JP5964580B2 - ウェーハの加工方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ウェーハに対して透過性を有する波長のレーザー光をウェーハの裏面側から分割予定ラインに沿って照射し、ウェーハの内部に集光して改質層を形成する際に、デバイスが形成されていない外周余剰領域には改質層を形成しないようにしたウェーハの加工方法に関する。
分割予定ラインによって区画されて複数のデバイスが形成されたウェーハは、分割予定ラインに沿って切断することにより、個々のデバイスに分割される。例えば、サファイア基板、ＳｉＣ基板等の表面に窒化ガリウム（ＧａＮ）等のエピタキシャル層（エピ層）を形成し、分割予定ラインによって区画されてエピ層にＬＥＤ等の複数の光デバイスが形成されたウェーハは、分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射することにより個々の光デバイスに分割され、照明機器、液晶テレビ、パソコン等の各種機器に利用されている。
かかるウェーハを分割する方法として、サファイア基板に対して吸収性を有する例えば波長が２６６ｎｍのレーザー光線を使用し、分割予定ラインにアブレーション加工を施して表面に分割溝を形成し、分割溝に外力を加えることにより個々の光デバイスに分割する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
しかし、この方法では、アブレーション加工によって光デバイスの外周に溶融物が付着し、光デバイスの輝度を低下させるという問題がある。
そこで、かかる問題を回避するために、サファイア基板に対して透過性を有する例えば波長が１０６４ｎｍのレーザー光線を使用し、エピ層が形成されていない裏面側から分割予定ラインの内部に集光点を合わせてレーザー光線を照射し、分割予定ラインに沿って内部に改質層を形成し、その後、ウェーハに対して外力を加えることにより、分割予定ラインに沿ってウェーハを分割する方法も実用に供されている。かかる方法によれば、溶融物の発生を抑制することができる（例えば特許文献２参照）。
特開平１０−３０５４２０号公報 特許第３４０８８０５号公報
しかし、ウェーハの内部に改質層を形成すると、その後の搬送時に改質層を起点としてウェーハが切断されてしまうという問題がある。また、光デバイスウェーハの裏面に金、アルミニウム等から構成された反射膜が形成されていると、裏面側からはレーザー光線を照射できないという問題がある。
本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、ウェーハの内部に改質層が形成される場合において、搬送時に改質層を起点としてウェーハが切断されてしまうのを防止するとともに、ウェーハの裏面に反射膜が形成される場合においても、レーザー光線の照射によりウェーハの内部に改質層を形成するのを可能とすることを課題とする。
本発明は、複数の分割予定ラインによって区画されて表面に複数のデバイスが形成されたデバイス領域と、デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを備えたウェーハの加工方法であって、ウェーハの表面側を保持手段で保持し、ウェーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点を分割予定ラインの内部に位置づけて裏面側から照射し、分割予定ラインに沿って分割のきっかけとなる改質層を形成する改質層形成工程と、保持手段からウェーハを搬出し次の工程に該ウェーハを搬送する搬送工程と、を少なくとも含み、改質層形成工程において、ウェーハの外周余剰領域には改質層を形成しないで外周補強部を形成し、デバイス領域の周縁まで達しないように改質層を形成することにより外周余剰領域からデバイス領域にかけて外周補強部を形成する。
ウェーハが、サファイア基板の表面の分割予定ラインによって区画された複数の領域に光デバイスが形成された光デバイスウェーハである場合は、搬送工程においてウェーハの裏面に反射膜を形成する裏面加工工程に搬送される。
改質層形成工程の後には、ウェーハの分割予定ラインに外力を付与して個々のデバイスに分割する分割工程が行われる。
本発明では、改質層形成工程においては、外周余剰領域に改質層を形成しないで外周補強部を形成するため、後の搬送工程においてウェーハが改質層を起点として切断されることがない。また、裏面に反射膜が形成されるウェーハであっても、改質層形成工程の時点では裏面に反射膜が形成されていないため、裏面に反射膜が形成されるウェーハであるか否かにかかわらず、分割予定ラインに沿って内部に改質層を形成することができる。さらに、ウェーハが切断されることなく、裏面加工工程にウェーハを搬送することができるため、ウェーハの裏面に反射膜を形成することができ、光デバイスウェーハの製造にも対応することができる。
