JP6301137B2 - 分離装置 - Google Patents

Description

本発明は、第１の基板と第２の基板とが接合された複合基板を第１の基板と第２の基板とに分離する分離装置に関する。

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や炭化珪素等のエピタキシー基板の表面にバッファー層を介して窒化ガリウム（GaN）またはインジュウム・ガリウム・リン（INGaP）若しくはアルミニウム・窒化ガリウム(AlGaN)から構成されるn型半導体層およびp型半導体層からなる発光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。

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を構成するサファイア基板や炭化珪素等のエピタキシー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発光層をモリブデン(Mo)、銅(Cu)、シリコン(Si)等の移設基板を金錫(AuSn)等の接合金属層を介して接合し、エピタキシー基板の裏面側からバッファー層で吸収される波長（例えば２５７nm）のレーザー光線を照射することによりバッファー層を破壊し、エピタキシー基板を発光層から剥離して、発光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１に開示されている。

特開２００４−７２０５２号公報

而して、エピタキシー基板の裏面側からバッファー層に集光点を位置付けてレーザー光線を照射すると、バッファー層を構成する窒化ガリウム（GaN）またはインジュウム・ガリウム・リン（INGaP）若しくはアルミニウム・窒化ガリウム(AlGaN)がGaとガス（N₂等）に分解することでバッファー層が破壊されるが、窒化ガリウム（GaN）またはインジュウム・ガリウム・リン（INGaP）若しくはアルミニウム・窒化ガリウム(AlGaN)がGaとガス（N₂等）とに分解する領域と、分解しない領域とが存在し、バッファー層の破壊にムラが生じてエピタキシー基板の剥離が円滑に行えないという問題がある。
また、光デバイスの輝度を向上させるためにエピタキシー基板の表面に凹凸が形成されている場合には、レーザー光線が凹凸の壁に遮られバッファー層の破壊が抑制されエピタキシー基板の剥離が困難にな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、第１の基板と第２の基板とが接合された複合基板を第１の基板と第２の基板とに容易に分離することができる分離装置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、第１の基板と第２の基板とが接合された複合基板を第１の基板と第２の基板とに分離する分離装置であって、
複合基板を水平状態で支持する支持面を備えた支持基台と、
該支持基台に配設され該支持面に載置された複合基板の外周側面を支持する側面支持手段と、
該支持基台の該支持面および該側面支持手段に支持された複合基板を構成する第１の基板と第２の基板との境界部に挿入して第１の基板と第２の基板とを剥離する剥離手段と、を具備し、
該剥離手段は、該側面支持手段と対向する位置に該支持基台の該支持面と平行状態で配設され第１の基板と第２の基板との境界部に挿入するための楔部を備え、該楔部の先端に開口するガス噴出孔を有する剥離部材と、
該剥離部材の該ガス噴出孔にガスを供給するガス供給手段と、
該剥離部材を該支持基台の該支持面に対して垂直な方向に移動して該楔部を第１の基板と第２の基板との境界部に位置付ける剥離部材位置付け手段と、
該剥離部材の該楔部を該支持基台の該支持面および該側面支持手段に支持された複合基板を構成する第１の基板と第２の基板との境界部に進退せしめる剥離部材進退手段と、を具備し、
該第１の基板は、エピタキシー基板であり、該第２の基板は、光デバイス層を含む移設基板が接合されたものであって、該複合基板は、該エピタキシー基板と該移設基板とが、境界部を構成するバッファー層を介して接合され、
該側面支持手段は、少なくとも２個のローラによって構成され、該２個のローラは上部大径部と下部小径部とを備え、該複合基板の外周側面を回動可能に支持するものであり、
該複合基板が該剥離手段により剥離される際には、該複合基板の第２の基板側が支持基台の該支持面に載置され、該複合基板の外周が該支持面と該２個のローラの上部大径部と下部小径部とによって支持される、
ことを特徴とする分離装置が提供される。

上記支持基台の支持面および側面支持手段に支持された複合基板を構成する第１の基板と第２の基板との境界部を検出して剥離部材の楔部と位置合わせする検出手段を備えていることが望ましい。

