TWI538041B - Processing method of optical element wafers - Google Patents

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TWI538041B TW101137937A TW101137937A TWI538041B TW I538041 B TWI538041 B TW I538041B TW 101137937 A TW101137937 A TW 101137937A TW 101137937 A TW101137937 A TW 101137937A TW I538041 B TWI538041 B TW I538041B
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Description

光元件晶圓之加工方法 發明領域
本發明係有關於一種於藍寶石基板或碳化矽等磊晶基板之表面，透過緩衝層而積層由n型半導體層及p型半導體層構成之光元件層，並將於藉由形成格子狀之複數切割線而劃分之複數區域形成有發光二極體、雷射二極體等光元件之光元件晶圓的光元件層，移換至移設基板的光元件晶圓之加工方法。
發明背景
於光元件製造步驟中，於略圓板形狀之藍寶石基板或碳化矽等磊晶基板之表面，透過緩衝層而積層由n型半導體層及p型半導體層構成之光元件層，並於藉由格子狀地形成在光元件層之複數切割線而劃分之複數區域，形成發光二極體、雷射二極體等光元件而構成光元件晶圓。且藉由將光元件晶圓沿著切割線分割，而製造各個光元件(例如，參照專利文獻1)。
又，作為使光元件之亮度提升的技術，在下述專利文獻2揭示有稱為剝離(lift off)的製造方法，該方法係將於構成光元件晶圓之藍寶石基板或碳化矽等磊晶基板的表面，透過緩衝層而積層之由n型半導體層及p型半導體層構成之光元件層，透過金(Au)、鉑(Pt)、鉻(Cr)、銦(In)、鈀(Pd)等接合金屬層接合鉬(Mo)、銅(Au)、矽(Si)等移設基板，且 藉由從磊晶基板之背面側對緩衝層照射雷射光線而剝離磊晶基板，並將光元件層移換至移設基板。
【先行技術文獻】 【專利文獻】
【專利文獻1】特開平10-305420號公報
【專利文獻2】特表2005-516415號公報
發明概要
而，於雷射加工裝置中，對緩衝層照射適當輸出之雷射光線，破壞緩衝層之後，為了將接合於移設基板之光元件晶圓的磊晶基板剝離，且將光元件層移設至移設基板，在將接合於移設基板之光元件晶圓從雷射加工裝置搬運至移換裝置之際，有所謂磊晶基板會從移設基板脫落，磊晶基板或積層了光元件層之移設基板破損的問題。
本發明係鑑於上述事實而完成者，其主要之技術課題在於提供一種光元件晶圓之加工方法，該方法係可在對緩衝層照射適當輸出之雷射光線而破壞緩衝層之後，將在移設基板接合了光元件晶圓之複合基板，可不使磊晶基板從移設基板脫落來進行搬運。
為了解決上述主要課題，依據本發明，提供一種光元件晶圓之加工方法，係破壞光元件晶圓之緩衝層的加工方法，該光元件晶圓係於磊晶基板之表面透過緩衝層而積層光元 件層，且將於表面具有形成了複數光元件之光元件區域與圍繞該光元件區域之外周剩餘區域的光元件晶圓之該光元件層，透過接合金屬層接合於移設基板者，其特徵在於包含下列步驟：晶圓保持步驟，係將接合於光元件晶圓之移設基板側保持於雷射加工裝置之工作夾台上者；及緩衝層破壞步驟，係從磊晶基板側對緩衝層照射對磊晶基板具有透過性且對緩衝層具有吸收性之波長的脈衝雷射光線，以破壞緩衝層者；該緩衝層破壞步驟係包含：第1雷射光線照射步驟，係完全破壞對應光元件區域之緩衝層者；及第2雷射光線照射步驟，係不完全破壞對應外周剩餘區域之緩衝層者。
較佳者，於上述第1雷射光線照射步驟中照射之脈衝雷射光線係能量密度設定成0.25~1.0J/cm2，於上述第2雷射光線照射步驟中照射之脈衝雷射光線係能量密度設定成0.1~0.15J/cm2。
又，於上述第2雷射光線照射步驟中照射於對應外周剩餘區域之緩衝層的脈衝雷射光線之每單位面積的射擊數，係設定較上述第1雷射光線照射步驟中照射於對應光元件區域之緩衝層的脈衝雷射光線之每單位面積的射擊數少。
