TW201828345A - 光裝置晶圓的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本發明的課題是即使為摩式硬度高的基板，也可在分割後的裝置晶片形成傾斜面。 　　其解決手段為一種沿著分割預定線來將光裝置晶圓(W)分割成各個的裝置晶片(C)之光裝置晶圓的加工方法，包含：對於晶圓基板照射吸收性波長的雷射光線，在光裝置晶圓的背面沿著分割預定線來形成雷射加工溝(12)之步驟，及以V刀刃(33)沿著雷射加工溝在背面形成V溝(13)，使龜裂從雷射加工溝伸展至下方而將光裝置晶圓分割成裝置晶片之步驟，雷射加工溝為形成比V刀刃的切入深度更淺。

Description

光裝置晶圓的加工方法
[0001] 本發明是有關沿著分割預定線來分割光裝置晶圓之光裝置晶圓的加工方法。
[0002] 功率裝置或LED(Light Emitting Diode)、LD(Laser Diode)等的光裝置是將以SiC、GaN等的六方晶單結晶作為素材的機能層層疊於晶圓的表面，以格子狀的分割預定線來區劃此機能層而形成。作為如此分割光裝置晶圓的方法，有對於晶圓沿著分割預定線來照射吸收性波長的脈衝雷射光線，藉此形成成為破斷的起點之雷射加工溝，沿著雷射加工溝來賦予外力，藉此分割光裝置晶圓之方法被提案(例如參照專利文獻1)。 [先前技術文獻] [專利文獻] 　　[0003] [專利文獻1]日本特開平10-305420號公報
(發明所欲解決的課題) 　　[0004] 可是，有想要更提升分割後的光裝置(裝置晶片)的亮度，而在光裝置的背面側形成傾斜面，形成大略梯形的晶片形狀之期望。此情況，沿著分割預定線在光裝置晶圓的背面側以V刀刃來形成V溝，但光裝置晶圓的基板大多是摩式硬度高的材質，在V刀刃之切削加工中，龜裂會進入分割後的光裝置的側面而品質惡化。並且，在雷射加工中，無法在光裝置晶圓形成V溝，難以在分割後的光裝置形成傾斜面。 　　[0005] 本發明是有鑑於上述的點而研發者，以提供一種即使為摩式硬度高的基板，也可在分割後的光裝置形成傾斜面之光裝置晶圓的加工方法為目的之一。 (用以解決課題的手段) 　　[0006] 本發明之一形態的光裝置晶圓的加工方法，係沿著被形成於表面的分割預定線來將光裝置晶圓分割成各個的光裝置之光裝置晶圓的加工方法，其特徵為包含： 　　雷射加工溝形成步驟，其係沿著該分割預定線來照射對於晶圓基板具有吸收性的波長的雷射光線，在該光裝置晶圓沿著該分割預定線來形成雷射加工溝；及 　　V溝分割步驟，其係在實施該雷射加工溝形成步驟之後，以前端為V形狀的切削刀刃，沿著該雷射加工溝來形成V溝，且一面藉由該切削刀刃來除去該雷射加工溝，一面以切削動作來使龜裂從該雷射加工溝伸展，而分割成各個的光裝置， 　　該雷射加工溝，係以比以該前端為V形狀的切削刀刃所切入的深度更淺的深度所形成。 　　[0007] 本發明的其他的一形態的光裝置晶圓的加工方法，係沿著被形成於表面的分割預定線來將光裝置晶圓分割成各個的光裝置之光裝置晶圓的加工方法，其特徵為包含： 　　雷射加工溝形成步驟，其係沿著該分割預定線來照射對於晶圓基板具有吸收性的波長的雷射光線，在該光裝置晶圓沿著該分割預定線來形成雷射加工溝； 　　V溝形成步驟，其係在實施該雷射加工溝形成步驟之後，以前端為V形狀的切削刀刃，沿著該雷射加工溝來形成V溝，且藉由該切削刀刃來除去該雷射加工溝；及 　　分割步驟，其係在實施該V溝形成步驟之後，沿著該V溝來賦予外力而分割成各個的光裝置， 　　該雷射加工溝，係以比以該前端為V形狀的切削刀刃所切入的深度更淺的深度所形成。 　　