本発明による分離装置は、複合基板を水平状態で支持する支持面を備えた支持基台と、該支持基台に配設され支持面に載置された複合基板の外周側面を支持する側面支持手段と、支持基台の該支持面および側面支持手段に支持された複合基板を構成する第１の基板と第２の基板との境界部に挿入して第１の基板と第２の基板とを剥離する剥離手段とを具備し、剥離手段は、側面支持手段と対向する位置に該支持基台の支持面と平行状態で配設され第１の基板と第２の基板との境界部に挿入するための楔部を備え、該楔部の先端に開口するガス噴出孔を有する剥離部材と、該剥離部材のガス噴出孔にガスを供給するガス供給手段と、剥離部材を支持基台の支持面に対して垂直な方向に移動して楔部を第１の基板と第２の基板との境界部に位置付ける剥離部材位置付け手段と、剥離部材の楔部を支持基台の該支持面および側面支持手段に支持された複合基板を構成する第１の基板と第２の基板との境界部に進退せしめる剥離部材進退手段とを具備し、該第１の基板は、エピタキシー基板であり、該第２の基板は、光デバイス層を含む移設基板が接合されたものであって、該複合基板は、該エピタキシー基板と該移設基板とが、境界部を構成するバッファー層を介して接合され、該側面支持手段は、少なくとも２個のローラによって構成され、該２個のローラは上部大径部と下部小径部とを備え、該複合基板の外周側面を回動可能に支持するものであり、該複合基板が該剥離手段により剥離される際には、該複合基板の第２の基板側が支持基台の該支持面に載置され、該複合基板の外周が該支持面と該２個のローラの上部大径部と下部小径部とによって支持されるので、剥離部材の楔部を第１の基板と第２の基板との境界部に進入することにより、第１の基板と第２の基板との外周部における複数個所において剥離力を作用させることができる。従って、例えばエピタキシー基板を発光層から剥離して発光層を移設基板に移し替えるリフトオフ加工においてエピタキシー基板と発光層との境界部に形成されているバッファー層の破壊にムラがあっても、またエピタキシー基板の表面に凹凸が形成されている場合であっても、エピタキシー基板を容易かつ確実に剥離することができる。
そして、上述したように剥離部材の楔部を第１の基板と第２の基板との境界部に進入する際にはガス供給手段から剥離部材のガス噴出孔にガスを供給し、楔部の先端から第１の基板と第２の基板との境界部にガスを噴出するので、第１の基板と第２の基板との剥離が更に容易となる。

本発明に従って構成された分離装置の斜視図。 図１に示す分離装置を構成する要部構成部材を分解して示す斜視図。 図１に示す分離装置を構成する側面支持手段の要部断面図。 図１に示す分離装置を構成する剥離部材の断面図。 被加工物としての複合基板の斜視図。 図１に示す分離装置を用いて実施する剥離部材位置付け工程の説明図。

以下、本発明に従って構成された分離装置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には本発明に従って構成された分離装置の斜視図が示されており、図２には図１に示す分離装置を構成する要部構成部材を分解して示す斜視図が示されている。
図示の実施形態における分離装置は、複合基板を支持する支持基台２と、該支持基台２に配設された複合基板の外周側面を支持する側面支持手段３と、該支持基台２および側面支持手段３に支持された複合基板を剥離する剥離手段４を具備している。

支持基台２は、図示の実施形態においては複合基板支持部２１と、該複合基板支持部２１の前側に段差を設けて形成された剥離手段支持部２２とからなっている。複合基板支持部２１は、複合基板を水平状態で支持する支持面２１１を備えている。また、複合基板支持部２１の前側（剥離手段支持部２２側）中央部には、後述する剥離部材の移動を許容するための逃げ溝２１２が設けられている。

このように形成された支持基台２の支持面２１１上に側面支持手段３が配設される。図示の実施形態における側面支持手段３は、２個のローラ３１、３１によって構成される。ローラ３１は、図３に示すように上部大径部３１１と下部小径部３１２とを備え中心部に貫通穴３１３が設けられており、適宜の合成樹脂によって形成されている。このように形成されたローラ３１は、貫通穴３１３に支持ボルト３２を挿通し、支持ボルト３２の先端部に形成された雄ネジ部３２１を支持基台２に形成された雌ネジ２１３に螺合することにより回転可能に支持される。

図１および図２に戻って説明を続けると、上記剥離手段４は、支持基台２および側面支持手段３によって支持された複合基板を剥離する剥離部材４１と、該剥離部材４１を支持基台２の支持面２１１に対して垂直な方向に移動する剥離部材位置付け手段４２と、剥離部材４１を支持基台２および側面支持手段３に支持された複合基板に対して進退せしめる剥離部材進退手段４３とを具備している。

