JP2013041908A

JP2013041908A - 光デバイスウェーハの分割方法

Info

Publication number: JP2013041908A
Application number: JP2011176550A
Authority: JP
Inventors: Jun Young Seo; ジュンヨンソ; Taku Okamura; 卓岡村; kota Fukaya; 幸太深谷
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2011-08-12
Filing date: 2011-08-12
Publication date: 2013-02-28

Abstract

【課題】光デバイスウェーハを個々のチップに分割するにあたり、ウェーハの破損や異形チップが形成されることを低減する。
【解決手段】ウェーハ１０を拡張するために裏面１０ｂに粘着シート３０を貼着してから、裏面研削のために表面１０ａに貼着した保護部材２０を除去する転写作業を先に行った後、粘着シート３０側からウェーハ１０の内部に透過性を有する波長のレーザビームＬを分割予定ライン１１に沿って照射して分割予定ライン１１に沿った改質層１４を形成し、この後、ウェーハ１０に外力を付与して個々のチップ１５に分割する。保護部材２０の除去時には改質層１４が形成されていないため、保護部材２０の除去時に改質層１４を起点としたウェーハ１０破損や異形チップの形成が低減する。
【選択図】図１０

Description

本発明は、多数の光デバイスが形成されている光デバイスウェーハを個々の光デバイスに分割する光デバイスウェーハの分割方法に関する。

サファイアやシリコンカーバイド等からなる基板の表面に、格子状に設定される分割予定ラインによって多数の領域が区画され、それら領域に窒化ガリウム系化合物半導体等からなる光デバイスが形成された光デバイスウェーハは、分割予定ラインに沿って個々の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。

光デバイスウェーハの分割方法としては、ウェーハを裏面研削して所定厚さに薄化した後、透過性を有するレーザビームをウェーハの内部に集光点を合わせた状態で分割予定ラインに沿って照射することにより、ウェーハの内部に分割予定ラインに沿った改質層を形成して分割予定ラインの強度を低下させ、次いで、ウェーハの裏面に貼着した粘着シートを拡張することにより分割予定ラインに外力を与え、改質層を起点として分割するといった方法が知られている（特許文献１）。

特開２０１０−２５１６６１号公報

上記文献によると、ウェーハを分割するにあたっては、分割前のウェーハの表面に保護部材を貼着してから裏面研削を行い、次いでウェーハにレーザビームを照射して内部に改質層を形成し、次いで裏面に粘着シートを貼着してから表面の保護部材を剥離し、この後、粘着シートを拡張するといった工程で行われている。ところが、ウェーハの裏面に粘着シートを貼着してから保護部材を剥離する転写作業において、ウェーハの裏面に粘着シートを貼着する際や保護部材を剥離する際に、ウェーハ内部に形成した改質層を起点としてウェーハが不確定な方向に割れて異形チップが形成されたり、ウェーハが破損したりするという問題が生じる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その主な技術的課題は、光デバイスウェーハを個々のチップに分割するにあたり、ウェーハの破損や異形チップが形成されることを低減することができる光デバイスウェーハの分割方法を提供することにある。

本発明の光デバイスウェーハの分割方法は、表面に形成された交差する複数の分割予定ラインで区画された各領域に光デバイスが形成された光デバイスウェーハを該分割予定ラインに沿って分割する光デバイスウェーハの分割方法であって、光デバイスウェーハの表面に保護部材を配設する表面保護ステップと、該表面保護ステップを実施した後、前記保護部材側を保持手段で保持して光デバイスウェーハの裏面を研削し所定の厚さへと薄化する薄化ステップと、該薄化ステップを実施した後、光デバイスウェーハの裏面側に粘着シートを貼着する粘着シート貼着ステップと、該粘着シート貼着ステップを実施した後、光デバイスウェーハの表面から前記保護部材を除去する保護部材除去ステップと、該保護部材除去ステップを実施した後、前記粘着シート側から光デバイスウェーハに対して透過性を有する波長のレーザビームを前記分割予定ラインに沿って照射して、該分割予定ラインに沿った改質層を形成する改質層形成ステップと、該改質層形成ステップを実施した後、光デバイスウェーハに外力を付与して光デバイスウェーハを前記分割予定ラインに沿って個々のチップへと分割する分割ステップとを備えることを特徴とする。

