KR20150087115A - 광디바이스 및 광디바이스의 가공 방법 - Google Patents

광디바이스 및 광디바이스의 가공 방법 Download PDF

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KR20150087115A
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고타 후카야
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

본 발명은 광의 취출 효율을 높일 수 있는 광디바이스 및 그 가공 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 광디바이스(1)는, 기판(21)과, 기판의 표면에 형성된 발광층(22)을 구비한다. 기판은, 사각형의 표면(21a)과, 표면과 평행하고 동등한 형상의 사각형의 이면(21b)과, 표면 및 이면을 연결하는 4개의 측면(21c)을 갖고 있다. 4개의 측면 중 2개의 측면은, 단면 형상이 표면으로부터 이면에 걸쳐서 활모양으로 팽창하는 형상으로 형성되어 있다. 그 이외의 2개의 측면은, 단면 형상이 표면으로부터 이면에 걸쳐서 활모양으로 움푹 패인 형상으로 형성되어 있다.

Description

광디바이스 및 광디바이스의 가공 방법{OPTICAL DEVICE AND PROCESSING METHOD OF OPTICAL DEVICE}
본 발명은, 기판의 표면에 발광층이 형성된 광디바이스 및 광디바이스의 가공 방법에 관한 것이다.
레이저 다이오드(LD)나 발광 다이오드(LED) 등의 광디바이스의 제조 프로세스에서는, 사파이어나 SiC 등으로 이루어진 결정 성장용 기판의 상면에, 예컨대 에피택셜 성장에 의해 발광층(에피택셜층)을 적층함으로써, 복수의 광디바이스를 형성하기 위한 광디바이스 웨이퍼가 제조된다. LD, LED 등의 광디바이스는, 광디바이스 웨이퍼의 표면에 있어서, 격자형을 이루는 분할 예정 라인으로 구획된 각 영역에 형성되고, 이러한 분할 예정 라인을 따라서 광디바이스 웨이퍼를 분할하여 개별 부재로 함으로써, 개개의 광디바이스가 제조된다.
종래, 광디바이스 웨이퍼를 분할 예정 라인을 따라서 분할하는 방법으로서, 특허문헌 1 및 2에 기재된 방법이 알려져 있다. 특허문헌 1의 분할 방법에서는, 우선 분할 예정 라인을 따라서 웨이퍼에 대하여 흡수성을 갖는 파장의 펄스 레이저빔을 조사하여 레이저 가공홈을 형성한다. 그 후, 웨이퍼에 외력을 부여함으로써 레이저 가공홈을 분할 기점으로 광디바이스 웨이퍼를 분할하고 있다.
특허문헌 2의 분할 방법은, 광디바이스의 휘도 향상을 위해, 광디바이스 웨이퍼에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저빔을 웨이퍼의 내부에 집광점을 맞춰 조사하여 내부에 분할 예정 라인을 따르는 개질층을 형성하고 있다. 그리고, 개질층에서 강도가 저하된 분할 예정 라인에 외력을 부여함으로써, 광디바이스 웨이퍼를 분할하고 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 평성10-305420호 공보 특허문헌 2 : 일본 특허 공개 제2008-006492호 공보
특허문헌 1, 2의 광디바이스 웨이퍼의 분할 방법에서는, 레이저빔을 광디바이스 웨이퍼에 대하여 대략 수직으로 입사시켜, 레이저 가공홈 또는 개질층을 분할 기점으로 광디바이스 웨이퍼를 개개의 광디바이스로 분할하고 있다. 이러한 광디바이스의 측면은, 표면에 형성된 발광층에 대하여 대략 수직이 되고, 광디바이스는 직방체 형상으로 형성된다. 따라서, 광디바이스의 발광층으로부터 출사한 광에 있어서, 측면에 대한 입사각이 임계각도보다 커지는 광의 비율이 높아진다. 이 때문에, 측면에서 전반사하는 광의 비율이 높아지고, 전반사를 반복하는 중에 최종적으로 광디바이스의 내부에서 삭광되어 버리는 비율도 높아진다. 