KR101848512B1 - 광디바이스 기판의 분할 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 레이저 가공 홈 형성 공정을 실시할 때에 위치 보정을 하는 일없이 광디바이스 기판을 개개의 광디바이스로 절단할 수 있는 광디바이스 기판의 분할 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
기판의 표면에 광디바이스층이 장착된 광디바이스 기판 분할 방법으로서, 광디바이스 기판을, 환형의 프레임에 장착된 다이싱 테이프의 표면에 점착하는 광디바이스 기판 점착 공정과, 광디바이스 기판의 중앙을 통과하는 제1 분할 예정 라인 및 제2 분할 예정 라인을 따라 레이저 광선을 조사하여, 광디바이스 기판을 적어도 4개의 블록 기판으로 분할하는 블록 형성 공정과, 각 블록 기판에 형성되어 있는 제1 분할 예정 라인을 따라 레이저 광선을 조사함으로써, 레이저 가공 홈을 형성하는 제1 레이저 가공 홈 형성 공정과, 각 블록 기판에 형성되어 있는 제2 분할 예정 라인을 따라 레이저 광선을 조사함으로써, 레이저 가공 홈을 형성하는 제2 레이저 가공 홈 형성 공정을 포함하고, 제1 레이저 가공 홈 형성 공정과 제2 레이저 가공 홈 형성 공정을 교대로 실시함으로써, 각 블록 기판을 모든 제1 분할 예정 라인 및 제2 분할 예정 라인을 따라 절단하여 개개의 광디바이스로 분할한다.
기판의 표면에 광디바이스층이 장착된 광디바이스 기판 분할 방법으로서, 광디바이스 기판을, 환형의 프레임에 장착된 다이싱 테이프의 표면에 점착하는 광디바이스 기판 점착 공정과, 광디바이스 기판의 중앙을 통과하는 제1 분할 예정 라인 및 제2 분할 예정 라인을 따라 레이저 광선을 조사하여, 광디바이스 기판을 적어도 4개의 블록 기판으로 분할하는 블록 형성 공정과, 각 블록 기판에 형성되어 있는 제1 분할 예정 라인을 따라 레이저 광선을 조사함으로써, 레이저 가공 홈을 형성하는 제1 레이저 가공 홈 형성 공정과, 각 블록 기판에 형성되어 있는 제2 분할 예정 라인을 따라 레이저 광선을 조사함으로써, 레이저 가공 홈을 형성하는 제2 레이저 가공 홈 형성 공정을 포함하고, 제1 레이저 가공 홈 형성 공정과 제2 레이저 가공 홈 형성 공정을 교대로 실시함으로써, 각 블록 기판을 모든 제1 분할 예정 라인 및 제2 분할 예정 라인을 따라 절단하여 개개의 광디바이스로 분할한다.
Description
본 발명은, 기판과, 이 기판의 표면에 적층된 광디바이스층을 가지며, 이 광디바이스층에 제1 방향으로 신장하는 복수의 제1 분할 예정 라인과, 이 제1 분할 예정 라인과 직교하는 제2 방향으로 신장하는 복수의 제2 분할 예정 라인에 의해 구획된 각 영역에 광디바이스가 형성되어 있는 광디바이스 기판을, 제1 분할 예정 라인 및 제2 분할 예정 라인을 따라 분할하는 광디바이스 기판의 분할 방법에 관한 것이다.
광디바이스 제조 공정에서는, 대략 원판형인 사파이어 기판이나 탄화규소 등의 에피택시 기판의 표면에 버퍼층을 개재해서 n형 반도체층 및 p형 반도체층을 포함하는 광디바이스층이 적층되어 격자형으로 형성된 복수의 스트리트에 의해 구획된 복수의 영역에 발광 다이오드, 레이저 다이오드 등의 광디바이스를 형성하여 광디바이스 웨이퍼를 구성한다. 그리고, 광디바이스 웨이퍼를 스트리트를 따라 분할함으로써 개개의 광디바이스를 제조하고 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
또한, 광디바이스의 휘도를 향상시키는 기술로서, 광디바이스 웨이퍼를 구성하는 사파이어 기판이나 탄화규소 등의 에피택시 기판의 표면에 버퍼층을 개재하여 적층된 n형 반도체층 및 p형 반도체층을 포함하는 광디바이스층에 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 실리콘(Si) 등의 이설(移設) 기판을 금(Au), 백금(Pt), 크롬(Cr), 인듐(In), 팔라듐(Pd) 등의 접합 금속층을 통해 접합하고, 에피택시 기판의 이면측으로부터 버퍼층에 레이저 광선을 조사함으로써 에피택시 기판을 박리하여, 광디바이스층을 이설 기판으로 옮기는 리프트오프라고 불리는 제조 방법이 하기 특허문헌 2에 개시되어 있다.
전술한 바와 같이 광디바이스층을 이설 기판으로 옮김으로써 형성된 광디바이스 기판을, 광디바이스층에 형성된 제1 분할 예정 라인 및 제2 분할 예정 라인을 따라 분할함으로써 개개의 광디바이스를 제조한다.
전술한 광디바이스 기판을 광디바이스층에 형성된 제1 분할 예정 라인 및 제2 분할 예정 라인을 따라 분할하는 방법으로서는, 제1 분할 예정 라인 및 제2 분할 예정 라인을 따라 레이저 광선을 조사함으로써 절단하는 방법이 실용화되어 있다.
전술한 광디바이스 기판을 구성하는 이설 기판의 두께는 120 ㎛ 정도이며, 레이저 광선을 조사하여 절단하기 위해서는, 레이저 광선을 조사하여 레이저 가공 홈을 형성하는 레이저 가공 홈 형성 공정을 1개의 분할 예정 라인에 대하여 4∼5회 실시할 필요가 있다.
