーハ（Ｗ）の表面（Ｗ１）に接触させて、ウェーハに両面粘着テープを貼着する第１貼着工程と、両面粘着テープの他方の粘着層（Ａ２）に金属製の支持部材（Ｓ）の表面（Ｓ１）を接触させて、弾性変形可能な範囲内で湾曲させながら支持部材をウェーハに貼着する第２貼着工程と、ウェーハの裏面（Ｗ２）を研削してウェーハを所定の仕上げ厚み（ｔ）に薄化する研削工程と、ウェーハを通じて両面粘着テープの粘着層に紫外線を照射し、粘着層を硬化させて粘着力を低下させる粘着層硬化工程と、支持部材及び両面粘着テープを湾曲させてウェーハから支持部材及び両面粘着テープを除去する除去工程と、を備える構成とした。
【選択図】図５

Description

本発明は、ウェーハの加工方法に関し、特に、支持部材に貼着されたウェーハを研削して所定の厚みへと薄化するウェーハの加工方法に関する。

近年、小型軽量な光デバイスを実現するために、光デバイスウェーハを薄化することが求められている。光デバイスウェーハは、表面の分割予定ラインで区画される各領域に光デバイスが形成された後、裏面を研削されることで薄化される。この薄化の際には、光デバイスを保護するために、光デバイスウェーハの表面に保護テープを貼着させるのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。

ところで、光デバイスウェーハの剛性は、薄化されるにつれて著しく低下する。このため、光デバイスウェーハは、研削処理の進行に伴い大きく反らされてしまい、割れやクラックなどの発生する可能性が高くなる。また、光デバイスウェーハの外周部がナイフエッジ化されて薄くなると、外周部においてクラックや割れ、欠けなどを生じる恐れもある。

研削に伴う上述の問題を解消するため、剛体の支持部材に被加工物である光デバイスウェーハを貼着して研削する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この方法では、剛体でなる支持部材で光デバイスウェーハを支持することにより光デバイスウェーハは補強されるので、研削時における光デバイスウェーハの反りなどを抑制して破損を防止できる。

特開平５−１９８５４２号公報 特開２００６−３４６８３６号公報

上述の研削方法において、被加工物である光デバイスウェーハは、例えば、固定材となる液状の樹脂を介して支持部材の表面に固定され、所定の厚みまで研削される。研削後の光デバイスウェーハは、樹脂を軟化させた上で引き剥がすように支持部材から分離される。ところが、薄化後の光デバイスウェーハの剛性は極めて低くなっているので、支持部材を剥離させる際に光デバイスウェーハは破損される恐れがある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、薄く研削されたウェーハから支持部材を剥離させる際のウェーハの破損を防止可能なウェーハの加工方法を提供することを目的とする。

本発明のウェーハの加工方法は、ウェーハの裏面を研削して薄化するウェーハの加工方法であって、基材シートの両面に紫外線硬化型粘着剤からなる粘着層が形成された両面粘着テープの一方の粘着層を、ウェーハの表面に貼着する第１貼着工程と、該第１貼着工程の後に、該両面粘着テープの他方の粘着層を上面に露呈してウェーハの裏面側を保持テーブルに保持し、外部からの力により湾曲可能な厚さに形成された金属製の支持部材を、弾性変形領域の範囲内で湾曲させながら外径方向一端から他端に向けて順次該両面粘着テープの他方の粘着層に押圧し、該支持部材を該ウェーハに貼着された該両面粘着テープの他方の粘着層に貼着する第２貼着工程と、該第２貼着工程の後に、該支持部材を保持テーブルに保持してウェーハの裏面を研削し所定厚みへと薄化する研削工程と、ウェーハ及び該両面粘着テープの該基材シートは紫外線を透過する材質で形成されており、該研削工程を実施した後に、該両面粘着テープの該一方及び該他方の粘着層に紫外線を照射し該一方及び該他方の粘着層の粘着力を低下させる粘着層硬化工程と、該粘着層硬化工程を実施した後に、該支持部材及び該両面粘着テープを湾曲させてウェーハから剥離する除去工程と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、外部からの力により湾曲可能な厚さに形成された支持部材を弾性変形領域の範囲内で湾曲させながら両面粘着テープに貼着させるので、支持部材と両面粘着テープとの間に気泡などが混入せずに済み、支持部材と両面粘着テープとの密着性を高めることができる。また、紫外線で硬化する粘着層を備える両面粘着テープに紫外線を照射して粘着力を低下させた上で支持部材を湾曲させるので、ウェーハを破損させることなく両面粘着テープ及び支持部材を剥離できる。このように、紫外線で粘着力の低下する両面粘着テープを用いて湾曲可能な支持部材をウェーハに貼着するので、支持部材の貼着性と剥離性とを高めることができる。そして、薄く加工されたウェーハから支持部材を剥離させる際のウェーハの破損を防止できる。