그 결과, 광디바이스에서의 광의 취출 효율이 저하되고, 휘도도 저하되어 버린다는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 광의 취출 효율을 향상시킬 수 있는 광디바이스 및 광디바이스의 가공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 광디바이스는, 기판과, 기판의 표면에 형성된 발광층을 구비하고, 기판은 사각형의 표면과, 표면과 평행하고 동등한 형상의 사각형의 이면과, 표면 및 이면을 연결하는 4개의 측면을 가지며, 4개의 측면 중 서로 인접하는 2개의 측면은, 단면 형상이 표면으로부터 이면에 걸쳐서 활모양으로 팽창하는 형상으로 형성되고, 그 이외의 2개의 측면은, 단면 형상이 표면으로부터 이면에 걸쳐서 활모양으로 움푹 패인 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 기판의 측면에서의 단면 형상을 활모양으로 팽창하는 형상 또는 움푹 패인 형상으로 형성했기 때문에, 측면에 입사한 광 중, 임계각도 이하로 측면에 입사하는 광의 비율을 크게 할 수 있다. 이에 따라, 전반사하여 발광층으로 되돌아가는 광의 비율을 낮게 억제하고, 측면으로부터 나오는 광의 비율을 크게 할 수 있어, 광의 취출 효율의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명에서의 상기 광디바이스의 가공 방법에서는, 표면에 발광층을 가지며, 복수의 교차하는 분할 예정 라인이 형성되고 분할 예정 라인으로 구획된 발광층의 각 영역에 각각 광디바이스를 갖는 광디바이스 웨이퍼의 표면측에 보호 테이프를 접착하는 접착 공정과, 접착 공정을 실시한 후에, 광디바이스 웨이퍼에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을, 광디바이스 웨이퍼의 이면측으로부터 분할 예정 라인을 따라서, 광디바이스 웨이퍼의 표면으로부터 정해진 양 이면 방향의 위치에 집광점을 위치시켜 조사하여 최초의 개질층을 형성하고, 이어서 집광점을 단계적으로 이면 방향으로 이동시키면서 복수회 반복하여 표면측으로부터 이면측에 걸쳐서 복수의 개질층을 형성하는 개질층 형성 공정과, 개질층 형성 공정을 실시한 후에, 광디바이스 웨이퍼에 외력을 부여하여 광디바이스 웨이퍼를 개개의 광디바이스로 분할하는 분할 공정으로 구성되며, 개질층 형성 공정에 있어서, 복수의 개질층은, 광디바이스 웨이퍼의 두께 방향에서 표면으로부터 이면에 걸쳐서 활모양으로 나란히 형성되고, 분할 공정에 있어서는, 광디바이스 웨이퍼는, 활모양으로 나란히 형성되어 광디바이스 웨이퍼의 두께 방향으로 인접하는 개질층 사이에 균열이 형성되고, 단면 형상에서 활모양으로 표면으로부터 이면에 걸쳐서 분할되는 것을 특징으로 한다. 이 방법에 의하면, 각 공정이 복잡해지거나 장시간 걸리거나 하지 않고, 측면이 활모양의 곡면이 되는 광디바이스를 제조할 수 있다.
본 발명에 의하면, 광의 취출 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 실시형태에 따른 광디바이스의 구성예를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 실시형태에 따른 광디바이스에서의 광이 방출되는 모습을 나타내는 단면 모식도이다.
도 3은 비교 구조에 따른 광디바이스에서의 광이 방출되는 모습을 나타내는 단면 모식도이다.
도 4는 본 실시형태에 따른 레이저 가공 장치의 사시도이다.
도 5a는 접착 공정의 설명도이고, 도 5b는 개질층 형성 공정의 설명도이고, 도 5c는 분할 공정의 설명도이다.
도 6a는 광디바이스 웨이퍼의 개략 사시도이고, 도 6b 및 도 6c는 도 6a의 C-C 절단면의 모식도이다.
도 7a는 개질층 형성 공정의 설명용 확대 평면도이고, 도 7b는 도 7a의 D-D선 단면을 모식적으로 나타낸 도면이다.
