JP6091182B2 - 光デバイスウエーハの分割方法 - Google Patents

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Description

本発明は、光デバイスウエーハにレーザービームを照射して、光デバイスウエーハをチップに分割する光デバイスウエーハの分割方法に関する。
ＩＣ、ＬＳＩ、ＬＥＤ等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたシリコンウエーハ、サファイアウエーハ等のウエーハは、加工装置によって個々のデバイスチップに分割され、分割されたデバイスチップは携帯電話、パソコン等の各種電気機器に広く利用されている。
ウエーハの分割には、ダイサーと呼ばれる切削装置を用いたダイシング方法が広く採用されている。ダイシング方法では、ダイアモンド等の砥粒を金属や樹脂で固めて厚さ３０μｍ程度とした切削ブレードを、３００００ｒｐｍ程度の高速で回転させつつウエーハへと切り込ませることでウエーハを切削し、個々のデバイスチップへと分割する。
一方、近年では、ウエーハに対して吸収性を有する波長のパルスレーザービームをウエーハに照射することでレーザー加工溝を形成し、このレーザー加工溝に沿ってブレーキング装置（分割装置）でウエーハを割断して個々のデバイスチップへと分割する方法が提案されている。
レーザー加工装置によるレーザー加工溝の形成は、ダイサーによるダイシング方法に比べて加工速度を早くすることができるとともに、サファイアやＳｉＣ等の硬度の高い素材からなるウエーハであっても比較的容易に加工することができる。
また、加工溝を例えば１０μｍ以下等の狭い幅とすることができるので、ダイシング方法で加工する場合に対してウエーハ１枚当たりのデバイス取り量を増やすことができるという利点がある。
特開２００５−８６１６０号公報
ところが、レーザー加工溝の反対面側からエキスパンドテープ越しに押圧部材でウエーハを押圧してレーザー加工溝を起点として分割することでウエーハをチップ化する際、板状被加工物の材質によってはチップ化が困難な場合がある。
例えば、サファイアやセラミック等比較的割れにくい材料の場合、押圧ブレードで強く押しても割れないためレーザー加工溝を深く形成する必要があり、必然的にレーザー照射のパス数が多くなり工数が増大する。
また、裏面にＡｕ、Ａｇ、Ｃｃ等の金属膜が被覆されている板状被加工物の場合、金属膜を引きちぎるために、板状被加工物が分割されても更に押圧ブレードを下方へ下降させる必要がある。
その際、エキスパンドテープが破れたり伸びてしまい、板状被加工物が支持手段上に平坦に載置されず、分割装置でのアライメントが困難になったり、次工程以降でのハンドリングも困難になるという課題があった。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、割れにくい光デバイスウエーハでも、レーザー加工溝に沿って外力を付与することにより確実にチップに分割可能な光デバイスウエーハの分割方法を提供することである。
本発明によると、第１の面に金属膜を有し該第１の面と反対側の第２の面に複数の分割予定ラインによって区画された各領域にそれぞれデバイスが形成された光デバイスウエーハを複数のチップに分割する光デバイスウエーハの分割方法であって、光デバイスウエーハの第１の面に環状フレームに装着されたエキスパンドテープを貼着してフレームユニットを形成するフレームユニット形成ステップと、該フレームユニット形成ステップを実施した後、該光デバイスウエーハの該第２の面に該光デバイスウエーハに対して吸収性を有する波長のレーザービームを照射して該第２の面にレーザー加工溝を形成するレーザー加工溝形成ステップと、該レーザー加工溝形成ステップを実施した後、該光デバイスウエーハの該第２の面に形成された該レーザー加工溝が直線状の隙間を有する支持手段の該隙間を画成する一対の支点の中央に整列するように該光デバイスウエーハを支持手段上に載置し、該レーザー加工溝に沿って該エキスパンドテープ越しに押圧ブレードで該光デバイスウエーハを該第１の面から垂直に押圧し、該光デバイスウエーハを分割する分割ステップと、を備え、該分割ステップは、該押圧ブレードで該押圧ブレードと該エキスパンドテープの間に挿入された可撓性を有し該エキスパンドテープより弾性の高い該エキスパンドテープと別体の緩衝材シートを押圧することにより実施され、該緩衝材シートを介して該押圧ブレードで該光デバイスウエーハを押圧することで、該押圧ブレードが該光デバイスウエーハに及ぼす垂直方向の押圧力に加えて、該光デバイスウエーハに該押圧ブレードを境に該光デバイスウエーハを両脇へ押し広げる拡張作用が付加されることを特徴とする光デバイスウエーハの分割方法が提供される。
