JP2010161117A - 板状物の研削方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 デバイスの歩留まりを下げることのないサファイア、SiC、ガラス等の堅硬材から形成された板状物の研削方法を提供することである。
【解決手段】 表面に格子状に形成された切削予定ラインによって区画された領域にそれぞれデバイスが形成された板状物の裏面を所定の厚みへ研削する板状物の研削方法であって、板状物の表面に保護テープを貼着する保護テープ貼着工程と、板状物に対して透過性を有するレーザビームを1本以上の前記切削予定ラインに沿って照射して該切削予定ラインに沿った改質層を形成する改質層形成工程と、該改質層形成工程実施後、板状物の裏面を研削する研削工程と、を具備したことを特徴とする。
【選択図】図4

Description

本発明は板状物の裏面を研削する研削方法に関し、特に、サファイア、SiC又はガラス等の硬質板状物を研削する板状物の研削方法に関する。
例えば、サファイア基板やSiC(炭化珪素)基板の表面に窒化ガリウム等の半導体層が積層されて複数のデバイスが形成されたLEDウエーハや、石英ガラス、無アルカリガラス、又はホウ珪酸ガラスに複数のデバイスが形成された光デバイスウエーハ等の堅硬材は、裏面が研削されて所定の厚みに形成された後、分割予定ラインに沿って個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話やパソコン等の各種電子機器に広く利用されている。
これらサファイア、SiC、ガラス等の基板はモース硬度が高いため、ダイアモンド砥粒をビトリファイド等のボンド材で固めた研削砥石を回転可能に装着した研削装置によって裏面が研削され、所望の厚みに形成される。
ところで、基板の裏面を研削して薄くすると、研削面には加工歪みが形成されてゆき、研削面と非研削面のストレスの不均衡が発生して基板が反るという現象が発生する。特に研削される基板がサファイア、SiC、ガラス等の堅硬材である場合には、反りによって基板が割れてしまうという問題が発生する。
この基板の割れは、例えば図1に示すようにランダムに発生する。図1において、11はサファイア基板上にデバイス(LED)が複数形成されたLEDウエーハであり、その表面11aには格子状に形成された分割予定ライン(ストリート)13によって区画された領域にそれぞれデバイス(LED)15が形成されている。
サファイア基板上にLED15が複数形成されたLEDウエーハ11の裏面を研削して薄くすると、上述したように基板が反り、この反りによってLEDウエーハ11が符号25に示すように任意の位置で割れてしまうことがある。
特開2008−23693号公報
基板が割れてしまうと、割れによって多くのデバイスが破損される。一般にサファイアやSiC、ガラス等の基板は高価であるため、割れて分割された不定形の基板から破損していないデバイスを切り出して使用することも多いが、割れてクラックが入ってしまったデバイスは不良となるため、基板が割れてしまうとデバイスの歩留まりが低下する。
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、デバイスの歩留まりを低下させることのないサファイア、SiC、ガラス等の堅硬材からなる板状物の研削方法を提供することである。
本発明によると、表面に格子状に形成された切削予定ラインによって区画された領域にそれぞれデバイスが形成された板状物の裏面を所定の厚みへ研削する板状物の研削方法であって、板状物の表面に保護テープを貼着する保護テープ貼着工程と、板状物に対して透過性を有するレーザビームを1本以上の前記切削予定ラインに沿って照射して該切削予定ラインに沿った改質層を形成する改質層形成工程と、該改質層形成工程実施後、板状物の裏面を研削する研削工程と、を具備したことを特徴とする板状物の研削方法が提供される。
好ましくは、改質層形成工程は交差する2本の切削予定ラインに沿って板状物に対して透過性を有するレーザビームを照射する。レーザビームは板状物の裏面から入射される。好ましくは、板状物はサファイア、SiC、又はガラスの何れかから構成される。
本発明によると、研削前に予め板状物内部に分割予定ラインに沿った強度の低下した改質層を形成しておくので、板状物が割れる際には改質層に沿って割れることになる。従って、板状物が割れた際にも不良デバイスを生じることがなく、デバイスの歩留まりを低下させることがない。
また、研削前に板状物内部に改質層を形成しておくことで研削によって生じる加工歪みによる応力を分散させることができ、反りの低減が可能となる。従って、板状物が反ることによる板状物の割れの発生を低減することができる。
