TWI523090B - Processing method of optical element wafers - Google Patents

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Description

光元件晶圓之加工方法 發明領域
本發明係一種有關於將光元件晶圓中之光元件層移至移設基板之光元件晶圓加工方法，前述光元件晶圓係於藍寶石基板或碳化矽等磊晶基板表面，隔著緩衝層，層疊由n型半導體層及p型半導體層所構成之光元件層，於光元件層藉由形成為格子狀之複數切割道所區劃出的複數區域，形成發光二極體、雷射二極體等光元件。
 發明背景
在光元件製造步驟中，在略呈圓板形狀之藍寶石基板或碳化矽等磊晶基板表面，隔著緩衝層，層疊由n型半導體層及p型半導體層所構成之光元件層，於光元件層藉由形成為格子狀之複數切割道所區劃出的複數區域，形成發光二極體、雷射二極體等光元件而構成光元件晶圓。然後，藉由沿著切割道分割光元件晶圓，來製造各個光元件(例如，參照專利文獻1)。
又，提升光元件亮度的技術，如下述專利文獻2所揭示之稱為剝離(lift-off)的製造方法，係將在構成光元件晶圓之藍寶石基板或碳化矽等磊晶基板表面隔著緩衝層而層疊由n型半導體層及p型半導體層所構成之光元件層，隔著金(Au)、鉑(Pt)、鉻(Cr)、銦(In)、鈀(Pd)等接合金屬層接合於鉬(Mo)、銅(Cu)、矽(Si)等移設基板，藉由從磊晶基板的背面側照射雷射光線於緩衝層，將磊晶基板剝離，而將光元件層移至移設基板。
先行技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本發明公開公報特開平10-305420號
專利文獻2：日本發明公表公報2005-516415號
在上述專利文獻2所揭示之技術中，由於在將移設基板接合於層疊在磊晶基板表面之光元件層時加熱至220～300℃的溫度，因此因為磊晶基板與移設基板之線膨脹係數不同，由磊晶基板與移設基板所構成之接合體會產生翹曲。所以，在將磊晶基板從光元件層剝離時，難以將雷射光線的聚光點定位於磊晶基板與光元件層之間的緩衝層，可能會有損傷光元件層、或是無法確實地分解緩衝層而順利地剝離磊晶基板等問題。
本發明係有鑒於上述事實而成者，主要的技術課題係提供一種可不致損傷層疊於構成光元件晶圓之磊晶基板表面的光元件層，而可順利地將光元件層移至移設基板的光元件晶圓之加工方法。
為了解決上述主要技術課題，根據本發明，提供了一種光元件晶圓之加工方法，係在磊晶基板表面隔著緩衝層進行層疊，於藉由形成為格子狀之複數切割道所區劃出的複數區域形成光元件的光元件晶圓，將該光元件晶圓中之光元件層移至移設基板者，其特徵在於包含有：移設基板接合步驟，將移設基板接合於在該磊晶基板表面隔著該緩衝層而層疊之該光元件層的表面；磊晶基板分割步驟，將該移設基板所接合之該磊晶基板沿著該等複數切割道中之預定切割道切斷，分割成複數區塊；剝離用雷射光線照射步驟，從已實施該磊晶基板分割步驟之該磊晶基板的背面側，以將透過該磊晶基板之波長的雷射光線之聚光點定位於該緩衝層的狀態，照射於光元件晶圓與移設基板之接合體，藉此，分解該緩衝層；及磊晶基板剝離步驟，在實施該剝離用雷射光線照射步驟後，從該光元件層剝離該分割成複數區塊之磊晶基板。
在磊晶基板分割步驟中，藉由切削刀片沿著預定切割道切斷磊晶基板。或者，在上述磊晶基板分割步驟中，藉由將雷射光線沿著預定切割道照射於磊晶基板，而沿著預定切割道切斷磊晶基板。在實施上述磊晶基板剝離步驟後，實施移設基板分割步驟，沿著切割道切斷光元件層所接合之移設基板。
