JP2017123400A

JP2017123400A - チャックテーブル

Info

Publication number: JP2017123400A
Application number: JP2016001713A
Authority: JP
Inventors: 健太呂飯塚; Kentaro Iizuka
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2016-01-07
Filing date: 2016-01-07
Publication date: 2017-07-13

Abstract

【課題】チャックテーブル上で複合基板等の被加工物を破損させることなく超音波加工すること。【解決手段】板状の被加工物に超音波加工を施す移設装置（４０）のチャックテーブル（４１）が、被加工物の中央部分を吸着する吸着面（５７）を有し、連続気泡性の弾性部材で形成された吸着部（５２）と、被加工物の外周部分を支持する支持面（５８）を有し、独立気泡性の弾性部材で吸着部を囲むように形成された環状シール部（５３）と、吸着面を負圧にする吸引口（５６）を有して、吸着部と環状シール部を上面で支持するテーブル基台（５１）とを備える構成にした。【選択図】図４

Description

本発明は、被加工物を保持するチャックテーブルに関する。

光デバイス製造工程においては、サファイア基板や炭化珪素基板等のエピタキシー基板の表面に、バッファー層を介してｎ型半導体層およびｐ型半導体層からなる光デバイス層が積層される。従来、光デバイス層をエピタキシー基板からモリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）、シリコン（Ｓｉ）基板等の移設基板に移設するリフトオフと呼ばれる製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。リフトオフでは、光デバイス層に移設基板を接合して複合基板を形成した後に、レーザー光線でバッファー層を破壊してエピタキシー基板を剥離することで、エピタキシー基板から移設基板に光デバイス層を移設している。

ところで、レーザー光線をバッファー層に照射する方法では、バッファー層を十分に破壊することができない場合があり、光デバイス層からエピタキシー基板を円滑に剥離することが難しい。このため、超音波振動を利用してバッファー層によるエピタキシー基板と光デバイスの結合を破壊する技術が提案されている。超音波振動を利用した方法では、複合基板がチャックテーブル上に載置され、超音波ホーンがエピタキシー基板に接触される。超音波ホーンからエピタキシー基板に伝播された超音波振動によってバッファー層が破壊されて、光デバイス層からエピタキシー基板が確実に分離される。

特開２００４−０７２０５２号公報

しかしながら、ポーラスセラミックス材等を用いたチャックテーブル上で複合基板を保持して、エピタキシー基板に超音波振動を付与すると、ウェーハにクラック等が生じて複合基板が破損してしまう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、複合基板等の被加工物を破損させることなく超音波加工することができるチャックテーブルを提供することを目的とする。

本発明のチャックテーブルは、板状の被加工物に加工を施す加工装置において被加工物を上面に保持するチャックテーブルであって、被加工物を上面に吸引保持する吸着面を有する連続気泡性の弾性部材で形成された吸着部と、該吸着部の周囲を囲繞して環状に形成され且つ被加工物の外周側を支持する独立気泡性の弾性部材で形成された環状シール部と、該吸着面に負圧を生成する吸引口を有し該吸着部及び該環状シール部を上面に支持するテーブル基台と、から構成される。

この構成によれば、テーブル基台の吸引口で吸引されると、吸着部内の連続気泡を通じて吸着面に負圧が作用し、吸着部の周囲の環状シール部材の独立気泡によって負圧漏れが防止されている。これにより、吸着面に被加工物が載置された状態では周囲の環状シール部からエアーが流入することがなく、吸着面の吸引力がリークすることがない。また、吸着部及び環状シール部が弾性部材で形成されているため、被加工物に加わる衝撃を吸着部及び環状シール部で吸収することができる。例えば、複合基板等の被加工物をリフトオフする際に被加工物を超音波振動させても、吸着部と環状シール部に被加工物に作用する応力が分散されて被加工物の破損が極力防止される。

また、本発明のチャックテーブルにおいて、該吸着部の該連続気泡性の弾性部材は、ＳＲＩＳ−０１０１で規定される硬度が１５〜３５度である。

また、本発明のチャックテーブルにおいて、該環状シール部の表面高さは、被加工物の反りに対応して該吸着面の表面高さよりも高く形成されており、被加工物を吸引保持する際には、被加工物の反りにより被加工物外周と該吸着面の隙間からリークした該負圧は、被加工物外周が該環状シール部と当接することによりシールされ被加工物外周に作用し該環状シール部の独立気泡性の弾性部材を変形させ被加工物の表面が平坦になるように吸引保持される。

