(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0013】
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。本実施の形態に係る光デバイスウェーハ(板状物)の研削方法は、支持基板(支持部材)に光デバイスウェーハを載置する載置工程(板状物載置工程)、光デバイスウェーハを支持基板に固定する固定工程(板状物固定工程)、光デバイスウェーハを研削して薄化する薄化工程、及び光デバイスウェーハから支持基板を剥離する除去工程を含む。
【0014】
載置工程では、光硬化樹脂の塗布された金属製の支持基板に光デバイスウェーハを押圧して載置する。固定工程では、紫外光(紫外線)を照射して光硬化樹脂を硬化させることで光デバイスウェーハを支持基板に固定する。薄化工程では、光デバイスウェーハの裏面側を研削して光デバイスウェーハを薄化する。除去工程では、光硬化樹脂を軟化させた後に支持基板を湾曲させて光デバイスウェーハから光硬化樹脂と共に支持基板を剥離する。
【0015】
本実施の形態で用いられる金属製の支持基板は、薄化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る。このため、本実施の形態に係る光デバイスウェーハの研削方法により、光デバイスウェーハを薄く研削した上で支持基板を容易に剥離させることができる。以下、本実施の形態に係る光デバイスウェーハの研削方法の詳細について説明する。
【0016】
図1及び
図2を参照して載置工程について説明する。
図1は、載置工程において光硬化樹脂が塗布される様子を示す図であり、
図2は、載置工程において光デバイスウェーハが押圧される様子を示す図である。
【0017】
図1Aに示すように、まず、樹脂塗布装置1において、支持基板Sの表面S1に光硬化樹脂Rを塗布する。樹脂塗布装置1は、下方に向けて液状物を吐出可能なノズル11を備えており、このノズル11から、光デバイスウェーハWを支持基板Sに固定するための固定剤となる光硬化樹脂Rが吐出される。光硬化樹脂Rを塗布された後には、
図1Bに示すように、支持基板Sの上方に光デバイスウェーハWが位置付けられる。そして、光デバイスウェーハWと支持基板Sとで光硬化樹脂Rが挟まれるように、支持基板Sにおいて光硬化樹脂Rの塗布された領域上に光デバイスウェーハWを重ねる。
【0018】
被加工物(板状物)である光デバイスウェーハWは、略円盤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が積層された構造を備えている。光デバイスウェーハWの表面W1(
図1において不図示、
図2等参照)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。
【0019】
支持基板Sは、外力により湾曲可能な厚さに形成された略円盤形状を有するアルミニウム板である。この支持基板Sは、光デバイスウェーハWの全体を支持可能なように、光デバイスウェーハWより大面積に構成されている。支持基板Sの表面S1の表面粗さは、光デバイスウェーハWの表面W1の表面粗さより粗くなっている。このため、支持基板Sと光硬化樹脂Rとの接触面積は、光デバイスウェーハWと光硬化樹脂Rとの接触面積より広くなり、光硬化樹脂Rは支持基板S側に強固に密着される。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粗くできる。
【0020】
光硬化樹脂Rは、紫外光を照射されることで硬化される無溶剤の光硬化樹脂(光硬化性樹脂)である。この光硬化樹脂Rは、
図1Aに示すように、樹脂塗布装置1のノズル11から支持基板Sの表面S1の中央付近に滴下されるようにして塗布される。なお、本実施の形態では、無溶剤の光硬化樹脂Rを用いる例を示しているが、光デバイスウェーハWを支持基板Sに固定できれば他の固定剤を用いても良い。例えば、熱硬化樹脂(熱硬化性樹脂)などを用いることもできる。
【0021】
支持基板S上に光デバイスウェーハWを重ねた後には、
図2A及び
図2Bに示すように、プレス装置2で光デバイスウェーハWを支持基板Sに押圧させる。プレス装置2は、ポーラスセラミック材による吸着面を有するチャックテーブル21を備えている。チャックテーブル21において支持基板Sの裏面S2を吸着させることで、支持基板Sはチャックテーブル21上に保持される。チャックテーブル21の上方には、光デバイスウェーハWの裏面W2を押圧する押圧部22が上下動可能に設けられている。
【0022】