好ましくは、緩衝材は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなるシート状部材から構成される。
本発明の光デバイスウエーハの分割方法によると、押圧ブレードと光デバイスウエーハとの間に緩衝材を挿入して分割ステップを実施するので、押圧ブレードが光デバイスウエーハに及ぼす垂直方向の押圧力に加えて、光デバイスウエーハを押圧ブレードを境に両脇へ押し広げる拡張力を光デバイスウエーハに追加して付与することができるため、垂直方向だけの押圧力では分割できなかった光デバイスウエーハを分割することができる。
また、押圧ブレードの垂直方向への移動量が少なくてすむため、エキスパンドテープの破断や伸び等も発生しないので、その後のハンドリング等で問題が発生することもないという効果を奏する。
光デバイスウエーハの表面側斜視図である。 フレームユニット形成ステップを示す分解斜視図である。 フレームユニットの斜視図である。 レーザービーム照射ユニットのブロック図である。 レーザー加工溝形成ステップを示す斜視図である。 本発明実施形態の分割ステップを示す断面図である。 実施形態の分割ステップを示す拡大断面図である。 従来の分割ステップを説明する断面図である。
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、本発明の分割方法の加工対象となる光デバイスウエーハ１１の表面側斜視図が示されている。光デバイスウエーハ１１は、サファイア基板１３上に窒化ガリウム（ＧａＮ）等のエピタキシャル層（発光層）１５が積層されて構成されている。
光デバイスウエーハ１１は、その裏面１１ｂに金属から形成された反射膜２１が被覆されている。光デバイスウエーハ１１は、エピタキシャル層１５が積層された表面（第２の面）１１ａと、反射膜２１が被覆された裏面（第１の面）１１ｂを有している。
サファイア基板１３は例えば１００μｍの厚みを有しており、エピタキシャル層１５は例えば５μｍの厚みを有している。エピタキシャル層１５にＬＥＤ等の複数の光デバイス１９は格子状に形成された分割予定ライン（ストリート）１７によって区画されて形成されている。
本発明実施形態の分割方法を実施するのに当たり、好ましくは、図２及び図３に示すように、光デバイスウエーハ１１を外周部分が環状フレームＦに貼着された粘着テープであるエキスパンドテープＴに貼着してフレームユニット８を形成する。エキスパンドテープＴは、ポリオレフィン、塩化ビニル等を基材とする粘着テープである。
フレームユニット形成ステップを実施した後、光デバイスウエーハ１１の表面（第２の面）にウエーハ１１に対して吸収性を有する波長のパルスレーザービームを照射して表面１１ａに分割予定ライン１７に沿ったレーザー加工溝を形成するレーザー加工溝形成ステップを実施する。
図４を参照すると、レーザー加工装置のレーザービーム照射ユニット１０のブロック図が示されている。レーザービーム照射ユニット１０は、レーザービーム発生ユニット１２と集光器（レーザーヘッド）１４とを含んでいる。
レーザービーム発生ユニット１２は、ＹＡＧレーザー又はＹＶＯ４レーザーを発振するレーザー発振器１６と、繰り返し手段設定手段１８と、パルス幅調整手段２０と、パワー調整手段２２とを含んでいる。
レーザービーム発生ユニット１２のパワー調整手段２２により所定パワーに調整されたパルスレーザービームは、集光器１４のミラー２４で反射され、更に集光用対物レンズ２６によって集光されてレーザー加工装置のチャックテーブル２８に保持されている光デバイスウエーハ１１に照射される。
レーザー加工溝形成ステップを実施する前に、好ましくは、光デバイスウエーハ１１の表面（第２の面）１１ａにＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＥＧ（ポリエチレングリコール）等の水溶性樹脂を塗布して表面１１ａ上に保護膜を被覆し、この保護膜を通してウエーハ１１にパルスレーザービームを照射する。
