JP2011224925A - Tool for forming uneven structure - Google Patents
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Description
本発明は、被加工物に所望の凹凸構造を形成するための治具に関する。 The present invention relates to a jig for forming a desired uneven structure on a workpiece.
例えば、LED(Light Emitting Diode)やLD(Laser Diode)等の発光デバイスの製造プロセスでは、基板上に半導体層を積層することにより複数の発光デバイスが形成され、その後、基板を分割して個片化することで個々の発光デバイスが製造される。 For example, in a manufacturing process of a light emitting device such as an LED (Light Emitting Diode) or an LD (Laser Diode), a plurality of light emitting devices are formed by stacking semiconductor layers on a substrate, and then the substrate is divided into individual pieces. Thus, individual light emitting devices are manufactured.
中でも緑や青色の光を出射する窒化ガリウム系光デバイスではサファイアが基板として用いられ、サファイア基板上に順次n型半導体層、発光層、p型半導体層が形成され、n型半導体層とp型半導体層のそれぞれに電圧印加用のn電極又はp電極が配設されて発光デバイスが形成される。 In particular, sapphire is used as a substrate in a gallium nitride optical device that emits green or blue light, and an n-type semiconductor layer, a light emitting layer, and a p-type semiconductor layer are sequentially formed on the sapphire substrate. A light-emitting device is formed by providing an n-electrode or a p-electrode for applying voltage to each of the semiconductor layers.
これらの発光デバイスでは、発光層で生じた光を効率良く外界に取り出すことが非常に重要である。そのために、発光層から上方に向かった光については、外界へ障害物とならないよう上部電極であるp電極を透明電極とする形態や、発光層から下方に向かった光については、反射層を設けて上方に反射する形態等種々の工夫が施されている。 In these light emitting devices, it is very important to efficiently extract light generated in the light emitting layer to the outside. Therefore, for light traveling upward from the light-emitting layer, a reflective layer is provided for the form in which the p-electrode, which is the upper electrode, is used as a transparent electrode so as not to be an obstacle to the outside, Various measures are taken, such as a form of reflecting upward.
一方、発光層から横方向に伝播する光は、発光層で生じる全光量のうち多くを占めており、全体の60%に達する場合もある。そこで、この横方向に伝播する光を効率良くデバイスの上方から外界に取り出すために、例えば、特開2002−280611号公報又は特開2008−60286号公報では、基板のn型半導体層との界面側に微細な凹凸構造を形成する方法が提案されている。 On the other hand, light propagating laterally from the light emitting layer accounts for a large part of the total amount of light generated in the light emitting layer, and may reach 60% of the total. Therefore, in order to efficiently extract the light propagating in the lateral direction from the upper side of the device to the outside, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-280611 or Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-60286, the interface between the substrate and the n-type semiconductor layer is used. A method of forming a fine uneven structure on the side has been proposed.
この凹凸構造により、基板とn型半導体層で屈折率の異なる凹凸状の屈折率界面を形成し、発光層で生じた横方向に伝播する光は、凹凸状の屈折率界面に影響され、一種のモード変換が生じて(乱反射によって面発光方向に光の進行方向が変えられて)横方向以外の方向へ向かうようになる。その結果、デバイス上方の取り出し面に向かう光の量が増加し、光取り出し効率が向上する。 With this concavo-convex structure, a concavo-convex refractive index interface having a different refractive index is formed between the substrate and the n-type semiconductor layer, and the light propagating in the lateral direction generated in the light emitting layer is affected by the concavo-convex refractive index interface. Mode conversion occurs (the traveling direction of light is changed to the surface emission direction by irregular reflection), and the direction of the light travels in a direction other than the lateral direction. As a result, the amount of light traveling toward the extraction surface above the device is increased, and the light extraction efficiency is improved.
基板に微細な凹凸構造を形成する方法としては、基板の材料に応じてマスクを用いたドライエッチング又は異方性ウェットエッチングで形成する方法が知られている。ところが、所定厚みに薄化した基板には、薄化によって反りやうねりが発生する場合がある。 As a method of forming a fine concavo-convex structure on a substrate, a method of forming by dry etching using a mask or anisotropic wet etching according to the material of the substrate is known. However, a substrate thinned to a predetermined thickness may be warped or wavy due to the thinning.
特に、基板がサファイアやSiC等の加工が難しい材質の場合には、反りが発生し易い。このように反りのある基板には、基板の反りに倣ってマスクを形成してエッチングを施すのは非常に難しいという問題がある。 In particular, when the substrate is made of a material that is difficult to process, such as sapphire or SiC, warping is likely to occur. Such a warped substrate has a problem that it is very difficult to form a mask following the warpage of the substrate and perform etching.
