JP2020102509A - レーザ素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】意図しない位置におけるウェハの割れを抑制することが可能なレーザ素子の製造方法を提供する。【解決手段】複数のレーザ素子が形成され、第１面に第１シートが貼り付けられ、前記第１面とは反対側の面である第２面に複数の溝が入れられかつ第２シートが貼り付けられたウェハを準備する工程と、前記第１面側から前記ウェハの前記溝と重なる位置を分割刃で押圧することで、前記溝に沿って前記ウェハを複数のバーに分割する工程と、を有し、前記バーは前記複数のレーザ素子を含み、前記ウェハの中央側における前記分割刃の押し込み量は、前記ウェハの周辺側における押し込み量よりも大きいレーザ素子の製造方法。【選択図】 図５

Description

本発明はレーザ素子の製造方法に関するものである。

レーザ素子などの半導体チップは、ウェハを劈開することで形成される。例えば、ウェハの一方の面にシートを貼り付け、他方の面に溝を形成し、ウェハに分割刃を押し当てることで溝を起点としてウェハを劈開する技術が知られている（特許文献１参照）。

特開２０００−１２４５３７号公報

レーザ素子の製造においては、ウェハを劈開することで、共振器長の幅を有する複数のバーを形成する。したがってウェハに複数の溝を入れ、劈開を複数回にわたって行う。しかし、分割刃をウェハの溝を入れた位置に押し当てた際に、押圧対象の溝とは異なる溝からウェハが割れることがある。そこで、意図しない位置におけるウェハの割れを抑制することが可能なレーザ素子の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係るレーザ素子の製造方法は、複数のレーザ素子が形成され、第１面に第１シートが貼り付けられ、前記第１面とは反対側の面である第２面に複数の溝が入れられかつ第２シートが貼り付けられたウェハを準備する工程と、前記第１面側から前記ウェハの前記溝と重なる位置を分割刃で押圧することで、前記溝に沿って前記ウェハを複数のバーに分割する工程と、を有し、前記バーは前記複数のレーザ素子を含み、前記ウェハの中央側における前記分割刃の押し込み量は、前記ウェハの周辺側における押し込み量よりも大きいものである。

上記発明によれば、意図しない位置におけるウェハの割れを抑制することが可能である。

図１は実施例１に係るレーザ素子の分割装置を例示する斜視図である。 図２は回転テーブルを例示する平面図である。 図３（ａ）および図３（ｂ）はウェハを例示する平面図である。 図４（ａ）から図４（ｄ）は実施例１に係るレーザ素子の製造方法を例示する断面図である。 図５（ａ）から図５（ｃ）は分割の工程を例示する断面図であり、図５（ｄ）はウェハを拡大した図である。 図６はウェハの劈開位置ごとの押し込み量の例を示す図である。 図７（ａ）から図７（ｃ）は比較例における分割の工程を例示する断面図であり、図７（ｄ）はウェハを拡大した図である。 図８は比較例におけるウェハを例示する平面図である。

[本願発明の実施形態の説明]
最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。
本願発明の一形態は、（１）複数のレーザ素子が形成され、第１面に第１シートが貼り付けられ、前記第１面とは反対側の面である第２面に複数の溝が入れられかつ第２シートが貼り付けられたウェハを準備する工程と、前記第１面側から前記ウェハの前記溝と重なる位置を分割刃で押圧することで、前記溝に沿って前記ウェハを複数のバーに分割する工程と、を有し、前記バーは前記複数のレーザ素子を含み、前記ウェハの中央側における前記分割刃の押し込み量は、前記ウェハの周辺側における押し込み量よりも大きいレーザ素子の製造方法である。分割刃を押し当てた際にウェハに加わる力が均一になるため、ウェハの割れを抑制することができる。
（２）前記分割する工程において、前記ウェハの周辺側と中央側とにおける隣り合う前記バー間の角度が同じでもよい。これによりウェハの割れをより効果的に抑制することができる。
（３）前記分割刃の押し込まれる方向は、前記分割刃が押し込まれる前の前記ウェハの第１面に対して垂直でもよい。ウェハの溝に対応する位置に垂直に力が加わることで押圧された溝を起点としてウェハが劈開し、それ以外の位置からの劈開が抑制される。
（４）前記複数の溝は互いに平行でもよい。ウェハに加わる力が溝の延伸方向において一定になり、ウェハの割れが抑制される。

