KR101881603B1 - 광디바이스 웨이퍼의 가공 방법 - Google Patents

광디바이스 웨이퍼의 가공 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 사파이어 기판의 이면에 반사막을 적층하더라도 사파이어 기판의 내부에 스트리트를 따라서 개질층을 형성할 수 있고, 사파이어 기판의 이면에 적층된 반사막을 스트리트를 따라서 절단할 수 있는 광디바이스 웨이퍼의 가공 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
광디바이스 웨이퍼를 스트리트를 따라서 개개의 광디바이스로 분할하는 광디바이스 웨이퍼의 가공 방법으로서, 사파이어 기판에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 사파이어 기판의 이면측으로부터 사파이어 기판의 내부에 집광점을 위치시켜 스트리트를 따라서 조사해서, 사파이어 기판에 스트리트를 따라서 개질층을 형성하는 개질층 형성 공정과, 사파이어 기판의 이면에 반사막을 형성하는 반사막 형성 공정과, 사파이어 기판의 이면에 형성된 반사막측으로부터 반사막에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 레이저 광선을 스트리트를 따라서 조사해서, 반사막을 스트리트를 따라서 절단하는 반사막 절단 공정과, 광디바이스 웨이퍼에 외력을 부여하여 광디바이스 웨이퍼를 개질층이 형성된 스트리트를 따라서 파단하여, 개개의 광디바이스로 분할하는 웨이퍼 분할 공정을 포함한다.

Description

광디바이스 웨이퍼의 가공 방법{METHOD FOR PROCESSING OPTICAL DEVICE WAFER}
본 발명은 사파이어 기판의 표면에 격자형으로 형성된 복수의 스트리트에 의해 구획된 복수의 영역에 광디바이스가 형성된 광디바이스 웨이퍼를 스트리트를 따라서 분할하는 광디바이스 웨이퍼의 분할 방법에 관한 것이다.
광디바이스 제조 공정에서는, 대략 원판 형상인 사파이어 기판의 표면에 질화갈륨계 화합물 반도체로 이루어진 광디바이스층이 적층되어 격자형으로 형성된 복수의 스트리트에 의해 구획된 복수의 영역에 발광 다이오드, 레이저 다이오드 등의 광디바이스를 형성하여 광디바이스 웨이퍼를 구성한다. 그리고, 광디바이스 웨이퍼를 스트리트를 따라서 절단함으로써 광디바이스가 형성된 영역을 분할하여 개개의 광디바이스를 제조한다.
전술한 광디바이스 웨이퍼의 스트리트를 따른 절단은 통상, 다이서라고 불리고 있는 절삭 장치에 의해 행해진다. 이 절삭 장치는 피가공물을 유지하는 척 테이블과, 이 척 테이블에 유지된 피가공물을 절삭하기 위한 절삭 수단과, 척 테이블과 절삭 수단을 상대적으로 이동시키는 절삭 이송 수단을 구비하고 있다. 절삭 수단은 회전 스핀들과 이 스핀들에 장착된 절삭 블레이드 및 회전 스핀들을 회전 구동하는 구동 기구를 포함하고 있다. 절삭 블레이드는 원반 형상의 베이스와 이 베이스의 측면 외주부에 장착된 고리형의 절삭 날을 포함하고, 절삭 날은 예컨대 입경 3 ㎛ 정도의 다이아몬드 지립을 전주(電鑄)에 의해 베이스에 고정하여 두께 20 ㎛ 정도로 형성되어 있다.
그런데, 광디바이스 웨이퍼를 구성하는 사파이어 기판은 모스 경도가 높기 때문에, 상기 절삭 블레이드에 의한 절단은 꼭 용이하지는 않다. 또한, 절삭 블레이드는 20 ㎛ 정도의 두께를 갖기 때문에, 디바이스를 구획하는 스트리트로는 폭이 50 ㎛ 정도 필요로 된다. 이 때문에, 스트리트가 차지하는 면적 비율이 높아져, 생산성이 나쁘다고 하는 문제가 있다.
전술한 문제를 해소하기 위해, 광디바이스 웨이퍼를 스트리트를 따라서 분할하는 방법으로서, 웨이퍼에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 스트리트를 따라서 조사함으로써 파단의 기점이 되는 레이저 가공 홈을 형성하고, 이 파단의 기점이 되는 레이저 가공 홈이 형성된 스트리트를 따라서 외력을 부여함으로써 할단하는 방법이 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
그런데, 광디바이스 웨이퍼를 구성하는 사파이어 기판의 표면에 형성된 스트리트를 따라서 레이저 광선을 조사하여 레이저 가공 홈을 형성하면, 발광 다이오드 등의 광디바이스의 외주가 어블레이션되어 데브리(debris)라고 불리는 용융물이 부착되므로 휘도가 저하되어, 광디바이스의 품질이 저하된다고 하는 문제가 있다. 이러한 문제를 해소하기 위해, 광디바이스 웨이퍼를 개개의 광디바이스로 분할하기 전에 에칭에 의해 데브리를 제거하는 공정이 필요해져 생산성이 나쁘다고 하는 문제가 있다.
