レーザー光線の出力設定方法およびレーザー加工装置
【課題】バッファー層にレーザー光線を照射することによりサファイア基板を剥離する際に、レーザー光線の適正な出力を設定する出力設定方法およびレーザー加工装置を提供する。
【解決手段】エピタキシー基板の表面にバッファー層を介して積層された光デバイス層にレーザー光線を照射することにより、エピタキシー基板を剥離する際のレーザー光線の出力を設定する方法であって、エピタキシー基板の裏面側からバッファー層にレーザー光線を、出力を変更しつつ照射するレーザー光線照射工程と、レーザー光線照射工程によって発生するプラズマにおけるバッファー層を形成する物質の波長域の光強度を、バッファー層に照射したレーザー光線の出力に対応して表示手段に表示するプラズマ光強度表示工程と、表示手段に表示されたレーザー光線の出力に対応したプラズマの光強度に基づいて、適正なレーザー光線の出力を設定する出力設定工程とを含む。
【解決手段】エピタキシー基板の表面にバッファー層を介して積層された光デバイス層にレーザー光線を照射することにより、エピタキシー基板を剥離する際のレーザー光線の出力を設定する方法であって、エピタキシー基板の裏面側からバッファー層にレーザー光線を、出力を変更しつつ照射するレーザー光線照射工程と、レーザー光線照射工程によって発生するプラズマにおけるバッファー層を形成する物質の波長域の光強度を、バッファー層に照射したレーザー光線の出力に対応して表示手段に表示するプラズマ光強度表示工程と、表示手段に表示されたレーザー光線の出力に対応したプラズマの光強度に基づいて、適正なレーザー光線の出力を設定する出力設定工程とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サファイア基板等のエピタキシー基板の表面にバッファー層を介して光デバイス層が積層された光デバイスウエーハの光デバイス層を接合金属層を介して移設基板に接合した後、エピタキシー基板の裏面側からバッファー層にレーザー光線を照射することによりエピタキシー基板を剥離する際に、レーザー光線の出力を設定する出力設定方法およびレーザー加工装置に関する。
【０００２】
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等のエピタキシー基板の表面にバッファー層を介してn型半導体層およびp型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ストリート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ストリートに沿って分割することにより個々の光デバイスを製造している。（例えば、特許文献１参照。）
【０００３】
また、光デバイスの輝度を向上させる技術として、光デバイスウエーハを構成するサファイア基板等のエピタキシー基板の表面にバッファー層を介して積層されたn型半導体層およびp型半導体層からなる光デバイス層をモリブデン(Mo)、銅(Cu)、シリコン(Si)等の移設基板を金(Au),白金(Pt),クロム(Cr),インジウム(In),パラジウム(Pd)等の接合金属層を介して接合し、エピタキシー基板の裏面側からバッファー層にレーザー光線を照射することによりエピタキシー基板を剥離して、光デバイス層を移設基板に移し替えるリフトオフと呼ばれる製造方法が下記特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３０５４２０号公報
【特許文献２】特表２００５−５１６４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
而して、バッファー層の厚みは１μｍ程度と薄いとともにn型半導体層およびp型半導体層からなる光デバイス層と同じ窒化ガリウムで形成されていることから、レーザー光線を照射してバッファー層のみを確実に破壊することが困難であるという問題がある。
【０００６】
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、エピタキシー基板の表面にバッファー層を介して光デバイス層が積層された光デバイスウエーハの光デバイス層を接合金属層を介して移設基板に接合した後、エピタキシー基板の裏面側からバッファー層にレーザー光線を照射することによりサファイア基板を剥離する際に、レーザー光線の適正な出力を設定する出力設定方法およびレーザー加工装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、エピタキシー基板の表面にバッファー層を介して光デバイス層が積層された光デバイスウエーハの光デバイス層を接合金属層を介して移設基板に接合した後、エピタキシー基板の裏面側からバッファー層にレーザー光線を照射することによりエピタキシー基板を剥離する際に、レーザー光線の出力を設定する方法であって、
エピタキシー基板の裏面側からバッファー層にレーザー光線を、出力を変更しつつ照射するレーザー光線照射工程と、
該レーザー光線照射工程によって発生するプラズマにおけるバッファー層を形成する物質の波長域の光強度を、バッファー層に照射したレーザー光線の出力に対応して表示手段に表示するプラズマ光強度表示工程と、
該表示手段に表示されたレーザー光線の出力に対応したプラズマの光強度に基づいて、適正なレーザー光線の出力を設定する出力設定工程と、を含む、
ことを特徴とするレーザー光線の出力設定方法が提供される。
【０００８】
また、本発明によれば、エピタキシー基板の表面にバッファー層を介して光デバイス層が積層された光デバイスウエーハの光デバイス層を接合金属層を介して移設基板に接合した後、エピタキシー基板の裏面側からバッファー層にレーザー光線を照射することによりエピタキシー基板を剥離するレーザー加工装置において、
ウエーハ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ウエーハにパルスレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該レーザー光線照射手段からウエーハにレーザー光線が照射されることによって発生するプラズマの光強度を検出するプラズマ検出手段と、該プラズマ検出手段によって検出されたプラズマの光強度を表示する表示手段と、を具備し、
該プラズマ検出手段は、プラズマにおけるバッファー層を形成する物質の波長域の光強度を検出する、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明においては、エピタキシー基板の裏面側からバッファー層にレーザー光線を、出力を変更しつつ照射することによって発生するプラズマの光強度を、バッファー層に照射したレーザー光線の出力に対応して表示手段に表示し、表示手段に表示されたレーザー光線の出力に対応したプラズマの光強度に基づいて、適正なレーザー光線の出力を設定するので、エピタキシー基板を剥離するためにバッファー層に照射するレーザー光線の適正な出力を確実に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に従って構成されたレーザー加工装置の斜視図。
【図２】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およびプラズマ検出手段のブロック構成図。
【図３】図１に示すレーザー加工装置に装備されるプラズマ検出手段の他の実施形態を示すブロック構成図。
【図４】本発明によるレーザー光線の出力設定方法に使用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５】図４に示す光デバイスウエーハの光デバイス層の表面に移設基板を接合する移設基板接合工程の説明図。
【図６】環状のフレームに装着されたダイシングテープの表面に光デバイスウエーハに接合された移設基板側を貼着した状態を示す斜視図。
