JP5560703B2 - 半導体レーザの製造方法及び製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、スペーサ及びレーザバーを交互に積み重ねてレーザバーの端面に誘電体膜を形成する半導体レーザの製造方法及び製造装置に関し、特に生産性を向上できる半導体レーザの製造方法及び製造装置に関する。

レーザ光が出射する半導体レーザの端面を鏡面にするため、複数の半導体レーザが形成された半導体ウェハを劈開して端面が形成される。しかし、そのままでは端面への酸化膜の形成やレーザ光の吸収により端面が劣化してしまう。そこで、端面劣化を防止するために端面に誘電体膜が形成される。半導体レーザの発光面に低反射率の誘電体膜を形成し、反対面に高反射率の誘電体膜を形成することにより、高効率な半導体レーザが得られる。

半導体ウェハを劈開して複数の半導体レーザがバー状（短冊状）に一列に並んだレーザバーを形成する。複数のレーザバーを劈開面が露出するように積み重ねた状態で誘電体膜を形成する。ただし、レーザバーだけを積み重ねて誘電体膜を形成すると、レーザバー同士が密着して分離できなくなる。そこで、レーザバーとスペーサを交互に積み重ねて誘電体膜を形成する（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−１０３６２１号公報

従来は、予め分離された複数のスペーサを用意し、そのスペーサをピックアップしてレーザバーと交互に積み重ねていた。従って、積み重ねる際に個々のスペーサの向きを揃え直さなければならず、生産性が悪かった。

また、従来は、スペーサ及びレーザバーを滑り台上で滑らせて積み重ね、滑り台の傾斜を変えて起立させていた。しかし、滑り台上でレーザバー又はスペーサが回転して傾斜を切り替えても起立しない場合や、レーザバーが回転して前端面と後端面が逆になる場合が有り、生産性が悪かった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は生産性を向上できる半導体レーザの製造方法及び製造装置を得るものである。

本発明は、巻き線状のスペーサ材の一部を引き出し部により引き出し、切断部により切断してスペーサを形成する工程と、前記スペーサを一定の向きを保った状態で第１コレットによりピックアップする工程と、複数の半導体レーザが形成された半導体ウェハを劈開して前記複数の半導体レーザがバー状に並んだレーザバーを形成する工程と、前記レーザバーを第２コレットによりピックアップする工程と、前記第２コレット及び前記第１コレットにより前記スペーサ及び前記レーザバーを交互に積み重ねて治具で挟む工程と、前記治具で挟んだ前記レーザバーの端面に誘電体膜を形成する工程とを備え、前記スペーサ材を切断した直後の前記スペーサの向きは前記一定の向きに揃っていることを特徴とする半導体レーザの製造方法である。

巻き線状のスペーサ材の一部を引き出して切断してスペーサを形成するため、スペーサの向きは常に一定である。従って、積み重ねる際に個々のスペーサの向きを揃え直す必要が無いため、生産性を向上できる。

実施の形態１に係る半導体レーザの製造装置を示す斜視図である。 図１のダイシングフレーム固定用ステージを下側から斜視した図である。 剥離ステージを示す上面図である。 図３のＡ−Ａ´に沿った断面図である。 剥離ステージの側面図である。 実施の形態１に係る半導体レーザの製造方法を示す工程図である。 実施の形態１に係る半導体レーザの製造方法を示す工程図である。 実施の形態１に係る半導体レーザの製造方法を示す工程図である。 実施の形態１に係る半導体レーザの製造方法を示す工程図である。 実施の形態２に係るスペーサ材を示す平面図である。 実施の形態２に係る半導体レーザの製造方法を示す工程図である。 実施の形態２に係る半導体レーザの製造方法を示す工程図である。 実施の形態２に係る半導体レーザの製造方法を示す工程図である。 実施の形態２に係る半導体レーザの製造方法の変形例を示す工程図である。 実施の形態２に係る半導体レーザの製造方法の変形例を示す工程図である。 実施の形態２に係る半導体レーザの製造方法の変形例を示す工程図である。 実施の形態２に係る半導体レーザの製造方法の変形例を示す工程図である。 実施の形態３に係るスペーサを示す平面図である。 実施の形態４に係る半導体レーザの製造方法を示す工程図である。 実施の形態４に係る半導体レーザの製造方法を示す工程図である。 実施の形態４に係る半導体レーザの製造方法を示す工程図である。 実施の形態４に係る半導体レーザの製造方法を示す工程図である。 実施の形態４に係る半導体レーザの製造方法を示す工程図である。 実施の形態４に係る半導体レーザの製造方法を示す工程図である。 実施の形態４に係る半導体レーザの製造方法を示す工程図である。 実施の形態４に係る半導体レーザの製造方法を示す工程図である。 実施の形態４に係る半導体レーザの製造方法を示す工程図である。 実施の形態４に係る半導体レーザの製造方法の変形例１を示す工程図である。 実施の形態４に係る半導体レーザの製造方法の変形例１を示す工程図である。 実施の形態４に係る半導体レーザの製造方法の変形例２を示す工程図である。 実施の形態４に係る半導体レーザの製造方法の変形例２を示す工程図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。同様の構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する。