첨부 도면을 참조하여, 광디바이스 및 그 가공 방법에 관해 설명한다. 우선 도 1 및 도 2를 참조하여, 광디바이스에 관해 설명한다. 도 1은, 광디바이스의 일례를 나타내는 사시도이다. 도 2는, 광디바이스의 광의 방출 상태의 설명용 단면도이다. 또, 도 2는, 도 1의 A-A선에서 단면을 본 모식도이고, B-B선에서 단면을 본 모식도이기도 하다.
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 광디바이스(1)는, 베이스(11)(도 1에서는 도시하지 않음) 위에 와이어본딩 실장 또는 플립 칩 실장된다. 광디바이스(1)는, 기판(21)과, 기판(21)의 표면(21a)에 형성된 발광층(22)을 포함하여 구성되어 있다. 기판(21)은, 결정 성장용 기판으로서 사파이어 기판(Al2O3 기판), 질화갈륨 기판(GaN 기판), 실리콘카바이드 기판(SiC 기판), 산화갈륨 기판(Ga2O3 기판)에서 선택된다. 기판(21)은 투명한 것이 바람직하다.
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 대하여 외부 전원으로부터의 전압이 인가됨으로써 발광층(22)으로부터 광이 방출된다.
기판(21)의 표면(21a) 및 이면(21b)은, 평면에서 볼 때 대략 동일한 사각형을 이루며, 서로 평행해지도록 형성되어 있다. 기판(21)은, 표면(21a) 및 이면(21b)의 각 4변을 연결하는 4개의 측면(21c)을 구비한다. 4개의 측면(21c) 중, 도 1 중 좌측에 위치하여 서로 인접하는 2개의 측면(21c)은, 단면 형상이 표면(21a)으로부터 이면(21b)에 걸쳐서 활모양으로 팽창하는 곡면 형상으로 형성되어 있다. 또한, 그 이외의 도 1 중 우측에 위치하여 서로 인접하는 2개의 측면(21c)은, 단면 형상이 표면(21a)으로부터 이면(21b)에 걸쳐서 활모양으로 움푹 패인 곡면 형상으로 형성되어 있다. 4개의 측면(21c)의 단면 형상은, 표면(21a) 및 이면(21b)에서의 4변의 연장 방향으로 일정하게 형성된다. 또, 측면(21c)의 활모양은, 원호나 타원호를 따르는 단면 형상으로 하거나, 그 이외의 곡선이며, 기판(21)의 두께 방향 중간이 팽창되거나 움푹 패인 단면 형상이어도 좋다.
다음으로, 본 실시형태에 따른 광디바이스(1)에 의한 휘도 개선 효과에 관해, 도 3의 비교 구조에 따른 광디바이스를 참조하면서 설명한다. 도 3은, 실시형태와 비교하기 위한 비교 구조에 따른 광디바이스로부터 광이 방출되는 모습을 나타내는 단면 모식도이다. 비교 구조에 따른 광디바이스(3)는, 실시형태에 따른 광디바이스(1)에 비하여, 기판 측면의 형상이 변하는 점을 제외하고 공통의 구성을 구비한다. 즉, 비교 구조에 따른 광디바이스(3)는, 표면(31a) 및 이면(31b)이 대략 동일한 사각형을 이루는 기판(31)과, 기판(31)의 표면(31a)에 형성된 발광층(32)을 포함하며, 베이스(33) 위에 실장된다. 그리고, 기판(31)의 4개의 측면(31c)은, 표면(31a) 및 이면(31b)에 수직이 되는 평면형으로 형성되어 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에 따른 광디바이스(1)에 있어서, 발광층(22)에서 생긴 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 통하여 외부에 취출된다. 한편, 예컨대 발광층(22)의 이면(22b)으로부터 출사되어 광로 A2를 전파하는 광은, 기판(21)에 있어서 활모양으로 팽창한 측면(21c)(도 2 중 좌측의 측면(21c))과 공기층의 계면에 대하여, 입사각 θ1로 입사한다. 여기서, 측면(21c)은 활모양으로 형성되기 때문에, 광로 A2가 입사하는 위치에서의 면의 방향이 수직면보다 발광층(22)측으로 경사진다. 이에 따라, 광로 A2를 전파하는 광의 입사각 θ1이 작아져 기판(21)의 임계 각도 이하가 된다. 따라서, 광로 A2를 전파하는 광은, 일부가 공기층측으로 투과하여 방출되고(광로 A3), 나머지가 반사된다(광로 A4).
