JP2016107368A - Processing method for light emitting device wafer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、樹脂が被覆された光デバイスウエーハの加工方法に関する。 The present invention relates to a method for processing an optical device wafer coated with a resin.
白色LED等を生産する場合には、光デバイスウエーハ上の発光層の表面に、光特性を向上させる蛍光材粒子等を含む透光性モールド樹脂のモールディングが行われる。その後、LED等の発色のばらつきを無くすために、透光性モールド樹脂層の旋削を行い、樹脂層表面の平坦化を行う必要がある。この旋削工程は、光デバイスウエーハに対してダイヤモンドの切削部を有するバイトを回転させながら作用させて、発光層表面上の透光性モールド樹脂を満遍なく旋削することで平坦化し、透光性モールド樹脂を所望の厚みに仕上げるものである。そして、この旋削に用いられるバイトの切削部は、一般的に単結晶のダイヤモンドが用いられている(例えば、特許文献1参照)。 When producing a white LED or the like, a light-transmitting mold resin containing fluorescent material particles or the like for improving optical characteristics is molded on the surface of the light emitting layer on the optical device wafer. Thereafter, in order to eliminate variations in color development of the LED or the like, it is necessary to turn the translucent mold resin layer and flatten the resin layer surface. This turning process is performed by rotating a tool having a diamond cutting portion against an optical device wafer while turning the light-transmitting mold resin on the surface of the light-emitting layer evenly to flatten the light-transmitting mold resin. Is finished to a desired thickness. And the cutting part of the cutting tool used for this turning is generally made of single crystal diamond (see, for example, Patent Document 1).
透光性モールド樹脂の層は、平坦化のための旋削工程を行う必要があることから、モールディングの段階で、ある程度の厚み(一例では1mm程度)を持たせて形成される。そして、光デバイスウエーハ上の電極等を露出させるには、その厚い透光性モールド樹脂層を所定の厚さ(一例では約100μm程度)にまで旋削する必要がある。しかし、この旋削には長時間を要し、また、旋削に用いられる切削部も旋削時間に伴って消耗するので、切削部を頻繁に交換する必要が生じる。したがって、単結晶ダイヤモンドのみを用いた切削部による旋削では、コスト高が問題となる。 Since it is necessary to perform a turning process for planarization, the translucent mold resin layer is formed with a certain thickness (in the example, about 1 mm) at the molding stage. And in order to expose the electrode etc. on an optical device wafer, it is necessary to turn the thick translucent mold resin layer to predetermined thickness (about 100 micrometers in an example). However, this turning takes a long time, and the cutting part used for turning is also consumed with the turning time, so that it is necessary to frequently replace the cutting part. Therefore, in the turning by the cutting part using only single crystal diamond, high cost becomes a problem.
そこで、本発明では、光デバイスウェーハの透光性モールド樹脂を旋削する場合において、旋削後のモールド樹脂層表面における平坦度等の加工品質を保ちつつ、旋削部の消耗量を抑えかつ加工の高速化も図ることを目的とする。 Therefore, in the present invention, when turning the translucent mold resin of the optical device wafer, while maintaining the processing quality such as flatness on the surface of the mold resin layer after the turning, the consumption amount of the turning portion is suppressed and the processing speed is high. It aims to make it easier.