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、反りのある基板に対しても所望の凹凸構造を形成可能な凹凸構造を形成するための治具を提供することである。 The present invention has been made in view of these points, and an object thereof is to provide a jig for forming a concavo-convex structure capable of forming a desired concavo-convex structure even on a warped substrate. It is to be.
本発明によると、被加工物の上面に被覆された液状樹脂に凹凸構造を形成するための治具であって、中央に形成された円形凹部と、該円形凹部を囲繞する環状凸部と、該円形凹部の背面上に形成された凹凸構造と、を具備したことを特徴とする凹凸構造を形成するための治具が提供される。 According to the present invention, a jig for forming a concavo-convex structure in a liquid resin coated on the upper surface of a workpiece, a circular concave portion formed in the center, an annular convex portion surrounding the circular concave portion, And a concavo-convex structure formed on the back surface of the circular recess. A jig for forming the concavo-convex structure is provided.
本発明によると、円形凹部を非常に薄くすることで、反りのある基板に対しても基板の反りに倣うように基板上に載置することができるため、治具の凹凸構造を基板に容易に転写することができ、環状凸部を備えることで治具の剛性が向上し破損しにくくなる。 According to the present invention, by making the circular recess very thin, even a warped substrate can be placed on the substrate so as to follow the warp of the substrate. By providing an annular convex portion, the rigidity of the jig is improved and it is difficult to break.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図1は本発明の治具を製造するのに適した研削装置2の概略構成図を示している。4は研削装置2のベースであり、ベース4の後方にはコラム6が立設されている。コラム6には、上下方向にのびる一対のガイドレール8が固定されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of a
この一対のガイドレール8に沿って研削ユニット(研削手段)10が上下方向に移動可能に装着されている。研削ユニット10は、ハウジング12と、ハウジング12を保持する支持部14を有しており、支持部14が一対のガイドレール8に沿って上下方向に移動される移動基台16に取り付けられている。
A grinding unit (grinding means) 10 is mounted along the pair of
研削ユニット10は、ハウジング12中に回転可能に収容されたスピンドル18と、スピンドル18の先端に固定されたマウンタ20と、マウンタ20にねじ締結され環状に配設された複数の研削砥石を有する研削ホイール22と、スピンドル18を回転駆動するサーボモータ26を含んでいる。
The
研削装置2は、研削ユニット10を一対の案内レール8に沿って上下方向に移動するボールねじ28とパルスモータ30とから構成される研削ユニット移動機構32を備えている。パルスモータ30を駆動すると、ボールねじ28が回転し、移動基台16が上下方向に移動される。
The
ベース4の上面には凹部4aが形成されており、この凹部4aにチャックテーブル機構34が配設されている。チャックテーブル機構34はチャックテーブル36を有し、図示しない移動機構により図1に示されたウエーハ着脱位置Aと、研削ユニット10に対向する研削位置Bとの間でY軸方向に移動される。38,40は蛇腹である。ベース4の前方側には、研削装置2のオペレータが研削条件等を入力する操作パネル42が配設されている。
A
以上のように構成された研削装置2により、ウエーハの中央部に円形凹部を形成し、外周部に円形凹部を囲繞する環状凸部を残存させる本発明実施形態の治具の加工方法について以下に説明する。
The jig processing method according to the embodiment of the present invention in which a circular recess is formed in the center of the wafer and the annular protrusion surrounding the circular recess remains on the outer periphery by the
治具の材料としては、例えばシリコンインゴットから切り出されたシリコンウエーハ11を使用する。シリコンインゴットから切り出されたウエーハ11は、例えば700μmの厚さを有している。
As a material for the jig, for example, a
図1示すウエーハ着脱位置Aに位置付けられたチャックテーブル36上に、シリコンウエーハ11を載置してチャックテーブル36でウエーハ11を吸引保持する。次いで、チャックテーブル36をY軸方向に移動して研削位置Bに位置づける。
The
そして、図2及び図3に示すように、チャックテーブル36を矢印37で示す方向に例えば300rpmで回転しつつ、研削砥石52を有する研削ホイール22を矢印53で示す方向に例えば6000rpmで回転させるとともに、研削ユニット移動機構32を駆動して研削砥石52をウエーハ11の表面11aに接触させる。そして、研削ホイール22を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りする。
