JP2008016704A - 半導体レーザ装置の製造方法および製造装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】2個のレーザ・チップLDをサブマウントに載置するに際し、レーザ・チップを発光させることなく、2個のレーザ・チップの位置を高精度に設定し得る半導体レーザ装置の製造方法および製造装置を提供すること。
【解決手段】 X軸方向、Y軸方向への移動、Z軸方向のθ回転軸による回転が可能な第1チップ供給ステージ11にLD1 を上向きに載置し、上方から撮影した画像を画像処理してストライプ状電流路と劈開面とから発光方向の角度と発光点の位置を求め、そのデータに基づいてLD1 の座標を補正し、同様に座標の補正が可能なステム・ステージ13のサブマウント3に載置する。第2チップ供給ステージ12にLD2 を下向きに載置し、ステム・ステージ13への搬送の途中で下方から撮影して発光方向の角度と発光点の位置を求め、そのデータに基づいてサブマウント3に載置されているLD1 の座標を補正し、その上へLD2 を載置する。
【選択図】 図7
Description
同様にX軸方向への移動と、Y軸方向への移動と、Z軸方向の回転軸による回転が可能であり、保持しているサブマウントにレーザ・チップLD1 とレーザ・チップLD2 が載置されるステム・ステージであり、第1チップ供給ステージ上においてレーザ・チップLD1 が下向きの場合、および第2チップ供給ステージ上においてレーザ・チップLD2 が下向きの場合には、それぞれ撮影画像の画像処理の結果に基づいて、ステム・ステージ上のサブマウントの座標、またはサブマウントに載置されたレーザ・チップLD1 の座標を補正するステム・ステージと、
第1チップ供給ステージに載置されているレーザ・チップLD1 を真空吸着してステム・ステージへ搬送しサブマウントに載置する第1コレット、および第2チップ供給ステージに載置されているレーザ・チップLD2 を真空吸着してステム・ステージへ搬送し、載置されているレーザ・チップLD1 と積層または並列させて載置する第2コレットと、
第1チップ供給ステージの直上に配設され、第1チップ供給ステージ上においてレーザ・チップLD1 が上向きである場合に、レーザ・チップLD1 を撮影する第1カメラ、および第2チップ供給ステージの直上に配設され、第2チップ供給ステージ上においてレーザ・チップLD2 が上向きである場合に、レーザ・チップLD2 を撮影する第2カメラと、
第1コレットによる搬送の途中の直下方に配設され、第1チップ供給ステージ上においてレーザ・チップLD1 が下向きである場合に、レーザ・チップLD1 を撮影する第3カメラ、および第2コレットによる搬送の途中の直下方に配設され、第2チップ供給ステージ上においてレーザ・チップLD2 が下向きである場合に、レーザ・チップLD2 を撮影する第4カメラとを含む製造装置である。
第1チップ供給ステージ11において、ストライプ状電流路SW1 が近くに存在するp側電極109pの面を上向きに載置されているLD1 を直上方の第1カメラ21で撮影し、LD1 の全体像が第1カメラ21の視野内に入るように、第1チップ供給ステージ11の図示を省略したXテーブル、Yテーブル、および閘テーブルを駆動して、LD1 を粗く位置決めする。
[L−2]
上側カメラ21によるLD1 の撮影画像をパソコンによって画像処理して、認識されるストライプ状電流路SW1 に沿う線分S1 を求め、その線分S1 の方向をレーザ発光方向艟1 とする。また認識される前面側の劈開面CP1 に沿う線分C1 を求め、線分C1 と線分S1 との交点をLD1 の発光点P1 とする。このことは上述の図3において説明した通りである。
LD1 の上記発光方向の角度θ1 と発光点P1 の位置とに基づいて、第1チップ供給ステージ11のXテーブルをX軸方向に移動させ、YテーブルをY軸方向に移動させ、閘テーブルをZ軸方向のθ回転軸によって回転させ、LD1 をステム・ステージ13に保持されているサブマウント3へ設定基準に適合して載置し得るように、高精度に位置決めする。
[L−4]
コレット31によってLD1 を真空吸着してステム・ステージ13の上方へ搬送し、ステム・ステージ13に保持されたステム2のサブマウント3に載置する。そして、直上の第5カメラ25によってLD1 が所定に位置にあることを確認する。この時点ではLD1 は載置するのみであり、サブマウント3との半田溶着は行わない。この時、搬送距離の精度を高くするためにレーザスケールを併用してもよい。
