(57)【要約】      （修正有）【課題】裏面側に反射膜が形成された光デバイスウエーハを裏面側からレーザビームを照射して個々の光デバイスチップに分割可能な光デバイスウエーハの分割方法を提供する。【解決手段】表面に光デバイスが形成されるとともに裏面に反射膜２１が形成された光デバイスウエーハ１１の分割方法であって、光デバイスウエーハの内部にレーザビームの集光点を位置付けるとともに、光デバイスウエーハの裏面側からレーザビームを分割予定ラインに沿って照射して光デバイスウエーハの内部に改質層２３を形成するレーザビーム照射ステップと、光デバイスウエーハに外力を付与して光デバイスウエーハを該分割予定ラインに沿って分割して複数の光デバイスチップを形成する分割ステップとを具備し、該レーザビーム照射ステップで光デバイスウエーハに照射するレーザビームの波長は、該反射膜に対する透過率が８０％以上であることを特徴とする。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に設定された複数の交差する分割予定ラインで区画された各領域にそれぞれ光デバイスが形成されるとともに裏面に反射膜が形成された光デバイスウエーハの分割方法であって、
光デバイスウエーハの内部にレーザビームの集光点を位置付けるとともに、光デバイスウエーハの裏面側からレーザビームを該分割予定ラインに沿って照射して光デバイスウエーハの内部に改質層を形成するレーザビーム照射ステップと、
該レーザビーム照射ステップを実施した後、光デバイスウエーハに外力を付与して光デバイスウエーハを該分割予定ラインに沿って分割して複数の光デバイスチップを形成する分割ステップとを具備し、
該レーザビーム照射ステップで光デバイスウエーハに照射するレーザビームの波長は、該反射膜に対する透過率が８０％以上であることを特徴とする光デバイスウエーハの分割方法。
【請求項２】
該レーザビーム照射ステップで光デバイスウエーハに照射するレーザビームの波長は６８０ｎｍ〜１ｍｍである請求項１記載の光デバイスウエーハの分割方法。
【請求項３】
前記反射膜は屈折率の異なる材料が積層された多層膜から構成される請求項１又は２記載の光デバイスウエーハの分割方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サファイア等の結晶成長用基板上にエピタキシャル成長によって複数の光デバイスを有する発光層が形成された光デバイスウエーハの分割方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザダイオード（ＬＤ）や発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光デバイスの製造プロセスでは、サファイアやＳｉＣ等からなる結晶成長用基板の上面に例えばエピタキシャル成長によって複数の光デバイスを有する発光層（エピタキシャル層）が形成された光デバイスウエーハが製造される。
【０００３】
ＬＤ，ＬＥＤ等の光デバイスは、格子状に形成された分割予定ラインで区画される各領域に形成され、光デバイスウエーハを分割予定ラインに沿って分割して個片化することで、個々の光デバイスが製造される。
【０００４】
従来、光デバイスウエーハを分割予定ラインに沿って分割する方法として、分割予定ラインに沿ってウエ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照射してレーザ加工溝を形成し、このレーザ加工溝に外力を付与することにより光デバイスウエーハを割断する方法が知られている（例えば、特開平１０−３０５４２０号公報参照）。
【０００５】
また、光デバイスウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザビームをウエーハの内部に集光点を合わせて照射して内部に分割予定ラインに沿った改質層を形成し、この改質層で強度が低下した分割予定ラインに外力を付与することにより光デバイスウエーハを分割する方法も提案されている（例えば、特開２００５−８６１６１号公報参照）。
【０００６】
一方、光デバイスの輝度向上のために、光デバイスチップの裏面側に反射膜を形成した光デバイスチップが特開平１０−１２５９５６号公報及び特開平１０−３０８５３２号公報で提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−８６１６１号公報
【特許文献２】特開平１０−１２５９５６号公報
【特許文献３】特開平１０−３０８５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
光デバイスウエーハの内部にレーザビームの集光点を位置付けた状態で光デバイスウエーハの表面側からレーザビームを照射する場合、以下のような問題がある。即ち、光デバイスウエーハの内部に位置付けられたレーザビームの集光点が光デバイスウエーハの裏面側に近づくほど、光デバイスウエーハの表面におけるレーザビームのビームスポットは大きくなる。
【０００９】
従って、レーザビームの照射によって光デバイスが損傷するのを防止するためには十分な分割予定ラインの幅が必要となり、光デバイスウエーハ毎の光デバイスチップの取り数が少なくなり、生産性が悪化する。
【００１０】
光デバイスウエーハの中には、光デバイスチップの輝度向上の目的で結晶成長用基板のエピタキシャル層との界面側に微細な凹凸が形成された光デバイスウエーハもあり、このような光デバイスウエーハでは表面側からのレーザビームの照射ができない。
【００１１】
一方、光デバイスウエーハの裏面側からレーザビームを照射する場合、裏面側に反射膜が形成された光デバイスウエーハでは、反射膜の種類やレーザビームの波長によっては光デバイスウエーハの裏面に照射したレーザビームが反射されてしまい、レーザ加工が施せないという問題がある。
