(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面が凹凸面で形成される第１のウエーハと、該第１のウエーハの該凹凸面の反対面に積層した第２のウエーハとの、少なくとも２層を積層した積層ウエーハにレーザー光線を照射させて該第１のウエーハと第２のウエーハとに分離させるウエーハの加工方法であって、
該第１のウエーハの屈折率と同等の屈折率の液体を該凹凸面に塗布する塗布工程と、
該塗布工程の後、該液体が塗布された該凹凸面側から該第１のウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射させ、該第１のウエーハと該第２のウエーハとの境界部分にレーザー光線を集光させた集光点を走査させて該第１のウエーハと該第２のウエーハとの間にレーザー加工層を形成するレーザー加工工程と、
該レーザー加工工程の後、該積層ウエーハに外力を与え該第１のウエーハと第２のウエーハとに分離させる分離工程と、
からなるウエーハの加工方法。
【請求項２】
該塗布工程に換えて、該第１のウエーハと同等の屈折率の該液体を貯水する貯水槽に、該第１のウエーハの該凹凸面を着液させる着液工程を実施し、
該レーザー加工工程は、該着液工程で着液させた該凹凸面側からレーザー光線を照射させることを特徴とする請求項１記載のウエーハの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエーハの加工方法に関し、特に、ウエーハにレーザー光線を照射することによって加工を行うウエーハの加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ウエーハの製造にあたり、サファイア等からなるインゴットをワイヤーソー等によって板状に切削する加工が行われている。この切削によって形成されたウエーハの表裏各面には、凸凹が形成される。
【０００３】
一方、光デバイスを形成するため、サファイア等からなるエピタキシー基板に対し、エピタキシャル成長によって光デバイス層を積層したウエーハが使用される場合がある（特許文献１参照）。このウエーハにおいて、エピタキシー基板から光デバイス層を分離するため、それらの境界に位置するバッファー層に集光点を合わせてレーザー光線をウエーハの裏面側から照射する。この照射によって、ウエーハ内部のバッファー層が破壊され、光デバイス層からエピタキシー基板を分離する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２０６９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のようにウエーハの裏面に凸凹が形成され、この裏面側からレーザー光線を照射すると、凸凹によってレーザー光線が乱反射され、ウエーハ内部にレーザー光線を集光することが困難になる。このため、ウエーハの内部のバッファー層を破壊できなくなり、ウエーハの分離もできなくなる、という問題がある。
【０００６】
ここで、凸凹が形成されたウエーハの裏面が平滑になるよう研削した場合には、照射したレーザー光線をウエーハ内部に集光し得るが、この場合、研削を行うための時間が掛かる上に作業負担が増大し、加工効率が低下する、という問題がある。かかる問題は、ウエーハが硬質になる程、研削が困難となるために特に顕出することとなる。
【０００７】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、ウエーハの凹凸面側からレーザー光線を照射して、ウエーハを迅速且つ簡単に分離することができるウエーハの加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るウエーハの加工方法は、一方の面が凹凸面で形成される第１のウエーハと、第１のウエーハの凹凸面の反対面に積層した第２のウエーハとの、少なくとも２層を積層した積層ウエーハにレーザー光線を照射させて第１のウエーハと第２のウエーハとに分離させるウエーハの加工方法であって、第１のウエーハの屈折率と同等の屈折率の液体を凹凸面に塗布する塗布工程と、塗布工程の後、液体が塗布された凹凸面側から第１のウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射させ、第１のウエーハと第２のウエーハとの境界部分にレーザー光線を集光させた集光点を走査させて第１のウエーハと第２のウエーハとの間にレーザー加工層を形成するレーザー加工工程と、レーザー加工工程の後、積層ウエーハに外力を与え第１のウエーハと第２のウエーハとに分離させる分離工程と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
