JP6373109B2 - 光デバイスウェーハの加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、光デバイスウェーハの加工方法に関する。

ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）の製造プロセスでは、サファイアウェーハ、ガリウムヒ素ウェーハ、ＧａＮウェーハ等の表面に発光層を形成し、裏面を研削及び研磨して薄化した後、更に各ＬＥＤに対応する電極を形成後、レーザー加工装置等によりウェーハを各ＬＥＤに分割している。分割されたＬＥＤは、電極等が形成されたプリント基板にボンディングされ、配線形成、分割の後、チップタイプのＬＥＤデバイスが製造される。

ＬＥＤの製造プロセスでは、様々な技術革新がなされているが、発光層から出射した光が光デバイスウウェーハ内部で吸収されてしまったりすることなく、光取り出し効率の向上を図り輝度を向上させる試みがなされている。

光の取り出し効率を向上させるための一つの手段として、光デバイスウェーハの裏面側にＤＢＲ膜（分布ブラッグ反射膜）を成膜し、表面の発光層からウェーハ内部へと出射した光をＤＢＲ膜で反射して輝度向上を図るという方法が開発されている。

ＤＢＲ膜は、発光層の発光波長に対してブラッグの回折条件を満たすように屈折率の異なる誘電体膜を複数層交互に積層したものであり、ＤＢＲ膜を用いると、基板での光の吸収を抑えて輝度を大きく向上させたり、表面側に光を反射させるために側面光が抑えられ指向性が向上するといった利点がある。

ＤＢＲ膜は、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）や分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）等により成膜され、成膜温度は２００℃以上となる。これらの気相成長法では、厚膜成長が困難であるが、精密な膜厚や組成制御に優れている。

ＤＢＲ膜が成膜される光デバイスウェーハの裏面は、事前に発光層側が粘着テープで保護されて研削、研磨加工され、鏡面に仕上げられる。このように鏡面加工された光デバイスウェーハの裏面にＤＢＲ膜を成膜後、再度新たな粘着テープで支持されつつレーザー加工装置やダイシング装置等によって個々のチップへと分割される。

特開２０１１−１０９０９４号公報

しかし、従来の方法では、ＤＢＲ膜成膜時にかかる温度で粘着テープが変質してしまうため、成膜前後で粘着テープの貼り剥がしを行わなければならないという無駄が発生していた。また、高温に対応できる粘着テープはそのコストが高くなったり、粘着力やエキスパンド性に劣るため、量産に適応するのが難しい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、粘着テープの貼り剥がしを行うことなく光デバイスウェーハの裏面を研削して薄化した後、光デバイスウェーハの裏面にＤＢＲ膜を形成可能な光デバイスウェーハの加工方法を提供することである。

本発明によると、表面に光デバイス層が形成された光デバイスウェーハの加工方法であって、耐熱性を有するシート状部材の片面に分布ブラッグ反射膜を成膜する成膜ステップと、該成膜ステップを実施した後に、真空雰囲気中で、光デバイスウェーハの裏面に該分布ブラッグ反射膜を対面させて該シート状部材を光デバイスウェーハの裏面に載置して該分布ブラッグ反射膜を該光デバイスウェーハの裏面に接合させ、光デバイスウェーハと該シート状部材とを大気中に取り出す接合ステップと、該接合ステップを実施した後に、該シート状部材を光デバイスウェーハの裏面に接合した該分布ブラッグ反射膜から剥離する剥離ステップと、を備え、前記接合ステップは、光デバイスウェーハの表面側が環状フレームの開口に粘着テープを介して支持されたウェーハユニットの形態で実施されることを特徴とする光デバイスウェーハの加工方法が提供される。

好ましくは、光デバイスウェーハの加工方法は、前記接合ステップの前に、光デバイスウェーハが該ウェーハユニットの状態で裏面から研削され薄化される研削ステップを更に備えている。

