光デバイスウエーハの加工方法
【課題】光デバイスウエーハを構成するエピタキシー基板の表面に積層された光デバイス層に損傷を与えることなく光デバイス層を移設基板に円滑に移し変えることができる光デバイスウエーハの加工方法を提供する。
【解決手段】エピタキシー基板20の表面にバファー層22を介して積層され、格子状に形成された複数のストリート23により区画された複数の領域に形成された光デバイス層21の表面に移設基板3を接合する工程と、移設基板3が接合されたエピタキシー基板20を所定のストリートに沿って切断し、複数のブロック200に分割する工程と、エピタキシー基板20の裏面側からエピタキシー基板20を透過するレーザー光線をバファー層22に集光点を位置付けて照射することによりバファー層22を分解する工程と、複数のブロック200に分割されたエピタキシー基板20を光デバイス層21から剥離する工程とを含む。
【解決手段】エピタキシー基板20の表面にバファー層22を介して積層され、格子状に形成された複数のストリート23により区画された複数の領域に形成された光デバイス層21の表面に移設基板3を接合する工程と、移設基板3が接合されたエピタキシー基板20を所定のストリートに沿って切断し、複数のブロック200に分割する工程と、エピタキシー基板20の裏面側からエピタキシー基板20を透過するレーザー光線をバファー層22に集光点を位置付けて照射することによりバファー層22を分解する工程と、複数のブロック200に分割されたエピタキシー基板20を光デバイス層21から剥離する工程とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、サファイア基板や炭化珪素等のエピタキシー基板の表面にバファー層を介して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が形成された光デバイスウエーハにおける光デバイス層を、移設基板に移し替える光デバイスウエーハの加工方法に関する。
【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や炭化珪素等のエピタキシー基板の表面にバファー層を介して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や炭化珪素等のエピタキシー基板の表面にバ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(Pb)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】
上述した特許文献2に開示された技術においては、エピタキシー基板の表面に積層された光デバイス層に移設基板を接合する際に220〜300℃の温度に加熱されるため、エピタキシー基板と移設基板との線膨張係数の違いによりエピタキシー基板と移設基板とからなる接合体には反りが発生する。このため、エピタキシー基板を光デバイス層から剥離する際に、レーザー光線の集光点をエピタキシー基板と光デバイス層との間のバファー層に位置付けることが困難であり、光デバイス層を損傷させたり、バファー層を確実に分解することができずエピタキシー基板を円滑に剥離することができないという問題がある。
【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、光デバイスウエーハを構成するエピタキシー基板の表面に積層された光デバイス層に損傷を与えることなく光デバイス層を移設基板に円滑に移し替えることができる光デバイスウエーハの加工方法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ファー層を介して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光デバイスが形成された光デバイスウエーハにおける光デバイス層を、移設基板に移し替える光デバイスウエーハの加工方法であって、
該エピタキシー基板の表面に該バファー層を介して積層された該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と、
該移設基板が接合された該エピタキシー基板を該複数のストリートにおける所定のストリートに沿って切断し、複数のブロックに分割するエピタキシー基板分割工程と、
該エピタキシー基板分割工程が実施された該エピタキシー基板の裏面側から該エピタキシー基板を透過するレーザー光線を該バファー層に集光点を位置付けて照射することにより該バファー層を分解する剥離用レーザー光線照射工程と、
該剥離用レーザー光線照射工程を実施した後に、該複数のブロックに分割されたエピタキシー基板を該光デバイス層から剥離するエピタキシー基板剥離工程と、を含む、
ことを特徴とする光デバイスウエーハの加工方法が提供される。
【0008】
上記エピタキシー基板分割工程は、切削ブレードによってエピタキシー基板を所定のストリートに沿って切断する。
また、上記エピタキシー基板分割工程は、エピタキシー基板に所定のストリートに沿って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所定のストリートに沿って切断する。
上記エピタキシー基板剥離工程を実施した後に、光デバイス層が接合された移設基板をストリートに沿って切断する移設基板分割工程を実施する。
【発明の効果】
【0009】
本発明による光デバイスの加工方法においては、エピタキシー基板の表面にバファー層を介して積層された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と、移設基板が接合されたエピタキシー基板を複数のストリートにおける所定のストリートに沿って切断し、複数のブロックに分割するエピタキシー基板分割工程と、エピタキシー基板分割工程が実施されたエピタキシー基板の裏面側からエピタキシー基板を透過するレーザー光線をバファー層に集光点を位置付けて照射することによりバファー層を分解する剥離用レーザー光線照射工程と、剥離用レーザー光線照射工程を実施した後に、複数のブロックに分割されたエピタキシー基板を該光デバイス層から剥離するエピタキシー基板剥離工程とを含でいるので、剥離用レーザー光線照射工程を実施する際には、エピタキシー基板分割工程を実施してエピタキシー基板を所定のストリートに沿って切断して複数のブロックに分割することにより、エピタキシー基板と移設基板との線膨張係数の違いにより発生したエピタキシー基板と移設基板3とからなる接合体に発生した反りが開放されているので、レーザー光線の集光点をバファー層に的確に位置付けることができる。従って、光デバイス層にパルスレーザー光線の集光点が位置付けられることにより光デバイス層が損傷するという問題が解消される。また、バファー層は窒化ガリウム(GaN)で形成されており、レーザー光線の照射によって2GaN→2Ga+N2に分解され、N2ガスが発生して光デバイス層に悪影響を与えるが、エピタキシー基板が複数のブロックに分割されているので、分割溝を通してN2ガスが排出され、光デバイス層への悪影響が軽減される。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】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2】本発明による光デバイスウエーハの分割方法における移設基板接合工程の説明図。
【図3】本発明による光デバイスウエーハの分割方法におけるエピタキシー基板分割工程の第1の実施形態を実施するための切削装置の要部斜視図。
【図4】本発明による光デバイスウエーハの分割方法におけるエピタキシー基板分割工程の第1の実施形態を示す説明図。
【図5】本発明による光デバイスウエーハの分割方法におけるエピタキシー基板分割工程の第2の実施形態を実施するためのレーザー加工装置の要部斜視図。
【図6】本発明による光デバイスウエーハの分割方法におけるエピタキシー基板分割工程の第2の実施形態を示す説明図。
【図7】本発明による光デバイスウエーハの分割方法における光デバイスウエーハ支持工程の説明図。
【図8】本発明による光デバイスウエーハの分割方法における剥離用レーザー光線照射工程を実施するためのレーザー加工装置の要部斜視図。
【図9】本発明による光デバイスウエーハの分割方法における剥離用レーザー光線照射工程の説明図。
【図10】本発明による光デバイスウエーハの分割方法におけるエピタキシー基板剥離工程の説明図。
【図11】本発明による光デバイスウエーハの分割方法における移設基板分割工程の第1の実施形態を実施するための切削装置の要部斜視図。
【図12】本発明による光デバイスウエーハの分割方法における移設基板分割工程の第1の実施形態を示す説明図。
【図13】本発明による光デバイスウエーハの分割方法における移設基板分割工程の第2の実施形態を実施するためのレーザー加工装置の要部斜視図。
【図14】本発明による光デバイスウエーハの分割方法における移設基板分割工程の第2の実施形態を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明による光デバイス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詳細に説明する。
【0012】
図1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加工される光デバイスウエーハの斜視図が示されている。
図1に示す光デバイスウエーハ2は、略円板形状であるサファイア基板や炭化珪素等のエピタキシー基板20の表面20aにn型窒化ガリウム半導体層211およびp型窒化ガリウム半導体層212からなる光デバイス層21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20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211およびp型窒化ガリウム半導体層212からなる光デバイス層21を積層する際に、エピタキシー基板20の表面20aと光デバイス層21を形成するn型窒化ガリウム半導体層211との間には窒化ガリウム(GaN)からなるバファー層22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2は、図示の実施形態においてはエピタキシー基板20の厚みが例えば430μm、バファー層22を含む光デバイス層21の厚みが例えば5μmに形成されている。なお、光デバイス層21は、図1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23によって区画された複数の領域に光デバイス24が形成されている。