[L−5]
第2チップ供給ステージ12においては、下向きとされているLD2 を第2カメラ22によって撮影し、LD2 の全体像が第2カメラ22の視野内に入るように、第2供給ステージ12のXテーブル、Yテーブル、および閘テーブルを駆動して、LD2 を粗く位置決めする。
コレット32によってLD2 をピックアップして第4カメラ24の上方へ搬送し、第4カメラ24によって撮影して、その撮影画像をパソコンで画像処理し、認識されるLD2 のストライプ状電流路SW2 に沿う線分S2 を求め、その線分S2 の方向をレーザ発光方向とし、認識されるLD2 の前面側の劈開面CP2 に沿う線分C2 を求め、その線分C2 と線分S2 との交点をLD2 の発光点P2 として、レーザ発光方向の角度θ2 と発光点P2 の位置を求める。
[L−7]
LD2 の上記レーザ発光方向の角度θ2 と発光点P2 の位置に基づいて、LD1 の上へLD2 を設定基準に適合して載置し得るように、LD1 がサブマウントに載置されているステム・ステージ13のXテーブルをX軸方向に移動させ、YテーブルをY軸方向に移動させ、閘テーブルをZ軸方向のθ回転軸によって回転させて、LD1 の座標を補正する。
コレット32に吸着されているLD2 をステム・ステージ13の上方へ搬送し下降させて、サブマウント3に載置されているLD1 の上へLD2 を重ねて載置し、直上方の第5カメラ25によってLD2 が所定に位置にあることを確認する。続いて、コレット32によってLD2 を押圧した状態で加熱して、LD1 とLD2 とを同時にサブマウント3に半田溶着させて半導体レーザ装置とする。
第1チップ供給ステージ11において下向きに載置されているLD1 を第1カ直上方の第1カメラ21によって撮影し、LD1 の全体像が第1カメラ21の視野内に入るように、第1供給ステージ11のXテーブル、Yテーブル、および閘テーブルを駆動してLD1 を粗く位置決めする。
[P−2]
コレット31によってLD1 をピックアップして第3カメラ23の直上方へ搬送し、第3カメラ23によって撮影して、その撮影画像をパソコンで画像処理し、認識されるLD1 のストライプ状電流路SW1 に沿う線分S1 を求めて、その線分S1の方向をレーザの発光方向艟1 とし、認識されるLD1 の前面側の劈開面CP1 に沿う線分C1 を求め、その線分C1 と線分S1 との交点をLD1 の発光点P1 として、レーザの発光方向の角度θ1 と発光点P1 の位置を求める。
LD1 の上記レーザ発光方向の角度θ1 と発光点P1 の位置に基づいて、LD1 をステム・ステージ13に保持されているサブマウント3へ設定基準に適合して載置し得るように、ステム・ステージ13のXテーブルをX軸方向に移動させ、YテーブルをY軸方向に移動させ、閘テーブルをZ軸方向のθ回転軸によって回転させて、ステム・ステージ13に保持されているサブマウント3の座標を補正する。
[P−4]
コレット31に吸着されているLD1 をステム・ステージ13の上方へ搬送し下降させて、サブマウント3に載置し、直上方の第5カメラ25によってLD1 が所定に位置にあることを確認する。
[P−5]
第2チップ供給ステージ12において下向きに載置されているLD2 を上側カメラ22によって撮影し、LD2 の全体像が上側カメラ22の視野内に入るように、第2供給ステージのXテーブル、Yテーブル、および閘テーブルを駆動してLD2 を粗く位置決めする。
コレット32によってLD2 をピックアップして第4カメラ24の直上方へ搬送し、第4カメラ24によって撮影して、その撮影画像をパソコンで画像処理する。認識されるLD2 のストライプ状電流路SW2 に沿う線分S2 を求めて、その線分S2 の方向をレーザの発光方向とし、認識される前面側の劈開面CP2 に沿う線分C2を求め、その線分C2 と線分S2 との交点をLD2 の発光点P2 として、レーザの発光方向の角度θ2 と発光点の位置を求める。
[P−7]
LD2 の上記レーザの発光方向の角度θ2 と発光点P2 の位置に基づいて、LD1 の横へLD2 を設定基準に適合して載置し得るように、LD1 が載置されているステム・ステージ13のXテーブルをX軸方向に移動させ、YテーブルをY軸方向に移動させ、閘テーブルをZ軸方向のθ回転軸の回りに回転させて、ステム・ステージ13上のサブマウント3に載置されているLD1 の座標を補正する。
