(57)【要約】【課題】  未分割領域の発生を低減するとともに、モース硬度の高い板状物でも従来に比べて短時間で分割しうる板状物の分割方法を提供することである。【解決手段】  交差する複数の分割予定ラインが設定された第１面と該第１面の背面の第２面を有する板状物を該分割予定ラインに沿って分割して複数のチップを形成する板状物の分割方法であって、板状物に対して透過性を有する波長のレーザービームの集光点を板状物内部に位置付けるとともに、該レーザービームを該分割予定ラインに沿って照射して板状物の内部に該分割予定ラインに沿った改質層を形成する改質層形成ステップと、該改質層形成ステップを実施した後、板状物の該第１面を加熱するとともに該第２面を冷却する、又は板状物の該第１面を冷却するとともに該第２面を加熱することで、該改質層を分割起点に板状物を分割する分割ステップと、を備えたことを特徴とする。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交差する複数の分割予定ラインが設定された第１面と該第１面の背面の第２面を有する板状物を該分割予定ラインに沿って分割して複数のチップを形成する板状物の分割方法であって、
板状物に対して透過性を有する波長のレーザービームの集光点を板状物内部に位置付けるとともに、該レーザービームを該分割予定ラインに沿って照射して板状物の内部に該分割予定ラインに沿った改質層を形成する改質層形成ステップと、
該改質層形成ステップを実施した後、板状物の該第１面を加熱するとともに該第２面を冷却する、又は板状物の該第１面を冷却するとともに該第２面を加熱することで、該改質層を分割起点に板状物を分割する分割ステップと、
を備えたことを特徴とする板状物の分割方法。
【請求項２】
前記改質層形成ステップを実施する前に、
板状物の前記第１面に粘着テープを貼着する粘着テープ貼着ステップと、
該粘着テープ貼着ステップを実施した後、該粘着テープを介してチャックテーブルで板状物を保持して前記第２面を露出させる保持ステップと、を更に備え、
該改質層形成ステップでは、該チャックテーブルに保持された板状物の該第２面にレーザービームを照射し、
該分割ステップでは、該チャックテーブルを加熱するとともに板状物の該第２面を冷却する、又は該チャックテーブルを冷却するとともに板状物の該第２面を加熱することで、該改質層を分割起点に板状物を分割する請求項１記載の板状物の分割方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交差する複数の分割予定ラインが設定されたウエーハ等の板状物を該分割予定ラインに沿って分割して、複数のチップを形成する板状物の分割方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
分割予定ラインに沿って切削溝、レーザー加工溝、改質層等の分割起点が形成された板状物は、特開２００２−３３４８５２号公報に開示されるような分割装置で個々のチップに分割される。この分割装置では、分割起点が形成された板状物をエキスパンドテープに貼着し、エキスパンドテープを拡張することで板状物に外力を付与して板状物を分割している。
【０００３】
一方、近年、電子機器の小型化の要求からチップサイズも小型化する傾向にある。しかし、例えば、数ｍｍ角という小チップの場合、エキスパンドテープの拡張のみでは十分な外力を板状物に付与できず、分割できない領域が発生することがある。また、サファイアやＳｉＣ等のモース硬度高い板状物では、エキスパンドテープの拡張のみでは分割が難しい。
【０００４】
そこで、特開２０１０−４５１１７号公報に開示されるように、分割予定ラインに沿って分割起点が形成された板状物の各分割予定ラインに断面三角形状の外力付与部材を位置付け、外力付与部材を板状物に対して押圧することで板状物を分割する方法も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３３４８５２号公報
【特許文献２】特開２０１０−４５１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献２に開示されたような外力付与部材を全ての分割予定ラインに押圧して板状物を分割するのは、非常に手間で時間がかかるという問題がある。特に、チップサイズが小さい板状物では分割予定ラインの数が多いため、顕著な問題となる。
【０００７】
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、未分割領域の発生を低減するとともに、モース硬度の高い板状物でも従来に比べて短時間で分割しうる板状物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】
【０００８】
本発明によると、交差する複数の分割予定ラインが設定された第１面と該第１面の背面の第２面を有する板状物を該分割予定ラインに沿って分割して複数のチップを形成する板状物の分割方法であって、板状物に対して透過性を有する波長のレーザービームの集光点を板状物内部に位置付けるとともに、該レーザービームを該分割予定ラインに沿って照射して板状物の内部に該分割予定ラインに沿った改質層を形成する改質層形成ステップと、該改質層形成ステップを実施した後、板状物の該第１面を加熱するとともに該第２面を冷却する、又は板状物の該第１面を冷却するとともに該第２面を加熱することで、該改質層を分割起点に板状物を分割する分割ステップと、を備えたことを特徴とする板状物の分割方法が提供される。
【０００９】
