(57)【要約】基板の表面及び裏面端部の欠けが少ない光デバイス及びその製造方法を提供する。表面に多数の光素子を形成した基板の裏面に、ダイシングテープを貼付し、基板の表面側からブレードによりダイシングして個々の光デバイスを製造する方法において、適度な自生発刃作用の行われるブレードを用い、ダイシングを複数回に分けて行う。基板表面に光素子を設けた光デバイスであって、基板裏面の切断面に対する垂線方向への欠けの最大サイズが０．１ｍｍ以下であることを特徴とする光デバイス。【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に多数の光素子を形成した基板をブレードによりダイシングして個々の光デバイスを製造する方法において、適度な自生発刃作用の行われるブレードを用い、ダイシングを複数回に分けて行うことを特徴とする方法。
【請求項２】
表面に多数の光素子を形成した、樹脂層積層基板をブレードによりダイシングして個々の光デバイスを製造する方法において、ダイシングを複数回に分けて行うこと、２回目以降のダイシングに使用するブレードの厚みが、直前のダイシングに使用するブレードの厚みよりも薄いことを特徴とする方法。
【請求項３】
２回目以降のダイシングに使用するブレードの厚みが、直前のダイシングに使用するブレードの厚みよりも０．０５〜０．５μｍ薄いことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
１回目のダイシングにおいて樹脂層の大部分を切断することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
１回目のダイシングにおいて樹脂層を完全に切断することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
１回目のダイシングにおいて樹脂層の全部及び基板の一部を切断することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
表面に多数の光素子を形成した基板の裏面に、ダイシングテープを貼付し、基板の表面側からブレードによりダイシングして個々の光デバイスを製造する方法において、適度な自生発刃作用の行われるブレードを用い、ダイシングを複数回に分けて行うことを特徴とする方法。
【請求項８】
ダイシングテープが、ＵＶ照射により粘着力が低下するものである請求項７記載の方法。
【請求項９】
ダイシングテープが、切断時における基板との粘着力が、３．０〜１０．０Ｎ／２０ｍｍであり、剥離時における基板との粘着力が１．０Ｎ／２０ｍｍ以下である請求項７又は８記載の方法。
【請求項１０】
適度な自生発刃作用の行われるブレードが、外径２インチ（約５３ｍｍ）、刃厚１５０μｍのブレードを用い、３万ｒｐｍ、送り速度５ｍｍ／秒で、１ｍｍ厚のシリコンウエハをダイシングした際の刃の摩耗量が、ダイシング長１ｍ当たり５〜２０μｍのものである請求項１〜９のいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
自生発刃作用の行われるブレードが、メタルレジンボンド製又はレジンボンド製のものである請求項１〜１０のいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
ブレードの砥粒サイズが、４〜１０μｍである請求項１〜１１のいずれか１項記載方法。
【請求項１３】
ダイシングを２回に分けて行うことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
基板表面に光素子を設けた光デバイスであって、基板裏面の切断面に対する垂線方向への欠けの最大サイズが０．１ｍｍ以下であることを特徴とする光デバイス。
【請求項１５】
基板がシリコンである請求項１４記載の光デバイス。
【請求項１６】
ポリマー光導波路デバイスである請求項１５記載の光デバイス。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、光デバイスの製造方法及び光デバイスに関し、特に、基板裏面端部の欠けや異物の発生が少ない光デバイスの製造方法及び光デバイスに関する。
背景技術
近年のパソコンやインターネットの普及に伴い、情報伝送需要が急激に増大している。このため、伝送速度の速い光伝送を、パソコン等の末端の情報処理装置まで普及させることが望まれている。これを実現するには、光インターコネクション用に、高性能な光導波路を、安価かつ大量に製造する必要がある。