ウェーハの表面に保護部材を貼着する状態を示す斜視図である。 ウェーハの表面に貼着された保護部材側を保持手段に保持させる状態を示す斜視図である。 ウェーハの内部に改質層を形成する様子を示す斜視図である。 ウェーハの内部に改質層を形成する様子を示す断面図である。 内部に改質層が形成されたウェーハを示す斜視図である。 外周補強部及び改質層を示す断面図である。 保持手段に保持されたウェーハを搬送する状態を示す正面図である。 裏面に反射膜が被覆されたウェーハを示す正面図である。 裏面の反射膜側がダイシングテープに貼着されてフレームと一体となり、表面に貼着されていた保護テープが剥離されたウェーハを示す斜視図である。 分割工程を示す断面図である。 ウェーハの別の例を拡大して示す平面図である。
図１に示すウェーハＷは、サファイア基板の表面側に発光層（エピ層）が形成されて構成された光デバイスウェーハであり、表面Ｗａには、縦横に形成された分割予定ラインＳによって区画された複数の領域に光デバイスＤが形成されている。複数の光デバイスＤは、ウェーハＷの周縁部を残してデバイス領域Ｗ１に形成されており、デバイス領域Ｗ１は、デバイスが形成されていない外周余剰領域Ｗ２に囲繞されている。
（１）改質層形成工程
図１に示すように、このウェーハＷの表面Ｗａに、保護テープ等の保護部材１を貼着する。そして、図２に示すように、保護部材１が表面Ｗａに貼られたウェーハＷの表裏を反転させ、保護部材１が貼着された表面側をレーザー加工装置の保持手段２に載置し、裏面Ｗｂが上方に向けて露出した状態で、保持手段２に形成された吸引部２０においてウェーハＷを吸引保持する。この時点では、裏面Ｗｂには反射膜は形成されていない。
本工程では、まず、レーザー光線を照射すべき分割予定ラインＳを検出する。かかる検出は、表面Ｗａに対面する保持手段２側にカメラを配設して撮像することによって行ってもよいし、裏面Ｗｂの上方に赤外線カメラを配設し、赤外線を用いて裏面Ｗｂ側からウェーハＷを透過させて撮像することによって行ってもよい。
次に、図３に示すように、保持手段２をＸ軸方向に移動させながら、レーザー照射ヘッド３から裏面Ｗｂに向けてレーザー光線３０を照射する。このレーザー光線３０の波長は、ウェーハＷに対して透過性を有する波長であり、このレーザー光線３０は、表面Ｗａに形成された分割予定ラインＳに沿って、図４に示すように、集光点３１を分割予定ラインＳの内部に位置づけて裏面Ｗｂ側から照射される。例えば、加工条件は以下のとおりである。
波長 ：１０４５［ｎｍ］
平均出力 ：０．１〜０．４［Ｗ］
繰り返し周波数 ：１００［ｋＨｚ］
送り速度 ：３００〜８００［ｍｍ／秒］
サファイア基板の厚み：１２０［μｍ］
集光点の位置 ：裏面から６０［μｍ］
改質層の幅 ：３０［μｍ］
１本の分割予定ラインＳに沿ってレーザー照射を行って改質層３２を形成した後は、隣り合う分割予定ライン間の間隔ずつレーザー照射ヘッド３をＹ軸方向にインデックス送りしながら、同様にレーザー照射を行っていく。そうすると、同方向のすべての分割予定ラインＳに沿ってその内部に改質層３２が形成される。そしてさらに、保持手段２を９０度回転させてから同様のレーザー照射を行うと、図５に示すように、分割予定ラインＳに沿って、縦横に、改質層３２が形成される。この改質層３２は、ウェーハＷを分割する際の起点となるものである。
改質層３２の形成にあたっては、デバイス領域Ｗ１のみにレーザー光線３０を照射し、外周余剰領域Ｗ２にはレーザー光線を照射しないようにする。したがって、図５および図６に示すように、外周余剰領域Ｗ２には、改質層が形成されていないリング状の外周補強部Ｗ３が形成される。すなわち、改質層３２が形成されることによりウェーハＷが分割されやすい状態になるが、外周補強部Ｗ３がウェーハＷの割れを防止している。
改質層形成工程は、ウェーハＷの裏面Ｗｂに金属膜（反射膜）を被覆する前に行う。したがって、裏面Ｗｂ側からレーザー照射を行うにあたって、障害となるものがないため、ウェーハＷの内部に確実に集光することができる。
（２）搬送工程
次に、図７に示すように、デバイス領域Ｗ１に改質層３２が形成されたウェーハＷを保持手段２から搬出し、次の工程にウェーハＷを搬送する。例えば、図７に示す搬送手段４を構成するアーム部４０の先端に備えた吸着部４１によって裏面Ｗｂ側が吸着され、アーム部４０が移動することにより、吸着部４１によって吸着されたウェーハＷが、次の工程が行われる装置に搬送される。
搬送工程において搬送されるウェーハＷは、デバイス領域Ｗ１のみに改質層３２が形成され、その周囲には改質層が形成されていない外周補強部Ｗ３が形成されているため、搬送時にウェーハＷに対して何らかの外力が加わったとしても、改質層３２に沿ってウェーハＷが割れることはない。
