JP6062315B2 - ウエーハの加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、表面に複数のデバイスが形成されたウエーハを、該デバイスを区画する複数の分割予定ラインに沿って分割するウエーハの加工方法に関する。

当業者には周知の如く、半導体デバイス製造工程においては、シリコン等の基板の表面に絶縁膜と機能膜が積層された機能層によって複数のＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスをマトリックス状に形成した半導体ウエーハが形成される。このように形成された半導体ウエーハは上記デバイスが分割予定ラインによって区画されており、この分割予定ラインに沿って分割することによって個々の半導体デバイスを製造している。

また、光デバイス製造工程においては、サファイア基板や炭化珪素基板の表面にn型窒化物半導体層およびp型窒化物半導体層からなる光デバイス層が積層され格子状に形成された複数の分割予定ラインによって区画された複数の領域に発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスを形成して光デバイスウエーハを構成する。そして、光デバイスウエーハを分割予定ラインに沿って切断することにより光デバイスが形成された領域を分割して個々の光デバイスを製造している。

上述した半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のウエーハを分割する方法として、ウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を用い、分割すべき領域の内部に集光点を合わせてパルスレーザー光線を照射するレーザー加工方法も試みられている。このレーザー加工方法を用いた分割方法は、ウエーハの一方の面側から内部に集光点を合わせてウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を照射し、ウエーハの内部に分割予定ラインに沿って改質層を連続的に形成し、この改質層が形成されることによって強度が低下した分割予定ラインに沿って外力を加えることにより、ウエーハを分割する技術である（例えば、特許文献１参照）。

ウエーハの内部に改質層を形成するレーザー加工方法においては、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を使用するため、ウエーハがシリコンで形成されている場合は波長が１０６４nmのレーザー光線が使用され、ウエーハがサファイアで形成されている場合は波長が１０６４nmまたは５３２nmのレーザー光線が使用される。

また、ウエーハの内部に分割予定ラインに沿って改質層を形成する場合、レーザー光線の直線偏光の偏光面を分割予定ラインに対して直交する方向に位置付けてレーザー光線を照射すると良好な改質層を形成できることが判っている。従って、サファイア基板の表面に発光層が積層され格子状に形成された複数の分割予定ラインによって区画された複数の領域に光デバイスが形成された光デバイスウエーハの裏面側から、内部にレーザー光線の集光点を位置付けて分割予定ラインに沿って照射することにより、光デバイスウエーハの内部に分割予定ラインに沿って良好な改質層を形成することができる。

特許第３４０８８０５号公報

而して、上述したウエーハの内部に分割予定ラインに沿って改質層を形成する方法においては、改質層の形成に寄与しなかったレーザー光線が発光層側に抜け光となって分割予定ラインの両側に抜けるため、発光層にダメージが生じて光デバイスの品質を低下させるという問題がある。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、光デバイスの品質を低下させることなくウエーハを個々の光デバイスに分割することができるウエーハの加工方法を提供することにある。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、基板の表面に発光層が積層され格子状に形成された複数の分割予定ラインによって区画された複数の領域に光デバイスが形成されたウエーハを、分割予定ラインに沿って個々の光デバイスに分割するウエーハの加工方法であって、
基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線を基板の裏面側から内部に集光点を位置付け分割予定ラインに沿って照射し、基板の内部に分割予定ラインに沿って改質層を形成する改質層形成工程と、
該改質層形成工程が実施されたウエーハに外力を付与し、ウエーハを改質層が形成された分割予定ラインに沿って破断し、個々の光デバイスに分割するウエーハ分割工程と、を含み、
該改質層形成工程は、レーザー光線の直線偏光の偏光面を分割予定ラインに対して直交する方向に位置付け、レーザー光線を集光する集光器の集光レンズの光軸に対して分割予定ラインと直交する方向にレーザー光線の光軸をずらすとともに、レーザー光線の集光レンズによる集光点位置をレーザー光線の光軸をずらした方向と同じ方向にずらし、改質層の形成に寄与しなかった光が抜け光となって発光層側に抜ける光の強度が分割予定ラインの領域で強く光デバイスの領域で弱くなるように調整される、
ことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。

