JP2013179237A

JP2013179237A - リフトオフ装置

Info

Publication number: JP2013179237A
Application number: JP2012043304A
Authority: JP
Inventors: Yoji Morikazu; 洋司森數; Kentaro Iizuka; 健太呂飯塚; Keiji Nomaru; 圭司能丸
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2012-02-29
Publication date: 2013-09-09
Anticipated expiration: 2032-02-29
Also published as: JP5992696B2

Abstract

【課題】エピタキシー基板の表面にバ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複合基板からエピタキシー基板を確実に剥離することができるリフトオフ装置を提供する。
【解決手段】リフトオフ装置は、複合基板カセット載置手段４ａ、４ｂに載置された複合基板収容カセット４０に収容されている複合基板を搬出手段６によって保持手段７２に搬送し、保持手段７２に複合基板を吸引保持した状態でレーザー光線照射手段を作動して複合基板のエピタキシー基板側からバファー層にレーザー光線を照射してバファー層を破壊し、その後エピタキシー基板剥離手段９を作動してエピタキシー基板を光デバイス層から剥離する。
【選択図】図２

Description

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複合基板からエピタキシー基板を剥離するリフトオフ装置に関する。

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。）

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にモリブデン(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ファー層にレーザー光線を照射してバファー層を破壊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。

特開平１０−３０５４２０号公報特開２００４−７２０５２号公報

而して、バファー層にレーザー光線を照射してバファー層を破壊した後に、エピタキシー基板を剥離することにより光デバイス層を移設基板に移設するためのリフトオフ装置が必要であるが、エピタキシー基板を効率よく確実に剥離することができるリフトオフ装置が存在しない。

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複合基板からエピタキシー基板を確実に剥離することができるリフトオフ装置を提供することである。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、エピタキシー基板の表面にバ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複合基板からエピタキシー基板を剥離するリフトオフ装置において、
複合基板を収容した複合基板収容カセットが載置される複合基板カセット載置手段と、該複合基板カセット載置手段に載置された複合基板収容カセットに収容された複合基板を搬出する搬出手段と、該搬出手段によって搬出された複合基板を保持する保持手段と、該保持手段に移設基板側が保持された複合基板のエピタキシー基板側からバファー層にレーザー光線を照射してバファー層を破壊するレーザー光線照射手段と、バファー層が破壊された複合基板からエピタキシー基板を剥離するエピタキシー基板剥離手段と、剥離されたエピタキシー基板を収容するエピタキシー基板収容カセットが載置されるエピタキシー基板カセット載置手段と、該搬出手段と該保持手段と該レーザー光線照射手段と該エピタキシー基板剥離手段を制御する制御手段と、該制御手段に複合基板の加工条件を入力する操作手段と、を具備している、
ことを特徴とするリフトオフ装置が提供される。

上記複合基板カセット載置手段と搬出手段と保持手段とレーザー光線照射手段とエピタキシー基板剥離手段とエピタキシー基板カセット載置手段と制御手段は装置ハウジング内に配設されており、上記操作手段は装置ハウジングの前面側パネルの操作手段配置領域に配設され、複合基板カセット載置手段およびエピタキシー基板カセット載置手段は装置ハウジングの前面側パネルにおける複合基板カセット配置領域およびエピタキシー基板カセット配置領域を通してそれぞれ引出可能に配設されている。
上記保持手段は、搬出手段によって搬出された複合基板を保持する保持領域とレーザー光線照射手段による加工領域に移動可能に構成され、位置付け手段によって保持領域と加工領域に選択的に位置付けられる。
また、上記保持手段は、複合基板より直径が小さく複合基板の中央部を吸引保持する保持面を備えた保持テーブルと、該保持テーブルに載置された複合基板の中心合わせを行う中心合わせ手段とを具備している。
上記エピタキシー基板剥離手段は、下面に保持面を備え保持領域に位置付けられた保持テーブルに保持された複合基板のエピタキシー基板を吸引保持する吸引保持パッドと、吸引保持パッドを保持領域からエピタキシー基板カセット載置手段に載置されたエピタキシー基板収容カセットまで移動する移動機構とを具備している。
上記レーザー光線照射手段は、レーザー光線を発振するレーザー光線発振手段と、レーザー光線発振手段が発振したレーザー光線を集光して保持手段に保持された複合基板に照射する集光器とを具備し、集光器は、像側テレセントリック対物レンズで構成されている。