本発明のウェーハの加工方法では、耐熱温度の高いシート状部材の上面にＤＢＲ膜を成膜し、真空雰囲気中で光デバイスウェーハの裏面にＤＢＲ膜を接合するため、光デバイスウェーハが高温の工程を経る事がない。

従って、通常用いられる粘着テープ（ダイシングテープやバックグラインドテープと呼ばれる）を介して環状フレームに光デバイスウェーハを装着した状態で、研削工程からチップ分割工程までを一貫してハンドリングすることができる。

これにより、消耗品である粘着テープのコストを削減できるとともに、粘着テープの貼り剥がしの工数を削減できるという効果を奏する。

図１（Ａ）は光デバイスウェーハの斜視図、図１（Ｂ）はその断面図である。 光デバイスウェーハを粘着テープを介して環状フレームに装着したウェーハユニットの斜視図である。 図３（Ａ）は矩形のシート状部材の表面全面にＤＢＲ膜を成膜した第１実施形態のＤＢＲ成膜体の斜視図、図３（Ｂ）はその断面図である。 図４（Ａ）は矩形のシート状部材の表面上に円形のＤＢＲ膜を形成した第２実施形態のＤＢＲ成膜体の斜視図、図４（Ｂ）はその断面図である。 接合ステップを示す断面図である。 剥離ステップを示す断面図である。 剥離ステップ実施後の光デバイスウェーハの裏面側斜視図である。

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（Ａ）を参照すると、光デバイスウェーハ１１の表面側斜視図が示されている。図１（Ｂ）はその断面図である。光デバイスウェーハ１１は、サファイア基板（サファイアウェーハ）１３上に窒化ガリウム（ＧａＮ）等の発光層（エピタキシャル層）１５が積層されて構成されている。

サファイア基板１３は例えば７００μｍの厚みを有しており、発光層１５は例えば５μｍの厚みを有している。発光層１５には複数のＬＥＤ１９が格子状に形成された複数の分割予定ライン（ストリート）１７によって区画されて形成されている。サファイア基板１３に換えて、ガリウムヒ素基板、ＧａＮ基板を使用するようにしてもよい。

本発明実施形態の光デバイスウェーハの加工方法では、図２に示すように、光デバイスウェーハ１１の表面１１ａ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ダイシングテープＴに貼着してウェーハユニット２１を形成し、ウェーハユニット２１の形態で光デバイスウェーハ１１をハンドリングする。ウェーハユニット２１では、光デバイスウェーハ１１の表面１１ａがダイシングテープＴにより保護され、光デバイスウェーハ１１の裏面１１ｂが露出する。

好ましくは、ウェーハユニット２１の状態で光デバイスウェーハ１１の裏面を研削して所定の厚み（例えば１００μｍ）に薄化する研削ステップが実施される。この研削ステップでは、ウェーハユニット２１の光デバイスウェーハ１１をダイシングテープＴを介して研削装置のチャックテーブルで吸引保持し、環状フレームＦをチャックテーブルに装着されているクランプにより引き落として固定する。

そして、光デバイスウェーハ１１を保持したチャックテーブルを約３００ｒｐｍ程度で一方向に回転させながら、研削砥石を具備した研削ホイールをチャックテーブルと同一方向に約２０００ｒｐｍ程度で回転させつつ光デバイスウェーハ１１の裏面１１ｂに研削砥石を当接させて所定の研削送り速度で研削送りしながら、光デバイスウェーハ１１の裏面１１ｂの研削を実施して所定の厚み（１００μｍ）に薄化する。研削終了後、光デバイスウェーハ１１の裏面１１ｂに研磨加工を実施して、研削歪を除去するとともに裏面１１ｂを鏡面に仕上げる。

