JP2013041908A - 光デバイスウェーハの分割方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】光デバイスウェーハを個々のチップに分割するにあたり、ウェーハの破損や異形チップが形成されることを低減する。
【解決手段】ウェーハ10を拡張するために裏面10bに粘着シート30を貼着してから、裏面研削のために表面10aに貼着した保護部材20を除去する転写作業を先に行った後、粘着シート30側からウェーハ10の内部に透過性を有する波長のレーザビームLを分割予定ライン11に沿って照射して分割予定ライン11に沿った改質層14を形成し、この後、ウェーハ10に外力を付与して個々のチップ15に分割する。保護部材20の除去時には改質層14が形成されていないため、保護部材20の除去時に改質層14を起点としたウェーハ10破損や異形チップの形成が低減する。
【選択図】図10

Description

本発明は、多数の光デバイスが形成されている光デバイスウェーハを個々の光デバイスに分割する光デバイスウェーハの分割方法に関する。
サファイアやシリコンカーバイド等からなる基板の表面に、格子状に設定される分割予定ラインによって多数の領域が区画され、それら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形成された光デバイスウェーハは、分割予定ラインに沿って個々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。
光デバイスウェーハの分割方法としては、ウェーハを裏面研削して所定厚さに薄化した後、透過性を有するレーザビームをウェーハの内部に集光点を合わせた状態で分割予定ラインに沿って照射することにより、ウェーハの内部に分割予定ラインに沿った改質層を形成して分割予定ラインの強度を低下させ、次いで、ウェーハの裏面に貼着した粘着シートを拡張することにより分割予定ラインに外力を与え、改質層を起点として分割するといった方法が知られている(特許文献1)。
特開2010−251661号公報
上記文献によると、ウェーハを分割するにあたっては、分割前のウェーハの表面に保護部材を貼着してから裏面研削を行い、次いでウェーハにレーザビームを照射して内部に改質層を形成し、次いで裏面に粘着シートを貼着してから表面の保護部材を剥離し、この後、粘着シートを拡張するといった工程で行われている。ところが、ウェーハの裏面に粘着シートを貼着してから保護部材を剥離する転写作業において、ウェーハの裏面に粘着シートを貼着する際や保護部材を剥離する際に、ウェーハ内部に形成した改質層を起点としてウェーハが不確定な方向に割れて異形チップが形成されたり、ウェーハが破損したりするという問題が生じる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その主な技術的課題は、光デバイスウェーハを個々のチップに分割するにあたり、ウェーハの破損や異形チップが形成されることを低減することができる光デバイスウェーハの分割方法を提供することにある。
本発明の光デバイスウェーハの分割方法は、表面に形成された交差する複数の分割予定ラインで区画された各領域に光デバイスが形成された光デバイスウェーハを該分割予定ラインに沿って分割する光デバイスウェーハの分割方法であって、光デバイスウェーハの表面に保護部材を配設する表面保護ステップと、該表面保護ステップを実施した後、前記保護部材側を保持手段で保持して光デバイスウェーハの裏面を研削し所定の厚さへと薄化する薄化ステップと、該薄化ステップを実施した後、光デバイスウェーハの裏面側に粘着シートを貼着する粘着シート貼着ステップと、該粘着シート貼着ステップを実施した後、光デバイスウェーハの表面から前記保護部材を除去する保護部材除去ステップと、該保護部材除去ステップを実施した後、前記粘着シート側から光デバイスウェーハに対して透過性を有する波長のレーザビームを前記分割予定ラインに沿って照射して、該分割予定ラインに沿った改質層を形成する改質層形成ステップと、該改質層形成ステップを実施した後、光デバイスウェーハに外力を付与して光デバイスウェーハを前記分割予定ラインに沿って個々のチップへと分割する分割ステップとを備えることを特徴とする。
