JP2013171846A

JP2013171846A - 光デバイスウェーハの分割方法

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Publication number: JP2013171846A
Application number: JP2012032751A
Authority: JP
Inventors: Takuya Mihara; 拓也三原; Atsushi Ueki; 篤植木
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2012-02-17
Filing date: 2012-02-17
Publication date: 2013-09-02
Anticipated expiration: 2032-02-17
Also published as: JP5988603B2

Abstract

【課題】レーザ加工後のウェーハ表裏の応力バランスを矯正することで、光デバイスウェーハの反りを低減して、光デバイスウェーハの破損を防止すること。
【解決手段】本発明の分割方法は、表面に形成された分割予定ライン（３０１）に沿って光デバイスウェーハ（Ｗ）を個々のチップに分割する方法であり、光デバイスウェーハ（Ｗ）の内部において表面（Ｗ１）側に分断起点改質層（３０４）を形成する分断起点改質層形成工程と、分断起点改質層（３０４）による内部応力とのバランスを調整するように、光デバイスウェーハ（Ｗ）の内部において裏面（Ｗ２）側に矯正改質層（３０６）を形成する矯正改質層形成工程と、光デバイスウェーハ（Ｗ）を裏面（Ｗ２）側から仕上げ厚さまで研削し、研削加工中の研削負荷によって分断起点改質層（３０４）を起点として光デバイスウェーハ（Ｗ）を分割する研削工程とを有する構成とした。
【選択図】図６

Description

本発明は、光デバイスウェーハの分割方法に関し、特にサファイアウェーハを分割する光デバイスウェーハの分割方法に関する。

光デバイウェーハとして、サファイア基板やシリコンカーバイド基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体層が積層されたものが知られている。光デバイスウェーハの表面には、格子状の分割予定ラインが形成されており、こ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ている。この光デバイスウェーハの分割方法として、レーザ加工を用いてウェーハ内部に直線状の改質層を形成し、この強度が低下した改質層を分割起点とする分割方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の分割方法では、ウェーハの内部に集光点を合わせてレーザビームが照射されることにより、ウェーハ内部に分割予定ラインに沿う連続的な改質層が形成される。続いて、研削装置において裏面側から光デバイスウェーハが研削され、光デバイスウェーハが薄化される。このとき、ウェーハ内の改質層には研削ホイールからの研削負荷が加えられ、改質層を起点として厚さ方向に割れが生じて光デバイスウェーハが個々のチップに分割される。

特許第３７６２４０９号公報

ところで、上記した光デバイスウェーハの内部には、半導体層が積層されるウェーハ表面側に改質層が形成され、この改質層によってウェーハ内に内部応力（残留応力）が生じる。このため、チップサイズが小さくなるほどウェーハ表面側の改質層の形成量が増加し、ウェーハ表裏の応力バランスが崩れてしまっていた。この応力バランスの崩れから光デバイスウェーハに反り（例えば、６インチサイズで１ｍｍ程度）が発生し、光デバイスウェーハを研削装置のチャックテーブルに吸着させた時点で不定形に割れてしまうという問題があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、レーザ加工後の光デバイスウェーハの反りを低減できる光デバイスウェーハの分割方法を提供することを目的とする。

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前記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粘着シートを貼着する貼着ステップと、前記貼着ステップを実施した後、前記粘着シート側を保持手段で保持して光デバイスウェーハの裏面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、前記分割予定ラインに沿って内部に表面から所定厚さの分割起点となる分断起点改質層を形成する分断起点改質層形成ステップと、前記分断起点改質層形成ステップを実施した後、光デバイスウェーハの裏面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照射して、ウェーハ裏面から前記分断起点改質層までの間の前記分断起点改質層が形成されていない領域に前記分断起点改質層による応力反りを矯正する応力を有する矯正改質層を形成する矯正改質層形成ステップと、前記矯正改質層形成ステップを実施した後に、前記粘着シート側を保持手段で保持して光デバイスウェーハの裏面から研削手段により研削し仕上げ厚さへと薄化するとともに研削動作により前記分断起点改質層を起点と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分割する研削ステップと、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、ウェーハ表面側の分断起点改質層の形成によって崩れたウェーハ表裏の応力バランスが矯正改質層の形成によって矯正される。よって、チップサイズが小さい光デバイスウェーハであっても、レーザ加工後の光デバイスウェーハの反りが低減され、反りによる光デバイスウェーハの破損を防止できる。

