JP2011114018A - 光デバイスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】デバイス層にダメージを与えることなく所定の厚みを有する光デバイスを得ることができる光デバイスの製造方法を提供する。
【解決手段】光デバイスウエーハをストリートに沿って個々の光デバイスに分割する光デバイスの製造方法であって、裏面側から基板20の内部に集光P点を位置付けてストリートに対応する領域に照射し、基板20の内部に変質層210を形成する変質層形成工程と、基板20の表面に光デバイス層を積層し格子状に形成された複数のストリートによって区画された複数の領域に光デバイスを形成することにより光デバイスウエーハを構成する光デバイスウエーハ形成工程と、光デバイスウエーハの表面に保護部材を貼着する保護部材貼着工程と、光デバイスウエーハの基板の裏面を研削して所定の厚みに形成する裏面研削工程と、光デバイスウエーハに外力を付与して光デバイスウエーハをストリートに沿って破断するウエーハ破断工程とを含む。
【選択図】図4
【解決手段】光デバイスウエーハをストリートに沿って個々の光デバイスに分割する光デバイスの製造方法であって、裏面側から基板20の内部に集光P点を位置付けてストリートに対応する領域に照射し、基板20の内部に変質層210を形成する変質層形成工程と、基板20の表面に光デバイス層を積層し格子状に形成された複数のストリートによって区画された複数の領域に光デバイスを形成することにより光デバイスウエーハを構成する光デバイスウエーハ形成工程と、光デバイスウエーハの表面に保護部材を貼着する保護部材貼着工程と、光デバイスウエーハの基板の裏面を研削して所定の厚みに形成する裏面研削工程と、光デバイスウエーハに外力を付与して光デバイスウエーハをストリートに沿って破断するウエーハ破断工程とを含む。
【選択図】図4
Description
本発明は、発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスの製造方法に関する。
光デバイス製造工程においては、略円板形状であるサファイア基板や炭化珪素基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体からなる光デバイス層が積層され格子状に形成された複数のストリートによって区画された複数の領域に発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスを形成して光デバイスウエーハを構成する。そして、光デバイスウエーハをストリートに沿って切断することにより光デバイスが形成された領域を分割して個々の光デバイスを製造している。
上述した光デバイスウエーハのストリートに沿った切断は、通常、ダイサーと呼ばれている切削装置によって行われている。この切削装置は、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を切削するための切削手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的に移動せしめる切削送り手段とを具備している。切削手段は、回転スピンドルと該スピンドルに装着された切削ブレードおよび回転スピンドルを回転駆動する駆動機構を含んでいる。切削ブレードは円盤状の基台と該基台の側面外周部に装着された環状の切れ刃からなっており、切れ刃は例えば粒径3μm程度のダイヤモンド砥粒を電鋳によって基台に固定し厚さ20μm程度に形成されている。
しかるに、光デバイスウエーハを構成するサファイア基板、炭化珪素基板等はモース硬度が高いため、上記切削ブレードによる切断は必ずしも容易ではない。更に、切削ブレードは20μm程度の厚さを有するため、デバイスを区画するストリートとしては幅が50μm程度必要となる。このため、ストリートの占める面積比率が高くなり、生産性が悪いという問題がある。
上述した問題を解消するために、光デバイスウエーハをストリートに沿って分割する方法として、ウエーハに対して吸収性を有するパルスレーザー光線をストリートに沿って照射することにより破断の起点となるレーザー加工溝を形成し、この破断の起点となるレーザー加工溝が形成されたストリートに沿って外力を付与することにより割断する方法が提案されている。(例えば、特許文献1参照。)
しかるに、光デバイスウエーハを構成するサファイア基板の表面に形成されたストリートに沿ってレーザー光線を照射してレーザー加工溝を形成すると、発光ダイオード等の光デバイスの外周がアブレーションされて輝度が低下し、光デバイスの品質が低下するという問題がある。
このような問題を解消するために、光デバイス層としての発光層(エピ層)が形成されていないサファイア基板の裏面側からサファイア基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線を集光点を内部に位置付けてストリートに沿って照射し、サファイア基板の内部にストリートに沿って変質層を形成することにより、サファイア基板を変質層が形成されたストリートに沿って分割するサファイア基板の加工方法が下記特許文献2に開示されている。