（３）裏面加工工程
ウェーハＷは、搬送工程によって、ウェーハＷの裏面Ｗｂに反射膜を形成する裏面加工工程に搬送される。裏面加工工程では、図８に示すように、裏面Ｗｂに、金、アルミニウム等からなる反射膜５を形成する。この反射膜５は、光デバイスの輝度を高めるために被覆するもので、例えば、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等によって形成する。
搬送工程においてウェーハＷが切断されることがないため、ウェーハＷの裏面Ｗｂに確実に反射膜５を形成することができる。
（４）分割工程
裏面加工工程の後、図９に示すように、反射膜５側をダイシングテープＴに貼着する。ダイシングテープＴの周縁部には、リング状のフレームＦが貼着されており、ウェーハＷは、ダイシングテープＴを介してフレームＦに支持される。また、ウェーハＷの表面Ｗａに貼着されていた保護テープ１は剥離される。
このようにしてウェーハＷがダイシングテープＴを介してフレームＦに支持されると、図１０に示すように、吸着部６０、６１によって、隣り合う光デバイスＤ１、Ｄ２の裏面Ｗｂ側に被覆された反射膜５を、ダイシングテープＴを介して吸着する。そして、２つの吸着部６０、６１を、互いが離れる方向である矢印Ｂ方向、Ｃ方向にそれぞれ移動させ、ウェーハＷの分割予定ラインＳに対して水平方向の外力を加える。そうすると、改質層３２が起点となって光デバイスＤ１と光デバイスＤ２との間が分離される。同様に、すべてのデバイス間を離間させると、ウェーハＷが個々の光デバイスＤに分割される。個々の光デバイスＤの裏面側には、反射膜５が被覆されている。
なお、図１１に示すウェーハＷｘのように、光デバイスＤがウェーハＷｘの外周Ｗｃに迫る位置まで形成されているために、外周余剰領域Ｗ２の幅が極めて狭くなっている場合もある。このような場合は、改質層形成工程において、改質層３２がデバイス領域Ｗ１の周縁部まで達しないようにして、デバイスＤを完全に切断できる位置まで改質層３２を形成しないようにすることにより、外周補強部Ｗ３の幅が外周余剰領域Ｗ２の幅よりも広くなるようにする。そして、分割工程では、改質層３２を起点として隣り合うデバイス間が分離される時に生じる力を利用し、改質層３２の延長線３２ａに沿って切断することで、光デバイスＤに分割することができる。このように、デバイスＤがウェーハＷの外周Ｗｃに接近した位置まで形成されている場合は、外周補強部Ｗ３が、外周余剰領域Ｗ２からデバイス領域Ｗ１にかけて形成されることもある。
Ｗ、Ｗｘ：ウェーハ
Ｗａ：表面 Ｓ：分割予定ライン Ｄ（Ｄ１、Ｄ２、・・・）：光デバイス
Ｗｂ：裏面
Ｗｃ：外周
Ｗ１：デバイス領域 Ｗ２：外周余剰領域 Ｗ３：外周補強部
Ｄ：ダイシングテープ Ｆ：フレーム
１：保護部材
２：保持手段 ２０：吸引部
３：レーザー照射ヘッド ３０：レーザー光線 ３１：集光点 ３２：改質層
４：搬送手段 ４０：アーム部 ４１：吸着部
５：反射膜
６０、６１：吸着部

Claims (3)

  1. 複数の分割予定ラインによって区画されて表面に複数のデバイスが形成されたデバイス領域と、該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを備えたウェーハの加工方法であって、
    ウェーハの表面側を保持手段で保持し、該ウェーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点を分割予定ラインの内部に位置づけて裏面側から照射し、分割予定ラインに沿って分割の起点となる改質層を形成する改質層形成工程と、
    該保持手段からウェーハを搬出し次の工程に該ウェーハを搬送する搬送工程と、
    を少なくとも含み、
    該改質層形成工程において、ウェーハの外周余剰領域には改質層を形成しないで外周補強部を形成し、該デバイス領域の周縁まで達しないように該改質層を形成することにより該外周余剰領域から該デバイス領域にかけて該外周補強部を形成する
    ウェーハの加工方法。
  2. 前記ウェーハは、サファイア基板の表面の分割予定ラインによって区画された複数の領域に光デバイスが形成された光デバイスウェーハであり、
    該搬送工程においてウェーハの裏面に反射膜を形成する裏面加工工程に搬送される
    請求項１記載のウェーハの加工方法。
  3. 前記改質層形成工程の後、ウェーハの分割予定ラインに外力を付与して個々のデバイスに分割する分割工程を含む
    請求項１または２に記載のウェーハの加工方法。
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