【００１２】
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、裏面側からレーザビームを照射して裏面側に反射膜を有する光デバイスウエーハを個々の光デバイスチップに分割可能な光デバイスウエーハの分割方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によると、表面に設定された複数の交差する分割予定ラインで区画された各領域にそれぞれ光デバイスが形成されるとともに裏面に反射膜が形成された光デバイスウエーハの分割方法であって、光デバイスウエーハの内部にレーザビームの集光点を位置付けるとともに、光デバイスウエーハの裏面側からレーザビームを該分割予定ラインに沿って照射して光デバイスウエーハの内部に改質層を形成するレーザビーム照射ステップと、該レーザビーム照射ステップを実施した後、光デバイスウエーハに外力を付与して光デバイスウエーハを該分割予定ラインに沿って分割して複数の光デバイスチップを形成する分割ステップとを具備し、該レーザビーム照射ステップで光デバイスウエーハに照射するレーザビームの波長は、該反射膜に対する透過率が８０％以上であることを特徴とする光デバイスウエーハの分割方法が提供される。
【００１４】
好ましくは、レーザビーム照射ステップで光デバイスウエーハに照射するレーザビームの波長は６８０ｎｍ〜１ｍｍの範囲内である。好ましくは、反射膜は屈折率の異なる材料が積層された多層膜から構成される。
【発明の効果】
【００１５】
本願発明者は鋭意研究の結果、レーザビームに対する反射膜の反射率が２０％未満、即ち反射膜に対するレーザビームの透過率が８０％以上となる波長のレーザビームを光デバイスウエーハの裏面から照射することで、光デバイスウエーハの内部に改質層を形成できることを見出した。
【００１６】
この知見に基づき、本発明によると、裏面に反射膜を有する光デバイスウエーハの裏面側からレーザビームを照射して内部に改質層を形成し、改質層を分割起点として光デバイスウエーハを光デバイスチップに分割することが可能となり、裏面側からレーザ加工が施せない、又は生産性が悪化する等の従来の問題点を解決できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の分割方法を実施するのに適したレーザ加工装置の斜視図である。
【図２】光ビーム照射ユニットのブロック図である。
【図３】光デバイスウエーハの表面側斜視図である。
【図４】裏面に反射膜を有する光デバイスウエーハの断面図である。
【図５】レーザビーム照射ステップを示す斜視図である。
【図６】レーザビーム照射ステップを説明する断面図である。
【図７】レーザビーム照射ステップの他の実施形態を説明する断面図である。
【図８】第１実施形態の分割ステップを示す断面図である。
【図９】第２実施形態の分割ステップを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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、本発明の光デバイスウエーハの分割方法において分割起点となる改質層を形成するのに適したレーザ加工装置２の概略構成図が示されている。
【００１９】
レーザ加工装置２は、静止基台４上にＸ軸方向に移動可能に搭載された第１スライドブロック６を含んでいる。第１スライドブロック６は、ボールねじ８及びパルスモータ１０から構成される加工送り手段１２により一対のガイドレール１４に沿って加工送り方向、すなわちＸ軸方向に移動される。
【００２０】
第１スライドブロック６上には第２スライドブロック１６がＹ軸方向に移動可能に搭載されている。すなわち、第２スライドブロック１６はボールねじ１８及びパルスモータ２０から構成される割り出し送り手段２２により一対のガイドレール２４に沿って割り出し方向、すなわちＹ軸方向に移動される。
【００２１】
第２スライドブロック１６上には円筒支持部材２６を介してチャックテーブル２８が搭載されており、チャックテーブル２８は加工送り手段１２及び割り出し送り手段２２によりＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能である。チャックテーブル２８には、チャックテーブル２８に吸引保持されたウエーハを支持する環状フレームをクランプするクランプ３０が設けられている。
【００２２】
静止基台４にはコラム３２が立設されており、このコラム３２にはレーザビーム照射ユニット３４を収容するケーシング３５が取り付けられている。レーザビーム照射ユニット３４は、図２に示すように、ＹＡＧレーザ又はＹＶＯ４レーザを発振するレーザ発振器６２と、繰り返し周波数設定手段６４と、パルス幅調整手段６６と、パワー調整手段６８とを含んでいる。
【００２３】
レーザビーム照射ユニット３４のパワー調整手段６８により所定パワーに調整されたパルスレーザビームは、ケーシング３５の先端に取り付けられた集光器３６のミラー７０で反射され、更に集光用対物レンズ７２によって集光されてチャックテーブル２８に保持されている光デバイスウエーハ１１に照射される。
【００２４】
ケーシング３５の先端部には、集光器３６とＸ軸方向に整列してレーザ加工すべき加工領域を検出する撮像手段３８が配設されている。撮像手段３８は、可視光によって光デバイスウエーハ１１の加工領域を撮像する通常のＣＣＤ等の撮像素子を含んでいる。
【００２５】