上記ウエーハの加工方法によれば、ウエーハの凹凸面に液体が塗布されるので、凹凸面の上方に平滑な液面を形成することができる。従って、液体の塗布後、凹凸面側からレーザー光線を照射したときに、凸凹によるレーザー光線の乱反射を防止することができる。これにより、凹凸面を平滑にする研削等を行わなくても、第１のウエーハと第２のウエーハとの境界部分にレーザー光線を集光でき、この境界部分にレーザー加工層を迅速且つ簡単に形成して加工効率を高めることができる。
【００１０】
上記ウエーハの加工方法での塗布工程に換えて、第１のウエーハと同等の屈折率の液体を貯水する貯水槽に、第１のウエーハの凹凸面を着液させる着液工程を実施し、レーザー加工工程は、着液工程で着液させた凹凸面側からレーザー光線を照射させるようにしてもよい。この構成によれば、ウエーハに着液した液体はレーザー加工工程後、貯水槽に流れ落ちて簡単に再利用できるので、液体を塗布する場合に比べ、液体の消費量を少なくすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ウエーハの凹凸面に液体が塗布されるので、ウエーハの凹凸面側からレーザー光線を照射して、ウエーハを迅速且つ簡単に分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態に係る積層ウエーハの構成図である。
【図２】実施の形態に係る接合工程の説明図である。
【図３】実施の形態に係る塗布工程の説明図である。
【図４】実施の形態に係るレーザー加工工程の説明図である。
【図５】実施の形態に係る分離工程の説明図である。
【図６】変形例に係る着液工程の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、実施の形態に係るウエーハの加工方法ついて説明する。先ず、図１を参照して、積層ウエーハについて説明する。図１Ａは、積層ウエーハの概略斜視図であり、図１Ｂは、積層ウエーハの要部拡大断面図である。
【００１４】
図１Ａ及び図１Ｂに示す積層ウエーハ１０は、光デバイスを製造するための光デバイスウエーハである。積層ウエーハ１０は、直径が５０ｍｍで厚みが６００μｍの円板形状をなすサファイアウエーハ（第１のウエーハ）１１と、サファイアウエーハ１１の表面１１ａ側に積層されて光デバイスを形成するＧａＮ（窒化ガリウム）ウエーハ（第２のウエーハ）１２とを有している。サファイアウエーハ１１は、サファイアのインゴット（不図示）を板状に切削することによって形成され、ＧａＮウエーハ１２を形成する前に、表面１１ａが研削によって平坦化されている。サファイアウエーハ１１の一方の面となる裏面１１ｂは、上記切削を行ったままの状態となり、凹凸面によって形成されている。従って、積層ウエーハ１０では、サファイアウエーハ１１の凹凸面（裏面１１ｂ）と反対面側にＧａＮウエーハ１２が積層されている。
【００１５】
サファイアウエーハ１１は、エピタキシー基板となり、ＧａＮウエーハ１２は、サファイアウエーハ１１の表面１１ａにエピタキシャル成長法によって形成されるｎ型窒化ガリウム半導体層１２Ａ及びｐ型窒化ガリウム半導体層１２Ｂ（図１Ａでは不図示）からなる。サファイアウエーハ１１にＧａＮウエーハ１２を積層する際に、サファイアウエーハ１１の表面１１ａとｎ型窒化ガリウム半導体層１２Ａとの間にはＧａＮからなる厚みが例えば１μｍのバッファー層１３（図１Ａでは不図示）が形成される。本実施の形態ではＧａＮウエーハ１２の厚みが例えば１０μｍに形成されている。なお、ＧａＮウエーハ１２には、格子状に形成された複数の分割予定ライン１５によって区画された複数の領域に光デバイス１６（図１Ｂでは不図示）が形成されている。
【００１６】
続いて、本実施の形態に係るウエーハの加工方法について、図２乃至図５を参照して説明する。図２は、接合工程の説明図、図３は、塗布工程の説明図、図４は、レーザー加工工程の説明図、図５は、分離工程の説明図である。なお、図２乃至図５に示す各工程は、あくまでも一例に過ぎず、この構成に限定されるものではない。
【００１７】
まず、図２Ａ〜図２Ｃに示すように、積層ウエーハ１０のＧａＮウエーハ１２側に移設基板２０を接合する接合工程を実施する。図２Ａは、積層ウエーハ及び移設基板の接合前の概略斜視図、図２Ｂは、積層ウエーハ及び移設基板の接合後の概略斜視図、図２Ｃは、接合した積層ウエーハ及び移設基板の要部拡大断面図である。
【００１８】
