KR102155917B1 - 광 디바이스 - Google Patents

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고타 후카야
나오토시 기리하라
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

본 발명은 광의 취출 효율을 높일 수 있는 광 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 광 디바이스(1)는, 기판(21)과, 기판의 표면에 형성된 발광층(22)을 구비하고 있다. 기판은, 사각형의 표면(21a)과, 표면과 평행하며 동등 형상의 사각형의 이면(21b)과, 표면 및 이면을 연결하는 4개의 측면(21c)을 갖고 있다. 각 측면에는, 외측으로 돌기된 복수의 볼록부(26)가, 기판의 표면의 변의 연장 방향으로 나란히 형성되어 있다. 각 볼록부에는, 기판의 두께 방향으로 요철이 교대로 형성되어 있다.

Description

광 디바이스{OPTICAL DEVICE}
본 발명은 기판의 표면에 발광층이 형성된 광 디바이스에 관한 것이다.
레이저 다이오드(LD)나 발광 다이오드(LED) 등의 광 디바이스의 제조 프로세스에서는, 사파이어나 SiC 등으로 이루어지는 결정 성장용 기판의 상면에, 예컨대 에피택셜 성장에 의해 발광층(에피택셜층)을 적층함으로써, 복수의 광 디바이스를 형성하기 위한 광 디바이스 웨이퍼가 제조된다. LD, LED 등의 광 디바이스는, 광 디바이스 웨이퍼의 표면에 있어서, 격자형을 이루는 분할 예정 라인에 의해 구획된 각 영역에 형성되며, 이러한 분할 예정 라인을 따라 광 디바이스 웨이퍼를 분할하여 개편화(個片化)함으로써, 개개의 광 디바이스가 제조된다.
종래, 광 디바이스 웨이퍼를 분할 예정 라인을 따라 분할하는 방법으로서, 특허문헌 1 및 2에 기재된 방법이 알려져 있다. 특허문헌 1에 기재된 분할 방법에서는, 먼저, 분할 예정 라인을 따라 웨이퍼에 대해 흡수성을 갖는 파장의 펄스 레이저 빔을 조사하여 레이저 가공홈을 형성한다. 그 후, 웨이퍼에 외력을 부여함으로써 레이저 가공홈을 분할 기점으로 광 디바이스 웨이퍼를 할단(割斷)하고 있다.
특허문헌 2에 기재된 분할 방법은, 광 디바이스의 휘도 향상을 위해서, 광 디바이스 웨이퍼에 대해 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 빔을 웨이퍼의 내부에 집광점을 맞춰 조사하여 내부에 분할 예정 라인을 따른 개질층을 형성하고 있다. 그리고, 개질층에 의해 강도가 저하된 분할 예정 라인에 외력을 부여함으로써, 광 디바이스 웨이퍼를 분할하고 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 평성 제10-305420호 공보 [특허문헌 2] 일본 특허 공개 제2008-006492호 공보
특허문헌 1, 2의 광 디바이스 웨이퍼의 분할 방법에서는, 레이저 빔을 광 디바이스 웨이퍼의 표면에 대해 대략 수직으로 입사하여, 레이저 가공홈 또는 개질층을 분할 기점으로 광 디바이스 웨이퍼를 개개의 광 디바이스로 분할하고 있다. 이러한 광 디바이스의 측면은, 표면에 형성된 발광층에 대해 대략 수직이 되어, 광 디바이스는 직육면체 형상으로 형성된다. 따라서, 광 디바이스의 발광층으로부터 출사한 광에 있어서, 측면으로의 입사각이 임계 각도보다 커지는 광의 비율이 높아진다. 이 때문에, 측면에서 전반사하는 광의 비율이 높아지고, 전반사를 반복하는 동안에 최종적으로 광 디바이스의 내부에서 소광(消光)되어 버리는 비율도 높아진다. 이 결과, 광 디바이스에 있어서의 광의 취출 효율이 저하되고, 휘도도 저하된다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 광의 취출 효율을 향상시킬 수 있는 광 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 광 디바이스는, 기판과, 기판의 표면에 형성된 발광층을 포함하는 광 디바이스로서, 기판은 사각형의 표면과, 표면과 평행한 사각형의 이면과, 표면 및 이면을 연결하는 4개의 측면을 가지며, 각 측면에는, 외측으로 돌기된 복수의 볼록부가, 표면의 변의 연장 방향으로 나란히 형성되고, 각 볼록부에는, 기판의 두께 방향으로 요철이 교대로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 기판의 각 측면에 복수의 볼록부를 형성하고, 볼록부에는 기판의 두께 방향으로 요철을 교대로 형성하였기 때문에, 측면에 입사한 광 중, 임계 각도 이하로 측면에 입사하는 광의 비율을 많게 할 수 있다. 이에 의해, 전반사하여 발광층으로 되돌아가는 광의 비율을 낮게 억제하여, 측면으로부터 나오는 광의 비율을 많게 할 수 있어, 광의 취출 효율의 향상을 도모할 수 있다.