本発明によるリフトオフ装置においては、複合基板カセット載置手段に載置された複合基板収容カセットに収容されている複合基板を搬出手段によって保持手段に搬送し、該保持手段に複合基板を吸引保持した状態でレーザー光線照射手段を作動して複合基板のエピタキシー基板側からバファー層にレーザー光線を照射してバファー層を破壊し、その後エピタキシー基板剥離手段を作動してエピタキシー基板を光デバイス層から剥離するので、複合基板からエピタキシー基板を効率よく剥離して光デバイス層を移設基板に確実に移設することができる。

本発明に従って構成されたリフトオフ装置の斜視図。図1に示すリフトオフ装置の主要構成部材を示す斜視図。図１に示すリフトオフ装置を構成するレーザー光線照射手段のブロック構成図。図１に示すリフトオフ装置を構成するエピタキシー基板剥離手段の吸引保持パッドの断面図。図２に示すリフトオフ装置を構成する制御手段のブロック構成図。図1に示すリフトオフ装置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６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。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剥離用レーザー光線照射工程の説明図。エピタキシー基板を光デバイス層から剥離し光デバイス層を移設基板に移設する光デバイス層移替工程の説明図。

以下、本発明に従って構成されたリフトオフ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。

図１には、本発明に従って構成されたリフトオフ装置の斜視図が示されている。
図１に示すリフトオフ装置は、略直方体状の装置ハウジング２を具備している。この装置ハウジング２の前面側パネル２１には、後述する複合基板を収容した複合基板収容カセットが載置される複合基板カセット載置手段が引き出し可能に配設される複合基板カセット配置領域２１１と、この複合基板カセット配置領域２１１の下側に後述するエピタキシー基板を収容するエピタキシー基板収容カセットが載置されるエピタキシー基板カセット載置手段が引き出し可能に配設されるエピタキシー基板カセット配置領域２１２が設けられている。また、装置ハウジング２の前面側パネル２１には、後述する制御手段に複合基板の加工条件等を入力する操作手段３が配設される操作手段配置領域２１３が設けられている。

上述した装置ハウジング２内には、リフトオフ装置を構成する図２に示す各手段が配設される。上記装置ハウジング２の複合基板カセット配置領域２１１には、第１の複合基板カセット載置手段４aと第２の複合基板カセット載置手段４bが引出可能に配設されている。この第１の複合基板カセット載置手段４aと第２の複合基板カセット載置手段４bは、図示の実施形態においては上下に配設されている。第１の複合基板カセット載置手段４aおよび第２の複合基板カセット載置手段４bはL字状に形成され、それぞれカセット載置部４１aおよび４１bと、該カセット載置部４１aおよび４１bの一端縁から立設された引出部４２aおよび４２bとからなっており、引出部４２aおよび４２bにそれぞれ把手４３aおよび４３bが取り付けられている（図１参照）。このように構成された第１の複合基板カセット載置手段４aおよび第２の複合基板カセット載置手段４bは、装置ハウジング２の前面側パネル２１における複合基板カセット配置領域２１１を通して引出可能に配設され、カセット載置部４１aおよび４１b上に後述する複合基板が収容された複合基板収容カセット４０が載置される。

また、上記装置ハウジング２のエピタキシー基板カセット配置領域２１２には、第１のエピタキシー基板カセット載置手段５aと第２のエピタキシー基板カセット載置手段５bが引出可能に配設されている。この第１のエピタキシー基板カセット載置手段５aと第２のエピタキシー基板カセット載置手段５bは、図示の実施形態においては上下に配設されている第１のエピタキシー基板カセット載置手段５aと第２のエピタキシー基板カセット載置手段５bはL字状に形成され、それぞれカセット載置部５１aおよび５１bと、該カセット載置部５１aおよび５１bの一端縁から立設された引出部５２aおよび５２bとからなっており、引出部５２aおよび５２bにそれぞれ把手５３aおよび５３bが取り付けられている（図１参照）。このように構成された第１のエピタキシー基板カセット載置手段５aおよび第２のエピタキシー基板カセット載置手段５bは、装置ハウジング２の前面側パネル２１におけるエピタキシー基板カセット配置領域２１２を通して引出可能に配設され、カセット載置部５１aおよび５１b上に後述する空のエピタキシー基板収容カセット５０が載置される。