이러한 문제를 해소하기 위해, 광디바이스층으로서의 발광층(에피택셜층)이 형성되지 않은 사파이어 기판의 이면측으로부터 사파이어 기판에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 집광점을 내부에 위치시켜 스트리트를 따라서 조사해서, 사파이어 기판의 내부에 스트리트를 따라서 개질층을 형성함으로써, 사파이어 기판을 개질층이 형성된 스트리트를 따라서 분할하는 가공 방법이 하기 특허문헌 2에 개시되어 있다.
일본 특허공개 평10-305420호 공보 일본 특허 제3408805호 공보
사파이어 기판의 표면에 광디바이스층이 형성된 광디바이스 웨이퍼로서, 광디바이스층으로부터 발광된 광을 반사하여 광의 취출 효율을 향상시키기 위해, 사파이어 기판의 이면에 금, 알루미늄 등으로 이루어진 반사막을 형성하는 기술이 제안되어 있다.
그런데, 사파이어 기판의 이면에 금, 알루미늄 등으로 이루어진 반사막이 형성된 광디바이스 웨이퍼는 반사막이 레이저 광선의 방해가 되어 사파이어 기판의 이면측으로부터 레이저 광선을 조사할 수 없다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 상기 사실을 감안하여 이루어진 것으로, 그 주요 기술 과제는 사파이어 기판의 이면에 반사막을 형성하더라도 사파이어 기판의 이면측으로부터 사파이어 기판에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 내부에 집광점을 위치시켜 스트리트를 따라서 조사해서, 사파이어 기판의 내부에 스트리트를 따라서 개질층을 형성할 수 있고, 사파이어 기판의 이면에 형성된 반사막을 스트리트를 따라서 절단할 수 있는 광디바이스 웨이퍼의 가공 방법을 제공하는 것이다.
상기 주요 기술 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 의하면, 사파이어 기판의 표면에 광디바이스층이 적층되어 격자형으로 형성된 복수의 스트리트에 의해 구획된 복수의 영역에 광디바이스가 형성된 광디바이스 웨이퍼를 스트리트를 따라서 개개의 광디바이스로 분할하는 광디바이스 웨이퍼의 가공 방법으로서, 사파이어 기판에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 사파이어 기판의 이면측으로부터 사파이어 기판의 내부에 집광점을 위치시켜 스트리트를 따라서 조사해서, 사파이어 기판에 스트리트를 따라서 개질층을 형성하는 개질층 형성 공정과, 이 개질층 형성 공정이 실시된 사파이어 기판의 이면에 반사막을 형성하는 반사막 형성 공정과, 사파이어 기판의 이면에 형성된 반사막측으로부터 반사막에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 레이저 광선을 스트리트를 따라서 조사해서, 반사막을 스트리트를 따라서 절단하는 반사막 절단 공정과, 이 반사막 절단 공정이 실시된 광디바이스 웨이퍼에 외력을 부여하여 광디바이스 웨이퍼를 개질층이 형성된 스트리트를 따라서 파단하여, 개개의 광디바이스로 분할하는 웨이퍼 분할 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광디바이스 웨이퍼의 가공 방법이 제공된다.
바람직하게는, 상기 반사막은 금속막으로 이루어지고 두께가 0.5∼2 ㎛로 설정되어 있다. 또는, 상기 반사막은 산화막으로 이루어지고 두께가 0.5∼2 ㎛로 설정되어 있다.
본 발명에 의한 광디바이스 웨이퍼의 가공 방법에 있어서는, 사파이어 기판에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 사파이어 기판의 이면측으로부터 사파이어 기판의 내부에 집광점을 위치시켜 스트리트를 따라서 조사해서, 사파이어 기판에 스트리트를 따라서 개질층을 형성하는 개질층 형성 공정과, 개질층 형성 공정이 실시된 사파이어 기판의 이면에 반사막을 형성하는 반사막 형성 공정과, 사파이어 기판의 이면에 형성된 반사막측으로부터 반사막에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 레이저 광선을 스트리트를 따라서 조사해서, 반사막을 스트리트를 따라서 절단하는 반사막 절단 공정을 포함하고 있기 때문에, 사파이어 기판의 이면에 반사막을 형성하더라도 사파이어 기판의 내부에 스트리트를 따라서 개질층을 형성할 수 있고, 사파이어 기판의 이면에 형성된 반사막을 스트리트를 따라서 절단할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 광디바이스 웨이퍼의 가공 방법에 의해 개개의 광디바이스로 분할되는 광디바이스 웨이퍼의 사시도.
