JP2013149717A - 光デバイスウエーハの加工方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】光デバイスの品質を低下させることなく光デバイスウエーハからサファイア基板を剥離して移設基板に移し替える光デバイスウエーハの加工方法を提供する。
【解決手段】サファイア基板２０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２からサファイア基板２０を剥離する加工方法であって、光デバイス層の表面に接合する移設基板４の表面にストリートと対応する分割溝４１を形成する分割溝形成工程と、分割溝４１とストリートが一致するように移設基板４を光デバイス層に接合する移設基板接合工程と、移設基板の裏面を研削して分割溝を裏面に表出せしめ、移設基板をチップに分割する移設基板分割工程と、光デバイスウエーハ２のバッファー層を破壊するバッファー層破壊工程と、サファイア基板２０を剥離して光デバイス層を光デバイスに対応したチップに分割された移設基板に移し替えるサファイア基板剥離工程とを含む。
【選択図】図４
【解決手段】サファイア基板２０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２からサファイア基板２０を剥離する加工方法であって、光デバイス層の表面に接合する移設基板４の表面にストリートと対応する分割溝４１を形成する分割溝形成工程と、分割溝４１とストリートが一致するように移設基板４を光デバイス層に接合する移設基板接合工程と、移設基板の裏面を研削して分割溝を裏面に表出せしめ、移設基板をチップに分割する移設基板分割工程と、光デバイスウエーハ２のバッファー層を破壊するバッファー層破壊工程と、サファイア基板２０を剥離して光デバイス層を光デバイスに対応したチップに分割された移設基板に移し替えるサファイア基板剥離工程とを含む。
【選択図】図４
Description
本発明は、サファイア基板の表面にバッファー層を介してn型窒化ガリウム半導体層およびp型窒化ガリウム半導体層等からなる光デバイス層が積層された光デバイスウエーハからサファイア基板を剥離する光デバイスウエーハの加工方法に関する。
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。）
また、光デバイスの冷却効果や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、サファイア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。
而して、移設基板に移設された光デバイス層のストリートに切削ブレードを位置付けて、光デバイス層を移設基板とともにストリートに沿って切断すると、光デバイス層と移設基板との材質が異なることに起因して、切断された光デバイスの外周に多くの欠けが生じ、光デバイスの品質を低下させるという問題がある。
また、光デバイス層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、光デバイス層を移設基板とともにストリートに沿って切断すると、レーザー光線を照射することによって溶融したデブリが飛散して光デバイスを損傷させるという問題がある。
また、光デバイス層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、光デバイス層を移設基板とともにストリートに沿って切断すると、レーザー光線を照射することによって溶融したデブリが飛散して光デバイスを損傷させるという問題がある。
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、光デバイスの品質を低下させることなく光デバイスウエーハからサファイア基板を剥離して光デバイス層を移設基板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。
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、サファイア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からサファイア基板を剥離する光デバイスウエーハの加工方法であって、
光デバイス層の表面に接合する移設基板の表面に光デバイス層に形成された複数のストリートと対応する領域に所定深さの分割溝を形成する分割溝形成工程と、
表面に分割溝が形成された移設基板の表面を光デバイス層の表面と対面させ分割溝とストリートが一致するように移設基板を光デバイス層に接合する移設基板接合工程と、
光デバイス層に接合された移設基板の裏面を研削して分割溝を裏面に表出せしめることにより、移設基板を光デバイスに対応したチップに分割する移設基板分割工程と、
光デバイス層の表面に光デバイスに対応したチップに分割された移設基板が接合された光デバイスウエーハのサファイア基板側からパルスレーザー光線を照射してバッファー層を破壊するバッファー層破壊工程と、
バッファー層が破壊された光デバイスウエーハのサファイア基板を剥離して光デバイス層を光デバイスに対応したチップに分割された移設基板に移し替えるサファイア基板剥離工程と、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。
光デバイス層の表面に接合する移設基板の表面に光デバイス層に形成された複数のストリートと対応する領域に所定深さの分割溝を形成する分割溝形成工程と、