上記特許文献2に開示されたウエーハの分割方法おいては、先ずウエーハを所定の厚み(例えば、100μm以下)にするためにウエーハの裏面を研削した後、ウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線をウエーハの裏面側から内部に集光点を合わせてストリートに沿って照射し、ウエーハの内部にストリートに沿って破断の起点となる変質層を形成するが、変質層が光デバイス層としての発光層(エピ層)に達すると光デバイス層がダメージを受け光デバイスの輝度が低下する。このような問題を解消するためには、光デバイス層に達しない範囲で変質層を形成する必要がある。しかるに、ウエーハの厚みが100μm以下という薄い状態において光デバイス層に達しない範囲で変質層を形成することは非常に難しい。
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、光デバイス層にダメージを与えることなく所定の厚みを有する光デバイスを得ることができる光デバイスの製造方法を提供することにある。
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、基板の表面に光デバイス層が積層され格子状に形成された複数のストリートによって区画された複数の領域に光デバイスが形成された光デバイスウエーハをストリートに沿って個々の光デバイスに分割する光デバイスの製造方法であって、
基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線を基板の裏面側から基板の内部に集光点を位置付けてストリートに対応する領域に照射し、基板の内部に基板の表面から所定間隔を置いて裏面側に変質層を形成する変質層形成工程と、
該変質層形成工程が実施された基板の表面に光デバイス層を積層し格子状に形成された複数のストリートによって区画された複数の領域に光デバイスを形成することにより光デバイスウエーハを構成する光デバイスウエーハ形成工程と、
光デバイスウエーハの表面に保護部材を貼着する保護部材貼着工程と、
光デバイスウエーハの基板の裏面を研削して所定の厚みに形成する裏面研削工程と、
裏面研削工程が実施された光デバイスウエーハに外力を付与して光デバイスウエーハを変質層が形成されたストリートに沿って破断し、個々の光デバイスに分割するウエーハ破断工程と、を含む、
ことを特徴とする光デバイスの製造方法が提供される。
基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線を基板の裏面側から基板の内部に集光点を位置付けてストリートに対応する領域に照射し、基板の内部に基板の表面から所定間隔を置いて裏面側に変質層を形成する変質層形成工程と、
該変質層形成工程が実施された基板の表面に光デバイス層を積層し格子状に形成された複数のストリートによって区画された複数の領域に光デバイスを形成することにより光デバイスウエーハを構成する光デバイスウエーハ形成工程と、
光デバイスウエーハの表面に保護部材を貼着する保護部材貼着工程と、
光デバイスウエーハの基板の裏面を研削して所定の厚みに形成する裏面研削工程と、
裏面研削工程が実施された光デバイスウエーハに外力を付与して光デバイスウエーハを変質層が形成されたストリートに沿って破断し、個々の光デバイスに分割するウエーハ破断工程と、を含む、
ことを特徴とする光デバイスの製造方法が提供される。
上記変質層形成工程における基板の表面からの所定間隔は、5〜60μmに設定されている。
上記保護部材貼着工程は環状のフレームに装着された保護部材としての保護テープに光デバイスウエーハの表面を貼着し、該保護テープに光デバイスウエーハの表面を貼着した状態で上記裏面研削工程およびウエーハ破断工程を実施する。
上記ウエーハ破断工程を実施した後に、光デバイスウエーハの基板の裏面を研削して変質層を除去する変質層除去工程を実施する。
上記保護部材貼着工程は環状のフレームに装着された保護部材としての保護テープに光デバイスウエーハの表面を貼着し、該保護テープに光デバイスウエーハの表面を貼着した状態で上記裏面研削工程とウエーハ破断工程および変質層除去工程を実施する。
上記保護部材貼着工程は環状のフレームに装着された保護部材としての保護テープに光デバイスウエーハの表面を貼着し、該保護テープに光デバイスウエーハの表面を貼着した状態で上記裏面研削工程およびウエーハ破断工程を実施する。
上記ウエーハ破断工程を実施した後に、光デバイスウエーハの基板の裏面を研削して変質層を除去する変質層除去工程を実施する。
上記保護部材貼着工程は環状のフレームに装着された保護部材としての保護テープに光デバイスウエーハの表面を貼着し、該保護テープに光デバイスウエーハの表面を貼着した状態で上記裏面研削工程とウエーハ破断工程および変質層除去工程を実施する。
本発明においては、変質層形成工程は基板の表面に光デバイス層を形成して光デバイスを形成する前に実施するので、レーザー光線により光デバイス層がダメージを受けることはない。また、変質層形成工程は、光デバイスウエーハを構成する基板の裏面を研削して所定の厚みに形成する前の厚い状態で実施するので、レーザー光線の集光点を所望の位置に容易に位置付けることができる。
また、本発明においては、変質層形成工程を実施した後に裏面研削工程を実施して光デバイスウエーハの厚みを所定の厚みに形成し、光デバイスウエーハを変質層が形成されたストリートに沿って破断するので、変質層の厚みを最小限に抑えることができ生産性が向上する。
また、本発明においては、変質層形成工程を実施した後に裏面研削工程を実施して光デバイスウエーハの厚みを所定の厚みに形成し、光デバイスウエーハを変質層が形成されたストリートに沿って破断するので、変質層の厚みを最小限に抑えることができ生産性が向上する。