2 and 3, while rotating the chuck table 36 in the direction indicated by the
ここで、チャックテーブル36に保持されたウエーハ11と研削ホイール22を構成する研削砥石52の関係について図3を参照して説明する。チャックテーブル36の回転中心P1と研削砥石52の回転中心P2は偏心しており、研削砥石52の外径はウエーハ11に円形凹部を形成する領域と環状凸部を残存させる領域との境界線60の直径より小さく、境界線60の半径より大きい寸法に設定され、環状に配置された研削砥石52がチャックテーブル36の回転中心P1を通過するように設定される。
Here, the relationship between the
研削の結果、ウエーハ11の表面11aには、図4に示すように、中央部が研削除去されて所定厚さ(例えば50μm)の円形凹部56が形成されるとともに、円形凹部56の外周側が残存されて環状凸部58が形成される。
As a result of grinding, as shown in FIG. 4, the central portion is ground and removed to form a
次いで、表面に円形凹部56を有するウエーハ11の裏面11bにマスクを用いたドライエッチング又は異方性ウェットエッチングを施し、微細な凹凸構造64を形成する。或いは、機械加工又はレーザ加工によって微細な凹凸構造64を形成することも可能である。
Next, dry etching or anisotropic wet etching using a mask is performed on the
凹凸構造64の凸部は角柱形、円柱形、又は円錐台形状等を採用可能であり、凹凸構造64はストライプ状、ドット状でもよく、周期的でも、ランダムに配列されていてもよい。このように裏面11bに凹凸構造64を形成して治具62とする。
The convex portion of the concavo-
次に、このように製造した治具62を使用して反りを有するサファイア基板上に凹凸構造を形成する方法について図6及び図7を参照して説明する。まず、図6(A)に示すように、反りを有するサファイア基板70上に液状樹脂供給装置72から外的刺激で硬化する液状樹脂74を滴下して、サファイア基板70上に液状樹脂層76を形成する。
Next, a method for forming a concavo-convex structure on a warped sapphire substrate using the
外的刺激で硬化する液状樹脂74としては、本実施形態では加熱により硬化する熱硬化性樹脂を採用した。しかし、外的刺激で硬化する液状樹脂74としては、熱硬化性樹脂に限定されるものではなく、例えば治具62又はサファイア基板70が十分薄くて紫外線を透過する性質を有していれば、液状樹脂として紫外線硬化型樹脂を採用可能である。
As the
次に、図6(B)に示すように、治具62を矢印Aに示すようにサファイア基板70上に形成された液状樹脂層76に押し付け、治具62をサファイア基板70に押圧した状態で図6(C)に示すように、ハロゲンランプヒーター78で液状樹脂層76を加熱して硬化させる。
Next, as shown in FIG. 6B, the
その結果、治具62をサファイア基板70上から取り除くと、図7(A)に示すように、サファイア基板70上に治具62の凹凸構造64に対応した凹凸構造を有する樹脂マスク80を形成することができる。
As a result, when the
次いで、エッチング液供給装置からフッ酸等のエッチング液を樹脂マスク80上に供給して、凹凸構造を有する樹脂マスク80とともにサファイア基板70に等方性エッチングを施す。これにより、図7(B)に示すように、サファイア基板70上に治具62の凹凸構造64が転写された凹凸構造82を形成することができる。
Next, an etching solution such as hydrofluoric acid is supplied onto the
ウェットエッチングに換えて、フッ素系安定ガスをプラズマ化して供給するドライエッチングにより、樹脂マスク80とサファイア基板70を等方性エッチングして、サファイア基板70上に凹凸構造82を形成するようにしてもよい。
Instead of wet etching, the
本実施形態の治具62の円形凹部56は非常に薄く形成されているので、治具62をサファイア基板70に押圧すると、図6(C)に示すように、サファイア基板70の反りに倣って治具62が変形して治具62がサファイア基板70表面に液状樹脂層76を介して密着する。
Since the
よって、反りのあるサファイア基板70上に微細な凹凸構造82を形成することができる。また、治具62は環状凸部58を備えることで、治具の剛性が向上して破損しにくくなる。
Therefore, the fine concavo-
2 研削装置
10 研削ユニット
11 シリコンウエーハ
22 研削ホイール
56 円形凹部
58 環状凸部
62 治具
64 凹凸構造
70 サファイア基板
76 液状樹脂層
78 ハロゲンランプヒーター
80 樹脂マスク
82 凹凸構造
2 Grinding
Claims (1)
中央に形成された円形凹部と、
該円形凹部を囲繞する環状凸部と、
該円形凹部の背面上に形成された凹凸構造と、
を具備したことを特徴とする凹凸構造を形成するための治具。 A jig for forming a concavo-convex structure in a liquid resin coated on the upper surface of a workpiece,
A circular recess formed in the center;
An annular convex portion surrounding the circular concave portion;
A concavo-convex structure formed on the back surface of the circular recess,
A jig for forming a concavo-convex structure characterized by comprising:
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