表面に分割溝が形成された移設基板の表面を光デバイス層の表面と対面させ分割溝とストリートが一致するように移設基板を光デバイス層に接合する移設基板接合工程と、
光デバイス層に接合された移設基板の裏面を研削して分割溝を裏面に表出せしめることにより、移設基板を光デバイスに対応したチップに分割する移設基板分割工程と、
光デバイス層の表面に光デバイスに対応したチップに分割された移設基板が接合された光デバイスウエーハのサファイア基板側からパルスレーザー光線を照射してバッファー層を破壊するバッファー層破壊工程と、
バッファー層が破壊された光デバイスウエーハのサファイア基板を剥離して光デバイス層を光デバイスに対応したチップに分割された移設基板に移し替えるサファイア基板剥離工程と、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。
上記移設基板分割工程を実施した後に、移設基板の裏面に表出した分割溝に沿って光デバイス層とバッファー層を切削して光デバイス層を個々の光デバイスに分割する光デバイス層分割工程を実施する。
また、上記バッファー層破壊工程を実施する前に、移設基板の裏面を保持部材に貼着する移設基板貼着工程を実施する。
また、上記バッファー層破壊工程を実施する前に移設基板の裏面を保持部材に貼着する移設基板貼着工程を実施し、上記サファイア基板剥離工程を実施した後に光デバイス層にストリートに沿ってレーザー光線を照射し、光デバイス層を個々の光デバイスに分割する光デバイス層分割工程を実施する。
また、上記バッファー層破壊工程を実施する前に、移設基板の裏面を保持部材に貼着する移設基板貼着工程を実施する。
また、上記バッファー層破壊工程を実施する前に移設基板の裏面を保持部材に貼着する移設基板貼着工程を実施し、上記サファイア基板剥離工程を実施した後に光デバイス層にストリートに沿ってレーザー光線を照射し、光デバイス層を個々の光デバイスに分割する光デバイス層分割工程を実施する。
本発明による光デバイスウエーハの加工方法によれは、光デバイス層の表面に接合する移設基板の表面に光デバイス層に形成された複数のストリートと対応する領域に所定深さの分割溝を形成する分割溝形成工程を実施した後に、表面に分割溝が形成された移設基板の表面を光デバイス層の表面と対面させ分割溝とストリートが一致するように移設基板を光デバイス層に接合する移設基板接合工程を実施するので、材質が異なる光デバイス層とともに移設基板を分割する必要がなく、光デバイスの外周に欠けが生ずることはない。
また、光デバイス層に接合された移設基板の裏面を研削して分割溝を裏面に表出せしめることにより、移設基板を光デバイスに対応したチップに分割する移設基板分割工程を実施することにより、光デバイスウエーハに接合された銅等の金属材からなる移設基板は薄くなると反りが発生するが、移設基板の厚みが所定の厚みになると分割溝が裏面に表出して個々のチップに分割されるため、解放されて反りが発生することはない。
更に、上記サファイア基板剥離工程を実施した後に、光デバイス層にストリートに沿ってレーザー光線を照射し、光デバイス層を個々の光デバイスに分割する光デバイス層分割工程を実施するには、光デバイス層が移設された移設基板のストリートに対応した領域に分割溝が形成されているので、移設基板は溶融しないためデブリの飛散はなく、デブリが飛散して光デバイス層を損傷させるという問題は解消する。
また、光デバイス層に接合された移設基板の裏面を研削して分割溝を裏面に表出せしめることにより、移設基板を光デバイスに対応したチップに分割する移設基板分割工程を実施することにより、光デバイスウエーハに接合された銅等の金属材からなる移設基板は薄くなると反りが発生するが、移設基板の厚みが所定の厚みになると分割溝が裏面に表出して個々のチップに分割されるため、解放されて反りが発生することはない。
更に、上記サファイア基板剥離工程を実施した後に、光デバイス層にストリートに沿ってレーザー光線を照射し、光デバイス層を個々の光デバイスに分割する光デバイス層分割工程を実施するには、光デバイス層が移設された移設基板のストリートに対応した領域に分割溝が形成されているので、移設基板は溶融しないためデブリの飛散はなく、デブリが飛散して光デバイス層を損傷させるという問題は解消する。
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。
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および要部を拡大して示す断面図が示されている。
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、サファイア基板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、光デバイスウエーハ２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との間にはバッファー層２２が形成される。なお、光デバイス層２１は、窒化ガリウム（GaN）に限らず、GaP、GaInP、GaInAs、GaInAsP、InP,InN、InAs、AIN、AIGaAs等によって形成される。また、バッファー層２２は、光デバイス層と同種の半導体で形成される。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サファイア基板２０の直径が５０mmで厚みが６００μm、バッファー層２２の厚みが１μm、光デバイス層２１の厚みが１０μm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。以下、この光デバイスウエーハ２からサファイア基板２０を剥離する光デバイスウエーハの加工方法について説明する。