コレット32に吸着されているLD2 をステム・ステージ13の上方へ搬送し下降させて、サブマウント3に載置されているLD1 の上へLD2 を重ねて載置し、第5カメラ25によってLD2 が所定に位置にあることを確認する。続いて、コレット32によってLD2 を押圧した状態で加熱して、LD1 とLD2 とを同時にサブマウント3に半田溶着して半導体レーザ装置とする。
11・・・第1チップ供給ステージ、 12・・・第2チップ供給ステージ、
13・・・ステム・ステージ、 20・・・製造装置、 21・・・第1カメラ
22・・・第2カメラ、 23・・・第3カメラ、 24・・・第4カメラ、
25・・・第5カメラ、 31・・・第1コレット、 32・・・第2コレット、
41・・・第1搬走路、 42・・・ 第2搬走路、 51・・・カメラ、
52・・・鏡筒、 53・・・レンズ、 54・・・照明源、
55・・・パソコン、 56・・・モニタ、 101・・・半導体基板、
102・・・n型クラッド層、 103・・・活性層、
104・・・p型第1クラッド層、 105・・・n型電流狭窄層、
106・・・p型第2クラッド層、 107・・・p型中間層、
108・・・p型キャップ層、 109p・・・p側電極、 109n・・・n側電極、
CP・・・前面側の劈開面、 LD・・・レーザ・チップ、 P・・・発光点、
SW・・・ストライプ状電流路.
Claims (12)
- ステムのサブマウントにレーザ・チップLD1 を下側に配置し、その上へレーザ・チップLD2 を重ねて配置する積層構造の半導体レーザ装置の製造方法であって、
ストライプ状電流路SW1 が近くに存在する方の電極面を上向きとして第1供給ステージに載置されている前記レーザ・チップLD1 を上方から撮影し、その撮影画像を画像処理して、認識される前記ストライプ状電流路SW1 と前面側の劈開面CP1 とから発光方向 の角度θ1 と発光点P1 の位置を求める工程と、
前記発光方向 の角度θ1 と前記発光点P1 の位置に基づいて、前記レーザ・チップLD1 をステム・ステージへ搬送し、保持されている前記ステムのサブマウントに載置する時の位置が設定基準内に入るように、前記レーザ・チップLD1 の座標を補正する工程と、
座標を補正した前記レーザ・チップLD1 を第1コレットに真空吸着して前記第1供給ステージから前記ステム・ステージへ搬送して、前記サブマウントに載置する工程と、
ストライプ状電流路SW2 が近くに存在する方の電極面を下向きとして第2供給ステージに載置されている前記レーザ・チップLD2 を第2コレットに真空吸着して前記第2供給ステージから前記ステム・ステージへ搬送する途中において下方から撮影し、その撮影画像を画像処理して、認識される前記ストライプ状電流路SW2 と前面側の劈開面CP2 とから発光方向 の角度θ2 と発光点P2 の位置を求める工程と、
前記発光方向 の角度θ2 と前記発光点P2 の位置に基づいて、前記レーザ・チップLD1 の上へ前記レーザ・チップLD2 が前記設定基準に適合して載置されるように、前記サブマウントに載置されている前記レーザ・チップLD1 の座標を補正する工程と、
前記第2コレットに吸着されている前記レーザ・チップLD2 を前記ステム・ステージへ搬送し、前記レーザ・チップLD1 の上に載置する工程
とを含むことを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。 - 前記第1チップ供給ステージに上向きに載置されている前記レーザ・チップLD1 を上方から撮影する場合、および前記第2コレットに真空吸着されている下向きの前記レーザ・チップLD2 を下方から撮影する場合において、撮影カメラのレンズの光軸と同軸に照明することを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
- 前記レーザ・チップLD1 、前記レーザ・チップLD2 、および前記サブマウントを必要な部分に半田が塗布されたものとし、抵抗加熱が可能とされた前記サブマウントによって加熱して、前記サブマウントに載置された前記レーザ・チップLD1 とその上に載置された前記レーザ・チップLD2 を前記サブマウントへ同時に溶着させることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