本発明の上記光デバイスウェーハの分割方法において、前記矯正改質層形成ステップにおいては、光デバイスウェーハの裏面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、前記分割予定ラインに沿ってウェーハ裏面から前記分断起点改質層までの前記分断起点改質層が形成されていない領域に矯正改質層を形成する。

本発明によれば、レーザ加工後のウェーハ表裏の応力バランスを矯正することで、光デバイスウェーハの反りを低減して、光デバイスウェーハの破損を防止できる。

本実施の形態に係るレーザ加工装置の一例を示す斜視図である。本実施の形態に係る研削装置の一例を示す斜視図である。本実施の形態に係るレーザ加工装置による分断起点改質層形成工程におけるレーザ加工の一例を示す図である。本実施の形態に係るレーザ加工装置による矯正改質層形成工程におけるレーザ加工の一例を示す図である。本実施の形態に係る光デバイスウェーハの応力バランスの説明図である。本実施の形態に係る研削装置による研削加工の一例を示す図である。変形例に係る光デバイスウェーハの分割方法の説明図である。

以下、添付図面を参照して、本実施の形態に係る光デバイスウェーハの分割方法について説明する。本実施の形態に係る分割方法を用いた光デバイスウェーハの分割は、マウンタ装置による貼着工程（貼着ステップ）、レーザ加工装置による分断起点改質層形成工程（分断起点改質層形成ステップ）及び矯正改質層形成工程（矯正改質層形成ステップ）、研削装置による研削工程（研削ステップ）を経て実施される。貼着工程では、発光層が形成された光デバイスウェーハの表面に粘着シートが貼着される。

分断起点改質層形成工程では、光デバイスウェーハ内の表面側に分割予定ラインに沿った分断起点改質層が形成される。矯正改質層形成工程では、光デバイスウェーハ内の裏面側に矯正改質層が分割予定ラインに沿って形成される。この矯正改質層の形成により、分断起点改質層の形成によって崩れたウェーハ表裏の応力バランスが矯正される。研削工程では、光デバイスウェーハが薄化されることで、分断起点改質層が起点となって個々のチップ（光デバイス）に分割される。以下、本実施の形態に係る分割方法の詳細について説明する。

図１を参照して、光デバイスウェーハの内部に分断起点改質層及び矯正改質層を形成するレーザ加工装置について説明する。図１は、本実施の形態に係るレーザ加工装置の斜視図である。なお、本実施の形態に係る分割方法に用いられるレーザ加工装置は、図１に示す構成に限定されない。レーザ加工装置は、光デバイスウェーハに対して分断起点改質層及び矯正改質層を形成可能であれば、どのような構成でもよい。

図１に示すように、レーザ加工装置１０１は、レーザビームを照射するレーザ加工ユニット１０５と光デバイスウェーハＷを保持したチャックテーブル（保持手段）１０６とを相対移動させて、光デバイスウェーハＷを加工するように構成されている。光デバイスウェーハＷは、略円板状に形成されており、無機材料基板の表面に発光層（デバイス層）３０５（図３参照）が積層されている。光デバイスウェーハＷは、格子状に配列された分割予定ライン３０１（図３参照）によって複数の領域に区画され、この区画された各領域に光デバイスが形成されている。

また、光デバイスウェーハＷは、発光層３０５が形成された上面を下向きにして、リングフレーム３０２に張られた粘着シート３０３に貼着されている。光デバイスウェーハＷに対する粘着シート３０３の貼着は、図示しない既知のマウンタ装置によって実施される。なお、光デバイスウェーハＷは、サファイア（Al₂O₃）基板に発光層３０５を積層したサファイアウェーハに限らず、ガリウム砒素（GaAs）基板、シリコンカーバイド（SiC）基板に発光層３０５を積層したものでもよい。

レーザ加工装置１０１は、直方体状の基台１０２を有している。基台１０２の上面には、チャックテーブル１０６をＸ軸方向に加工送りすると共に、Ｙ軸方向に割出送りするチャックテーブル移動機構１０７が設けられている。チャックテーブル移動機構１０７の後方には、立壁部１０３が立設されている。立壁部１０３の前面からはアーム部１０４が突出しており、アーム部１０４にはチャックテーブル１０６に対向するようにレーザ加工ユニット１０５が支持されている。

チャックテーブル移動機構１０７は、基台１０２の上面に配置されたＸ軸方向に平行な一対のガイドレール１１１と、一対のガイドレール１１１にスライド可能に設置されたモータ駆動のＸ軸テーブル１１２とを有している。また、チャックテーブル移動機構１０７は、Ｘ軸テーブル１１２上面に配置されたＹ軸方向に平行な一対のガイドレール１１３と、一対のガイドレール１１３にスライド可能に設置されたモータ駆動のＹ軸テーブル１１４とを有している。

