KR101771420B1 - 분할 방법 - Google Patents

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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

본 발명은 사파이어 웨이퍼의 분할에 의해서 형성되는 발광 디바이스의 휘도를 향상시킬 수 있는 분할 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 분할 방법은, 표면에 발광층(412)이 적층된 사파이어 웨이퍼(W)의 내부에 분할 예정 라인을 따르는 개질층(402)을 형성하는 개질층 형성 공정과, 사파이어 웨이퍼(W)의 이면(Wb)에 분할 예정 라인을 따르는 절삭 홈(401)을 형성하고, 개질층(402)을 기점으로 하여 사파이어 웨이퍼(W)를 개개의 발광 디바이스(411)로 분할하는 모따기 분할 공정을 포함하고, 모따기 분할 공정에서 형성된 절삭 홈(401)에 의해서 각 발광 디바이스(411)의 이면측의 각부를 모따기된 상태로 하는 구성으로 하였다.

Description

분할 방법{DIVIDING METHOD}
본 발명은, 발광 디바이스용 웨이퍼를 개개의 발광 디바이스로 분할하는 분할 방법에 관한 것으로, 특히 사파이어 웨이퍼를 분할하는 분할 방법에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED : Light Emitting Diode) 등의 발광 디바이스로서, 사파이어 기판의 표면에 발광층이 적층된 것이 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조). 이 발광 디바이스는, 사파이어 기판의 표면에 발광층을 적층한 1장의 사파이어 웨이퍼를, 분할 예정 라인을 따라서 복수로 분할함으로써 제조된다. 이 사파이어 웨이퍼 등의 발광 디바이스 웨이퍼의 분할 방법으로서, 레이저 가공을 이용한 분할 방법이 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 2, 특허문헌 3 참조).
특허문헌 2에 기재된 분할 방법은, 펄스 레이저빔에 의해 웨이퍼 표면에 분할 예정 라인을 따르는 레이저 가공 홈을 형성하고, 레이저 가공 홈에 외력을 가함으로써 웨이퍼를 분할한다. 또한, 특허문헌 3에 기재된 분할 방법은, 투과성을 갖는 펄스 레이저빔에 의해 웨이퍼 내부에 분할 예정 라인을 따르는 연속적인 개질층을 형성하고, 강도가 저하된 개질층에 외력을 가함으로써 웨이퍼를 분할한다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 평10-056203호 공보 특허문헌 2 : 일본 특허 공개 평10-305420호 공보 특허문헌 3 : 일본 특허 제3408805호 공보
그런데, 상기한 발광 디바이스에 있어서는, 발광층으로부터 사파이어 기판에 방사된 광선이, 사파이어 기판으로부터 공기 중에 출사된다. 그러나, 사파이어의 굴절율이 공기와 비교하여 매우 크기 때문에, 사파이어 기판으로부터 효율적으로 광선이 출사되지 않는다는 문제가 생기고 있었다. 이것은, 사파이어 기판-공기 계면에 대한 광선의 입사각이, 임계 각도(34.5°)보다도 크면, 해당 계면에서 전반사가 생겨, 광선이 사파이어 기판 안에 가둬져 버리기 때문이다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 사파이어 웨이퍼의 분할에 의해서 형성되는 발광 디바이스의 휘도를 향상시킬 수 있는 분할 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의하면, 사파이어 기판 상에 발광층이 적층되고, 이 발광층에 격자형으로 형성된 복수의 분할 예정 라인에 의해서 구획된 각 영역에 발광 디바이스가 형성된 사파이어 웨이퍼의 분할 방법으로서, 사파이어 웨이퍼에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 빔의 집광점을 사파이어 웨이퍼 내부에 위치시키면서 사파이어 웨이퍼의 이면측으로부터 상기 분할 예정 라인을 따라서 레이저 빔을 조사함으로써 상기 분할 예정 라인을 따라서 사파이어 웨이퍼 내부에 개질층을 형성하는 개질층 형성 공정과, 이 개질층 형성 공정을 실시한 후, 사파이어 웨이퍼의 이면측으로부터 상기 분할 예정 라인을 따라서 절삭 블레이드로 절삭하여 절삭 홈을 형성하여 모따기 가공을 실시하고, 상기 개질층을 분할 기점으로 하여 사파이어 웨이퍼를 상기 분할 예정 라인을 따라서 분할하는 모따기 겸 분할 공정을 구비한 사파이어 웨이퍼의 분할 방법이 제공된다.
