JP2024066612A - ウエーハの加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】積層ウエーハの外周部の切削にて２枚のウエーハの貼り合わせ面が剥離することを防止できるようにすること。【解決手段】本発明は、第１ウエーハ（Ｗ１）と第２ウエーハ（Ｗ２）とが積層された積層ウエーハ（Ｗ）の外周部を切削する積層ウエーハの加工方法である。第１切削ブレード（３２）を第１ウエーハの外周部に位置付け、第２ウエーハとの貼り合わせ面（Ｗ３）に至らない第１深さ（Ｍ１１）に第１切削溝（Ｍ１）を形成する第１切削ステップと、第１切削ブレードより幅が小さい第２切削ブレード（４２）を第１切削溝より内側に位置付け、第２ウエーハに至る第２深さ（Ｍ２１）まで切り込ませて第２切削溝（Ｍ２）を形成する第２切削ステップと、第１切削ブレードを第２切削溝の内縁と接触しない位置に位置付け、第２ウエーハに至る深さに切り込ませて第２切削溝より外周側を切削する第３切削ステップとを備えている。【選択図】図５

Description

本発明は、積層ウエーハの外周部を切削するウエーハの加工方法に関する。

近年、電気機器の薄型化や小型化に伴い、ウエーハが薄く研削仕上げされることが要求されている。また従来、ウエーハの外周縁には、製造工程中における割れや発塵防止のために面取り加工が施されている。このため、ウエーハが例えば１００μｍ以下の厚さまで研削仕上げされると、面取りされたウエーハの外周縁がナイフエッジ状になり、外周側から欠けが生じてウエーハが破損するという問題があった。この問題を解決するために、ウエーハの薄化後にナイフエッジになりうる面取り部を、研削加工に先立ってウエーハの外周縁から除去（トリミング）する方法が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

特許文献１に記載のトリミング加工では、厚みが異なる２つの切削ブレードを用いている。特許文献１のトリミング加工にあっては、裏面に保護テープが貼着されたウエーハがチャックテーブル上に保持された後、先ず、厚みが小さい方の切削ブレードでウエーハの外周縁より内側が表面側から切り込まれる。そして、チャックテーブルが回転されることで、厚みが小さい方の切削ブレードによりウエーハの外周縁より内側が切削されて環状の切削溝が形成される。その後、厚みが大きい方の切削ブレードで切削溝より外側となるウエーハの外周縁を含む面取り部分が除去される。

トリミング加工にて、ウエーハの外周縁の表面側は、目標の仕上げ厚みよりも深く除去される。トリミング加工後の研削加工では、ウエーハが裏面側から研削されて目標の仕上げ厚さまで研削される。このため、研削後のウエーハの外周縁にナイフエッジが残ることがなく、研削加工でのウエーハの外周縁におけるクラックの発生が防止されている。

特許第５８６０２１６号公報 特開２０１８－１４８１３５号公報

特許文献１では、厚みが小さい方の切削ブレードでウエーハを切削する加工において、環状に切削溝を形成する際の切削負荷が高くなる。このため、トリミング加工するウエーハに対し、保護テープに代えて板状のウエーハ（ガラス基板等）を貼り合わせて積層ウエーハとした場合、加工中において、切削溝の形成部分にチッピングが発生する可能性がある。その結果、積層ウエーハにおけるチッピングの発生箇所から２枚のウエーハの貼り合わせ面に切削水が侵入して剥離し易くなる、という問題がある。

ここで、特許文献２では、粗加工ステップ及び仕上げ加工ステップを順に行ってウエーハのトリミング加工を行っており、粗加工ステップにて目標の仕上げ厚みまで切削している。このため、上述した積層ウエーハを加工する場合には、粗加工ステップの加工深さが２枚のウエーハの貼り合わせ面に達し、貼り合わせ面の周辺にチッピングが発生することとなる。よって、特許文献２においても、積層ウエーハにおける２枚のウエーハの貼り合わせ面に切削水が侵入して剥離し易くなる、という問題がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、積層ウエーハの外周部の切削にて２枚のウエーハの貼り合わせ面が剥離することを防止できるウエーハの加工方法を提供することを目的の一つとする。