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、サファイア基板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、光デバイスウエーハ２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との間にはバッファー層２２が形成される。なお、光デバイス層２１は、窒化ガリウム（GaN）に限らず、GaP、GaInP、GaInAs、GaInAsP、InP,InN、InAs、AIN、AIGaAs等によって形成される。また、バッファー層２２は、光デバイス層と同種の半導体で形成される。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サファイア基板２０の直径が５０mmで厚みが６００μm、バッファー層２２の厚みが１μm、光デバイス層２１の厚みが１０μm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。以下、この光デバイスウエーハ２からサファイア基板２０を剥離する光デバイスウエーハの加工方法について説明する。
光デバイスウエーハ２からサファイア基板２０を剥離するには、光デバイス層２１の表面に接合する移設基板の表面に光デバイス層２１に形成された複数のストリート２３と対応する領域に所定深さの分割溝を形成する分割溝形成工程を実施する。この分割溝形成工程は、図２の(a)に示す切削装置３を用いて実施する。図２の(a)に示す切削装置３は、被加工物を保持するチャックテーブル３１と、該チャックテーブル３１に保持された被加工物を切削する切削手段３２と、該チャックテーブル３１に保持された被加工物を撮像する撮像手段３３を具備している。チャックテーブル３１は、被加工物を吸引保持するように構成されており、図示しない切削送り手段によって図２の(a)において矢印Ｘで示す加工送り方向に移動せしめられるとともに、図示しない割り出し送り手段によって矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられるようになっている。
上記切削手段３２は、実質上水平に配置されたスピンドルハウジング３２１と、該スピンドルハウジング３２１に回転自在に支持された回転スピンドル３２２と、該回転スピンドル３２２の先端部に装着された切削ブレード３２３を含んでおり、回転スピンドル３２２がスピンドルハウジング３２１内に配設された図示しないサーボモータによって矢印Aで示す方向に回転せしめられるようになっている。なお、切削ブレード３２３は、図示の実施形態においてはダイヤモンド粒子をレジンボンドで固め厚みが３０μmに形成されている。従って、切削ブレード３２３によって切削される分割溝の幅は３０μmとなる。
図２の(a)に示す切削装置３によって分割溝形成工程を実施するには、チャックテーブル３１上に移設基板４を載置する。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４をチャックテーブル３１上に吸引保持する。なお、移設基板４は銅等の金属材料によって形成されており、図示の実施形態においては直径が５０mmで厚みが１mmに設定されている。切削装置３のチャックテーブル３１上に吸引保持された移設基板４の表面４aに光デバイスウエーハ２の光デバイス層２１に形成された複数のストリート２３と対応する領域に所定深さの分割溝を形成するには、光デバイスウエーハ２の光デバイス層２１に形成された複数のストリート２３のx,y座標データが切削装置３に装備された制御手段(図示せず)のメモリに格納されている。このメモリに格納されている複数のストリート２３のx,y座標データに基づいて上記切削手段３２およびチャックテーブル３１を作動することにより、図２の(b)および(c)に示すように移設基板４の表面４aには光デバイスウエーハ２の光デバイス層２１に形成された複数のストリート２３と対応する領域に幅が３０μmの所定深さの分割溝４１が形成される。なお、分割溝４１の深さは、図示の実施形態においては移設基板の仕上がり厚さに相当する１００μmに設定されている。
上述した分割溝形成工程を実施したならば、表面に分割溝４１が形成された移設基板４の表面４aを光デバイスウエーハ２の光デバイス層２１の表面２１aと対面させ分割溝４１とストリート２３が一致するように移設基板４を光デバイス層２１に接合する移設基板接合工程を実施する。即ち、図３の(a)および(b)に示すように、光デバイスウエーハ２を構成するサファイア基板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４を金錫からなる接合金属層５を介して接合する。この移設基板接合工程は、サファイア基板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４の表面４aに上記接合金属を蒸着して厚みが３μm程度の接合金属層５を形成し、この接合金属層５と移設基板４の表面４a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４の表面４aを接合金属層５を介して接合することができる。