本発明によれば、光デバイスウェーハの裏面側に粘着シートを貼着する粘着シート貼着ステップを行い、次いで、光デバイスウェーハの表面から保護部材を除去する保護部材除去ステップを行って転写作業を終え、この後、レーザビーム照射によるウェーハ内部への改質層形成を行う。ウェーハに対する保護部材から粘着シートへの貼り替えである転写作業を行った後、ウェーハ内部に改質層を形成するため、転写作業においてウェーハの裏面に粘着シートを貼着する際や保護部材を除去する際に、ウェーハ内部に形成した改質層を起点としてウェーハが不確定な方向に割れて異形チップが形成されたり、ウェーハが破損したりするということが生じにくくなる。また、ウェーハ内部への改質層形成時には ウェーハ裏面側から粘着シートを介してレーザビームを照射するため、レーザビームによってウェーハ表面の光デバイスを損傷させるおそれがない。
本発明では、前記表面保護ステップは、樹脂シート上に紫外線硬化樹脂を介して光デバイスウェーハを載置する載置ステップと、該載置ステップを実施した後、紫外線を照射して光デバイスウェーハを前記樹脂シート上に固定する固定ステップとからなることを特徴とする。
この形態によると、樹脂シートおよび硬化した紫外線硬化樹脂は硬質であることから、薄化ステップでのウェーハ裏面研削時においてウェーハを保持手段に対し動かない状態に保持することができ、裏面研削を適確に行うことができる。また、ウェーハからの保護部材の剥離性やコストの面でも有利である。
本発明によれば、光デバイスウェーハの破損や異形チップが形成されることを低減することができる光デバイスウェーハの分割方法が提供される。
本発明の一実施形態に係る分割方法の工程を示すチャートである。 一実施形態の分割方法で個々のチップに分割されるウェーハの(a)斜視図、(b)側断面図である。 同分割方法の表面保護ステップを示す(a)斜視図、(b)側断面図である。 表面保護ステップ中の固定ステップを示す側断面図である。 表面保護ステップ中の載置ステップにおいて保護部材の片面に紫外線硬化樹脂を塗布する方法の一例として挙げたスピンコート法を示す斜視図である。 同分割方法の薄化ステップを示す斜視図である。 同分割方法の粘着シート貼着ステップでウェーハの裏面に貼着される粘着シートを示す斜視図である。 同分割方法の粘着シート貼着ステップを示す側断面図である。 同分割方法の保護部材除去ステップを示す側断面図である。 同分割方法の改質層形成ステップを示す(a)側断面図、(b)要部断面図である。 同分割方法の分割ステップを示す側断面図である。 同分割方法のエキスパンドステップを示す側断面図であって、(a)拡張前、(b)拡張後を示している。 同分割方法のピックアップステップを示す側断面図である。
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図1は、一実施形態に係る光デバイスウェーハの分割方法の工程図であり、図2は、一実施形態で分割される円板状の光デバイスウェーハ10を示している。
図2の(a)、(b)は、それぞれ光デバイスウェーハ10の斜視図、断面図である。このウェーハ10は、サファイアやシリコンカーバイド等の基板材料によって厚さが均一に形成された光デバイス用の基板ウェーハであり、厚さは例えば500〜700μm程度のものである。ウェーハ10の表面10aには格子状の分割予定ライン11が設定され、この分割予定ライン11で囲まれた多数の矩形状領域には、窒化ガリウム系化合物半導体等からなる光デバイス12が形成されている。
本実施形態のウェーハの分割方法は、ウェーハ10を分割予定ライン11で区画された各領域に分割して光デバイス12を有するチップに分割する方法であり、以下の工程順で行われる。
はじめに、図3(a)、(b)に示すように、ウェーハ10の表面(図3では下面)10aに円板状の保護部材20を配設する(表面保護ステップ)。具体的には、保護部材20としてPET(ポリエチレンテレフタレート)等からなる樹脂シートを用い、この樹脂シート20上に紫外線硬化樹脂21を介してウェーハ10を載置し(載置ステップ)、次いで、図4に示すように、紫外線照射源40から紫外線UVを照射することにより紫外線硬化樹脂21を硬化させてウェーハ10を樹脂シート20上に固定する(固定ステップ)。樹脂シート20が透明である場合には、図4に示すように樹脂シート20側から紫外線硬化樹脂21に紫外線UVを照射することができる。紫外線硬化樹脂21を硬化することができるのであれば、紫外線UVはウェーハ10の裏面10b側から照射してもよい。