接合工程では、ＧａＮウエーハ１２の表面１２ａに、厚みが１ｍｍの銅基板からなる移設基板２０を接合金属層２１を介して接合する。なお、移設基板２０としてはモリブデン（Ｍｏ）、シリコン（Ｓｉ）等を用いることができ、また、接合金属層２１を形成する接合金属としては金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、クロム（Ｃｒ）、インジウム（Ｉｎ）、パラジウム（Ｐｄ）等を用いることができる。この接合工程は、ＧａＮウエーハ１２の表面１２ａ又は移設基板２０の表面２０ａに上記接合金属を蒸着して厚みが３μｍ程度の接合金属層２１を形成する。そして、接合金属層２１と、移設基板２０の表面２０ａ又はＧａＮウエーハ１２の表面１２ａとを対面させて圧着する。これにより、接合金属層２１を介して積層ウエーハ１０と移設基板２０とを接合した貼り合わせウエーハ２５を形成する。
【００１９】
接合工程を実施した後、図３に示すように、サファイアウエーハ１１の裏面１１ｂに対して塗布工程を実施する。塗布工程では、塗布装置（不図示）のスピンナテーブル３０の上に、サファイアウエーハ１１の裏面１１ｂを上向きとして貼り合わせウエーハ２５を載置する。そして、貼り合わせウエーハ２５を高速回転しながら、サファイアウエーハ１１の裏面１１ｂに対して塗布装置（不図示）のノズル３１から液体Ｌを塗布する。これにより、いわゆるスピンコート法によってサファイアウエーハ１１の裏面１１ｂに液体Ｌからなる平滑層１８が形成される。平滑層１８は、その上面から、裏面１１ｂの凹凸面を形成する凸部が突出しない厚みに形成され、平滑層１８の上面が液面として平坦化される。
【００２０】
液体Ｌにあっては、サファイアウエーハ１１の屈折率と同等の屈折率としたものが用いられる。ここで、「同等」とは、平滑層１８の上面から光を垂直入射したときの反射率Ｒが０．５以下になることを意味する。これを数式にて表すと、下記の式（１）の関係を満たす。式（１）において、Ｒは反射率（０．５）、ｎ１はサファイアウエーハ１１の屈折率、ｎ２は液体Ｌの屈折率である。
【００２１】
【数１】
0006345530.tif 000002
【００２２】
本実施の形態において、液体Ｌとしては、上記屈折率の条件を満たす限りにおいて、ＰＶＰ（屈折率１．５２）の他、植物精製油（屈折率１．５２）、イマージョンオイル（屈折率１．５２）、ＰＶＡ（屈折率１．５２）、純水（屈折率１．３５）を採用することができる。サファイアウエーハ１１を構成するサファイアの屈折率は、１．７〜１．８となるので、上記式（１）の関係を満たす。
【００２３】
塗布工程を実施した後、図４に示すように、レーザー加工工程を実施する。この工程では、レーザー加工装置（不図示）におけるチャックテーブル４１の上面（保持面）に貼り合わせウエーハ２５の移設基板２０側を載置する。そして、チャックテーブル４１上において、平滑層１８を上向きとして貼り合わせウエーハ２５を吸引手段（不図示）によって吸着保持する。この吸着保持後、加工送り手段（不図示）を作動してチャックテーブル４１をレーザー光線照射手段４２のレーザー光線照射領域に移動する。その後、レーザー光線照射手段４２によって、平滑層１８側となるサファイアウエーハ１１の裏面１１ｂ側（図中上側）からレーザー光線を照射する。レーザー光線照射手段４２では、レーザー光線発振手段４２ａから、サファイアウエーハ１１に対しては透過性を有する波長に設定されたレーザー光線を発振する。そして、集光レンズ４２ｂによって、レーザー光線を集光させた集光点がバッファー層１３に位置するように照射する。これにより、レーザー光線照射手段４２から照射されるレーザー光線によって、サファイアウエーハ１１とＧａＮウエーハ１２との境界部分に位置するバッファー層１３を破壊する加工が行われる。上記レーザー加工工程は、例えば以下のレーザー加工条件で実施する。
光源                      ：ＹＡＧレーザー
波長                      ：２５７ｎｍ
繰り返し周波数            ：５０ｋＨｚ
平均出力                  ：０．１２Ｗ
パルス幅                  ：１００ｐｓ
ピークパワー              ：５μＪ−３μＪ
スポット径                ：７０μｍ
レーザー照射手段移動速度  ：５０−１００ｍｍ／ｓ
【００２４】