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リフトオフ装置は、第１の複合基板カセット載置手段４aおよび第２の複合基板カセット載置手段４bに載置された複合基板収容カセット４０に収容されている複合基板を搬出し、後述する複合基板保持手段に搬送する搬出手段６を具備している。この搬出手段６は、後述する複合基板を吸引保持して搬送する保持ユニット６１と、該保持ユニット６１を上下方向に移動可能に支持する第１の支持機構６２と、該第１の支持機構６２を上下方向に移動可能に支持する第２の支持機構６３とからなっている。

搬出手段６を構成する保持ユニット６１は、後述する複合基板を保持する保持具６１１と、該保持具６１１を支持するアーム機構６１２と、該アーム機構６１２を駆動するための駆動機構６１３とからなっている。保持具６１１は、二股状のハンドからなり、上面に複数の吸引孔６１１aが設けられており、この複数の吸引孔６１１aが図示しない吸引手段と連通している。従って、二股状のハンドからなる保持具６１１の上面に複合基板を支持し図示しない吸引手段を作動することにより、複合基板は保持具６１１に吸引保持される。アーム機構６１２は、第１のアーム６１２aと第２のアーム６１２bとからなっており、第１のアーム６１２aの自由端に上記保持具６１１が取付けられ、第１のアーム６１２aの基端が第２のアーム６１２bの一端に連結される。アーム機構６１２を構成する第２のアーム６１２bは、基端が駆動機構６１３の作動軸６１３aに連結されている。この作動軸６１３aは駆動機構６１３を構成するハウジング６１３b内に配設された図示しない回転駆動手段によって回動せしめられる。このように作動軸６１３aが回動することにより、作動軸６１３aにアーム機構６１２を介して連結された保持具６１１は旋回せしめられる。

搬出手段６を構成する第１の支持機構６２は、上記保持ユニット６１が装着される第1の移動基板６２１と、該第1の移動基板６２１を上下方向に移動可能に支持する第1の基台６２２と、第1の移動基板６２１を上下方向に移動せしめる第１の移動手段６２３とからなっている。第１の支持機構６２を構成する第1の移動基板６２１は、前面に上記駆動機構６１３を構成するハウジング６１３bが装着されるようになっており、後面に上下方向に延びる一対の被案内溝６２１aが設けられている。第１の支持機構６２を構成する第1の基台６２２は、上下方向に延びる垂直部６２２aと水平方向に延びる水平部６２２bとによってL字状に形成されている。このように形成された第1の基台６２２を構成する垂直部６２２aの前面には、上記第1の移動基板６２１の後面に設けられた被案内溝６２１aが嵌合する一対の第1の案内レール６２２cが上下方向に設けられている。従って、第1の基台６２２は、一対の第1の案内レール６２２cに上記第1の移動基板６２１に設けられた被案内溝６２１aを嵌合することにより、第1の移動基板６２１を上下方向に移動可能に支持する。第１の支持機構６２を構成する第1の移動手段６２３は、上記一対の第1の案内レール６２２cの間に平行に配設されたボールスクリュー６２３aと、該ボールスクリュー６２３aを回転駆動するためのパルスモータ６２３ｂ等の駆動源を含んでいる。ボールスクリュー６２３aは、その一端が上記第1の基台６２２の垂直部６２２aに固定された軸受ブロック６２３cに回転自在に支持されており、その他端が第1の基台６２２の水平部６２２bに配設されたパルスモータ６２３bの出力軸に伝動連結されている。なお、ボールスクリュー６２３aは、上記第1の移動基板６２１に上下方向に沿って形成された貫通雌ネジ穴６２１bに螺合されている。従って、パルスモータ６２３bによってボールスクリュー６２３aを正転および逆転駆動することにより、第1の移動基板６２１は第1の案内レール６２２cに沿って上下方向に移動せしめられる。

