特開 2024-141964 ウエーハの薄化方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024141964

(43)【公開日】2024-10-10

(54)【発明の名称】ウエーハの薄化方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20241003BHJP

   H01L 21/02 20060101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 601Z

H01L21/02 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023053877

(22)【出願日】2023-03-29

(71)【出願人】

【識別番号】000134051

【氏名又は名称】株式会社ディスコ

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】野本 朝輝

【テーマコード（参考）】

5F057

【Ｆターム（参考）】

5F057AA14

5F057AA45

5F057BA15

5F057BB05

5F057CA14

5F057DA22

5F057DA31

(57)【要約】

【課題】砥石の消耗量を削減しつつ、生産性の低下を抑制することができるウエーハの薄化方法を提供すること。
【解決手段】ウエーハの薄化方法は、ウエーハの第一の面側に第一の支持基板を接合する第一の支持基板接合ステップ１と、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザービームの集光点をウエーハの第二の面側からウエーハの内部に位置づけ、集光点とウエーハとを相対的に移動させながらレーザービームを照射することで、第二の面に平行な改質層と改質層から伸長するクラックとを含む分離起点を形成する分離起点形成ステップ２と、ウエーハの第二の面側から超音波を付与する第一の超音波付与ステップ３と、ウエーハの第二の面側に第二の支持基板を接合する第二の支持基板接合ステップ４と、分離起点から、第一の面を有するウエーハと第二の面を有するウエーハとにウエーハを分離することで、ウエーハを薄化する薄化ステップ６と、を含む。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第一の面と、該第一の面と反対側の第二の面と、を有するウエーハを薄化するウエーハの薄化方法であって、
該ウエーハの該第一の面側に第一の支持基板を接合する第一の支持基板接合ステップと、
該ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザービームの集光点を該ウエーハの第二の面側から該ウエーハの内部に位置づけ、該集光点と該ウエーハとを該第二の面に平行な方向に相対的に移動させながら該レーザービームを照射することで、該第二の面に平行な改質層と該改質層から伸長するクラックとを含む分離起点を形成する分離起点形成ステップと、
該第一の支持基板接合ステップおよび該分離起点形成ステップを実施した後、該ウエーハの該第二の面側から超音波を付与する第一の超音波付与ステップと、
該第一の超音波付与ステップを実施した後、該ウエーハの第二の面側に第二の支持基板を接合する第二の支持基板接合ステップと、
該第二の支持基板接合ステップを実施した後、該分離起点から、該第一の面を有するウエーハと該第二の面を有するウエーハとに該ウエーハを分離することで、該ウエーハを薄化する薄化ステップと、を含む
ことを特徴とする、ウエーハの薄化方法。

【請求項2】

該第二の支持基板接合ステップを実施した後、かつ、該薄化ステップを実施する前に、該第二の支持基板側から該ウエーハに対して超音波を付与する第二の超音波付与ステップを更に含む
ことを特徴とする、請求項１に記載のウエーハの薄化方法。

【請求項3】

該第一の超音波付与ステップでは、該ウエーハの第一の領域に対して第一のエネルギー密度で超音波を付与することで、該分離起点において部分的に剥離した部分剥離部を形成し、
該第二の超音波付与ステップでは、該ウエーハの該第一の領域よりも広い第二の領域に対して該第一のエネルギー密度より低い第二のエネルギー密度で超音波を付与することで、該部分剥離部から該ウエーハの全面にわたる剥離部を形成する
ことを特徴とする、請求項２に記載のウエーハの薄化方法。

【請求項4】

該ウエーハは、タンタル酸リチウムである
ことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のウエーハの薄化方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ウエーハの薄化方法に関する。

【背景技術】

【0002】

リチウムタンタレート（タンタル酸リチウム；ＬｉＴａＯ_３）は、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）フィルタの基板として用いられるが、熱膨張率が大きいため、温度上昇に伴う周波数シフトが問題視されている。そこで、リチウムタンタレートウエーハに熱膨張率の小さなシリコンやサファイア等のウエーハを支持基板として接合し、熱膨張を抑制することで周波数温度特性を向上させる方法が考案された。こうして形成された接合ウエーハは、研削等により薄化されてパターニングされ、分割予定ラインに沿ってダイシングされることでデバイスチップに製造される。