実施の形態１．
まず、実施の形態１に係る半導体レーザの製造装置の構造について説明する。図１は、実施の形態１に係る半導体レーザの製造装置を示す斜視図である。

ダイシングフレーム固定用ステージ１０はダイシングフレーム１２を固定する。ダイシングフレーム１２の中央部分に開口部１４が設けられている。ダイシングフレーム固定用ステージ１０の開口部１４より下側の空間が空洞になっている。ダイシングフレーム１２には、複数のレーザバー１６が貼り付けられた粘着性シート１８が貼り付けられる。エキスパンド用突起部２０は、粘着性シート１８を介して、レーザバー１６を支持する。ダイシングフレーム１２は、レーザバー用Ｘ軸駆動部２２及びレーザバー用Ｙ軸駆動部２４によりそれぞれＸ軸方向及びＹ軸方向に移動できる。

ローラー２６（引き出し部）は、巻き線状のスペーサ材２８の一部を引き出す。スペーサ吸着用ステージ３０は、引き出されたスペーサ材２８の一部を吸着する。これを刃３２（切断部）が切断することでスペーサ３４が形成される。

スペーサ吸着用コレット３６（第１コレット）は、スペーサ吸着用ステージ３０からスペーサ３４をピックアップする。スペーサ吸着用コレット３６は、スペーサ吸着用コレット用Ｘ軸駆動部３８及びスペーサ吸着用コレット用Ｚ軸駆動部４０によりそれぞれＸ方向及びＺ方向に移動できる。スペーサ用カメラ４２がスペーサ３４の位置を認識して、スペーサ吸着用コレット３６の位置を制御する。

レーザバー吸着用コレット４４（第２コレット）は、ダイシングフレーム１２に貼り付けられた粘着性シート１８からレーザバー１６をピックアップする。レーザバー吸着用コレット４４は、先端を交換することにより１本又は複数本のレーザバー１６をピックアップすることができる。レーザバー吸着用コレット４４は、レーザバー吸着コレット用Ｘ軸駆動部４６及びレーザバー吸着コレット用Ｚ軸駆動部４８によりそれぞれＸ方向及びＺ方向に移動できる。レーザバー用カメラ５０がレーザバー１６の位置を認識して、レーザバー用吸着コレット４４の位置を制御する。

コーティング治具固定ステージ５２には位置決めピン５４と吸着部５６が設けられている。コーティング用下治具５８がコーティング治具固定ステージ５２上に搭載され、位置決めピン５４で位置決めされる。コーティング用下治具５８の開口部６０にコーティング治具固定ステージ５２の吸着部が入る。コーティング用下治具５８上にスペーサ３４及びレーザバー１６が運ばれ、吸着部５６で吸着保持される。コーティング治具固定ステージ５２は、コーティング治具固定ステージ用Ｙ軸駆動部６２によりＹ方向に移動できる。

図２は、図１のダイシングフレーム固定用ステージを下側から斜視した図である。図２のＸＹＺ方向は図１のＸＹＺ方向と同一である。ダイシングフレーム固定用ステージ１０の下側に剥離ステージ６４が配置されている。剥離ステージ６４は剥離ステージ用Ｚ軸駆動部（図示せず）によりＺ軸方向に移動できる。剥離ステージ６４は、Ｘ軸及びＹ軸方向の位置がレーザバー吸着用コレットと同一になるように構成されている。