[0008] 若根據該等的構成，則在雷射加工溝沿著強度降低的分割預定線，以切削刀刃在光裝置晶圓形成V溝。此時，切削刀刃之V溝形成時的加工負荷會沿著雷射加工溝來作用，因此多餘的負荷不易施加於V溝的側面，可抑制分割後的光裝置的側面的龜裂(crack)的發生。並且，藉由被形成於晶圓基板的V溝，在分割後的光裝置形成有傾斜面，光裝置的光的取出量會增加，亮度會被提升。 　　[0009] 在本發明之一形態的光裝置晶圓的加工方法中，在該雷射加工溝形成步驟中，在以該前端為V形狀的切削刀刃所除去的領域內，沿著該分割預定線來形成複數的雷射加工溝，而減少以該前端為V形狀的切削刀刃所切削時的除去量。 [發明的效果] 　　[0010] 若根據本發明，則由於對於晶圓基板沿著分割預定線來形成雷射加工溝，沿著雷射加工溝以切削刀刃來形成V溝，因此即使為摩式硬度高的基板，也可在分割後的裝置晶片形成傾斜面。
[0012] 以下，參照附圖來說明有關本實施形態的光裝置晶圓的加工方法。圖1是光裝置晶圓的剖面圖。圖2是裝置晶片的剖面圖。另外，以下的實施形態終究是表示其一例，並非限於以下的內容。 　　[0013] 如圖1所示般，光裝置晶圓W是例如GaN晶圓，在藍寶石等的晶圓基板10藉由磊晶成長來形成GaN系的發光層11。光裝置晶圓W的發光層11是藉由格子狀的分割預定線來區劃，藉由發光層11被區劃，形成LED等的光裝置。並且，在光裝置晶圓W的表面15貼附保持膠帶T，在保持膠帶T的周圍貼附環框架F。如此，光裝置晶圓W是經由保持膠帶T來被環框架F支撐的狀態下搬送。 　　[0014] 可是，如圖2A所示般，期望在光裝置晶圓W的分割後的裝置晶片C(光裝置)的背面16側形成傾斜面17，使裝置晶片C的亮度提升。若來自發光層11的光線對於裝置晶片C的外面以比臨界角度θc更大的角度θ1來射入，則全反射，若以比臨界角度θc更小的角度θ2來射入，則透過。因此，藉由在裝置晶片C的背面16側形成傾斜面17，在裝置晶片C內的光線的全反射的重複會藉由傾斜面17來阻礙，光線會從裝置晶片C射出，光的取出效率會被提升。 　　[0015] 另一方面，如圖2B所示般，若在光裝置晶圓W的分割後的裝置晶片C的背面16側未形成有傾斜面，則來自發光層11的一部分的光線難以從裝置晶片C內射出至外部。更詳細，在裝置晶片C的側面18及背面16的各者，光線的入射角度θ3、θ4比臨界角度θc更大，會有在裝置晶片C內全反射被重複的期間消光的情況。如此，若裝置晶片C被形成長方體狀，則在裝置晶片C內一部分的光線的反射角度會被保存，光的取出效率會降低。 　　[0016] 為了在裝置晶片C的背面16側形成傾斜面17，而需要利用前端為V形狀的切削刀刃(以下稱為V刀刃33(參照圖3B))，在光裝置晶圓W的背面16側形成V溝。然而，晶圓基板10是以藍寶石等的摩式硬度高的基板所形成，因此在V刀刃33的切削時會有藉由加工負荷而龜裂對於晶圓基板10不規則地伸展的問題。並且，在晶圓基板10形成V溝時，V刀刃33的消耗會激烈，前端形狀會崩潰。 　　[0017] 於是，在本實施形態的光裝置晶圓W的加工方法中，對於光裝置晶圓W沿著分割預定線來形成雷射加工溝12(參照圖3A)，沿著雷射加工溝12以V刀刃33來形成V溝13(參照圖3B)。