(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性のある脆性基板に溝を形成する工程と、
所定波長の光を吸収する光学特性を有した顔料を含むインク溶液からなる光吸収材を前記溝の底部に入れる工程と、
前記基板の裏面から前記光吸収材が吸収できる所定波長の光を照射し、光学レンズ系によって前記光を前記光吸収材に集光させて吸収させる工程と、
前記光を吸収させた時の前記光吸収材およびその底部近傍の体積熱膨張によって、前記基板を前記溝にそって分割する工程からなる基板分割方法。
【請求項２】
光透過性のある脆性基板に溝を形成する工程と、
レジストを塗布して前記溝の底部に埋設し、ついで加熱処理によって生じた炭化物を光吸収材として前記溝の底部に残留させる工程と、
前記基板の裏面から前記光吸収材が吸収できる光を照射し、光学レンズ系によって前記光を前記光吸収材に集光させて吸収させる工程と、
前記光を吸収させた時の前記光吸収材およびその底部近傍の体積熱膨張によって、前記基板を前記溝にそって分割する工程からなる基板分割方法。
【請求項３】
へき開方位が直角と異なる基板を用い、そのへき開方位にそって前記溝を形成することによって、平面視長方形と異なる形状に分割することを特徴とする請求項１または２記載の基板分割方法。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガラス基板、セラミック基板、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ等の脆性基板の分割方法に関し、殊に複数の素子が配置された半導体ウエハや光学素子基板を個別の素子単位に分割する基板分割方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば半導体ウエハをチップやペレット等の素子単位に分離、分割する方法として、回転ブレードを用いたダイサーによってダイシング溝を形成し、その溝に沿ってクラッキングする方法が一般的である（特開昭５１ー２８７５４号公報、特開昭５６ー１３５００７号公報等参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一般に、ダイサーにはダイヤモンド砥石製ブレードが使用されているが、ダイシング溝の幅がブレード幅で規制されるため、５０μｍ以上の切り代を必要として、ウエハ全体に占めるダイシング領域の面積が大きくなりウエハ１枚あたりのチップ取れ数の向上を妨げていた。逆に幅狭のブレードを用いると横方向にマイクロクラックが生じ易くなるという問題があった。
【０００４】
また、レーザダイオードの製造においては、図５に示すように、基板ウエハ５０に各レーザダイオード素子５１を形成し、その各素子の活性層５３をエッチングによって露出させ反射面を形成した後、そのエッチング溝底面の所定箇所５５をダイヤモンドブレード５４によりカットして所定方向５６にそって素子毎に分割していた。この場合、ブレード５４の刃幅が該エッチング溝程度あるため、素子角部に当たるのを避けて反射面から距離Ｔだけ離れた溝底面の中央をカットしているが、該反射面から射出されるレーザ光Ｌが距離Ｔの突出部分に反射して干渉を起こしてしまうという問題を生じていた。勿論、一点鎖線で示すように、素子端面の近傍までカット位置を近づけるのは素子端面を削ることになり事実上無理であった。さらに、分割時に破片が飛び散って素子の反射面を傷付けたり、端面に破片が付着したりして所定の反射率を得ることができなかった。殊に、最近青色レーザダイオード製造に使用されようとしているサファイア（Ａｌ2Ｏ3）基板は大きいモース硬度９（参考：ダイヤモンドは硬度１０）をもつため、機械的切断力により分離するとクラックが発生しやすく上記ダイサーによるダイシングを行うことは極めて困難であった。
【０００５】
しかも、従来の回転ブレードによるダイシングは通常直線的な溝を形成するものであり、矩形の分割形状に限られるため、直角方向と異なるジグザグなへき開方位にそって非直線的にダイシングする場合には適さなかった。
ところで、これらの脆性基板にダイサーのみによるダイシングを行うと、ウエハクラッキングが発生する点につき、予め半導体ウエハの表面にペレット分割のダイシング溝を浅く形成しておき、ついでその溝に水を注入して低温固化させそのときの体積膨張でウエハを分割する方法が提案されている（特開昭５７ー７１３７号公報等参照）。しかし、この場合低温固化用の複雑な設備を必要とし、また低温固化処理によってウエハ全体に冷却ダメージを与える恐れがあった。
【０００６】
本発明にかかる課題は、上記従来の問題点に鑑み、切り代のダイシング領域をできるだけ小さく、かつ非直線的なダイシングを行うことができ、さらに簡易にかつ被分割基板に対するダメージが少なくて済む基板分割方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本出願にかかる発明者は、ガラスは透明体でありレーザのみでは割断できないが、ガラス表面にレーザ光を吸収させる媒体を塗布しておき、その媒体にレーザ光を吸収させることによってガラスを割断できる点に着目したものである（工作機械技術研究会・編  監修・安井武司  「工作機械シリーズ  レーザ加工」Ｐ１２７〜１３４、「ＹＡＧレーザによるガラス切断加工」（黒部利次著）  大北出版  平成２年９月１０日発行  参照）。
