JP6529414B2 - ウエーハの加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、サファイア基板の表面に発光層が形成され格子状の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光デバイスウエーハの加工方法に関する。

光デバイス製造工程においては、略円板形状であるサファイア基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体からなる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。

上述した光デバイスウエーハの分割予定ラインに沿った切断は、通常、ダイサーと呼ばれている切削装置により行われている。この切削装置は、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を切削するための切削手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的に移動させる切削送り手段とを備えている。該切削手段は、回転スピンドルと該スピンドルに装着された切削ブレードおよび回転スピンドルを回転駆動する駆動機構を含んでいる。切削ブレードは円盤状の基台と該基台の側面外周部に装着された環状の切れ刃からなっており、該切れ刃は、例えば粒径３μｍ程度のダイヤモンド砥粒を電鋳によって基台に固定し厚さ２０μｍ程度に形成されている。

ところが、光デバイスウエーハを構成するサファイア基板はモース硬度が高いため、上記切削ブレードによる切断は必ずしも容易ではない。さらに、上記切削ブレードは２０μｍ程度の厚さを有するため、デバイスを区画する分割予定ラインとしては、切削幅、及びデバイスまでの余裕幅を考慮すると、その幅を５０μｍ程度設けなくてはならず基板上における分割予定ラインが占める面積比率が高くなり、生産性が悪くなってしまうという問題がある。

上記問題点を解消すべく、種々の方法が提案されており、例えば、光デバイスウエーハを分割予定ラインに沿って分割する方法として、サファイア基板に対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を分割予定ラインに沿って照射することにより、破断の起点となるレーザー加工溝が形成された分割予定ラインに沿って外力を付与することにより割断する方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。

また、別の方法としては、発光層（エピ層）が形成されていないサファイア基板の裏面側からサファイア基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点を内部に位置付けて分割予定ラインに沿って照射し、サファイア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ことにより、サファイア基板を改質層が形成されることによって強度が低下させられた分割予定ラインに沿って分割する加工方法も提案されている（例えば、特許文献２を参照。）。

しかし、前者のように光デバイスウエーハを構成するサファイア基板の表面に形成された分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射してレーザー加工溝を形成すると、アブレーション加工される際に発生するデブリと呼ばれる溶着物が光デバイスに付着し、光デバイスの品質を低下させるという問題が生じる。

また、後者においては、サファイア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と、光デバイスの外周が改質層で覆われ光デバイスの抗折強度が低下するとともに、裏面から表面に亘って垂直に分割するのが困難であるという問題がある。

上記のような新たな問題を解決すべく、パルスレーザー光線を集光する集光レンズの開口数（ＮＡ）を単結晶基板の屈折率（Ｎ）で除した値が０．０５〜０．２の範囲で集光レンズの開口数（ＮＡ）を設定し、この集光レンズによって集光したパルスレーザー光線を照射して単結晶基板に位置付けられた集光点とパルスレーザー光線が入射された側との間に細孔と該細孔をシールドする非晶質とを成長させてシールドトンネルを形成するレーザー加工方法が下記特許文献３に開示されている。

上記特許文献３に記載されたレーザー加工方法によってサファイア基板からなる光デバイスウエーハに分割予定ラインに沿ってレーザー加工を施すことにより、サファイア基板の裏面から表面に亘って細孔と該細孔をシールドする非晶質とを成長させてシールドトンネルを形成することができるため光デバイスウエーハを分割予定ラインに沿って垂直に分割することができるとともに、光デバイスの品質及び抗折強度の低下を防ぐことができる。
ところが、本発明者らの実験によると、サファイア基板からなる光デバイスウエーハにおいては、結晶方位を表すオリエンテーションフラットに平行な方向に形成された分割予定ラインとオリエンテーションフラットに直交する方向に形成された分割予定ラインに対して同じ加工条件でシールドトンネルを形成すると、オリエンテーションフラットに平行な方向に形成された分割予定ラインの方がオリエンテーションフラットに直交する方向に形成された分割予定ラインより割れにくく、オリエンテーションフラットに平行な分割予定ラインと、それに直交する分割予定ラインと、に対して外力を付与して分割する際に、両者に対する外力の付加条件をそれぞれ変更する必要があるという問題が判明した。

