JPS60102786A

JPS60102786A - 棒状単結晶体製造方法

Info

Publication number: JPS60102786A
Application number: JP58208926A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Kato; 一郎加藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1983-11-09
Filing date: 1983-11-09
Publication date: 1985-06-06
Also published as: JPH0136990B2

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】〔発明の技術分野〕本発明は、主として半導体レーザ装置に用いられる棒状
単結晶体製造方法及びその装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近時、半導体レーザが多方面に活用されている。

この半導体レーザの素材としては角棒状ひ化ガリウム（
ＧａＡｓ）が用いられている。その理由は、　ＧａＡｓ
の（１１０）　％開面が他の方法では得ることのできな
い平滑性と清浄さを有しており、これがレーザ光発振の
共振器面として最適であるからである。ところで、一般
に、ＧａＡｓウェーハは極めて薄く取扱中に破損しやす
い。そのうえ割断中に筋模様が生じ易く、筋模様（損傷
）が生じた場合には、後になって性能低下する傾向があ
るので、歩留がすこぶる悪かった。そこで、従来、マス
クパターンをウェーハに当てて非等方性エツチング剤に
より選択エツチングを行いウェーハ表面に伸開方向に沿
って７字溝を形成し、この７字溝に沿って例えば機械的
割断を行っていた。しかるに、骨間方向とマスクパター
ンを用いて形成された７字溝の伸長方向との平行度を１
０秒以下にすることは困難である。そのため骨間面であ
る割断面のき製線が常に７字溝の谷底である最下部をな
す線状部分に沿って伝播することは通常なく、７字溝の
いずれか一方の斜面を上る傾向が生じる。その結果１割
断面両側の結晶体の剛性に不均衡が生じ、割断面は剛性
が弱い方へ曲ってしまい、微小階段（数〜数百λの段差
で、ジッダ（Ｊｏ、ｉ＞）とも呼ばれる。）が発生する
ことにより共振性能劣化の一つの原因となっている。し
かも１割断のだめの刃物が当接した部位で必ずしも微小
骨間が発生するとは限らず、ずれた部位で発生するとや
はね剛性の不均衡が生じ、割断面が曲ってしまう欠点を
有している。さらに、従来、上記ＧａＡｓの（ｘｔｏ）
’１開面は、熟練者が実体顕微鏡下で特殊鋼製のかみそ
りの刃を手で保持し寿からＧａＡｓウェーハの（１１０
）結晶面に沿って襞間させることにより得ている。ある
いは、若干進んだやり方として１位置調整自在な保持台
上に載置されたＧａＡｓウェーハを超硬合金製の工具を
用いて襞間作業を行う方法がある。しかるに、前者のか
みそりによる方法では、先端角は、１３〜１４度、また
、後者の超硬合金工具による方法では、先端角は、３０
度前後であって、いずれも先端角は鋭利であり切れ味は
良いが、その反面、刃こぼれを生じやすく短寿命である
欠点をもっている。

〔発明の目的〕

本発明は、上記事情を参酌してなされたもので、欠陥の
ない美麗な骨間面を高い歩留で得るとともに、割断工具
の切れ味が良く、シかも工具の寿命が長くなる棒状単結
晶体製造方法及びその装置を提供することを目的とする
。

〔発明の概要〕

単結晶ウェー７１にあり溝を形成し、このあり溝に先端
角が５５度乃至７５度のダイヤモンド製割断工具を当接
して割断するようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下１本発明の一実施例を図面を参照して詳述する。

第１図は１本実施例の棒状単結晶体製造方法に用いられ
る棒状単結晶体製造装置を示している１゜直方体状の基
台（１）上には、Ｘテーブル（２）が１図示せぬつまみ
により矢印Ｘ方向及び矢印θ方向に位置調整自在に載設
されている。さらに、Ｘテーブル（２）上にはＹテーブ
ル（３）が図示せぬつまみによゆ矢印Ｘ方向に直交する
矢印Ｙ方向に位置調整自在に載設されている。このＹテ
ーブル（３）には、例えばマグネスケール（商標名；ソ
ニーマグネスケ−）ｖ（株）社製）などの変位測定器（
４）が取付けられ、Ｙテーブル（３）のＹ方向の変位量
をμｍオーダで検出するようになっている。しかして、
基台（１）、Ｘテーブル（２）及びＹテーブル（３）は
、Ｘ−Ｙ−θテーブル（５）を構成している。一方、と
のＸ−Ｙ−θテーブル（５）の側部には、θテーブル（
６）が、Ｘ方向及びＹ方向に直交する矢印Ｚ方向に図示
せぬつまみにより位置調整自在に設置されている。この
θテーブル（６）上には、支持板（力がその一部を横方
向に突出させて固定されている。この支持板（力の突端
部には。