在本發明之光元件晶圓加工方法中，由於包含有：移設基板接合步驟，將移設基板接合於在磊晶基板表面隔著該緩衝層而層疊之該光元件層的表面；磊晶基板分割步驟，將移設基板所接合之磊晶基板沿著複數切割道中之預定切割道切斷，分割成複數區塊；剝離用雷射光線照射步驟，從已實施磊晶基板分割步驟之磊晶基板的背面側，以將透過磊晶基板之波長的雷射光線定位聚光點的狀態照射，藉此，分解緩衝層；及磊晶基板剝離步驟，在實施剝離用雷射光線照射步驟後，從該光元件層剝離分割成複數區塊之磊晶基板，因此，在實施剝離用雷射光線照射步驟時，藉由實施磊晶基板分割步驟，沿著預定切割道切斷磊晶基板而分割成複數區塊，可釋放因為磊晶基板與移設基板之線膨脹係數不同而產生於由磊晶基板與移設基板所構成之接合體的翹曲，所以，可確實地將雷射光線的聚光點定位於緩衝層。因此，可解決因為脈衝雷射光線之聚光點定位於光元件層而損傷光元件層的問題。又，緩衝層係以氮化鎵(GaN)形成，藉由雷射光線的照射會分解成2GaN→2Ga+N2，產生N2氣體雖會對光元件層產生不良影響，但由於磊晶基板分割成複數區塊，透過分割溝可排出N2氣體，而可沿著分割溝減輕對光元件層的不良影響。
圖式簡單說明
第1(a)、1(b)圖係藉由本發明之光元件晶圓加工方法所加工之光元件晶圓的立體圖及放大重要部份而顯示的截面圖。
第2(a)、2(b)圖係本發明之光元件晶圓加工方法中之移設基板接合步驟的說明圖。
第3圖係用以實施本發明之光元件晶圓加工方法中之磊晶基板分割步驟之第1實施形態的切削裝置的重要部分立體圖。
第4(a)～4(d)圖係顯示本發明之光元件晶圓加工方法中之磊晶基板分割步驟之第1實施形態的說明圖。
第5圖係用以實施本發明之光元件晶圓加工方法中之磊晶基板分割步驟之第2實施形態的雷射加工裝置的重要部分立體圖。
第6(a)～6(d)圖係顯示本發明之光元件晶圓加工方法中之磊晶基板分割步驟之第2實施形態的說明圖。
第7圖係本發明之光元件晶圓加工方法中之光元件晶圓支持步驟的說明圖。
第8圖係用以實施本發明之光元件晶圓加工方法中之剝離用雷射光線照射步驟的雷射加工裝置的重要部分立體圖。
第9(a)～9(c)圖係本發明之光元件晶圓加工方法中之剝離用雷射光線照射步驟的說明圖。
第10圖係本發明之光元件晶圓加工方法中之磊晶基板剝離步驟的說明圖。
第11圖係用以實施本發明之光元件晶圓加工方法中之移設基板分割步驟之第1實施形態的切削裝置的重要部分立體圖。
第12(a)～12(d)圖係顯示本發明之光元件晶圓加工方法中之移設基板分割步驟之第1實施形態的說明圖。
第13圖係用以實施本發明之光元件晶圓加工方法中之移設基板分割步驟之第2實施形態的雷射加工裝置的重要部分立體圖。
第14(a)～14(d)圖係顯示本發明之光元件晶圓加工方法中之移設基板分割步驟之第2實施形態的說明圖。
 用以實施發明之形態
以下，參照附加圖示，詳細說明本發明之光元件晶圓之加工方法的較佳實施形態。
第1圖顯示藉由本發明之光元件晶圓加工方法所加工之光元件晶圓的立體圖。第1圖所示之光元件晶圓2係於略呈圓板形狀之藍寶石基板或碳化矽等磊晶基板20之表面20a，藉由磊晶成長法，形成由n型氮化鎵半導體層211及p型氮化鎵半導體層212所構成之光元件層21。另外，在磊晶基板20之表面，藉由磊晶成長法，層疊由n型氮化鎵半導體層211及p型氮化鎵半導體層212所構成之光元件層21時，在磊晶基板20之表面20a與形成光元件層21之n型氮化鎵半導體層211之間，形成由氮化鎵(GaN)所構成之緩衝層22。如上述所構成之光元件晶圓2在圖示之實施形態中，磊晶基板20之厚度形成為例如430μm，包含緩衝層22之光元件層21的厚度形成為例如5μm。另外，光元件層21如第1(a)圖所示，在藉由形成為之格子狀的複數切割道23所區劃出的複數區域，形成光元件24。