【図７】本発明によるレーザー光線の出力設定方法におけるレーザー光線照射工程の説明図。
【図８】本発明によるレーザー光線の出力設定方法におけるプラズマ光強度表示工程の説明図。
【図９】エピタキシー基板の裏面側からバッファー層にレーザー光線を照射する剥離用レーザー光線照射工程の説明図。
【図１０】エピタキシー基板を光デバイス層から剥離するエピタキシー基板剥離工程の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明によるレーザー光線の出力設定方法およびレーザー加工装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１には、本発明によるレーザー光線の出力設定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１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を保持するチャックテーブル機構３と、静止基台２に上記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。
【００１３】
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上に矢印Ｙで示す割り出し送り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の上面（保持面）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。
【００１４】
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加工送り手段３７を具備している。加工送り手段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ト３７１と、該雄ネジロット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。雄ネジロット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、雄ネジロット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ト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。
【００１５】
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、矢印Ｙで示す割り出し送り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の割り出し送り手段３８を具備している。第１の割り出し送り手段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ト３８１と、該雄ネジロット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。雄ネジロット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、雄ネジロット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ト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。
【００１６】
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上に矢印Ｙで示す割り出し送り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Ｙ軸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、一方の側面に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の割り出し送り手段４３を具備している。第２の割り出し送り手段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ト４３１と、該雄ネジロット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。雄ネジロット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、雄ネジロット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ト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。
【００１７】
図示の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６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。
【００１８】
図示の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ト（図示せず）と、該雄ネジロット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ト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６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６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６を下方に移動するようになっている。
【００１９】
図示のレーザー光線照射手段６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６１を含んでいる。このレーザー光線照射手段６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６は、上記ケーシング６１内に配設されたパルスレーザー光線発振手段６２と、該パルスレーザー光線発振手段６２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６３と、該出力調整手段６３によって出力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６４を具備している。
【００２０】
上記パルスレーザー光線発振手段６２は、例えば波長が２５７nmのパルスレーザー光線を発振するパルスレーザー光線発振器６２１と、パルスレーザー光線発振器６２１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６２２と、パルスレーザー光線発振器６２１が発振するパルスレーザー光線のパルス幅を調整するパルス幅調整手段６２３とから構成されている。上記出力調整手段６３は、パルスレーザー光線発振手段６２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。これらパルスレーザー光線発振手段６２のパルスレーザー光線発振器６２１、繰り返し周波数設定手段６２２、パルス幅調整手段６２３および出力調整手段６３は、制御手段７によって制御される。
【００２１】
上記集光器６４は、パルスレーザー光線発振手段６２から発振され出力調整手段６３によって出力が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６４１と、該方向変換ミラー６４１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６４２を具備している。このように構成された集光器６４は、図１に示すようにケーシング６１の先端に装着される。
【００２２】
