JP6223801B2 - 光デバイスウェーハの加工方法 - Google Patents

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Description

本発明は、光デバイスウェーハを個々のデバイスに分割する加工方法に関する。
光デバイスチップの製造工程では、サファイア基板や炭化珪素基板等の結晶成長用基板の表面の縦横に交差する複数のストリートによって区画される各領域に発光ダイオードやレーザダイオード等の発光素子を形成して光デバイスウェーハを製造する。その後、電極を形成し、ストリートに沿って光デバイスウェーハを分割することで個々の光デバイスチップを製造している。
近年、生産性向上の観点から、光デバイスウェーハを分割するのにパルスレーザ加工装置が広く利用されている。パルスレーザ加工装置では、ストリートに沿ってパルスレーザを光デバイスウェーハの表面に照射してレーザ加工溝を形成した後、レーザ加工溝を分割起点に光デバイスウェーハを割断して個々のチップへと分割している（例えば、下記の特許文献１を参照）。
上記のように光デバイスウェーハに対してレーザ加工を実施すると、レーザ加工溝の側面に歪みが形成される。そのため、例えば下記の特許文献２には、光デバイスウェーハを分割する前に光デバイスウェーハにドライエッチングやウェットエッチングを施して歪を除去し、製造される光デバイスチップの輝度を向上させる方法が提案されている。
特開平１０−３０５４２０号公報 特開２００６−０２４９１４号公報
しかしながら、レーザ加工によって形成されるレーザ加工溝は、例えば１０μｍ以下と幅が狭い上、レーザ加工溝の内周面にはレーザ加工によって発生したデブリが多量に付着しており、エッチング液が溝の内部に進入しにくくなっている。そのため、レーザ加工溝の溝底まで十分にエッチングが施されずに光デバイスの輝度が向上しないという問題がある。
本発明は、上記の事情にかんがみてなされたものであり、更なる光デバイスの輝度向上を実現可能な光デバイスウェーハの加工方法を提供することを目的とする。
本発明は、基板の表面に光デバイス層が積層され、交差する複数のストリートによって区画された各領域に光デバイスが形成された光デバイスウェーハの加工方法であって、光デバイスウェーハに対して吸収性を有する波長のパルスレーザビームを光デバイスウェーハに照射して１パルスで１のレーザ加工穴を形成することを繰り返し、該ストリートに沿って所定の間隔を設けて複数のレーザ加工穴を形成するレーザ加工ステップと、該レーザ加工ステップを実施した後、該レーザ加工穴にエッチング液を進入させて該レーザ加工穴の内周をエッチングするエッチングステップと、該エッチングステップを実施した後、光デバイスウェーハに外力を付与して該ストリートに沿って光デバイスウェーハを分割し複数の光デバイスチップを形成する分割ステップと、を備えている。
また、本発明は、上記レーザ加工ステップを実施する前に、光デバイスウェーハの表面に保護膜を形成する保護膜形成ステップと、少なくとも該レーザ加工ステップを実施した後、該保護膜を除去する保護膜除去ステップと、を備え、該レーザ加工ステップでは、光デバイスウェーハの表面側に向かって上記パルスレーザビームを照射することが望ましい。
さらに、本発明は、エッチングステップを実施した後、かつ、分割ステップを実施する前に、光デバイスウェーハの裏面を研削する研削ステップを実施することが望ましい。
本発明にかかる光デバイスウェーハの加工方法では、レーザ加工ステップを実施して１パルスのパルスレーザビームで１つのレーザ加工穴を形成することを繰り返し行い、ストリートに沿った複数のレーザ加工穴を形成するため、各レーザ加工穴の内周面への多量なデブリの付着を抑えることができる。これにより、レーザ加工ステップの実施後のエッチングステップにおいて、エッチング液をレーザ加工穴に十分に進入させてレーザ加工穴の穴底まで十分にエッチングを施すことができ、光デバイスの輝度の向上を実現できる。
光デバイスウェーハの一例を示す斜視図である。 保護膜形成ステップを示す断面図である。 レーザ加工ステップを示す断面図である。 レーザ加工ステップを示す平面図である。 レーザ加工穴の構成を示す断面図である。 エッチングステップを示す断面図である。 保護膜除去ステップを示す断面図である。 研削ステップを示す断面図である。 研削後の光デバイスウェーハを示す断面図である。 分割ステップを示す平面図である。
図１に示す光デバイスウェーハＷは、被加工物の一例であり、円形のサファイア基板１を備えている。図２に示すように、サファイア基板１の表面２ａには、ＬＥＤなどの発光層５が積層され、図１に示す格子状のストリート３によって区画された各領域に光デバイス４が形成されている。一方、サファイア基板１の裏面２ｂは、研削される研削面となっており、光デバイス４が形成されていない。以下では、添付の図面を参照しながら光デバイスウェーハＷを個々の光デバイス４に分割する加工方法について説明する。