Ｙ軸テーブル１１４の上部には、チャックテーブル１０６が設けられている。なお、Ｘ軸テーブル１１２、Ｙ軸テーブル１１４の背面側には、それぞれ図示しないナット部が形成され、これらナット部にボールネジ１１５、１１６が螺合されている。そして、ボールネジ１１５、１１６の一端部に連結された駆動モータ１１７、１１８が回転駆動されることで、チャックテーブル１０６がガイドレール１１１、１１３に沿ってＸ軸方向及びＹ軸方向に移動される。

チャックテーブル１０６は、円板状に形成されており、θテーブル１２１を介してＹ軸テーブル１１４の上面に回転可能に設けられている。チャックテーブル１０６の上面には、ポーラスセラミックス材により吸着面が形成されている。チャックテーブル１０６の周囲には、一対の支持アームを介して４つのクランプ部１２２が設けられている。４つのクランプ部１２２がエアアクチュエータにより駆動されることで、光デバイスウェーハＷの周囲のリングフレーム３０２が四方から挟持固定される。

レーザ加工ユニット１０５は、アーム部１０４の先端に設けられた加工ヘッド１３１を有している。アーム部１０４及び加工ヘッド１３１内には、レーザ加工ユニット１０５の光学系が設けられている。加工ヘッド１３１は、発振器１３２から発振されたレーザビームを集光レンズによって集光し、チャックテーブル１０６上に保持された光デバイスウェーハＷをレーザ加工する。この場合、レーザビームは、光デバイスウェーハＷに対して透過性を有しており、光学系において光デバイスウェーハＷの内部に集光するように調整される。

このレーザビームの照射により光デバイスウェーハＷの内部に分断起点改質層３０４（図３Ｃ参照）及び矯正改質層３０６（図４Ｃ参照）が形成される。分断起点改質層３０４及び矯正改質層３０６は、レーザビームの照射によって光デバイスウェーハＷの内部の密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲と異なる状態となり、周囲よりも強度が低下する領域のことをいう。分断起点改質層３０４及び矯正改質層３０６は、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域であり、これらが混在した領域でもよい。

このように構成されたレーザ加工装置１０１では、Ｙ軸テーブル１１４の移動によって加工ヘッド１３１の射出口が光デバイスウェーハＷの分割予定ライン３０１に位置合わせされる。この加工ヘッド１３１の位置合わせは、レーザ加工ユニット１０５の図示しない赤外線カメラによって、光デバイスウェーハＷを透過して裏面側から表面に形成されたパターン面が撮像されることで行われる。そして、加工ヘッド１３１からレーザビームを照射した状態でＸ軸テーブル１１２が移動されることで、光デバイスウェーハＷの内部に分割予定ライン３０１に沿った分断起点改質層３０４が形成される。

分断起点改質層３０４は、光デバイスウェーハＷの内部において発光層３０５寄りのウェーハ表面側に形成される。続いて、分断起点改質層３０４が形成された光デバイスウェーハＷには、ウェーハ内の応力バランスを調整するための矯正改質層３０６が形成される。矯正改質層３０６は、光デバイスウェーハＷの内部において発光層３０５から離れたウェーハ裏面側に形成される。この場合の矯正改質層３０６の形成位置、形成深さ、その他の加工条件は、光デバイスウェーハＷの応力バランスが調整されるように、試作等によって事前に決定されている。なお、分断起点改質層形成工程及び矯正改質層形成工程の詳細については後述する。

図２を参照して、光デバイスウェーハを研削する研削装置について説明する。図２は、本実施の形態に係る研削装置の斜視図である。なお、本実施の形態に係る分割方法に用いられる研削装置は、図２に示す構成に限定されない。研削装置は、光デバイスウェーハを研削することで、改質層を起点として光デバイスウェーハを分割可能であれば、どのような構成でもよい。

図２に示すように、研削装置２０１は、光デバイスウェーハＷが保持されたチャックテーブル（保持手段）２０６と研削ユニット２０５の研削ホイール２２４とを相対回転させることで、光デバイスウェーハＷを研削するように構成されている。研削装置２０１は、略直方体状の基台２０２を有している。基台２０２の上面には、一対のチャックテーブル２０６（１つのみ図示）が配置されたターンテーブル２０４が設けられている。ターンテーブル２０４の後方には、研削ユニット２０５を支持する立壁部２０３が立設されている。