以下、本発明による光デバイスの製造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の製造方法における製造過程で製造される光デバイスウエーハの斜視図が示されている。図1に示す光デバイスウエーハ2は、例えば厚みが430μmの基板20の表面に窒化物半導体からなる光デバイス層としての発光層(エピ層)21が5〜10μmの厚みで積層されている。そして、発光層(エピ層)21が格子状に形成された複数のストリート22によって区画された複数の領域に発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイス23が形成されている。なお、光デバイスウエーハ2を構成する基板20の外周には結晶方位を表すノッチ201が形成されている。以下、この光デバイスウエーハ2を製造する方法について説明する。
図2には、光デバイスウエーハ2を構成する基板20の斜視図が示されている。図2に示す基板20は、厚みが例えば430μmの円板状に形成されたサファイア基板からなり、その外周には結晶方位を表すノッチ201が形成されている。
図2に示すサファイア基板20の表面に複数の光デバイス23を形成して光デバイスウエーハ2を製造するに際し、先ず基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線を基板の裏面側から基板の内部に集光点を位置付けてストリートに対応する領域に照射し、基板の内部に基板の表面から所定間隔を置いて裏面側に変質層を形成する変質層形成工程を実施する。この変質層形成工程は、図3に示すレーザー加工装置3を用いて実施する。図3に示すレーザー加工装置3は、被加工物を保持するチャックテーブル31と、該チャックテーブル31上に保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段32と、チャックテーブル31上に保持された被加工物を撮像する撮像手段33を具備している。チャックテーブル31は、被加工物を吸引保持するように構成されており、図示しない加工送り手段によって図3において矢印Xで示す加工送り方向に移動せしめられるとともに、図示しない割り出し送り手段によって図3において矢印Yで示す割り出し送り方向に移動せしめられるようになっている。
上記レーザー光線照射手段32は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング321を含んでいる。ケーシング321内には図示しないパルスレーザー光線発振器や繰り返し周波数設定手段を備えたパルスレーザー光線発振手段が配設されている。上記ケーシング321の先端部には、パルスレーザー光線発振手段から発振されたパルスレーザー光線を集光するための集光器322が装着されている。なお、レーザー光線照射手段32は、集光器322によって集光されるパルスレーザー光線の集光点位置を調整するための集光点位置調整手段(図示せず)を備えている。
上記レーザー光線照射手段32を構成するケーシング321の先端部に装着された撮像手段33は、図示の実施形態においては可視光線によって撮像する撮像素子(CCD)等で構成されており、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。なお、図示しない制御手段のメモリには、上記図1に示す光デバイス23を構成する基板20の表面に格子状に形成される複数のストリート22の座標値(設計値)が格納されている。
上述したレーザー加工装置3を用いて上記変質層形成工程を実施するには、図3に示すようにチャックテーブル31上にサファイア基板20の表面20a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、サファイア基板20をチャックテーブル31上に保持する(ウエーハ保持工程)。従って、チャックテーブル31に保持されたサファイア基板20は、裏面20bが上側となる。
上述したウエーハ保持工程を実施したならば、サファイア基板20を吸引保持したチャックテーブル31は、図示しない加工送り手段によって撮像手段33の直下に位置付けられる。チャックテーブル31が撮像手段33の直下に位置付けられると、撮像手段33および図示しない制御手段によってサファイア基板20が所定の座標値に位置付けられているか否かのアライメント作業を実行する。即ち、撮像手段33は、サファイア基板20の外周に形成されたノッチ201を撮像し、その画像信号を図示しない制御手段に送る。そして、図示しない制御手段は、撮像手段33から送られた画像信号に基づいてノッチ201が所定の座標値に位置しているか否かを判定し、ノッチ201が所定の座標値に位置していない場合には、チャックテーブル31を回動してノッチ201を所定の座標値に位置付けるように調整する(アライメント工程)。