本発明によるウエーハの加工方法においては、基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線を基板の裏面側から内部に集光点を位置付け分割予定ラインに沿って照射し、基板の内部に分割予定ラインに沿って改質層を形成する改質層形成工程は、レーザー光線の直線偏光の偏光面を分割予定ラインに対して直交する方向に位置付け、レーザー光線を集光する集光器の集光レンズの光軸に対して分割予定ラインと直交する方向にレーザー光線の光軸をずらすとともに、レーザー光線の集光レンズによる集光点位置をレーザー光線の光軸をずらした方向と同じ方向にずらし、改質層の形成に寄与しなかった光が抜け光となって発光層側に抜ける光の強度が分割予定ラインの領域で強く光デバイスの領域で弱くなるように調整されるので、光デバイスの領域に作用する抜け光は光強度が弱い抜け光であるため、光デバイスにダメージを与える影響は殆どない。

本発明によるウエーハの加工方法を実施するためのレーザー加工装置の斜視図。 図１に示すレーザー加工装置に装備されるレーザー光線照射手段のブロック構成図。 本発明によるウエーハの加工方法によって加工される光デバイスウエーハの斜視図および要部を拡大して示す断面図。 図３に示す光デバイスウエーハを環状のフレームに装着されたダイシングテープに貼着した状態を示す斜視図。 本発明によるウエーハの加工方法における改質層形成工程の説明図。 レーザー光線の光軸と集光レンズの光軸が一致している場合の抜け光の光強度を示す説明図。 レーザー光線の光軸を集光レンズの光軸から分割予定ラインと直交する方向にずらした場合の抜け光の光強度を示す説明図。 図７に示す状態からレーザー光線の集光レンズによる集光点位置をレーザー光線の光軸をずらした方向と同じ方向にずらした場合の抜け光が作用する位置を示す説明図。 本発明によるレーザー加工方法におけるウエーハ分割工程を実施するための分割装置の斜視図。 本発明によるレーザー加工方法におけるウエーハ分割工程の説明図。

以下、本発明によるウエーハの加工方法の好適な実施形態について、添付図面を参照して、更に詳細に説明する。

図１には、本発明によるウエーハの加工方法を実施するためのレーザー加工装置の斜視図が示されている。図１に示すレーザー加工装置は、静止基台２と、該静止基台２に矢印Ｘで示す加工送り方向（X軸方向）に移動可能に配設され被加工物であるウエーハを保持するチャックテーブル機構３と、静止基台２にX軸方向と直交する矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット支持機構４と、該レーザー光線照射ユニット支持機構４に矢印Ｚで示す集光点位置調整方向（Z軸方向）に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット５とを具備している。

上記チャックテーブル機構３は、静止基台２上にX軸方向に沿って平行に配設された一対の案内レール３１、３１と、該案内レール３１、３１上にX軸方向に移動可能に配設された第１の滑動ブロック３２と、該第１の滑動ブロック３２上にY軸方向に移動可能に配設された第２の滑動ブロック３３と、該第２の滑動ブロック３３上に円筒部材３４によって支持されたカバーテーブル３５と、被加工物保持手段としてのチャックテーブル３６を具備している。このチャックテーブル３６は多孔性材料から形成された吸着チャック３６１を具備しており、吸着チャック３６１上に被加工物である例えば円盤状の半導体ウエーハを図示しない吸引手段によって保持するようになっている。このように構成されたチャックテーブル３６は、円筒部材３４内に配設された図示しないパルスモータによって回転せしめられる。なお、チャックテーブル３６には、後述する環状のフレームを固定するためのクランプ３６２が配設されている。