【0013】
上述したように光デバイスウエーハ2におけるエピタキシー基板20を光デバイス層21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21の表面21a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2の(a)および(b)に示すように、光デバイスウエーハ2を構成するエピタキシー基板20の表面20aに形成された光デバイス層21の表面21aに、厚みが例えば220μmの移設基板3を接合金属層4を介して接合する。なお、移設基板3としてはモリブデン(Mo)、銅(Cu)、シリコン(Si)等を用いることができ、また、接合金属層4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(Pb)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20の表面20aに形成された光デバイス層21の表面21aまたは移設基板3の表面3aに上記接合金属を蒸着して厚みが3μm程度の接合金属層4を形成し、この接合金属層4と移設基板3の表面3aまたは光デバイス層21の表面21a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2を構成する光デバイス層21の表面21aに移設基板3の表面3aを接合金属層4を介して接合することができる。このようにしてエピタキシー基板20の表面20aに形成された光デバイス層21の表面21aに移設基板3を接合する際に220〜300℃の温度に加熱されるため、エピタキシー基板20と移設基板3との線膨張係数の違いによりエピタキシー基板20と移設基板3とからなる接合体には反りが発生する。この反り量は、エピタキシー基板20の直径が10cmの場合には0.5mm程度である。
【0014】
上述した移設基板接合工程を実施したならば、移設基板3が接合されたエピタキシー基板20を複数のストリート23における所定のストリートに沿って切断し、複数のブロックに分割するエピタキシー基板分割工程を実施する。このエピタキシー基板分割工程の第1の実施形態について、図3および図4を参照して説明する。エピタキシー基板分割工程の第1の実施形態は、図3に示す切削装置5を用いて実施する。図3に示す切削装置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を切削する切削ブレード521を備えた切削手段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を具備している。なお、撮像手段53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。このように構成された切削装置5を用いて移設基板切断工程を実施するには、チャックテーブル51上に上述した移設基板接合工程が実施され光デバイスウエーハ2を構成するエピタキシー基板20に接合された移設基板3を載置する。従って、移設基板3が接合された光デバイスウエーハ2を構成するエピタキシー基板20の裏面20bが上側となる。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、移設基板3が接合された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。このようにして、移設基板3が接合された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、図示しない切削送り手段によって撮像手段53の直下に位置付けられる。
【0015】
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を構成するエピタキシー基板20の切削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を構成する光デバイス層21に所定方向に形成されているストリート23と、切削ブレード521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、切削領域のアライメントを遂行する(アライメント工程)。また、光デバイスウエーハ2を構成する光デバイス層21に形成されている上記所定方向に対して直交する方向に延びるストリート23に対しても、同様に切削領域のアライメントを遂行する。なお、ストリート23が形成されている光デバイス層21はエピタキシー基板20の下側に位置付けられているが、エピタキシー基板20がサファイア基板のように透明体によって形成されている場合には該エピタキシー基板20を通してストリート23を撮像することができる。また、エピタキシー基板20が透明体でない場合には、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、エピタキシー基板を通してストリート23を撮像することができる。
【0016】
以上のようにしてチャックテーブル51上に保持されている光デバイスウエーハ2を構成するエピタキシー基板20の切削領域を検出するアライメントが行われたならば、光デバイスウエーハ2を保持したチャックテーブル51を切削作業領域に移動し、図4の(a)に示すように所定のストリート23の一端を切削ブレード521の直下より図4の(a)において僅かに右側に位置付ける。次に、切削ブレード521を矢印521aで示す方向に回転するとともに、図示しない切り込み送り手段を作動して切削ブレード521を2点鎖線で示す退避位置から矢印Z1で示す方向に所定量切り込み送りする。この切り込み送り位置は、切削ブレード521の外周縁がバファー層22に達する深さ位置に設定されている。このようにして、切削ブレード521の切り込み送りを実施したならば、切削ブレード521を矢印521aで示す方向に回転しつつチャックテーブル51を図4の(a)において矢印X1で示す方向に所定の切削送り速度で移動し、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を構成するエピタキシー基板20の他端が図4の(b)に示すように切削ブレード521の直下より僅かに左側に達したら、チャックテーブル51の移動を停止するとともに、切削ブレード521を矢印Z2で示す方向に2点鎖線で示す退避位置まで上昇せしめる。この結果、光デバイスウエーハ2を構成するエピタキシー基板20は図4の(c)に示すように所定のストリート23に沿って切断され切削溝からなる分割溝201が形成される(エピタキシー基板分割工程)。上述したエピタキシー基板分割工程を複数のストリート23における所定のストリートと対応する領域に実施することにより、エピタキシー基板20には図4の(d)に示すように複数のブロック200に分割される。なお、エピタキシー基板20と移設基板3とからなる接合体には0.5mm程度の反りが生じているが、チャックテーブル51の吸引によって多少緩和されるものの零(0)にはならないので、移設基板3は所定のストリートに沿って切削ブレード521によって切削される場合がある。
【0017】
次に、エピタキシー基板分割工程の第2の実施形態について、図5および図6を参照して説明する。エピタキシー基板分割工程の第2の実施形態は、図5に示すレーザー加工装置6を用いて実施する。図5に示すレーザー加工装置6は、被加工物を保持するチャックテーブル61と、該チャックテーブル61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62と、チャックテーブル61上に保持された被加工物を撮像する撮像手段63を具備している。チャックテーブル61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図5において矢印Xで示す方向に加工送りされるとともに、図示しない割り出し送り手段によって図5において矢印Yで示す方向に割り出し送りされるようになっている。
【0018】
上記レーザー光線照射手段62は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング621の先端に装着された集光器622からパルスレーザー光線を照射する。また、上記レーザー光線照射手段62を構成するケーシング621の先端部に装着された撮像手段63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後述する制御手段に送る。
【0019】
上述したレーザー加工装置6を用いて実施するエピタキシー基板分割工程について、図5および図6を参照して説明する。
エピタキシー基板分割工程を実施するには、先ず上述した図5に示すようにレーザー加工装置6のチャックテーブル61上に上述した移設基板接合工程が実施され光デバイスウエーハ2を構成するエピタキシー基板20に接合された移設基板3を載置する。従って、移設基板3が接合された光デバイスウエーハ2を構成するエピタキシー基板20の裏面20bが上側となる。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、移設基板3が接合された光デバイスウエーハ2をチャックテーブル61上に吸引保持する。このようにして、移設基板3が接合された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61は、図示しない加工送り手段によって撮像手段63の直下に位置付けられる。
【0020】