以上のようにしてアライメント工程を実施したならば、図4の(a)で示すようにチャックテーブル31をレーザー光線照射手段32の集光器322が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定のストリート22の一端(図4の(a)において左端)に対応する座標値をレーザー光線照射手段32の集光器322の直下に位置付ける。そして、集光器322から照射されるパルスレーザー光線の集光点Pをサファイア基板20の表面20a(下面)から例えば55μm上側の位置に合わせる。この集光器322から照射されるパルスレーザー光線の集光点Pをサファイア基板20の所定位置に位置付けるためには、例えば特開2009−63446号公報に記載されているチャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置検出装置を用いてチャックテーブル31に保持されたサファイア基板20の上面の高さ位置を検出し、検出されたサファイア基板20の上面の高さ位置を基準として図示しない集光点位置調整手段を作動することによりパルスレーザー光線の集光点Pを所定位置に位置付ける。次に、集光器322からサファイア基板20に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル31を図4の(a)において矢印X1で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる。そして、図4の(b)で示すようにレーザー光線照射手段32の集光器322の照射位置にストリート22の他端(図4の(b)において右端)に対応する座標値に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル31の移動を停止する。この結果、サファイア基板20には、図4の(b)および図4の(c)に示すように内部にストリート22と対応する領域に沿って連続した変質層210が形成される(変質層形成工程)。この変質層210は、サファイア基板20の表面20a(下面)より裏面20b(上面)側に形成される。上述した変質層形成工程を光デバイスウエーハ2に形成された全てのストリート22に対応する領域に沿って実施する。
上記の変質層形成工程における加工条件は、例えば次のように設定されている。
光源 :Ybレーザー:イッテリビウムドープトファイバーレーザー
波長 :1045nmのパルスレーザー
繰り返し周波数 :100kHz
平均出力 :0.3W
集光スポット径 :φ1〜1.5μm
加工送り速度 :400mm/秒
光源 :Ybレーザー:イッテリビウムドープトファイバーレーザー
波長 :1045nmのパルスレーザー
繰り返し周波数 :100kHz
平均出力 :0.3W
集光スポット径 :φ1〜1.5μm
加工送り速度 :400mm/秒
上記加工条件によって上述した変質層形成工程を実施すると、パルスレーザー光線の集光点Pを中心として上下方向に50μm程度の変質層210が形成される。従って、上述した変質層形成工程を実施することにより、サファイア基板20の表面20a(下面)から30μmの位置より裏面20b(上面)側に50μm程度の変質層210が形成される。なお、サファイア基板20の内部に形成される変質層210は、サファイア基板20の表面20aから5〜60μmの位置より裏面20b側に形成することが望ましい。このように、変質層形成工程においては、サファイア基板20の表面に発光層(エピ層)21を形成して光デバイス23を形成する前に実施するので、レーザー光線により発光層(エピ層)21がダメージを受けることはない。また、変質層形成工程は、光デバイスウエーハ2を構成するサファイア基板20を後述するように裏面を研削して所定の厚みに形成する前の厚い状態(例えば430μm)で実施するので、パルスレーザー光線の集光点Pを所望の位置に容易に位置付けることができる。
次に、上述した変質層形成工程が実施されたサファイア基板20の表面20aに光デバイス層を積層し格子状に形成された複数のストリートによって区画された複数の領域に光デバイスを形成することにより光デバイスウエーハを構成する光デバイスウエーハ形成工程を実施する。この光デバイスウエーハ形成工程は、例えば特許第3449201号公報に開示されている方法によって実施することができる。このようにして光デバイスウエーハ形成工程を実施することにより、図5の(a)および(b)に示すように、上述した変質層形成工程が実施されたサファイア基板20の表面20aに光デバイス層としての発光層(エピ層)21が積層され格子状に形成された複数のストリート22によって区画された複数の領域に光デバイス23が形成された光デバイスウエーハ2が製造される。このように構成された光デバイスウエーハ2のサファイア基板20の内部には、格子状に形成された複数のストリート22に沿って変質層210が形成されている。
上述した光デバイスウエーハ形成工程を実施したならば、光デバイスウエーハの表面に形成された光デバイスを保護するために、光デバイスウエーハの表面に保護部材を貼着する保護部材貼着工程を実施する。即ち、図6に示すように金属材によって形成された環状のフレーム4に装着された保護部材としての保護テープ40の表面に光デバイスウエーハ2の表面2aを貼着する。なお、上記保護テープ40は、図示の実施形態においては厚さが100μmのポリ塩化ビニル(PVC)からなるシート基材の表面にアクリル樹脂系の糊が厚さ5μm程度塗布されている。この糊は紫外線を照射することによって粘着力が低下する性質を有するものが用いられている。