도 2는 도 1에 나타내는 광디바이스 웨이퍼의 표면에 보호 테이프를 점착한 상태를 나타내는 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 광디바이스 웨이퍼의 가공 방법에서의 개질층 형성 공정을 실시하기 위한 레이저 가공 장치의 요부 사시도.
도 4는 본 발명에 의한 광디바이스 웨이퍼의 가공 방법에서의 개질층 형성 공정의 설명도.
도 5는 본 발명에 의한 광디바이스 웨이퍼의 가공 방법에서의 반사막 형성 공정의 설명도.
도 6은 도 5에 나타내는 반사막 형성 공정이 실시된 광디바이스 웨이퍼의 사시도.
도 7은 본 발명에 의한 광디바이스 웨이퍼의 가공 방법에서의 반사막 절단 공정을 실시하기 위해 반사막 형성 공정이 실시된 광디바이스 웨이퍼를 레이저 가공 장치의 척 테이블에 유지한 상태를 나타내는 사시도.
도 8은 본 발명에 의한 광디바이스 웨이퍼의 가공 방법에서의 반사막 절단 공정의 설명도.
도 9는 본 발명에 의한 광디바이스 웨이퍼의 가공 방법에서의 웨이퍼 지지 공정 및 보호 테이프 박리 공정을 나타내는 설명도.
도 10은 본 발명에 의한 광디바이스 웨이퍼의 가공 방법에서의 분할 공정을 실시하기 위한 테이프 확장 장치의 사시도.
도 11은 본 발명에 의한 광디바이스 웨이퍼의 가공 방법에서의 분할 공정을 나타내는 설명도.
도 12는 본 발명에 의한 광디바이스 웨이퍼의 가공 방법에서의 픽업 공정을 나타내는 설명도.
이하, 본 발명에 의한 광디바이스 웨이퍼의 가공 방법에 관해 첨부 도면을 참조하여, 더욱 상세하게 설명한다.
도 1에는, 본 발명에 의한 광디바이스 웨이퍼의 가공 방법에 의해 개개의 광디바이스로 분할되는 광디바이스 웨이퍼의 사시도가 나타나 있다. 도 1에 나타내는 광디바이스 웨이퍼(2)는, 예컨대 직경이 150 mm, 두께가 120 ㎛인 사파이어 기판(20)의 표면(20a)에 n형 질화물 반도체층 및 p형 질화물 반도체층을 포함하는 광디바이스층(에피택셜층)(21)이 예컨대 5 ㎛의 두께로 적층되어 있다. 그리고, 광디바이스층(에피택셜층)(21)이 격자형으로 형성된 복수의 분할 예정 라인(스트리트)(22)에 의해 구획된 복수의 영역에 발광 다이오드, 레이저 다이오드 등의 광디바이스(23)가 형성되어 있다.
전술한 광디바이스 웨이퍼(2)를 구성하는 사파이어 기판(20)의 표면(20a)에는, 광디바이스(23)를 보호하기 위해 도 2에 나타낸 바와 같이 보호 테이프(3)를 점착한다(보호 테이프 점착 공정).
보호 테이프 점착 공정을 실시했다면, 사파이어 기판(20)에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 사파이어 기판(20)의 이면(20b)측으로부터 사파이어 기판(20)의 내부에 집광점을 위치시켜 스트리트(22)를 따라서 조사해서, 사파이어 기판(20)의 스트리트(22)를 따라서 개질층을 형성하는 개질층 형성 공정을 실시한다. 이 개질층 형성 공정은 도 3에 나타내는 레이저 가공 장치(4)를 이용하여 실시한다. 도 3에 나타내는 레이저 가공 장치(4)는 피가공물을 유지하는 척 테이블(41)과, 이 척 테이블(41) 상에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단(42)과, 척 테이블(41) 상에 유지된 피가공물을 촬상하는 촬상 수단(43)을 구비하고 있다. 척 테이블(41)은 피가공물을 흡인 유지하도록 구성되어 있고, 도시하지 않은 가공 이송 수단에 의해 도 3에 있어서 화살표 X로 나타내는 방향으로 가공 이송되고, 도시하지 않은 인덱싱 이송 수단에 의해 도 3에 있어서 화살표 Y로 나타내는 방향으로 인덱싱 이송되도록 되어 있다.
상기 레이저 광선 조사 수단(42)은 실질적으로 수평으로 배치된 원통 형상의 케이싱(421)의 선단에 장착된 집광기(422)로부터 펄스 레이저 광선을 조사한다. 또, 상기 레이저 광선 조사 수단(42)을 구성하는 케이싱(421)의 선단부에 장착된 촬상 수단(43)은 현미경이나 CCD 카메라 등의 광학 수단을 포함하고 있고, 촬상한 화상 신호를 도시하지 않은 제어 수단으로 보낸다.