次に、光デバイス層２１に接合された移設基板４の裏面を研削して分割溝４１を裏面に表出せしめることにより、移設基板４を光デバイス２４に対応したチップに分割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は、図４に示す研削装置を用いて実施する。図４に示す研削装置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に保持された被加工物の被加工面を研削する研削手段６２を具備している。チャックテーブル６１は、上面に被加工物を吸引保持し図４において矢印Bで示す方向に回転せしめられる。研削手段６２は、スピンドルハウジング６２１と、該スピンドルハウジング６２１に回転自在に支持され図示しない回転駆動機構によって回転せしめられる回転スピンドル６２２と、該回転スピンドル６２２の下端に装着されたマウンター６２３と、該マウンター６２３の下面に取り付けられた研削ホイール６２４とを具備している。この研削ホイール６２４は、円板状の基台６２５と、該基台６２５の下面に環状に装着された研削砥石６２６とからなっており、基台６２５がマウンター６２３の下面に締結ボルト６２７によって取り付けられている。
上述した研削装置６を用いて移設基板分割工程を実施するには、チャックテーブル６１の上面（保持面）に光デバイス層２１の表面２１aに移設基板４の表面４aが接合された光デバイスウエーハ２を構成するサファイア基板２０の裏面２０b側を載置し、図示しない吸引手段を作動することにより、チャックテーブル６１に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６１上に吸引保持された光デバイスウエーハ２に接合された移設基板４の裏面４bが上側となる。このようにチャックテーブル６１上に移設基板４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６１を矢印Bで示す方向に例えば３００ｒｐｍで回転し、研削手段６２の研削ホイール６２４を矢印Cで示す方向に例えば６０００ｒｐｍで回転しつつ光デバイスウエーハ２に接合された移設基板４の裏面４bに接触せしめ、研削ホイール６２４を例えば１μm／秒の研削送り速度で下方に研削送りすることにより移設基板４の裏面４ｂを研削し、その厚みを例えば１００μmに形成する。この結果、図４の(b)に示すように分割溝４１が裏面４ｂに表出する。この結果、移設基板４は、光デバイスウエーハ２の光デバイス２４に対応したチップ４０に分割される。なお、光デバイスウエーハ２に接合された銅等の金属材からなる移設基板４は薄くなると反りが発生するが、上述した移設基板分割工程においては移設基板４の厚みが１００μmになると分割溝４１が裏面４ｂに表出して個々のチップ４０に分割されるため、解放されて反りが発生することはない。
上述した移設基板分割工程を実施したならば、移設基板４の裏面４bに表出した分割溝４１に沿って光デバイス層２１とバッファー層２２を切削して光デバイス層２１を個々の光デバイス２４に分割する光デバイス層分割工程を実施する。この光デバイス層分割工程は、図５に示す切削装置３０を用いて実施する。図５に示す切削装置３０は切削ブレード３２３aを除いて上記図２の(a)に示す切削装置３と実質的に同一であるため、同一部材には同一符号を付して説明する。なお、切削ブレード３２３aは、図示の実施形態においてはダイヤモンド粒子を電氣メッキで固め厚みが２０μmに形成されている。
図５に示す切削装置３０によって光デバイス層分割工程を実施するには、チャックテーブル３１上に移設基板分割工程が実施された移設基板４（個々のチップ４０に分割されている）が接合されている光デバイスウエーハ２を構成するサファイア基板２０の裏面２０b側を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、チャックテーブル３１に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３１上に吸引保持された光デバイスウエーハ２に接合された移設基板４（個々のチップ４０に分割されている）の裏面４bが上側となる。このようにして、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３１は、図示しない切削送り手段によって撮像手段３３の直下に位置付けられる。
チャックテーブル３１が撮像手段３３の直下に位置付けられると、撮像手段３３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の切削すべき切削領域を検出するアライメント作業を実行する。即ち、光デバイスウエーハ２に接合された移設基板４（個々のチップ４０に分割されている）の所定方向に形成されている分割溝４１と、切削ブレード３２３a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に接合された移設基板４（個々のチップ４０に分割されている）の所定方向に対して直交する方向に延びる分割溝に対しても、同様に切削領域のアライメントが遂行される。
以上のようにしてチャックテーブル３１上に保持されている光デバイスウエーハ２の切削領域の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３１を切削領域の切削開始位置に移動する。そして、図６の(a)で示すように光デバイスウエーハ２に接合された移設基板４の分割溝４１の一端（図６の(a)において左端）が切削ブレード３２３aの直下より所定量右側に位置するように位置付ける（加工送り開始位置位置付け工程）。このようにして光デバイスウエーハ２を切削領域の加工開始位置に位置付けたならば、切削ブレード３２３aを矢印Aで示す方向に回転しつつ図６の(a)において２点鎖線で示す待機位置から下方に切り込み送りし、図６の(a)において実線で示すように所定の切り込み送り位置に位置付ける。この切り込み送り位置は、図６の(a)に示すように切削ブレード３２３aの外周縁の下端がサファイア基板２０の表面２０a（上面）に達する位置に設定されている。
