JPH04313254A - ウェハの超音波加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発光ダイオード用エピ
タキシャルウェハの超音波加工方法に係り、特に発光強
度測定用のサンプルダイオードを形成するために、ウェ
ハ表面に形成する環状の切込み深さの精度を改善したも
のに関する。

【０００２】

【従来の技術】発光ダイオード用エピタキシャルウェハ
（以下、ＬＥＤ用ＥＰＷないしＥＰＷという）の発光特
性の測定法は、例えば特公昭５８−４０３３６号公報に
開示されている。この方法は、図４に示すように、サン
プル用の点接触ダイオード４４を形成すべきＬＥＤ用Ｅ
ＰＷ４２の表面の適宜箇所に、予め環状の切込み４５を
形成し、この切込み４５で囲まれた素子を空間的に分離
しておく。支持金属板４１の上にＬＥＤ用ＥＰＷ４２を
載せて支持金属板４１を基板側マイナス電極とし、エピ
タキシャル面側にプラス電極となる金属針４３を突きた
てて、点接触ダイオード４４を形成し、そのダイオード
の発光特性を測定するものである。

【０００３】このようなＬＥＤ用ＥＰＷへの環状の切込
みは、従来、超音波加工を用いて形成しているが、その
ために必要なＬＥＤ用ＥＰＷの固定は、ガラス板などの
ウェハステージにワックスなどで貼り付けることにより
行っていた。しかし、この固定方法は、貼付け作業、加
工後の剥し作業、ワックス除去作業を伴うため作業工数
がかかり、ＥＰＷが高価になるという欠点があった。

【０００４】そこで、最近では、直接ウェハステージに
真空吸着で固定する方法が取られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ＬＥＤ用ＥＰ
Ｗへの環状切込みの形成を超音波加工で行う場合、上述
したＬＥＤ用ＥＰＷをウェハステージに真空吸着で固定
する方法を取ると、ＥＰＷの反りの影響を受けて加工深
さの精度が落ちるという問題があった。

【０００６】例えば、ＧａＡｓ基板上にＧａＡｌＡｓ層
を成長したＥＰＷの場合を図５を用いて説明する。この
ＥＰＷ５２は室温ではＡｌＡｓの格子定数の方が大きく
なるためＧａＡｌＡｓ層側を凸に湾曲する（点線位置で
示す）。従ってこれを真空吸着した場合は、吸着用の穴
５４に接する部分以外はウェハステージ５３から浮き上
がる（図５（Ａ））。この状態で加工深さを測定するデ
ィジタルゲージなどの測定器（図示略）をゼロにリセッ
トする場合、超音波加工用工具５１がＥＰＷ５２をウェ
ハステージ５３に押し付けた状態でリセットすることに
なる（図５（Ｂ））。ところが、加工時は浮き上がった
状態で加工されるため（図５（Ｃ））、加工深さは設定
値よりも大きくなる。

【０００７】また、浮き上がる距離が面内で異なるため
切込み場所によって加工深さはばらつく。加工深さを７
０μｍに設定した場合、加工深さの実測値は５０μｍか
ら１３０μｍまで大きくばらついた。また、加工深さが
深くなるとＥＰＷは割れ易くなる。加工深さが１００μ
ｍ以上になるとＥＰＷの割れが２０％程度発生する。加
工深さを７０μｍに設定した場合、約８％の割合でウェ
ハ割れが発生し、歩留が低下した。

【０００８】本発明の目的は、初期に行う深さ測定器の
ゼロ設定をＬＥＤ用ＥＰＷとの接触で行なうのではなく
、超音波加工の際に発生する音の検知により非接触で行
うことによって、前記した従来技術の欠点を解消し、ウ
ェハ割れが発生せず、加工深さの均一な環状の切込みを
形成することが可能なウェハの超音波加工方法を提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、ＬＥＤ用ＥＰ
Ｗの発光強度を測定するために、空間的に素子分離され
る点接触ダイオードを形成すべく超音波加工を用いてウ
ェハ表面に所望深さの環状の切込みを施すに際して適用
される。

【００１０】ＥＰＷ加工部で発生する音を音声検出手段
で検出して、超音波加工用工具を振動させる超音波発振
器の超音波発振周波数と同じ周波数の音が発生した時、
加工深さを測定する測定器のゼロ設定を行なう。

【００１１】このゼロ設定を基準にして加工深さを所望
の深さに設定する。加工深さが設定値に達した時、測定
器からの信号により超音波発振を停止して所望の深さの
環状切り込みを形成する。

【００１２】

【作用】加工深さを測定する測定器は、最初に深さの基
準となるゼロ設定を行う必要があり、そのゼロ設定を基
準にして所望の深さの設定を行う。このゼロ設定を、ウ
ェハに押し付けることにより行なおうとすると、既述し
たようにウェハの反りの影響が出て実際の加工深さと設
定値が不一致になる。これは、ウェハとの接触によりゼ
ロ設定を行なうことが原因である。この点、本発明のよ
うに非接触でゼロ設定を行なえば、ウェハの反りの影響
は出ない。