特開平１０−３０５４２０号公報 特許第３４０８８０５号公報 特開２０１４−２２１４８３号公報

ここで、結晶方位の影響により、上記したような割れにくい方向があることに鑑み、図６（ａ）に示すように、光デバイスを構成する発光層（エピ層）２１０の表面に形成された分割予定ラインに沿ってシールドトンネル２５０を形成するに際し、シールドトンネル２５０の端部をサファイア基板２００の裏面に露出させないで細孔２５１、非晶質２５１、及びシールドトンネル２５０の端部からサファイア基板の裏面に至るクラック２６０が形成されるようにパルスレーザー光線ＬＢの集光点Ｐを該基板内部に位置付けて、シールドトンネル２５０の形成工程を実施する。そうすることにより、外力を付与した際の割れにくさが調整されて、いずれの分割予定ラインにおいても、均一な外力によって分割可能にすることが考えられる。

しかし、パルスレーザー光線ＬＢの集光点Ｐを該基板内部に位置付けてシールドトンネル２５０の端部をサファイア基板２００の裏面に露出させないように加工をすると、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、シールドトンネル２５０の端部からサファイア基板の裏面側に形成されるクラック２６０が、結晶方位の影響を受けて裏面に対して垂直に伸びず斜めに形成される虞があり、当該斜めに形成されたクラック２６０が形成された状態で外力を付加して分割予定ラインに従い割断しようとすると、分割予定ラインから外れたラインに沿って個々のデバイスに分割されてしまうという問題点がある。

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、サファイア基板からなる光デバイスウエーハの加工方法において、シールドトンネルの端部をサファイア基板の裏面に露出させないでサファイア基板の裏面に至るクラックが生成されるようにパルスレーザー光線の集光点を該サファイア基板内部に位置付けて照射するにあたり、結晶方位の影響を受けずに、サファイア基板の裏面に至るクラックを垂直に形成するための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、サファイア基板の表面に発光層が積層され分割予定ラインによって区画されて光デバイスが形成されたウエーハを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、サファイア基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点をウエーハの裏面から分割予定ラインに対応する領域に位置付けて照射し、細孔と該細孔を囲繞する非晶質とからなるシールドトンネルを分割予定ラインに沿って形成するシールドトンネル形成工程と、該ウエーハに外力を付与し該ウエーハを個々の光デバイスに分割する分割工程と、から少なくとも構成され、該シールドトンネル形成工程は、第一の加工ステップと第二の加工ステップとを含み、該第二の加工ステップは、レーザー光線の集光点を分割予定ラインに対応する領域に位置付けて照射しシールドトンネルの端部を裏面に露出させないでシールドトンネルを形成するとともに該シールドトンネルの端部から該ウエーハの裏面に至るクラックを生成する加工を施し、該第一の加工ステップは、該第二の加工ステップに先立ち、該第二の加工ステップにおけるレーザー光線の出力よりも弱いレーザー光線の集光点を該分割予定ラインに対応する領域に位置付けて照射し、該第二の加工ステップにおいて形成される該クラックを該裏面に対して垂直に導く予備加工層を形成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けるシールドトンネル形成工程は、第一の加工ステップと第二の加工ステップとを含み、該第二の加工ステップは、レーザー光線の集光点を分割予定ラインに対応する領域に位置付けて照射しシールドトンネルの端部を裏面に露出させないでシールドトンネルを形成するとともに該シールドトンネルの端部から該ウエーハの裏面に至るクラックを生成する加工を施し、該第一の加工ステップは、該第二の加工ステップに先立ち、該第二の加工ステップにおけるレーザー光線の出力よりも弱いレーザー光線の集光点を該分割予定ラインに対応する領域に位置付けて照射し、該第二の加工ステップにおいて形成される該クラックを該裏面に対して垂直に導く予備加工層を形成するように構成されているので、第二の加工ステップにおいてシールドトンネルを形成するようにレーザー光線を照射する際、ウエーハの裏面に至るクラックを結晶方位の影響を受けずに裏面に対して垂直に伸びるように形成することができる。