本発明の一態様のウエーハの加工方法は、第１ウエーハと第２ウエーハとが積層された積層ウエーハの外周部を切削する積層ウエーハの加工方法であって、積層ウエーハの第２ウエーハ側を保持テーブルで保持する保持ステップと、第１切削ブレードを第１ウエーハの外周部に位置付けて、第２ウエーハとの貼り合わせ面に至らない第１深さに切り込み、保持テーブルを少なくとも一回転させることで第１切削溝を形成する第１切削ステップと、第１切削ステップの後、第１切削ブレードより幅が小さい第２切削ブレードを第１ウエーハの第１切削溝より内側に位置付けて、第２ウエーハに至る第２深さまで切り込ませ、保持テーブルを少なくとも一回転させることで第２切削溝を形成する第２切削ステップと、第２切削ステップの後に、第２切削ブレード以外の切削ブレードを、第１ウエーハの第２切削溝の内縁と接触しない位置に位置付け、第２ウエーハに至る深さに切り込ませて、保持テーブルを少なくとも一回転させることで、第２切削溝より外周側を第２ウエーハに至る深さに切削する第３切削ステップと、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、第１切削溝を形成した後、第１切削溝の内縁に第２切削ブレードの一方の面が接触する状態として第２ウエーハに至る第２深さまで第２切削溝を切削することができる。よって、第２切削溝の切削において、仮に第１切削溝を形成しない状態で第２ウエーハに至る第２切削溝を切削する場合に比べ、切削負荷を低下させることができる。これにより、積層ウエーハにおける第２切削溝の形成部分にチッピングが発生することを回避でき、２枚のウエーハの貼り合わせ面に切削水が侵入して剥離することを防止することができる。また、第１切削溝の第１深さは貼り合わせ面に至らず、更には、第３切削ステップは切削ブレードが第２切削溝の内縁に非接触となるので、貼り合わせ面でのチッピングを発生しないようにして２枚のウエーハの剥離を防止することができる。

本発明によれば、第１から第３切削ステップを行うことによって、積層ウエーハの外周部の切削にて２枚のウエーハの貼り合わせ面が剥離することを防止することができる。

実施の形態における保持ステップの説明図である。 実施の形態における第１切削ステップの説明図である。 実施の形態における第２切削ステップの説明図である。 実施の形態における第３切削ステップの説明図である。 図５Ａは第１切削ステップの拡大説明図、図５Ｂは第２切削ステップの拡大説明図、図５Ｃは第３切削ステップの拡大説明図、図５Ｄは加工完了後のウエーハの拡大説明図である。

以下、添付図面を参照して、本実施の形態のウエーハの加工方法について説明する。本実施の形態におけるウエーハの加工方法は、保持ステップ、第１切削ステップ、第２切削ステップ、第３切削ステップの順に実施される。図１は、実施の形態における保持ステップの説明図である。図２は、実施の形態における第１切削ステップの説明図である。図３は、実施の形態における第２切削ステップの説明図である。図４は、実施の形態における第３切削ステップの説明図である。ここでは、一対の切削ブレードを備えた切削装置（図２参照）を用いる場合を例示するが、この構成に限定されない。本発明は、切削ブレードを用いて第１ウエーハの外周部にトリミング加工を施す切削装置であれば、どのような切削装置にも適用可能である。

本実施の形態では、図１に示す積層ウエーハＷが加工される。ここで、積層ウエーハＷは、図１中上側に位置する第１ウエーハＷ１と、下側に位置する第２ウエーハＷ２とが積層されて構成される。