【0003】

しかしながら、リチウムタンタレートを研削する際に砥石の消耗が激しく不経済であるという課題や、研削に時間がかかり生産性が低下するという問題があった。そこで、ウエーハの内部にレーザービームを照射して剥離層を形成し、この剥離層を起点として剥離する方法が試みられた（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１７－０２８０７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、剥離させるウエーハを極力薄くするためには、剥離層を形成する際にクラックが表出しないように加工する必要があり、これにより剥離性が低下してしまう。剥離性を向上させるために超音波を付与する方法があるが、支持基板を接合した後に超音波を付与しても剥離性があまり向上せず、かといって、支持基板を接合する前に完全にウエーハを剥離してしまうとハンドリングが困難となるという課題があった。

【0006】

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、砥石の消耗量を削減しつつ、生産性の低下を抑制することができるウエーハの薄化方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のウエーハの薄化方法は、第一の面と、該第一の面と反対側の第二の面と、を有するウエーハを薄化するウエーハの薄化方法であって、該ウエーハの該第一の面側に第一の支持基板を接合する第一の支持基板接合ステップと、該ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザービームの集光点を該ウエーハの第二の面側から該ウエーハの内部に位置づけ、該集光点と該ウエーハとを該第二の面に平行な方向に相対的に移動させながら該レーザービームを照射することで、該第二の面に平行な改質層と該改質層から伸長するクラックとを含む分離起点を形成する分離起点形成ステップと、該第一の支持基板接合ステップおよび該分離起点形成ステップを実施した後、該ウエーハの該第二の面側から超音波を付与する第一の超音波付与ステップと、該第一の超音波付与ステップを実施した後、該ウエーハの第二の面側に第二の支持基板を接合する第二の支持基板接合ステップと、該第二の支持基板接合ステップを実施した後、該分離起点から、該第一の面を有するウエーハと該第二の面を有するウエーハとに該ウエーハを分離することで、該ウエーハを薄化する薄化ステップと、を含むことを特徴とする。

【0008】

また、本発明のウエーハの薄化方法は、該第二の支持基板接合ステップを実施した後、かつ、該薄化ステップを実施する前に、該第二の支持基板側から該ウエーハに対して超音波を付与する第二の超音波付与ステップを更に含むことが好ましい。

【0009】

また、本発明のウエーハの薄化方法において、該第一の超音波付与ステップでは、該ウエーハの第一の領域に対して第一のエネルギー密度で超音波を付与することで、該分離起点において部分的に剥離した部分剥離部を形成し、該第二の超音波付与ステップでは、該ウエーハの該第一の領域よりも広い第二の領域に対して該第一のエネルギー密度より低い第二のエネルギー密度で超音波を付与することで、該部分剥離部から該ウエーハの全面にわたる剥離部を形成することが好ましい。

【0010】

また、本発明のウエーハの薄化方法において、該ウエーハは、タンタル酸リチウムであってもよい。

【発明の効果】

【0011】

本発明は、砥石の消耗量を削減しつつ、生産性の低下を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、実施形態に係るウエーハの薄化方法の加工対象のウエーハの斜視図である。

【図2】図２は、実施形態に係るウエーハの薄化方法の流れを示すフローチャートである。

【図3】図３は、図２に示す第一の支持基板接合ステップを示す斜視図である。

【図4】図４は、図２に示す第一の支持基板接合ステップの後のウエーハの側面図である。

【図5】図５は、図２に示す分離起点形成ステップの一状態を示す斜視図である。

【図6】図６は、図５に示す状態を一部断面で示す側面図である。

【図7】図７は、図６におけるウエーハの上面図である。

【図8】図８は、図２に示す第一の超音波付与ステップの一状態を示す側面図である。

【図9】図９は、図２に示す第二の支持基板接合ステップを示す斜視図である。

【図10】図１０は、図２に示す第二の支持基板接合ステップの後のウエーハの側面図である。

【図11】図１１は、図２に示す第二の超音波付与ステップの一状態を示す側面図である。

【図12】図１２は、図２に示す薄化ステップの一状態を示す側面図である。

【図13】図１３は、図２に示す薄化ステップの図１２の後の一状態を示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。更に、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換または変更を行うことができる。