搬出手段６を構成する第２の支持機構６３は、上記第１の支持機構６２を構成する第1の基台６２２が装着される第２の移動基板６３１と、該第２の移動基板６３１を上下方向に移動可能に支持する第２の基台６３２と、第２の移動基板６３１を上下方向に移動せしめる第２の移動手段６３３とからなっている。第２の支持機構６３を構成する第２の移動基板６３１は、前面に上記第１の支持機構６２を構成する第1の基台６２２が装着されるようになっており、後面に上下方向に延びる一対の被案内溝(図示せず)が設けられている。第２の支持機構６３を構成する第２の基台６３２は、上下方向に延びる垂直部６３２aと水平方向に延びる水平部６３２bとによってL字状に形成されている。このように形成された第２の基台６３２を構成する垂直部６３２aの前面には、上記第２の移動基板６３１の後面に設けられた被案内溝が嵌合する一対の第2の案内レール６３２c、６３２cが上下方向に設けられている。従って、第２の基台６３２は、一対の第2の案内レール６３２c、６３２cに上記第２の移動基板６３１に設けられた被案内溝を嵌合することにより、第２の移動基板６３１を上下方向に移動可能に支持する。第２の支持機構６３を構成する第2の移動手段６３３は、上記一対の第2の案内レール６３２c、６３２cの間に平行に配設されたボールスクリュー６３３aと、該ボールスクリュー６３３aを回転駆動するためのパルスモータ６３３b等の駆動源を含んでいる。ボールスクリュー６３３aは、その一端が上記第２の基台６３２の垂直部６３２aに固定された軸受ブロック６３３cに回転自在に支持されており、その他端が第２の基台６３２の水平部６３２bに配設されたパルスモータ６３３bの出力軸に伝動連結されている。なお、ボールスクリュー６３３aは、上記第２の移動基板６３１に上下方向に沿って形成された貫通雌ネジ穴(図示せず)に螺合されている。従って、パルスモータ６３３bによってボールスクリュー６３３aを正転および逆転駆動することにより、第２の移動基板６３１は第2の案内レール６３２c、６３２cに沿って上下方向に移動せしめられる。

保持ユニット６１と第１の支持機構６２および第２の支持機構６３は以上のように構成されており、保持ユニット６１の駆動機構６１３を構成するハウジング６１３bを第１の支持機構６２を構成する第1の移動基板６２１の前面に装着し、第１の支持機構６２を構成する第1の基台６２２を第２の支持機構６３を構成する第２の移動基板６３１の前面に装着することにより、搬出手段６を組み立てることができる。このように構成された搬出手段６は、支持台６０上に配設される。

図示の実施形態におけるリフトオフ装置は、上記第１の複合基板カセット載置手段４aおよび第２の複合基板カセット載置手段４bに載置された複合基板収容カセット４０から上記搬出手段６によって搬出された複合基板を保持する複合基板保持機構７を具備している。複合基板保持機構７は、支持基台７１と、該支持基台７１上に矢印Xで示す方向に移動可能な保持手段７２と、該保持手段７２を図２に示す保持領域と後述するレーザー光線照射手段による加工領域とに位置付ける位置付け手段７３とを具備している。支持基台７１の上面には、矢印Xで示す方向に沿って平行に配設された一対の案内レール７１１、７１１が配設されている。

上記保持手段７２は、一対の案内レール７１１、７１１上に矢印Ｘで示す方向に移動可能に配設された移動基台７２１と、該移動基台７２１上に配設された保持テーブル７２２と、該保持テーブル７２２に載置された後述する複合基板の中心合わせを行う中心合わせ手段７２３とからなっている。移動基台７２１は立方体状に形成され、下面に上記一対の案内レール７１１、７１１と嵌合する一対の被案内溝７２１a、７２１aが設けられているとともに、上面には四隅部から中心に向けて形成された案内溝７２１b、７２１b、７２１b、７２１bが設けられている。このように構成された移動基台７２１は、一対の被案内溝７２１a、７２１aが一対の案内レール７１１、７１１に嵌合することにより、一対の案内レール７１１、７１１に沿って矢印Xで示す方向に移動可能に構成される。

上記保持テーブル７２２は、後述する複合基板より小さい直径の保持面７２２aを備えている。この保持面７２２aには複数の吸引孔が開口されている、複数の吸引孔が図示しない吸引手段に連通されている。従って、後述する複合基板の中央部を保持面７２２a上に載置し、図示しない吸引手段を作動することにより、保持面７２２a上に複合基板を吸引保持することができる。このように構成された保持テーブル７２２は、図示しないパルスモータによって回転せしめられるように構成されている。

上記中心合わせ手段７２３は、移動基台７２１に設けられた案内溝７２１b、７２１b、７２１b、７２１bにそれぞれ移動可能に配設されたピン７２３a、７２３a、ピン７２３a、７２３aを備えている。このピン７２３a、７２３a、７２３a、７２３aは、図示しない作動手段によって案内溝７２１b、７２１b、７２１b、７２１bに沿って移動せしめられるようになっている。