光導波路の材料としては、ガラスや半導体材料等の無機材料や、樹脂が知られている。樹脂によって光導波路を製造する場合には、成膜工程を、塗布と加熱により大気圧中で行うことができるため、装置及び工程が簡単であるという利点がある。光導波路を構成する樹脂としては、種々のものが知られているが、ガラス転移温度（Ｔｇ）が高く、耐熱性に優れるポリイミドが特に期待されている。ポリイミドにより光導波路を形成した場合、長期信頼性が期待でき、半田付けにも耐えることができる。
樹脂製の光デバイス、例えば、光導波路デバイスは、一般的には、シリコンウエハのような基板上に、光ファイバ搭載用のＶ溝を設け、さらに樹脂製の下部クラッド層、コア層及び上部クラッド層を積層することにより構成される。例えば、基板として直径約１２．７ｃｍのシリコンウエハを用意し、この基板の上に光導波路のような光素子を縦横に多数配列して形成し、次いで、基板裏面にダイシングテープを貼付し、ブレードによりダイシングして、個々の光デバイスに分離する。これにより、多数の光導波路デバイスを量産することができる。
しかし、基板裏面にダイシングテープを貼付し、ブレードによりダイシングを行う際、１回のダイシングで光デバイスを分離した場合には、基板、特に基板裏面の端部が欠けてしまうという問題がある。また、上層の樹脂部分は比較的軟らかいブレードを用いて切断し、下層の基板部分は比較的硬いブレードを用いて切断する方法も提案されているが、この方法では２種のブレードが必要であり、また２種のブレードを使用しているため切断面に段差が生じるという問題がある。さらに、いずれの方法による場合にも、ダイシングテープを剥離する際に、基板、特に基板裏面の端部が欠けてしまうという問題がある。端部が欠けると光デバイスの平面性が失われるという問題の他、欠け落ちた端部が異物となって光デバイスに種々の望ましくない影響を及ぼす。
発明の開示
従って、本発明の目的は、ダイシングの際に、基板の表面及び裏面端部の欠けの発生が少なく、従って異物の発生が少ない光デバイスの製造方法を提供することである。
本発明の他の目的は、基板の表面及び裏面端部の欠けが少ない光デバイスを提供することである。
本発明は以下に示す光デバイスの製造方法、及び光デバイスを提供するものである。
１．表面に多数の光素子を形成した基板をブレードによりダイシングして個々の光デバイスを製造する方法において、適度な自生発刃作用の行われるブレードを用い、ダイシングを複数回に分けて行うことを特徴とする方法。
２．表面に多数の光素子を形成した、樹脂層積層基板をブレードによりダイシングして個々の光デバイスを製造する方法において、ダイシングを複数回に分けて行うこと、２回目以降のダイシングに使用するブレードの厚みが、直前のダイシングに使用するブレードの厚みよりも薄いことを特徴とする方法。
３．２回目以降のダイシングに使用するブレードの厚みが、直前のダイシングに使用するブレードの厚みよりも０．０５〜０．５μｍ薄いことを特徴とする上記２記載の方法。
４．１回目のダイシングにおいて樹脂層の大部分を切断することを特徴とする上記１〜３のいずれか１項記載の方法。
５．１回目のダイシングにおいて樹脂層を完全に切断することを特徴とする上記１〜３のいずれか１項記載の方法。
６．１回目のダイシングにおいて樹脂層の全部及び基板の一部を切断することを特徴とする上記１〜３のいずれか１項記載の方法。
７．表面に多数の光素子を形成した基板の裏面に、ダイシングテープを貼付し、基板の表面側からブレードによりダイシングして個々の光デバイスを製造する方法において、適度な自生発刃作用の行われるブレードを用い、ダイシングを複数回に分けて行うことを特徴とする方法。
８．ダイシングテープが、ＵＶ照射により粘着力が低下するものである上記７記載の方法。
９．ダイシングテープが、切断時における基板との粘着力が、３．０〜１０．０Ｎ／２０ｍｍであり、剥離時における基板との粘着力が１．０Ｎ／２０ｍｍ以下である上記７又は８記載の方法。
１０．適度な自生発刃作用の行われるブレードが、外径２インチ（約５３ｍｍ）、刃厚１５０μｍのブレードを用い、３万ｒｐｍ、送り速度５ｍｍ／秒で、１ｍｍ厚のシリコンウエハをダイシングした際の刃の摩耗量が、ダイシング長１ｍ当たり５〜２０μｍのものである上記１〜９のいずれか１項記載の方法。
１１．自生発刃作用の行われるブレードが、メタルレジンボンド製又はレジンボンド製のものである上記１〜１０のいずれか１項記載の方法。
１２．ブレードの砥粒サイズが、４〜１０μｍである上記１〜１１のいずれか１項記載方法。
１３．ダイシングを２回に分けて行うことを特徴とする上記１〜１２のいずれか１項記載の方法。