好ましくは、板状物の分割方法は、前記改質層形成ステップを実施する前に、板状物の前記第１面に粘着テープを貼着する粘着テープ貼着ステップと、該粘着テープ貼着ステップを実施した後、該粘着テープを介してチャックテーブルで板状物を保持して前記第２面を露出させる保持ステップと、を更に備え、該改質層形成ステップでは、該チャックテーブルに保持された板状物の該第２面にレーザービームを照射し、該分割ステップでは、該チャックテーブルを加熱するとともに板状物の該第２面を冷却する、又は該チャックテーブルを冷却するとともに板状物の該第２面を加熱することで、該改質層を分割起点に板状物を分割する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の分割方法では、内部に改質層が形成された板状物の第１面を加熱するとともに第２面を冷却する。或いは、板状物の第２面を加熱するとともに第１面を冷却する。第１面と第２面の熱膨張の差がストレスとなり、このストレスが改質層に印加されると改質層が分割起点となって板状物が分割されるため、未分割領域の発生を低減できるとともに、モース硬度の高い板状物でも従来に比べて短時間で分割できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の板状物の分割方法を実施するのに適したレーザー加工装置の斜視図である。
【図２】レーザー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】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エキスパンドテープに貼着する様子を示す分解斜視図である。
【図５】保持ステップを示す縦断面図である。
【図６】改質層形成ステップを示す縦断面図である。
【図７】分割ステップを示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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、本発明の板状物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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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にはレーザー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。レーザー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。
【００１７】
レーザー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。
【００１８】
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ユニット３８が配設されている。撮像ユニット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。
【００１９】
撮像ユニット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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
撮像ユニット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、レーザービーム照射ユニット３４等に制御信号が出力される。
【００２４】
撮像ユニット３８に隣接して、冷却流体噴射ノズル３９が配設されている。冷却流体噴射ノズル３９からは、板状物の分割時に低温に冷却された純水等の流体を板状物の表面に噴出する。
【００２５】
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。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。
【００２６】
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。
【００２７】
ここで、本発明の加工対象となる板状物は光デバイスウエーハ１１に限定されるものではなく、表面に複数の半導体デバイスが形成された半導体ウエーハ等のウエーハ、更にデバイスが形成されていないウエーハ、セラミックス基板、ガラス基板等の板状物にも同様に適用可能である。
【００２８】
次に、図５乃至図７を参照して、本発明実施形態に係る板状物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、図５に示すように、光デバイスウエーハ１１の表面１１ａ側を外周部分が環状フレームＦに貼着された粘着テープであるエキスパンドテープＴに貼着し、光デバイスウエーハ１１をエキスパンドテープＴを介して環状フレームＦで支持する。
【００２９】
そして、図５に示すように、レーザー加工装置２のチャックテーブル２８でエキスパンドテープ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１１ｂを露出させる。
【００３０】
本実施形態のチャックテーブル２８はヒーター付きチャックテーブルである。チャックテーブル２８はＳＵＳ等から形成された第１の枠体７４を有しており、第１の枠体７４はその上面に円形凹部７５を有している。この円形凹部７５中には下から順に断熱材７６、フィルムヒーター７８及びアルミプレート８０が積層されて嵌合されている。
【００３１】
ここで、フィルムヒーター７８は種々の製品が出回っているが、例えば発熱抵抗体となるニッケル合金を絶縁材のポリイミドシートで挟み込んだ薄膜の面状ヒーターから構成される。最高使用温度は約３００℃である。