チャックテーブル61が撮像手段63の直下に位置付けられると、撮像手段63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を構成するエピタキシー基板20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63および図示しない制御手段は、光デバイスウエーハ2を構成する光デバイス層21に所定方向に形成されているストリート23と、該ストリート23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62の集光器622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(アライメント工程)。また、光デバイスウエーハ2を構成する光デバイス層21に形成されている上記所定方向に対して直交する方向に延びる分割予定ライン23に対しても、同様に切削領域のアライメントが遂行される。なお、ストリート23が形成されている光デバイス層21はエピタキシー基板20の下側に位置付けられているが、エピタキシー基板20がサファイア基板のように透明体によって形成されている場合には該エピタキシー基板20を通してストリート23を撮像することができる。また、エピタキシー基板20が透明体でない場合には、撮像手段63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、エピタキシー基板を通してストリート23を撮像することができる。
【0021】
以上のようにしてチャックテーブル61上に保持されている光デバイスウエーハ2を構成するエピタキシー基板20の加工領域を検出するアライメントが行われたならば、光デバイスウエーハ2を保持したチャックテーブル61を図6の(a)で示すようにレーザー光線照射手段62の集光器622が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定のストリート23の一端(図6の(a)において左端)をレーザー光線照射手段62の集光器622の直下に位置付ける。そして、集光器622からエピタキシー基板20に対して吸収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61を図6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6の(b)で示すようにレーザー光線照射手段62の集光器622の照射位置にストリート21の他端(図6の(b)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61の移動を停止する(レーザー光線照射工程)。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集光点Pをエピタキシー基板20の裏面20b〈上面〉付近に合わせる。
【0022】
上記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レーザー
波長 :355nmのパルスレーザー
平均出力 :3.5W
繰り返し周波数 :10kHz
集光スポット径 :短軸10μm、長軸10〜200μmの楕円
加工送り速度 :100mm/秒
【0023】
上述した加工条件においては、所定のストリート23に沿って上記レーザー光線照射工程を2回実施することにより、図6の(c)に示すようにエピタキシー基板20には所定のストリート23に沿ってバファー層22に達するレーザー加工溝からなる分割溝201が形成される(エピタキシー基板分割工程)。上述したエピタキシー基板分割工程を複数のストリート23における所定のストリートと対応する領域に実施することにより、エピタキシー基板20には図6の(d)に示すように複数のブロック200に分割される。
【0024】
以上のようにエピタキシー基板分割工程を実施し、光デバイスウエーハ2を構成するエピタキシー基板20を所定のストリートに沿って切断することにより、エピタキシー基板20と移設基板3との線膨張係数の違いにより発生したエピタキシー基板20と移設基板3とからなる接合体に発生した反りが開放される。
【0025】
次に、上述したエピタキシー基板分割工程が実施された光デバイスウエーハ2を環状のフレームに装着された保持部材としてのダイシングテープに貼着する光デバイスウエーハ支持工程を実施する。即ち、図7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2に接合された移設基板3側を貼着する。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3が接合されている光デバイスウエーハ2を構成するエピタキシー基板20の裏面20bが上側となる。なお、この光デバイスウエーハ支持工程は、上記エピタキシー基板分割工程を実施する前に実施してもよい。
【0026】
上述したように光デバイスウエーハ支持工程を実施したならば、エピタキシー基板20の裏面20b側からエピタキシー基板20を透過するレーザー光線をバファー層22に集光点を位置付けて照射することによりバファー層22を分解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、図8に示すレーザー加工装置7を用いて実施する。図8に示すレーザー加工装置7は、被加工物を保持するチャックテーブル71と、該チャックテーブル71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72を具備している。チャックテーブル71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図8において矢印Xで示す方向に加工送りされるとともに、図示しない割り出し送り手段によって図8において矢印Yで示す方向に割り出し送りされるようになっている。上記レーザー光線照射手段72は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング721の先端に装着された集光器722からパルスレーザー光線を照射する。
【0027】
上述したレーザー加工装置7を用いて実施する剥離用レーザー光線照射工程について、図8および図9を参照して説明する。
剥離用レーザー光線照射工程を実施するには、先ず上述した図9に示すようにレーザー加工装置7のチャックテーブル71上に上述した光デバイスウエーハ2を構成するエピタキシー基板20に接合された移設基板3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71上にダイシングテープTを介して光デバイスウエーハ2を吸引保持する。従って、チャックテーブル71上に保持された光デバイスウエーハ2は、エピタキシー基板20の裏面20bが上側となる。なお、図8においてはダイシングテープTが装着された環状のフレームFを省いて示しているが、環状のフレームFはチャックテーブル71に配設された適宜のフレーム保持手段に保持される。
【0028】
上述したようにチャックテーブル71上に移設基板3が接合された光デバイスウエーハ2を吸引保持したならば、チャックテーブル71を図9の(a)で示すようにレーザー光線照射手段72の集光器722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72の集光器722の直下に位置付ける。次に、集光器722から照射するパルスレーザー光線の集光点Pを図9の(b)で示すようにバファー層22に合わせる。そして、レーザー光線照射手段72を作動して集光器722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71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72の集光器722の照射位置にエピタキシー基板20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71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ファー層22の全面に対応する領域に実施する。この結果、バファー層22が分解され、バファー層22によるエピタキシー基板20と光デバイス層21との結合機能が喪失する。
【0029】
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 :エキシマレーザー
波長 :284nmのパルスレーザー
平均出力 :0.08W
繰り返し周波数 :50kHz
集光スポット径 :φ400μm
加工送り速度 :20mm/秒
【0030】
上述した剥離用レーザー光線照射工程を実施する際には、上記エピタキシー基板分割工程を実施してエピタキシー基板20を所定のストリート23に沿って切断して複数のブロック200に分割することにより、エピタキシー基板20と移設基板3との線膨張係数の違いにより発生したエピタキシー基板20と移設基板3とからなる接合体に発生した反りが開放されているので、集光器722から照射するパルスレーザー光線の集光点Pをバファー層22に的確に位置付けることができる。従って、光デバイス層21にパルスレーザー光線の集光点が位置付けられることにより光デバイス層21が損傷するという問題が解消される。また、バファー層22は窒化ガリウム(GaN)で形成されており、レーザー光線の照射によって2GaN→2Ga+N2に分解され、N2ガスが発生して光デバイス層21に悪影響を与えるが、エピタキシー基板20が複数のブロック200に分割されているので、分割溝201を通してN2ガスが排出され、光デバイス層への悪影響が軽減される。
【0031】
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、複数のブロック200に分割されたエピタキシー基板20を光デバイス層21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、複数のブロック200に分割されたエピタキシー基板20と光デバイス層21と結合しているバファー層22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に示すように分割されたエピタキシー基板20の各ブロック200は光デバイス層21から容易に剥離することができる。このように光デバイスウエーハ2を構成するエピタキシー基板20を剥離することにより、エピタキシー基板20の表面に積層された光デバイス層21は移設基板3に円滑に移し変えられたことになる。
【0032】
