TW201513387A - 光裝置晶圓之加工方法 - Google Patents

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Abstract

本發明的課題是提供，可以有效率地將在單結晶基板的表面積層有發光層，並在由形成格子狀的複數條分割預定線所劃分出的複數個區域中形成有光裝置的光裝置晶圓沿分割預定線分割成一個個光裝置，同時不會使光裝置的品質降低的雷射加工方法。解決手段為將在單結晶基板的表面積層有發光層，並在由形成格子狀的複數條分割預定線所劃分出的複數個區域中形成有發光二極體、雷射二極體等光裝置的光裝置晶圓，沿分割預定線分割成一個個光裝置的晶圓之加工方法，是在以聚集脈衝雷射光線的聚光透鏡的開口數(NA)除以單結晶基板的折射率(N)之值為0.05~0.2的範圍設定聚光透鏡的開口數(NA)，且藉由從單結晶基板的背面側將脈衝雷射光線的聚光點定位在發光層附近並沿分割預定線進行照射的作法，而實施沿分割預定線除去發光層的發光層除去步驟後，實施從光裝置晶圓的單結晶基板的背面側將脈衝雷射光線的聚光點定位在單結晶基板的表面附近並沿分割預定線進行照射，以從單結晶基板的表面延伸到背面使細孔和防護該細孔的非晶質成長而形成潛盾型通孔的潛盾型通孔形成步驟。

Description

光裝置晶圓之加工方法 發明領域
本發明是有關於將在藍寶石(Al2O3)基板、碳化矽(SiC)基板等單結晶基板的表面積層有發光層，並在由形成格子狀的複數條分割預定線所劃分出的複數個區域中形成有發光二極體、雷射二極體等光裝置的光裝置晶圓，沿分割預定線分割成一個個光裝置的光裝置晶圓之加工方法。
發明背景
在光裝置製造程序中，是在藍寶石(Al2O3)基板、碳化矽(SiC)基板等單結晶基板的表面積層由n型氮化物半導體層以及p型氮化物半導體層所形成的發光層，並在由形成格子狀的複數條分割預定線所劃分出的複數個區域中形成發光二極體、雷射二極體等光裝置而構成光裝置晶圓。並且，藉由沿著分割預定線切斷光裝置晶圓，就可以將形成有光裝置的區域分割以製造出一個個晶片。
作為分割上述光裝置晶圓的方法，也有嘗試使用對晶圓具有穿透性之波長的脈衝雷射光線，並將聚光點對準應分割區域的內部以照射脈衝雷射光線的雷射加工方法。使用這個雷射加工方法的分割方法為，藉由從晶圓的其中 一邊之面側使聚光點匯聚在內部以照射對晶圓具有穿透性之波長的脈衝雷射光線、沿分割預定線在被加工物的內部連續地形成改質層、並沿著因為形成這個改質層而降低強度的切割道施加外力，以分割晶圓之技術(參照例如，專利文獻1)。
又，作為沿分割預定線分割光裝置晶圓的方法，是藉由沿分割預定線照射對晶圓具有吸收性之波長的脈衝雷射光線而施行燒蝕(ablation)加工以形成雷射加工溝，並沿著變成這個破斷起點之形成有雷射加工溝的分割預定線賦予外力，以將進行割斷之技術實用化(參照例如，專利文獻2)。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特許第3408805號公報
專利文獻2：日本專利特開平10-305420號公報
發明概要
然而，因為要將雷射光線的聚光點定位在晶圓內部以形成改質層，必須使用開口數(NA)為0.8左右的聚光透鏡，為了將例如，厚度為300μm的晶圓分割成一個個的裝置，則必須一再地重複進行以形成多數段改質層，而有生產性差之問題。
又，照射對晶圓具有吸收性之波長的脈衝雷射光線後， 由於是在晶圓的照射面附近施行燒蝕加工，且能量並未滲透到晶圓內部，所以除了必須沿分割預定線照射複數次脈衝雷射光線而導致生產性變差外，還有碎片飛散使光裝置品質降低之問題。
本發明是有鑑於上述事實而作成者，其主要技術課題為提供，可以有效率地將在單結晶基板的表面積層有發光層，並在由形成格子狀的複數條分割預定線所劃分出的複數個區域中形成有光裝置的光裝置晶圓沿分割預定線分割成一個個光裝置，同時不會使光裝置的品質降低的光裝置晶圓之方法。