上述した保護部材貼着工程を実施することにより光デバイスウエーハ2の表面2aを環状のフレーム4に装着された保護テープ40に貼着したならば、光デバイスウエーハの裏面を研削して所定の厚みに形成する裏面研削工程を実施する。この裏面研削工程は、図7に示す研削装置5を用いて実施する。図7に示す研削装置5は、被加工物を保持するチャックテーブル51と、該チャックテーブル51に保持された被加工物を研削するための研削砥石521を備えた研削工具52を具備している。なお、チャックテーブル51は、被加工物を保持する中央部が高く形成され、外周部が中央部より低く形成されている。このように構成された研削装置5を用いて上記裏面研削工程を実施するには、図7に示すように研削装置5のチャックテーブル51上に上述した変質層形成工程が実施された光デバイスウエーハ2の保護テープ40側を載置するとともに、環状のフレーム4をチャックテーブル51の外周部に載置し、図示しない吸引手段を作動することによってチャックテーブル51上に光デバイスウエーハ2および環状のフレーム4を吸引保持する。従って、チャックテーブル51上に保持された光デバイスウエーハ2は、サファイア基板20の裏面20bが上側となる。このようにして、チャックテーブル51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51を例えば500rpmで回転しつつ、研削工具52を例えば1000rpmで回転せしめて光デバイスウエーハ2を構成するサファイア基板20の裏面20bに接触するとともに、所定量研削送りする。この結果、サファイア基板20の裏面20bが研削されて、光デバイスウエーハ2を構成するサファイア基板20は所定の厚み(例えば80μm)に形成される。この結果、光デバイスウエーハ2を構成するサファイア基板20の裏面20bには、図8に示すように変質層210が露出せしめられる。このように、上述した変質層形成工程を実施した後に裏面研削工程を実施してウエーハの厚みを所定の厚みに形成するので、変質層の厚みを最小限に抑えることができ生産性が向上する。
上述した裏面研削工程を実施したならば、光デバイスウエーハに外力を付与してウエーハを変質層が形成されたストリートに沿って破断し、個々の光デバイスに分割するウエーハ破断工程を実施する。このウエーハ破断工程は、図9に示すウエーハ破断装置6を用いて実施する。図9に示すウエーハ破断装置6は、基台61と、該基台61上に矢印Yで示す方向に移動可能に配設された移動テーブル62を具備している。基台61は矩形状に形成され、その両側部上面には矢印Yで示す方向に2本の案内レール611、612が互いに平行に配設されている。この2本の案内レール611、612上に移動テーブル62が移動可能に配設されている。移動テーブル62は、移動手段63によって矢印Yで示す方向に移動せしめられる。移動テーブル62上には、上記環状のフレーム4を保持するフレーム保持手段64が配設されている。フレーム保持手段64は、円筒状の本体641と、該本体641の上端に設けられた環状のフレーム保持部材642と、該フレーム保持部材642の外周に配設された固定手段としての複数のクランプ643とからなっている。このように構成されたフレーム保持手段64は、フレーム保持部材642上に載置された環状のフレーム4をクランプ643によって固定する。また、図9に示すウエーハ破断装置6は、上記フレーム保持手段64を回動せしめる回動手段65を具備している。この回動手段65は、上記移動テーブル62に配設されたパルスモータ651と、該パルスモータ651の回転軸に装着されたプーリ652と、該プーリ652と円筒状の本体641に捲回された無端ベルト653とからなっている。このように構成された回動手段65は、パルスモータ651を駆動することにより、プーリ652および無端ベルト653を介してフレーム保持手段64を回動せしめる。
図9に示すウエーハ破断装置6は、上記環状のフレーム保持部材642に保持された環状のフレーム4に保護テープ40を介して支持されている光デバイスウエーハ2にストリート22と直交する方向に引張力を作用せしめる張力付与手段66を具備している。張力付与手段66は、環状のフレーム保持部材64内に配置されている。この張力付与手段66は、矢印Y方向と直交する方向に長い長方形の保持面を備えた第1の吸引保持部材661と第2の吸引保持部材662を備えている。第1の吸引保持部材661には複数の吸引孔661aが形成されており、第2の吸引保持部材662には複数の吸引孔662aが形成されている。複数の吸引孔661aおよび662aは、図示しない吸引手段に連通されている。また、第1の吸引保持部材661と第2の吸引保持部材662は、図示しない移動手段によって矢印Y方向にそれぞれ移動せしめられるようになっている。
図9に示すウエーハ破断装置6は、上記環状のフレーム保持部材642に保持された環状のフレーム4に保護テープ40を介して支持されている光デバイスウエーハ2のストリート22を検出するための検出手段67を具備している。検出手段67は、基台61に配設されたL字状の支持柱671に取り付けられている。この検出手段67は、光学系および撮像素子(CCD)等で構成されており、上記張力付与手段66の上方位置に配置されている。このように構成された検出手段67は、上記環状のフレーム保持部材642に保持された環状のフレーム4に保護テープ40を介して支持されている光デバイスウエーハ2のストリート22を撮像し、これを電気信号に変換して図示しない制御手段に送る。
上述したウエーハ破断装置6を用いて実施するウエーハの破断について、図10を参照して説明する。
変質層形成工程が実施されている光デバイスウエーハ2を保護テープ40を介して支持する環状のフレーム4を、図10の(a)に示すようにフレーム保持部材642上に載置し、クランプ643によってフレーム保持部材642に固定する。次に、移動手段63を作動して移動テーブル62を矢印Yで示す方向(図9参照)に移動し、図10の(a)に示すように光デバイスウエーハ2に所定方向に形成された1本のストリート22(図示の実施形態においては最左端のストリート)が張力付与手段66を構成する第1の吸引保持部材661の保持面と第2の吸引保持部材662の保持面との間に位置付ける。このとき、検出手段67によってストリート22を撮像し、第1の吸引保持部材661の保持面と第2の吸引保持部材662の保持面との位置合わせを行う。このようにして、1本のストリート22が第1の吸引保持部材661の保持面と第2の吸引保持部材662の保持面との間に位置付けられたならば、図示しない吸引手段を作動し吸引孔661aおよび662bに負圧を作用せしめることにより、第1の吸引保持部材661の保持面と第2の吸引保持部材662の保持面上に保護テープ40を介して光デバイスウエーハ2を吸引保持する(保持工程)。