再者，不完全破壞對應上述外周剩餘區域之緩衝層的第2雷射光線照射步驟，係藉由從完全破壞對應光元件區域之緩衝層的第1雷射光線照射步驟中所照射之脈衝雷射光線傳播的能量而同時實施。
本發明中，由於從磊晶基板側對緩衝層照射對磊 晶基板具有透過性且對緩衝層具有吸收性之波長的脈衝雷射光線，以破壞緩衝層之緩衝層破壞步驟包含完全破壞對應光元件區域之緩衝層的第1雷射光線照射步驟、及不完全破壞對應外周剩餘區域之緩衝層的第2雷射光線照射步驟，所以對應光元件區域之緩衝層所產生之磊晶基板與光元件層之結合機能完全喪失，而對應外周剩餘區域之緩衝層所產生之磊晶基板與光元件層之結合機能之一部分係被維持的狀態。是故，解除了所謂實施第1雷射光線照射步驟及第2雷射光線照射步驟之後，為了將接合於移設基板之光元件晶圓的磊晶基板剝離，且將光元件層移設至移設基板，在將接合於移設基板之光元件晶圓從雷射加工裝置搬送至移設裝置之際，磊晶基板從移設基板脫落，磊晶基板或積層了光元件層之移設基板會破損的問題。
圖式簡單說明
圖1係用以實施本發明光元件晶圓之加工方法的雷射加工裝置之立體圖。
圖2係裝備於圖1所示之雷射加工裝置之雷射光線加工機構的塊狀構成圖。
圖3(a)及(b)係藉由本發明光元件晶圓之加工方法加工之光元件晶圓的立體圖及將重要部分放大顯示的斷面圖。
圖4(a)及(b)係於圖3所示之光元件晶圓之光元件層的表面接合移設基板之移設基板接合步驟的說明圖。
圖5係顯示在裝設於環狀框架之切割膠帶的表面，貼附接合於光元件晶圓之移設基板側之狀態的立體圖。
圖6(a)~(c)係本發明光元件晶圓之加工方法之第1雷射光線照射步驟的說明圖。
圖7(a)~(c)係本發明光元件晶圓之加工方法之第2雷射光線照射步驟的說明圖。
圖8(a)及(b)係顯示本發明光元件晶圓之加工方法之第2雷射光線照射步驟之其他實施形態的說明圖。
圖9(a)及(b)係本發明光元件晶圓之加工方法之光元件層移換步驟的說明圖。
較佳實施例之詳細說明
以下，就有關本發明光元件晶圓之加工方法的較佳實施形態，參照所附圖面詳細進行說明。
於圖1中，顯示了用以實施本發明光元件晶圓之加工方法之雷射加工裝置的立體圖。圖1所示之雷射加工裝置1具備有靜止基台2、可沿箭頭X所示之加工進給方向(X軸方向)移動地配設於該靜止基台2且保持被加工物之工作夾台機構3、可沿著與上述X軸方向直交之箭頭Y所示之算出進給方向(Y軸方向)移動地配設於靜止基台2之雷射光線照射單元支持機構4、及可沿著箭頭Z所示之聚光點位置調整方向(Z軸方向)移動地配設於該雷射光線照射單元支持機構4之雷射光線照射單元5。
上述工作夾台機構3具備有沿著X軸方向平行地配設於靜止基台2上之一對導引軌道31、31、可沿X軸方向移動地配設於該導引軌道31、31之第1滑動塊32、可沿著箭 頭Y所示之算出進給方向移動地配設於該第1滑動塊32上之第2滑動塊33、藉由圓筒構件34支持於該第2滑動塊33上之罩台35、及作為被加工物保持機構之工作夾台36。該工作夾台36具備有由多孔性材料形成之吸附夾頭361，且成為於吸附夾頭361之上面(保持面)藉由未圖示之吸引機構保持被加工物，即例如圓盤狀的半導體晶圓。如此構成之工作夾台36係藉由配設於圓筒構件34內之未圖示的脈衝馬達而使其旋轉。且，於工作夾台36配設後述之用以固定環狀框架之夾具362。
上述第1滑動塊32於其下面設置有與上述一對導引軌道31、31嵌合的一對被導引溝321、321，且於其上面設置沿著Y軸方向平行地形成之一對導引軌道322、322。如此構成之第1滑動塊32藉由被導引溝321、321嵌合於一對導引軌道31、31，而構成為可沿一對導引軌道31、31朝X軸方向移動。圖示之實施形態之工作夾台機構3具備有用以使第1滑動塊32沿著一對導引軌道31、31朝X軸方向移動之加工進給機構37。加工進給機構37包含平行地配設於上述一對導引軌道31、31間之公螺桿371、及用以旋轉驅動該公螺桿371之脈衝馬達372等之驅動源。公螺桿371其一端可自由旋轉地支持於固定在上述靜止基台2之軸承塊373，其另一端傳動連結於上述脈衝馬達372之輸出軸。且，公螺桿371係螺合於形成在未圖示之母螺塊的貫通母螺孔，該母螺塊係突出於第1滑動塊32之中央部下面而設置。因此，藉由利用脈衝馬達372正轉趨動及反轉驅動公螺桿371，使第1滑動塊 32沿著導引軌道31、31朝X軸方向移動。