第１ウエーハＷ１は、円板形状をしたウエーハであり、シリコン、シリコンタンタル酸リチウム（ＬＴ）、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）により構成することが例示できる。第１ウエーハＷ１の表面Ｗ１１（図１中下面）には、格子状に複数配列されるストリートや該複数のストリートによって区画された領域に設けられるデバイス（何れも不図示）がパターンとして形成される。第１ウエーハＷ１の外周は、表面Ｗ１１から裏面Ｗ１２（図１中上面）に渡り、断面視で概略半円弧状となる面取り部Ｗ１３が形成されている。面取り部Ｗ１３によって、第１ウエーハＷ１の製造工程中における割れや発塵防止を図ることができる。

第２ウエーハＷ２は、第１ウエーハＷ１と同一径の円板形状に形成され、特に材質は限定されず、ガラス、セラミックス等の無機材料基板、シリコン等の半導体基板、ステンレス等の金属基板で形成されてもよい。積層ウエーハＷは、第２ウエーハＷ２の図１中上面全面に接着層を介して第１ウエーハＷ１の表面Ｗ１１が貼り合わせられる。ここで、接着層により貼り合わされる第１ウエーハＷ１及び第２ウエーハＷ２の各相対面を貼り合わせ面として符号Ｗ３を付す。第２ウエーハＷ２を円板となる支持基板とすることで、第１ウエーハＷ１をテープで支持した積層構造に比べて第１ウエーハＷ１の研削後の厚みのばらつきを小さくできる。また、本実施の形態の加工方法においては、第１ウエーハＷ１の面取り部を除去する事が目的であり、第２ウエーハＷ２は、面取り部を除去するトリミング加工、またはトリミング加工とその後の研削加工とにおいて、一時的に第１ウエーハＷ１を保持するキャリア基板である。

本実施の形態の加工方法において、先ず、図１に示すように、保持ステップが実施される。保持ステップでは、切削装置における保持テーブル２の回転軸（Ｚ軸）に積層ウエーハＷの中心が一致するように保持される。

保持テーブル２は、吸引源に接続される多孔質部材（何れも不図示）を上面側に有し、該多孔質部材の上面は積層ウエーハＷを保持する保持面２ａとなる。保持テーブル２は保持面２ａに略垂直な軸の周りに回転可能に設けられる。

保持ステップでは、保持テーブル２の保持面２ａ上に積層ウエーハＷが載せられる。そして、保持テーブル２における多孔質部材の孔を通して吸引源により生じた負圧が積層ウエーハＷにおける第２ウエーハＷ２の下面に作用し、積層ウエーハＷが第２ウエーハＷ２側で保持テーブル２に吸引保持される。

保持ステップの実施後、図２に示すように、第１切削ステップが実施される。第１切削ステップでは、第１切削ユニット３により、積層ウエーハＷにおける第１ウエーハＷ１の外周部に第１切削溝Ｍ１が形成される。

第１切削ユニット３は、回転可能に支持されたスピンドル３１の先端に装着される第１切削ブレード３２を有する。第１切削ユニット３は、切削加工時にスピンドル３１を回転させることで、第１切削ブレード３２を回転させ、第１切削ブレード３２による切削部分には噴射ノズル（不図示）から切削水が噴射される。第１切削ブレード３２は、ダイアモンド等の砥粒をレジンボンドで固めて円形にしたレジンブレードとすることが例示できる。

第１切削ステップでは、先ず、保持テーブル２と第１切削ユニット３とを移動させ、第１ウエーハＷ１の外周部における第１切削溝Ｍ１の形成予定位置の上方に第１切削ブレード３２を位置付ける。その後、スピンドル３１の回転により第１切削ブレード３２を回転させつつ、第１切削ブレード３２を下降させて第１ウエーハＷ１の外周部が切り込まれる。このとき、第１切削ブレード３２の下降量は、図５Ａに示すように、第１切削溝Ｍ１の上下幅となる第１深さＭ１１に設定される。該第１深さＭ１１は、第１切削溝Ｍ１の底部が第１ウエーハＷ１と第２ウエーハＷ２との貼り合わせ面Ｗ３に至らない深さとされ、言い換えると、第１ウエーハＷ１の厚みより小さくなる。