図２を参照して説明を続けると、図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、パルスレーザー光線発振手段６２から発振され出力調整手段６３によって出力が調整されたパルスレーザー光線がチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに照射されることによって発生するプラズマの光強度を検出するプラズマ検出手段８を備えている。このプラズマ検出手段８は、上記方向変換ミラー６４１と集光レンズ６４２との間に配設されパルスレーザー光線がチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに照射されることによって発生するプラズマを反射するダイクロイックミラー８１と、該ダイクロイックミラー８１によって反射されたプラズマにおける所定波長域（図示の実施形態においては４００〜４２０nm）の光を通過させるバンドパスフィルター８２と、該バンドパスフィルター８２を通過したプラズマの光を受光するホトデテクター８３とを具備している。
【００２３】
上記ダイクロイックミラー８１は、パルスレーザー光線発振手段６２から発振され方向変換ミラー６４１によって方向変換された波長が２５７nmのパルスレーザー光線は通過させるが、パルスレーザー光線がチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに照射されることによって発生するプラズマはバンドパスフィルター８２に向けて反射する。上記バンドパスフィルター８２は、ガリウム(Ga)のプラズマの波長である４１０nmに対して±１０nmの範囲（４００〜４２０nm）の波長の光を通過させ、その他の波長の光を遮断する。上記ホトデテクター８３は、バンドパスフィルター８２を通過したプラズマを受光し、受光信号を光強度信号として制御手段７に送る。制御手段７は、ホトデテクター８３から送られたプラズマの４００〜４２０nmの波長域における光強度を表示手段７０に出力する。なお、制御手段７には、入力手段７１から加工条件等が入力される。
【００２４】
次に、プラズマ検出手段８の他の実施形態について、図３を参照して説明する。
図３に示すプラズマ検出手段８は、レーザー光線照射手段６の集光器６４から照射されるレーザー光線がチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに照射されることによって発生するプラズマを集光器６４に隣接して配設されたプラズマ受光手段８５によって受光し、上記バンドパスフィルター８２を介してホトデテクター８３に導くように構成されている。
【００２５】
図１に戻って説明を続けると、図示のレーザー加工装置１は、ケーシング６１の前端部に配設され上記レーザー光線照射手段６によってレーザー加工すべき加工領域を撮像するアライメント手段９を備えている。このアライメント手段９は、顕微鏡やＣＣＤカメラ等の光学手段からなっており、撮像した画像信号を制御手段７に送る。
【００２６】
図示のレーザー加工装置１は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
図４の(a)および(b)には、上述したレーザー加工装置１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拡大断面図が示されている。
図４の(a)および(b)に示す光デバイスウエーハ１０は、直径が５０mmで厚みが６００μmの円板形状であるサファイア基板からなるエピタキシー基板１１の表面１１aにn型窒化ガリウム半導体層１２１およびp型窒化ガリウム半導体層１２２からなる光デバイス層１２がエピタキシャル成長法によって形成されている。なお、エピタキシー基板１１の表面にエピタキシャル成長法によってn型窒化ガリウム半導体層１２１およびp型窒化ガリウム半導体層１２２からなる光デバイス層１２を積層する際に、エピタキシー基板１１の表面１１aと光デバイス層１２を形成するn型窒化ガリウム半導体層１２１との間には窒化ガリウム(GaN)からなる厚みが例えば１μmのバッファー層１３が形成される。このように構成された光デバイスウエーハ１０は、図示の実施形態においては光デバイス層１２の厚みが例えば１０μmに形成されている。なお、光デバイス層１２は、図４の(a)に示すように格子状に形成された複数のストリート１２３によって区画された複数の領域に光デバイス１２４が形成されている。
【００２７】
上述したように光デバイスウエーハ１０におけるエピタキシー基板１１を光デバイス層１２から剥離して移設基板に移し替えるためには、光デバイス層１２の表面１２aに移設基板を接合する移設基板接合工程を実施する。即ち、図５の(a)および(b)に示すように、光デバイスウエーハ１０を構成するエピタキシー基板１１の表面１１aに形成された光デバイス層１２の表面１２aに、厚みが１ｍmの銅基板からなる移設基板１５を錫からなる接合金属層１６を介して接合する。なお、移設基板１５としてはモリブデン(Mo)、シリコン(Si)等を用いることができ、また、接合金属層１６を形成する接合金属としては金(Au),白金(Pt),クロム(Cr),インジウム(In),パラジウム(Pd)等を用いることができる。この移設基板接合工程は、エピタキシー基板１１の表面１１aに形成された光デバイス層１２の表面１２aまたは移設基板１５の表面１５aに上記接合金属を蒸着して厚みが３μm程度の接合金属層１６を形成し、この接合金属層１６と移設基板１５の表面１５aまたは光デバイス層１２の表面１２aとを対面させて圧着することにより、光デバイスウエーハ１０を構成する光デバイス層１２の表面１２aに移設基板１５の表面１５aを接合金属層１６を介して接合することができる。
【００２８】
次に、上述したレーザー加工装置１を用いて上記エピタキシー基板１１の裏面側からバッファー層１３にレーザー光線を照射することによりエピタキシー基板１１を剥離する際に、レーザー光線の出力を設定する方法について説明する。
上記レーザー光線の出力を設定する方法を実施するには、先ず図６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の表面に光デバイスウエーハ１０に接合された移設基板１５側を貼着する（光デバイスウエーハ支持工程）。従って、ダイシングテープTの表面に貼着された移設基板１５が接合されている光デバイスウエーハ１０のエピタキシー基板１１の裏面１１bが上側となる。
【００２９】
上述したウエーハ支持工程を実施したならば、上述した図１に示すレーザー加工装置１のチャックテーブル３６上に上述した光デバイスウエーハ１０を構成するエピタキシー基板１１に接合された移設基板１５が貼着されているダイシングテープT側を載置し、図示しない吸引手段を作動してチャックテーブル３６上にダイシングテープTを介して光デバイスウエーハ１０を吸引保持する（ウエーハ保持工程）。従って、チャックテーブル３６上に保持された光デバイスウエーハ１０は、エピタキシー基板１１の裏面１１bが上側となる。そして、ダイシングテープTが装着された環状のフレームFをチャックテーブル３６に配設されたクランプ３６２によって固定する。
【００３０】
上述したウエーハ保持工程を実施したならば、加工送り手段３７を作動してチャックテーブル３６をレーザー光線照射手段６の集光器６４が位置するレーザー光線照射領域に移動し、光デバイスウエーハ１０の光デバイス１２４が形成されていない外周部を集光器６４の直下に位置付ける。そして、エピタキシー基板１１の裏面１１b（上面）側からバッファー層１３にサファイアに対しては透過性を有し窒化ガリウム(GaN)に対しては吸収性を有する波長（２５７nm）のレーザー光線を、出力を変更しつつ照射するレーザー光線照射工程を実施する。このレーザー光線照射工程においては、パルスレーザー光線の平均出力を例えば０．０９W、０．１０W、０．１１W、０．１２W、０．１３W、０．１４Wに設定し、図７に示すように順次照射する。なお、図示の実施形態においてはレーザー光線照射工程において照射するパルスレーザー光線の繰り返し周波数は５０ｋＨｚ、パルス幅は１００psに設定されている。また、レーザー光線照射工程において集光器６４から照射されるパルスレーザー光線のバッファー層１３の上面におけるスポット径は７０μmに設定されている。このスポット径は、集光スポット径でも良いし、デフォーカスによるスポット径でも良い。