傾斜角調整自在に割断工具（８）がねじ（８ａ）により
固定されている。この割断工具（８）は、金属製の板体
状保持部（９）と、この保持部（９）下端部に挾持され
たダイヤモンド製の刃部（１０）とから々っている。こ
の刃部（１０は、第２図及び第３図に示すように、横断
面が７字をなす一対の刃面（１１ａ）、　（’１ｌｂ）
よりなっている。これら刃面（ｌｌａ）、　（ｔｌｂ）
は、先端において直線状の稜線（１１Ｃ）を形成してい
る。また、これら刃面（ｌｌａ）、　（ｌｌｂ）のなす
先端角θは、５５〜７５度の範囲内に設定されている。

さらに、稜線（ＩＩＣ）を通り割断工具（８）を２分す
る左右対称面（１りが、Ｙテーブル（３）の上面と直交
し、直交したときの交線方向がＸ方向と平行になるよう
に９割断工具（８）が支持板（７）に増刊けられている
。この交線方向は、後述する割断予定線配設方向（１３
ｉとなるように設定されている。さらに、稜線（ＩＩＣ
）とＹテーブル（３）上面とのなす傾斜角αは％１０度
以下となるように設定されている（第４図参照）。しか
して、支持板（７）の上端面には、例えば圧電素子など
の加速度ピックアップ０４）が貼着されている。この加
速度ピックアップ（１４）は、検出した加速度変化を表
示する指示計（１５１に電気的に接続されている。これ
ら加速度ピックアップ０（イ）及び指示計（１５）は、
Ｙテーブル（３）上に載置されているＧａＡｓウェーハ
（ＩＯへの割断工具（８）の接触を検知する接触音検知
器面を構成している。なお、上記ウェーハ〇〇は、その
一端面がＹテーブル（３）上に固定された位置決め板（
Ｉ印の側面に接触するように載置されている。さらに、
Ｘ−Ｙ−θテーブル（５）上方には、２視野顕微鏡０９
）が配設されている。この２視野顕微鏡（ＩＩは、第１
及び第２の対物レンズ系（２０ａ）、　（２０ｂ）を有
している。これら第１及び第２の対物レンズ系（２０ａ
）、　（２０ｂ）の光軸がのっている平面とＹテーブル
（３）上面との交線は。

前記割断予定線配設方向θ（至）と一致するように設定
されている。

つぎに、上記構成の装置を用いた本実施例の棒状単結晶
体製造方法について述べる。

まず、第５図に示す厚さがはホ１００μｍ、−辺が２０
〜２５龍の正方形状の単結晶ＧａＡｓウェーハ（１６）
のレーザ発振部に遠い方の主面（００１）　（Ｋ面に相
当）に対して、例えば３３％Ｃｒｙ、　−ＨＰ系のエツ
チング液でエツチングを行い、顕微鏡によりビットを観
察することにより（１１０）方向をさがす１．この（１
１０）方向は主面（ｏｏｉ）と骨間面（１１０）との交
線方向である。しかして、０．２５＋＋＋ｍ間隔で互に
平行な複数のスリットが形成されているマスクパターン
（図示せず）をスリットの長手方向が［−１１０）方向
と平行になるようにウェーハ（Ｉ６）の主面（００１）
に当接し、第６図に示す平坦な底面（２υを有するあり
溝（２つ・・・を。