본 발명에 의하면, 광의 취출 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 실시형태에 따른 광 디바이스의 구성예를 모식적으로 도시한 사시도이다.
도 2a는 도 1의 A-A 절단면의 모식도이고, 도 2b는 광 디바이스를 모식적으로 나타낸 정면도이다.
도 3은 본 실시형태에 따른 광 디바이스에 있어서의 광이 방출되는 모습을 도시한 모식적 단면도이다.
도 4는 비교 구조에 따른 광 디바이스에 있어서의 광이 방출되는 모습을 도시한 모식적 단면도이다.
도 5a는 본 실시형태에 따른 레이저 가공 장치의 사시도이고, 도 5b는 레이저 가공 장치에 있어서의 레이저 광선 조사의 설명도이다.
도 6은 접착 공정의 설명도이다.
도 7은 개질층 형성 공정의 설명도이며, 도 7a는 개질층 형성 전의 설명도, 도 7b는 레이저 광선의 집광점의 설명도, 도 7c는 개질층이 형성된 분할 예정 라인을 위에서 본 설명도, 도 7d는 개질층 형성 후의 설명도이다.
도 8a는 광 디바이스 웨이퍼의 개략 사시도이고, 도 8b 및 도 8c는 도 8a의 B-B 절단면의 모식도이다.
도 9는 개질층 형성 공정의 설명용 사시도이다.
도 10은 분할 공정의 설명도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 실시형태에 따른 광 디바이스에 대해 설명한다. 도 1은 본 실시형태에 따른 광 디바이스의 구성예를 모식적으로 도시한 사시도이다. 도 2a는 도 1의 A-A 절단면의 모식도이고, 도 2b는 광 디바이스를 모식적으로 나타낸 정면도이다. 도 3은 광 디바이스의 광의 방출 상태의 설명용 단면 모식도이다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 광 디바이스(1)는, 기판(21)과, 기판(21)의 표면(21a)에 형성된 발광층(22)을 포함하여 구성되어 있다. 바람직하게는, 기판(21)은 투명하다. 기판(21)은, 결정 성장용 기판으로서 사파이어 기판(Al2O3 기판), 질화갈륨 기판(GaN 기판), 실리콘 카바이드 기판(SiC 기판), 산화갈륨 기판(Ga2O3 기판)을 이용하여 형성된 것을 예시할 수 있다. 도 3에 도시한 바와 같이, 광 디바이스(1)는, 베이스(11) 상에 와이어 본딩 실장, 또는 플립칩 실장된다.
발광층(22)은, 기판(21)의 표면(21a)에 전자가 다수 캐리어가 되는 n형 반도체층(예컨대, n형 GaN층), 반도체층(예컨대, InGaN층), 정공이 다수 캐리어가 되는 p형 반도체층(예컨대, p형 GaN층)을 순서대로 에피택셜 성장시킴으로써 형성된다. 그리고, n형 반도체층과 p형 반도체층의 각각에 외부 취출용의 2개의 전극(도시하지 않음)이 형성되고, 2개의 전극에 대해 외부 전원으로부터의 전압이 인가됨으로써 발광층(22)으로부터 광이 방출된다.
도 1 및 도 2로 되돌아가서, 기판(21)의 표면(21a) 및 이면(21b)은, 평면에서 보아 대략 동일한 사각형 형상을 이루며, 상호 평행하게 되도록 형성되어 있다. 기판(21)은, 표면(21a) 및 이면(21b)의 각 4변을 연결하는 4개의 측면(21c)을 구비하고 있다.
각 측면(21c)에는, 외측으로 돌기된 복수의 볼록부(26)가 표면(21a)의 4변의 연장 방향으로 나란히 형성되어 있다. 이에 의해, 도 2a에 도시한 바와 같이, 기판(21)을 표면(21a)과 평행한 면(도 1의 A-A 절단면)으로 절단하여 본 경우의 각 측면(21c)의 단면 형상은, 파형 형상으로 형성된다. 도 1 및 도 2b에 도시한 바와 같이, 측면(21c)에 형성된 각 볼록부(26)에 있어서는, 기판(21)의 두께 방향(상하 방향)으로 요철이 교대로 형성된 형상을 이룬다. 따라서, 기판(21)을 정면에서 본 경우의 좌우 양측에 위치하는 볼록부(26)의 형상은, 교대로 형성된 요철에 의해 파형 형상으로 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 상하 방향으로 형성된 요철의 피치 간격에 비해, 볼록부(26)의 배열 방향[표면(21a)의 4변의 연장 방향]의 요철의 피치 간격을 작게 형성하고 있으나, 이것을 동일하게 하거나, 크게 형성해도 좋다. 한편, 상기한 각각의 파형 형상은, 도시한 바와 같이, 완만히 만곡된 형상에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 볼록부(26)나, 볼록부(26)에 형성된 요철의 볼록 부분의 단면 형상이, 사다리꼴 형상(등변 사다리꼴 형상)으로 융기하거나, 삼각형 형상으로 뾰족해도 좋다.