【００３１】
上述したレーザー光線照射工程を実施している際に、制御手段７はプラズマ検出手段８を作動する。従って、バッファー層１３にパルスレーザー光線が照射されることによって発生するプラズマは、集光レンズ６４２、ダイクロイックミラー８１、バンドパスフィルター８２を介して波長が４００〜４２０nmの光がホトデテクター８３に受光される。そして、ホトデテクター８３は受光した光強度信号を電圧信号として制御手段７に送る。制御手段７は、ホトデテクター８３からの光強度信号（電圧信号）に基づいてバッファー層１３に照射したパルスレーザー光線の出力に対応してそれぞれプラズマの光強度を図８に示すように表示手段７０に出力する（プラズマ光強度表示工程）。
【００３２】
上述したプラズマ光強度表示工程を実施することにより、表示手段７０に表示されたバッファー層１３に照射したパルスレーザー光線の出力に対応したプラズマの光強度に基づいて、オペレータは光強度とバッファー層の破壊の状態とを検証してバッファー層１３のみが確実に分解される適正出力として例えば０．１２Wに設定する（出力設定工程）。そして、オペレータはレーザー光線の適正出力を（図示の実施形態においては０．１２W）を入力手段７１から入力する。このようにして入力されたレーザー光線の適正出力を制御手段７は内蔵するメモリに一時に格納し、後述する剥離用レーザー光線照射工程において出力を調整する。また、オペレータはレーザー光線の適正出力（図示の実施形態においては０．１２W）を照射したときのプラズマの光強度（図示の実施形態においては０．３８V）を入力手段７１から入力し、制御手段７のメモリに格納する。従って、以降に加工する同種の光デバイスウエーハに対しては、制御手段７はメモリに格納されたプラズマの光強度（図示の実施形態においては０．３８V）が検出されたレーザー光線の出力を適正出力として設定することができる。
【００３３】
上述したようにバッファー層１３に照射するパルスレーザー光線の適正出力（図示の実施形態においては０．１２W）を設定したならば、上記レーザー光線照射工程と同様に上記エピタキシー基板１１の裏面１１b（上面）側からバッファー層１３にサファイアに対しては透過性を有し窒化ガリウム(GaN)に対しては吸収性を有する波長のレーザー光線を、平均出力を上記適正出力（図示の実施形態においては０．１２W）に設定して照射し、バッファー層１３を分解（破壊）する剥離用レーザー光線照射工程を実施する。この剥離用レーザー光線照射工程は、チャックテーブル３６を図９の（ａ）で示すようにレーザー光線照射手段６の集光器６４が位置するレーザー光線照射領域に移動し、一端（図９の（ａ）において左端）をレーザー光線照射手段６の集光器６４の直下に位置付ける。次に、集光器６４から照射するパルスレーザー光線のバッファー層１３の上面におけるスポットSのスポット径を７０μmに設定する。このスポット径は、上記レーザー光線照射工程と同様に集光スポット径でも良いし、デフォーカスによるスポット径でも良い。そして、制御手段７は、パルスレーザー光線発振手段６２を作動するとともに出力調整手段６３を制御してパルスレーザー光線発振手段６２によって発振されたパルスレーザー光線の平均出力を０．１２Wに調整し、集光器６４から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９の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる。そして、図９の（c）で示すようにレーザー光線照射手段６の集光器６４の照射位置にエピタキシー基板１１の他端（図９の（c）において右端）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３６の移動を停止する（剥離用レーザー光線照射工程）。この剥離用レーザー光線照射工程をバッファー層１３の全面に対応する領域に実施する。この結果、バッファー層１３が分解され、バッファー層１３によるエピタキシー基板１１と光デバイス層１２との結合機能が喪失する。
【００３４】
上記剥離用レーザー光線照射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。
光源 ：YAGパルスレーザー
波長 ：２５７ｎｍ
平均出力 ：０．１２W
繰り返し周波数 ：５０ｋＨｚ
パルス幅 ：１００ps
スポット径 ：φ７０μｍ
加工送り速度 ：６００ｍｍ／秒
【００３５】
上述した剥離用レーザー光線照射工程を実施したならば、エピタキシー基板１１を光デバイス層１２から剥離するエピタキシー基板剥離工程を実施する。即ち、エピタキシー基板１１と光デバイス層１２と結合しているバッファー層１３は剥離用レーザー光線照射工程を実施することにより結合機能が喪失されているので、図１０に示すようにエピタキシー基板１１は光デバイス層１２から容易に剥離することができる（エピタキシー基板剥離工程）。このように光デバイスウエーハ１０を構成するエピタキシー基板１１を剥離することにより、エピタキシー基板１１の表面に積層された光デバイス層１２は移設基板１５に円滑に移し変えられたことになる。
【符号の説明】
【００３６】
１：レーザー加工装置
３：チャックテーブル機構
３６：チャックテーブル
３７：加工送り手段
３８：第１の割り出し送り手段
４：レーザー光線照射ユニット支持機構
４３：第２の割り出し送り手段
５：レーザー光線照射ユニット
５３：集光点位置調整手段
６：レーザー光線照射手段
６２：パルスレーザー光線発振手段
６３：出力調整手段
６４：集光器
７：制御手段
７０：表示手段
７１：入力手段
８：プラズマ検出手段
８１：ダイクロイックミラー
８２：バンドパスフィルター
８３：ホトデテクター
９：アライメント手段
１０：光デバイスウエーハ
１１：エピタキシー基板
１２：光デバイス層
１３：バッファー層
１５：移設基板
F：環状のフレーム
T：ダイシングテープ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サファイア基板等のエピタキシー基板の表面にバッファー層を介して光デバイス層が積層された光デバイスウエーハの光デバイス層を接合金属層を介して移設基板に接合した後、エピタキシー基板の裏面側からバッファー層にレーザー光線を照射することによりエピタキシー基板を剥離する際に、レーザー光線の出力を設定する出力設定方法およびレーザー加工装置に関する。
【０００２】
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等のエピタキシー基板の表面にバッファー層を介してn型半導体層およびp型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ストリート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ストリートに沿って分割することにより個々の光デバイスを製造している。（例えば、特許文献１参照。）
【０００３】
また、光デバイスの輝度を向上させる技術として、光デバイスウエーハを構成するサファイア基板等のエピタキシー基板の表面にバッファー層を介して積層されたn型半導体層およびp型半導体層からなる光デバイス層をモリブデン(Mo)、銅(Cu)、シリコン(Si)等の移設基板を金(Au),白金(Pt),クロム(Cr),インジウム(In),パラジウム(Pd)等の接合金属層を介して接合し、エピタキシー基板の裏面側からバッファー層にレーザー光線を照射することによりエピタキシー基板を剥離して、光デバイス層を移設基板に移し替えるリフトオフと呼ばれる製造方法が下記特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３０５４２０号公報