이 구성에 따르면, 모따기 겸 분할 공정에서 분할 예정 라인을 따라서 사파이어 웨이퍼에 절삭 홈이 형성됨으로써, 사파이어 웨이퍼를 분할함으로써 형성된 개개의 발광 디바이스의 각부(角部)가 모따기된다. 이 모따기에 의해서 발광 디바이스의 이면측에 다각형상의 외형면이 형성되고, 디바이스 내에서 반사된 광선이 임계 각도 이하에서 외형면에 입사하기 쉬워진다. 따라서 발광층으로부터의 광선이 외부로 출사되기 쉬워지고, 발광 디바이스의 휘도를 향상시킬 수 있다. 또한, 여기서 말하는 모따기는, 발광 디바이스의 각부를 사면(斜面) 형상으로 가공하는 경우로 한정되지 않고, 각도 보존을 억제할 수 있는 형상으로, 예컨대, 각부를 곡면 형상으로 가공해도 좋다. 또한, 사파이어 웨이퍼에 개질층이 형성된 후에 절삭 홈이 형성되므로, 절삭 홈의 형성시에 개질층에 외력이 가해져, 사파이어 웨이퍼가 개질층을 분할 기점으로 하여 분할된다. 이와 같이, 사파이어 웨이퍼에 대한 절삭 홈의 형성과 분할을 동시에 행할 수 있기 때문에, 공정수를 줄여 작업 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 분할 기점이 되는 분할 예정 라인 상에 절삭 홈을 형성하여, 사파이어 웨이퍼를 개개의 발광 디바이스로 분할함으로써, 각 디바이스의 발광층으로부터의 광선을 외부로 출사하기 쉽게 하여 휘도를 향상시킬 수 있다. 또한, 사파이어 웨이퍼에 개질층을 형성한 후에 절삭 홈을 형성함으로써, 사파이어 웨이퍼에 절삭 홈의 형성과 동시에 분할을 행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 분할 방법을 실시하기에 적합한 레이저 가공 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 모따기 겸 분할 공정을 실시하기에 적합한 절삭 장치의 사시도이다.
도 3의 (a)는 종래의 발광 디바이스의 측면도이고, 도 3의 (b)는 본 발명의 분할 방법에 의해 제조된 발광 디바이스의 측면도이다.
도 4의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 실시형태에 따른 분할 방법의 설명도이다.
도 5의 (a) 및 (b)는 분할 방법의 변형예를 도시하는 설명도이다.
본 실시형태에 따른 분할 방법을 이용한 사파이어 웨이퍼의 분할은, 레이저 가공 장치에 의한 개질층 형성 공정, 절삭 장치에 의한 모따기 분할 공정을 거쳐 실시된다. 개질층 형성 공정에서는, 사파이어 웨이퍼의 내부에 분할 예정 라인을 따른 개질층이 형성된다. 모따기 분할 공정에서는, 표면에 발광층이 적층된 사파이어 웨이퍼의 이면에, 분할 예정 라인을 따른 절삭 홈이 형성되고, 사파이어 웨이퍼가 개개의 발광 디바이스로 분할된다.
이들 공정을 거쳐 분할된 발광 디바이스는, 모따기 분할 공정에서 형성된 절삭 홈에 의해 이면측의 각부가 모따기되고, 표면측에 설치된 발광층으로부터의 광선이 외부로 출사되기 쉬워진다. 이하, 본 발명의 실시형태에 관해서 첨부 도면을 참조하여, 각 공정에서 이용되는 장치 구성에 관해서 설명한다.
도 1을 참조하여, 사파이어 웨이퍼의 내부에 개질층을 형성하는 레이저 가공 장치에 관해서 설명한다. 도 1은, 본 발명의 실시형태에 따른 레이저 가공 장치의 사시도이다. 또한, 본 발명의 분할 방법에 이용되는 레이저 가공 장치는, 도 1에 도시하는 구성으로 한정되지 않는다. 레이저 가공 장치는, 사파이어 웨이퍼에 대하여 개질층을 형성할 수 있는 것이면, 어떠한 구성을 갖더라도 좋다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 레이저 가공 장치(201)는, 레이저 빔을 조사하는 레이저 가공 유닛(206)과 사파이어 웨이퍼(W)를 유지한 척 테이블(208)을 상대 이동시켜, 사파이어 웨이퍼(W)를 가공하도록 구성되어 있다. 사파이어 웨이퍼(W)는, 대략 원판형으로 형성되어 있고, 사파이어(Al2O3) 기판의 표면에 발광층이 적층되어 있다. 발광층은, 격자형으로 배열된 분할 예정 라인에 의해서 복수 영역으로 구획되어 있고, 구획된 각 영역에 LED 등의 발광 디바이스가 형성되어 있다.
또한, 사파이어 웨이퍼(W)는, 발광층이 형성된 상면을 하향으로 하여, 환상 프레임(131)에 부착된 다이싱 테이프(132)에 점착되어 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, 발광 디바이스용 웨이퍼로서 사파이어 웨이퍼를 예로 들어 설명하지만, 이 구성으로 한정되는 것은 아니다. 발광 디바이스용 웨이퍼는, 사파이어 기판에 발광층을 적층한 것으로 한정되지 않고, GaAs(갈륨비소) 기판, SiC(탄화규소) 기판에 발광층을 적층한 것이어도 좋다.
