(57)【要約】【課題】光デバイスウェーハの透光性モールド樹脂を旋削する場合において、旋削後の透光性モールド樹脂層表面の平坦度を高水準で保ちつつ、切削部の消耗量抑制及び加工の高速化を図る。【解決手段】光デバイスウエーハ１の加工方法であって、光デバイスウエーハ１の透光性モールド樹脂１３にダイヤモンドを含む焼結体で形成された切削部を有するバイト４３ａを回転させながら作用させて透光性モールド樹脂１３を粗旋削する第１の旋削工程と、第１の旋削工程に次いでダイヤモンド単結晶の切削部を有するバイト４３ｂを回転させながら作用させて透光性モールド樹脂１３を旋削して透光性モールド樹脂１３を所望の厚みに仕上げる第２の旋削工程と、を具備した。【選択図】図７
2016107368.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光層に複数の光デバイスが形成され且つ該発光層の表面に光特性を向上させる透光性モールド樹脂が被覆された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の該透光性モールド樹脂にダイヤモンドを含む焼結体で形成された切削部を有するバイトを回転させながら作用させて、該透光性モールド樹脂を旋削して該透光性モールド樹脂を粗旋削する第１の旋削工程と、
該第１の旋削工程に次いで、光デバイスウエーハの該透光性モールド樹脂にダイヤモンド単結晶の切削部を有するバイトを回転させながら作用させて、該透光性モールド樹脂を旋削して該透光性モールド樹脂を所望の厚みに仕上げる第２の旋削工程と、を具備したことを特徴とする光デバイスウエーハの加工方法。
【請求項２】
前記ダイヤモンドには、ホウ素が添加されていることを特徴とする請求項１に記載の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、樹脂が被覆された光デバイスウエーハの加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
白色ＬＥＤ等を生産する場合には、光デバイスウエーハ上の発光層の表面に、光特性を向上させる蛍光材粒子等を含む透光性モールド樹脂のモールディングが行われる。その後、ＬＥＤ等の発色のばらつきを無くすために、透光性モールド樹脂層の旋削を行い、樹脂層表面の平坦化を行う必要がある。この旋削工程は、光デバイスウエーハに対してダイヤモンドの切削部を有するバイトを回転させながら作用させて、発光層表面上の透光性モールド樹脂を満遍なく旋削することで平坦化し、透光性モールド樹脂を所望の厚みに仕上げるものである。そして、この旋削に用いられるバイトの切削部は、一般的に単結晶のダイヤモンドが用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１１４３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
透光性モールド樹脂の層は、平坦化のための旋削工程を行う必要があることから、モールディングの段階で、ある程度の厚み（一例では１ｍｍ程度）を持たせて形成される。そして、光デバイスウエーハ上の電極等を露出させるには、その厚い透光性モールド樹脂層を所定の厚さ（一例では約１００μｍ程度）にまで旋削する必要がある。しかし、この旋削には長時間を要し、また、旋削に用いられる切削部も旋削時間に伴って消耗するので、切削部を頻繁に交換する必要が生じる。したがって、単結晶ダイヤモンドのみを用いた切削部による旋削では、コスト高が問題となる。
【０００５】