上記位置付け手段７３は、上記一対の案内レール７１１と７１１の間に平行に配設されたボールスクリュー７３１と、該ボールスクリュー７３１を回転駆動するためのパルスモータ７３２等の駆動源を含んでいる。ボールスクリュー７３１は、その一端が上記支持基台７１に固定された軸受ブロック７３３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７３２の出力軸に伝動連結されている。なお、ボールスクリュー７３１は、移動基台７２１に形成された貫通雌ネジ穴７２１cに螺合されている。従って、パルスモータ７３２によってボールスクリュー７３１を正転および逆転駆動することにより、保持テーブル７２２が配設された移動基台７２１は案内レール７１１、７１１に沿ってX軸方向に移動せしめられ、図２に示す保持領域と後述するレーザー光線照射手段による加工領域とに位置付けられる。

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リフトオフ装置は、加工領域に位置付けられた保持テーブル７２２に保持された後述する複合基板にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段８を具備している。このレーザー光線照射手段８について、図３を参照して説明する。図示の実施形態におけるレーザー光線照射手段８は、パルスレーザー光線発振手段８１と、パルスレーザー光線発振手段８１から発振されパルスレーザー光線を伝送するためのビーム径調整器や出力調整器等を含む光学系８２と、該光学系８２によって伝送されたパルスレーザー光線の波長を変更する波長変換素子８３と、該波長変換素子８３によって波長が変更されたパルスレーザー光線の光軸をX軸方向およびY軸方向に偏向するスキャナー８４と、該スキャナー８４によって光軸が偏向されたパルスレーザー光線を集光して上記保持テーブル７２２に保持された後述する複合基板に照射する像側テレセントリック対物レンズで構成された集光器８５とを具備している。

上記パルスレーザー光線発振手段８１は、パルスレーザー光線発振器８１１と、これに付設された繰り返し周波数設定手段８１２とから構成されている。パルスレーザー光線発振器８１１は、図示の実施形態においては波長が５１４ｎｍのパルスレーザー光線を発振する。繰り返し周波数設定手段８１２は、パルスレーザー光線発振器８１１から発振されるパルスレーザー光線の繰り返し周波数を設定する。

上記パルスレーザー光線発振器８１１から発振され光学系８２によって伝送されたパルスレーザー光線の波長を変更する波長変換素子８３は、パルスレーザー光線発振手段８１から発振された波長が５１４ｎｍのパルスレーザー光線の波長を２５７ｎｍに変更する。このように、光学系８２の後に波長変換素子８３を配設することにより、光学系８２を通過するレーザー光線の波長を最終波長より長くすることができるので、光学系８２の損傷を抑制することができる。

上記スキャナー８４は、図示の実施形態においてはガルバノミラーによって構成され、後述する制御手段によって制御され、パルスレーザー光線発振器８１１から発振されるパルスレーザー光線をX軸方向およびY軸方向に揺動して集光器８５に導く。なお、スキャナー８４としては、ポリゴンミラーやピエゾミラーを用いることができる。

上記集光器８５は、後述する複合基板の直径より大きい直径の像側テレセントリック対物レンズで構成されており、入射角の画角に依存せずパルスレーザー光線を対物レンズの光軸に対して平行に照射するようになっている。

図２に戻って説明を続けると、図示の実施形態におけるリフトオフ装置は、後述する複合基板からエピタキシー基板を剥離するエピタキシー基板剥離手段９を具備している。エピタキシー基板剥離手段９は、吸引保持パッド９１と、該吸引保持パッド９１を一端部に支持する搬送アーム９２と、該搬送アーム９２の他端に連結され搬送アーム９２を昇降する昇降手段９３と、該昇降手段９３を回動する旋回手段９４と具備している。昇降手段９３は例えばエアシリンダ機構等からなっており、そのピストンロッド９３１の上端が搬送アーム９２の他端に連結されている。旋回手段９４は正転・逆転可能な電動モータを含んでおり、昇降手段９３を回動することにより該昇降手段９３に連結された搬送アーム９２をピストンロッド９３１を中心として揺動せしめる。このように構成された搬送アーム９２と昇降手段９３と旋回手段９４は、吸引保持パッド９１を上記保持テーブル７２２が位置付けられる保持領域から第１のエピタキシー基板カセット載置手段５aと第２のエピタキシー基板カセット載置手段５bに載置されたエピタキシー基板収容カセット５０へ移動する移動機構として機能する。