【0014】

〔実施形態〕
本発明の実施形態に係るウエーハ１０の薄化方法を図面に基づいて説明する。図１は、実施形態に係るウエーハ１０の薄化方法の加工対象のウエーハ１０の斜視図である。実施形態のウエーハ１０は、タンタル酸リチウムからなるタンタル酸リチウム基板であるが、例えば、ニオブ酸リチウム基板であってもよい。ウエーハ１０は、厚み３５０～５００μｍ程度の円板状に形成される。ウエーハ１０は、第一の面１１と、第二の面１２と、周面１３と、オリエンテーションフラット１４と、を有している。

【0015】

第一の面１１は、円形状であって、円板状に形成されるウエーハ１０の一方の端面である。第一の面１１は、後述の第一の支持基板２０と接合する接合面に相当する。第二の面１２は、円形状であって、円板状に形成されるウエーハ１０の第一の面１１とは反対側の端面である。第二の面１２は、後述の第二の支持基板３０と接合する接合面に相当する。周面１３は、第一の面１１の外縁と第二の面１２の外縁とに連なる面である。オリエンテーションフラット１４は、ウエーハ１０の結晶方位を示すために周面１３の一部に形成される平面である。

【0016】

図２は、実施形態に係るウエーハ１０の薄化方法の流れを示すフローチャートである。ウエーハ１０の薄化方法は、第一の支持基板接合ステップ１と、分離起点形成ステップ２と、第一の超音波付与ステップ３と、第二の支持基板接合ステップ４と、第二の超音波付与ステップ５と、薄化ステップ６と、を含む。

【0017】

（第一の支持基板接合ステップ１）
図３は、図２に示す第一の支持基板接合ステップ１を示す斜視図である。図４は、図２に示す第一の支持基板接合ステップ１の後のウエーハ１０の側面図である。第一の支持基板接合ステップ１は、ウエーハ１０の第一の面１１側に第一の支持基板２０を接合するステップである。

【0018】

第一の支持基板２０は、実施形態において、ウエーハ１０と同径かつウエーハ１０より厚みが大きい円板状に形成されるガラス基板であるが、ウエーハ１０を支持してハンドリングを担保できるものであれば、材質（硬度）や、サイズ、厚み等は特に限定されない。第一の支持基板２０は、円形状であって、円板状に形成される第一の支持基板２０の一方の端面である接合面２１と、接合面２１とは反対側の端面である円形状の面２２と、を有している。

【0019】

第一の支持基板接合ステップ１では、まず、図３に示すように、ウエーハ１０の第一の面１１と、第一の支持基板２０の接合面２１とを、間隔をあけて対向させる。次に、図４に示すように、ウエーハ１０の第一の面１１と、第一の支持基板２０の接合面２１とを、貼り合わせて接合する。

【0020】

この際、ウエーハ１０と第一の支持基板２０との間に接合層を設ける場合は、ウエーハ１０の第一の面１１と第一の支持基板２０の接合面２１とのうちの一方に接合層を積層してから、ウエーハ１０の第一の面１１と第一の支持基板２０の接合面２１とを、接合層を介して貼り合わせる。なお、接合層は、基材層の表裏面に粘着材層が積層された両面テープであってもよいし、酸化膜でもよいし、樹脂等を含む接着剤が塗布されることにより形成されるものでもよい。

【0021】

（分離起点形成ステップ２）
図５は、図２に示す分離起点形成ステップ２の一状態を示す斜視図である。図６は、図５に示す状態を一部断面で示す側面図である。図７は、図６におけるウエーハ１０の上面図である。分離起点形成ステップ２は、第一の支持基板接合ステップ１を実施する前に実施してもよいし、第一の支持基板接合ステップ１を実施した後に実施してもよい。分離起点形成ステップ２は、レーザービーム４０をウエーハ１０の第二の面１２側から照射することで、第二の面１２に平行な改質層１５－１と改質層１５－１から伸長するクラック１５－２とを含む分離起点１５を形成するステップである。

