(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基板の表面に格子状に形成された複数のストリートによって区画された複数の領域に光デバイスが形成されている光デバイス層が装着された光デバイスウエーハを、ストリートに沿って分割する光デバイスウエーハの加工方法であって、
光デバイスウエーハを環状のフレームに装着された粘着テープの表面に貼着する光デバイスウエーハ支持工程と、
光デバイスウエーハが貼着された粘着テープを拡張した状態でストリートに沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射工程と、を含む、
ことを特徴とする光デバイスウエーハの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属基板の表面に格子状に形成された複数のストリートによって区画された複数の領域に光デバイスが形成されている光デバイス層が装着された光デバイスウエーハを、ストリートに沿って分割する光デバイスウエーハの加工方法に関する。
【０００２】
光デバイス製造工程においては、略円板形状であるサファイア基板の表面にn型半導体層およびp型半導体層からなる光デバイス層が積層され格子状に形成された複数のストリートによって区画された複数の領域に発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスを形成して光デバイスウエーハを構成する。そして、光デバイスウエーハをストリートに沿って分割することにより個々の光デバイスを製造している。（例えば、特許文献１参照。）
【０００３】
また、サファイア基板の表面に積層されたn型半導体層およびp型半導体層からなる光デバイス層をモリブデン(Mo)や銅(Cu)等のヒートシンクとして機能する金属基板に接合し、サファイア基板の裏面側から光デバイス層との境界部にレーザー光線を照射することによりサファイア基板を剥離して、金属基板に光デバイス層を装着した光デバイスウエーハを製造するリフトオフと呼ばれる製造方法が下記特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３０５４２０号公報
【特許文献２】特表２００５−５１６４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した光デバイスウエーハは、ストリートに沿ってレーザー光線を照射することにより個々の光デバイスに分割している。
しかるに、光デバイスウエーハの基板となる金属基板にレーザー光線を照射すると、溶融した金属が再び固化することから例えば厚みが２００μm程度の金属基板を切断するためには、ストリートに沿って５〜６回レーザー光線を照射する必要があり、生産性の面で必ずしも満足し得るものではない。
【０００６】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、金属基板の表面に光デバイス層が装着された光デバイスウエーハを、レーザー光線の照射回数が少なくてもストリートに沿って切断することができる光デバイスウエーハの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】
【０００７】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、金属基板の表面に格子状に形成された複数のストリートによって区画された複数の領域に光デバイスが形成されている光デバイス層が装着された光デバイスウエーハを、ストリートに沿って分割する光デバイスウエーハの加工方法であって、
光デバイスウエーハを環状のフレームに装着された粘着テープの表面に貼着する光デバイスウエーハ支持工程と、
光デバイスウエーハが貼着された粘着テープを拡張した状態でストリートに沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射工程と、を含む、
ことを特徴とする光デバイスウエーハの加工方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明による光デバイスウエーハの加工方法は、金属基板の表面に光デバイス層が装着された光デバイスウエーハが貼着された粘着テープを拡張した状態でストリートに沿ってレーザー光線を照射するので、レーザー光線の照射によって金属基板が溶融した際、粘着テープに作用している引っ張り力によってストリートに沿って形成されたレーザー加工溝が僅かに拡張され、溶融した金属基板が再び固化してもレーザー加工溝が塞がることがないため、レーザー光線の照射回数が少なくてもストリートに沿って切断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明による光デバイスウエーハの加工方法によって分割される光デバイスウエーハの斜視図。
【図２】本発明による光デバイスウエーハの加工方法における光デバイスウエーハ支持工程の説明図。
【図３】本発明による光デバイスウエーハの加工方法を実施するためのレーザー加工装置の斜視図。
【図４】図３に示すレーザー加工装置に装備される被加工物保持手段の斜視図。
【図５】図４に示す被加工物保持手段の断面図。
【図６】本発明による光デバイスウエーハの加工方法におけるテープ拡張工程の説明図。
