JP6001931B2

JP6001931B2 - ウェーハの加工方法

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Inventors: 鈴木　稔; 稔鈴木
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Description

本発明は、ウェーハの加工方法に関し、特にサファイアウェーハ等の光デバイスウェーハの加工方法に関する。

光デバイスウェーハとして、サファイア基板やシリコンカーバイド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ものが知られている。光デバイスウェーハの表面には、格子状の分割予定ラインが形成されており、この分割予定ラインで区画された各領域に光デバイスが形成されている。光デバイスウェーハは、分割予定ラインに沿って個々のデバイスチップに分割され、電気機器に広く利用されている。

この光デバイスウェーハの分割方法として、レーザー加工によって直線状の改質層を形成し、この強度が低下した改質層を分割起点とする分割方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の分割方法では、裏面研削によって光デバイスウェーハが所定厚みに薄化された後、ウェーハ内部に集光点を合わせてレーザー光線が照射され、分割予定ラインに沿った改質層が形成される。続いて、光デバイスウェーハの改質層に外力が加わることで、改質層を起点として厚さ方向に割れが生じて光デバイスウェーハが個々のデバイスチップに分割される。

特許第３７６２４０９号公報

ところで、光デバイスウェーハであるサファイア基板やシリコンカーバイド基板は硬度が高く裏面が鏡面に形成されている。裏面が鏡面のウェーハを研削する際には、上記した特許文献１に記載の光デバイスウェーハの分割方法では、研削ホイールの研削砥石がウェーハの裏面に食い込まず、裏面焼けが生じやすいという問題があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、光デバイスウェーハの裏面が鏡面であっても、良好に研削することができるウェーハの加工方法を提供することを目的とする。

本発明のウェーハの加工方法は、サファイア基板の表面に光半導体層が積層され複数の光デバイスが形成された光デバイスウエーハの裏面を研削し、所定厚みに薄化するウェーハの加工方法であって、光デバイスウェーハの表面に粘着シートを貼着する貼着工程と、前記貼着工程を実施した後、前記粘着シート側を保持手段で保持して光デバイスウェーハの前記裏面にレーザー光線を照射して前記裏面近傍に研削促進層を形成する研削促進層形成工程と、前記研削促進層が形成された光デバイスウェーハの前記裏面に研削ホイールを当接し所定厚みに薄化研削を行う研削工程と、から構成され、前記研削促進層形成工程においては、前記裏面の前記複数の光デバイスを区画する分割予定ラインに対応する位置に前記研削促進層を形成すること、を特徴とする。

この構成によれば、光デバイスウェーハの裏面にレーザー光線が照射され、裏面近傍に研削促進層が形成されることで、裏面が凹凸状（粗面状）に形成される。この研削促進層によって、研削工程において研削ホイールの研削砥石が光デバイスウェーハの裏面に食い込み易くなり、硬度が高く裏面が鏡面の光デバイスウェーハであっても良好に研削することができる。

本発明の上記ウェーハの加工方法において、前記研削促進層形成工程の前に前記複数の光デバイスを区画する分割予定ラインに沿って前記粘着シート側を保持手段で保持して光デバイスウェーハの前記裏面から光デバイスウェーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を前記分割予定ラインに沿って照射して、前記分割予定ラインに沿って内部に表面から所定厚さの分割起点となる改質層を形成する改質層形成工程を実施し、前記研削工程においては光デバイスウェーハの前記裏面から研削手段により研削し仕上げ厚さへと薄化するとともに研削動作により前記改質層を起点として光デバイスウェーハを前記分割予定ラインに沿って分割する。

本発明の上記ウェーハの加工方法において、前記研削工程を実施した後に、研削された裏面側からレーザー光線を照射して前記複数の光デバイスを区画する分割予定ラインに沿って分割起点となる溝を形成する溝形成工程と、前記溝形成工程の後に、外力を付与して光デバイスウェーハを前記溝を起点として前記分割予定ラインに沿って分割する分割工程と、から構成される。

本発明によれば、レーザー加工により光デバイスウェーハの裏面側に研削砥石が食い込む易くなるような研削促進層を形成することで、光デバイスウェーハの裏面が鏡面であっても良好に研削することができる。

第１の実施の形態に係るレーザー加工装置の一例を示す斜視図である。第１の実施の形態に係る研削装置の一例を示す斜視図である。第１の実施の形態に係るウェーハの加工方法の流れの説明図である。第１の実施の形態に係る研削促進層形成工程の変形例である。第２の実施の形態に係るウェーハの加工方法の流れの説明図である。第２の実施の形態に係る研削促進層形成工程の変形例である。

