JP2016068400A - セラミック基板の分割方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】レーザー加工によりセラミック基板を分割する場合において、デブリやドロスのデバイス表面への付着及びバリの発生を抑制するとともに、基板の加工送り速度を速くして生産性を向上させる。【解決手段】セラミック基板に対して吸収性を有する波長のレーザー光線５２をセラミック基板に照射してセラミック基板の厚さ方向に貫通する貫通孔１６を分割予定ラインに沿って所定の間隔で形成する貫通孔形成工程と、貫通孔１６が形成された分割予定ラインに沿って外力を加えてセラミック基板を分割する分割工程とを実施する。貫通孔形成工程において、連続的な溝ではなく貫通孔１６を形成することで、デブリやドロスの量を減らしてデバイスの表面にデブリやドロスが付着するおそれを低減し、バリの発生も抑制し、レーザー光線照射時の加工送り速度を速める。【選択図】図５
Description
本発明は、セラミック基板を分割する方法に関する。
高輝度のＬＥＤのような高出力の光デバイスの基板には、アルミナセラミックや窒化アルミナセラミックが使用されている。セラミック基板は難削材であるため、セラミック基板を分割予定ラインの延在方向に加工送りしながらレーザー光線を照射することにより、分割予定ラインに沿ってセラミック基板を切断し、個々の光デバイスに分割している。レーザー光線の照射時には、アシストガスも使用される（例えば、特許文献１，２参照）。
しかし、レーザー加工によってセラミック基板を分割すると、多くのデブリが発生してセラミック基板の表面に付着したり、発生した多くのドロスが溝の底面で跳ね返ってセラミック基板の表面に付着したりするという問題がある。特に、アシストガスを使用した場合は、ドロスが溝の底面で跳ね返りやすい。また、分割により形成された各デバイスの側面側にバリが発生するという問題もある。
さらに、セラミック基板の厚さが増すと、レーザー光線がセラミック基板の厚さ方向に抜けにくくなるため、加工送り速度を速くすることができず、生産性を向上させることが困難となる。
本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、レーザー加工によりセラミック基板を分割する場合において、デブリやドロスのデバイス表面への付着及びバリの発生を抑制するとともに、基板の加工送り速度を速くして生産性を向上させることを目的とする。
本発明は、セラミック基板を分割予定ラインに沿って分割するセラミック基板の分割方法であって、セラミック基板に対して吸収性を有する波長のレーザー光線をセラミック基板に照射してセラミック基板の厚さ方向に貫通する貫通孔を分割予定ラインに沿って所定の間隔で形成する貫通孔形成工程と、貫通孔形成工程の後、分割予定ラインに沿って外力を加えてセラミック基板を分割する分割工程と、から構成される。
本発明では、貫通孔構成工程において、分割予定ラインに沿って貫通孔を所定の間隔で形成するため、デブリやドロスの量を減らすことができ、デバイスの表面にデブリやドロスが付着するおそれを低減することができ、バリの発生も抑制することができる。また、分割予定ラインを連続的にレーザー加工しないため、加工送り速度を速めることができる。
図１に示すウェーハ１０は、セラミック基板１２の表面側にデバイス１４が形成され、表面側にシリコーン樹脂、エポキシ樹脂等からなる保護層１１が被覆されている。デバイス１４は、分割予定ライン１３によって区画された領域に形成されている。
ウェーハ１０の裏面１２には、ダイシングテープ１８が貼着される。ダイシングテープ１８にはリング状のフレーム１９が貼着され、ウェーハ１０は、ダイシングテープ１８を介してフレーム１９に保持された状態となっている。
以下では、このように構成されるウェーハ１０の分割予定ライン１３に沿ってレーザー加工を行い、かかる加工の後に分割予定ラインに外力を加えて個々のデバイスに分割する方法について説明する。
１ ウェーハ保持工程
図２に示すように、保持テーブル２０の上にダイシングテープ１８を載置する。保持テーブル２０の外周側には、支持台３１と回動可能な押さえ部３２とから構成される固定部３０が配設されており、支持台３１の上にフレーム１９を載置し押さえ部３２によってフレーム１９を押さえることにより、フレーム１９を固定部３０で固定する。保持テーブル２０には吸引部２１を備えており、吸引部２１に吸引力を作用させることにより、ダイシングテープ１８を介してウェーハ１０を保持する。なお、保持テーブル２０の周囲には、シリンダ等の昇降機構４１によって駆動されて昇降する筒状部材４０が配設されている。