【図７】本発明による光デバイスウエーハの加工方法におけるレーザー光線照射工程の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明による光デバイスウエーハの分割方法の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１には、本発明による光デバイスウエーハの分割方法によって分割される光デバイスウエーハの斜視図が示されている。図１に示す光デバイスウエーハ１０は、モリブデン(Mo)や銅(Cu)等のヒートシンクとして機能する金属基板１１の表面に光デバイス層１２が装着されている。この光デバイス層１２には、格子状に形成された複数のストリート１２１によって区画された複数の領域に光デバイス１２２が形成されている。このような光デバイスウエーハは上述した特許文献２に開示されたリフトオフと呼ばれる製造方法を用いて製造することができる。
【００１４】
以下、上述した光デバイスウエーハ１０を個々の光デバイス１２２に分割する加工方法について説明する。
上記図１に示す光デバイスウエーハ１０を個々の光デバイス１２２に分割するには、光デバイスウエーハ１０を環状のフレームに装着された粘着テープの表面に貼着する。即ち、図２に示すように環状のフレームFに装着された粘着テープTの表面に光デバイスウエーハ１０の金属基板１１側を貼着する（光デバイスウエーハ支持工程）。
【００１５】
図３には、上記図２に示すように環状のフレームFに装着された粘着テープTの表面に貼着された光デバイスウエーハ１０のストリート１２１に沿ってレーザー光線を照射し、光デバイスウエーハ１０を個々の光デバイス１２２に分割するためのレーザー加工装置の斜視図が示されている。
図３に示すレーザー加工装置２は、静止基台２０と、該静止基台２０に矢印Ｘで示す加工送り方向（X軸方向）に移動可能に配設され被加工物を保持する被加工物保持機構３と、静止基台２０にX軸方向と直交する矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット支持機構７と、該レーザー光線照射ユニット支持機構７に矢印Ｚで示す集光点位置調整方向（Z軸方向）に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット８とを具備している。
【００１６】
上記被加工物保持機構３は、静止基台２０上にX軸方向に沿って平行に配設された一対の案内レール３１、３１と、該案内レール３１、３１上にX軸方向に移動可能に配設された第一の滑動ブロック３２と、該第１の滑動ブロック３２上にY軸方向に移動可能に配設された第２の滑動ブロック３３と、該第２の滑動ブロック３３上に配設された被加工物保持手段４を具備している。この被加工物保持手段４については、後で詳細に説明する。
【００１７】
上記第１の滑動ブロック３２は、その下面に上記一対の案内レール３１、３１と嵌合する一対の被案内溝３２１、３２１が設けられているとともに、その上面にＹ軸方向に沿って平行に形成された一対の案内レール３２２、３２２が設けられている。このように構成された第１の滑動ブロック３２は、被案内溝３２１、３２１が一対の案内レール３１、３１に嵌合することにより、一対の案内レール３１、３１に沿ってＸ軸方向に移動可能に構成される。図示の実施形態における被加工物保持機構３は、第１の滑動ブロック３２を一対の案内レール３１、３１に沿ってＸ軸方向に移動させるためのボール螺子機構からなる加工送り手段３４を具備している。加工送り手段３４は、上記一対の案内レール３１と３１の間に平行に配設された雄ネジロッド３４１と、該雄ネジロッド３４１を回転駆動するためのパルスモータ３４２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３４１は、その一端が上記静止基台２０に固定された軸受ブロック３４３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３４２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３４１は、第１の滑動ブロック３２の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３４２によって雄ネジロッド３４１を正転および逆転駆動することにより、第一の滑動ブロック３２は案内レール３１、３１に沿ってX軸方向に移動せしめられる。
【００１８】
上記第２の滑動ブロック３３は、その下面に上記第１の滑動ブロック３２の上面に設けられた一対の案内レール３２２、３２２と嵌合する一対の被案内溝３３１、３３１が設けられており、この被案内溝３３１、３３１を一対の案内レール３２２、３２２に嵌合することにより、Y軸方向に移動可能に構成される。図示の実施形態における被加工物保持機構３は、第２の滑動ブロック３３を第１の滑動ブロック３２に設けられた一対の案内レール３２２、３２２に沿ってY軸方向に移動させるためのボール螺子機構からなる第１の割り出し送り手段３５を具備している。第１の割り出し送り手段３５は、上記一対の案内レール３２２と３２２の間に平行に配設された雄ネジロッド３５１と、該雄ネジロッド３５１を回転駆動するためのパルスモータ３５２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３５１は、その一端が上記第１の滑動ブロック３２の上面に固定された軸受ブロック３５３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３５２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３５１は、第２の滑動ブロック３３の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３５２によって雄ネジロッド３５１を正転および逆転駆動することにより、第２の滑動ブロック３３は案内レール３２２、３２２に沿ってY軸方向に移動せしめられる。