以下、添付図面を参照して、第１の実施の形態に係るステルスダイシング加工によるウェーハの加工方法について説明する。第１の実施の形態に係るウェーハの加工方法は、貼着工程、レーザー加工装置による改質層形成工程及び研削促進層形成工程、研削装置による研削工程を経て実施される。貼着工程では、光半導体層が形成された光デバイスウェーハの表面に粘着シートが貼着される。改質層形成工程では、光デバイスウェーハの内部に分割予定ラインに沿った改質層が連続的に形成される。

研削促進層形成工程では、光デバイスウェーハの裏面近傍に分割予定ラインに沿った研削促進層が形成される。この研削層形成工程では、レーザー加工によって裏面近傍にクラック等が生じることで、光デバイスウェーハの裏面が凹凸状（粗面状）に形成される。研削工程では、光デバイスウェーハが薄化されることで、改質層が分割起点となって個々のデバイスチップに分割される。この研削工程では、光デバイスウェーハの凹凸状の裏面に研削砥石が食い込むことで、硬度が高く裏面が鏡面の光デバイスウェーハであっても良好に研削される。以下、本実施の形態に係る加工方法の詳細について説明する。

図１を参照して、光デバイスウェーハの内部に改質層を形成すると共に、光デバイスウェーハの裏面近傍に研削促進層を形成するレーザー加工装置について説明する。図１は、本実施の形態に係るレーザー加工装置の斜視図である。なお、本実施の形態に係るレーザー加工装置は、図１に示す構成に限定されない。レーザー加工装置は、光デバイスウェーハに対して改質層及び研削促進層を形成可能であれば、どのような構成でもよい。

図１に示すように、レーザー加工装置１００は、レーザー光線を照射するレーザー加工ユニット１０２と光デバイスウェーハＷを保持したチャックテーブル（保持手段）１０３とを相対移動させて、光デバイスウェーハＷを加工するように構成されている。光デバイスウェーハＷは、略円板状に形成されており、サファイア基板の表面に光半導体層４０１（図３参照）が積層されている。光デバイスウェーハＷは、格子状に配列された分割予定ライン４０２（図３参照）によって複数の領域に区画され、この区画された各領域に光デバイスが形成されている。

また、光デバイスウェーハＷは、光半導体層４０１が形成された上面を下向きにして、リングフレーム４１１に張られた粘着シート４１２に貼着されている。光デバイスウェーハＷに対する粘着シート４１２の貼着は、例えば、図示しない既知のマウンタ装置によって実施される。なお、光デバイスウェーハＷは、サファイア（Al₂O₃）基板に光半導体層４０１を積層したサファイアウェーハに限らず、ガリウム砒素（GaAs）基板、シリコンカーバイド（SiC）基板等の無機材料基板に光半導体層４０１を積層したものでもよい。

レーザー加工装置１００は、直方体状の基台１０１を有している。基台１０１の上面には、チャックテーブル１０３をＸ軸方向に加工送りすると共に、Ｙ軸方向に割出送りするチャックテーブル移動機構１０４が設けられている。チャックテーブル移動機構１０４の後方には、立壁部１１１が立設されている。立壁部１１１の前面からはアーム部１１２が突出しており、アーム部１１２にはチャックテーブル１０３に対向するようにレーザー加工ユニット１０２が支持されている。

チャックテーブル移動機構１０４は、基台１０１の上面に配置されたＸ軸方向に平行な一対のガイドレール１１５と、一対のガイドレール１１５にスライド可能に設置されたモータ駆動のＸ軸テーブル１１６とを有している。また、チャックテーブル移動機構１０４は、Ｘ軸テーブル１１６上面に配置されたＹ軸方向に平行な一対のガイドレール１１７と、一対のガイドレール１１７にスライド可能に設置されたモータ駆動のＹ軸テーブル１１８とを有している。

Ｙ軸テーブル１１８の上部には、チャックテーブル１０３が設けられている。なお、Ｘ軸テーブル１１６、Ｙ軸テーブル１１８の背面側には、それぞれ図示しないナット部が形成され、これらナット部にボールネジ１２１、１２２が螺合されている。そして、ボールネジ１２１、１２２の一端部に連結された駆動モータ１２３、１２４が回転駆動されることで、チャックテーブル１０３がガイドレール１１５、１１７に沿ってＸ軸方向及びＹ軸方向に移動される。

