(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エピタキシー基板の表面にバッファー層を介して光デバイス層が積層され光デバイスが形成された光デバイス領域と該光デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを有する光デバイスウエーハの光デバイス層を接合金属層を介して移設基板に接合した光デバイスウエーハのバッファー層を破壊する加工方法であって、
光デバイスウエーハに接合された移設基板側をレーザー加工装置のチャックテーブル上に保持するウエーハ保持工程と、
エピタキシー基板側からバッファー層にエピタキシー基板に対しては透過性を有しバッファー層に対しては吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を照射し、バッファー層を破壊するバッファー層破壊工程と、を含み、
該バッファー層破壊工程は、光デバイス領域に対応するバッファー層を完全に破壊する第1のレーザー光線照射工程と、外周余剰領域に対応するバッファー層を不完全に破壊する第２のレーザー光線照射工程と、を含む、
ことを特徴とする光デバイスウエーハの加工方法。
【請求項２】
該第１のレーザー光線照射工程において照射するパルスレーザー光線はエネルギー密度が０．２５〜1．０J／cm2に設定され、該第２のレーザー光線照射工程において照射するパルスレーザー光線はエネルギー密度が０．１〜０．１５J／cm2に設定されている、請求項1記載の光デバイスウエーハの加工方法。
【請求項３】
該第２のレーザー光線照射工程において外周余剰領域に対応するバッファー層に照射するパルスレーザー光線の単位面積あたりのショット数は、該第１のレーザー光線照射工程において光デバイス領域に対応するバッファー層に照射するパルスレーザー光線の単位面積あたりのショット数より少なく設定されている、請求項1記載の光デバイスウエーハの加工方法。
【請求項４】
外周余剰領域に対応するバッファー層を不完全に破壊する第２のレーザー光線照射工程は、光デバイス領域に対応するバッファー層を完全に破壊する第1のレーザー光線照射工程において照射されるパルスレーザー光線から伝播されるエネルギーによって同時に遂行される、請求項1記載の光デバイスウエーハの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サファイア基板や炭化珪素等のエピタキシー基板の表面にバッファー層を介してn型半導体層およびp型半導体層からなる光デバイス層が積層され格子状に形成された複数のストリートによって区画された複数の領域に発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスが形成された光デバイスウエーハにおける光デバイス層を、移設基板に移し替える光デバイスウエーハの加工方法に関する。
【０００２】
光デバイス製造工程においては、略円板形状であるサファイア基板や炭化珪素等のエピタキシー基板の表面にバッファー層を介してn型半導体層およびp型半導体層からなる光デバイス層が積層され格子状に形成された複数のストリートによって区画された複数の領域に発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスを形成して光デバイスウエーハを構成する。そして、光デバイスウエーハをストリートに沿って分割することにより個々の光デバイスを製造している。（例えば、特許文献１参照。）
【０００３】
また、光デバイスの輝度を向上させる技術として、光デバイスウエーハを構成するサファイア基板や炭化珪素等のエピタキシー基板の表面にバッファー層を介して積層されたn型半導体層およびp型半導体層からなる光デバイス層をモリブデン(Mo)、銅(Cu)、シリコン(Si)等の移設基板を金(Au),白金(Pt),クロム(Cr),インジウム(In),パラジウム(Pd)等の接合金属層を介して接合し、エピタキシー基板の裏面側からバッファー層にレーザー光線を照射することによりエピタキシー基板を剥離して、光デバイス層を移設基板に移し替えるリフトオフと呼ばれる製造方法が下記特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３０５４２０号公報
【特許文献２】特表２００５−５１６４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
而して、レーザー加工装置においてバッファー層に適正な出力のレーザー光線を照射してバッファー層を破壊した後に、移設基板に接合された光デバイスウエーハのエピタキシー基板を剥離して光デバイス層を移設基板に移設するために移設基板に接合された光デバイスウエーハをレーザー加工装置から移替装置に搬送する際に、移設基板からエピタキシー基板が脱落してエピタキシー基板または光デバイス層が積層された移設基板は破損するという問題がある。