전술한 레이저 가공 장치(4)를 이용하여 실시하는 개질층 형성 공정에 관해, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다. 이 개질층 형성 공정을 실시하기 위해서는, 도 3에 나타내는 레이저 가공 장치(4)의 척 테이블(41) 상에 전술한 광디바이스 웨이퍼(2)를 구성하는 사파이어 기판(20)의 표면(20a)에 점착된 보호 테이프(3)측을 배치하고, 도시하지 않은 흡인 수단을 작동하여 척 테이블(41) 상에 광디바이스 웨이퍼(2)를 흡인 유지한다. 따라서, 척 테이블(41) 상에 유지된 광디바이스 웨이퍼(2)는 사파이어 기판(20)의 이면(20b)이 상측이 된다. 이와 같이 하여 광디바이스 웨이퍼(2)를 흡인 유지한 척 테이블(41)은 도시하지 않은 가공 이송 수단에 의해 촬상 수단(43)의 바로 아래에 위치하게 된다.
척 테이블(41)이 촬상 수단(43)의 바로 아래에 위치하게 되면, 촬상 수단(43) 및 도시하지 않은 제어 수단에 의해 광디바이스 웨이퍼(2)를 구성하는 사파이어 기판(20)의 표면(20a)에 형성된 스트리트(22)를 따라서 레이저 가공해야 할 가공 영역을 검출하는 얼라인먼트 작업을 실행한다. 즉, 촬상 수단(43) 및 도시하지 않은 제어 수단은 사파이어 기판(20)의 제1 방향으로 형성되어 있는 스트리트(22)와, 이 스트리트(22)를 따라서 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단(42)의 집광기(422)를 위치 맞춤하기 위한 패턴 매칭 등의 화상 처리를 실행하여, 레이저 광선 조사 위치의 얼라인먼트를 수행한다. 또, 사파이어 기판(20)에 제1 방향으로 형성되어 있는 스트리트(22)와 직교하는 방향으로 형성되어 있는 복수의 스트리트(22)에 대해서도, 마찬가지로 레이저 광선 조사 위치의 얼라인먼트가 수행된다.
이상과 같이 하여 척 테이블(41) 상에 유지된 광디바이스 웨이퍼(2)를 구성하는 사파이어 기판(20)의 표면(20a)에 형성된 스트리트(22)를 검출하여, 레이저 광선 조사 위치의 얼라인먼트가 행해졌다면, 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이 척 테이블(41)을 레이저 광선 조사 수단(42)의 집광기(422)가 위치하는 레이저 광선 조사 영역으로 이동시키고, 정해진 스트리트(22)의 일단[도 4의 (a)에 있어서 좌단]을 레이저 광선 조사 수단(42)의 집광기(422)의 바로 아래에 위치시킨다. 그리고, 집광기(422)로부터 조사되는 펄스 레이저 광선의 집광점(P)을 광디바이스 웨이퍼(2)를 구성하는 사파이어 기판(20)의 이면(20b)(상면)으로부터 예컨대 60 ㎛의 위치에 맞춘다. 다음으로, 집광기(422)로부터 사파이어 기판(20)에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 조사하면서 척 테이블(41)을 도 4의 (a)에 있어서 화살표 X1로 나타내는 방향으로 정해진 가공 이송 속도로 이동시킨다. 그리고, 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이 레이저 광선 조사 수단(42)의 집광기(422)의 조사 위치에 스트리트(22)의 타단[도 4의 (b)에 있어서 우단[이 도달하면, 펄스 레이저 광선의 조사를 정지하고 척 테이블(41)의 이동을 정지한다. 그 결과, 광디바이스 웨이퍼(2)의 사파이어 기판(20)에는, 두께 방향 중간부에 스트리트(22)를 따라서 개질층(200)이 형성된다. 이 개질층(200)은 용융 재고화층으로서 형성된다.
상기 개질층 형성 공정에서의 가공 조건은, 예컨대 다음과 같이 설정되었다.
광원 : LD 여기 Q 스위치 Nd:YVO4 펄스 레이저
파장 : 1064 nm
반복 주파수 : 100 kHz
평균 출력 : 0.1∼0.4 W
집광 스폿 직경 : φ1 ㎛
가공 이송 속도 : 300∼800 mm/초
상기 가공 조건에서는, 사파이어 기판(20)에 형성되는 개질층(200)의 두께가 30 ㎛ 정도이다. 전술한 바와 같이, 광디바이스 웨이퍼(2)를 구성하는 사파이어 기판(20)의 제1 방향으로 형성된 모든 스트리트(22)를 따라서 상기 개질층 형성 공정을 실시했다면, 광디바이스 웨이퍼(2)를 유지한 척 테이블(41)을 90도 회동한 위치에 위치시킨다. 그리고, 광디바이스 웨이퍼(2)를 구성하는 사파이어 기판(20)의 상기 제1 방향과 직교하는 방향으로 형성된 모든 스트리트(22)를 따라서 상기 개질층 형성 공정을 실시한다.