다음으로, 본 실시형태에 따른 광 디바이스(1)에 의한 휘도 개선 효과에 대해, 도 3 및 도 4를 참조하면서 설명한다. 도 4는 실시형태와 비교하기 위한 비교 구조에 따른 광 디바이스로부터 광이 방출되는 모습을 도시한 단면 모식도이다. 비교 구조에 따른 광 디바이스(3)는, 실시형태에 따른 광 디바이스(1)에 대해, 기판의 측면의 형상이 다른 점을 제외하고 공통된 구성을 구비한다. 즉, 비교 구조에 따른 광 디바이스(3)는, 표면(31a) 및 이면(31b)이 대략 동일한 사각형 형상을 이루는 기판(31)과, 기판(31)의 표면(31a)에 형성된 발광층(32)으로 이루어지며, 베이스(33) 상에 실장된다. 그리고, 기판(31)의 4개의 측면(31c)은, 표면(31a) 및 이면(31b)에 수직이 되는 평면 형상으로 형성되어 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 광 디바이스(1)에 있어서, 발광층(22)에서 발생한 광은, 주로, 표면(22a) 및 이면(22b)으로부터 방출된다. 발광층(22)의 표면(22a)으로부터 방출된 광[예컨대, 광로(A1)]은, 렌즈 부재(도시하지 않음) 등을 통해 외부로 취출된다. 한편, 예컨대, 발광층(22)의 이면(22b)으로부터 출사되어 광로(A2)를 전파하는 광은, 기판(21)의 측면(21c)과 공기층의 계면에 대해, 입사각(θ1)으로 입사한다. 여기서, 측면(21c)의 볼록부(26)에는 기판(21)의 두께 방향으로 요철이 교대로 형성되기 때문에, 볼록부(26)에 있어서 광로(A2)가 입사하는 면이 수직면보다 발광층(22)측을 향하도록 경사진다. 이에 의해, 광로(A2)를 전파하는 광의 입사각(θ1)이 작아져 기판(21)의 임계 각도 이하가 된다. 따라서, 광로(A2)를 전파하는 광은, 일부가 공기층측으로 투과하여 방출되고[광로(A3)], 나머지가 반사된다[광로(A4)].
광로(A3)를 전파하는 광은, 공기층측으로 투과되고 나서 베이스(11)의 표면에서 반사되어, 외부로 취출된다. 광로(A4)를 전파하는 광은, 입사각(θ1)이 상기한 바와 같이 작아지기 때문에, 기판(21)을 투과하는 진행 방향이 도 2 중 가로 방향에 가까워지게 되고, 반대측(도 3 중 우측)의 측면(21c)에 입사하여 공기층측으로 방출된다.
이에 대해, 도 4에 도시한 바와 같이, 비교 구조에 따른 광 디바이스(3)의 광로(B1, B2)는, 실시형태에 따른 광 디바이스(1)의 광로(A1, A2)와 동일해진다. 그러나, 기판(31)의 측면(31c)이 표면(31a) 및 이면(31b)에 수직인 평면이 되기 때문에, 측면(31c)과 공기층의 계면에 대한 광로(B2)의 입사각(θ2)은, 실시형태의 입사각(θ1)보다 커진다. 따라서, 광로(B2)를 전파하는 광의 입사각(θ2)이 기판(21)의 임계 각도보다 커지고, 측면(31c)과 공기층의 계면에서 전반사된다[광로(B3)]. 광로(B3)를 전파하는 광은, 베이스(33)의 표면에서 반사된다[광로(B4)]. 광로(B4)를 전파하는 광의 진행 방향은, 광로(A4)를 전파하는 광에 비해, 도 4 중 세로 방향에 가까워지게 되고, 기판(31)을 투과하고 나서 발광층(32)에 입사하여 흡수되어, 외부로 취출할 수 없게 된다.
이상과 같이, 본 실시형태의 광 디바이스(1)에 의하면, 기판(21)의 측면(21c)에 복수의 볼록부(26)를 형성하고, 각 볼록부(26)에 요철을 교대로 형성하였기 때문에, 발광층(22)으로부터 출사하여 광로(A2)와 동일하게 전파하는 광을, 광로(A3, A4)와 동일하게 하여 외부로 취출할 수 있다. 따라서, 광로(A2)와 동일하게 전파하는 광은, 비교 구조의 광로(B2)와 동일하게 전파하는 광에 비해, 측면(21c)에서 전반사하는 광의 비율을 저감할 수 있다. 이에 의해, 기판(21)의 내부에서 반사를 반복하여 발광층(22)으로 되돌아가는 광의 비율을 적게 하여, 기판(21)으로부터 나오는 광의 비율을 많게 할 수 있고, 광의 취출 효율을 높여, 휘도의 향상을 도모할 수 있다.
