JP2011086803A - 光デバイスウエーハの研削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】サファイア基板の表面に光デバイスが積層された光デバイスウエーハを破損させることなく薄くすることができる光デバイスウエーハの研削方法を提供する。
【解決手段】サファイア基板の表面に光デバイスが形成された光デバイスウエーハの研削方法であって、光デバイスウエーハの外周面を裏面側から表面側に向けて所定の拡径角度をもって円錐形面に研削する外周面研削工程と、外周面研削工程が実施された光デバイスウエーハの裏面を研削して所定の厚みに研削する裏面研削工程とを含む。
【選択図】図７

Description

本発明は、サファイア基板の表面に格子状に形成されたストリートによって複数の領域が区画され、この区画された領域に窒化ガリウム系化合物半導体等光デバイスが積層された光デバイスウエーハを、所定の厚みに研削する光デバイスウエーハの研削方法に関する。

サファイア基板の表面に格子状に形成されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域に窒化ガリウム系化合物半導体等からなる光デバイスが積層された光デバイスウエーハは、ストリートに沿って個々の発光ダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。（例えば、特許文献１参照。）

光デバイスウエーハは基板の表面に光デバイスを構成する窒化ガリウム系化合物等の半導体層を成長させて形成するので、基板として窒化ガリウム系化合物等の半導体層の成長に効果的なサファイアが用いられる。このような光デバイスウエーハはサファイア基板の表面に光デバイスが形成された後においては、サファイア基板は実質的に不要になるため裏面を研削して薄くしている。

特開平１０−３０５４２０号公報

而して、光デバイスウエーハを構成するサファイア基板は、厚みが１００μm以下と薄くなると研削中に外周部から破損する確立が高くなるという問題がある。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、サファイア基板の表面に光デバイスが積層された光デバイスウエーハを破損させることなく薄くすることができる光デバイスウエーハの研削方法を提供することである。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、サファイア基板の表面に光デバイスが形成された光デバイスウエーハの研削方法であって、
光デバイスウエーハの外周面を裏面側から表面側に向けて所定の拡径角度をもって円錐形面に研削する外周面研削工程と、
該外周面研削工程が実施された光デバイスウエーハの裏面を研削して所定の厚みに研削する裏面研削工程と、を含む、
ことを特徴とする光デバイスウエーハの研削方法が提供される。

上記外周面研削工程は、光デバイスウエーハの仕上がり厚みの中央部から表面側に向けて所定の縮径角度をもって円錐形面に研削する工程を含む。
上記所定の拡径角度は、光デバイスウエーハの裏面を基準として８０〜７０度に設定されている。
また、上記所定の縮径角度は、光デバイスウエーハの表面を基準として８０〜７０度に設定されている。

本発明による光デバイスウエーハの研削方法においては、光デバイスウエーハの外周面を裏面側から表面側に向けて所定の拡径角度をもって円錐形面に研削する外周面研削工程を実施した後に、光デバイスウエーハの裏面を研削して所定の厚みに研削する裏面研削工程を実施するので、裏面研削工程においては研削砥石によって研削されるサファイア基板の裏面と外周面（円錐形面）との成す角度が鈍角であるため研削砥石の当たりが緩和され、９０μmの厚みに研削しても破損することがない。

本発明による光デバイスウエーハの加工方法よって分割される光デバイスウエーハの斜視図。 本発明による光デバイスウエーハの加工方法における外周面研削工程を実施するための外周面研削装置の斜視図。 本発明による光デバイスウエーハの加工方法における外周面研削工程の第１の外周面研削工程を示す説明図。 本発明による光デバイスウエーハの加工方法における外周面研削工程の第２の外周面研削工程を示す説明図。 本発明による光デバイスウエーハの加工方法における保護部材貼着工程を示す説明図。 本発明による光デバイスウエーハの加工方法における裏面研削工程を実施するための裏面研削装置の斜視図。 図６に示す裏面研削工程が実施された光デバイスウエーハの要部を拡大して示す説明図。

以下、本発明による光デバイスウエーハの研削方法の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１には、本発明による光デバイスウエーハの加工方法によって分割される光デバイスウエーハ２が示されている。図１に示す光デバイスウエーハ２は、例えば厚みが３００μmの円形のサファイア基板２０の表面２０aに格子状に形成されたストリート２１によって複数の領域が区画され、この区画された領域に複数の発光ダイオード等の光デバイス２２が形成されている。