１４．基板表面に光素子を設けた光デバイスであって、基板裏面の切断面に対する垂線方向への欠けの最大サイズが０．１ｍｍ以下であることを特徴とする光デバイス。
１５．基板がシリコンである上記１４記載の光デバイス。
１６．ポリマー光導波路デバイスである上記１５記載の光デバイス。
発明を実施するための最良の形態
本発明の光デバイスの製造方法を、以下、その一実施形態であるポリマー光導波路デバイスを例にして説明するが、本発明はこれらの実施態様に限定されるものではない。
本発明に使用される基板としては種々のものが挙げられるが、最も代表的なものは、シリコン基板である。
シリコン単結晶の基板の上面には、基板を保護し、屈折率を調整するための二酸化珪素層が備えられ、その上にポリマー光導波路積層体が形成されている。
また、光導波路（コア及びクラッド）を作成するためのポリマーとしてはいずれのものも使用できるが、具体例としては、ポリイミド系樹脂（例、ポリイミド樹脂、ポリ（イミド・イソインドロキナゾリンジオンイミド）樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエステルイミド樹脂等）、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、フェノール系樹脂、ポリキノリン系樹脂、ポリキノキサリン系樹脂、ポリベンゾオキサゾール系樹脂、ポリベンゾチアゾール系樹脂、ポリベンゾイミダゾール系樹脂、及びフォトブリーチング用樹脂（例、特開２００１−２９６４３８号公報記載のポリシラン、ニトロン化合物を有するシリコーン樹脂、ＤＭＡＰＮ｛（４−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルニトロン｝を含有するポリメタクリル酸メチル、ダイポリマー（ｄｙｅ  ｐｏｌｙｍｅｒ）、ニトロン化合物を含有するポリイミド樹脂あるいはエポキシ樹脂、特開２０００−６６０５１号公報記載の加水分解性シラン化合物等）が挙げられる。上記樹脂はフッ素原子を有しているものであってもよい。ポリマーとして好ましいものとしては、ガラス転移温度（Ｔｇ）が高く、耐熱性に優れることからポリイミド樹脂が挙げられ、その中でもフッ素化ポリイミド樹脂が特に好ましい。
典型的なポリマー光導波路積層体は、シリコン基板、その上層の二酸化珪素層の上に、有機ジルコニウム化合物層と、フッ素を含まない樹脂層と、下部クラッド層と、コア層と、このコア層を埋め込む上部クラッド層と、保護層とが、この順に積層された構造を有する。下部クラッド層、コア層及び上部クラッド層は、いずれもフッ素を含むポリイミド樹脂により形成され、有機ジルコニウム化合物層及びフッ素を含まない樹脂層は、基板と下部クラッド層との接着性を高めるために配置されている。
上記構造の光導波路を基板上に多数（例えば、１００〜１０００個）形成した後、これをブレードを用いてダイシングにより切断することにより、短冊状に切り出し、さらにこの短冊状の基板をダイシングにより、個々の光導波路デバイスに切り出し、１個の光導波路デバイスを完成させる。
以下、本発明のダイシング方法についてさらに詳細に説明する。
本発明の第１実施態様は、表面に多数の光素子を形成した基板をブレードによりダイシングして個々の光デバイスを製造する方法において、適度な自生発刃作用の行われるブレードを用い、ダイシングを複数回に分けて行うことを特徴とする方法である。
本発明の第２実施態様は、表面に多数の光素子を形成した、樹脂層積層基板をブレードによりダイシングして個々の光デバイスを製造する方法において、ダイシングを複数回に分けて行うこと、２回目以降のダイシングに使用するブレードの厚みが、直前のダイシングに使用するブレードの厚みよりも薄いことを特徴とする方法である。
本発明の第３実施態様は、表面に多数の光素子を形成した基板の裏面に、ダイシングテープを貼付し、基板の表面側からブレードによりダイシングして個々の光デバイスを製造する方法において、適度な自生発刃作用の行われるブレードを用い、ダイシングを複数回に分けて行うことを特徴とする方法である。
第３実施態様のように基板の裏面にダイシングテープを貼付し固定している場合やワックスを塗り固定している場合は、２回目以降のダイシングで基板を完全に切断することが可能である。しかし、ダイシングテープ等を使用しない場合は、基板をハーフカットし、その後折ることにより、個々の光デバイスを切り離してもよい。
