JP4398686B2 - ウエーハの加工方法 - Google Patents

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Description

本発明は、表面に格子状に形成された分割予定ライン（ストリート）によって複数の領域が区画され、この区画された領域に光デバイスが形成されたウエーハを分割予定ラインに沿って分割するウエーハの加工方法に関する。
サファイヤ基板等の表面に格子状に形成された分割予定ライン（ストリート）によって複数の領域が区画され、この区画された領域に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された光デバイスが形成されたウエーハは、分割予定ラインに沿って個々の発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。このウエーハの分割は通常、ダイサーと称されている切削装置によって行われている。この切削装置は、半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等の被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を切削するための切削手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的に移動せしめる移動手段とを具備している。切削手段は、高速回転せしめられる回転スピンドルと該スピンドルに装着された切削ブレードを含んでいる。切削ブレードは円盤状の基台と該基台の側面外周部に装着された環状の切れ刃からなっており、切れ刃は例えば粒径３μｍ程度のダイヤモンド砥粒を電鋳によって基台に固定し厚さ２０μｍ程度に形成されている。
しかるに、サファイヤ基板、炭化珪素基板等はモース硬度が高いため、上記切削ブレードによる切断は必ずしも容易ではない。また、切削ブレードは２０μｍ程度の厚さを有するため、光デバイスを区画する分割予定ラインとしては幅が５０μｍ程度必要となる。このため、例えば大きさが３００μｍ×３００μｍ程度の光デバイスの場合には、分割予定ラインが占める面積比率が大きく、生産性が悪いという問題がある。
一方、近年ウエーハのストリートに沿ってレーザー光線を照射して分割する加工方法も試みられている。（例えば、特許文献１参照。）
特開平６−１２０３３４号公報
しかるに、ウエーハの表面にレーザー光線を照射して加工を行うと、レーザー光線が照射された領域に熱エネルギーが集中してデブリが発生し、このデブリがウエーハの表面に固着して光デバイスの品質を著しく低下させるという問題がある。
また、ウエーハのストリートに沿ってレーザー光線を照射して分割する加工方法として、ウエーハに対して透過性を有するレーザー光線を用い、分割すべき領域の内部に集光点を合わせてレーザー光線を照射するレーザー加工方法も試みられている。このレーザー加工方法を用いた分割方法は、ウエーハの一方の面側から内部に集光点を合わせてウエーハに対して透過性を有する例えば赤外光領域のレーザー光線を照射し、ウエーハの内部に分割予定ラインに沿って変質層を連続的に形成し、この変質層が形成されることによって強度が低下した分割予定ラインに沿って外力を加えることにより、被加工物を分割するものである。（例えば、特許文献２参照。）
特開平２００２−１９２３６７号公報
而して、ウエーハの分割すべき領域の内部に集光点を合わせてレーザー光線を照射し変質層を形成したものにおいては、変質した層が光デバイスの側面に残存し、光デバイスが発する光が変質した部分に吸収されて輝度が低下するという問題がある。
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、生産性が高く、光デバイスの輝度を低下させることなく分割することができるウエーハの加工方法を提供することである。
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、表面に格子状に形成された分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域に光デバイスが形成されたウエーハを分割予定ラインに沿って分割するウエーハの加工方法であって、
該ウエーハに対して透過性を有するレーザー光線を該分割予定ラインに沿って照射し、