任意の箇所に割れが発生したLEDウエーハの表面側斜視図である。 LEDウエーハの表面側斜視図である。 表面に保護テープが貼着されたLEDウエーハの裏面側斜視図である。 レーザ加工装置の要部を示す斜視図である。 改質層形成工程の説明図である。 研削装置の外観斜視図である。 研削時におけるチャックテーブルと研削ホイールとの位置関係を示す斜視図である。 改質層に沿って割れたLEDウエーハの表面側斜視図である。
以下、本発明実施形態の板状物の研削方法を図面を参照して詳細に説明する。図2は図1に類似した所定の厚さに加工される前のLEDウエーハ11の表面側斜視図である。図1に示すLEDウエーハ11は、サファイア基板上に窒化ガリウムからなる半導体層を積層して構成されており、表面11aに複数のストリート(分割予定ライン)13が格子状に形成されているとともに、該複数のストリート13によって区画された複数の領域にLED(デバイス)15が形成されている。
このように構成されたLEDウエーハ11は、LED15が形成されているデバイス領域17と、デバイス領域17を囲繞する外周余剰領域19を備えている。又、LEDウエーハ11の外周には、サファイア基板の結晶方位を示すマークとしてのノッチ21が形成されている。
LEDウエーハ11の裏面を研削するのに先立って、まずLEDウエーハ11の表面11aに、保護テープ貼着工程により保護テープ23を貼着する。従って、LEDウエーハ11の表面11aは保護テープ23によって保護され、図3に示すように裏面11bが露出する形態となる。
保護テープ貼着工程実施後、図4にその要部を示すレーザ加工装置2を使用して改質層形成工程を実施する。レーザ加工装置2のチャックテーブル4上に表面に保護テープ21が貼着されたLEDウエーハ11を吸引保持する。
6はレーザビーム照射ユニットであり、ハウジング8中に従来よく知られたレーザビーム発振器、繰り返し周波数設定手段等が収容されている。レーザビーム照射ユニット6のレーザビーム発振器から発振されたレーザビームは、集光器(レーザ照射ヘッド)10によりLEDウエーハ11の内部に集光されて強度の低下した改質層14を形成する。
12は集光器10でレーザビームを集光するためのアライメントを実施するCCDカメラ等の撮像手段であり、集光器10とX軸方向に整列するようにレーザビーム照射ユニット6に一体的に取り付けられている。チャックテーブル4は図示しない移動機構によりX軸方向に移動可能に搭載され、レーザビーム照射ユニット6は図示しない移動機構によりY軸方向に移動可能である。
本実施形態の改質層形成工程では、図5に示すように、集光器10を改質層を形成すべきストリート13に整列させるアライメントを実施後、集光器10でレーザビームをLEDウエーハ11の内部に集光しながらチャックテーブル4を矢印X方向に移動させて、ストリート13に沿って改質層14を連続的に形成する。使用するレーザビームは、LEDウエーハ11に対して透過性を有するレーザビームである必要がある。
好ましくは、LEDウエーハ11の中央部分で交差する2本のストリート13に沿って改質層14を形成する。或いは、一方向に飛び飛びの複数本のストリート13に沿って改質層14を形成する。
本発明における改質層形成工程における加工条件は、例えば以下のように設定されている。
光源:LD励起QスイッチNb:YVO4パルスレーザ
波長:1064nm
繰り返し周波数:100kHz
パルス幅:40ns
平均出力:1W
集光スポット径:φ1μm
加工送り速度:100mm/秒
上述した改質層形成工程を実施してから、例えば図6に示すような研削装置22を使用してLEDウエーハ11の裏面11bを研削して、LEDウエーハ11を所望の厚さに加工する。図6において、研削装置22のハウジング24は、水平ハウジング部分26と、垂直ハウジング部分28から構成される。
垂直ハウジング部分28には上下方向に伸びる一対のガイドレール32,34が固定されている。この一対のガイドレール32,34に沿って研削手段(研削ユニット)36が上下方向に移動可能に装着されている。研削ユニット36は支持部40を介して一対のガイドレール32,34に沿って上下方向に移動する移動基台38に取り付けられている。
研削ユニット36は、支持部40に取り付けられたスピンドルハウジング42と、スピンドルハウジング42中に回転可能に収容されたスピンドル44と、スピンドル44を回転駆動するサーボボータ46を含んでいる。
図7に示されるように、スピンドル44の先端部にはホイールマウント48が固定されており、このホイールマウント48には研削ホイール50が螺子51で装着されている。研削ホイール50は環状基台52の自由端部に粒径0.3〜1.0μmのダイアモンド砥粒をビトリファイドボンド等で固めた複数の研削砥石54が固着されて構成されている。
再び図6を参照すると、研削手段(研削ユニット)36にはホース56を介して研削水が供給される。好ましくは、研削水としては純水が使用される。ホース56から供給された研削水は、研削砥石54とチャックテーブル70に保持されたLEDウエーハ11に供給される。