そして、シールドトンネルの端部をサファイア基板の裏面に露出させないで細孔、該細孔を囲繞する非晶質とからなるシールドトンネルを形成し、該シールドトンネルの端部からサファイア基板の裏面に至るクラックが垂直に生成されるようにシールドトンネルの形成工程を実施することにより、外力を付与した際の割れにくさを調整し、いずれの分割予定ラインにおいても、均一な外力によって分割することが可能になる。

本発明による光デバイスウエーハの加工方法によって加工されるウエーハの斜視図、および要部を拡大して示す断面図。 図１に示す光デバイスウエーハを環状のフレームの内側開口部を覆うように外周部が装着されたダイシングテープの表面に貼着した状態を示す図。 本発明による光デバイスウエーハの加工方法におけるシールドトンネル形成工程を実施するためのレーザー加工装置の要部斜視図、および第一の加工ステップにおける加工時のウエーハの要部端面図。 本発明による光デバイスウエーハの加工方法の第二の加工ステップにおける加工時のレーザー加工装置の状態を示す要部斜視図、および第二の加工ステップにより形成されるシールドトンネルの状態を示す要部断面図。 本発明によるレーザー加工方法における分割工程を実施するための分割装置により分割されるウエーハの状態を示す図。 本発明の解決すべき課題を説明するための、本発明が適用されないレーザー加工方法により加工された光デバイスウエーハを示す要部断面図。

以下、本発明による光デバイスウエーハの加工方法について添付図面を参照して、更に詳細に説明する。

図１の（ａ）〜（ｃ）には、本発明による光デバイスウエーハの加工方法によって個々のデバイスに分割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１の（ａ）〜（ｃ）に示す光デバイスウエーハ２は、厚みが５００μｍの単結晶基板であるサファイア基板２０の表面２０ａに窒化物半導体からなる厚みが１０μｍの発光層（エピ層）２１が積層されている。光デバイスウエーハ２を構成するサファイア基板２０には、結晶方位を示すオリエンテーションフラット２０１が形成されている。このように形成されたサファイア基板２０の表面に積層された発光層（エピ層）２１は、表面２１ａにオリエンテーションフラット２０１に平行な方向に形成された複数の第１の分割予定ライン２２１と、オリエンテーションフラット２０１に直交する方向に形成された複数の第２の分割予定ライン２２２とによって複数の領域が区画され、この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２３が形成されている。

上述した光デバイスウエーハ２を第１の分割予定ライン２２１および第２の分割予定ライン２２２に沿って分割するには、図示の実施形態においては先ず、光デバイスウエーハ２を環状のフレーム３に装着されたダイシングテープ４の表面に貼着するウエーハ支持工程を実施する。即ち、図２に示すように、環状のフレーム３の内側開口部を覆うように外周部が装着されたダイシングテープ４の表面に光デバイスウエーハ２を構成する発光層（エピ層）２１の表面２１ａを貼着する。従ってダイシングテープ４の表面に貼着された光デバイスウエーハ２はサファイア基板２０の裏面２０ｂが上側となる。

上述したウエーハ支持工程を実施したならば、サファイア基板２０に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線の集光点をサファイア基板２０の裏面２０ｂ側から内部に位置付けて分割予定ラインに沿って照射し、細孔と該細孔をシールドする非晶質とを成長させてシールドトンネルを分割予定ラインに沿って形成するシールドトンネル形成工程を実施する。本実施形態におけるシールドトンネル形成工程は、オリエンテーションフラット２０１に平行な方向に形成された第１の分割予定ライン２２１に対して、シールドトンネルの端部をサファイア基板の裏面２０ｂに露出させないでシールドトンネルの端部からサファイア基板２０の裏面２０ｂに至るクラックが生成されるようにパルスレーザー光線の集光点を内部に位置付けて実施するシールドトンネル形成工程を含み、第２の分割予定ライン２２２に対して行われるシールドトンネル形成工程についても、上記シールドトンネル工程と同様に、シールドトンネルの端部をサファイア基板の裏面２０ｂに露出させないでシールドトンネルの端部からサファイア基板２０の裏面２０ｂに至るクラックが生成されるようにパルスレーザー光線の集光点を内部に位置付けて加工を行うようにしている。