- 製造された前記半導体レーザ装置について、オフラインの検査装置によって、前記レーザ・チップLD1 および前記レーザ・チップLD2 を発光させ、遠視野像(FFP)カメラおよび近視野像(NFP)カメラによって、前記レーザ・チップLD1 についての前記発光方向の角度θ1 と前記発光点P1 の位置、および前記レーザ・チップLD2 についての前記発光方向の角度θ2 と前記発光点P2 の位置を検査し、検査結果が前記設定基準からズレている場合に、以降に行う前記第1チップ供給ステージ上の前記レーザ・チップLD1 の座標を補正する工程、および/または前記サブマウント上の前記レーザ・チップLD1 の座標を補正する工程において、前記ズレ分に相当する修正を加えることを特徴とする請求項1から請求項3までの何れかに記載の半導体レーザ装置の製造方法。
- ステムのサブマウントに、レーザ・チップLD1 とレーザ・チップLD2 とを横に並べて配置する並列構造の半導体レーザ装置の製造方法であって、
ストライプ状電流路SW1 が近くに存在する方の電極面を下向きとして第1チップ供給ステージに載置されている前記レーザ・チップLD1 を第1コレットに吸着して前記第1供給ステージから前記ステムを保持する前記ステム・ステージへ搬送する途中において下方から撮影し、その撮影画像を画像処理して、認識される前記ストライプ状電流路SW1 と前面側の劈開面CP1 とから発光方向の角度θ1 と発光点P1 の位置を求める工程と、
前記発光方向の角度θ1 と前記発光点P1 の位置に基づいて、前記レーザ・チップLD1 が載置される前記ステムのサブマウントの座標を補正する工程と、
前記第1コレットに吸着されている前記レーザ・チップLD1 を前記ステム・ステージへ搬送し、前記サブマウントに載置する工程と、
ストライプ状電流路SW2 が近くに存在する方の電極面を下向きとして第2チップ供給ステージに載置されている前記レーザ・チップLD2 を、第2コレットに吸着して前記第2供給ステージから前記ステム・ステージへ搬送する途中において下方から撮影し、その撮影画像を画像処理して、認識される前記ストライプ状電流路SW2 と前面側の劈開面CP2 とから発光方向の角度θ2と発光点P2 の位置を求める工程と、
前記発光方向の角度θ2と前記発光点P2 の位置に基づいて、前記レーザ・チップLD1 の横へ前記レーザ・チップLD2 が設定基準に適合して載置されるように、前記サブマウントに載置されている前記レーザ・チップLD1 の座標を補正する工程と、
前記第2コレットに吸着されている前記レーザ・チップLD2 を前記ステム・ステージへ搬送し、前記レーザ・チップLD1 の横へ並列に載置する工程
とを含むことを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。 - 前記第1コレットに真空吸着されている下向きの前記レーザ・チップLD1 を下方から撮影する場合、および前記第2コレットに真空吸着されている下向きの前記レーザ・チップLD2 を下方から撮影する場合に、撮影カメラのレンズの光軸と同軸に照明することを特徴とする請求項5に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
- 前記レーザ・チップLD1 、前記レーザ・チップLD2 、および前記サブマウントを必要な部分に半田が塗布されたものとし、抵抗加熱が可能とされた前記サブマウントによって加熱して、前記サブマウントに並列に載置された前記レーザ・チップLD1 と前記レーザ・チップLD2 を前記サブマウントへ同時に溶着させることを特徴とする請求項5または請求項6に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