第１切削ブレード３２の下降によって第１深さＭ１１に切り込んだ状態で、保持テーブル２を少なくとも一回転させることにより、第１切削ブレード３２による切削が進行されて第１切削溝Ｍ１が形成される。第１切削溝Ｍ１は、第１ウエーハＷ１の外周より内側にて該外周と平行となる上から見て環状に形成され、また、第１切削ブレード３２の幅に応じた溝幅に切削されて形成される。第１切削溝Ｍ１の形成後、第１切削ブレード３２を上昇させて、第１切削ステップを終了させる。第１切削溝Ｍ１が第１ウエーハＷ１の外周に至る幅に形成されていてもよい。

第１切削ステップの実施後、図３に示すように、第２切削ステップが実施される。第２切削ステップでは、第２切削ユニット４により、積層ウエーハＷにおける第１切削溝Ｍ１の内側に連なって第２切削溝Ｍ２が形成される。

第２切削ユニット４は、第１切削ユニット３と対向するよう配置される。第２切削ユニット４は、回転可能に支持されたスピンドル４１の先端に装着される第２切削ブレード４２を有する。第２切削ユニット４は、切削加工時にスピンドル４１を回転させることで、第２切削ブレード４２を回転させ、第２切削ブレード４２による切削部分にも噴射ノズル（不図示）から切削水が噴射される。第２切削ブレード４２は、第１切削ブレード３２と同様の素材により構成されつつ、第１切削ブレード３２より幅が小さく形成され、特に限定されるものでないが、例えば、第２切削ブレード４２の幅は第１切削ブレード３２の幅の１／１０程度とされる。

第２切削ステップでは、第２切削ユニット４を移動させ、第１ウエーハＷ１における第１切削溝Ｍ１より内側の第２切削溝Ｍ２の形成予定位置の上方に第２切削ブレード４２を位置付ける。該第２切削溝Ｍ２の形成予定位置は、第１ウエーハＷ１の径方向にて、第２切削溝Ｍ２の内縁が、第２切削ブレード４２の幅の範囲内で第１切削溝Ｍ１の内縁より内側に形成される。

第２切削ブレード４２の位置付け後、スピンドル４１の回転により第２切削ブレード４２を回転させつつ、第２切削ブレード４２を下降させて第１切削溝Ｍ１の内縁の形成部分が切り込まれる。このとき、第２切削ブレード４２の下降量は、図５Ｂに示すように、第２切削溝Ｍ２の上下幅となる第２深さＭ２１に設定される。該第２深さＭ２１は、第２切削溝Ｍ２の底部が第２ウエーハＷ２に至る深さとされ、言い換えると、第２切削溝Ｍ２が第１ウエーハＷ１及び貼り合わせ面Ｗ３を貫通して第２ウエーハＷ２の上面側まで達するように形成される。

第２切削ブレード４２の下降によって第２深さＭ２１に切り込んだ状態で、保持テーブル２を少なくとも一回転させることにより、第２切削ブレード４２による切削が進行されて第２切削溝Ｍ２が形成される。第２切削溝Ｍ２においても、第１切削溝Ｍ１と同様に、第１ウエーハＷ１の外周より内側にて該外周と平行となる上から見て環状に形成され、また、第２切削ブレード４２の幅に応じた溝幅に切削されて形成される。第２切削溝Ｍ２の形成後、第２切削ブレード４２を上昇させて、第２切削ステップを終了させる。

第２切削ステップの実施後、図４に示すように、第３切削ステップが実施される。第３切削ステップでは、第１切削ユニット３により、積層ウエーハＷにおける第２切削溝Ｍ２の外側に第３切削溝Ｍ３が形成される。

第３切削ステップでは、第１切削ユニット３を移動させ、第１ウエーハＷ１における第３切削溝Ｍ３の形成予定位置の上方に第１切削ブレード（切削ブレード）３２を位置付ける。該第３切削溝Ｍ３の形成予定位置は、第１ウエーハＷ１にて第２切削溝Ｍ２より外側の面取り部Ｗ１３全てを含む範囲とされ、先ず、第１切削ブレード３２の内縁が、第２切削溝Ｍ２の内縁より外側で第２切削溝Ｍ２の幅内に収まるように位置付けられる。よって、第１切削ブレード３２は、第１ウエーハＷ１の第２切削溝Ｍ２の内縁と接触しない位置に位置付けられる。