上記シールドトンネル形成工程は、図３（ａ）に要部のみ示すレーザー加工装置５を用いて実施する。レーザー加工装置５は、被加工物を保持するチャックテーブル５１と、該チャックテーブル５１上に保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段５２と、チャックテーブル５１上に保持された被加工物を撮像する撮像手段５３を備えている。チャックテーブル５１は、被加工物を吸引保持するように構成されており、図示しない加工送り手段によって矢印Ｘで示す加工送り方向（Ｘ軸方向）に移動させられるとともに、図示しない割出し送り手段によって矢印Ｙで示す方向（Ｙ軸方向）で示す割り出し送り方向に移動させられるようになっている。

上記レーザー光線照射手段５２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング５２１を含んでいる。ケーシング５２１内には図示しないパルスレーザー光線発振器や繰り返し周波数設定手段を備えたパルスレーザー光線発振手段が配設されている。上記ケーシング５２１の先端部には、パルスレーザー光線発振手段から発振されたパルスレーザー光線を集光するための集光レンズ５２２ａを備えた集光器５２２が装着されている。なお、上記レーザー光線照射手段５２は、集光器５２２の集光レンズ５２２ａによって集光されるパルスレーザー光線の集光点位置を調整するための集光点位置調整手段（図示せず）を備えている。

上記レーザー光線照射手段５２を構成するケーシング５２１の先端部に装着された撮像手段５３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える光学系と、該光学系によって捕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。

上述したレーザー加工装置５を用いて、上記シールドトンネル形成工程を施すには、まず、上述した図３（ａ）に示すレーザー加工装置５のチャックテーブル５１上に光デバイスウエーハ２を構成する発光層（エピ層）２１の表面が貼着されたダイシングテープ４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４を介して光デバイスウエーハ２をチャックテーブル５１上に保持する（ウエーハ保持工程）。従って、チャックテーブル５１に保持された光デバイスウエーハ２は、サファイア基板２０の裏面２０ｂが上側となる。このようにして、光デバイスウエーハ２を吸引保持したチャックテーブル５１は、図示しない加工送り手段によって撮像手段５３の直下に位置付けられる。なお、図３（ａ）では、説明の都合上、環状のフレーム３は省略している。

チャックテーブル５１が撮像手段５３の直下に位置付けられると、撮像手段５３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２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５３および図示しない制御手段は、光デバイスウエーハ２のオリエンテーションフラット２０１に平行な方向に形成された第１の分割予定ライン２２１と、第１の分割予定ライン２２１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の集光器５２２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第１のアライメントを遂行する（第１のアライメント工程）。この第１のアライメント工程は、第１の分割予定ライン２２１がＸ軸方向と平行になるように調整する。また光デバイスウエーハ２のオリエンテーションフラット２０１に直交する方向に形成された第２の分割予定ライン２２２に対しても同様にレーザー光線照射手段のアライメントが遂行される（第２のアライメント工程）。この第２のアライメント工程は、第２の分割予定ライン２２２がＸ軸方向と平行になるように調整される。このとき、光デバイスウエーハ２の第１の分割予定ライン２２１、および第２の分割予定ライン２２２が形成されている光デバイスウエーハ２を構成する発光層（エピ層）２１の表面２１ａは下側に位置しているが、撮像手段５３が上述したように赤外線照明手段と赤外線を捕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、光デバイスウエーハ２を構成するサファイア基板２０の裏面２０ｂから透かして第１の分割予定ライン２２１および第２の分割予定ライン２２２を撮像することが可能になっている。

