KR20200007660A - Led 웨이퍼의 가공 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LED칩의 휘도의 향상을 도모할 수 있는 LED 웨이퍼의 가공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
LED 웨이퍼의 가공 방법으로서, 제1 폭을 갖는 제1 절삭 블레이드가 회전 가능하게 장착된 제1 절삭 유닛과 LED 웨이퍼가 유지된 유지 테이블을 상대적으로 가공 이송하여 분할 예정 라인을 절삭해서 분할홈을 형성하여 LED 웨이퍼를 개개의 LED칩으로 분할하는 분할 공정과, 제1 폭보다 넓은 제2 폭을 갖는 제2 절삭 블레이드가 회전 가능하게 장착된 제2 절삭 유닛과 LED 웨이퍼가 유지된 유지 테이블을 상대적으로 가공 이송해서 분할 예정 라인에 형성된 분할홈의 측면을 연마하여 연마홈을 형성하는 연마 공정을 포함한다.

Description

LED 웨이퍼의 가공 방법{METHOD FOR PROCESSING LED WAFER}
본 발명은 사파이어 기판의 상면에 LED가 복수개 형성된 웨이퍼를 개개의 LED칩으로 분할하는 LED 웨이퍼의 가공 방법에 관한 것이다.
사파이어 기판의 상면에 서로 교차하는 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획된 각 영역에 LED가 형성된 LED 웨이퍼는, 레이저 가공 장치에 의해 개개의 LED칩으로 분할되고, 분할된 LED칩은 휴대 전화, 조명 기기 등의 전기 기기에 이용된다.
일반적으로 사파이어는 경도가 높아, 절삭 블레이드를 사용하는 절삭 장치에서는 시간이 걸려, 효율적으로 LED 웨이퍼를 분할하여 개개로 분할된 LED칩을 생산하는 것이 곤란하기 때문에, 레이저 가공 장치를 이용하여 LED칩으로 분할하는 방법이 실시되고 있다.
사파이어 기판의 가공을 실현하는 레이저 가공 장치로서는, 사파이어에 대해 흡수성을 갖는 파장의 레이저 광선을 사파이어 기판에 조사해서 분할 예정 라인에 어블레이션 가공을 실시하여, 분할홈을 형성하는 타입의 것(예컨대, 특허문헌 1을 참조)과, 사파이어에 대해 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을 사파이어 기판에 조사해서 분할 예정 라인의 내부에 분할 기점이 되는 개질층을 형성하고, 사파이어 기판에 외력을 부여함으로써 분할하는 타입의 것(예컨대, 특허문헌 2를 참조)이 존재하며, 웨이퍼를 개개의 LED칩으로 분할할 수 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 평성 제10-305420호 공보 [특허문헌 2] 일본 특허 제3408805호 공보
상기한 레이저 가공 장치에 의하면, 절삭 블레이드를 이용하는 가공에 비해, 사파이어 기판으로 이루어지는 LED 웨이퍼를 효율적으로 개개의 LED칩으로 분할하는 것은 가능하다. 그러나, 분할된 LED칩의 측면이 레이저 광선의 조사에 의해 변질되고, 이 변질된 측면이 LED칩의 휘도를 저하시키는 것이 문제로 되어 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, LED칩의 휘도의 향상을 도모할 수 있는 LED 웨이퍼의 가공 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 사파이어 기판의 상면에 교차하는 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획된 각 영역에 LED가 형성된 LED 웨이퍼를 개개의 LED칩으로 분할하는 LED 웨이퍼의 가공 방법으로서, 제1 입자 직경을 갖는 다이아몬드 지립으로 구성되고 제1 폭의 환형의 제1 절삭날을 갖는 제1 절삭 블레이드와, 제1 입자 직경보다 작은 제2 입자 직경을 갖는 다이아몬드 지립으로 구성되고 제1 폭보다 넓은 제2 폭의 환형의 제2 절삭날을 갖는 제2 절삭 블레이드를 준비하는 절삭 블레이드 준비 공정과, 상기 제1 절삭 블레이드가 회전 가능하게 장착된 제1 절삭 수단과 LED 웨이퍼가 유지된 유지 테이블을 상대적으로 가공 이송하여 분할 예정 라인을 절삭해서 분할홈을 형성하여, LED 웨이퍼를 개개의 LED칩으로 분할하는 분할 공정과, 상기 분할 공정을 실시한 후, 상기 제2 절삭 블레이드가 회전 가능하게 장착된 제2 절삭 수단과 LED 웨이퍼가 유지된 상기 유지 테이블을 상대적으로 가공 이송하여 분할 예정 라인에 형성된 분할홈의 측면을 연마하여 연마홈을 형성하는 연마 공정을 구비한 LED 웨이퍼의 가공 방법이 제공된다.
바람직하게는, 상기 분할 공정에 있어서는, 상기 제1 절삭 블레이드의 절입 깊이를 단계적으로 깊게 하여 분할 예정 라인을 절삭한다. 바람직하게는, 상기 제1 절삭 블레이드를 구성하는 다이아몬드 지립의 평균 입자 직경은 #300∼#500이고, 상기 제2 절삭 블레이드를 구성하는 다이아몬드 지립의 평균 입자 직경은 #1800∼#2200이다. 바람직하게는, 상기 제1 절삭 블레이드의 폭은 0.15 ㎜∼0.24 ㎜이고, 상기 제2 절삭 블레이드의 폭은 0.25 ㎜∼0.34 ㎜이다.