次に、上記エピタキシー基板剥離手段９を構成する吸引保持パッド９１について、図４を参照して説明する。
吸引保持パッド９１は、円盤状の基台９１１とパッド９１３とからなっている。基台９１１は適宜の金属材によって構成され、その上面中央部に支持軸部９１２が突出して形成されている。吸引保持パッド９１を構成する基台９１１は、下方が開放された円形状の凹部９１１aを備えている。この凹部９１１aにポーラスなセラミックス部材によって円盤状に形成されたパッド９１３が嵌合されている。このようにして基台９１１の凹部９１１aに嵌合されたパッド９１３の下面である保持面は、上記保持テーブル７２２の保持面７２２aと対向するように配設される。吸引保持パッド９１を構成する基台９１１に形成された円形状の凹部９１１aは、支持軸部９１２に設けられた吸引通路９１２aを介して図示しない吸引手段に連通されている。従って、図示しない吸引手段が作動すると、吸引通路９１２a、基台９１１の凹部９１１aを介してパッド９１３の下面である保持面に負圧が作用せしめられ、該パッド９１３の下面である保持面に後述する複合基板のエピタキシー基板を吸引保持することができる。

図示の実施形態におけるリフトオフ装置は、図５に示す制御手段２０を具備している。
制御手段２０はコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）２０１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）２０２と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２０３と、入力インターフェース２０４および出力インターフェース２０５とを備えている。制御手段２０の入力インターフェース２０４には、上記装置ハウジング２の前面側パネル２１に設けられた操作手段配置領域２１３に配設され複合基板の加工条件等を入力する操作手段３等からの信号が入力される。そして、制御手段２０の出力インターフェース２０５からは、搬出手段６のアーム機構６１２を駆動するための駆動機構６１３、第１の支持機構６２の第１の移動手段６２３、第２の支持機構６３の第2の移動手段６３３、中心合わせ手段７２３、位置付け手段７３、レーザー光線照射手段８のパルスレーザー光線発振手段８１およびスキャナー８４等に制御信号を出力する。

図示の実施形態におけるリフトオフ装置は以上のように構成されており、以下その作動について説明する。
図６の(a)および(b)には、被加工物としての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６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６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。

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７の(a)、(b)および(c)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を金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を介して接合して複合基板１００を形成する。このように移設基板接合工程を実施することにより光デバイスウエーハ１０における光デバイス層１２の表面１２aに移設基板１５が接合された複合基板１００は、上記複合基板収容カセット４０に光デバイスウエーハ１０におけるエピタキシー基板１１を上側にして収容される。このようにして複合基板１００が収容された複合基板収容カセット４０は、第１の複合基板カセット載置手段４aおよび第２の複合基板カセット載置手段４bに載置される。

上述したように複合基板１００が収容された複合基板収容カセット４０を第１の複合基板カセット載置手段４aおよび第２の複合基板カセット載置手段４bに載置したならば、オペレータは操作手段３から複合基板１００の大きさや加工条件等を入力し、作業開始信号を入力する。作業開始信号が入力されると制御手段２０は、搬出手段６を作動して保持具６１１によって第１の複合基板カセット載置手段４aに載置された複合基板収容カセット４０に収容されている複合基板１００を保持し、保持領域に位置付けられている複合基板保持機構７の保持手段７２を構成する保持テーブル７２２の保持面７２２a上に載置する。このとき、保持テーブル７２２の保持面７２２a上に載置された複合基板１００は、光デバイスウエーハ１０におけるエピタキシー基板１１が上側となる。次に、制御手段２０は、中心合わせ手段７２３を作動してピン７２３a、７２３a、７２３a、７２３aを案内溝７２１b、７２１b、７２１b、７２１bに沿って中心に向けて移動することにより、保持テーブル７２２の保持面７２２a上に載置された複合基板１００の中心合わせを行う（中心合わせ工程）。このようにして、中心合わせ工程を実施したならば、制御手段２０は図示しない吸引手段を作動して、保持テーブル７２２上に複合基板１００を吸引保持する（複合基板保持工程）。そして、中心合わせ手段７２３のピン７２３a、７２３a、７２３a、７２３aを外方の待機位置に移動する。

上述した複合基板保持工程が実施されたならば、制御手段２０は位置付け手段７３を作動して複合基板１００を吸引保持した保持テーブル７２２を加工領域に移動し、図８の(a)に示すようにレーザー光線照射手段８の集光器８５の直下に位置付ける。そして、制御手段２０はレーザー光線照射手段８を作動して複合基板１００のエピタキシー基板１１側からバファー層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照射し、バファー層１３を破壊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は、図８の（b）に示すように像側テレセントリック対物レンズで構成された集光器８５から照射するパルスレーザー光線のバファー層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、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２０は、パルスレーザー光線発振手段８１を作動するとともに、スキャナー８４をX軸方向およびY軸方向に揺動制御して集光器８５から照射するパルスレーザー光線のスポットSが図８の（c）に示すように渦巻状になるようにしてバファー層１３の全面にレーザー光線を照射する。この結果、バファー層１３が破壊され、バファー層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。