以下、上記光デバイスウエーハ２を所定の厚みに研削する方法について説明する。
先ず、光デバイスウエーハ２の外周面を裏面側から表面側に向けて所定の拡径角度をもって円錐形面に研削する外周面研削工程を実施する。この外周面研削工程は、図２に示す外周面研削装置３を用いて実施する。図２に示す外周面研削装置３は、被加工物を保持する被加工物保持手段３１と、該被加工物保持手段３１に保持された被加工物の外周面を研削する外周面研削手段３２とを具備している。被加工物保持手段３１は、上面である保持面に載置された被加工物を吸引保持するチャックテーブル３１１と、該チャックテーブル３１１を回転せしめるサーボモータ３１２とからなっている。チャックテーブル３１１の直径は、光デバイスウエーハ２を構成するサファイア基板２０の直径より小さい値に設定されている。上記外周面研削手段３２は、外周面研削砥石３２１と、該外周面研削砥石３２１を回転せしめるサーボモータ３２２と、該サーボモータ３２２を一端に支持しチャックテーブル３１１に保持される被加工物の外周面に対して外周面研削砥石３２１を接離可能に移動せしめる作動アーム３２３とを具備している。外周面研削砥石３２１は、外周面が鼓状に形成され上面および下面からそれぞれ中間部に向けて縮径する第１の研削面３２１aと第２の研削面３２１bとを備えている。なお、第１の研削面３２１aと第２の研削面３２１bは、チャックテーブル３１１に保持される被加工物の外周面をそれぞれ上面および下面を基準として８０〜７０度に研削する傾斜角に設定されている。

上述した外周面研削装置３を用いて上記外周面研削工程を実施するには、図３の(a)に示すようにチャックテーブル３１１の上面である保持面に光デバイスウエーハ２の裏面２０b側を載置し、図示しない吸引手段を作動することによりチャックテーブル３１１上に光デバイスウエーハ２を吸引保持する。従って、チャックテーブル３１１に保持された光デバイスウエーハ２は、表面２０aが上側となる。このようにして、チャックテーブル３１１上に光デバイスウエーハ２を吸引保持したならば、チャックテーブル３１１を矢印３１１aで示す方向に例えば３０００rpmの回転速度で回転するとともに、外周面研削手段３２の外周面研削砥石３２１を矢印３２aで示す方向に例えば１００００rpmの回転速度で回転しつつ第２の研削面３２１bを光デバイスウエーハ２の外周面に接触させて押圧する。この結果、光デバイスウエーハ２の外周面は、図３の(ｂ)に示すように裏面２０b（下面）側から表面２０a（上面）に向けて裏面２０b（下面）を基準として８０〜７０度の拡径角度（α）を持った第１の円錐形面２０１に形成される（第１の外周面研削工程）。この第１の円錐形面２０１は、図示の実施形態においては、光デバイスウエーハ２の仕上がり厚み（例えば９０μm）の中間部（表面２０aから４５μm）の位置まで形成される。

上述した第１の外周面研削工程を実施したならば、光デバイスウエーハ２の外周面を光デバイスウエーハ２の仕上がり厚みの中央部から表面２０a側に向けて所定の縮径角度をもって円錐形面に研削する第２の外周面研削工程を実施する。この第２の外周面研削工程は、図４の(a)に示すようにチャックテーブル３１１を矢印３１１aで示す方向に例えば３０００rpmの回転速度で回転するとともに、外周面研削手段３２の外周面研削砥石３２１を矢印３２aで示す方向に例えば１００００rpmの回転速度で回転しつつ第１の研削面３２１aを光デバイスウエーハ２の外周面に接触させて押圧する。この結果、光デバイスウエーハ２の外周面は、図４の(ｂ)に示すように光デバイスウエーハ２の仕上がり厚みの中央部から表面２０a（上面）側に向けて表面２０a（上面）を基準として８０〜７０度の縮径角度（β）を持った第２の円錐形面２０２に形成される。なお、第２の外周面研削工程を実施しないで、上記第１の外周面研削工程を実施した状態で後述する各工程を実施してもよい。

次に、上記外周面研削工程が実施された光デバイスウエーハ２の裏面２０bを研削して所定の厚みに研削する裏面研削工程を実施するが、サファイア基板２０の表面２０aに形成された光デバイス２２を保護するために、図５の(a)および(b)に示すように光デバイスウエーハ２の表面２０aに保護部材Tを貼着する（保護部材貼着工程）。