藉此，在雷射加工溝12沿著分割預定線，光裝置晶圓W的強度會降低，且形成加工負荷所作用的裂縫。在藉由V刀刃33的V溝形成時，加工負荷會沿著雷射加工溝12來作用，因此龜裂不會殘留於分割後的裝置晶片C，且光裝置晶圓W的被削性會提升，可抑制V刀刃33的激烈的消耗。 　　[0018] 以下，參照圖3來說明有關第1實施形態的光裝置晶圓的加工方法。圖3是第1實施形態的光裝置晶圓的加工方法的說明圖。圖3A是表示雷射加工溝形成步驟，圖3B及圖3C是表示V溝分割步驟的各個一例的圖。 　　[0019] 如圖3A所示般，首先實施雷射加工溝形成步驟。雷射加工溝形成步驟是在雷射加工裝置(未圖示)的吸盤平台21上經由保持膠帶T來保持光裝置晶圓W，光裝置晶圓W的周圍的環框架F會被夾緊部22保持。並且，加工頭23的射出口會被定位於光裝置晶圓W的分割預定線的正上方，從加工頭23朝向光裝置晶圓W的背面16照射雷射光線。雷射光線是被調整成對於晶圓基板10具有吸收性的波長。 　　[0020] 然後，一邊雷射光線的集光點會被調整，一邊加工頭23會對於光裝置晶圓W相對移動，藉此沿著分割預定線在光裝置晶圓W的背面16形成雷射加工溝12。藉由重複此加工進給，沿著全部的分割預定線來照射雷射光線至光裝置晶圓W，雷射加工溝12會被格子狀地形成於光裝置晶圓W的背面16。藉此，雷射加工溝12的周邊的強度會降低，且在後段的V溝形成時形成有使V刀刃33(參照圖3B)的加工負荷集中的裂縫。 　　[0021] 此情況，雷射光線的輸出是不僅對於光裝置晶圓W形成雷射加工溝12，還被調整成將雷射加工溝12的周邊部分改質般的強度。亦即，雷射光線的輸出是被調整成比為了形成雷射加工溝12所必要的輸出更強。並且，雷射加工溝12是被形成比以V刀刃33所切入的深度更淺的深度(圖3C參照)。另外，在雷射加工溝形成步驟中，為了防止碎片附著至光裝置晶圓W的背面16，亦可形成水溶性的保護膜(未圖示)。 　　[0022] 另外，所謂燒蝕是一旦雷射光線的照射強度形成預定的加工臨界值以上，則在固體表面被變換成電子、熱性、光學性及力學性的能量，其結果，中性原子、分子、正負的離子、自由基、集合體、電子、光會被爆發性地放出，在固體表面形成有放出痕跡的現象。並且，保護膜是在燒蝕加工時可由飛散的碎片來保護光裝置晶圓W的水溶性樹脂即可，例如使用PVA(Poly Vinyl Alcohol)、PEG(Poly Ethylene Glycol)、PEO(Poly Ethylene Oxide)等。 　　[0023] 如圖3B所示般，在實施雷射加工溝形成步驟之後，實施V溝分割步驟。在V溝分割步驟中，在切削裝置(未圖示)的吸盤平台31上經由保持膠帶T來保持光裝置晶圓W，光裝置晶圓W的周圍的環框架F會被夾緊部32所保持。並且，在吸盤平台31的徑方向外側，V刀刃33會對於雷射加工溝12(分割預定線)對位。V刀刃33是以結合劑來固定鑽石研磨顆粒等，前端會被形成V形狀的圓板狀，被安裝於主軸(未圖示)的前端。 　　[0024] 然後，在光裝置晶圓W的徑方向外側，V刀刃33會從光裝置晶圓W的背面下降至厚度方向途中的深度，相對於此V刀刃33，光裝置晶圓W會被切削進給於水平方向。藉此，光裝置晶圓W會被半切，沿著雷射加工溝12在光裝置晶圓W的背面16形成V溝13。藉由V溝13，雷射加工溝12會被除去，且藉由V刀刃33的加工負荷來使龜裂14從雷射加工溝12朝向下方伸展，光裝置晶圓W會被分割成各個的裝置晶片C。 　　