図2Aに示すように、押圧部22と光デバイスウェーハWの裏面W2とを接触させて押圧部22で下向きの力を加えることで、光デバイスウェーハWは下向きに押圧される。光デバイスウェーハWが下向きに押圧されると、光デバイスウェーハWと支持基板Sとの間隔は狭められて、矢印Aで示すように、光硬化樹脂Rは放射状に広がる。
【0023】
押圧部22の押圧力をさらに強めると、
図2Bに示すように、光デバイスウェーハWは光硬化樹脂Rに埋没される。このように光デバイスウェーハWを光硬化樹脂Rに埋没させると、光デバイスウェーハWの外周全周において光硬化樹脂Rは隆起された状態になり、光硬化樹脂Rは光デバイスウェーハWの裏面W2側にまで回り込む。隆起されて裏面W2側まで回り込んだ状態で光硬化樹脂Rを硬化させることで、光デバイスウェーハWを支持基板Sに強固に固定できる。
【0024】
次に、
図3を参照して固定工程について説明する。
図3は、固定工程において光硬化樹脂Rに紫外光UVが照射される様子を示す図である。上述の載置工程において光デバイスウェーハWの載置された支持基板Sは、紫外光照射装置3に搬送されて紫外光UVを照射される。紫外光照射装置3は、支持基板Sの配置されるステージ31と、ステージ31の上方の紫外光源32とを備えている。
【0025】
図3に示すように、固定工程では、支持基板Sをステージ31に配置し、紫外光源32から光デバイスウェーハWの裏面W2側に紫外光UVを照射する。光デバイスウェーハWは、所定波長の紫外光UVを透過させるサファイア基板で構成されており、照射された紫外光UVは光デバイスウェーハWを透過して光硬化樹脂Rに到達される。光デバイスウェーハWを介して紫外光UVの照射された光硬化樹脂Rは化学反応により硬化され、光デバイスウェーハWは支持基板Sに固定される。なお、硬化された光硬化樹脂Rは、後の薄化工程で光デバイスウェーハWと共に研削できる。
【0026】
次に、
図4を参照して薄化工程について説明する。
図4は、薄化工程において光デバイスウェーハWが研削される様子を示す図である。固定工程で光デバイスウェーハWの固定された支持基板Sは、研削装置4で光デバイスウェーハWの裏面W2側を研削される。研削装置4は、ポーラスセラミック材による吸着面を有するチャックテーブル(保持テーブル)41を備えている。チャックテーブル41の下方には不図示の回転機構が設けられており、チャックテーブル41は回転軸C1の周りに回転される。支持基板Sは、このチャックテーブル41により裏面S2を吸着されて保持される。
【0027】
チャックテーブル41の上方には、研削ホイール42が上下動可能に設けられている。研削ホイール42の上方には不図示の回転機構が設けられており、研削ホイール42は回転軸C2の周りに回転される。研削ホイール42の下部には研削砥石43が配置されている。
図4Aに示すように、研削砥石43を光デバイスウェーハWの裏面W2に接触させた状態でチャックテーブル41と研削ホイール42とを相対回転させることで、光デバイスウェーハWの裏面W2側は研削される。この時、外周部において隆起された光硬化樹脂Rも同時に研削される。なお、研削ホイール42は、チャックテーブル41より高速に回転される。
【0028】
チャックテーブル41の近傍にはハイトゲージ(不図示)が設けられており、光デバイスウェーハWの厚さ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光デバイスウェーハWの厚さを測定しながら研削することで、
図4Bに示すように、光デバイスウェーハWは所定厚みへと薄化される。光デバイスウェーハWの外周部は、光硬化樹脂Rにより補強されているので、ナイフエッジ化によるクラックや割れ、欠けなどは防止される。薄化後の光デバイスウェーハWにおいては、研削による研削面W3が表出される。
【0029】
図5を参照して除去工程について説明する。
図5は、除去工程において光デバイスウェーハWから支持基板S及び光硬化樹脂Rが剥離される様子を示す図である。この除去工程ではピーリング装置5により、薄化された光デバイスウェーハWから支持基板S及び光硬化樹脂Rを剥離させる。ピーリング装置5は、ポーラスセラミック材による吸着面を有するチャックテーブル51を備えている。このチャックテーブル51により、薄化工程で表出された光デバイスウェーハWの研削面W3は吸着される。チャックテーブル51には光硬化樹脂Rを軟化させるためのヒータ(不図示)が設けられている。
【0030】
除去工程においては、まず、チャックテーブル51に光デバイスウェーハWの研削面W3を吸着させてヒータで加熱し、光硬化樹脂Rを軟化させる。この軟化は、加水処理によって行うようにしても良い。加水処理で光硬化樹脂Rを膨潤させることにより、光硬化樹脂Rは軟化される。次に、
図5Aに示すように、支持基板Sの一端部S3を斜め上方に引き上げるようにして支持基板Sを湾曲させ、支持基板Sを光デバイスウェーハWの一端部W4から剥離させる。