（１） 保護膜形成ステップ
図２に示すように、光デバイスウェーハＷを構成するサファイア基板１の表面２ａに積層された発光層５を覆う保護膜６を形成する。保護膜６は、例えば、SiO2などの酸化膜やレジストなどにより形成される。保護膜形成ステップは、少なくとも後記のレーザ加工ステップを実施する前に実施する。
（２） レーザ加工ステップ
保護膜形成ステップを実施した後、図３に示すように、レーザビーム照射手段１０により光デバイスウェーハＷに対してレーザビームを照射してレーザ加工穴を形成する。保護膜６が形成された光デバイスウェーハＷを、水平方向（＋Ｘ方向）に移動させながら、レーザビーム照射手段１０が、光デバイスウェーハＷに対して吸収性を有する波長（例えば、３５５ｎｍの波長）のパルスレーザビーム１１をサファイア基板１の表面２ａに向けて照射する。このとき、レーザビーム照射手段１０は、パルスレーザビーム１１の照射スポットを重ね合わせることなく、１パルスのパルスレーザビーム１１で１つのレーザ加工穴７を形成する。
レーザビーム照射手段１０は、１パルスのパルスレーザビーム１１の照射による１つのレーザ加工穴７の形成を間欠的に繰り返し行い、図４に示すように、光デバイスウェーハＷのストリート３に沿って所定の間隔を設けてレーザ加工穴７を複数形成する。各レーザ加工穴７の間隔は、例えば１〜５μｍ程度とする。従来のように、ストリートに沿って一条のレーザ加工溝を形成する場合は、パルスレーザビームの照射スポットを部分的に重ねる必要があり、パルスレーザビームの照射により生成されたデブリが、先のパルスレーザビームによって形成された溝の内部に付着するため、レーザ加工溝の内側側壁に多くのデブリが堆積することとなっていたが、複数のレーザ加工穴７をサファイア基板１の表面２ａに形成することで、照射スポットを部分的に重ねる必要がなく、レーザ加工中に発生するデブリがレーザ加工穴７の内部に付着するおそれを低減できる。また、発光層５が保護膜６によって覆われているため、デバイスウェーハＷの表面側に向かってパルスレーザビームを照射しても、保護膜６にデブリが付着し、発光層５にデブリが付着することはない。
レーザ加工穴７を形成するときは、レーザビーム照射手段１０によって照射されるパルスレーザビーム１１のスポット径と集光位置とを調整することによりパルスレーザビーム１１の入射角度を調整し、図５に示すレーザ加工穴７のように、上記したパルスレーザビーム１１が入射する部分において、傾斜したテーパー部８ａを形成することが望ましい。
図５に示すように、レーザ加工穴７には、テーパー部８ａに連接する側壁部８ｂと、該側壁部８ｂに連接する底部８ｃとが形成されている。なお、レーザ加工穴７の最大径は、例えば２〜５μｍとなっており、レーザ加工穴７の深さは、例えば２０μｍとなっている。このようにして図１で示した光デバイスウェーハＷの全てのストリート３に沿ってパルスレーザビーム１１を照射し、複数のレーザ加工穴７を形成したら、レーザ加工ステップを終了する。
（３） エッチングステップ
レーザ加工ステップを実施した後、図６に示すように、レーザ加工穴７の内部にエッチング液１２を供給し、ウェットエッチングを実施する。エッチング液１２としては、例えば、硫酸、リン酸、塩酸等のエッチング液を使用できる。
レーザ加工穴７にエッチング液１２を供給するとき、レーザ加工穴７のテーパー部８ａの傾斜によってレーザ加工穴７の内部にエッチング液が進入しやすくなっているため、エッチング液１２がレーザ加工穴７の側壁部８ｂに沿って下方に流れる。また、レーザ加工穴７の側壁部８ｂには、デブリが堆積して付着していないことから、エッチング液１２が底部８ｃに至るまで流れる。その結果、レーザ加工穴７の側壁部８ｂだけでなく底部８ｃまで十分にエッチングを施すことができる。
（４） 保護膜除去ステップ
次に、図６で示した光デバイスウェーハＷのように、サファイア基板１の表面２ａ側に形成された保護膜６を除去し、図７に示すように、サファイア基板１の表面２ａに積層された発光層５を上向きに露出させる。保護膜６を除去する方法は、特に限定されるものではなく、例えば、保護膜６がレジスト膜である場合は、酸素プラズマや専用リムーバーを使用することができる。また、保護膜６がSiO2膜である場合は、KOHによるウェットエッチングやSF6によるドライエッチング等で除去することができる。保護膜除去ステップは、少なくともレーザ加工ステップを実施した後に実施する。保護膜６の除去により、レーザ加工ステップにおいて保護膜６に付着したデブリも除去される。
（５） 研削ステップ