変質層形成工程が実施されている光デバイスウエーハ2を保護テープ40を介して支持する環状のフレーム4を、図10の(a)に示すようにフレーム保持部材642上に載置し、クランプ643によってフレーム保持部材642に固定する。次に、移動手段63を作動して移動テーブル62を矢印Yで示す方向(図9参照)に移動し、図10の(a)に示すように光デバイスウエーハ2に所定方向に形成された1本のストリート22(図示の実施形態においては最左端のストリート)が張力付与手段66を構成する第1の吸引保持部材661の保持面と第2の吸引保持部材662の保持面との間に位置付ける。このとき、検出手段67によってストリート22を撮像し、第1の吸引保持部材661の保持面と第2の吸引保持部材662の保持面との位置合わせを行う。このようにして、1本のストリート22が第1の吸引保持部材661の保持面と第2の吸引保持部材662の保持面との間に位置付けられたならば、図示しない吸引手段を作動し吸引孔661aおよび662bに負圧を作用せしめることにより、第1の吸引保持部材661の保持面と第2の吸引保持部材662の保持面上に保護テープ40を介して光デバイスウエーハ2を吸引保持する(保持工程)。
上述した保持工程を実施したならば、張力付与手段66を構成する図示しない移動手段を作動し、第1の吸引保持部材661と第2の吸引保持部材662を図10の(b)に示すように互いに離反する方向に移動せしめる。この結果、第1の吸引保持部材661の保持面と第2の吸引保持部材662の保持面との間に位置付けられたストリート22には、ストリート22と直交する方向に引張力が作用し、光デバイスウエーハ2はサファイア基板20に形成された変質層210が破断の起点となってストリート22に沿って破断される(破断工程)。この破断工程を実施することにより、保護テープ40は僅かに伸びる。この破断工程においては、光デバイスウエーハ2はストリート22に沿って変質層210が形成され強度が低下せしめられているので、第1の吸引保持部材661と第2の吸引保持部材662を互いに離反する方向に0.5mm程度移動することにより、光デバイスウエーハ2をサファイア基板20に形成された変質層210が破断の起点となってストリート22に沿って破断することができる。
上述したように所定方向に形成された1本のストリート22に沿って破断する破断工程を実施したならば、上述した第1の吸引保持部材661および第2の吸引保持部材662による光デバイスウエーハ2の吸引保持を解除する。次に、移動手段63を作動して移動テーブル62を矢印Yで示す方向(図9参照)にストリート22の間隔に相当する分だけ移動し、上記破断工程を実施したストリート22の隣のストリート22が張力付与手段66を構成する第1の吸引保持部材661の保持面と第2の吸引保持部材662の保持面との間に位置付ける。そして、上記保持工程および破断工程を実施する。
以上のようにして、所定方向に形成された全てのストリート22に対して上記保持工程および破断工程を実施したならば、回動手段65を作動してフレーム保持手段64を90度回動せしめる。この結果、フレーム保持手段64のフレーム保持部材642に保持された光デバイスウエーハ2も90度回動することになり、所定方向に形成され上記破断工程が実施されたストリート22と直交する方向に形成されたストリート22が第1の吸引保持部材661の保持面と第2の吸引保持部材662の保持面と平行な状態に位置付けられる。次に、上記破断工程が実施されたストリート22と直交する方向に形成された全てのストリート22に対して上述し保持工程および破断工程を実施することにより、光デバイスウエーハ2はストリート22に沿って個々の光デバイス23に分割される。
上述したウエーハ破断工程を実施したならば、光デバイスウエーハの裏面を研削して変質層を除去する変質層除去工程を実施する。この変質層除去工程は、上記図7に示す研削装置5を用いて実施する。即ち、図11に示すように研削装置5のチャックテーブル51上に上述したウエーハ破断工程が実施された光デバイスウエーハ2(個々の光デバイス23に分割されている)の保護テープ40側を載置するとともに、環状のフレーム4をチャックテーブル51の外周部に載置し、図示しない吸引手段を作動することによってチャックテーブル51上に光デバイスウエーハ2および環状のフレーム4を吸引保持する。従って、チャックテーブル51上に保持された光デバイスウエーハ2は、サファイア基板20の裏面20bが上側となる。このようにして、チャックテーブル51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51を例えば500rpmで回転しつつ、研削工具52を例えば1000rpmで回転せしめて光デバイスウエーハ2を構成するサファイア基板20の裏面20bに接触するとともに、上記変質層210を除去する位置まで所定量研削送りする。この結果、光デバイスウエーハ2を構成するサファイア基板20の裏面20bが研削されて、図12に示すように個々に分割された光デバイス23の側面に残留していた変質層210が除去せしめられる。このように、個々に分割された光デバイス23の側面に残留していた変質層210が除去されることにより、光デバイス23の輝度の向上を図ることができる。