本発明によれば、光デバイスウェーハの裏面側に粘着シートを貼着する粘着シート貼着ステップを行い、次いで、光デバイスウェーハの表面から保護部材を除去する保護部材除去ステップを行って転写作業を終え、この後、レーザビーム照射によるウェーハ内部への改質層形成を行う。ウェーハに対する保護部材から粘着シートへの貼り替えである転写作業を行った後、ウェーハ内部に改質層を形成するため、転写作業においてウェーハの裏面に粘着シートを貼着する際や保護部材を除去する際に、ウェーハ内部に形成した改質層を起点としてウェーハが不確定な方向に割れて異形チップが形成されたり、ウェーハが破損したりするということが生じにくくなる。また、ウェーハ内部への改質層形成時にはウェーハ裏面側から粘着シートを介してレーザビームを照射するため、レーザビームによってウェーハ表面の光デバイスを損傷させるおそれがない。

本発明では、前記表面保護ステップは、樹脂シート上に紫外線硬化樹脂を介して光デバイスウェーハを載置する載置ステップと、該載置ステップを実施した後、紫外線を照射して光デバイスウェーハを前記樹脂シート上に固定する固定ステップとからなることを特徴とする。

この形態によると、樹脂シートおよび硬化した紫外線硬化樹脂は硬質であることから、薄化ステップでのウェーハ裏面研削時においてウェーハを保持手段に対し動かない状態に保持することができ、裏面研削を適確に行うことができる。また、ウェーハからの保護部材の剥離性やコストの面でも有利である。

本発明によれば、光デバイスウェーハの破損や異形チップが形成されることを低減することができる光デバイスウェーハの分割方法が提供される。

本発明の一実施形態に係る分割方法の工程を示すチャートである。一実施形態の分割方法で個々のチップに分割されるウェーハの（ａ）斜視図、（ｂ）側断面図である。同分割方法の表面保護ステップを示す（ａ）斜視図、（ｂ）側断面図である。表面保護ステップ中の固定ステップを示す側断面図である。表面保護ステップ中の載置ステップにおいて保護部材の片面に紫外線硬化樹脂を塗布する方法の一例として挙げたスピンコート法を示す斜視図である。同分割方法の薄化ステップを示す斜視図である。同分割方法の粘着シート貼着ステップでウェーハの裏面に貼着される粘着シートを示す斜視図である。同分割方法の粘着シート貼着ステップを示す側断面図である。同分割方法の保護部材除去ステップを示す側断面図である。同分割方法の改質層形成ステップを示す（ａ）側断面図、（ｂ）要部断面図である。同分割方法の分割ステップを示す側断面図である。同分割方法のエキスパンドステップを示す側断面図であって、（ａ）拡張前、（ｂ）拡張後を示している。同分割方法のピックアップステップを示す側断面図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図１は、一実施形態に係る光デバイスウェーハの分割方法の工程図であり、図２は、一実施形態で分割される円板状の光デバイスウェーハ１０を示している。

図２の（ａ）、（ｂ）は、それぞれ光デバイスウェーハ１０の斜視図、断面図である。このウェーハ１０は、サファイアやシリコンカーバイド等の基板材料によって厚さが均一に形成された光デバイス用の基板ウェーハであり、厚さは例えば５００〜７００μｍ程度のものである。ウェーハ１０の表面１０ａには格子状の分割予定ライン１１が設定され、この分割予定ライン１１で囲まれた多数の矩形状領域には、窒化ガリウム系化合物半導体等からなる光デバイス１２が形成されている。

本実施形態のウェーハの分割方法は、ウェーハ１０を分割予定ライン１１で区画された各領域に分割して光デバイス１２を有するチップに分割する方法であり、以下の工程順で行われる。

はじめに、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、ウェーハ１０の表面（図３では下面）１０ａに円板状の保護部材２０を配設する（表面保護ステップ）。具体的には、保護部材２０としてＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等からなる樹脂シートを用い、この樹脂シート２０上に紫外線硬化樹脂２１を介してウェーハ１０を載置し（載置ステップ）、次いで、図４に示すように、紫外線照射源４０から紫外線ＵＶを照射することにより紫外線硬化樹脂２１を硬化させてウェーハ１０を樹脂シート２０上に固定する（固定ステップ）。樹脂シート２０が透明である場合には、図４に示すように樹脂シート２０側から紫外線硬化樹脂２１に紫外線ＵＶを照射することができる。紫外線硬化樹脂２１を硬化することができるのであれば、紫外線ＵＶはウェーハ１０の裏面１０ｂ側から照射してもよい。