ターンテーブル２０４は、大径の円板状に形成されており、上面には回転軸を中心とした点対称位置に一対のチャックテーブル２０６が配置されている。また、ターンテーブル２０４は、図示しない回転駆動機構によって矢印Ｄ１方向に１８０度間隔で間欠回転される。このため、一対のチャックテーブル２０６は、光デバイスウェーハＷが搬入搬出される載せ換え位置と研削ユニット２０５に対峙する研削位置との間で移動される。

チャックテーブル２０６は、小径の円板状に形成されており、ターンテーブル２０４の上面に回転可能に設けられている。チャックテーブル２０６の上面には、ポーラスセラミック材により吸着面が形成されている。チャックテーブル２０６の周囲には、環状のマグネット２１１が設けられている。光デバイスウェーハＷの周囲のリングフレーム３０２は、磁性体で形成されているため、環状のマグネット２１１によって吸着固定される。

基台２０２の上面において、ターンテーブル２０４の研削位置の近傍にはハイトゲージ２１２が設けられている。ハイトゲージ２１２は、光デバイスウェーハＷの上面に接触して、厚さ測定する１本の接触子２１３を有している。ハイトゲージ２１２では、接触子２１３によってチャックテーブル２０６の表面位置が事前に測定され、表面位置を基準に光デバイスウェーハＷの厚みが測定される。ハイトゲージ２１２による測定値は、伝送路を介して図示しない制御部に入力される。

立壁部２０３には、研削ユニット２０５を上下動させる研削ユニット移動機構２０７が設けられている。研削ユニット移動機構２０７は、立壁部２０３の前面に配置されたＺ軸方向に平行な一対のガイドレール２１５と、一対のガイドレール２１５にスライド可能に設置されたモータ駆動のＺ軸テーブル２１６とを有している。Ｚ軸テーブル２１６の前面には、研削ユニット２０５が支持されている。Ｚ軸テーブル２１６の背面には、立壁部２０３の開口２１７を介して後方に突出したナット部が設けられている。

Ｚ軸テーブル２１６のナット部には、立壁部２０３の裏面に設けられたボールネジが螺合されている。そして、ボールネジの一端部に連結された駆動モータ２１８が回転駆動されることで、研削ユニット２０５がガイドレール２１５に沿ってＺ軸方向に移動される。

研削ユニット２０５は、円筒状のスピンドル２２１の下端にマウント２２２が設けられている。マウント２２２には、複数の研削砥石２２３が固定された研削ホイール２２４が装着されている。研削砥石２２３は、例えば、ダイヤモンド砥粒をメタルボンドやレジンボンド等の結合剤で固めたダイヤモンド砥石で構成されている。研削砥石２２３は、スピンドル２２１の駆動に伴ってＺ軸回りに高速回転される。そして、研削ホイール２２４と光デバイスウェーハＷとが平行状態で回転接触させることで、光デバイスウェーハＷが研削される。

このように構成された研削装置２０１では、ハイトゲージ２１２によって光デバイスウェーハＷの厚さがリアルタイムに測定される。ハイトゲージ２１２の測定結果が、目標厚さである光デバイスウェーハＷの最終的な仕上げ厚さに近付くように研削ユニット２０５の送り量が制御される。光デバイスウェーハＷの裏面側から研削されて矯正改質層３０６が除去され、仕上げ厚さ付近でウェーハ表面側の分断起点改質層３０４に対して研削ホイール２２４から研削負荷が加えられる。これにより、分断起点改質層３０４を起点として光デバイスウェーハＷが分割予定ライン３０１に沿って個々のチップに分割される。

このように、内部に分断起点改質層３０４が形成された光デバイスウェーハＷが研削されることで、光デバイスウェーハＷが個々のチップに分割されると共に、所望の仕上げ厚さに形成される。なお、矯正改質層３０６は、分割工程において研削ホイール２２４から研削負荷が加えられても分割（破断）しない程度に形成されている。なお、分割工程の詳細については後述する。

ここで、レーザ加工装置によるレーザ加工動作について説明する。図３は、本実施の形態に係るレーザ加工装置による分断起点改質層形成工程におけるレーザ加工の一例を示す図である。なお、以下の説明では、光デバイスウェーハをサファイアウェーハとし、レーザ波長１０４５［ｎｍ］、周波数１００［ｋＨｚ］、出力０．３［ｗ］、加工送り速度４００［ｍｍ／ｓ］に設定されている。しかしながら、分断起点改質層形成工程における加工条件は、これに限定されるものではなく、適宜変更可能である。