上述した変質層除去工程を実施したならば、個々の光デバイスに分割された光デバイスウエーハの裏面を環状のフレームに装着された保護テープの表面に貼着するとともに、光デバイスウエーハの表面が貼着されている上記保護テープ40を剥離して上記環状のフレーム4を除去するウエーハ移し替え工程を実施する。このウエーハ移し替え工程は、図13の(a)に示すように環状のフレーム4に装着された保護テープ40(個々の光デバイス23に分割された光デバイスウエーハ2が貼着されている)に紫外線照射器400から紫外線を照射する。この結果、保護テープ40の粘着糊が硬化して粘着力が低下せしめられる。次に、図13の(b)に示すように環状のフレーム4に装着された保護テープ40に貼着されている光デバイスウエーハ2を構成するサファイア基板20の裏面20b(図13の(b)において上面)に環状のフレーム4aに装着された保護テープ40aの表面(図13の(b)において下面)を貼着する。なお、環状のフレーム4aおよび保護テープ40aは、上記環状のフレーム4および保護テープ40と実質的に同一の構成でよい。次に、図13の(c)に示すように保護テープ30に表面が貼着されている光デバイスウエーハ2(個々の光デバイス22に分割されている)を保護テープ40から剥離する。このとき、図13の(a)に示すように保護テープ40には紫外線が照射され保護テープ40の粘着糊が硬化して粘着力が低下せしめられているので、光デバイスウエーハ2(個々の光デバイス22に分割されている)を保護テープ40から容易に剥離することができる。そして、保護テープ40を装着した環状のフレーム4を除去することにより、図13の(d)に示すように環状のフレーム4aに装着された保護テープ40aの表面に個々のデバイスに分割された光デバイスウエーハ2が移し替えられたことになる。このようにウエーハ移し替え工程は、環状のフレーム4に装着された保護テープ40にウエーハの表面を貼着した状態で、上記裏面研削工程とウエーハ破断工程および変質層除去工程を実施し、光デバイスウエーハ2を個々のデバイス22に分割した後に実施するので、光デバイスウエーハ2が割れることなく表裏を反転して環状のフレーム4aに装着された保護テープ40aに張り替えることができる。従って、個々の光デバイス23に分割された光デバイスウエーハ2を環状のフレーム4aに装着された保護テープ40aに張り替えた状態で、光デバイス23の導通テストを実施することができる。
上述したようにウエーハ移し替え工程を実施したならば、環状のフレームに装着された保護テープの表面に貼着されている個々に分割された光デバイスを保護テープから剥離してピックアップするピックアップ工程を実施する。このピックアップ工程は、図14に示すピックアップ装置7を用いて実施する。図14に示すピックアップ装置7は、上記環状のフレーム4aを保持するフレーム保持手段71と、該フレーム保持手段71に保持された環状のフレーム4aに装着された保護テープ40aを拡張するテープ拡張手段72と、ピックアップコレット73を具備している。フレーム保持手段71は、環状のフレーム保持部材711と、該フレーム保持部材711の外周に配設された固定手段としての複数のクランプ712とからなっている。フレーム保持部材711の上面は環状のフレーム4aを載置する載置面711aを形成しており、この載置面711a上に環状のフレーム4aが載置される。そして、載置面711a上に載置された環状のフレーム4aは、クランプ712によってフレーム保持部材711に固定される。このように構成されたフレーム保持手段71は、テープ拡張手段72によって上下方向に進退可能に支持されている。
テープ拡張手段72は、上記環状のフレーム保持部材711の内側に配設される拡張ドラム721を具備している。この拡張ドラム721は、環状のフレーム4aの内径より小さく該環状のフレーム4aに装着された光デバイスウエーハ2(個々の光デバイス23に分割されている)の外径より大きい内径および外径を有している。また、拡張ドラム721は、下端に支持フランジ722を備えている。図示の実施形態におけるテープ拡張手段72は、上記環状のフレーム保持部材711を上下方向に進退可能な支持手段723を具備している。この支持手段723は、上記支持フランジ722上に配設された複数のエアシリンダ723aからなっており、そのピストンロッド723bが上記環状のフレーム保持部材711の下面に連結される。このように複数のエアシリンダ723aからなる支持手段723は、図15の(a)に示すように環状のフレーム保持部材711を載置面711aが拡張ドラム721の上端と略同一高さとなる基準位置と、図15の(b)に示すように拡張ドラム721の上端より所定量下方の拡張位置の間を上下方向で移動せしめる。
