(57)【要約】【課題】  反りを有する被加工物でも安定したレーザー加工を施せるレーザー加工方法を提供することである。【解決手段】  レーザービームの照射予定ラインが設定された反りを有する被加工物にレーザー加工を施すレーザー加工方法であって、被加工物を保持手段で保持する保持ステップと、該保持手段で保持された被加工物にレーザービーム照射手段でレーザービームを照射するとともに、該保持手段と該レーザービーム照射手段とを相対移動させることで該レーザービーム照射予定ラインに沿って被加工物にレーザー加工を施すレーザー加工ステップと、を備え、該レーザー加工ステップでは、被加工物の該レーザービーム照射予定ラインを挟んで配設された押圧部材が加工中の被加工物を押圧しつつレーザービームの照射が遂行されることを特徴とする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザービームの照射予定ラインが設定された反りを有する被加工物にレーザー加工を施すレーザー加工方法であって、
被加工物を保持手段で保持する保持ステップと、
該保持手段で保持された被加工物にレーザービーム照射手段でレーザービームを照射するとともに、該保持手段と該レーザービーム照射手段とを相対移動させることで該レーザービーム照射予定ラインに沿って被加工物にレーザー加工を施すレーザー加工ステップと、を備え、
該レーザー加工ステップでは、被加工物の該レーザービーム照射予定ラインを挟んで配設された押圧部材が加工中の被加工物を押圧しつつレーザービームの照射が遂行されることを特徴とするレーザー加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反りを有する被加工物にレーザー加工を施すレーザー加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
サファイア基板、ＳｉＣ基板等の表面に窒化ガリウム（ＧａＮ）等の半導体層（エピタキシャル層）を形成し、該半導体層にＬＥＤ等の複数の光デバイスが格子状に形成されたストリート（分割予定ライン）によって区画されて形成された光デバイスウエーハは、モース硬度が比較的高く切削ブレードによる分割が困難であることから、レーザービームの照射によって個々の光デバイスに分割され、分割された光デバイスは携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。
【０００３】
レーザービームを用いて光デバイスウエーハを個々の光デバイスに分割する方法として、以下に説明する第１及び第２の加工方法が知られている。第１の加工方法は、基板に対して吸収性を有する波長（例えば３５５ｎｍ）のレーザービームを分割予定ラインに対応する領域に照射してアブレーション加工により分割の起点となる分割起点溝を形成し、その後外力を付与して光デバイスウエーハを個々の光デバイスに分割する方法である（例えば、特開２００８−３１１４０４号公報参照）。
【０００４】
第２の加工方法は、基板に対して透過性を有する波長（例えば１０６４ｎｍ）のレーザービームの集光点を分割予定ラインに対応する基板の内部に位置づけて、レーザービームを分割予定ラインに沿って照射して改質層を形成し、その後外力を付与して光デバイスウエーハを改質層を分割起点に個々の光デバイスに分割する方法である（例えば、特開２０１１−３５２５３号公報参照）。何れの加工方法でも、光デバイスウエーハを確実に個々の光デバイスに分割することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−３１１４０４号公報
【特許文献２】特開２０１１−３５２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、サファイア基板上に窒化ガリウム層をエピタキシャル成長させると、窒化ガリウムとサファイアとの熱膨張係数差及び格子定数差に起因して、成膜後のサファイア基板に反りが発生する。反り量は、サファイア基板の直径が大きくなるにつれて大きくなる。
【０００７】
反った被加工物にレーザービームを照射してアブレーション加工や改質層を形成しようとしても、アブレーション加工によるレーザー加工溝の深さが一定にならない、改質層が被加工物内部の一定高さ位置に一定の幅で形成されない等の問題があり、安定したレーザー加工が施せないという問題が生じる。
【０００８】
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、反りを有する被加工物でも安定したレーザー加工を施せるレーザー加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によると、レーザービームの照射予定ラインが設定された反りを有する被加工物にレーザー加工を施すレーザー加工方法であって、被加工物を保持手段で保持する保持ステップと、該保持手段で保持された被加工物にレーザービーム照射手段でレーザービームを照射するとともに、該保持手段と該レーザービーム照射手段とを相対移動させることで該レーザービーム照射予定ラインに沿って被加工物にレーザー加工を施すレーザー加工ステップと、を備え、該レーザー加工ステップでは、被加工物の該レーザービーム照射予定ラインを挟んで配設された押圧部材が加工中の被加工物を押圧しつつレーザービームの照射が遂行されることを特徴とするレーザー加工方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のレーザー加工方法では、被加工物のレーザービーム照射予定ラインを挟んで配設された押圧部材が加工中の被加工物を押圧しつつレーザービームの照射が遂行される。従って、被加工物に反りが生じていても、レーザービームが照射される被加工物の加工点では、被加工物が平らな状態、即ち被加工物の下面が保持手段の保持面に密着した状態で保持されるため、レーザービーム照射口から被加工物上面までの距離を均一にできる。