第７図に示すように、等間隔で多数本選択エツチングに
より形成する。これらあり溝（２乃・・・の深さＤは、
ウェーハ（１６）の厚さの１０〜３０％となる１０〜３
０μｍとなるようにエツチングする。この深さＤが、こ
れよりも深ければ破断しやすく彦って取扱いが困難とな
るため好ましくなく、逆に浅ければ後述する効果を十分
に発揮することができない。このとき使用するエツチン
グ液としてはＢｒ、　−ＣＨｓＯＨ系のものが最適であ
って、たとえばＢｒ、濃度１重量％のものを用いた場合
、エツチング時間は１〜３分が好ましい。そして、第６
図に示すように、あり溝（２り・・・の側端部が開口し
ている面は骨間面（１１０）となっている。また、あり
溝（２）・・・に直交する方向は、主面（００１）と璧
開面（１１０）との交線方向である（１１０）方向とな
っていて、この方向に選択エツチングするとＶ字溝Ｑ３
１が形成される。この７字溝（２簿の側端部が開口して
いる面は（１１０）面であって、本実施例の割断方法に
より得ようとする半導体レーザの共振端面と平行な面と
なっている。ついで。

あり溝（社）・・・が形成されたウェーハａ（９を、あ
り溝０ツ・・・と位置決め板ＱｌＯ長手方向とが直交す
るように。

位置決め板０８１に当て、テーブル（３）上に載置する
。

ついで、Ｘ方向とあり溝（２２・・・の長手方向とが一
致するように２視野顕微鏡■を用いてＸ−Ｙ−θテーブ
ル（５）を微調整する。すなわち、任意に選択した１個
のあり溝Ｃ渇の中心線が、第１及び第２の対物レンズ系
（２０ａ）、　（２０ｂ）の光軸と交わるように、Ｘ−
Ｙ−θテーブル（５）をＸ、　Ｙ、θ方向に微動させる
。

さらに、Ｘテーブル（２）をＸ方向に動かして１割断工
具（８）をあり溝（２壜の底面（２１）の一端部にあて
、３〜１０μｍ切込み微小襞間させ、いったんＸテーブ
ル（２）の移動を停止する。このときの割断工具（８）
の刃部ＯＩのウェーハＯｅへの接触、つまり刃部００に
よるウェーハ負６）の切込みの検出は、接触音検知器ａ
７）により行う。さらに１割断工具（８）に対してＸテ
ーブル（２）を動かす。すると、ウェーハ（１１１９は
、あり溝（２）の底面（２１）にある割断予定線配設方
向（１囚に沿って二つの部分に割断される。しかして、
変位測定器（４）を見ながら、同様の割断操作を繰返し
半分、半分と部分し、最終的に幅０．２５ｍｍのＧａＡ
ｓ棒状単結晶体を作製する。以下、上述の割断操作を繰
返すことに逐次、ＧａＡｓ棒状単結晶体を得ることがで
きる。

このように本実施例は、あり溝（２訃・・に沿って骨間
を行わせるようにしているので、選択エツチングによる
あり溝（２の・・・の伸長方向と骨間方向との間に角度
差が存在していてもあり溝Ｑつ・・・の各底面（２Ｉ）
・・・内に伸開予定線が存在する限り（あり溝（２鼾・
・の伸長方向と伸開方向との角度差は、±３３度まで許
容される。）１割断き裂があり溝（２り・・・の斜゛面
を上るようなことはない。したがって、割断された左右
両側結晶体間に剛性の不均衡が発生することはない。し
たがって、割断面が剛性が弱い方向へ曲ってしまうこと
により、損傷が生じることを防止して、欠陥のない美麗
な骨間面（共振端面）を得ることができる。しかも、溝
幅を広く取れるので、割断工具（８）の切込みが容易と
なる。したがって。

共振端面の品質が向上し１歩留が向上する。さらに、上
記実施例においては、割断工具（８）のダイヤモンド製
刃部００）の先端角θを５５〜７５度（第８図範囲人）
としたので、骨間に際して良好な切れ味を示すとともに
、美麗な骨間面が再現性よく得られる。しかも、工具寿
命が長くなり、採算上、極めて有利となる。ちなみに、
第８図は、前記傾斜角αが５度のときの、先端角θと寿
命までのＧａＡｓ単結晶ウェーハの割断回数を示してい
る。この図が示すように、先端角θが５５度以下の場合
は、工具寿命が著減することがわかる。逆に、先端角θ
が７５度以上である場合は、切れ味が鈍化することが実
験的に確認された。また、上記実施例においては５割断
工具（８）とＧａＡ、ｓウェーハ（′ＩＱとの最初の切
込み時点を接触音検知器（１７）を用いて検出している
ので、共振端面に欠陥を生じることがなくなる。