如上所述，為了將光元件晶圓2之磊晶基板20從光元件層21剝離而移至移設基板，實施將移設基板接合至光元件層21之表面21a的移設基板接合步驟。亦即，如第2(a)及2(b)圖所示，在形成於構成光元件晶圓2之磊晶基板20表面20a的光元件層21之表面21a，隔著接合金屬層4接合厚度例如為220μm的移設基板3。另外，移設基板3可使用鉬(Mo)、銅(Cu)、矽(Si)等，又，形成接合金屬層4之接合金屬可使用金(Au)、鉑(Pt)、鉻(Cr)、銦(In)、鈀(Pd)等。該移設基板接合步驟，在形成於磊晶基板20之表面20a的光元件層21表面21a或移設基板3之表面3a上，將上述接合金屬蒸氣沉積形成厚度為3μm左右的接合金屬層4，將該接合金屬層4與移設基板3之表面3a或光元件層21之表面21a相對面而壓接，藉此，可將移設基板3之表面3a隔著接合金屬層4接合於構成光元件晶圓2之光元件層21之表面21a。如此一來，由於當移設基板3接合於形成在磊晶基板20之表面20a的光元件層21之表面21a時，加熱至220～300℃的溫度，故因為磊晶基板20與移設基板3之線膨脹係數不同而會使得由磊晶基板20與移設基板3所構成的接合體產生翹曲。該翹曲量在磊晶基板20之直徑為10cm時為0.5mm左右。
若已實施上述移設基板接合步驟，則施行將接合有移設基板3之磊晶基板20沿著複數切割道23中之預定切割道切斷，分割成複數區塊的磊晶基板分割步驟。參照第3及4圖，說明該磊晶基板切斷步驟之第1實施形態。並使用第3圖所示之切削裝置5，施行磊晶基板分割步驟之第1實施形態。第3圖所示之切削裝置5具備有：保持被加工物之夾頭台51、具有用以切削保持在該夾頭台51上之被加工物之切削刀片521的切削機構52、及拍攝保持在夾頭台51上之被加工物的拍攝機構53。另外，拍攝機構53在圖示之實施形態中，除了藉由可視光拍攝之一般拍攝元件(CCD)外，由將紅外線照射於被加工物之紅外線照明機構、捕捉藉由該紅外線照明機構所照射之紅外線的光學系統、輸出對應於藉由該光學系統所捕捉到紅外線之電氣訊號的拍攝元件(紅外線CCD)等所構成，並將所拍攝的影像訊號傳送至未圖示之控制機構。使用如上述構造之切削裝置5來實施磊晶基板分割步驟時，如第3圖所示，將上述移設基板接合步驟所接合之光元件晶圓2與移設基板3的接合體，以移設基板3與夾頭台51之上面接觸的狀態載置於切削裝置5之夾頭台51上。因此，接合在形成於構成接合有移設基板3之光元件晶圓2的磊晶基板20之背面20b為上側。並且，藉由未圖示之吸引機構進行動作，將接合有移設基板3之光元件晶圓2保持於夾頭台51上。如此一來，吸引保持了接合有移設基板3之光元件晶圓2的夾頭台51，藉由未圖示之切削進給機構定位於拍攝機構53的正下方。
當夾頭台51定位於拍攝機構53的正下方，藉由拍攝機構53及未圖示之控制機構，施行檢測出構成光元件晶圓2的磊晶基板20應進行切削加工之加工區域的校準作業。亦即，拍攝機構53及未圖示之控制機構實行用以將在構成光元件晶圓2之光元件層21形成於第1方向的切割道23、與切削刀片521進行對位的型樣匹配等圖像處理，來進行切削區域的校準(校準步驟)。又，形成於構成光元件晶圓2之光元件層21延伸於相對上述第1方向為直交之第2方向的切割道23，對於此種切割道23也同樣地進行切削區域的校準。另外，形成有切割道23之光元件層21雖定位於磊晶基板20的下側，但在以藍寶石基板等透明體形成磊晶基板20的情況下，可通過磊晶基板20而拍攝切割道23。另外，當磊晶基板20不為透明體時，由於拍攝機構53如上所述係具有由紅外線照明機構、捕捉紅外線之光學系統、及輸出對應於紅外線之電氣訊號的拍攝元件(紅外線CCD)等所構成的拍攝機構，故可通過磊晶基板而拍攝切割道23。
如以上所述，若已進行校準，檢測出保持在夾頭台51上的構成光元件晶圓2之磊晶基板20的切削區域，則將保持有光元件晶圓2的夾頭台51移動至切削作業區域，如第4(a)圖所示，將預定之切割道23之一端定位於較切削刀片521正下方而稍微位於第4(a)圖中右側處。接著，將切削刀片521旋轉於以箭號521a所示之方向，並且使未圖示之切割進給機構動作，將切削刀片521從兩點鏈線所示之退避位置向箭號Z1所示之方向切割進給預定量。該切割進給位置係設定於切削刀片521之外周緣可達到緩衝層22的深度位置。如上所述般實施切削刀片521的切割進給，使切削刀片512旋轉於箭號521a所示之方向，並且使夾頭台51以預定的切削進給速度移動於第4(a)圖中箭號X1所示之方向，當保持在夾頭台51之構成光元件晶圓2的磊晶基板20之另一端，如第4(b)圖所示般到達切削刀片521正下方稍左側，停止夾頭台51的移動，並且使切削刀片521於箭號Z2所示之方向上升至兩點鏈線所示之退避位置。