そこで、本発明では、光デバイスウェーハの透光性モールド樹脂を旋削する場合において、旋削後のモールド樹脂層表面における平坦度等の加工品質を保ちつつ、旋削部の消耗量を抑えかつ加工の高速化も図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するための本発明は、発光層に複数の光デバイスが形成され且つ該発光層の表面に光特性を向上させる透光性モールド樹脂が被覆された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の該透光性モールド樹脂にダイヤモンドを含む焼結体で形成された切削部を有するバイトを回転させながら作用させて、該透光性モールド樹脂を旋削して該透光性モールド樹脂を粗旋削する第１の旋削工程と、該第１の旋削工程に次いで、光デバイスウエーハの該透光性モールド樹脂にダイヤモンド単結晶の切削部を有するバイトを回転させながら作用させて、該透光性モールド樹脂を旋削して該透光性モールド樹脂を所望の厚みに仕上げる第２の旋削工程と、を具備したことを特徴とする光デバイスウエーハの加工方法である。
【０００７】
前記ダイヤモンドには、ホウ素が添加されていると好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、光デバイスウエーハの透光性モールド樹脂層を、まず、ダイヤモンドを含む焼結体で形成された切削部によって粗く旋削し（第１の旋削工程）、次いで、ダイヤモンド単結晶からなる切削部によって平坦度等を高めるための精密な旋削をすることで（第２の旋削工程）、透光性モールド樹脂層の表面を高精度に平坦化しつつ、単結晶ダイヤモンドの切削部を有するバイトの消耗量を抑制しコスト削減を可能とする。
【０００９】
また、ダイヤモンドにホウ素が添加されていることで、切削部に優れた固体潤滑性及び放熱性が付加される。これにより、第１の旋削工程及び／又は第２の旋削工程において透光性モールド樹脂層をより滑らかに旋削でき、旋削速度を向上させることができる。また、第１の旋削工程及び／又は第２の旋削工程で用いられるバイトの消耗も抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】光デバイスウエーハの表面側の斜視図である。
【図２】旋削加工前の光デバイスウエーハの一部拡大断面図である。
【図３】旋削加工に用いられる旋削装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図４】バイトの分解斜視図である。
【図５】光デバイスウエーハを旋削する状態を示す側面図である。
【図６】光デバイスウエーハを旋削する状態を示す平面図である。
【図７】第１の旋削工程における光デバイスウエーハ及びバイトの一部拡大断面図である。
【図８】第２の旋削工程における光デバイスウエーハ及びバイトの一部拡大断面図である。
【図９】第２の旋削工程後の光デバイスウエーハの一部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１に示すように、光デバイスウエーハ１の表面側は、サファイア基板１０上に窒化ガリウムや窒化アルミニウム等の発光層１１が積層されて構成されている。発光層１１には複数の光デバイス１２が形成され、光デバイス１２は、後に切削加工等によって分断されるストリートＳにより格子状に区画されて形成されている。
【００１２】
また、図１及び２に示すように、光デバイス１２は、サファイア基板１０上に積層されたｐ型半導体層１２０と、ｐ型半導体層１２０上に積層されたｎ型半導体層１２１と、ｐ型半導体層１２０から突出した正電極部を例えば金でめっきしたバンプ１２２と、ｎ型半導体層から突出した負電極部を例えば金でめっきしたバンプ１２３とを備えている。また、光デバイスウエーハ１の表面は、例えばエポキシ樹脂を主成分とするシリカ充填材等を加えた熱硬化性成形材料からなる透光性モールド樹脂１３により被覆されており、光デバイス１２も透光性モールド樹脂１３によってモールディングされている。透光性モールド樹脂１３中には、例えば白色を発光可能な緑、赤の蛍光を発光する蛍光材粒子１３０が含まれている。
【００１３】
図１及び図２に示した光デバイスウェーハ１は、透光性モールド樹脂１３の上面を研削することにより所望の厚みに形成される。透光性モールド樹脂１３の上面の研削には、例えば図３に示す旋削装置２を用いる。この旋削装置２には、ベース３の上に配設され前後方向(Ｙ軸方向)に移動可能なチャックテーブル７と、ベース３の後部側に配設された旋削ユニット４と、旋削ユニット４をＺ軸方向に上下動させる切込み送り手段５とが備えられている。