그런데, 1회째의 레이저 가공 홈 형성 공정에서 모든 분할 예정 라인을 따라 레이저 광선을 조사함으로써 레이저 가공 홈을 형성한 후, 2회째 이후의 레이저 가공 홈 형성 공정을 레이저 가공 홈을 따라 반복 실시하지만, 광디바이스 기판은 레이저 광선이 조사되어 용융한 후에 냉각됨으로써 수축한다. 이 때문에, 분할 예정 라인의 간격이 축소하여 레이저 광선의 조사 위치가 레이저 가공 홈으로부터 벗어나기 때문에, 때때로 위치를 보정하면서 레이저 가공 홈 형성 공정을 실시하지 않으면 안 되어, 생산성이 나쁘다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 상기 사실을 감안하여 이루어진 것으로, 그 주된 기술적 과제는 레이저 가공 홈 형성 공정을 실시할 때에 위치 보정을 행하는 일없이 광디바이스 기판을 개개의 광디바이스로 절단할 수 있는 광디바이스 기판의 분할 방법을 제공하는 것이다.
상기 주된 기술 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따르면, 기판과, 이 기판의 표면에 광디바이스층이 장착되어 정해진 방향에 형성된 복수의 제1 분할 예정 라인과, 이 제1 분할 예정 라인과 교차하는 방향에 형성된 복수의 제2 분할 예정 라인에 의해 구획된 복수의 영역에 광디바이스가 형성되어 있는 광디바이스 기판의 가공 방법으로서, 광디바이스 기판을, 환형의 프레임에 장착된 다이싱 테이프의 표면에 점착하는 광디바이스 기판 점착 공정과, 다이싱 테이프의 표면에 점착된 광디바이스 기판의 중앙을 통과하는 제1 분할 예정 라인 및 제2 분할 예정 라인을 따라 레이저 광선을 조사하여, 광디바이스 기판을 적어도 4개의 블록 기판으로 분할하는 블록 형성 공정과, 각 블록 기판에 형성되어 있는 제1 분할 예정 라인을 따라 레이저 광선을 조사함으로써, 레이저 가공 홈을 형성하는 제1 레이저 가공 홈 형성 공정과, 각 블록 기판에 형성되어 있는 제2 분할 예정 라인을 따라 레이저 광선을 조사함으로써, 레이저 가공 홈을 형성하는 제2 레이저 가공 홈 형성 공정을 포함하고, 상기 제1 레이저 가공 홈 형성 공정과 상기 제2 레이저 가공 홈 형성 공정을 교대로 실시함으로써, 각 블록 기판을 모든 제1 분할 예정 라인 및 제2 분할 예정 라인을 따라 절단하여 개개의 광디바이스로 분할하는 것을 특징으로 하는 광디바이스 기판의 분할 방법이 제공된다.
본 발명에 따른 광디바이스 기판의 분할 방법에서는, 광디바이스 기판을 블록 기판으로 분할한 후에, 제1 분할 예정 라인 및 제2 분할 예정 라인을 따라 제1 레이저 가공 홈 형성 공정 및 제2 레이저 가공 홈 형성 공정을 교대로 실시함으로써, 블록 기판의 수축 누적을 허용값 내로 수합할 수 있기 때문에, 최후의 제1 레이저 가공 홈 형성 공정 및 제2 레이저 가공 홈 형성 공정을 실시할 때까지 위치 보정을 할 필요가 없어 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 광디바이스 기판의 분할 방법에 따라 가공되는 광디바이스 기판을 제조하기 위한 광디바이스 웨이퍼의 사시도 및 주요부를 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 광디바이스 웨이퍼의 표면에 이설 기판을 접합하는 이설 기판 접합 공정의 설명도이다.
도 3은 도 1에 나타내는 광디바이스 웨이퍼를 구성하는 에피택시 기판을 박리하는 기판 박리 공정의 설명도이다.
도 4는 본 발명에 따른 광디바이스 기판의 분할 방법에 있어서의 광디바이스 기판 점착 공정의 설명도이다.
도 5는 본 발명에 따른 광디바이스 기판의 분할 방법에 있어서의 블록 형성 공정과, 제1 레이저 가공 홈 형성 공정 및 제2 레이저 가공 홈 형성 공정을 실시하기 위한 레이저 가공 장치의 주요부 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 광디바이스 기판의 분할 방법에 있어서의 블록 형성 공정의 설명도이다.
도 7은 본 발명에 따른 광디바이스 기판의 분할 방법에 있어서의 블록 형성 공정의 설명도이다.
도 8은 본 발명에 따른 광디바이스 기판의 분할 방법에 있어서의 제1 레이저 가공 홈 형성 공정의 설명도이다.
도 9는 본 발명에 따른 광디바이스 기판의 분할 방법에 있어서의 제2 레이저 가공 홈 형성 공정의 설명도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 광디바이스 웨이퍼의 표면에 이설 기판을 접합하는 이설 기판 접합 공정의 설명도이다.
도 3은 도 1에 나타내는 광디바이스 웨이퍼를 구성하는 에피택시 기판을 박리하는 기판 박리 공정의 설명도이다.
도 4는 본 발명에 따른 광디바이스 기판의 분할 방법에 있어서의 광디바이스 기판 점착 공정의 설명도이다.
도 5는 본 발명에 따른 광디바이스 기판의 분할 방법에 있어서의 블록 형성 공정과, 제1 레이저 가공 홈 형성 공정 및 제2 레이저 가공 홈 형성 공정을 실시하기 위한 레이저 가공 장치의 주요부 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 광디바이스 기판의 분할 방법에 있어서의 블록 형성 공정의 설명도이다.
도 7은 본 발명에 따른 광디바이스 기판의 분할 방법에 있어서의 블록 형성 공정의 설명도이다.