【０００６】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、バッファー層に適正な出力のレーザー光線を照射してバッファー層を破壊した後に、移設基板に光デバイスウエーハが接合された複合基板を、移設基板からエピタキシー基板を脱落させることなく搬送することができる光デバイスウエーハの加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、エピタキシー基板の表面にバッファー層を介して光デバイス層が積層され光デバイスが形成された光デバイス領域と該光デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを有する光デバイスウエーハの光デバイス層を接合金属層を介して移設基板に接合した光デバイスウエーハのバッファー層を破壊する加工方法であって、
光デバイスウエーハに接合された移設基板側をレーザー加工装置のチャックテーブル上に保持するウエーハ保持工程と、
エピタキシー基板側からバッファー層にエピタキシー基板に対しては透過性を有しバッファー層に対しては吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を照射し、バッファー層を破壊するバッファー層破壊工程と、を含み、
該バッファー層破壊工程は、光デバイス領域に対応するバッファー層を完全に破壊する第1のレーザー光線照射工程と、外周余剰領域に対応するバッファー層を不完全に破壊する第２のレーザー光線照射工程と、を含む、
ことを特徴とする光デバイスウエーハの加工方法が提供される。
【０００８】
上記第１のレーザー光線照射工程において照射するパルスレーザー光線はエネルギー密度が０．２５〜1．０J／cm2に設定され、上記第２のレーザー光線照射工程において照射するパルスレーザー光線はエネルギー密度が０．１〜０．１５J／cm2に設定されている。
また、上記第２のレーザー光線照射工程において外周余剰領域に対応するバッファー層に照射するパルスレーザー光線の単位面積あたりのショット数は、上記第１のレーザー光線照射工程において光デバイス領域に対応するバッファー層に照射するパルスレーザー光線の単位面積あたりのショット数より少なく設定されている。
更に、上記外周余剰領域に対応するバッファー層を不完全に破壊する第２のレーザー光線照射工程は、光デバイス領域に対応するバッファー層を完全に破壊する第1のレーザー光線照射工程において照射されるパルスレーザー光線から伝播されるエネルギーによって同時に遂行される
【発明の効果】
【０００９】
本発明においては、エピタキシー基板側からバッファー層にエピタキシー基板に対しては透過性を有しバッファー層に対しては吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を照射し、バッファー層を破壊するバッファー層破壊工程は、光デバイス領域に対応するバッファー層を完全に破壊する第1のレーザー光線照射工程と、外周余剰領域に対応するバッファー層を不完全に破壊する第２のレーザー光線照射工程とを含んでいるので、光デバイス領域に対応するバッファー層によるエピタキシー基板と光デバイス層との結合機能が完全に喪失しているが、外周余剰領域に対応するバッファー層によるエピタキシー基板と光デバイス層との結合機能の一部が維持された状態である。従って、第1のレーザー光線照射工程および第２のレーザー光線照射工程を実施した後に、移設基板に接合された光デバイスウエーハのエピタキシー基板を剥離して光デバイス層を移設基板に移設するために移設基板に接合された光デバイスウエーハをレーザー加工装置から移替装置に搬送する際に、移設基板からエピタキシー基板が脱落してエピタキシー基板または光デバイス層が積層された移設基板が破損するという問題が解消する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明による光デバイスウエーハの加工方法を実施するためのレーザー加工装置の斜視図。
【図２】図１に示すレーザー加工装置に装備されるレーザー光線照射手段のブロック構成図。
【図３】本発明による光デバイスウエーハの加工方法によって加工される光デバイスウエーハの斜視図および要部を拡大して示す断面図。
【図４】図３に示す光デバイスウエーハの光デバイス層の表面に移設基板を接合する移設基板接合工程の説明図。
【図５】環状のフレームに装着されたダイシングテープの表面に光デバイスウエーハに接合された移設基板側を貼着した状態を示す斜視図。
【図６】本発明による光デバイスウエーハの加工方法における第1のレーザー光線照射工程の説明図。
【図７】本発明による光デバイスウエーハの加工方法における第２のレーザー光線照射工程の説明図。
【図８】本発明による光デバイスウエーハの加工方法における第２のレーザー光線照射工程の他の実施形態を示す説明図。
【図９】本発明による光デバイスウエーハの加工方法における光デバイス層移替工程の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明による光デバイスウエーハの加工方法の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１には、本発明による光デバイスウエーハの加工方法を実施するためのレーザー加工装置の斜視図が示されている。図１に示すレーザー加工装置１は、静止基台２と、該静止基台２に矢印Ｘで示す加工送り方向（X軸方向）に移動可能に配設され被加工物を保持するチャックテーブル機構３と、静止基台２に上記X軸方向と直交する矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット支持機構４と、該レーザー光線照射ユニット支持機構４に矢印Ｚで示す集光点位置調整方向（Z軸方向）に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット５とを具備している。
