JP2018042208A - 表面弾性波デバイスチップの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】周波数特性の良い表面弾性波デバイスチップが得られる新たな表面弾性波デバイスチップの製造方法を提供する。【解決手段】表面弾性波デバイスチップの製造方法であって、交差する複数の分割予定ラインで区画された表面側の各領域にそれぞれ表面弾性波デバイスが形成されたウェーハの裏面を研削する研削ステップと、研削ステップを実施する前又は実施した後に、ウェーハに対して透過性を有する波長のレーザービームをウェーハの裏面側に照射して表面弾性波デバイスチップの裏面となる位置より表面側に集光させることで、表面弾性波デバイスが形成された各領域に対応するウェーハの内部を改質して弾性波を拡散させるための改質層を形成するレーザービーム照射ステップと、研削ステップとレーザービーム照射ステップとを実施した後に、ウェーハを分割予定ラインに沿って複数の表面弾性波デバイスチップへと分割する分割ステップと、を含む。【選択図】図3
Description
本発明は、表面弾性波デバイスチップの製造方法に関する。
携帯電話機をはじめとする無線通信機器では、所望の周波数帯域の電気信号のみを通過させるバンドパスフィルタが重要な役割を担っている。このバンドパスフィルタの一つとして、物質の表面を伝播する表面弾性波(SAW:Surface Acoustic Wave)を利用した表面弾性波デバイス(表面弾性波フィルタ)が知られている(例えば、特許文献1参照)。
表面弾性波デバイスは、例えば、水晶(SiO2)やニオブ酸リチウム(LiNbO3)、タンタル酸リチウム(LiTaO3)等の圧電材料でなる結晶性のウェーハと、ウェーハの表面に形成された櫛歯状の電極(IDT:Inter Digital Transducer)とを備え、圧電材料の種類や電極の間隔等に応じて決まる周波数帯域の電気信号のみを通過させる。
ところで、上述のような表面弾性波デバイスでは、入力側の電極近傍で発生する弾性波の一部がウェーハの内部を伝播して裏面側で反射されることがある。反射された弾性波が出力側の電極に到達すると、表面弾性波デバイスの周波数特性は劣化してしまう。
本発明はかかる問題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、周波数特性の良い表面弾性波デバイスチップが得られる新たな表面弾性波デバイスチップの製造方法を提供することである。
本発明の一態様によれば、表面弾性波デバイスチップの製造方法であって、交差する複数の分割予定ラインで区画された表面側の各領域にそれぞれ表面弾性波デバイスが形成されたウェーハの裏面を研削する研削ステップと、該研削ステップを実施する前又は実施した後に、ウェーハに対して透過性を有する波長のレーザービームをウェーハの裏面側に照射して表面弾性波デバイスチップの裏面となる位置より表面側に集光させることで、該表面弾性波デバイスが形成された該各領域に対応するウェーハの内部を改質して弾性波を拡散させるための改質層を形成するレーザービーム照射ステップと、該研削ステップと該レーザービーム照射ステップとを実施した後に、ウェーハを該分割予定ラインに沿って複数の表面弾性波デバイスチップへと分割する分割ステップと、を備える表面弾性波デバイスチップの製造方法が提供される。
本発明の一態様において、該研削ステップを実施した後、該分割ステップを実施する前に、ウェーハの裏面を研磨する研磨ステップを更に備えることが好ましい。
本発明の一態様に係る表面弾性波デバイスチップの製造方法では、ウェーハの内部に弾性波を拡散させるための改質層を形成するので、表面弾性波デバイスチップの裏面側での弾性波の反射は抑制される。よって、本発明の一態様に係る表面弾性波デバイスチップの製造方法によれば、周波数特性の良い表面弾性波デバイスチップが得られる。
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。本実施形態に係る表面弾性波デバイスチップの製造方法は、研削ステップ(図2(A)参照)、研磨ステップ(図2(B)参照)、レーザービーム照射ステップ(図3(A)参照)、及び分割ステップ(図3(B)参照)を含む。