도 8은 본 발명에 따른 광디바이스 기판의 분할 방법에 있어서의 제1 레이저 가공 홈 형성 공정의 설명도이다.
도 9는 본 발명에 따른 광디바이스 기판의 분할 방법에 있어서의 제2 레이저 가공 홈 형성 공정의 설명도이다.
이하, 본 발명에 따른 광디바이스 기판의 분할 방법의 적합한 실시형태에 대해서, 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1에는, 본 발명에 따른 광디바이스 기판의 분할 방법에 따라 가공되는 광디바이스 기판을 제조하기 위한 광디바이스 웨이퍼의 사시도 및 주요부를 확대하여 나타내는 단면도가 도시되어 있다. 도 1에 나타내는 광디바이스 웨이퍼(2)는, 대략 원판형인 사파이어 기판이나 탄화규소 등의 에피택시 기판(20)의 표면(20a)에 n형 질화갈륨 반도체층(211) 및 p형 질화갈륨 반도체층(212)을 포함하는 광디바이스층(21)이 에피택셜 성장법에 따라 형성되어 있다. 또한, 에피택시 기판(20)의 표면에 에피택셜 성장법에 따라 n형 질화갈륨 반도체층(211) 및 p형 질화갈륨 반도체층(212)을 포함하는 광디바이스층(21)을 적층할 때에, 에피택시 기판(20)의 표면(20a)과 광디바이스층(21)을 형성하는 n형 질화갈륨 반도체층(211)의 사이에는 AlGaN층 등으로 이루어지는 버퍼층(22)이 형성된다. 이와 같이 구성된 광디바이스 웨이퍼(2)는, 도시된 실시형태에 있어서는 에피택시 기판(20)의 직경이 50 ㎜이며 두께가 예컨대 430 ㎛이고, 버퍼층(22)을 포함하는 광디바이스층(21)의 두께가 예컨대 5 ㎛로 형성되어 있다. 또한, 광디바이스층(21)은 도 1의 (a)에 나타내는 바와 같이, 제1 방향에 형성된 복수의 제1 분할 예정 라인(231)과, 그 제1 분할 예정 라인(231)과 직교하는 방향에 형성된 복수의 제2 분할 예정 라인(232)에 의해 구획된 복수의 영역에 광디바이스(24)가 형성되어 있다. 또한, 도시된 실시형태에서는, 광디바이스(24)의 사이즈가 1.2 ㎜×1.2 ㎜이고, 제1 분할 예정 라인(231) 및 제2 분할 예정 라인(232)의 폭이 50 ㎛이며, 제1 분할 예정 라인(231) 및 제2 분할 예정 라인(232)의 수가 각각 41개로 설정되어 있다.
전술한 바와 같이 광디바이스 웨이퍼(2)에서의 에피택시 기판(20)을 광디바이스층(21)으로부터 박리하여 이설 기판으로 옮기기 위해서는, 광디바이스층(21)의 표면(21a)에 이설 기판을 접합하는 이설 기판 접합 공정을 실시한다. 즉, 도 2의 (a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이, 광디바이스 웨이퍼(2)를 구성하는 에피택시 기판(20)의 표면(20a)에 형성된 광디바이스층(21)의 표면(21a)에, 두께가 예컨대 220 ㎛인 이설 기판(3)을 접합 금속층(4)을 통해 접합한다. 또한, 이설 기판(3)으로서는 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 실리콘(Si) 등을 이용할 수 있고, 또한 접합 금속층(4)을 형성하는 접합 금속으로서는 금(Au), 백금(Pt), 크롬(Cr), 인듐(In), 팔라듐(Pd) 등을 이용할 수 있다. 이 이설 기판 접합 공정은, 에피택시 기판(20)의 표면(20a)에 형성된 광디바이스층(21)의 표면(21a) 또는 이설 기판(3)의 표면(3a)에 상기 접합 금속을 증착하여 두께가 3 ㎛ 정도인 접합 금속층(4)을 형성하고, 이 접합 금속층(4)과 이설 기판(3)의 표면(3a) 또는 광디바이스층(21)의 표면(21a)을 대면시켜 압착함으로써, 광디바이스 웨이퍼(2)를 구성하는 광디바이스층(21)의 표면(21a)에 이설 기판(3)의 표면(3a)을 접합 금속층(4)을 통해 접합할 수 있다. 또한, 이설 기판(3)은 직경 50 ㎜, 두께 220 ㎛로 설정되어 있다.
전술한 이설 기판 접합 공정을 실시하였다면, 광디바이스층(21)에 이설 기판(3)이 접합된 광디바이스 웨이퍼(2)의 에피택시 기판(20)을 광디바이스층(21)으로부터 박리하는 기판 박리 공정을 실시한다. 이 기판 박리 공정은, 예컨대 도 3의 (a)에 나타내는 바와 같이 상기 광디바이스 웨이퍼(2)를 제조할 때에 에피택시 기판(20)과 광디바이스층(21)의 사이에 형성된 버퍼층(22)에 응력을 부여함으로써, 도 3의 (b)에 나타내는 바와 같이 에피택시 기판(20)을 광디바이스층(21)으로부터 분리한다. 이와 같이 에피택시 기판과 광디바이스층을 분리하는 기판 박리 공정은, 예컨대 일본 특허 출원 공개 제2000-101139호 공보에 개시되어 있는 방법에 따라 실시할 수 있다. 이상과 같이 하여, 광디바이스층(21)에 이설 기판(3)이 접합된 광디바이스 웨이퍼(2)의 에피택시 기판(20)을 광디바이스층(21)으로부터 박리함으로써, 이설 기판(3)의 표면에 광디바이스층(21)의 표면이 접합된 광디바이스 기판(30)이 형성된다. 이하, 광디바이스 기판(30)을, 광디바이스층(21)에 형성된 제1 분할 예정 라인(231) 및 제2 분할 예정 라인(232)을 따라 분할하는 광디바이스 기판의 분할 방법에 대해서 설명한다.