結果，構成光元件晶圓2的磊晶基板20如第4(c)圖所示，沿著第1方向之切割道23被切斷，並形成由切削溝所構成之分割溝201(磊晶基板分割步驟)。藉由將上述磊晶基板分割步驟實施於與複數之切割道23中對應於預定切割道之區域，如第4(d)圖所示，磊晶基板20會分割成複數的區塊200。另外，由磊晶基板20與移設基板3所構成之接合體會產生0.5mm左右的翹曲，由於藉由夾頭台51的吸引可多少減緩翹曲程度，但無法使之為零(0)，故移設基板3有可能會沿著預定之切割道被切削刀片521所切削。
接著，參照第5及6圖，說明磊晶基板分割步驟的第2實施形態。磊晶基板分割步驟的第2實施形態係使用第5圖所示之雷射加工裝置6來進行。第5圖所示之雷射加工裝置6具備有：保持被加工物之夾頭台61、對保持在該夾頭台61上之被加工物照射雷射光線的雷射光線照射機構62、及拍攝保持在夾頭台61上之被加工物的拍攝機構63。夾頭台61係構成為可吸引保持被加工物，藉由未圖示之加工進給機構加工進給於第5圖中之箭號X所示之方向，並且藉由未圖示之分度進給機構分度進給於第5圖中之箭號Y所示之方向。
上述雷射光線照射機構62係從安裝於實質上配置成水平之圓筒形套管621前端的聚光器622照射脈衝雷射光線。又，安裝於構成上述雷射光線照射機構62之套管621前端部的拍攝機構63，在圖示之實施形態中，除了藉由可視光拍攝之一般拍攝元件(CCD)外，由將紅外線照射於被加工物之紅外線照明機構、捕捉藉由該紅外線照明機構所照射之紅外線的光學系統、輸出對應於藉由該光學系統所捕捉到紅外線之電氣訊號的拍攝元件(紅外線CCD)等所構成，將所拍攝的影像訊號傳送至後述之控制機構。
參照第5及6圖，說明使用上述雷射加工裝置6而實施的磊晶基板分割步驟。要實施磊晶基板分割步驟，首先，如上述之第5圖所示，將在上述移設基板接合步驟接合之光元件晶圓2與移設基板3的接合體，如第5圖所示，以移設基板3接觸於夾頭台61之上面的狀態載置。因此，移設基板3所接合的構成光元件晶圓2之磊晶基板20之背面20b為上側。然後，藉由使未圖示之吸引機構動作，將移設基板3與光元件晶圓2的接合體，吸引保持於夾頭台61上。如此一來，吸引保持了移設基板3與光元件晶圓2的接合體的夾頭台61，藉由未圖示之加工進給機構定位於拍攝機構63的正下方。
當夾頭台61定位於拍攝機構63的正下方，藉由拍攝機構63及未圖示之控制機構，施行檢測出構成光元件晶圓2之磊晶基板20應進行雷射加工之加工區域的校準作業。亦即，拍攝機構63及未圖示之控制機構實行型樣匹配等圖像處理，該等型樣匹配等圖像處理係用以將在構成光元件晶圓2之光元件層21形成於第1方向的切割道23、與沿著該切割道23照射雷射光線的雷射光線照射機構62之聚光器622進行對位者，而進行雷射光線照射位置的校準(校準步驟)。又，形成於構成光元件晶圓2之光元件層21延伸於相對上述第1方向為直交之第2方向的切割道23，對於此種切割道23也同樣地進行切削區域的校準。另外，在形成有切割道23之光元件層21定位於磊晶基板20的下側，但在以藍寶石基板般的透明體形成磊晶基板20的情況下，可通過該磊晶基板20而拍攝切割道23。又，當磊晶基板20不為透明體時，由於拍攝機構63具有如上所述由紅外線照明機構、捕捉紅外線之光學系統、及輸出對應於紅外線之電氣訊號的拍攝元件(紅外線CCD)等所構成的拍攝機構，故可通過磊晶基板20而拍攝切割道23。
如以上所述，若已進行校準，檢測出保持在夾頭台61上之構成光元件晶圓2的磊晶基板20之加工區域，則將保持有光元件晶圓2的夾頭台61，移動至如第6(a)圖所示的雷射光線照射機構62之聚光器622所在的雷射光線照射區域，將預定之切割道23之一端(在第6(a)圖中為左端)定位於雷射光線照射機構62之聚光器622的正下方。然後，從聚光器622對磊晶基板20照射具有吸收性波長的脈衝雷射光線，並且使夾頭台61以預定之加工進給速度移動於第6(a)圖中箭號X1所示之方向。而後，如第6(b)圖所示，當預定之切割道23之另一端(第6(b)圖中之右端)到達雷射光線照射機構62之聚光器622正下方的位置後，停止雷射光線的照射，並且停止夾頭台61的移動(雷射光線照射步驟)。在該雷射光線照射步驟中，使脈衝雷射光線的聚光點P聚焦於磊晶基板20的背面20b(上表面)附近。
