JP2017050444A - 光デバイス層の剥離方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】エピタキシー基板上に光デバイス層が均等に成長しなかった場合でも、エピタキシー基板を廃棄することなく再利用できるようにする。【解決手段】本発明にかかる光デバイス層の剥離方法は、エピタキシャル層４にテープ５を貼着するテープ貼着工程と、エピタキシー基板２の裏面２ｂ側からエピタキシャル層４にエピタキシー基板２に対しては透過性を有しエピタキシャル層４に対しては吸収性を有する波長のレーザー光線８を照射し、エピタキシャル層４を破壊するエピタキシャル層破壊工程と、テープ５の剥離とともにエピタキシャル層４をエピタキシー基板２から除去する剥離工程と、からなるため、エピタキシー基板２を廃棄することなく再利用することができる。また、エピタキシャル層４が除去された後のエピタキシー基板２は、研削等が施されておらず薄化していないため、再利用することが可能である。【選択図】図５
Description
本発明は、サファイア基板や炭化珪素基板などのエピタキシー基板から光デバイス層を剥離する方法に関する。
光デバイス製造工程においては、例えば円板形状のサファイア基板や炭化珪素基板などの結晶成長用基板（エピタキシー基板）の表面に、バッファー層を介してGaN（窒化ガリウム）、InGaP（インジウム・ガリウム・リン）またはALGaN（アルミニウム・窒化ガリウム）で構成されるｎ型半導体層及びｐ型半導体層からなる光デバイス層を積層した後、エピタキシー基板の表面における格子状の複数のストリートによって区画される各領域に発光ダイオードや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することができる（例えば、下記の特許文献１を参照）。
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の光デバイス層をモリブデン（Mo）、銅(Cu)、シリコン(Si)等の移設基板に移し替えるリフトオフと呼ばれる製造方法がある。リフトオフは、例えばエピタキシー基板の表面においてバッファー層を介して積層された光デバイス層を、AuSn（金錫）等の接合材を介して移設基板に接合した後、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しバッファー層で吸収される波長のレーザー光線を照射してバッファー層を破壊し、エピタキシー基板を光デバイス層から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方法である（例えば、下記の特許文献２を参照）。
ここで、例えばエピタキシャル成長法によってエピタキシー基板の表面に光デバイス層を成長させる際に、光デバイス層がエピタキシー基板の表面の全面に成長せず、光デバイス層の厚みにムラが生じることがある。この場合、従来においては、光デバイス層が積層されたエピタキシー基板を廃棄していた。
また、光デバイス層側から研削して光デバイス層を除去し、エピタキシー基板を再利用するなどの対策が講じられているが、この場合は、エピタキシー基板の厚みが元々のサファイア等の厚みよりも薄くなってしまい、エピタキシー基板を再利用するにも不都合が生じていた。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、エピタキシー基板上に光デバイス層が均等に成長しなかった場合でも、エピタキシー基板を廃棄することなく再利用できるようにすることを目的とする。
本発明は、エピタキシー基板の表面に成長したエピタキシャル層を、該エピタキシー基板から剥離する光デバイス層の剥離方法であって、該エピタキシャル層にテープを貼着するテープ貼着工程と、該エピタキシー基板の裏面側からエピタキシャル層にエピタキシー基板に対しては透過性を有しエピタキシャル層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、該エピタキシャル層を破壊するエピタキシャル層破壊工程と、該テープの剥離とともに該エピタキシャル層をエピタキシー基板から除去する剥離工程と、からなる。
本発明にかかる光デバイス層の剥離方法は、エピタキシー基板の表面に成長しエピタキシャル層にテープを貼着した後、エピタキシャル層破壊工程を実施することによりエピタキシャル層を破壊し、その後、該テープとともに該エピタキシャル層をエピタキシー基板から除去する剥離工程を実施するため、たとえエピタキシー基板の表面に該エピタキシャル層が均等に成長せず、その厚みにムラが生じていたとしても、該エピタキシャル層をエピタキシー基板から取り除くことができることから、エピタキシー基板を廃棄することなく再利用することができる。