接着剤として用いられる紫外線硬化樹脂２１は保護部材２０の表面全面に塗布されるが、塗布方法としては、例えば図５に示すように、自転させた保護部材２０（矢印は自転の方向を示す）の表面の中心に供給ノズル２５から紫外線硬化樹脂２１を滴下し、遠心力によって紫外線硬化樹脂２１を表面全面に行き渡らせるスピンコート法により実施することができる。また、シート状の紫外線硬化樹脂２１を用いる場合には保護部材２０の表面に紫外線硬化樹脂２１をローラ等で押圧しながら塗布する方法を採用してもよい。接着剤としては、紫外線硬化樹脂２１の代わりに熱硬化樹脂あるいは熱軟化樹脂を用いることができる。

保護部材２０としてはＰＥＴ等の樹脂の他に、ポリ塩化ビニルやポリオレフィン等の比較的軟質で片面に粘着層が形成されたものを用いることもできるが、後の薄化ステップにおいてウェーハ１０の裏面研削中にウェーハ１０が動くことを防止する観点から、硬質な樹脂シートが好ましい。また、保護部材２０としてシリコンウェーハやガラス基板、セラミックス基板等のハードプレートを用いることも可能だが、後の保護部材除去ステップでのウェーハ１０からの剥離性やコストを考慮すると、ＰＥＴ等の樹脂シート上に紫外線硬化樹脂２１を介してウェーハ１０を固定させる方法が最も好ましい。円板状の保護部材２０は、ウェーハ１０と同程度の直径を有するものが用いられるが、ウェーハ１０よりも直径が大きいものを用いると、図３（ｂ）に示すように紫外線硬化樹脂２１がウェーハ１０の周面まで回り込んで固着するため固定強度が増し、好ましいものとなる。

次に、図６に示すように、ウェーハ１０の表面１０ａに固定された保護部材２０側を円筒状の保持手段５０で保持し、上方に露出するウェーハ１０の裏面１０ｂを研削手段６０で研削してウェーハ１０を所定の厚さ（例えば５０〜１００μｍ程度）へと薄化する（薄化ステップ）。保持手段５０は、多孔質材料によってポーラスに形成された円形状の水平な保持面上に、空気吸引による負圧作用によって被加工物を吸着して保持する一般周知の負圧チャックであり、図示せぬ回転駆動機構により軸回りに回転させられる。

研削手段６０は、鉛直方向に延び、図示せぬモータによって回転駆動されるスピンドルシャフト６１の先端のフランジ６２の下面に円板状の研削工具６３が固定されたもので、保持手段５０の上方に上下動可能に配設される。研削工具６３は、フランジ６２に着脱可能の固定される円盤状の研削ホイール６３ａの下面の外周部に、多数の砥石６３ｂが環状に配列されて固着されたものである。砥石６３ｂはウェーハ１０の材質に応じたものが用いられ、例えば、ダイヤモンドの砥粒をメタルボンドやレジンボンド等の結合剤で固めて成形したダイヤモンド砥石等が用いられる。研削工具６３は、スピンドルシャフト６１と一体に回転駆動される。

薄化ステップでは、保護部材２０を保持手段５０の保持面に合わせ、ウェーハ１０の裏面１０ｂを上方に露出させた状態として、ウェーハ１０を保持面上に同心状に載置し、負圧作用で保持面に吸着して保持する。そして、保持手段５０を所定速度で一方向に回転させた状態から研削手段６０を下降させ、回転する研削工具６３の砥石６３ｂをウェーハ１０の裏面１０ｂに押し付けて、裏面１０ｂ全面を研削する。

研削手段６０でウェーハ１０の裏面１０ｂを研削し、ウェーハ１０が所定の厚さに薄化されたら薄化ステップを終える。そして、研削面であるウェーハ１０の裏面１０ｂに粘着シートを貼着し（粘着シート貼着ステップ）、続いて、ウェーハ１０の表面１０ａから保護部材２０を除去する（保護部材除去ステップ）。すなわち、ウェーハ１０に対し保護部材２０から粘着シートに貼り替える転写作業を行う。

粘着シート貼着ステップでは、図７に示す粘着シート３０をウェーハ１０の裏面１０ｂに貼着する。粘着シート３０は、図８に示すようにポリ塩化ビニルやポリオレフィン等の伸縮性を有する合成樹脂シート等を基材３１とし、その基材３１の片面に樹脂製の粘着層３２が形成されたもので、ここでは、ステンレス板等の剛性を有する金属板からなる環状のフレーム３５の内側に配設され、粘着層３２を介してフレーム３５の片面に貼着されている。この粘着シート３０の粘着層３２に、図８に示すように研削されたウェーハ１０が裏面１０ｂ側を合わせてフレーム３５と同心状に貼着される。この場合、フレーム３５はウェーハ１０よりも厚いものが用いられる。ウェーハ１０は、フレーム３５および粘着シート３０を介してハンドリングされる。