チャックテーブル１０３は、円板状に形成されており、θテーブル１２５を介してＹ軸テーブル１１８の上面に回転可能に設けられている。チャックテーブル１０３の上面には、ポーラスセラミックス材により吸着面が形成されている。チャックテーブル１０３の周囲には、一対の支持アームを介して４つのクランプ部１２６が設けられている。４つのクランプ部１２６がエアアクチュエータにより駆動されることで、光デバイスウェーハＷの周囲のリングフレーム４１１が四方から挟持固定される。

レーザー加工ユニット１０２は、アーム部１１２の先端に設けられた加工ヘッド１２７を有している。アーム部１１２及び加工ヘッド１２７内には、レーザー加工ユニット１０２の光学系が設けられている。加工ヘッド１２７は、不図示の発振器から発振されたレーザー光線を集光レンズによって集光し、チャックテーブル１０３上に保持された光デバイスウェーハＷをレーザー加工する。この場合、レーザー光線は、光デバイスウェーハＷに対して透過性を有する波長であり、光学系において光デバイスウェーハＷの内部に集光するように調整される。

このレーザー光線の照射により光デバイスウェーハＷの内部に分割起点となる改質層４０３（図３Ｂ参照）が形成される。改質層４０３は、レーザー光線の照射によって光デバイスウェーハＷの内部の密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲と異なる状態となり、周囲よりも強度が低下する領域のことをいう。改質層４０３は、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域であり、これらが混在した領域でもよい。

また、レーザー光線の照射により光デバイスウェーハＷの裏面近傍に、裏面に対する研削砥石の食いつきを良くする研削促進層４０４（図３Ｃ参照）が形成される。本実施の形態における研削促進層４０４は、改質層４０３と同様に、レーザー光線の照射によって光デバイスウェーハＷの裏面近傍が改質されることで形成される。光デバイスウェーハＷの裏面近傍が改質されることで、光デバイスウェーハＷの裏面にクラック等が生じて、光デバイスウェーハＷの裏面が凹凸状に形成される。

このように構成されたレーザー加工装置１００では、加工ヘッド１２７の射出口が光デバイスウェーハＷの分割予定ライン４０２に位置合わせされる。この加工ヘッド１２７の位置合わせは、図示しない赤外線カメラによって、光デバイスウェーハＷを透過して裏面側から表面に形成されたパターン面が撮像されることで行われる。そして、加工ヘッド１２７から光デバイスウェーハＷの内部にレーザー光線を照射した状態でチャックテーブル１０３が移動されることで、分割予定ライン４０２に沿った改質層４０３が形成される。その後、加工ヘッド１２７から光デバイスウェーハＷの裏面近傍にレーザー光線を照射した状態でチャックテーブル１０３が移動されることで、分割予定ライン４０２に沿った研削促進層４０４が形成される。

図２を参照して、光デバイスウェーハを研削する研削装置について説明する。図２は、本実施の形態に係る研削装置の斜視図である。なお、本実施の形態に係る研削装置は、図２に示す構成に限定されない。研削装置は、光デバイスウェーハを研削することで、改質層を起点として光デバイスウェーハを分割可能であれば、どのような構成でもよい。

図２に示すように、研削装置２００は、光デバイスウェーハＷが保持されたチャックテーブル２０３と研削ユニット２０２の研削ホイール２２１とを相対回転させることで、光デバイスウェーハＷを研削するように構成されている。研削装置２００は、略直方体状の基台２０１を有している。基台２０１の上面には、一対のチャックテーブル２０３（１つのみ図示）が配置されたターンテーブル２０５が設けられている。ターンテーブル２０５の後方には、研削ユニット２０２を支持する立壁部２１１が立設されている。

ターンテーブル２０５は、大径の円板状に形成されており、上面には回転軸を中心とした点対称位置に一対のチャックテーブル２０３が配置されている。また、ターンテーブル２０５は、図示しない回転駆動機構によって矢印Ｄ１方向に１８０度間隔で間欠回転される。このため、一対のチャックテーブル２０３は、光デバイスウェーハＷが搬入搬出される載せ換え位置と研削ユニット２０２に対峙する研削位置との間で移動される。

チャックテーブル２０３は、小径の円板状に形成されており、ターンテーブル２０５の上面に回転可能に設けられている。チャックテーブル２０３の上面には、ポーラスセラミック材により吸着面が形成されている。チャックテーブル２０３の周囲には、環状のマグネット２１２が設けられている。光デバイスウェーハＷの周囲のリングフレーム４１１は、磁性体で形成されているため、環状のマグネット２１２によって吸着固定される。