ダイシングを複数回に分けて行うことの有利な点は、１回目のダイシングでほぼ樹脂層のみを切断することで、ブレード砥粒によりコア端面を研磨し、２回目以降のダイシングで基板（例えば、シリコン基板）を切断するが、既に１回目の切断により、ブレードの先端が摩耗し、刃厚が薄くなっているため、１回目のダイシングによる加工面にブレードが触れないことから、１段目を再研磨せず、研磨精度が向上するということである。従って、第２実施態様においても、適度な自生発刃作用の行われるブレードを用いてダイシングを行うことが望ましい。但し、第２実施態様においては、適度な自生発刃作用のないブレード、例えば、ダイヤモンド電着ブレード等を用いてダイシングを行うことも可能である。
ダイシングを複数回に分けて行う際に重要な点は、第２実施態様に示すように、２回目以降のダイシングに使用するブレードの厚みが、直前のダイシングに使用するブレードの厚みよりも薄いことである。このため、２回目以降のダイシングに使用するブレードが、直前のダイシングで切断した切断面に触れることがなく、形成された研磨面の平滑性が保持され、また、ダイシング効率も向上する。
２回目以降のダイシングに使用するブレードの厚みは、直前のダイシングに使用するブレードの厚みよりも好ましくは０．０５〜０．５μｍ、さらに好ましくは０．１〜０．３μｍ薄いことが望ましい。
複数回のダイシングをおいて行う場合、１回目のダイシングにおいて樹脂層の大部分をその厚み方向に切断しても良いし、１回目のダイシングにおいて樹脂層をその厚み方向に完全に切断しても良いし、或いは、１回目のダイシングにおいて樹脂層の全部及び基板の一部をその厚み方向に切断しても良い。
通常、厚みが１００μｍ以下の樹脂層の切断は１回のダイシングで行っても良いが、これよりも一般に厚い基板の切断はその厚みに応じて複数回のダイシングで切断した方が良い場合がある。
本発明の第３実施態様では、まず、多数の光素子を形成した基板の裏面にダイシングテープを貼付する。ダイシングにより基板は完全に切断され、分離されるが、ダイシングテープは基板貼付面からわずかに切り込まれるだけで分離されることはない。これはダイシングの際に、切断された光導波路基板等が飛散しブレードに損傷を与えることを防ぐと共に、切断後の取扱を容易にするためである。
本発明には、種々のダイシングテープを使用できるが、切断時における基板との粘着力が、例えば、３．０〜１０．０Ｎ／２０ｍｍ程度のものが好ましい。粘着力が３．０Ｎ／２０ｍｍより低いと固定が不充分で端部の欠けが増加し、また１０．０Ｎ／２０ｍｍを越えると、基板貼付時の取扱の困難さから気泡が入り、この場合にも端部の欠けが増加する。
一方剥離時には粘着力が１．０Ｎ／２０ｍｍ以下のものが好ましい。粘着力が高過ぎると剥離が困難となり、無理に剥離した場合端部の欠けが増加するためである。またダイシングテープは基板をしっかり固定するためには硬い材質のものが良い。しかながら硬過ぎる場合、光導波路基板剥離時にテープが伸びず、剥離困難が生じる。
以上の観点から、本発明に使用するのに特に好ましいものは、ＵＶ照射前は高い粘着力を有するが、ＵＶ照射によりその粘着力が顕著に低下するタイプのものである。このようなダイシングテープの具体例としては、東洋化学製ＵＨＰ−１００５Ｍ３（ポリオレフィン系）等が挙げられる。
本発明のダイシングに使用されるブレードは、適度な自生発刃作用の行われるブレードである。ここで「適度な自生発刃作用」とは、外径２インチ（約５３ｍｍ）、刃厚１５０μｍのブレードを用い、３万ｒｐｍ、送り速度５ｍｍ／秒で、１ｍｍ厚のシリコンウエハをダイシングした際の刃の摩耗量が、ダイシング長１ｍ当たり５μｍ以上であるもの、及びこれに相当する自生発刃作用を有するものを意味する。
本発明の方法において、自生発刃作用が高いブレードを使用した方が、端部の欠けが少なく好ましいが、自生発刃作用が高過ぎる場合、摩耗量が大きくなり過ぎて、刃の交換が頻繁に必要となるという問題がある。従って、自生発刃作用の程度が、好ましくは５〜２０μｍ、さらに好ましくは５〜１０μｍのブレードを使用することが望ましい。好ましい自生発刃作用の行われるブレードの具体的な例としては、メタルレジンボンド、レジンボンド製のものがあるが、メタルレジンボンド製のものが最も好ましい。市販品としては、ディスコ製Ｐ１Ａ８タイプ等が挙げられる。
ブレードを構成する砥粒のサイズが大きい程切削力は大きくなる。本発明に使用するブレードの砥粒サイズは、４〜１０μｍ程度が好ましい。
本発明は、ダイシングを複数回に分けて行うことを特徴とする。ダイシングの回数を多くするときれいな切断面が得られ、端部の欠けの発生も少なくなるが、回数に比例して加工時間が長くなるので、通常は２回に分けることが望ましい。例えば、１回目のダイシングで樹脂層（約２００μｍ厚）を切断し、２回目のダイシングで基板層（約８００μｍ厚）を切断する。