上述した第１のアライメント工程、第２のアライメント工程を実施したならば、図３（ａ）に示すように、チャックテーブル５１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５２２が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定の第１の分割予定ライン２２１を集光器５２２の直下に位置付ける。そして、集光器５２２の集光レンズ５２２ａによって集光されるパルスレーザー光線ＬＢ１の集光点Ｐ１が光デバイスウエーハ２を構成するサファイア基板２０の厚み方向の所定の位置に位置付けられるように図示しない集光点位置調整手段を作動して集光器５２２を光軸方向に移動する。

ここで、本実施形態における、シールドトンネルの端部を裏面に露出させないでシールドトンネルを形成するとともにシールドトンネルの端部からウエーハの裏面に至るクラックを生成する上記シールドトンネル形成工程について、以下に詳述する。

本発明の該シールドトンネル形成工程は、少なくとも第一、第二の加工ステップから構成されており、第二の加工ステップは、レーザー光線の集光点を分割予定ラインに対応する領域に位置付けて照射しシールドトンネルの端部を裏面に露出させないでシールドトンネルを形成するとともにシールドトンネルの端部からウエーハの裏面に至るクラックを生成する加工を施すものであって、当該第二の加工ステップに先立ち、第二の加工ステップにおけるレーザー光線の出力よりも弱いレーザー光線の集光点を分割予定ラインに対応する領域に位置付けて照射し、該第二の加工ステップ実行時に該シールドトンネルの端部からウエーハの裏面に至るクラックを該裏面に対して垂直に導くための予備加工層を形成する、第一の加工ステップを有するものである。

（第一の加工ステップ）
当該シールドトンネル形成工程における第一の加工ステップに基づき光デバイスウエーハ２に対してレーザー光線が照射された状態を図３（ｂ）に示す。上記したように集光器５２２が所定の第１の分割予定ライン２２１を集光器５２２の直下に位置付けられたならば、第一の加工ステップにより、集光器５２２から光デバイスウエーハ２を構成するサファイア基板２０に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線ＬＢ１を照射しつつチャックテーブル５１を図３（ｂ）の矢印で示す方向に所定の送り速度で移動させる。そして、レーザー光線照射手段５２の集光器５２２の照射位置に分割予定ライン２２１の他端が達したら、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５１の移動を停止する。その後、チャックテーブル５１を矢印Ｙで示す方向に光デバイスウエーハ２を構成する発光層（エピ層）２１の表面２１ａに形成された第１の分割予定ライン２２１の間隔だけ割出し移動し、各分割予定ライン２２１に対する当該第一の加工ステップを遂行する。分割予定ライン２２１すべてに上記レーザー加工を施したならば、チャックテーブル５１を９０度回転させてオリエンテーションフラット２０１に直交する方向に形成された第２の分割予定ライン２２２に対しても後述する第一の加工ステップと同様の加工条件により、レーザー加工を行う。該レーザー加工は、上記分割予定ライン２２１と同様であるので、その説明を省略する。

なお、当該第一の加工ステップにおける加工条件は、以下のように設定されている。
波長 ：１０３０ｎｍ
パルス幅 ：１０ｐｓ
繰り返し周波数 ：４０ｋＨｚ
集光レンズ ：開口数＝０．２５
平均出力 ：０．２Ｗ
デフォーカス ：−４５μｍ
スポット径 ：φ５μｍ
送り速度 ：４００ｍｍ／秒