보다 바람직하게는, 본 발명의 LED 웨이퍼의 가공 방법은, 절삭날의 선단부가 V형상으로 형성된 V형상 절삭 블레이드를 준비하는 V형상 절삭 블레이드 준비 공정과, 상기 V형상 절삭 블레이드가 회전 가능하게 장착된 절삭 수단과 이면이 노출된 LED 웨이퍼가 유지된 유지 테이블을 상대적으로 가공 이송하여, LED 웨이퍼의 이면의 분할 예정 라인에 대응하는 위치에 모따기 가공을 실시하는 모따기 가공 공정을 더 포함한다. 상기 V형상 절삭 블레이드 준비 공정에 있어서, 절삭날의 선단부가 이루는 각도가 상이한 복수의 V형상 절삭 블레이드를 준비하고, 상기 모따기 가공 공정에 있어서, 상기 복수의 V형상 절삭 블레이드에 의해 상기 모따기 가공을 실시하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 상기 V형상 절삭 블레이드 준비 공정에 있어서 준비되는 V형상 절삭 블레이드는 3종류이고, 상기 V형상 절삭 블레이드의 절삭날의 선단부가 이루는 각도는, 110°∼ 130°, 80°∼ 100°, 및 50°∼ 70°의 3종류이다. 또한, 상기 V형상 절삭 블레이드를 구성하는 다이아몬드 지립의 평균 입자 직경은, #1800∼#2200으로 할 수 있다. 상기 모따기 가공 공정에 있어서, 상기 V형상 절삭 블레이드마다 절입 깊이를 단계적으로 깊게 하여, 복수 회에 걸쳐 동일한 분할 예정 라인에 대응하는 위치를 따라 모따기 가공을 실시하는 것이 바람직하고, 상기 모따기 가공 공정에 있어서 단계적으로 깊게 할 때의 절입 깊이는, 0.04 ㎜∼0.06 ㎜로 할 수 있다.
본 발명에 의하면, 절삭 블레이드에 의해 절단하는 것이 곤란하다고 되어 있던 LED 웨이퍼를 절삭 블레이드에 의해 개개의 LED칩으로 분할할 수 있고, 개개로 분할된 LED칩의 측면이 변질되지 않기 때문에, 레이저 가공에 의해 분할한 LED칩에 비해 휘도를 향상시킬 수 있다. 또한, 절삭날의 선단부가 V형상으로 형성된 V형상 절삭 블레이드로, LED 웨이퍼의 이면의 분할 예정 라인에 대응하는 위치에 모따기 가공을 실시함으로써, 휘도의 향상을 도모할 수 있다.
도 1은 지지 기판에 LED 웨이퍼를 지지시켜 일체화 유닛을 구성하는 양태를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 일체화 유닛을 절삭 장치의 유지 테이블에 유지하는 양태를 도시한 사시도이다.
도 3은 절삭 블레이드 준비 공정, 및 절삭 블레이드를 스핀들에 장착하는 양태를 도시한 사시도이다.
도 4는 분할 공정의 실시양태를 도시한 사시도이다.
도 5의 (a)는 도 4에 도시된 분할 공정에 의해 분할된 LED 웨이퍼를 도시한 사시도, 도 5의 (b)는 분할된 LED 웨이퍼의 일부 확대 측면도이다.
도 6의 (a)는 연마 공정의 실시양태를 도시한 사시도, 도 6의 (b)는 연마된 LED 웨이퍼(10)의 일부 확대 측면도이다.
도 7은 V형상 절삭 블레이드 준비 공정, 및 V형상 절삭 블레이드를 스핀들에 장착하는 양태를 도시한 사시도이다.
도 8은 지지 기판 바꿔 옮김 공정을 도시한 사시도이다.
도 9는 지지 기판 바꿔 옮김 공정에 있어서, 지지 기판을 박리하는 양태를 도시한 사시도이다.
도 10은 모따기 공정의 실시양태를 도시한 사시도이다.
도 11의 (a)는 제1 V형상 절삭 블레이드에 의해 모따기된 LED 웨이퍼의 일부 확대 측면도, 도 11의 (b)는 제1 V형상 절삭 블레이드에 더하여, 제2 V형상 절삭 블레이드에 의해 모따기된 LED 웨이퍼의 일부 확대 측면도, 도 11의 (c)는 제1 V형상 절삭 블레이드, 제2 V형상 절삭 블레이드에 더하여, 제3 V형상 절삭 블레이드에 의해 모따기된 LED 웨이퍼의 일부 확대 측면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 따른 LED 웨이퍼의 가공 방법에 대해, 첨부 도면을 참조하면서, 상세히 설명한다.
먼저, 본 실시형태의 LED 웨이퍼의 가공 방법을 실시할 때에, 도 1에 도시된 바와 같이, 피가공물이 되는 LED 웨이퍼(10)를 준비한다. 본 실시형태에서 준비하는 LED 웨이퍼(10)는, 두께가 0.45 ㎜의 사파이어 기판의 상면에 GaN층이 적층되고, 상기 GaN층에 서로 교차하는 복수의 분할 예정 라인(12)에 의해 구획된 영역에 LED(14)가 복수개 형성된 것이다. LED 웨이퍼(10)의 외주에는, 결정 방위를 나타내는 수평부, 소위 오리엔테이션 플랫(16)이 형성되어 있다. LED(14)가 형성된 측이 표면(10a)이고, 반대측이 이면(10b)이다.
상기한 LED 웨이퍼(10)를 준비했다면, 도 1에 도시된 바와 같이, LED 웨이퍼(10)보다 약간 큰 원판 형상의 지지 기판(20)을 준비한다. 지지 기판(20)은, 미리 정해진 강성을 갖는 기판이고, 예컨대, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)로 형성된다. 그리고, 도면에 도시된 바와 같이, LED 웨이퍼(10)의 이면(10b)측을 지지 기판(20)의 상면(20a)에 대해 중심을 맞춰 접착하여 일체화 유닛(30)으로 한다. 지지 기판(20)에 대해 LED 웨이퍼(10)를 접착할 때에는, LED 웨이퍼(10)의 이면(10b)에 왁스 등을 도포하여 밀착 강도를 높인다.