本発明によれば、チャックテーブルの吸着部を連続気泡性の弾性部材で形成し、吸着部の周囲の環状シール部を独立気泡性の弾性部材で形成することで、複合基板等の被加工物を破損させることなく、超音波振動を利用してリフトオフすることができる。

本実施の形態の光デバイスウェーハの概略斜視図及び部分断面図である。本実施の形態のリフトオフの一例を示す図である。比較例の光デバイス層移設工程の一例を示す図である。本実施の形態のチャックテーブルの概略斜視図及び断面模式図である。本実施の形態の吸着動作の説明図である。

以下、添付図面を参照して、本実施の形態のリフトオフについて説明する。先ず、リフトオフの対象となる被加工物として光デバイスウェーハについて説明する。図１Ａは本実施の形態の光デバイスウェーハの概略斜視図であり、図１Ｂは本実施の形態の光デバイスウェーハの部分断面図である。

図１Ａ及び図１Ｂに示すように、光デバイスウェーハ１０は、例えば直径が５０ｍｍで厚みが６００μｍの円板形状のサファイア基板から成るエピタキシー基板１１上に、光デバイス層１２を積層して構成される。光デバイス層１２は、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）をエピタキシー基板１１の表面にエピタキシャル成長させることで形成される。エピタキシー基板１１に光デバイス層１２を積層する際に、エピタキシー基板１１とｎ型窒化ガリウム半導体層１２Ａとの間には窒化ガリウムからなるバッファー層１３（図１Ａでは不図示）が形成されている。

なお、本実施の形態の光デバイスウェーハ１０は、例えば、光デバイス層１２の厚みが１０μｍに形成され、バッファー層１３の厚みが１μｍに形成されている。また、エピタキシー基板１１として、サファイア基板（Ａｌ_２Ｏ_３基板）の他に、例えば、窒化ガリウム基板（ＧａＮ基板）、シリコンカーバイド基板（ＳｉＣ基板）、酸化ガリウム基板（Ｇａ_２Ｏ_３基板）が用いられてもよい。また、光デバイス層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各領域に、光デバイス１６が形成されている（図１Ｂでは不図示）。

続いて、光デバイスウェーハに対するリフトオフについて簡単に説明する。図２は、本実施の形態のリフトオフの一例を示す図である。図２Ａは移設基板接合工程の一例、図２Ｂはレーザー照射工程の一例、図２Ｃは光デバイス層移設工程の一例を示す図である。

図２Ａに示すように、移設基板接合工程では、光デバイス層１２に接合金属層（不図示）を介して銅基板から成る移設基板２０が接合される。この場合、移設基板２０の表面に蒸着によって接合金属層を形成し、接合金属層に光デバイス層１２を押し付けて、光デバイスウェーハ１０に移設基板２０を接合した複合基板２５（図２Ｂ参照）が形成される。なお、移設基板２０として銅基板（Ｃｕ基板）の他に、例えばモリブデン基板（Ｍｏ基板）、シリコン基板（Ｓｉ基板）が用いられてもよい。また、接合金属層として金（Ａｕ）、金錫（ＡｕＳｎ）、白金（Ｐｔ）、クロム（Ｃｒ）、インジウム（Ｉｎ）、パラジウム（Ｐｄ）等が用いられてもよい。

図２Ｂに示すように、移設基板接合工程の後にはレーザー照射工程が実施される。レーザー照射工程では、レーザー加工装置３０のチャックテーブル３１に複合基板２５の移設基板２０側が載置され、エピタキシー基板１１側が上方に向けられる。複合基板２５をチャックテーブル３１で吸引保持した状態で加工ヘッド３２がエピタキシー基板１１の最外周に位置付けられる。発振器３３によってエピタキシー基板１１に対して透過性を有しバッファー層１３（図１Ｂ参照）に対しては吸収性を有するようにレーザー光線の波長が調整される。また、集光レンズ３４によってバッファー層１３で集光するようにレーザー光線の集光点が調整される。

そして、加工ヘッド３２内のガルバノミラー３５によって反射角度が可変されて、集光レンズ３４によって集光されるレーザー光線がバッファー層１３（図１Ｂ参照）において任意の方向に走査される。例えば、レーザー光線の集光点がバッファー層１３の最外周から中心に向かって渦巻き状の軌跡を描くように走査される。バッファー層１３の全面にレーザー光線が照射されることで、エピタキシー基板１１と光デバイス層１２との間のバッファー層１３が部分的に破壊される。これにより、エピタキシー基板１１とバッファー層１３との界面が部分的に剥離されて、複数のＮ_２ガス層（不図示）が島状に形成される。