第１切削ブレード３２の位置付け後、スピンドル３１の回転により第１切削ブレード３２を回転させつつ、第１切削ブレード３２を下降させて第１切削溝Ｍ１の形成部分が切り込まれる。このとき、第１切削ブレード３２の下降量は、図５Ｃに示すように、第３切削溝Ｍ３の上下幅となる第３深さＭ３１に設定される。該第３深さＭ３１は、第３切削溝Ｍ３の底部が第２ウエーハＷ２に至る深さとされ、言い換えると、第３切削溝Ｍ３が第２ウエーハＷ２の上面に達するように形成される。図５Ｃ及び図５Ｄでは、第３切削溝Ｍ３の第３深さＭ３１は、第２切削溝Ｍ２の第２深さＭ２１より若干大きく設定される。

第１切削ブレード３２の下降によって第３深さＭ３１に切り込んだ状態で、保持テーブル２を少なくとも一回転させることにより、第３切削溝Ｍ３が形成される。ここで、第２切削溝Ｍ２の外縁から第１ウエーハＷ１の面取り部Ｗ１３までの幅（図５Ｂ参照）が第１切削ブレード３２の幅より大きい場合、保持テーブル２を一回転させて形成した第３切削溝Ｍ３の外側に第１ウエーハＷ１の面取り部Ｗ１３が残存する。かかる残存した部分を除去すべく、第１切削ブレード３２を上昇させてから直前に形成した第３切削溝Ｍ３の外縁に第１切削ブレード３２の内縁を位置付けた後、第１切削ブレード３２を第３深さＭ３１まで下降させ、保持テーブル２を少なくとも一回転させる。これにより、第３切削溝Ｍ３が第１ウエーハＷ１の径方向に拡大されるよう切削が行われ、かかる切削が第１ウエーハＷ１の面取り部Ｗ１３が全て除去されるまで繰り返し行われる。そして、図５Ｄに示すように、第３切削溝Ｍ３が第１ウエーハＷ１の外周を開放するまで形成した後、第３切削ステップを終了させる。

上記のように加工された積層ウエーハＷは、研削装置にて第１ウエーハＷ１の裏面Ｗ１２が研削加工され、第１ウエーハＷ１が薄化される。かかる研削加工では、第１ウエーハＷ１と第２ウエーハＷ２とが積層された状態がそのまま維持される。また、研削加工にて、上述の保持テーブル２と同様に、研削装置のチャックテーブルにて、積層ウエーハＷの第２ウエーハＷ２の下面が保持される。上記の切削加工にて第２切削溝Ｍ２及び第３切削溝Ｍ３が第２ウエーハＷ２に至るまで切り込まれるので、第１ウエーハＷ１の研削による目標の仕上げ厚みが変化しても、該仕上げ厚みまで第２切削溝Ｍ２及び第３切削溝Ｍ３が形成されていることとなる。

よって、研削加工前において、第１ウエーハＷ１の面取り部Ｗ１３はエッジトリミングされて除去された状態になる。これにより、第１ウエーハＷ１が研削加工されて薄化されても、第１ウエーハＷ１の外周縁がナイフエッジの如く尖ることはなく、第１ウエーハＷ１の外周において損傷の発生を抑制することができる。

以上のように、上記実施の形態によれば、相対的に幅が大きい第１切削ブレード３２で第１切削溝Ｍ１を先に形成した後、相対的に幅が小さい第２切削ブレード４２で第１切削溝Ｍ１の内側を切削して第２切削溝Ｍ２を切削している。そのため、第１切削溝Ｍ１内で第２切削ブレード４２が一方の面だけ第１ウエーハＷ１に接触して切削することとなり、第２切削溝Ｍ２を形成する切削負荷を低下させることができる。かかる切削負荷の低下によって、第２切削ブレード４２の破損や倒れを抑制できるため、第２切削ブレード４２の刃厚を細くすることができ、さらに切削負荷を低下させ、積層ウエーハＷにおける第２切削溝Ｍ２の形成部分にチッピングが発生することを回避することができる。この結果、チッピングに起因する積層ウエーハＷの貼り合わせ面Ｗ３での切削水の侵入を防ぐことができ、第１ウエーハＷ１と第２ウエーハＷ２との接着を良好に維持して、それらが剥離することを防止することができる。