계속해서, 본 발명의 실시형태에 따른 광 디바이스의 가공 방법에 대해 설명한다. 본 실시형태에 따른 광 디바이스의 가공 방법은, 접착 공정, 레이저 가공 장치에 의한 개질층 형성 공정, 분할 장치에 의한 분할 공정을 거쳐 실시된다. 접착 공정에서는, 발광층이 형성된 광 디바이스 웨이퍼의 표면에 점착 시트가 접착된다. 개질층 형성 공정에서는, 광 디바이스 웨이퍼의 내부에 분할 예정 라인을 따른 개질층이 형성된다. 분할 공정에서는, 개질층이 분할 기점이 되어 개개의 광 디바이스로 분할된다. 이하, 본 실시형태에 따른 가공 방법의 상세에 대해 설명한다.
도 5를 참조하여, 광 디바이스 웨이퍼의 내부에 개질층을 형성하는 레이저 가공 장치에 대해 설명한다. 도 5a는 본 실시형태에 따른 레이저 가공 장치의 사시도이고, 도 5b는 레이저 가공 장치에 있어서의 레이저 광선 조사의 설명도이다. 한편, 본 실시형태에 따른 레이저 가공 장치는, 도 5a에 도시한 구성에 한정되지 않는다. 레이저 가공 장치는, 광 디바이스 웨이퍼에 대해 개질층을 형성 가능하면, 어떠한 구성이어도 좋다.
도 5a에 도시한 바와 같이, 레이저 가공 장치(100)는, 레이저 광선을 조사하는 레이저 가공 유닛(102)과 광 디바이스 웨이퍼(W)를 유지한 척 테이블(유지 수단)(103)을 상대 이동시켜, 광 디바이스 웨이퍼(W)를 가공하도록 구성되어 있다.
레이저 가공 장치(100)는, 직육면체 형상의 기판(101)을 갖고 있다. 기판(101)의 상면에는, 척 테이블(103)을 X축 방향으로 가공 이송하며, Y축 방향으로 인덱싱 이송하는 척 테이블 이동 기구(104)가 설치되어 있다. 척 테이블 이동 기구(104)의 후방에는, 수직벽부(111)가 세워져 설치되어 있다. 수직벽부(111)의 앞면으로부터는 아암부(112)가 돌출되어 있고, 아암부(112)에는 척 테이블(103)에 대향하도록 레이저 가공 유닛(102)이 지지되어 있다.
척 테이블 이동 기구(104)는, 기판(101)의 상면에 배치된 X축 방향에 평행한 한 쌍의 가이드 레일(115)과, 한 쌍의 가이드 레일(115)에 슬라이드 가능하게 설치된 모터 구동의 X축 테이블(116)을 갖고 있다. 또한, 척 테이블 이동 기구(104)는, X축 테이블(116) 상면에 배치된 Y축 방향에 평행한 한 쌍의 가이드 레일(117)과, 한 쌍의 가이드 레일(117)에 슬라이드 가능하게 설치된 모터 구동의 Y축 테이블(118)을 갖고 있다.
Y축 테이블(118)의 상부에는, 척 테이블(103)이 설치되어 있다. 한편, X축 테이블(116), Y축 테이블(118)의 배면측에는, 각각 도시하지 않은 너트부가 형성되고, 이들 너트부에 볼나사(121, 122)가 나사 결합되어 있다. 그리고, 볼나사(121, 122)의 일단부에 연결된 구동 모터(123, 124)가 회전 구동됨으로써, 척 테이블(103)이 가이드 레일(115, 117)을 따라 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동된다.
척 테이블(103)은, 원판 형상으로 형성되어 있고, θ테이블(125)을 통해 Y축 테이블(118)의 상면에 회전 가능하게 설치되어 있다. 척 테이블(103)의 상면에는, 다공성 세라믹스재에 의해 흡착면이 형성되어 있다. 척 테이블(103)의 주위에는, 한 쌍의 지지 아암을 통해 4개의 클램프부(126)가 설치되어 있다. 4개의 클램프부(126)가 에어 액추에이터(도시하지 않음)에 의해 구동됨으로써, 광 디바이스 웨이퍼(W)의 주위의 링 프레임(F)이 사방으로부터 협지(挾持) 고정된다.