該光デバイスの仕上がり厚さ以上を残して該ウエーハの裏面から所定厚さの変質層を形成するレーザー光線照射行程と、
該変質層が形成された該ウエーハの表面に保護シートを貼着する保護シート貼着行程と、
表面に該保護シートが貼着された該ウエーハを該変質層に沿って分割する分割行程と、
該変質層に沿って分割された該ウエーハの裏面を該保護シートが貼着された状態で該光デバイスの仕上がり厚さまで研削し該変質層を除去する研削行程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。
また、上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、表面に格子状に配列された分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域に光デバイスが形成されたウエーハを分割予定ラインに沿って分割するウエーハの加工方法であって、
該ウエーハの表面に保護シートを貼着する保護シート貼着行程と、
該ウエーハに対して透過性を有するレーザー光線を表面に該保護シートが貼着された該ウエーハの裏面側から該分割予定ラインに沿って照射し、該光デバイスの仕上がり厚さ以上を残して該ウエーハの裏面から所定厚さの変質層を形成するレーザー光線照射行程と、
表面に該保護シートが貼着された該ウエーハを該変質層に沿って分割する分割行程と、
該変質層に沿って分割された該ウエーハの裏面を該保護シートが貼着された状態で該光デバイスの仕上がり厚さまで研削し該変質層を除去する研削行程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。
本発明においては、レーザー光線照射行程によってウエーハの分割予定ラインに沿って裏面から所定の厚さに形成された変質層は分割された後に研削行程を実施することによって除去されるので、光デバイスの側面にレーザーのダメージが残らないため、光デバイスの輝度を低下させることはない。また、本発明においては、ウエーハを分割予定ラインに沿って形成された変質層に沿って割断される形態であるため、切削ブレードで切断するように切削代がないので、光デバイスの面積に対する分割予定ラインが占める面積比率を小さくすることができ、生産性を高めることができる。
以下、本発明によるウエーハの加工方法の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１には、本発明に従って分割される光デバイスウエーハ２の斜視図が示されている。図１に示す光デバイスウエーハ２は、表面２ａに複数の分割予定ライン２１が格子状に形成されているとともに該複数の分割予定ライン２１によって区画された複数の領域に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された光デバイス２２が形成されている。この光デバイスウエーハ２は、図示の実施形態においては直径が２インチ、厚さが４３０μｍのサファイヤ基板の表面に縦×横が０．３ｍｍ×０．３ｍｍの光デバイス２２が形成されたものである。この光デバイスウエーハ２を個々の光デバイス２２に分割する加工方法の第１の実施形態について、図２乃至図５を参照して説明する。
第１の実施形態においては、先ず、上記光デバイスウエーハ２に対して透過性を有するレーザー光線を分割予定ライン２１に沿って照射し、該光デバイスウエーハ２の裏面２ｂから所定厚さの変質層を形成するレーザー光線照射行程を実施する。このレーザー光線照射行程は、図２の（ａ）に示すようにレーザー加工装置３によって実施する。即ち、光デバイスウエーハ２をレーザー加工装置３のチャックテーブル３１上に表面２ａを上にして保持し、撮像手段３２の直下に位置付ける。そして、撮像手段３２および図示しない制御手段によって上記分割予定ライン２１に沿ってレーザー光線照射手段３３との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理が実行され、レーザー光線照射位置のアライメントが遂行される。