上記第１の滑動ブロック３２は、その下面に上記一対の案内レール３１、３１と嵌合する一対の被案内溝３２１、３２１が設けられているとともに、その上面にY軸方向に沿って平行に形成された一対の案内レール３２２、３２２が設けられている。このように構成された第１の滑動ブロック３２は、被案内溝３２１、３２１が一対の案内レール３１、３１に嵌合することにより、一対の案内レール３１、３１に沿ってX軸方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第１の滑動ブロック３２を一対の案内レール３１、３１に沿ってX軸方向に移動させるためのX軸移動手段３７を具備している。このX軸移動手段３７は、上記一対の案内レール３１と３１の間に平行に配設された雄ネジロッド３７１と、該雄ネジロッド３７１を回転駆動するためのパルスモータ３７２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３７１は、その一端が上記静止基台２に固定された軸受ブロック３７３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３７２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３７１は、第１の滑動ブロック３２の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３７２によって雄ネジロッド３７１を正転および逆転駆動することにより、第１の滑動ブロック３２は案内レール３１、３１に沿ってX軸方向に移動せしめられる。

図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、上記チャックテーブル３６の加工送り量即ちX軸方向位置を検出するためのX軸方向位置検出手段３７４を備えている。X軸方向位置検出手段３７４は、案内レール３１に沿って配設されたリニアスケール３７４aと、第１の滑動ブロック３２に配設され第１の滑動ブロック３２とともにリニアスケール３７４aに沿って移動する読み取りヘッド３７４bとからなっている。このX軸方向位置検出手段３７４の読み取りヘッド３７４bは、図示の実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６の加工送り量即ちX軸方向の位置を検出する。なお、上記加工送り手段３７の駆動源としてパルスモータ３７２を用いた場合には、パルスモータ３７２に駆動信号を出力する図示しない制御手段の駆動パルスをカウントすることにより、チャックテーブル３６の加工送り量即ちX軸方向の位置を検出することもできる。

上記第２の滑動ブロック３３は、その下面に上記第１の滑動ブロック３２の上面に設けられた一対の案内レール３２２、３２２と嵌合する一対の被案内溝３３１、３３１が設けられており、この被案内溝３３１、３３１を一対の案内レール３２２、３２２に嵌合することにより、Y軸方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第２の滑動ブロック３３を第１の滑動ブロック３２に設けられた一対の案内レール３２２、３２２に沿ってY軸方向に移動させるための第１のY軸移動手段３８を具備している。この第１のY軸移動手段３８は、上記一対の案内レール３２２と３２２の間に平行に配設された雄ネジロッド３8１と、該雄ネジロッド３8１を回転駆動するためのパルスモータ３8２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３8１は、その一端が上記第１の滑動ブロック３２の上面に固定された軸受ブロック３８３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３8２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３8１は、第２の滑動ブロック３３の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３8２によって雄ネジロッド３8１を正転および逆転駆動することにより、第２の滑動ブロック３３は案内レール３２２、３２２に沿ってY軸方向に移動せしめられる。

図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、上記第２の滑動ブロック３３の割り出し加工送り量即ちY軸方向位置を検出するためのY軸方向位置検出手段３８４を備えている。このY軸方向位置検出手段３８４は、案内レール３２２に沿って配設されたリニアスケール３８４aと、第２の滑動ブロック３３に配設され第２の滑動ブロック３３とともにリニアスケール３８４aに沿って移動する読み取りヘッド３８４bとからなっている。このY軸方向位置検出手段３８４の読み取りヘッド３８４bは、図示の実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６の割り出し送り量即ちY軸方向の位置を検出する。なお、上記第１のY軸移動手段３８の駆動源としてパルスモータ３8２を用いた場合には、パルスモータ３8２に駆動信号を出力する図示しない制御手段の駆動パルスをカウントすることにより、チャックテーブル３６の割り出し送り量即ちY軸方向の位置を検出することもできる。