接着剤として用いられる紫外線硬化樹脂21は保護部材20の表面全面に塗布されるが、塗布方法としては、例えば図5に示すように、自転させた保護部材20(矢印は自転の方向を示す)の表面の中心に供給ノズル25から紫外線硬化樹脂21を滴下し、遠心力によって紫外線硬化樹脂21を表面全面に行き渡らせるスピンコート法により実施することができる。また、シート状の紫外線硬化樹脂21を用いる場合には保護部材20の表面に紫外線硬化樹脂21をローラ等で押圧しながら塗布する方法を採用してもよい。接着剤としては、紫外線硬化樹脂21の代わりに熱硬化樹脂あるいは熱軟化樹脂を用いることができる。
保護部材20としてはPET等の樹脂の他に、ポリ塩化ビニルやポリオレフィン等の比較的軟質で片面に粘着層が形成されたものを用いることもできるが、後の薄化ステップにおいてウェーハ10の裏面研削中にウェーハ10が動くことを防止する観点から、硬質な樹脂シートが好ましい。また、保護部材20としてシリコンウェーハやガラス基板、セラミックス基板等のハードプレートを用いることも可能だが、後の保護部材除去ステップでのウェーハ10からの剥離性やコストを考慮すると、PET等の樹脂シート上に紫外線硬化樹脂21を介してウェーハ10を固定させる方法が最も好ましい。円板状の保護部材20は、ウェーハ10と同程度の直径を有するものが用いられるが、ウェーハ10よりも直径が大きいものを用いると、図3(b)に示すように紫外線硬化樹脂21がウェーハ10の周面まで回り込んで固着するため固定強度が増し、好ましいものとなる。
次に、図6に示すように、ウェーハ10の表面10aに固定された保護部材20側を円筒状の保持手段50で保持し、上方に露出するウェーハ10の裏面10bを研削手段60で研削してウェーハ10を所定の厚さ(例えば50〜100μm程度)へと薄化する(薄化ステップ)。保持手段50は、多孔質材料によってポーラスに形成された円形状の水平な保持面上に、空気吸引による負圧作用によって被加工物を吸着して保持する一般周知の負圧チャックであり、図示せぬ回転駆動機構により軸回りに回転させられる。
研削手段60は、鉛直方向に延び、図示せぬモータによって回転駆動されるスピンドルシャフト61の先端のフランジ62の下面に円板状の研削工具63が固定されたもので、保持手段50の上方に上下動可能に配設される。研削工具63は、フランジ62に着脱可能の固定される円盤状の研削ホイール63aの下面の外周部に、多数の砥石63bが環状に配列されて固着されたものである。砥石63bはウェーハ10の材質に応じたものが用いられ、例えば、ダイヤモンドの砥粒をメタルボンドやレジンボンド等の結合剤で固めて成形したダイヤモンド砥石等が用いられる。研削工具63は、スピンドルシャフト61と一体に回転駆動される。
薄化ステップでは、保護部材20を保持手段50の保持面に合わせ、ウェーハ10の裏面10bを上方に露出させた状態として、ウェーハ10を保持面上に同心状に載置し、負圧作用で保持面に吸着して保持する。そして、保持手段50を所定速度で一方向に回転させた状態から研削手段60を下降させ、回転する研削工具63の砥石63bをウェーハ10の裏面10bに押し付けて、裏面10b全面を研削する。
研削手段60でウェーハ10の裏面10bを研削し、ウェーハ10が所定の厚さに薄化されたら薄化ステップを終える。そして、研削面であるウェーハ10の裏面10bに粘着シートを貼着し(粘着シート貼着ステップ)、続いて、ウェーハ10の表面10aから保護部材20を除去する(保護部材除去ステップ)。すなわち、ウェーハ10に対し保護部材20から粘着シートに貼り替える転写作業を行う。
粘着シート貼着ステップでは、図7に示す粘着シート30をウェーハ10の裏面10bに貼着する。粘着シート30は、図8に示すようにポリ塩化ビニルやポリオレフィン等の伸縮性を有する合成樹脂シート等を基材31とし、その基材31の片面に樹脂製の粘着層32が形成されたもので、ここでは、ステンレス板等の剛性を有する金属板からなる環状のフレーム35の内側に配設され、粘着層32を介してフレーム35の片面に貼着されている。この粘着シート30の粘着層32に、図8に示すように研削されたウェーハ10が裏面10b側を合わせてフレーム35と同心状に貼着される。この場合、フレーム35はウェーハ10よりも厚いものが用いられる。ウェーハ10は、フレーム35および粘着シート30を介してハンドリングされる。