以上のようにしてレーザビーム照射位置のアライメントが行われたならば、チャックテーブル３１をレーザー光線照射手段３３が位置するレーザー光線照射領域に移動し、レーザー光線照射手段３３から光デバイスウエーハ２の裏面２ｂ即ち下面付近に集光点を合わせて照射しつつ、チャックテーブル３１を矢印Ｘで示す方向に例えば１００ｍｍ／秒の送り速度で加工送りする。この結果、光デバイスウエーハ２には図２の（ｂ）に示すように、分割予定ライン２１に沿って裏面２ｂから所定厚さ（例えば３０μｍ）の変質層２３が裏面に露出して形成される。この変質層２３は、溶融再固化層として形成される。なお、１回のレーザー光線の照射によって変質層２３が所定厚さに達しない場合には、レーザー光線の集光点を変更して変質層を多層形成する。例えば、集光点を３０μｍづつ上昇させて６回レーザー光線を照射することで、１８０μｍの厚さの変質層を形成できる。この変質層２３の厚さは、光デバイスウエーハ２に形成された光デバイス２２の仕上がり厚さｔ（光デバイス２２が形成された表面からの厚さ：例えば２００μｍ）以上を残した値にする必要があり、光デバイスウエーハ２の厚さに対して１０〜５０％が望ましい。なお、上記レーザー光線照射行程で照射されるレーザー光線は、例えば次のような赤外レーザー光線を用いることができる。
レーザー ；ＹＶＯ４パルスレーザー
波長 ；１０６４ｎｍ
パルスエネルギー；４０μＪ
集光スポット径 ；φ１μｍ
パルス幅 ；２５ｎｓ
集光点のエネルギー密度；２．０×１０Ｅ１１Ｗ／ｃｍ２
繰り返し周波数 ：１００ｋＨｚ
上述したように光デバイスウエーハ２に形成された所定方向の分割予定ライン２１に沿って変質層２３を形成したならば、チャックテーブル３１またはレーザー光線照射手段３３を矢印Ｙで示す方向に分割予定ライン２１の間隔だけ割り出し送りし、再度上記レーザー光線照射しつつ加工送りを遂行する。そして、所定方向に形成された全ての分割予定ライン２１に沿って上記加工送りと割り出し送りを遂行したならば、チャックテーブル３１を９０度回動せしめて、上記所定方向に対して直角に形成された分割予定ライン２１に沿って上記加工送りと割り出し送りを実行することにより、光デバイスウエーハ２の裏面２ｂに全ての分割予定ライン２１に沿って変質層２３を形成することができる。
上述したレーザー光線照射行程を実施したならば、図３の（ａ）、図３の（ｂ）に示すように裏面２ｂから所定の厚さの変質層２３が形成された光デバイスウエーハ２の表面２ａに保護シート４を貼着する保護シート貼着行程を実行する。
次に、表面２ａに保護シート４が貼着された光デバイスウエーハ２を分割予定ライン２１に沿って分割する分割行程を実行する。この分割行程は、例えば図４の（ａ）に示すように光デバイスウエーハ２を裏面２ｂを下側にして互いに並行に配列された円柱状の複数の支持部材５上に載置する。このとき、支持部材５と５の間に光デバイスウエーハ２を変質層２３が位置付けられるように載置する。そして、光デバイスウエーハ２の表面２ａに貼着された保護シート４側から押圧部材６により変質層即ち分割予定ライン２１に沿って押圧する。この結果、光デバイスウエーハ２には変質層２３即ち分割予定ライン２１に沿って曲げ荷重が作用して裏面２ｂに引っ張り応力が発生し、図４の（ｂ）に示すように光デバイスウエーハ２は所定方向に形成された変質層即ち分割予定ライン２１に沿って割断部２４が形成され分割される。そして、所定方向に形成された変質層２３即ち分割予定ライン２１に沿って分割したならば、光デバイスウエーハ２を９０度回動せしめて、上記所定方向に対して直角に形成された変質層２３即ち分割予定ライン２１に沿って上記分割作業を実施することにより、光デバイスウエーハ２は個々の光デバイス２２に分割することができる。なお、個々の分割された光デバイス２２は、表面２ａに保護シート４が貼着されているので、バラバラにはならず光デバイスウエーハ２の形態が維持されている。
上述したように分割行程を実施したならば、光デバイスウエーハ２の表面２ａに保護シート４が貼着された状態で光デバイスウエーハ２の裏面２ｂを研削し変質層２３を除去する研削行程を実行する。この研削行程は、図５の（ａ）に示すようにチャックテーブル７１と研削砥石７２１を備えた研削手段７２を具備する研削装置７によって行われる。即ち、チャックテーブル７１上に光デバイスウエーハ２を裏面２ｂを上にして保持し、例えば、チャックテーブル７１を３００ｒｐｍで回転しつつ、研削手段７２の研削砥石７２を６０００ｒｐｍで回転せしめて光デバイスウエーハ２の裏面２ｂに接触することにより研削する。そして、個々の光デバイス２２に分割され光デバイスウエーハ２を所定の仕上がり厚さｔ（例えば２００μｍ）まで研削することにより、図５の（ｂ）に示すように変質層２３が除去される。