上記第一の加工ステップによるレーザー加工を実施することにより、パルスレーザー光線ＬＢ１の集光点Ｐ１が、光デバイスウエーハ２を構成するサファイア基板２０におけるパルスレーザー光線が入射される上面（裏面２０ｂ）から４５μｍデフォーカスされた位置に設定されて、光デバイスウエーハ２を構成するサファイア基板２０の内部には、図３（ｂ）に示すように、第１の分割予定ライン２２１に沿って、１０μｍの間隔（加工送り速度４００ｍｍ／秒）／（繰り返し周波数４０ｋＨｚ）で、集光点位置Ｐ１近傍位置から上下方向に対して予備的な加工がなされ、予備加工層が形成される。当該第一の加工ステップによる加工条件は、後述するシールドトンネルを形成するための第二の加工ステップと比較して、出力が弱く設定されており、また、デフォーカス位置も裏面２０ｂに近い位置に設定されている。これにより、当該第一の加工ステップにおいては、後述する第二の加工ステップにより形成されるようなシールドトンネルが明確に形成されず、第二の加工ステップにより形成されるシールドトンネルの端部からウエーハの裏面に至るクラック発生領域に対して、予備的な弱い加工を施すのである。当該予備加工層の効果については、後述する第二の加工ステップの説明においてさらに説明する。

（第二の加工ステップ）
第１、第２の分割予定ライン２２１、２２２に対して第一の加工ステップを終えたならば、再度チャックテーブル５１を９０度回転させてオリエンテーションフラット２０１に平行な方向に形成された分割予定ライン２２１をＸ軸方向に平行となるようにする。そして、第一の加工ステップにより加工された分割予定ライン２２１に対して、第二の加工ステップによるレーザー加工を行う。当該シールドトンネル形成工程における第二の加工ステップにおいて、光デバイスウエーハ２に対してレーザー光線が照射された状態を図４に示す。上記したように集光器５２２が所定の第１の分割予定ライン２２１を集光器５２２の直下に位置付けたならば、当該第二の加工ステップにより、集光器５２２から光デバイスウエーハ２を構成するサファイア基板２０に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線ＬＢ２を照射しつつチャックテーブル５１を図４（ａ）の矢印Ｘで示す方向に所定の送り速度で移動させる。そして、レーザー光線照射手段５２の集光器５２２の照射位置に分割予定ライン２２１の他端が達したら、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５１の移動を停止する。その後、チャックテーブル５１を矢印Ｙで示す方向に光デバイスウエーハ２を構成する発光層（エピ層）２１の表面２１ａに形成された第１の分割予定ライン２２１の間隔だけ割出し移動し、該分割予定ライン２２１のすべてに対する当該第二の加工ステップを遂行する。第一の加工ステップと同様に、分割予定ライン２２１のすべてに上記第二の加工ステップに基づくレーザー加工を施したならば、チャックテーブル５１を９０度回転させてオリエンテーションフラット２０１に直交する方向に形成された第２の分割予定ライン２２２に対しても、上記した第二の加工ステップと同様のレーザー加工を行うが、該レーザー加工は、上記分割予定ライン２２１と同様であるので、その説明を省略する。

なお、当該第二の加工ステップにおける加工条件は、以下のように設定されている。
波長 ：１０３０ｎｍ
パルス幅 ：１０ｐｓ
繰り返し周波数 ：４０ｋＨｚ
集光レンズ ：開口数＝０．２５
平均出力 ：０．５Ｗ
デフォーカス ：−７８μｍ
スポット径 ：φ５μｍ
送り速度 ：４００ｍｍ／秒

上記したように、第一と第二の加工ステップでは、平均出力が異なっており、当該第二の加工ステップでは、シールドトンネルの端部を裏面に露出させないでシールドトンネルを形成するとともにシールドトンネルの端部からウエーハの裏面に至るクラックを生成する加工となるように条件付けられているのに対して、第一の加工ステップによるレーザー加工では、第二の加工ステップにおけるレーザー加工条件に対し、平均出力が弱く設定されている。これにより、第一の加工ステップによる加工では、第二の加工ステップによって得られるような細孔と該細孔を囲繞する非晶質とからなるシールドトンネルが明確に形成される状態に至らない予備的な加工に留まっている。また、第一の加工ステップでは、デフォーカス位置（集光点位置）が、第二の加工ステップに比して、裏面側に位置しており、当該予備加工が、第二の加工ステップにおいてクラックが発生させられる領域に対してなされるものとなるようなっている。