図３Ａに示すように、チャックテーブル１０６に光デバイスウェーハＷが載置されると、チャックテーブル１０６が加工ヘッド１３１に臨む加工位置に移動される。そして、加工ヘッド１３１の射出口が、光デバイスウェーハＷの分割予定ライン３０１上に位置付けられる。また、レーザビームの集光点が、光デバイスウェーハＷの内部において、発光層３０５よりも僅かに高い位置に調整される。次に、加工ヘッド１３１からレーザビームが照射されることで、光デバイスウェーハＷの内部に分断起点改質部３０７ａが形成される。

この場合、チャックテーブル１０６が光デバイスウェーハＷを保持した状態でＸ軸方向に加工送りされ、分割予定ライン３０１に沿って光デバイスウェーハＷの内部に最下段の分断起点改質部３０７ａの１列目が形成される。続いて、加工ヘッド１３１の射出口に対してチャックテーブル１０６が１ライン分だけＹ軸方向に割出送りされ、隣接する分割予定ライン３０１に沿って光デバイスウェーハＷの内部に最下段の分断起点改質部３０７ｂの２列目が形成される。この動作が繰り返されて、Ｘ軸方向の全ての分割予定ライン３０１に沿って最下段の分断起点改質部３０７が形成される。

次に、チャックテーブル１０６がθテーブル１２１によって９０度回転され、Ｘ軸方向の分割予定ライン３０１と同様に、Ｙ軸方向の全ての分割予定ライン３０１に沿って最下段の分断起点改質部３０７が形成される。

次に、図３Ｂに示すように、光デバイスウェーハＷの内部に最下段の全ての分断起点改質部３０７が形成されると、レーザビームの集光点が上動される。そして、最下段の分断起点改質部３０７と同様にして、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の分割予定ライン３０１のそれぞれに沿う２段目の分断起点改質部３０７が形成される。この集光点の上動と分断起点改質部３０７の形成が繰り返されて光デバイスウェーハＷの内部に２段目以降の分断起点改質部３０７が形成される。

次に、図３Ｃに示すように、１段毎にＸ軸方向及びＹ軸方向の全ての分割予定ライン３０１に沿って分断起点改質部３０７が形成され、これが最下段から積み重なることで分断起点改質層３０４が形成される。この分断起点改質部３０７の形成は分断起点改質層３０４が光デバイスウェーハＷの最終的な仕上げ厚さＬ（表面Ｗ１からの高さ）を超えるまで繰り返される。このような構成により、図３Ｄに示すように、光デバイスウェーハＷの内部に全ての分割予定ライン３０１に沿った分断起点改質層３０４が形成される。光デバイスウェーハＷに対して分断起点改質層形成工程が終了すると、引き続き矯正改質層形成工程が開始される。

なお、光デバイスウェーハＷの内部に分割予定ライン３０１に沿った分断起点改質層３０４を形成可能であれば、分断起点改質層３０４の形成順序は特に限定されない。例えば、Ｘ軸方向の全ての分割予定ライン３０１に沿って分断起点改質層３０４を形成した後、Ｙ軸方向の全ての分割予定ライン３０１に沿って分断起点改質層３０４を形成してもよい。

図４は、本実施の形態に係るレーザ加工装置による矯正改質層形成工程におけるレーザ加工の一例を示す図である。なお、以下の説明では、光デバイスウェーハをサファイアウェーハとし、分断起点改質層形成工程と比較してレーザ出力が小さく、加工送り速度が大きく設定されている。なお、矯正改質層形成工程における加工条件は、分断起点改質層形成工程後の光デバイスウェーハＷの応力バランスが調整されるように事前に決定されている。

図４Ａに示すように、矯正改質層形成工程が開始されると、加工ヘッド１３１の射出口が、光デバイスウェーハＷ上の所定位置に位置付けられる。また、レーザビームの集光点が、光デバイスウェーハＷの内部においてウェーハ裏面側に調整される。具体的には、レーザビームの集光点がウェーハ裏面Ｗ２から分断起点改質層３０４までの間の分断起点改質層３０４が形成されていない領域に調整される。次に、加工ヘッド１３１からレーザビームが照射されることで、光デバイスウェーハＷの内部に矯正改質部３０８ａが形成される。