[0025] 此情況，由於V刀刃33的加工負荷容易集中於雷射加工溝12，因此多餘的加工負荷不易作用於V溝13的側面。所以，雷射加工溝12會成為起點，龜裂14伸展至下方，可抑制在V溝13的側面產生龜裂。又，由於雷射光線的輸出會被調整成強，因此雷射加工溝12的周邊的強度會降低，被削性會被提升。所以，即使是如藍寶石般摩式硬度高的晶圓基板10，也可一面抑制V刀刃33的消耗，一面形成V溝13。 　　[0026] 藉由重複如此的切削動作，光裝置晶圓W會沿著雷射加工溝12(分割預定線)來分割成各個的裝置晶片C。藉此，光裝置晶圓W的V溝13會形成分割後的裝置晶片C的傾斜面17，光的取出效率會被提升，對於裝置晶片C之龜裂14的發生會被抑制，裝置晶片C的品質會被提升。而且，藉由V刀刃33的加工負荷來分割光裝置晶圓W，因此可同時實施V溝13的形成加工及光裝置晶圓W的分割加工來使作業效率提升。 　　[0027] 又，如圖3C所示般，雷射加工溝12會被形成比V刀刃33的切入深度更淺。雖在雷射加工溝12的壁面有燒蝕加工時的溶融物等附著，但藉由V刀刃33之V溝形成，雷射加工溝12會被完全除去。因此，在裝置晶片C的側面無溶融物殘留，可抑制溶融物所造成裝置晶片C(圖3B參照)的亮度的降低。另外，亦可在雷射加工溝12的溶融物不影響裝置晶片C的亮度降低的範圍，雷射加工溝12被形成比V刀刃33的切入深度更深。 　　[0028] 如以上般，若根據第1實施形態的光裝置晶圓W的加工方法，則在雷射加工溝12沿著強度降低的分割預定線，以V刀刃33在光裝置晶圓W形成V溝13，同時光裝置晶圓W會被分割。此時，V刀刃33之V溝形成時的加工負荷會沿著雷射加工溝12來作用，因此多餘的負荷不易施加於V溝13的側面，可抑制分割後的裝置晶片C的側面的龜裂的發生。並且，藉由被形成於光裝置晶圓W的V溝13，在分割後的裝置晶片C形成有傾斜面17，裝置晶片C的光的取出量會增加，亮度會被提升。 　　[0029] 接著，參照圖4來說明有關第2實施形態的光裝置晶圓的加工方法。圖4是第2實施形態的光裝置晶圓的加工方法的說明圖。圖4A是表示雷射加工溝形成步驟，圖4B是表示V溝形成步驟，圖4C是表示分割步驟的各個一例的圖。另外，第2實施形態是個別進行對於光裝置晶圓的V溝形成及光裝置晶圓的分割的點，與第1實施形態不同。因此，在第2實施形態中，有關與第1實施形態同樣的構成是省略極力說明。 　　[0030] 如圖4A所示般，首先實施雷射加工溝形成步驟。在雷射加工溝形成步驟中，對於吸盤平台21上的光裝置晶圓W，從加工頭23照射雷射光線，在光裝置晶圓W的背面16形成沿著分割預定線的雷射加工溝12。藉此，雷射加工溝12的周邊的強度會降低，且在後段的V溝形成時形成有使V刀刃33(參照圖4B)的加工負荷集中的裂縫。此時，與第1實施形態同樣，雷射光線的輸出是被調整成比為了形成雷射加工溝12所必要的輸出更強。 　　[0031] 如圖4B所示般，在實施雷射加工溝形成步驟之後，實施V溝形成步驟。在V溝形成步驟中，藉由V刀刃33對於吸盤平台31上的光裝置晶圓W切削進給，在光裝置晶圓W的背面16形成有沿著雷射加工溝12(分割預定線)的V溝13。藉此，V刀刃33的加工負荷會集中於雷射加工溝12，因此多餘的加工負荷不易施加於V溝13的側面，難發生龜裂14。並且，雷射加工溝12的周邊的強度會降低，光裝置晶圓W的被削性會提升，可抑制刀刃33的消耗。 　　[0032] 又，由於雷射加工溝12被形成比V刀刃33的切入深度更淺，因此藉由V溝13，雷射加工溝12會被除去。