為了解決上述主要的技術課題，依據本發明所提供的光裝置晶圓之加工方法，是將在單結晶基板的表面積層有發光層，並在由形成格子狀的複數條分割預定線所劃分出的複數個區域中形成有光裝置的光裝置晶圓，沿分割預定線分割成一個個光裝置的光裝置晶圓之加工方法。特徵在於，該光裝置晶圓之加工方法包含：開口數設定步驟，以聚集脈衝雷射光線的聚光透鏡的開口數(NA)除以單結晶基板的折射率(N)之值為0.05~0.2的範圍設定聚光透鏡的開口數(NA)；發光層除去步驟，藉由從單結晶基板的背面側將脈衝雷射光線的聚光點定位在發光層附近並沿分割預定線進行照射，以沿分割預定線將發光層除去；潛盾型通孔形成步驟，從實施過該發光層除去步驟的 光裝置晶圓的單結晶基板的背面側將脈衝雷射光線的聚光點定位在單結晶基板的表面附近並沿分割預定線進行照射，以從單結晶基板的表面延伸到背面使細孔和防護該細孔的非晶質成長而形成潛盾型通孔；以及分割步驟，對實施過該潛盾型通孔形成步驟的光裝置晶圓賦予外力以將其分割成一個個光裝置。
該發光層除去步驟是以比在該潛盾型通孔形成步驟中形成潛盾型通孔的脈衝雷射光線的能量還小的能量且使聚光點重疊的方式照射脈衝雷射光線。
在上述發光層除去步驟中將照射的脈衝雷射光線設定成每1脈衝的能量為2μJ~6μJ，並在上述潛盾型通孔形成步驟中將照射的脈衝雷射光線設定成每1脈衝的能量為30μJ以上。
在依據本發明的晶圓之加工方法中，是以聚集脈衝雷射光線的聚光透鏡的開口數(NA)除以單結晶基板的折射率(N)之值為0.05~0.2的範圍設定聚光透鏡的開口數(NA)，且藉由從單結晶基板的背面側將脈衝雷射光線的聚光點定位在發光層附近並沿分割預定線進行照射的作法，而實施沿分割預定線除去發光層的發光層除去步驟後，實施從光裝置晶圓的單結晶基板的背面側將脈衝雷射光線的聚光點定位在單結晶基板的表面附近並沿分割預定線進行照射，以從單結晶基板的表面延伸到背面使細孔和防護該細孔的非晶質成長而形成潛盾型通孔的潛盾型通孔形成步驟。
因此，由於在實施潛盾型通孔形成步驟之時積層於單結晶基板表面的分割預定線上的發光層已沿著分割預定線被除去，所以不會有對鄰接於分割預定線的光裝置之發光層造成損傷之情形。又，由於照射脈衝雷射光線以在定位於單結晶基板的聚光點和脈衝雷射光線入射側之間使細孔和防護該細孔的非晶質成長而形成潛盾型通孔，所以即使厚度為例如300μm的單結晶基板也可以做到從雷射照射面(上表面)連續延伸到下表面而形成潛盾型通孔，因此，即使單結晶基板的厚度厚也可以只照射1次脈衝雷射光線，故生產性變得非常良好。又，由於在潛盾型通孔形成步驟中不會有碎片飛散，因此也可以解決使裝置品質降低的問題。
2‧‧‧光裝置晶圓
20‧‧‧藍寶石基板
20a、21a‧‧‧表面
20b‧‧‧背面
21‧‧‧發光層
211‧‧‧除去溝
22‧‧‧分割預定線
23‧‧‧光裝置
24‧‧‧潛盾型通孔
241‧‧‧細孔
242‧‧‧非晶質
3‧‧‧環狀框架
30‧‧‧切割膠帶
4‧‧‧雷射加工裝置
41‧‧‧雷射加工裝置的夾頭台
42‧‧‧雷射光線照射機構
421‧‧‧套管
422‧‧‧聚光器
422a‧‧‧聚光透鏡
43‧‧‧攝像機構
6‧‧‧分割裝置
61‧‧‧框架保持機構
611‧‧‧框架保持構件
611a‧‧‧載置面
612‧‧‧夾具
62‧‧‧膠帶擴張機構
621‧‧‧擴張滾筒
622‧‧‧支撐凸緣
623‧‧‧支撐機構
623a‧‧‧氣缸
623b‧‧‧活塞桿
63‧‧‧拾取式夾頭
LB‧‧‧雷射光線
S‧‧‧間隔
P‧‧‧聚光點
X、X1、Y‧‧‧箭形符號
α、θ‧‧‧角度
圖1(a)-(b)為以本發明的晶圓之加工方法所加工的作為晶圓之光裝置晶圓的立體圖以及將主要部位放大顯示的截面圖；圖2是顯示將圖1所示之光裝置晶圓黏貼於裝設在環狀框架的切割膠帶上之狀態的立體圖；圖3是用於實施依據本發明的晶圓之加工方法中的發光層除去步驟以及潛盾型通孔形成步驟的雷射加工裝置的主要部位立體圖；圖4(a)-(c)是依據本發明的晶圓之加工方法的發光層除去步驟的說明圖；圖5(a)-(e)是依據本發明的晶圓之加工方法的潛盾型通孔形成步驟的說明圖； 圖6是顯示聚光透鏡的開口數(NA)和光裝置晶圓的折射率(N)和開口數(NA)除以折射率(N)之值(S=NA/N)的關係之圖；圖7是顯示藍寶石基板(Al2O3)和碳化矽(SiC)基板於已形成潛盾型通孔的狀態中的脈衝雷射光線的能量和潛盾型通孔的長度之闗係的圖表；圖8是用於實施依據本發明的晶圓之加工方法中的分割步驟的分割裝置的立體圖；以及圖9(a)-(c)是依據本發明的晶圓之加工方法的分割步驟的說明圖；