LED 웨이퍼(10)와 지지 기판(20)을 합쳐 일체화 유닛(30)을 형성했다면, 도 2에 도시된 바와 같이, 절삭 장치(40)(일부만을 도시하고 있음)에 반송하고, 절삭 장치(40)의 유지 테이블(42)의 흡착 척(42a) 상에 일체화 유닛(30)의 지지 기판(20)측을 아래로 하여 배치한다. 흡착 척(42a)은, 지지 기판(20)보다 약간 작은 치수 형상으로 형성되어 있고, 유지 테이블(42)에 접속된 도시하지 않은 흡인 수단을 작동하여 일체화 유닛(30)을 흡인 유지한다.
(절삭 블레이드 준비 공정)
절삭 장치(40)의 유지 테이블(42)에 일체화 유닛(30)을 흡인 유지하고, 이후에 설명하는 분할 공정, 연마 공정을 실시하기 위한 절삭 블레이드 준비 공정을 행한다. 이하에, 도 3을 참조하면서, 절삭 블레이드 준비 공정에 대해 설명한다.
절삭 장치(40)는, 절삭 수단으로서의 스핀들 유닛(50)을 구비하고 있다. 스핀들 유닛(50)은, 도시하지 않은 이동 베이스에 장착되고, 인덱싱 이송 방향(수평면에 있어서, 가공 이송 방향에 직교하는 방향) 및 절입 깊이 방향(상하 방향)으로 이동 조정 가능한 스핀들 하우징(52)과, 스핀들 하우징(52)에 회전 가능하게 지지되고 도시하지 않은 회전 구동 기구에 의해 회전 구동되는 스핀들(54)을 구비하고 있다. 그리고, 이 절삭 블레이드 준비 공정에서는, 스핀들(54)의 선단부에 장착되고, 고정 너트(56)를 나사 결합함으로써 고정되는 제1 절삭 블레이드(61), 및 제2 절삭 블레이드(62)를 준비한다. 제1 절삭 블레이드(61)는, 외주부에 환형의 제1 절삭날(61a)을 갖고 있고, 제2 절삭 블레이드(62)는, 외주부에 환형의 제2 절삭날(62a)을 갖고 있다. 제1 절삭날(61a), 제2 절삭날(62a)은, 모두, 다이아몬드 지립을 메탈 본드 등에 의해 고정하여 형성되어 있다. 제1 절삭날(61a)은, 제2 절삭날(62a)에 대해, 비교적 폭이 좁고, 제2 절삭날(62a)은 제1 절삭날(61a)에 대해, 비교적 폭이 넓게 설정된다. 본 실시형태에서는, 제1 절삭날(61a)의 폭이 0.2 ㎜, 직경이 50 ㎜로 설정되고, 제2 절삭날(62a)의 폭이 0.3 ㎜, 직경이 50 ㎜로 설정된다. 제1 절삭날(61a)을 구성하는 다이아몬드 지립의 평균 입자 직경은 #400(φ30 ㎛)이고, 제2 절삭날(62a)을 구성하는 다이아몬드 지립의 평균 입자 직경은 #2000(φ4 ㎛)이다. 이와 같이, 제1 절삭날(61a)의 폭은, 효율적으로 사파이어 기판을 분할하는 데 적합한 0.14 ㎜∼0.24 ㎜에서 선택되고, 다이아몬드 지립의 크기는, 비교적 입자 직경이 큰, 예컨대, #300∼#500에서 선택되는 것이 바람직하다. 또한, 제2 절삭날(62a)의 폭은, 제1 절삭날(61a)의 폭보다 약간 큰 0.25 ㎜∼0.34 ㎜의 폭에서 선택되고, 다이아몬드 지립의 크기는, 개개로 분할된 LED칩(14')의 분할면을 연마하여 휘도를 향상시키는 데 적합한 비교적 입자 직경이 작은, 예컨대, #1800∼#2200에서 선택되는 것이 바람직하다. 이상에 의해, 절삭 블레이드 준비 공정이 완료된다.
(분할 공정)
상기한 절삭 블레이드 준비 공정이 완료되었다면, 분할 공정을 실시한다. 이하에, 도 4, 도 5를 참조하면서, 분할 공정에 대해 설명한다.
분할 공정을 실시할 때에, 절삭 장치(40)의 스핀들(54)의 선단부에, 제1 절삭 블레이드(61)를 회전 가능하게 장착시킴으로써, 제1 절삭 수단(60A)을 구성한다. 제1 절삭 수단(60A)을 구성했다면, 도시하지 않은 촬상 카메라 등을 포함하는 얼라인먼트 수단을 이용하여, 유지 테이블(42)에 흡인 유지된 LED 웨이퍼(10)의 분할 예정 라인(12)과, 제1 절삭 블레이드(61)와의 위치 맞춤(얼라인먼트)을 행한다.