【００１４】
切込み送り手段５は、Ｚ軸方向の軸心を有するボールネジ５０と、ボールネジ５０と平行に配設され上下に伸びる一対のガイドレール５１と、ボールネジ５０を回動させるモータ５２と、内部のナットがボールネジに螺合し底部がガイドレール５１に摺接する可動板５３とを備えている。切込み送り手段５は、モータ５２がボールネジ５０を回動させると、これに伴い可動板５３がガイドレール５１にガイドされてＺ軸方向に上下動する構成となっている。可動板５３には旋削ユニット４が取り付けられており、可動板５３の上下動に伴い旋削ユニット４がＺ軸方向に切込み送りされる。
【００１５】
旋削ユニット４は、スピンドル４０と、スピンドル４０を回転させる駆動機構４１と、スピンドル４０の底面に着脱可能に装着された円柱状のバイトホイール４２と、バイトホイール４２の底面に着脱可能に装着されているバイト４３とを備えている。旋削ユニット４は、ベース３の前部に配設されている操作部９７に入力された情報により制御される。
【００１６】
図４に示すように、バイト４３は、例えば、略直方体形状のシャンク４３０と、シャンク４３０に形成された凹部に着脱可能に取り付けられる、凹部に対応する形状を有する切削部４３１と、ネジ４３２と、ネジ４３２が螺合するネジ穴４３３とを備える。切削部４３１は、板状の基台４３４と、基台４３４の長手方向の一端部に錫銀メッキ等で溶接された切刃チップ４３５とからなる。また、基台４３４の長手方向の一端部にはネジ４３２を通す穴４３６が設けられており、基台の穴４３６を通したネジ４３２をシャンク４３０のネジ穴４３３に螺合させて、シャンク４３０の凹部に切削部４３１を固定する。バイト４３の種類は、後述する第１の旋削工程で用いられダイヤモンドの粉末と金属バインダー等を高温高圧合成法で焼き固めた焼結体ダイヤモンドからなる切刃チップを備えるタイプと、後述する第２の旋削工程で用いられダイヤモンドの単結晶からなる切刃チップを備えるタイプとがある。
【００１７】
また、焼結体ダイヤモンドからなる切刃チップ及び／又は単結晶ダイヤモンドからなる切刃チップについては、ダイヤモンドにホウ素を添加した、ホウ素添加ダイヤモンドであってよい。これにより、ホウ素を添加しないダイヤモンドからなるものに比べ、より優れた固体潤滑性及び放熱性を有するようになる。ホウ素を添加したダイヤモンドは、例えば、特表２００６−５０２９５５号公報に記載の公知の方法を用いて製造することができる。
【００１８】
図３に示すように、旋削装置２のベース３の前部には、旋削加工前のウエーハが収容される第一のウエーハカセット９２と、旋削加工後のウエーハが収容される第二のウエーハカセット９３と、第一のウエーハカセット９２から旋削加工前のウエーハを搬出するとともに旋削加工後のウエーハを第二のウエーハカセットに搬入するロボット９０と、旋削加工後のウエーハを洗浄する洗浄手段９１と、第一のウエーハカセット９２から搬出されたウエーハを所定の位置に位置決めする位置決め機構９４と、ウエーハを位置決め機構９４からチャックテーブル７に搬送するローディングアーム９５と、旋削加工後のウエーハをチャックテーブル７から洗浄手段９１に搬送するアンローディングアーム９６とが配設されている。
【００１９】
以下に、図３及び図５〜９を用いて、図１及び２で示した光デバイスウエーハ１の加工方法について説明する。なお、図５及び６では、図３及び４に示した装置等を簡略化して示してある。旋削装置２では、まず、図３に示すロボット９０が第一のウエーハカセット９２から一枚の光デバイスウエーハ１（図１及び図２参照）を搬出し、光デバイスウエーハ１を位置合わせ機構９４に移動させる。次いで、位置合わせ機構９４において光デバイスウエーハ１が所定の位置に位置決めされた後、ローディングアーム９５が、位置合わせ機構９４上の光デバイスウエーハ１をチャックテーブル７に載置させる。そして、光デバイスウエーハ１は、チャックテーブル７によって吸引保持される。
【００２０】