【００１９】
次に、上記被加工物保持手段４について、図４および図５を参照して説明する。
図示の実施形態における被加工物保持手段４は、上記環状のフレームFを保持するフレーム保持手段４０と、該フレーム保持手段４０によって保持された環状のフレームFに装着されたダイシングテープTを介して光デバイスウエーハ１０を保持する保持面を有する保持テーブル５と、フレーム保持手段４０と保持テーブル５とを保持面に対して垂直な方向に相対的に移動してダイシングテープTを拡張するテープ拡張手段６を具備している。フレーム保持手段４０は、環状のフレーム保持部材４１と、該フレーム保持部材４１の外周に配設された固定手段としての複数のクランプ機構４２とからなっている。フレーム保持部材４１の上面は環状のフレームFを載置する載置面４１１を形成しており、この載置面４１１上に環状のフレームFが載置される。そして、載置面４１１上に載置された環状のフレームFは、クランプ機構４２によってフレーム保持部材４１に固定される。このように構成されたフレーム保持手段４０は、後述するテープ拡張手段６によって上下方向に移動可能に支持されている。
【００２０】
保持テーブル５は、図５に示すように円筒状の本体５１と、該本体５１の上面に配設された被加工物保持部材５２とを具備している。本体５１はステンレス鋼等の金属材によって形成されており、環状のフレームFの内径より小さく環状のフレームFに装着された粘着テープTに貼着される被加工物としての光デバイスウエーハ１０の外径より大きい外径を有し、上記環状のフレーム保持部材４１の内側に配設される。保持テーブル５を構成する本体５１の上端部内周には環状の載置棚５１１が設けられている。この環状の載置棚５１１上に被加工物保持部材５２が載置される。被加工物保持部材５２は、ポーラスなセラミックス等の摩擦係数が小さい材料によって形成されている。なお、保持テーブル５を構成する本体５１は、下端部に径方向に突出して形成された支持フランジ５１２を備えている。
【００２１】
テープ拡張手段６は、図４および図５に示すように上記環状のフレーム保持部材４１を保持テーブル５の保持面に対して垂直な方向である上下方向に移動可能な支持手段６１を具備している。この支持手段６１は、上記保持テーブル５を構成する本体５１の下端部に設けられた支持フランジ５１２上に配設された複数のエアシリンダ６１１からなっており、そのピストンロッド６１２が上記環状のフレーム保持部材４１の下面に連結される。このように複数のエアシリンダ６１１からなる支持手段６１は、環状のフレーム保持部材４１を載置面４１１が保持テーブル５の上面と略同一高さとなる基準位置と、載置面４１１が保持テーブル５の上面より所定量下方の拡張位置の間を上下方向に移動せしめる。
なお、上述したように構成され上記第２の滑動ブロック３３上に配設された被加工物保持手段４は、図示しない回転駆動機構によって回転せしめられるように構成されている。
【００２２】
図３に戻って説明を続けると、上記レーザー光線照射ユニット支持機構７は、静止基台２０上にY軸方向に沿って平行に配設された一対の案内レール７１、７１と、該案内レール７１、７１上にＹ軸方向に移動可能に配設された可動支持基台７２を具備している。この可動支持基台７２は、案内レール７１、７１上に移動可能に配設された移動支持部７２１と、該移動支持部７２１に取り付けられた装着部７２２とからなっている。装着部７２２は、一側面にＺ軸方向に延びる一対の案内レール７２３、７２３が平行に設けられている。図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット支持機構７は、可動支持基台７２を一対の案内レール７１、７１に沿ってY軸方向に移動させるためのボール螺子機構からなる第２の割り出し送り手段７３を具備している。第２の割り出し送り手段７３は、上記一対の案内レール７１、７１の間に平行に配設された雄ネジロッド７３１と、該雄ネジロッド７３１を回転駆動するためのパルスモータ７３２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド７３１は、その一端が上記静止基台２０に固定された図示しない軸受ブロックに回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ７３２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド７３１は、可動支持基台７２を構成する移動支持部７２１の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された雌ネジ穴に螺合されている。このため、パルスモータ７３２によって雄ネジロッド７３１を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台７２は案内レール７１、７１に沿ってY軸方向に移動せしめられる。