상기한 얼라인먼트를 끝냈다면, 미리 정해진 분할 예정 라인(12) 상의 가공 개시 위치가 되는 단부 상방에 제1 절삭 블레이드(61)를 위치시키고, 도시하지 않은 회전 구동 기구를 작동시켜 스핀들(54)과 함께 제1 절삭 블레이드(61)를 회전시킨다. 제1 절삭 블레이드(61)는, 상기 회전 구동 기구에 의해, 예컨대, 15,000 rpm의 회전 속도로 회전되고, LED 웨이퍼(10)에 대해 하강되며, LED 웨이퍼(10)의 표면(10a)으로부터 미리 정해진 깊이, 예컨대, 0.15 ㎜의 깊이로 절입 이송된다. 표면(10a)으로부터 0.15 ㎜의 깊이로 절입 이송됨과 동시에, 도 4에 도시된 바와 같이, 유지 테이블(42)을 화살표 X로 나타내는 방향으로, 예컨대 2 ㎜/초의 속도로 가공 이송해서 분할 예정 라인(12)을 절삭하여, 0.15 ㎜의 깊이가 되는 오목홈(99)을 형성한다. 미리 정해진 분할 예정 라인(12)에 대해 오목홈(99)을 형성했다면, 오목홈(99)을 형성한 분할 예정 라인(12)에 인접하며, 아직 오목홈이 형성되어 있지 않은 인접하는 분할 예정 라인(12) 상에 제1 절삭 블레이드(61)를 인덱싱 이송하고, 동일한 절삭 가공을 실시하여, 오목홈(99)을 형성한다. 이와 같이 하여, 제1 방향을 따르는 분할 예정 라인(12) 모두에 대응하여 오목홈(99)을 형성했다면, 유지 테이블(42)을 90° 회전시키고, 앞서 오목홈(99)을 형성한 분할 예정 라인(12)에 직교하는 제2 방향으로 신장하는 분할 예정 라인(12)에 대해서도 동일한 절삭 가공을 행하여, 모든 분할 예정 라인(12)에 대해, 0.15 ㎜의 깊이이며, 또한 0.2 ㎜의 폭의 오목홈(99)을 형성한다.
상기한 바와 같이, 분할 공정에 있어서의 최초의 절삭 가공에서는, LED 웨이퍼(10)의 두께가 0.45 ㎜인 데 대해, 절입 깊이는 0.15 ㎜이기 때문에, LED 웨이퍼(10)의 1/3의 두께만큼 절삭된다. 계속해서, 스핀들 하우징(52)을, 더욱 0.15 ㎜ 하강시킴으로써, 절입 깊이를 0.15 ㎜ 깊게 하고, 최초로 0.15 ㎜의 깊이로 절삭이 실시된 동일한 분할 예정 라인(12) 모두에 대해, 동일한 절삭 가공을 실시한다. 이에 의해, 분할 예정 라인(12)을 따라, 깊이가 0.3 ㎜에 도달하는 오목홈(99)이 형성되고, LED 웨이퍼(10)의 두께에 대해, 2/3만큼 절삭된 상태가 된다. 그리고, 또한, 스핀들 하우징(52)을 0.15 ㎜ 하강시킴으로써, 절입 깊이를 0.15 ㎜ 깊게 하고, 0.3 ㎜의 깊이로 절삭 가공이 실시된 동일한 분할 예정 라인(12) 모두에 대해, 상기와 동일한 절삭 가공을 실시한다. 이 결과, 도 5의 (b)에 일부 확대 측면도로서 도시된 바와 같이, 지지 기판(20)에 도달하며, LED 웨이퍼(10)를, 개개의 LED칩(14')으로 완전히 분할하는 깊이(0.45 ㎜)이고, 폭이 0.2 ㎜의 분할홈(100)이 형성된다. 즉, 본 실시형태의 분할 공정에 의하면, 제1 절삭 블레이드(61)의 절입 깊이를, 단계적으로 0.15 ㎜씩 깊게 하면서, 3회에 걸쳐 동일한 분할 예정 라인(12)을 절삭함으로써, 지지 기판(20)에 도달하는 깊이가 0.45 ㎜의 분할홈(100)을 형성하고, LED 웨이퍼(10)의 LED(14)가 형성된 영역을 개개의 LED칩(14')으로 분할한다. 한편, 절입 깊이를 단계적으로 깊게 할 때의 깊이는, 0.15 ㎜에 한정되지 않고, 적절히 조정되어도 좋다. 예컨대, 한 단계에서 하강되는 절입 깊이를 0.225 ㎜로 하여, 두께가 0.45 ㎜의 LED 웨이퍼(10)를, 2단계로 나누어 절입 깊이를 깊게 하여 개개의 LED칩(14')으로 분할해도 좋다. 또한, LED 웨이퍼(10)의 두께에 따라서도 단계적으로 깊게 될 때의 절입 깊이를 조정할 수 있다. 이상에 의해, 분할 공정이 완료된다.
상기한 바와 같이, 분할 공정을 실시할 때의 제1 절삭 블레이드(61)는, 비교적 입자 직경이 큰 다이아몬드 지립으로 구성되고, 비교적 폭이 좁은 환형의 제1 절삭날(61a)을 갖는다. 이에 의해, LED 웨이퍼(10)를 절삭하는 시간이 단축되고, 효율적으로 분할할 수 있다. 그러나, 입자 직경이 큰, 즉 거친 제1 절삭 블레이드(61)에 의해 분할 예정 라인(12)을 절삭하고 있기 때문에, 분할홈(100)을 구성하는 분할면(100a)은, 표면이 거칠고, 그 상태로는, 개개의 칩으로 분할되는 LED칩(14')의 휘도를 손상시키게 된다. 여기서, 본 실시형태에서는, 상기한 분할 공정을 실시한 후, 이것에 이어서, 연마 공정을 실시한다. 이하에, 이 연마 공정에 대해, 도 6을 참조하면서 설명한다.