用以實施發明之形態
以下，就本發明的晶圓之加工方法，將參照附加圖式，作更詳細的說明。
圖1之(a)以及(b)中所示為，以本發明的晶圓之加工方法分割成一個個光裝置的光裝置晶圓的立體圖以及將主要部位放大顯示的截面圖。圖1(a)以及(b)中所示的光裝置晶圓2，是在厚度為300μm之作為單結晶基板的藍寶石基板20的表面20a積層有由氮化物半導體製成的發光層(外延層)21。並且，將發光層(外延層)21以形成格子狀的複數條分割預定線22劃分，在這種已劃分好的複數個區域中形成有發光二極體、雷射二極體等光裝置23。
為了沿分割預定線22分割上述之光裝置晶圓2，首先，會實施晶圓支撐步驟，將光裝置晶圓2黏貼到裝設在 環狀框架上之切割膠帶的表面。亦即，如圖2所示，將光裝置晶圓2之發光層(外延層)21的表面21a黏貼到以覆蓋環狀框架3的內側開口部的方式裝設上外周部之切割膠帶30的表面。因此，黏貼在切割膠帶30的表面的光裝置晶圓2會變成將藍寶石基板20的背面20b露出。
圖3所示為，沿實施過上述晶圓支撐步驟的光裝置晶圓2的分割預定線22施行雷射加工的雷射加工裝置。圖3所示之雷射加工裝置4具備，保持被加工物之夾頭台41、對該夾頭台41上所保持的被加工物照射雷射光線的雷射光線照射機構42、拍攝夾頭台41上所保持的被加工物的攝像機構43。夾頭台41構成為可吸引保持被加工物，並形成可藉由圖未示之加工傳送機構使其可在圖3中以箭形符號X表示的加工傳送方向上移動，同時可藉由圖未示之分度傳送機構使其可在圖3中以箭形符號Y表示的分度傳送方向上移動。
上述雷射光線照射機構42包含實質上配置成水平的圓筒形套管421。套管421內配設有圖未示之具備脈衝雷射光線發射器和重複頻率設定機構的脈衝雷射光線發射機構。在上述套管421的前端部裝設有聚光器422，其具備用於將從脈衝雷射光線發射機構發射出來的脈衝雷射光線聚集之聚光透鏡422a。該聚光器422之聚光透鏡422a是以如下方式設定開口數(NA)。亦即，聚光透鏡422a的開口數(NA)是設定成將開口數(NA)除以單結晶基板的折射率(N)之值在0.05~0.2的範圍(開口數設定步驟)。再者，雷射光線照射 機構42具備用於調整以聚光器422之聚光透鏡422a聚光之脈衝雷射光線的聚光點位置的聚光點位置調整機構(圖未示)。
裝設在構成上述雷射光線照射機構42之套管421的前端部的攝像機構43，除了透過可見光進行拍攝之通常的攝像元件(CCD)外，還可由用於對被加工物照射紅外線之紅外線照明機構、捕捉由該紅外線照明機構所照射的紅外線的光學系統，及可將該光學系統所捕捉之紅外線對應的電氣信號輸出的攝像元件(紅外線CCD)等所構成，並將所拍攝的影像信號傳送到圖未示之控制機構。
在使用上述雷射加工裝置4，以沿實施過上述晶圓支撐步驟的光裝置晶圓2的分割預定線22施行雷射加工時，首先，是將黏貼有光裝置晶圓2的切割膠帶30側載置在上述圖3所示之雷射加工裝置4的夾頭台41上。並且，藉由作動圖未示之吸引機構，以透過保護膠帶30將光裝置晶圓2保持在夾頭台41上(晶圓保持步驟)。因此，保持在夾頭台41上的光裝置晶圓2會變成藍寶石基板20的背面20b在上側。再者，在圖3中雖然是將裝設有切割膠帶30的環狀框架3省略而顯示，但環狀框架3會受到配置在夾頭台41上的適合的框架保持機構保持。這樣做，使吸引保持光裝置晶圓2的夾頭台41可透過圖未示之加工傳送機構定位至攝像機構43的正下方。