なお、上記実施例における割断対象はＧａＡｓであるが
１選択エツチングにより形成したあり溝を利用して割断
するノテあれば、ＧａＰ、　ＩｎＳｂ、　Ｚｎ８．　Ｃ
ｄＷＯ４等にも本発明を適用することができる。この場
合でも、前記割断工具（８）の先端角θは、５５〜７５
度が好ましい。さらにまた、選択エツチング液を使用し
なくとも、例えば反応性イオンエツチング（Ｒｅａｃｔ
ｉｖｅ　Ｉｏｎ　Ｂｔｃｈｉｎｙ　）などの方法で璧開
面とウェーハ主面との交線方向に溝底が比較的平坦な溝
を形成して１割断してもよい。さらに、平坦な底面を有
する溝は、ウェーハ（２）の端部にのみ形成して割断し
てもよい。さらに、上記実施例における棒状単結晶体製
造装置は１選択エツチングによりあり溝が形成された単
結晶ウェーハの割断に用いているが、特に選択エツチン
グされていない単結晶ウェーハの割断にも利用できるこ
とはもちろんである。

〔発明の効果〕

本発明は１割断方向に沿って選択エツチングによりあり
溝を形成し、このあり溝を利用して割断を行うようにし
ているので、あり溝の伸長方向と伸開方向との間に角度
差が存在していても、あり溝の底面内に骨間面が存在す
る限り、割断面の跡つまりき製線が溝の斜面を上るよう
なことはない。

したがって、欠陥のない美麗な骨間面を得ることができ
る。しかも、溝幅を広くとれるので、刃物の切込みが容
易となる。さらに１本発明は、割断工具の刃部をダイヤ
モンドにより形成し、さらに先端角θを５５〜７５度に
設定しているので１割断作業を能率的かつ再現性をもっ
て行うことができるとともに、工具寿命も長くすること
ができる。また、本発明の棒状単結晶体製造装置は、割
断工具と単結晶ウェーハとの最初の切込み時点が検出可
能であるので、割断面の損傷を生じることがなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の棒状単結晶体製造装置の要
部斜視図、第２図は第１図の割断工具の要部正面図、第
３図は第２図のＸ−Ｘ線に沿った矢視断面図、第４図は
割断工具の傾斜角を示す図、第５図は本発明の一実施例
の棒状単結晶体製造方法におけるあり溝形成方向を示す
斜視図、第６図はあり溝及び７字溝の配向関係を示す要
部拡大斜視図、第７図は選択エツチングにより形成され
た複数のあり溝を示す斜視図、第８図は割断工具の先端
角と寿命までの割断回数との関係を示すグラフである。（４）：変位測定器、　（５）：　Ｘ−Ｙ−θテーブル
。（８）二割断工具、　（１１Ｃ）　：稜線（刃先）。ａ■：割断予定線（配設方向）。（ＩＱ二ウェーハ（単結晶−）。面：接触音検知器、　翰：２視野顕微鏡。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）単結晶ウェーハの骨間を生じさせる割断予定線に
沿って選択エツチングを行い底面がほぼ平坦なあり溝を
形成させる方法と、上記溝の底面に先端角が５５度乃至
７５度の横断面Ｖ字状のダイヤモンド製割断工具を当接
させこの割断工具を上記単結晶ウェーハに対して上記割
断予定線に沿って相対的に移動させ上記単結晶ウェーハ
を割断する方法とを具備することを特徴とする棒状単結
晶体製造方法。れたテーブルと、上記テーブル上に配設され上記テーブ
ルに載置された単結晶ウェーハの割断予定線配設方向を
指定する２視野顕微鏡と、上記２視野顕微鏡により指定
された割断予定線配役方向に直交する方向の上記テーブ
ルの変位量を検出する記２視野顕微鏡により指定された
割断予定線配役方向と一致する位置に配設されかつ先端
角が５５度乃至７５度の横断面７字状のダイヤモンド製
割断工具と、との割断工具と上記単結晶ウェーハとの接
触を検知する接触音検知器とを具備することを特徴とす
る棒状単結晶体製造装置。