上述第2滑動塊33於其下面設有與設在上述第1滑動塊32上面之一對導引軌道322、322嵌合之一對被導引溝331、331，將該被導引溝331、331嵌合於一對導引軌道322、322，而構成為可沿箭頭Y所示之算出進給方向移動。圖示之實施形態之工作夾台機構3具備有第1算出進給機構38，該第1算出進給機構38係用以使第2滑動塊33沿著設於第1滑動塊32之一對導引軌道322、322朝Y軸方向移動。第1算出進給機構38包含有平行地配設於上述一對導引軌道322、322間之公螺桿381、及用以旋轉驅動該公螺桿381之脈衝馬達382等之驅動源。公螺桿381其一端係可自由旋轉地支持於固定在上述第1滑動塊32上面之軸承塊383，其另一端係傳動連結於上述脈衝馬達382之輸出軸。且，公螺桿381係螺合於形成在未圖示之母螺塊之貫通母螺孔，該未圖示之母螺塊係突出於第2滑動塊33之中央部下面而設置。因此，藉由利用脈衝馬達382而正轉驅動及反轉驅動公螺桿381，而使第2滑動塊33沿著導引軌道322、322朝Y軸方向移動。
上述雷射光照射單元支持機構4具備有沿著箭頭Y所示之算出進給方向平行地配設於靜止機台2上之一對導引軌道41、41、及可沿著Y軸方向移動地配設於該導引軌道41、41上之可動支持基台42。該可動支持基台42係由可移動地配設於導引軌道41、41之移動支持部421、及安裝於該移動支持部421之裝設部422所構成。裝設部422係於一側面 平行地設有朝Z軸方向延伸之一對導引軌道423、423。圖示之實施形態之雷射光線照射單元支持機構4具備有用以使可動支持基台42沿著一對導引軌道41、41朝Y軸方向移動之第2算出進給機構43。第2算出進給機構43包含有平行地配設於上述一對導引軌道41、41間之公螺桿431、及用以旋轉驅動該公螺桿431之脈衝馬達432等之驅動源。公螺桿431其一端係可自由旋轉地支持於固定在上述靜止基台2之未圖示之軸承塊，其另一端係傳動連結於上述脈衝馬達432之輸出軸。且，公螺桿431係螺合於形成在未圖示之母螺塊之母螺孔，該未圖示之母螺塊係突出於構成可動支持基台42之移動支持部421之中央部下面而設置。因此，藉由利用脈衝馬達432而正轉驅動及反轉驅動公螺桿431，而使可動支持台42沿著導引軌道41、41朝Y軸方向移動。
雷射光線照射單元5具備有單元支持器51、及安裝於該單元支持器51之雷射光線照射機構6。單元支持器51設有可滑動地嵌合於設在上述裝設部422之一對導引軌道423、423的一對被導引溝511、511，藉由將該被導引溝511、511嵌合於上述導引軌道423、423，而可朝Z軸方向移動地被支持。
雷射光線照射單元5具備有用以使單元支持器51沿著一對導引軌道423、423朝Z軸方向移動之聚光點位置調整機構53。聚光點位置調整機構53包含配設於一對導引軌道423、423間之公螺桿(未圖示)、用以旋轉驅動該公螺桿之脈衝馬達532等的驅動源，藉由利用脈衝馬達532正轉驅動 及反轉驅動未圖示之公螺桿，而使單元支持器51及雷射光線照射機構6沿著導引軌道423、423朝Z軸方向移動。且，於圖示之實施形態中，成為藉由正轉驅動脈衝馬達532而將雷射光線照射機構6朝上方移動，藉由反轉驅動脈衝馬達532而將雷射光線照射機構6朝下方移動。
雷射光線照射機構6包含固定於上述單元支持器51且實質上水平地延伸之圓筒形狀的殼體61。有關該雷射光線照射機構6，參照圖2進行說明。
圖示之雷射光線照射機構6具備有配設於上述殼體61內之脈衝雷射光線振盪機構62、調整藉由該脈衝雷射光線振盪機構62所振盪之脈衝雷射光線之輸出的輸出調整機構63、將藉由該輸出調整機構63調整了輸出之脈衝雷射光線照射於保持在上述工作夾台36之保持面的被加工物W之聚光器64。