(연마 공정)
절삭 장치(40)에 의해 상기한 분할 공정을 실시했다면, 제1 절삭 수단(60A)을 구성하는 스핀들(54)의 선단부로부터 제1 절삭 블레이드(61)를 분리하고, 절삭 블레이드 준비 공정에 있어서 미리 준비해 둔 제2 절삭 블레이드(62)를, 스핀들(54)의 선단부에 장착함으로써, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 제2 절삭 수단(60B)을 구성한다.
제2 절삭 수단(60B)을 구성했다면, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 제2 절삭 블레이드(62)에 의한 절입 깊이를 분할홈(100)의 바닥에 도달하는 0.45 ㎜로 설정한 후에, 상기한 분할 공정과 동일하게 하여, 제2 절삭 블레이드(62)를 15,000 rpm으로 회전시키고, LED 웨이퍼(10) 상의 분할 예정 라인(12)을 따라, 즉, 깊이가 0.45 ㎜로 가공된 분할홈(100)을 따라 분할홈의 측면(100a)을 연마함으로써 도 6의 (b)에 도시된 연마홈(102)을 형성한다. 상기한 바와 같이, 제2 절삭 블레이드(62)의 제2 절삭날(62a)은, 폭이 0.3 ㎜로 설정되어 있고, 제2 절삭날(62a)을 구성하는 다이아몬드 지립의 입자 직경은, 제1 절삭날(61a)에 대해 보다 작은 #2000(φ4 ㎛)이다. 이에 의해, 도 6의 (b)에 LED 웨이퍼(10)의 일부 확대 측면도로서 도시된 바와 같이, 도 5의 (b)에 있어서 분할홈(100)에 있어서 대향하는 거친 분할홈의 측면(100a)을 0.05 ㎜씩 연마하여, 개개로 분할된 LED칩(14')이 점등될 때에 휘도를 손상시키는 일이 없는 깨끗한 연마면(102a)을 형성한다. 상기한 절삭 가공을 실시함으로써, 연마 공정이 완료된다.
상기한 절삭 블레이드 준비 공정, 분할 공정, 및 연마 공정을 실시함으로써, 절삭 블레이드에 의해 절단하는 것이 곤란하다고 되어 있던 LED 웨이퍼(10)를 절삭 블레이드에 의해 효율적으로 개개의 LED칩(14')으로 분할할 수 있고, 분할된 LED칩(14')의 측면에 변질된 층이 형성되지 않기 때문에, 레이저 가공에 의해 분할하는 가공 방법에 비해, LED칩(14')을 발광시켰을 때의 휘도를 향상시킬 수 있다.
다른 실시형태의 LED 웨이퍼의 가공 방법은, 상기한 분할 공정, 연마 공정에 더하여, 절삭날의 선단부가 V형상으로 형성된 V형상 절삭 블레이드를 준비하는 V형상 절삭 블레이드 준비 공정과, LED 웨이퍼(10)의 이면(10b)의 분할 예정 라인(12)을 따라 절삭 가공을 실시하여 모따기부를 형성하는 모따기 공정을 포함하도록 구성할 수 있다. 이하에, 도 7 내지 도 11을 참조하면서, V자 형상 절삭 블레이드 준비 공정, 및 모따기 공정에 대해 설명한다.
(V형상 절삭 블레이드 준비 공정)
도 7에 도시된 바와 같이, V형상 절삭 블레이드 준비 공정은, 다이아몬드 지립을 메탈 본드 등에 의해 고정하여 형성된 절삭날이 V형상으로 형성된 V형상 절삭 블레이드를 준비하는 공정이다. 보다 구체적으로는, 절삭 장치(40)의 스핀들 유닛(50)의 스핀들(54)의 선단부에 장착 가능하고, 연마홈(102)의 폭보다 두께가 있으며(예컨대, 3 ㎜), 입자 직경이 #1800∼#2200, 보다 바람직하게는 입자 직경이 #2000의 다이아몬드 지립을 포함하여 구성되는 직경이 60 ㎜의 절삭날을 갖는 V형상 절삭 블레이드를 준비하는 공정이다. 본 실시형태에서는, 선단부의 V형상의 각도가 120°의 제1 V형상 절삭날(63a)을 갖는 제1 V형상 절삭 블레이드(63)와, 선단부의 V형상의 각도가 90°의 제2 V형상 절삭날(64a)을 갖는 제2 V형상 절삭 블레이드(64)와, 선단부의 V형상의 각도가 60°의 제3 V형상 절삭날(65a)을 갖는 제3 V형상 절삭 블레이드(65)를 준비함으로써 완료된다. 한편, 각 V형상 절삭 블레이드는, 도 7에 도시된 바와 같이, 스핀들(54)의 선단부에, 고정 너트(56)를 나사 결합함으로써 고정된다.
본 실시형태에서는, 상기한 분할 공정, 연마 공정을 실시한 후에 LED 웨이퍼(10)의 이면(10b)의 분할 예정 라인(12)을 따라 모따기부를 형성하는 모따기 공정을 실시한다. 그때에 필요한 지지 기판 바꿔 옮김 공정에 대해, 이하에 설명한다.