레이저 가공 장치(201)는, 직방체 형상의 베드부(203)와, 베드부(203)의 상면 후방에 세워 설치한 칼럼부(204)를 갖고 있다. 칼럼부(204)의 전면에는, 앞쪽으로 돌출한 아암부(205)가 설치되고, 아암부(205)의 선단측에는 레이저 가공 유닛(206)의 가공 헤드(207)가 설치되어 있다.
베드부(203)의 상면에는, 척 테이블(208)을 X축 방향으로 가공 이송하고, Y축 방향으로 인덱싱 이송하는 척 테이블 이동 기구(209)가 설치되어 있다. 척 테이블 이동 기구(209)는, 척 테이블(208)을 X축 방향으로 가공 이송하는 가공 이송 기구(211)와, 척 테이블(208)을 Y축 방향으로 인덱싱 이송하는 인덱싱 이송 기구(212)를 구비하고 있다. 가공 이송 기구(211)는, 베드부(203)에 대하여 X축 방향으로 이동하는 X축 테이블(216)을 갖고 있다. X축 테이블(216)은, 베드부(203)의 상면에 배치되고 X축 방향으로 평행한 한 쌍의 가이드 레일(215)에 지지되고, 볼 나사식의 이동 기구에 의해 X축 방향으로 이동된다.
인덱싱 이송 기구(212)는, X축 테이블(216)에 대하여 Y축 방향으로 이동하는 Y축 테이블(219)을 갖고 있다. Y축 테이블(219)은, X축 테이블(216)의 상면에 배치되고 Y축 방향으로 평행한 한 쌍의 가이드 레일(218)에 지지되고, 볼 나사식의 이동 기구에 의해 Y축 방향으로 이동된다. Y축 테이블(219)의 상면에는, 척 테이블(208)이 설치되어 있다.
척 테이블(208)은, Y축 테이블(219)의 상면에서 Z축 둘레로 회전 가능한 θ 테이블(231)과, θ 테이블(231)의 상부에 설치되고, 사파이어 웨이퍼(W)를 흡착 유지하는 워크 유지부(232)를 갖고 있다. 워크 유지부(232)는, 소정의 두께를 갖는 원판형이며, 상면 중앙 부분에는 다공성 세라믹재에 의해 흡착면이 형성되어 있다. 흡착면은, 부압에 의해 다이싱 테이프(132)를 통해 사파이어 웨이퍼(W)를 흡착하는 면이며, θ 테이블(231)의 내부의 배관을 통해 흡인원에 접속되어 있다.
워크 유지부(232)의 주위에는, θ 테이블(231)의 사방으로부터 직경 방향 외측으로 연장되는 한 쌍의 지지 아암을 통해 4개의 클램프부(234)가 설치되어 있다. 4개의 클램프부(234)는, 에어 액추에이터에 의해 구동되고, 사파이어 웨이퍼(W)의 주위의 환상 프레임(131)을 사방에서 협지 고정한다.
레이저 가공 유닛(206)은, 아암부(205)의 선단에 설치된 가공 헤드(207)를 갖는다. 아암부(205) 및 가공 헤드(207) 내에는, 레이저 가공 유닛(206)의 광학계가 설치되어 있다. 가공 헤드(207)는, 발진기(242)로부터 발진된 레이저 빔을 집광 렌즈에 의해서 집광하고, 척 테이블(208) 상에 유지된 사파이어 웨이퍼(W)를 레이저 가공한다. 이 경우, 레이저 빔은, 투과성을 갖고, 광학계에 있어서 사파이어 웨이퍼(W)의 내부에 집광되도록 조정된다.
이렇게 하여, 사파이어 웨이퍼(W)의 내부에 분할 기점이 되는 개질층(402)(도 4 참조)이 형성된다. 개질층(402)은, 레이저 빔의 조사에 의해서 사파이어 웨이퍼(W) 내부의 밀도, 굴절률, 기계적 강도나 그 밖의 물리적 특성이 주위와 상이한 상태가 되고, 주위보다 강도가 저하되는 영역을 말한다. 개질층(402)은, 예컨대, 용융재 경화 영역, 크랙 영역, 절연 파괴 영역, 굴절률 변화 영역 등이며, 이들이 혼재한 영역이라도 좋다.
여기서, 레이저 가공 장치(201)에 의한 레이저 가공 동작에 관해서 설명한다. 우선, 척 테이블(208)에 사파이어 웨이퍼(W)가 배치되면, 척 테이블(208)이 가공 헤드(207)에 면하는 가공 위치를 향하여 이동된다. 다음에, 가공 헤드(207)의 사출구가 사파이어 웨이퍼(W)의 분할 예정 라인에 위치 맞춤되고, 레이저 빔의 초점이 사파이어 웨이퍼(W)의 내부로 조정되어, 레이저 가공 처리가 개시된다.