【0031】
支持基板Sの表面S1の表面粗さは、光デバイスウェーハWの表面W1の表面粗さより粗くなっているので、光硬化樹脂Rは、光デバイスウェーハW側よりも支持基板S側に強固に密着される。このため、光硬化樹脂Rは、光デバイスウェーハWではなく、支持基板Sに密着した状態で剥離される。つまり、支持基板S及び光硬化樹脂Rは、光デバイスウェーハWから一体に剥離される。
【0032】
支持基板Sは湾曲可能な厚さに形成されているので、一端部S3を斜め上方に引き上げるようにすれば支持基板Sは湾曲され、一端部S3(一端部W4)側から徐々に剥離される。一端部S3(一端部W4)側において剥離された後には、
図5Bに示すように、支持基板Sの一端部S3をさらに斜め上方に引き上げるようにして支持基板Sを湾曲させる。これにより、光デバイスウェーハWと、支持基板S及び光硬化樹脂Rとの剥離が進行し、最終的には、支持基板S及び光硬化樹脂Rは、光デバイスウェーハWから完全に剥離される。
【0033】
図6は、本実施の形態に係る光デバイスウェーハWの研削方法を示すフローチャートである。
図6に示すように、まず、載置工程(ステップST1)において、支持基板Sの表面S1に光硬化樹脂Rを塗布し、支持基板S上に光デバイスウェーハWを重ねる。そして、光デバイスウェーハWが光硬化樹脂Rに埋没されるように光デバイスウェーハWを押圧させる。この押圧により、光デバイスウェーハWの裏面W2側にまで光硬化樹脂Rが回り込み、光デバイスウェーハWの外周全周において光硬化樹脂Rは隆起される。
【0034】
次に、固定工程(ステップST2)において、紫外光UVを照射させて光硬化樹脂Rを硬化させる。これにより、光デバイスウェーハWは支持基板Sに固定される。なお、他の固定剤を用いる場合には、固定剤に応じた硬化処理(固定処理)を適用すれば良い。例えば、熱硬化樹脂を用いる場合には、加熱によって熱硬化樹脂を硬化させて光デバイスウェーハWを支持基板Sに固定させる。
【0035】
その後、薄化工程(ステップST3)において、光デバイスウェーハWの裏面W2側を研削させて、光デバイスウェーハWを所定厚みへと薄化させる。本実施の形態では剛性の高い金属製の支持基板Sを用いているため、研削に伴う光デバイスウェーハWの剛性の低下を支持基板Sで補うことができる。これにより、研削によって薄化する際の光デバイスウェーハWの破損を抑制できる。
【0036】
そして、除去工程(ステップST4)において、光硬化樹脂Rを軟化させ、薄化された光デバイスウェーハWから支持基板S及び光硬化樹脂Rを剥離させる。本実施の形態では湾曲可能な厚さに形成された金属製の支持基板Sを用いているので、金属製の支持基板Sを湾曲させることで除去工程における剥離性を高め、剥離の際の光デバイスウェーハWの破損を抑制できる。また、支持基板Sの表面S1の表面粗さは、光デバイスウェーハWの表面W1の表面粗さより粗くなっているので、光デバイスウェーハWから支持基板S及び光硬化樹脂Rを一体に剥離させることができる。
【0037】
このように、本実施の形態で用いられる金属製の支持基板Sは、薄化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る。このため、光デバイスウェーハを薄く研削した上で支持部材を容易に剥離させることができる。
【0038】
以下、実施例及び比較例に基づいて、上記実施の形態に係る研削方法の効果を検証する。ただし、本発明は以下に示す実施例に限定されるものではない。
【0039】
(実施例)
本実施例では、上記実施の形態で示す各工程に従って、光デバイスウェーハを想定したサファイア基板を60μmの厚さまで薄化した後、支持基板を剥離した。サファイア基板として、径が4インチで厚さが0.7mmのものを用いた。支持基板として、径が8インチで厚さが0.3mmのアルミニウム板を用いた。このアルミニウム板は、外力によって湾曲可能な厚みに構成されている。光硬化樹脂として、電気化学工業株式会社社製のTEMPLOCを用いた。
【0040】
研削後のサファイア基板につき、外周での光硬化樹脂の剥がれの有無、割れの有無、クラックの有無を確認した。また、上記実施の形態の除去工程に従って、サファイア基板を破損させること無くアルミニウム板を剥離できるか否かを確認した。確認結果を下記の表1に示す。表1は、5回の試行結果を示している。丸印は、光硬化樹脂の剥がれ、割れの発生、クラックの発生、剥離の際のサファイア基板の破損が、1回も発生しなかったことを示し、罰印は、それぞれの不具合が1回以上発生したことを示す。
【0041】
(比較例)