図２Ｃに示すように、レーザー照射工程の後には光デバイス層移設工程が実施される。光デバイス層移設工程では、移設装置４０のチャックテーブル４１に複合基板２５の移設基板２０側が載置され、エピタキシー基板１１側が上方に向けられる。複合基板２５をチャックテーブル４１で吸引保持した状態で超音波ホーン４２がエピタキシー基板１１の最外周に位置付けられる。そして、振動発振器４３によって超音波ホーン４２に超音波振動が付与され、超音波ホーン４２からエピタキシー基板１１に超音波振動が伝播される。これにより、超音波振動によってバッファー層１３（図１Ｂ参照）が効果的に破壊されて、光デバイス層１２からエピタキシー基板１１が確実に分離される。

超音波ホーン４２によって複合基板２５に超音波振動が付与された後、吸引パッド（不図示）によってエピタキシー基板１１が保持されて、吸引パッドがチャックテーブル４１から離反する方向に引き上げられる。これにより、光デバイス層１２からエピタキシー基板１１が剥離され、エピタキシー基板１１から移設基板２０への光デバイス層１２の移設が完了する。なお、本実施の形態では、超音波振動の超音波周波数が２０［ｋＨｚ］、超音波振幅が２０［μｍ］に設定されるが、光デバイスウェーハ１０の径寸法、厚み寸法、材質等に応じて適宜変更される。

ところで、図３に示すように、ポーラスセラミックス材等を用いた一般的なチャックテーブル６０で複合基板２５に超音波振動を付与すると、超音波ホーン４２からの超音波振動によって複合基板２５が破損するおそれがある。これは、チャックテーブル６０の吸着面６１の硬度が高く、超音波振動した複合基板２５に対して何らかの悪影響を及ぼして応力集中させるからである。また、図３には反りの無い複合基板２５を示しているが、複合基板２５に反りが生じていると、チャックテーブル６０に複合基板２５を適切に保持することができない。そこで、本実施の形態のチャックテーブル４１は、複合基板２５の応力を分散可能な弾性材料で保持面を形成すると共に、複合基板２５の反りを緩和させる保持構造を採用している。

以下、図４及び図５を参照して、本実施の形態のチャックテーブルについて説明する。図４Ａは本実施の形態のチャックテーブルの概略斜視図、図４Ｂは本実施の形態のチャックテーブルの断面模式図である。図５は、本実施の形態の吸着動作及び移設動作の説明図である。

図４Ａ及び図４Ｂに示すように、チャックテーブル４１は、複合基板２５（図２Ｃ参照）に加工を施す移設装置において、複合基板２５を上面に保持するものであり、円形状のテーブル基台５１上に円板状の吸着部５２と吸着部５２の周囲を囲繞した環状シール部５３とを取り付けて構成される。テーブル基台５１の上面は平坦に形成されており、上面中央に吸引口５６が形成されている。テーブル基台５１の吸引口５６は、外部の配管等を通じて真空ポンプ等の吸引源（不図示）に接続されている。テーブル基台５１の上面には、吸引口５６を覆うように吸着部５２が取り付けられ、吸着部５２を囲むように環状シール部５３が取り付けられている。

吸着部５２は、上面に複合基板２５（図２Ｃ参照）を吸引保持する吸着面５７を有し、柔軟性及び通気性に優れた連続気泡性の弾性部材で形成されている。連続気泡性の弾性材料を通じて吸引口５６からエアーが引き込まれることで、吸着部５２の吸着面５７が負圧になって複合基板２５が吸引保持される。なお、吸着部５２の周囲は環状シール部５３に封止されているため、吸着部５２の側方から吸着力がリークすることがない。また、吸着部５２は、複合基板２５を吸引保持可能な程度の通気性と、超音波振動を吸収可能な硬度とを有していれば、特に材質等は限定されない。

例えば、吸着部５２の連続気泡性の弾性部材は、ＳＲＩＳ−０１０１に規定された硬度１５度〜３５度であることが好ましい。連続気泡性の弾性部材の硬度が１４度以下である場合には、超音波振動によって複合基板２５（図２Ｃ参照）が破損し易くなると共に、吸引保持の際に複合基板２５が吸着部５２の吸着面５７に粘着してしまう可能性がある。吸着部５２の硬度が低すぎて複合基板２５が吸着面５７に粘着すると、チャックテーブル４１が吸引を解除しても、チャックテーブル４１の吸着面５７から複合基板２５を取り外すのは容易でない。