上述脈衝雷射光線振盪機構62係由振盪例如波長為266nm之脈衝雷射光線的脈衝雷射光線振盪器621、設定脈衝雷射光線振盪器621振盪之脈衝雷射光線之重複頻率的重複頻率設定機構622、調整脈衝雷射光線振盪器621振盪之脈衝雷射光線之脈波寬度的脈波寬度調整機構623構成。上述輸出調整機構63係將從脈衝雷射光線振盪機構62振盪之脈衝雷射光線之輸出調整成預定之輸出。該等脈衝雷射光線振盪機構62之脈衝雷射光線振盪器621、重複頻率設定機構622、脈衝寬度調整機構623及輸出調整機構63係藉由未圖示之控制機構所控制。
上述聚光器64係具備有方向變換鏡641及聚光鏡642，該方向變換鏡641係將藉由從脈衝雷射光線振盪機構62振盪且藉由輸出調整機構63調整了輸出之脈衝雷射光線，朝工作夾台36之保持面進行變換方向，該聚光鏡642係將藉由該方向變換鏡641而進行變換方向的脈衝雷射光線聚光，且照射於保持在工作夾台36之被加工物W。如此構成之聚光器64係如圖1所示裝設於殼體61之前端。
回到圖1繼續說明，圖示之雷射加工裝置1具有配設於殼體61之前端部，且將應藉由上述雷射光線照射機構6進行雷射加工之加工區域進行拍攝之校準機構7。該校準機構7係由顯微鏡及CCD照相機等光學機構構成，並將拍攝的影像訊號送至未圖示之控制機構。
圖示之雷射加工裝置1係如上述般構成，以下就有關其作用進行說明。
於圖3(a)及(b)中顯示了藉由上述之雷射加工裝置1加工之光元件晶圓的立體圖及重要部分放大斷面圖。圖3(a)及(b)所示光元件晶圓10係在由直徑為50mm厚度為600μm之圓板形狀之藍寶石基板構成的磊晶基板11表面11a，藉由磊晶成長法形成由n型氮化鎵半導體層121及p型氮化鎵半導體層122構成之光元件層12。且，於磊晶基板11之表面，藉由磊晶成長法積層由n型氮化鎵半導體層121及p型氮化鎵半導體層122構成之光元件層12時，於磊晶基板11之表面11a與形成光元件層12之n型氮化鎵半導體層121之間，形成由氮化鎵(GaN)構成之厚度為例如1μm的緩衝層13。如此 構成之光元件晶圓10於圖示之實施形態中，光元件層12之厚度形成為例如10μm。且，光元件層12如圖4(a)所示般，於藉由形成格子狀之複數分割線123所劃分之複數區域形成光元件124。如此構成之光元件晶圓10具有形成光元件124之光元件區域120A、及圍繞該元件區域120A之外周剩餘區域120B。
如上述般為了將光元件晶圓10之磊晶基板11從光元件層12剝離而移換到移設基板，實施於光元件層12之表面12a接合移設基板的移設基板接合步驟。亦即，如圖4(a)及(b)所示，形成於構成光元件晶圓10之磊晶基板11之表面11a的光元件層12表面12a，透過由錫構成之接合金屬層16接合由厚度為1mm之銅基板構成之移設基板15。且，作為移設基板15可使用鉬(Mo)、矽(Si)等，又，作為形成接合金屬層16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係於形成在磊晶基板11表面11a之光元件層12之表面12a、或是移設基板15之表面15a，蒸鍍上述接合金屬而形成厚度為3μm左右之接合金屬層16，藉由使該接合金屬層16與移設基板15之表面15a或光元件層12之表面12a相對面並壓固，而可於構成光元件晶圓10之光元件層12之表面12a透過接合金屬層16接合移設基板15之表面15a。
其次，就有關藉由使用上述雷射加工裝置1從上述磊晶基板11之背面側對緩衝層13照射雷射光線，而破壞緩衝層13之緩衝層破壞步驟進行說明。在實施上述緩衝層 破壞步驟，首先如圖5所示，於裝設於環狀之框架F之切割膠帶T的表面，將接合於光元件晶圓10之移設基板15側(光元件晶圓支持步驟)貼附。因此，接合有貼附於切割膠帶T之表面的移設基板15的光元件晶圓10之磊晶基板11背面11b便成為上側。
若實施了上述晶元支持步驟，於圖1所示之雷射加工裝置1之工作夾台36上，載置貼附有移設基板15之切割膠帶T側，該移設基板15係接合於構成光元件晶圓10之磊晶基板11，且作動未圖示之吸引機構而於工作夾台36上透過切割膠帶T而吸引保持光元件晶圓10(晶圓保持步驟)。因此，保持於工作夾台36上之光元件晶圓10係磊晶基板11之背面11b成為上側。而且，藉由配設於工作夾台36之夾具362來固定裝設有切割膠帶T之環狀框架F。
