JP2011129820A - 光デバイスウエーハの加工方法 - Google Patents

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Yohei Gokita
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Abstract

【課題】湾曲することなく所定の厚みに形成することができる光デバイスウエーハの加工方法を提供する。
【解決手段】基板の表面に光デバイス層が積層され複数の光デバイスが形成された光デバイスウエーハを、所定の厚みに形成する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表面に保護部材を貼着する保護部材貼着工程と、保護部材が貼着された光デバイスウエーハの保護部材側をチャックテーブル上に保持し、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研削工程と、研削工程が実施された光デバイスウエーハの基板の裏面を研磨する研磨工程とを含み、研磨工程は研削工程において光デバイスウエーハの基板の裏面に生成された研削歪を僅かに残存させて基板の裏面を平坦になるように仕上げる。
【選択図】図４

Description

本発明は、基板の表面に光デバイス層が積層され複数の光デバイスが形成された光デバイスウエーハを所定の厚みに形成するウエーハの加工方法に関する。
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。（例えば、特許文献１参照。）
ウエーハは、個々のデバイスに分割される前にその裏面を研削装置によって研削して所定の厚みに形成されている。ウエーハの裏面の研削は、通常、ダイヤモンド砥粒をメタルボンドやビトリファイドボンドの如き適宜のボンドで固着して形成した研削砥石を、回転しつつウエーハの裏面に押圧せしめることによって遂行されている。このような研削方式によってウエーハの裏面を研削すると、ウエーハの裏面に研削歪が生成され、これによって個々に分割されたデバイスの抗折強度が低減する。
上述したように研削されたウエーハの裏面に生成される研削歪を除去する対策として、研削されたウエーハの裏面を湿式または乾式研磨することにより、ウエーハの裏面に生成された研削歪を除去する方法が下記特許文献２および特許文献３に開示されている。
特許第２８５９４７８号 特開平８−９９２６５号公報 特開２００２−２８３２１１号公報
而して、光デバイスウエーハの裏面を研磨して鏡面に仕上げると、光デバイスウエーハは裏面側が凹状に湾曲する。このように湾曲した光デバイスウエーハを切削加工やレーザー加工によって個々の光デバイスに分割すると、光デバイスの外周に欠けが生じて品質を低下させるという問題がある。特に、湾曲した光デバイスウエーハをレーザー加工によって個々の光デバイスに分割する場合は、レーザー光線の集光点を光デバイスウエーハの所望の位置に位置付けることができず不完全に分割されるという問題がある。
一方、研削された光デバイスウエーハの裏面を研磨しない場合には、光デバイスウエーハは裏面側が凸状に湾曲し、これを切削加工やレーザー加工すると上述した問題が生ずる。
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、湾曲することなく所定の厚みに形成することができる光デバイスウエーハの加工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複数の光デバイスが形成された光デバイスウエーハを、所定の厚みに形成する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表面に保護部材を貼着する保護部材貼着工程と、
該保護部材が貼着された光デバイスウエーハの保護部材側をチャックテーブル上に保持し、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研削工程と、
該研削工程が実施された光デバイスウエーハの基板の裏面を研磨する研磨工程と、を含み、
該研磨工程は、該研削工程において光デバイスウエーハの基板の裏面に生成された研削歪を僅かに残存させて基板の裏面を平坦になるように仕上げる、
ことを特徴とする光デバイスウエーハの加工方法が提供される。
上記研磨工程は、研削歪を０．１μmの厚みで残存させることが望ましい。
本発明による光デバイスウエーハの加工方法においては、研削工程において光デバイスウエーハの基板の裏面に生成された研削歪を僅かに残存させて基板の裏面を平坦になるように仕上げるので、光デバイスウエーハを湾曲させることなく所定の厚みに形成することができる。従って、次工程である分割工程において光デバイスウエーハを個々の光デバイスに分割する際に、光デバイスの外周に欠けが生ずることはなく、特に、光デバイスウエーハをレーザー加工によって個々の光デバイスに分割する場合は、レーザー光線の集光点を光デバイスウエーハの所望の位置に位置付けることができ、不完全に分割されるという問題を解消することができる。