當將夾頭台41定位至攝像機構43的正下方時，則可實行校準作業，以利用攝像機構43以及圖未示之控制機 構檢測出光裝置晶圓2的應當雷射加工之加工區域。亦即，攝像機構43和圖未示之控制機構會實行用於使在光裝置晶圓2之第1方向上形成的分割預定線22，和沿該分割預定線22照射雷射光線之雷射光線照射機構42的聚光器422的位置相對齊之型樣匹配(pattern matching)等的影像處理，以完成雷射光線照射位置的校準(校準步驟)。又，對在光裝置晶圓2上與上述第1方向直交的第2方向上所形成的分割預定線22，也同樣地完成雷射光線照射位置的校準。此時，雖然光裝置晶圓2形成有分割預定線22之發光層(外延層)21的表面21a位於下側，但是由於攝像機構43具有如上述之，由紅外線照明機構和可捕捉紅外線的光學系統以及可將對應紅外線之電氣信號輸出的攝像元件(紅外線CCD)等所構成的攝像機構，所以可以從作為單結晶基板的藍寶石基板20的背面20b穿透而拍攝分割預定線22。
當實施過上述校準步驟後，藉由從構成光裝置晶圓2之作為單結晶基板的藍寶石基板20的背面20b側將脈衝雷射光線的聚光點定位在發光層21附近以沿分割預定線22進行照射，就可以實施沿分割預定線22將發光層21除去的發光層除去步驟。亦即，可如圖4(a)所示，將夾頭台41移動至照射雷射光線的雷射光線照射機構42的聚光器422所在的雷射光線照射區域，並使預定之分割預定線22定位於聚光器422的正下方。此時，是將圖4(a)所示之光裝置晶圓2，定位成分割預定線22的一端(圖4(a)之左端)位於聚光器422的正下方。並且，作動圖未示之聚光點位置調整機構以沿 光軸方向移動聚光器422，並從構成光裝置晶圓2之作為單結晶基板的藍寶石基板20的背面20b側將脈衝雷射光線LB的聚光點P定位至藍寶石基板20的表面20a側(發光層(外延層)21側)的附近(聚光點定位步驟)。
如上述地實施過聚光點定位步驟後，可實施上述發光層除去步驟，作動上述雷射光線照射機構42以從聚光器422照射脈衝雷射光線LB。亦即，一邊從聚光器422照射對構成光裝置晶圓2之作為單結晶基板的藍寶石基板具有穿透性之波長的脈衝雷射光線LB，一邊使夾頭台41在圖4(a)之箭形符號X1所示的方向上以預定的傳送速度移動(發光層除去步驟)。並且，如圖4(b)所示，當雷射光線照射機構42的聚光器422的照射位置抵達分割預定線22的另一端(圖4(b)之右端)時，則停止脈衝雷射光線之照射，同時停止夾頭台41的移動。
上述發光層除去步驟中的加工條件，可舉例設定如下。
波長：1030nm
重複頻率：50kHz
每1脈衝的能量：2μJ~6μJ
聚光點點徑：φ 10μm
加工傳送速度：250mm/秒
藉由以上述加工條件實施發光層除去步驟，就可以使脈衝雷射光線的聚光點點徑的重疊率變成50%，並如圖4(c)所示，將在作為單結晶基板的藍寶石基板20的表面所 積層的分割預定線22上的發光層21，沿分割預定線22連續地破壞以形成除去溝211。
如上述地，如果要沿預定的分割預定線22實施上述發光層除去步驟，可使夾頭台41在箭形符號Y所表示的方向上只分度移動光裝置晶圓2上所形成的分割預定線22的間隔(分度步驟)，以完成上述發光層除去步驟。如此進行而對在預定方向上形成的所有分割預定線22都實施了上述發光層除去步驟後，可使夾頭台41旋轉90度，以沿著在相對於在上述第1方向上形成的分割預定線22為直交的第2方向上延伸的分割預定線22實行上述發光層除去步驟。
再者，在上述發光層除去步驟中照射的脈衝雷射光線，宜將每1脈衝的能量設定成2μJ~6μJ。關於這個發光層除去步驟中照射的脈衝雷射光線的每1脈衝的能量，之後將詳細地作說明。
如上述地實施過發光層除去步驟後，可實施潛盾型通孔形成步驟，從構成光裝置晶圓2之作為單結晶基板的藍寶石基板20的背面側將脈衝雷射光線的聚光點定位在作為單結晶基板的藍寶石基板20的表面附近並沿分割預定線22進行照射，以從作為單結晶基板的藍寶石基板20的表面延伸到背面使細孔和防護該細孔的非晶質成長而形成潛盾型通孔。要實施這個潛盾型通孔形成步驟，要將保持有實施過上述發光層除去步驟的光裝置晶圓2的夾頭台41如圖5(a)所示地移動到照射雷射光線之雷射光線照射機構42的聚光器422所在的雷射光線照射區域，並將預定的分割預定 線22定位到聚光器422的正下方。此時，是將圖5(a)所示之光裝置晶圓2，定位成分割預定線22的一端(圖5(a)之左端)位於聚光器422的正下方。並且，作動圖未示之聚光點位置調整機構以沿光軸方向移動聚光器422，並從構成光裝置晶圓2之作為單結晶基板的藍寶石基板20的背面20b側將脈衝雷射光線LB的聚光點P定位至藍寶石基板20的表面20a附近(聚光點定位步驟)。