上述したように光デバイスウエーハ2を構成するエピタキシー基板20の表面に積層された光デバイス層21を移設基板3に移し変えたならば、光デバイス層21が接合された移設基板3をストリート23に沿って切断する移設基板分割工程を実施する。この移設基板分割工程の第1の実施形態は、上記図3に示す切削装置5を用いて実施することができる。図3に示す切削装置5を用いて移設基板分割工程を実施するには、図11に示すようにチャックテーブル51上に上述したエピタキシー基板剥離工程が実施され光デバイス層21が接合されている移設基板3が貼着されたダイシングテープ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51上にダイシングテープTを介して光デバイス層21が接合されている移設基板3を吸引保持する。従って、ダイシングテープTに貼着された移設基板3に接合されている光デバイス層21が上側となる。なお、図11においてはダイシングテープTが装着された環状のフレームFを省いて示しているが、環状のフレームFはチャックテーブル51に配設された適宜のフレーム保持手段に保持される。このようにして、光デバイス層21が接合されている移設基板3を吸引保持したチャックテーブル51は、図示しない切削送り機構によって撮像手段53の直下に位置付けられる。
【0033】
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層21が接合されている移設基板3の切削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、移設基板3に接合された光デバイス層21に所定方向に形成されているストリート23と、切削ブレード521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、切削領域のアライメントを遂行する(アライメント工程)。また、光デバイス層21に形成されている上記所定方向に対して直交する方向に延びるストリート23に対しても、同様に切削領域のアライメントを遂行する。
【0034】
以上のようにしてチャックテーブル51上に保持されている光デバイス層21が接合されている移設基板3の切削領域を検出するアライメントが行われたならば、光デバイス層21が接合されている移設基板3を保持したチャックテーブル51を切削作業領域に移動し、図12の(a)に示すように所定のストリート23の一端を切削ブレード521の直下より図12の(a)において僅かに右側に位置付ける。次に、切削ブレード521を矢印521aで示す方向に回転するとともに、図示しない切り込み送り手段を作動して切削ブレード521を2点鎖線で示す退避位置から矢印Z1で示す方向に所定量切り込み送りする。この切り込み送り位置は、切削ブレード521の外周縁がダイシングテープTに達する深さ位置に設定されている。このようにして、切削ブレード521の切り込み送りを実施したならば、切削ブレード521を矢印521aで示す方向に回転しつつチャックテーブル51を図12の(a)において矢印X1で示す方向に所定の切削送り速度で移動し、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を構成する光デバイス層21が接合されている移設基板3の他端が図12の(b)に示すように切削ブレード521の直下より僅かに左側に達したら、チャックテーブル51の移動を停止するとともに、切削ブレード521を矢印Z2で示す方向に2点鎖線で示す退避位置まで上昇せしめる。この結果、光デバイス層21が接合されている移設基板3は図12の(c)に示すように所定のストリート23に沿って切断され切削溝からなる分割溝31が形成される(移設基板分割工程)。上述した移設基板分割工程を光デバイス層21に形成されている全てのストリート23に沿って実施することにより、光デバイス層21が接合されている移設基板3は図12の(d)に示すようにストリートに沿って分割され、個々に分割された移設基板30に接合された光デバイス24が得られる。
【0035】
次に、移設基板分割工程の第2の実施形態について、図13および図14を参照して説明する。移設基板分割工程の第2の実施形態は、上記図5に示すレーザー加工装置6を用いて実施することができる。図5に示すレーザー加工装置6を用いて移設基板分割工程を実施するには、図13に示すようにチャックテーブル61上に上述したエピタキシー基板剥離工程が実施され光デバイス層21が接合されている移設基板3が貼着されたダイシングテープ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61上にダイシングテープTを介して光デバイス層21が接合されている移設基板3を吸引保持する。従って、ダイシングテープTに貼着された移設基板3に接合されている光デバイス層21が上側となる。なお、図13においてはダイシングテープTが装着された環状のフレームFを省いて示しているが、環状のフレームFはチャックテーブル61に配設された適宜のフレーム保持手段に保持される。このようにして、光デバイス層21が接合されている移設基板3を吸引保持したチャックテーブル61は、図示しない切削送り機構によって撮像手段63の直下に位置付けられる。
【0036】
チャックテーブル61が撮像手段63の直下に位置付けられると、撮像手段63および図示しない制御手段によって光デバイス層21が接合されている移設基板3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63および図示しない制御手段は、移設基板3に接合された光デバイス層21に所定方向に形成されているストリート23と、該ストリート23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62の集光器622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(アライメント工程)。また、移設基板3に接合された光デバイス層21に形成されている上記所定方向に対して直交する方向に延びる分割予定ライン23に対しても、同様に切削領域のアライメントが遂行される。
【0037】
以上のようにしてチャックテーブル61上に保持されている光デバイス層21が接合された移設基板3の加工領域を検出するアライメントが行われたならば、光デバイス層21が接合されている移設基板3を保持したチャックテーブル61を図14の(a)で示すようにレーザー光線照射手段62の集光器622が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定のストリート23の一端(図14の(a)において左端)をレーザー光線照射手段62の集光器622の直下に位置付ける。そして、集光器622から移設基板3に対して吸収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61を図14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14の(b)で示すようにレーザー光線照射手段62の集光器622の照射位置にストリート21の他端(図14の(b)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61の移動を停止する(レーザー光線照射工程)。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集光点Pを移設基板3に接合されている光デバイス層21上面付近に合わせる。
【0038】
上記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レーザー
波長 :355nmのパルスレーザー
平均出力 :7W
繰り返し周波数 :10kHz
集光スポット径 :短軸10μm、長軸10〜200μmの楕円
加工送り速度 :100mm/秒
【0039】
上述した加工条件においては、所定のストリート23に沿って上記レーザー光線照射工程を4〜6回実施することにより、図14の(c)に示すように移設基板3には所定のストリート23に沿って切断されレーザー加工溝からなる分割溝31が形成される(移設基板分割工程)。上述した移設基板分割工程を光デバイス層21に形成されている全てのストリート23に沿って実施することにより、光デバイス層21が接合されている移設基板3は図14の(d)に示すようにストリートに沿って分割され、個々に分割された移設基板30に接合された光デバイス24が得られる。
【符号の説明】
【0040】
2:光デバイスウエーハ
20:エピタキシー基板
21:光デバイス層
22:バファー層
3:移設基板
4:接合金属層
5:切削装置
51:切削装置のチャックテーブル
52:切削手段
521:切削ブレード
6:レーザー加工装置
61:レーザー加工装置のチャックテーブル
62:レーザー光線照射手段
622:集光器
7:レーザー加工装置
71:レーザー加工装置のチャックテーブル
72:レーザー光線照射手段
722:集光器
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、サファイア基板や炭化珪素等のエピタキシー基板の表面にバファー層を介して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が形成された光デバイスウエーハにおける光デバイス層を、移設基板に移し替える光デバイスウエーハの加工方法に関する。
【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や炭化珪素等のエピタキシー基板の表面にバファー層を介して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や炭化珪素等のエピタキシー基板の表面にバ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(Pb)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】
上述した特許文献2に開示された技術においては、エピタキシー基板の表面に積層された光デバイス層に移設基板を接合する際に220〜300℃の温度に加熱されるため、エピタキシー基板と移設基板との線膨張係数の違いによりエピタキシー基板と移設基板とからなる接合体には反りが発生する。このため、エピタキシー基板を光デバイス層から剥離する際に、レーザー光線の集光点をエピタキシー基板と光デバイス層との間のバファー層に位置付けることが困難であり、光デバイス層を損傷させたり、バファー層を確実に分解することができずエピタキシー基板を円滑に剥離することができないという問題がある。