基台２０１の上面において、ターンテーブル２０５の研削位置の近傍にはハイトゲージ２１３が設けられている。ハイトゲージ２１３は、光デバイスウェーハＷの上面に接触して、厚さ測定する１本の接触子２１４を有している。ハイトゲージ２１３では、接触子２１４によってチャックテーブル２０３の表面位置が事前に測定され、表面位置を基準に光デバイスウェーハＷの厚みが測定される。ハイトゲージ２１３による測定値は、伝送路を介して図示しない制御部に入力される。

立壁部２１１には、研削ユニット２０２を上下動させる研削ユニット移動機構２０４が設けられている。研削ユニット移動機構２０４は、立壁部２１１の前面に配置されたＺ軸方向に平行な一対のガイドレール２１５と、一対のガイドレール２１５にスライド可能に設置されたモータ駆動のＺ軸テーブル２１６とを有している。Ｚ軸テーブル２１６の前面には、研削ユニット２０２が支持されている。Ｚ軸テーブル２１６の背面には、立壁部２１１の開口２１７を介して後方に突出したナット部が設けられている。

Ｚ軸テーブル２１６のナット部には、立壁部２１１の裏面に設けられたボールネジが螺合されている。そして、ボールネジの一端部に連結された駆動モータ２１８が回転駆動されることで、研削ユニット２０２がガイドレール２１５に沿ってＺ軸方向に移動される。

研削ユニット２０２は、円筒状のスピンドル２２２の下端にマウント２２３が設けられている。マウント２２３には、複数の研削砥石２２４が固定された研削ホイール２２１が装着されている。研削砥石２２４は、例えば、ダイヤモンド砥粒をメタルボンドやレジンボンド等の結合剤で固めたダイヤモンド砥石で構成されている。研削砥石２２４は、スピンドル２２２の駆動に伴ってＺ軸回りに高速回転される。そして、研削ホイール２２１と光デバイスウェーハＷとが平行状態で回転接触させることで、光デバイスウェーハＷが裏面側から研削される。

このとき、光デバイスウェーハＷの裏面近傍には研削促進層４０４が形成されており（図３Ｄ参照）、光デバイスウェーハＷの裏面がクラック等によって凹凸状になっている。このため、光デバイスウェーハＷの裏面に対して研削砥石２２４が食い込み易くなり、サファイアウェーハのように硬度が高く裏面が鏡面の光デバイスウェーハＷであっても良好に研削することができる。

また、このように構成された研削装置２００では、ハイトゲージ２１３によって光デバイスウェーハＷの厚さがリアルタイムに測定される。ハイトゲージ２１３の測定結果が、目標厚さである光デバイスウェーハＷの最終的な仕上げ厚さに近付くように研削ユニット２０２の送り量が制御される。そして、仕上げ厚さ付近まで研削されると、光デバイスウェーハＷの内部に形成された改質層４０３に対して、研削ホイール２２１から研削負荷が加えられ、改質層４０３を起点として光デバイスウェーハＷが分割予定ライン４０２に沿って個々のデバイスチップＣに分割される（図３Ｅ参照）。

図３を参照して、第１の実施の形態に係るウェーハの加工方法の流れについて説明する。なお、図３Ａから図３Ｅ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。

まず、図３Ａに示す貼着工程が実施される。貼着工程では、光デバイスウェーハＷの光半導体層４０１が形成された表面４０５に対して粘着シート４１２が貼着される。なお、貼着工程は、オペレータによる手作業で行われてもよいし、不図示の貼着装置によって行われてもよい。

次に、図３Ｂに示す改質層形成工程が実施される。改質層形成工程では、光デバイスウェーハＷの粘着シート４１２側がチャックテーブル１０３によって保持される。また、加工ヘッド１２７の射出口が光デバイスウェーハＷの分割予定ライン４０２に位置付けられると共に、レーザー光線の集光点が光デバイスウェーハＷの内部に調整される。そして、レーザー光線の集光点を調整しつつ、光デバイスウェーハＷを保持したチャックテーブル１０３がＸ軸方向及びＹ軸方向に移動されることで、光デバイスウェーハＷの内部に分割予定ライン４０２に沿った所定厚さの改質層４０３が形成される。