上記剥離手段４を構成する剥離部材４１は、外周面に雄ネジ４１１aが形成された剥離部材本体４１１と、該剥離部材本体４１１の一端部に設けられた円錐状の楔部４１２と、剥離部材本体４１１の他端に設けられた回動部４１３とからなっている。この剥離部材４１には、図４に示すように楔部４１２の先端に開口するガス噴出孔４１４が設けられている。このように構成された剥離部材４１は、ガス噴出孔４１４が図１に示すようにガス供給手段４４に接続されている。ガス供給手段４４は、圧縮エアー源４４１と、該圧縮エアー源４４１と剥離部材４１のガス噴出孔４１４とを接続するエアー供給管４４２と、該エアー供給管４４２に配設された電磁開閉弁４４３とからなっている。このように構成されたガス供給手段４４は、電磁開閉弁４４３を開路すると、圧縮エアー源４４１からエアー供給管４４２を介して剥離部材４１のガス噴出孔４１４に圧縮エアーを供給する。このようにしてガス噴出孔４１４に供給された圧縮エアーは、楔部４１２の先端から噴出せしめられる。

上記剥離部材位置付け手段４２は、支持基台２の剥離手段支持部２２に配設される案内部材４２１と、該案内部材４２１に沿って上下に移動可能に配設される移動ブロック４２２と、該移動ブロック４２２を案内部材４２１に沿って上下に移動せしめる移動手段４２３とを具備している。案内部材４２１は、上下方向に形成されたT字状の案内溝４２１aを備えており、下端部には後述する取り付けボルトが螺合する２個の雌ネジ穴（図示せず）が設けられている。このように形成された案内部材４２１は、支持基台２の剥離手段支持部２２に設けられた２個の取り付け穴２２１、２２１上に下端面を載置し、剥離手段支持部２２の下側から取り付け穴２２１、２２１を挿通して配設される取り付けボルト４４、４４を図示しない雌ネジ穴に螺合することにより、剥離手段支持部２２上に取り付けられる。なお、剥離手段支持部２２の裏面には、取り付け穴２２１、２２１に対応して取り付けボルト４４、４４の頭部が埋まる凹部が形成されている。

上記移動ブロック４２２はT字状に形成されており、案内部材４２１に形成された案内溝４２１aに摺動可能に嵌合する被支持部４２２aと、該被支持部４２２aの側面から突出して形成された剥離部材支持部４２２bとからなっている。被支持部４２２aには、上下方向に貫通する雌ネジ穴４２２cが設けられている。また、剥離部材支持部４２２bには、水平方向に貫通し上記剥離部材４１の剥離部材本体４１１に形成された雄ネジ４１１aと螺合する雌ネジ穴４２２dが設けられている。

上記移動手段４２３は、外周面に上記移動ブロック４２２の被支持部４２２aに設けられた雌ネジ穴４２２cに螺合する雄ネジ４２３aが形成された軸部４２３bと、該軸部４２３bの一端部(下端部)に設けられた被支持部４２３cと、軸部４２３bの他端（上端）に設けられた回動部４２３dとからなっている。このように構成された移動手段４２３は、雄ネジ４２３aが形成された軸部４２３bを移動ブロック４２２の被支持部４２２aに設けられた雌ネジ穴４２２cに螺合する。そして、移動ブロック４２２を案内部材４２１に形成された案内溝４２１aに摺動可能に嵌合するとともに、移動手段４２３の被支持部４２３cを支持基台２の剥離手段支持部２２に設けられた支持穴２２２（図２参照）に挿通し、被支持部４２３cを剥離手段支持部２２に配設される軸受４５によって回転可能に支持する。従って、移動手段４２３の回動部４２３dを把持して軸部４２３bを一方向に回動することにより移動ブロック４２２を案内溝４２１aに沿って上方に移動し、軸部４２３bを他方向に回動することにより移動ブロック４２２を案内溝４２１aに沿って下方に移動することができる。なお、剥離手段支持部２２裏面には、支持穴２２２に対応して軸受４５が圧入される凹部が形成されている。

上記剥離部材４１は、外周面に雄ネジ４１１aが形成された剥離部材本体４１１を移動ブロック４２２の剥離部材支持部４２２bに形成された雌ネジ穴４２２dに螺合する。そして、回動部４１３を把持して剥離部材本体４１１を一方向に回動することにより剥離部材本体４１１の一端に設けられた円錐状の楔部４１２を上記側面支持手段３側に前進し、剥離部材本体４１１を他方向に回動することにより剥離部材本体４１１の一端に設けられた円錐状の楔部４１２を上記側面支持手段３側と反対側に後退することができる。従って、剥離部材４１の剥離部材本体４１１の外周面に形成された外周面に雄ネジ４１１aと剥離部材本体４１１の他端に設けられた回動部４１３および移動ブロック４２２の剥離部材支持部４２２bに形成された雌ネジ穴４２２dは、剥離部材４１の楔部４１２を支持基台２の支持面２１１および側面支持手段３に支持された複合基板に対して進退せしめる剥離部材進退手段４３として機能する。

