JP5559623B2 - 分割方法 - Google Patents

Description

本発明は、サファイアウェーハにパルスレーザーを照射してその内部に改質層を形成した後に、サファイアウェーハに対して外力を加えることにより個々のデバイスに分割する方法に関する。

サファイア基板の表面に格子状に形成されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域に窒化ガリウム系化合物半導体等の光デバイスが積層された光デバイスウエーハは、ストリートに沿って個々の発光ダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。

上述した光デバイスウエーハは、研削装置によって裏面が研削され、所定の厚さに加工された後にストリートに沿って分割される。研削後に光デバイスウエーハ等のウエーハをストリートに沿って分割する方法として、ウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線をウエーハの内部に集光点を合わせてストリートに沿って照射することにより、ウエーハの内部にストリートに沿って変質層を連続的に形成し、この変質層が形成されることによって強度が低下したストリートに沿って外力を加え、ウエーハをストリートに沿って破断する方法も提案されている（例えば特許文献１参照）。

また、サファイアの研削加工から分割までを効率よく行うために、研削後に、サファイアの研削時にデバイスを保護するために貼着されていた保護テープ側から外力を加えて加工するプロセスも行われている。

特開２００８−６４９２号公報

しかし、保護テープはデバイスを保護することを目的としているため、一般的にはその糊厚が大きい。したがって、保護テープ側から外力を加えても、その力がテープ内で分散しやすく、分割予定ラインに沿って品質良く分割ができないという問題があった。

本発明は、これらの事実に鑑みて成されたものであって、その主な技術的課題は、表面に保護テープが貼着され内部に改質層が形成されたサファイアウェーハに外力を加えてブレーキングを行い、個々のデバイスに分割する場合において、保護テープ側から外力を加えてブレーキングを行っても、従来よりも品質良く分割が行える分割方法を提供することにある。

本発明は、表面の分割予定ラインによって区画された領域に発光デバイスが形成されたサファイアウェーハを分割予定ラインに沿って分割する分割方法であって、以下の各工程により構成される。
（１）サファイアウェーハの表面に紫外線硬化保護テープを貼着する工程、
（２）紫外線硬化保護テープを介してサファイアウェーハの表面側を吸着保持する工程、
（３）表面側を吸着保持されたサファイアウェーハの裏面側から研削加工を行ってサファイアウェーハを薄化する工程、
（４）薄化したサファイアウェーハの裏面側からサファイアウェーハを透過する波長のパルスレーザーをサファイアウェーハの内部に焦点を合わせて分割予定ラインに沿って照射することで改質層を形成する工程、
（５）改質層が形成されたサファイアウェーハの裏面側に拡張テープを貼着する工程、
（６）サファイアウェーハの裏面側に拡張テープが貼着された状態で紫外線硬化保護テープに紫外線を照射して紫外線硬化保護テープの糊層を硬化させる工程、
（７）紫外線硬化保護テープの糊層が硬化した状態で紫外線硬化保護テープを介して分割予定ラインに沿ってサファイアウェーハに外力を加えることによってサファイアウェーハを分割予定ラインに沿って発光デバイスに分割する工程、
（８）分割予定ラインに沿って分割された複数の発光デバイスから紫外線硬化テープを剥離する工程、
（９）紫外線硬化保護テープが剥離された複数の発光デバイスに貼着された拡張テープを拡張して隣接する発光デバイス同士の間隔を広げる工程。

本発明では、サファイアウェーハの内部にパルスレーザーを集光して改質層を形成した後、サファイアウェーハの表面に貼着されている紫外線硬化保護テープに紫外線を照射して糊層を硬化させ、紫外線硬化保護テープを介してサファイアウェーハに対して分割予定ラインに沿って外力を加えることにより分割予定ラインに沿って個々の発光デバイスに分割することとしたため、紫外線硬化保護テープを介してサファイアウェーハに対して外力を加える時点では、紫外線硬化保護テープの糊層が硬化している。したがって、加えた外力が紫外線硬化保護テープ内で分散し難くなるため、その外力が効率よくサファイアウェーハに伝わり、紫外線硬化保護テープ側から品質良くブレーキングを行い発光デバイスに分割することができる。