藉此，雷射加工溝12的壁面的溶融物會藉由V刀刃33來完全被除去，因此在光裝置晶圓W的分割後的裝置晶片C(參照圖2A)不會有溶融物殘留，亮度會被提升。另外，在V溝形成步驟中，與第1實施形態同樣，亦可藉由V刀刃33的加工負荷，龜裂從一部分的雷射加工溝12伸展至下方，或亦可藉由龜裂的伸展，沿著一部分的分割預定線來分割。 　　[0033] 如圖4C所示般，在實施V溝形成步驟之後，實施分割步驟。在分割步驟中，在破碎裝置(未圖示)的一對的支撐台41，光裝置晶圓W會以形成V溝13的背面16為下被載置，光裝置晶圓W的周圍的環框架F會被保持平台42的四方的夾緊部43所保持。一對的支撐台41是延伸於一方向(與紙面垂直方向)，在一對的支撐台41之間是配置有攝像手段44。藉由此攝像手段44，從一對的支撐台41之間攝取光裝置晶圓W的背面16的V溝13。 　　[0034] 在一對的支撐台41的上方是沿著支撐台41的延伸方向來設有推壓刃45，根據攝像手段44的攝像結果來將推壓刃45定位於光裝置晶圓W的V溝13。然後，推壓刃45會下降，隔著保持膠帶T來推壓光裝置晶圓W，藉此沿著V溝13來賦予外力而破斷光裝置晶圓W。一旦光裝置晶圓W沿著一條的V溝13而破斷，則推壓刃45會被對位於鄰接的V溝13而破斷。藉由重複此破斷動作，光裝置晶圓W會被分割成各個的裝置晶片C(參照圖2A)。 　　[0035] 藉此，光裝置晶圓W的V溝13會形成分割後的裝置晶片C的傾斜面17(參照圖2A)，光的取出效率會被提升。又，由於在V溝13的形成時可抑制龜裂的發生，因此裝置晶片C的品質會被提升。另外，分割工程是只要可沿著V溝13來賦予外力而將光裝置晶圓W分割成各個的裝置晶片C即可，例如亦可藉由膠帶擴張等來分割光裝置晶圓W。又，由於以分割專用的裝置來分割光裝置晶圓W，因此可良好且確實地分割光裝置晶圓W。 　　[0036] 如以上般，若根據第2實施形態的光裝置晶圓W的加工方法，則與第1實施形態同樣，可抑制分割後的裝置晶片C的側面的龜裂來使品質提升。並且，藉由被形成於光裝置晶圓W的V溝13，在分割後的裝置晶片C形成有傾斜面17，裝置晶片C的光的取出量會增加，亮度會被提升。 　　[0037] 另外，上述的第1、第2實施形態為：在雷射加工溝形成步驟中，沿著分割預定線來形成1條的雷射加工溝之構成，但並非限於此構成。如圖5所示般，在雷射加工溝形成步驟中，亦可在以V刀刃33所除去的領域R內，沿著分割預定線來形成複數的雷射加工溝12，減少以V刀刃33切削時的光裝置晶圓W的除去量。藉此，藉由複數的雷射加工溝12，光裝置晶圓W的被削性會更提升，可取得V刀刃33的形狀維持的延長壽命效果。 　　[0038] 又，上述的第1、第2實施形態的雷射加工溝形成步驟為：對於光裝置晶圓連續形成雷射加工溝的構成，但並非限於此構成。在雷射加工溝形成步驟中，亦可對於光裝置晶圓斷續地形成雷射加工溝。 　　[0039] 又，上述的第1、第2實施形態為：以雷射加工溝形成步驟，在光裝置晶圓的背面形成雷射加工溝，以V溝分割步驟，在光裝置晶圓的背面沿著雷射加工溝來形成V溝之構成，但並非限於此構成。亦可以雷射加工溝形成步驟，在光裝置晶圓的表面(發光層側)形成雷射加工溝，以V溝分割步驟，在光裝置晶圓的表面沿著雷射加工溝來形成V溝。 　　[0040] 又，上述的第1、第2實施形態為：在藍寶石基板上形成有GaN系的發光層，作為光裝置晶圓之構成，但並非限於此構成。