【００１３】
上記チャックテーブル機構３は、静止基台２上にX軸方向に沿って平行に配設された一対の案内レール３１、３１と、該案内レール３１、３１上にX軸方向に移動可能に配設された第１の滑動ブロック３２と、該第１の滑動ブロック３２上に矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動可能に配設された第２の滑動ブロック３３と、該第２の滑動ブロック３３上に円筒部材３４によって支持されたカバーテーブル３５と、被加工物保持手段としてのチャックテーブル３６を具備している。このチャックテーブル３６は多孔性材料から形成された吸着チャック３６１を具備しており、吸着チャック３６１の上面（保持面）に被加工物である例えば円盤状の半導体ウエーハを図示しない吸引手段によって保持するようになっている。このように構成されたチャックテーブル３６は、円筒部材３４内に配設された図示しないパルスモータによって回転せしめられる。なお、チャックテーブル３６には、後述する環状のフレームを固定するためのクランプ３６２が配設されている。
【００１４】
上記第１の滑動ブロック３２は、その下面に上記一対の案内レール３１、３１と嵌合する一対の被案内溝３２１、３２１が設けられているとともに、その上面にＹ軸方向に沿って平行に形成された一対の案内レール３２２、３２２が設けられている。このように構成された第１の滑動ブロック３２は、被案内溝３２１、３２１が一対の案内レール３１、３１に嵌合することにより、一対の案内レール３１、３１に沿ってX軸方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第１の滑動ブロック３２を一対の案内レール３１、３１に沿ってX軸方向に移動させるための加工送り手段３７を具備している。加工送り手段３７は、上記一対の案内レール３１と３１の間に平行に配設された雄ネジロット３７１と、該雄ネジロット３７１を回転駆動するためのパルスモータ３７２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロット３７１は、その一端が上記静止基台２に固定された軸受ブロック３７３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３７２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロット３７１は、第１の滑動ブロック３２の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３７２によって雄ネジロット３７１を正転および逆転駆動することにより、第１の滑動ブロック３２は案内レール３１、３１に沿ってX軸方向に移動せしめられる。
【００１５】
上記第２の滑動ブロック３３は、その下面に上記第１の滑動ブロック３２の上面に設けられた一対の案内レール３２２、３２２と嵌合する一対の被案内溝３３１、３３１が設けられており、この被案内溝３３１、３３１を一対の案内レール３２２、３２２に嵌合することにより、矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第２の滑動ブロック３３を第１の滑動ブロック３２に設けられた一対の案内レール３２２、３２２に沿ってＹ軸方向に移動させるための第１の割り出し送り手段３８を具備している。第１の割り出し送り手段３８は、上記一対の案内レール３２２と３２２の間に平行に配設された雄ネジロット３８１と、該雄ネジロット３８１を回転駆動するためのパルスモータ３８２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロット３８１は、その一端が上記第１の滑動ブロック３２の上面に固定された軸受ブロック３８３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３８２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロット３８１は、第２の滑動ブロック３３の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３８２によって雄ネジロット３８１を正転および逆転駆動することにより、第２の滑動ブロック３３は案内レール３２２、３２２に沿ってＹ軸方向に移動せしめられる。
【００１６】