上記レーザー光線照射ユニット支持機構４は、静止基台２上にY軸方向に沿って平行に配設された一対の案内レール４１、４１と、該案内レール４１、４１上に矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設された可動支持基台４２を具備している。この可動支持基台４２は、案内レール４１、４１上に移動可能に配設された移動支持部４２１と、該移動支持部４２１に取り付けられた装着部４２２とからなっている。装着部４２２は、一側面にZ軸方向に延びる一対の案内レール４２３、４２３が平行に設けられている。図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット支持機構４は、可動支持基台４２を一対の案内レール４１、４１に沿ってY軸方向に移動させるための第２のY軸移動手段４３を具備している。この第２のY軸移動手段４３は、上記一対の案内レール４１、４１の間に平行に配設された雄ネジロッド４３１と、該雄ネジロッド４３１を回転駆動するためのパルスモータ４３２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド４３１は、その一端が上記静止基台２に固定された図示しない軸受ブロックに回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ４３２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド４３１は、可動支持基台４２を構成する移動支持部４２１の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された雌ネジ穴に螺合されている。このため、パルスモータ４３２によって雄ネジロッド４３１を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台４２は案内レール４１、４１に沿ってY軸方向に移動せしめられる。

図示の実施形態のおけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１と、該ユニットホルダ５１に取り付けられたレーザー光線照射手段５２を具備している。ユニットホルダ５１は、上記装着部４２２に設けられた一対の案内レール４２３、４２３に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝５１１、５１１が設けられており、この被案内溝５１１、５１１を上記案内レール４２３、４２３に嵌合することにより、Z軸方向に移動可能に支持される。

図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１を一対の案内レール４２３、４２３に沿ってZ軸方向に移動させるための集光点位置調整手段５３を具備している。集光点位置調整手段５３は、一対の案内レール４２３、４２３の間に配設された雄ネジロッド（図示せず）と、該雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ５３２等の駆動源を含んでおり、パルスモータ５３２によって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、ユニットホルダ５１およびレーザー光線照射手段５２を案内レール４２３、４２３に沿ってZ軸方向に移動せしめる。なお、図示の実施形態においてはパルスモータ５３２を正転駆動することによりレーザー光線照射手段５２を上方に移動し、パルスモータ５３２を逆転駆動することによりレーザー光線照射手段５２を下方に移動するようになっている。

図示のレーザー光線照射手段５２は、上記ユニットホルダ５１に固定され実質上水平に延出する円筒形状のケーシング５２１を含んでいる。このレーザー光線照射手段５２について、図２を参照して説明する。
図示のレーザー光線照射手段５２は、上記ケーシング５２１内に配設されたパルスレーザー光線発振手段５２２と、該パルスレーザー光線発振手段５２２によって発振されたパルスレーザー光線の出力を調整する出力調整手段５２３と、該出力調整手段５２３によって出力が調整されたパルスレーザー光線の偏光面を調整する１／２波長板５２４と、該１／２波長板によって偏光面が調整されたパルスレーザー光線を上記チャックテーブル３６の保持面に保持された被加工物Wに照射する集光器５２５を具備している。

上記パルスレーザー光線発振手段５２２は、直線偏光のパルスレーザー光線LBを発振するパルスレーザー光線発振器５２２aと、パルスレーザー光線発振器５２２aが発振するパルスレーザー光線の繰り返し周波数を設定する繰り返し周波数設定手段５２２bとから構成されている。上記出力調整手段５２３は、パルスレーザー光線発振手段５２２から発振されたパルスレーザー光線の出力を所定の出力に調整する。上記１／２波長板５２４は、出力調整手段５２３によって出力が調整されたパルスレーザー光線の直線偏光の偏光面が矢印Yで示す割り出し送り方向であるY軸方向となるように調整される。

