JP5511505B2 - Processing method of sapphire wafer - Google Patents
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Description
本発明は、主面がc面(0001)のサファイアウエーハ上に、a面(11−20)に対して平行方向へ切削加工又はスクライブ加工を施すサファイアウエーハの加工方法に関する。 The present invention relates to a processing method for a sapphire wafer, in which a main surface is cut or scribed in a direction parallel to the a-plane (11-20) on a sapphire wafer having a c-plane (0001).
短波長の青色や紫外線を発光する半導体レーザダイオード(LD)や発光ダイオード(LED)等の発光デバイスは、例えばサファイアウエーハ上に窒化ガリウム(GaN)のエピタキシャル層を成長させることにより製造されている。中でも緑・青色の光を出射するInGaN系発光デバイスチップには、主面をc面としたサファイアウエーハが最も多く利用されている。 A light emitting device such as a semiconductor laser diode (LD) or a light emitting diode (LED) that emits blue or ultraviolet light having a short wavelength is manufactured, for example, by growing an epitaxial layer of gallium nitride (GaN) on a sapphire wafer. Among them, sapphire wafers whose main surface is the c-plane are most frequently used for InGaN-based light-emitting device chips that emit green and blue light.
発光デバイスの製造工程では、複数の発光デバイスが形成されたサファイアウエーハをダイシング装置やスクライブ装置等を用いて個々の発光デバイスへと分割する(例えば、特開平5−315646号公報参照)。 In the manufacturing process of a light-emitting device, a sapphire wafer on which a plurality of light-emitting devices are formed is divided into individual light-emitting devices using a dicing apparatus, a scribing apparatus, or the like (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-315646).
ダイシング装置は、ダイアモンドやCBN(Cubic Boron Nitride)等の超砥粒を樹脂や金属で固めて厚さ100μm程度に成形した切削ブレードと呼ばれる砥石を20000rpm〜30000pm程度の高速で回転させつつ、被加工物へと切り込ませることで被加工物を切削除去する。 The dicing machine is a workpiece to be processed while rotating a grinding wheel called a cutting blade formed by hardening superabrasive grains such as diamond or CBN (Cubic Boron Nitride) with resin or metal to a thickness of about 100 μm at a high speed of about 20000 rpm to 30000 pm. The workpiece is cut and removed by cutting into the object.
一方、スクライブ装置は、スクライブ手段である先端にダイアモンドチップがろう付け等により固定されたスクライバシャンクを所定荷重で被加工物に当接させつつ、被加工物とスクライバシャンクとを相対移動させることで、被加工物上にスクライブラインと呼ばれる罫書き線を形成する。 On the other hand, the scribing device moves the workpiece and the scriber shank relative to each other while bringing the scriber shank fixed to the tip of the scribing means by brazing or the like into contact with the workpiece with a predetermined load. A ruled line called a scribe line is formed on the workpiece.
その後、ブレーキング装置等を使用して被加工物へ外力を付与してこの罫書き線を起点に被加工物を劈開して分割する。スクライブ装置による分割方法は、切削ブレードを利用するダイシング装置に比べて分割代を狭くできるため、サファイアウエーハの分割に広く利用されている。 Thereafter, an external force is applied to the workpiece using a braking device or the like, and the workpiece is cleaved and divided from the scribe line as a starting point. The dividing method using a scribe device is widely used for dividing a sapphire wafer because the dividing margin can be narrowed compared to a dicing device using a cutting blade.
ところが、サファイアはモース硬度が高いため、切削ブレードで切削した場合には、チッピングと呼ばれる大きな欠けやクラックが発生してサファイアウエーハを破損させてしまうことがある。また、スクライブ装置によりスクライブラインを形成する際にも、劈開するのに十分な深さのスクライブラインが形成し難いという問題がある。 However, since sapphire has a high Mohs hardness, when it is cut with a cutting blade, a large chipping or crack called chipping may occur and damage the sapphire wafer. Also, when a scribe line is formed by a scribe device, there is a problem that it is difficult to form a scribe line having a depth sufficient for cleavage.