上記レーザー光線照射ユニット支持機構４は、静止基台２上に矢印Ｙで示す割り出し送り方向に沿って平行に配設された一対の案内レール４１、４１と、該案内レール４１、４１上にＹ軸方向に移動可能に配設された可動支持基台４２を具備している。この可動支持基台４２は、案内レール４１、４１上に移動可能に配設された移動支持部４２１と、該移動支持部４２１に取り付けられた装着部４２２とからなっている。装着部４２２は、一方の側面にZ軸方向に延びる一対の案内レール４２３、４２３が平行に設けられている。図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット支持機構４は、可動支持基台４２を一対の案内レール４１、４１に沿ってＹ軸方向に移動させるための第２の割り出し送り手段４３を具備している。第２の割り出し送り手段４３は、上記一対の案内レール４１、４１の間に平行に配設された雄ネジロット４３１と、該雄ネジロット４３１を回転駆動するためのパルスモータ４３２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロット４３１は、その一端が上記静止基台２に固定された図示しない軸受ブロックに回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ４３２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロット４３１は、可動支持基台４２を構成する移動支持部４２１の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された雌ネジ穴に螺合されている。このため、パルスモータ４３２によって雄ネジロット４３１を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台４２は案内レール４１、４１に沿ってＹ軸方向に移動せしめられる。
【００１７】
図示のレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１と、該ユニットホルダ５１に取り付けられたレーザー光線照射手段６を具備している。ユニットホルダ５１は、上記装着部４２２に設けられた一対の案内レール４２３、４２３に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝５１１、５１１が設けられており、この被案内溝５１１、５１１を上記案内レール４２３、４２３に嵌合することにより、Z軸方向に移動可能に支持される。
【００１８】
図示のレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１を一対の案内レール４２３、４２３に沿ってZ軸方向に移動させるための集光点位置調整手段５３を具備している。集光点位置調整手段５３は、一対の案内レール４２３、４２３の間に配設された雄ネジロット（図示せず）と、該雄ネジロットを回転駆動するためのパルスモータ５３２等の駆動源を含んでおり、パルスモータ５３２によって図示しない雄ネジロットを正転および逆転駆動することにより、ユニットホルダ５１およびレーザー光線照射手段６を案内レール４２３、４２３に沿ってZ軸方向に移動せしめる。なお、図示の実施形態においてはパルスモータ５３２を正転駆動することによりレーザー光線照射手段６を上方に移動し、パルスモータ５３２を逆転駆動することによりレーザー光線照射手段６を下方に移動するようになっている。
【００１９】
図示のレーザー光線照射手段６は、上記ユニットホルダ５１に固定され実質上水平に延出する円筒形状のケーシング６１を含んでいる。このレーザー光線照射手段６について、図２を参照して説明する。
図示のレーザー光線照射手段６は、上記ケーシング６１内に配設されたパルスレーザー光線発振手段６２と、該パルスレーザー光線発振手段６２によって発振されたパルスレーザー光線の出力を調整する出力調整手段６３と、該出力調整手段６３によって出力が調整されたパルスレーザー光線を上記チャックテーブル３６の保持面に保持された被加工物Wに照射する集光器６４を具備している。
【００２０】
上記パルスレーザー光線発振手段６２は、例えば波長が２６６nmのパルスレーザー光線を発振するパルスレーザー光線発振器６２１と、パルスレーザー光線発振器６２１が発振するパルスレーザー光線の繰り返し周波数を設定する繰り返し周波数設定手段６２２と、パルスレーザー光線発振器６２１が発振するパルスレーザー光線のパルス幅を調整するパルス幅調整手段６２３とから構成されている。上記出力調整手段６３は、パルスレーザー光線発振手段６２から発振されたパルスレーザー光線の出力を所定の出力に調整する。これらパルスレーザー光線発振手段６２のパルスレーザー光線発振器６２１、繰り返し周波数設定手段６２２、パルス幅調整手段６２３および出力調整手段６３は、図示しない制御手段によって制御される。
【００２１】
上記集光器６４は、パルスレーザー光線発振手段６２から発振され出力調整手段６３によって出力が調整されたパルスレーザー光線をチャックテーブル３６の保持面に向けて方向変換する方向変換ミラー６４１と、該方向変換ミラー６４１によって方向変換されたパルスレーザー光線を集光してチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに照射する集光レンズ６４２を具備している。このように構成された集光器６４は、図１に示すようにケーシング６１の先端に装着される。
【００２２】