上記の目的を達成するための本発明は、発光層に複数の光デバイスが形成され且つ該発光層の表面に光特性を向上させる透光性モールド樹脂が被覆された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該透光性モールド樹脂にダイヤモンドを含む焼結体で形成された切削部を有するバイトを回転させながら作用させて、該透光性モールド樹脂を旋削して該透光性モールド樹脂を粗旋削する第1の旋削工程と、該第1の旋削工程に次いで、光デバイスウエーハの該透光性モールド樹脂にダイヤモンド単結晶の切削部を有するバイトを回転させながら作用させて、該透光性モールド樹脂を旋削して該透光性モールド樹脂を所望の厚みに仕上げる第2の旋削工程と、を具備したことを特徴とする光デバイスウエーハの加工方法である。 In order to achieve the above object, the present invention provides a method for processing an optical device wafer in which a plurality of optical devices are formed in a light emitting layer and the surface of the light emitting layer is coated with a translucent mold resin that improves optical characteristics. The translucent mold resin of the optical device wafer is caused to act by rotating a tool having a cutting part formed of a sintered body containing diamond to rotate the translucent mold resin. A first turning step for rough turning of the conductive mold resin, and subsequent to the first turning step, the translucent mold resin of the optical device wafer is made to act while rotating a cutting tool having a diamond single crystal cutting portion. And a second turning step of turning the translucent mold resin to finish the translucent mold resin to a desired thickness, and a method for processing an optical device wafer, comprising: .
前記ダイヤモンドには、ホウ素が添加されていると好ましい。 It is preferable that boron is added to the diamond.
本発明では、光デバイスウエーハの透光性モールド樹脂層を、まず、ダイヤモンドを含む焼結体で形成された切削部によって粗く旋削し(第1の旋削工程)、次いで、ダイヤモンド単結晶からなる切削部によって平坦度等を高めるための精密な旋削をすることで(第2の旋削工程)、透光性モールド樹脂層の表面を高精度に平坦化しつつ、単結晶ダイヤモンドの切削部を有するバイトの消耗量を抑制しコスト削減を可能とする。 In the present invention, the light-transmitting mold resin layer of the optical device wafer is first roughly turned by a cutting portion formed of a sintered body containing diamond (first turning step), and then cut made of a diamond single crystal. By performing precise turning to increase the flatness etc. by the part (second turning process), the surface of the translucent mold resin layer is flattened with high accuracy and the cutting tool having a cutting part of single crystal diamond is used. Reduces consumption and enables cost reduction.
また、ダイヤモンドにホウ素が添加されていることで、切削部に優れた固体潤滑性及び放熱性が付加される。これにより、第1の旋削工程及び/又は第2の旋削工程において透光性モールド樹脂層をより滑らかに旋削でき、旋削速度を向上させることができる。また、第1の旋削工程及び/又は第2の旋削工程で用いられるバイトの消耗も抑えることができる。 Moreover, the solid lubricity and heat dissipation excellent in the cutting part are added by adding boron to diamond. Thereby, the translucent mold resin layer can be turned more smoothly in the first turning process and / or the second turning process, and the turning speed can be improved. Further, it is possible to suppress wear of the cutting tool used in the first turning process and / or the second turning process.