本発明によれば、薄く研削されたウェーハから支持部材を剥離させる際のウェーハの破損を防止可能なウェーハの加工方法を提供できる。

本実施の形態の第１貼着工程においてウェーハに両面粘着テープが貼着される様子を示す図である。 本実施の形態の第２貼着工程において両面粘着テープを介してウェーハに支持部材が貼着される様子を示す図である。 本実施の形態の研削工程においてウェーハが研削される様子を示す図である。 本実施の形態の粘着層硬化工程において粘着層が硬化される様子を示す図である。 本実施の形態の除去工程においてウェーハから支持部材及び両面粘着テープが除去される様子を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下においては、光デバイスウェーハを加工対象とするウェーハの加工方法について説明するが、本発明の加工対象となるウェーハは、光デバイスウェーハに限定されるものではない。

本実施の形態のウェーハの加工方法は、第１貼着工程、第２貼着工程、研削工程、粘着層硬化工程、及び除去工程を含む。第１貼着工程では、粘着層Ａ１，Ａ２を備える両面粘着テープＤＴの一方の粘着層Ａ１をウェーハＷの表面Ｗ１に接触させて、ウェーハＷに両面粘着テープＤＴを貼着する（図１参照）。第２貼着工程では、両面粘着テープＤＴの他方の粘着層Ａ２に金属製の支持部材Ｓの表面Ｓ１を接触させて、弾性変形可能な範囲内で湾曲させながら支持部材Ｓを両面粘着テープＤＴに貼着する（図２参照）。

研削工程では、ウェーハＷの裏面Ｗ２側を研削してウェーハＷを所定の仕上げ厚みｔに薄化する（図３参照）。粘着層硬化工程では、ウェーハＷを通じて両面粘着テープＤＴの粘着層Ａ１，Ａ２に紫外線ＵＶを照射し、粘着層Ａ１，Ａ２を硬化させて粘着力を低下させる（図４参照）。除去工程では、支持部材Ｓ及び両面粘着テープＤＴを湾曲させてウェーハＷから支持部材Ｓ及び両面粘着テープＤＴを除去する（図５参照）。

本実施の形態では、外部からの力により湾曲可能な厚さに形成された金属製の支持部材Ｓを弾性変形可能な範囲内で湾曲させながら両面粘着テープＤＴに貼着するので、気泡などの混入を防止して支持部材Ｓと両面粘着テープＤＴとの密着性を高めることができる。また、紫外線ＵＶで硬化する粘着層Ａ１，Ａ２を備える両面粘着テープＤＴに紫外線ＵＶを照射して粘着力を低下させた上で、支持部材Ｓ及び両面粘着テープＤＴを湾曲させてウェーハＷから剥離するので、ウェーハＷを破損させることなく支持部材Ｓ及び両面粘着テープＤＴを除去できる。以下、本実施の形態に係るウェーハの加工方法の詳細について説明する。

本実施の形態の加工方法の対象となるウェーハＷは、円板形状を有するサファイア基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体層（不図示）が積層された光デバイスウェーハである（図１参照）。ウェーハＷの表面Ｗ１には、格子状の分割予定ライン（不図示）が設けられており、この分割予定ラインで区画された各領域には光デバイス（不図示）が形成されている。

本実施の形態に係るウェーハの加工方法では、まず、ウェーハＷの表面Ｗ１側に両面粘着テープＤＴを貼着させる第１貼着工程が実施される。図１は、第１貼着工程においてウェーハＷに両面粘着テープＤＴが貼着される様子を示す図である。図１に示すように、両面粘着テープＤＴは、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）で構成される基材シートＢの両主面に粘着層Ａ１，Ａ２を備えており、ウェーハＷと同程度の面積を有する円板形状に形成されている。粘着層Ａ１，Ａ２は、紫外線ＵＶ（図４）で硬化する紫外線硬化型の粘着剤により形成されている。このため、両面粘着テープＤＴに紫外線ＵＶを照射すれば、両面粘着テープＤＴの粘着力を大幅に低下させることが可能である。