［本願発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係るレーザ素子の製造方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

（分割装置）
図１は実施例１に係るレーザ素子の分割装置１００を例示する斜視図である。分割装置１００は、テーブル１０、テーブル１２、昇降テーブル１４、架台１６、支持部材１８、ボールねじ２０、モータ２２、回転テーブル３０を備え、後述のようにウェハを分割する装置である。

テーブル１２はテーブル１０の上に配置され、支柱１１で支持されている。テーブル１２の上に円形の回転テーブル３０が配置され、かつ支柱１３で支持された昇降テーブル１４が設けられている。昇降テーブル１４をかけ渡すように架台１６が設けられている。架台１６の上に支持部材１８が設けられ、支持部材１８の上にモータ２２が設けられている。ボールねじ２０は、支持部材１８の内側に設けられ、昇降テーブル１４に螺合している。昇降テーブル１４の下には分割刃３２が取り付けられている。

回転テーブル３０は不図示のモータの駆動によりテーブル１２上においてＹ軸方向に移動し、かつ不図示のモータの駆動により回転テーブル３０上に配置されるウェハなどを回転させる。モータ２２が駆動することでボールねじ２０が回転し、昇降テーブル１４がＺ軸方向に昇降し、分割刃３２は昇降テーブル１４とともにＺ軸方向に移動する。分割装置１００は例えばコンピュータなどの制御部を内蔵している。回転テーブル３０および昇降テーブル１４の移動量などをあらかじめ入力することで、分割装置１００はプログラムにしたがって自動運転する。

図２は回転テーブル３０を例示する平面図であり、後述の粘着シートおよび保護シートは省略している。図２に示すように、回転テーブル３０の上面に冶具３４（支持部）およびウェハ４０が搭載される。冶具３４は例えば矩形で枠状の部材であり、中央には空洞３３が形成される。ウェハ４０は、空洞３３の内側に位置し、冶具３４に囲まれる。ウェハ４０のＹ軸方向の長さＬ１は例えば２９ｍｍである。空洞３３の平面形状は例えば正方形であり、一辺の長さＬ２は例えば４０ｍｍである。ウェハ４０を冶具３４へのセットする際の位置の誤差を許容するため、長さＬ２は例えばＬ１の１．５倍程度でもよい。

（ウェハ）
図３（ａ）および図３（ｂ）はウェハ４０を例示する平面図である。図３（ａ）および図３（ｂ）に示すウェハ４０は例えばガリウム砒素（ＧａＡｓ）などの化合物半導体などで形成され、光学利得を有する活性層、および活性層を挟むクラッド層などを含む。ウェハ４０には、マトリクス状に整列した複数のレーザ素子４２が形成されている。Ｘ方向に並ぶ複数のレーザ素子４２はバー４４を構成し、隣り合うバー４４間には溝４６が入れられている。ウェハ４０には例えば１４５本のバー４４が含まれる。１つのバー４４の幅Ｗは例えば０．２ｍｍであり、レーザ素子４２の共振器長に等しい。複数の溝４６はＸ方向に延伸し、互いに平行である。

図１に示した分割装置１００は、分割刃３２でウェハ４０を押圧し、溝４６に沿ってウェハ４０を劈開することで、図３（ｂ）に示すようにバー４４を１つずつ切り出す。なお、複数のバー４４のうち、最も＋Ｙ側のものをバー４４ａとし、バー４４ａの隣のものをバー４４ｂとする。複数の溝４６のうち、最も＋Ｙ側のものを溝４６ａとし、溝４６ａの隣のものを溝４６ｂとする。