【００２３】
図示の実施形態のおけるレーザー光線照射ユニット８は、ユニットホルダ８１と、該ユニットホルダ８１に取り付けられたレーザー光線照射手段８２を具備している。ユニットホルダ８１は、上記装着部７２２に設けられた一対の案内レール７２３、７２３に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝８１１、８１１が設けられており、この被案内溝８１１、８１１を上記案内レール７２３、７２３に嵌合することにより、Z軸方向に移動可能に支持される。
【００２４】
図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット８は、ユニットホルダ８１を一対の案内レール７２３、７２３に沿って上記被加工物保持手段４を構成する保持テーブル５の保持面に垂直な方向であるZ軸方向に移動させるため集光点位置調整手段８３を具備している。集光点位置調整手段８３は、上記加工送り手段３４や第１の割り出し送り手段３５および第２の割り出し送り手段７３と同様にボール螺子機構からなっている。この集光点位置調整手段８３は、一対の案内レール７２３、７２３の間に配設された雄螺子ロッド（図示せず）と、該雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ８３２等の駆動源を含んでおり、パルスモータ８３２によって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、ユニットホルダ８１およびレーザー光線照射手段８２を案内レール７２３、７２３に沿ってZ軸方向に移動せしめる。なお、図示の実施形態においてはパルスモータ８３２を正転駆動することによりレーザー光線照射手段８２を上方に移動し、パルスモータ８３２を逆転駆動することによりレーザー光線照射手段８２を下方に移動するようになっている。
【００２５】
図示のレーザー光線照射手段８２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング８２１を含んでいる。このケーシング８２１内にはパルスレーザー光線発振手段が配設されており、ケーシング８２１の先端にはパルスレーザー光線発振手段が発振するパルスレーザー光線を上記被加工物保持手段４の保持テーブル５に保持される被加工物に照射せしめる集光器８２２が配設されている。パルスレーザー光線発振手段は、図示の実施形態においては波長が３５５ｎｍのパルスレーザー光線を発振する。なお、上記レーザー光線照射手段８２を構成するケーシング８２１の先端部には、レーザー光線照射手段８２によってレーザー加工すべき加工領域を検出する撮像手段８５が配設されている。この撮像手段８５は、被加工物を照明する照明手段と、該照明手段によって照明された領域を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた像を撮像する撮像素子（ＣＣＤ）等を備え、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。
【００２６】
図示の実施形態におけるレーザー加工装置２は以上のように構成されており、以下レーザー加工装置２を用いて上記図２に示すように環状のフレームFに装着された粘着テープTの表面に貼着された光デバイスウエーハ１０をストリート１２１に沿って分割する光デバイスウエーハの加工方法について説明する。
先ず、被加工物保持手段４のフレーム保持手段４０を構成する環状のフレーム保持部材４１の載置面４１１上に、図６の（ａ）に示すように光デバイスウエーハ１０を粘着テープTを介して実施した環状のフレームFを載置する。そして、クランプ機構４２によって環状のフレームFを環状のフレーム保持部材４１に固定する（フレーム保持工程）。このとき、環状のフレーム保持部材４１は、図６の（ａ）に示す基準位置に位置付けられている。
【００２７】
上述したフレーム保持工程を実施したならば、テープ拡張手段６を構成する支持手段６１としての複数のエアシリンダ６１１を作動して、環状のフレーム保持部材４１を図６の（ｂ）に示す拡張位置に下降せしめる。この結果、環状のフレーム保持部材４１の載置面４１１上に固定されている環状のフレームFも下降するため、図６の（ｂ）に示すように環状のフレームFに装着された粘着テープTは保持テーブル５の上端縁に当接して拡張せしめられる（テープ拡張工程）。このようにテープ拡張工程が実施されると、保持テーブル５の被加工物保持部材５２上に粘着テープTを介して光デバイスウエーハ１０が載置された状態となる。なお、被加工物保持部材５２はポーラスなセラミックス等の摩擦係数が小さい材料によって形成されているので、上記テープ拡張工程を実施する際に粘着テープTは被加工物保持部材５２上を円滑に摺動することができる。
【００２８】
上述したようにテープ拡張工程を実施したならば、加工送り手段３４を作動して光デバイスウエーハ１０を保持した被加工物保持手段４を撮像手段８５の直下に位置付ける。被加工物保持手段４が撮像手段８５の直下に位置付けられると、撮像手段８５および図示しない制御手段によって光デバイスウエーハ１０のレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント作業を実行する。即ち、撮像手段８５および図示しない制御手段は、光デバイスウエーハ１０の所定方向に形成されている所定のストリート１２１と、該ストリート１２１に沿ってレーザー光線を照射する集光器８２２との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、アライメントを遂行する（アライメント工程）。