光デバイスウエーハ１がチャックテーブル７に保持されてから、第１の旋削工程が開始される。第１の旋削工程においては、切込み送り手段５によりバイト４３ａを備えた旋削ユニット４が所定の高さにセットされる。バイト４３ａは、ダイヤモンドの粉末と金属バインダー等を高温高圧合成法で焼き固めた焼結体ダイヤモンドからなる切刃チップ４３５ａを備えるタイプのものである。また、ここにいう所定の高さとは、図７に示すように、焼結体ダイヤモンドからなる切刃チップ４３５ａの下端のＺ軸方向の位置Ｚ１がバンプ１２２の上端よりも上方にある場合における旋削ユニット４の高さである。なお、ダイヤモンドにホウ素を添加したホウ素添加ダイヤモンドの焼結体で形成された切刃チップ４３５ａは、ホウ素を添加していない場合と比べて、より優れた固体潤滑性及び放熱性を有する。そのため、第１の旋削工程における旋削速度を向上させることができ、焼結体ダイヤモンドからなる切刃チップ４３５ａの消耗量をさらに抑えることができる。
【００２１】
この状態で、駆動機構４１がスピンドル４０を回転させる。次いで、図５〜７に示すように、旋削ユニット４に向けてチャックテーブル７をＹ軸方向の往方向１００に移動させ、蛍光材粒子１３０を含む透光性モールド樹脂１３に対してバイト４３ａを切り込ませ粗旋削する。旋削は、バンプ１２２及び１２３が露出しない位置Ｚ１まで行われる。なお、スピンドル４０の回転数は１５００ｒｐｍから２５００ｒｐｍの範囲で選択してよく、バイト４３ａの切り込み量は１μｍから１００μｍの範囲で選択してよく、チャックテーブル７のＹ軸方向への送り速度は３ｍｍ／秒から１０ｍｍ／秒の範囲で選択してよい。
【００２２】
図８に示す第１の旋削工程終了後の透光性モールド樹脂１３の表面は、図７に示す旋削加工前の透光性モールド樹脂１３の表面に比べ、表面の凹凸がより小さくなっている。
【００２３】
第１の旋削工程が終了した後、スピンドル４０の回転を一度停止させ、図３に示す切込み送り手段５により旋削ユニット４を光デバイスウエーハ１から離間させる。また、チャックテーブル７を復方向１０１に移動させて元の位置に戻す。次いで、作業者が、バイト４３ａを、バイト４３ｂへと交換する。バイト４３ｂは、ダイヤモンドの単結晶からなる切刃チップ４３５ｂを備えるタイプのものである。
【００２４】
バイト４３ａからバイト４３ｂへの交換が済んだ後に、第２の旋削工程が開始される。第２の旋削工程においては、切込み送り手段５によりバイト４３ｂを備えた旋削ユニット４が所定の高さにセットされる。ここにいう所定の高さとは、図８に示すように、ダイヤモンドの単結晶からなる切刃チップ４３５ｂの下端のＺ軸方向の位置Ｚ２がバンプ１２３の上端よりも下方にある場合における旋削ユニット４の高さである。
【００２５】
この状態で、図５に示すように、駆動機構４１がスピンドル４０を回転させる。次いで図５、６及び８に示すようにチャックテーブル７をＹ軸方向の往方向１００に移動させながら、蛍光材粒子１３０を含む透光性モールド樹脂１３に対してバイト４３ｂを切り込ませて位置Ｚ２まで旋削する。この際に、バンプ１２２及び１２３も共に旋削される。なお、スピンドル４０の回転数は１５００ｒｐｍから２５００ｒｐｍの範囲で選択してよく、バイト４３ｂの切り込み距離は１μｍから１００μｍの範囲で選択してよく、チャックテーブル７のＹ軸方向への送り速度は３ｍｍ／秒から１０ｍｍ／秒の範囲で選択してよい。
【００２６】
図９に示す第２の旋削工程終了後の透光性モールド樹脂１３の表面は、第１の旋削工程終了後の透光性モールド樹脂１３の表面に比べ、表面の凹凸がより少なくなっておりかつバンプ１２２及び１２３の頂部も露出している。また、第２の旋削工程では、ダイヤモンド単結晶からなる切刃チップ４３５ｂを使用したため、終了後の透光性モールド樹脂１３の表面の平坦度は１μｍ以下となる。
【００２７】