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パルスレーザー
波長：２５７ｎｍ
繰り返し周波数：５０ｋＨｚ
平均出力：０．１２W
パルス幅：１００ps
スポット径：φ７０μｍ

上述したようにバファー層１３を破壊するレーザー光線照射工程を実施したならば、制御手段２０は位置付け手段７３を作動して複合基板１００を保持している保持テーブル７２２を保持領域に戻す。次に、制御手段２０は、エピタキシー基板剥離手段９を作動して吸引保持パッド９１を保持領域に位置付けられた保持テーブル７２２の直上に位置付けるとともに下降して、図９の(a)に示すように吸引保持パッド９１を構成するパッド９１２の下面である保持面を保持テーブル７２２に吸引保持されている複合基板１００を形成するエピタキシー基板１１の裏面１１bである上面に接触させる。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、吸引保持パッド９１を構成するパッド９１２の下面である保持面に複合基板１００を形成するエピタキシー基板１１の裏面１１bである上面を吸引保持する。従って、複合基板１００は移設基板１５が保持テーブル７２２に吸引保持されるとともに、エピタキシー基板１１が吸引保持パッド９１に吸引保持されることになる。次に、制御手段２０は図９の(a)に示すように保持テーブル７２２を回転駆動する図示しない回転駆動機構を作動して保持テーブル７２２を矢印７２２aで示す方向に所定角度回動する。この結果、上記レーザー光線照射工程を実施することによってエピタキシー基板１１と光デバイス層１２との結合機能が喪失せしめられたバファー層１３が更に破壊される。従って、保持テーブル７２２を回転駆動する図示しない回転駆動機構は、保持テーブル７２２と吸引保持パッド９１とを保持テーブル７２２および吸引保持パッド９１の保持面と平行な面内で相対的に変位せしめる剥離補助手段として機能する。このようにバファー層１３が破壊されたならば、図９の(ｂ)に示すように吸引保持パッド９１を上昇させる。この結果、エピタキシー基板１１は吸引保持パッド９１を構成するパッド９１２の下面に吸引保持された状態で光デバイス層１２から剥離され、光デバイス層１２は移設基板１５に移設される（光デバイス層移替工程）。

上述した光デバイス層移替工程を実施することにより、吸引保持パッド９１に吸引保持された状態で光デバイス層１２から剥離されたエピタキシー基板１１は、エピタキシー基板剥離手段９を作動することにより第１のエピタキシー基板カセット載置手段５aに載置されたエピタキシー基板収容カセット５０に搬送される。そして、吸引保持パッド９１によるエピタキシー基板１１の吸引保持を解除することにより、エピタキシー基板１１をエピタキシー基板収容カセット５０に収納する。

また、保持テーブル７２２に吸引保持されている移設基板１５に移設された光デバイス層１２は、吸引保持が解除されるとともに、搬出手段６を作動して保持具６１１によって吸引保持され第１の複合基板カセット載置手段４aに載置された複合基板収容カセット４０の所定位置に搬送される。そして、保持具６１１による移設基板１５に移設された光デバイス層１２の吸引保持を解除することにより、移設基板１５に移設された光デバイス層１２を複合基板収容カセット４０の所定位置に収納する。

以上のように図示の実施形態におけるリフトオフ装置においては、第１の複合基板カセット載置手段４aまたは第２の複合基板カセット載置手段４bに載置された複合基板収容カセット４０に収容されている複合基板１００を搬出手段６によって複合基板保持機構７の保持手段７２を構成する保持テーブル７２２に搬送し、該保持テーブル７２２に複合基板１００を吸引保持した状態でレーザー光線照射手段８を作動して複合基板１００のエピタキシー基板１１側からバファー層１３にレーザー光線を照射してバファー層１３を破壊し、その後エピタキシー基板剥離手段９を作動してエピタキシー基板１１を光デバイス層１２から剥離するので、複合基板１００からエピタキシー基板１１を効率よく剥離して光デバイス層１２を移設基板１５に確実に移設することができる。
また、上述した図示の実施形態においては、複合基板１００を保持する複合基板保持機構７の保持手段７２は、保持テーブル７２２に載置された複合基板１００の中心合わせを行う中心合わせ手段７２３を備えているので、複合基板の中心合わせを行う装置を配置するための領域が不要となり、装置全体を小型に構成することができる。