この場合、チャックテーブル１０６が光デバイスウェーハＷを保持した状態でＸ軸方向に加工送りされ、分断起点改質層３０４の上方に最下段の矯正改質部３０８ａの１列目が形成される。続いて、加工ヘッド１３１の射出口に対してチャックテーブル１０６がＹ軸方向に所定量だけ割出送りされ、分断起点改質層３０４の上方に最下段の矯正改質部３０８ｂの２列目が形成される。本実施の形態では、割出送り量は、分割予定ライン３０１のライン間隔よりも狭く設定されている。この動作が繰り返されて、Ｘ軸方向に沿って最下段の全ての矯正改質部３０８が形成される。

次に、チャックテーブル１０６がθテーブル１２１によって９０度回転され、Ｘ軸方向における最下段の矯正改質部３０８と同様に、Ｙ軸方向に沿って最下段の全ての矯正改質部３０８が形成される。

次に、図４Ｂに示すように、光デバイスウェーハＷの内部に最下段の全ての矯正改質部３０８が形成されると、レーザビームの集光点が上動される。そして、最下段の矯正改質部３０８と同様にして２段目の矯正改質部３０８が形成される。この集光点の上動と矯正改質部３０８の形成が繰り返されて、光デバイスウェーハＷの内部に２段目以降の矯正改質部３０８が形成される。

次に、図４Ｃに示すように、１段毎にＸ軸方向及びＹ軸方向に沿って矯正改質部３０８が形成され、これが最下段から積み重なることで矯正改質層３０６が形成される。この矯正改質部３０８の形成は矯正改質層３０６が所定厚さになるまで繰り返される。本実施の形態では、矯正改質層３０６の所定厚さは、分断起点改質層３０４の厚さよりも小さく設定されている。このような構成により、図４Ｄに示すように、光デバイスウェーハＷの内部において、分断起点改質層３０４の上方（ウェーハ裏面Ｗ２側）に矯正改質層３０６が形成される。

上記したように、矯正改質層３０６の加工条件は、レーザ出力が小さく、加工送り速度（レーザビームのパルスピッチ）が大きく設定されている。また、矯正改質層３０６の厚さが、分断起点改質層３０４の厚さよりも小さく形成されている。このような加工条件により、研削工程において研削負荷が作用した場合でも、矯正改質層３０６が破断起点になることが防止される。この場合、個々の矯正改質層３０６の内部応力は、分断起点改質層３０４の内部応力よりも小さいが、割出送り量を小さくして矯正改質層３０６の本数（密度）を増加することで、ウェーハ表裏の応力バランスが調整されている。

なお、光デバイスウェーハＷの裏面Ｗ２と分断起点改質層３０４との間に矯正改質層３０６を形成可能であれば、矯正改質層３０６の形成順序は特に限定されない。例えば、Ｘ軸方向に沿って全ての矯正改質層３０６を形成した後、Ｙ軸方向に沿って全ての矯正改質層３０６を形成してもよい。

ここで、図５を参照して、分断起点改質層及び矯正改質層が形成された光デバイスウェーハの応力バランスについて説明する。図５は、本実施の形態に係る光デバイスウェーハの応力バランスの説明図である。

図５Ａに示すように、分断起点改質層形成工程後の光デバイスウェーハＷは、発光層３０５が形成された表面Ｗ１側に分断起点改質層３０４が形成されている。このため、分断起点改質層３０４による内部応力によってウェーハ表裏の応力バランスが崩れている。この応力バランスの不均衡によって光デバイスウェーハＷに反りが発生し、後段の研削工程において光デバイスェーハＷが不定形に割れるおそれがある。特に、チップサイズが小さくなるほど、分断起点改質層３０４の本数（密度）が多くなり、光デバイスウェーハＷの反りが大きくなる傾向がある。

これに対し、図５Ｂに示すように、矯正改質層形成工程後の光デバイスウェーハＷは、分断起点改質層３０４と対向するように、裏面Ｗ２側に矯正改質層３０６が形成されている。このため、分断起点改質層３０４による内部応力によって光デバイスウェーハＷの表面Ｗ１側に偏っていた応力バランスが、矯正改質層３０６による内部応力によって矯正される。この矯正改質層３０６の形成によって光デバイスウェーハＷの反りが抑制され、後段の研削工程における光デバイスェーハＷが不定形な割れが防止される。矯正改質層３０６が形成された光デバイスウェーハＷは、チャックテーブル１０６から取り外されて研削装置２０１に搬入される。