【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、光デバイスウエーハを構成するエピタキシー基板の表面に積層された光デバイス層に損傷を与えることなく光デバイス層を移設基板に円滑に移し替えることができる光デバイスウエーハの加工方法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ファー層を介して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光デバイスが形成された光デバイスウエーハにおける光デバイス層を、移設基板に移し替える光デバイスウエーハの加工方法であって、
該エピタキシー基板の表面に該バファー層を介して積層された該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と、
該移設基板が接合された該エピタキシー基板を該複数のストリートにおける所定のストリートに沿って切断し、複数のブロックに分割するエピタキシー基板分割工程と、
該エピタキシー基板分割工程が実施された該エピタキシー基板の裏面側から該エピタキシー基板を透過するレーザー光線を該バファー層に集光点を位置付けて照射することにより該バファー層を分解する剥離用レーザー光線照射工程と、
該剥離用レーザー光線照射工程を実施した後に、該複数のブロックに分割されたエピタキシー基板を該光デバイス層から剥離するエピタキシー基板剥離工程と、を含む、
ことを特徴とする光デバイスウエーハの加工方法が提供される。
【0008】
上記エピタキシー基板分割工程は、切削ブレードによってエピタキシー基板を所定のストリートに沿って切断する。
また、上記エピタキシー基板分割工程は、エピタキシー基板に所定のストリートに沿って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所定のストリートに沿って切断する。
上記エピタキシー基板剥離工程を実施した後に、光デバイス層が接合された移設基板をストリートに沿って切断する移設基板分割工程を実施する。
【発明の効果】
【0009】
本発明による光デバイスの加工方法においては、エピタキシー基板の表面にバファー層を介して積層された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と、移設基板が接合されたエピタキシー基板を複数のストリートにおける所定のストリートに沿って切断し、複数のブロックに分割するエピタキシー基板分割工程と、エピタキシー基板分割工程が実施されたエピタキシー基板の裏面側からエピタキシー基板を透過するレーザー光線をバファー層に集光点を位置付けて照射することによりバファー層を分解する剥離用レーザー光線照射工程と、剥離用レーザー光線照射工程を実施した後に、複数のブロックに分割されたエピタキシー基板を該光デバイス層から剥離するエピタキシー基板剥離工程とを含でいるので、剥離用レーザー光線照射工程を実施する際には、エピタキシー基板分割工程を実施してエピタキシー基板を所定のストリートに沿って切断して複数のブロックに分割することにより、エピタキシー基板と移設基板との線膨張係数の違いにより発生したエピタキシー基板と移設基板3とからなる接合体に発生した反りが開放されているので、レーザー光線の集光点をバファー層に的確に位置付けることができる。従って、光デバイス層にパルスレーザー光線の集光点が位置付けられることにより光デバイス層が損傷するという問題が解消される。また、バファー層は窒化ガリウム(GaN)で形成されており、レーザー光線の照射によって2GaN→2Ga+N2に分解され、N2ガスが発生して光デバイス層に悪影響を与えるが、エピタキシー基板が複数のブロックに分割されているので、分割溝を通してN2ガスが排出され、光デバイス層への悪影響が軽減される。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】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2】本発明による光デバイスウエーハの分割方法における移設基板接合工程の説明図。
【図3】本発明による光デバイスウエーハの分割方法におけるエピタキシー基板分割工程の第1の実施形態を実施するための切削装置の要部斜視図。
【図4】本発明による光デバイスウエーハの分割方法におけるエピタキシー基板分割工程の第1の実施形態を示す説明図。
【図5】本発明による光デバイスウエーハの分割方法におけるエピタキシー基板分割工程の第2の実施形態を実施するためのレーザー加工装置の要部斜視図。
【図6】本発明による光デバイスウエーハの分割方法におけるエピタキシー基板分割工程の第2の実施形態を示す説明図。
【図7】本発明による光デバイスウエーハの分割方法における光デバイスウエーハ支持工程の説明図。
【図8】本発明による光デバイスウエーハの分割方法における剥離用レーザー光線照射工程を実施するためのレーザー加工装置の要部斜視図。
【図9】本発明による光デバイスウエーハの分割方法における剥離用レーザー光線照射工程の説明図。
【図10】本発明による光デバイスウエーハの分割方法におけるエピタキシー基板剥離工程の説明図。
【図11】本発明による光デバイスウエーハの分割方法における移設基板分割工程の第1の実施形態を実施するための切削装置の要部斜視図。
【図12】本発明による光デバイスウエーハの分割方法における移設基板分割工程の第1の実施形態を示す説明図。
【図13】本発明による光デバイスウエーハの分割方法における移設基板分割工程の第2の実施形態を実施するためのレーザー加工装置の要部斜視図。
【図14】本発明による光デバイスウエーハの分割方法における移設基板分割工程の第2の実施形態を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明による光デバイス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詳細に説明する。
【0012】
図1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加工される光デバイスウエーハの斜視図が示されている。
図1に示す光デバイスウエーハ2は、略円板形状であるサファイア基板や炭化珪素等のエピタキシー基板20の表面20aにn型窒化ガリウム半導体層211およびp型窒化ガリウム半導体層212からなる光デバイス層21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20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211およびp型窒化ガリウム半導体層212からなる光デバイス層21を積層する際に、エピタキシー基板20の表面20aと光デバイス層21を形成するn型窒化ガリウム半導体層211との間には窒化ガリウム(GaN)からなるバファー層22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2は、図示の実施形態においてはエピタキシー基板20の厚みが例えば430μm、バファー層22を含む光デバイス層21の厚みが例えば5μmに形成されている。なお、光デバイス層21は、図1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23によって区画された複数の領域に光デバイス24が形成されている。
【0013】
上述したように光デバイスウエーハ2におけるエピタキシー基板20を光デバイス層21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21の表面21a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2の(a)および(b)に示すように、光デバイスウエーハ2を構成するエピタキシー基板20の表面20aに形成された光デバイス層21の表面21aに、厚みが例えば220μmの移設基板3を接合金属層4を介して接合する。なお、移設基板3としてはモリブデン(Mo)、銅(Cu)、シリコン(Si)等を用いることができ、また、接合金属層4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(Pb)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20の表面20aに形成された光デバイス層21の表面21aまたは移設基板3の表面3aに上記接合金属を蒸着して厚みが3μm程度の接合金属層4を形成し、この接合金属層4と移設基板3の表面3aまたは光デバイス層21の表面21a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2を構成する光デバイス層21の表面21aに移設基板3の表面3aを接合金属層4を介して接合することができる。このようにしてエピタキシー基板20の表面20aに形成された光デバイス層21の表面21aに移設基板3を接合する際に220〜300℃の温度に加熱されるため、エピタキシー基板20と移設基板3との線膨張係数の違いによりエピタキシー基板20と移設基板3とからなる接合体には反りが発生する。この反り量は、エピタキシー基板20の直径が10cmの場合には0.5mm程度である。
【0014】