上述雷射光線照射步驟中之加工條件例如設定如下。
光源：YAG脈衝雷射
波長：355nm
平均輸出：3.5W
重複頻率：10kHz
聚光點徑：短軸10μm、長軸10～200μm的橢圓
加工進給速度：100mm/秒
在上述加工條件中，藉由沿著預定之切割道23實施2次上述雷射光線照射步驟，可如第6(c)圖所示，在磊晶基板20，沿著預定之切割道23被切斷，並形成由雷射加工溝所構成之分割溝201(磊晶基板分割步驟)。藉由將上述磊晶基板分割步驟實施於與複數切割道23中之預定的切割道對應之區域，如第6(d)圖所示，在磊晶基板20沿著形成複數的區塊200。
如以上實施磊晶基板分割步驟，藉由將構成光元件晶圓2的磊晶基板20沿著預定之切割道23切斷，可釋放因磊晶基板20與移設基板3之線膨脹係數不同而產生於由磊晶基板20與移設基板3所構成之接合體上的翹曲。
接著，實施光元件晶圓支持步驟，將已實施上述磊晶基板分割步驟之光元件晶圓2與移設基板3的接合體，貼附於安裝在環狀框之作為保持構件的切割膠帶。亦即，如第7圖所示，將接合於光元件晶圓2之移設基板3側，貼附於安裝於環狀框F之作為保持構件的切割膠帶T之表面(保持構件貼附步驟)。因此，貼附於切割膠帶T表面之移設基板3所接合的構成光元件晶圓2之磊晶基板20背面20b為上側。另外，本光元件晶圓支持步驟也可在實施上述磊晶基板分割步驟前實施。
若已如上述般實施光元件晶圓支持步驟，則實施剝離用雷射光線照射步驟，從磊晶基板20之背面20b側，將透過磊晶基板20之波長的雷射光線的聚光點定位於緩衝層22而照射，藉此，分離緩衝層22。該剝離用雷射光線照射步驟係使用第8圖所示之雷射加工裝置7來進行。第8圖所示之雷射加工裝置7具備有：保持被加工物之夾頭台71、對保持在該夾頭台71上之被加工物照射雷射光線的雷射光線照射機構72。夾頭台71係構成為可吸引保持被加工物，藉由未圖示之加工進給機構加工進給於第8圖中之箭號X所示之方向，並且藉由未圖示之分度進給機構分度進給於第8圖中之箭號Y所示之方向。上述雷射光線照射機構72係從安裝於實質上配置成水平之圓筒形套管721前端的聚光器722照射脈衝雷射光線。
參照第8及9圖，說明使用上述雷射加工裝置7而實施的剝離用雷射光線照射步驟。要實施剝離用雷射光線照射步驟，首先，如上述之第8圖所示，將上述光元件晶圓2、移設基板3、與切割膠帶T的接合體，載置於雷射加工裝置7之夾頭台71上，藉由使未圖示之吸引機構動作，透過切割膠帶T將光元件晶圓2吸引保持於夾頭台71的上面。因此，被保持在夾頭台71上之光元件晶圓2，係磊晶基板20之背面20b為上側。另外，第8圖中，雖省略顯示安裝有切割膠帶T之環狀框F，但環狀框F係保持在配設於夾頭台71之適當的框保持機構。
若已如以上所述，將接合有移設基板3、光元件晶圓2、與切割膠帶T之接合體吸引保持在夾頭台71上，則如第9(a)圖所示，將夾頭台71移動至雷射光線照射機構72之聚光器722所在的雷射光線照射區域，將磊晶基板20之一端(在第9(a)圖中為左端)定位於雷射光線照射機構72之聚光器722的正下方。然後，如第9(b)圖所示，使從聚光器722照射之脈衝雷射光線的聚光點P聚焦於緩衝層22。然後，使雷射光線照射機構72動作，從聚光器722照射脈衝雷射光線於緩衝層22，並且，使夾頭台71以預定之加工進給速度移動於第9(a)圖中箭號X1所示之方向。並且，如第9(c)圖所示，當磊晶基板20之另一端(第9(c)圖中之右端)到達雷射光線照射機構72之聚光器722正下方的位置，停止照射脈衝光線，並且停止夾頭台71的移動(剝離用雷射光線照射步驟)。該剝離用雷射光線照射步驟實施於對應緩衝層22全面之區域。結果，緩衝層22分解，喪失了緩衝層22結合磊晶基板20與光元件層21的機能。