図３（Ａ）を参照すると、本発明第１実施形態のＤＢＲ膜成膜体の斜視図が示されている。図３（Ｂ）はその断面図である。ＤＢＲ成膜体１０は、少なくとも３００℃程度の耐熱性を有する矩形シート状部材１２の全面にＤＢＲ膜１４が成膜されて形成されている。矩形シート状部材１２は例えばポリイミドから形成される。

ＤＢＲ膜１４は、２００℃以上の雰囲気中でＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）により成膜される。好ましくは、シート状部材１２の表面にはＤＢＲ膜１４を成膜する前に、フッ素樹脂の一種であるポリテトラフルオロエチレン（テフロン：デュポン社の商品名）がコーティングされ、後で成膜されるＤＢＲ膜１４の離型性を高めている。

図４（Ａ）を参照すると、第２実施形態のＤＢＲ膜成膜体１０Ａの斜視図が示されている。図４（Ｂ）はその断面図である。本実施形態では、耐熱性の高い矩形シート状部材１２上にＤＢＲ膜１４が円形に成膜されている。

このような成膜は、円形の開口を有するマスクを介してＭＯＣＶＤ法で実施することができる。本実施形態でも、ＤＢＲ膜１４成膜前に、ＤＢＲ膜１４の離型性を高めるためにシー上部材１２の表面はテフロンコーティングされているのが好ましい。

ウェーハユニット２１の状態で光デバイスウェーハ１１の裏面１１ｂを研削・研磨してサファイア基板１３からなる裏面１１ｂを鏡面に仕上げた後、光デバイスウェーハ１１の裏面１１ｂに図３又は図４に示されている成膜ステップ終了後のＤＢＲ膜１４を接合する接合ステップを実施する。この接合ステップは、図５に示されている真空チャンバ１８内で実施する。

図５を参照すると、筐体１６は内部に真空チャンバ１８を画成するとともに、ウェーハユニット２１を搬出入する開口２０を有しており、この開口２０はシャッター２２により選択的に開閉される。

即ち、シャッター２２は図示しない移動手段により上下方向に移動可能であり、この移動手段によりシャッター２２を上方に移動してウェーハユニット２１を開口２０を介して真空チャンバ１８内に搬入し、チャックテーブル２６上に載置し、チャックテーブル２６で光デバイスウェーハ１１を吸引保持する。次いで、図３に示したＤＢＲ膜成膜体１０を開口２０を通して真空チャンバ１８内に搬入し、光デバイスウェーハ１１の裏面１１ｂ上に載置する。

ウェーハユニット２１及びＤＢＲ膜成膜体１０を真空チャンバ１８内に搬入後、シャッター２２により開口２０を閉鎖する。次いで、排気パイプ２４を介して図示しない排気手段により真空チャンバ１８内を文字通り真空雰囲気まで排気する。

この状態で、ＤＢＲ膜成膜体１０のシート状部材１２の背面上をローラー２８を転動させて、ＤＢＲ膜成膜体１０のＤＢＲ膜１４を光デバイスウェーハ１１の裏面１１ｂに押圧すると、裏面１１ｂは鏡面加工されており更に真空雰囲気中であるため、ＤＢＲ膜１４は光デバイスウェーハ１１の裏面１１ｂに密着される。

次いで、シャッター２２を開け、開口２０を介して光デバイスウェーハ１１の裏面１１ｂ上に密着されたＤＢＲ膜成膜体１０とともにウェーハユニット２１を大気中に取り出し、図６に示すように、支持基台３０上に載置する。支持基台３０は吸引保持部を有しているのが好ましいが、必ずしも吸引保持部は必須ではない。

ウェーハユニット２１を支持基台３０上に載置した後、シート状部材１２を矢印Ａ方向に剥離する。ＤＢＲ膜１４は、光デバイスウェーハ１１の裏面１１ｂに密着しており、更にＤＢＲ膜１４が成膜されたシート状部材１２の表面にはテフロン（デュポン社の登録商標）等の離型材がコーティングされているため、ＤＢＲ膜１４を光デバイスウェーハ１１の裏面１１ｂに接合したままでシート状部材１２をＤＢＲ膜１４から剥離することができる。これにより、図７に示すように、裏面１１ｂにＤＢＲ膜１４が接合された光デバイスウェーハ１１を得ることができる。