- 製造された前記半導体レーザ装置について、オフラインに設けた検査装置によって、前記レーザ・チップLD1 および前記レーザ・チップLD2 を発光させ、遠視野像(FFP)カメラおよび近視野像(NFP)カメラによって、前記レーザ・チップLD1 についての前記発光方向の角度θ1 と前記発光点P1 の位置、および前記レーザ・チップLD2 についての前記発光方向の角度θ2 と前記発光点P2 の位置を検査し、検査結果が前記設定基準からズレでいる場合に、以降に行う前記ステム・ステージ上の前記サブマウントの座標を補正する工程、および/または前記サブマウント上の前記レーザ・チップLD1 の座標を補正する工程において、前記ズレ分に相当する修正を加えることを特徴とする請求項5から請求項7までの何れかに記載の半導体レーザ装置の製造方法。
- ステムのサブマウントにレーザ・チップLD1 とレーザ・チップLD2 を積層構造または並列構造に配置する半導体レーザ装置の製造装置であって、
前記レーザ・チップLD1 の横方向に平行なX軸方向への移動と、前記X軸方向に直角なY軸方向への移動と、前記X軸方向と前記Y軸方向とに直角なZ軸方向の回転軸による回転が可能であり、載置される前記レーザ・チップLD1 が上向きの場合には、その撮影画像の画像処理の結果に基づいて前記レーザ・チップLD1 の座標を補正する第1チップ供給ステージ、および同様に前記X軸方向への移動と、前記Y軸方向への移動と、前記Z軸方向の回転軸による回転が可能であり、載置される前記レーザ・チップLD2 が上向きの場合には、その撮影画像の画像処理の結果に基づいて前記レーザ・チップLD2 の座標を補正する第2チップ供給ステージと、
同様に前記X軸方向への移動と、前記Y軸方向への移動と、前記Z軸方向の回転軸による回転が可能であり、保持している前記サブマウントに前記レーザ・チップLD1 と前記レーザ・チップLD2 が載置されるステム・ステージであり、前記第1チップ供給ステージ上において前記レーザ・チップLD1 が下向きの場合、および前記第2チップ供給ステージ上において前記レーザ・チップLD2 が下向きの場合には、それぞれ撮影画像の画像処理の結果に基づいて、前記ステム・ステージ上の前記サブマウントの座標、または前記サブマウントに載置された前記レーザ・チップLD1 の座標を補正する前記ステム・ステージと、
前記第1チップ供給ステージに載置されている前記レーザ・チップLD1 を真空吸着して前記ステム・ステージへ搬送し前記サブマウントに載置する第1コレット、および前記第2チップ供給ステージに載置されている前記レーザ・チップLD2 を真空吸着して前記ステム・ステージへ搬送し、載置されている前記レーザ・チップLD1 と積層または並列させて載置する第2コレットと、
前記第1チップ供給ステージの直上に配設され、前記第1チップ供給ステージ上において前記レーザ・チップLD1 が上向きである場合に、前記レーザ・チップLD1 を撮影する第1カメラ、および前記第2チップ供給ステージの直上に配設され、前記第2チップ供給ステージ上において前記レーザ・チップLD2 が上向きである場合に、前記レーザ・チップLD2 を撮影する第2カメラと、
前記第1コレットによる搬送の途中の直下方に配設され、前記第1チップ供給ステージ上において前記レーザ・チップLD1 が下向きである場合に、前記レーザ・チップLD1 を撮影する第3カメラ、および前記第2コレットによる搬送の途中の直下方に配設され、前記第2チップ供給ステージ上において前記レーザ・チップLD2 が下向きである場合に、前記レーザ・チップLD2 を撮影する第4カメラとを含むことを特徴とする半導体レーザ装置の製造装置。 - 前記第1カメラ、第2カメラ、第3カメラ、および第4カメラが、それぞれレンズの光軸と同軸の照明機構を備えたものであることを特徴とする請求項9に記載の半導体レーザ装置の製造装置。
- 前記ステム・ステージに保持される前記ステムのサブマウントが、抵抗加熱体を内蔵しており、かつ必要な部分に半田が塗布されたものであることを特徴とする請求項9または請求項10に記載の半導体レーザ装置の製造装置。
- 製造された前記半導体レーザ装置について、前記レーザ・チップLD1 および前記レーザ・チップLD2 を発光させ、遠視野像(FFP)カメラおよび近視野像(NFP)カメラによって前記レーザ・チップLD1 の発光方向の角度θ1 と記発光点P1 の位置、および前記レーザ・チップLD2 についての発光方向の角度θ2 と発光点P2 の位置を検査するための検査装置がオフラインに設けられていることを特徴とする請求項9から請求項11までの何れかに記載の半導体レーザ装置の製造装置。
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