上述した保護部材貼着工程を実施したならば、光デバイスウエーハ２の裏面２０bを研削して所定の厚みに研削する裏面研削工程を実施する。この裏面研削工程は、図６に示す裏面研削装置４によって実施する。図６に示す裏面研削装置４は、被加工物を保持するチャックテーブル４１と、該チャックテーブル４１に保持された被加工物を研削する研削手段４２を具備している。チャックテーブル４１は、上面に被加工物を吸引保持し図６において矢印４１aで示す方向に回転せしめられる。研削手段４２は、スピンドルハウジング４２１と、該スピンドルハウジング４２１に回転自在に支持され図示しない回転駆動機構によって回転せしめられる回転スピンドル４２２と、該回転スピンドル４２２の下端に装着されたマウンター４２３と、該マウンター４２３の下面に取り付けられた研削ホイール４２４とを具備している。この研削ホイール４２４は、円板状の基台４２５と、該基台４２５の下面に環状に装着された研削砥石４２６とからなっており、基台４２５がマウンター４２３の下面に締結ボルト４２７によって取り付けられている。

上述した裏面研削装置４を用いて裏面研削工程を実施するには、チャックテーブル４１の上面（保持面）に上述した保護部材貼着工程が実施された光デバイスウエーハ２の保護部材T側を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、チャックテーブル４１上に保護部材Tを介して光デバイスウエーハ２を吸引保持する。従って、チャックテーブル４１上に保護部材Tを介し吸引保持されたウエーハ２は、サファイア基板２０の裏面２０ｂが上側となる。このようにチャックテーブル４１上に光デバイスウエーハ２を吸引保持したならば、チャックテーブル４１を矢印４１aで示す方向に例えば５００ｒｐｍで回転しつつ、研削手段４２の研削ホイール４２４を矢印４２４aで示す方向に例えば１０００ｒｐｍで回転せしめて光デバイスウエーハ２のサファイア基板２０の裏面２０bに研削砥石４２６の下面である研削面を接触せしめ、研削ホイール４２４を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りする。この結果、図７に示すように光デバイスウエーハ２のサファイア基板２０の裏面２０bが所定量(例えば、２１０μm)研削され、所定の厚み(例えば、９０μm)に形成される。

上述した裏面研削工程においては、光デバイスウエーハ２のサファイア基板２０は外周面が裏面２０b側から表面２０aに向けて裏面２０bを基準として８０〜７０度の拡径角度拡径角度（α）を持った第１の円錐形面２０１に形成されているので、研削砥石４２６によって研削されるサファイア基板２０の裏面２０b外周面（第１の円錐形面２０１）との成す角度が鈍角であるため研削砥石４２６の当たりが緩和され、９０μmの厚みに研削しても破損することがない。また、図示の実施形態においては、光デバイスウエーハ２のサファイア基板２０の外周面は、光デバイスウエーハ２の仕上がり厚みの中央部から表面２０a側に向けて表面２０aを基準として８０〜７０度の縮径角度縮径角度（β）を持った第２の円錐形面２０２に形成されているので、表面２０aと第２の円錐形面２０２との成す角度が鈍角に形成され面取りが施された形態であるため、所謂ナイフエッジとはならず欠けの発生やその後の取り扱いが容易となる。

以上のようにして、所定の厚み(例えば、９０μm)に形成された光デバイスウエーハ２は、ストリート２１に沿って個々の光デバイス２２に分割する分割工程に搬送される。

２：光デバイスウエーハ
２０：サファイア基板
３：外周面研削装置
３１：被加工物保持手段
３１１：チャックテーブル
３２：外周面研削手段
３２１：外周面研削砥石
４：裏面研削装置
４１：チャックテーブル
４２：研削手段
４２４：研削ホイール
４２６：研削砥石
T：保護部材

Claims (4)

1. サファイア基板の表面に光デバイスが形成された光デバイスウエーハの研削方法であって、
   光デバイスウエーハの外周面を裏面側から表面側に向けて所定の拡径角度をもって円錐形面に研削する外周面研削工程と、
   該外周面研削工程が実施された光デバイスウエーハの裏面を研削して所定の厚みに研削する裏面研削工程と、を含む、
   ことを特徴とする光デバイスウエーハの研削方法。
2. 外周面研削工程は、光デバイスウエーハの仕上がり厚みの中央部から表面側に向けて所定の縮径角度をもって円錐形面に研削する工程を含む、請求項１記載の光デバイスウエーハの研削方法。
3. 該所定の拡径角度は、光デバイスウエーハの裏面を基準として８０〜７０度に設定されている、請求項１又は２記載の光デバイスウエーハの研削方法。
4. 該所定の縮径角度は、光デバイスウエーハの表面を基準として８０〜７０度に設定されている、請求項２記載の光デバイスウエーハの研削方法。

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