図２に示すように、保持テーブル２０の上にダイシングテープ１８を載置する。保持テーブル２０の外周側には、支持台３１と回動可能な押さえ部３２とから構成される固定部３０が配設されており、支持台３１の上にフレーム１９を載置し押さえ部３２によってフレーム１９を押さえることにより、フレーム１９を固定部３０で固定する。保持テーブル２０には吸引部２１を備えており、吸引部２１に吸引力を作用させることにより、ダイシングテープ１８を介してウェーハ１０を保持する。なお、保持テーブル２０の周囲には、シリンダ等の昇降機構４１によって駆動されて昇降する筒状部材４０が配設されている。
２ 保護層切断工程
次に、図３に示すように、レーザー照射ヘッド５０をウェーハ１０の分割予定ライン１３（図１参照）の上方に位置づけ、レーザー照射ヘッド５０から保護層１１に向けてレーザー光線５１を照射する。図示していないが、レーザー光線５１の周囲には、エアーを噴射する。レーザー光線５１及びエアーの条件は、例えば以下のとおりである。なお、エアーを噴射させなくても良い。
レーザー光線
・レーザーの種類：ＣＯ２レーザー
・波長：９．２〜１０．６［μｍ］
・出力：２０［Ｗ］
・繰り返し周波数：１００［ｋＨｚ］
・加工送り速度：２００［ｍｍ／ｓ］
・エアー噴射量：２００［Ｌ／ｍｉｎ］
次に、図３に示すように、レーザー照射ヘッド５０をウェーハ１０の分割予定ライン１３（図１参照）の上方に位置づけ、レーザー照射ヘッド５０から保護層１１に向けてレーザー光線５１を照射する。図示していないが、レーザー光線５１の周囲には、エアーを噴射する。レーザー光線５１及びエアーの条件は、例えば以下のとおりである。なお、エアーを噴射させなくても良い。
レーザー光線
・レーザーの種類：ＣＯ２レーザー
・波長：９．２〜１０．６［μｍ］
・出力：２０［Ｗ］
・繰り返し周波数：１００［ｋＨｚ］
・加工送り速度：２００［ｍｍ／ｓ］
・エアー噴射量：２００［Ｌ／ｍｉｎ］
このようなレーザー光線５１の照射を、レーザー照射ヘッド５０と保持テーブル２０とを相対的に水平方向（Ｘ方向）に移動させながら行い、分割予定ライン１３に沿って保護層１１に溝１５を形成する。また、一方向のすべての分割予定ライン１３に沿って溝１５を形成した後、保持テーブル２０及び固定部３０を９０度回転させてから、同様にレーザー光線の照射を行うことにより、すべての分割予定ライン１３に沿って縦横に溝１５を形成する。
３ 貫通孔形成工程
次に、ウェーハ１０を保持テーブル２０において保持しフレーム１９を固定部３０において保持したままの状態で、図４に示すように、レーザー照射ヘッド５０を溝１５の上方に位置づけ、セラミック基板１２に対して吸収性を有する波長のレーザー光線５２を照射する。レーザー光線５２の条件は、例えば以下のとおりである。なお、保護層切断工程と同様に、レーザー光線５２の周囲にエアーを噴射するようにしてもよい。
レーザー光線
・レーザーの種類：ＣＯ２レーザー
・波長：９．２〜１０．６［μｍ］
・出力：５０［Ｗ］
・繰り返し周波数：１〜１０［ｋＨｚ］
・パルス幅：１０［ｎｓ］〜１０［ｍｓ］
・スポット径：１００［μｍ］
・加工送り速度：１００〜２００［ｍｍ／ｓ］
次に、ウェーハ１０を保持テーブル２０において保持しフレーム１９を固定部３０において保持したままの状態で、図４に示すように、レーザー照射ヘッド５０を溝１５の上方に位置づけ、セラミック基板１２に対して吸収性を有する波長のレーザー光線５２を照射する。レーザー光線５２の条件は、例えば以下のとおりである。なお、保護層切断工程と同様に、レーザー光線５２の周囲にエアーを噴射するようにしてもよい。
レーザー光線
・レーザーの種類：ＣＯ２レーザー
・波長：９．２〜１０．６［μｍ］
・出力：５０［Ｗ］
・繰り返し周波数：１〜１０［ｋＨｚ］
・パルス幅：１０［ｎｓ］〜１０［ｍｓ］
・スポット径：１００［μｍ］
・加工送り速度：１００〜２００［ｍｍ／ｓ］
このようなレーザー光線５２の照射を、レーザー照射ヘッド５０と保持テーブル２０とを相対的に水平方向（Ｘ方向）に移動させながら行う。パルスレーザー光線を使用することにより、分割予定ライン１３に沿って、間欠的に所定の間隔で、セラミック基板１２の厚さ方向に貫通する貫通孔１６が形成される。
一方向のすべての分割予定ライン１３に沿って貫通孔１６を形成した後、保持テーブル２０及び固定部３０を９０度回転させてから、同様にレーザー光線の照射を行うことにより、図５及び図６に示すように、すべての分割予定ライン１３に沿って貫通孔１６を形成する。