他のダイシング条件は通常の方法と同じであり、ダイシングの際には、ブレードクーラー水を１．０〜２．０Ｌ／分、シャワー水を０．５〜２．０Ｌ／分程度供給する。ブレードの刃厚は５０〜２００μｍ程度、加工速度は２〜３０ｍｍ／秒程度、さらに好ましくは５〜２０ｍｍ／秒程度、ブレード回転数は、直径２インチのブレードの場合３００００〜４００００ｒｐｍ程度が適当である。
本発明はさらに、基板表面に光素子を設けた光デバイスであって、基板裏面の切断面に対する垂線方向への欠け、すなわち、基板裏面の端部の欠けの最大サイズが０．１ｍｍ以下、好ましくは０．０５ｍｍ以下であることを特徴とする光デバイスを提供するものである。
このような光デバイスは、本発明のダイシング方法を適用することにより容易に製造することができる。なお、基板表面の切断面に対する垂線方向への欠け、すなわち、基板表面の端部の欠けの最大サイズは通常は０．０５ｍｍ以下に抑制することができる。本発明の光デバイスの、基板表面の切断面に対する垂線方向への欠け、すなわち、基板表面の端部の欠けの最大サイズは０．０５ｍｍ以下、好ましくは０．０３ｍｍ以下であることが望ましい。
また、本発明の光デバイスの、基板裏面に生じた欠けの総面積は、５％以下が好ましく、３％以下がより好ましく、１％以下が特に好ましい。
なお、本発明において光デバイスとは、基板として、ガラス、石英等の無機材料、シリコン、ガリウムヒ素、アルミニウム、チタン等の半導体や、金属材料、ポリイミド、ポリアミド等の高分子材料、またはこれらの材料を複合化した材料を用いて、これら基板の上に、光素子、例えば、光導波路、光合波器、光分波路、光減衰器、光回折器、光増幅器、光干渉器、光フィルタ、光スイッチ、波長変換器、発光素子、受光素子あるいはこれらが複合化されたものなどを形成したものを指す。上記の基板上には、発光ダイオード、フォトダイオード等の半導体装置や金属膜を形成することもあり、更に基板の保護や屈折率調整などのために、基板上に、上述のとおり二酸化珪素被膜を形成したり、あるいは、窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化タンタルなどの被膜を形成してもよい。
実施例及び比較例
直径約１２．７ｃｍ厚さ約１ｍｍのシリコンウエハ上に多数のポリイミド光導波路（厚さ２０〜３０μｍ）を形成した。まずシリコンウエハ上に、有機ジルコニウム化合物層（膜厚約１００オングストローム）を設け、次に、フッ素を含まない第１のポリイミド樹脂層（膜厚約０．２３μｍ）を設けた。さらに第２のポリイミド樹脂膜からなる下部クラッド層（膜厚約６μｍ）、第３のポリイミド樹脂膜からなるコア層（膜厚約６．５μｍ）、及び第２のポリイミド樹脂膜からなる上部クラッド層（膜厚は、コア層の直上で約１０μｍ、他の部分で約１５μｍ）、第４のポリイミド樹脂膜からなる保護層（膜厚は、コア層から離れた端部で約５μｍ）を設けた。
この基板の裏面にダイシングテープを貼付し、ダイシングにより個々の光導波路デバイスに切り出し、光導波路デバイスを完成させた。この際のダイシング条件及び結果を表１に示す。ダイシングの切り幅は１５０μｍ、光導波路デバイスの寸法は１．５ｍｍ×８．０ｍｍであった。
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樹脂はがれ：基板表面の切断面に対する垂線方向への樹脂はがれの最大サイズ
欠けの最大サイズ：基板裏面の切断面に対する垂線方向への欠けの最大サイズ
欠けの総面積：基板裏面に生じた欠けの総面積
産業上の利用可能性
本発明によれば、表面に多数の光素子を形成した基板の裏面に、ダイシングテープを貼付し、基板の表面側からブレードによりダイシングして個々の光デバイスを製造する方法において、適度な自生発刃作用の行われるブレードを用い、ダイシングを複数回に分けて行っているため、基板裏面端部の欠けが大幅に減少し、異物の発生が少なくなる。この際、ダイシングテープとして、ＵＶ照射により粘着力が低下して容易に剥離するタイプのテープを使用すると、欠けの発生をさらに少なくし、その大きさ（欠けの総面積）をさらに少なくすることができる。
また、本発明の光デバイスは、端部の欠けが少なく、また、同一のブレードを用いてダイシングしているため切断面に切削段差がなく平面性に優れている。
【国際調査報告】
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