上記集光器５２５は、パルスレーザー光線発振手段５２２から発振され出力調整手段５２３によって出力が調整された後、偏光面がY軸方向となるように調整されたパルスレーザー光線をチャックテーブル３６の保持面に向けて方向変換する方向変換ミラー５２５aと、該方向変換ミラー５２５aによって方向変換されたパルスレーザー光線を集光してチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに照射する集光レンズ５２５bを具備している。このように構成された集光器５２５は、図１に示すようにケーシング５２１の先端に装着される。なお、図示の実施形態における集光器５２５においては、方向変換ミラー５２５aが矢印Yで示す割り出し送り方向であるY軸方向に移動調節可能に構成されている。従って、方向変換ミラー５２５aを図２において実線で示す位置から２点鎖線で示す位置に位置付けると、集光レンズ５２５bに入光するパルスレーザー光線LBの光軸が集光レンズ５２５bの光軸５２５cに対してY軸方向にずれる。

図１に戻って説明を続けると、上記レーザー光線照射手段５２を構成するケーシング５２１の先端部には、レーザー光線照射手段５２によってレーザー加工すべき加工領域を検出する撮像手段５５が配設されている。この撮像手段５５は、図示の実施形態においては可視光線によって撮像する通常の撮像素子（ＣＣＤ）の外に、被加工物に赤外線を照射する赤外線照明手段と、該赤外線照明手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成されており、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。

次に、上述したレーザー加工装置を用いてウエーハに改質層を形成する方法について説明する。
図３には、本発明によるウエーハの加工方法によって加工される光デバイスウエーハの斜視図および要部を拡大して示す断面図が示されている。
図３に示す光デバイスウエーハ１０は、略円板形状であるサファイア基板１００の表面１００aにn型窒化ガリウム半導体層およびp型窒化ガリウム半導体層からなる発光層１１０がエピタキシャル成長法によって形成されている。この発光層１１０には、格子状に形成された複数の分割予定ライン１１１によって区画された複数の領域にLED等の光デバイス１１２が形成されている。なお、分割予定ライン１１１の幅は、図示の実施形態においては３０μmに設定されている。

上述した図３に示す光デバイスウエーハ１０は、図４に示すように環状のフレームFに装着されたダイシングテープTの表面に発光層１１０側が貼着される（ウエーハ貼着工程）。従って、ダイシングテープTの表面に貼着された光デバイスウエーハ１０は、サファイア基板１００の裏面１００bが上側となる。

上述したウエーハ貼着工程を実施したならば、図１に示すレーザー加工装置のチャックテーブル３６上に光デバイスウエーハ１０のダイシングテープT側を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、ダイシングテープTを介して光デバイスウエーハ１０をチャックテーブル３６上に吸引保持する（ウエーハ保持工程）。従って、チャックテーブル３６に保持された光デバイスウエーハ１０は、サファイア基板１００の裏面１００bが上側となる。また、環状のフレームFは、クランプ３６２によって固定される。

上述したように光デバイスウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル３６は、X軸移動手段３７によって撮像手段５５の直下に位置付けられる。このようにしてチャックテーブル３６が撮像手段５５の直下に位置付けられると、撮像手段５５および図示しない制御手段によって光デバイスウエーハ１０のレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント作業を実行する。即ち、撮像手段５５および図示しない制御手段は、光デバイスウエーハ１０の所定方向に形成されている分割予定ライン１１１と、該分割予定ライン１１１に沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段５２を構成する集光器５２５との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、レーザー光線照射位置のアライメントを遂行する。また、光デバイスウエーハ１０に形成されている上記分割予定ライン１１１に対して直交する方向に延びる分割予定ライン１１１に対しても、同様にレーザー光線照射位置のアライメントが遂行される。このとき、光デバイスウエーハ１０の分割予定ライン１１１が形成されている発光層１１０は下側に位置しているが、撮像手段５５が上述したように赤外線照明手段と赤外線を捕らえる光学系および赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成された撮像手段を備えているので、サファイア基板１００の裏面１００bから透かして分割予定ライン１１１を撮像することができる。