上述した移設基板接合工程を実施したならば、移設基板3が接合されたエピタキシー基板20を複数のストリート23における所定のストリートに沿って切断し、複数のブロックに分割するエピタキシー基板分割工程を実施する。このエピタキシー基板分割工程の第1の実施形態について、図3および図4を参照して説明する。エピタキシー基板分割工程の第1の実施形態は、図3に示す切削装置5を用いて実施する。図3に示す切削装置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を切削する切削ブレード521を備えた切削手段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を具備している。なお、撮像手段53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。このように構成された切削装置5を用いて移設基板切断工程を実施するには、チャックテーブル51上に上述した移設基板接合工程が実施され光デバイスウエーハ2を構成するエピタキシー基板20に接合された移設基板3を載置する。従って、移設基板3が接合された光デバイスウエーハ2を構成するエピタキシー基板20の裏面20bが上側となる。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、移設基板3が接合された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。このようにして、移設基板3が接合された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、図示しない切削送り手段によって撮像手段53の直下に位置付けられる。
【0015】
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を構成するエピタキシー基板20の切削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を構成する光デバイス層21に所定方向に形成されているストリート23と、切削ブレード521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、切削領域のアライメントを遂行する(アライメント工程)。また、光デバイスウエーハ2を構成する光デバイス層21に形成されている上記所定方向に対して直交する方向に延びるストリート23に対しても、同様に切削領域のアライメントを遂行する。なお、ストリート23が形成されている光デバイス層21はエピタキシー基板20の下側に位置付けられているが、エピタキシー基板20がサファイア基板のように透明体によって形成されている場合には該エピタキシー基板20を通してストリート23を撮像することができる。また、エピタキシー基板20が透明体でない場合には、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、エピタキシー基板を通してストリート23を撮像することができる。
【0016】
以上のようにしてチャックテーブル51上に保持されている光デバイスウエーハ2を構成するエピタキシー基板20の切削領域を検出するアライメントが行われたならば、光デバイスウエーハ2を保持したチャックテーブル51を切削作業領域に移動し、図4の(a)に示すように所定のストリート23の一端を切削ブレード521の直下より図4の(a)において僅かに右側に位置付ける。次に、切削ブレード521を矢印521aで示す方向に回転するとともに、図示しない切り込み送り手段を作動して切削ブレード521を2点鎖線で示す退避位置から矢印Z1で示す方向に所定量切り込み送りする。この切り込み送り位置は、切削ブレード521の外周縁がバファー層22に達する深さ位置に設定されている。このようにして、切削ブレード521の切り込み送りを実施したならば、切削ブレード521を矢印521aで示す方向に回転しつつチャックテーブル51を図4の(a)において矢印X1で示す方向に所定の切削送り速度で移動し、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を構成するエピタキシー基板20の他端が図4の(b)に示すように切削ブレード521の直下より僅かに左側に達したら、チャックテーブル51の移動を停止するとともに、切削ブレード521を矢印Z2で示す方向に2点鎖線で示す退避位置まで上昇せしめる。この結果、光デバイスウエーハ2を構成するエピタキシー基板20は図4の(c)に示すように所定のストリート23に沿って切断され切削溝からなる分割溝201が形成される(エピタキシー基板分割工程)。上述したエピタキシー基板分割工程を複数のストリート23における所定のストリートと対応する領域に実施することにより、エピタキシー基板20には図4の(d)に示すように複数のブロック200に分割される。なお、エピタキシー基板20と移設基板3とからなる接合体には0.5mm程度の反りが生じているが、チャックテーブル51の吸引によって多少緩和されるものの零(0)にはならないので、移設基板3は所定のストリートに沿って切削ブレード521によって切削される場合がある。
【0017】
次に、エピタキシー基板分割工程の第2の実施形態について、図5および図6を参照して説明する。エピタキシー基板分割工程の第2の実施形態は、図5に示すレーザー加工装置6を用いて実施する。図5に示すレーザー加工装置6は、被加工物を保持するチャックテーブル61と、該チャックテーブル61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62と、チャックテーブル61上に保持された被加工物を撮像する撮像手段63を具備している。チャックテーブル61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図5において矢印Xで示す方向に加工送りされるとともに、図示しない割り出し送り手段によって図5において矢印Yで示す方向に割り出し送りされるようになっている。
【0018】
上記レーザー光線照射手段62は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング621の先端に装着された集光器622からパルスレーザー光線を照射する。また、上記レーザー光線照射手段62を構成するケーシング621の先端部に装着された撮像手段63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後述する制御手段に送る。
【0019】
上述したレーザー加工装置6を用いて実施するエピタキシー基板分割工程について、図5および図6を参照して説明する。
エピタキシー基板分割工程を実施するには、先ず上述した図5に示すようにレーザー加工装置6のチャックテーブル61上に上述した移設基板接合工程が実施され光デバイスウエーハ2を構成するエピタキシー基板20に接合された移設基板3を載置する。従って、移設基板3が接合された光デバイスウエーハ2を構成するエピタキシー基板20の裏面20bが上側となる。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、移設基板3が接合された光デバイスウエーハ2をチャックテーブル61上に吸引保持する。このようにして、移設基板3が接合された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61は、図示しない加工送り手段によって撮像手段63の直下に位置付けられる。
【0020】
チャックテーブル61が撮像手段63の直下に位置付けられると、撮像手段63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を構成するエピタキシー基板20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63および図示しない制御手段は、光デバイスウエーハ2を構成する光デバイス層21に所定方向に形成されているストリート23と、該ストリート23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62の集光器622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(アライメント工程)。また、光デバイスウエーハ2を構成する光デバイス層21に形成されている上記所定方向に対して直交する方向に延びる分割予定ライン23に対しても、同様に切削領域のアライメントが遂行される。なお、ストリート23が形成されている光デバイス層21はエピタキシー基板20の下側に位置付けられているが、エピタキシー基板20がサファイア基板のように透明体によって形成されている場合には該エピタキシー基板20を通してストリート23を撮像することができる。また、エピタキシー基板20が透明体でない場合には、撮像手段63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、エピタキシー基板を通してストリート23を撮像することができる。
【0021】
以上のようにしてチャックテーブル61上に保持されている光デバイスウエーハ2を構成するエピタキシー基板20の加工領域を検出するアライメントが行われたならば、光デバイスウエーハ2を保持したチャックテーブル61を図6の(a)で示すようにレーザー光線照射手段62の集光器622が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定のストリート23の一端(図6の(a)において左端)をレーザー光線照射手段62の集光器622の直下に位置付ける。そして、集光器622からエピタキシー基板20に対して吸収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61を図6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6の(b)で示すようにレーザー光線照射手段62の集光器622の照射位置にストリート21の他端(図6の(b)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61の移動を停止する(レーザー光線照射工程)。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集光点Pをエピタキシー基板20の裏面20b〈上面〉付近に合わせる。
【0022】
上記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レーザー
波長 :355nmのパルスレーザー
平均出力 :3.5W
繰り返し周波数 :10kHz
集光スポット径 :短軸10μm、長軸10〜200μmの楕円
加工送り速度 :100mm/秒
【0023】
上述した加工条件においては、所定のストリート23に沿って上記レーザー光線照射工程を2回実施することにより、図6の(c)に示すようにエピタキシー基板20には所定のストリート23に沿ってバファー層22に達するレーザー加工溝からなる分割溝201が形成される(エピタキシー基板分割工程)。上述したエピタキシー基板分割工程を複数のストリート23における所定のストリートと対応する領域に実施することにより、エピタキシー基板20には図6の(d)に示すように複数のブロック200に分割される。