우선, 광디바이스 기판(30)을 환형의 프레임에 장착된 다이싱 테이프의 표면에 점착하는 광디바이스 기판 점착 공정을 실시한다. 즉, 도 4의 (a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이 광디바이스 기판(30)을 구성하는 이설 기판(3)의 이면(3b)측을, 환형의 프레임(F)에 장착된 폴리올레핀 등의 합성 수지 시트로 이루어지는 다이싱 테이프(T)의 표면에 점착한다. 따라서, 다이싱 테이프(T)의 표면에 점착된 광디바이스 기판(30)은 광디바이스층(21)이 상측이 된다.
전술한 광디바이스 기판 점착 공정을 실시하였다면, 다이싱 테이프(T)의 표면에 점착된 광디바이스 기판(30)의 중앙을 통과하는 제1 분할 예정 라인(231) 및 제2 분할 예정 라인(232)을 따라 레이저 광선을 조사하여, 광디바이스 기판(30)을 적어도 4개의 블록 기판으로 분할하는 블록 형성 공정을 실시한다. 이 블록 형성 공정은 도시된 실시형태에 있어서는 도 5에 나타내는 레이저 가공 장치(5)를 이용하여 실시한다. 도 5에 나타내는 레이저 가공 장치(5)는 피가공물을 유지하는 척 테이블(51)과, 그 척 테이블(51) 상에 유지된 피가공물에 펄스 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단(52)과, 척 테이블(51) 상에 유지된 피가공물을 촬상하는 촬상 수단(53)을 구비하고 있다.
상기 척 테이블(51)은 상면인 유지면에 피가공물을 흡인 유지하도록 구성되어 있고, 도시하지 않는 가공 이송 수단에 의해, 도 5에서 화살표 X로 나타내는 방향으로 가공 이송되며, 도시하지 않는 인덱싱 이공 수단에 의해, 도 5에서 화살표 Y로 나타내는 방향으로 인덱싱 이송되도록 되어 있다.
상기 레이저 광선 조사 수단(52)은 실질적으로 수평으로 배치된 원통 형상의 케이싱(521)을 포함하고 있다. 케이싱(521) 내에는 도시하지 않는 펄스 레이저 광선 발진기나 반복 주파수 설정 수단을 구비한 펄스 레이저 광선 발진 수단이 배치되어 있다. 상기 케이싱(521)의 선단부에는, 펄스 레이저 광선 발진 수단으로부터 발진된 펄스 레이저 광선을 집광하기 위한 집광기(522)가 장착되어 있다.
또한, 상기 레이저 광선 조사 수단(52)을 구성하는 케이싱(521)의 선단부에 장착된 촬상 수단(53)은 현미경이나 CCD 카메라 등의 광학 수단에 의해 구성되어 있고, 촬상된 화상 신호를 도시하지 않는 제어 수단에 보낸다.
전술한 레이저 가공 장치(5)를 이용하여 상기 광디바이스 기판(30)을 적어도 4개의 블록 기판으로 분할하는 블록 형성 공정에 대해서, 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명한다. 블록 형성 공정은, 우선 전술한 도 5에 나타내는 레이저 가공 장치의 척 테이블(51) 상에 광디바이스 기판(30)이 점착된 다이싱 테이프(T)측을 배치한다. 그리고, 도시하지 않는 흡인 수단을 작동시킴으로써, 척 테이블(51) 상에 다이싱 테이프(T)를 통해 광디바이스 기판(30)을 흡인 유지한다(웨이퍼 유지 공정). 따라서, 척 테이블(51)에 유지된 광디바이스 기판(30)은 광디바이스층(21)이 상측이 된다. 또한, 도 5에서는, 다이싱 테이프(T)가 장착된 환형의 프레임(F)을 생략하고 도시하고 있지만, 환형의 프레임(F)은 척 테이블(51)에 배치된 적절한 프레임 유지 수단에 유지되어 있다.
전술한 바와 같이 척 테이블(51) 상에 광디바이스 기판(30)을 흡인 유지하였다면, 도시하지 않는 가공 이송 수단을 작동시켜 광디바이스 기판(30)을 흡인 유지한 척 테이블(51)을 촬상 수단(53)의 바로 밑으로 이동시킨다. 척 테이블(51)이 촬상 수단(53)의 바로 밑에 위치 설정되면, 촬상 수단(53) 및 도시하지 않는 제어 수단에 의해 광디바이스 기판(30)의 레이저 가공하여야 할 가공 영역을 검출하는 얼라인먼트 작업을 실행한다. 즉, 촬상 수단(53) 및 도시하지 않는 제어 수단은 광디바이스 기판(30)의 정해진 방향에 형성되어 있는 제1 분할 예정 라인(231)과, 제1 분할 예정 라인(231)을 따라 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단(52)의 집광기(522)와의 위치 맞춤을 행하기 위한 패턴 매칭 등의 화상 처리를 실행하고, 레이저 광선 조사 위치의 얼라인먼트를 수행한다(얼라인먼트 공정). 또한, 광디바이스 기판(30)에 형성되어 있는 제1 분할 예정 라인(231)과 교차하는 방향으로 제2 분할 예정 라인(232)에 대해서도, 마찬가지로 레이저 광선 조사 위치의 얼라인먼트가 수행된다.