図1に示すように、光デバイスウエーハ1の表面側は、サファイア基板10上に窒化ガリウムや窒化アルミニウム等の発光層11が積層されて構成されている。発光層11には複数の光デバイス12が形成され、光デバイス12は、後に切削加工等によって分断されるストリートSにより格子状に区画されて形成されている。
As shown in FIG. 1, the surface side of the
また、図1及び2に示すように、光デバイス12は、サファイア基板10上に積層されたp型半導体層120と、p型半導体層120上に積層されたn型半導体層121と、p型半導体層120から突出した正電極部を例えば金でめっきしたバンプ122と、n型半導体層から突出した負電極部を例えば金でめっきしたバンプ123とを備えている。また、光デバイスウエーハ1の表面は、例えばエポキシ樹脂を主成分とするシリカ充填材等を加えた熱硬化性成形材料からなる透光性モールド樹脂13により被覆されており、光デバイス12も透光性モールド樹脂13によってモールディングされている。透光性モールド樹脂13中には、例えば白色を発光可能な緑、赤の蛍光を発光する蛍光材粒子130が含まれている。
1 and 2, the
図1及び図2に示した光デバイスウェーハ1は、透光性モールド樹脂13の上面を研削することにより所望の厚みに形成される。透光性モールド樹脂13の上面の研削には、例えば図3に示す旋削装置2を用いる。この旋削装置2には、ベース3の上に配設され前後方向(Y軸方向)に移動可能なチャックテーブル7と、ベース3の後部側に配設された旋削ユニット4と、旋削ユニット4をZ軸方向に上下動させる切込み送り手段5とが備えられている。
The
切込み送り手段5は、Z軸方向の軸心を有するボールネジ50と、ボールネジ50と平行に配設され上下に伸びる一対のガイドレール51と、ボールネジ50を回動させるモータ52と、内部のナットがボールネジに螺合し底部がガイドレール51に摺接する可動板53とを備えている。切込み送り手段5は、モータ52がボールネジ50を回動させると、これに伴い可動板53がガイドレール51にガイドされてZ軸方向に上下動する構成となっている。可動板53には旋削ユニット4が取り付けられており、可動板53の上下動に伴い旋削ユニット4がZ軸方向に切込み送りされる。
The infeed
旋削ユニット4は、スピンドル40と、スピンドル40を回転させる駆動機構41と、スピンドル40の底面に着脱可能に装着された円柱状のバイトホイール42と、バイトホイール42の底面に着脱可能に装着されているバイト43とを備えている。旋削ユニット4は、ベース3の前部に配設されている操作部97に入力された情報により制御される。
The turning
図4に示すように、バイト43は、例えば、略直方体形状のシャンク430と、シャンク430に形成された凹部に着脱可能に取り付けられる、凹部に対応する形状を有する切削部431と、ネジ432と、ネジ432が螺合するネジ穴433とを備える。切削部431は、板状の基台434と、基台434の長手方向の一端部に錫銀メッキ等で溶接された切刃チップ435とからなる。また、基台434の長手方向の一端部にはネジ432を通す穴436が設けられており、基台の穴436を通したネジ432をシャンク430のネジ穴433に螺合させて、シャンク430の凹部に切削部431を固定する。バイト43の種類は、後述する第1の旋削工程で用いられダイヤモンドの粉末と金属バインダー等を高温高圧合成法で焼き固めた焼結体ダイヤモンドからなる切刃チップを備えるタイプと、後述する第2の旋削工程で用いられダイヤモンドの単結晶からなる切刃チップを備えるタイプとがある。
As shown in FIG. 4, the
また、焼結体ダイヤモンドからなる切刃チップ及び/又は単結晶ダイヤモンドからなる切刃チップについては、ダイヤモンドにホウ素を添加した、ホウ素添加ダイヤモンドであってよい。これにより、ホウ素を添加しないダイヤモンドからなるものに比べ、より優れた固体潤滑性及び放熱性を有するようになる。ホウ素を添加したダイヤモンドは、例えば、特表2006−502955号公報に記載の公知の方法を用いて製造することができる。 Further, the cutting edge tip made of sintered diamond and / or the cutting edge tip made of single crystal diamond may be boron-added diamond obtained by adding boron to diamond. Thereby, compared with what consists of diamond which does not add a boron, it comes to have the more excellent solid lubricity and heat dissipation. The diamond to which boron is added can be produced using, for example, a known method described in JP-T-2006-502955.