研削装置22は、研削ユニット36を一対の案内レール32,34に沿って上下方向に移動する研削ユニット送り機構64を備えている。研削ユニット送り機構64は、ボール螺子66と、ボール螺子66の一端部に固定されたパルスモータ68から構成される。パルスモータ68をパルス駆動すると、ボール螺子66が回転し、移動基台38の内部に固定されたボール螺子66のナットを介して移動基台38が上下方向に移動される。
70は研削すべきLEDウエーハ11を吸引保持するチャックテーブルであり、図示しないチャックテーブル移動機構によりY軸方向に移動可能に構成されている。即ち、チャックテーブル70は図示したウエーハ搬入・搬出位置と、研削ホイール50に対向する研削位置との間でY軸方向に移動される。72,74は蛇腹である。
このように構成された研削装置22の研削作業について以下に説明する。保護テープ23を下にしてチャックテーブル70に吸引保持されたLEDウエーハ11が図7に示す研削位置に位置づけられると、チャックテーブル70を矢印a方向に例えば300rpmで回転しつつ、研削ホイール50をチャックテーブル70と同一方向に、即ち矢印b方向に例えば6000rpmで回転させるとともに、研削ユニット送り機構64を作動して研削砥石54をウエーハ11の裏面11bに接触させる。
そして、研削ホイール50を所定の研削送り速度(例えば3〜5μm/秒)で下方に所定量研削送りして、LEDウエーハ11の研削を実施する。図示しない接触式の厚み測定ゲージによってウエーハの厚みを測定しながらウエーハを所望の厚み、例えば100μmに仕上げる。
LEDウエーハ11の裏面を研削して薄くすると、研削面には加工歪みが形成されてゆき、研削面と非研削面のストレスの不均衡が発生してLEDウエーハ11が反り、この反りによってLEDウエーハ11が割れてしまうことがある。
本実施形態の研削方法では、改質層形成工程によって予め中央部分で交差する2本のストリート13に沿って強度の低下した改質層14が形成されているため、図8に符号75,77で示すように割れは交差する2本のストリート13に沿って発生することになる。
従って、LEDウエーハ11が割れる際にも、ストリート13に沿って割れることになるため、不良デバイスを生じることがなく、デバイスの歩留まりを低下させることがない。また、研削前に予めLEDウエーハ11の内部に改質層14を形成しておくことで、研削によって生じる加工歪みによる応力を分散させることができ、反りの低減が可能となる。従って、LEDウエーハ11が反ることによるLEDウエーハ11の割れの発生を低減することができる。
以上の説明では、本発明の研削方法をサファイア基板を使用したLEDウエーハに適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、SiC基板又はガラス基板上にデバイスを形成した板状物の研削にも同様に適用可能である。
2 レーザ加工装置
4 チャックテーブル
6 レーザビーム照射ユニット
10 集光器(レーザ照射ヘッド)
14 改質層
22 研削装置
36 研削ユニット
50 研削ホイール
54 研削砥石
70 チャックテーブル
75,77 割れ跡

Claims (4)

  1. 表面に格子状に形成された切削予定ラインによって区画された領域にそれぞれデバイスが形成された板状物の裏面を所定の厚みへ研削する板状物の研削方法であって、
    板状物の表面に保護テープを貼着する保護テープ貼着工程と、
    板状物に対して透過性を有するレーザビームを1本以上の前記切削予定ラインに沿って照射して該切削予定ラインに沿った改質層を形成する改質層形成工程と、
    該改質層形成工程実施後、板状物の裏面を研削する研削工程と、
    を具備したことを特徴とする板状物の研削方法。
  2. 表面に格子状に形成された切削予定ラインによって区画された領域にそれぞれデバイスが形成された板状物の裏面を所定の厚みへ研削する板状物の研削方法であって、
    板状物の表面に保護テープを貼着する保護テープ貼着工程と、
    板状物に対して透過性を有するレーザビームを交差する2本の前記切削予定ラインに沿って照射して該切削予定ラインに沿った改質層を形成する改質層形成工程と、
    該改質層形成工程実施後、板状物の裏面を研削する研削工程と、
    を具備したことを特徴とする板状物の研削方法。
  3. レーザビームは板状物の裏面から入射される請求項1又は2記載の板状物の研削方法。
  4. 板状物はサファイア、SiC、又はガラスの何れかである請求項1〜3の何れかに記載の板状物の研削方法。
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