도 8의 상방에 도시된 바와 같이, 분할 공정, 및 연마 공정이 실시된 LED 웨이퍼(10)는, LED(14)가 형성된 표면(10a)측을 위로 해서, 지지 기판(20)에 접착되어 일체화 유닛(30)을 구성하고 있다. 모따기 가공은, LED 웨이퍼(10)의 이면(10b)측에 실시되는 것이기 때문에, 절삭 장치(40)의 유지 테이블(42)에 유지된 일체화 유닛(30)을 일단 취출하고, 도면 중 중간 단에 도시된 바와 같이, LED 웨이퍼(10)를 하방으로, 지지 기판(20)의 이면(20b)측을 상방으로 향하게 하여, 점착제 등이 도포된 LED 웨이퍼(10)의 표면(10a)을 지지 기판(20)과 동일 형상, 동일 소재로 이루어지는 지지 기판(22)의 상면(22a)에 접착한다. LED 웨이퍼(10)를 새로운 지지 기판(22)에 접착했다면, 지지 기판(20)을 상방으로 하고, 도 9에 도시된 바와 같이 지지 기판(20)을 박리하여, LED 웨이퍼(10)와, 지지 기판(22)으로 이루어지는 새로운 일체화 유닛(32)을 구성한다. 도 9로부터 이해되는 바와 같이, LED 웨이퍼(10)로부터 지지 기판(20)을 박리함으로써, LED 웨이퍼(10)의 이면(10b)과 함께, 분할 예정 라인(12)에 대응하는 위치에 형성된 연마홈(102)이 노출된다.
(모따기 공정)
V형상 절삭 블레이드 준비 공정과, 상기 모따기 준비 공정을 끝냈다면, 도 10에 도시된 바와 같이, 일체화 유닛(32)을, 모따기 공정을 실시하는 절삭 장치(40)에 반송하고, 지지 기판(22)측을 유지 테이블(42)에 배치하여 흡인 유지한다. 절삭 장치(40)의 스핀들(54)의 선단부에는, 선단부가 120°의 각도로 설정된 제1 V형상 절삭날(63a)을 갖는 제1 V형상 절삭 블레이드(63)가 장착되어, 모따기 가공을 실시하기 위한 절삭 수단이 구성되어 있다. 유지 테이블(42)에 일체화 유닛(32)을 유지했다면, 절삭 장치(40)의 도시하지 않은 촬상 카메라 등을 포함하는 얼라인먼트 수단을 이용하여, 유지 테이블(42)에 유지된 LED 웨이퍼(10)의 이면(10b)에 노출되어 있는 연마홈(102)과, 제1 V형상 절삭 블레이드(63)와의 위치 맞춤(얼라인먼트)을 행한다. 이 얼라인먼트를 실시했다면, 도시하지 않은 회전 구동 기구에 의해, 스핀들(54)을, 예컨대, 30,000 rpm의 회전 속도로 회전시키고, LED 웨이퍼(10)의 이면(10b)측의 분할 예정 라인(12)을 따라 노출되어 있는 연마홈(102)의 가공 개시 위치가 되는 단부의 상방에, 제1 V형상 절삭 블레이드(63)를 위치시키며, 미리 정해진 절입 깊이[예컨대, 이면(10b)으로부터 0.05 ㎜]가 되도록 하강시킨다. 제1 V형상 절삭 블레이드(63)를 하강시켰다면, 유지 테이블(42)을 도 10에서 화살표 X로 나타내는 방향으로 5 ㎜/초의 속도로 가공 이송하고, 분할 예정 라인(12)에 대응하는 위치를 따라 모따기부(103)를 형성하는 절삭 가공을 실시한다. 이에 의해, 도 11의 (a)에 도시된 바와 같이, 이면(10b)측의 연마홈(102)을 따른 양측 모서리부에, 모따기부(103)를 구성하는 제1 모따기부(103a)가, 120°의 각도로 형성된다. 상기한 분할 공정, 연마 공정과 동일한 순서에 의해, 이면(10b)측에 노출되어 있는 모든 연마홈(102)에 대해, 제1 V형상 절삭 블레이드(63)에 의해 제1 모따기부(103a)를 형성한다.
LED 웨이퍼(10)의 이면(10b)에 노출된 모든 연마홈(102)을 따라, 도 11의 (a)에 도시된 제1 모따기부(103a)를 형성했다면, 스핀들(54)을 일단 정지하고, 스핀들 유닛(50)을 상승시키며, 제1 V형상 절삭 블레이드(63)를 스핀들(54)로부터 분리하고, 선단부의 각도가 90°로 설정된 제2 V형상 절삭날(64a)을 갖는 제2 V형상 절삭 블레이드(64)를 스핀들(54)에 장착한다. 제2 V형상 절삭 블레이드(64)를 장착했다면, 절입 깊이를 제1 모따기부(103a)를 형성했을 때의 절입 깊이 0.05 ㎜로부터 더욱 0.05 ㎜, 즉 이면(10b)으로부터 0.1 ㎜ 하강시키고, 그 이외에는, 상기한 제1 모따기부(103a)를 형성한 절삭 가공과 동일 조건의 절삭 가공을 실시한다. 이에 의해, 도 11의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 모따기부(103a)를 형성한 연마홈(102)을 따라, 제2 모따기부(103b)를 형성한다. 도 11의 (b)로부터 이해되는 바와 같이, 선단부의 각도가 90°로 설정된 제2 V형상 절삭날(64a)을 사용하여, 제1 모따기부(103a)를 형성한 절삭 가공 때보다, 0.05 ㎜만큼 절입 깊이를 깊게 설정하여 절삭 가공하기 때문에, 제1 모따기부(103a)의 하방측[연마홈(102)의 중심측]에, 제2 모따기부(103b)가 형성된다.