이 경우, 척 테이블(208)이 사파이어 웨이퍼(W)를 유지한 상태로 X축 방향으로 가공 이송되고, 분할 예정 라인을 따라서 사파이어 웨이퍼(W) 내에 1열의 개질층(402)이 형성된다. 계속해서, 척 테이블(208)이 분할 예정 라인의 피치분만큼 Y축 방향으로 인덱싱 이송되고, 인접하는 분할 예정 라인을 따라서 사파이어 웨이퍼(W) 내에 개질층(402)이 형성된다. 이 동작이 반복되어 사파이어 웨이퍼(W)의 제1 방향으로 연장하는 모든 분할 예정 라인을 따라서 개질층이 형성된다.
다음에, 척 테이블(208)이 θ 테이블(231)에 의해 90도 회전되고, 사파이어 웨이퍼(W)의 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 연장하는 분할 예정 라인을 따라서 개질층(402)이 형성된다. 내부에 개질층(402)이 형성된 사파이어 웨이퍼(W)는, 척 테이블(208)로부터 제거되어 절삭 장치(101)에 반입된다.
도 2를 참조하여, 사파이어 웨이퍼에 절삭 홈을 형성하는 동시에 사파이어 웨이퍼를 분할하는 절삭 장치에 관하여 설명한다. 도 2는, 본 발명의 실시형태에 따른 절삭 장치의 사시도이다. 또한, 본 발명의 분할 방법에 이용되는 절삭 장치는, 도 2에 도시하는 구성으로 한정되지 않는다. 절삭 장치는, 사파이어 웨이퍼에 대하여 절삭 홈을 형성할 수 있는 것이면, 어떠한 구성을 갖더라도 좋다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 절삭 장치(101)는 절삭 블레이드(111)를 갖는 한 쌍의 블레이드 유닛(106)과 사파이어 웨이퍼(W)를 유지한 척 테이블(103)을 상대 이동시켜, 사파이어 웨이퍼(W)를 절삭하도록 구성되어 있다. 절삭 장치(101)는, 기대(基臺)(102)를 갖고 있고, 기대(102) 상에는 척 테이블(103)을 X축 방향으로 가공 이송하는 척 테이블 이동 기구(104)가 설치되어 있다. 또한, 기대(102) 상에는, 척 테이블 이동 기구(104) 전체 폭에 걸쳐 세워 설치한 문형의 기둥부(105)가 설치되고, 기둥부(105)에는, 척 테이블(103)의 위쪽에서 한 쌍의 블레이드 유닛(106)을 Y축 방향으로 인덱싱 이송하는 블레이드 유닛 이동 기구(107)가 설치되어 있다.
척 테이블 이동 기구(104)는, 상부에 척 테이블(103)을 유지하는 X축 테이블(112)을 갖고 있다. X축 테이블(112)은, 기대(102)의 상면에 배치되고 X축 방향으로 평행한 한 쌍의 가이드 레일(113)에 지지되고, 볼 나사식의 이동 기구에 의해 X축 방향으로 이동된다.
척 테이블(103)은, X축 테이블(112)의 상면에 고정되고 Z축 둘레로 회전 가능한 θ 테이블(114)과, θ 테이블(114)의 상부에 설치되고, 사파이어 웨이퍼(W)를 흡착 유지하는 워크 유지부(116)를 갖는다. 워크 유지부(116)는, 소정의 두께를 갖는 원반형이며, 상면 중앙 부분에는 다공성 세라믹재에 의해 흡착면이 형성되어 있다. 흡착면은, 부압에 의해 다이싱 테이프(132)를 통해 사파이어 웨이퍼(W)를 흡착하는 면으로, θ 테이블(114)의 내부의 배관을 통해 흡인원에 접속되어 있다.
워크 유지부(116)의 주위에는, θ 테이블(114)의 사방으로부터 직경 방향 외측으로 연장되는 한 쌍의 지지 아암을 통해 4개의 클램프부(117)가 설치되어 있다. 4개의 클램프부(117)는, 에어 액추에이터에 의해 구동되고, 사파이어 웨이퍼(W)의 주위의 환상 프레임(131)을 협지 고정한다.
블레이드 유닛 이동 기구(107)는, 기둥부(105)의 전면에 대하여 Y축 방향으로 이동하는 한 쌍의 Y축 테이블(121)과, Y축 테이블(121)의 각각에 대하여 Z축 방향으로 이동하는 Z축 테이블(122)을 갖고 있다. 각 Z축 테이블(122)에는, 각각 블레이드 유닛(106)이 연장되어 설치되어 있다. Y축 테이블(121)은, 기둥부(105)의 전면(前面)에 배치되고 Y축 방향에 평행한 한 쌍의 가이드 레일(123)에 지지되고, 볼 나사식의 이동 기구에 의해 Y축 방향으로 이동된다. Z축 테이블(122)은, Y축 테이블(121)의 전면에 배치되고 Z축 방향에 평행한 한 쌍의 가이드 레일(124)에 지지되고, 볼 나사식의 이동 기구에 의해 Z축 방향으로 이동된다.