【００１１】
よって、レーザー加工溝の深さが一定にならない、改質層が被加工物内部の一定高さ位置に一定の幅で形成されない等の安定したレーザー加工が施せないという問題が生じることなく、安定したレーザー加工を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】光デバイスウエーハの表面側斜視図である。
【図２】光デバイスウエーハの表面側を外周部が環状フレームに装着されたダイシングテープに貼着する様子を示す分解斜視図である。
【図３】保持ステップを示す一部断面側面図である。
【図４】レーザーヘッドの正面図である。
【図５】レーザー加工ステップを示すレーザービーム照射ユニットの概略構成図である。
【図６】レーザー加工ステップを示す一部断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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、本発明のレーザー加工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。
【００１４】
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（半導体層）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、エピタキシャル層１５が積層された表面１１ａと、サファイア基板１３が露出した裏面１１ｂとを有している。
【００１５】
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が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。
【００１６】
このようにサファイア基板１３上に窒化ガリウム（ＧａＮ）からなるエピタキシャル層１５を成長させると、窒化ガリウムとサファイアとの熱膨張係数差及び格子定数差に起因して、成膜後のサファイア基板１３に反りが発生する。本発明のレーザー加工方法は、反りを有する光デバイスウエーハ１１等の被加工物に特に適している。
【００１７】
ここで、被加工物は光デバイスウエーハ１１に限定されるものではなく、ＷＬ−ＣＳＰ（Ｗａｆｅｒ  Ｌｅｖｅｌ−Ｃｈｉｐ  Ｓｉｚｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）のように異素材が積層された被加工物や薄化された板状物も含むものである。また、反りを有する被加工物は、反り、うねり、撓み等も含むものである。
【００１８】
光デバイスウエーハ１１のレーザー加工方法の準備ステップとして、図２に示すように、光デバイスウエーハ１１の表面１１ａ側を外周部が環状フレームＦに装着された粘着テープであるダイシングテープＴに貼着する。これにより、ウエーハ内部に改質層を形成するレーザー加工時には、レーザービームが光デバイスウエーハ１１の裏面１１ｂ側から照射される。
【００１９】
光デバイスウエーハ１１のレーザー加工を実施するにあたり、図３に示すように、反りを有する光デバイスウエーハ１１をレーザー加工装置のチャックテーブル１０でダイシングテープＴを介して吸引保持し、環状フレームＦをクランプ１２でクランプして固定する。光デバイスウエーハ１１はその裏面１１ｂが露出面となる。
【００２０】
レーザー加工装置のレーザービーム照射ユニット（レーザービーム照射手段）１４は、図５に示すように、レーザービーム発生ユニット１６とレーザーヘッド（集光器）１８とから構成される。
【００２１】
レーザービーム発生ユニット１６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２０と、繰り返し周波数設定手段２２と、パルス幅調整手段２４と、パワー調整手段２６とを含んでいる。
【００２２】
図４に示すように、レーザーヘッド１８のケーシング１８ａにはレーザーヘッド１８から照射されるレーザービームを挟んでその両側に取り付け部材３２が固定されており、各取り付け部材３２にエアシリンダ３４が固定されている。エアシリンダ３４のピストンロッド３６の先端にはローラ支持部材３８が固定されており、ローラ支持部材３８には押圧ローラ４０が回転可能に装着されている。
【００２３】
押圧ローラ４０は、例えばフッ素系樹脂がコーティングされたゴムやシリコーン等から形成される。押圧ローラ４０による押圧の他、レーザービームを囲繞する環状部材で光デバイスウエーハ１１を押圧してもよい。この場合には、環状部材は光デバイスウエーハ１１の裏面１１ｂと摺動するため、その表面がフッ素系樹脂等でコーティングされていることが好ましい。
【００２４】
他の実施形態としては、チャックテーブル１０にレーザービーム照射予定ライン４０を挟んだ一対のバー状部材を配設して、バー状部材で光デバイスウエーハ１１を押圧しながらレーザービームの照射をするようにしてもよい。勿論、一対のバー状部材は割出送り方向に移動可能に配設される。
【００２５】
図５に示した実施形態では、一対の押圧ローラ４０をレーザービーム照射予定ライン４２の両側に配設しているが、レーザービーム照射予定ライン４０の伸長方向、即ちレーザーヘッド１８の前後に押圧ローラ４０を配設するようにしてもよい。
【００２６】
光デバイスウエーハ１１にレーザー加工を実施するのにあたり、まず撮像ユニットで光デバイスウエーハ１１をその裏面１１ｂ側から撮像し、分割予定ライン１７に対応する領域をレーザーヘッド１８と加工送り方向に整列させるアライメントを実施する。