図１を参照して説明を続けると、図示の実施形態における分離装置は、上記支持基台２の支持面２１１および側面支持手段３に支持された後述する複合基板を構成する第１の基板と第２の基板との境界部を検出して剥離部材４１の楔部４１２と位置合わせする検出手段５を具備している。この検出手段５は、支持基台２の支持面２１１および側面支持手段３に支持された後述する複合基板の側面を撮像する撮像手段５１と、該撮像手段５１によって撮像された画像を表示する表示手段５２とからなっている。撮像手段５１は、上記剥離部材４１が装着された移動ブロック４２２の剥離部材支持部４２２bに楔部４１２と同一の高さ位置に装着されている。そして、表示手段５２には、撮像手段５１による撮像画像の上下方向中心位置である楔部４１２に対応するヘアーライン５２１が表示される。

図示の実施形態における分離装置は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
図５には、上述した分離装置によって分離される複合基板の斜視図が示されている。
図５に示す複合基板６は、光デバイスウエーハ６１と移設基板６２とからなっている。光デバイスウエーハ６１は、サファイア基板や炭化珪素等のエピタキシー基板６１１（第１の基板）の表面にバッファー層６１２を介して光デバイス層が形成されている。このように形成された光デバイスウエーハ６１のエピタキシー基板６１１（第１の基板）の光デバイス層の表面にモリブデン(Mo)、銅(Cu)、シリコン(Si)等からなる移設基板６２（第２の基板）が金錫(AuSn)等の接合金属層を介して接合されている。このように構成された複合基板６は、エピタキシー基板の裏面側からバッファー層６１２で吸収される波長（例えば２５７nm）のレーザー光線が照射されバッファー層６１２が破壊されている。

上述した分離装置を用いて複合基板６をエピタキシー基板６１１（第１の基板）と光デバイス層を含む移設基板６２（第２の基板）に分離するには、複合基板６の移設基板６２（第２の基板）側を支持基台２の支持面２１１に載置するとともに、図６に示すように複合基板６の外周側面を側面支持手段３を構成する２個のローラ３１、３１に当接する。このようにして複合基板６の外周側面が当接せしめられた２個のローラ３１、３１は、複合基板６の外周側面を回動可能に支持したことになる。

上述したように複合基板６を支持基台２の支持面２１１および側面支持手段３を構成する２個のローラ３１、３１によって支持したならば、剥離部材位置付け手段４２を構成する移動手段４２３の回動部４２３dを一方向または他方向に回動することによりを移動ブロック４２２を上方または下方に移動し、図６に示すように移動ブロック４２２に装着された剥離部材４１の楔部４１２の先端をエピタキシー基板６１１（第１の基板）と光デバイス層を含む移設基板６２（第２の基板）との境界部であるバッファー層６１２の高さ位置に位置付ける（剥離部材位置付け工程）。この剥離部材位置付け工程を実施する際には、検出手段５を作動して撮像手段５１によって複合基板６の外周側面を撮像した画像を表示手段５２に表示し、バッファー層６１２がヘアーライン５２１（図１参照）と合致する位置に位置付けることにより、剥離部材４１の楔部４１２の先端をエピタキシー基板６１１（第１の基板）と光デバイス層を含む移設基板６２（第２の基板）との境界部であるバッファー層６１２の高さ位置に容易に位置付けることができる。

次に、剥離部材４１の回動部４１３を一方向に回動して剥離部材４１を複合基板６側に向けて前進させ、楔部４１２の先端をエピタキシー基板６１１（第１の基板）と光デバイス層を含む移設基板６２（第２の基板）との境界部であるバッファー層６１２に１〜２mm進入せしめる（楔進入工程）。この楔進入工程においては、図６に示すようにガス供給手段４４の電磁開閉弁４４３をONして開路する。従って、圧縮エアー源４４１からエアー供給管４４２を介して剥離部材４１のガス噴出孔４１４に圧縮エアーが供給され、楔部４１２の先端からバッファー層６１２に噴出される。この結果、バッファー層６１２は上述したように破壊されているので、圧縮エアーが浸入してエピタキシー基板６１１（第１の基板）と光デバイス層を含む移設基板６２（第２の基板）との剥離が容易となる。