図３は、剥離ステージを示す上面図である。図４は図３のＡ−Ａ´に沿った断面図であり、図５は剥離ステージの側面図である。図３のＸＹ方向は図１及び図２のＸＹ方向と同一である。剥離ステージ６４は吸引孔６６と溝部６８と突起部７０を有する。吸引孔６６から空気を吸出して溝部６８内を真空引きして粘着性シート１８を吸引し、突起部７０によりレーザバー１６を押し上げて粘着性シート１８から剥離する。

続いて、実施の形態１に係る半導体レーザの製造方法について説明する。図６〜図９は、実施の形態１に係る半導体レーザの製造方法を示す工程図である。

まず、図６に示すように、複数の半導体レーザが形成された半導体ウェハ７２を粘着性シート１８に貼り付ける。次に、スクライブ装置で半導体ウェハ７２の端に傷を入れて、ブレイク装置で半導体ウェハ７２を劈開して複数の半導体レーザがバー状（短冊状）に一列に並んだレーザバー１６を形成する。

次に、図１に示すように、ダイシングフレーム１２をダイシングフレーム固定用ステージ１０に固定し、エキスパンド用突起部２０により粘着性シート１８を外側に引き伸ばし拡張する。これにより、レーザバー１６同士の間隔が広くなるため、ピックアップする際にレーザバー１６同士が干渉するのを防止できる。

次に、巻き線状のスペーサ材２８をローラー２６の隙間に挟み、ローラー２６の回転によりスペーサ材２８の一部をレーザバー１６と同等の長さに引き出す。引き出したスペーサ材２８の一部をスペーサ吸着用ステージ３０で真空吸着し、刃３２で上下から挟んで切断してスペーサ３４を形成する。

次に、スペーサ吸着用ステージ３０の真空吸着を解除し、スペーサ用カメラ４２でスペーサ３４の位置を認識し、スペーサ３４をスペーサ吸着用コレット３６によりピックアップし、コーティング治具固定ステージ５２の吸着部５６に搬送する。

次に、レーザバー用カメラ５０によりレーザバー１６の位置を認識し、ダイシングフレーム固定用ステージ１０をＸ方向及びＹ方向に移動し、剥離ステージ６４をＺ方向に移動することにより、剥離ステージ６４をレーザバー１６の位置に配置する。

次に、図３に示すように、粘着性シート１８を介して突起部７０でレーザバー１６を支持し、吸引孔６６で真空引きすることによりレーザバー１６を粘着性シート１８から剥離する。

次に、レーザバー１６をレーザバー吸着用コレット４４でピックアップし、コーティング治具固定ステージ５２の吸着部５６に搬送する。この時、予め装置に入力した不良判定基準に対して良品判定のレーザバー１６のみピックアップすることで、良品と不良品の選別作業が削減され生産性を向上できる。

上記のようにスペーサ吸着用コレット３６及びレーザバー吸着用コレット４４によりスペーサ３４とレーザバー１６を交互にコーティング治具固定ステージ５２の吸着部５６に搬送して、図７に示すようにスペーサ３４とレーザバー１６を交互に積み重ねる。

図８は図７のＢ−Ｂ´に沿った断面図である。コーティング治具固定ステージ５２は傾斜している。各レーザバー１６の劈開面１６ａを同じ方向に向けて整列した状態で吸着部５６で真空引きする。これにより、スペーサ３４及びレーザバー１６を倒すことなく保持することができる。

次に、図９に示すように、交互に積み重ねたスペーサ３４及びレーザバー１６を挟むようにコーティング用上治具７４をコーティング用下治具５８に載せて治具用ねじ７６を締める。そして、押さえ７８によりスペーサ３４及びレーザバー１６を締め付けて、押さえ用ねじ８０を締める。

次に、コーティング用上治具７４及びコーティング用下治具５８で挟んだレーザバー１６の端面に、スパッタリング、蒸着、プラズマＣＶＤなどにより誘電体膜を形成する。その後、レーザバー１６を劈開し半導体レーザを個々に分離する。以上の工程により端面に誘電体膜が形成された半導体レーザが製造される。