광로 A3을 전파하는 광은, 공기층측으로 투과되고 나서 베이스(11)의 표면에서 반사되어 외부에 취출된다. 광로 A4를 전파하는 광은, 입사각 θ1이 상기와 같이 작아지기 때문에, 기판(21)을 투과하는 진행 방향이 도 2 중 가로 방향으로 접근하게 되고, 반대측(도 2 중 우측)의 측면(21c)에 입사하여 공기층측으로 방출된다.
이에 비해, 도 3에 나타낸 바와 같이, 비교 구조에 따른 광디바이스(3)의 광로 B1, B2는, 실시형태에 따른 광디바이스(1)의 광로 A1, A2와 동일해진다. 그런데, 기판(31)의 측면(31c)이 표면(31a) 및 이면(31b)에 수직인 평면이 되기 때문에, 측면(31c)과 공기층의 계면에 대한 광로 B2의 입사각 θ2는, 실시형태의 입사각 θ1보다 커진다. 따라서, 광로 B2를 전파하는 광의 입사각 θ2가 기판(21)의 임계각도보다 커져, 측면(31c)과 공기층의 계면에서 전반사된다(광로 B3). 광로 B3을 전파하는 광은, 베이스(33)의 표면에서 반사된다(광로 B4). 광로 B4를 전파하는 광의 진행 방향은, 광로 A4를 전파하는 광에 비하여, 도 3 중 세로 방향으로 접근하게 되고, 기판(31)을 투과하고 나서 발광층(32)에 입사하여 흡수되어, 외부에 취출할 수 없게 된다.
이상과 같이, 본 실시형태의 광디바이스(1)에 의하면, 기판(21)에서의 측면(21c)의 단면 형상을 활모양으로 했기 때문에, 발광층(22)으로부터 출사하여 광로 A2와 동일하게 전파하는 광을, 광로 A3, A4와 동일하게 하여 외부에 취출할 수 있다. 따라서, 광로 A2와 동일하게 전파하는 광은, 비교 구조의 광로 B2와 동일하게 전파하는 광에 비하여, 측면(21c)에서 전반사하는 광의 비율을 저감시킬 수 있다. 이에 따라, 기판(21)의 내부에서 반사를 반복하여 발광층(22)으로 되돌아가는 광의 비율을 적게 하고, 기판(21)으로부터 나오는 광의 비율을 크게 할 수 있어, 광의 취출 효율을 높여 휘도의 향상을 도모할 수 있다.
계속해서, 본 발명의 실시형태에 따른 광디바이스의 가공 방법에 관해 설명한다. 본 실시형태에 따른 광디바이스의 가공 방법은, 접착 공정, 레이저 가공 장치에 의한 개질층 형성 공정, 분할 장치에 의한 분할 공정을 거쳐 실시된다. 접착 공정에서는, 발광층이 형성된 광디바이스 웨이퍼의 표면에 점착 시트가 접착된다. 개질층 형성 공정에서는, 광디바이스 웨이퍼의 내부에 분할 예정 라인을 따르는 개질층이 형성된다. 분할 공정에서는, 개질층이 분할 기점이 되어 개개의 광디바이스로 분할된다. 이하, 본 실시형태에 따른 가공 방법의 상세에 관해 설명한다.
도 4를 참조하여, 광디바이스 웨이퍼의 내부에 개질층을 형성하는 레이저 가공 장치에 관해 설명한다. 도 4는, 본 실시형태에 따른 레이저 가공 장치의 사시도이다. 또, 본 실시형태에 따른 레이저 가공 장치는, 도 4에 나타내는 구성에 한정되지 않는다. 레이저 가공 장치는, 광디바이스 웨이퍼에 대하여 개질층을 형성할 수 있다면 어떠한 구성이어도 좋다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 레이저 가공 장치(100)는, 레이저 광선을 조사하는 레이저 가공 유닛(102)과 광디바이스 웨이퍼(W)를 유지한 척테이블(유지 수단)(103)을 상대 이동시켜, 광디바이스 웨이퍼(W)를 가공하도록 구성되어 있다.