この場合、先ず光デバイスウェーハＷの表面４０５付近に集光点が調整され、全ての分割予定ライン４０２に沿って改質層４０３の下端部が形成されるようにレーザー加工される。そして、集光点の高さを上動させる度にレーザー加工が行われることで、光デバイスウェーハＷの内部に所定の厚さの改質層４０３が形成される。このレーザー加工は、改質層４０３が光デバイスウェーハＷの最終的な仕上げ厚さＬ（表面４０５からの高さＬ）を超えるまで繰り返される。このようにして、光デバイスウェーハＷの内部に分割予定ライン４０２に沿った分割起点が形成される。

次に、図３Ｃに示す研削促進層形成工程が実施される。研削促進層形成工程は、研削促進層形成工程からレーザー加工の加工条件等を変えることなく連続的に実施される。研削促進層形成工程では、レーザー光線の集光点が光デバイスウェーハＷの裏面４０６近傍に調整される。そして、改質層形成工程と同様に分割予定ライン４０２に沿ってレーザー光線が照射されることで、光デバイスウェーハＷの裏面４０６近傍が改質されて研削促進層４０４が形成される。光デバイスウェーハＷの裏面４０６近傍が改質されると、クラック等が生じて裏面４０６が凹凸状に形成される。

次に、図３Ｄに示す研削工程が実施される。研削工程では、光デバイスウェーハＷの粘着シート４１２側がチャックテーブル２０３によって保持される。研削砥石２２４が回転しながらチャックテーブル２０３に近付けられ、研削砥石２２４が光デバイスウェーハＷの裏面４０６に押し当てられて研削加工が行われる。この場合、光デバイスウェーハＷの裏面４０６が凹凸状に形成されているため、研削砥石２２４が光デバイスウェーハＷの裏面４０６に食いつき易くなっている。したがって、光デバイスウェーハＷに研削砥石２２４を強く押し当てることなく研削でき、さらに面焼けも防止することができる。

研削加工中は、ハイトゲージ２１３（図２参照）によって光デバイスウェーハＷの厚さがリアルタイムに測定される。そして、図３Ｅに示すように、研削加工によって光デバイスウェーハＷが仕上げ厚さＬに近付くと、各改質層４０３に対して研削ホイール２２１からの研削負荷が加えられる。光デバイスウェーハＷには改質層４０３を起点として分割予定ライン４０２に沿って割れが生じ、光デバイスウェーハＷが個々のデバイスチップＣに分割される。そして、仕上げ厚さＬまで光デバイスウェーハＷが研削されると、研削加工が停止される。このようにして、光デバイスウェーハＷが所望の仕上げ厚さＬまで薄化されながら、個々のデバイスチップＣに分割される。

以上のように、第１の実施の形態に係るウェーハの加工方法によれば、光デバイスウェーハＷの裏面４０６近傍にレーザー加工により研削促進層４０４が形成されることで、裏面４０６が凹凸状（粗面状）に形成される。この研削促進層４０４によって、研削砥石２２４が光デバイスウェーハＷの裏面４０６に食い込み易くなり、硬度が高く裏面が鏡面の光デバイスウェーハＷであっても良好に研削することができる。また、同一のレーザー加工装置１００において改質層形成工程に続けて研削促進層形成工程を実施できるため、生産性を向上させることができる。さらに、切削ブレードを用いる場合と比較して短時間で容易に光デバイスウェーハＷの裏面４０６を凹凸状に形成できる。

ところで、第１の実施の形態のステルスダイシング加工では、光デバイスウェーハＷに対して透過性を有する波長でレーザー光線が照射される。このため、レーザー光線が分割予定ライン４０２から外れると、光デバイスウェーハＷの表面側の光半導体層４０１にダメージを与える可能性がある。そこで、上記した第１の実施の形態の研削促進層形成工程では、分割予定ライン４０２に沿ってレーザー光線を照射している。これにより、改質層形成工程と同じ加工条件でレーザー光線を照射しても、光半導体層４０１にダメージを与えることがない。

なお、図４に示すように、レーザー光線のエネルギーを抑えることで、光デバイスウェーハＷの裏面４０６全域に研削促進層４０４を形成することも可能である。この場合、研削促進層形成工程におけるレーザー光線の出力を、改質層形成工程におけるレーザー光線の出力よりも下げるようにする。この構成により、光デバイスウェーハＷの裏面４０６全域が凹凸状に形成され、光デバイスウェーハＷの裏面４０６に対する研削砥石２２４の食いつきをさらに向上させることができる。なお、図３に示す第１の実施の形態及び図４に示す変形例に係るステルスダイシング加工の加工条件の詳細については後述する。