図１に戻って説明を続けると、図示のレーザー加工装置１は、ケーシング６１の前端部に配設され上記レーザー光線照射手段６によってレーザー加工すべき加工領域を撮像するアライメント手段７を備えている。このアライメント手段７は、顕微鏡やＣＣＤカメラ等の光学手段からなっており、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。
【００２３】
図示のレーザー加工装置１は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
図３の(a)および(b)には、上述したレーザー加工装置１によって加工される光デバイスウエーハの斜視図および要部拡大断面図が示されている。
図３の(a)および(b)に示す光デバイスウエーハ１０は、直径が５０mmで厚みが６００μmの円板形状であるサファイア基板からなるエピタキシー基板１１の表面１１aにn型窒化ガリウム半導体層１２１およびp型窒化ガリウム半導体層１２２からなる光デバイス層１２がエピタキシャル成長法によって形成されている。なお、エピタキシー基板１１の表面にエピタキシャル成長法によってn型窒化ガリウム半導体層１２１およびp型窒化ガリウム半導体層１２２からなる光デバイス層１２を積層する際に、エピタキシー基板１１の表面１１aと光デバイス層１２を形成するn型窒化ガリウム半導体層１２１との間には窒化ガリウム(GaN)からなる厚みが例えば１μmのバッファー層１３が形成される。このように構成された光デバイスウエーハ１０は、図示の実施形態においては光デバイス層１２の厚みが例えば１０μmに形成されている。なお、光デバイス層１２は、図４の(a)に示すように格子状に形成された複数のストリート１２３によって区画された複数の領域に光デバイス１２４が形成されている。このように構成された光デバイスウエーハ１０は、光デバイス１２４が形成されている光デバイス領域１２０Aと、該デバイス領域１２０Aを囲繞する外周余剰領域１２０Bを備えている。
【００２４】
上述したように光デバイスウエーハ１０におけるエピタキシー基板１１を光デバイス層１２から剥離して移設基板に移し替えるためには、光デバイス層１２の表面１２aに移設基板を接合する移設基板接合工程を実施する。即ち、図４の(a)および(b)に示すように、光デバイスウエーハ１０を構成するエピタキシー基板１１の表面１１aに形成された光デバイス層１２の表面１２aに、厚みが１ｍmの銅基板からなる移設基板１５を錫からなる接合金属層１６を介して接合する。なお、移設基板１５としてはモリブデン(Mo)、シリコン(Si)等を用いることができ、また、接合金属層１６を形成する接合金属としては金(Au),白金(Pt),クロム(Cr),インジウム(In),パラジウム(Pd)等を用いることができる。この移設基板接合工程は、エピタキシー基板１１の表面１１aに形成された光デバイス層１２の表面１２aまたは移設基板１５の表面１５aに上記接合金属を蒸着して厚みが３μm程度の接合金属層１６を形成し、この接合金属層１６と移設基板１５の表面１５aまたは光デバイス層１２の表面１２aとを対面させて圧着することにより、光デバイスウエーハ１０を構成する光デバイス層１２の表面１２aに移設基板１５の表面１５aを接合金属層１６を介して接合することができる。
【００２５】
次に、上述したレーザー加工装置１を用いて上記エピタキシー基板１１の裏面側からバッファー層１３にレーザー光線を照射することによりバッファー層１３を破壊するバッファー層破壊工程について説明する。
上記バッファー層破壊工程を実施するには、先ず図５に示すように環状のフレームFに装着されたダイシングテープTの表面に光デバイスウエーハ１０に接合された移設基板１５側を貼着する（光デバイスウエーハ支持工程）。従って、ダイシングテープTの表面に貼着された移設基板１５が接合されている光デバイスウエーハ１０のエピタキシー基板１１の裏面１１bが上側となる。
【００２６】
上述したウエーハ支持工程を実施したならば、上述した図１に示すレーザー加工装置１のチャックテーブル３６上に上述した光デバイスウエーハ１０を構成するエピタキシー基板１１に接合された移設基板１５が貼着されているダイシングテープT側を載置し、図示しない吸引手段を作動してチャックテーブル３６上にダイシングテープTを介して光デバイスウエーハ１０を吸引保持する（ウエーハ保持工程）。従って、チャックテーブル３６上に保持された光デバイスウエーハ１０は、エピタキシー基板１１の裏面１１bが上側となる。そして、ダイシングテープTが装着された環状のフレームFをチャックテーブル３６に配設されたクランプ３６２によって固定する。
【００２７】
上述したようにウエーハ保持工程を実施したならば、上記エピタキシー基板１１の裏面１１b（上面）側からバッファー層１３にサファイアに対しては透過性を有し窒化ガリウム(GaN)に対しては吸収性を有する波長のレーザー光線を照射し、バッファー層１３を破壊するバッファー層破壊工程を実施する。このバッファー層破壊工程は、光デバイス領域１２０Aに対応するバッファー層１３を完全に破壊する第1のレーザー光線照射工程と、外周余剰領域１２０Bに対応するバッファー層１３を不完全に破壊する第２のレーザー光線照射工程とを含んでいる。
【００２８】