전술한 바와 같이 개질층 형성 공정을 실시했다면, 개질층 형성 공정이 실시된 사파이어 기판(20)의 이면(20b)에 반사막을 형성하는 반사막 형성 공정을 실시한다. 이 반사막 형성 공정은 도 5에 나타내는 스퍼터 장치(5)를 이용하여 실시한다. 도 5에 나타내는 스퍼터 장치(5)는 스퍼터 챔버(51)를 형성하는 하우징(52)과, 이 하우징(52)의 스퍼터 챔버(51) 내에 설치되어 피가공물을 유지하는 양극이 되는 정전 흡착식의 유지 테이블(53)과, 이 유지 테이블(53)과 대향하여 설치되어 적층하는 금속(예컨대, 금, 알루미늄) 또는 산화물(예컨대, SiO2, TiO2, ZnO)로 이루어진 타겟(54)을 부착하는 음극(55)과, 타겟(54)을 여자(勵磁)하는 여자 수단(56)과, 음극(55)에 고주파 전압을 인가하는 고주파 전원(57)을 포함하고 있다. 또한, 하우징(52)에는, 스퍼터 챔버(51) 내부를 도시하지 않은 감압 수단에 연통시키는 감압구(521)와, 스퍼터 챔버(51) 내부를 도시하지 않은 스퍼터 가스 공급 수단에 연통시키는 도입구(522)가 형성되어 있다.
상기와 같이 구성된 스퍼터 장치(5)를 이용하여 전술한 반사막 형성 공정을 실시하기 위해서는, 유지 테이블(53) 상에 전술한 개질층 형성 공정이 실시된 광디바이스 웨이퍼(2)를 구성하는 사파이어 기판(20)의 표면(20a)에 점착된 보호 테이프(3)측을 배치하여, 정전 흡착 유지한다. 따라서, 유지 테이블(53) 상에 정전 흡착 유지된 광디바이스 웨이퍼(2)를 구성하는 사파이어 기판(20)의 이면(20b)이 상측이 된다. 다음으로, 여자 수단(56)을 작동하여 타겟(54)을 여자하고, 음극(55)에 고주파 전원(57)으로부터 예컨대 40 kHz의 고주파 전압을 인가한다. 그리고, 도시하지 않은 감압 수단을 작동하여 스퍼터 챔버(51) 내부를 10-2 Pa∼10-4 Pa 정도로 감압하고, 도시하지 않은 스퍼터 가스 공급 수단을 작동하여 스퍼터 챔버(51) 내에 아르곤 가스를 도입하여 플라즈마를 발생시킨다. 따라서, 플라즈마 중의 아르곤 가스가 음극(55)에 부착된 금, 알루미늄 등의 금속 또는 SiO2, TiO2, ZnO 등의 산화물로 이루어진 타겟(54)에 충돌하고, 이 충돌에 의해 비산하는 금속 입자 또는 산화물 입자는 광디바이스 웨이퍼(2)를 구성하는 사파이어 기판(20)의 이면(20b)에 금속층 또는 산화물층이 퇴적된다. 그 결과, 도 6에 나타낸 바와 같이 사파이어 기판(20)의 이면(20b)에는, 금속막 또는 산화막으로 이루어진 반사막(210)이 형성된다. 이 금속막 또는 산화막으로 이루어진 반사막(210)은 두께가 0.5∼2 ㎛로 설정되어 있다.
전술한 반사막 형성 공정을 실시했다면, 사파이어 기판(20)의 이면(20b)에 형성된 반사막(210)측으로부터 반사막(210)에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 레이저 광선을 스트리트(22)를 따라서 조사해서, 반사막(210)을 스트리트(22)를 따라서 절단하는 반사막 절단 공정을 실시한다. 이 반사막 절단 공정은 반사막(210)이 SiO2 등의 산화막과 같이 투명체에 의해 형성되어 있는 경우에는, 상기 도 3에 나타내는 레이저 가공 장치(4)와 동일한 레이저 가공 장치를 이용하여 실시할 수 있다. 즉, 반사막 절단 공정을 실시하기 위해서는, 도 7에 나타낸 바와 같이 레이저 가공 장치(4)의 척 테이블(41) 상에 전술한 반사막 형성 공정이 실시된 광디바이스 웨이퍼(2)를 구성하는 사파이어 기판(20)의 표면(20a)에 점착되어 있는 보호 테이프(3)측을 배치하고, 도시하지 않은 흡인 수단을 작동하여 척 테이블(41) 상에 광디바이스 웨이퍼(2)를 흡인 유지한다. 따라서, 척 테이블(41) 상에 유지된 광디바이스 웨이퍼(2)는 사파이어 기판(20)의 이면(20b)에 형성된 반사막(210)이 상측이 된다. 이와 같이 하여 광디바이스 웨이퍼(2)를 흡인 유지한 척 테이블(41)은 도시하지 않은 가공 이송 수단에 의해 촬상 수단(43)의 바로 아래에 위치하게 된다.