続いて、第２の実施の形態に係るアブレーション加工によるウェーハの加工方法について説明する。なお、第２の実施の形態に係るレーザー加工装置は、アブレーション加工を実施する点において、ステルスダイシング加工を実施する第１の実施の形態に係るレーザー加工装置と相違する。すなわち、第２の実施の形態に係るレーザー加工装置は、光デバイスウェーハに対して吸収性を有する波長のレーザー光線を照射し、光学系において光デバイスウェーハの加工面（裏面）に集光するように調整されている。これにより、光デバイスウェーハの加工面にアブレーションを生じさせて、光デバイスウェーハが部分的にエッチングされる。

ここで、アブレーションとは、レーザー光線の照射強度が所定の加工閾値以上になると、固定表面で電子、熱的、光科学的及び力学的エネルギーに変換され、その結果、中性原子、分子、正負のイオン、ラジカル、クラスタ、電子、光が爆発的に放出され、固定表面がエッジングされる現象をいう。また、第２の実施の形態に係るレーザー加工装置及び研削装置は、第１の実施の形態に係るレーザー加工装置及び研削装置と略同様な構成となっている。このため、第２の実施の形態においては、主な装置構成の説明については説明を省略する。

第２の実施の形態に係るウェーハの加工方法は、貼着工程、レーザー加工装置による研削促進層形成工程、研削装置による研削工程、レーザー加工装置による溝形成工程、拡張装置による分割工程を経て実施される。貼着工程では、光半導体層が形成された光デバイスウェーハの表面に粘着シートが貼着される。研削層促進工程では、光デバイスウェーハの裏面近傍に分割予定ラインに沿った研削促進層が形成される。この研削促進層形成工程では、アブレーション加工によって裏面近傍に凹みが形成され、光デバイスウェーハの裏面が凹凸状（粗面状）に形成される。

研削工程では、光デバイスウェーハが所定厚みまで研削される。この研削工程では、光デバイスウェーハの凹凸状の裏面に研削砥石が食い込むことで、硬度が高く裏面が鏡面の光デバイスウェーハであっても良好に研削される。溝形成工程では、アブレーション加工によって光デバイスウェーハの裏面に分割予定ラインに沿った分割溝（溝）が形成される。分割工程では、光デバイスウェーハに対して外力が付与され、改質層を起点としてウェーハが個々のデバイスチップに分割される。以下、本実施の形態に係る加工方法の詳細について説明する。

図５を参照して、第２の実施の形態に係るウェーハの加工方法の流れについて説明する。なお、図５Ａから図５Ｅ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。なお、図５においては、第１の実施の形態と同一名称の部分については同一の符号を用いて説明する。また、分割工程に、粘着シートの拡張により光デバイスウェーハを分割する拡張装置を用いる構成としたが、押圧刃により光デバイスウェーハを分割するブレーキング装置を用いることも可能である。分割工程では、光デバイスウェーハに対して外力を付与して分割する装置であれば、どのような装置を用いて分割してもよい。

まず、図５Ａに示す貼着工程が実施される。貼着工程では、光デバイスウェーハＷの光半導体層４０１が形成された表面４０５に対して粘着シート４１２が貼着される。なお、貼着工程は、オペレータによる手作業で行われてもよいし、不図示の貼着装置によって行われてもよい。

次に、図５Ｂに示す研削促進層形成工程が実施される。研削促進層形成工程では、光デバイスウェーハＷの粘着シート４１２側がチャックテーブル１０３によって保持される。また、加工ヘッド１２７の射出口が光デバイスウェーハＷの分割予定ライン４０２に位置付けられると共に、レーザー光線の集光点が光デバイスウェーハＷの裏面４０６近傍に調整される。このときレーザー光線は、光デバイスウェーハＷに対して吸収性を有する波長に設定されている。

そして、光デバイスウェーハＷを保持したチャックテーブル１０３がＸ軸方向及びＹ軸方向に移動されることで、光デバイスウェーハＷの裏面４０６近傍がエッチングされて研削促進層４０８が形成される。光デバイスウェーハＷの裏面４０６近傍がエッチングされると、エッチングによる凹みによって裏面４０６が凹凸状に形成される。すなわち、第２の実施の形態における研削促進層４０８は、アブレーション加工によって光デバイスウェーハＷの裏面４０６をエッチングして形成される凹みである。