레이저 가공 장치(100)는 직방체형의 기판(101)을 갖고 있다. 기판(101)의 상면에는, 척테이블(103)을 X축 방향으로 가공 이송하고, Y축 방향으로 인덱싱하는 척테이블 이동 기구(104)가 설치되어 있다. 척테이블 이동 기구(104)의 후방에는, 수직벽부(111)가 세워져 설치되어 있다. 수직벽부(111)의 전면(前面)으로부터는 아암부(112)가 돌출되어 있고, 아암부(112)에는 척테이블(103)에 대향하도록 레이저 가공 유닛(102)이 지지되어 있다.
척테이블 이동 기구(104)는, 기판(101)의 상면에 배치된 X축 방향으로 평행한 한쌍의 가이드 레일(115)과, 한쌍의 가이드 레일(115)에 슬라이드 가능하게 설치된 모터 구동의 X축 테이블(116)을 갖고 있다. 또한, 척테이블 이동 기구(104)는, X축 테이블(116) 상면에 배치된 Y축 방향으로 평행한 한쌍의 가이드 레일(117)과, 한쌍의 가이드 레일(117)에 슬라이드 가능하게 설치된 모터 구동의 Y축 테이블(118)을 갖고 있다.
Y축 테이블(118)의 상부에는 척테이블(103)이 설치되어 있다. 또, 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, 척테이블(103)이 가이드 레일(115, 117)을 따라서 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동된다.
척테이블(103)은 원판형으로 형성되어 있고, θ 테이블(125)을 통해 Y축 테이블(118)의 상면에 회전 가능하게 설치되어 있다. 척테이블(103)의 상면에는, 다공성 세라믹스재에 의해 흡착면이 형성되어 있다. 척테이블(103)의 주위에는, 한쌍의 지지 아암을 통해 4개의 클램프부(126)가 설치되어 있다. 4개의 클램프부(126)가 에어 액츄에이터(도시하지 않음)에 의해 구동됨으로써, 광디바이스 웨이퍼(W)의 주위의 링프레임(F)이 사방에서 끼워져 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)는, 도시하지 않은 발진기로부터 발진된 레이저 광선을 집광 렌즈에 의해 집광하여, 척테이블(103) 위에 유지된 광디바이스 웨이퍼(W)를 레이저 가공한다. 이 경우, 레이저 광선은, 광디바이스 웨이퍼(W)에 대하여 투과성을 갖는 파장이며, 광학계에 있어서 광디바이스 웨이퍼(W)의 내부에 집광하도록 조정된다.
이 레이저 광선의 조사에 의해 광디바이스 웨이퍼(W)의 내부에 분할 기점이 되는 개질층(R)(도 5b, 도 6b 참조)이 형성된다. 개질층(R)은, 레이저 광선의 조사에 의해 광디바이스 웨이퍼(W)의 내부의 밀도, 굴절률, 기계적 강도나 그 밖의 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.
광디바이스 웨이퍼(W)는 대략 원판형으로 형성되어 있다. 도 5a 및 도 6a에 나타낸 바와 같이, 광디바이스 웨이퍼(W)는, 기판(W1)과, 기판(W1)의 표면에 형성된 발광층(W2)을 포함하여 구성된다. 광디바이스 웨이퍼(W)는, 복수의 교차하는 분할 예정 라인(ST)에 의해 복수의 영역으로 구획되고, 이 구획된 각 영역에 각각 광디바이스(1)가 형성되어 있다. 또한, 도 4에 있어서, 광디바이스 웨이퍼(W)는, 발광층(W2)이 형성된 표면을 아래로 향하게 하여, 고리형의 링프레임(F)에 피복된 점착 시트(S)에 접착되어 있다.
도 5a 내지 도 7b를 참조하여, 본 실시형태에 따른 웨이퍼의 가공 방법의 흐름에 관해 설명한다. 도 5a∼도 5c는, 광디바이스 웨이퍼(W)의 가공 방법의 각 공정의 설명도이다. 도 6a는, 광디바이스 웨이퍼(W)의 개략 사시도이고, 도 6b 및 도 6c는, 도 6a의 C-C 절단면의 모식도이다. 도 7a는, 개질층 형성 공정의 설명용 확대 평면도이고, 도 7b는, 도 7a의 D-D선 단면을 모식적으로 나타낸 도면이다. 또, 도 5a 내지 도 5c에 나타내는 각 공정은 어디까지나 일례에 불과하며, 이 구성에 한정되지 않는다.