若如上述般實施了晶元保持步驟，從上述磊晶基板11之背面11b(上面)側對緩衝層13照射對藍寶石具有透過性且對氮化鎵(GaN)具有吸收性之波長的雷射光線，而實施破壞緩衝層13之緩衝層破壞步驟。該緩衝層破壞步驟係包含完全地破壞對應光元件區域120A之緩衝層13的第1雷射光線照射步驟、與不完全地破壞對應外周剩餘區域120B之緩衝層13的第2雷射光線照射步驟。
就有關上述緩衝層破壞步驟之第1雷射光線照射步驟，參照圖6進行說明。完全地破壞對應光元件區域120A之緩衝層13的第1雷射光線照射步驟係將工作夾台36移動至如圖6所示雷射光線照射機構6之聚光器64所位置之雷射 光線照射區域，將光元件區域120A之一端(120A1)定位於雷射光線照射機構6之聚光器64的正下方。且，如圖6(b)所示，將從聚光器64照射之脈衝雷射光線之緩衝層13上面的光點的點徑設定成30μm。該點徑係可為聚光點徑，也可為離焦之點徑。接著，一面作動脈衝雷射光線振盪機構62，從聚光器64照射脈衝雷射光線，一面朝圖6(a)中箭頭X1所示方向以預定之加工進給速度使工作夾台36移動。且，光元件區域120A之另一端(120A2)到達雷射光線照射機構6之聚光器64的照射位置時，便停止脈衝雷射光線之照射且停止工作夾台36之移動(第1雷射光線照射步驟)。將該第1雷射光線照射步驟實施於如圖6(c)所示對應於光元件區域120A之緩衝層13。其結果，對應於光元件區域120A之緩衝層13完全破壞，對應於光元件區域120A之緩衝層13所產生之磊晶基板11與光元件層12的結合機能喪失。
上述第1雷射光線照射步驟之加工條件係例如如下述般設定。
光源：YAG脈衝雷射
波長：266nm
平均輸出：0.09~0.35W
重複波長：50kHz
脈衝寬度：100ps
點徑：φ 30μm
能量密度：0.25~1.0J/cm2
加工進給速度：600mm/秒
且，破壞緩衝層13之第1雷射光線照射步驟也可是將聚光器64定位於光元件區域120A之一端(120A1)，藉由一面旋轉第1保持機構91一面將聚光器64朝中心移動，而於對應光元件區域120A之緩衝層13的全面照射雷射光線，破壞對應光元件區域120A之緩衝層13，使緩衝層13所產生之磊晶基板11與光元件層12之結合機能喪失。
接著，就有關上述緩衝層破壞步驟之第2雷射光線照射步驟，參照圖7進行說明。第2雷射光線照射步驟係將工作夾台36移動至圖7(a)所示雷射光線照射機構6之聚光器64所位置之雷射光線照射區域，並將外周剩餘區域120B之一端(120B1)定位於雷射光線照射機構6之聚光器64的正下方。且，如圖7(b)所示，將從聚光器64照射之脈衝雷射光線之緩衝層13上面之光點的點徑設定成30μm。該點徑係可為聚光點徑，也可為離焦之點徑。接著，一面作動脈衝雷射光線振盪機構62，從聚光器64照射脈衝雷射光線，一面朝圖7(a)中箭頭X1所示方向以預定之加工進給速度使工作夾台36移動。且，外周剩餘區域120B與光元件區域120A之邊界部(120A1)到達雷射光線照射機構6之聚光器64的照射位置時，一時停止照射脈衝雷射光線。進一步，使工作夾台36朝箭頭X所示方向移動，光元件區域120A與外周剩餘區域120B之邊界部(120A2)到達雷射光線照射機構6之聚光點64的照射位置時，照射脈衝雷射光線，外周剩餘區域120B之另一端(120B2)到達雷射光線照射機構6之聚光器64的照射位置時，停止脈衝雷射光線之照射且停止工作夾台36 之移動(第2雷射光線照射步驟)。將該第2雷射光線照射步驟實施於如圖7(c)所示對應外周剩餘區域120B之緩衝層13。其結果，對應外周剩餘區域120B之緩衝層13不完全破壞，而成為對應外周剩餘區域120B之緩衝層13所產生之磊晶基板11與光元件層12的結合機能大部分喪失，但是結合機能之一部分被維持的狀態。
上述第2雷射光線照射步驟之加工條件係例如如下述般設定。
光源：YAG脈衝雷射
波長：266nm