次に、図５Ｃに示す研削工程が実施される。研削工程では、光デバイスウェーハＷの粘着シート４１２側がチャックテーブル２０３によって保持される。研削砥石２２４が回転しながらチャックテーブル２０３に近付けられ、研削砥石２２４が光デバイスウェーハＷの裏面４０６に押し当てられて研削加工が行われる。この場合、光デバイスウェーハＷの裏面４０６が凹凸状に形成されているため、研削砥石２２４が光デバイスウェーハＷの裏面４０６に食いつき易くなっている。したがって、光デバイスウェーハＷに研削砥石２２４を強く押し当てることなく研削でき、さらに面焼けを防止することができる。研削加工中は、ハイトゲージ２１３（図２参照）によって光デバイスウェーハＷの厚さがリアルタイムに測定され、光デバイスウェーハＷが仕上げ厚さＬになるまで研削される。

次に、図５Ｄに示す溝形成工程が実施される。溝形成工程では、光デバイスウェーハＷの粘着シート４１２側がチャックテーブル１０３によって保持される。また、加工ヘッド１２７の射出口が光デバイスウェーハＷの分割予定ライン４０２に位置付けられると共に、レーザー光線の集光点が光デバイスウェーハＷの裏面４０６に調整される。そして、レーザー光線を照射しつつ光デバイスウェーハＷを保持したチャックテーブル１０３がＸ軸方向及びＹ軸方向に移動されることで、分割予定ライン４０２に沿った分割溝４０９が形成される。分割溝４０９は、光デバイスウェーハＷの分割起点となる所定深さまで形成される。

次に、図５Ｅに示す分割工程が実施される。分割工程で使用される拡張装置３００は、リングフレーム４１１が支持される環状テーブル３０１を拡張ドラム３０２に対して上下に相対移動させることで、粘着シート４１２を拡張できるように構成されている。分割工程では、光デバイスウェーハＷの粘着シート４１２側を下方に向けて、リングフレーム４１１が環状テーブル３０１上でクランプ部３０５に保持される。このとき、拡張ドラム３０２が光デバイスウェーハＷとリングフレーム４１１との間に位置付けられ、拡張ドラム３０２の上端部に粘着シート４１２が当接される。

そして、リングフレーム４１１が保持された環状テーブル３０１が下降することで、拡張ドラム３０２が環状テーブル３０１に対して相対的に上昇される。拡張ドラム３０２の相対的な上昇によって、拡張ドラム３０２の上端部で押し上げられた粘着シート４１２が放射方向に拡張される。粘着シート４１２が拡張されると、光デバイスウェーハＷの分割溝４０９に対して外力が付与される。光デバイスウェーハＷは、分割予定ライン４０２に沿って形成された分割溝４０９を分割起点として、個々のデバイスチップＣに分割される。

以上のように、第２の実施の形態に係るウェーハの加工方法によれば、第１の実施の形態と同様に、硬度が高く裏面が鏡面の光デバイスウェーハＷであっても良好に研削することができる。また、同一のレーザー加工装置１００において研削促進層形成工程及び溝形成工程を実施でき、生産性を向上することができる。さらに、切削ブレードを用いる場合と比較して短時間で容易に光デバイスウェーハＷの裏面を凹凸状に形成できる。

ところで、第２の実施の形態のアブレーション加工では、光デバイスウェーハＷに対して吸収性を有する波長でレーバー光線が照射される。このため、レーザー光線が分割予定ライン４０２から外れた位置に照射されても、光デバイスウェーハＷの表面側の光半導体層４０１に大きな影響を与えることがない。このため、図６に示すように、光デバイスウェーハＷの裏面４０６全域に研削促進層４０８を形成することも可能である。この構成により、光デバイスウェーハＷの裏面４０６全域が凹凸状に形成され、光デバイスウェーハＷの裏面４０６に対する研削砥石２２４の食いつきをさらに向上させることができる。なお、第２の実施の形態及び図６に示す変形例に係るアブレーション加工の加工条件の詳細については後述する。

（実施例）
ここで、上記した第１、第２の実施の形態に係るウェーハの加工方法及び各実施の形態の変形例におけるレーザー加工を、表１に示すような加工条件で実施した。なお、ここでは光デバイスウェーハとして、６インチ径で１ｍｍの厚さのサファイア基板上にエピ層（光半導体層）が積層されたものを使用し、１００μｍまで研削加工により薄化するものとする。