以上のようにしてチャックテーブル３６上に保持されている光デバイスウエーハ１０に形成されている分割予定ライン１１１を検出し、レーザー光線照射位置のアライメントが行われたならば、図５の（ａ）で示すようにチャックテーブル３６をレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段５２の集光器５２５が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定の分割予定ライン１１１の一端（図５の（ａ）において左端）をレーザー光線照射手段５２の集光器５２５の直下に位置付ける。次に、図６の（ａ）に示すように集光器５２５の集光レンズ５２５bから照射されるパルスレーザー光線LBの集光点Ｐを光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１００の厚み方向中央部に合わせる。なお、図６の（ａ）に示す状態はパルスレーザー光線LBの光軸LBaと集光レンズ５２５bの光軸５２５cが一致している。このように図６の（ａ）に示す状態においてパルスレーザー光線LBを照射すると、光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１００には集光点Ｐを中心として改質層１２０が形成されるが、改質層１２０の形成に寄与しなかったパルスレーザー光線LBが発光層１１０側に抜け光LB1a,LB1bとなって作用する。この抜け光LB1a,LB1bは、図６の（b）に示すように分割予定ライン１１１の両側に抜けて、発光層１１０にダメージを与え、光デバイス１１２の品質を低下せしめる。なお、図６の（ａ）に示す状態においては、抜け光LB1aとLB1bの光強度は同一である。

上述した問題を解消するために、本発明においては先ず図７の（ａ）に示すようにパルスレーザー光線LBの光軸LBaを集光レンズ５２５bの光軸５２５cに対してY軸方向即ち分割予定ライン１１１と直交する方向にずらす。このずれ量(α)は、例えば１０μmに設定されている。このように、パルスレーザー光線LBの光軸LBaを集光レンズ５２５bの光軸５２５cに対して分割予定ライン１１１と直交する方向にずらすと、図７の（b）に示すように改質層１２０の形成に寄与しなかった抜け光LB２aの光強度は上記抜け光LB1a,LB1bの光強度より弱く、光デバイス１１２にダメージを与える影響は殆どない。一方、図７の（b）に示すように抜け光LB２bの光強度は上記抜け光LB1a,LB1bの光強度より強くなり、光デバイス１１２にダメージを与える影響は大きい。

そこで、本発明においては、抜け光LB２bが光デバイス１１２に作用しないように、上記図７の（ａ）に示す状態から図８の（ａ）に示すようにパルスレーザー光線LBの集光レンズ５２５bによる集光点P位置をパルスレーザー光線LBの光軸LBaをずらした方向と同じ方向にずらし、改質層１２０の形成に寄与しなかった抜け光となって発光層１１０側に抜ける光の強度が分割予定ライン１１１の領域で強く光デバイス１１２の領域で弱くなるように調整する。なお、パルスレーザー光線LBの集光レンズ５２５bによる集光点P位置をパルスレーザー光線LBの光軸LBaをずらした方向と同じ方向にずらす方法としては、集光器５２５をY軸方向に移動させてもよく、光デバイス１１２を保持しているチャックテーブル３６をY軸方向に移動させてもよい。上記パルスレーザー光線LBの集光レンズ５２５bによる集光点P位置のずれ量(β)は、例えば１０μmに設定されている。この結果、図８の（b）に示すように光強度が強い抜け光LB２bは分割予定ライン１１１の領域に作用し、光強度が弱い抜け光LB２aが光デバイス１１２の領域に作用することになる。このように光デバイス１１２の領域に作用する抜け光は光強度が弱い抜け光LB２aであるため、光デバイス１１２にダメージを与える影響は殆どない。