本発明による光デバイスウエーハの加工方法によって加工される光デバイスウエーハの斜視図および要部拡大断面図。 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研削工程の説明図。 本発明による光デバイスウエーハの加工方法における研削工程が実施された光デバイスウエーハの要部拡大断面図。 本発明による光デバイスウエーハの加工方法における研磨工程の説明図。 本発明による光デバイスウエーハの加工方法における研磨工程が実施された光デバイスウエーハの要部拡大断面図。
以下、本発明による光デバイスウエーハの加工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の(a)および(b)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加工される光デバイスウエーハの斜視図および要部を拡大して示す断面図が示されている。図１の(a)および(b)に示す光デバイスウエーハ２は、例えば厚みが４００μmのサファイア基板２０の表面２０aにn型窒化物半導体層２１１およびp型窒化物半導体層２１２とからなる光デバイス層（エピ層）２１が例えば１０μｍの厚みで積層されている。そして、光デバイス層（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。以下、この光デバイスウエーハ２を所定の厚みに形成する光デバイスウエーハの加工方法について説明する。
先ず、光デバイスウエーハ２を構成するサファイア基板２０の表面２０aに形成された光デバイス２３を保護するために、光デバイスウエーハ２の表面２a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２に示すように光デバイスウエーハ２の表面２aに保護部材としての保護テープ３を貼着する。なお、保護テープ３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。
光デバイスウエーハ２の表面２aに保護部材としての保護テープ３を貼着したならば、光デバイスウエーハ２の基板２０の裏面を研削して所定の厚みに形成する研削工程を実施する。この研削工程は、図３の(a)に示す研削装置４を用いて実施する。図３の(a)に示す研削装置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３の(a)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、円環状の基台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。
上述した研削装置４を用いて上記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４１の上面（保持面）に上記保護部材貼着工程が実施された光デバイスウエーハ２の保護テープ３側を載置する。そして、図示しない吸引手段によってチャックテーブル４１上に光デバイスウエーハ２を保護テープ３を介して吸着保持する（ウエーハ保持工程）。従って、チャックテーブル４１上に保持された光デバイスウエーハ２は、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を図３の(a)において矢印４１aで示す方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削手段４２の研削ホイール４２４を図３の(a)において矢印４２４aで示す方向に例えば６０００ｒｐｍで回転せしめて、図３の(ｂ)に示すように研削砥石４２６を被加工面である光デバイスウエーハ２の基板２０の裏面２０bに接触せしめ、研削ホイール４２４を図３の(a)および図３の(ｂ)において矢印４２４bで示すように例えば５〜１０μm／分の研削送り速度で下方（チャックテーブル４１の保持面に対し垂直な方向）に研削送りする。この結果、光デバイスウエーハ２の基板２０の裏面２０bが研削されて光デバイスウエーハ２は所定の厚み（例えば１００μm）に形成される。このようにして研削工程が実施された光デバイスウエーハ２の基板２０の裏面２０bには、図４に示すように研削歪２００が生成される。この研削歪２００の厚み(t1)は、通常０．７〜１．０μmである。なお、このように研削歪２００が生成された状態においては、光デバイスウエーハ２は裏面２０b側が凸状に湾曲する傾向にある。