【００２９】
上述したように光デバイスウエーハ１０の所定方向に形成されている所定のストリート１２１に対するアライメント工程を実施したならば、光デバイスウエーハ１０が貼着された粘着テープTを上記図６の（ｂ）に示すように拡張した状態で所定のストリートに沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射工程を実施する。
レーザー光線照射工程を実施するには、先ず加工送り手段３４を作動して光デバイスウエーハ１０を保持した被加工物保持手段４をレーザー加工領域に移動し、図７の（ａ）に示すように被加工物保持手段４に保持された光ウエーハ１０の所定のストリート１２１の一端（図７の（ａ）において左端）を集光器８２２の直下に位置付ける。次に、レーザー光線照射手段８２を作動して集光器８２２から光デバイスウエーハ１０の金属基板１１に対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を照射しつつ被加工物保持手段４を図７の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の送り速度で移動せしめる。そして、図７の（ｂ）で示すように所定のストリート１２１の他端（図７の（ｂ）において右端）が集光器８２２の直下に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともに被加工物保持手段４の移動を停止する。このレーザー光線照射工程においては、パルスレーザー光線の集光点Ｐを光デバイスウエーハ１０の上面付近に合わせる。この結果、光デバイスウエーハ１０には、ストリート１２１に沿ってレーザー加工溝１３０が形成される。
【００３０】
上記レーザー光線照射工程における加工条件は、例えば次のように設定されている。
光源                    ：YAGレーザー
波長                    ：３５５ｎｍのパルスレーザー
平均出力                ：７W
繰り返し周波数          ：１０ｋＨｚ
集光スポット径          ：短軸１０μｍ、長軸１０〜２００μｍの楕円
加工送り速度            ：１００ｍｍ／秒
【００３１】
上述したレーザー光線照射工程においては、光デバイスウエーハ１０が貼着された粘着テープTを拡張した状態で実施するので、パルスレーザー光線の照射によって金属基板１１が溶融した際、粘着テープTに作用している引っ張り力によってストリート１２１に沿って形成されたレーザー加工溝１３０が僅かに拡張され、溶融した金属基板１１が再び固化してもレーザー加工溝１３０が塞がることがない。従って、上述した加工条件においては、厚みが２００μmの金属基板１１の場合、上述したレーザー光線照射工程を２回実施することにより切断することができる。ちなみに、光デバイスウエーハ１０が貼着された粘着テープTを拡張しないで光デバイスウエーハ１０のストリートに沿ってパルスレーザー光線を照射する従来の方法において、上記加工条件で厚みが２００μmの金属基板１１を有する光デバイスウエーハを切断するためには、上述したレーザー光線照射工程を５〜６回する必要がある。
【００３２】
以上のようにして、所定のストリート１２１に沿って上述したレーザー光線照射工程を実施し、光デバイスウエーハ１０を所定のストリート１２１に沿って切断したならば、第１の割り出し送り手段３５を作動して光デバイスウエーハ１０を保持した被加工物保持手段４を割り出し送り方向（Y軸方向）に移動し、上記所定のストリート１２１に隣接するストリート１２１に対して上記アライメント工程を実施し、アライメント工程を実施したストリート１２１に沿って上述したレーザー光線照射工程を実施する。このアライメント工程とレーザー光線照射工程を光デバイスウエーハ１０に形成された全てのストリート１２１に沿って実施することにより、光デバイスウエーハ１０は格子状に形成された複数のストリート１２１に沿って切断され個々の光デバイス１２２に分割される。
【符号の説明】
【００３３】
２：レーザー加工装置
２０：静止基台
３：被加工物保持機構
３４：加工送り手段
３５：第１の割り出し送り手段
４：被加工物保持手段
４０：フレーム保持手段
５：保持テーブル
６：テープ拡張手段
７：レーザー光線照射ユニット支持機構
７３：第２の割り出し送り手段
８：レーザー光線照射ユニット
８２：レーザー光線照射手段
８２２：集光器
８３：集光点位置調整手段
１０：光デバイスウエーハ
１１：金属基板
１２：光デバイス層
F：環状のフレーム
T：粘着テープ
【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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【図７】
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