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、チッピングやクラックの発生を低減し、劈開するのに十分な深さのスクライブラインを形成可能なサファイアウエーハの加工方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to reduce the occurrence of chipping and cracks and to provide a sapphire wafer capable of forming a scribe line having a depth sufficient for cleavage. It is to provide a processing method.
本発明によると、主面がc面(0001)のサファイアウエーハにa面(11−20)に対して平行に切削ブレードによる切削加工又はダイアモンドスクライバによるスクライブ加工を施すサファイアウエーハの加工方法であって、該切削ブレード又は該ダイアモンドスクライバとサファイアウエーハとをa面(11−20)に対して平行方向に相対移動させてサファイアウエーハの一端から他端へ切削溝又はスクライブラインを形成する加工工程を具備し、該加工工程において、該切削ブレード又は該ダイアモンドスクライバの該一端から該他端に向かう加工方向とr面(1−102)とのなす角が該一端側で鋭角となるように切削加工又はスクライブ加工を施すことを特徴とするサファイアウエーハの加工方法が提供される。 According to the present invention, there is provided a method for processing a sapphire wafer, wherein a sapphire wafer having a c-plane (0001) as a main surface is subjected to cutting with a cutting blade or scribing with a diamond scriber parallel to the a-plane (11-20). And a machining step of forming a cutting groove or a scribe line from one end to the other end of the sapphire wafer by moving the cutting blade or the diamond scriber and the sapphire wafer in a direction parallel to the a-plane (11-20). In the machining step, the cutting blade or the diamond scriber is cut so that the angle formed by the machining direction from the one end to the other end and the r-plane (1-102) is an acute angle on the one end side. Provided is a method for processing a sapphire wafer, characterized by performing a scribe process.
上記課題を解決するために、本発明者は、サファイアウエーハの加工方法について鋭意検討を重ねた結果、主面がc面(0001)のサファイアウエーハにおいて、a面(11−20)と平行方向にウエーハの一端から他端まで切削加工又はスクライブ加工を施す際に、形成される切削溝又はスクライブラインとr面(1−102)とが鋭角をなす方向に向かって切削加工又はスクライブ加工を施すことで、切削溝又はスクライブラインとr面(1−102)とが鈍角をなす方向に向かって切削加工又はスクライブ加工を施す場合に比べて、チッピングやクラックの発生が低減し、更に同じ荷重でスクライブ加工してもより深いスクライブラインを形成できることを見出した。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor has made extensive studies on a method for processing a sapphire wafer. As a result, in a sapphire wafer having a c-plane (0001) as a main surface, the inventor is parallel to the a-plane (11-20). When cutting or scribing from one end of the wafer to the other end, cutting or scribing is performed in a direction in which the formed cutting groove or scribe line and the r-plane (1-102) form an acute angle. In comparison with the case where cutting or scribing is performed in the direction in which the cutting groove or scribing line and the r-plane (1-102) form an obtuse angle, chipping and cracking are reduced, and scribing is performed with the same load. It has been found that a deeper scribe line can be formed even if processed.
本発明の加工方法によると、チッピングやクラックの発生を低減した切削加工が可能となる上、より深いスクライブラインを形成することが可能となる。 According to the processing method of the present invention, it is possible to perform cutting with reduced generation of chipping and cracks and to form deeper scribe lines.