레이저 가공 유닛(102)은, 아암부(112)의 선단에 설치된 가공 헤드(127)를 갖고 있다. 아암부(112) 및 가공 헤드(127) 내에는, 레이저 가공 유닛(102)의 광학계가 설치되어 있다. 가공 헤드(127)에서는, 도시하지 않은 발진기로부터 발진된 레이저 광선을 예컨대 도시하지 않은 복굴절성 결정에 의해 상광(常光; LB1)과 이상광(異常光; LB2)(도 5b 참조)의 2개의 레이저 광선으로 분리한다. 그리고, 분리한 상광(LB1) 및 이상광(LB2) 각각을 도시하지 않은 집광 렌즈에 의해 집광하여, 척 테이블(103) 상에 유지된 광 디바이스 웨이퍼(W)를 레이저 가공한다. 이 경우, 상광(LB1) 및 이상광(LB2)의 레이저 광선은, 광 디바이스 웨이퍼(W)에 대해 투과성을 갖는 파장이며, 광학계에 있어서 광 디바이스 웨이퍼(W)의 내부에 집광하도록 조정된다. 한편, 상광(LB1) 및 이상광(LB2)으로 분리하는 분리 수단에 대해서는, 일본 특허 공개 제2007-000931호 공보에 개시된 장치의 대응 부분을 적용할 수 있다.
이러한 레이저 광선의 조사에 의해 광 디바이스 웨이퍼(W)의 내부에 분할 기점이 되는 개질층(R)(도 7d, 도 8b 참조)이 형성된다. 개질층(R)은, 레이저 광선의 조사에 의해 광 디바이스 웨이퍼(W)의 내부의 밀도, 굴절률, 기계적 강도나 그 외의 물리적 특성이 주위와 상이한 상태가 되어, 주위보다 강도가 저하되는 영역을 말한다. 개질층(R)은, 예컨대, 용융 재고화 영역, 크랙 영역, 절연 파괴 영역, 굴절률 변화 영역이며, 이들이 혼재한 영역이어도 좋다.
광 디바이스 웨이퍼(W)는, 대략 원판 형상으로 형성되어 있다. 광 디바이스 웨이퍼(W)는, 기판(W1)과, 기판(W1)의 표면에 형성된 발광층(W2)을 포함하여 구성된다. 광 디바이스 웨이퍼(W)는, 복수의 교차하는 분할 예정 라인(ST)에 의해 복수의 영역으로 구획되고, 이 구획된 각 영역에 각각 광 디바이스(1)가 형성되어 있다(도 6 및 도 8a 참조). 또한, 도 5a에 있어서, 광 디바이스 웨이퍼(W)는, 발광층(W2)이 형성된 표면을 하향으로 하여, 환형의 링 프레임(F)에 덮인 점착 시트(S)에 접착되어 있다.
도 6 내지 도 10을 참조하여, 본 실시형태에 따른 광 디바이스 웨이퍼의 가공 방법의 흐름에 대해 설명한다. 한편, 하기의 각 공정은, 어디까지나 일례에 불과하며, 이 구성에 한정되는 것은 아니다.
먼저, 도 6에 도시한 접착 공정이 실시된다. 접착 공정에서는, 먼저, 프레임(F)의 내측에 광 디바이스 웨이퍼(W)가 발광층(W2)측이 되는 표면을 상향으로 한 상태로 배치된다. 그 후, 광 디바이스 웨이퍼(W)의 표면(상면)과 프레임(F)의 상면이 점착 시트(S)에 의해 일체로 접착되고, 점착 시트(S)를 통해 프레임(F)에 광 디바이스 웨이퍼(W)가 장착된다.
접착 공정이 실시된 후, 도 7a 내지 도 7d에 도시한 개질층 형성 공정이 실시된다. 도 7a는 개질층 형성 전의 설명도, 도 7b는 레이저 광선의 집광점의 설명도, 도 7c는 개질층이 형성된 분할 예정 라인을 위에서 본 설명도, 도 7d는 개질층 형성 후의 설명도이다. 개질층 형성 공정에서는, 도 7a에 도시한 바와 같이, 광 디바이스 웨이퍼(W)의 점착 시트(S)측이 척 테이블(103)에 의해 유지되고, 프레임(F)이 클램프부(126)에 유지된다. 계속해서, 광 디바이스 웨이퍼(W)에 있어서의 소정의 분할 예정 라인(ST)을 가공 헤드(127) 바로 아래에 위치시킨다. 그리고, 가공 헤드(127)로부터 조사되는 레이저 광선의 상광(LB1)의 집광점(Pa) 및 이상광(LB2)의 집광점(Pb)을 광 디바이스 웨이퍼(W)의 내부에 위치시킨다(도 5b 참조). 한편, 가공 헤드(127)로부터 조사되는 레이저 광선의 상광(LB1)의 집광점(Pa) 및 이상광(LB2)의 집광점(Pb)은, 도 7b에 도시한 바와 같이, X축 방향으로 간격(Xa), Y축 방향으로 간격(Yb)을 가지고 위치시킨다.