如上述地實施過聚光點定位步驟後，可實施潛盾型通孔形成步驟，作動雷射光線照射機構42以從聚光器422照射脈衝雷射光線LB，並從定位於構成光裝置晶圓2之作為單結晶基板的藍寶石基板20的表面20a附近的聚光點P到脈衝雷射光線入射側(藍寶石基板20的背面20b側)使細孔和防護該細孔的非晶質形成而形成潛盾型通孔。亦即，一邊從聚光器422照射對構成光裝置晶圓2之作為單結晶基板的藍寶石基板具有穿透性之波長的脈衝雷射光線LB，一邊使夾頭台41在圖5(a)之箭形符號X1所示的方向上以預定的傳送速度移動(潛盾型通孔形成步驟)。並且，如圖5(b)所示，當雷射光線照射機構42的聚光器422的照射位置抵達分割預定線22的另一端(圖5(b)之右端)時，則停止脈衝雷射光線之照射，同時停止夾頭台41的移動。
上述潛盾型通孔形成步驟之加工條件，可舉例設定如下。
波長：1030nm
重複頻率：50kHz
每1脈衝的能量：30μJ以上
聚光點點徑：φ 10μm
加工傳送速度：500mm/秒
藉由實施上述潛盾型通孔形成步驟，在構成光裝置晶圓2之作為單結晶基板的藍寶石基板20的內部，會如圖5(c)所示地從定位有脈衝雷射光線LB之聚光點P的單結晶基板20的表面20a側連續延伸到作為照射面之單結晶基板20的背面20b使細孔241和形成於該細孔241周圍的非晶質242成長，並沿分割預定線22以預定的間隔(本實施形態中為10μm的間隔(加工傳送速度：500mm/秒)/(重複頻率：50kHz)形成非晶質的潛盾型通孔24。該潛盾型通孔24是如圖5(d)及(e)所示地，由形成於中心的直徑為φ 1μm左右的細孔241和形成於該細孔241周圍的直徑為φ 10μm的非晶質242所構成，在本實施形態中是變成將相鄰的非晶質242彼此形成相銜接之形態。再者，在上述潛盾型通孔形成步驟中所形成的非晶質之潛盾型通孔24，由於是從構成光裝置晶圓2之作為單結晶基板之藍寶石基板20的表面20a側延伸到作為照射面之藍寶石基板20的背面20b使其成長而形成，故即使晶圓的厚度厚也可以只照射1次脈衝雷射光線，因而變得生產性相當良好。像這樣即使光裝置晶圓2的厚度為例如，厚達300μm時，由於還是可以做到從藍寶石基板20的表面20a側延伸到作為照射面的背面20b形成潛盾型通孔24，故不會有在光裝置晶圓2上發生翹曲的情形。又，由於在潛盾型通孔形成步驟中不會有碎片飛散，因此也可以 解決使裝置品質降低的問題。再者，由於在實施潛盾型通孔形成步驟之時，如上述地積層於作為單結晶基板的藍寶石基板20的表面的分割預定線22上的發光層21可沿著分割預定線22被除去，所以不會有對鄰接於分割預定線22的光裝置23之發光層造成損傷之情形。
如上所述地，沿預定的分割預定線22實施上述潛盾型通孔形成步驟後，讓夾頭台41在箭形符號Y所表示的方向上只分度移動了光裝置晶圓2上所形成的分割預定線22的間隔(分度步驟)，以繼續進行上述潛盾型通孔形成步驟。如此進行而沿在第1方向上形成的所有分割預定線22都實施過上述潛盾型通孔形成步驟後，可使夾頭台41旋轉90度，並沿著在相對於在上述第1方向上形成的分割預定線22為直交的第2方向上延伸的分割預定線22實行上述潛盾型通孔形成步驟。
在上述潛盾型通孔形成步驟中，要形成良好的潛盾型通孔24，而如上所述地將聚光透鏡422a的開口數(NA)設定成開口數(NA)除以單結晶基板的折射率(N)之值(S=NA/N)在0.05~0.2的範圍內是重要的。
在此，就開口數(NA)和折射率(N)和開口數(NA)除以折射率(N)之值(S=NA/N)的關係，參照圖6作說明。於圖6中是將射入聚光透鏡422a的脈衝雷射光線LB相對於聚光透鏡422a的光軸形成角度(θ)而聚光。此時，sin θ為聚光透鏡422a的開口數(NA)(NA=sin θ)。將以聚光透鏡422a所聚光的脈衝雷射光線LB照射到由單結晶基板形成的光裝置晶圓 2時，構成光裝置晶圓2的單結晶基板由於密度比空氣高，故脈衝雷射光線LB會從角度(θ)折射成角度(α)並聚光成聚光點P。此時，相對於光軸的角度(α)會因構成光裝置晶圓2的單結晶基板的折射率(N)而不同。由於折射率(N)為(N=sin θ/sin α)，故開口數(NA)除以單結晶基板的折射率(N)之值(S=NA/N)會變成sin α。因此，將sin α設定在0.05~0.2的範圍(0.05≦sin α≦0.2)是重要的。