블레이드 유닛(106)은, Y축 둘레로 회전하는 스핀들의 선단에 설치된 원반형의 절삭 블레이드(111)와, 절삭 부분에 절삭수를 분사하는 도시하지 않는 분사 노즐을 갖는다. 블레이드 유닛(106)은, 스핀들에 의해 절삭 블레이드(111)를 고속 회전시키고, 복수의 노즐로부터 절삭 부분에 절삭수를 분사하면서 사파이어 웨이퍼(W)를 절삭 가공한다.
여기서, 절삭 장치(101)에 의한 절삭 가공 동작에 관해서 설명한다. 우선, 척 테이블(103)에 사파이어 웨이퍼(W)가 배치되면, 척 테이블(103)이 절삭 블레이드(111)에 면하는 가공 위치를 향하여 이동된다. 다음에, 절삭 블레이드(111)의 절삭날이 사파이어 웨이퍼(W)의 분할 예정 라인[개질층(402)]에 위치 정렬된다. 그리고, 블레이드 유닛(106)이 하강함으로써, 고속 회전하는 절삭날에 의해 사파이어 웨이퍼(W)의 이면이 소정의 깊이만큼 절입되게 된다.
절삭 블레이드(111)가 사파이어 웨이퍼(W)에 절입되어지면, 척 테이블(103)이 X축 방향으로 가공 이송되고, 제1 방향으로 연장하는 개질층(402)에 맞추어 사파이어 웨이퍼(W)에 1열의 절삭 홈(401)(도 4 참조)이 형성된다. 이때, 절삭 블레이드(111)가 사파이어 웨이퍼(W)에 절입됨에 따라 개질층(402)에 외력이 가해지고, 이 개질층(402)이 분할 기점이 되어 사파이어 웨이퍼(W)가 개질층(402)을 따라서 분할된다. 계속해서, 절삭 블레이드(111)가 Y축 방향으로 분할 예정 라인의 피치분만큼 인덱싱 이송되고, 절삭 블레이드(111)에 의해 인접하는 개질층(402)에 맞춰 절삭 홈(401)이 형성됨으로써, 개질층(402)을 따라서 사파이어 웨이퍼(W)가 분할된다. 이러한 동작이 반복되어, 사파이어 웨이퍼(W)의 X축 방향의 모든 개질층(402)에 맞춰 절삭 홈(401)이 형성되면서, 사파이어 웨이퍼(W)가 분할된다.
다음에, 척 테이블(103)이 θ 테이블(114)에 의해 90도 회전되고, 사파이어 웨이퍼(W)의 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 연장하는 개질층(402)에 맞춰 절삭 홈(401)이 형성된다. 이 경우도, 사파이어 웨이퍼(W)에 대한 절삭 홈(401)의 형성 시에, 개질층(402)이 분할 기점이 되어 사파이어 웨이퍼(W)가 개질층(402)을 따라서 분할된다. 한편, 절삭 장치(101)는, 절삭 블레이드(111)의 절삭날에 초음파 진동을 전달하여 진동 절삭함으로써, 사파이어 웨이퍼(W)에 대한 가공 부하를 저감하는 구성으로 해도 좋다. 이와 같이 하여, 사파이어 웨이퍼(W)가 개질층(402)을 분할 기점으로 하여 개개의 발광 디바이스로 분할된다. 개개의 발광 디바이스(411)는, 픽업 콜릿(도 4 참조)에 의해 흡착되고, 다이싱 테이프(132)로부터 박리된다.
이 경우, 도 3에 도시하는 바와 같이, 발광 디바이스(411)는, 직방체형을 이루도록 파단되고, 이면(Wb)과 4측면(Wc)(파단면)의 각부(角部)에 모따기부(Wd)가 형성되어 있다. 또한, 도 3에 있어서, 파선이 발광층(412)으로부터의 광선을 나타내고, 일점쇄선이 발광 디바이스(411)의 계면에 대한 법선을 각각 나타낸다. 모따기부(Wd)는, 사파이어 웨이퍼(W)의 절삭 홈(401)의 분할에 의해 형성된다. 이 모따기부(Wd)에 의해, 발광층(412)으로부터의 광선이, 사파이어 기판(413)으로부터 외부로 출사되기 쉬워지고, 발광 디바이스(411)의 휘도가 향상된다. 그 이유는, 측면(Wc) 및 이면(Wb)에서 반사되는 광선이, 모따기부(Wd)에서는 반사되지 않고서 투과될 수 있기 때문이다.
보다 구체적으로는, 발광층(412)으로부터의 파선으로 표시되는 광선이, 사파이어 기판(413) 내에서 측면(Wc)에 입사한 경우, 측면(Wc)을 투과할 수 있는 임계 각도 θ1는, 사파이어와 공기의 굴절률에 기초하여, 일점쇄선으로 표시되는 법선에 대하여 34.5도이다. 이 임계 각도 θ1 내에서 광선이 측면(Wc)에 입사하면 광선이 측면(Wc)에 전반사하는 일은 없지만, 임계 각도 θ1 외의 각도로 광선이 측면(Wc)에 입사하면 광선이 측면(Wc)에 전반사된다. 모따기에 의해서 이면(Wb)측이 다면 형상으로 형성된 발광 디바이스(411)에서는, 각도 보존이 저해되고, 임계 각도보다 큰 입사 각도에서의 반사의 반복이 저감된다.