一方で、同様に連続気泡性の弾性部材の硬度が３６度以上である場合にも、超音波振動によって複合基板２５（図２Ｃ参照）が破損し易くなる。吸着部５２の硬度が高すぎると、複合基板２５内の応力が弾性部材に十分に分散されない可能性がある。このように、適切な硬度の弾性部材を用いることで、複合基板２５の吸着面５７への粘着を抑えると共に、応力集中を抑えて複合基板２５の破損が防止される。

環状シール部５３は、上面に複合基板２５（図２Ｃ参照）の外周側を支持する支持面５８を有し、柔軟性に優れた独立気泡性の弾性部材で形成されている。ところで、複合基板２５は光デバイスウェーハ１０と移設基板２０との熱膨張係数の相違等によって、中央部分より外周部分が高くなるような反りが生じる場合がある（図５Ａ参照）。このため、複合基板２５の反りによって複合基板２５と吸着面５７との密着性が低下しないように、複合基板２５の反りに対応して環状シール部５３の支持面５８の上面高さが吸着部５２の吸着面５７の上面高さよりも高く形成されている。環状シール部５３に複合基板２５の外周部分が当接することで吸引時の気密性が確保される。

環状シール部５３は、複合基板２５に吸引力が作用することで、複合基板２５の外周部分によって押し潰されるように変形される（図５Ｂ参照）。これにより、環状シール部５３の支持面５８の上面高さが吸着部５２の吸着面５７の上面高さに近づけられ、複合基板２５の反りが緩和されている。なお、環状シール部５３は、複合基板２５の吸引時に変形可能かつ超音波振動を吸収可能な硬度を有していれば、特に材質等は限定されない。このように、環状シール部５３の支持面５８においても超音波振動を吸収可能にしたことで、複合基板２５内の超音波振動によって生じる応力を分散させて複合基板２５の破損が防止される。

図５Ａに示すように、反りを有する複合基板２５がチャックテーブル４１上に載置されると、複合基板２５の中央部分が吸着部５２の吸着面５７に当接され、複合基板２５の外周部分が環状シール部５３の支持面５８に当接される。複合基板２５と環状シール部５３とが当接することにより、複合基板２５と環状シール部５３とで囲まれた空間の気密性が保たれる。この状態で、テーブル基台５１の吸引口５６からエアーが引き込まれることで、吸着部５２の連続気泡を通じて複合基板２５の中央部分が吸着部５２の吸着面５７に吸着され、複合基板２５の外周部分が環状シール部５３の支持面５８に強く押し付けられる。

図５Ｂに示すように、複合基板２５と環状シール部５３とで囲まれた空間がさらに減圧されると、複合基板２５の外周部分には大気圧によって下向きの力が強く作用する。テーブル基台５１と複合基板２５の外周部分との間に環状シール部５３が挟み込まれ、環状シール部５３が上下方向で押し潰されるように変形する。すなわち、複合基板２５の反りによって複合基板２５の外周部分と吸着面５７の隙間からリークした負圧が、複合基板２５の外周部分が環状シール部５３と当接することによりシールされて、複合基板２５の外周部分に作用して環状シール部５３を変形させている。

これにより、環状シール部５３の支持面５８に支持された複合基板２５の外周部分が、吸着部５２の吸着面５７に吸着された複合基板２５の中央部分と略同じ高さになるまで変形される。よって、複合基板２５の反りが緩和されて、複合基板２５の上面が平坦になるようにチャックテーブル４１に保持される。なお、複合基板２５の上面が平坦とは、複合基板２５の上面が完全に平坦な状態だけでなく、複合基板２５の上面に僅かな反りが残っていてもよい。

図５Ｃに示すように、反りが緩和された複合基板２５がチャックテーブル４１に吸引保持された状態で、複合基板２５のエピタキシー基板１１の上面に超音波ホーン４２が接触される。超音波ホーン４２からエピタキシー基板１１に超音波振動が付与され、エピタキシー基板１１の全体に超音波振動が伝播されて、エピタキシー基板１１と光デバイス層１２との間のバッファー層１３（図１Ｂ参照）が効果的に破壊される。これにより、光デバイス層１２からエピタキシー基板１１が分離されて、エピタキシー基板１１から移設基板２０に光デバイス層１２が移設される。