【００３２】
第１の枠体７４上にはＳＵＳ等から形成された第２の枠体８２が搭載されており、第２の枠体８２の上面に形成された円形凹部８３中には熱伝導率の良いポーラス部材から形成された吸引保持部８４が嵌合されている。吸引保持部８４は、第１の枠体７４及び第２の枠体８２を貫通して形成された吸引路８６を介して負圧吸引源８８に図示しない切替弁を介して選択的に接続される。
【００３３】
ここで、フィルムヒーター７８を断熱材７６を介して積層しているのは、フィルムヒーター７８の熱が第１の枠体７４に熱伝導されるのを抑制するためである。また、フィルムヒーター７８の熱が第２の枠体８２に熱伝導され易くするため、フィルムヒーター７８と第２の枠体８２との間にアルミプレート８０を介在させているが、アルムプレートに替えて他の熱伝導率のよい金属プレートを介在させるようにしてもよい。また、フィルムヒーター７８と第２の枠体８２との面接触が十分確保される場合には、アルミプレート８０を省略することができる。
【００３４】
光デバイスウエーハ１１をエキスパンドテープＴを介してチャックテーブル２８で吸引保持した後、撮像ユニット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。
【００３５】
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。
【００３６】
アライメント実施後、図６に示すように、光デバイスウエーハ１１の内部にレーザービームの集光点を位置づけ、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２１を形成する改質層形成ステップを実施する。
【００３７】
具体的には、この改質層形成ステップは、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側からレーザービームを第１の方向に伸長する分割予定ライン１７に沿って照射し、チャックテーブル２８を図６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２１を形成する。
【００３８】
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２１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２１を形成する。
【００３９】
改質層２１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。
【００４０】
この改質層形成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。
【００４１】
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
加工送り速度            ：１００ｍｍ／秒
【００４２】
図７（Ａ）を参照すると、第１の方向及び第２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の内部に改質層２１が形成された光デバイスウエーハ１１をチャックテーブル２８で吸引保持している状態の縦断面図が示されている。
【００４３】
このように光デバイスウエーハ１１の内部に分割起点となる改質層２１を形成した後、分割ステップを実施する。この分割ステップでは、図７（Ｂ）に示すように、フィルムヒーター７８を高温に加熱して、光デバイスウエーハ１１の表面（第１面）１１ａをアルミプレート８０、第２の枠体８２、吸引保持部８４及びエキスパンドテープＴを介して熱伝導により高温に加熱する。
【００４４】
これと同時に、冷却流体噴出ノズル３９から例えば５℃程度の低温に冷却された純水等の冷却流体４１を噴出し、光デバイスウエーハ１１の裏面（第２面）１１ｂを冷却する。このように光デバイスウエーハ１１の表面１１ａが高温に加熱され、裏面１１ｂが低温に冷却されると、表面１１ａ及び裏面１１ｂの熱膨張差によって光デバイスウエーハ１１内部に応力が発生し、この応力により光デバイスウエーハ１１が改質層２１を分割起点として分割予定ライン１７に沿って割断され、複数の光デバイスチップ２５が形成される。図７（Ｂ）で２３は分割溝である。
【００４５】
上述した実施形態では、光デバイスウエーハ１１の表面（第１面）１１ａを加熱し、裏面（第２面）１１ｂを冷却しているが、表面１１ａを冷却し、裏面１１ｂを加熱するようにしてもよい。
【００４６】
この場合には、チャックテーブル２８として低温に冷却可能なチャックテーブルを採用し、光デバイスウエーハ１１の裏面１１ｂをヒーター又は温風等により加熱し、光デバイスウエーハ１１の表裏両面の熱膨張差によって光デバイスウエーハ１１の内部に応力を発生させ、この応力により改質層２１を分割起点として光デバイスウエーハ１１を個々の光デバイスチップ２５に割断する。
【符号の説明】
【００４７】
１１    光デバイスウエーハ
１７    分割予定ライン
１９    光デバイス
２１    改質層
２５    光デバイスチップ
２８    チャックテーブル
３４    レーザービーム照射ユニット
３６    集光器
３８    撮像ユニット
３９    冷却流体噴射ノズル
７４    第１の枠体
７６    断熱材
７８    フィルムヒーター
８２    第２の枠体
【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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