サファイアウェーハを略示的に示す断面図である。 サファイアウェーハの表面に紫外線硬化保護テープを貼着した状態を略示的に示す断面図である。 サファイアウェーハの裏面を研削する状態を略示的に示す断面図である。 サファイアウェーハの内部にパルスレーザーを集光して改質層を形成する状態を略示的に示す断面図である。 紫外線硬化保護テープに紫外線を照射する状態を略示的に示す断面図である。 サファイアウェーハに外力を加えて発光デバイスに分割する状態を略示的に示す断面図である。 サファイアウェーハの表面から紫外線硬化保護テープを剥離する状態を略示的に示す断面図である。 拡張テープを伸張させて隣接する発光デバイス間の距離を拡張する状態を略示的に示す断面図である。

図１に示すサファイアウェーハＷは、表面Ｗ１に縦横に形成された分割予定ラインＬによって区画された個々の領域に、例えばＬＥＤなどの窒化ガリウム系化合物半導体が積層された発光デバイスＤが形成されて構成されている。以下では、このサファイアウェーハＷの裏面Ｗ２を研削して所定の厚さとした後、サファイアウェーハＷに対してパルスレーザーを照射して分割予定ラインＬに沿って内部に連続的に改質層を形成し、分割予定ラインＬに沿って外力を加えることにより改質層を起点としてブレーキングして個々の発光デバイスＤに分割する手順について説明する。

（１）保護テープ貼着工程
図２に示すように、このサファイアウェーハＷの表面Ｗ１に、紫外線硬化保護テープＴ１を貼着する。この紫外線硬化保護テープＴ１は、透明又は半透明の部材からなり紫外線を透過させる基材１と、紫外線の照射を受けると硬化する糊層２とから構成されている。貼着時において糊層２は柔軟な状態となっており、糊層２によって発光デバイスＤの表面Ｄ１を被覆するとともに、糊層２が隣接する発光デバイスＤの間を埋めるように入り込むことにより、発光デバイスＤが表面Ｗ１側において突出していても、紫外線硬化保護テープＴ１によって各デバイスＤが保護される。

（２）吸着工程
次に、図３に示すように、紫外線硬化保護テープＴ１側を研削装置の保持テーブル３に載置する。保持テーブル３には、多孔質部材により形成され図示しない吸引源に連通する吸着部３０を備えており、吸着部３０に負圧を作用させて紫外線硬化保護テープＴ１を吸着することにより、紫外線硬化保護テープＴ１を介してサファイアウェーハＷの表面Ｗ１側を吸着保持する。

（３）薄化工程
こうしてサファイアウェーハＷが保持テーブル３において吸着保持されると、保持テーブル３が回転することによりサファイアウェーハＷを回転させるとともに、回転する研削砥石４をサファイアウェーハＷの裏面Ｗ２に接触させて研削加工を行い、サファイアウェーハＷを薄化して所定の厚さとする。

（４）改質層形成工程
次に、図４に示すように、紫外線硬化保護テープＴ１側をレーザー加工装置の保持テーブル５に載置する。保持テーブル５には、多孔質部材により形成され図示しない吸引源に連通する吸着部５０を備えており、吸着部５０に負圧を作用させて紫外線硬化保護テープＴ１を吸着することにより、紫外線硬化保護テープＴ１を介してサファイアウェーハＷの表面Ｗ１側を吸着保持する。このとき、研削後のサファイアウェーハＷの裏面である研削面Ｗ２’が露出した状態とする。