（製造方法）
図４（ａ）から図４（ｄ）は実施例１に係るレーザ素子の製造方法を例示する断面図である。図５（ａ）から図５（ｃ）は分割の工程を例示する断面図であり、図５（ｄ）はウェハ４０を拡大した図である。図４（ａ）の前の段階で、ウェハ４０の一方の面４１には複数のレーザ素子４２が作り込まれている。

図４（ａ）に示すように、ウェハ４０のうち面４１とは反対側の面４３に、例えばポリ塩化ビニル（ＰＣＶ）の粘着シート５０を貼り付ける。図４（ｂ）に示すように、例えばダイヤモンドカッターなどで、ウェハ４０を面４１からＺ軸方向に切り込むことで複数の溝４６を形成する。溝４６は面４１に対して垂直であり、面４３には到達しない。

図４（ｃ）に示すように、ウェハ４０の面４１に、例えばポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）の保護シート５２を貼り付ける。冶具３４を回転テーブル３０上に配置し、面４１を下に、面４３を上にしてウェハ４０を冶具３４に配置する。冶具３４の上に保護シート５２および粘着シート５０が位置する。ウェハ４０は空洞３３内に配置され、冶具３４に囲まれる。ウェハ４０の面４３および粘着シート５０が＋Ｚ側を向き、面４１および保護シート５２が−Ｚ側を向く。

分割装置１００に、バー４４の本数、バー４４の幅（共振器長）、劈開を開始する位置（Ｘ座標、Ｙ座標）、分割刃３２の押し込み量などを入力する。なお、上記のようなウェハを準備する工程と、分割装置１００の設定とはどちらを先に実施してもよいし、並行して行ってもよい。

図４（ｄ）に示すように、粘着シート５０を介して、面４３側から、ウェハ４０の溝４６と重なる位置を分割刃３２で押圧する。分割刃３２はＸ軸方向に延伸し、溝４６と平行になるように、ウェハ４０上に配置される。分割刃３２は＋Ｚ側から−Ｚ側へと、面４３に対して垂直に下降し、所定の押し込み量の分ウェハ４０を押し込み、元の位置に上昇する。分割刃３２は例えばウェハ４０の＋Ｙ側端部から−Ｙ側端部へと順に、ウェハ４０の溝４６に対応する位置を押圧する。これによりウェハ４０を劈開し、複数のバー４４に分割する。

図５（ａ）から図５（ｃ）ではウェハ４０を＋Ｙ側から−Ｙ側にかけて順に劈開する例を示しており、溝４６および保護シート５２を省略している。図５（ａ）は＋Ｙ側端部付近での劈開を示している。分割刃３２は複数の溝４６のうち最も＋Ｙ側の溝４６の上からウェハ４０を押圧する。押圧により粘着シート５０およびウェハ４０は−Ｚ方向に変形し、ウェハ４０が劈開しバー４４が形成される。

図５（ｄ）は図５（ａ）におけるウェハ４０を拡大している。図５（ｄ）に示すように、ウェハ４０は溝４６ａの上から押圧され、溝４６ａを起点として押し広げられ、劈開する。このとき、図３（ａ）に示す溝４６ａに沿ってウェハ４０が＋Ｘ側から−Ｘ側にかけて劈開し、図３（ｂ）に示すようにウェハ４０からバー４４ａが分離する。例えば溝４６ｂなど押し込み位置以外においてウェハ４０は劈開せず、バー４４ｂはウェハ４０に連結された状態を維持する。

図５（ａ）の工程において、分割刃３２の押し込み量Ｚ１は例えば０．２７ｍｍである。押し込み量とは、分割刃３２の押し込み前における粘着シート５０上面の高さと、分割刃３２が最下点まで達したときの押し込み位置における粘着シート５０の上面の高さとの差である。分離したバー４４の端部とウェハ４０の端部との間の角度θ１は例えば１８３．４°である。