フレーム35付きの粘着シート30をウェーハ10の裏面10b側に貼着したら、次いで、図9に示すように、ウェーハ10の表面10aから保護部材20を紫外線硬化樹脂21ごと剥離して除去する保護部材除去ステップを行い、転写作業を終える。保護部材20をウェーハ10の表面10aから剥離させるには、紫外線硬化樹脂21をガラス転移点まで加熱すると容易である。また、紫外線硬化樹脂21が膨潤性を有する場合には、例えば純水に含浸させて剥離する。
ウェーハ10に対する転写作業を終えたら、次いで図10に示すように、保持テーブル70上に保持したウェーハ10の内部に透過性を有する波長のレーザビームLを粘着シート30側から分割予定ライン11に沿って照射して、分割予定ライン11に沿った改質層14をウェーハ10の内部に形成する(改質層形成ステップ)。
保持テーブル70上には、粘着シート30が貼着されていない側の面を合わせてフレーム35が載置され、ウェーハ10が下側に、粘着シート30が上側に配される。また、保持テーブル70上には、ウェーハ10を囲んで粘着シート30を下側から支持する環状の治具71が配設される。治具71はフレーム35と同等の厚さを有し、この治具71で粘着シート30が支持されることによりウェーハ10は水平に保持される。レーザビームLは、保持テーブル70の上方に配設されるレーザビーム照射手段75から、粘着シート30を透過し、さらにウェーハ10の裏面10bを透過してウェーハ10の内部に照射される。
レーザビームLは、集光点がウェーハ10の内部に合わせられ、レーザビーム照射手段75と保持テーブル70とを水平方向に相対移動させることで分割予定ライン11に沿って照射され、これによりウェーハ10の内部に分割予定ライン11に沿った改質層14が形成される。改質層14が形成された分割予定ライン11は、ウェーハ10内の他の部分よりも強度が低下したものとなる。
レーザビームLの照射により全ての分割予定ライン11に沿ってウェーハ10の内部に改質層14が形成されたら、次いで、ウェーハ10に外力を付与し、ウェーハ10を分割予定ライン11に沿って分割する(分割ステップ)。
分割ステップは、図11に示すように、環状の分割テーブル80上に、ウェーハ10の表面10a側を上方に露出した状態でフレーム35を載置し、フレーム35を可動クランプ81で上から押さえ保持する。そして、ウェーハ10の下方から粘着シート30を介して突上げバー82の先端を分割予定ライン11に当てて突上げバー82を上方に移動させ、ウェーハ10に外力として曲げ応力を付与する。これによりウェーハ10は、改質層14を起点として分割予定ライン11に沿って割断される。突上げバー82を移動させながら全ての分割予定ライン11に沿って突上げバー82をウェーハ10に対し下方から押し当て、ウェーハ10を分割予定ライン11で区画された各領域、すなわち光デバイス12を有するチップ15に分割する。分割された各チップ15は粘着シート30に貼り付いており、見かけ上はウェーハ10の形態が保持される。
分割ステップ後は、図12に示すエキスパンド装置90を用いて粘着シート30を拡張してチップ15間に隙間を確保し(エキスパンドステップ)、次いで図13に示すように粘着シート30からチップ15を1つ1つピックアップする(ピックアップステップ)。
エキスパンド装置90は、ウェーハ10が載置される円筒状の載置ドラム91の周囲に、環状の保持テーブル92が載置ドラム91と同心状に配設され、保持テーブル92にはフレーム35を上から押さえて保持する可動クランプ93が複数設けられたもので、保持テーブル92は、複数のエアシリンダ94によって昇降可能に支持されている。
図13に示すように、載置ドラム91の上方には、チップ15を粘着シート30から剥離してピックアップするピックアップ手段95が配設されている。ピックアップ手段95は昇降可能で、下降して先端にチップ15を負圧作用で吸着し、上昇することによりチップ15を粘着シート30から剥離するものである。