このようにレーザー光線を照射しつつチャックテーブル４１を移動し、バッファー層１３の全面に対応する領域にレーザー光線の集光点を走査させる。これにより、サファイアウエーハ１１とＧａＮウエーハ１２との間にバッファー層１３が破壊されたレーザー加工層１９が形成される。このレーザー加工層１９によって、バッファー層１３によるサファイアウエーハ１１とＧａＮウエーハ１２との結合機能が喪失した状態となる。
【００２５】
レーザー加工工程を実施した後、図５に示すように、分離工程を実施する。この工程では、上述した加工送り手段（不図示）を作動し、貼り合わせウエーハ２５を吸着保持するチャックテーブル４１を、分離装置（不図示）を構成する保持手段４５の下方に移動する。そして、保持手段４５を下降し、保持手段４５の下面を貼り合わせウエーハ２５の平滑層１８に接触してから、吸引手段（不図示）を作動し、保持手段４５の下面で貼り合わせウエーハ２５の平滑層１８側を吸着保持する。この吸着保持した状態で、保持手段４５を上昇して積層ウエーハ１０におけるレーザー加工層１９に上下に離れる方向の外力を与える。これにより、ＧａＮウエーハ１２からサファイアウエーハ１１が分離され、ＧａＮウエーハ１２の移設基板２０への移設が完了する。
【００２６】
このように、本実施の形態に係る積層ウエーハ１０の加工方法では、液体Ｌの塗布によって平滑層１８をサファイアウエーハ１１の裏面１１ｂに形成し、この液体Ｌの屈折率がサファイアウエーハ１１の屈折率と同等となっている。これにより、レーザー加工工程で照射されるレーザー光線がサファイアウエーハ１１の裏面１１ｂにおける凹凸面によって乱反射することを防止でき、集光点をバッファー層１３に簡単且つ迅速に位置付けることができる。この結果、サファイアウエーハ１１の裏面１１ｂを平滑にするため、研削等の加工を行わなくてよくなり、加工効率の向上を図ることができる。特に、サファイアウエーハ１１は硬質で研削加工が困難であるため、加工効率をより良く向上することができる。
【００２７】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、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することが可能である。
【００２８】
例えば、上記各実施の形態において、塗布工程に換えて、図６に示すように、着液工程を実施してもよい。図６は、変形例に係るウエーハの加工方法における着液工程の説明図である。この工程では、上述した液体Ｌを貯水槽５０に貯水する。貯水槽５０の材質は、液体Ｌと同様に、サファイアウエーハ１１の屈折率と同等の屈折率としたものが用いられる。そして、サファイアウエーハ１１の裏面１１ｂを下向きとし、貯水槽５０に貯水された液体Ｌに、サファイアウエーハ１１の裏面１１ｂが着液するように浸漬した状態とする。この状態を維持しながら、貯水槽５０の下方外側に配設されたレーザー照射手段４２から、サファイアウエーハ１１の裏面１１ｂに向かってレーザー光線を照射する。このとき、レーザー光線の集光点をバッファー層１３とすることで第１の実施の形態と同様にレーザー加工層１９を形成でき、集光点をサファイアウエーハ１１や移設基板２０とすることで、第２の実施の形態と同様に改質層Ｒ１、Ｒ２を形成することができる。
【００２９】
上記着液工程を実施することによって、サファイアウエーハ１１に着液した液体Ｌは、レーザー加工工程後に貼り合わせウエーハ２５を上昇させるだけで、貯水槽５０に流れ落ちることとなる。これにより、液体Ｌを簡単に再利用でき、液体Ｌを塗布する場合に比べ、液体Ｌの消費量を少なくすることができる。
【００３０】
また、上記各実施の形態において、積層ウエーハ１０を構成するウエーハ１１、１２は、少なくとも２層あればよく、その材質や層数は適宜変更してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
以上説明したように、本発明によれば、ウエーハの凹凸面側からレーザー光線を照射して、ウエーハを迅速且つ簡単に分離する加工を行うことができるという効果を有し、特に、光デバイスウエーハにおいて光デバイス層を移設基板に移設する場合に有用である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  積層ウエーハ
１１  サファイアウエーハ（第１のウエーハ）
１２  ＧａＮウエーハ（第２のウエーハ）
１５  分割予定ライン
１９  レーザー加工層
２５  貼り合わせウエーハ
Ｌ  液体
【図１】
0006345530.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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