【００１３】超音波加工が開始された時点以降、加工が
終了するまで加工に伴う超音波が発生する。従って、加
工開始時点でこの音を拾って、深さ測定器をゼロにリセ
ットすれば、そのリセット値は、ウェハがどの様に湾曲
されていようと、常に加工域における加工深さゼロのと
きの値となる。従って、そのようにリセットした値を基
準にして加工することにより加工深さの精度が向上し、
かつ加工深さの均一性が大幅に向上する。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図を用いて説明する
。

【００１５】図１は本発明方法を実施するためのＬＥＤ
用ＥＰＷへの超音波加工装置の一例を示す。超音波発振
器６が発生する超音波周波数で振動する超音波を、加工
ホーン９で増幅して超音波加工用工具１に伝達する。超
音波加工用工具１の下方には、アルミニウム製のウェハ
ステージ１１が設置され、その上にＬＥＤ用ＥＰＷ２が
真空吸着によりセットされる。このＥＰＷ２と超音波加
工用工具１との間に砥粒と加工液との混合液１２を注入
し、ＥＰＷ２に超音波加工用工具１を押し付け、工具１
の衝撃によって砥粒がＥＰＷ２を微細に粉砕して、環状
の切込みを形成する。

【００１６】白矢印で示す方向に昇降自在に設けられた
ウェハステージ１１は、ウェハステージ５と一体に接触
子１３を取り付ける。この接触子１３に加工深さを測定
するディジタルゲージ５の測定子５ａが接触しており、
ウェハステージ１１の昇降移動距離、すなわち加工深さ
をディジタルゲージ５で検出する。ウェハステージ５に
接触子１３を取り付けるのは、ディジタルゲージ５をＥ
ＰＷ２と非接触にするためである。

【００１７】またＥＰＷ２の近傍に、超音波加工部で発
生する音を検出するマイクロホン１０が設けられ、これ
で拾った音を検出装置８に導き、検出音の周波数が超音
波発振周波数と一致したとき、ディジタルゲージ５に出
力を出してディジタルゲージ５をゼロにリセットする。

【００１８】なお、７は電源であり、オンにより超音波
発振器６に電圧を供給し、ディジタルゲージ５からの停
止信号によりオフとなって電源供給が止る。

【００１９】さて、上記したような構成において、ウェ
ハステージ１１にＬＥＤ用ＥＰＷ２を真空吸着で固定す
る。砥粒と加工液とを混合した混合液１２を加工する部
分に塗布する。その後、所定の発振周波数、電源出力、
加工速度で超音波加工を行う。

【００２０】電源７をオンして超音波発振器６を付勢し
た後、ステージ１１を上記加工速度で上昇させていく。 すると、工具１の衝撃によってＥＰＷ２の微細粉砕を開
始する超音波加工開始時に、それまで発生していなかっ
た発振周波数と同じ周波数の音が加工部から発生する。 その音がマイクロホン１０でキャッチされ、検出装置８
に伝えられると、その時点で検出装置８は超音波加工が
始まった判断し、デジタルゲージ５をゼロにリセットす
る。その上で所望の加工深さを設定する。すなわち、Ｅ
ＰＷ２の表面加工が実際に開始される瞬間が音により検
出され、その検出時点は深さゼロの表面位置に等しい。 従って、ＥＰＷ２の湾曲に関わらず、その加工域の表面
位置がディジタルゲージ５の基準ゼロ値となる。

【００２１】リセット後、ディジタルゲージ５はウェハ
ステージ１１の上昇距離の測定（加工深さ）を開始して
、測定値と深さ設定値とを比較する。従って、ウェハス
テージ１１の上昇を続けていくと、所定の深さだけ加工
した時点で、設定値と一致する時がくる。この時、ディ
ジタルゲージ５は電源７にこれをオフする信号を出力し
て、発振器６の超音波発振を停止させ、この停止に基づ
いてステージ１１を下降させる。これにより、環状の切
込みの加工深さを設定値通りに正確に決めることができ
る。

【００２２】以上述べたように本実施例によれば、加工
深さを測定するディジタルゲージを、加工時に発生する
音によりＥＰＷ２と非接触でリセットするようにしたも
のである。従って、凸に湾曲したＥＰＷ２を真空吸着し
て、吸着用の穴に接する部分以外がウェハステージ浮き
上がったとしても、加工深さを測定するディジタルゲー
ジを常に表面位置でゼロにリセットすることができるた
め、加工深さを設定値と等しくすることができる。

【００２３】また、浮き上がる距離が面内で異なってい
ても、加工部毎にゼロ設定が個別、かつ正確になされる
ので、加工深さはばらつかず均一となる。その結果、加
工深さが深くなってＥＰＷが割れ易くなるということが
なく、歩留が向上する。なお、ＥＰＷが基板側に凸に湾
曲しても、あるいは波を打っていても同様に加工深さの
均一な環状の切込みを形成することができる。なお、本
実施例ではワックスを使用しないので、工数もかからず
安価に加工できる。