図3に示すように、旋削装置2のベース3の前部には、旋削加工前のウエーハが収容される第一のウエーハカセット92と、旋削加工後のウエーハが収容される第二のウエーハカセット93と、第一のウエーハカセット92から旋削加工前のウエーハを搬出するとともに旋削加工後のウエーハを第二のウエーハカセットに搬入するロボット90と、旋削加工後のウエーハを洗浄する洗浄手段91と、第一のウエーハカセット92から搬出されたウエーハを所定の位置に位置決めする位置決め機構94と、ウエーハを位置決め機構94からチャックテーブル7に搬送するローディングアーム95と、旋削加工後のウエーハをチャックテーブル7から洗浄手段91に搬送するアンローディングアーム96とが配設されている。
As shown in FIG. 3, at the front part of the
以下に、図3及び図5〜9を用いて、図1及び2で示した光デバイスウエーハ1の加工方法について説明する。なお、図5及び6では、図3及び4に示した装置等を簡略化して示してある。旋削装置2では、まず、図3に示すロボット90が第一のウエーハカセット92から一枚の光デバイスウエーハ1(図1及び図2参照)を搬出し、光デバイスウエーハ1を位置合わせ機構94に移動させる。次いで、位置合わせ機構94において光デバイスウエーハ1が所定の位置に位置決めされた後、ローディングアーム95が、位置合わせ機構94上の光デバイスウエーハ1をチャックテーブル7に載置させる。そして、光デバイスウエーハ1は、チャックテーブル7によって吸引保持される。
Below, the processing method of the
光デバイスウエーハ1がチャックテーブル7に保持されてから、第1の旋削工程が開始される。第1の旋削工程においては、切込み送り手段5によりバイト43aを備えた旋削ユニット4が所定の高さにセットされる。バイト43aは、ダイヤモンドの粉末と金属バインダー等を高温高圧合成法で焼き固めた焼結体ダイヤモンドからなる切刃チップ435aを備えるタイプのものである。また、ここにいう所定の高さとは、図7に示すように、焼結体ダイヤモンドからなる切刃チップ435aの下端のZ軸方向の位置Z1がバンプ122の上端よりも上方にある場合における旋削ユニット4の高さである。なお、ダイヤモンドにホウ素を添加したホウ素添加ダイヤモンドの焼結体で形成された切刃チップ435aは、ホウ素を添加していない場合と比べて、より優れた固体潤滑性及び放熱性を有する。そのため、第1の旋削工程における旋削速度を向上させることができ、焼結体ダイヤモンドからなる切刃チップ435aの消耗量をさらに抑えることができる。
After the
この状態で、駆動機構41がスピンドル40を回転させる。次いで、図5〜7に示すように、旋削ユニット4に向けてチャックテーブル7をY軸方向の往方向100に移動させ、蛍光材粒子130を含む透光性モールド樹脂13に対してバイト43aを切り込ませ粗旋削する。旋削は、バンプ122及び123が露出しない位置Z1まで行われる。なお、スピンドル40の回転数は1500rpmから2500rpmの範囲で選択してよく、バイト43aの切り込み量は1μmから100μmの範囲で選択してよく、チャックテーブル7のY軸方向への送り速度は3mm/秒から10mm/秒の範囲で選択してよい。
In this state, the
図8に示す第1の旋削工程終了後の透光性モールド樹脂13の表面は、図7に示す旋削加工前の透光性モールド樹脂13の表面に比べ、表面の凹凸がより小さくなっている。
The surface of the
第1の旋削工程が終了した後、スピンドル40の回転を一度停止させ、図3に示す切込み送り手段5により旋削ユニット4を光デバイスウエーハ1から離間させる。また、チャックテーブル7を復方向101に移動させて元の位置に戻す。次いで、作業者が、バイト43aを、バイト43bへと交換する。バイト43bは、ダイヤモンドの単結晶からなる切刃チップ435bを備えるタイプのものである。
After the first turning process is completed, the rotation of the
バイト43aからバイト43bへの交換が済んだ後に、第2の旋削工程が開始される。第2の旋削工程においては、切込み送り手段5によりバイト43bを備えた旋削ユニット4が所定の高さにセットされる。ここにいう所定の高さとは、図8に示すように、ダイヤモンドの単結晶からなる切刃チップ435bの下端のZ軸方向の位置Z2がバンプ123の上端よりも下方にある場合における旋削ユニット4の高さである。
After the replacement from the
この状態で、図5に示すように、駆動機構41がスピンドル40を回転させる。次いで図5、6及び8に示すようにチャックテーブル7をY軸方向の往方向100に移動させながら、蛍光材粒子130を含む透光性モールド樹脂13に対してバイト43bを切り込ませて位置Z2まで旋削する。この際に、バンプ122及び123も共に旋削される。なお、スピンドル40の回転数は1500rpmから2500rpmの範囲で選択してよく、バイト43bの切り込み距離は1μmから100μmの範囲で選択してよく、チャックテーブル7のY軸方向への送り速度は3mm/秒から10mm/秒の範囲で選択してよい。
In this state, the
図9に示す第2の旋削工程終了後の透光性モールド樹脂13の表面は、第1の旋削工程終了後の透光性モールド樹脂13の表面に比べ、表面の凹凸がより少なくなっておりかつバンプ122及び123の頂部も露出している。また、第2の旋削工程では、ダイヤモンド単結晶からなる切刃チップ435bを使用したため、終了後の透光性モールド樹脂13の表面の平坦度は1μm以下となる。