도 3의 (a)에 도시하는 바와 같이, 모따기되어 있지 않은 직방체형상의 발광 디바이스(411)의 경우, 임계 각도 θ1 외의 각도로 광선이 측면(Wc)에 입사하면, 반사 각도가 보존되어 사파이어 기판(413) 내에서 전반사가 반복되는 경우가 있다. 예컨대, 광선이 임계 각도 θ1 외의 입사 각도 θ2로 측면에 입사되고, 측면(Wc)에서 전반사된 광선이 임계 각도 θ1 외의 입사 각도 90-θ2로 이면에 입사되며, 또한 이면(Wb)에서 전반사되는 경우가 있다. 이 경우, 발광 디바이스(411)의 계면에 대하여 임계 각도 θ1 외의 입사 각도 θ2 및 입사 각도 9O-θ2 로 광선의 입사가 반복되기 때문에, 전반사가 반복되어 사파이어 기판(413) 내에서 소광하는 사태가 생길 수 있다.
한편, 도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이, 모따기된 직방체 형상의 발광 디바이스(411)에서는, 직교하는 측면(Wc) 및 이면(Wb) 외에 모따기부(Wd)가 형성되기 때문에, 발광층(412)으로부터의 광선이 계면에 대하여 임계 각도 θ1 내에서 입사하기 쉬워진다. 예컨대, 광선이 임계 각도 θ1 외의 입사 각도 θ3로 측면(Wc)에 입사되고, 측면(Wc)에서 전반사된 광선이 임계 각도 θ1 내의 입사 각도 θ4로 모따기부(Wd)에 입사된다. 또한, 광선이 모따기부(Wd)에서 임계 각도 θ1외의 각도로 반사되는 경우에는, 측면(Wc)이나 이면(Wb)에서 임계 각도 θ1 내의 입사 각도로 입사되기 쉬워진다. 이와 같이, 측면(Wc)이나 이면(Wb)에서 임계 각도 θ1 외의 각도 보존되는 입사 각도로 광선이 입사해도, 반사된 광선이 모따기부(Wd)에서 각도 보존이 저해된다.
이와 같이, 모따기부(Wd)에 의해서, 사파이어 기판(413) 내의 전반사의 반복이 감소함으로써, 사파이어 기판(413)으로부터 출사하는 광선의 양이 많아진다. 바꾸어 말하면, 발광 디바이스(411)의 탈출 콘(escape cone)[임의의 발광점으로부터 광선이 사파이어 기판(413)과 공기와 계면을 투과할 수 있는 범위]을 넓힐 수 있다. 이와 같이, 본 실시형태에 따른 발광 디바이스(411)는, 이면(Wb)의 모따기에 의해 휘도가 향상된다.
도 4를 참조하여, 본 발명의 실시형태에 따른 분할 방법의 흐름에 관해서 설명한다. 도 4는, 본 발명의 실시형태에 따른 분할 방법의 설명도이다. 또한, 여기서 도시하는 레이저 가공 장치(201) 및 절삭 장치(101)의 가공 조건은 일례에 지나지 않고 적절하게 변경 가능하다.
먼저, 도 4의 (a)에 도시하는 바와 같이, 레이저 가공 장치(201)에 있어서 개질층 형성 공정이 실시된다. 여기서는, 예컨대, 레이저 빔으로서, 파장이 1064 ㎚, 출력이 0.3 W, 반복 주파수가 100 kHz인 펄스 레이저빔을 이용한다. 개질층 형성 공정에서는, 사파이어 웨이퍼(W)의 이면(Wb)으로부터 소정의 깊이에 초점을 맞추어, 분할 예정 라인을 따라서 개질층(402)을 형성한다. 여기서는, 사파이어 웨이퍼(W)의 이면(Wb)으로부터의 초점 깊이를 약 40 ㎛로 설정함으로써, 사파이어 웨이퍼(W) 내에 초점 위치로부터 위쪽을 향하여 약 25 ㎛ 정도의 개질층(402)이 형성된다.