다음으로, 가공 헤드(127)로부터, 광 디바이스 웨이퍼(W)에 대해 투과성을 갖는 파장이 되는 레이저 광선의 상광(LB1)과 이상광(LB2)이 조사된다. 이 조사를 행하면서, 광 디바이스 웨이퍼(W)가 X축 방향으로 이동됨으로써, 도 7c에 도시한 바와 같이, 광 디바이스 웨이퍼(W)의 내부에 분할 예정 라인(ST)을 따른 개질층(R)이 형성된다. 개질층(R)에서는, 레이저 광선의 상광(LB1)에 의한 개질부(Ra)와, 이상광(LB2)에 의한 개질부(Rb)가 X축 방향으로 Xa, Y축 방향으로 Yb의 간격을 두고, 또한, 레이저 광선의 파장에 기초하는 펄스 피치(P)마다 X축 방향으로 나란히 복수 형성된다.
도 8a는 광 디바이스 웨이퍼의 개략 사시도이고, 도 8b 및 도 8c는 도 8a의 B-B 절단면의 모식도이다. 도 9는 개질층 형성 공정의 설명용 사시도이다. 도 7d, 도 8b 및 도 9에 도시한 바와 같이, 상기와 같은 레이저 광선에 의한 개질층(R)의 형성은, 상하 위치를 바꾸어 복수 회 반복해서 행해진다. 최초의 개질층(R1)은, 도 9에 있어서의 상하 방향(Z축 방향)의 형성 위치가, 광 디바이스 웨이퍼(W)의 이면(Wa)(상면)으로부터 디포커스량(DF1)만큼, 표면 방향(하방향)이 되는 위치에 설정된다. 이러한 상하 위치로 모든 분할 예정 라인(ST)을 따라 개질부(Ra, Rb)로 이루어지는 개질층(R1)을 형성한 후, 2회째의 개질층(R2)의 형성을 행하기 위해서, 디포커스량(DF1)보다 작은 디포커스량(DF2)이 설정된다. 그리고, 레이저 광선의 조사에 의해 2회째의 개질층(R2)의 형성이 행해지고, 그 형성 위치는, 최초의 개질층(R1)의 이면측(상측)에 인접하는 위치이며, 분할 예정 라인(ST)의 폭 방향(Y축 방향)으로 인덱스(In)만큼, 이격시킨 위치에 설정된다. 3회째 이후의 개질층[R(R3, R4)]의 형성에서는, 그 직전의 개질층[R(R2, R3)]의 형성에 대해, 디포커스량을 작게 설정하면서, 분할 예정 라인(ST)의 폭 방향의 반대측으로 인덱스(In)만큼 이격시켜 레이저 광선이 조사된다. 이에 의해, 광 디바이스 웨이퍼(W)의 표면측(하면측)으로부터 이면측(상면측)에 걸쳐 복수의 개질층(R)(본 실시형태에서는, R1∼R4의 4층)이 형성되고, 상하 방향으로 인접하는 개질층(R)끼리 분할 예정 라인(ST)의 폭 방향으로 엇갈리게 형성된다. 이렇게 해서, 광 디바이스 웨이퍼(W)의 내부에 분할 예정 라인(ST)을 따른 분할 기점이 형성된다.
개질층 형성 공정 후, 도 10에 도시한 바와 같이, 분할 공정이 실시된다. 분할 공정에서는, 브레이킹 장치(도시하지 않음)의 한 쌍의 지지대(35)에 광 디바이스 웨이퍼(W)의 기판(W1)측을 아래로 향하게 한 상태로 배치되고, 광 디바이스 웨이퍼(W) 주위의 프레임(F)이 환형 테이블(36)에 배치된다. 환형 테이블(36)에 배치된 프레임(F)은, 환형 테이블(36)의 사방에 설치한 클램프부(37)에 의해 유지된다. 한 쌍의 지지대(35)는, 일방향(지면에 수직 방향)으로 연장되어 있고, 한 쌍의 지지대(35) 사이에는, 촬상 수단(38)이 배치되어 있다. 이 촬상 수단(38)에 의해, 한 쌍의 지지대(35) 사이로부터 광 디바이스 웨이퍼(W)의 이면(하면)이 촬상된다.