전술한 얼라인먼트 공정을 실시하였다면, 도 6의 (a)에 나타내는 바와 같이 척 테이블(51)을, 펄스 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단(52)의 집광기(522)가 위치하는 레이저 광선 조사 영역으로 이동시켜, 복수의 제1 분할 예정 라인(231)에 있어서의 광디바이스 기판(30)의 중앙을 통과하는 제1 분할 예정 라인(231)을 집광기(522)의 바로 밑에 위치 설정한다. 이때, 도 6의 (a)에 나타내는 바와 같이, 광디바이스 기판(30)은 광디바이스 기판(30)의 중앙을 통과하는 제1 분할 예정 라인(231)의 일단[도 6의 (a)에서 좌단]이 집광기(522)의 바로 밑에 위치하도록 위치 설정된다. 그리고, 집광기(522)로부터 조사되는 펄스 레이저 광선의 집광점(P)을 도 6의 (a)에 나타내는 바와 같이 광디바이스 기판(30)을 구성하는 광디바이스층(21)의 상면 부근에 맞춘다. 다음에, 레이저 광선 조사 수단(52)의 집광기(522)로부터 펄스 레이저 광선을 조사하면서 도시하지 않는 가공 이송 수단을 작동시켜 척 테이블(51)을, 도 6의 (a)에서 화살표 X1로 나타내는 방향으로 정해진 가공 이송 속도로 이동시킨다(레이저 가공 홈 형성 공정). 그리고, 제1 분할 예정 라인(231)의 타단이 집광기(522) 바로 밑의 위치에 다다르면, 펄스 레이저 광선의 조사를 정지하며 척 테이블(51)의 이동을 정지한다. 이와 같이 하여, 제1 분할 예정 라인(231)의 타단이 집광기(522) 바로 밑의 위치에 다다른 도 6의 (b)에 나타내는 상태로, 레이저 광선 조사 수단(52)의 집광기(522)로부터 펄스 레이저 광선을 조사하면서 도시하지 않는 가공 이송 수단을 작동시켜 척 테이블(51)을, 도 6의 (b)에서 화살표 X2로 나타내는 방향으로 정해진 가공 이송 속도로 이동시킨다(레이저 가공 홈 형성 공정). 그리고, 제1 분할 예정 라인(231)의 일단이 집광기(522) 바로 밑의 위치에 다다르면, 펄스 레이저 광선의 조사를 정지하며 척 테이블(51)의 이동을 정지한다. 이 레이저 가공 홈 형성 공정을 수회 실시함으로써, 광디바이스 기판(30)은 도 6의 (c)에 나타내는 바와 같이 중앙을 통과하는 제1 분할 예정 라인(231)을 따라 형성되는 레이저 가공 홈(301)에 의해 2분할된다.
또한, 상기 레이저 가공 홈 형성 공정에서의 가공 조건은, 예컨대 다음과 같이 설정되어 있다.
파장 : 355 ㎚
반복 주파수 : 10 ㎑
평균 출력 : 7 W
집광 스폿 직경 : φ10 ㎛
가공 이송 속도 : 100 ㎜/초
상기 가공 조건에서는, 펄스 레이저 광선을 제1 분할 예정 라인(231)을 따라 1회 조사함으로써, 30 ㎛ 정도의 레이저 가공 홈을 형성할 수 있다. 따라서, 광디바이스 기판(30)을 완전 절단하기 위해서는, 펄스 레이저 광선을 1라인에 4회 조사하면 된다.
전술한 바와 같이 광디바이스 기판(30)의 중앙을 통과하는 제1 분할 예정 라인(231)을 따라 2분할하였다면, 척 테이블(51)을 90도 회전시킨다. 그리고, 도 7의 (a)에서 나타내는 바와 같이 척 테이블(51)을, 펄스 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단(52)의 집광기(522)가 위치하는 레이저 광선 조사 영역으로 이동시켜, 복수의 제2 분할 예정 라인(232)에 있어서의 광디바이스 기판(30)의 중앙을 통과하는 제2 분할 예정 라인(232)을 집광기(522)의 바로 밑에 위치 설정한다. 이때, 도 7의 (a)에 나타내는 바와 같이, 광디바이스 기판(30)은 광디바이스 기판(30)의 중앙을 통과하는 제2 분할 예정 라인(232)의 일단[도 7의 (a)에서 좌단]이 집광기(522)의 바로 밑에 위치하도록 위치 설정된다. 그리고, 집광기(522)로부터 조사되는 펄스 레이저 광선의 집광점(P)을 도 7의 (a)에 나타내는 바와 같이 광디바이스 기판(30)을 구성하는 광디바이스층(21)의 상면 부근에 맞춘다. 다음에, 레이저 광선 조사 수단(52)의 집광기(522)로부터 펄스 레이저 광선을 조사하면서 도시하지 않는 가공 이송 수단을 작동시켜 척 테이블(51)을, 도 7의 (a)에서 화살표 X1로 나타내는 방향으로 정해진 가공 이송 속도로 이동시킨다(레이저 가공 홈 형성 공정). 그리고, 제2 분할 예정 라인(232)의 타단이 집광기(522) 바로 밑의 위치에 다다르면, 펄스 레이저 광선의 조사를 정지하며 척 테이블(51)의 이동을 정지한다. 이와 같이 하여, 제2 분할 예정 라인(232)의 타단이 집광기(522) 바로 밑의 위치에 다다른 도 7의 (b)에 나타내는 상태로, 레이저 광선 조사 수단(52)의 집광기(522)로부터 펄스 레이저 광선을 조사하면서 도시하지 않는 가공 이송 수단을 작동시켜 척 테이블(51)을, 도 7의 (b)에서 화살표 X2로 나타내는 방향으로 정해진 가공 이송 속도로 이동시킨다(레이저 가공 홈 형성 공정). 그리고, 제2 분할 예정 라인(232)의 일단이 집광기(522) 바로 밑의 위치에 다다르면, 펄스 레이저 광선의 조사를 정지하며 척 테이블(51)의 이동을 정지한다. 도시된 실시형태의 광디바이스 기판(30)에서는, 이 레이저 가공 홈 형성 공정을 4회 실시(펄스 레이저 광선을 1라인에 4회 조사)함으로써, 광디바이스 기판(30)은 도 7의 (c)에 나타내는 바와 같이 중앙을 통과하는 제2 분할 예정 라인(232)을 따라 형성되는 레이저 가공 홈(302)에 의해 절단되어, 4개의 블록 기판(30a, 30b, 30c, 30d)으로 분할된다.