次に、図６の(a)に示すように切削ブレード３２３aを矢印Aで示す方向に所定の回転速度で回転しつつ、チャックテーブル３１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加工送りする（光デバイス層分割工程）。この結果、図６の(b)および（c）に示すように光デバイスウエーハ２の光デバイス層２１とバッファー層２２は、分割溝４１に沿って切断され分割される。
上述した光デバイス層分割工程を実施したならば、移設基板４の裏面４bを保持部材に貼着する移設基板貼着工程を実施する。即ち、図７に示すように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に接合された移設基板４の裏面４b側を環状のフレームFに装着されたポリオレフィン等の合成樹脂シートからなる保護部材としての粘着テープTの表面に貼着する。従って、粘着テープTの表面に貼着された移設基板４が接合された光デバイスウエーハ２のサファイア基板２０が上側となる。
次に、光デバイス層２１の表面に光デバイス２４に対応したチップ４０に分割された移設基板４が接合された光デバイスウエーハ２のサファイア基板２０側からパルスレーザー光線を照射してバッファー層２２を破壊するバッファー層破壊工程を実施する。
このバッファー層破壊工程は、図示の実施形態においては図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パルス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。
このバッファー層破壊工程は、図示の実施形態においては図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パルス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。
上記チャックテーブル７１は、上面である保持面に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を含んでいる。ケーシング７２１内には図示しないパルスレーザー光線発振器や繰り返し周波数設定手段を備えたパルスレーザー光線発振手段が配設されている。上記ケーシング７２１の先端部には、パルスレーザー光線発振手段から発振されたパルスレーザー光線を集光するための集光器７２２が装着されている。
上述したレーザー加工装置７を用いて実施するバッファー層破壊工程について、図８および図９を参照して説明する。
バッファー層破壊工程を実施するには、先ず上述した図８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に接合された移設基板４（光デバイス２４に対応したチップ４０に分割されている）が貼着された保護部材としての粘着テープ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、サファイア基板２０の裏面２０bが上側となる。なお、図８においては粘着テープ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。
バッファー層破壊工程を実施するには、先ず上述した図８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に接合された移設基板４（光デバイス２４に対応したチップ４０に分割されている）が貼着された保護部材としての粘着テープ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、サファイア基板２０の裏面２０bが上側となる。なお、図８においては粘着テープ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。
上述したようにチャックテーブル７１上に移設基板４（光デバイス２４に対応したチップ４０に分割されている）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）で示すようにバッファー層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で示す加工送り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の照射位置にサファイア基板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（バッファー層破壊工程）。このバッファー層破壊工程をバッファー層２２の全面に実施する。この結果、バッファー層２２が破壊され、バッファー層２２によるサファイア基板２０と光デバイス層２１との結合機能が喪失する。
上記バッファー層破壊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 ：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
デフォーカス ：１．０mm（サファイア基板の表面にレーザー光線を位置
付けた状態で集光器を１mmサファイア基板に近づける）
加工送り速度 ：６００ｍｍ／秒
光源 ：YAG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