【００２４】次に、ＬＥＤ用ＥＰＷとしてＧａＡｌＡｓ
系に適用した本発明の具体例について説明する。

【００２５】ＬＥＤ用ＥＰＷは、厚さ３５０μｍのｐ型
ＧａＡｓ基板に、厚さ２０μｍで、後述するクラッド層
との界面でのＡｌＡｓ混晶比が０．３５であるｐ型Ｇａ
ＡｌＡｓ活性層と、厚さ４０μｍでＡｌＡｓ混晶比が０
．６５であるｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層とを成長した
、サイズ４０ｍｍ角の赤色ＬＥＤ用ＥＰＷを用いた。 このＬＥＤ用ＥＰＷの表面に形成する環状の切込みの形
状は、内径６００μｍ、外径１０００μｍ、深さの設定
値７０μｍを標準とした。粒度＃１０００のアルミナ粉
末を水と混合した混合液１２を加工する部分に塗布する
。水との混合の割合は水１ｇに対しアルミナ粉末０．５
ｇである。塗布量は１０μｌである。超音波加工時の加
工条件は発振周波数２５ｋＨｚ、電源の出力５Ｗ、加工
速度１０μｍ／ｓである。

【００２６】加工深さの制御については、加工深さを２
０μｍから１２０μｍまで２０μｍおきに設定して加工
し、加工深さの設定値と実測値の関係を調べた。その結
果を図２に示す。設定値に対し実測値の平均値はほぼ一
致している。また設定値７０μｍのときの実測値の度数
分布を図３に示す。ばらつきは±１０μｍと小さい。

【００２７】また、加工時のウェハ割れについては、加
工深さを７０μｍに設定して約５０００枚のウェハに加
工したが、ウェハ割れはわずか８枚であった。加工深さ
を７０μｍに設定した場合、ほとんどウェハ割れが発生
しなかった。このような良好な結果をもたらす加工条件
として、超音波加工に用いるアルミナ粉末などの砥粒の
粒度は＃２４０〜２０００が適当であり、アルミナ粉末
などの砥粒と水の混合の割合は、水１ｇに対しアルミナ
粉末０．１ｇ〜１ｇの範囲が適当である。また、加工速
度は１μｍ／ｓから３０μｍ／ｓが適当である。

【００２８】なお、超音波加工対象物には、ＧａＡｓ基
板またはＧａＰ基板に、ＧａＡｌＡｓ、ＧａＡｓ、Ｇａ
Ｐ、ＧａＡｓＰ等のエピタキシャル層を成長したものに
適用でき、ＬＥＤの発光波長としては５５５ｎｍから９
５０ｎｍまで適用できる。また、このようなウェハ以外
にバイメタル等の反りのある金属薄膜にも適用できる。 切込み形状である環状は、円のみに限定されるものでは
なく、閉じている形状であれば矩形など他の任意の形状
も含まれる。さらに、ゲージはディジタルゲージが精度
的に最も優れているが、これに限定されるものではなく
、アナログゲージや他の公知の測定器であったもよく、
音検出手段もマイクロホンに限定されるものではない。

【００２９】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、音検
出により測定器のゼロ設定を非接触で行うことにより、
ウェハの反りの影響が出ないようにしたので、環状切込
みの加工深さの制御精度が向上し、実測値を設定値とほ
ぼ等しくすることができ、ばらつきも可及的に小さくす
ることができる。また、加工時のウェハ割れも大幅に減
少することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を実施するための超音波加工装置の
一例を示す概略構成図。

【図２】本実施例による加工深さの設定値と実測値の関
係を示す特性図。

【図３】本実施例による加工深さの度数分布を示す特性
図。

【図４】ＬＥＤ用ＥＰＷの光強度の測定方法を示す説明
図。

【図５】超音波加工時の各段階におけるＬＥＤ用ＥＰＷ
の状態図。

【符号の説明】

１　　超音波加工用工具 ２　　ＬＥＤ用ＥＰＷ ５　　ディジタルゲージ ５ａ　　ディジタルゲージの測定子 ６　　超音波発振器 ７　　電源 ８　　検出装置 ９　　加工ホーン １０　　マイクロホン １１　　ウェハステージ １２　　アルミナ粉末と水の混合液

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ＰＮ接合を有する発光ダイオード用エピタ
   キシャルウェハの発光強度を測定するために、空間的に
   素子分離されるダイオードを形成すべく超音波加工を用
   いてウェハ表面に所望深さの環状の切込みを施すに際し
   て、ウェハ加工部で発生する音を検出して、超音波発振
   周波数と同じ周波数の音が発生した時、加工深さを測定
   する測定器のゼロ設定を行ない、ゼロ設定値を基準にし
   て加工深さが所望の深さに達した時、超音波発振を停止
   させ所望の深さの環状切り込みを形成するようにしたこ
   とを特徴とするウェハの超音波加工方法。