以上説明したように、巻き線状のスペーサ材２８の一部を引き出して切断してスペーサ３４を形成するため、スペーサ３４の向きは常に一定である。従って、積み重ねる際に個々のスペーサ３４の向きを揃え直す必要が無いため、生産性を向上できる。

実施の形態２．
実施の形態２に係る半導体レーザの製造方法及び製造装置について、実施の形態１と異なる点のみについて説明する。

図１０は、実施の形態２に係るスペーサ材を示す平面図である。このスペーサ材８２は、実施の形態１のスペーサ材２８とは異なり、複数のスペーサ３４が整列した状態で互いにブリッジ８４により繋がっている。スペーサ材８２は、板状のスペーサ材をエッチングすることで形成される。

続いて、実施の形態２に係る半導体レーザの製造方法について説明する。図１１〜図１３は、実施の形態２に係る半導体レーザの製造方法を示す工程図である。ただし、図１２は図１１のＣ−Ｃ´に沿った断面図である。

まず、図１１，１２に示すように、スペーサ材８２のブリッジ８４を刃３２により切断して個々のスペーサ３４に分離する。ただし、図１２に示すように、ブリッジ８４にそれぞれ刃３２が設けられている。この刃３２によりブリッジ８４を同時に切断する。

次に、図１３に示すように、分離されたスペーサ３４をスペーサ吸着用コレット３６によりピックアップし、コーティング治具固定ステージ５２の吸着部５６に搬送する。

その他の工程は実施の形態１と同様である。即ち、レーザバー１６を形成し、レーザバー１６をレーザバー吸着用コレット４４によりピックアップし、コーティング治具固定ステージ５２の吸着部５６に搬送する。そして、スペーサ吸着用コレット３６及びレーザバー吸着用コレット４４によりスペーサ３４及びレーザバー１６を交互に積み重ねてコーティング用上治具７４及びコーティング用下治具５８で挟み、レーザバー１６の端面に誘電体膜を形成する。

以上説明したように、スペーサ材８２において複数のスペーサ３４は整列した状態で互いに繋がっているため、スペーサ３４の向きは常に一定である。従って、積み重ねる際に個々のスペーサ３４の向きを揃え直す必要が無いため、生産性を向上できる。

続いて、実施の形態２に係る半導体レーザの製造方法の変形例について説明する。図１４〜図１７は、実施の形態２に係る半導体レーザの製造方法の変形例を示す工程図である。ただし、図１５は図１４のＤ−Ｄ´に沿った断面図である。

スペーサ材８２の形状は同じであるが、刃３２の形状が上記とは異なる。図１４，１５に示すように、複数のブリッジ８４にそれぞれ設けられた刃３２により、スペーサ材８２の複数のスペーサ３４を一括で切断して分離する。

そして、図１６に示すように、スペーサ３４の周囲の不要部８６をスペーサ不要部吸着コレット８８により除去する。次に、図１７に示すように、スペーサ吸着用コレット３６の複数のスペーサ吸着部３６ａにより、複数のスペーサ３４を同時にピックアップする。これにより、更に生産性を向上することができる。

実施の形態３．
実施の形態３に係る半導体レーザの製造方法及び製造装置について、実施の形態１，２と異なる点のみについて説明する。

図１８は、実施の形態３に係るスペーサを示す平面図である。実施の形態１のスペーサ材２８の代わりに、エッチング等で加工された複数のスペーサ３４が整列した状態で接着された粘着性シート９０を用いる。この粘着性シート９０からスペーサ３４をスペーサ吸着用コレット３６によりピックアップする。なお、粘着性シート９０からスペーサ３４を剥離するため、図３と同様の機構を設ける（図示せず）。その他の構成要素は実施の形態１，２と同じである。

以上説明したように、複数のスペーサ３４が整列した状態で粘着性シート９０に接着されているため、スペーサ３４の向きは常に一定である。従って、積み重ねる際に個々のスペーサ３４の向きを揃え直す必要が無いため、生産性を向上できる。また、スペーサ３４を切断する工程が不要なので装置のタクトタイム短縮となり、更に生産性を向上できる。

実施の形態４．
実施の形態４に係る半導体レーザの製造方法について実施の形態１，２と異なる点のみについて説明する。図１９−図２７は、実施の形態４に係る半導体レーザの製造方法を示す工程図である。