【0022】

分離起点形成ステップ２は、レーザー加工装置４５によって実施される。レーザー加工装置４５は、保持テーブル４６と、レーザービーム照射ユニット４７と、を備える。保持テーブル４６は、ウエーハ１０を保持面に保持し、垂直な軸心回りに回動可能である。レーザービーム照射ユニット４７は、保持テーブル４６に保持されたウエーハ１０に対してレーザービーム４０を照射する。レーザー加工装置４５は、更に、保持テーブル４６とレーザービーム照射ユニット４７とを相対的に移動させる不図示の移動ユニット、および保持テーブル４６に保持されたウエーハ１０を撮像する不図示の撮像ユニット等を備える。なお、以下の説明において、Ｘ軸方向は、水平面における一方向である。Ｙ軸方向は、水平面において、Ｘ軸方向に直交する方向である。また、実施形態において、Ｘ軸方向が加工送り方向であり、Ｙ軸方向が割り出し送り方向である。

【0023】

分離起点形成ステップ２では、レーザービーム４０の集光点４１をウエーハ１０の第二の面１２側からウエーハ１０の内部に位置づけ、集光点４１とウエーハ１０とを第二の面１２に平行な方向に相対的に移動させながらレーザービーム４０を照射する。これにより、第二の面１２に平行な改質層１５－１と改質層１５－１から伸長するクラック１５－２とを含む分離起点１５を形成する。レーザービーム４０は、ウエーハ１０に対して透過性を有する波長のレーザービームであり、例えば、赤外線（Infrared rays；ＩＲ）である。

【0024】

改質層１５－１とは、密度、屈折率、機械的強度またはその他の物理的特性が周囲のそれとは異なる状態になった領域のことを意味する。改質層１５－１は、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域、およびこれらの領域が混在した領域等である。改質層１５－１は、ウエーハ１０の他の部分よりも機械的な強度等が低い。

【0025】

分離起点形成ステップ２では、まず、第一の支持基板２０の接合面２１とは反対側の面２２側を保持テーブル４６の保持面（上面）に吸引保持する。この際、ウエーハ１０のオリエンテーションフラット１４と割り出し送り方向（Ｙ軸方向）とが平行になるように、言い換えると、ウエーハ１０の結晶方位を示す＜１１－２０＞方向が加工送り方向（Ｘ軸方向）と平行になるように調整する。次に、ウエーハ１０とレーザービーム照射ユニット４７の集光器との位置合わせを行う。

【0026】

具体的には、不図示の移動ユニットによって、保持テーブル４６をレーザービーム照射ユニット４７の下方の照射領域まで移動させ、レーザービーム４０の集光点４１をウエーハ１０の内部の所定の深さに位置づける。所定の深さは、ウエーハ１０の第二の面１２から２０～１００μｍ程度の深さであり、後述の薄化ステップ６で第一の面１１を有するウエーハ１０－１から分離させる第二の面１２を有するウエーハ１０－２の厚みに相当する（図１３参照）。

【0027】

分離起点形成ステップ２では、次に、レーザービーム４０の集光点４１をウエーハ１０の内部に位置づけた状態で、レーザービーム照射ユニット４７を保持テーブル４６に対して加工送り方向（Ｘ軸方向）に相対的に移動させる。すなわち、集光点４１とウエーハ１０とを、第二の面１２に平行な一方向（Ｘ軸方向）に相対的に移動させながら、第二の面１２側からレーザービーム４０を照射する。

【0028】

これにより、ウエーハ１０の内部の所定の深さに、第二の面１２に平行な一方向（Ｘ軸方向）に沿う改質層１５－１が形成される。ウエーハ１０の外縁部までレーザービーム４０を照射した後は、集光点４１を割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に所定量相対的に移動させ、同様に、加工送り方向（Ｘ軸方向）に沿う改質層１５－１を形成し、ウエーハ１０の全面に亘って改質層１５－１を形成する。

【0029】

この際、改質層１５－１からは、第二の面１２に平行な方向に沿ってクラック１５－２が伸展し、ウエーハ１０の内部の所定の深さにおいて、第二の面１２に平行な改質層１５－１とクラック１５－２とを含む分離起点１５が形成される。なお、平行な方向とは、伸展したクラック１５－２全体を平面に近似した近似平面の水平面に対する傾きが、±５度以内、好ましくは±２度以内であることを示す。また、分離起点形成ステップ２では、伸展するクラック１５－２が、ウエーハ１０の第二の面１２側に表出しないよう、レーザービーム４０の出力を調整して改質層１５－１を形成する。