【特許文献２】特表２００５−５１６４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
而して、バッファー層の厚みは１μｍ程度と薄いとともにn型半導体層およびp型半導体層からなる光デバイス層と同じ窒化ガリウムで形成されていることから、レーザー光線を照射してバッファー層のみを確実に破壊することが困難であるという問題がある。
【０００６】
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、エピタキシー基板の表面にバッファー層を介して光デバイス層が積層された光デバイスウエーハの光デバイス層を接合金属層を介して移設基板に接合した後、エピタキシー基板の裏面側からバッファー層にレーザー光線を照射することによりサファイア基板を剥離する際に、レーザー光線の適正な出力を設定する出力設定方法およびレーザー加工装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、エピタキシー基板の表面にバッファー層を介して光デバイス層が積層された光デバイスウエーハの光デバイス層を接合金属層を介して移設基板に接合した後、エピタキシー基板の裏面側からバッファー層にレーザー光線を照射することによりエピタキシー基板を剥離する際に、レーザー光線の出力を設定する方法であって、
エピタキシー基板の裏面側からバッファー層にレーザー光線を、出力を変更しつつ照射するレーザー光線照射工程と、
該レーザー光線照射工程によって発生するプラズマにおけるバッファー層を形成する物質の波長域の光強度を、バッファー層に照射したレーザー光線の出力に対応して表示手段に表示するプラズマ光強度表示工程と、
該表示手段に表示されたレーザー光線の出力に対応したプラズマの光強度に基づいて、適正なレーザー光線の出力を設定する出力設定工程と、を含む、
ことを特徴とするレーザー光線の出力設定方法が提供される。
【０００８】
また、本発明によれば、エピタキシー基板の表面にバッファー層を介して光デバイス層が積層された光デバイスウエーハの光デバイス層を接合金属層を介して移設基板に接合した後、エピタキシー基板の裏面側からバッファー層にレーザー光線を照射することによりエピタキシー基板を剥離するレーザー加工装置において、
ウエーハ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ウエーハにパルスレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該レーザー光線照射手段からウエーハにレーザー光線が照射されることによって発生するプラズマの光強度を検出するプラズマ検出手段と、該プラズマ検出手段によって検出されたプラズマの光強度を表示する表示手段と、を具備し、
該プラズマ検出手段は、プラズマにおけるバッファー層を形成する物質の波長域の光強度を検出する、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明においては、エピタキシー基板の裏面側からバッファー層にレーザー光線を、出力を変更しつつ照射することによって発生するプラズマの光強度を、バッファー層に照射したレーザー光線の出力に対応して表示手段に表示し、表示手段に表示されたレーザー光線の出力に対応したプラズマの光強度に基づいて、適正なレーザー光線の出力を設定するので、エピタキシー基板を剥離するためにバッファー層に照射するレーザー光線の適正な出力を確実に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に従って構成されたレーザー加工装置の斜視図。
【図２】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およびプラズマ検出手段のブロック構成図。
【図３】図１に示すレーザー加工装置に装備されるプラズマ検出手段の他の実施形態を示すブロック構成図。
【図４】本発明によるレーザー光線の出力設定方法に使用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５】図４に示す光デバイスウエーハの光デバイス層の表面に移設基板を接合する移設基板接合工程の説明図。
【図６】環状のフレームに装着されたダイシングテープの表面に光デバイスウエーハに接合された移設基板側を貼着した状態を示す斜視図。
【図７】本発明によるレーザー光線の出力設定方法におけるレーザー光線照射工程の説明図。
【図８】本発明によるレーザー光線の出力設定方法におけるプラズマ光強度表示工程の説明図。
【図９】エピタキシー基板の裏面側からバッファー層にレーザー光線を照射する剥離用レーザー光線照射工程の説明図。
【図１０】エピタキシー基板を光デバイス層から剥離するエピタキシー基板剥離工程の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明によるレーザー光線の出力設定方法およびレーザー加工装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１には、本発明によるレーザー光線の出力設定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１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を保持するチャックテーブル機構３と、静止基台２に上記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。
【００１３】
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上に矢印Ｙで示す割り出し送り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の上面（保持面）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。
【００１４】
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加工送り手段３７を具備している。加工送り手段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ト３７１と、該雄ネジロット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。雄ネジロット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、雄ネジロット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ト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。
【００１５】
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、矢印Ｙで示す割り出し送り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の割り出し送り手段３８を具備している。第１の割り出し送り手段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ト３８１と、該雄ネジロット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。雄ネジロット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、雄ネジロット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ト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。