광 디바이스 웨이퍼(W)를 사이에 둔 한 쌍의 지지대(35)의 상방에는, 광 디바이스 웨이퍼(W)를 상방으로부터 압박하는 압박날(39)이 설치되어 있다. 압박날(39)은, 일방향(지면에 수직 방향)으로 연장되어 있으며, 도시하지 않은 압박 기구에 의해 상하 이동된다. 촬상 수단(38)에 의해 웨이퍼(W)의 이면이 촬상되면, 촬상 화상에 기초하여 한 쌍의 지지대(35) 사이이며 또한 압박날(39) 바로 아래에 분할 예정 라인(ST)이 위치하게 된다. 그리고, 압박날(39)이 하강됨으로써, 점착 시트(S)를 통해 압박날(39)이 광 디바이스 웨이퍼(W)에 눌려져 외력이 부여되고, 개질층(R)을 분할 기점으로 하여 광 디바이스 웨이퍼(W)가 분할된다. 이때, 압박날(39)이 눌려진 분할 예정 라인(ST)에서는, 분할 예정 라인(ST)의 폭 방향으로 엇갈리게 형성되어 광 디바이스 웨이퍼(W)의 두께 방향으로 인접하는 개질층(R) 사이에 균열(K)(도 8c 참조)이 형성된다. 이 균열(K)에 의해, 분할 예정 라인(ST)에서는, 도 1 및 도 2에 도시한 측면(21c)의 형상, 즉, 복수의 볼록부(26)가 나란히 형성되고, 각 볼록부(26)에 요철이 교대로 형성된 형상으로 표면으로부터 이면에 걸쳐 분할된다. 이때, 개질층(R)은, 분할 예정 라인(ST)을 사이에 두는 한쪽의 광 디바이스(1)의 볼록부(26)와, 다른쪽의 광 디바이스(1)의 볼록부(26)의 양방을 형성하게 된다(도 8c 참조). 광 디바이스 웨이퍼(W)는, 모든 분할 예정 라인(ST)에 압박날(39)이 눌려짐으로써 개개의 광 디바이스(1)로 분할된다.
한편, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 개질층 형성 공정에서의 레이저 가공 조건으로서는, 이하의 실시예 1∼3을 예시할 수 있다. 하기의 표 1에 실시예 1, 표 2에 실시예 2, 표 3에 실시예 3의 가공 조건을 나타낸다. 한편, 모든 실시예에 있어서, 개질층(R)의 형성 횟수: 4회, 가공 이송 속도: 600 ㎜/s, 피치(P)[하나의 볼록부(26)의 폭]: 3 ㎛로 하고, 광 디바이스의 평면 사이즈: 0.65 ㎜×0.65 ㎜의 조건으로 가공하였다.
Figure 112015019685852-pat00001
Figure 112015019685852-pat00002
Figure 112015019685852-pat00003
상기 실시예 1∼3의 조건의 광 디바이스는, 방사되는 모든 광의 강도(파워)의 합계값을 측정(전체 방사속 측정)한 결과, 상기 비교 구조와 마찬가지로 기판의 측면을 평면 형상으로 형성한 광 디바이스에 비해, 휘도가 1%∼2% 향상되었다.
이상과 같이, 본 실시형태에 따른 가공 방법에 의하면, 광 디바이스 웨이퍼(W)의 두께가 얇아져도, 기판(21)의 각 측면(21c)에 복수의 볼록부(26)를 형성하고, 광 디바이스 웨이퍼(W)의 두께 방향에 있어서 각 볼록부(26)에 요철을 교대로 형성할 수 있다. 또한, 개질층 형성 공정에 있어서, 광 디바이스 웨이퍼(W)의 두께 방향으로 인접하는 개질층(R)을 엇갈리게 형성하였기 때문에, 분할 공정에서는 광 디바이스 웨이퍼(W)에 외력을 부여하는 것만으로, 전술한 형상으로 분할할 수 있다. 이에 의해, 상기한 각 공정이 복잡해지거나, 공정 시간이 길어지는 것을 억제하여 효율적으로 광 디바이스(1)를 제조할 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 여러 가지로 변경하여 실시하는 것이 가능하다. 상기 실시형태에 있어서, 첨부 도면에 도시되어 있는 크기나 형상 등에 대해서는, 이것에 한정되지 않고, 본 발명의 효과를 발휘하는 범위 내에서 적절히 변경하는 것이 가능하다. 그 외, 본 발명의 목적의 범위를 일탈하지 않는 한에 있어서 적절히 변경하여 실시하는 것이 가능하다.
예컨대, 상기 실시형태에서는, 브레이킹 장치에 의해 분할 공정을 행하였으나, 이것에 한정되는 것은 아니며, 광 디바이스 웨이퍼(W)를 분할 예정 라인(ST)을 따라 개개의 광 디바이스(1)로 분할 가능하면 된다.
또한, 상기한 실시형태에서는, 상기 각 공정은 각각의 장치로 실시되어도 좋고, 동일한 장치로 실시되어도 좋다.
본 발명은 기판의 표면에 발광층이 형성된 광 디바이스의 광 취출 효율을 높이기 위해서 유용하다.