まず、実施の形態１と同様に半導体ウェハ７２を劈開して複数のレーザバー１６を形成する。複数のレーザバー１６をレーザバー吸着用コレット４４により同時にピックアップする。また、実施の形態２と同様にスペーサ材８２を刃３２により切断して個々のスペーサ３４に分離する。分離された複数のスペーサ３４をスペーサ吸着用コレット３６により同時にピックアップする。

次に、図１９に示すように、片側にテーパが設けられた複数の漏斗９２を有するアパーチャ９４を、複数の位置決めピン９６を有するトレイ９８上に配置する。スペーサ吸着用コレット３６によりピックアップした複数のスペーサ３４をアパーチャ９４の上方で放して、複数の漏斗９２を通してトレイ９８上に落とす。これにより、図２０に示すように、複数のスペーサ３４をトレイ９８上の複数の位置決めピン９６間の隙間に１つおきに整列させる。

次に、図２１に示すように、アパーチャ９４をトレイ９８上でピッチ送りする。レーザバー吸着用コレット４４によりピックアップした複数のレーザバー１６をアパーチャ９４の上方でそれぞれ放して、複数の漏斗９２を通してトレイ９８上に落とす。これにより、図２２に示すように、複数の位置決めピン９６間に複数のスペーサ３４と複数のレーザバー１６を交互に整列させる。

次に、図２３に示すように、コーティング用下治具５８にトレイ９８を搬送し、スペーサ３４及びレーザバー１６の両端をコーティング用下治具５８の段差１００の上に載せて支持する。なお、図２３の右側の図は左側の図のＥ−Ｅ´に沿った断面図である。

次に、図２４に示すようにコーティング用下治具５８上にコーティング用上治具７４を被せ、スペーサ３４及びレーザバー１６の両端をコーティング用上治具７４とコーティング用下治具５８の間に挟んでねじ１０２で固定する。なお、図２４の右側の図は左側の図のＦ−Ｆ´に沿った断面図である。

次に、図２５に示すように、トレイ９８上に整列されたスペーサ３４及びレーザバー１６をコーティング用下治具５８及びコーティング用上治具７４で保持した状態でトレイ９８を外す。コーティング用上治具７４及びコーティング用下治具５８を回転して立たせて、スペーサ３４及びレーザバー１６の隙間を詰める。なお、図２５の右側の図は左側の図のＧ−Ｇ´に沿った断面図である。

次に、図２６に示すように、コーティング用上治具７４又はコーティング用下治具５８の分離部１０４を分離し、ねじ１０６を締め付けることにより、スペーサ３４及びレーザバー１６を保持する。

次に、図２７に示すように、締め付けねじ１０８を締め付けて支持部１００を押し付けることで、スペーサ３４及びレーザバー１６を固定する。その後、実施の形態１と同様に、コーティング用上治具７４及びコーティング用下治具５８で挟んだ複数のレーザバー１６の端面に誘電体膜を形成する。

以上説明したように、複数のスペーサ３４と複数のレーザバー１６を複数一括で整列するため、更に生産性を向上できる。その他、実施の形態２と同様の効果も得ることができる。

続いて、実施の形態４に係る半導体レーザの製造方法の変形例１について説明する。図２８，２９は、実施の形態４に係る半導体レーザの製造方法の変形例１を示す工程図である。なお、図２８は図２１に対応する。図２９は図２８の円で囲った部分を拡大した図である。

変形例１では、レーザバー吸着用コレット４４で複数のレーザバー１６のそれぞれの中心からずれた位置を吸着する。これにより、レーザバー１６は真空吸着を解除されて落下する際に一定方向に回転するため、各レーザバー１６を同じ向きに揃えることができる。従って、レーザバー１６の前端面と後端面に間違った反射率の誘電体膜が形成されるのを防ぐことができる。

続いて、実施の形態４に係る半導体レーザの製造方法の変形例２について説明する。図３０，３１は、実施の形態４に係る半導体レーザの製造方法の変形例２を示す工程図である。なお、図３０はトレイの側面図であり、図３１は図３０の円で囲った部分を拡大した図である。