上述剝離用雷射光線照射步驟中之加工條件例如設定如下。
光源：激生分子脈衝雷射
波長：284nm
平均輸出：0.08W
重複頻率：50kHz
聚光點徑：φ400μm
加工進給速度：20mm/秒
在實施上述剝離用雷射光線照射步驟時，由於藉由實施上述磊晶基板分割步驟，沿著預定之切割道23切斷磊晶基板20，分割成複數的區塊200，而釋放因磊晶基板20與移設基板3之線膨脹係數不同而產生於由磊晶基板20與移設基板3所構成之接合體上的翹曲，故從聚光器722照射之脈衝雷射光線的聚光點P可確實地對位於緩衝層22。因此，可解決因為脈衝光線之聚光點定位於光元件層21而損傷光元件層21的問題。又，緩衝層22係以氮化鎵(GaN)形成，藉由雷射光線的照射會分解成2GaN→2Ga+N2，產生N2氣體雖會對光元件層21產生不良影響，但由於磊晶基板20可沿著分割溝201分割成複數區塊200，透過分割溝201可排出N2氣體，而可減輕對光元件層21的不良影響。
若已實施上述之剝離用雷射光線照射步驟，則實施磊晶基板剝離步驟，將分割成複數區塊200之磊晶基板20從光元件層21剝離。亦即，由於結合了分割成複數區塊200之磊晶基板20與光元件層21之緩衝層22，因為實施剝離用雷射光線照射步驟而喪失了結合機能，故如第10圖所示，磊晶基板20之各區塊200可容易地從光元件層21剝離。如此，藉由將構成光元件晶圓2之磊晶基板20從光元件層21剝離，層疊於磊晶基板20表面之光元件層21可順利地移至移設基板3。
若如上所述，將層疊於構成光元件晶圓2之磊晶基板20表面的光元件層21移至移設基板3，則實施移設基板分割步驟。本移設基板切斷步驟之第1實施形態可使用第3圖所示之切削裝置5來施行。要使用第3圖所示之切削裝置5來實施移設基板分割步驟，係如第11圖所示，將光元件層21與移設基板3、切割膠帶T的接合體載置於夾頭台51上，並使未圖示之吸引機構進行動作，將切割膠帶T、移設基板3與光元件層21的接合體吸引保持於夾頭台51上。因此，貼附於切割膠帶T的接合於移設基板3之光元件層21為上側。另外，第11圖中，雖省略顯示安裝有切割膠帶T之環狀框F，但環狀框F係保持在配設於夾頭台71之適當的框保持機構。如此一來，吸引保持了光元件層21、移設基板3與切割膠帶T之接合體的夾頭台51，藉由未圖示之切削進給機構定位於拍攝機構53的正下方。
當夾頭台51定位於拍攝機構53的正下方，藉由拍攝機構53及未圖示之控制機構，施行檢測出接合有光元件層21之移設基板3應進行切削加工之加工區域的校準作業。亦即，拍攝機構53及未圖示之控制機構實行用以將在接合於移設基板3之光元件層21形成於第1方向的切割道23、與切削刀片521進行對位的型樣匹配等圖像處理，來進行切割區域的校準(校準步驟)。又，形成於光元件層21延伸於相對上述第1方向為直交之第2方向的切割道23，對於此種切割道23也同樣地進行切削區域的校準。
若已如以上所述般進行校準，檢測出保持在夾頭台51上之光元件晶圓2與移設基板3之接合體的切削區域，則將保持了光元件晶圓2與移設基板3之接合體的夾頭台51移動至切削開始位置，如第12(a)圖所示，將預定之切割道23之一端定位於切削刀片521正下方、在第12(a)圖中稍微右側處。接著，將切削刀片521旋轉於以箭號521a所示之方向，並且使未圖示之切割進給機構動作，將切削刀片521從兩點鏈線所示之退避位置向箭號Z1所示之方向切割進給預定量至實線所示之作業位置。該作業位置係設定於切削刀片521之外周緣可達到切割膠帶T的深度位置。如此，若實施了切削刀片521的切割進給，將切削刀片512旋轉於箭號521a所示之方向，並且使夾頭台51以預定的切削進給速度移動於第12(a)圖中箭號X1所示之方向，當預定之切割道23之另一端如第12(b)圖所示般到達切削刀片521正下方稍左側，停止夾頭台51的移動，並且使切削刀片521於箭號Z2所示之方向上升至兩點鏈線所示之退避位置。結果，移設基板3如第12(c)圖所示，沿著預定之切割道23被切斷，形成由切割溝所構成之分割溝31(移設基板分割步驟)。藉由將上述移設基板分割步驟沿著行程於光元件層12之所有切割道23而實施，接合有光元件層21之移設基板3如第12(d)圖所示，沿著切割道而被分割，可得到分割成各個接合於移設基板3的光元件24。