이상과 같이 하여, 광디바이스 기판(30)을 적어도 4개의 블록 기판(30a, 30b, 30c, 30d)으로 분할하는 블록 형성 공정을 실시하였다면, 각 블록 기판(30a, 30b, 30c, 30d)에 형성되어 있는 제1 분할 예정 라인(231)을 따라 레이저 광선을 조사함으로써, 레이저 가공 홈을 형성하는 제1 레이저 가공 홈 형성 공정과, 각 블록 기판(30a, 30b, 30c, 30d)에 형성되어 있는 제2 분할 예정 라인(232)을 따라 레이저 광선을 조사함으로써, 레이저 가공 홈을 형성하는 제2 레이저 가공 홈 형성 공정을 실시한다. 이 제1 레이저 가공 홈 형성 공정 및 제2 레이저 가공 홈 형성 공정은 상기 도 5에 나타내는 레이저 가공 장치(5)를 이용하여 실시된다.
제1 레이저 가공 홈 형성 공정을 실시하기 위해서는, 상기 블록 형성 공정을 실시한 상태에서, 가공 이송 수단을 작동시켜 4분할된 블록 기판(30a, 30b, 30c, 30d)을 다이싱 테이프(T)를 통해 흡인 유지하는 척 테이블(51)을 촬상 수단(53)의 바로 밑으로 이동시킨다. 척 테이블(51)이 촬상 수단(53)의 바로 밑에 위치 설정되면, 촬상 수단(53) 및 도시하지 않는 제어 수단에 의해 블록 기판(30a, 30b, 30c, 30d)의 레이저 가공하여야 할 가공 영역을 검출하는 얼라인먼트 작업을 실행한다. 즉, 촬상 수단(53) 및 도시하지 않는 제어 수단은 블록 기판(30a, 30b, 30c, 30d)에 형성되어 있는 제2 분할 예정 라인(232)과, 제2 분할 예정 라인(232)을 따라 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단(52)의 집광기(522)와의 위치 맞춤을 행하기 위한 패턴 매칭 등의 화상 처리를 실행하고, 레이저 광선 조사 위치의 얼라인먼트를 수행한다(얼라인먼트 공정). 또한, 블록 기판(30a, 30b, 30c, 30d)에 형성되어 있는 제2 분할 예정 라인(232)과 교차하는 방향으로 제1 분할 예정 라인(231)에 대해서도, 마찬가지로 레이저 광선 조사 위치의 얼라인먼트가 수행된다.
전술한 얼라인먼트 공정을 실시하였다면, 도 8의 (a)에서 나타내는 바와 같이 척 테이블(51)을, 펄스 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단(52)의 집광기(522)가 위치하는 레이저 광선 조사 영역으로 이동시켜, 정해진 제1 분할 예정 라인(231)을 집광기(522)의 바로 밑에 위치 설정한다. 이때, 도 8의 (a)에서 나타내는 바와 같이, 블록 기판(30a, 30b, 30c, 30d)은 제1 분할 예정 라인(231)의 일단[도 8의 (a)에서 좌단]이 집광기(522)의 바로 밑에 위치하도록 위치 설정된다. 그리고, 집광기(522)로부터 조사되는 펄스 레이저 광선의 집광점(P)을, 도 8의 (a)에 나타내는 바와 같이 블록 기판(30a, 30b, 30c, 30d)을 구성하는 광디바이스층(21)의 상면 부근에 맞춘다. 다음에, 레이저 광선 조사 수단(52)의 집광기(522)로부터 펄스 레이저 광선을 조사하면서 도시하지 않는 가공 이송 수단을 작동시켜 척 테이블(51)을, 도 8의 (a)에서 화살표 X1로 나타내는 방향으로 정해진 가공 이송 속도로 이동시킨다(제1 레이저 가공 홈 형성 공정). 그리고, 제1 분할 예정 라인(231)의 타단이 도 8의 (b)에 나타내는 바와 같이 집광기(522) 바로 밑의 위치에 다다르면, 펄스 레이저 광선의 조사를 정지하며 척 테이블(51)의 이동을 정지한다. 또한, 제1 레이저 가공 홈 형성 공정의 가공 조건은 상기 블록 형성 공정에 있어서의 레이저 가공 홈 형성 공정과 동일 조건이어도 좋다. 이 결과, 블록 기판(30a, 30b, 30c, 30d)에는 도 8의 (b)에 나타내는 바와 같이 제1 분할 예정 라인(231)을 따라 깊이가 30 ㎛ 정도인 레이저 가공 홈(303)이 형성된다.
전술한 제1 레이저 가공 홈 형성 공정을 블록 기판(30a, 30b, 30c, 30d)에 형성된 모든 제1 분할 예정 라인(231)을 따라 실시한다. 이 결과, 4개의 블록 기판(30a, 30b, 30c, 30d)에는, 도 8의 (c)에 나타내는 바와 같이 모든 제1 레이저 가공 홈 형성 공정을 따라 상면으로부터 30 ㎛ 정도의 레이저 가공 홈(303)이 형성된다.