【００１６】
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上に矢印Ｙで示す割り出し送り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Ｙ軸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、一方の側面に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の割り出し送り手段４３を具備している。第２の割り出し送り手段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ト４３１と、該雄ネジロット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。雄ネジロット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、雄ネジロット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ト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。
【００１７】
図示の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６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。
【００１８】
図示の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ト（図示せず）と、該雄ネジロット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ト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６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６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６を下方に移動するようになっている。
【００１９】
図示のレーザー光線照射手段６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６１を含んでいる。このレーザー光線照射手段６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６は、上記ケーシング６１内に配設されたパルスレーザー光線発振手段６２と、該パルスレーザー光線発振手段６２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６３と、該出力調整手段６３によって出力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６４を具備している。
【００２０】
上記パルスレーザー光線発振手段６２は、例えば波長が２５７nmのパルスレーザー光線を発振するパルスレーザー光線発振器６２１と、パルスレーザー光線発振器６２１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６２２と、パルスレーザー光線発振器６２１が発振するパルスレーザー光線のパルス幅を調整するパルス幅調整手段６２３とから構成されている。上記出力調整手段６３は、パルスレーザー光線発振手段６２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。これらパルスレーザー光線発振手段６２のパルスレーザー光線発振器６２１、繰り返し周波数設定手段６２２、パルス幅調整手段６２３および出力調整手段６３は、制御手段７によって制御される。
【００２１】
上記集光器６４は、パルスレーザー光線発振手段６２から発振され出力調整手段６３によって出力が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６４１と、該方向変換ミラー６４１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６４２を具備している。このように構成された集光器６４は、図１に示すようにケーシング６１の先端に装着される。
【００２２】
図２を参照して説明を続けると、図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、パルスレーザー光線発振手段６２から発振され出力調整手段６３によって出力が調整されたパルスレーザー光線がチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに照射されることによって発生するプラズマの光強度を検出するプラズマ検出手段８を備えている。このプラズマ検出手段８は、上記方向変換ミラー６４１と集光レンズ６４２との間に配設されパルスレーザー光線がチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに照射されることによって発生するプラズマを反射するダイクロイックミラー８１と、該ダイクロイックミラー８１によって反射されたプラズマにおける所定波長域（図示の実施形態においては４００〜４２０nm）の光を通過させるバンドパスフィルター８２と、該バンドパスフィルター８２を通過したプラズマの光を受光するホトデテクター８３とを具備している。
【００２３】
上記ダイクロイックミラー８１は、パルスレーザー光線発振手段６２から発振され方向変換ミラー６４１によって方向変換された波長が２５７nmのパルスレーザー光線は通過させるが、パルスレーザー光線がチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに照射されることによって発生するプラズマはバンドパスフィルター８２に向けて反射する。上記バンドパスフィルター８２は、ガリウム(Ga)のプラズマの波長である４１０nmに対して±１０nmの範囲（４００〜４２０nm）の波長の光を通過させ、その他の波長の光を遮断する。上記ホトデテクター８３は、バンドパスフィルター８２を通過したプラズマを受光し、受光信号を光強度信号として制御手段７に送る。制御手段７は、ホトデテクター８３から送られたプラズマの４００〜４２０nmの波長域における光強度を表示手段７０に出力する。なお、制御手段７には、入力手段７１から加工条件等が入力される。
【００２４】
次に、プラズマ検出手段８の他の実施形態について、図３を参照して説明する。
図３に示すプラズマ検出手段８は、レーザー光線照射手段６の集光器６４から照射されるレーザー光線がチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに照射されることによって発生するプラズマを集光器６４に隣接して配設されたプラズマ受光手段８５によって受光し、上記バンドパスフィルター８２を介してホトデテクター８３に導くように構成されている。
【００２５】
図１に戻って説明を続けると、図示のレーザー加工装置１は、ケーシング６１の前端部に配設され上記レーザー光線照射手段６によってレーザー加工すべき加工領域を撮像するアライメント手段９を備えている。このアライメント手段９は、顕微鏡やＣＣＤカメラ等の光学手段からなっており、撮像した画像信号を制御手段７に送る。
【００２６】
図示のレーザー加工装置１は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