The surface of
ダイヤモンド粉末と金属バインダー等を高温高圧合成法で焼き固めダイヤモンドが均一に分散した焼結体ダイヤモンドと比べて、単結晶ダイヤモンドはその単価は高いものの結合材等の影響がないことから硬度や耐熱性には優れる。そのため、旋削加工において、ダイヤモンドの単結晶からなる切刃チップ435bを有するバイト43bを使用した場合と、焼結体ダイヤモンドからなる切刃チップ435aを有するバイト43aを使用した場合とでは、前者の方が透光性モールド樹脂層13表面の平坦度をより高めることができる。そして、上記に示したように透光性モールド樹脂層13を、第1の旋削工程でバイト43aによって粗旋削し、次いで、第2の旋削工程でバイト43bにより精密な旋削をしたことで、透光性モールド樹脂層13の表面を最終的に高精度に平坦化しつつ、ダイヤモンドの単結晶からなる切刃チップ435bの消耗量を抑制しコストの削減につなげている。
Compared to sintered diamond, in which diamond powder and metal binder are baked and hardened by a high-temperature and high-pressure synthesis method and diamond is uniformly dispersed, single-crystal diamond is expensive, but its hardness and heat resistance are not affected by binders. Excellent. Therefore, in the turning process, the former is used when the
第2の旋削工程が終了した後、図3に示す切込み送り手段5により旋削ユニット4を光デバイスウエーハ1から離間させる。また、チャックテーブル7を復方向101に移動させて元の位置に戻す。その後、アンローディングアーム96が、加工後の光デバイスウエーハ1をチャックテーブル7から洗浄手段91に移動させる。そして、洗浄手段91において光デバイスウエーハ1が洗浄された後、ロボット90が、加工後の光デバイスウエーハ1を第二のウエーハカセット93に収納する。
After the second turning process is completed, the
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、第一のウエーハカセット92に収納されたすべての光デバイスウエーハ1に対して第1の旋削工程を行っていずれかのウエーハカセットに収納した後、再度当該いずれかのウエーハカセットから光デバイスウエーハ1を取り出しかつバイト43aからバイト43bへの交換を行い、第2の旋削工程を行ってもよい。
また、ダイヤモンド焼結体からなる切刃チップを備える粗旋削ユニットと、単結晶ダイヤモンドからなる切刃チップを備える仕上げ旋削ユニットとを備えた1台の旋削装置を用いてもよい。この場合は、チャックテーブルに光デバイスウエーハを保持し、粗旋削ユニットを構成する切刃チップを用いて第1の旋削工程を実施した後、装置内においてチャックテーブルを移動させてから、仕上げ旋削ユニットを構成する切刃チップを用いて第2の旋削工程を実施する。
さらに、ダイヤモンド焼結体からなる切刃チップを備える粗旋削用の装置と、単結晶ダイヤモンドからなる切刃チップを備える仕上げ旋削用の装置とが別々にあり、粗旋削用の装置を用いて第1の旋削工程を実施し、第1の旋削工程が終了した光デバイスウエーハをウエーハカセットに収容するなどして仕上げ旋削用の装置に搬送してから、第2の旋削工程を実施するようにしてもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, after the first turning process is performed on all the
Moreover, you may use one turning apparatus provided with the rough turning unit provided with the cutting-edge chip | tip made from a diamond sintered compact, and the finishing turning unit provided with the cutting-edge chip | tip made from a single crystal diamond. In this case, after holding the optical device wafer on the chuck table and performing the first turning process using the cutting edge chip constituting the rough turning unit, the chuck table is moved in the apparatus, and then the finishing turning unit The second turning process is carried out using the cutting edge tip that constitutes.