제2 모따기부(103b)를 형성했다면, 스핀들(54)을 재차 정지하고, 스핀들 유닛(50)을 상승시키며, 제2 V형상 절삭 블레이드(64)를 스핀들(54)로부터 분리하고, 선단부의 각도가 60°로 설정된 제3 V형상 절삭날(65a)을 갖는 제3 V형상 절삭 블레이드(65)를 스핀들(54)에 장착한다. 제3 V형상 절삭 블레이드(65)를 장착했다면, 절입 깊이를 제2 모따기부(103b)를 형성했을 때의 절입 깊이 0.1 ㎜로부터 더욱 0.05 ㎜ 하강시키고(합계 0.15 ㎜), 그 이외에는, 상기한 제1 모따기부(103a), 및 제2 모따기부(103b)를 형성했을 때와 동일 조건의 절삭 가공을 실시한다. 이에 의해, 도 11의 (c)에 도시된 바와 같이, 연마홈(102)을 따라 형성되는 모따기부(103)에, 제3 모따기부(103c)를 형성한다. 도 11의 (c)로부터 이해되는 바와 같이, 선단부의 각도가 60°로 설정된 제3 V형상 절삭날(65a)을 사용하여, 제2 모따기부(103b)를 형성한 절삭 가공 때보다, 더욱 0.05 ㎜만큼 절입 깊이를 깊게 하여 절삭 가공하기 때문에, 제2 모따기부(103b)의 하방측에, 제3 모따기부(103c)가 형성된다. 이와 같이, 모따기부(103)를 형성하기 위해서, 절입 깊이를 단계적으로 깊게 설정하고, 복수 회로 나누어 절삭 가공을 실시했기 때문에, 모따기부(103)는, 제1 모따기부(103a), 제2 모따기부(103b), 및 제3 모따기부(103c)에 의해 의사적인 곡면이 된다. 그리고, 모따기부(103)는, 연마 공정과 동일 레벨의 입자 직경이 작은 다이아몬드 지립으로 구성된 절삭 블레이드로 연마되기 때문에, 연마홈(102)의 연마면(102a)과 마찬가지로, 개개로 분할된 LED칩(14')의 휘도의 향상에 기여한다. 한편, 상기 모따기 공정에 있어서 단계적으로 절입 깊이를 깊게 할 때의 치수는, 상기한 0.05 ㎜에 한정되지 않고 적절히 조정되어도 좋으나, 바람직하게는 0.04 ㎜∼0.06 ㎜에서 선택된다. 또한, 상기한 설명에 있어서 참조한 본 실시형태를 나타내는 각 도면의 치수, 및 각도는, 설명의 형편상 적절히 조정되어 있고, 실제의 치수비, 및 각도를 나타내는 것이 아니다.
본 발명에 의하면, 상기한 실시형태에 한정되지 않고, 여러 가지 변형예가 제공된다. 예컨대, 상기 실시형태에서는, 0.2 ㎜의 폭의 제1 절삭날(61a)을 갖는 제1 절삭 블레이드(61)를 사용하여 분할 공정을 실시하고, 0.3 ㎜의 폭의 제2 절삭날(62a)을 갖는 제2 절삭 블레이드(62)를 사용하여 연마 공정을 실시하였으나, 제1 절삭날(61a)과 제2 절삭날(62a)의 폭은, 분할 예정 라인(12)의 폭에 맞춰 적절히 조정할 수 있다. 단, 제1 절삭날(61a)의 폭과, 제2 절삭날(62a)의 폭의 차가 지나치게 크면, 연마 공정의 실시에 지나치게 시간이 걸리기 때문에, 제1 절삭날(61a)의 폭과 제2 절삭날(62a)의 폭의 차는 가능한 한 작은 것이 좋고, 또한, 제1 절삭날(61a)의 폭과 제2 절삭날(62a)의 폭의 차가 지나치게 작으면, 분할면(100a)의 연마가 불충분해질 가능성이 있기 때문에, 제1 절삭날(61a)의 폭과 제2 절삭날(62a)의 폭의 차는, 예컨대 0.05 ㎜∼0.15 ㎜ 정도의 차인 것이 바람직하다.
상기한 실시형태에서는, 분할 공정, 연마 공정, 모따기 공정을, 절삭 블레이드를 바꿔 장착함으로써, 동일한 절삭 장치(40)에 의해 실시하였으나, V형상 절삭 블레이드를 포함하는 절삭 블레이드마다 절삭 장치를 준비하고, 각 공정이 종료된 LED 웨이퍼(10)를, 다음 공정의 절삭 블레이드가 장착된 다른 절삭 장치에 반송하도록 하여, 각 공정을 실시하도록 해도 좋다.
상기 실시형태에서는, 분할 공정, 연마 공정을 실시한 후, 분할 예정 라인(12)을 따라 형성된 연마홈(102)에 대해 모따기 공정을 실시하였으나, 분할 공정, 연마 공정을 실시하기 전에, LED 웨이퍼(10)의 이면(10b)의 분할 예정 라인(12)을 따른 위치에, 모따기부(103)를 형성하고, 그 후, 표면(10a)측으로부터, 분할 공정, 및 연마 공정을 실시하여 연마홈(102)을 형성해도 좋다.
상기 실시형태에서는, V형상 절삭 블레이드로서, V형상의 각도가 120°인 제1 V형상 절삭 블레이드(63), V형상의 각도가 90°인 제2 V형상 절삭 블레이드(64), V형상의 각도가 60°인 제3 V형상 절삭 블레이드(65)의 3종류를 준비하여 모따기 공정을 실시하였으나, 이것에 한정되지 않고, 예컨대, V형상의 각도가 어느 하나의 각도로 설정된 1종류의 V형상 절삭 블레이드에 의해 모따기 공정을 실시해도 좋으며, 2종의 V형상 절삭 블레이드, 나아가서는, 3종보다 많은 종류의 V형상 절삭 블레이드를 이용하여 모따기 가공을 실시해도 좋다. 복수의 V형상 절삭 블레이드를 준비하여 모따기 가공을 실시할 때에는, 준비하는 V형상 절삭 블레이드의 수에 맞춰, V형상 절삭 블레이드의 절삭날의 각도를 적절히 조정해도 좋다. 이와 같이, V형상의 각도가 상이한 V형상 절삭 블레이드를 복수개 준비하여 모따기 공정을 실시함으로써, 모따기부(103)를 의사적인 곡선으로 할 수 있고, 개개로 분할되는 LED칩(14')의 휘도 향상에 기여한다.