다음에, 도 4의 (b)에 도시하는 바와 같이, 절삭 장치(101)에 있어서 모따기 분할 공정이 실시된다. 여기서는, 예컨대, 블레이드 회전수 20000 rpm, 가공 이송 속도 1OO mm/s로 가공된다. 모따기 분할 공정에서는, 사파이어 웨이퍼(W)의 이면(Wb)으로부터 소정의 깊이까지 절입되고, 개질층(402)에 맞춰 절삭 홈(401)이 형성된다. 이때, 절삭 홈(401)의 형성 시에, 절삭 블레이드(111)에 의해서 사파이어 웨이퍼(W)에 가해지는 외력에 의해, 사파이어 웨이퍼(W)가 개질층(402)을 분할 기점으로 하여 분할 예정 라인을 따라서 분할된다. 사파이어 웨이퍼(W)에 형성된 절삭 홈(401)은, 개질층(402)의 위쪽에 형성되고, 개질층(402)을 경계로 하여 좌우로 분할된다. 이 때문에, 발광 디바이스(411)의 이면측의 각부가, 모따기 분할 공정에서 형성된 절삭 홈(401)에 의해 모따기된 상태가 된다.
이와 같이 모따기 분할 공정에서는, 사파이어 웨이퍼(W)에 대하여 절삭 홈(401)의 형성에 의해서 모따기를 실시하고, 개질층(402)을 분할 기점으로 하여 분할이 행해진다. 여기서는, 사파이어 웨이퍼(W)의 이면(Wb)으로부터의 절삭 깊이를 약 20 ㎛로 설정함으로써, 사파이어 웨이퍼(W)가 개질층(402)을 분할 기점으로 하여 분할된다. 절삭 블레이드(111)로서는, 마모되기 어려운 니켈 도금에 다이아몬드 지립을 사용한 블레이드가 바람직하다. 이에 따라, 절삭 블레이드(111)의 선단 형상의 변화가 억제되고, 사파이어 웨이퍼(W)에 양호한 형상의 모따기부(Wd)를 형성할 수 있다.
또한, 절삭 블레이드(111)는, 니켈 도금에 의해 여러 가지 선단 형상 및 폭 치수로 성형 가능하다. 특히, 절삭 블레이드(111)의 선단 형상은, 예컨대, 곡면 형상과 같이, 사파이어 웨이퍼(W)의 이면(Wb)에 대하여 평행 또는 수직이 되지 않는 면[이면(Wb)에 대한 경사면]을 갖는 것이 바람직하다. 이에 따라, 발광 디바이스(411)의 모따기부(Wd)에 각도 보존을 일으키기 어려운 반사면을 형성할 수 있고, 발광 디바이스(411)의 휘도가 향상된다.
또한, 절삭 블레이드(111)의 지립은, 입자 지름이 너무 크면 면이 거칠어지기 때문에, 개질층 형성 공정에서 레이저 빔이 착란되어 정밀도가 좋은 개질층(402)을 형성할 수 없다. 한편, 절삭 블레이드(111)의 입자 지름이 너무 작으면, 각도 보존이 되는 반사가 되기 쉽기 때문에 바람직하지 않다. 따라서, 절삭 블레이드(111)의 입자 지름은, 1000번 내지 4000번(입자 지름 약 2 내지 17 ㎛)이 바람직하고, 1500번 내지 3000번(입자 지름 약 3 내지 9 ㎛)이 보다 바람직하며, 1800번 내지 2500번(입자 지름 약 3 내지 8 ㎛)이 보다 바람직하다.
또한, 본 실시형태에서는, 절삭 블레이드(111)를 다이아몬드 지립을 사용한 니켈 도금 블레이드의 구성으로 했지만, 이 구성으로 한정되는 것은 아니다. 절삭 블레이드(111)는, 사파이어 웨이퍼(W)를 가공할 수 있는 것이면, 어떠한 구성이라도 좋다.
다음으로, 도 4의 (c)에 도시하는 바와 같이, 분할된 발광 디바이스(411)는, 픽업 콜릿(301)에 의해 흡착되고, 다이싱 테이프(132)로부터 박리된다. 발광 디바이스(411)는, 전술한 바와 같이 이면측의 각부의 모따기에 의해, 발광층(412)으로부터의 광선이 사파이어 기판(413)으로부터 외부로 출사되기 쉬워진다. 이와 같이, 본 실시형태에 따른 분할 방법으로 사파이어 웨이퍼(W)가 분할됨으로써, 분할 후의 발광 디바이스(411)의 휘도가 향상된다.
한편, 개질층 형성 공정에서는, 개질층(402)의 형성시에 사파이어 웨이퍼(W)의 일부의 분할 예정 라인이 분할되는 경우가 있다. 일부의 분할 예정 라인이 분할되면, 사파이어 웨이퍼(W)의 반송시 등에 분할 부분에 간극이 생기고, 분할 예정 라인이 전체적으로 위치 어긋날 가능성이 있다. 이러한 경우에는, 모따기 분할 공정에서 절삭 블레이드(111)로서 블레이드 폭이 두꺼운 것을 사용함으로써, 분할 예정 라인의 위치 어긋남을 흡수시켜도 좋다. 블레이드 폭은, 칩 사이즈나 웨이퍼의 두께에 따라서 적절하게 선정되지만, 절삭 블레이드의 제조 수율을 고려하여, 50 내지 300 ㎛가 바람직하고, 80 내지 300 ㎛가 보다 바람직하다. 또한, 모따기 분할 공정에서는, 블레이드 폭을 두껍게 하는 대신에, 절삭 장치(101)의 도시되지 않는 얼라인먼트 장치에 의한 얼라인먼트 처리의 빈도를 많게 하여, 위치 어긋난 분할 예정 라인에 대한 절삭 블레이드(111)의 위치 맞춤 정밀도를 높여도 좋다.