以下，就將聚光透鏡422a的開口數(NA)除以單結晶基板的折射率(N)之值(S=NA/N)設定在0.05~0.2的範圍之理由進行說明。
[實驗1-1]
將厚度為1000μm的藍寶石(Al2O3)基板(折射率：1.7)以如下的加工條件形成潛盾型通孔，並判定潛盾型通孔的良窳。
加工條件
波長：1030nm
重複頻率：50kHz
脈波寬度：10ps
平均輸出：3W
聚光點點徑：φ 10μm
加工傳送速度：500mm/秒
如上述地於藍寶石基板(折射率：1.7)中，是藉由將聚光透鏡422a的開口數(NA)除以單結晶基板的折射率(N)之值(S=NA/N)設定在0.05~0.2的範圍，以形成潛盾型通孔。因此，於藍寶石基板(折射率：1.7)中，將聚集脈衝雷射光線的聚光透鏡422a的開口數(NA)設定成0.1~0.35是重要的。
[實驗1-2]
將厚度為1000μm的碳化矽(SiC)基板(折射率：2.63)以如下的加工條件形成潛盾型通孔，並判定潛盾型通孔的良窳。
加工條件
波長：1030nm
重複頻率：50kHz
脈波寬度：10ps
平均輸出：3W
聚光點點徑：φ 10μm
加工傳送速度：500mm/秒
如上述地於碳化矽(SiC)基板(折射率：2.63)中，是藉由將聚集脈衝雷射光線的聚光透鏡422a的開口數(NA)除以單結晶基板的折射率(N)之值(S=NA/N)設定在0.05~0.2的範圍，以形成潛盾型通孔。因此，於碳化矽(SiC)基板中，將聚集脈衝雷射光線的聚光透鏡422a的開口數(NA)設定成0.15~0.55是重要的。
再者，由於潛盾型通孔是從聚光點P形成到照射雷射光線之側，所以必須將脈衝雷射光線的聚光點定位在和將脈衝雷射光線射入之側為相反側之面相鄰的內側處。
由上述實驗1-1、實驗1-2可以確認到，可藉由將 聚集脈衝雷射光線的聚光透鏡422a的開口數(NA)除以單結晶基板的折射率(N)之值(S=NA/N)設定在0.05~0.2的範圍，以形成潛盾型通孔。
接著，就脈衝雷射光線的能量和潛盾型通孔的長度之相關關係進行檢討。
[實驗2]
以如下的加工條件將脈衝雷射光線照射到厚度為1000μm的藍寶石(Al2O3)基板、碳化矽(SiC)基板，並求出脈衝雷射光線的能量(μJ/1脈衝)和潛盾型通孔的長度(μm)的關係。
加工條件
波長：1030nm
重複頻率：50kHz
脈波寬度：10ps
聚光點點徑：φ 10μm
加工傳送速度：500mm/秒
將平均輸出設成以0.05W(1μJ/1脈衝)間隔使平均輸出上升直到形成潛盾型通孔為止，並於形成潛盾型通孔後以0.5W(10μJ/1脈衝)間隔使平均輸出上升到10W(200μJ/1脈衝)為止，以量測潛盾型通孔的長度(μm)。
可知，上述之藍寶石(Al2O3)基板、碳化矽(SiC) 基板在形成有潛盾型通孔之狀態下的脈衝雷射光線的能量(μJ/1脈衝)和潛盾型通孔的長度(μm)是如圖7中所示的圖表所表示，並讓脈衝雷射光線的能量為5μJ/1脈衝以上，且將潛盾型通孔的長度作成Y(μm)，將脈衝雷射光線的能量作成X(μJ/1脈衝)時，會具有Y=(3.0~4.0μm/μJ)X+50μm的相關關係。因此，在厚度500μm的藍寶石(Al2O3)基板的情況中，將潛盾型通孔的長度設定成單結晶基板的厚度的脈衝雷射光線的能量會變成160μJ/1脈衝以上。
接著，就脈衝雷射光線的波長和潛盾型通孔的形成狀況進行檢討。
[實驗3-1]
將厚度1000μm的藍寶石基板以如下的加工條件並在將脈衝雷射光線的波長依2940nm、1550nm、1030nm、515nm、343nm、257nm、151nm降低下去的條件下，驗證是否可以在能帶間隙8.0eV(換算波長：155nm)的藍寶石基板中形成潛盾型通孔。
加工條件
重複頻率：50kHz
脈波寬度：10ps
平均輸出：3W
聚光點點徑：φ 10μm