光裝置晶圓是亦可在碳化矽基板或矽基板等的其他的基板上層疊有對應於發光色的各種的素材。 　　[0041] 又，雖說明了本實施形態及變形例，但亦可將上述各實施形態及變形例予以全體或部分地組合，作為本發明的其他的實施形態。 　　[0042] 又，本發明的實施形態並非是限於上述的各實施形態者，亦可在不脫離本發明的技術思想的主旨範圍內實施各種的變更、置換、變形。而且，藉由技術的進歩或衍生的別的技術，若能以別的做法實現本發明的技術思想，則亦可利用該方法來實施。因此，申請專利範圍是涵蓋本發明的技術思想的範圍內所含的全部實施形態。 　　[0043] 又，本實施形態是說明有關將本發明適用於光裝置晶圓的分割方法之構成，但亦可適用於在分割後的晶片形成傾斜面之其他的基板的加工方法。 [產業上的利用可能性] 　　[0044] 如以上說明般，本發明是具有即使為摩式硬度高的基板，也可在分割後的光裝置形成傾斜面之效果，特別是在藍寶石基板上形成GaN系的發光層之光裝置晶圓的加工方法有用。
[0045]
10‧‧‧晶圓基板
12‧‧‧雷射加工溝
13‧‧‧V溝
14‧‧‧龜裂(龜裂)
15‧‧‧光裝置晶圓的表面
16‧‧‧光裝置晶圓的背面
33‧‧‧V刀刃(切削刀刃)
C‧‧‧裝置晶片(光裝置)
W‧‧‧光裝置晶圓
[0011] 　　圖1是光裝置晶圓的剖面圖。 　　圖2是裝置晶片的剖面圖。 　　圖3是第1實施形態的光裝置晶圓的加工方法的說明圖。 　　圖4是第2實施形態的光裝置晶圓的加工方法的說明圖。 　　圖5是雷射加工溝形成步驟的變形例的說明圖。

Claims (3)

  1. 一種光裝置晶圓的加工方法，係沿著被形成於表面的分割預定線來將光裝置晶圓分割成各個的光裝置之光裝置晶圓的加工方法，其特徵為包含： 　　雷射加工溝形成步驟，其係沿著該分割預定線來照射對於晶圓基板具有吸收性的波長的雷射光線，在該光裝置晶圓沿著該分割預定線來形成雷射加工溝；及 　　V溝分割步驟，其係在實施該雷射加工溝形成步驟之後，以前端為V形狀的切削刀刃，沿著該雷射加工溝來形成V溝，且一面藉由該切削刀刃來除去該雷射加工溝，一面以切削動作來使龜裂從該雷射加工溝伸展，而分割成各個的光裝置， 　　該雷射加工溝，係以比以該前端為V形狀的切削刀刃所切入的深度更淺的深度所形成。
  2. 一種光裝置晶圓的加工方法，係沿著被形成於表面的分割預定線來將光裝置晶圓分割成各個的光裝置之光裝置晶圓的加工方法，其特徵為包含： 　　雷射加工溝形成步驟，其係沿著該分割預定線來照射對於晶圓基板具有吸收性的波長的雷射光線，在該光裝置晶圓沿著該分割預定線來形成雷射加工溝； 　　V溝形成步驟，其係在實施該雷射加工溝形成步驟之後，以前端為V形狀的切削刀刃，沿著該雷射加工溝來形成V溝，且藉由該切削刀刃來除去該雷射加工溝；及 　　分割步驟，其係在實施該V溝形成步驟之後，沿著該V溝來賦予外力而分割成各個的光裝置， 　　該雷射加工溝，係以比以該前端為V形狀的切削刀刃所切入的深度更淺的深度所形成。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之光裝置晶圓的加工方法，其中，在該雷射加工溝形成步驟中，在以該前端為V形狀的切削刀刃所除去的領域內，沿著該分割預定線來形成複數的雷射加工溝，而減少以該前端為V形狀的切削刀刃所切削時的除去量。
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