上記バッファー層破壊工程における第1のレーザー光線照射工程について、図6を参照して説明する。
光デバイス領域１２０Aに対応するバッファー層１３を完全に破壊する第1のレーザー光線照射工程は、チャックテーブル３６を図６の（ａ）で示すようにレーザー光線照射手段６の集光器６４が位置するレーザー光線照射領域に移動し、光デバイス領域１２０Aの一端（１２０A1）をレーザー光線照射手段６の集光器６４の直下に位置付ける。そして、図６の（b）に示すように集光器６４から照射するパルスレーザー光線のバッファー層１３の上面におけるスポットSのスポット径を３０μmに設定する。このスポット径は、集光スポット径でも良いし、デフォーカスによるスポット径でも良い。次に、パルスレーザー光線発振手段６２を作動して集光器６４からパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル３６を図６の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる。そして、レーザー光線照射手段６の集光器６４の照射位置に光デバイス領域１２０Aの他端（１２０A2）が達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル３６の移動を停止する（第1のレーザー光線照射工程）。この第1のレーザー光線照射工程を図６の（c）で示すように光デバイス領域１２０Aに対応するバッファー層１３に実施する。この結果、光デバイス領域１２０Aに対応するバッファー層１３が完全破壊され、光デバイス領域１２０Aに対応するバッファー層１３によるエピタキシー基板１１と光デバイス層１２との結合機能が喪失する。
【００２９】
上記第1のレーザー光線照射工程における加工条件は、例えば次のように設定されている。
光源                    ：YAGパルスレーザー
波長                    ：２６６ｎｍ
平均出力                ：０．０９〜０．３５W
繰り返し周波数          ：５０ｋＨｚ
パルス幅                ：１００ps
スポット径              ：φ３０μｍ
エネルギー密度          ：０．２５〜1．０J／cm2
加工送り速度            ：６００ｍｍ／秒
【００３０】
なお、バッファー層１３を破壊する第1のレーザー光線照射工程は、集光器６４を光デバイス領域１２０Aの一端（１２０A1）に位置付け、第1の保持手段９１を回転しつつ集光器６４を中心に向けて移動することにより光デバイス領域１２０Aに対応するバファー層１３の全面にレーザー光線を照射し、光デバイス領域１２０Aに対応するバファー層１３を破壊してバファー層１３によるエピタキシー基板１１と光デバイス層１２との結合機能を喪失させてもよい。
【００３１】
次に、上記バッファー層破壊工程における第２のレーザー光線照射工程について、図７を参照して説明する。
第２のレーザー光線照射工程は、チャックテーブル３６を図７の（ａ）で示すようにレーザー光線照射手段６の集光器６４が位置するレーザー光線照射領域に移動し、外周余剰領域１２０Bの一端（１２０B1）をレーザー光線照射手段６の集光器６４の直下に位置付ける。そして、図７の（b）に示すように集光器６４から照射するパルスレーザー光線のバッファー層１３の上面におけるスポットSのスポット径を３０μmに設定する。このスポット径は、集光スポット径でも良いし、デフォーカスによるスポット径でも良い。次に、パルスレーザー光線発振手段６２を作動して集光器６４からパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル３６を図７の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる。そして、レーザー光線照射手段６の集光器６４の照射位置に外周余剰領域１２０Bと光デバイス領域１２０Aとの境界部（１２０A1）が達したら、パルスレーザー光線の照射を一時停止する。更に、チャックテーブル３６が矢印Ｘ１で示す方向に移動し、レーザー光線照射手段６の集光器６４の照射位置に光デバイス領域１２０Aと外周余剰領域１２０Bとの境界部（１２０A2）が達したらパルスレーザー光線を照射し、レーザー光線照射手段６の集光器６４の照射位置に外周余剰領域１２０Bの他端（１２０B2）が達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル３６の移動を停止する（第２のレーザー光線照射工程）。この第２のレーザー光線照射工程を図７の（c）で示すように外周余剰領域１２０Bに対応するバッファー層１３に実施する。この結果、外周余剰領域１２０Bに対応するバッファー層１３が不完全破壊され、外周余剰領域１２０Bに対応するバッファー層１３によるエピタキシー基板１１と光デバイス層１２との結合機能の大部分が喪失するが結合機能の一部が維持された状態となる。
【００３２】
上記第２のレーザー光線照射工程における加工条件は、例えば次のように設定されている。
光源                    ：YAGパルスレーザー
波長                    ：２６６ｎｍ