フレーム３５付きの粘着シート３０をウェーハ１０の裏面１０ｂ側に貼着したら、次いで、図９に示すように、ウェーハ１０の表面１０ａから保護部材２０を紫外線硬化樹脂２１ごと剥離して除去する保護部材除去ステップを行い、転写作業を終える。保護部材２０をウェーハ１０の表面１０ａから剥離させるには、紫外線硬化樹脂２１をガラス転移点まで加熱すると容易である。また、紫外線硬化樹脂２１が膨潤性を有する場合には、例えば純水に含浸させて剥離する。

ウェーハ１０に対する転写作業を終えたら、次いで図１０に示すように、保持テーブル７０上に保持したウェーハ１０の内部に透過性を有する波長のレーザビームＬを粘着シート３０側から分割予定ライン１１に沿って照射して、分割予定ライン１１に沿った改質層１４をウェーハ１０の内部に形成する（改質層形成ステップ）。

保持テーブル７０上には、粘着シート３０が貼着されていない側の面を合わせてフレーム３５が載置され、ウェーハ１０が下側に、粘着シート３０が上側に配される。また、保持テーブル７０上には、ウェーハ１０を囲んで粘着シート３０を下側から支持する環状の治具７１が配設される。治具７１はフレーム３５と同等の厚さを有し、この治具７１で粘着シート３０が支持されることによりウェーハ１０は水平に保持される。レーザビームＬは、保持テーブル７０の上方に配設されるレーザビーム照射手段７５から、粘着シート３０を透過し、さらにウェーハ１０の裏面１０ｂを透過してウェーハ１０の内部に照射される。

レーザビームＬは、集光点がウェーハ１０の内部に合わせられ、レーザビーム照射手段７５と保持テーブル７０とを水平方向に相対移動させることで分割予定ライン１１に沿って照射され、これによりウェーハ１０の内部に分割予定ライン１１に沿った改質層１４が形成される。改質層１４が形成された分割予定ライン１１は、ウェーハ１０内の他の部分よりも強度が低下したものとなる。

レーザビームＬの照射により全ての分割予定ライン１１に沿ってウェーハ１０の内部に改質層１４が形成されたら、次いで、ウェーハ１０に外力を付与し、ウェーハ１０を分割予定ライン１１に沿って分割する（分割ステップ）。

分割ステップは、図１１に示すように、環状の分割テーブル８０上に、ウェーハ１０の表面１０ａ側を上方に露出した状態でフレーム３５を載置し、フレーム３５を可動クランプ８１で上から押さえ保持する。そして、ウェーハ１０の下方から粘着シート３０を介して突上げバー８２の先端を分割予定ライン１１に当てて突上げバー８２を上方に移動させ、ウェーハ１０に外力として曲げ応力を付与する。これによりウェーハ１０は、改質層１４を起点として分割予定ライン１１に沿って割断される。突上げバー８２を移動させながら全ての分割予定ライン１１に沿って突上げバー８２をウェーハ１０に対し下方から押し当て、ウェーハ１０を分割予定ライン１１で区画された各領域、すなわち光デバイス１２を有するチップ１５に分割する。分割された各チップ１５は粘着シート３０に貼り付いており、見かけ上はウェーハ１０の形態が保持される。

分割ステップ後は、図１２に示すエキスパンド装置９０を用いて粘着シート３０を拡張してチップ１５間に隙間を確保し（エキスパンドステップ）、次いで図１３に示すように粘着シート３０からチップ１５を１つ１つピックアップする（ピックアップステップ）。

エキスパンド装置９０は、ウェーハ１０が載置される円筒状の載置ドラム９１の周囲に、環状の保持テーブル９２が載置ドラム９１と同心状に配設され、保持テーブル９２にはフレーム３５を上から押さえて保持する可動クランプ９３が複数設けられたもので、保持テーブル９２は、複数のエアシリンダ９４によって昇降可能に支持されている。

図１３に示すように、載置ドラム９１の上方には、チップ１５を粘着シート３０から剥離してピックアップするピックアップ手段９５が配設されている。ピックアップ手段９５は昇降可能で、下降して先端にチップ１５を負圧作用で吸着し、上昇することによりチップ１５を粘着シート３０から剥離するものである。