上述した研削工程を実施したならば、研削工程が実施された光デバイスウエーハ２の基板２０の裏面２０bを研磨する研磨工程を実施する。この研磨工程は、図５の(a)に示す研磨装置５を用いて実施する。図５の(a)に示す研磨装置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磨する研磨手段５２を具備している。チャックテーブル５１は、上面に被加工物を吸引保持し図５の(a)において矢印５１aで示す方向に回転せしめられる。研磨手段５２は、スピンドルハウジング５２１と、該スピンドルハウジング５２１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５２２と、該回転スピンドル５２２の下端に装着されたマウンター５２３と、該マウンター５２３の下面に取り付けられた研磨工具５２４とを具備している。この研磨工具５２４は、円板状の基台５２５と、該基台５２５の下面に装着された研磨パッド５２６とからなっており、基台５２５がマウンター５２３の下面に締結ボルト５２７によって取り付けられている。
上述した研磨装置５を用いて上記研磨工程を実施するには、図５の(a)に示すようにチャックテーブル５１の上面（保持面）に上記研削工程が実施された光デバイスウエーハ２の保護テープ３側を載置する。そして、図示しない吸引手段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を保護テープ３を介して吸着保持する（ウエーハ保持工程）。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、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を図５の(a)において矢印５１aで示す方向に例えば５００ｒｐｍで回転しつつ、研磨手段５２の研磨工具５２４を図５の(a)において矢印５２４aで示す方向に例えば１０００ｒｐｍで回転せしめて図５の(ｂ)に示すように研磨パッド５２６を被加工面である光デバイスウエーハ２の基板２０の裏面２０bに接触せしめ、所定の圧力で押圧する。この結果、光デバイスウエーハ２の基板２０の裏面２０bが研磨され平坦に形成される。このとき、上記研削工程が実施され光デバイスウエーハ２の基板２０の裏面２０bに生成された研削歪２００を完全に除去して、基板２０の裏面２０bを鏡面に形成すると、上述したように光デバイスウエーハ２は裏面２０b側が凹状に湾曲する。従って、上記研磨工程においては、図６に示すように光デバイスウエーハ２の基板２０の裏面２０bに研削歪２００を僅かに残存して平坦に仕上げることが重要である。この研削歪２００の厚み(t2)は、本発明者等の実験によると、上記研削工程が実施された状態において光デバイスウエーハ２が裏面２０b側に凸状に湾曲する性質と、研削歪２００を完全に除去すると光デバイスウエーハ２が裏面２０b側に凹状に湾曲する性質とを考慮し、０．１μmが適当である。
以上のようにして、光デバイスウエーハ２の基板２０の裏面２０bに対して研削工程および研磨工程を実施することにより、光デバイスウエーハ２を湾曲させることなく所定の厚みに形成することができる。このようにして所定の厚みに形成された光デバイスウエーハ２は、ストリート２２に沿って切断し個々の光デバイス２３に分割する分割工程に搬送される。なお、分割工程に搬送される光デバイスウエーハ２は上述したように湾曲していないため、個々に分割された光デバイス２３の外周に欠けが生ずることはない。特に、光デバイスウエーハをレーザー加工によって個々の光デバイスに分割する場合は、レーザー光線の集光点を光デバイスウエーハの所望の位置に位置付けることができ、不完全に分割されるという問題を解消することができる。
２：光デバイスウエーハ
２０：サファイア基板
２１：光デバイス層（エピ層）
３：保護テープ
４：研削装置
４１：研削装置のチャックテーブル
４２４：研削ホイール
４２６：研削砥石
５：研磨装置
５１：研磨装置のチャックテーブル
５２６：研磨パッド

Claims (2)

  1. 基板の表面に光デバイス層が積層され複数の光デバイスが形成された光デバイスウエーハを、所定の厚みに形成する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表面に保護部材を貼着する保護部材貼着工程と、
    該保護部材が貼着された光デバイスウエーハの保護部材側をチャックテーブル上に保持し、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研削工程と、
    該研削工程が実施された光デバイスウエーハの基板の裏面を研磨する研磨工程と、を含み、
    該研磨工程は、該研削工程において光デバイスウエーハの基板の裏面に生成された研削歪を僅かに残存させて基板の裏面を平坦になるように仕上げる、
    ことを特徴とする光デバイスウエーハの加工方法。
  2. 該研磨工程は、研削歪を０．１μmの厚みで残存させる、請求項１記載の光デバイスウエーハの加工方法。
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