図４の(a)および(b)には、上述したレーザー加工装置１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拡大断面図が示されている。
図４の(a)および(b)に示す光デバイスウエーハ１０は、直径が５０mmで厚みが６００μmの円板形状であるサファイア基板からなるエピタキシー基板１１の表面１１aにn型窒化ガリウム半導体層１２１およびp型窒化ガリウム半導体層１２２からなる光デバイス層１２がエピタキシャル成長法によって形成されている。なお、エピタキシー基板１１の表面にエピタキシャル成長法によってn型窒化ガリウム半導体層１２１およびp型窒化ガリウム半導体層１２２からなる光デバイス層１２を積層する際に、エピタキシー基板１１の表面１１aと光デバイス層１２を形成するn型窒化ガリウム半導体層１２１との間には窒化ガリウム(GaN)からなる厚みが例えば１μmのバッファー層１３が形成される。このように構成された光デバイスウエーハ１０は、図示の実施形態においては光デバイス層１２の厚みが例えば１０μmに形成されている。なお、光デバイス層１２は、図４の(a)に示すように格子状に形成された複数のストリート１２３によって区画された複数の領域に光デバイス１２４が形成されている。
【００２７】
上述したように光デバイスウエーハ１０におけるエピタキシー基板１１を光デバイス層１２から剥離して移設基板に移し替えるためには、光デバイス層１２の表面１２aに移設基板を接合する移設基板接合工程を実施する。即ち、図５の(a)および(b)に示すように、光デバイスウエーハ１０を構成するエピタキシー基板１１の表面１１aに形成された光デバイス層１２の表面１２aに、厚みが１ｍmの銅基板からなる移設基板１５を錫からなる接合金属層１６を介して接合する。なお、移設基板１５としてはモリブデン(Mo)、シリコン(Si)等を用いることができ、また、接合金属層１６を形成する接合金属としては金(Au),白金(Pt),クロム(Cr),インジウム(In),パラジウム(Pd)等を用いることができる。この移設基板接合工程は、エピタキシー基板１１の表面１１aに形成された光デバイス層１２の表面１２aまたは移設基板１５の表面１５aに上記接合金属を蒸着して厚みが３μm程度の接合金属層１６を形成し、この接合金属層１６と移設基板１５の表面１５aまたは光デバイス層１２の表面１２aとを対面させて圧着することにより、光デバイスウエーハ１０を構成する光デバイス層１２の表面１２aに移設基板１５の表面１５aを接合金属層１６を介して接合することができる。
【００２８】
次に、上述したレーザー加工装置１を用いて上記エピタキシー基板１１の裏面側からバッファー層１３にレーザー光線を照射することによりエピタキシー基板１１を剥離する際に、レーザー光線の出力を設定する方法について説明する。
上記レーザー光線の出力を設定する方法を実施するには、先ず図６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の表面に光デバイスウエーハ１０に接合された移設基板１５側を貼着する（光デバイスウエーハ支持工程）。従って、ダイシングテープTの表面に貼着された移設基板１５が接合されている光デバイスウエーハ１０のエピタキシー基板１１の裏面１１bが上側となる。
【００２９】
上述したウエーハ支持工程を実施したならば、上述した図１に示すレーザー加工装置１のチャックテーブル３６上に上述した光デバイスウエーハ１０を構成するエピタキシー基板１１に接合された移設基板１５が貼着されているダイシングテープT側を載置し、図示しない吸引手段を作動してチャックテーブル３６上にダイシングテープTを介して光デバイスウエーハ１０を吸引保持する（ウエーハ保持工程）。従って、チャックテーブル３６上に保持された光デバイスウエーハ１０は、エピタキシー基板１１の裏面１１bが上側となる。そして、ダイシングテープTが装着された環状のフレームFをチャックテーブル３６に配設されたクランプ３６２によって固定する。
【００３０】
上述したウエーハ保持工程を実施したならば、加工送り手段３７を作動してチャックテーブル３６をレーザー光線照射手段６の集光器６４が位置するレーザー光線照射領域に移動し、光デバイスウエーハ１０の光デバイス１２４が形成されていない外周部を集光器６４の直下に位置付ける。そして、エピタキシー基板１１の裏面１１b（上面）側からバッファー層１３にサファイアに対しては透過性を有し窒化ガリウム(GaN)に対しては吸収性を有する波長（２５７nm）のレーザー光線を、出力を変更しつつ照射するレーザー光線照射工程を実施する。このレーザー光線照射工程においては、パルスレーザー光線の平均出力を例えば０．０９W、０．１０W、０．１１W、０．１２W、０．１３W、０．１４Wに設定し、図７に示すように順次照射する。なお、図示の実施形態においてはレーザー光線照射工程において照射するパルスレーザー光線の繰り返し周波数は５０ｋＨｚ、パルス幅は１００psに設定されている。また、レーザー光線照射工程において集光器６４から照射されるパルスレーザー光線のバッファー層１３の上面におけるスポット径は７０μmに設定されている。このスポット径は、集光スポット径でも良いし、デフォーカスによるスポット径でも良い。
【００３１】
上述したレーザー光線照射工程を実施している際に、制御手段７はプラズマ検出手段８を作動する。従って、バッファー層１３にパルスレーザー光線が照射されることによって発生するプラズマは、集光レンズ６４２、ダイクロイックミラー８１、バンドパスフィルター８２を介して波長が４００〜４２０nmの光がホトデテクター８３に受光される。そして、ホトデテクター８３は受光した光強度信号を電圧信号として制御手段７に送る。制御手段７は、ホトデテクター８３からの光強度信号（電圧信号）に基づいてバッファー層１３に照射したパルスレーザー光線の出力に対応してそれぞれプラズマの光強度を図８に示すように表示手段７０に出力する（プラズマ光強度表示工程）。
【００３２】
上述したプラズマ光強度表示工程を実施することにより、表示手段７０に表示されたバッファー層１３に照射したパルスレーザー光線の出力に対応したプラズマの光強度に基づいて、オペレータは光強度とバッファー層の破壊の状態とを検証してバッファー層１３のみが確実に分解される適正出力として例えば０．１２Wに設定する（出力設定工程）。そして、オペレータはレーザー光線の適正出力を（図示の実施形態においては０．１２W）を入力手段７１から入力する。このようにして入力されたレーザー光線の適正出力を制御手段７は内蔵するメモリに一時に格納し、後述する剥離用レーザー光線照射工程において出力を調整する。また、オペレータはレーザー光線の適正出力（図示の実施形態においては０．１２W）を照射したときのプラズマの光強度（図示の実施形態においては０．３８V）を入力手段７１から入力し、制御手段７のメモリに格納する。従って、以降に加工する同種の光デバイスウエーハに対しては、制御手段７はメモリに格納されたプラズマの光強度（図示の実施形態においては０．３８V）が検出されたレーザー光線の出力を適正出力として設定することができる。
【００３３】