デフォーカス ：１．０mm（サファイア基板の表面にレーザー光線を位置
付けた状態で集光器を１mmサファイア基板に近づける）
加工送り速度 ：６００ｍｍ／秒
上記加工条件においてバッファー層破壊工程を実施すると、スポット径がφ７０μｍのパルスレーザー光線は、スポット間隔が１２μｍとなり、スポットの重なり率が８３％で光デバイス層２１に照射される。
なお、上述したバッファー層破壊工程においては、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、移設基板４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７１を加工送り方向に直線状に移動する例を示したが、チャックテーブル７１を回転しつつ加工送り方向または割り出し送り方向に移動してパルスレーザー光線を渦巻状に照射してもよい。
なお、上述したバッファー層破壊工程においては、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、移設基板４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７１を加工送り方向に直線状に移動する例を示したが、チャックテーブル７１を回転しつつ加工送り方向または割り出し送り方向に移動してパルスレーザー光線を渦巻状に照射してもよい。
上述したバッファー層破壊工程を実施したならば、サファイア基板２０を光デバイス層２１(個々の光デバイス２４に分割されている)から剥離するサファイア基板剥離工程を実施する。即ち、サファイア基板２０と光デバイス層２１と結合しているバッファー層２２はバッファー層破壊工程を実施することにより破壊され結合機能が喪失されているので、図１０に示すようにサファイア基板２０は光デバイス層２１から容易に剥離することができる。このようにして、サファイア基板２０を光デバイス層２１から剥離したならば、保護部材としての粘着テープTの表面に貼着されている個々の光デバイス２４をピックアップすることにより、図１１に示すように移設金属からなるチップ４０に装着された光デバイス２４を得ることができる(ピックアップ工程)。
次に、本発明による光デバイスウエーハの加工方法の他の実施形態について説明する。
本発明による光デバイスウエーハの加工方法の他の実施形態においては、上記移設基板分割工程を実施した後、バッファー層破壊工程を実施する前に移設基板の裏面を保持部材に貼着する移設基板貼着工程を実施し、上記バッファー層破壊工程を実施した後に、上記サファイア基板剥離工程を実施する。この結果、図１２に示すように個々のチップ４０に分割された移設基板４の上面に個々の光デバイス２４に分割されていない光デバイス層２１が移し替えられた状態となる。このようにして、個々のチップ４０に分割された移設基板４の上面に光デバイス層２１を移し替えたならば、光デバイス層２１を個々光デバイス２４に分割する光デバイス層分割工程を実施する。この光デバイス層分割工程は、上記図８に示すレーザー加工装置７を用いて実施することができる。
本発明による光デバイスウエーハの加工方法の他の実施形態においては、上記移設基板分割工程を実施した後、バッファー層破壊工程を実施する前に移設基板の裏面を保持部材に貼着する移設基板貼着工程を実施し、上記バッファー層破壊工程を実施した後に、上記サファイア基板剥離工程を実施する。この結果、図１２に示すように個々のチップ４０に分割された移設基板４の上面に個々の光デバイス２４に分割されていない光デバイス層２１が移し替えられた状態となる。このようにして、個々のチップ４０に分割された移設基板４の上面に光デバイス層２１を移し替えたならば、光デバイス層２１を個々光デバイス２４に分割する光デバイス層分割工程を実施する。この光デバイス層分割工程は、上記図８に示すレーザー加工装置７を用いて実施することができる。
以下、レーザー加工装置７を用いて実施する光デバイス層分割工程について、図１３を参照して説明する。
先ず上述した図８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上に上述したサファイア基板剥離工程が実施された光デバイス層２１が移設された移設基板４（光デバイス２４に対応したチップ４０に分割されている）が貼着された保護部材としての粘着テープT側を載置し、図示しない吸引手段を作動することによりチャックテーブル７１上に粘着テープTを介して移設基板４を吸引保持する。従って、チャックテーブル７１上に保持された移設基板４（光デバイス２４に対応したチップ４０に分割されている）の表面に装着された光デバイス層２１が上側となる。
先ず上述した図８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上に上述したサファイア基板剥離工程が実施された光デバイス層２１が移設された移設基板４（光デバイス２４に対応したチップ４０に分割されている）が貼着された保護部材としての粘着テープT側を載置し、図示しない吸引手段を作動することによりチャックテーブル７１上に粘着テープTを介して移設基板４を吸引保持する。従って、チャックテーブル７１上に保持された移設基板４（光デバイス２４に対応したチップ４０に分割されている）の表面に装着された光デバイス層２１が上側となる。