Furthermore, there is a separate device for rough turning with a cutting edge tip made of a diamond sintered body and a device for finishing turning with a cutting edge tip made of single crystal diamond. The first turning process is performed, and after the first turning process is completed, the optical device wafer is accommodated in a wafer cassette and transported to an apparatus for finishing turning, and then the second turning process is performed. Also good.
1:光デバイスウエーハ 10:サファイア基板 11:発光層 12:光デバイス
S:ストリート
120:p型半導体層 121:n型半導体層 122:バンプ 123:バンプ
13:透光性モールド樹脂 130:蛍光材粒子
2:旋削装置 3:ベース
4:旋削ユニット
40:スピンドル 41:駆動機構 42:バイトホイール
43:バイト 43a:バイト 43b:バイト
430:シャンク 431:切削部 432:ネジ 433:ネジ穴 434:基台
435:切刃チップ
435a:焼結体ダイヤモンドからなる切刃チップ
435b:ダイヤモンドの単結晶からなる切刃チップ 穴:436
5:切込み送り手段
50:ボールネジ 51:ガイドレール 52:モータ 53:可動板
7:チャックテーブル
90:ロボット 91:洗浄手段 92:ウエーハカセット 93:ウエーハカセット 94:位置決め機構 95:ローディングアーム 96:アンローディングアーム
97:操作部
100:往方向 101:復方向
T:テープ F:環状フレーム Z1:位置 Z2:位置
1: Optical device wafer 10: Sapphire substrate 11: Light emitting layer 12: Optical device
S: Street 120: p-type semiconductor layer 121: n-type semiconductor layer 122: bump 123: bump
13: Translucent mold resin 130: Fluorescent material particle 2: Turning device 3: Base 4: Turning unit 40: Spindle 41: Drive mechanism 42: Tool wheel 43:
435: Cutting
5: Cutting feed means 50: Ball screw 51: Guide rail 52: Motor 53: Movable plate
7: Chuck table
90: Robot 91: Cleaning means 92: Wafer cassette 93: Wafer cassette 94: Positioning mechanism 95: Loading arm 96: Unloading arm
97: Operation unit 100: Forward direction 101: Reverse direction T: Tape F: Ring frame Z1: Position Z2: Position
Claims (2)
光デバイスウエーハの該透光性モールド樹脂にダイヤモンドを含む焼結体で形成された切削部を有するバイトを回転させながら作用させて、該透光性モールド樹脂を旋削して該透光性モールド樹脂を粗旋削する第1の旋削工程と、
該第1の旋削工程に次いで、光デバイスウエーハの該透光性モールド樹脂にダイヤモンド単結晶の切削部を有するバイトを回転させながら作用させて、該透光性モールド樹脂を旋削して該透光性モールド樹脂を所望の厚みに仕上げる第2の旋削工程と、を具備したことを特徴とする光デバイスウエーハの加工方法。 A method of processing an optical device wafer in which a plurality of optical devices are formed in a light emitting layer and the surface of the light emitting layer is coated with a translucent mold resin for improving optical characteristics,
The translucent mold resin of the optical device wafer is caused to act by rotating a tool having a cutting part formed of a sintered body containing diamond to rotate the translucent mold resin. A first turning process for rough turning,
Subsequent to the first turning step, the translucent mold resin of the optical device wafer is allowed to act on the translucent mold resin while rotating a cutting tool having a diamond single crystal cutting portion to rotate the translucent mold resin. And a second turning step of finishing the mold resin to a desired thickness. An optical device wafer processing method comprising:
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