우선 도 5a에 나타내는 접착 공정이 실시된다. 접착 공정에서는, 우선 프레임(F)의 내측에 광디바이스 웨이퍼(W)가 발광층(W2)측이 되는 표면을 위로 향하게 한 상태로 배치된다. 그 후, 광디바이스 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 광디바이스 웨이퍼(W)가 장착된다.
접착 공정이 실시된 후, 도 5b에 나타낸 바와 같이 개질층 형성 공정이 실시된다. 개질층 형성 공정에서는, 광디바이스 웨이퍼(W)의 점착 시트(S)측이 척테이블(103)에 의해 유지되고, 프레임(F)이 클램프부(126)에 유지된다. 또한, 가공 헤드(127)의 사출구가 광디바이스 웨이퍼(W)의 분할 예정 라인(ST)에 위치되고, 가공 헤드(127)에 의해 광디바이스 웨이퍼(W)의 이면측(기판(W1)측)으로부터 레이저 광선이 조사된다. 레이저 광선은, 광디바이스 웨이퍼(W)에 대하여 투과성을 갖는 파장이며, 광디바이스 웨이퍼(W)의 내부에 집광하도록 조정되어 있다. 그리고, 레이저 광선의 집광점이 조정되면서, 광디바이스 웨이퍼(W)를 유지한 척테이블(103)이 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동됨으로써, 광디바이스 웨이퍼(W)의 내부에 분할 예정 라인(ST)을 따른 개질층(R)이 형성된다. 도 7a에 나타낸 바와 같이, 개질층(R)에서는, 레이저 광선의 파장에 기초하는 펄스 피치 P마다 개질이 행해지고, 도 7b와 같이 단면에서 봤을 때에, 세로 길이의 타원이 가로 방향으로 연속하여 나열되도록 형성된다.
도 6b에 나타낸 바와 같이, 상기와 같은 레이저 광선에 의한 개질층(R)의 형성은 복수회 반복하여 행해진다. 최초의 개질층(R1)의 형성에서는, 집광점의 도 6b에서의 상하 위치를, 광디바이스 웨이퍼(W)의 표면(하면)으로부터 정해진 양 이면 방향(상방향)이 되는 위치에 위치시키고, 레이저 광선이 조사된다. 이러한 집광점의 상하 위치에서 모든 분할 예정 라인(ST)을 따라서 개질층(R1)을 형성한 후, 집광점이 단계적으로 상방향으로 이동된다. 그 후, 2회째 이후의 개질층(R2)의 형성이 행해지고, 그 형성 위치는, 그 직전의 개질층(R)의 형성에 대하여 집광점을 도 6b에서 상방향으로 이동시킨 위치로서, 분할 예정 라인(ST)의 폭방향으로 미리 정해진 인덱스만큼 격리시킨 위치로 설정된다. 구체적으로는, 광디바이스 웨이퍼(W)의 표면측(하면측)으로부터 이면측(상면측)에 걸쳐서 복수의 개질층(R)(본 실시형태에서는 R1∼R5의 5층)이 활모양으로 나열되도록 형성된다. 이와 같이 하여, 광디바이스 웨이퍼(W)의 내부에 분할 예정 라인(ST)을 따른 분할 기점이 형성된다.
개질층 형성 공정의 후, 도 5c에 나타낸 바와 같이 분할 공정이 실시된다. 분할 공정에서는, 브레이킹 장치(도시하지 않음)의 한쌍의 지지대(35)에 광디바이스 웨이퍼(W)의 기판(W1)측을 아래로 향하게 한 상태로 배치되고, 광디바이스 웨이퍼(W)의 주위의 프레임(F)이 고리형 테이블(36)에 배치된다. 고리형 테이블(36)에 배치된 프레임(F)은, 고리형 테이블(36)의 사방에 설치한 클램프부(37)에 의해 유지된다. 한쌍의 지지대(35)는 한방향(지면에 수직 방향)으로 연장되어 있고, 한쌍의 지지대(35) 사이에는 촬상 수단(38)이 배치되어 있다. 이 촬상 수단(38)에 의해, 한쌍의 지지대(35) 사이로부터 광디바이스 웨이퍼(W)의 이면(하면)이 촬상된다.