【0030】

（第一の超音波付与ステップ３）
図８は、図２に示す第一の超音波付与ステップ３の一状態を示す側面図である。第一の超音波付与ステップ３は、第一の支持基板接合ステップ１および分離起点形成ステップ２を実施した後に実施される。第一の超音波付与ステップ３は、ウエーハ１０の第二の面１２側から超音波を付与するステップである。

【0031】

第一の超音波付与ステップ３は、超音波付与装置５０によって実施される。超音波付与装置５０は、保持テーブル５１と、超音波ノズル５２と、保持テーブル５１と超音波ノズル５２とを相対的に移動させる不図示の移動ユニットと、を備える。図８に示すように、実施形態の超音波ノズル５２は、下端に向かって幅が狭くなる中空の円錐台部と、円錐台部の上端から上方に延在して設けられる円筒部と、を有する。超音波ノズル５２の下端面は、開口を有し、保持テーブル５１の保持面に対向するように設けられる。

【0032】

超音波ノズル５２には、超音波振動子と、不図示の液体供給源から供給される液体５５が流通する流路と、が内蔵される。超音波振動子は、交流電力が印加されることにより伸縮して超音波振動を発生させる。液体５５は、例えば、純水である。液体５５は、超音波ノズル５２の内部において、超音波振動子による振動が伝達される位置に供給される。超音波振動子による振動が伝達された液体５５は、超音波ノズル５２の流路を通って、超音波ノズル５２の下端面に形成された開口から、保持テーブル５１に第一の支持基板２０を介して保持されるウエーハ１０の第二の面１２に供給される。

【0033】

第一の超音波付与ステップ３では、まず、分離起点１５が形成されたウエーハ１０に接合した第一の支持基板２０の接合面２１とは反対側の面２２側を、保持テーブル５１の保持面（上面）で吸引保持する。次に、超音波ノズル５２の下端面を、保持テーブル５１に第一の支持基板２０を介して保持されたウエーハ１０の第二の面１２と所定の間隔をあけて対向させ、互いに接近させる。

【0034】

第一の超音波付与ステップ３では、次に、超音波ノズル５２に内蔵される超音波振動子に交流電力を印加し、超音波振動子を振動させた状態で、不図示の液体供給源から超音波ノズル５２に液体５５を供給する。この際、液体５５は、超音波ノズル５２の下端面に形成された開口から、ウエーハ１０の第二の面１２に供給される。超音波ノズル５２とウエーハ１０の第二の面１２との間が液体５５に浸漬した状態で、超音波振動子が振動することにより、超音波ノズル５２の超音波振動が、液体５５を介してウエーハ１０の第二の面１２に付与される。

【0035】

第一の超音波付与ステップ３では、次に、ウエーハ１０の第二の面１２に液体５５を供給し、超音波振動子を振動させた状態で、不図示の移動ユニットにより、保持テーブル５１と超音波ノズル５２とを相対的に移動させる。これにより、液体５５を媒介とした超音波振動が、ウエーハ１０の第二の面１２の所定の領域（第一の領域）に対して付与される。

【0036】

ウエーハ１０は、超音波振動により、分離起点１５において新たにクラック１５－２（図７参照）が伸展し、部分的に剥離した部分剥離部１６が形成される。部分剥離部１６では、分離起点１５を界面として、第一の面１１側と第二の面１２側とが分離されている。ウエーハ１０の第一の領域に超音波を付与した後は、液体５５の供給を停止させ、超音波ノズル５２をウエーハ１０の第二の面１２から離隔させる。

【0037】

（第二の支持基板接合ステップ４）
図９は、図２に示す第二の支持基板接合ステップ４を示す斜視図である。図１０は、図２に示す第二の支持基板接合ステップ４の後のウエーハ１０の側面図である。第二の支持基板接合ステップ４は、第一の超音波付与ステップ３を実施した後に実施される。第二の支持基板接合ステップ４は、ウエーハ１０の第二の面１２側に第二の支持基板３０を接合するステップである。