このようにして、チャックテーブル７１上に光デバイス層２１が装着された移設基板４（光デバイス２４に対応したチップ４０に分割されている）を吸引保持したならば、チャックテーブル７１を図１３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、光デバイス層２１に所定方向に形成されたストリート２３の一端（図１３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。そして、集光器７２２から照射するパルスレーザー光線の集光点Pを光デバイス層２１の上面に合わせる。次に、レーザー光線照射手段７２の集光器７２２から光デバイス層２１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７１を図１３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１３の（ｂ）で示すようにストリート２３の他端（図１３の（ｂ）において右端）が集光器７２２の直下位置に達したら、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。この結果、図１３の(ｂ)および(c)に示すように光デバイス層２１は、ストリート２３に沿って分割される。このとき、光デバイス層２１が装着されている移設基板４はストリート２３に対応した領域に分割溝４１が形成されているので、移設基板４は溶融しないためデブリの飛散はなく、デブリが飛散して光デバイス層を損傷させるという問題は解消する。
なお、上記光デバイス層分割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レーザーまたはＹＶＯ４レーザー
波長 ：３５５ｎｍ
繰り返し周波数：２００ｋＨｚ
出力 ：０．５Ｗ
スポット径 ：φ１０μｍ
加工送り速度 ：５０ｍｍ／秒
光源 ：ＹＡＧレーザーまたはＹＶＯ４レーザー
波長 ：３５５ｎｍ
繰り返し周波数：２００ｋＨｚ
出力 ：０．５Ｗ
スポット径 ：φ１０μｍ
加工送り速度 ：５０ｍｍ／秒
以上のようにして、光デバイス層２１の所定方向に延在する全てのストリート２３に沿って上記光デバイス層分割工程を実施したならば、チャックテーブル７１を９０度回動せしめて、上記所定方向に対して直交する方向に形成された各ストリート２３に沿って上記光デバイス層分割工程を実施する。このようにして、光デバイス層２１に形成されたすべてのストリート２３に沿って光デバイス層分割工程を実施することにより、光デバイス層２１は移設基板４が分割された個々のチップ４０に沿って分割される。そして、上述したピックアップ工程を実施することにより、上記図１１に示すように移設金属からなるチップ４０に装着された光デバイス２４を得ることができる。
２：光デバイスウエーハ
２０：サファイア基板
２１：光デバイス層
２２：バッファー層
３：切削装置
３１：切削装置のチャックテーブル
３２：切削手段
３２３：切削ブレード
４：移設基板
５：接合金属層
６：研削装置
６１：研削装置のチャックテーブル
６２：研削手段
６２４：研削ホイール
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：粘着テープ
２０：サファイア基板
２１：光デバイス層
２２：バッファー層
３：切削装置
３１：切削装置のチャックテーブル
３２：切削手段
３２３：切削ブレード
４：移設基板
５：接合金属層
６：研削装置
６１：研削装置のチャックテーブル
６２：研削手段
６２４：研削ホイール
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：粘着テープ
Claims (4)
- サファイア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からサファイア基板を剥離する光デバイスウエーハの加工方法であって、
光デバイス層の表面に接合する移設基板の表面に光デバイス層に形成された複数のストリートと対応する領域に所定深さの分割溝を形成する分割溝形成工程と、
表面に分割溝が形成された移設基板の表面を光デバイス層の表面と対面させ分割溝とストリートが一致するように移設基板を光デバイス層に接合する移設基板接合工程と、
光デバイス層に接合された移設基板の裏面を研削して分割溝を裏面に表出せしめることにより、移設基板を光デバイスに対応したチップに分割する移設基板分割工程と、
光デバイス層の表面に光デバイスに対応したチップに分割された移設基板が接合された光デバイスウエーハのサファイア基板側からパルスレーザー光線を照射してバッファー層を破壊するバッファー層破壊工程と、
バッファー層が破壊された光デバイスウエーハのサファイア基板を剥離して光デバイス層を光デバイスに対応したチップに分割された移設基板に移し替えるサファイア基板剥離工程と、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。 - 該移設基板分割工程を実施した後に、移設基板の裏面に表出した分割溝に沿って光デバイス層とバッファー層を切削して光デバイス層を個々の光デバイスに分割する光デバイス層分割工程が実施する、請求項１記載の光デバイスウエーハの加工方法。
- 該バッファー層破壊工程を実施する前に、移設基板の裏面を保持部材に貼着する移設基板貼着工程を実施する、請求項１又は２記載の光デバイスウエーハの加工方法。
- 該バッファー層破壊工程を実施する前に移設基板の裏面を保持部材に貼着する移設基板貼着工程を実施し、該サファイア基板剥離工程を実施した後に光デバイス層にストリートに沿ってレーザー光線を照射し、光デバイス層を個々の光デバイスに分割する光デバイス層分割工程を実施する、請求項１記載の光デバイスウエーハの加工方法。
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