研削ステップでは、表面側に表面弾性波デバイスが形成されたウェーハの裏面を研削する。研磨ステップでは、研削後のウェーハの裏面を研磨する。レーザービーム照射ステップでは、ウェーハに対して透過性を有する波長のレーザービームを集光させてウェーハの内部を改質し、弾性波を拡散させるための改質層を形成する。
分割ステップでは、ウェーハを分割予定ラインに沿って複数の表面弾性波デバイスチップへと分割する。このように製造される表面弾性波デバイスチップでは、ウェーハの内部に弾性波を拡散させるための改質層が設けられているので、裏面側での弾性波の反射は抑制される。以下、本実施形態に係る表面弾性波デバイスチップの製造方法について詳述する。
図1(A)は、本実施形態で使用されるウェーハの構成例を模式的に示す斜視図であり、図1(B)は、ウェーハの表面側の一部(領域A)を拡大した斜視図であり、図1(C)は、ウェーハの一部を拡大した断面図である。本実施形態に係るウェーハ11は、水晶(SiO2)、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、タンタル酸リチウム(LiTaO3)等の圧電材料を用いて円盤状に形成されている。
ウェーハ11の表面11aは、格子状に設定された複数の分割予定ライン(ストリート)13によって複数の領域に区画されている。各領域には、互いに噛み合う形状の一対の櫛歯状の電極(IDT:Inter Digital Transducer)15を有する表面弾性波デバイスが形成されている。
また、ウェーハ11の表面11a側には、被覆層17が設けられている。被覆層17は、例えば、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、フェノール系樹脂等の樹脂を用いて、表面11aの全体を被覆するように形成される。この被覆層17の表面(上面)には、例えば、電極15に接続された電極パッド(不図示)が配置されている。なお、被覆層17の表面や内部には、他の構造や空間(隙間)等が形成されても良い。
このように構成されるウェーハ11を分割予定ライン13に沿って分割することで、複数の表面弾性波デバイスチップ41(図4(A)、図4(B)等参照)を製造できる。本実施形態に係る表面弾性波デバイスチップの製造方法では、まず、ウェーハ11の裏面11bを研削する研削ステップを実施する。図2(A)は、研削ステップについて説明するための側面図である。
研削ステップは、例えば、図2(A)に示す研削装置2を用いて行われる。研削装置2は、ウェーハ11を吸引、保持するためのチャックテーブル4を備えている。チャックテーブル4は、モータ等の回転駆動源(不図示)に連結されており、鉛直方向に概ね平行な回転軸の周りに回転する。また、チャックテーブル4の下方には、移動機構(不図示)が設けられており、チャックテーブル4は、この移動機構によって水平方向に移動する。
チャックテーブル4の上面の一部は、ウェーハ11の表面11a側(被覆層17側)を吸引、保持する保持面4aとなっている。保持面4aは、チャックテーブル4の内部に形成された吸引路(不図示)等を通じて吸引源(不図示)に接続されている。吸引源の負圧を保持面4aに作用させることで、ウェーハ11は、チャックテーブル4に吸引、保持される。
チャックテーブル4の上方には、研削ユニット6が配置されている。研削ユニット6は、昇降機構(不図示)に支持されたスピンドルハウジング(不図示)を備えている。スピンドルハウジングには、スピンドル8が収容されており、スピンドル8の下端部には、円盤状のマウント10が固定されている。
マウント10の下面には、マウント10と概ね同径の研削ホイール12が装着されている。研削ホイール12は、ステンレス、アルミニウム等の金属材料で形成されたホイール基台14を備えている。ホイール基台14の下面には、複数の研削砥石16が環状に配列されている。
スピンドル8の上端側(基端側)には、モータ等の回転駆動源(不図示)が連結されており、研削ホイール12は、この回転駆動源で発生する力によって、鉛直方向に概ね平行な回転軸の周りに回転する。研削ユニット6の内部又は近傍には、純水等の研削液をウェーハ11等に対して供給するためのノズル(不図示)が設けられている。
研削ステップでは、まず、ウェーハ11をチャックテーブル4に吸引、保持させる。なお、本実施形態では、研削ステップを行う前に、ウェーハ11の表面11a側(被覆層17側)に樹脂等でなる保護部材21を貼付しておく。これにより、研削ステップの際に加わる衝撃等からウェーハ11を保護できる。