このようにウエーハ１１の表面１１ａに保護膜を被覆するのは、ウエーハ１１にパルスレーザービームを照射すると、パルスレーザービーム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、このデブリがデバイス表面に付着するのを防止するためである。
レーザー加工溝形成ステップでは、チャックテーブル２８を移動して第１の方向に伸長する分割予定ライン１７の加工開始位置を集光器１４の直下に位置付け、レーザービーム発生ユニット１２のパワー調整手段２２により所定パワーに調整されたパルスレーザービームを、図４に示す集光器１４のミラー２４で反射してから集光用対物レンズ２６でウエーハ１１の表面に照射する。
このように集光器１４でパルスレーザービームを光デバイスウエーハ１１の表面１１ａに照射しながら、チャックテーブル２８を所定の送り速度（例えば１００ｍｍ／秒）で矢印Ｘ１方向に加工送りしながら、第１の方向に伸長する分割予定ライン１７に沿ってアブレーション加工によりレーザー加工溝２３を形成する。
レーザービーム照射ユニット１０をＹ軸方向にインデックス送りしながら、第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン１７に沿って同様なレーザー加工溝２３を形成する。次いで、チャックテーブル２８を９０度回転してから、第２の方向に伸長する分割予定ライン１７についてもアブレーション加工により同様なレーザー加工溝２３を形成する。
尚、本実施形態のレーザー加工溝形成ステップでのレーザー加工条件は例えば以下のように設定されている。
光源 ：ＹＡＧパルスレーザー
波長 ：３５５ｎｍ（ＹＡＧレーザーの第３高調波）
出力 ：３．０Ｗ
繰り返し周波数 ：２０ｋＨｚ
送り速度 ：１００ｍｍ／秒
レーザー加工溝形成ステップを実施した後、光デバイスウエーハ１１のレーザー加工溝２３が形成された分割予定ライン１７に沿って外力を付与して、光デバイスウエーハ１１をレーザー加工溝２３を分割起点に複数のデバイスチップに分割する分割ステップを実施する。
この分割ステップでは、図６に示すように、エキスパンドテープＴの裏面に緩衝材シート２５を貼着する。 緩衝材シート２５は可撓性を有し、エキスパンドテープＴより弾性の高い材料から形成されている。緩衝材シート２５は、好ましくはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）から形成され、約２００μｍ程度の厚みを有している。緩衝材シート２５はエキスパンドテープＴの裏面に必ずしも貼着する必要はなく、エキスパンドテープＴ上に緩衝材シート２５を配設すればよい。
分割装置３０は、支持ユニット（支持手段）３２と支持ユニット３２と一体的に形成された押圧ブレード３４とを含んでいる。支持ユニット３２は、間に細長い隙間３８を形成するように配設された一対の断面Ｌ形状の支持部材３６を含んでおり、支持部材３６の内側に顕微鏡及びカメラを有する撮像ユニット４０が配設されている。
分割ステップを実施するのにあたり、光デバイスウエーハ１１をデバイス保護フィルムとして作用する離型フィルム２７を介して支持ユニット３２上に載置する。そして、撮像ユニット４０で離型フィルム２７を介して光デバイスウエーハ１１の表面（第２の面）１１ａを撮像して、分割すべき分割予定ライン１７が一対の支持部材３６で規定された隙間３８の中央に来るように位置付ける。
ウエーハ１１をこのように位置付けてから、押圧ブレード３４を矢印Ａ方向に移動して緩衝材シート２５を介してウエーハ１１を裏面（第１の面）１１ｂ側から垂直に押圧する。緩衝材シート２５を押圧ブレード３４側に配設するようにしてもよい。
緩衝材シート２５を介して押圧ブレード３４でウエーハ１１を押圧すると、押圧ブレード３４がウエーハ１１に及ぼす垂直方向の押圧力に加えて、押圧ブレード３４を境に矢印Ｂで示すように両脇へウエーハ１１を押し広げる拡張作用がウエーハ１１に付加されるので、ウエーハ１１はレーザー加工溝２３を分割起点にして分割予定ライン１７に沿って分割（割断）される。
このように緩衝材シート２５を介して押圧ブレード３４でウエーハ１１を押圧することにより、ウエーハ１１にウエーハ１１を両脇へ押し広げる拡張作用が付加されるため、ウエーハ１１の裏面１１ｂに被覆された金属からなる反射膜２１も同時に割断することができる。