【0024】
以上のようにエピタキシー基板分割工程を実施し、光デバイスウエーハ2を構成するエピタキシー基板20を所定のストリートに沿って切断することにより、エピタキシー基板20と移設基板3との線膨張係数の違いにより発生したエピタキシー基板20と移設基板3とからなる接合体に発生した反りが開放される。
【0025】
次に、上述したエピタキシー基板分割工程が実施された光デバイスウエーハ2を環状のフレームに装着された保持部材としてのダイシングテープに貼着する光デバイスウエーハ支持工程を実施する。即ち、図7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2に接合された移設基板3側を貼着する。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3が接合されている光デバイスウエーハ2を構成するエピタキシー基板20の裏面20bが上側となる。なお、この光デバイスウエーハ支持工程は、上記エピタキシー基板分割工程を実施する前に実施してもよい。
【0026】
上述したように光デバイスウエーハ支持工程を実施したならば、エピタキシー基板20の裏面20b側からエピタキシー基板20を透過するレーザー光線をバファー層22に集光点を位置付けて照射することによりバファー層22を分解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、図8に示すレーザー加工装置7を用いて実施する。図8に示すレーザー加工装置7は、被加工物を保持するチャックテーブル71と、該チャックテーブル71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72を具備している。チャックテーブル71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図8において矢印Xで示す方向に加工送りされるとともに、図示しない割り出し送り手段によって図8において矢印Yで示す方向に割り出し送りされるようになっている。上記レーザー光線照射手段72は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング721の先端に装着された集光器722からパルスレーザー光線を照射する。
【0027】
上述したレーザー加工装置7を用いて実施する剥離用レーザー光線照射工程について、図8および図9を参照して説明する。
剥離用レーザー光線照射工程を実施するには、先ず上述した図9に示すようにレーザー加工装置7のチャックテーブル71上に上述した光デバイスウエーハ2を構成するエピタキシー基板20に接合された移設基板3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71上にダイシングテープTを介して光デバイスウエーハ2を吸引保持する。従って、チャックテーブル71上に保持された光デバイスウエーハ2は、エピタキシー基板20の裏面20bが上側となる。なお、図8においてはダイシングテープTが装着された環状のフレームFを省いて示しているが、環状のフレームFはチャックテーブル71に配設された適宜のフレーム保持手段に保持される。
【0028】
上述したようにチャックテーブル71上に移設基板3が接合された光デバイスウエーハ2を吸引保持したならば、チャックテーブル71を図9の(a)で示すようにレーザー光線照射手段72の集光器722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72の集光器722の直下に位置付ける。次に、集光器722から照射するパルスレーザー光線の集光点Pを図9の(b)で示すようにバファー層22に合わせる。そして、レーザー光線照射手段72を作動して集光器722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71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72の集光器722の照射位置にエピタキシー基板20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71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ファー層22の全面に対応する領域に実施する。この結果、バファー層22が分解され、バファー層22によるエピタキシー基板20と光デバイス層21との結合機能が喪失する。
【0029】
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 :エキシマレーザー
波長 :284nmのパルスレーザー
平均出力 :0.08W
繰り返し周波数 :50kHz
集光スポット径 :φ400μm
加工送り速度 :20mm/秒
【0030】
上述した剥離用レーザー光線照射工程を実施する際には、上記エピタキシー基板分割工程を実施してエピタキシー基板20を所定のストリート23に沿って切断して複数のブロック200に分割することにより、エピタキシー基板20と移設基板3との線膨張係数の違いにより発生したエピタキシー基板20と移設基板3とからなる接合体に発生した反りが開放されているので、集光器722から照射するパルスレーザー光線の集光点Pをバファー層22に的確に位置付けることができる。従って、光デバイス層21にパルスレーザー光線の集光点が位置付けられることにより光デバイス層21が損傷するという問題が解消される。また、バファー層22は窒化ガリウム(GaN)で形成されており、レーザー光線の照射によって2GaN→2Ga+N2に分解され、N2ガスが発生して光デバイス層21に悪影響を与えるが、エピタキシー基板20が複数のブロック200に分割されているので、分割溝201を通してN2ガスが排出され、光デバイス層への悪影響が軽減される。
【0031】
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、複数のブロック200に分割されたエピタキシー基板20を光デバイス層21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、複数のブロック200に分割されたエピタキシー基板20と光デバイス層21と結合しているバファー層22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に示すように分割されたエピタキシー基板20の各ブロック200は光デバイス層21から容易に剥離することができる。このように光デバイスウエーハ2を構成するエピタキシー基板20を剥離することにより、エピタキシー基板20の表面に積層された光デバイス層21は移設基板3に円滑に移し変えられたことになる。
【0032】
上述したように光デバイスウエーハ2を構成するエピタキシー基板20の表面に積層された光デバイス層21を移設基板3に移し変えたならば、光デバイス層21が接合された移設基板3をストリート23に沿って切断する移設基板分割工程を実施する。この移設基板分割工程の第1の実施形態は、上記図3に示す切削装置5を用いて実施することができる。図3に示す切削装置5を用いて移設基板分割工程を実施するには、図11に示すようにチャックテーブル51上に上述したエピタキシー基板剥離工程が実施され光デバイス層21が接合されている移設基板3が貼着されたダイシングテープ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51上にダイシングテープTを介して光デバイス層21が接合されている移設基板3を吸引保持する。従って、ダイシングテープTに貼着された移設基板3に接合されている光デバイス層21が上側となる。なお、図11においてはダイシングテープTが装着された環状のフレームFを省いて示しているが、環状のフレームFはチャックテーブル51に配設された適宜のフレーム保持手段に保持される。このようにして、光デバイス層21が接合されている移設基板3を吸引保持したチャックテーブル51は、図示しない切削送り機構によって撮像手段53の直下に位置付けられる。
【0033】
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層21が接合されている移設基板3の切削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、移設基板3に接合された光デバイス層21に所定方向に形成されているストリート23と、切削ブレード521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、切削領域のアライメントを遂行する(アライメント工程)。また、光デバイス層21に形成されている上記所定方向に対して直交する方向に延びるストリート23に対しても、同様に切削領域のアライメントを遂行する。
【0034】
以上のようにしてチャックテーブル51上に保持されている光デバイス層21が接合されている移設基板3の切削領域を検出するアライメントが行われたならば、光デバイス層21が接合されている移設基板3を保持したチャックテーブル51を切削作業領域に移動し、図12の(a)に示すように所定のストリート23の一端を切削ブレード521の直下より図12の(a)において僅かに右側に位置付ける。次に、切削ブレード521を矢印521aで示す方向に回転するとともに、図示しない切り込み送り手段を作動して切削ブレード521を2点鎖線で示す退避位置から矢印Z1で示す方向に所定量切り込み送りする。この切り込み送り位置は、切削ブレード521の外周縁がダイシングテープTに達する深さ位置に設定されている。このようにして、切削ブレード521の切り込み送りを実施したならば、切削ブレード521を矢印521aで示す方向に回転しつつチャックテーブル51を図12の(a)において矢印X1で示す方向に所定の切削送り速度で移動し、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を構成する光デバイス層21が接合されている移設基板3の他端が図12の(b)に示すように切削ブレード521の直下より僅かに左側に達したら、チャックテーブル51の移動を停止するとともに、切削ブレード521を矢印Z2で示す方向に2点鎖線で示す退避位置まで上昇せしめる。この結果、光デバイス層21が接合されている移設基板3は図12の(c)に示すように所定のストリート23に沿って切断され切削溝からなる分割溝31が形成される(移設基板分割工程)。上述した移設基板分割工程を光デバイス層21に形成されている全てのストリート23に沿って実施することにより、光デバイス層21が接合されている移設基板3は図12の(d)に示すようにストリートに沿って分割され、個々に分割された移設基板30に接合された光デバイス24が得られる。