劈開後、分割刃３２は上昇し、ウェハ４０は水平に戻る。分割刃３２はバー４４の１本分−Ｙ側に移動し、ウェハ４０を順次押圧してバー４４を形成する。図５（ｂ）はウェハ４０の中央での劈開を示す。このときの分割刃３２の押し込み量Ｚ２は例えば０．６ｍｍであり、バー４４とウェハ４０とのなす角度はθ１である。

図５（ｃ）は−Ｙ側端部付近での劈開を示す。分割刃３２の押し込み量Ｚ３は例えば０．２７ｍｍであり、図５（ａ）のＺ１に等しい。バー４４とウェハ４０とのなす角度はθ１である。

図６はウェハ４０の劈開位置ごとの押し込み量の例を示す図である。横軸は劈開位置であり、０ｍｍは冶具３４の＋Ｙ側端部であり、４０ｍｍは−Ｙ側端部である。押し込み量は図５（ａ）から図５（ｃ）と同様に＋Ｚ側から−Ｚ側にかけての変位であり、分割刃３２の押し込み前が０ｍｍである。図６に示すように、押し込み量は端部側ほど小さく、中央側ほど大きい。

以上のように、分割刃３２の押し込み量をウェハ４０の位置ごとに調整することで、分割刃３２押し込み時の角度はいずれの位置でも同一となる。このため劈開時に粘着シート５０および保護シート５２からウェハ４０に作用する張力は等しくなり、後述の比較例のように張力の増大が抑制される。この結果、図５（ｄ）に示したように分割刃３２を押圧させた位置でウェハ４０は劈開し、他の位置からの劈開は抑制される。

分割装置１００からウェハ４０を取り外し、保護シート５２を剥がす。粘着シート５０を拡張し、バー４４同士の隙間を広げ、バー４４を粘着シート５０から取り出す。バー４４を成膜装置にセットし、バー４４の端面（劈開面）にコーティングを行う。さらにダイシングなどを行い、バー４４からチップ状のレーザ素子４２を形成する。

（比較例）
図７（ａ）から図７（ｃ）は比較例における分割の工程を例示する断面図であり、図７（ｄ）はウェハ４０を拡大した図である。

図７（ａ）から図７（ｃ）に示すように、ウェハ４０のいずれの位置においても分割刃３２の押し込み量はＺ４で一定である。このため、図７（ｂ）のようにウェハ４０の中央側における角度θ２に比べて、図７（ａ）および図７（ｂ）に示すウェハ４０の端部側での角度θ３は大きくなる。

図７（ｄ）は図７（ａ）におけるウェハ４０を拡大している。比較例においては実施例１に比べて劈開時の角度が大きいため、粘着シート５０から大きな張力が発生する。特にウェハ４０の端部側ほど角度が大きいため、ウェハ４０に加わる力も大きくなる。この結果、溝４６ａの隣の溝４６ｂからもウェハ４０が劈開してしまう。図８は比較例におけるウェハ４０を例示する平面図である。図８に破線で示すように、例えば溝４６ｂのうち＋Ｘ側の一部からウェハ４０が劈開してしまう。

劈開の後、分割刃３２を上昇させるとウェハ４０が水平となる。このとき図７（ｄ）のバー４４ｂはウェハ４０から完全に分離していないため、バー４４ｂがウェハ４０に接触し、バー４４ｂおよびウェハ４０が破損する恐れがある。また、図８に示すようにバー４４ｂとウェハ４０とは一部で分離され、一部では連結されている。このため分割刃３２を溝４６ｂに対応する位置に押し当てると、ウェハ４０に力が不均衡に加わり、バリが発生することもある。

分割刃３２を複数の溝４６に対応する位置に順次押し当てると、押圧した溝４６の１つ先の溝４６からもウェハ４０の割れが生じ、複数のバー４４に損傷およびバリなどが発生してしまう。