척 테이블(41)이 촬상 수단(43)의 바로 아래에 위치하게 되면, 촬상 수단(43) 및 도시하지 않은 제어 수단에 의해 광디바이스 웨이퍼(2)를 구성하는 사파이어 기판(20)의 표면(20a)에 형성된 스트리트(22)를 따라서 레이저 가공해야 할 가공 영역을 검출하는 얼라인먼트 작업을 실행한다. 즉, 촬상 수단(43) 및 도시하지 않은 제어 수단은 사파이어 기판(20)의 제1 방향으로 형성되어 있는 스트리트(22)와 이 스트리트(22)를 따라서 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단(42)의 집광기(422)를 위치 맞춤하기 위한 패턴 매칭 등의 화상 처리를 실행하여, 레이저 광선 조사 위치의 얼라인먼트를 수행한다. 또, 사파이어 기판(20)에 제1 방향으로 형성되어 있는 스트리트(22)와 직교하는 방향으로 형성되어 있는 복수의 스트리트(22)에 대해서도, 마찬가지로 레이저 광선 조사 위치의 얼라인먼트가 수행된다. 또한, 반사막(210)이 금 등의 금속막에 의해 형성되어 있는 경우에는, 레이저 가공 장치의 피가공물을 유지하는 척 테이블의 유지부를 투명체로 형성하고, 이 유지부의 하측으로부터 유지부에 유지된 광디바이스 웨이퍼(2)를 구성하는 사파이어 기판(20)의 표면(20a)에 형성된 스트리트(22)를 촬상하여 전술한 얼라인먼트를 실시한다.
이상과 같이 하여 척 테이블(41) 상에 유지된 광디바이스 웨이퍼(2)를 구성하는 사파이어 기판(20)의 표면(20a)에 형성된 스트리트(22)를 검출하여, 레이저 광선 조사 위치의 얼라인먼트가 행해졌다면, 도 8의 (a)에 나타낸 바와 같이 척 테이블(41)을 레이저 광선 조사 수단(42)의 집광기(422)가 위치하는 레이저 광선 조사 영역으로 이동시키고, 정해진 스트리트(22)의 일단[도 8의 (a)에 있어서 좌단]을 레이저 광선 조사 수단(42)의 집광기(422)의 바로 아래에 위치시킨다. 그리고, 집광기(422)로부터 조사되는 펄스 레이저 광선의 집광점(P)을 광디바이스 웨이퍼(2)를 구성하는 사파이어 기판(20)의 이면(20b)에 형성된 반사막(210)의 상면에 맞춘다. 다음으로, 집광기(422)로부터 사파이어 기판(20)의 이면(20b)에 형성된 반사막(210)에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 조사하면서 척 테이블(41)을 도 8의 (a)에 있어서 화살표 X1로 나타내는 방향으로 정해진 가공 이송 속도로 이동시킨다. 그리고, 도 8의 (b)에 나타낸 바와 같이 레이저 광선 조사 수단(42)의 집광기(422)의 조사 위치에 스트리트(22)의 타단[도 8의 (b)에 있어서 우단]이 도달하면, 펄스 레이저 광선의 조사를 정지하고 척 테이블(41)의 이동을 정지한다. 그 결과, 사파이어 기판(20)의 이면(20b)에 형성된 반사막(210)은 정해진 스트리트(22)를 따라서 절단된다.
상기 반사막 절단 공정에서의 가공 조건은, 예컨대 다음과 같이 설정되었다.
광원 : LD 여기 Q 스위치 Nd:YVO4 펄스 레이저
파장 : 355 nm
반복 주파수 : 100 kHz
평균 출력 : 0.5∼1.0 W
집광 스폿 직경 : φ1 ㎛
가공 이송 속도 : 200 mm/초
상기 가공 조건에서는, 사파이어 기판(20)의 이면(20b)에 형성된 반사막(210)은 절단되지만, 사파이어 기판(20)을 어블레이션 가공하지는 않는다. 전술한 바와 같이, 광디바이스 웨이퍼(2)를 구성하는 사파이어 기판(20)의 제1 방향으로 형성된 모든 스트리트(22)를 따라서 상기 반사막 절단 공정을 실시했다면, 광디바이스 웨이퍼(2)를 유지한 척 테이블(41)을 90도 회동한 위치에 위치시킨다. 그리고, 광디바이스 웨이퍼(2)를 구성하는 사파이어 기판(20)의 상기 제1 방향과 직교하는 방향으로 형성된 모든 스트리트(22)를 따라서 상기 반사막 절단 공정을 실시한다. 그 결과, 도 8의 (c)에 나타낸 바와 같이 사파이어 기판(20)의 이면(20b)에 형성된 반사막(210)에는, 모든 스트리트(22)를 따라서 절단 홈(211)이 형성된다.