ダイヤモンド粉末と金属バインダー等を高温高圧合成法で焼き固めダイヤモンドが均一に分散した焼結体ダイヤモンドと比べて、単結晶ダイヤモンドはその単価は高いものの結合材等の影響がないことから硬度や耐熱性には優れる。そのため、旋削加工において、ダイヤモンドの単結晶からなる切刃チップ４３５ｂを有するバイト４３ｂを使用した場合と、焼結体ダイヤモンドからなる切刃チップ４３５ａを有するバイト４３ａを使用した場合とでは、前者の方が透光性モールド樹脂層１３表面の平坦度をより高めることができる。そして、上記に示したように透光性モールド樹脂層１３を、第１の旋削工程でバイト４３ａによって粗旋削し、次いで、第２の旋削工程でバイト４３ｂにより精密な旋削をしたことで、透光性モールド樹脂層１３の表面を最終的に高精度に平坦化しつつ、ダイヤモンドの単結晶からなる切刃チップ４３５ｂの消耗量を抑制しコストの削減につなげている。
【００２８】
第２の旋削工程が終了した後、図３に示す切込み送り手段５により旋削ユニット４を光デバイスウエーハ１から離間させる。また、チャックテーブル７を復方向１０１に移動させて元の位置に戻す。その後、アンローディングアーム９６が、加工後の光デバイスウエーハ１をチャックテーブル７から洗浄手段９１に移動させる。そして、洗浄手段９１において光デバイスウエーハ１が洗浄された後、ロボット９０が、加工後の光デバイスウエーハ１を第二のウエーハカセット９３に収納する。
【００２９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、第一のウエーハカセット９２に収納されたすべての光デバイスウエーハ１に対して第１の旋削工程を行っていずれかのウエーハカセットに収納した後、再度当該いずれかのウエーハカセットから光デバイスウエーハ１を取り出しかつバイト４３ａからバイト４３ｂへの交換を行い、第２の旋削工程を行ってもよい。
また、ダイヤモンド焼結体からなる切刃チップを備える粗旋削ユニットと、単結晶ダイヤモンドからなる切刃チップを備える仕上げ旋削ユニットとを備えた１台の旋削装置を用いてもよい。この場合は、チャックテーブルに光デバイスウエーハを保持し、粗旋削ユニットを構成する切刃チップを用いて第１の旋削工程を実施した後、装置内においてチャックテーブルを移動させてから、仕上げ旋削ユニットを構成する切刃チップを用いて第２の旋削工程を実施する。
さらに、ダイヤモンド焼結体からなる切刃チップを備える粗旋削用の装置と、単結晶ダイヤモンドからなる切刃チップを備える仕上げ旋削用の装置とが別々にあり、粗旋削用の装置を用いて第１の旋削工程を実施し、第１の旋削工程が終了した光デバイスウエーハをウエーハカセットに収容するなどして仕上げ旋削用の装置に搬送してから、第２の旋削工程を実施するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１：光デバイスウエーハ  １０：サファイア基板  １１：発光層  １２：光デバイス  
Ｓ：ストリート
１２０：ｐ型半導体層  １２１：ｎ型半導体層  １２２：バンプ  １２３：バンプ  
１３：透光性モールド樹脂  １３０：蛍光材粒子
２：旋削装置  ３：ベース
４：旋削ユニット
４０：スピンドル  ４１：駆動機構  ４２：バイトホイール
４３：バイト  ４３ａ：バイト  ４３ｂ：バイト
４３０：シャンク  ４３１：切削部  ４３２：ネジ  ４３３：ネジ穴  ４３４：基台  
４３５：切刃チップ
４３５ａ：焼結体ダイヤモンドからなる切刃チップ
４３５ｂ：ダイヤモンドの単結晶からなる切刃チップ  穴：４３６
５：切込み送り手段
５０：ボールネジ  ５１：ガイドレール  ５２：モータ  ５３：可動板  
７：チャックテーブル  
９０：ロボット  ９１：洗浄手段  ９２：ウエーハカセット  ９３：ウエーハカセット  ９４：位置決め機構  ９５：ローディングアーム  ９６：アンローディングアーム  
９７：操作部
１００：往方向  １０１：復方向
Ｔ：テープ  Ｆ：環状フレーム  Ｚ１：位置  Ｚ２：位置
【図１】
2016107368.tif 000003
【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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