以上のようにして、パルスレーザー光線LBの集光レンズ５２５bによる集光点P位置を図８の（a）に示す状態に調整したならば、レーザー光線照射手段５２を作動して集光器５２５からサファイア基板に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル３６を図５の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の送り速度で移動せしめる。そして、図５の（ｂ）で示すようにレーザー光線照射手段５２の集光器５２５の照射位置が分割予定ライン１１１の他端の位置に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル３６の移動を停止する。この結果、光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１００の内部には、図５の（c）に示すように厚み方向中央部に改質層１２０が形成されるとともに、該改質層１２０の下端から分割予定ライン１１１の領域に向けて第１のクラック１２１が生成されるとともに、改質層１２０の上端からサファイア基板１００の裏面１００bに向けて第２のクラック１２２が生成される（改質層形成工程）。

上記改質層形成工程における加工条件は、例えば次のように設定されている。
波長 ：１０６４ｎｍのパルスレーザー
繰り返し周波数 ：１００ｋＨｚ
平均出力 ：０．５Ｗ
パルス幅 ：１２０ns
集光スポット径 ：φ１μｍ
加工送り速度 ：２００ｍｍ／秒
抜け光の出力 ：０．２Ｗ
分割予定ライン上 ：０．１８Ｗ
光デバイス上 ：０．０２Ｗ

上述したように所定の分割予定ライン１１１に沿って上記改質層形成工程を実施したら、チャックテーブル３６を矢印Ｙで示す方向に光デバイスウエーハ１０に形成された分割予定ライン１１１の間隔だけ割り出し移動し（割り出し工程）、上記改質層形成工程を遂行する。このようにして所定方向に形成された全ての分割予定ライン１１１に沿って上記改質層形成工程を実施したならば、チャックテーブル３６を９０度回動せしめて、上記所定方向に形成された分割予定ライン１１１に対して直交する方向に延びる分割予定ライン１１１に沿って上記改質層形成工程を実行する。

上述した改質層形成工程を実施したならば、光デバイスウエーハ１０に外力を付与し改質層１２０が形成された分割予定ライン１１１に沿って光デバイスウエーハ１０を個々の光デバイスに分割するウエーハ分割工程を実施する。ウエーハ分割工程は、図９に示す分割装置６を用いて実施する。図９に示す分割装置６は、上記環状のフレームFを保持するフレーム保持手段６１と、該フレーム保持手段６１に保持された環状のフレームFに装着された光デバイスウエーハ１０を拡張するテープ拡張手段６２と、ピックアップコレット６３を具備している。フレーム保持手段６１は、環状のフレーム保持部材６１１と、該フレーム保持部材６１１の外周に配設された固定手段としての複数のクランプ６１２とからなっている。フレーム保持部材６１１の上面は環状のフレームFを載置する載置面６１１ａを形成しており、この載置面６１１ａ上に環状のフレームFが載置される。そして、載置面６１１ａ上に載置された環状のフレームFは、クランプ６１２によってフレーム保持部材６１１に固定される。このように構成されたフレーム保持手段６１は、テープ拡張手段６２によって上下方向に進退可能に支持されている。

テープ拡張手段６２は、上記環状のフレーム保持部材６１１の内側に配設される拡張ドラム６２１を具備している。この拡張ドラム６２１は、環状のフレームFの内径より小さく該環状のフレームFに装着されたダイシングテープTに貼着される光デバイスウエーハ１０の外径より大きい内径および外径を有している。また、拡張ドラム６２１は、下端に支持フランジ６２２を備えている。図示の実施形態におけるテープ拡張手段６２は、上記環状のフレーム保持部材６１１を上下方向に進退可能な支持手段６２３を具備している。この支持手段６２３は、上記支持フランジ６２２上に配設された複数のエアシリンダ６２３aからなっており、そのピストンロッド６２３bが上記環状のフレーム保持部材６１１の下面に連結される。このように複数のエアシリンダ６２３aからなる支持手段６２３は、図１０の（ａ）に示すように環状のフレーム保持部材６１１を載置面６１１ａが拡張ドラム６２１の上端と略同一高さとなる基準位置と、図１０の（ｂ）に示すように拡張ドラム６２１の上端より所定量下方の拡張位置の間を上下方向に移動せしめる。