第１の実施の形態に係るウェーハの加工方法では、表１のステルスダイシング加工の分割時の加工条件を用いて、分割予定ラインに沿って改質層及び研削促進層を形成した。第１の実施の形態に係るウェーハの加工方法の変形例では、表１のステルスダイシング加工の分割時の加工条件を用いて、分割予定ラインに沿って改質層を形成し、表１のステルスダイシング加工の凹凸形成時の加工条件を用いて、光デバイスウェーハの裏面全域に分割促進層を形成した。ステルスダイシング加工における凹凸形成時の加工条件は分割時の加工条件と比較して、レーザー光線の出力が抑えられると共に、送り速度が高められている。なお、改質層は光デバイスウェーハの内部に形成され、分割促進層は光デバイスウェーハの裏面から３０μｍの位置に形成された。

第２の実施の形態に係るウェーハの加工方法では、表１のアブレーション加工の分割時の加工条件を用いて、分割予定ラインに沿って研削促進層及び分割溝を形成した。第２の実施の形態に係るウェーハの加工方法の変形例では、表１のアブレーション加工の凹凸形成時の加工条件を用いて、光デバイスウェーハの裏面全域に分割促進層を形成し、表１のアブレーション加工の分割時の加工条件を用いて、分割予定ラインに沿って分割溝を形成した。アブレーション加工における凹凸形成時の加工条件は分割時の加工条件と比較して、送り速度が高められている。

第１、第２の実施の形態に係るウェーハの加工方法及び各実施の形態の変形例のいずれにおいても、研削加工においてサファイア基板を良好に研削でき、個々のデバイスチップに適切に分割することができた。

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。

例えば、上記した各実施の形態においては、改質層４０３が分割予定ライン４０２に沿って連続的に形成される構成としたが、この構成に限定されない。光デバイスウェーハＷが分割予定ライン４０２に沿って分割可能であれば、改質層４０３は分割予定ライン４０２に沿って断続的に形成されてもよい。研削促進層４０４、４０８も同様に連続的に形成されてもよいし、断続的に形成されてもよい。

また、本実施の形態においては、改質層形成工程及び分割促進層形成工程がレーザー加工装置、研削工程が研削装置で行われるが、一部の工程又は全ての工程が１つの装置で行われてもよい。

以上説明したように、本発明は、光デバイスウェーハの裏面が鏡面であっても、良好に研削することができるという効果を有し、特に、サファイアウェーハ等の光デバイスウェーハの分割方法に有用である。

１００レーザー加工装置
１０２レーザー加工ユニット
１０３チャックテーブル（保持手段）
２００研削装置
２０２研削ユニット（研削手段）
２２１研削ホイール
２２２スピンドル
２２４研削砥石
３００拡張装置
４０１光半導体層
４０２分割予定ライン
４０３改質層
４０４、４０８研削促進層
４０５表面
４０６裏面
４０９分割溝（溝）
４１２粘着シート
Ｗ光デバイスウェーハ
Ｃデバイスチップ

Claims

サファイア基板の表面に光半導体層が積層され複数の光デバイスが形成された光デバイスウエーハの裏面を研削し、所定厚みに薄化するウェーハの加工方法であって、
光デバイスウェーハの表面に粘着シートを貼着する貼着工程と、
前記貼着工程を実施した後、前記粘着シート側を保持手段で保持して光デバイスウェーハの前記裏面にレーザー光線を照射して前記裏面近傍に研削促進層を形成する研削促進層形成工程と、
前記研削促進層が形成された光デバイスウェーハの前記裏面に研削ホイールを当接し所定厚みに薄化研削を行う研削工程と、から構成され、
前記研削促進層形成工程においては、前記裏面の前記複数の光デバイスを区画する分割予定ラインに対応する位置に前記研削促進層を形成すること、を特徴とするウェーハの加工方法。
前記研削促進層形成工程の前に前記複数の光デバイスを区画する分割予定ラインに沿って前記粘着シート側を保持手段で保持して光デバイスウェーハの前記裏面から光デバイスウェーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を前記分割予定ラインに沿って照射して、前記分割予定ラインに沿って内部に表面から所定厚さの分割起点となる改質層を形成する改質層形成工程を実施し、
前記研削工程においては光デバイスウェーハの前記裏面から研削手段により研削し仕上げ厚さへと薄化するとともに研削動作により前記改質層を起点として光デバイスウェーハを前記分割予定ラインに沿って分割すること、を特徴とする請求項１に記載のウェーハの加工方法。
前記研削工程を実施した後に、研削された裏面側からレーザー光線を照射して前記複数の光デバイスを区画する分割予定ラインに沿って分割起点となる溝を形成する溝形成工程と、
前記溝形成工程の後に、外力を付与して光デバイスウェーハを前記溝を起点として前記分割予定ラインに沿って分割する分割工程と、
から構成される請求項１に記載のウェーハの加工方法。