また、第１切削溝Ｍ１の第１深さＭ１１は貼り合わせ面Ｗ３に至らない深さとなるので、第１切削溝Ｍ１の切削では貼り合わせ面Ｗ３にチッピングが発生しない。更に、第３切削溝Ｍ３の切削では第１切削ブレード３２が第２切削溝Ｍ２の内縁に非接触となるので、第２切削溝Ｍ２より内側における貼り合わせ面Ｗ３でのチッピングが発生しない。従って、第１切削溝Ｍ１及び第３切削溝Ｍ３の切削においても、貼り合わせ面Ｗ３に切削水が侵入せずに第１ウエーハＷ１及び第２ウエーハＷ２の剥離を防止することができる。

なお、上記実施の形態では、第３切削ステップにて第１切削ブレード３２を用いたが、これに限られるものでなく、第２切削ブレード４２以外の切削ブレードを用いてもよい。但し、第１切削ステップと第３切削ステップとの両方にて第１切削ブレード３２を用いた方が、切削装置の構成を簡略化できる点で有利となる。

また、図５Ｃにて、第３切削溝Ｍ３の第３深さＭ３１が第２切削溝Ｍ２の第２深さＭ２１より大きく形成した場合を図示したが、これに限られるものでない。第３切削溝Ｍ３の第３深さＭ３１が第２ウエーハＷ２に至るように形成されていれば、第２切削溝Ｍ２の第２深さＭ２１と同一または小さく形成してもよい。

また、本発明の実施の形態は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施形態をカバーしている。

以上説明したように、本発明は、積層ウエーハのエッジトリミングにて、２枚のウエーハの貼り合わせ面が剥離することを防止できるという効果を有する。

２ ：保持テーブル
３２ ：第１切削ブレード
４２ ：第２切削ブレード
Ｍ１ ：第１切削溝
Ｍ１１ ：第１深さ
Ｍ２ ：第２切削溝
Ｍ２１ ：第２深さ
Ｗ ：積層ウエーハ
Ｗ１ ：第１ウエーハ
Ｗ２ ：第２ウエーハ
Ｗ３ ：貼り合わせ面

Claims (2)

1. 第１ウエーハと第２ウエーハとが積層された積層ウエーハの外周部を切削する積層ウエーハの加工方法であって、
   該積層ウエーハの該第２ウエーハ側を保持テーブルで保持する保持ステップと、
   第１切削ブレードを該第１ウエーハの外周部に位置付けて、該第２ウエーハとの貼り合わせ面に至らない第１深さに切り込み、該保持テーブルを少なくとも一回転させることで第１切削溝を形成する第１切削ステップと、
   該第１切削ステップの後、該第１切削ブレードより幅が小さい第２切削ブレードを該第１ウエーハの該第１切削溝より内側に位置付けて、該第２ウエーハに至る第２深さまで切り込ませ、該保持テーブルを少なくとも一回転させることで第２切削溝を形成する第２切削ステップと、
   該第２切削ステップの後に、該第２切削ブレード以外の切削ブレードを、該第１ウエーハの該第２切削溝の内縁と接触しない位置に位置付け、該第２ウエーハに至る深さに切り込ませて、該保持テーブルを少なくとも一回転させることで、該第２切削溝より外周側を該第２ウエーハに至る深さに切削する第３切削ステップと、
   を備えることを特徴とするウエーハの加工方法。
2. 該第３切削ステップにて用いる該切削ブレードは、該第１切削ステップにて用いた該第１切削ブレードであ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。

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