エキスパンドステップでは、図12(a)に示すように、エキスパンド装置90の載置ドラム91上に粘着シート30を介してウェーハ10を載置して表面10aが露出する状態とするとともに、上昇させた保持テーブル92上にフレーム35を載置して可動クランプ93によりフレーム35を上から押さえ保持して、ウェーハ10をエキスパンド装置90にセットする。このセット状態で粘着シート30は水平にされ、続いて、図12(b)に示すようにエアシリンダ94により保持テーブル92を下降させる。すると保持テーブル92上の粘着シート30が放射方向に拡張され、粘着シート30上に貼着されている各チップ15が離れて間に隙間が形成される。
エキスパンドステップを終えたら、図13に示すようにピックアップ手段95によってチップ15を1つ1つ粘着シート30から剥離してピックアップする。
以上が本実施形態の分割方法であり、本実施形態によれば、ウェーハ10の裏面10b側に粘着シート30を貼着する粘着シート貼着ステップを行い、次いで、ウェーハ10の表面10aから保護部材20を除去する保護部材除去ステップを行って転写作業を終え、この後、レーザビームLの照射によってウェーハ10の内部に改質層14を形成している。このように転写作業を行った後にウェーハ10の内部に改質層14を形成することにより、転写作業における保護部材20を除去する際に、ウェーハ10の内部に形成した改質層14を起点としてウェーハ10が不確定な方向に割れて異形チップが形成されたり、ウェーハ10が破損したりするという問題が生じにくくなる。
また、ウェーハ10の内部に改質層14を形成する際には ウェーハ10の裏面10b側から粘着シート30を介してレーザビームLを照射するため、レーザビームLによってウェーハ10の表面10aに形成されている光デバイス12を損傷させるおそれがないといった利点もある。
また、はじめの表面保護ステップにおいて、ウェーハ10の表面10aに紫外線硬化樹脂21を介して樹脂シート20を貼着することにより、樹脂シート20および硬化した紫外線硬化樹脂21は硬質であることから、薄化ステップでのウェーハ10の裏面研削時においてウェーハ10を保持手段50上で動かない状態に保持することができ、裏面研削を適確に行うことができる。また、上述したように、ウェーハ10からの保護部材の剥離性やコストの面でも有利である。
10…光デバイスウェーハ
10a…ウェーハの表面
10b…ウェーハの裏面
11…分割予定ライン
12…光デバイス
14…改質層
15…チップ
20…保護部材(樹脂シート)
21…紫外線硬化樹脂
30…粘着シート
50…保持手段
L…レーザビーム
UV…紫外線

Claims (2)

  1. 表面に形成された交差する複数の分割予定ラインで区画された各領域に光デバイスが形成された光デバイスウェーハを該分割予定ラインに沿って分割する光デバイスウェーハの分割方法であって、
    光デバイスウェーハの表面に保護部材を配設する表面保護ステップと、
    該表面保護ステップを実施した後、前記保護部材側を保持手段で保持して光デバイスウェーハの裏面を研削し所定の厚さへと薄化する薄化ステップと、
    該薄化ステップを実施した後、光デバイスウェーハの裏面側に粘着シートを貼着する粘着シート貼着ステップと、
    該粘着シート貼着ステップを実施した後、光デバイスウェーハの表面から前記保護部材を除去する保護部材除去ステップと、
    該保護部材除去ステップを実施した後、前記粘着シート側から光デバイスウェーハに対して透過性を有する波長のレーザビームを前記分割予定ラインに沿って照射して、該分割予定ラインに沿った改質層を形成する改質層形成ステップと、
    該改質層形成ステップを実施した後、光デバイスウェーハに外力を付与して光デバイスウェーハを前記分割予定ラインに沿って個々のチップへと分割する分割ステップと、
    を備えることを特徴とする光デバイスウェーハの分割方法。
  2. 前記表面保護ステップは、樹脂シート上に紫外線硬化樹脂を介して光デバイスウェーハを載置する載置ステップと、
    該載置ステップを実施した後、紫外線を照射して光デバイスウェーハを前記樹脂シート上に固定する固定ステップと、
    からなることを特徴とする請求項1に記載の光デバイスウェーハの分割方法。
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