エキスパンドステップでは、図１２（ａ）に示すように、エキスパンド装置９０の載置ドラム９１上に粘着シート３０を介してウェーハ１０を載置して表面１０ａが露出する状態とするとともに、上昇させた保持テーブル９２上にフレーム３５を載置して可動クランプ９３によりフレーム３５を上から押さえ保持して、ウェーハ１０をエキスパンド装置９０にセットする。このセット状態で粘着シート３０は水平にされ、続いて、図１２（ｂ）に示すようにエアシリンダ９４により保持テーブル９２を下降させる。すると保持テーブル９２上の粘着シート３０が放射方向に拡張され、粘着シート３０上に貼着されている各チップ１５が離れて間に隙間が形成される。

エキスパンドステップを終えたら、図１３に示すようにピックアップ手段９５によってチップ１５を１つ１つ粘着シート３０から剥離してピックアップする。

以上が本実施形態の分割方法であり、本実施形態によれば、ウェーハ１０の裏面１０ｂ側に粘着シート３０を貼着する粘着シート貼着ステップを行い、次いで、ウェーハ１０の表面１０ａから保護部材２０を除去する保護部材除去ステップを行って転写作業を終え、この後、レーザビームＬの照射によってウェーハ１０の内部に改質層１４を形成している。このように転写作業を行った後にウェーハ１０の内部に改質層１４を形成することにより、転写作業における保護部材２０を除去する際に、ウェーハ１０の内部に形成した改質層１４を起点としてウェーハ１０が不確定な方向に割れて異形チップが形成されたり、ウェーハ１０が破損したりするという問題が生じにくくなる。

また、ウェーハ１０の内部に改質層１４を形成する際にはウェーハ１０の裏面１０ｂ側から粘着シート３０を介してレーザビームＬを照射するため、レーザビームＬによってウェーハ１０の表面１０ａに形成されている光デバイス１２を損傷させるおそれがないといった利点もある。

また、はじめの表面保護ステップにおいて、ウェーハ１０の表面１０ａに紫外線硬化樹脂２１を介して樹脂シート２０を貼着することにより、樹脂シート２０および硬化した紫外線硬化樹脂２１は硬質であることから、薄化ステップでのウェーハ１０の裏面研削時においてウェーハ１０を保持手段５０上で動かない状態に保持することができ、裏面研削を適確に行うことができる。また、上述したように、ウェーハ１０からの保護部材の剥離性やコストの面でも有利である。

１０…光デバイスウェーハ
１０ａ…ウェーハの表面
１０ｂ…ウェーハの裏面
１１…分割予定ライン
１２…光デバイス
１４…改質層
１５…チップ
２０…保護部材（樹脂シート）
２１…紫外線硬化樹脂
３０…粘着シート
５０…保持手段
Ｌ…レーザビーム
ＵＶ…紫外線

Claims

表面に形成された交差する複数の分割予定ラインで区画された各領域に光デバイスが形成された光デバイスウェーハを該分割予定ラインに沿って分割する光デバイスウェーハの分割方法であって、
光デバイスウェーハの表面に保護部材を配設する表面保護ステップと、
該表面保護ステップを実施した後、前記保護部材側を保持手段で保持して光デバイスウェーハの裏面を研削し所定の厚さへと薄化する薄化ステップと、
該薄化ステップを実施した後、光デバイスウェーハの裏面側に粘着シートを貼着する粘着シート貼着ステップと、
該粘着シート貼着ステップを実施した後、光デバイスウェーハの表面から前記保護部材を除去する保護部材除去ステップと、
該保護部材除去ステップを実施した後、前記粘着シート側から光デバイスウェーハに対して透過性を有する波長のレーザビームを前記分割予定ラインに沿って照射して、該分割予定ラインに沿った改質層を形成する改質層形成ステップと、
該改質層形成ステップを実施した後、光デバイスウェーハに外力を付与して光デバイスウェーハを前記分割予定ラインに沿って個々のチップへと分割する分割ステップと、
を備えることを特徴とする光デバイスウェーハの分割方法。
前記表面保護ステップは、樹脂シート上に紫外線硬化樹脂を介して光デバイスウェーハを載置する載置ステップと、
該載置ステップを実施した後、紫外線を照射して光デバイスウェーハを前記樹脂シート上に固定する固定ステップと、
からなることを特徴とする請求項１に記載の光デバイスウェーハの分割方法。