トレイ９８の複数の位置決めピン９６は先端に向かってテーパが設けられている。コーティング用上治具７４及びコーティング用下治具５８を立たせてトレイ９８を外す際に、複数の位置決めピン９６のテーパで複数のレーザバー１６を滑らせる。これにより、レーザバー１６が落下中に回転しないため、各レーザバー１６を同じ向きに揃えることができる。従って、レーザバー１６の前端面と後端面に間違った反射率の誘電体膜が形成されるのを防ぐことができる。

１６ レーザバー
２６ ローラー（引き出し部）
２８，８２ スペーサ材
３２ 刃（切断部）
３４ スペーサ
３６ スペーサ吸着用コレット（第１コレット）
４４ レーザバー吸着用コレット（第２コレット）
５８ コーティング用下治具（治具）
７２ 半導体ウェハ
７４ コーティング用上治具（治具）
９０ 粘着性シート
９２ 漏斗
９４ アパーチャ
９６ 位置決めピン
９８ トレイ

Claims (6)

1. 巻き線状のスペーサ材の一部を引き出し部により引き出し、切断部により切断してスペーサを形成する工程と、
   前記スペーサを一定の向きを保った状態で第１コレットによりピックアップする工程と、
   複数の半導体レーザが形成された半導体ウェハを劈開して前記複数の半導体レーザがバー状に並んだレーザバーを形成する工程と、
   前記レーザバーを第２コレットによりピックアップする工程と、
   前記第２コレット及び前記第１コレットにより前記スペーサ及び前記レーザバーを交互に積み重ねて治具で挟む工程と、
   前記治具で挟んだ前記レーザバーの端面に誘電体膜を形成する工程とを備え、
   前記スペーサ材を切断した直後の前記スペーサの向きは前記一定の向きに揃っていることを特徴とする半導体レーザの製造方法。
2. 複数のスペーサが同一方向に整列した状態で互いに繋がったスペーサ材を切断部により切断して個々のスペーサに分離する工程と、
   分離された前記スペーサを前記同一方向の向きを保った状態で第１コレットによりピックアップする工程と、
   複数の半導体レーザが形成された半導体ウェハを劈開して前記複数の半導体レーザがバー状に並んだレーザバーを形成する工程と、
   前記レーザバーを第２コレットによりピックアップする工程と、
   前記第２コレット及び前記第１コレットにより前記スペーサ及び前記レーザバーを交互に積み重ねて治具で挟む工程と、
   前記治具で挟んだ前記レーザバーの端面に誘電体膜を形成する工程とを備え、
   前記スペーサ材を切断した直後の前記スペーサの向きは前記同一方向の向きに揃っていることを特徴とする半導体レーザの製造方法。
3. 前記切断部により、前記スペーサ材の前記複数のスペーサを一括で切断して分離することを特徴とする請求項２に記載の半導体レーザの製造方法。
4. 巻き線状のスペーサ材の一部を引き出す引き出し部と、
   前記引き出し部により引き出された前記スペーサ材を切断してスペーサを形成する切断部と、
   前記スペーサを一定の向きを保った状態でピックアップする第１コレットと、
   レーザバーをピックアップする第２コレットと、
   巻き線状のスペーサ材の一部を引き出す引き出し部と、
   前記第２コレット及び前記第１コレットにより交互に立てて整列された前記スペーサ及び前記レーザバーを挟む治具とを備え、
   前記スペーサ材を切断した直後の前記スペーサの向きは前記一定の向きに揃っていることを特徴とする半導体レーザの製造装置。
5. 複数のスペーサが同一方向に整列した状態で互いに繋がったスペーサ材を切断して個々のスペーサに分離する切断部と、
   分離された前記スペーサを前記同一方向の向きを保った状態でピックアップする第１コレットと、
   レーザバーをピックアップする第２コレットと、
   前記第２コレット及び前記第１コレットにより交互に立てて整列された前記スペーサ及び前記レーザバーを挟む治具とを備え、
   前記スペーサ材を切断した直後の前記スペーサの向きは前記同一方向の向きに揃っていることを特徴とする半導体レーザの製造装置。
6. 前記切断部は、前記スペーサ材の前記複数のスペーサを一括で切断して分離することを特徴とする請求項５に記載の半導体レーザの製造装置。

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