다음에, 제1 레이저 가공 홈 형성 공정이 실시된 블록 기판(30a, 30b, 30c, 30d)을 다이싱 테이프(T)를 통해 흡인 유지하는 척 테이블(51)을 90도 회전시킨다. 그리고, 4개의 블록 기판(30a, 30b, 30c, 30d)에 형성되어 있는 제2 분할 예정 라인(232)을 따라 레이저 광선을 조사함으로써, 레이저 가공 홈을 형성하는 제2 레이저 가공 홈 형성 공정을 실시한다. 즉, 도 9의 (a)에 나타내는 바와 같이 척 테이블(51)을, 펄스 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단(52)의 집광기(522)가 위치하는 레이저 광선 조사 영역으로 이동시키고, 정해진 제2 분할 예정 라인(232)을 집광기(522)의 바로 밑에 위치 설정한다. 이때, 도 9의 (a)에 나타내는 바와 같이 블록 기판(30a, 30b, 30c, 30d)은 제2 분할 예정 라인(232)의 일단[도 9의 (a)에서 좌단]이 집광기(522)의 바로 밑에 위치하도록 위치 설정된다. 그리고, 집광기(522)로부터 조사되는 펄스 레이저 광선의 집광점(P)을 도 9의 (a)에 나타내는 바와 같이 블록 기판(30a, 30b, 30c, 30d)을 구성하는 광디바이스층(21)의 상면 부근에 맞춘다. 다음에, 레이저 광선 조사 수단(52)의 집광기(522)로부터 펄스 레이저 광선을 조사하면서 도시하지 않는 가공 이송 수단을 작동시켜 척 테이블(51)을, 도 9의 (a)에서 화살표 X1로 나타내는 방향으로 정해진 가공 이송 속도로 이동시킨다(제2 레이저 가공 홈 형성 공정). 그리고, 제2 분할 예정 라인(232)의 타단이 도 9의 (b)에 나타내는 바와 같이 집광기(522) 바로 밑의 위치에 다다르면, 펄스 레이저 광선의 조사를 정지하며 척 테이블(51)의 이동을 정지한다. 또한, 제2 레이저 가공 홈 형성 공정의 가공 조건은 상기 제1 레이저 가공 홈 형성 공정, 즉 상기 블록 형성 공정에 있어서의 레이저 가공 홈 형성 공정과 동일 조건이어도 좋다. 이 결과, 블록 기판(30a, 30b, 30c, 30d)에는 도 9의 (b)에 나타내는 바와 같이 제2 분할 예정 라인(232)을 따라 깊이가 30 ㎛ 정도인 레이저 가공 홈(304)이 형성된다.
전술한 제1 레이저 가공 홈 형성 공정과 제2 레이저 가공 홈 형성 공정을 교대로 실시함으로써, 도 9의 (c)에 나타내는 바와 같이, 4개의 블록 기판(30a, 30b, 30c, 30d)은 모든 제1 분할 예정 라인(231) 및 제2 분할 예정 라인(232)을 따라 형성된 레이저 가공 홈(303) 및 레이저 가공 홈(304)에 의해 절단되어 개개의 광디바이스로 분할된다. 도시된 실시형태에서는, 제1 레이저 가공 홈 형성 공정과 제2 레이저 가공 홈 형성 공정을 각각 4회 실시함으로써, 4개의 블록 기판(30a, 30b, 30c, 30d)은 모든 제1 분할 예정 라인(231) 및 제2 분할 예정 라인(232)을 따라 절단되어 개개의 광디바이스(24)로 분할될 수 있다.
여기서, 종래의 분할 방법에 있어서의 실험 결과에 대해서 설명한다. 상기 제1 레이저 가공 홈 형성 공정 및 제2 레이저 가공 홈 형성 공정에 있어서의 가공 조건과 동일한 조건으로 광디바이스 기판(30)의 모든 제1 분할 예정 라인(231) 및 제2 분할 예정 라인(232)을 따라 1회째의 레이저 가공 홈 형성 공정을 실시하고, 제1 분할 예정 라인(231) 및 제2 분할 예정 라인(232)을 따라 레이저 가공 홈을 형성하였다. 그리고, 광디바이스 기판(30)에서의 최초의 분할 예정 라인부터 최후의 분할 예정 라인까지의 길이를 측정한 바, 48000 ㎛에서 47995 ㎛로 수축하였다. 다음에, 제1 분할 예정 라인(231) 및 제2 분할 예정 라인(232)을 따라 형성된 모든 레이저 가공 홈을 따라 2회째의 레이저 가공 홈 형성 공정을 실시하고, 최초의 분할 예정 라인부터 최후의 분할 예정 라인까지의 길이를 측정한 바, 48000 ㎛에서 47990 ㎛로 수축하였다. 또한, 2회째의 레이저 가공 홈 형성 공정을 실시함으로써 형성된 모든 레이저 가공 홈을 따라 3회째의 레이저 가공 홈 형성 공정을 실시하고, 최초의 분할 예정 라인부터 최후의 분할 예정 라인까지의 길이를 측정한 바, 48000 ㎛에서 47980 ㎛로 수축하였다. 그리고, 3회째의 레이저 가공 홈 형성 공정을 실시함으로써 형성된 모든 레이저 가공 홈을 따라 4회째의 레이저 가공 홈 형성 공정을 실시함으로써, 광디바이스 기판(30)을 개개의 광디바이스로 분할하였다. 전술한 바와 같이 종래의 분할 방법에서는, 3회째의 레이저 가공 홈 형성 공정을 실시함으로써 수축 누적이 20 ㎛로, 허용값인 10 ㎛를 넘었다.