以上のように構成されたピックアップ装置7を用いて実施するピックアップ工程について図15を参照して説明する。即ち、光デバイスウエーハ2(個々のデバイスに分割されている)が貼着されている保護テープ40aが装着された環状のフレーム4aを、図15の(a)に示すようにフレーム保持手段71を構成するフレーム保持部材711の載置面711a上に載置し、クランプ712によってフレーム保持部材711に固定する(フレーム保持工程)。このとき、フレーム保持部材711は図15の(a)に示す基準位置に位置付けられている。次に、テープ拡張手段72を構成する支持手段723としての複数のエアシリンダ723aを作動して、環状のフレーム保持部材711を図15の(b)に示す拡張位置に下降せしめる。従って、フレーム保持部材711の載置面711a上に固定されている環状のフレーム3aも下降するため、図15の(b)に示すように環状のフレーム4aに装着された保護テープ40aは拡張ドラム721の上端縁に接して拡張せしめられる(テープ拡張工程)。この結果、保護テープ40aに貼着されている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23に分割されているので、個々のデバイス23間が広がり、間隔Sが形成される。この状態で、ピックアップコレット73を作動して光デバイス23の表面(上面)を吸着保持し、保護テープ40aから剥離してピックアップする。このとき、図15の(b)に示すように保護テープ40aの下側から突き上げ針74によってデバイス23を突き上げることにより、光デバイス23を保護テープ40aから容易に剥離することができる。この突き上げ針74は光デバイス22の裏面に作用して突き上げるので、光デバイス23の表面を損傷させることはない。なお、ピックアップ工程においては、上述したように個々の光デバイス23間の隙間Sが広げられているので、隣接する光デバイス23と接触することなく容易にピックアップすることができる。このようにピックアップコレット73によってピックアップされる光デバイス23は表面(上面)が吸着保持されるので、その後光デバイス23の表裏を反転する必要がない。
以上、本発明を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で種々の変形は可能である。例えば、上述した実施形態においてはウエーハ破断工程として破断の起点となる変質層が形成されたストリートと直交する方向に引張力が作用し、ウエーハを変質層が形成されたストリートに沿って破断する例を示したが、ウエーハ破断工程としては例えば特開2006−107273号公報や特開2006−128211号公報に開示されているようにストリートに沿って強度が低下せしめられたウエーハにストリートに沿って曲げ応力を作用せしめてウエーハをストリートに沿って破断する方法等、他の破断方法を用いてもよい。
2:光デバイスウエーハ
20:サファイア基板
21:デバイス層としての発光層(エピ層)
3:レーザー加工装置
31:レーザー加工装置のチャックテーブル
32:レーザー光線照射手段
322:集光器
4:環状のフレーム
40:保護テープ
5:研削装置
51:研削装置のチャックテーブル
52:研削工具
6:ウエーハ破断装置
66:張力付与手段
7:ピックアップ装置
82:テープ拡張手段
73:ピックアップコレット
20:サファイア基板
21:デバイス層としての発光層(エピ層)
3:レーザー加工装置
31:レーザー加工装置のチャックテーブル
32:レーザー光線照射手段
322:集光器
4:環状のフレーム
40:保護テープ
5:研削装置
51:研削装置のチャックテーブル
52:研削工具
6:ウエーハ破断装置
66:張力付与手段
7:ピックアップ装置
82:テープ拡張手段
73:ピックアップコレット
Claims (5)
- 基板の表面に光デバイス層が積層され格子状に形成された複数のストリートによって区画された複数の領域に光デバイスが形成された光デバイスウエーハをストリートに沿って個々の光デバイスに分割する光デバイスの製造方法であって、
基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線を基板の裏面側から基板の内部に集光点を位置付けてストリートに対応する領域に照射し、基板の内部に基板の表面から所定間隔を置いて裏面側に変質層を形成する変質層形成工程と、
該変質層形成工程が実施された基板の表面に光デバイス層を積層し格子状に形成された複数のストリートによって区画された複数の領域に光デバイスを形成することにより光デバイスウエーハを構成する光デバイスウエーハ形成工程と、
光デバイスウエーハの表面に保護部材を貼着する保護部材貼着工程と、
光デバイスウエーハの基板の裏面を研削して所定の厚みに形成する裏面研削工程と、
裏面研削工程が実施された光デバイスウエーハに外力を付与して光デバイスウエーハを変質層が形成されたストリートに沿って破断し、個々の光デバイスに分割するウエーハ破断工程と、を含む、
ことを特徴とする光デバイスの製造方法。 - 該変質層形成工程における基板の表面からの所定間隔は、5〜60μmに設定されている、請求項1記載の光デバイスの製造方法。
- 該保護部材貼着工程は環状のフレームに装着された保護部材としての保護テープに光デバイスウエーハの表面を貼着し、該保護テープに光デバイスウエーハの表面を貼着した状態で上記裏面研削工程およびウエーハ破断工程を実施する、請求項1又は2記載の光デバイスの製造方法。
- 該ウエーハ破断工程を実施した後に、光デバイスウエーハの基板の裏面を研削して変質層を除去する変質層除去工程を実施する、請求項1又は2記載の光デバイスの製造方法。
- 該保護部材貼着工程は環状のフレームに装着された保護部材としての保護テープに光デバイスウエーハの表面を貼着し、該保護テープに光デバイスウエーハの表面を貼着した状態で上記裏面研削工程とウエーハ破断工程および変質層除去工程を実施する、請求項4の光デバイスの製造方法。
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