상기 실시형태에 있어서의 분할 공정, 연마 공정, 모따기 공정 시에 있어서의, 스핀들의 회전 속도, 단계적으로 실시되는 절삭 가공의 절입 깊이의 치수, 가공 이송 속도 등의 가공 조건은, 상기 실시형태에 한정되지 않고, 적절히 조정되어도 좋은 것은 물론이다.
10: LED 웨이퍼 12: 분할 예정 라인
14: LED 14': LED칩
16: 오리엔테이션 플랫(오리프라) 20, 22: 지지 기판
30: 일체화 유닛 40: 절삭 장치
42: 유지 테이블 50: 스핀들 유닛
52: 스핀들 하우징 54: 스핀들
56: 고정 너트 60A: 제1 절삭 수단
60B: 제2 절삭 수단 61: 제1 절삭 블레이드
61a: 제1 절삭날 62: 제2 절삭 블레이드
62a: 제2 절삭날 99: 오목홈
100: 분할홈 100a: 분할면
102: 연마홈 120a: 연마면
103: 모따기부 103a: 제1 모따기부
103b: 제2 모따기부 103c: 제3 모따기부

Claims (10)

  1. 사파이어 기판의 상면에 교차하는 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획된 각 영역에 LED가 형성된 LED 웨이퍼를 개개의 LED칩으로 분할하는 LED 웨이퍼의 가공 방법으로서,
    제1 입자 직경을 갖는 다이아몬드 지립으로 구성되고 제1 폭의 환형의 제1 절삭날을 갖는 제1 절삭 블레이드와, 제1 입자 직경보다 작은 제2 입자 직경을 갖는 다이아몬드 지립으로 구성되고 제1 폭보다 넓은 제2 폭의 환형의 제2 절삭날을 갖는 제2 절삭 블레이드를 준비하는 절삭 블레이드 준비 공정과,
    상기 제1 절삭 블레이드가 회전 가능하게 장착된 제1 절삭 수단과 LED 웨이퍼가 유지된 유지 테이블을 상대적으로 가공 이송하여 분할 예정 라인을 절삭해서 분할홈을 형성하여, LED 웨이퍼를 개개의 LED칩으로 분할하는 분할 공정과,
    상기 분할 공정을 실시한 후, 상기 제2 절삭 블레이드가 회전 가능하게 장착된 제2 절삭 수단과 LED 웨이퍼가 유지된 상기 유지 테이블을 상대적으로 가공 이송해서 분할 예정 라인에 형성된 분할홈의 측면을 연마하여 연마홈을 형성하는 연마 공정
    을 포함한 LED 웨이퍼의 가공 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 분할 공정에 있어서, 상기 제1 절삭 블레이드의 절입 깊이를 단계적으로 깊게 하여 분할 예정 라인을 절삭하는 LED 웨이퍼의 가공 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 절삭 블레이드를 구성하는 다이아몬드 지립의 평균 입자 직경은 #300∼#500이고, 상기 제2 절삭 블레이드를 구성하는 다이아몬드 지립의 평균 입자 직경은 #1800∼#2200인 LED 웨이퍼의 가공 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 절삭 블레이드의 폭은 0.15 ㎜∼0.24 ㎜이고, 상기 제2 절삭 블레이드의 폭은 0.25 ㎜∼0.34 ㎜인 LED 웨이퍼의 가공 방법.
  5. 제1항에 있어서, 절삭날의 선단부가 V형상으로 형성된 V형상 절삭 블레이드를 준비하는 V형상 절삭 블레이드 준비 공정과,
    상기 V형상 절삭 블레이드가 회전 가능하게 장착된 절삭 수단과 이면이 노출된 LED 웨이퍼가 유지된 상기 유지 테이블을 상대적으로 가공 이송하여, LED 웨이퍼의 이면의 분할 예정 라인에 대응하는 위치에 모따기부를 형성하는 모따기 가공 공정을 더 포함한 LED 웨이퍼의 가공 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 V형상 절삭 블레이드 준비 공정에 있어서, 절삭날의 선단부가 이루는 각도가 상이한 복수의 V형상 절삭 블레이드를 준비하고, 상기 모따기 가공 공정에 있어서, 상기 복수의 V형상 절삭 블레이드에 의해 상기 모따기 가공을 실시하는 LED 웨이퍼의 가공 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 V형상 절삭 블레이드 준비 공정에 있어서 준비되는 V형상 절삭 블레이드는 3종류이고, 상기 V형상 절삭 블레이드의 절삭날의 선단부가 이루는 각도는, 110°∼ 130°, 80°∼ 100°, 및 50°∼ 70°의 3종류인 LED 웨이퍼의 가공 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 V형상 절삭 블레이드를 구성하는 다이아몬드 지립의 평균 입자 직경은, #1800∼#2200인 LED 웨이퍼의 가공 방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 모따기 가공 공정에 있어서, 상기 V형상 절삭 블레이드마다 절입 깊이를 단계적으로 깊게 하여, 복수 회에 걸쳐 동일한 분할 예정 라인에 대응하는 위치를 따라 모따기 가공 공정을 실시하는 LED 웨이퍼의 가공 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 모따기 가공 공정에 있어서 단계적으로 깊게 할 때의 절입 깊이는, 0.04 ㎜∼0.06 ㎜인 LED 웨이퍼의 가공 방법.
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