광디바이스 웨이퍼(W)를 사이에 끼운 한쌍의 지지대(35)의 상측에는, 광디바이스 웨이퍼(W)를 상측으로부터 압박하는 압박날(39)이 설치되어 있다. 압박날(39)은, 한방향(지면에 수직 방향)으로 연장되어 있고, 도시하지 않은 압박 기구에 의해 상하 이동된다. 촬상 수단(38)에 의해 웨이퍼(W)의 이면이 촬상되면, 촬상 화상에 기초하여 한쌍의 지지대(35) 사이이자 압박날(39)의 바로 아래에 분할 예정 라인(ST)이 위치된다. 그리고, 압박날(39)이 하강됨으로써, 점착 시트(S)를 통해 압박날(39)이 광디바이스 웨이퍼(W)에 밀착되어 외력이 부여되고, 개질층(R)을 분할 기점으로 하여 광디바이스 웨이퍼(W)가 분할된다. 이 때, 압박날(39)이 밀착된 분할 예정 라인(ST)에서는, 광디바이스 웨이퍼(W)의 두께 방향에서 활모양으로 나란히 형성되어 두께 방향으로 인접하는 개질층(R) 사이에 균열 K(도 6c 참조)이 형성된다. 이 균열 K에 의해, 분할 예정 라인(ST)에서는, 도 1 및 도 2에 나타낸 측면(21c)의 형상, 즉 단면 형상에서 활모양으로 표면으로부터 이면에 걸쳐서 분할된다. 이 때, 균열 K에 의해, 분할 예정 라인(ST)을 사이에 끼운 한쪽의 광디바이스(1)에 있어서 활모양으로 팽창하는 측면 형상이 형성되고, 다른쪽의 광디바이스(1)에 있어서 활모양으로 움푹 패인 측면 형상이 형성된다(도 6c 참조). 광디바이스 웨이퍼(W)는, 모든 분할 예정 라인(ST)에 압박날(39)이 밀착됨으로써 개개의 광디바이스(1)로 분할된다.
또, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 개질층 형성 공정에서의 레이저 가공 조건으로는, 이하의 실시예를 예시할 수 있다. 각 실시예에서의 디포커스량은, 집광점의 광디바이스 웨이퍼(W)의 이면(상면)으로부터의 두께 방향의 거리를 나타낸다.
(실시예)
출력 : 0.1 W
가공 이송 속도 : 1000 mm/s
개질층(R)의 형성 횟수 : 4회
최초의 개질층(R1) 형성의 디포커스량 : 40 ㎛
2회째의 개질층(R2) 형성의 디포커스량 : 32.5 ㎛
3회째의 개질층(R3) 형성의 디포커스량 : 25 ㎛
4회째의 개질층(R4)형성의 디포커스량 : 17.5 ㎛
개질층(R1)과 개질층(R2) 사이의 인덱스 : 8 ㎛
개질층(R1)과 개질층(R3) 사이의 인덱스 : 16 ㎛
개질층(R1)과 개질층(R4) 사이의 인덱스 : 8 ㎛
상기 실시예의 조건의 광디바이스는, 방사되는 모든 광의 강도(파워)의 합계치를 측정(전체 방사속 측정)한 결과, 상기 비교 구조와 동일하게 기판의 측면을 평면형으로 형성한 광디바이스에 비하여 휘도가 1∼2% 향상되었다.
이상과 같이, 본 실시형태에 따른 가공 방법에 의하면, 광디바이스 웨이퍼(W)의 두께가 얇아지더라도, 단면 형상이 활모양이 되는 곡면 형상의 측면(21c)을 형성할 수 있다. 더구나, 개질층 형성 공정에 있어서, 광디바이스 웨이퍼(W)의 두께 방향에서 개질층(R)을 활모양으로 나란히 형성했기 때문에, 분할 공정에서는 광디바이스 웨이퍼(W)에 외력을 부여하는 것만으로 활모양으로 분할할 수 있다. 이에 따라, 상기 각 공정이 복잡해지거나 공정 시간이 길어지는 것을 억제하여, 효율적으로 광디바이스(1)를 제조할 수 있다.