【0038】

第二の支持基板３０は、熱膨張率が低い材料で構成される。実施形態の第二の支持基板３０は、シリコン（Ｓｉ）からなるシリコン基板であるが、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）等であってもよい。第二の支持基板３０は、ウエーハ１０と同径かつウエーハ１０より厚みが大きい円板状に形成される。第二の支持基板３０は、円形状であって、円板状に形成される第二の支持基板３０の一方の端面である接合面３１と、接合面３１とは反対側の端面である円形状の面３２と、を有している。

【0039】

第二の支持基板接合ステップ４では、まず、図９に示すように、第一の支持基板２０が第一の面１１側に接合され、分離起点１５に部分剥離部１６が形成されたウエーハ１０の第二の面１２と、第二の支持基板３０の接合面３１とを、間隔をあけて対向させる。次に、図１０に示すように、ウエーハ１０の第二の面１２と、第二の支持基板３０の接合面３１とを、貼り合わせて接合する。

【0040】

この際、ウエーハ１０と第二の支持基板３０との間に接合層を設ける場合は、ウエーハ１０の第二の面１２と第二の支持基板３０の接合面３１とのうちの一方に接合層を積層してから、ウエーハ１０の第二の面１２と第二の支持基板３０の接合面３１とを、接合層を介して貼り合わせる。なお、接合層は、基材層の表裏面に粘着材層が積層された両面テープであってもよいし、酸化膜でもよいし、樹脂等を含む接着剤が塗布されることにより形成されるものでもよい。

【0041】

（第二の超音波付与ステップ５）
図１１は、図２に示す第二の超音波付与ステップ５の一状態を示す側面図である。第二の超音波付与ステップ５は、第二の支持基板接合ステップ４を実施した後、かつ、薄化ステップ６を実施する前に実施される。第二の超音波付与ステップ５は、第二の支持基板３０側からウエーハ１０に対して超音波を付与するステップである。

【0042】

第二の超音波付与ステップ５は、超音波付与装置６０によって実施される。超音波付与装置６０は、保持テーブル６１と、超音波ホーン６２と、液体供給ノズル６３と、保持テーブル６１と超音波ホーン６２および液体供給ノズル６３とを相対的に移動させる不図示の移動ユニットと、を備える。なお、超音波ホーン６２および液体供給ノズル６３は、図８に示す超音波付与装置５０の一部に搭載される第二の超音波付与ユニットでもよく、この場合、保持テーブル６１は、図８に示す保持テーブル５１と共用であってもよい。

【0043】

図１１に示すように、実施形態の超音波ホーン６２は、図８に示す超音波ノズル５２の円筒部よりも幅広の円柱状の振動部材である。超音波ホーン６２の下端面は、保持テーブル６１の保持面に対向するように設けられる。超音波ホーン６２には、図８に示す超音波ノズル５２に内蔵された超音波振動子と同様の超音波振動子が内蔵される。超音波ホーン６２は、内蔵された超音波振動子が振動することによって、超音波ホーン６２全体が振動する。

【0044】

液体供給ノズル６３は、超音波ホーン６２に隣接する位置に設けられ、不図示の液体供給源から液体６５を供給する。液体６５は、例えば、純水である。不図示の液体供給源から供給される液体６５は、液体供給ノズル６３内の流路を通って、液体供給ノズル６３の下端面に形成された開口から、保持テーブル６１に第一の支持基板２０およびウエーハ１０を介して保持される第二の支持基板３０の接合面３１とは反対側の面３２に供給させる。

【0045】

第二の超音波付与ステップ５では、まず、第二の支持基板３０が接合されたウエーハ１０に接合した第一の支持基板２０の接合面２１とは反対側の面２２側を、保持テーブル６１の保持面（上面）で吸引保持する。なお、保持テーブル６１が図８に示す保持テーブル５１と共用であり、第二の支持基板接合ステップ４を保持テーブル５１上で実施した場合、この工程は省略されてよい。次に、超音波ホーン６２の下端面を、保持テーブル６１に第一の支持基板２０およびウエーハ１０を介して保持された第二の支持基板３０の接合面３１とは反対側の面３２と所定の間隔をあけて対向させ、互いに接近させる。