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図1は、切削装置2の概略構成図を示している。切削装置2は、静止基台4上に搭載されたX軸方向に伸長する一対のガイドレール6を含んでいる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of the
X軸移動ブロック8は、ボール螺子10及びパルスモータ12とから構成されるX軸送り機構(X軸送り手段)14により加工送り方向、即ちX軸方向に移動される。X軸移動ブロック8上には円筒状支持部材22を介してチャックテーブル20が搭載されている。
The
チャックテーブル20は多孔性セラミックス等から形成された吸着部(吸着チャック)24を有している。チャックテーブル20には図2に示す環状フレームFをクランプする複数(本実施形態では4個)のクランパ26が配設されている。
The chuck table 20 has a suction part (suction chuck) 24 formed of porous ceramics or the like. A plurality of (four in this embodiment)
X軸送り機構14は、ガイドレール6に沿って静止基台4上に配設されたスケール16と、スケール16のX座標値を読みとるX軸移動ブロック8の下面に配設された読み取りヘッド18とを含んでいる。読み取りヘッド18は切削装置2のコントローラに接続されている。
The
静止基台4上には更に、Y軸方向に伸長する一対のガイドレール28が固定されている。Y軸移動ブロック30は、ボール螺子32及びパルスモータ34とから構成されるY軸送り機構(割り出し送り機構)36によりY軸方向に移動される。
A pair of
Y軸移動ブロック30にはZ軸方向に伸長する一対の(一本のみ図示)ガイドレール38が形成されている。Z軸移動ブロック40は、図示しないボール螺子とパルスモータ42から構成されるZ軸送り機構44によりZ軸方向に移動される。
The Y-
46は切削ユニット(切削手段)であり、切削ユニット46のスピンドルハウジング48がZ軸移動ブロック40中に挿入されて支持されている。スピンドルハウジング48中にはスピンドルが収容されて、エアベアリングにより回転可能に支持されている。スピンドルはスピンドルハウジング48中に収容された図示しないモータにより回転駆動され、スピンドルの先端部には切削ブレード50が着脱可能に装着されている。
スピンドルハウジング48にはアライメントユニット(アライメント手段)52が搭載されている。アライメントユニット52はチャックテーブル20に保持されたウエーハWを撮像する撮像ユニット(撮像手段)54を有している。切削ブレード50と撮像ユニット54はX軸方向に整列して配置されている。
An alignment unit (alignment means) 52 is mounted on the
図2を参照すると、スクライバユニット(スクライバ手段)58の斜視図が示されている。このスクライバユニット58は、例えば図1のスピンドルハウジング48からスピンドル及び切削ブレード50を取り去り、スピンドルハウジング48の端部にスクライバユニット58のブロック59を固定することにより、スクライブ加工装置として組み立てられる。
Referring to FIG. 2, a perspective view of a scriber unit (scriber means) 58 is shown. For example, the
ブロック59にL形状部材60がねじ61で取付け角度が調整可能に取り付けられている。図2のIII方向矢視図である図3に示すように、L形状部材60にはねじ63で第1シャンクホルダー62が固定されている。第1シャンクホルダー62は半円形状の挿入溝62aを有している。第2シャンクホルダー64も半円形状の挿入溝64aを有している。
An L-
第1シャンクホルダー62に第2シャンクホルダー64を当接し、二つの半円形の挿入溝62a,64aから形成される丸穴65中にダイアモンドスクライバ66のスクライバシャンク67を挿入し、ねじ70を締結することにより、図2に示すようにシャンク67が第1及び第2シャンクホルダー62,64で保持される。スクライバシャンク67の先端には、例えば四角錐台形状のダイアモンドチップ68がろう付け等により固定されている。
The
以下、上述した切削装置2又はダイアモンドスクライバ66を有するスクライブ加工装置を使用して、サファイアウエーハを加工する本発明の加工方法について図4乃至図7を参照して説明する。
Hereinafter, the processing method of the present invention for processing a sapphire wafer using the above-described
図4を参照すると、本発明の加工方法の加工対象となるサファイアウエーハ11の平面図が示されている。サファイアウエーハ11は、主面13がc面(0001)となる様にサファイアインゴットから切り出されて形成されている。
Referring to FIG. 4, a plan view of a
サファイアウエーハ11にはオリエンテーションフラット15が形成されており、このオリエンテーションフラット15はa面(11−20)と平行方向に伸長している。実際には、サファイアインゴットの状態でa面と平行にオリエンテーションフラット15を形成し、次いで個々のサファイアウエーハ11にスライスする。
An orientation flat 15 is formed on the
サファイアウエーハ11は、結晶軸a1,a2,a3を有している。よく知られているように、サファイアウエーハ11の主面13上にはGaNからなるエピタキシャル層が成膜されており、このエピタキシャル層に格子状に形成された分割予定ラインによって区画された各領域にLEDが形成されている。
The
図6を参照すると、サファイア単結晶のユニットセル図と本発明の加工方向Pとの関係が示されている。即ち本発明は、サファイアウエーハのa面(11−20)と平行方向にサファイアウエーハの一端から他端まで加工を施す際に、加工方向とr面(1−102)とのなす角が一端側で鋭角となるように加工を施すと、チッピングやクラックの発生が低減され、或いはより深いスクライブラインを形成可能であることを見出したものである。 Referring to FIG. 6, the relationship between the unit cell diagram of the sapphire single crystal and the processing direction P of the present invention is shown. That is, according to the present invention, when processing from one end of the sapphire wafer to the other end in a direction parallel to the a-plane (11-20) of the sapphire wafer, the angle formed by the processing direction and the r-plane (1-102) is one end side. It has been found that when processing is performed so as to have an acute angle, chipping and cracking can be reduced, or deeper scribe lines can be formed.