전술한 반사막 절단 공정을 실시했다면, 사파이어 기판(20)의 이면(20b)에 반사막(210)이 형성된 광디바이스 웨이퍼(2)의 이면을 고리형의 프레임에 장착된 점착 테이프에 점착하는 웨이퍼 지지 공정을 실시한다. 즉, 도 9에 나타낸 바와 같이 고리형의 프레임(6)의 개구부를 덮도록 외주부가 장착된 점착 테이프(60)의 표면에 광디바이스 웨이퍼(2)를 구성하는 사파이어 기판(20)의 이면(20b)을 점착한다. 그리고, 사파이어 기판(20)의 표면(20a)에 점착되어 있는 보호 테이프(3)를 박리한다(보호 테이프 박리 공정).
다음으로, 반사막 형성 공정이 실시된 광디바이스 웨이퍼(2)[사파이어 기판(20)의 두께 방향 중간부에 스트리트(22)를 따라서 개질층(200)이 형성되어 있다]에 외력을 부여하여 광디바이스 웨이퍼(2)를 개질층(200)이 형성된 스트리트(22)를 따라서 파단하여, 개개의 광디바이스(23)로 분할하는 웨이퍼 분할 공정을 실시한다. 이 분할 공정은 도 10에 나타내는 웨이퍼 분할 장치(7)를 이용하여 실시한다. 도 10에 나타내는 웨이퍼 분할 장치(7)는 상기 고리형의 프레임(6)을 유지하는 프레임 유지 수단(71)과, 이 프레임 유지 수단(71)에 유지된 고리형의 프레임(6)에 장착된 점착 테이프(60)를 확장하는 테이프 확장 수단(72)을 구비하고 있다. 프레임 유지 수단(71)은 고리형의 프레임 유지 부재(711)와, 이 프레임 유지 부재(711)의 외주에 설치된 고정 수단으로서의 복수의 클램프(712)를 포함하고 있다. 프레임 유지 부재(711)의 상면은 고리형의 프레임(6)을 배치한 배치면(711a)을 형성하고 있고, 이 배치면(711a) 상에 고리형의 프레임(6)이 배치된다. 그리고, 배치면(711a) 상에 배치된 고리형의 프레임(6)은 클램프(712)에 의해 프레임 유지 부재(711)에 고정된다. 이와 같이 구성된 프레임 유지 수단(71)은 테이프 확장 수단(72)에 의해 상하 방향으로 진퇴 가능하게 지지되어 있다.
상기 테이프 확장 수단(72)은 상기 고리형의 프레임 유지 부재(711)의 내측에 설치되는 압박 부재로서의 원통형의 확장 드럼(721)을 구비하고 있다. 이 확장 드럼(721)은, 고리형의 프레임(6)의 내경보다 작고 이 고리형의 프레임(6)에 장착된 점착 테이프(60)에 점착되는 광디바이스 웨이퍼(2)의 외경보다 큰 내경 및 외경을 갖고 있다. 또, 확장 드럼(721)은 하단에 지지 플랜지(722)를 구비하고 있다. 도시한 실시형태에서의 테이프 확장 수단(72)은 상기 고리형의 프레임 유지 부재(711)를 상하 방향으로 진퇴시킬 수 있는 지지 수단(73)을 구비하고 있다. 이 지지 수단(73)은 상기 지지 플랜지(722) 상에 설치된 복수의 에어 실린더(731)를 포함하고 있고, 그 피스톤 로드(732)가 상기 고리형의 프레임 유지 부재(711)의 하면에 연결된다. 이와 같이 복수의 에어 실린더(731)를 포함하는 지지 수단(73)은 고리형의 프레임 유지 부재(711)를 배치면(711a)이 확장 드럼(721)의 상단과 대략 동일한 높이가 되는 기준 위치와, 확장 드럼(721)의 상단보다 정해진 양만큼 아래쪽의 확장 위치의 사이를 상하 방향으로 이동시킨다. 따라서, 복수의 에어 실린더(731)를 포함하는 지지 수단(73)은 확장 드럼(721)과 프레임 유지 부재(711)를 상하 방향으로 상대 이동시키는 확장 이동 수단으로서 기능한다.