平均出力                ：０．０３５〜０．０５W
繰り返し周波数          ：５０ｋＨｚ
パルス幅                ：１００ps
スポット径              ：φ３０μｍ
エネルギー密度          ：０．１〜０．１５J／cm2
加工送り速度            ：６００ｍｍ／秒
【００３３】
なお、バッファー層１３を破壊する第２のレーザー光線照射工程は、集光器６４を光デ外周余剰領域１２０Bの一端（１２０B1）に位置付け、第1の保持手段９１を回転しつつ集光器６４を外周余剰領域１２０Bと光デバイス領域１２０Aとの境界部（１２０A1）に向けて移動することにより外周余剰領域１２０Bに対応するバファー層１３の全面にレーザー光線を照射し、外周余剰領域１２０Bに対応するバファー層１３を不完全破壊させてもよい。
【００３４】
次に、外周余剰領域１２０Bに対応するバッファー層１３を不完全に破壊する第２のレーザー光線照射工程の他の実施形態について、図8の(a)および(b)を参照して説明する。
図8の(a)および(b)に示す第２のレーザー光線照射工程は、外周余剰領域１２０Bに対応するバッファー層１３に照射するパルスレーザー光線のスポット間隔（Gb）を上記第1のレーザー光線照射工程において光デバイス領域１２０Aに対応するバッファー層１３に照射するパルスレーザー光線のスポット間隔（Ga）より大きくし、外周余剰領域１２０Bに対応するバッファー層１３に照射するパルスレーザー光線の単位面積あたりのショット数を少なくしたものである。例えば第２のレーザー光線照射工程の加工条件として、上記第1のレーザー光線照射工程の加工条件における加工送り速度を６００ｍｍ／秒より速くすることにより外周余剰領域１２０Bに対応するバッファー層１３に照射するパルスレーザー光線のスポット間隔を大きくすることができる。
【００３５】
上述したバッファー層破壊工程において照射されるパルスレーザー光線は、第１のレーザー光線照射工程においてエネルギー密度を０．２５〜1．０J／cm2に設定し、第２のレーザー光線照射工程においてエネルギー密度を０．１〜０．１５J／cm2に設定することが望ましい。このエネルギー密度は、パルスレーザー光線の平均出力を繰り返し周波数で除算し更にスポットの面積で除算したものであるから、パルスレーザー光線の平均出力と繰り返し周波数およびスポット径を適宜組み合わせることにより上記値に設定することができる。
【００３６】
なお、上述したバッファー層破壊工程における外周余剰領域に対応するバッファー層を不完全に破壊する第２のレーザー光線照射工程は、光デバイス領域に対応するバッファー層を完全に破壊する第1のレーザー光線照射工程において照射されるパルスレーザー光線から伝播されるエネルギーによって同時に遂行するようにしてもよい。この場合、第1のレーザー光線照射工程は、パルスレーザー光線の照射開始位置を外周余剰領域の外周から例えば３５μm内側に設定して実施する。この結果、外周余剰領域に対応するバッファー層は外周から例えば２０μm内側までは照射されるパルスレーザー光線のスポットによって完全破壊され、外周余剰領域に対応するバッファー層の外周側の例えば２０μmの範囲は照射されたパルスレーザー光線から伝播されるエネルギーによって不完全な破壊状態となる。
【００３７】
上述した第1のレーザー光線照射工程および第２のレーザー光線照射工程からなるバッファー層破壊工程を実施したならば、エピタキシー基板１１を光デバイス層１２から剥離して光デバイス層１２を移設基板１５に移設する光デバイス層移替工程を実施する。この光デバイス層移替工程は、図９の(a)および(b)に示す移替装置９を用いて実施する。図９の(a)および(b)に示す移替装置９は、上記ダイシングテープTの表面に貼着された移設基板１５が接合されている光デバイスウエーハ１０を保持する第1の保持手段９１と、第1の保持手段９１上において移設基板１５が接合されている光デバイスウエーハ１０のエピタキシー基板１１側を保持する第２の保持手段９２を具備している。第1の保持手段９１は、上面である保持面上にダイシングテープTの表面に貼着された移設基板１５が接合されている光デバイスウエーハ１０を吸引保持するように構成されている。また、第1の保持手段９１は、図示しない回転駆動機構によって回動せしめられるようになっている。第２の保持手段９２は、吸引保持パッド９３と、該吸引保持パッド９３を支持する支持軸部９４を具備している。吸引保持パッド９３は、円盤状の基台９３１とパッド９３２とからなっている。基台９３１は適宜の金属材によって構成され、その上面中央部に支持軸部９４が突出して形成されている。吸引保持パッド９３を構成する基台９３１は、下方が開放された円形状の凹部９３１a備えている。この凹部９３１aにポーラスなセラミックス部材によって円盤状に形成されたパッド９３２が嵌合されている。このようにして基台９３１の凹部９３１aに嵌合されたパッド９３２の下面である保持面は、上記第1の保持手段９１の上面である保持面と対向するように配設される。吸引保持パッド９３を構成する基台９３１に形成された円形状の凹部９３１aは、支持軸部９４に設けられた吸引通路９４aを介して図示しない吸引手段に連通されている。従って、図示しない吸引手段が作動すると、吸引通路９４a、基台９３１の凹部９３１aを介してパッド９３２の下面である保持面に負圧が作用せしめられ、該パッド９３２の下面である保持面に光デバイスウエーハ１０の後述するエピタキシー基板を吸引保持することができる。