【００２７】
このアライメントには、よく知られたパターンマッチング等の画像処理を利用する。サファイア基板１３は使用するレーザービームに対して透明であるため、通常の撮像素子で裏面１１ｂ側から分割予定ライン１７を検出できる。
【００２８】
第１の方向に伸長する分割予定ライン１７のアライメント実施後、チャックテーブル１０を９０度回転してから、第１の方向に直交する第２の方向に伸長する分割予定ライン１７のアライメントを実施する。
【００２９】
アライメント実施後、図５及び図６に示すように、エアシリンダ３４のピストンロッド３６を伸長して押圧ローラ４０で光デバイスウエーハ１１の裏面１１ｂを押圧する。レーザービーム発生ユニット１６のパワー調整手段２６により所定バーに調整されたパルスレーザービームは、レーザーヘッド（集光器）１８のミラー２８で反射され、更に集光用対物レンズ３０によってチャックテーブル１０に保持されている光デバイスウエーハ１１の内部の集光点Ｐに集光されて照射される。符号４２は分割予定ライン１７に対応するレーザービーム照射予定ラインである。
【００３０】
レーザー加工ステップでは、図５に示すように、光デバイスウエーハ１１の内部にレーザービームの集光点Ｐを位置付け、光デバイスウエーハ１１の裏面１１ｂ側からレーザービームをレーザービーム照射予定ライン４２に沿って照射して、光デバイスウエーハ１１の内部に分割起点となる改質層を形成する。
【００３１】
本実施形態のレーザー加工ステップでは、図６に示すように、チャックテーブル１０を矢印Ａ方向に加工送りしながら、図５に示すように、光デバイスウエーハ１１のレーザービーム照射予定ライン４２を挟んで配設された一対の押圧ローラ４０が加工中の光デバイスウエーハ１１を押圧しつつレーザービームの照射が遂行される。
【００３２】
チャックテーブル１０を矢印Ａで示す加工送り方向に直交する割出送り方向に割出送りしながら、第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン１７に対応する光デバイスウエーハ１１の内部に改質層を形成する。
【００３３】
次いで、チャックテーブル１０を９０度回転してから、第１の方向に直交する第２の方向に伸長する全ての分割予定ライン１７に対応する光デバイスウエーハ１１の内部に同様な改質層を形成する。
【００３４】
この改質層形成時には、分割予定ライン１７に対応したレーザービーム照射予定ライン４２を挟んで配設された一対の押圧ローラ４０で光デバイスウエーハ１１を押圧しながらレーザービームの照射が遂行されるため、光デバイスウエーハ１１に反りが生じていても、レーザービームが照射される光デバイスウエーハ１１の加工点では光デバイスウエーハ１１が平らに保持されるため、レーザーヘッド１８の集光用対物レンズ３０から光デバイスウエーハ１１の上面（裏面）１１ｂまでの距離を均一にできる。
【００３５】
よって、従来のように改質層が光デバイスウエーハ１１内部の一定高さ位置に形成されないという問題を生じることなく、改質層を光デバイスウエーハ１１内部の一定高さ位置に一定の幅で形成することができ、安定したレーザー加工を施すことができる。
【００３６】
改質層形成工程のレーザー加工条件は、例えば次のように設定されている。
【００３７】
光源                    ：ＬＤ励起Ｑスイッチ  Ｎｄ：ＹＶＯ４パルスレーザー
波長                    ：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数          ：１００ｋＨｚ
パルス出力              ：１０μＪ
集光スポット径          ：φ１μｍ
加工送り速度            ：１００ｍｍ／秒
光デバイスウエーハ１１の内部に分割起点となる改質層を形成後、光デバイスウエーハ１１に外力を付与して、光デバイスウエーハ１１を改質層を分割起点として個々のデバイスチップ１９に分割する。
【００３８】
上述した実施形態では、光デバイスウエーハ１１に対して透過性を有する波長のレーザービームを照射して光デバイスウエーハ１１の内部に改質層を形成しているが、光デバイスウエーハ１１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、光デバイスウエーハ１１にアブレーションによりレーザー加工溝を形成する場合にも、押圧ローラ４０で押圧する本発明の要旨は適用可能である。
【００３９】
アブレーションによりレーザー加工溝を形成する場合には、レーザービームを光デバイスウエーハ１１の表面１１ａ側から照射する。このレーザー加工の場合には、図５に示すように、レーザービーム照射予定ライン４２の伸長方向と直交する方向でレーザービーム照射予定ライン４２を挟んで一対の押圧ローラ４０を配設することで、レーザー加工溝を押圧ローラ４０で押圧しないので、押圧によってレーザー加工溝の縁に欠けを発生させてしまうことを防止できる。
【符号の説明】
【００４０】
１０    チャックテーブル
１１    光デバイスウエーハ
１３    サファイア基板
１４    レーザービーム照射ユニット
１６    レーザービーム発生ユニット
１７    分割予定ライン
１８    レーザーヘッド（集光器）
１９    光デバイス
３０    集光用対物レンズ
３４    エアシリンダ
４０    押圧ローラ
４２    レーザービーム照射予定ライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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