撮像手段３８は更に、光デバイスウエーハ１１に赤外線を照射する赤外線照射手段と、赤外線照射手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、この光学系によって捕らえられた赤外線に対応した電気信号を出力する赤外線ＣＣＤ等の赤外線撮像素子から構成される赤外線撮像手段を含んでおり、撮像した画像信号はコントローラ（制御手段）４０に送信される。
【００２６】
コントローラ４０はコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）４２と、制御プログラム等を格納するリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）４４と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）４６と、カウンタ４８と、入力インターフェイス５０と、出力インターフェイス５２とを備えている。
【００２７】
５６は案内レール１４に沿って配設されたリニアスケール５４と、第１スライドブロック６に配設された図示しない読み取りヘッドとから構成される加工送り量検出手段であり、加工送り量検出手段５６の検出信号はコントローラ４０の入力エンターフェイス５０に入力される。
【００２８】
６０はガイドレール２４に沿って配設されたリニアスケール５８と第２スライドブロック１６に配設された図示しない読み取りヘッドとから構成される割り出し送り量検出手段であり、割り出し送り量検出手段６０の検出信号はコントローラ４０の入力インターフェイス５０に入力される。
【００２９】
撮像手段３８で撮像した画像信号もコントローラ４０の入力インターフェイス５０に入力される。一方、コントローラ４０の出力インターフェイス５２からはパルスモータ１０、パルスモータ２０、レーザビーム照射ユニット３４等に制御信号が出力される。
【００３０】
図３を参照すると、本発明の分割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。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（発光層）１５が積層されて構成されている。
【００３１】
光デバイスウエーハ１１は、その裏面に反射膜（図４参照）２１が形成されている。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、反射膜２１が形成された裏面１１ｂを有している。
【００３２】
反射膜２１は、例えば金属膜又はＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ：分布ブラッグ反射体）等から構成される。ＤＢＲは屈折率の異なる複数の誘電体が積層された誘電体多層膜から構成される。
【００３３】
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。
【００３４】
次に、図５乃至図８を参照して、本発明実施形態に係る光デバイスウエーハの分割方法について詳細に説明する。この分割方法を実施するのに当たり、好ましくは図５に示すように、光デバイスウエーハ１１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、光デバイスウエーハ１１をダイシングテープＴを介して環状フレームＦで支持する。
【００３５】
レーザ加工装置２のチャックテーブル２８でダイシングテープＴを介して光デバイスウエーハ１１を吸引保持し、光デバイスウエーハ１１の裏面に形成された反射膜２１を露出させる。
【００３６】
そして、撮像手段３８の赤外線撮像素子で光デバイスウエーハ１１をその裏面１１ｂ側から反射膜２１を通して撮像し、分割予定ライン１７に対応する領域を集光器３６とＸ軸方向に整列させるアライメントを実施する。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。
【００３７】
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２８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。
【００３８】
アライメント実施後、図５及び図６に示すように、光デバイスウエーハ１１の内部にレーザビームの集光点Ｐ（図６参照）を位置づけ、光デバイスウエーハ１１の裏面１１ｂ側から反射膜２１を通してレーザビームを分割予定ライン１７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２３を形成するレーザビーム照射ステップを実施する。
【００３９】
このレーザビーム照射ステップでは、反射膜２１に対する透過率が８０％以上である波長を有するレーザビームを光デバイスウエーハ１１の裏面１１ｂ側から照射する。好ましくは、このレーザビームの波長は６８０ｎｍ〜１ｍｍの範囲内である。
【００４０】
具体的には、このレーザビーム照射ステップは、光デバイスウエーハ１１の内部に反射膜２１に対する透過率が８０％以上であるレーザビームの集光点Ｐを位置付けるとともに、光デバイスウエーハ１１の裏面１１ｂ側からレーザビームを第１の方向に伸長する分割予定ライン１３に沿って照射し、チャックテーブル２８を図５で矢印Ｘ１方向に加工送りすることにより、光デバイスウエーハ１１の内部に第１の方向に伸長する改質層２３を形成する。
【００４１】
チャックテーブル２８をＹ軸方向に割り出し送りしながら第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン１７に対応するウエーハ１１の内部に改質層２３を形成する。次いで、チャックテーブル２８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に対応するウエーハ１１の内部に同様な改質層２３を形成する。