ウェーハ11をチャックテーブル4に吸引、保持させる際には、ウェーハ11に貼付されている保護部材21をチャックテーブル4の保持面4aに接触させて、吸引源の負圧を作用させる。これにより、ウェーハ11は、裏面11b側が上方に露出した状態でチャックテーブル4に保持される。
次に、チャックテーブル4を研削ユニット6の下方に移動させる。そして、図2(A)に示すように、チャックテーブル4と研削ホイール12とをそれぞれ回転させて、研削液をウェーハ11の裏面11b等に供給しながらスピンドルハウジング(スピンドル8、研削ホイール12)を下降させる。
スピンドルハウジングの下降速度(下降量)は、ウェーハ11の裏面11b側に研削砥石16の下面が押し当てられる程度に調整される。これにより、裏面11b側を研削して、ウェーハ11を薄くできる。ウェーハ11が所定の厚み(仕上がり厚み)まで薄くなると、研削ステップは終了する。
なお、本実施形態では、1組の研削ユニット6(研削砥石16)を用いてウェーハ11の裏面11b側を研削しているが、2組以上の研削ユニット(研削砥石)を用いてウェーハ11を研削することもできる。例えば、径が大きい砥粒で構成された研削砥石を用いて粗い研削を行い、径が小さい砥粒で構成された研削砥石を用いて仕上げの研削を行うことで、研削に要する時間を大幅に長くすることなく裏面11bの平坦性を高められる。
研削ステップの後には、ウェーハ11の裏面11bを研磨する研磨ステップを行う。図2(B)は、研磨ステップについて説明するための側面図である。研磨ステップは、例えば、図2(B)に示す研磨装置22を用いて行われる。
研磨装置22は、ウェーハ11を吸引、保持するためのチャックテーブル24を備えている。チャックテーブル24は、モータ等の回転駆動源(不図示)に連結されており、鉛直方向に概ね平行な回転軸の周りに回転する。また、チャックテーブル24の下方には、移動機構(不図示)が設けられており、チャックテーブル24は、この移動機構によって水平方向に移動する。
チャックテーブル24の上面の一部は、ウェーハ11の表面11a側(被覆層17側)を吸引、保持する保持面24aとなっている。保持面24aは、チャックテーブル24の内部に形成された吸引路(不図示)等を通じて吸引源(不図示)に接続されている。吸引源の負圧を保持面24aに作用させることで、ウェーハ11は、チャックテーブル24に吸引、保持される。
チャックテーブル24の上方には、研磨ユニット26が配置されている。研磨ユニット26は、昇降機構(不図示)に支持されたスピンドルハウジング(不図示)を備えている。スピンドルハウジングには、スピンドル28が収容されており、スピンドル28の下端部には、円盤状のマウント30が固定されている。マウント30の下面には、マウント30と概ね同径の研磨パッド32が装着されている。この研磨パッド32は、例えば、不織布や発泡ウレタン等でなる研磨布を含んでいる。
スピンドル28の上端側(基端側)には、モータ等の回転駆動源(不図示)が連結されており、研磨パッド32は、この回転駆動源で発生する力によって、鉛直方向に概ね平行な回転軸の周りに回転する。研磨ユニット26の内部又は近傍には、砥粒が分散された研磨液(スラリー)をウェーハ11等に対して供給するためのノズル(不図示)が設けられている。
研磨ステップでは、まず、ウェーハ11に貼付されている保護部材21をチャックテーブル24の保持面24aに接触させて、吸引源の負圧を作用させる。これにより、ウェーハ11は、裏面11b側が上方に露出した状態でチャックテーブル24に保持される。
次に、チャックテーブル24を研磨ユニット26の下方に移動させる。そして、図2(B)に示すように、チャックテーブル24と研磨パッド32とをそれぞれ回転させて、研磨液をウェーハ11の裏面11b等に供給しながらスピンドルハウジング(スピンドル28、研磨パッド32)を下降させる。スピンドルハウジングの下降速度(下降量)は、ウェーハ11の裏面11b側に研磨パッド32の下面が押し当てられる程度に調整される。
これにより、ウェーハ11の裏面11bが更に平坦化され、表面弾性波デバイスチップの抗折強度を高められる。なお、この研磨ステップでは、研磨液を用いない乾式研磨が採用されても良い。また、上述した研削ステップによって必要な抗折強度(裏面11bの平坦性)が得られる場合には、研磨ステップを省略することもできる。