【0035】
次に、移設基板分割工程の第2の実施形態について、図13および図14を参照して説明する。移設基板分割工程の第2の実施形態は、上記図5に示すレーザー加工装置6を用いて実施することができる。図5に示すレーザー加工装置6を用いて移設基板分割工程を実施するには、図13に示すようにチャックテーブル61上に上述したエピタキシー基板剥離工程が実施され光デバイス層21が接合されている移設基板3が貼着されたダイシングテープ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61上にダイシングテープTを介して光デバイス層21が接合されている移設基板3を吸引保持する。従って、ダイシングテープTに貼着された移設基板3に接合されている光デバイス層21が上側となる。なお、図13においてはダイシングテープTが装着された環状のフレームFを省いて示しているが、環状のフレームFはチャックテーブル61に配設された適宜のフレーム保持手段に保持される。このようにして、光デバイス層21が接合されている移設基板3を吸引保持したチャックテーブル61は、図示しない切削送り機構によって撮像手段63の直下に位置付けられる。
【0036】
チャックテーブル61が撮像手段63の直下に位置付けられると、撮像手段63および図示しない制御手段によって光デバイス層21が接合されている移設基板3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63および図示しない制御手段は、移設基板3に接合された光デバイス層21に所定方向に形成されているストリート23と、該ストリート23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62の集光器622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(アライメント工程)。また、移設基板3に接合された光デバイス層21に形成されている上記所定方向に対して直交する方向に延びる分割予定ライン23に対しても、同様に切削領域のアライメントが遂行される。
【0037】
以上のようにしてチャックテーブル61上に保持されている光デバイス層21が接合された移設基板3の加工領域を検出するアライメントが行われたならば、光デバイス層21が接合されている移設基板3を保持したチャックテーブル61を図14の(a)で示すようにレーザー光線照射手段62の集光器622が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定のストリート23の一端(図14の(a)において左端)をレーザー光線照射手段62の集光器622の直下に位置付ける。そして、集光器622から移設基板3に対して吸収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61を図14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14の(b)で示すようにレーザー光線照射手段62の集光器622の照射位置にストリート21の他端(図14の(b)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61の移動を停止する(レーザー光線照射工程)。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集光点Pを移設基板3に接合されている光デバイス層21上面付近に合わせる。
【0038】
上記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レーザー
波長 :355nmのパルスレーザー
平均出力 :7W
繰り返し周波数 :10kHz
集光スポット径 :短軸10μm、長軸10〜200μmの楕円
加工送り速度 :100mm/秒
【0039】
上述した加工条件においては、所定のストリート23に沿って上記レーザー光線照射工程を4〜6回実施することにより、図14の(c)に示すように移設基板3には所定のストリート23に沿って切断されレーザー加工溝からなる分割溝31が形成される(移設基板分割工程)。上述した移設基板分割工程を光デバイス層21に形成されている全てのストリート23に沿って実施することにより、光デバイス層21が接合されている移設基板3は図14の(d)に示すようにストリートに沿って分割され、個々に分割された移設基板30に接合された光デバイス24が得られる。
【符号の説明】
【0040】
2:光デバイスウエーハ
20:エピタキシー基板
21:光デバイス層
22:バファー層
3:移設基板
4:接合金属層
5:切削装置
51:切削装置のチャックテーブル
52:切削手段
521:切削ブレード
6:レーザー加工装置
61:レーザー加工装置のチャックテーブル
62:レーザー光線照射手段
622:集光器
7:レーザー加工装置
71:レーザー加工装置のチャックテーブル
72:レーザー光線照射手段
722:集光器
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ファー層を介して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光デバイスが形成された光デバイスウエーハにおける光デバイス層を、移設基板に移し変える光デバイスウエーハの加工方法であって、
該エピタキシー基板の表面に該バファー層を介して積層された該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と、
該移設基板が接合された該エピタキシー基板を該複数のストリートにおける所定のストリートに沿って切断し、複数のブロックに分割するエピタキシー基板分割工程と、
該エピタキシー基板分割工程が実施された該エピタキシー基板の裏面側から該エピタキシー基板を透過するレーザー光線を該バファー層に集光点を位置付けて照射することにより該バファー層を分解する剥離用レーザー光線照射工程と、
該剥離用レーザー光線照射工程を実施した後に、該複数のブロックに分割されたエピタキシー基板を該光デバイス層から剥離するエピタキシー基板剥離工程と、を含む、
ことを特徴とする光デバイスウエーハの加工方法。
【請求項2】
該移設基板切断工程は、切削ブレードによって該移設基板を該ストリートに沿って切断する、請求項1記載の光デバイスウエーハの加工方法。
【請求項3】
該移設基板切断工程は、該移設基板のストリートに沿ってレーザー光線を照射することにより該移設基板を該ストリートに沿って切断する、請求項1記載の光デバイスウエーハの加工方法。
【請求項4】
該エピタキシー基板剥離工程を実施した後に、該光デバイス層が接合された該移設基板を該ストリートに沿って切断する移設基板分割工程を実施する、請求項1から3のいずれかに記載の光デバイスウエーハの加工方法。
【請求項1】
エピタキシー基板の表面にバファー層を介して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光デバイスが形成された光デバイスウエーハにおける光デバイス層を、移設基板に移し変える光デバイスウエーハの加工方法であって、
該エピタキシー基板の表面に該バファー層を介して積層された該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と、
該移設基板が接合された該エピタキシー基板を該複数のストリートにおける所定のストリートに沿って切断し、複数のブロックに分割するエピタキシー基板分割工程と、
該エピタキシー基板分割工程が実施された該エピタキシー基板の裏面側から該エピタキシー基板を透過するレーザー光線を該バファー層に集光点を位置付けて照射することにより該バファー層を分解する剥離用レーザー光線照射工程と、
該剥離用レーザー光線照射工程を実施した後に、該複数のブロックに分割されたエピタキシー基板を該光デバイス層から剥離するエピタキシー基板剥離工程と、を含む、
ことを特徴とする光デバイスウエーハの加工方法。
【請求項2】
該移設基板切断工程は、切削ブレードによって該移設基板を該ストリートに沿って切断する、請求項1記載の光デバイスウエーハの加工方法。
【請求項3】
該移設基板切断工程は、該移設基板のストリートに沿ってレーザー光線を照射することにより該移設基板を該ストリートに沿って切断する、請求項1記載の光デバイスウエーハの加工方法。
【請求項4】
該エピタキシー基板剥離工程を実施した後に、該光デバイス層が接合された該移設基板を該ストリートに沿って切断する移設基板分割工程を実施する、請求項1から3のいずれかに記載の光デバイスウエーハの加工方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【公開番号】特開2012−134420(P2012−134420A)
【公開日】平成24年7月12日(2012.7.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−287348(P2010−287348)
【出願日】平成22年12月24日(2010.12.24)
【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24年7月12日(2012.7.12)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年12月24日(2010.12.24)
【出願人】(000134051)株式会社ディスコ (2,397)
【Fターム(参考)】
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