以上、本発明を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で種々の変形は可能である。例えば、上述した実施形態においてはエピタキシー基板１１を光デバイス層１２から剥離する光デバイス層移替工程を保持テーブル７２２に移設基板１５が保持された状態で実施する例を示したが、複合基板１００を保持テーブル７２２から図示しない剥離専用テーブルに移し替えて実施することによりスループットを向上することができる。

２：装置ハウジング
２１：前面側パネル
３：操作手段
４ａ：第１の複合基板カセット載置手段
４ｂ：第２の複合基板カセット載置手段
４０：複合基板収容カセット
５ａ：第１のエピタキシー基板カセット載置手段
５ｂ：第２のエピタキシー基板カセット載置手段
５０：エピタキシー基板収容カセット
６：搬出手段
７：複合基板保持機構
７２：保持手段
７２１：移動基台
７２２：保持テーブル
７２３：中心合わせ手段
７３：位置付け手段
８：レーザー光線照射手段
８１：パルスレーザー光線発振手段
８４：スキャナー
８５：集光器
９：エピタキシー基板剥離手段
９１：吸引保持パッド
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：バファー層
１５：移設基板
１００：複合基板
２０：制御手段

Claims

エピタキシー基板の表面にバ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複合基板からエピタキシー基板を剥離するリフトオフ装置において、
複合基板を収容した複合基板収容カセットが載置される複合基板カセット載置手段と、該複合基板カセット載置手段に載置された複合基板収容カセットに収容された複合基板を搬出する搬出手段と、該搬出手段によって搬出された複合基板を保持する保持手段と、該保持手段に移設基板側が保持された複合基板のエピタキシー基板側からバファー層にレーザー光線を照射してバファー層を破壊するレーザー光線照射手段と、バファー層が破壊された複合基板からエピタキシー基板を剥離するエピタキシー基板剥離手段と、剥離されたエピタキシー基板を収容するエピタキシー基板収容カセットが載置されるエピタキシー基板カセット載置手段と、該搬出手段と該保持手段と該レーザー光線照射手段と該エピタキシー基板剥離手段を制御する制御手段と、該制御手段に複合基板の加工条件を入力する操作手段と、を具備している、
ことを特徴とするリフトオフ装置。
該複合基板カセット載置手段と該搬出手段と該保持手段と該レーザー光線照射手段と該エピタキシー基板剥離手段と該エピタキシー基板カセット載置手段と該制御手段は装置ハウジング内に配設されており、該操作手段は該装置ハウジングの前面側パネルの操作手段配置領域に配設され、該複合基板カセット載置手段および該エピタキシー基板カセット載置手段は該装置ハウジングの前面側パネルの複合基板カセット配置領域およびエピタキシー基板カセット配置領域を通してそれぞれ引出可能に配設されている、請求項１記載のリフトオフ装置。
該保持手段は、該搬出手段によって搬出された複合基板を保持する保持領域と該レーザー光線照射手段による加工領域に移動可能に構成され、位置付け手段によって該保持領域と該加工領域に選択的に位置付けられる、請求項１又は２記載のリフトオフ装置。
該保持手段は、複合基板より直径が小さく複合基板の中央部を吸引保持する保持面を備えた保持テーブルと、該保持テーブルに載置された複合基板の中心合わせを行う中心合わせ手段とを具備している、請求項１から３のいずれかに記載のリフトオフ装置。
該エピタキシー基板剥離手段は、下面に保持面を備え該保持領域に位置付けられた該保持テーブルに保持された複合基板のエピタキシー基板を吸引保持する吸引保持パッドと、該吸引保持パッドを該保持領域から該エピタキシー基板カセット載置手段に載置されたエピタキシー基板収容カセットまで移動する移動機構とを具備している、請求項１から４のいずれかに記載のリフトオフ装置。
該レーザー光線照射手段は、レーザー光線を発振するレーザー光線発振手段と、該レーザー光線発振手段が発振したレーザー光線を集光して該保持手段に保持された複合基板に照射する集光器とを具備し、
該集光器は、像側テレセントリック対物レンズで構成されている、請求項１から５のいずれかに記載のリフトオフ装置。