第１貼着工程では、まず、表面Ｗ１が上を向くように貼着装置１の保持テーブル１１にウェーハＷの裏面Ｗ２側を保持させる。そして、ウェーハＷの外周の一部において、ウェーハＷの表面Ｗ１と両面粘着テープＤＴの粘着層Ａ１とを接触させ、接触部の近傍を貼着装置１のローラー１２で粘着層Ａ２側から押圧する。ローラー１２による押圧力を一定に保ちつつ、ローラー１２をウェーハＷの中心を挟む反対方向（図１の矢印ａ１で示す方向）に移動させることで、両面粘着テープＤＴはウェーハＷの表面Ｗ１に貼着される。なお、第１貼着工程において、両面粘着テープＤＴの粘着層Ａ２には剥離紙ＲＰが貼着されており、粘着層Ａ２とローラー１２とは接触しないようになっている。剥離紙ＲＰは、第１貼着工程が終了すると粘着層Ａ２から剥離される。

第１貼着工程の後には、第２貼着工程が実施される。図２は、第２貼着工程において両面粘着テープＤＴを介してウェーハＷに支持部材Ｓが貼着される様子を示す図である。第２貼着工程では、第１貼着工程と同様、ウェーハＷの裏面Ｗ２側を貼着装置１の保持テーブル１１に保持させる。すなわち、ウェーハＷは、貼着された両面粘着テープＤＴの粘着層Ａ２が上を向くように配置される。

次に、両面粘着テープＤＴの粘着層Ａ２と支持部材Ｓの表面Ｓ１とが対向するように、ウェーハＷの上方に支持部材Ｓを位置付ける。そして、支持部材Ｓの外周の一部（被保持部Ｓ３）を保持テーブル１１の上方に位置する保持部（不図示）で保持させる。また、中心を挟んで被保持部Ｗ３の反対側に位置する支持部材Ｓの別の一部（接触部Ｓ４）を、両面粘着テープＤＴの外周の一部に上方から接触させる。その結果、両面粘着テープＤＴの外周の一部において、粘着層Ａ２と支持部材Ｓの表面Ｓ１とは接触される。その後、図２Ａに示すように、接触部Ｓ４の近傍を支持部材Ｓの裏面Ｓ２側からローラー１２で押圧し、ウェーハＷの中心を挟む反対方向（図２Ａにおいて矢印ａ２で示す方向）にローラー１２を移動させる。

支持部材Ｓは、ウェーハＷより大面積に構成された円板形状のアルミニウム板であり、外力によって湾曲可能な厚さ（例えば、０．３ｍｍ〜０．７ｍｍ）に形成されている。このため、被保持部Ｓ３を上方に保持した状態で、接触部Ｓ４の近傍をローラー１２で押圧すると、支持部材Ｓは湾曲される。本実施の形態では、支持部材Ｓは、弾性変形可能な範囲内（弾性変形領域の範囲内）で湾曲される。ここで、弾性変形可能な範囲とは、ローラー１２による押圧又は被保持部Ｓ３の保持を解除することで、支持部材Ｓが元の平坦な円板形状に戻ることのできる範囲を言う。被保持部Ｓ３の保持位置や、ローラー１２の径、ローラー１２による押圧力などを適切に設定すれば、弾性変形可能な範囲内で支持部材Ｓを湾曲させることができる。

上述のように、弾性変形可能な範囲内で支持部材Ｓが湾曲されるように押圧力を加えながら、ローラー１２を被保持部Ｓ３側に移動させることで、支持部材Ｓは粘着層Ａ２に貼着される。つまり、ウェーハＷは、固定材となる両面粘着テープＤＴを介して金属製の支持部材Ｓに貼着される（図２Ｂ）。このように、支持部材Ｓを弾性変形領域で湾曲させながら貼着することで、支持部材Ｓと粘着層Ａ２との間には気泡などが混入せずに済み、支持部材Ｓと両面粘着テープＤＴとの密着性を高めることができる。

なお、支持部材Ｓの表面Ｓ１は、ウェーハＷの表面Ｗ１より粗くなっている。このため、支持部材Ｓと粘着層Ａ２との接触面積は、ウェーハＷと粘着層Ａ１との接触面積より広くなり、両面粘着テープＤＴは支持部材Ｓ側により強固に接着される。このように、支持部材Ｓの表面Ｓ１をウェーハＷの表面Ｗ１より粗くすることで、後の除去工程での支持部材Ｓ及び両面粘着テープＤＴの剥離が容易になる。支持部材Ｓの表面粗さは、例えば、サンドブラストや粗い研削処理などで調節できる。