ウエーハ１１を図６で矢印Ｙ方向に分割予定ライン１７のピッチずつ移動しながらレーザー加工溝２３を開口３８の中央に位置付けて、押圧ブレード３４で緩衝材シート２５を介してウエーハ１１を押圧し、第１の方向に伸長する分割予定ライン１７に沿ってウエーハ１１を次々と割断する。
次いで、ウエーハ１１を９０度回転してから、第２の方向に伸長する分割予定ライン１７に沿って同様な分割ステップを実施することにより、光デバイスウエーハ１１を個々の光デバイスチップ１９に分割することができる。
尚、分割ステップでは、隙間３８を画成する一対の支持部材３６の上部エッジ３６ａが押圧ブレード３４を押圧時の支持支点となる。本実施形態では、分割ステップで押圧ブレード３４が下降した距離は約１００μｍであった。
本実施形態の分割ステップでは、分割装置３０を固定して光デバイスウエーハ１１を分割予定ライン１７のピッチずつ移動するようにしているが、ウエーハ１１を固定して分割装置３０を移動するようにしてもよい。
本実施形態の分割ステップでは、押圧ブレード３４の垂直方向への移動量が少なくて済むため、エキスパンドテープＴの破断や伸び等も発生しないので、その後のハンドリングでも問題が発生することはない。
比較のために、緩衝材シートを使用しない従来の分割ステップについて図８を参照して説明する。従来の分割ステップでは、エキスパンドテープＴに緩衝材シートが貼着されていないため、エキスパンドテープＴに押圧ブレード３４を押圧すると、垂直方向の押圧力のみがウエーハ１１に加わるため、押圧ブレード３４の下降距離が長くなり、符号２９で示すようにエキスパンドテープＴが破断したり、反射膜２１にバリ２１ａが発生したりして、裏面に金属から形成された反射膜２１が被覆された光デバイスウエーハ１１の分割が困難であった。
上述した実施形態では、本発明をサファイア基板を有する光デバイスウエーハ１１に適用した例について説明したが、本発明の分割方法は、金属膜を有するＧａＮウエーハ、銅タングステンウエーハ、シリコンウエーハ等にも同様に適用可能である。更に、金属膜を有しないアルミナセラミックス、窒化アルミニウム等のセラミックスにも同様に適用可能である。
８ フレームユニット
１０ レーザービーム照射ユニット
１１ 光デバイスウエーハ
１２ レーザービーム発生ユニット
１４ 集光器
１７ 分割予定ライン
１９ 光デバイス
２３ レーザー加工溝
２５ 緩衝材シート
３０ 分割装置
３２ 支持ユニット（支持手段）
３４ 押圧ブレード
３６ 支持部材
３８ 隙間
４０ 撮像ユニット

Claims (2)

  1. 第１の面に金属膜を有し該第１の面と反対側の第２の面に複数の分割予定ラインによって区画された各領域にそれぞれデバイスが形成された光デバイスウエーハを複数のチップに分割する光デバイスウエーハの分割方法であって、
    光デバイスウエーハの第１の面に環状フレームに装着されたエキスパンドテープを貼着してフレームユニットを形成するフレームユニット形成ステップと、
    該フレームユニット形成ステップを実施した後、該光デバイスウエーハの該第２の面に該光デバイスウエーハに対して吸収性を有する波長のレーザービームを照射して該第２の面にレーザー加工溝を形成するレーザー加工溝形成ステップと、
    該レーザー加工溝形成ステップを実施した後、該光デバイスウエーハの該第２の面に形成された該レーザー加工溝が直線状の隙間を有する支持手段の該隙間を画成する一対の支点の中央に整列するように該光デバイスウエーハを支持手段上に載置し、該レーザー加工溝に沿って該エキスパンドテープ越しに押圧ブレードで該光デバイスウエーハを該第１の面から垂直に押圧し、該光デバイスウエーハを分割する分割ステップと、を備え、
    該分割ステップは、該押圧ブレードで該押圧ブレードと該エキスパンドテープの間に挿入された可撓性を有し該エキスパンドテープより弾性の高い該エキスパンドテープと別体の緩衝材シートを押圧することにより実施され、
    該緩衝材シートを介して該押圧ブレードで該光デバイスウエーハを押圧することで、該押圧ブレードが該光デバイスウエーハに及ぼす垂直方向の押圧力に加えて、該光デバイスウエーハに該押圧ブレードを境に該光デバイスウエーハを両脇へ押し広げる拡張作用が付加されることを特徴とする光デバイスウエーハの分割方法。
  2. 前記緩衝材シートは、ポリエチレンテレフタレートからなるシート状部材から構成される請求項１記載の光デバイスウエーハの分割方法。
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