研磨ステップの後には、レーザービームを照射してウェーハの内部を改質し、弾性波を拡散させるための改質層を形成するレーザービーム照射ステップを行う。図3(A)は、レーザービーム照射ステップについて説明するための一部断面側面図である。レーザービーム照射ステップは、例えば、図3(A)に示すレーザー加工装置42を用いて行われる。
レーザー加工装置42は、ウェーハ11を吸引、保持するためのチャックテーブル44を備えている。チャックテーブル44は、モータ等の回転駆動源(不図示)に連結されており、鉛直方向に概ね平行な回転軸の周りに回転する。また、チャックテーブル44の下方には、移動機構(不図示)が設けられており、チャックテーブル44は、この移動機構によって水平方向に移動する。
チャックテーブル44の上面の一部は、ウェーハ11の表面11a側(被覆層17側)を吸引、保持する保持面44aとなっている。保持面44aは、チャックテーブル44の内部に形成された吸引路(不図示)等を通じて吸引源(不図示)に接続されている。吸引源の負圧を保持面44aに作用させることで、ウェーハ11は、チャックテーブル44に吸引、保持される。
チャックテーブル44の上方には、レーザー照射ユニット46が配置されている。レーザー照射ユニット46は、レーザー発振器(不図示)でパルス発振されたレーザービームLを所定の位置に照射、集光する。レーザー発振器は、ウェーハ11に対して透過性を有する波長(吸収され難い波長)のレーザービームLをパルス発振できるように構成されている。
レーザービーム照射ステップでは、まず、ウェーハ11に貼付されている保護部材21をチャックテーブル44の保持面44aに接触させて、吸引源の負圧を作用させる。これにより、ウェーハ11は、裏面11b側が上方に露出した状態でチャックテーブル44に保持される。
次に、チャックテーブル44を移動、回転させて、改質層の形成開始位置にレーザー加工ユニット46を合わせる。そして、図3(A)に示すように、ウェーハ11に対して透過性を有する波長(吸収され難い波長)のレーザービームLをレーザー加工ユニット46からウェーハ11の裏面11bに向けて照射しながら、チャックテーブル44を水平方向に移動させる。
ここで、レーザービームLは、ウェーハ11の内部に集光させる。すなわち、表面弾性波デバイスチップの裏面となる位置より表面側にレーザービームLを集光させる。このように、ウェーハ11に吸収され難い波長のレーザービームLをウェーハ11の内部に集光させることで、ウェーハ11の内部を改質して弾性波を拡散させるための改質層19を形成できる。
なお、形成される改質層19の態様に制限はない。連続的、一体的な改質層19を形成しても良いし、非連続的、離散的な改質層19を形成しても良い。非連続的、離散的な改質層19を形成する場合の改質層19のピッチや大きさに制限はないが、例えば、5μm〜10μmの大きさ(幅、直径)の複数の改質層19を5μm〜20μmのピッチで形成すると良い。
また、表面弾性波デバイスチップとして使用されない領域(余剰領域)にまで改質層19を形成する必要はない。つまり、改質層19は、分割予定ライン13によって区画され、表面弾性波デバイス(電極15等)が形成された各領域に対応するウェーハ11の内部に形成されれば良く、ウェーハ11の端部等にまで形成されなくても良い。
例えば、タンタル酸リチウムでなるウェーハ11に改質層19を形成する場合の条件は、次のように設定される。
波長:532nm(YVO4パルスレーザー)
繰り返し周波数:50kHz
出力:0.1W〜2W
波長:532nm(YVO4パルスレーザー)
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このような条件で、ウェーハ11の表面弾性波デバイスチップとして使用される領域に改質層19が形成されると、レーザービーム照射ステップは終了する。なお、レーザービームLの照射条件に制限はない。レーザービームLの照射条件は、改質層19の大きさやピッチ等に合わせて任意に設定、変更できる。
レーザービーム照射ステップの後には、ウェーハ11を分割予定ライン13に沿って複数の表面弾性波デバイスチップへと分割する分割ステップを行う。図3(B)は、分割ステップについて説明するための一部断面側面図である。分割ステップは、例えば、図3(B)に示す切削装置52で行われる。