図６を参照して、本実施の形態に係る研削装置による研削加工について説明する。図６は、本実施の形態に係る研削装置による研削加工の一例を示す図である。

図６Ａに示すように、チャックテーブル２０６に光デバイスウェーハＷが載置されると、チャックテーブル２０６が研削ホイール２２４に臨む研削位置に移動される。研削位置では、ハイトゲージ２１２の接触子２１３が光デバイスウェーハＷの裏面Ｗ２に接触され、光デバイスウェーハＷの厚さ測定が開始される。そして、研削ホイール２２４が回転しながらチャックテーブル２０６に近付けられ、研削ホイール２２４の研削面２２５が光デバイスウェーハＷの裏面Ｗ２に押し当てられて研削加工がおこなわれる。このとき、ハイトゲージ２１２によって光デバイスウェーハＷの厚さがリアルタイムに測定される。

図６Ｂに示すように、研削ホイール２２４による研削によって、各矯正改質層３０６に対して研削ホイール２２４からの研削負荷が加えられる。しかしながら、各矯正改質層３０６は、研削負荷によって破断しないように形成されているため、分割起点になることなく光デバイスウェーハＷから除去される。

図６Ｃに示すように、研削ホイール２２４による研削によって光デバイスウェーハＷが仕上げ厚さＬに近付くと、各分断起点改質層３０４に対して研削ホイール２２４からの研削負荷が加えられる。光デバイスウェーハＷには各分断起点改質層３０４を起点として分割予定ライン３０１に沿って割れが生じ、光デバイスウェーハＷが分割予定ライン３０１に沿って分割される。そして、仕上げ厚さＬまで光デバイスウェーハＷが研削されると、研削ユニット２０５による研削加工が停止される。このようにして、光デバイスウェーハＷが所望の仕上げ厚さＬまで薄化されながら、個々のチップに分割される。

なお、研削ユニット２０５は、研削負荷によって光デバイスウェーハＷを個々のチップに分割するため、砥粒径が粗い粗研削用の砥石を用いて光デバイスウェーハＷを研削する構成が好ましい。しかしながら、分断起点改質層３０４に対して十分な研削負荷を加えることができれば、どのような砥石を用いてもよい。例えば、砥粒径が細かい仕上げ研削用の砥石や発泡材や繊維質等で形成された研磨用の砥石を用いてもよい。

また、本実施の形態では、分断起点改質層３０４のライン間隔よりも狭い間隔で矯正改質層３０６を形成したが、この構成に限定されない。図７に示すように、矯正改質層３０６は、分断起点改質層３０４と同様に分割予定ライン３０１に沿って形成されてもよい。この構成により、研削負荷が加えられて矯正改質層３０６が分割起点になった場合でも、光デバイスウェーハＷを分割予定ライン３０１に沿って分割することができる。以下、図７を参照して、変形例に係る光デバイスウェーハの分割方法について説明する。

図７Ａに示すように、分断起点改質層形成工程では、加工ヘッド１３１の射出口が分割予定ライン３０１に位置合わせされ、全ての分割予定ライン３０１に沿って分断起点改質層３０４が形成される。各分断起点改質層３０４は、発光層３０５よりも僅かに高い位置から仕上げ厚さＬを超える高さまで形成される。図７Ｂに示すように、矯正改質層形成工程では、加工ヘッド１３１の射出口が分割予定ライン３０１に位置合わせされ、全ての分割予定ライン３０１に沿って矯正改質層３０６が形成される。各矯正改質層３０６は、各分断起点改質層３０４に１対１で対応して、光デバイスウェーハＷの裏面Ｗ２側に形成される。

この矯正改質層３０６の内部応力によって、光デバイスウェーハＷの内部の応力バランスが調整され、光デバイスウェーハＷの応力反りが矯正される。なお、変形例に係る矯正改質層形成工程においても、各矯正改質層３０６が分割起点にならないように形成されることが好ましいが、この構成に限定されない。矯正改質層３０６は、研削加工において分割予定ライン３０１に沿って適正に分割されるのであれば、分割起点になってもよい。

図７Ｃに示すように、研削工程では、研削ホイール２２４によって光デバイスウェーハＷが裏面Ｗ２側から研削され、矯正改質層３０６が光デバイスウェーハＷから除去される。このとき、各矯正改質層３０６に対して研削負荷が加えられて各矯正改質層３０６が分割起点となった場合でも、光デバイスウェーハＷは分割予定ライン３０１に沿って適正に分割される。図７Ｄに示すように、光デバイスウェーハＷが仕上げ厚さＬに近付くと、各分断起点改質層３０４に対して研削負荷が加えられ、光デバイスウェーハＷが分割予定ライン３０１に沿って分割される。そして、仕上げ厚さＬまで光デバイスウェーハＷが研削されると、研削ユニット２０５による研削加工が停止される。