平均輸出：0.035~0.05W
重複波長：50kHz
脈衝寬度：100ps
點徑：φ 30μm
能量密度：0.1~0.15J/cm2
加工進給速度：600mm/秒
且，破壞緩衝層13之第2雷射光線照射步驟也可是將聚光器64定位於外周剩餘區域120B之一端(120B1)，藉由一面旋轉第1保持機構91一面將聚光器64朝外周剩餘區域120B與光元件區域120A之邊界部(120A1)移動，而於對應於外周剩餘區域120B之緩衝層13的全面照射雷射光線，使不完全破壞對應外周剩餘區域120B之緩衝層13。
接著，就有關不完全地破壞對應外周剩餘區域120B之緩衝層13的第2雷射光線照射步驟之其他實施形 態，參照圖8(a)及(b)進行說明。如圖8(a)及(b)所示之第2雷射光線照射步驟係使照射在對應外周剩餘區域120B之緩衝層13之脈衝雷射光線的光點間隔(Gb)，較於上述第1雷射光線照射步驟中照射在對應光元件區域120A之緩衝層13之脈衝雷射光線的光點間隔(Ga)大，使照射在對應於外周剩餘區域120B之緩衝層13之脈衝雷射光線的每單位面積之射擊數較少。例如作為第2雷射光線照射步驟之加工條件，藉由使上述第1雷射照射步驟之加工條件之加工進給速度較600mm/秒快，而可使照射於對應外周剩餘區域120B之緩衝層13的脈衝雷射光線之光點間距較大。
希望上述緩衝層破壞步驟所照射之脈衝雷射光線，於第1雷射光線照射步驟中係將能量密度設定成0.25~1.0J/cm2，於第2雷射光線照射步驟中係將能量密度設定成0.1~0.15J/cm2。該能量密度係將脈衝雷射光線之平均輸出以重覆頻率除之，且更以光點之面積除之者，所以藉由適宜地組合脈衝雷射光線之平均輸出與重複頻率及光點徑，而可設定成上述值。
且，上述緩衝層破壞步驟之將對應外周剩餘區域之緩衝層不完全破壞之第2雷射光線照射步驟，也可藉由從將對應光元件區域之緩衝層完全破壞之第1雷射光線照射步驟中所照射之脈衝雷射光線所傳播的能量同時執行。此時，第1雷射光線照射步驟將脈衝雷射光線之照射開始位置設定成從外周剩餘區域之最外周起例如35μm內側而實施。其結果，使脈衝雷射光線之點徑為30μm時，對應外周 剩餘區域之緩衝層從最外周到例如20μm內側藉由照射之脈衝雷射光線之光點而完全破壞，對應外周剩餘區域之緩衝層的最外周側之例如20μm的範圍，藉由從照射之脈衝雷射光線所傳播之能量而成不完全破壞狀態。
實施了由上述第1雷射光線照射步驟及第2雷射光線照射步驟構成之緩衝層破壞步驟時，便實施將磊晶基板11從光元件層12剝離且將光元件層12移設至移設基板15之光元件層移換步驟。該光元件層移換步驟係使用圖9(a)及(b)所示之移換裝置9來實施。圖9(a)及(b)所示之移換裝置9具備有將接合有貼附在上述切割膠帶T表面之移設基板15的光元件晶圓10保持的第1保持機構91、於第1保持機構91上將接合有移設基板15之光元件晶元10之磊晶基板11側保持的第2保持機構92。第1保持機構91係構成為在為上面之保持面上將接合有貼附於切割膠帶T表面之移設基板15的光元件晶圓10吸引保持。又，第1保持機構91係成為藉由未圖示之旋轉驅動機構而被旋動。第2保持機構92具備有吸引保持墊93、支持該吸引保持墊93之支持軸部94。吸引保持墊93係由圓盤狀之基台931及墊932構成。基台931係藉由適當之金屬材料構成，於其上面中央部突出形成支持軸部94。構成吸引保持墊93之基台931包含下方開放之圓形狀的凹部931a。於該凹部931a嵌合有藉由多孔之陶瓷構件形成圓盤狀之墊932。如此，為嵌合於基台931凹部931a之墊932之下面的保持面，係配設成與為上述第1保持機構91之上面的保持面相對向。形成於構成吸引保持墊93之基台931的圓 形狀凹部931a，係透過設於支持軸部94之吸引通路94a而連通於未圖示之吸引機構。因此，未圖示之吸引機構作動時，透過吸引通路94a、基台931之凹部931a而使負壓作用於為墊932之下面的保持面，為該墊932之下面的保持面可吸引保持件晶元10之後述的磊晶基板。