接著，參照第13及14圖，說明移設基板分割步驟的第2實施形態。移設基板分割步驟的第2實施形態可使用上述之第5圖所示的雷射加工裝置6來實施。要使用第5圖所示之切削裝置6來實施移設基板分割步驟，係將光元件層21與移設基板3、切割膠帶T的接合體如第13圖所示，以切割膠帶T接觸於夾頭台61上面的狀態載置於夾頭台61上，並使未圖示之吸引機構進行動作，透過切割膠帶T，將接合有光元件層21的移設基板3吸引保持於夾頭台61上。因此，貼附於切割膠帶T的接合於移設基板3之光元件層21為上側。另外，第13圖中，雖省略顯示安裝有切割膠帶T之環狀框F，但環狀框F係保持在配設於夾頭台61之適當的框保持機構。如此一來，吸引保持了光元件層21、移設基板3與切割膠帶T之接合體的夾頭台61，藉由未圖示之切削進給機構定位於拍攝機構63的正下方。
當夾頭台61定位於拍攝機構63的正下方，藉由拍攝機構63及未圖示之控制機構，施行檢測出移設基板3應進行雷射加工之加工區域的校準作業。亦即，拍攝機構63及未圖示之控制機構實行型樣匹配等圖像處理，該等型樣匹配等圖像處理係用以將在接合於移設基板3之光元件層21形成於第1方向的切割道23、與沿著該切割道23照射雷射光線的雷射光線照射機構62之聚光器622進行對位者，而進行雷射光線照射位置的校準(校準步驟)。又，形成於接合於移設基板3之光元件層21延伸於相對上述第1方向為直交之第2方向的切割道23，對於此種切割道23也同樣的進行加工區域的校準。
如以上所述，若已進行校準，檢測出保持在夾頭台61上之光元件層21與移設基板3之接合體的加工區域，則將保持有光元件層21與移設基板3之接合體的夾頭台61，移動至如第14(a)圖所示的雷射光線照射機構62之聚光器622下的加工開始位置，將第1方向之切割道23之一端(在第14(a)圖中為左端)定位於雷射光線照射機構62之聚光器622的正下方。然後，從聚光器622對移設基板3照射具有吸收性波長的脈衝雷射光線，並且使夾頭台61以預定之加工進給速度移動於第14(a)圖中箭號X1所示之方向。而後，如第14(b)圖所示，當切割道23之另一端(第14(b)圖中之右端)到達雷射光線照射機構62之聚光器622的正下方位置後，停止雷射光線的照射，並且停止夾頭台61的移動(雷射光線照射步驟)。在該雷射光線照射步驟中，使脈衝雷射光線的聚光點P聚焦在接合於移設基板3之光元件層21上面附近。
上述雷射光線照射步驟中之加工條件例如設定如下。
光源：YAG脈衝雷射
波長：355nm
平均輸出：7W
重複頻率：10kHz
聚光點徑：短軸10μm、長軸10～200μm的橢圓
加工進給速度：100mm/秒
在上述加工條件中，藉由沿著一條切割道23實施4～6次上述雷射光線照射步驟，可如第14(c)圖所示，在移設基板3沿著預定之切割道23被切斷，並形成由雷射加工溝所構成之分割溝31(移設基板分割步驟)。藉由將上述移設基板分割步驟沿著形成在光元件層21之所有切割道23而實施，如第14(d)圖所示，光元件層21與移設基板3的接合體會沿著切割道23被分割，可得到從移設基板3分割成各個接合於移設基板30之光元件24。
2．．．光元件晶圓
20．．．磊晶基板
20a．．．表面
20b．．．背面
21．．．光元件層
21a．．．表面
211．．．n型氮化鎵半導體層
212．．．p型氮化鎵半導體層
22．．．緩衝層
23．．．切割道
24．．．光元件
200．．．區塊
201．．．分割溝
3．．．移設基板
3a．．．表面
3b．．．背面
4．．．接合金屬層
5．．．切削裝置
51．．．夾頭台
52．．．切削機構