以上のように構成された分割装置６を用いて実施するウエーハ分割工程について図１０を参照して説明する。即ち、光デバイスウエーハ１０が貼着されているダイシングテープTが装着された環状のフレームFを、図１０の（ａ）に示すようにフレーム保持手段６１を構成するフレーム保持部材６１１の載置面６１１ａ上に載置し、クランプ６１２によってフレーム保持部材６１１に固定する（フレーム保持工程）。このとき、フレーム保持部材６１１は図１０の（ａ）に示す基準位置に位置付けられている。次に、テープ拡張手段６２を構成する支持手段６２３としての複数のエアシリンダ６２３ａを作動して、環状のフレーム保持部材６１１を図１０の（ｂ）に示す拡張位置に下降せしめる。従って、フレーム保持部材６１１の載置面６１１ａ上に固定されている環状のフレームFも下降するため、図１０の（ｂ）に示すように環状のフレームFに装着されたダイシングテープTは拡張ドラム６２１の上端縁に接して拡張せしめられる（テープ拡張工程）。この結果、ダイシングテープTに貼着されている光デバイスウエーハ１０には放射状に引張力が作用するため、改質層１２０と第１のクラック１２１および第２のクラック１２２が形成され強度が低下せしめられた分割予定ライン１１１に沿って個々の光デバイス１１２に分離されるとともに光デバイス１１２間に間隔Sが形成される。

次に、図１０の（c）に示すようにピックアップコレット６３を作動して光デバイス１１２を吸着し、ダイシングテープTから剥離してピックアップし、図示しないトレーまたはダイボンディング工程に搬送する。なお、ピックアップ工程においては、上述したようにダイシングテープTに貼着されている個々の光デバイス１１２間の隙間Sが広げられているので、隣接する光デバイス１１２と接触することなく容易にピックアップすることができる。

２：静止基台
３：チャックテーブル機構
３６：チャックテーブル
３７：X軸移動手段
３８：第１のY軸移動手段
４：レーザー光線照射ユニット支持機構
４３：第２のY軸移動手段
５：レーザー光線照射ユニット
５２：レーザー光線照射手段
５２２：パルスレーザー光線発振手段
５２３：出力調整手段
５２４：１／２波長版
５２５：集光器
５３：集光点位置調整手段
５５：撮像手段
１０：光デバイスウエーハ
１００：サファイア基板
１１０：発光層
１１１：分割予定ライン
１１２：光デバイス
１２０：改質層
Ｆ：環状のフレーム
Ｔ：ダイシングテープ

Claims (1)

1. 基板の表面に発光層が積層され格子状に形成された複数の分割予定ラインによって区画された複数の領域に光デバイスが形成されたウエーハを、分割予定ラインに沿って個々の光デバイスに分割するウエーハの加工方法であって、
   基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線を基板の裏面側から内部に集光点を位置付け分割予定ラインに沿って照射し、基板の内部に分割予定ラインに沿って改質層を形成する改質層形成工程と、
   該改質層形成工程が実施されたウエーハに外力を付与し、ウエーハを改質層が形成された分割予定ラインに沿って破断し、個々の光デバイスに分割するウエーハ分割工程と、を含み、
   該改質層形成工程は、レーザー光線の直線偏光の偏光面を分割予定ラインに対して直交する方向に位置付け、レーザー光線を集光する集光器の集光レンズの光軸に対して分割予定ラインと直交する方向にレーザー光線の光軸をずらすとともに、レーザー光線の集光レンズによる集光点位置をレーザー光線の光軸をずらした方向と同じ方向にずらし、改質層の形成に寄与しなかった光が抜け光となって発光層側に抜ける光の強度が分割予定ラインの領域で強く光デバイスの領域で弱くなるように調整される、
   ことを特徴とするウエーハの加工方法。

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