また、エピタキシャル層が除去された後のエピタキシー基板は、研削等が施されておらず薄化してないため、再利用することが可能である。仮に、剥離工程後のエピタキシー基板にエピタキシャル層がわずかに残っていると、例えば１ｍｍ程度エピタキシー基板を研磨する場合もあるが、この場合であっても、エピタシャル層を研削して取り除く従来の研削方法よりも、エピタキシー基板の取り除かれる量が少なくて済むため、エピタキシー基板を再利用することに不都合は生じない。
また、エピタキシャル層が除去された後のエピタキシー基板は、研削等が施されておらず薄化してないため、再利用することが可能である。仮に、剥離工程後のエピタキシー基板にエピタキシャル層がわずかに残っていると、例えば１ｍｍ程度エピタキシー基板を研磨する場合もあるが、この場合であっても、エピタシャル層を研削して取り除く従来の研削方法よりも、エピタキシー基板の取り除かれる量が少なくて済むため、エピタキシー基板を再利用することに不都合は生じない。
図１に示す光デバイスウエーハ１は、被加工物の一例であって、エピタキシー基板２の表面２ａに、光デバイス層であるエピタキシャル層４が例えばエピタキシャル成長法により形成されている。エピタキシー基板２は、結晶成長用の基板であり、例えば、サファイア基板や炭化珪素基板などである。エピタキシー基板２の厚み及び大きさは、特に限定されない。
エピタキシャル層４は、ｎ型窒化ガリウム半導体層４０とｐ型窒化ガリウム半導体層４１とにより構成される。エピタキシー基板２の表面２ａにエピタキシャル層４を積層する際には、エピタキシー基板２の表面２ａとｎ型窒化ガリウム半導体層４０との間にバッファー層３が形成される。バッファー層３の厚みは、例えば１μｍである。エピタキシー基板２の裏面２ｂは、特に何も形成されておらず、後記のエピタキシャル層破壊工程でレーザー光線が入射される面となっている。以下では、エピタキシー基板２の表面２ａにおいて成長したエピタキシャル層４をエピタキシー基板２から剥離する方法について説明する。
（１）テープ貼着工程
図２に示すように、光デバイスウエーハ１の表面側に、粘着性を有するテープ５を貼着する。テープ５のサイズは、特に限定されないが、少なくとも図１に示したエピタキシャル層４の全面を覆う面積を有している。このテープ５を、図３に示すように、光デバイスウエーハ１の表面２ａに形成されたエピタキシャル層４の全面を覆うように貼着する。その結果、エピタキシャル層４の全面がテープ５によって保護される。テープ５は、レーザー光線の熱に耐えられる程度の耐熱性を有することが望ましい。
図２に示すように、光デバイスウエーハ１の表面側に、粘着性を有するテープ５を貼着する。テープ５のサイズは、特に限定されないが、少なくとも図１に示したエピタキシャル層４の全面を覆う面積を有している。このテープ５を、図３に示すように、光デバイスウエーハ１の表面２ａに形成されたエピタキシャル層４の全面を覆うように貼着する。その結果、エピタキシャル層４の全面がテープ５によって保護される。テープ５は、レーザー光線の熱に耐えられる程度の耐熱性を有することが望ましい。
（２）エピタキシャル層破壊工程
テープ貼着工程を実施した後、図４に示すように、エピタキシー基板２の裏面２ｂ側が上向きに露出するように回転可能な保持テーブル６に光デバイスウエーハ１を搬送し、保持テーブル６の上方側に配設されたレーザー照射手段７を用いて光デバイスウエーハ１のエピタキシャル層４を破壊する。保持テーブル６には、図示していないが、吸引源が接続されている。
テープ貼着工程を実施した後、図４に示すように、エピタキシー基板２の裏面２ｂ側が上向きに露出するように回転可能な保持テーブル６に光デバイスウエーハ１を搬送し、保持テーブル６の上方側に配設されたレーザー照射手段７を用いて光デバイスウエーハ１のエピタキシャル層４を破壊する。保持テーブル６には、図示していないが、吸引源が接続されている。
レーザー照射手段７は、レーザー光線発振器（不図示）と、該レーザー発振器から発振されるレーザー光線を被加工物の内部に集光するための集光レンズ７０とを少なくとも備えている。実施形態では、エピタキシャル層４の全面に効率よくレーザー光線を照射できるように、集光レンズ７０の開口数（ＮＡ）が小さいものを使用する。本工程における加工条件としては、例えば下記の条件に設定する。
[加工条件]
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 ：５〜１００ｐｓ
スポット径 ：７０μｍ
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 ：５〜１００ｐｓ
スポット径 ：７０μｍ
加工送り速度 ：６００ｍｍ／秒
図４に示すように、保持テーブル６で光デバイスウエーハ１を保持したら、レーザー照射手段７の下方に保持テーブル６を移動させる。レーザー照射手段７は、レーザー光線の集光位置をエピタキシー基板２から１〜２ｍｍ上の空間中に位置づける。これにより、バッファー層３に照射されるレーザー光線のスポット径が最適なサイズになる。