上記第二の加工ステップによるレーザー加工を実施することにより、光デバイスウエーハ２を構成するサファイア基板２０の内部には、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、第１、第２の分割予定ライン２２１、２２２に沿って、１０μｍの間隔で、パルスレーザー光線ＬＢ２の集光点位置Ｐ２を上面（裏面２０ｂ）から７８μｍとする加工が施され、該集光点Ｐ２付近から下面（表面２０ａ）に向けて細孔２５１と該細孔２５１の周囲に形成された非晶質２５２が成長し、第１、第２の分割予定ライン２２１、２２２に沿って所定の間隔（図示の実施形態においては、１０μｍの間隔（加工送り速度４００ｍｍ／秒）／（繰り返し周波数４０ｋＨｚ））で非晶質のシールドトンネル２５が形成される。このシールドトンネル２５は、図４（ｃ）、（ｄ）に示すように中心に形成された直径がφ１μｍ程度の細孔２５１の周囲に形成された直径がφ１０μｍの非晶質２５２とからなり、図示の実施形態においては、互いに隣接する非晶質２５２同士がつながるように形成される形態となっている。

ここで、上述したシールドトンネル形成工程の第二の加工ステップによって、サファイア基板２０におけるパルスレーザー光線が入射される上面（裏面２０ｂ）側には、シールドトンネル２５の上端から裏面２０ｂに至る複数のクラック２６により構成される層が形成される。その際、当実施形態においては、上記第二の加工ステップに先立ち、第一の加工ステップによる上記した予備加工層が形成されているため、第二の加工ステップにおいて実施されるレーザー加工により発生するクラック２６が、サファイア基板の結晶方位の影響を受けず、図４（ｂ）〜（ｄ）に記載されているように、裏面２０ｂに向けて垂直に形成されることになる。

以上のようにして、分割予定ライン２２１、２２２に対してシールドトンネル工程を実施したならば、光デバイスウエーハ２に外力を付与して、光デバイスウエーハ２をシールドトンネル２５及びクラック２６が形成された分割予定ライン２２１、２２２に沿って個々の光デバイスに分割する分割工程を実施する。以下に、分割工程について説明する。

この分割工程は、図５（ｂ）にその要部を示す分割装置７を用いて実施する。即ち図５（ａ）に示す第一、第二の加工ステップを終えた光デバイスウエーハ２を、ダイシングテープ４を介して支持する環状のフレーム３を円筒状のベース７１の載置面７１ａ上にダイシングテープ４側を上にして載置し、円筒状のベース７１の外周に配設されたクランプ７２によって固定する。そして、光デバイスウエーハ２を構成する側を曲げ荷重付与手段７３を構成する平行に配設された円柱状の複数の支持部材７３１上に載置する。このとき、図５（ｃ）に示すように、支持部材７３１と７３１との間に上記分割予定ライン２２１に沿って形成されたシールドトンネル２３が位置づけられるように載置する。そして、光デバイスウエーハ２を構成するサファイア基板２０の表面２０ａに積層された発光層（エピ層）２１の表面に貼着されたダイシングテープ４側から、下方が鋭角で支持部材７３１に平行且つ長尺に形成されている押圧部材７３２により分割予定ライン２２１に沿って押圧する分割作業をすべての分割予定ライン２２１に対して順次実施する。この結果、光デバイスウエーハ２には、分割予定ライン２２１に沿って形成されたシールドトンネル２５に沿って曲げ荷重が作用してサファイア基板２０の裏面２０ｂに露出されているクラック２６側に引っ張り荷重が発生し、図５（ｄ）に示すように、分割予定ライン２２１に沿って形成されたクラック２６が分割の起点となって分割予定ライン２２１に沿って分割される。このような工程が、第２の分割予定ライン２２２に対しても同様に実施され、光デバイスウエーハ２上に形成された光デバイス２３が個々に分割される。
なお、上記したように、本実施形態では、上記第一、第二の加工ステップにより分割予定ライン２２１、２２２に沿って形成されるクラック２６が光デバイスウエーハ２の裏面２０ｂに対して垂直に形成されているため、図５（ｄ）に示すように分割された光デバイス２３の割断面も垂直に形成されることになり、分割予定ラインを外れて個々の光デバイスに分割されることが防止される。