なお、レーザービーム照射ステップの後には、図3(B)に示すように、ウェーハ11よりも径の大きいダイシングテープ31をウェーハ11の裏面11bに貼付する。また、ダイシングテープ31の外周部分には、環状のフレーム33を固定する。これにより、ウェーハ11は、ダイシングテープ31を介して環状のフレーム33に支持される。ウェーハ11の表面11a側に貼付されている保護部材21は、この段階で剥離、除去される。
切削装置52は、ウェーハ11を吸引、保持するためのチャックテーブル54を備えている。チャックテーブル54は、モータ等の回転駆動源(不図示)に連結されており、鉛直方向に概ね平行な回転軸の周りに回転する。また、チャックテーブル54の下方には、加工送り機構(不図示)が設けられており、チャックテーブル54は、この加工送り機構によって加工送り方向(水平方向)に移動する。
チャックテーブル54の上面の一部は、ウェーハ11の裏面11b側を吸引、保持する保持面54aとなっている。保持面54aは、チャックテーブル54の内部に形成された吸引路(不図示)等を通じて吸引源(不図示)に接続されている。吸引源の負圧を保持面54aに作用させることで、ウェーハ11は、チャックテーブル54に吸引、保持される。チャックテーブル54の周囲には、環状のフレーム33を固定するための複数のクランプ56が設けられている。
チャックテーブル54の上方には、ウェーハ11を切削するための切削ユニット58が配置されている。切削ユニット58は、水平方向に概ね平行な回転軸となるスピンドル60を備えている。スピンドル60の一端側には、環状の切削ブレード62が装着されている。スピンドル60の他端側にはモータ等の回転駆動源(不図示)が連結されており、スピンドル60に装着された切削ブレード62は、この回転駆動源から伝わる力によって回転する。
切削ユニット58は、昇降機構(不図示)に支持されており、この昇降機構は、割り出し送り機構(不図示)に支持されている。よって、切削ユニット58は、昇降機構によって鉛直方向に移動(昇降)し,割り出し送り機構によって加工送り方向に垂直な割り出し送り方向に移動する。
分割ステップでは、まず、ウェーハ11に貼付されているダイシングテープ31をチャックテーブル54の保持面54aに接触させて、吸引源の負圧を作用させる。併せて、環状のフレーム33を複数のクランプ56で固定する。これにより、ウェーハ11は、表面11a側が上方に露出した状態でチャックテーブル54に保持される。
次に、チャックテーブル54を回転させて、任意の分割予定ライン13を加工送り方向に対して平行にする。更に、チャックテーブル54と切削ユニット58とを相対的に移動させて、切削ブレード62を、任意の分割予定ライン13の延長線上に合わせる。その後、回転させた切削ブレード62の下端をウェーハ11の裏面11bよりも低い位置まで下降させて、チャックテーブル54を加工送り方向に移動させる。
これにより、切削ブレード62をウェーハ11に切り込ませて、対象の分割予定ライン13に沿ってウェーハ11を完全に切断できる(フルカット)。上述の動作を繰り返し、全ての分割予定ライン13に沿ってウェーハ11が切断され、複数の表面弾性波デバイスチップ41に分割されると、分割ステップは終了する。
図4(A)は、表面弾性波デバイスチップ41の表面側を模式的に示す斜視図であり、図4(B)は、表面弾性波デバイスチップ41の裏面側を模式的に示す斜視図である。図4(A)及び図4(B)に示すように、本実施形態によって製造される表面弾性波デバイスチップ41(ウェーハ11)の内部には、弾性波の伝播特性を変化させる改質層19が設けられている。
そのため、表面弾性波デバイスチップ41(ウェーハ11)の内部を伝播する弾性波は、この改質層19によって拡散(散乱)され、裏面(ウェーハ11の裏面11b)で反射され難くなる。これにより、反射された弾性波が電極15に再入射するのを防いで周波数特性の劣化を抑制できる。
なお、この改質層19は、表面側で発生して内部を伝播する弾性波を拡散させるだけでなく、他の要因で発生する弾性波を拡散させることもできる。そのため、本実施形態で得られる表面弾性波デバイスチップ41では、従来の表面弾性波デバイスチップより優れた周波数特性を実現できる。