複合基板２５に超音波振動が伝播されると、バッファー層１３（図１Ｂ参照）だけでなく複合基板２５全体も超音波振動されて、振動に起因した応力が複合基板２５内に発生している。しかしながら、複合基板２５に接する吸着部５２の吸着面５７及び環状シール部５３の支持面５８が弾性部材で形成されているため、複合基板２５内の応力が適度に分散される。これにより、複合基板２５内の応力集中による破損が防止されている。

以上のように、本実施の形態のチャックテーブル４１は、テーブル基台５１の吸引口５６で吸引されると、吸着部５２内の連続気泡を通じて吸着面５７に負圧が作用し、吸着部５２の周囲の環状シール部５３の独立気泡によって負圧漏れが防止されている。これにより、吸着面５７に複合基板２５が載置された状態では周囲の環状シール部５３からエアーが流入することがなく、吸着面５７の吸引力がリークすることがない。また、吸着部及び環状シール部が弾性部材で形成されているため、複合基板２５に加わる衝撃を吸着部５２及び環状シール部５３で吸収することができる。例えば、複合基板２５をリフトオフする際に複合基板２５を超音波振動させても、吸着部５２と環状シール部５３に複合基板２５に作用する応力が分散されて複合基板２５の破損が極力防止される。

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、上記した実施の形態において、被加工物として複合基板２５を例示したが、この構成に限定されない。被加工物は、超音波振動を用いて加工されるワークであれば、どのように構成されてもよい。

また、上記した実施の形態において、移設基板接合工程、レーザー照射工程、光デバイス層移設工程がそれぞれ別々の装置で実施されたが、同一の装置で実施されてもよい。すなわち、移設装置４０のチャックテーブル４１上で、移設基板の接合やレーザー加工が実施されてもよい。

また、上記した実施の形態において、環状シール部５３の支持面５８の表面高さが、吸着部５２の吸着部５２の表面高さよりも高く形成される構成にしたが、この構成に限定されない。例えば、反りがない被加工物の場合には、環状シール部５３の支持面５８と吸着部５２の吸着部５２とが面一に形成されていてもよい。

また、上記した実施の形態において、環状シール部５３の支持面５８が平坦に形成されたが、環状シール部５３の支持面５８の形状は特に限定されない。例えば、環状シール部５３の支持面５８は、被加工物の外周側に全周に亘って当接可能な形状であればよい。

また、上記した実施の形態において、移設装置４０のチャックテーブル４１について説明したが、超音波振動を用いて加工する加工装置であれば、本実施の形態と同様な構造のチャックテーブルを適用することも可能である。

以上説明したように、本発明は、複合基板等の被加工物を破損させることなく、超音波加工することができるという効果を有し、特に、リフトオフによって光デバイス層をエピタキシー基板から移設基板に移設する移設装置のチャックテーブルに有用である。

１０光デバイスウェーハ（被加工物）
１１エピタキシー基板（被加工物）
１２光デバイス層（被加工物）
２０移設基板（被加工物）
２５複合基板（被加工物）
４０移設装置
４１チャックテーブル
４２超音波ホーン
５１テーブル基台
５２吸着部
５３環状シール部
５６テーブル基台の吸引口
５７吸着部の吸着面
５８環状シール部の支持面

Claims

板状の被加工物に加工を施す加工装置において被加工物を上面に保持するチャックテーブルであって、
被加工物を上面に吸引保持する吸着面を有する連続気泡性の弾性部材で形成された吸着部と、該吸着部の周囲を囲繞して環状に形成され且つ被加工物の外周側を支持する独立気泡性の弾性部材で形成された環状シール部と、該吸着面に負圧を生成する吸引口を有し該吸着部及び該環状シール部を上面に支持するテーブル基台と、
から構成されるチャックテーブル。
該吸着部の該連続気泡性の弾性部材は、ＳＲＩＳ−０１０１で規定される硬度が１５〜３５度である、請求項１記載のチャックテーブル。
該環状シール部の表面高さは、被加工物の反りに対応して該吸着面の表面高さよりも高く形成されており、
被加工物を吸引保持する際には、被加工物の反りにより被加工物外周と該吸着面の隙間からリークした該負圧は、被加工物外周が該環状シール部と当接することによりシールされ被加工物外周に作用し該環状シール部の独立気泡性の弾性部材を変形させ被加工物の表面が平坦になるように吸引保持されること、
を特徴とする請求項１又は２記載のチャックテーブル。