一方、実施例１によれば、図５（ａ）から図６に示すように、ウェハ４０の中央側における分割刃３２の押し込み量を、周辺側における押し込み量よりも小さくする。これにより劈開時にバー４４とウェハ４０とのなす角は一定となり、劈開時に粘着シート５０からウェハ４０に加わる張力が、各押圧位置で同程度となる。このため意図しない位置におけるウェハ４０の割れを抑制することができる。したがって、分割刃３２の上昇時のバー４４およびウェハ４０の接触、バリの発生などを抑制することができる。

分割刃３２の押し込み量は、図５（ａ）および図５（ｃ）に示すウェハ４０の周辺側における押し込み時の角度と、図５（ｂ）に示す中央側における押し込み時の角度とが同じになるように定める。これによりウェハ４０の割れを効果的に抑制することができる。なお、角度θ１は、押圧された溝４６からウェハ４０が劈開され、当該溝４６以外から劈開しない程度の大きさとする。実施例１において角度θ１は例えば１８３．４°である。周辺部における押し込み量Ｚ１は例えば０．２７ｍｍ、中央部における押し込み量Ｚ２は例えば０．６ｍｍとする。

図４（ｄ）に示すように、溝４６は面４３に対して垂直であり、分割刃３２の押し込み前のウェハ４０の面４３に対して垂直に分割刃３２を押し当てる。ウェハ４０の溝４６に対応する位置に垂直に力が加わることで、ウェハ４０が当該溝４６を起点として劈開し、それ以外の位置からの劈開が抑制される。

図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、複数の溝４６は互いに平行であり、Ｘ軸方向に延伸する。このため分割刃３２を１つの溝４６に押し当てた際、隣の溝４６付近に加わる力は一定である。例えば図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、溝４６ａからウェハ４０を押圧するとき、溝４６ｂ付近に加わる力はＸ軸方向に沿って一定である。このため溝４６ｂからの劈開が抑制される。

分割装置１００に、バー４４の本数、バー４４の幅（共振器長）、劈開を開始する位置（Ｘ座標、Ｙ座標）、分割刃３２の押し込み量などを入力することで、自動運転させることができる。ウェハ４０のサイズなどに応じて、適切なパラメータを入力すればよい。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０、１２ テーブル
１１、１３ 支柱
１４ 昇降テーブル
１６ 架台
１８ 支持部材
２０ ボールねじ
２２ モータ
３０ 回転テーブル
３２ 分割刃
３３ 空洞
３４ 冶具
４０ ウェハ
４１、４３ 面
４２ レーザ素子
４４、４４ａ、４４ｂ バー
４６、４６ａ、４６ｂ 溝
５０ 粘着シート
５２ 保護シート
１００ 分割装置

Claims (4)

1. 複数のレーザ素子が形成され、第１面に第１シートが貼り付けられ、前記第１面とは反対側の面である第２面に複数の溝が入れられかつ第２シートが貼り付けられたウェハを準備する工程と、
   前記第１面側から前記ウェハの前記溝と重なる位置を分割刃で押圧することで、前記溝に沿って前記ウェハを複数のバーに分割する工程と、を有し、
   前記バーは前記複数のレーザ素子を含み、
   前記ウェハの中央側における前記分割刃の押し込み量は、前記ウェハの周辺側における押し込み量よりも大きいレーザ素子の製造方法。
2. 前記分割する工程において、前記ウェハの周辺側と中央側とにおける隣り合う前記バー間の角度が同じである請求項１に記載のレーザ素子の製造方法。
3. 前記分割刃の押し込まれる方向は、前記分割刃が押し込まれる前の前記ウェハの第１面に対して垂直である請求項１または２に記載のレーザ素子の製造方法。
4. 前記複数の溝は互いに平行である請求項１から３のいずれか一項に記載のレーザ素子の製造方法。

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