【００４２】
改質層２３は、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲とは異なる状態になった領域をいう。例えば、溶融再硬化領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域とを含み、これらの領域が混在した領域も含むものである。
【００４３】
光デバイス１９が青色ＬＥＤから構成される場合には、このレーザビーム照射ステップにおける加工条件は、例えば次のように設定されている。
【００４４】
光源                    ：ＬＤ励起Ｑスイッチ  Ｎｄ：ＹＶＯ４パルスレーザ
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
【００４５】
上述した実施形態のレーザビーム照射ステップでは、光デバイスウエーハ１１を外周部が環状フレームＦに貼着されたダイシングテープＴに貼着し、光デバイスウエーハ１１をダイシングテープＴを介してチャックテーブル２８で吸引保持しているが、図７に示すように、光デバイスウエーハ１１のエピタキシャル層１５が形成された表面１１ａ側をチャックテーブル２８で直接吸引保持してレーザビーム照射ステップを実施するようにしてもよい。
【００４６】
この実施形態の場合には、分割ステップを実施する前に、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の内部領域に改質層２３が形成された光デバイスウエーハ１１を、図５に示すような外周部が環状フレームＦに貼着されたダイシングテープＴに貼着して、光デバイスウエーハ１１をダイシングテープＴを介して環状フレームＦで支持する。
【００４７】
本発明の光デバイスウエーハの分割方法では、レーザビーム照射ステップを実施してウエーハ１１の内部に分割起点となる改質層２３を形成後、改質層２３が形成された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を分割予定ライン１７に沿って分割する分割ステップを実施する。
【００４８】
この分割ステップの第１実施形態では、例えば図８に示すように、円筒７６の載置面上に環状フレームＦを載置して、クランプ７８で環状フレームＦをクランプする。そして、バー形状の分割治具８０を円筒７６内に配設する。
【００４９】
分割治具８０は上段保持面８２ａと下段保持面８２ｂとを有しており、下段保持面８２ｂに開口する真空吸引路８６が形成されている。分割治具８０の詳細構造は、特許第４３６１５０６号公報に開示されている。
【００５０】
分割治具８０による分割工程を実施するには、分割治具８０の真空吸引路８４を矢印８６で示すように真空吸引しながら、分割治具８０の上段保持面８２ａ及び下段保持面８２ｂを下側から粘着テープＴに接触させて、分割治具８０を矢印Ａ方向に移動する。即ち、分割治具８０を分割しようとする分割予定ライン１７と直交する方向に移動する。
【００５１】
これにより、分割起点となる改質層２３が分割治具８０の上段保持面８２ａの内側エッジの真上に移動すると、改質層２３を有する分割予定ライン１７の部分に曲げ応力が集中して発生し、この曲げ応力で光デバイスウエーハ１１が分割予定ライン１７に沿って割断される。
【００５２】
第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン１７に沿っての分割が終了すると、分割治具８０を９０度回転して、或いは円筒７６を９０度回転して、第１の方向に伸長する分割予定ライン１７に直交する第２の方向に伸長する分割予定ライン１７を同様に分割する。これにより、光デバイスウエーハ１１が個々の光デバイスチップ２７に分割される。
【００５３】
次に、図９を参照して、第２実施形態の分割ステップについて説明する。本実施形態の分割ステップでは、光デバイスウエーハ１１の裏面１１ｂに接触防止フィルム２９を貼着する。そして、分割治具９０の一対の支持台９２で改質層２３が支持台９２の真ん中にくるように光デバイスウエーハ１１を支持しながら、楔部材９４を光デバイスウエーハ１１にその表面１１ａ側から押し付ける。これにより、改質層２３を有する分割予定ライン１７の部分に曲げ応力が集中して発生し、この曲げ応力で光デバイスウエーハが分割予定ライン１７に沿って割断される。
【００５４】
分割治具９０を分割予定ライン１７のピッチずつ移動させながら、第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン１７に沿って光デバイスウエーハ１１を分割する。次いで、光デバイスウエーハ１１を９０度回転して、第２の方向に伸長する分割予定ライン１７を同様に分割する。これにより、光デバイスウエーハ１１が個々の光デバイスチップ２７に分割される。
【符号の説明】
【００５５】
２    レーザ加工装置
１１    光デバイスウエーハ
１３    サファイア基板
１５    エピタキシャル層
１７    分割予定ライン
１９    光デバイス
２１    反射膜
２３    改質層
２８    チャックテーブル
３４    レーザビーム照射ユニット
３６    集光器
８０    分割治具
【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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【図８】
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【図９】
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