【０００８】
そこで、上記課題を解決するために、請求項１にかかる発明の基板分割方法は、光透過性のある脆性基板に溝を形成する工程と、所定波長の光を吸収する光学特性を有した顔料を含むインク溶液からなる光吸収材を前記溝の底部に入れる工程と、前記基板の裏面から前記光吸収材が吸収できる所定波長の光を照射し、光学レンズ系によって前記光を前記光吸収材に集光させて吸収させる工程と、前記光を吸収させた時の前記光吸収材およびその底部近傍の体積熱膨張によって、前記基板を前記溝にそって分割する工程からなることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２の発明にかかる基板分割方法は、前記溝を形成した後、レジストを塗布して前記溝の底部に埋設し、ついで加熱処理によって生じた炭化物を残留させ、前記光吸収材として前記炭化物を用いることを特徴とする。
さらに、請求項３の基板分割方法は、請求項１または２の発明において、へき開方位が直角と異なる基板を用い、そのへき開方位にそって前記溝を形成することによって、平面視長方形と異なる形状に分割することを特徴とし、これは矩形以外の３角形や６角形の多角形チップを製造するのに適する。
【００１０】
本発明における上記基板は、例えばシリコン半導体を用いるときはシリコンウエハが、またエピタキシャル成長層を備えた基板等が用いられる。また、照射光としてレーザ光、赤外光等を使用でき、好ましくは高出力なものがよい。
さらに、上記光吸収材は、一般に印刷インク等に用いられる有機顔料、例えばアゾ顔料、あるいはフタロシアニン系縮合多環系顔料などを、またより具体的には市販のマジックインキ（商品名）に使用される合成染料を用いてもよい。
【００１１】
なお、光の照射は基板の裏側から行うのが好ましいが、表側の素子形成領域に影響を与えないようにすれば表面側からでも構わない。また、溝の深さ及び幅は、脆性基板の割断性質や、光照射時の光吸収材の膨張性等によって決定される。
【００１２】
【発明の効果】
本発明によれば、かかる脆性基板に予めエッチング等で比較的浅い溝を形成しておき、かつ光照射によって分割することができるので、最小限の切り代を設けるだけで済み、チップあるいはペレットの基板１枚あたりの取れ数を格段に向上させることができる。また、光透過性のある脆性基板であれば適用できるので、基板全体を冷却したり加熱したりせずに、基板に与えるダメージの少ない、つまり品質に影響しない基板分割を行える。さらに、従来のようにダイサーでは直線的なダイシングのみであるが、本発明では少なくとも溝パターン適宜選択して、例えばへき開方位にそった分割を別途複雑な設備を用いることなく簡単に行うことができる。
殊に、反射面をエッチングで形成するレーザダイオードチップの製造に適用すれば、本発明にかかる溝を当該エッチング工程を利用して簡単に形成でき、かつへき開用の溝として分割でき、発生レーザの干渉を起こさない反射面のフラット化を実現することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施した例を図面によって説明する。
図１は本発明をレーザダイオード製造工程に適用した例を示す。基板１０はレーザダイオード製造用の光透過性ＧaＡs素材からなり、通常のレーザ素子形成工程（図示せず）に従い基板１０上に活性層１３等の素子領域を形成した後、各チップ１１毎に分割するため本発明の基板分割処理工程を行う。
【００１４】
まず、所定のチップ分割パターンに対応した分割溝１２をドライエッチング技術を用いて、各チップの反射面を露出させる程度の深さに穿設する。また、溝１２はＧaＡs基板のへき開面方向にそった方向に形成され、例えば、１００μｍ厚さの基板であれば、深さ４μｍ、幅２μｍ程度の溝１２を用いる。次に、溝１２に光吸収材１５を入れる。光吸収材１５は上述したような顔料を含むインク溶液を用いる。このインク溶液は次のレーザ照射工程で用いるレーザ光を吸収する色の顔料を有し、例えば、Ａrレーザを用いるときは波長0.49μｍの光を吸収する材質を有し、あるいはＨeーＮeレーザであれば波長0.63μｍの光を、ＹＡＧレーザであれば波長1.06μｍの光をそれぞれ吸収させるようにすればよい（上記文献「ＹＡＧレーザによるガラス切断加工」はＹＡＧレーザには青色塗布インクが適するとある。）。光吸収材１５の溝注入あるいは埋設は、基板表面にスピンコート法により予め塗布し、その後表面の余分の溶液を拭き取って取り除き、溝１２底部にのみ光吸収材１５を残存させるようにして行う。
【００１５】