加工傳送速度：500mm/秒
可以確認到，如以上所述在藍寶石基板中，將脈衝雷射光線的波長設定成對應於能帶間隙8.0eV之波長(換算波長：155nm)的2倍以上時，可形成的潛盾型通孔。
[實驗3-2]
將厚度1000μm的碳化矽(SiC)基板以如下的加工條件將並在脈衝雷射光線的波長依2940nm、1550nm、1030nm、515nm、257nm降低下去的條件下，驗證是否可以在能帶間隙2.9eV(換算波長：425nm)的碳化矽(SiC)基板中形成潛盾型通孔。
加工條件
重複頻率：50kHz
脈波寬度：10ps
平均輸出：3W
聚光點點徑：φ 10μm
加工傳送速度：500mm/秒
可以確認到，如以上所述在碳化矽(SiC)基板中，將脈衝雷射光線的波長設定成對應於能帶間隙2.9eV之波長(換算波長：425nm)的2倍以上時，可形成潛盾型通孔。
從上述的實驗3-1、實驗3-2可以確認到，當將脈衝雷射光線的波長設定成對應於單結晶基板的能帶間隙之波長的2倍以上時，可形成潛盾型通孔。
接著，就上述發光層除去步驟中照射的脈衝雷射光線每1脈衝的能量進行說明。
當脈衝雷射光線每1脈衝的能量為10μJ以上時，由上述實驗2的結果可知，雖然可以形成潛盾型通孔，但是要將光裝置晶圓分割成一個個光裝置，則潛盾型通孔的長度必須為150μm以上，則每1脈衝的能量變成30μJ以上。
然而，在未實施上述發光層除去步驟的狀態下，以每1脈衝的能量為30μJ以上的脈衝雷射光線從光裝置晶圓2之作為單結晶基板的藍寶石基板20的背面20b側將聚光點定位到表面20a附近並沿著分割預定線22進行照射時，積層在藍寶石基板20的表面20a之分割預定線22上的發光層21和鄰接於分割預定線22的光裝置23的發光層會受到連鎖破壞，而使光裝置23的品質降低。
於是，本案發明人等推測，藉由在實施上述潛盾型通孔形成步驟前，實施上述發光層除去步驟，以只將分割預定線22上的發光層除去，就可以防止在形成潛盾型通孔之時使光裝置23的發光層受到連鎖破壞的情形，並進行 了用於只將分割預定線22上的發光層除去的實驗。
[實驗4-1]
將具有可以形成潛盾型通孔之每1脈衝的能量為10μJ、20μJ能量的脈衝雷射光線從光裝置晶圓2之作為單結晶基板的藍寶石基板20的背面20b側將聚光點定位到表面20a附近並沿分割預定線22進行照射時，將無法破壞分割預定線22上的發光層。這被認為是因為，脈衝雷射光線的能量幾乎都被使用在潛盾型通孔的形成上。
[實驗4-2]
將具有無法形成潛盾型通孔之每1脈衝的能量為1μJ~9μJ能量的脈衝雷射光線從光裝置晶圓2之作為單結晶基板的藍寶石基板20的背面20b側將聚光點定位到表面20a附近並沿分割預定線22進行照射時，則當每1脈衝的能量是在2μJ~6μJ的範圍中時，可以做到只破壞分割預定線22上的發光層。
再者，在每1脈衝的能量為7μJ~9μJ時，則分割預定線22上的發光層21和鄰接於分割預定線22的光裝置23的發光層會受到連鎖破壞。因此，將在發光層除去步驟中照射的脈衝雷射光線每1脈衝的能量設定成2μJ~6μJ是重要的。
當已實施過上述潛盾型通孔形成步驟時，可實施晶圓分割步驟，賦予光裝置晶圓2外力，並沿連續形成有由細孔241和形成於該細孔241周圍的非晶質242所構成的潛盾型通孔24之分割預定線22，將光裝置晶圓2分割成一個個光裝置23。晶圓分割步驟是用圖8所示的分割裝置6實施。 圖8所示的分割裝置6具備保持上述環狀框架3的框架保持機構61、將裝設於該框架保持機構61所保持的環狀框架3中的光裝置晶圓2擴張的膠帶擴張機構62，以及拾取式夾頭63。框架保持機構61是由環狀的框架保持構件611，和配置在該框架保持構件611的外周緣之作為固定機構的複數個夾具612所構成。框架保持構件611之上表面形成有載置環狀框架3的載置面611a，並將環狀框架3載置於該載置面611a上。並且，載置於載置面611a上的環狀框架3是透過夾具612固定於框架保持部611。如此所構成的框架保持機構61，是被支撐成可透過膠帶擴張機構62沿上下方向作進退。