図7(A)を参照すると、a面(11−20)と平行方向にサファイアウエーハ11の一端11aから他端11bまで切削ブレード50で切削加工を施す際に、r面(1−102)と本発明の加工方向Pとの関係が模式的に示されている。図7(B)は加工方向の模式的拡大図である。
Referring to FIG. 7A, when cutting with the
図7(A)において、切削装置のチャックテーブル20でサファイアウエーハ11が吸引保持され、チャックテーブル20は矢印Q方向に加工送りされる。よって、切削ブレード50による加工方向は矢印P方向となる。
7A, the
即ち、本発明の加工方法は、図7(B)の拡大模式図に示すように、切削ブレード50とサファイアウエーハ11とをa面(11−20)に対して平行方向に相対移動させて、サファイアウエーハ11の一端部11aから他端11bへ切削溝を形成する際に、切削加工方向Pとr面(1−102)とのなす角θが一端側で鋭角となるように切削加工を施すことを特徴とする。このような向きに切削加工を施すことにより、サファイアウエーハ切削時のチッピングやクラックの発生を低減することができる。
That is, in the processing method of the present invention, as shown in the enlarged schematic view of FIG. 7B, the
本発明の加工方法はダイアモンドスクライバ66によるスクライブ加工にも同様に適用できる。即ち、ダイアモンドスクライバ66とサファイアウエーハ11とをa面(11−20)に対して平行方向に相対移動させて、サファイアウエーハ11の一端部11aから他端11bへスクライブラインを形成する際に、スクライブ加工方向Pとr面(1−102)とのなす角θが一端11a側で鋭角となるようにスクライブ加工を施す。このようなスクライブ加工を施すことにより、より深いスクライブラインを形成することができる。
The processing method of the present invention can be similarly applied to the scribe processing by the
2 切削装置
11 サファイアウエーハ
13 c面(0001)
15 オリエンテーションフラット
20 チャックテーブル
50 切削ブレード
58 スクライバユニット
66 ダイアモンドスクライバ
P 加工方向
Q チャックテーブルの移動方向
2 Cutting
15 Orientation flat 20 Chuck table 50
Claims (1)
該切削ブレード又は該ダイアモンドスクライバとサファイアウエーハとをa面(11−20)に対して平行方向に相対移動させてサファイアウエーハの一端から他端へ切削溝又はスクライブラインを形成する加工工程を具備し、
該加工工程において、該切削ブレード又は該ダイアモンドスクライバの該一端から該他端に向かう加工方向とr面(1−102)とのなす角が該一端側で鋭角となるように切削加工又はスクライブ加工を施すことを特徴とするサファイアウエーハの加工方法。 A processing method of a sapphire wafer, wherein a main surface is a c-plane (0001) sapphire wafer, which is subjected to cutting with a cutting blade or scribe processing with a diamond scriber parallel to the a-plane (11-20),
A machining step of forming a cutting groove or a scribe line from one end of the sapphire wafer to the other end by moving the cutting blade or the diamond scriber and the sapphire wafer in a direction parallel to the a-plane (11-20). ,
In the machining step, cutting or scribing so that an angle formed by the machining direction from the one end of the cutting blade or the diamond scriber to the other end and the r-plane (1-102) is an acute angle on the one end side. A method for processing a sapphire wafer, characterized by:
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