図７には裏面にＤＢＲ膜１４を有する光デバイスウェーハ１１単体が示されているが、実際には図６に示す剥離ステップを実施すると、裏面にＤＢＲ膜１４を有する光デバイスウェーハ１１がダイシングテープＴに貼着されたウェーハユニット２１が得られる。

従って、次の分割ステップとして、レーザー加工装置のチャックテーブルでダイシングテープＴを介して裏面にＤＢＲ膜１４を有する光デバイスウェーハ１１を吸引保持し、光デバイスウェーハ１１のサファイア基板１３に対して透過性を有する波長のレーザービームを、その集光点を基板１３内部に位置付けて、ＤＢＲ膜１４を有する裏面１１ｂ側から分割予定ライン１７に沿って照射して、光デバイスウェーハ１１内部に分割起点となる改質層を形成する。

或いは、レーザー加工装置のチャックテーブルでダイシングテープＴを介して光デバイスウェーハ１１を吸引保持した後、サファイア基板１３に対して吸収性を有する波長のレーザービームを、ＤＢＲ膜１４を有する光デバイスウェーハ１１の裏面１１ｂ側から分割予定ライン１７に沿って照射して、分割予定ライン１７に沿って分割起点となるレーザー加工溝を形成する。

分割起点となる改質層又はレーザー加工溝を分割予定ライン１７に沿って形成した後、分割装置を使用して光デバイスウェーハ１１に外力を付与し、光デバイスウェーハ１１を個々のデバイスチップに分割する。

上述した実施形態では、高い耐熱性を有するシート状部材１２上にＤＢＲ膜１４を成膜したＤＢＲ膜成膜体１０，１０Ａを別途用意しておき、光デバイスウェーハ１１がダイシングテープＴを介して環状フレームＦに装着されたウェーハユニット２１の形態で研削ステップ、接合ステップ、剥離ステップ、及び分割ステップを一貫して実施することができる。従って、複数回の粘着テープの貼り剥がしという工数は生じることがなく、粘着テープのコストの削減を達成できる。

１０，１０Ａ ＤＢＲ膜成膜体
１１ 光デバイスウェーハ
１２ シート状部材
１３ サファイア基板
１４ ＤＢＲ膜
１５ 光デバイス層
１８ 真空チャンバ
１９ ＬＥＤ
２０ 開口
２２ シャッター
２４ 排気パイプ
２６ チャックテーブル
２８ ローラー
３０ 支持基台

Claims (2)

1. 表面に光デバイス層が形成された光デバイスウェーハの加工方法であって、
   耐熱性を有するシート状部材の片面に分布ブラッグ反射膜を成膜する成膜ステップと、
   該成膜ステップを実施した後に、真空雰囲気中で、光デバイスウェーハの裏面に該分布ブラッグ反射膜を対面させて該シート状部材を光デバイスウェーハの裏面に載置して該分布ブラッグ反射膜を該光デバイスウェーハの裏面に接合させ、光デバイスウェーハと該シート状部材とを大気中に取り出す接合ステップと、
   該接合ステップを実施した後に、該シート状部材を光デバイスウェーハの裏面に接合した該分布ブラッグ反射膜から剥離する剥離ステップと、を備え、
   前記接合ステップは、光デバイスウェーハの表面側が環状フレームの開口に粘着テープを介して支持されたウェーハユニットの形態で実施されることを特徴とする光デバイスウェーハの加工方法。
2. 前記接合ステップの前に、光デバイスウェーハが該ウェーハユニットの状態で裏面から研削され薄化される研削ステップを更に備えたことを特徴とする請求項１記載の光デバイスウェーハの加工方法。