521．．．切削刀片
521a．．．箭號
53．．．拍攝機構
6．．．雷射加工裝置
61．．．夾頭台
62．．．雷射光線照射機構
621．．．套管
622．．．聚光器
63．．．拍攝機構
7．．．雷射加工裝置
71．．．夾頭台
72．．．雷射光線照射機構
721．．．套管
722．．．聚光器
F．．．環狀框
T．．．切割膠帶
X、Y、X1、Z1、Z2．．．箭號
第1(a)、1(b)圖係藉由本發明之光元件晶圓加工方法所加工之光元件晶圓的立體圖及放大重要部份而顯示的截面圖。
第2(a)、2(b)圖係本發明之光元件晶圓加工方法中之移設基板接合步驟的說明圖。
第3圖係用以實施本發明之光元件晶圓加工方法中之移設基板分割步驟之第1實施形態的切削裝置的重要部分立體圖。
第4(a)～4(d)圖係顯示本發明之光元件晶圓加工方法中之移設基板分割步驟之第1實施形態的說明圖。
第5圖係用以實施本發明之光元件晶圓加工方法中之移設基板分割步驟之第2實施形態的雷射加工裝置的重要部分立體圖。
第6(a)～6(d)圖係顯示本發明之光元件晶圓加工方法中之移設基板分割步驟之第2實施形態的說明圖。
第7圖係本發明之光元件晶圓加工方法中之光元件晶圓支持步驟的說明圖。
第8圖係用以實施本發明之光元件晶圓加工方法中之剝離用雷射光線照射步驟的雷射加工裝置的重要部分立體圖。
第9(a)～9(c)圖係本發明之光元件晶圓加工方法中之剝離用雷射光線照射步驟的說明圖。
第10圖係本發明之光元件晶圓加工方法中之磊晶基板剝離步驟的說明圖。
第11圖係用以實施本發明之光元件晶圓加工方法中之移設基板分割步驟之第1實施形態的切削裝置的重要部分立體圖。
第12(a)～12(d)圖係顯示本發明之光元件晶圓加工方法中之移設基板分割步驟之第1實施形態的說明圖。
第13圖係用以實施本發明之光元件晶圓加工方法中之移設基板分割步驟之第2實施形態的雷射加工裝置的重要部分立體圖。
第14(a)～14(d)圖係顯示本發明之光元件晶圓加工方法中之移設基板分割步驟之第2實施形態的說明圖。
2．．．光元件晶圓
3．．．移設基板
3a．．．表面
3b．．．背面
4．．．接合金屬層
20．．．磊晶基板
20b．．．背面
21．．．光元件層
21a．．．表面
22．．．緩衝層
23．．．切割道
31．．．分割溝
51．．．夾頭台
200．．．區塊
201．．．分割溝
521．．．切削刀片
521a、X1、Z1、Z2．．．箭號

Claims (4)

  1. 一種光元件晶圓之加工方法，係在磊晶基板表面隔著緩衝層進行層疊，於藉由形成為格子狀之複數切割道所區劃出的複數區域形成光元件的光元件晶圓，將該光元件晶圓中之光元件層移至移設基板者，其特徵在於包含有：移設基板接合步驟，將移設基板接合於在該磊晶基板表面隔著該緩衝層而層疊之該光元件層的表面；磊晶基板分割步驟，將該移設基板所接合之該磊晶基板沿著該等複數切割道中之預定切割道切斷，分割成複數區塊；剝離用雷射光線照射步驟，從已實施該磊晶基板分割步驟之該磊晶基板的背面側，以將透過該磊晶基板之波長的雷射光線之聚光點定位於該緩衝層的狀態，照射於光元件晶圓與移設基板之接合體，藉此，分解該緩衝層；及磊晶基板剝離步驟，在實施該剝離用雷射光線照射步驟後，從該光元件層剝離該分割成複數區塊之磊晶基板。
  2. 如申請專利範圍第1項之光元件晶圓之加工方法，其中該磊晶基板分割步驟係藉由切削刀片沿著該預定切割道切斷該磊晶基板。
  3. 如申請專利範圍第1項之光元件晶圓之加工方法，其中該磊晶基板分割步驟係藉由對於該磊晶基板沿著預定切割道照射雷射光線，而沿著該預定切割道切斷該磊晶基板。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之光元件晶圓之加工方法，其中在實施該磊晶基板剝離步驟後，實施移設基板分割步驟，沿著該等複數之切割道切斷該光元件層所接合之該移設基板。
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