以上のように、本実施形態に係る表面弾性波デバイスチップの製造方法では、ウェーハ11の内部に弾性波を拡散させるための改質層19を形成するので、表面弾性波デバイスチップ41の裏面側での弾性波の反射は抑制される。よって、周波数特性の良い表面弾性波デバイスチップ41が得られる。
なお、本発明は、上記実施形態の記載に制限されず種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態の分割ステップでは、ウェーハ11を切削ブレード62で切断して複数の表面弾性波デバイスチップ41へと分割する方法を示しているが、ウェーハ11をレーザービームで加工して複数の表面弾性波デバイスチップへと分割することもできる。
また、上記実施形態では、研削ステップ(及び研磨ステップ)の後にレーザービーム照射ステップを行っているが、レーザービーム照射ステップの後に研削ステップ(及び研磨ステップ)を行っても良い。この場合には、研削ステップ(及び研磨ステップ)の後のウェーハ11の裏面11bより表面側(表面弾性波デバイスチップの裏面となる位置より表面側)にレーザービームLを集光させることになる。
その他、上記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。
2 研削装置
4 チャックテーブル
4a 保持面
6 研削ユニット
8 スピンドル
10 マウント
12 研削ホイール
14 ホイール基台
16 研削砥石
22 研磨装置
24 チャックテーブル
24a 保持面
26 研磨ユニット
28 スピンドル
30 マウント
32 研磨パッド
42 レーザー加工装置
44 チャックテーブル
44a 保持面
46 レーザー照射ユニット
52 切削装置
54 チャックテーブル
54a 保持面
56 クランプ
58 切削ユニット
60 スピンドル
62 切削ブレード
11 ウェーハ
11a 表面
11b 裏面
13 分割予定ライン(ストリート)
15 電極
17 被覆層
19 改質層
21 保護部材
31 ダイシングテープ
33 フレーム
41 表面弾性波デバイスチップ
4 チャックテーブル
4a 保持面
6 研削ユニット
8 スピンドル
10 マウント
12 研削ホイール
14 ホイール基台
16 研削砥石
22 研磨装置
24 チャックテーブル
24a 保持面
26 研磨ユニット
28 スピンドル
30 マウント
32 研磨パッド
42 レーザー加工装置
44 チャックテーブル
44a 保持面
46 レーザー照射ユニット
52 切削装置
54 チャックテーブル
54a 保持面
56 クランプ
58 切削ユニット
60 スピンドル
62 切削ブレード
11 ウェーハ
11a 表面
11b 裏面
13 分割予定ライン(ストリート)
15 電極
17 被覆層
19 改質層
21 保護部材
31 ダイシングテープ
33 フレーム
41 表面弾性波デバイスチップ
Claims (2)
- 表面弾性波デバイスチップの製造方法であって、
交差する複数の分割予定ラインで区画された表面側の各領域にそれぞれ表面弾性波デバイスが形成されたウェーハの裏面を研削する研削ステップと、
該研削ステップを実施する前又は実施した後に、ウェーハに対して透過性を有する波長のレーザービームをウェーハの裏面側に照射して表面弾性波デバイスチップの裏面となる位置より表面側に集光させることで、該表面弾性波デバイスが形成された該各領域に対応するウェーハの内部を改質して弾性波を拡散させるための改質層を形成するレーザービーム照射ステップと、
該研削ステップと該レーザービーム照射ステップとを実施した後に、ウェーハを該分割予定ラインに沿って複数の表面弾性波デバイスチップへと分割する分割ステップと、を備えることを特徴とする表面弾性波デバイスチップの製造方法。 - 該研削ステップを実施した後、該分割ステップを実施する前に、ウェーハの裏面を研磨する研磨ステップを更に備えることを特徴とする請求項1に記載の表面弾性波デバイスチップの製造方法。
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- 2017-08-29 US US15/689,889 patent/US10826456B2/en active Active
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