保護膜除去ステップを実施した後、図８に示す研削手段２０によって光デバイスウェーハＷを研削する。研削手段２０は、鉛直方向の軸心を有するスピンドル２１と、スピンドル２１の下端においてマウント２２を介して連結された研削ホイール２３と、研削ホイール２３の下部に環状に固着された研削砥石２４とを少なくとも備えている。図示しないモータによってスピンドル２１を回転させると、研削ホイール２３を所定の回転速度で回転させることができる。
光デバイスウェーハＷを薄化するためには、サファイア基板１の表面２ａに表面保護テープ９を貼着し、保持テーブル２５の上面に表面保護テープ９側を載置してサファイア基板１の裏面２ｂを上向きに露出させ、図示しない吸引源によってサファイア基板１を保持テーブル２５で吸引保持する。次いで、保持テーブル２５を、例えば、矢印Ａ方向に回転させつつ、スピンドル２１を回転させて研削ホイール２３を矢印Ａ方向に回転させながらサファイア基板１の裏面２ｂに接近する方向に研削手段２０を下降させる。そして、研削砥石２４によって裏面２ｂを押圧しながら所定の厚みに至るまで研削する。
研削ステップの他の例として、図２で示した保護膜６を光デバイスウェーハＷの研削時の保護膜として使用するようにしてもよい。すなわち、上記保護膜除去ステップを実施する前に、図８で示した保持テーブル２５の上面において、保護膜６側を保持してサファイア基板１の裏面２ｂを上向きに露出させ、上記の研削と同様に研削手段２０によってサファイア基板１の裏面２ｂに研削を施す。そして、図９に示すように、サファイア基板１の裏面２ｂを研削して所定の厚みに形成された後、サファイア基板１の表面２ａから保護膜６を除去する。
（６） 分割ステップ
次に、図１０に示すように、ブレーキングによって光デバイスウェーハＷを個々の光デバイス４に分割する。縦横のストリート３上に沿って形成された複数のレーザ加工穴７の整列方向を分割位置１３として光デバイスウェーハＷに対して外力を付与し、当該分割位置１３を起点にして光デバイスウェーハＷを個々の光デバイス４に割断する。このようにして光デバイスウェーハＷを個々の光デバイス４に分割したら、分割ステップを終了する。
以上のとおり、本発明の光デバイスウェーハの加工方法では、レーザ加工ステップを実施して１パルスのパルスレーザビーム１１で１つのレーザ加工穴７を形成することをサファイア基板１の表面２ａのストリート３に沿って所定の間隔をあけて繰り返し行うため、レーザ加工穴７の側壁部８ｂに多量のデブリが堆積して付着するのを低減できる。
また、レーザ加工ステップの実施後エッチングステップを実施する際には、レーザ加工穴７にテーパー部８ａが形成されていることから、エッチング液がレーザ加工穴７の内部に進入しやすい上、レーザ加工穴７の側壁部８ｂから底部８ｃにかけてエッチング液１２を進入させて効果的にエッチングを行うことができる。これにより、光デバイス４の更なる輝度向上を実現できる。
１：サファイア基板 ２ａ：表面 ２ｂ：裏面 ３：ストリート ４：光デバイス
５：発光層 ６：保護膜 ７：レーザ加工穴 ８ａ：テーパー部 ８ｂ：側壁部
８ｃ：底部 ９：表面保護テープ
１０：レーザビーム照射手段 １１：パルスレーザビーム １２：エッチング液
１３：分割位置
２０：研削手段 ２１：スピンドル ２２：マウント ２３：研削ホイール
２４：研削砥石 ２５：保持テーブル

Claims (3)

  1. 基板の表面に光デバイス層が積層され、交差する複数のストリートによって区画された各領域に光デバイスが形成された光デバイスウェーハの加工方法であって、
    光デバイスウェーハに対して吸収性を有する波長のパルスレーザビームを光デバイスウェーハに照射して１パルスで１のレーザ加工穴を形成することを繰り返し、該ストリートに沿って所定の間隔を設けて複数のレーザ加工穴を形成するレーザ加工ステップと、
    該レーザ加工ステップを実施した後、該レーザ加工穴にエッチング液を進入させて該レーザ加工穴の内周をエッチングするエッチングステップと、
    該エッチングステップを実施した後、光デバイスウェーハに外力を付与して該ストリートに沿って光デバイスウェーハを分割し複数の光デバイスチップを形成する分割ステップと、を備えた光デバイスウェーハの加工方法。
  2. 前記レーザ加工ステップを実施する前に、光デバイスウェーハの表面に保護膜を形成する保護膜形成ステップと、
    少なくとも該レーザ加工ステップを実施した後、該保護膜を除去する保護膜除去ステップと、を備え、
    該レーザ加工ステップでは、光デバイスウェーハの表面側に向かって前記パルスレーザビームを照射する、請求項１に記載の光デバイスウェーハの加工方法。
  3. 前記エッチングステップを実施した後、かつ、前記分割ステップを実施する前に、光デバイスウェーハの裏面を研削する研削ステップを実施する
    請求項１に記載の光デバイスウェーハの加工方法。
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