なお、本実施形態においては、第１、第２の分割予定ライン２２１、２２２のいずれに対しても、第一、第二の加工ステップを経て裏面２０ｂに垂直なクラック２６を形成するシールドトンネル形成工程を実施したが、本発明はこれに限定されるものではない。オリエンテーションフラットに平行な方向に設けられる第１の分割予定ライン２２１、オリエンテーションフラットに直交する方向に設けられる第２の分割予定ライン２２２のそれぞれの結晶方位との関連で生じる割れにくさを考慮して、いずれか一方のみに対して第一、第二の加工ステップを経て裏面２０ｂに垂直なクラック２６を形成するシールドトンネル形成工程し、他方に対しては、シールドトンネルの端部をサファイア基板の裏面に露出させるようにパルスレーザー光線の集光点を内部に位置付けて実施するようにしてもよい。また、第１、第２の分割予定ライン２２１、２２２のそれぞれに沿って第一、第二の加工ステップを施す際に、結晶方位を考慮して、第１、第２の分割予定ライン２２１、２２２に対して施される第一の加工ステップにおける出力、あるいは集光点位置を適宜異なるように調整することも可能である。

また、上記した分割工程も、上記したような外力を付与して分割するものに限定されず、周知の他の方法を用いることができる。例えば、ダイシングテープ４を拡張して、ダイシングテープ４に貼着された光デバイスウエーハ２に放射状に引張力を作用させる拡張手段を使用してシールドトンネル２５、及びクラック２６が形成された分割予定ライン２２１、２２２に沿って個々の光デバイス２３に分割することも可能である。なお、図５に示す分割装置により分割した後、上記拡張手段を使用しダイシングテープ４を拡張すれば、ダイシングテープ４から個々の光デバイス２３を吸着しピックアップすることがより容易になる。

上記したような方法を用いてダイシングテープ４上で光デバイスウエーハ２を個々の光デバイス２３に分割した後に、図示しないピックアップ手段を用いて光デバイス２３を吸着し、ダイシングテープ４から剥離して図示しないトレー、又はダイボンディング工程に搬送する。

２：光デバイスウエーハ
２０：サファイア基板
２０１：オリエンテーションフラット
２２１、２２２：第１の分割予定ライン、第２の分割予定ライン
２１：発光層（エピ層）
３：フレーム
４：ダイシングテープ
５：レーザー加工装置
５１：チャックテーブル
５２：レーザー光線照射手段
５２２：集光器
５３：撮像手段
７：分割装置

Claims (1)

1. サファイア基板の表面に発光層が積層され分割予定ラインによって区画されて光デバイスが形成されたウエーハを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、
   サファイア基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点をウエーハの裏面から分割予定ラインに対応する領域に位置付けて照射し、細孔と該細孔を囲繞する非晶質とからなるシールドトンネルを分割予定ラインに沿って形成するシールドトンネル形成工程と、
   該ウエーハに外力を付与し該ウエーハを個々の光デバイスに分割する分割工程と、
   から少なくとも構成され、
   該シールドトンネル形成工程は、第一の加工ステップと第二の加工ステップとを含み、
   該第二の加工ステップは、レーザー光線の集光点を分割予定ラインに対応する領域に位置付けて照射しシールドトンネルの端部を裏面に露出させないでシールドトンネルを形成するとともに該シールドトンネルの端部から該ウエーハの裏面に至るクラックを生成する加工を施し、
   該第一の加工ステップは、該第二の加工ステップに先立ち、該第二の加工ステップにおけるレーザー光線の出力よりも弱いレーザー光線の集光点を該分割予定ラインに対応する領域に位置付けて照射し、該第二の加工ステップにおいて形成される該クラックを該裏面に対して垂直に導く予備加工層を形成するウエーハの加工方法。