膠帶擴張機構62具備配置在上述環狀的框架保持構件611內側的擴張滾筒621。這個擴張滾筒621具有比環狀框架3的內徑還小、比黏貼在裝設於該環狀框架3的切割膠帶30上的光裝置晶圓2的外徑還大的內徑及外徑。又，擴張滾筒621，於下端設有支撐凸緣622。在本實施形態中的膠帶擴張機構62具備可將上述環狀的框架保持構件611在上下方向上作進退的支撐機構623。這個支撐機構623是由配置在上述支撐凸緣622上的複數個氣缸(air cylinder)623a所構成，並將其活塞桿(piston rod)623b連結至上述環狀的框架保持構件611的下表面。像這樣由複數個氣缸623a所構成的支撐機構623，使環狀的框架保持構件611可如圖9(a)所示地，在載置面611a與擴張滾筒621的上端成大致相同高度的基準位置，和如圖9(b)所示地距離擴張滾筒621的上端預定量下方的擴張位置之間沿上下方向進行移動。
就有關使用如以上所構成的分割裝置6而實施的晶圓分割步驟，參照圖9進行說明。亦即，將裝設有貼著光裝置晶圓2的切割膠帶30之環狀框架3，如圖9(a)所示地載置於構成框架保持機構61的框架保持構件611的載置面611a上，並透過夾具612固定在框架保持構件611(框架保持步驟)。此時，框架保持構件611是定位於圖9(a)所示的基準位置。接著，作動作為構成膠帶擴張機構62之支撐機構623的複數個氣缸623a，以使環狀的框架保持構件611下降至圖9(b)所示的擴張位置。因此，因為固定在框架保持構件611之載置面611a上的環狀框架3也會下降，故可如圖9(b)所示地使裝設於環狀框架3的切割膠帶30接觸擴張滾筒621的上端緣而被擴張(膠帶擴張步驟)。其結果為，貼設在切割膠帶30上的光裝置晶圓2因為受到拉張力放射狀地作用，故會沿著連續形成有上述潛盾型通孔24而使其強度降低的分割預定線22被分離成一個個的光裝置23，同時在光裝置23之間形成間隔S。
接著，如圖9(c)所示地作動拾取式夾頭63以將光裝置23吸附、從切割膠帶30剝離並拾取、搬送至圖未示的托盤或黏晶(die bonding)步驟。再者，在拾取步驟中，如上所述地由於貼在切割膠帶30上的一個個光裝置23之間的間隙S會被擴大，所以不會有與相鄰的裝置23接觸的情形，而可以容易地進行拾取。
2‧‧‧光裝置晶圓
20‧‧‧藍寶石基板
20b‧‧‧背面
21‧‧‧發光層
21a‧‧‧表面
211‧‧‧除去溝
22‧‧‧分割預定線
24‧‧‧潛盾型通孔
241‧‧‧細孔
242‧‧‧非晶質
30‧‧‧切割膠帶
41‧‧‧夾頭台
422‧‧‧聚光器
422a‧‧‧聚光透鏡
LB‧‧‧雷射光線
P‧‧‧聚光點
X1‧‧‧箭形符號

Claims (2)

  1. 一種光裝置晶圓之加工方法，是將在單結晶基板的表面積層有發光層，並在由形成格子狀的複數條分割預定線所劃分出的複數個區域中形成有光裝置的光裝置晶圓，沿分割預定線分割成一個個光裝置的光裝置晶圓之加工方法，特徵在於，該光裝置晶圓之加工方法包含：開口數設定步驟，以聚集脈衝雷射光線的聚光透鏡的開口數(NA)除以單結晶基板的折射率(N)之值為0.05~0.2的範圍設定聚光透鏡的開口數(NA)；發光層除去步驟，藉由從單結晶基板的背面側將脈衝雷射光線的聚光點定位在發光層附近並沿分割預定線進行照射，以沿分割預定線將發光層除去；潛盾型通孔形成步驟，從實施過該發光層除去步驟的光裝置晶圓的單結晶基板的背面側將脈衝雷射光線的聚光點定位在單結晶基板的表面附近並沿分割預定線進行照射，以從單結晶基板的表面延伸到背面使細孔和防護該細孔的非晶質成長而形成潛盾型通孔；以及分割步驟，對實施過該潛盾型通孔形成步驟的光裝置晶圓賦予外力以將其分割成一個個光裝置；該發光層除去步驟是以比在該潛盾型通孔形成步驟中形成潛盾型通孔的脈衝雷射光線的能量還小的能量且使聚光點重疊的方式照射脈衝雷射光線。
  2. 如請求項1所述的光裝置晶圓之加工方法，其中，在該 發光層除去步驟中將照射的脈衝雷射光線設定成每1脈衝的能量為2μJ~6μJ，並在該潛盾型通孔形成步驟中將照射的脈衝雷射光線設定成每1脈衝的能量為30μJ以上。
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