【0046】

第二の超音波付与ステップ５では、次に、超音波ホーン６２に内蔵される超音波振動子に交流電力を印加し、超音波ホーン６２全体を振動させた状態で、不図示の液体供給源から液体供給ノズル６３を介して超音波ホーン６２の下端面に液体６５を供給する。この際、液体６５は、第二の支持基板３０の接合面３１とは反対側の面３２に供給される。超音波ホーン６２と第二の支持基板３０の面３２との間が液体６５に浸漬した状態で、超音波ホーン６２が振動することにより、超音波振動が、液体６５を介して第二の支持基板３０の面３２に付与される。

【0047】

第二の超音波付与ステップ５では、次に、第二の支持基板３０の面３２に液体６５を供給し、超音波ホーン６２を振動させた状態で、不図示の移動ユニットにより、保持テーブル６１と超音波ホーン６２とを相対的に移動させる。これにより、液体６５を媒介とした超音波振動が、第二の支持基板３０の面３２の所定の領域（第二の領域）に対して付与される。

【0048】

超音波ホーン６２の下端面の面積は、図８に示す超音波ノズル５２の下端面に設けられた開口の面積よりも広い。このため、第二の領域は、第一の超音波付与ステップ３で超音波を付与した第一の領域よりも広くなる。また、図８に示す第一の超音波付与ステップ３における超音波ノズル５２を用いて付与される超音波のエネルギー密度（第一のエネルギー密度）は、図１１に示す第二の超音波付与ステップ５において超音波ホーン６２を用いて付与される超音波のエネルギー密度（第二のエネルギー密度）よりも高くなる。

【0049】

なお、図８に示す第一の超音波付与ステップ３における超音波付与条件は、超音波ノズル５２の開口径が５～３０ｍｍ程度であり、超音波振動子に印加される交流電力の出力が１０～１００Ｗ程度であることが好ましい。また、図１１に示す第二の超音波付与ステップ５における超音波付与条件は、超音波ホーン６２の下端面が５０ｍｍ×５０ｍｍ～２００ｍｍ×２００ｍｍ程度の正方形または長方形であり、超音波振動子に印加される交流電力の出力が５０～１５０Ｗ程度であることが好ましい。

【0050】

第二の超音波付与ステップ５において、ウエーハ１０は、超音波振動により、分離起点１５において新たにクラック１５－２（図７参照）が伸展し、分離起点１５において形成された部分剥離部１６から、ウエーハ１０の全面に亘る剥離部１７が形成される。剥離部１７では、分離起点１５を界面として、第一の面１１側と第二の面１２側とが分離されている。

【0051】

すなわち、図８に示す第一の超音波付与ステップ３では、ウエーハ１０の第一の領域に対して第一のエネルギー密度で超音波を付与することで、分離起点１５において部分的に剥離した部分剥離部１６を形成し、図１１に示す第二の超音波付与ステップ５では、第一の領域よりも広い第二の領域に対して、第一のエネルギー密度より低い第二のエネルギー密度で超音波を付与することで、部分剥離部１６からウエーハ１０の全面にわたる剥離部１７を形成する。ウエーハ１０の第二の領域に超音波を付与した後は、液体６５の供給を停止させ、超音波ホーン６２を第二の支持基板３０の面３２から離隔させる。なお、本発明において、第二の超音波付与ステップ５は、省略されてもよい。

【0052】

（薄化ステップ６）
図１２は、図２に示す薄化ステップ６の一状態を示す側面図である。図１３は、図２に示す薄化ステップ６の図１２の後の一状態を示す側面図である。薄化ステップ６は、第二の超音波付与ステップ５を実施した後に実施される。なお、第二の超音波付与ステップ５を省略する場合、薄化ステップ６は、第二の支持基板接合ステップ４を実施した後に実施される。薄化ステップ６は、ウエーハ１０を薄化するステップである。

【0053】

薄化ステップ６は、剥離装置７０によって実施される。剥離装置７０は、保持テーブル７１と、剥離ユニット７２と、保持テーブル７１と剥離ユニット７２とを接近および離隔させる不図示の移動ユニットと、を備える。なお、剥離ユニット７２は、図８に示す超音波付与装置５０や図１１に示す超音波付与装置６０の一部に搭載されるものでもよく、この場合、保持テーブル７１は、図８に示す保持テーブル５１や図１１に示す保持テーブル６１と共用であってもよい。