このように、所定の間隔で間欠的に貫通孔１６を形成する場合は、連続的に溝を形成する場合よりも加工量が少ないため、レーザー照射ヘッド５０とウェーハ１０との相対的な加工送り速度を速くすることができ、生産性が向上する。具体的には、連続的に溝を形成する場合の加工送り速度は１〜５０［ｍｍ／ｓ］であるのに対し、間欠的に貫通孔１６を形成する場合の加工送り速度は、上記のように１００〜２００［ｍｍ／ｓ］であり、生産性が大幅に向上する。また、連続的に溝を形成する場合よりもデブリやドロスの発生量を低減することができ、分割後の各デバイスの側面側にバリが発生するおそれも低減することができる。
４ 分割工程
次に、図７に示すように、溝１５及び貫通孔１６が形成された分割予定ライン１３に沿って、押圧部材６０を押圧することにより、分割予定ライン１３に外力を加えて分割予定ライン１３を破断する。このとき、図示していないが、分割予定ライン１３の両側においてウェーハ１０に貼着されたダイシングテープ１８側を下方から支持する。このようにしてすべての分割予定ライン１３を破断することにより、ウェーハ１０が分割予定ライン１３に沿って個々のデバイス１４ごとのチップ１７に分割される。
次に、図７に示すように、溝１５及び貫通孔１６が形成された分割予定ライン１３に沿って、押圧部材６０を押圧することにより、分割予定ライン１３に外力を加えて分割予定ライン１３を破断する。このとき、図示していないが、分割予定ライン１３の両側においてウェーハ１０に貼着されたダイシングテープ１８側を下方から支持する。このようにしてすべての分割予定ライン１３を破断することにより、ウェーハ１０が分割予定ライン１３に沿って個々のデバイス１４ごとのチップ１７に分割される。
その後、図８に示すように、昇降機構４１が筒状部材４０を上昇させると、隣り合うチップ１７間の間隔が広がり、個々のチップ１７をピックアップしやすくなる。、
なお、上記実施形態における樹脂切断工程では、保護層１１に連続的な溝１５を形成することとしたが、貫通孔形成工程において形成される貫通孔１６の位置に、間欠的な穴を形成するようにしてもよい。また、保護層１１に連続的な溝を形成する場合は、レーザー光線の照射に代えて、回転する切削ブレードを分割予定ライン１３に沿って切り込ませて切削するようにしてもよい。
また、上記実施形態では表面側に保護層１１が被覆されたウェーハ１０を分割する場合について説明したが、保護層１１が被覆されていないウェーハにも本発明を適用することができる。この場合は、保護層切断工程が不要となる。
上記実施形態では、保護層切断工程の後に貫通孔形成工程を実施することとしたが、レーザー照射ヘッドを２つ備えたレーザー加工装置を使用すると、保護層１１への溝１５の形成とセラミック基板１２への貫通孔１６の形成とを同時に行うことができる。セラミック基板１２に連続的な溝を形成せず、間欠的な貫通孔１６を形成することで、厚みのあるセラミック基板であっても加工送り速度を速めることが可能となるため、保護層１１の切断とセラミック基板１２への貫通孔の形成とを同じ加工送り速度で行うことができ、これにより、保護層１１への溝１５の形成とセラミック基板１２への貫通孔１６の形成とを同時に行うことが可能となる。
１０：ウェーハ １１：保護層 １２：セラミック基板
１３：分割予定ライン １４：デバイス １５：溝 １６：貫通孔 １７：チップ
１８：ダイシングテープ １９：フレーム
２０：保持テーブル ２１：吸引部
３０：固定部 ３１：支持台 ３２：押さえ部
５０：レーザー照射ヘッド ５１，５２：レーザー光線
６０：押圧部材
１３：分割予定ライン １４：デバイス １５：溝 １６：貫通孔 １７：チップ
１８：ダイシングテープ １９：フレーム
２０：保持テーブル ２１：吸引部
３０：固定部 ３１：支持台 ３２：押さえ部
５０：レーザー照射ヘッド ５１，５２：レーザー光線
６０：押圧部材
Claims (1)
- セラミック基板を分割予定ラインに沿って分割するセラミック基板の分割方法であって、
セラミック基板に対して吸収性を有する波長のレーザー光線をセラミック基板に照射して該セラミック基板の厚さ方向に貫通する貫通孔を該分割予定ラインに沿って所定の間隔で形成する貫通孔形成工程と、
該貫通孔形成工程の後、該分割予定ラインに沿って外力を加えてセラミック基板を分割する分割工程と、
からなるセラミック基板の分割方法。
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2014
- 2014-09-30 JP JP2014200253A patent/JP6460704B2/ja active Active
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