このように、変質層２３が除去された個々の光デバイス２２は、周囲に変質層が残らないので、輝度が低下することはない。また、上述した実施形態においては、レーザー光線照射行程は光デバイスウエーハ２の表面側から裏面２ｂ付近に集光点を合わせて透過性を有するレーザー光線を照射するので、デブリが発生することはない。
次に、光デバイスウエーハ２を個々の光デバイス２２に分割する加工方法の第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態は、上記第１の実施形態における上記レーザー光線照射行程と保護シート貼着行程の順序を逆にしたものである。即ち第２の実施形態は、先ず上記光デバイスウエーハ２の表面２ａに保護シート４を貼着する保護シート貼着行程を実施する、そして、表面２ａに保護シート４が貼着された光デバイスウエーハ２を上記図２の（ａ）に示すようにレーザー加工装置３のチャックテーブル３１上に裏面２ｂを上にして保持し、上述したレーザー光線照射行程を実施する。このレーザー光線照射行程におけるレーザー光線照射位置のアライメント作業時の際には、光デバイスウエーハ２の表面２ａに保護シート４が貼着されているので、撮像手段３２として赤外線照明手段と赤外線を捕らえる光学系および赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成したものを用いることにより、分割予定ライン２１を撮像することができる。なお、保護シート貼着行程およびレーザー光線照射行程を実施した後は、第２の実施形態も上記第１の実施形態における分割行程および研削行程を同様に実行する。
本発明によるウエーハの加工方法によって分割される光デバイスウエーハの斜視図。 本発明によるウエーハの加工方法におけるレーザー光線照射行程の説明図。 本発明によるウエーハの加工方法における保護シート貼着行程の説明図。 本発明によるウエーハの加工方法における分割行程の説明図。 本発明によるウエーハの加工方法における研削行程の説明図。
符号の説明
２：光デバイスウエーハ
２１：分割予定ライン
２２：光デバイス
２３：変質層
２４：クラック
３：レーザー加工装置
３１：レーザー加工装置のチャックテーブル
３２：撮像手段
３３：レーザー光線照射手段
４：保護シート
５：支持部材
６：押圧部材
７：研削手段
７１：研削手段のチャックテーブル
７２：研削手段
７２１：研削砥石

Claims (2)

  1. 表面に格子状に形成された分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域に光デバイスが形成されたウエーハを分割予定ラインに沿って分割するウエーハの加工方法であって、
    該ウエーハに対して透過性を有するレーザー光線を該分割予定ラインに沿って照射し、
    該光デバイスの仕上がり厚さ以上を残して該ウエーハの裏面から所定厚さの変質層を形成するレーザー光線照射行程と、
    該変質層が形成された該ウエーハの表面に保護シートを貼着する保護シート貼着行程と、
    表面に該保護シートが貼着された該ウエーハを該変質層に沿って分割する分割行程と、
    該変質層に沿って分割された該ウエーハの裏面を該保護シートが貼着された状態で該光デバイスの仕上がり厚さまで研削し該変質層を除去する研削行程と、を含む、
    ことを特徴とするウエーハの加工方法。
  2. 表面に格子状に配列された分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域に光デバイスが形成されたウエーハを分割予定ラインに沿って分割するウエーハの加工方法であって、
    該ウエーハの表面に保護シートを貼着する保護シート貼着行程と、
    該ウエーハに対して透過性を有するレーザー光線を表面に該保護シートが貼着された該ウエーハの裏面側から該分割予定ラインに沿って照射し、該光デバイスの仕上がり厚さ以上を残して該ウエーハの裏面から所定厚さの変質層を形成するレーザー光線照射行程と、
    表面に該保護シートが貼着された該ウエーハを該変質層に沿って分割する分割行程と、
    該変質層に沿って分割された該ウエーハの裏面を該保護シートが貼着された状態で該光デバイスの仕上がり厚さまで研削し該変質層を除去する研削行程と、を含む、
    ことを特徴とするウエーハの加工方法。
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