이상과 같이, 본 실시형태에 따른 분할 방법에 따르면, 모따기 분할 공정에서 분할 예정 라인을 따라서 사파이어 웨이퍼(W)에 절삭 홈(401)이 형성됨으로써, 사파이어 웨이퍼를 분할하여 형성된 개개의 발광 디바이스(411)의 각부가 모따기된다. 이 모따기에 의해서 발광 디바이스(411)의 이면측에 다각 형상의 외형면이 형성되고, 디바이스 내에서 반사된 광선이 임계 각도 이하로 외형면에 입사하기 쉬워진다. 따라서, 발광층(412)으로부터의 광선이 외부로 출사되기 쉬어져, 발광 디바이스(411)의 휘도를 향상시킬 수 있다. 또한, 사파이어 웨이퍼에 개질층이 형성된 후에 절삭 홈이 형성됨으로써, 절삭 홈의 형성시에 개질층에 외력이 가해지고, 사파이어 웨이퍼가 개질층을 분할 기점으로 하여 분할된다. 이와 같이, 사파이어 웨이퍼에 대한 절삭 홈의 형성과 동시에 분할을 행할 수 있기 때문에, 공정수를 줄여 작업 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기한 실시형태 및 변형예에 있어서는, 절삭 블레이드(111)의 선단 형상이, 특별히 한정되는 것이 아니라, 예컨대, 도 5에 도시하는 바와 같은 베벨 블레이드를 이용해도 좋다. 이 경우, 도 5의 (a)에 도시하는 바와 같이, 사파이어 웨이퍼(W)의 이면(Wb)에 V자 형상의 절삭 홈(401)이 형성된다. 그리고, 도 5의 (b)에 도시하는 바와 같이, 사파이어 웨이퍼(W)가 분할되면, 발광 디바이스(411)의 각부가 V자 형상의 절삭 홈(401)에 의해 비스듬히 모따기된 상태가 된다. 이와 같이, 절삭 홈(401)은, 각도 보존이 되지 않는 반사면이기만 하며, 어떻게 형성되어도 좋다.
또한, 이번 개시된 실시형태는, 모든 점에서 예시로서, 본 발명이 이 실시형태로 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는, 상기한 실시형태만의 설명이 아니라 특허청구의 범위에 의해서 표시되고, 특허청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것으로 의도된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 사파이어 웨이퍼의 분할에 의해서 형성되는 발광 디바이스의 휘도를 향상시킬 수 있는 효과를 갖고, 특히, 사파이어 웨이퍼를 개개의 발광 디바이스로 분할하는 분할 방법에 유용하다.
101 : 절삭 장치, 103 : 척 테이블
111 : 절삭 블레이드, 131 : 환상 프레임
132 : 다이싱 테이프, 201 : 레이저 가공 장치
206 : 레이저 가공 유닛, 208 : 척 테이블
401 : 절삭 홈, 402 : 개질층
411 : 발광 디바이스, 412: 발광층
413 : 사파이어 기판, Wa : 표면
Wb : 이면, Wd : 모따기부
W : 사파이어 웨이퍼

Claims (2)

  1. 분할 예정 라인에 의해서 구획된 영역의 표면측에 발광층이 형성된 사파이어 웨이퍼를 상기 분할 예정 라인을 따라 분할하는 분할 방법에 있어서,
    상기 사파이어 웨이퍼의 이면측으로부터 상기 분할 예정 라인을 따라 사파이어를 투과하는 파장의 레이저 빔을 조사하는 것에 의해 상기 분할 예정 라인을 따라 개질층을 형성하는 개질층 형성 공정과,
    상기 개질층 형성 공정 후에, 상기 사파이어 웨이퍼의 이면측으로부터 절삭 블레이드에 의해 절삭하는 것에 의해 상기 분할 예정 라인을 따라 절삭 홈을 형성하여 상기 사파이어 웨이퍼의 이면에 대해 평행 또는 수직이 되지 않는 면을 형성하는 모따기 가공을 실시하고, 상기 개질층을 분할 기점으로 하여 상기 사파이어 웨이퍼를 상기 분할 예정 라인을 따라 분할하는 모따기 분할 공정
    을 포함하고, 상기 사파이어 웨이퍼에 대하여 상기 절삭 홈의 형성과 분할을 동시에 행하는 것을 특징으로 하는 분할 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 절삭 블레이드는, 상기 개질층 형성 공정에서 개질층을 형성할 때, 상기 분할 예정 라인이 분할되어 간극이 생기는 경우에, 상기 분할 예정 라인의 위치 어긋남을 흡수 가능한 블레이드 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 분할 방법.
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