第２貼着工程の後には、研削工程が実施される。図３は、研削工程においてウェーハＷが研削される様子を示す図である。研削工程では、図３に示すように、研削装置２でウェーハＷの裏面Ｗ２側が研削される。研削装置２は、ポーラスセラミック材による吸着面を有する保持テーブル２１を備えている。保持テーブル２１の下方には回転機構（不図示）が設けられており、保持テーブル２１は回転軸Ｃ１の周りに回転される。ウェーハＷは、支持部材Ｓを介して保持テーブル２１に保持される。

保持テーブル２１の上方には、研削ホイール２２が上下動可能に設けられている。研削ホイール２２は回転機構（不図示）と連結されており、回転軸Ｃ２の周りに回転される。研削ホイール２２の下部には研削砥石２３が配置されている。研削砥石２３をウェーハＷの裏面Ｗ２に接触させた状態で保持テーブル２１と研削ホイール２２とを相対回転させることで、ウェーハＷの裏面Ｗ２側は研削される。なお、研削ホイール２２は、保持テーブル２１より高速に回転される。

保持テーブル２１の近傍にはハイトゲージ（不図示）が設けられており、ウェーハＷの厚みを測定できるようになっている。このハイトゲージによりウェーハＷの厚みを測定しながら研削することで、ウェーハＷは仕上げ厚みｔへと薄化される。本実施の形態の加工方法では、ウェーハＷは両面粘着テープＤＴを介して金属製の支持部材Ｓに支持されている。両面粘着テープＤＴには、液状の樹脂などと比べて変形され難いＰＥＴによる基材シートＢが用いられている。

研削工程の後には、粘着層硬化工程が実施される。図４は、粘着層硬化工程において粘着層Ａ１，Ａ２が硬化される様子を示す図である。粘着層硬化工程では、図４に示すように、紫外線照射装置３で両面粘着テープＤＴの粘着層Ａ１，Ａ２に紫外線（紫外光）ＵＶを照射する。紫外線照射装置３は、支持部材Ｓを保持する保持テーブル３１と、保持テーブル３１の上方の紫外線源３２とを備えている。紫外線照射装置３の保持テーブル３１には支持部材Ｓが保持され、紫外線源３２からウェーハＷの裏面Ｗ２側に紫外線ＵＶが照射される。

ウェーハＷは、所定波長の紫外線ＵＶを透過させるサファイア基板で構成されている。また、両面粘着テープＤＴの基材シートＢは、所定波長の紫外線ＵＶを透過させるＰＥＴで構成されている。このため、照射された紫外線ＵＶは、ウェーハＷ及び基材シートＢを透過して粘着層Ａ１，Ａ２に到達する。紫外線ＵＶの照射された粘着層Ａ１，Ａ２は、化学反応により硬化され、粘着力は低下する。なお、粘着層硬化工程の前又は後には、環状のフレームＦに張られた保護テープＴがウェーハＷの裏面Ｗ２に貼着される（図５参照）。

粘着層硬化工程の後には、除去工程が実施される。図５は、除去工程においてウェーハＷから支持部材Ｓ及び両面粘着テープＤＴが除去される様子を示す図である。除去工程では、図５に示すように、支持部材Ｓの外周の一部（被把持部Ｓ５）が把持され、中心を挟む反対の方向（図５において矢印ａ３で示す方向）に引っ張られる。

支持部材Ｓは、湾曲可能な厚さに形成されているので、上述のような引張力を加えられると湾曲される。ここで、支持部材Ｓは、弾性変形可能な範囲を超えて湾曲される。つまり、この湾曲は、塑性変形に相当する。また、粘着層硬化工程により粘着層Ａ１の粘着力は低下されているので、支持部材Ｓ及び両面粘着テープＤＴは、共にウェーハＷから剥離される。なお、粘着層硬化工程により粘着層Ａ２の粘着力も低下されるが、両面粘着テープＤＴは支持部材Ｓ側により強固に接着されているので、支持部材Ｓ及び両面粘着テープＤＴは一体に剥離される。

このように、外部からの力により湾曲可能な厚さに形成された金属製の支持部材Ｓを用いることで、支持部材Ｓを湾曲させて剥離性を高めることができる。除去工程は、例えば、剥離装置（不図示）によって行われるが、オペレータの手作業で行われても良い。また、除去工程において、支持部材Ｓは弾性変形可能な範囲内で湾曲されても良い。支持部材Ｓを弾性変形可能な範囲内で湾曲させれば、剥離後の支持部材Ｓを再利用できるので、ウェーハＷの加工に係るコストを抑制できる。

以上のように、本実施の形態に係るウェーハの加工方法によれば、外部からの力により湾曲可能な厚さに形成された支持部材Ｓを弾性変形可能な範囲内で湾曲させながら両面粘着テープＤＴに貼着させるので、支持部材Ｓと両面粘着テープＤＴとの間に気泡などが混入せずに済み、支持部材Ｓと両面粘着テープＤＴとの密着性を高めることができる。