이상과 같이 구성된 웨이퍼 분할 장치(7)를 이용하여 실시하는 분할 공정에 관해 도 11을 참조하여 설명한다. 즉, 광디바이스 웨이퍼(2)를 구성하는 사파이어 기판(20)[사파이어 기판(20)의 표면(20a)에 형성된 스트리트(22)를 따라서 개질층(200)이 형성되어 있다]의 이면(20b)이 점착되어 있는 점착 테이프(60)가 장착된 고리형의 프레임(6)을, 도 11의 (a)에 나타낸 바와 같이 프레임 유지 수단(71)을 구성하는 프레임 유지 부재(711)의 배치면(711a) 상에 배치하고, 클램프(712)에 의해 프레임 유지 부재(711)에 고정한다. 이 때, 프레임 유지 부재(711)는 도 11의 (a)에 나타내는 기준 위치에 위치하게 된다. 다음으로, 테이프 확장 수단(72)을 구성하는 지지 수단(73)으로서의 복수의 에어 실린더(731)를 작동하여, 고리형의 프레임 유지 부재(711)을 도 11의 (b)에 나타내는 확장 위치로 하강시킨다. 따라서, 프레임 유지 부재(711)의 배치면(711a) 상에 고정되어 있는 고리형의 프레임(6)도 하강하기 때문에, 도 11의 (b)에 나타낸 바와 같이 고리형의 프레임(6)에 장착된 점착 테이프(60)는 광디바이스 웨이퍼(2)와 고리형의 프레임(6)의 내주 사이의 고리형 영역이 압박 부재로서의 원통형의 확장 드럼(721)의 상단 가장자리에 접하여 압박되어 확장된다. 그 결과, 점착 테이프(60)에 점착되어 있는 광디바이스 웨이퍼(2)에는 방사형으로 인장력이 작용하기 때문에, 광디바이스 웨이퍼(2)를 구성하는 사파이어 기판(20)은 개질층(200)이 형성됨으로써 강도가 저하된 스트리트(22)를 따라서 파단되어 개개의 광디바이스(23)로 분할된다. 이 때, 사파이어 기판(20)의 이면(20b)에 형성되어 있는 반사막(210)도 스트리트(22)를 따라서 파단된다.
전술한 바와 같이 분할 공정을 실시했다면, 도 12에 나타낸 바와 같이 픽업 기구(8)를 작동하여 픽업 콜릿(81)에 의해 정해진 위치에 위치하게 된 광디바이스(23)를 픽업(픽업 공정)하여, 도시하지 않은 트레이 또는 다이본딩 공정으로 반송한다.
2 : 광디바이스 웨이퍼 20 : 사파이어 기판
21 : 광디바이스층 22 : 스트리트
23: 광디바이스 200 : 개질층
210 : 반사막 3 : 보호 테이프
4 : 레이저 가공 장치 41 : 척 테이블
42 : 레이저 광선 조사 수단 422 : 집광기
5 : 스퍼터 장치 51 : 스퍼터 챔버
53 : 유지 테이블 54 : 타겟
6 : 고리형의 프레임 60 : 점착 테이프
7 : 웨이퍼 분할 장치 71 : 프레임 유지 수단
72 : 테이프 확장 수단 721 : 확장 드럼

Claims (3)

  1. 사파이어 기판의 표면에 광디바이스층이 적층되어 격자형으로 형성된 복수의 스트리트에 의해 구획된 복수의 영역에 광디바이스가 형성된 광디바이스 웨이퍼를 스트리트를 따라서 개개의 광디바이스로 분할하는 광디바이스 웨이퍼의 가공 방법에 있어서,
    사파이어 기판에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 사파이어 기판의 이면측으로부터 사파이어 기판의 내부에 집광점을 위치시켜 스트리트를 따라서 조사해서, 사파이어 기판에 스트리트를 따라서 개질층을 형성하는 개질층 형성 공정과,
    이 개질층 형성 공정이 실시된 사파이어 기판의 이면에 반사막을 형성하는 반사막 형성 공정과,
    상기 반사막 형성 공정에 의해 사파이어 기판의 이면에 형성된 반사막측으로부터 반사막에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 레이저 광선을 스트리트를 따라서 조사해서, 반사막을 스트리트를 따라서 절단하는 반사막 절단 공정과,
    이 반사막 절단 공정이 실시된 광디바이스 웨이퍼에 외력을 부여하여 광디바이스 웨이퍼를 개질층이 형성된 스트리트를 따라서 파단하여, 개개의 광디바이스로 분할하는 웨이퍼 분할 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광디바이스 웨이퍼의 가공 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 반사막은 금속막으로 이루어지고 두께가 0.5∼2 ㎛로 설정되어 있는 것인 광디바이스 웨이퍼의 가공 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 반사막은 산화막으로 이루어지고 두께가 0.5∼2 ㎛로 설정되어 있는 것인 광디바이스 웨이퍼의 가공 방법.
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