このような光吸収材１５の残留状態で、基板１０の裏面から上記レーザ光を照射する。このとき基板表面側の素子形成領域への影響をなるべく避けるため、光学レンズ系１７によってレーザ光１６のフォーカスポイントが溝１２の底部に合うように調整して残留光吸収材１５にレーザ光１６を集光させる。これによって、
光吸収材１５は基板１０を透過したレーザ光１６を吸収することによって、局部的に急激に熱膨張するとともにその周辺の基板１０部位も加熱され膨張するため、基板１０の裏面方向に向かい、かつ溝の形成方向にそってクラックが成長していき、各チップ１１単位に分割することができる。このようにして、反射面をエッチングで形成するレーザダイオードチップの製造において、溝１２の形成を反射面形成のエッチング工程を利用して簡単に形成することができる。それによって、反射面と実質的に同一の面方向に分割が可能になるため、ダイヤモンドブレードを使用するときに生じる余分の切り代による突出部をなくすことができる。すなわち、該突出部に起因する反射光の干渉を生じることのない、フラットな反射面を備えたレーザダイオードチップを得ることができる。また、溝１２をへき開方向に設定することによってへき開を容易にして、最適なチップサイズで円滑な分割を行うことができる。
【００１６】
図２は青色レーザダイオード製造用サファイア（Ａｌ2Ｏ3）基板の切断例を示す。基板１は光透過性に優れた単結晶サファイアであり、その表面にレーザダイオードの素子形成領域としてのエピタキシャル層２が設けられている。このエピタキシャル層２は、ＧaＮ、ＩnＧaＮ、ＡlＧaＮ、ＧaＮからなる多層構造であり、全体の厚みは約４μｍである。基板１の厚さＤはエピタキシャル層２を含み約８０μｍである。
【００１７】
上記の基板１にレーザダイオードの素子形成を行った後（素子形成工程は省略）、レーザダイオードチップ個々に分離、分割する分割工程を図１と同様にして行う。この場合も、所定のチップ分割パターンに対応した分割溝３をドライエッチング技術を用いて基板１表面に穿設するが、この例では溝３の幅Ｗを４μｍ、深さＳを８μｍとする。次に、溝３に光吸収材４を入れる。光吸収材４は上記のような顔料を含むインク溶液を用いる。そして、基板１の裏面から上記のレーザ光５を照射し、光学レンズ系６によってレーザ光５を残留光吸収材４に集光させる。これによって、光吸収材４およびその周辺の基板１部位は基板１を透過したレーザ光５を吸収し、図１に示すように、裏面方向Ａ及び横方向Ｂ、Ｃに局部的に急激に熱膨張するため、基板１の裏面方向Ａにそってクラックが成長していき、溝３の形成方向にそった基板分割を行うことができる。
【００１８】
上記図１および図２の実施例においては光吸収材を溝底部に塗布しているが、従前より半導体製造プロセスに使用されているフォトレジスト材料を用いてもよい。即ち、溝形成後、スピンコート法によって塗布し、ついで溝底部にのみ残留するようにアッシング(ashing)処理を施し、さらに窒素ガス雰囲気で加熱処理してその残留レジストを炭化させることによって生じた炭化物を光吸収材として用いればよい。また、上記の基板分割方法は、図４の分割溝パターンに示すように、シリコン基板あるいはＧaＡs基板のウエハ主面を｛１００｝面３０とするものに適用して平面視矩形のチップ製造を行うことができる。
【００１９】
さらに、本発明は図３に示すように｛１１１｝面のウエハ主面の基板にも適用できる。つまり、図４の場合、へき開方位は＜１１０＞となり直角方向での矩形分割が適するが、図３の場合にはへき開方位が図４と比較して６０度の方向に傾斜するため、ハニカム形状の分割が適する。そのためには、そのへき開方位にそった図３のハニカム状の分割溝パターン２０を予め形成しておくことによって、上記図１または図２の実施例の分割手順に従い平面視６角形のチップ分割を行うことができる。勿論、６角形以外にも３角形の繰り返しパターンで溝形成を行えば、平面視３角形のチップを製造できる。なお、このような碁盤目と異なるハニカム形状の他に、より複雑な溝パターンであってもエッチング技術を用いて任意に形成することにより、所望の平面形状のチップ分割も可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施例であるレーザダイオード用基板の分割方法を示す模式断面図である。
【図２】図２は本発明の実施例であるサファイア基板の分割方法を示す模式断面図であ
【図３】図３は本発明のハニカム分割例を示すウエハ平面図である。
【図４】図４は本発明の矩形分割例を示すウエハ平面図である。
【図５】図５は従来のレーザダイオード基板の分割例を示すウエハ断面図である。
【符号の説明】
１    基板
２    エピタキシャル層
３    溝
４    光吸収材
５    レーザ光
１２    溝
１５    光吸収材
１６    レーザ光
【図１】
0003816147.tif 000002
【図２】
0003816147.tif 000003
【図３】
0003816147.tif 000004
【図４】
0003816147.tif 000005
【図５】
0003816147.tif 000006