또, 본 발명은 상기 실시형태로 한정되지 않고, 다양하게 변경하여 실시하는 것이 가능하다. 상기 실시형태에 있어서, 첨부 도면에 도시되어 있는 크기나 형상 등에 관해서는, 이것으로 한정되지 않고, 본 발명의 효과를 발휘하는 범위내에서 적절하게 변경하는 것이 가능하다. 기타, 본 발명의 목적 범위를 일탈하지 않는 한 적절하게 변경하여 실시하는 것이 가능하다.
예컨대, 상기 실시형태에서는, 브레이킹 장치에 의해 분할 공정을 행했지만, 이것으로 한정되지 않고, 광디바이스 웨이퍼(W)를 분할 예정 라인(ST)을 따라서 개개의 광디바이스(1)로 분할할 수 있으면 된다.
또한, 상기 실시형태에 있어서는, 상기 각 공정은 별개의 장치에서 실시되어도 좋고, 동일한 장치에서 실시되어도 좋다.
본 발명은, 기판의 표면에 발광층이 형성된 광디바이스의 광취출 효율을 높이는 데에 있어서 유용하다.
1 : 광디바이스 21 : 기판
21a : 표면 21b : 이면
21c : 측면 22 : 발광층
ST : 분할 예정 라인 W : 광디바이스 웨이퍼
W1 : 기판 W2 : 발광층

Claims (2)

  1. 광디바이스로서,
    기판과,
    상기 기판의 표면에 형성된 발광층을 구비하고,
    상기 기판은 사각형의 표면과, 그 표면과 평행하고 동등한 형상의 사각형의 이면과, 그 표면 및 그 이면을 연결하는 4개의 측면을 가지며,
    상기 4개의 측면 중 서로 인접하는 2개의 측면은, 단면 형상이 상기 표면으로부터 상기 이면에 걸쳐서 활모양으로 팽창하는 형상으로 형성되고, 그 이외의 2개의 측면은, 단면 형상이 상기 표면으로부터 상기 이면에 걸쳐서 활모양으로 움푹 패인 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 표면에 발광층을 가지며, 복수의 교차하는 분할 예정 라인이 형성되고 상기 분할 예정 라인으로 구획된 상기 발광층의 각 영역에 각각 광디바이스를 갖는 광디바이스 웨이퍼의 표면측에 보호 테이프를 접착하는 접착 공정과,
    상기 접착 공정을 실시한 후에, 상기 광디바이스 웨이퍼에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선을, 상기 광디바이스 웨이퍼의 이면측으로부터 상기 분할 예정 라인을 따라서, 상기 광디바이스 웨이퍼의 표면으로부터 정해진 양 이면 방향의 위치에 집광점을 위치시켜 조사하여 최초의 개질층을 형성하고, 이어서 집광점을 단계적으로 상기 이면 방향으로 이동시키면서 복수회 반복하여 표면측으로부터 이면측에 걸쳐서 복수의 개질층을 형성하는 개질층 형성 공정과,
    상기 개질층 형성 공정을 실시한 후에, 광디바이스 웨이퍼에 외력을 부여하여 광디바이스 웨이퍼를 개개의 광디바이스로 분할하는 분할 공정으로 구성되며,
    상기 개질층 형성 공정에 있어서, 복수의 개질층은, 광디바이스 웨이퍼의 두께 방향에서 상기 표면으로부터 상기 이면에 걸쳐서 활모양으로 나란히 형성되고,
    상기 분할 공정에 있어서, 광디바이스 웨이퍼는, 상기 활모양으로 나란히 형성되어 광디바이스 웨이퍼의 두께 방향으로 인접하는 개질층 사이에 균열이 형성되고, 단면 형상에서 활모양으로 상기 표면으로부터 상기 이면에 걸쳐서 분할되는 것을 특징으로 하는 광디바이스의 가공 방법.
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