そして、分割予定ラインＬの上方にレーザー加工装置のレーザー照射ヘッド６を位置させ、保持テーブル５とレーザー照射ヘッド６とを水平方向に相対移動させながら、サファイアウェーハＷの研削面Ｗ２’側から、サファイアウェーハＷの内部に焦点を合わせ、分割予定ラインＬに沿ってパルスレーザー６０を照射することにより、すべての分割予定ラインＬに沿って改質層１００を形成する。この改質層１００は、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲とは異なる状態になった領域であり、例えば、溶融処理領域、クラック領域や絶縁破壊領域、屈折率変化領域等があり、これらが混在した領域もある。パルスレーザーによる加工条件は、例えば以下のとおりとする。
光源 ：ＬＤ励起ＱスイッチＮｄ（ＹＶＯ_４パルスレーザー）
波長 ：１０６４ｎｍのパルスレーザー
繰り返し周波数：１００ｋＨｚ
平均出力 ：０．３Ｗ
加工送り速度 ：４００ｍｍ／秒

（５）拡張テープ貼着工程
図５に示すように、改質層形成後のサファイアウェーハＷの研削面Ｗ２’に、拡張テープＴ２を貼着する。拡張テープＴ２は、基材７と粘着層８とから構成され、粘着層８の周縁部には、リング状のフレームＦが貼着されている。こうして拡張テープＴ２にサファイアウェーハＷの研削面Ｗ２’を貼着することにより、サファイアウェーハＷが拡張テープＴ２を介してフレームＦと一体化された状態となる。

（６）糊層硬化工程
次に、図５に示すように、サファイアウェーハＷの研削面Ｗ２’に拡張テープＴ２が貼着された状態で、表面Ｗ１に貼着された紫外線硬化保護テープＴ１に対して紫外線を照射し、紫外線硬化保護テープＴ１の糊層２を硬化させる。

（７）分割工程
紫外線硬化保護テープＴ１の糊層２を硬化させた状態で、図６に示すように、支持台９の上に拡張テープＴ２側を載置する。支持台９は、拡張テープＴ２、サファイアウェーハＷ及び紫外線硬化保護テープＴ１の全面を下方から支持するものではなく、これらを部分的に下方から支持する構造となっている。詳しくは分割する分割予定ラインＬの下方は支持をしていない構成となっている。拡張テープＴ２、サファイアウェーハＷ及び紫外線硬化保護テープＴ１が支持台９によって支持された状態で、押圧部材１０を矢印Ａ方向に下降させて紫外線硬化保護テープＴ１に押し当て、紫外線硬化保護テープＴ１を介して上方から分割予定ラインＬに沿ってサファイアウェーハＷに外力を加える。そうすると、改質層１００を起点として分割予定ラインＬに沿って切断され、サファイアウェーハＷが個々の発光デバイスＤに分割される。１本の分割予定ラインＬを切断した後は、支持台９及び押圧部材１０とサファイアウェーハＷとを水平方向に相対移動させ、次に切断する分割予定ラインＬの下方が支持されず、当該次に切断する分割予定ラインＬの上方に押圧部材１０が位置する状態とする。そして、上記と同様に、押圧部材１０を紫外線硬化保護テープＴ１に押し当てて当該次に切断する分割予定ラインＬに沿って外力を加えて切断を行う。このようにして支持台９及び押圧部材１０とサファイアウェーハＷとを水平方向に相対移動させながら順次外力を加えて切断を行うことにより、サファイアウェーハＷがデバイスＤに分割される。分割工程では、紫外線硬化保護テープＴ１の糊層２が硬化しているため、加えた外力が紫外線硬化保護テープＴ１内で分散し難い。したがって、押圧部材１０による外力をサファイアウェーハＷに形成された改質層１００に効率よく伝えることができるため、紫外線硬化保護テープＴ１側から品質良くブレーキングを行い発光デバイスＤに分割することができる。また、分割工程の前に、サファイアウェーハＷの研削面Ｗ２’に拡張テープＴ２が貼着されているため、分割後の各デバイスＤが飛散することがない。さらに、紫外線硬化保護テープＴ１を介して押圧部材１０によって外力を加えるため、サファイアウェーハに押圧部材１０によって傷がつくことは無い。