如上述構成之第2保持機構92連結於圖9(a)及(b)中可朝上下方向移動之分離機構95。該分離機構95於圖示之實施形態中係由空氣汽缸機構構成，其活塞桿951係連結於構成第2保持機構92之支持軸部94。如此構成之分離機構95係將第2保持機構92定位於第1保持機構91之上側，藉由下降及上升，而使第2保持機構92與第1保持機構91相對地朝接近及離開的方向移動。
在使用上述之移換裝置9實施光元件層移換步驟時，如圖9(a)所示於移換裝置9之第1保持機構91上，將貼附有接合於構成上述光元件晶圓10之磊晶基板11之移設基板15的切割膠帶T側載置，作動未圖示之吸引機構，而於第1保持機構91上透過切割膠帶T吸引保持光元件晶圓10(晶圓保持步驟)。因此，保持在第1保持機構91上之光元件晶圓10係磊晶基板11之背面11b成為上側。且，裝設了切割膠帶T之環狀框架F藉由配設於第1保持機構91之未圖示的夾具而固定。接著，作動由空氣汽缸機構所構成之分離機構95而使第2保持機構92下降，如圖9(b)所示，使為構成吸引保持墊93之墊932之下面的保持面與為磊晶基板11之背面11b的上面接觸，該磊晶基板11係形成吸引保持在第1保持機構 91的光元件晶圓10。而且，藉由作動未圖示之吸引機構，於為構成吸引保持墊93之墊932之下面的保持面，吸引保持為磊晶基板11之背面11b的上面。因此，移設基板15透過切割膠帶T而吸引保持於第1保持機構91，且磊晶基板11吸引保持於第2保持機構92。接著，如圖9(a)所示作動用以旋轉驅動第1保持機構91之未圖示之旋轉驅動機構，而使第1保持機構91朝箭頭91a所示之方向旋動預定角度。其結果，對應如上述般不完全被破壞之外周剩餘區域120B之緩衝層13完全破壞。如此，對應外周剩餘區域120B之緩衝層13破壞時，如圖9(b)所示作動由空氣汽缸機構所構成之分離機構95而使第2保持機構92上升。其結果，磊晶基板11在吸引保持於構成第2保持機構92之吸引保持墊93之墊932的下面狀態，從光元件層12剝離，光元件層12移設至移設基板15(光元件層移換步驟)。
如上述般，本發明之光元件晶圓之加工方法中，係藉由實施將對應光元件區域120A之緩衝層13完全破壞之第1雷射光線照射步驟、及將對應外周剩餘區域120B之緩衝層13不完全破壞之第2雷射光線照射步驟，使對應光元件區域120A之緩衝層13所產生之磊晶基板11與光元件層12之結合機能完全喪失，而對應外周剩餘區域120B之緩衝層13所產生之磊晶基板11與光元件層12之結合機能之一部分被維持的狀態。因此，實施上述第1雷射光線照射步驟及第2雷射光線照射步驟後，由於將接合於移設基板15之光元件晶圓10的磊晶基板11剝離，且將光元件層12移設至移設基板 15，所以解決了所謂在將接合於移設基板15之光元件晶圓10從雷射加工裝置1朝移換裝置搬送之際，磊晶基板11從移設基板15脫落，磊晶基板11或積層了光元件層12之移設基板15會破損的問題。
1‧‧‧雷射加工裝置
2‧‧‧靜止基台
3‧‧‧工作夾台機構
4‧‧‧雷射光線照射單元支持機構
5‧‧‧雷射光線照射單元
6‧‧‧雷射光線照射機構
7‧‧‧校準機構
9‧‧‧移換裝置
10‧‧‧光元件晶圓
11‧‧‧磊晶基板
11a‧‧‧表面
11b‧‧‧背面
12‧‧‧光元件層
12a‧‧‧表面
13‧‧‧緩衝層
15‧‧‧移設基板
15a‧‧‧表面
16‧‧‧接合金屬層
31‧‧‧導引軌道
32‧‧‧第1滑動塊
33‧‧‧第2滑動塊
34‧‧‧圓筒構件
35‧‧‧罩台
36‧‧‧工作夾台
37‧‧‧加工進給機構
38‧‧‧第1算出進給機構
41‧‧‧導引軌道
42‧‧‧可動支持基台
43‧‧‧第2算出進給機構
51‧‧‧單元支持器
53‧‧‧聚光點位置調整機構
61‧‧‧殼體
62‧‧‧脈衝雷射光線振盪機構
63‧‧‧輸出調整機構
64‧‧‧聚光器
91‧‧‧第1保持機構
91a‧‧‧箭頭
92‧‧‧第2保持機構
93‧‧‧吸引保持墊
94‧‧‧支持軸部
94a‧‧‧吸引通路
95‧‧‧分離機構
120A‧‧‧光元件區域
120A1‧‧‧光元件區域之一端
120A2‧‧‧光元件區域之另一端
120B‧‧‧外周剩餘區域
120B1‧‧‧外周剩餘區域之一端