【００３８】
以上のように構成された第２の保持手段９２は、図９の(a)および(b)において上下方向に移動可能な分離手段９５に連結されている。この分離手段９５は、図示の実施形態においてはエアシリンダ機構からなり、そのピストンロッド９５１が第２の保持手段９２を構成する支持軸部９４に連結されている。このように構成された分離手段９５は、第２の保持手段９２を第1の保持手段９１の上側に位置付け、下降および上昇することにより、第２の保持手段９２と第1の保持手段９１とを相対的に近接および離反する方向に移動せしめる。
【００３９】
上述した移替装置９を用いて光デバイス層移替工程を実施するには、図９の(a)に示すように移替装置９の第1の保持手段９１上に上述した光デバイスウエーハ１０を構成するエピタキシー基板１１に接合された移設基板１５が貼着されているダイシングテープT側を載置し、図示しない吸引手段を作動して第1の保持手段９１上にダイシングテープTを介して光デバイスウエーハ１０を吸引保持する（ウエーハ保持工程）。従って、第1の保持手段９１上に保持された光デバイスウエーハ１０は、エピタキシー基板１１の裏面１１bが上側となる。そして、ダイシングテープTが装着された環状のフレームFを第1の保持手段９１に配設された図示しないクランプによって固定する。次に、エアシリンダ機構からなる分離手段９５を作動して第２の保持手段９２を下降し、図９の(a)に示すように吸引保持パッド９３を構成するパッド９３２の下面である保持面を第1の保持手段９１に吸引保持されている光デバイスウエーハ１０を形成するエピタキシー基板１１の裏面１１bである上面に接触させる。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、吸引保持パッド９３を構成するパッド９３２の下面である保持面にエピタキシー基板１１の裏面１１bである上面を吸引保持する。従って、移設基板１５がダイシングテープTを介して第1の保持手段９１に吸引保持されるとともに、エピタキシー基板１１が第２の保持手段９２に吸引保持されることになる。次に、図９の(a)に示すように第1の保持手段９１を回転駆動する図示しない回転駆動機構を作動して第1の保持手段９１を矢印９１aで示す方向に所定角度回動する。この結果、上述したように不完全に破壊された外周余剰領域１２０Bに対応するバッファー層１３が完全破壊される。このように外周余剰領域１２０Bに対応するバファー層１３が破壊されたならば、図９の(ｂ)に示すようにエアシリンダ機構からなる分離手段９５を作動して第２の保持手段９２を上昇させる。この結果、エピタキシー基板１１は第２の保持手段９２の吸引保持パッド９３を構成するパッド９３２の下面に吸引保持された状態で光デバイス層１２から剥離され、光デバイス層１２は移設基板１５に移設される（光デバイス層移替工程）。
【００４０】
上述したように本発明による光デバイスウエーハの加工方法においては、光デバイス領域１２０Aに対応するバッファー層１３を完全に破壊する第1のレーザー光線照射工程と、外周余剰領域１２０Bに対応するバッファー層１３を不完全に破壊する第２のレーザー光線照射工程とを実施することにより、光デバイス領域１２０Aに対応するバッファー層１３によるエピタキシー基板１１と光デバイス層１２との結合機能が完全に喪失しているが、外周余剰領域１２０Bに対応するバッファー層１３によるエピタキシー基板１１と光デバイス層１２との結合機能の一部が維持された状態である。従って、上記第1のレーザー光線照射工程および第２のレーザー光線照射工程を実施した後に、移設基板１５に接合された光デバイスウエーハ１０のエピタキシー基板１１を剥離して光デバイス層１２を移設基板１５に移設するために移設基板１５に接合された光デバイスウエーハ１０をレーザー加工装置１から移替装置に搬送する際に、移設基板１５からエピタキシー基板１１が脱落してエピタキシー基板１１または光デバイス層１２が積層された移設基板１５が破損するという問題が解消する。
【符号の説明】
【００４１】
１：レーザー加工装置
３：チャックテーブル機構
３６：チャックテーブル
３７：加工送り手段
３８：第１の割り出し送り手段
４：レーザー光線照射ユニット支持機構
４３：第２の割り出し送り手段
５：レーザー光線照射ユニット
５３：集光点位置調整手段
６：レーザー光線照射手段
６２：パルスレーザー光線発振手段
６３：出力調整手段
６４：集光器
９：移替装置
９１：第1の保持手段
９２：第２の保持手段
１０：光デバイスウエーハ
１１：エピタキシー基板
１２：光デバイス層
１３：バッファー層
１５：移設基板
Ｆ：環状のフレーム
Ｔ：ダイシングテープ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
0005860272.tif 000009
【図７】
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