比較例として、実施例とは異なる支持基板を用いる場合について、外周での光硬化樹脂の剥がれの有無、割れの有無、クラックの有無を確認すると共に、サファイア基板を破損させること無く支持基板を剥離できるか否かを確認した。支持基板として、比較例1では、厚さが0.7mmのシリコン基板を用い、比較例2では、厚さが1.0mmのガラス基板を用い、比較例3では、厚さが0.3mmのPET板を用いた。他の条件などは、実施例と同様にした。比較例の確認結果を下記の表1に示す。表1は、各5回の試行結果を示しており、評価基準は実施例と同様である。
【表1】
【0042】
表1から、剛性の低いPET板を用いる場合には、薄化工程において割れ及びクラックが発生し、剛性の高いアルミニウム板、シリコン基板、ガラス基板を用いる場合には、薄化工程において割れ及びクラックは発生しないのが分かる。剛性の低いPET板で割れ及びクラックが発生するのは、研削時の負荷でPET板が撓んでしまい、研削中のサファイア基板に反りなどが発生するためと考えられる。これに対し、アルミニウム板、シリコン基板、ガラス基板といった剛性の高い支持基板は、研削時の負荷で撓みにくく、サファイア基板を好適に支持できる。
【0043】
また、表1から、PET板、又はアルミニウム板を用いる場合には、除去工程において支持基板を適切に剥離でき、シリコン基板、又はガラス基板を用いる場合には、除去工程において支持基板を適切に剥離できないのが分かる。これは、PET板、又はアルミニウム板は湾曲可能に構成されているため、湾曲によりサファイア基板と光硬化樹脂との密着部分に適切な力を作用させて端部から徐々に剥離させることができるためと考えられる。これに対し、シリコン基板、又はガラス基板は、湾曲させることができないため、剥離時に過大な力が加わり易く、サファイア基板を破損させる可能性が高い。
【0044】
以上のように、本実施の形態に係る研削方法によれば、金属製の支持基板(支持部材)Sで光デバイスウェーハ(板状物)Wを支持させるので、研削時の光デバイスウェーハWの撓みは抑制されて薄く研削できる。また、金属製の支持基板Sは、外部からの力により湾曲可能な厚さに形成されているので、剥離時に支持基板Sを湾曲させて、光デバイスウェーハWと支持基板Sとの剥離性を高めることができる。よって、薄く研削された光デバイスウェーハWから支持基板Sを剥離させる際の光デバイスウェーハWの破損を抑制できる。
【0045】
また、本実施の形態に係る研削方法では、支持基板Sの光硬化樹脂Rが塗布される面の表面粗さは、光デバイスウェーハWの貼着面の表面粗さより粗く形成されているので、光デバイスウェーハWと光硬化樹脂Rとの密着性より、支持基板Sと光硬化樹脂Rとの密着性は高められる。これにより、支持基板S及び光硬化樹脂Rを光デバイスウェーハWから容易に剥離させることができる。
【0046】
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、支持基板(支持部材)側に光硬化樹脂を塗布する方法を例示しているが、光デバイスウェーハ(板状物)側に光硬化樹脂を塗布するようにしても良い。この場合、支持基板の表面には、光デバイスウェーハの表面に塗布された光硬化樹脂が間接的に塗布されることになる。
【0047】
また、上記実施の形態では、チャックテーブルに光デバイスウェーハの研削面を直接吸着させてヒータで加熱する方法を例示しているが、光デバイスウェーハの研削面に保護テープを貼着させた後にチャックテーブルで吸着させるようにしても良い。この場合、加熱で変質しない保護テープを用いることが望ましい。また、上記実施の形態では、ピーリング装置を用いて光デバイスウェーハから支持基板及び光硬化樹脂を剥離させる方法を例示しているが、オペレータの手作業によって剥離させるようにしても良い。
【0048】
また、上記実施の形態では、薄化される被加工物(板状物)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例示しているが、被加工物はこれに限られない。例えば、シリコンからなる半導体ウェーハ、ガリウム砒素(GaAs)基板、シリコンカーバイド(SiC)基板、化合物半導体基板などの各種基板を用いることもできる。
【0049】
また、上記実施の形態では、支持基板としてアルミニウム板を用いる場合を例示しているが、支持基板はこれに限られない。薄化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、どのような基板を用いても良い。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、支持基板の形状も円盤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。
【0050】
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。