以上のように、本実施の形態に係る分割方法によれば、ウェーハ表面Ｗ１側の分断起点改質層３０４の形成によって崩れたウェーハ表裏の応力バランスが矯正改質層３０６の形成によって矯正される。よって、チップサイズが小さい光デバイスウェーハＷであっても、改質層形成時の光デバイスウェーハＷの反りが低減され、反りによる光デバイスウェーハＷの破損を防止できる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、本実施の形態においては、レーザビームの集光点を上動させて複数段の分断起点改質部３０７を積み重ねることで分断起点改質層３０４を形成したが、この構成に限定されない。分断起点改質層３０４は、レーザ加工の加工条件を調整することにより、一度のレーザビームの照射によって形成することも可能である。また、矯正改質層３０６も分断起点改質層３０４と同様に、一度のレーザビームの照射によって形成することも可能である。

また、本実施の形態においては、分断起点改質層３０４が分割予定ライン３０１に沿って連続的に形成される構成としたが、この構成に限定されない。光デバイスウェーハＷが分割予定ライン３０１に沿って分割可能であれば、分断起点改質層３０４は分割予定ライン３０１に沿って断続的に形成されてもよい。また、分断起点改質層３０４と同様に矯正改質層３０６も断続的に形成されてもよい。

また、本実施の形態においては、分断起点改質層３０４が、仕上げ厚さＬを超える高さまで形成されたが、この構成に限定されない。分断起点改質層３０４は、研削負荷によって分割可能であれば、仕上げ厚さＬを超えない程度の高さまで形成されればよい。

また、本実施の形態においては、矯正改質層３０６が光デバイスウェーハＷの内部に格子状に形成されたが、この構成に限定されない。矯正改質層３０６は、分断起点改質層３０４によって崩された光デバイスウェーハＷの内部の応力バランスを調整可能、すなわち分断起点改質層による応力反りを矯正可能であれば、どのように形成されてもよい。例えば、矯正改質層３０６は、光デバイスウェーハＷの内部に同心円状に形成されてもよい。

また、本実施の形態においては、貼着工程がマウンタ装置、分断起点改質層形成工程及び矯正改質層形成工程がレーザ加工装置、研削工程が研削装置で行われるが、一部の工程又は全ての工程が１つの装置で行われてもよい。

以上説明したように、本発明は、レーザ加工後の光デバイスウェーハの反りを低減できるという効果を有し、特に、サファイアウェーハを分割する光デバイスウェーハの分割方法に有用である。

１０１レーザ加工装置
１０５レーザ加工ユニット
１０６チャックテーブル（保持手段）
１３１加工ヘッド
２０１研削装置
２０５研削ユニット
２０６チャックテーブル（保持手段）
２２４研削ホイール
３０１分割予定ライン
３０３粘着シート
３０４分断起点改質層
３０５発光層（デバイス層）
３０６矯正改質層
３０７分断起点改質部
３０８矯正改質部
Ｗ光デバイスウェーハ
Ｗ１表面
Ｗ２裏面

Claims

表面に形成された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前記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粘着シートを貼着する貼着ステップと、
前記貼着ステップを実施した後、前記粘着シート側を保持手段で保持して光デバイスウェーハの裏面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、前記分割予定ラインに沿って内部に表面から所定厚さの分割起点となる分断起点改質層を形成する分断起点改質層形成ステップと、
前記分断起点改質層形成ステップを実施した後、光デバイスウェーハの裏面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照射して、ウェーハ裏面から前記分断起点改質層までの間の前記分断起点改質層が形成されていない領域に前記分断起点改質層による応力反りを矯正する応力を有する矯正改質層を形成する矯正改質層形成ステップと、
前記矯正改質層形成ステップを実施した後に、前記粘着シート側を保持手段で保持して光デバイスウェーハの裏面から研削手段により研削し仕上げ厚さへと薄化するとともに研削動作により前記分断起点改質層を起点と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分割する研削ステップと、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。
前記矯正改質層形成ステップにおいては、光デバイスウェーハの裏面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、前記分割予定ラインに沿ってウェーハ裏面から前記分断起点改質層までの前記分断起点改質層が形成されていない領域に矯正改質層を形成することを特徴とする、請求項１記載の光デバイスウェーハの分割方法。