上述した楔進入工程を実施したならば、剥離部材４１の回動部４１３を他方向に回動して剥離部材４１を後退させ、楔部４１２をエピタキシー基板６１１（第１の基板）と光デバイス層を含む移設基板６２（第２の基板）との境界部であるバッファー層６１２から退避させる（楔退避工程）。

上述した楔退避工程を実施したならば、複合基板６を２個のローラ３１、３１に沿って所定角度（例えば３０度）回動する（複合基板位置付け工程）。

以後、上記楔進入工程と楔退避工程および複合基板位置付け工程を順次実施することにより、楔部４１２をエピタキシー基板６１１（第１の基板）と光デバイス層を含む移設基板６２（第２の基板）との外周部における複数個所において剥離力が作用するため、エピタキシー基板６１１（第１の基板）を容易に剥離することができる。この結果、エピタキシー基板６１１（第１の基板）の表面にバファー層６１２を介して形成された光デバイス層は、移設基板６２（第２の基板）に移設されたことになる。なお、上記楔進入工程を実施する際には上述したようにガス供給手段４４の電磁開閉弁４４３を開路して圧縮エアー源４４１からエアー供給管４４２を介して剥離部材４１のガス噴出孔４１４に圧縮エアーを供給し、楔部４１２の先端からバッファー層６１２に噴出するので、エピタキシー基板６１１（第１の基板）と光デバイス層を含む移設基板６２（第２の基板）との剥離が更に容易となる。

以上、本発明を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で種々の変形は可能である。例えば、上述した実施形態においては剥離部材位置付け手段４２を構成する移動手段４２３の回動部４２３d、および剥離部材４１の回動部４１３を手動で回動する例を示したが、回動部４２３dおよび回動部４１３にパルスモータを装着するとともに支持基台２の支持面２１１に複合基板６を吸引保持する回転可能なチャックテーブルを配設して自動的に複合基板６を第１の基板と第２の基板に剥離するように構成してもよい。

２：支持基台
３：側面支持手段
３１：ローラ
４：剥離手段
４１剥離部材
４１２：円錐状の楔部
４１４：ガス噴出孔
４２：剥離部材位置付け手段
４２１：案内部材
４２２：移動ブロック
４２３：移動手段
４４：ガス供給手段
５：検出手段
５１：撮像手段
５２：表示手段
６：複合基板

Claims (2)

1. 第１の基板と第２の基板とが接合された複合基板を第１の基板と第２の基板とに分離する分離装置であって、
   複合基板を水平状態で支持する支持面を備えた支持基台と、
   該支持基台に配設され該支持面に載置された複合基板の外周側面を支持する側面支持手段と、
   該支持基台の該支持面および該側面支持手段に支持された複合基板を構成する第１の基板と第２の基板との境界部に挿入して第１の基板と第２の基板とを剥離する剥離手段と、を具備し、
   該剥離手段は、該側面支持手段と対向する位置に該支持基台の該支持面と平行状態で配設され第１の基板と第２の基板との境界部に挿入するための楔部を備え、該楔部の先端に開口するガス噴出孔を有する剥離部材と、
   該剥離部材の該ガス噴出孔にガスを供給するガス供給手段と、
   該剥離部材を該支持基台の該支持面に対して垂直な方向に移動して該楔部を第１の基板と第２の基板との境界部に位置付ける剥離部材位置付け手段と、
   該剥離部材の該楔部を該支持基台の該支持面および該側面支持手段に支持された複合基板を構成する第１の基板と第２の基板との境界部に進退せしめる剥離部材進退手段と、を具備し、
   該第１の基板は、エピタキシー基板であり、該第２の基板は、光デバイス層を含む移設基板が接合されたものであって、該複合基板は、該エピタキシー基板と該移設基板とが、境界部を構成するバッファー層を介して接合され、
   該側面支持手段は、少なくとも２個のローラによって構成され、該２個のローラは上部大径部と下部小径部とを備え、該複合基板の外周側面を回動可能に支持するものであり、
   該複合基板が該剥離手段により剥離される際には、該複合基板の第２の基板側が支持基台の該支持面に載置され、該複合基板の外周が該支持面と該２個のローラの上部大径部と下部小径部とによって支持される、ことを特徴とする分離装置。
2. 該支持基台の該支持面および該側面支持手段に支持された複合基板を構成する第１の基板と第２の基板との境界部を検出して剥離部材の楔部と位置合わせする検出手段を備えている、請求項１に記載の分離装置。

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