次いで、保持テーブル６を所定の加工送り速度（６００ｍｍ／秒）で例えばＸ１方向に移動させながら、レーザー照射手段７は、エピタキシー基板２に対しては透過性を有するとともにエピタキシャル層４に対しては吸収性を有する波長（２５７ｎｍ）のレーザー光線８を、エピタキシー基板２の裏面２ｂ側から入射させ、バッファー層３を破壊する。このようにして、レーザー照射手段７によってバッファー層３の全面にレーザー光線８を照射してバッファー層３を破壊することにより、エピタキシー基板２とエピタキシャル層４との結合力を低下させる。
エピタキシャル層破壊工程の他の例としては、レーザー照射手段７をエピタキシー基板２の最外周に位置づけ、保持テーブル６を回転させつつ、レーザー照射手段７をエピタキシー基板２の最外周から中心に向けて移動させながらレーザー光線８をエピタキシー基板２の裏面２ｂ側から入射させて、バッファー層３の全面にレーザー光線８を照射するようにしてもよい。
光デバイスウエーハ１のエピタキシャル層４を破壊した後、保持テーブル６から光デバイスウエーハ１を搬出する際に、保持テーブル６の吸引保持を停止したとしても、エピタキシャル層４にはテープ５が貼着されていることから、破壊されたエピタキシャル層４が舞い上がって集光レンズ７０に付着することはない。
（３）剥離工程
エピタキシャル層破壊工程を実施した後、図５に示すように、エピタキシー基板２からエピタキシャル層４を除去する。具体的には、テープ５をエピタキシー基板２から剥離することにより、テープ５とともにエピタキシャル層４をエピタキシー基板２の表面２ａから剥離することができる。このようにしてテープ５の全てをエピタキシー基板２の全面から剥がしてエピタキシャル層４を表面２ａから除去すると、エピタキシー基板２が残存する。
エピタキシャル層破壊工程を実施した後、図５に示すように、エピタキシー基板２からエピタキシャル層４を除去する。具体的には、テープ５をエピタキシー基板２から剥離することにより、テープ５とともにエピタキシャル層４をエピタキシー基板２の表面２ａから剥離することができる。このようにしてテープ５の全てをエピタキシー基板２の全面から剥がしてエピタキシャル層４を表面２ａから除去すると、エピタキシー基板２が残存する。
以上のとおり、本発明にかかる光デバイス層の剥離方法では、エピタキシャル層破壊工程を実施してエピタキシャル層４を破壊した後、粘着性を有するテープ５とともにエピタキシャル層４をエピタキシー基板２から剥離して除去する剥離工程を実施するため、たとえエピタキシー基板２の表面２ａにエピタキシャル層４が均等に成長しなかった場合でも、エピタキシー基板２を廃棄することなく再利用することができる。
また、エピタキシャル層４が除去された後のエピタキシー基板２は、研削等が施されておらず薄化していないため、再利用することが可能である。仮に、剥離工程を実施した後のエピタキシー基板２にエピタキシャル層４がわずかに残っていると、例えば１ｍｍ程度エピタキシー基板２を研磨する場合もあるが、エピタシャル層を研削してエピタキシー基板から取り除く従来の研削方法を用いる場合よりも、エピタキシー基板２の取り除かれる量が少なくて済むため、エピタキシー基板２を再利用することに不都合は生じない。
また、エピタキシャル層４が除去された後のエピタキシー基板２は、研削等が施されておらず薄化していないため、再利用することが可能である。仮に、剥離工程を実施した後のエピタキシー基板２にエピタキシャル層４がわずかに残っていると、例えば１ｍｍ程度エピタキシー基板２を研磨する場合もあるが、エピタシャル層を研削してエピタキシー基板から取り除く従来の研削方法を用いる場合よりも、エピタキシー基板２の取り除かれる量が少なくて済むため、エピタキシー基板２を再利用することに不都合は生じない。
実施形態に示したテープ５は、耐熱性を有するタイプのものであるが、保持テーブル６が冷却機能を有していれば、耐熱性を有さないテープを使用してもよい。
１：光デバイスウエーハ ２：エピタキシー基板 ２ａ：表面 ２ｂ：裏面
３：バッファー層 ４：エピタキシャル層 ４０：ｎ型窒化ガリウム半導体層
４１：ｐ型窒化ガリウム半導体層
５：テープ ６：保持テーブル ７：レーザー照射手段 ７０：集光レンズ
８：レーザー光線
３：バッファー層 ４：エピタキシャル層 ４０：ｎ型窒化ガリウム半導体層
４１：ｐ型窒化ガリウム半導体層
５：テープ ６：保持テーブル ７：レーザー照射手段 ７０：集光レンズ
８：レーザー光線
Claims (1)
- エピタキシー基板の表面に成長したエピタキシャル層を、該エピタキシー基板から剥離する光デバイス層の剥離方法であって、
該エピタキシャル層にテープを貼着するテープ貼着工程と、
該エピタキシー基板の裏面側からエピタキシャル層にエピタキシー基板に対しては透過性を有しエピタキシャル層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、該エピタキシャル層を破壊するエピタキシャル層破壊工程と、
該テープの剥離とともに該エピタキシャル層をエピタキシー基板から除去する剥離工程と、からなることを特徴とする光デバイス層の剥離方法。
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