【0054】

剥離ユニット７２は、下面に複数の吸引口が設けられている吸引板７３を有する。複数の吸引口は、吸引板７３の内部に設けられた流路を介して、不図示の吸引源に連通する。剥離装置７０は、保持テーブル７１で対象物の一方の面を吸引保持し、吸引板７３で他方の面を吸引保持し、保持テーブル７１と剥離ユニット７２とを互いに離隔させることで、対象物を、一方の面側と他方の面側とに剥離させる。

【0055】

薄化ステップ６では、まず、ウエーハ１０に接合した第一の支持基板２０の接合面２１とは反対側の面２２側を、保持テーブル７１の保持面（上面）で吸引保持する。なお、保持テーブル７１が図１１に示す保持テーブル６１と共用である場合、この工程は省略されてよい。次に、剥離ユニット７２の吸引板７３の下端面を、保持テーブル７１に第一の支持基板２０およびウエーハ１０を介して保持された第二の支持基板３０の接合面３１とは反対側の面３２に接近させ、吸引板７３で面３２を吸引保持する。

【0056】

この状態で、図１３に示すように、次に、剥離ユニット７２を保持テーブル７１から離隔させる。これにより、上下に引っ張られたウエーハ１０が分離起点１５を界面として分離し、ウエーハ１０の第一の面１１を有するウエーハ１０－１と、ウエーハ１０の第二の面１２を有するウエーハ１０－２とに分離される。すなわち、分離起点１５から、第一の面１１を有するウエーハ１０－１と第二の面１２を有するウエーハ１０－２とにウエーハ１０を分離することで、ウエーハ１０を、ウエーハ１０－２に薄化する。

【0057】

薄化されたウエーハ１０－２は、例えば、第二の支持基板３０を含む接合ウエーハとなり、剥離面１９が研削されて平坦化し、デバイスウエーハに加工される。ウエーハ１０－２が剥離された第一の面１１を有するウエーハ１０－１は、例えば、剥離面１８が研削されて平坦化した研削面が新たな第二の面１２となり、リサイクルウエーハとして、再度ウエーハ１０として利用される。この場合、図２のフローチャートに示すウエーハ１０の薄化方法の第一の支持基板接合ステップ１を省略し、分離起点形成ステップ２から薄化ステップ６までを繰り返し実施することにより、複数の薄化されたウエーハ１０－２が生成される。なお、第一の面１１を有するウエーハ１０－１の剥離面１８と、第二の面１２を有するウエーハ１０－２の剥離面１９とは、研削される前に、超音波を付与されることにより、剥離屑が除去されてもよい。

【0058】

以上説明したように、実施形態のウエーハ１０の薄化方法では、分離起点１５を形成したウエーハ１０に対して、更に超音波を付与して剥離の起点となる部分剥離部１６を形成することで、剥離性を向上させている。すなわち、分離起点形成ステップ２においてクラック１５－２が伸展し過ぎないように、照射するレーザービーム４０の出力を抑える等することで分離起点１５を形成した時点での剥離性が低くなってしまう場合でも、剥離させるウエーハ１０－２を極力薄くすることができる。これにより、剥離した後のウエーハ１０－２の研削量を削減できるため、砥石の消耗量を削減しつつ生産性の低下を抑制できるという効果を奏する。

【0059】

更に、ウエーハ１０に超音波を付与して部分剥離部１６を形成した後、ウエーハ１０の第二の面１２側に第二の支持基板３０を接合させ、第二の支持基板３０越しに再び超音波を付与することで、部分剥離部１６からウエーハ１０の全面に亘る剥離部１７を形成し、剥離性を更に向上させることができる。このように二段階に分けて超音波を付与することで、剥離性を格段に向上させるとともに、剥離時のウエーハ１０の割れを抑制することが可能となる。

【0060】

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

【符号の説明】

【0061】

１０、１０－１、１０－２ ウエーハ
１１ 第一の面
１２ 第二の面
１５ 分離起点
１５－１ 改質層
１５－２ クラック
１６ 部分剥離部
１７ 剥離部
２０ 第一の支持基板
３０ 第二の支持基板
４０ レーザービーム
４１ 集光点
４５ レーザー加工装置
５０、６０ 超音波付与装置
５２ 超音波ノズル
６２ 超音波ホーン
６３ 液体供給ノズル
５５、６５ 液体
７０ 剥離装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】