また、紫外線ＵＶで硬化する粘着層Ａ１，Ａ２を備える両面粘着テープＤＴに紫外線ＵＶを照射して粘着力を低下させた上で、外部からの力により湾曲可能な厚さに形成された支持部材Ｓを湾曲させるので、ウェーハＷを破損させることなく両面粘着テープＤＴ及び支持部材Ｓを剥離できる。このように、紫外線ＵＶで粘着力の低下する両面粘着テープＤＴを用いて湾曲可能な支持部材ＳをウェーハＷに貼着するので、支持部材Ｓの貼着性と剥離性とを高めることができる。そして、薄く加工されたウェーハＷから支持部材Ｓを剥離させる際のウェーハＷの破損を防止できる。

なお、本発明は上記実施の形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施の形態では、加工対象としてサファイア基板からなる光デバイスウェーハを用いる場合を示しているが、加工対象はこれに限られない。少なくとも、粘着層硬化工程において紫外線を透過可能なウェーハであれば、加工対象として用いることができる。例えば、各種ガラス基板を加工対象としても良い。

また、上記実施の形態では、支持部材としてアルミニウム板を用いる場合を示しているが、支持部材はこれに限られない。裏面研削工程における高い支持性と、除去工程における高い剥離性とを併せ備えていれば、どのような部材を用いても良い。例えば、高い剛性を備えるステンレス板や銅板などを適切な厚さに加工して用いることが可能である。また、支持部材の形状も円板形状であることに限定されず、任意の形状とすることができる。

また、上記実施の形態では、ＰＥＴを両面粘着テープの基材シートとして使用しているが、基材シートは他の材料で構成されても良い。少なくとも、粘着層硬化工程において紫外線を透過可能であり、液状の樹脂などと比べて変形され難い材料であれば、基材シートに用いることができる。

また、上記実施の形態では、支持部材の表面をウェーハの表面より粗くしているが、支持部材の表面は滑らかでも良い。上述の除去工程で両面粘着テープを除去しきれない場合には、支持基板Ｓの除去後に両面粘着テープを除去する工程を追加すればよい。

その他、上記実施の形態に係る構成、方法などは、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。

本発明は、光デバイスウェーハなどを研削して所定の厚みへと加工する際に有用である。

１ 貼着装置
２ 研削装置
３ 紫外線照射装置
１１ 保持テーブル
１２ ローラー
２１ 保持テーブル
２２ 研削ホイール
２３ 研削砥石
３１ 保持テーブル
３２ 紫外線源
Ａ１，Ａ２ 粘着層
Ｂ 基材シート
ＤＴ 両面粘着テープ
Ｆ フレーム
Ｓ 支持部材
Ｓ１，Ｗ１ 表面
Ｓ２，Ｗ２ 裏面
Ｓ３ 被保持部
Ｓ４ 接触部
Ｓ５ 被把持部
Ｔ 保護テープ
ＵＶ 紫外線
Ｗ ウェーハ
ａ１，ａ２，ａ３ 矢印
ｔ 仕上げ厚み

Claims (1)

1. ウェーハの裏面を研削して薄化するウェーハの加工方法であって、
   基材シートの両面に紫外線硬化型粘着剤からなる粘着層が形成された両面粘着テープの一方の粘着層を、ウェーハの表面に貼着する第１貼着工程と、
   該第１貼着工程の後に、該両面粘着テープの他方の粘着層を上面に露呈してウェーハの裏面側を保持テーブルに保持し、外部からの力により湾曲可能な厚さに形成された金属製の支持部材を、弾性変形領域の範囲内で湾曲させながら外径方向一端から他端に向けて順次該両面粘着テープの他方の粘着層に押圧し、該支持部材を該ウェーハに貼着された該両面粘着テープの他方の粘着層に貼着する第２貼着工程と、
   該第２貼着工程の後に、該支持部材を保持テーブルに保持してウェーハの裏面を研削し所定厚みへと薄化する研削工程と、
   ウェーハ及び該両面粘着テープの該基材シートは紫外線を透過する材質で形成されており、該研削工程を実施した後に、該両面粘着テープの該一方及び該他方の粘着層に紫外線を照射し該一方及び該他方の粘着層の粘着力を低下させる粘着層硬化工程と、
   該粘着層硬化工程を実施した後に、該支持部材及び該両面粘着テープを湾曲させてウェーハから剥離する除去工程と、
   を備えるウェーハの加工方法。

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