다음에, 본 발명의 전술한 분할 방법에서의 실험 결과에 대해서 설명한다. 전술한 바와 같이 블록 형성 공정을 실시하고, 광디바이스 기판(30)을 4개의 블록 기판(30a, 30b, 30c, 30d)으로 분할하였다. 4개로 분할된 블록 기판(30a, 30b, 30c, 30d)의 모든 제1 분할 예정 라인(231) 및 제2 분할 예정 라인(232)을 따라 상기 제1 레이저 가공 홈 형성 공정 및 제2 레이저 가공 홈 형성 공정을 실시하였다. 그리고, 각 블록 기판(30a, 30b, 30c, 30d)에서의 최초의 분할 예정 라인부터 최후의 분할 예정 라인까지의 길이를 측정한 바, 24000 ㎛에서 23997 ㎛로 수축하였다. 다음에, 제1 분할 예정 라인(231) 및 제2 분할 예정 라인(232)을 따라 형성된 모든 레이저 가공 홈을 따라 2회째의 레이저 가공 홈 형성 공정을 실시하고, 각 블록 기판(30a, 30b, 30c, 30d)에서의 최초의 분할 예정 라인부터 최후의 분할 예정 라인까지의 길이를 측정한 바, 24000 ㎛에서 23995 ㎛로 수축하였다. 또한, 2회째의 레이저 가공 홈 형성 공정을 실시함으로써 형성된 모든 레이저 가공 홈을 따라 3회째의 레이저 가공 홈 형성 공정을 실시하고, 각 블록 기판(30a, 30b, 30c, 30d)에서의 최초의 분할 예정 라인부터 최후의 분할 예정 라인까지의 길이를 측정한 바, 24000 ㎛에서 23993 ㎛로 수축하였다. 그리고, 3회째의 레이저 가공 홈 형성 공정을 실시함으로써 형성된 모든 레이저 가공 홈을 따라 4회째의 레이저 가공 홈 형성 공정을 실시함으로써, 각 블록 기판(30a, 30b, 30c, 30d)을 개개의 광디바이스로 분할하였다. 전술한 바와 같이 본 발명의 전술한 분할 방법에서는, 3회째의 레이저 가공 홈 형성 공정을 실시함으로써 수축 누적이 7 ㎛로, 허용값인 10 ㎛ 이하였다.
이상과 같이, 본 발명의 전술한 분할 방법에서는, 광디바이스 기판(30)을 블록 기판(30a, 30b, 30c, 30d)으로 분할한 후에, 제1 분할 예정 라인(231) 및 제2 분할 예정 라인(232)을 따라 제1 레이저 가공 홈 형성 공정 및 제2 레이저 가공 홈 형성 공정을 교대로 실시함으로써, 블록 기판(30a, 30b, 30c, 30d)의 수축 누적을 허용값 내로 수합할 수 있기 때문에, 최후의 제1 레이저 가공 홈 형성 공정 및 제2 레이저 가공 홈 형성 공정을 실시할 때까지 위치 보정을 할 필요가 없어 생산성을 향상시킬 수 있다.
이상, 본 발명을 도시된 실시형태에 기초하여 설명하였지만, 본 발명은 실시형태에만 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 취지의 범위에서 여러가지 변형이 가능하다. 전술한 실시형태에서는, 광디바이스층을 장착하는 이설 기판으로서 금속 기판을 이용한 예를 나타내었지만, 이설 기판으로서는 Si, Ge, GaAs에서도 효과가 확인되었다.
2: 광디바이스 웨이퍼 20: 에피택시 기판
21: 광디바이스층 22: 버퍼층
3: 이설 기판 4: 접합 금속층
5: 레이저 가공 장치 51: 레이저 가공 장치의 척 테이블
52: 레이저 광선 조사 수단 522: 집광기
53: 촬상 수단 F: 환형의 프레임
T: 다이싱 테이프
21: 광디바이스층 22: 버퍼층
3: 이설 기판 4: 접합 금속층
5: 레이저 가공 장치 51: 레이저 가공 장치의 척 테이블
52: 레이저 광선 조사 수단 522: 집광기
53: 촬상 수단 F: 환형의 프레임
T: 다이싱 테이프
Claims (1)
- 기판과, 이 기판의 표면에 적층된 광디바이스층을 가지며, 이 광디바이스층에 제1 방향으로 신장하는 복수의 제1 분할 예정 라인과, 이 제1 분할 예정 라인과 직교하는 제2 방향으로 신장하는 복수의 제2 분할 예정 라인에 의해 구획된 각 영역에 광디바이스가 형성되어 있는 광디바이스 기판의 분할 방법에 있어서,
광디바이스 기판을, 환형의 프레임에 장착된 다이싱 테이프의 표면에 점착하는 광디바이스 기판 점착 공정과,
다이싱 테이프의 표면에 점착되어, 척 테이블 상에 배치된 광디바이스 기판의 중앙을 통과하는 제1 분할 예정 라인 및 제2 분할 예정 라인을 따라 레이저 광선을 조사하여, 광디바이스 기판을 적어도 4개의 블록 기판으로 분할하는 블록 형성 공정과,
상기 블록 형성 공정에서 분할된 4개의 블록 기판을 그대로 척 테이블에 유지하여 각 블록 기판에 형성되어 있는 제1 분할 예정 라인을 따라 레이저 광선을 조사함으로써, 레이저 가공 홈을 형성하는 제1 레이저 가공 홈 형성 공정과,
각 블록 기판에 형성되어 있는 제2 분할 예정 라인을 따라 레이저 광선을 조사함으로써, 레이저 가공 홈을 형성하는 제2 레이저 가공 홈 형성 공정
을 포함하고,
상기 제1 레이저 가공 홈 형성 공정과 상기 제2 레이저 가공 홈 형성 공정을 교대로 실시함으로써, 각 블록 기판을 모든 제1 분할 예정 라인 및 제2 분할 예정 라인을 따라 절단하여 개개의 광디바이스로 분할하는 것을 특징으로 하는 광디바이스 기판의 분할 방법.
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