1: 광 디바이스 21: 기판
21a: 표면 21b: 이면
21c: 측면 22: 발광층
26: 볼록부 ST: 분할 예정 라인
W: 광 디바이스 웨이퍼 W1: 기판
W2: 발광층

Claims (1)

  1. 광 디바이스 웨이퍼의 가공 방법으로서,
    상기 광 디바이스 웨이퍼는 기판 및 상기 기판의 표면에 형성된 발광층을 포함하며, 분할 예정 라인을 따라 각각의 광 디바이스로 분할되고,
    상기 방법은,
    상기 발광층이 형성된 광 디바이스 웨이퍼의 표면에 점착 시트를 접착시키는 접착 공정과,
    개질층을 형성하는 개질층 형성 공정으로서, 상기 개질층 형성 공정에서는,
    레이저 가공 유닛에 의해, 광 디바이스 웨이퍼에 대해 투과성을 갖는 파장이 되는 레이저 광선의 상광 및 이상광을 조사하고, 상기 조사를 행하면서, 광 디바이스 웨이퍼를 X축 방향으로 이동함으로써, 분할 예정 라인을 따른 개질층을 형성하되, 상기 개질층에서는, 상광에 의한 개질부 및 이상광에 의한 개질부가 X축 방향 및 X축 방향에 수직인 Y축 방향으로 간격을 두고, 레이저 광선의 파장에 기초하는 펄스 피치마다 X축 방향으로 나란히 복수 형성되고,
    X축 방향 및 Y축 방향 각각에 수직인 Z축 방향의 상광 및 이상광의 집광점의 위치를 변경하여, 광 디바이스 웨이퍼의 표면으로부터 광 디바이스 웨이퍼의 이면에 걸쳐 복수의 개질층을 형성하고, Z축 방향으로 인접한 개질층끼리는 Y축 방향으로 엇갈리게 형성되는, 상기 개질층 형성 공정과,
    상기 개질층을 분할 기점으로 하여, 상기 광 디바이스 웨이퍼를 개개의 광 디바이스로 분할하는 분할 공정
    을 포함하고,
    분할된 광 디바이스의 기판은,
    사각형의 표면과, 이 표면과 평행한 사각형의 이면과, 상기 표면 및 상기 이면을 연결하는 4개의 측면을 가지며,
    상기 각 측면에는, 외측으로 돌기된 복수의 볼록부가, 상기 표면의 변의 연장 방향으로 나란히 형성되고, 각 상기 볼록부에는, 상기 기판의 두께 방향으로 요철이 교대로 형성되어 있는 것인,
    광 디바이스 웨이퍼의 가공 방법.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6605277B2 (ja) * 2015-09-29 2019-11-13 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法及びレーザ加工装置
JP6605278B2 (ja) * 2015-09-29 2019-11-13 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法
JP6745165B2 (ja) * 2016-08-09 2020-08-26 株式会社ディスコ ウェーハの加工方法
JP6775880B2 (ja) * 2016-09-21 2020-10-28 株式会社ディスコ ウェーハの加工方法
JP6746211B2 (ja) * 2016-09-21 2020-08-26 株式会社ディスコ ウェーハの加工方法
US20210328115A1 (en) * 2018-08-27 2021-10-21 Sony Semiconductor Solutions Corporation Light-emitting device and method for producing light-emitting device
JP7127208B2 (ja) * 2019-03-28 2022-08-29 東京エレクトロン株式会社 処理装置及び処理方法
CN111276577B (zh) * 2019-12-18 2021-12-10 北京中科优唯科技有限公司 一种led芯片的制造方法
JP7206550B2 (ja) 2020-09-30 2023-01-18 日亜化学工業株式会社 発光素子の製造方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2891295Y (zh) * 2006-03-01 2007-04-18 东莞市福地电子材料有限公司 一种发光二极管

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10305420A (ja) 1997-03-04 1998-11-17 Ngk Insulators Ltd 酸化物単結晶からなる母材の加工方法、機能性デバイスの製造方法
JP2007234707A (ja) * 2006-02-28 2007-09-13 Rohm Co Ltd 半導体発光素子
JP5221007B2 (ja) * 2006-05-31 2013-06-26 アイシン精機株式会社 発光ダイオードチップ及びウェハ分割加工方法
JP4909657B2 (ja) 2006-06-30 2012-04-04 株式会社ディスコ サファイア基板の加工方法
JP2008300645A (ja) * 2007-05-31 2008-12-11 Sharp Corp 窒化物系半導体ｌｅｄチップの製造方法
JP2011134955A (ja) * 2009-12-25 2011-07-07 Disco Abrasive Syst Ltd 板状材料からのチップ状部品の生産方法
TW201242122A (en) * 2011-04-15 2012-10-16 Chi Mei Lighting Tech Corp Light-emitting diode device
KR101861997B1 (ko) * 2011-10-31 2018-05-29 엘지이노텍 주식회사 발광소자 및 발광소자 제조방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2891295Y (zh) * 2006-03-01 2007-04-18 东莞市福地电子材料有限公司 一种发光二极管

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150103631A (ko) 2015-09-11
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CN104900777A (zh) 2015-09-09
SG10201501238UA (en) 2015-10-29

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