上述したようにバッファー層１３に照射するパルスレーザー光線の適正出力（図示の実施形態においては０．１２W）を設定したならば、上記レーザー光線照射工程と同様に上記エピタキシー基板１１の裏面１１b（上面）側からバッファー層１３にサファイアに対しては透過性を有し窒化ガリウム(GaN)に対しては吸収性を有する波長のレーザー光線を、平均出力を上記適正出力（図示の実施形態においては０．１２W）に設定して照射し、バッファー層１３を分解（破壊）する剥離用レーザー光線照射工程を実施する。この剥離用レーザー光線照射工程は、チャックテーブル３６を図９の（ａ）で示すようにレーザー光線照射手段６の集光器６４が位置するレーザー光線照射領域に移動し、一端（図９の（ａ）において左端）をレーザー光線照射手段６の集光器６４の直下に位置付ける。次に、集光器６４から照射するパルスレーザー光線のバッファー層１３の上面におけるスポットSのスポット径を７０μmに設定する。このスポット径は、上記レーザー光線照射工程と同様に集光スポット径でも良いし、デフォーカスによるスポット径でも良い。そして、制御手段７は、パルスレーザー光線発振手段６２を作動するとともに出力調整手段６３を制御してパルスレーザー光線発振手段６２によって発振されたパルスレーザー光線の平均出力を０．１２Wに調整し、集光器６４から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９の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる。そして、図９の（c）で示すようにレーザー光線照射手段６の集光器６４の照射位置にエピタキシー基板１１の他端（図９の（c）において右端）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３６の移動を停止する（剥離用レーザー光線照射工程）。この剥離用レーザー光線照射工程をバッファー層１３の全面に対応する領域に実施する。この結果、バッファー層１３が分解され、バッファー層１３によるエピタキシー基板１１と光デバイス層１２との結合機能が喪失する。
【００３４】
上記剥離用レーザー光線照射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。
光源 ：YAGパルスレーザー
波長 ：２５７ｎｍ
平均出力 ：０．１２W
繰り返し周波数 ：５０ｋＨｚ
パルス幅 ：１００ps
スポット径 ：φ７０μｍ
加工送り速度 ：６００ｍｍ／秒
【００３５】
上述した剥離用レーザー光線照射工程を実施したならば、エピタキシー基板１１を光デバイス層１２から剥離するエピタキシー基板剥離工程を実施する。即ち、エピタキシー基板１１と光デバイス層１２と結合しているバッファー層１３は剥離用レーザー光線照射工程を実施することにより結合機能が喪失されているので、図１０に示すようにエピタキシー基板１１は光デバイス層１２から容易に剥離することができる（エピタキシー基板剥離工程）。このように光デバイスウエーハ１０を構成するエピタキシー基板１１を剥離することにより、エピタキシー基板１１の表面に積層された光デバイス層１２は移設基板１５に円滑に移し変えられたことになる。
【符号の説明】
【００３６】
１：レーザー加工装置
３：チャックテーブル機構
３６：チャックテーブル
３７：加工送り手段
３８：第１の割り出し送り手段
４：レーザー光線照射ユニット支持機構
４３：第２の割り出し送り手段
５：レーザー光線照射ユニット
５３：集光点位置調整手段
６：レーザー光線照射手段
６２：パルスレーザー光線発振手段
６３：出力調整手段
６４：集光器
７：制御手段
７０：表示手段
７１：入力手段
８：プラズマ検出手段
８１：ダイクロイックミラー
８２：バンドパスフィルター
８３：ホトデテクター
９：アライメント手段
１０：光デバイスウエーハ
１１：エピタキシー基板
１２：光デバイス層
１３：バッファー層
１５：移設基板
F：環状のフレーム
T：ダイシングテープ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エピタキシー基板の表面にバッファー層を介して光デバイス層が積層された光デバイスウエーハの光デバイス層を接合金属層を介して移設基板に接合した後、エピタキシー基板の裏面側からバッファー層にレーザー光線を照射することによりエピタキシー基板を剥離する際に、レーザー光線の出力を設定する方法であって、
エピタキシー基板の裏面側からバッファー層にレーザー光線を、出力を変更しつつ照射するレーザー光線照射工程と、
該レーザー光線照射工程によって発生するプラズマにおけるバッファー層を形成する物質の波長域の光強度を、バッファー層に照射したレーザー光線の出力に対応して表示手段に表示するプラズマ光強度表示工程と、
該表示手段に表示されたレーザー光線の出力に対応したプラズマの光強度に基づいて、適正なレーザー光線の出力を設定する出力設定工程と、を含む、
ことを特徴とするレーザー光線の出力設定方法。
【請求項２】
エピタキシー基板の表面にバッファー層を介して光デバイス層が積層された光デバイスウエーハの光デバイス層を接合金属層を介して移設基板に接合した後、エピタキシー基板の裏面側からバッファー層にレーザー光線を照射することによりエピタキシー基板を剥離するレーザー加工装置において、
ウエーハ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ウエーハにパルスレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該レーザー光線照射手段からウエーハにレーザー光線が照射されることによって発生するプラズマの光強度を検出するプラズマ検出手段と、該プラズマ検出手段によって検出されたプラズマの光強度を表示する表示手段と、を具備し、
該プラズマ検出手段は、プラズマにおけるバッファー層を形成する物質の波長域の光強度を検出する、
ことを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項１】
エピタキシー基板の表面にバッファー層を介して光デバイス層が積層された光デバイスウエーハの光デバイス層を接合金属層を介して移設基板に接合した後、エピタキシー基板の裏面側からバッファー層にレーザー光線を照射することによりエピタキシー基板を剥離する際に、レーザー光線の出力を設定する方法であって、
エピタキシー基板の裏面側からバッファー層にレーザー光線を、出力を変更しつつ照射するレーザー光線照射工程と、
該レーザー光線照射工程によって発生するプラズマにおけるバッファー層を形成する物質の波長域の光強度を、バッファー層に照射したレーザー光線の出力に対応して表示手段に表示するプラズマ光強度表示工程と、
該表示手段に表示されたレーザー光線の出力に対応したプラズマの光強度に基づいて、適正なレーザー光線の出力を設定する出力設定工程と、を含む、
ことを特徴とするレーザー光線の出力設定方法。
【請求項２】
エピタキシー基板の表面にバッファー層を介して光デバイス層が積層された光デバイスウエーハの光デバイス層を接合金属層を介して移設基板に接合した後、エピタキシー基板の裏面側からバッファー層にレーザー光線を照射することによりエピタキシー基板を剥離するレーザー加工装置において、
ウエーハ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ウエーハにパルスレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該レーザー光線照射手段からウエーハにレーザー光線が照射されることによって発生するプラズマの光強度を検出するプラズマ検出手段と、該プラズマ検出手段によって検出されたプラズマの光強度を表示する表示手段と、を具備し、
該プラズマ検出手段は、プラズマにおけるバッファー層を形成する物質の波長域の光強度を検出する、
ことを特徴とするレーザー加工装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−８６１３０（Ｐ２０１３−８６１３０Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２８９７１（Ｐ２０１１−２２８９７１）
【出願日】平成２３年１０月１８日（２０１１．１０．１８）
【出願人】（０００１３４０５１）株式会社ディスコ (2,397)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１８日（２０１１．１０．１８）
【出願人】（０００１３４０５１）株式会社ディスコ (2,397)
【Ｆターム（参考）】
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