120B2‧‧‧外周剩餘區域之另一端
121‧‧‧n型氮化鎵半導體層
122‧‧‧p型氮化鎵半導體層
123‧‧‧分割線
124‧‧‧光元件
321‧‧‧被導引溝
322‧‧‧導引軌道
331‧‧‧被導引溝
361‧‧‧吸附夾頭
362‧‧‧夾具
371‧‧‧公螺桿
372‧‧‧脈衝馬達
373‧‧‧軸承塊
381‧‧‧公螺桿
382‧‧‧脈衝馬達
383‧‧‧軸承塊
421‧‧‧移動支持部
422‧‧‧裝設部
423‧‧‧導引軌道
431‧‧‧公螺桿
432‧‧‧脈衝馬達
511‧‧‧被導引溝
532‧‧‧脈衝馬達
621‧‧‧脈衝雷射光線振盪器
622‧‧‧重複頻率設定機構
623‧‧‧脈波寬度調整機構
641‧‧‧方向變換鏡
642‧‧‧聚光鏡
931‧‧‧基台
931a‧‧‧凹部
932‧‧‧墊
951‧‧‧活塞桿
F‧‧‧框架
Ga‧‧‧光點間隔
Gb‧‧‧光點間隔
T‧‧‧切割膠帶
W‧‧‧被加工物
X1‧‧‧箭頭
圖1係用以實施本發明光元件晶圓之加工方法的雷射加工裝置之立體圖。
圖2係裝備於圖1所示之雷射加工裝置之雷射光線加工機構的塊狀構成圖。
圖3(a)及(b)係藉由本發明光元件晶圓之加工方法加工之光元件晶圓的立體圖及將重要部分放大顯示的斷面圖。
圖4(a)及(b)係於圖3所示之光元件晶圓之光元件層的表面接合移設基板之移設基板接合步驟的說明圖。
圖5係顯示在裝設於環狀框架之切割膠帶的表面，貼附接合於光元件晶圓之移設基板側之狀態的立體圖。
圖6(a)~(c)係本發明光元件晶圓之加工方法之第1雷射光線照射步驟的說明圖。
圖7(a)~(c)係本發明光元件晶圓之加工方法之第2雷射光線照射步驟的說明圖。
圖8(a)及(b)係顯示本發明光元件晶圓之加工方法之第2雷射光線照射步驟之其他實施形態的說明圖。
圖9(a)及(b)係本發明光元件晶圓之加工方法之光元件層移換步驟的說明圖。
10‧‧‧光元件晶圓
11‧‧‧磊晶基板
11b‧‧‧背面
12‧‧‧光元件層
12a‧‧‧表面
13‧‧‧緩衝層
15‧‧‧移設基板
15a‧‧‧表面
16‧‧‧接合金屬層
36‧‧‧工作夾台
64‧‧‧聚光器
120A‧‧‧光元件區域
120A1‧‧‧光元件區域之一端
120A2‧‧‧光元件區域之另一端
120B‧‧‧外周剩餘區域
120B1‧‧‧外周剩餘區域之一端
120B2‧‧‧外周剩餘區域之另一端

Claims (4)

  1. 一種光元件晶圓之加工方法，係破壞光元件晶圓之緩衝層的加工方法，該光元件晶圓係於磊晶基板之表面透過緩衝層而積層光元件層，且將於表面具有形成了複數光元件之光元件區域與圍繞該光元件區域之外周剩餘區域的光元件晶圓之該光元件層，透過接合金屬層接合於移設基板，其特徵在於包含下列步驟：晶圓保持步驟，係將接合於光元件晶圓之移設基板側保持於雷射加工裝置之工作夾台上；及緩衝層破壞步驟，係從磊晶基板側對緩衝層照射對磊晶基板具有透過性且對緩衝層具有吸收性之波長的脈衝雷射光線，以破壞緩衝層；該緩衝層破壞步驟係包含：第1雷射光線照射步驟，係完全破壞對應光元件區域之緩衝層；及第2雷射光線照射步驟，係不完全破壞對應外周剩餘區域之緩衝層。
  2. 如申請專利範圍第1項之光元件晶圓之加工方法，其中於該第1雷射光線照射步驟中照射之脈衝雷射光線係能量密度設定成0.25~1.0J/cm2，於該第2雷射光線照射步驟中照射之脈衝雷射光線係能量密度設定成0.1~0.15J/cm2。
  3. 如申請專利範圍第1項之光元件晶圓之加工方法，其中於該第2雷射光線照射步驟中照射於對應外周剩餘區域 之緩衝層的脈衝雷射光線之每單位面積的射擊數，係設定較該第1雷射光線照射步驟中照射於對應光元件區域之緩衝層的脈衝雷射光線之每單位面積的射擊數少。
  4. 如申請專利範圍第1項之光元件晶圓之加工方法，其中不完全破壞對應外周剩餘區域之緩衝層的第2雷射光線照射步驟，係藉由從完全破壞對應光元件區域之緩衝層的第1雷射光線照射步驟中所照射之脈衝雷射光線傳播的能量而同時實施。
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