（８）保護テープ剥離工程
次に、図７に示すように、紫外線硬化保護テープＴ１を上方（矢印Ｂ方向）に引っぱることにより、サファイアウェーハＷの表面Ｗ１から紫外線硬化保護テープＴ１を剥離する。このとき、糊層２が硬化しているため、デバイスＤに糊層２を残すことなく剥離することができる。また、サファイアウェーハＷの研削面Ｗ２’には拡張テープＴ２が貼着されているため、紫外線硬化保護テープＴ１の剥離後も発光デバイスＤはバラバラにならず、全体としてサファイアウェーハＷの形状を維持している。

（９）間隔拡張工程
紫外線硬化保護テープＴ１の剥離後、図８に示すように、複数の発光デバイスＤに貼着された拡張テープＴ２をその面方向（矢印Ｃ方向）に拡張することにより、隣接する発光デバイス同士の間隔を広げる。こうして間隔を広げることにより、後に個々の発光デバイスＤをピックアップしやすくなる。

以上のように、サファイアウェーハＷの内部に改質層１００を形成した後、サファイアウェーハＷの表面Ｗ１に貼着されている紫外線硬化保護テープＴ１に紫外線を照射して糊層２を硬化させ、紫外線硬化保護テープＴ１を介してサファイアウェーハＷに対して分割予定ラインＬに沿って外力を加えて分割予定ラインＬに沿って個々の発光デバイスＤに分割することとしたことにより、紫外線硬化保護テープＴ１を介してサファイアウェーハＷに対して外力を加える時点では紫外線硬化保護テープＴ１の糊層２が硬化しているため、加えた外力が紫外線硬化保護テープＴ１内で分散せず、紫外線硬化保護テープＴ１側から品質良くブレーキングを行い発光デバイスＤに分割することができる。

なお、上記実施形態では、拡張テープ貼着工程の後に糊層硬化工程を行うこととしたが、糊層硬化工程の後に拡張テープ貼着工程を行うようにしてもよい。

Ｗ：サファイアウェーハ
Ｗ１：表面 Ｌ：分割予定ライン Ｄ：発光デバイス
Ｗ２：裏面 Ｗ２’：裏面
Ｔ１：紫外線硬化保護テープ １：基材 ２：糊層
Ｔ２：拡張テープ ７：基材 ８：粘着層
３：保持テーブル ３０：吸着部
４：研削砥石
５：保持テーブル ５０：吸着部
６：レーザー照射ヘッド ６０：パルスレーザー
９：支持台 １０：押圧部材
１００：改質層

Claims (1)

1. 表面の分割予定ラインによって区画された領域に発光デバイスが形成されたサファイアウェーハを該分割予定ラインに沿って分割する分割方法であって、
   サファイアウェーハの該表面に紫外線硬化保護テープを貼着する工程と、
   該紫外線硬化保護テープを介してサファイアウェーハの該表面側を吸着保持する工程と、
   該表面側を吸着保持されたサファイアウェーハの裏面側から研削加工を行ってサファイアウェーハを薄化する工程と、
   薄化したサファイアウェーハの該裏面側からサファイアウェーハを透過する波長のパルスレーザーをサファイアウェーハの内部に焦点を合わせて該分割予定ラインに沿って照射することで改質層を形成する工程と、
   該改質層が形成されたサファイアウェーハの該裏面側に拡張テープを貼着する工程と、
   サファイアウェーハの該裏面側に該拡張テープが貼着された状態で該紫外線硬化保護テープに紫外線を照射して該紫外線硬化保護テープの糊層を硬化させる工程と、
   該紫外線硬化保護テープの糊層が硬化した状態で該紫外線硬化保護テープを介して該分割予定ラインに沿ってサファイアウェーハに外力を加えることによってサファイアウェーハを分割予定ラインに沿って該発光デバイスに分割する工程と、
   該分割予定ラインに沿って分割された複数の該発光デバイスから該紫外線硬化テープを剥離する工程と、
   該紫外線硬化保護テープが剥離された複数の該発光デバイスに貼着された該拡張テープを拡張して隣接する該発光デバイス同士の間隔を広げる工程と、を含む分割方法。

Images