(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸着ビームの中心軸を法線とする配列面上に、それぞれが複数の半導体レーザの端面によって構成される複数のコートバッチを配置して、電子ビーム蒸着によって半導体レーザの端面に対してコート材料をコートする半導体レーザ端面コート方法において、
それぞれのコートバッチへの蒸着ビームにより形成される膜厚が所定範囲内になるように、それぞれのコートバッチへの蒸着ビームの入射角を調整する角度調整工程を含むことを特徴とする半導体レーザ端面コート方法。
【請求項２】
蒸着ビームの中心軸を法線とする配列面上に、それぞれが複数の半導体レーザの端面によって構成される複数のコートバッチを配置して、電子ビーム蒸着によって半導体レーザの端面に対してコート材料をコートする半導体レーザ端面コート方法において、
配列面上で蒸着ビームの中心軸との対向位置上に位置するコートバッチへの蒸着ビームの入射角を第１の入射角とし、前記配列面上において蒸着ビームの入射角が最大となるコートバッチへの蒸着ビームの入射角を第２の入射角としたとき、
第１の入射角と第２の入射角との角度差が所定範囲内になるように、少なくとも第１の入射角を調整する角度調整工程を含むことを特徴とする半導体レーザ端面コート方法。
【請求項３】
半導体レーザの電子ビ−ム蒸着による端面コートの際に、それぞれが複数のレーザバーを各端面が同一方向に面するように収容する複数のバー整列治具を配列する固定フレームであって、
各バー整列治具の固定フレームにおける蒸着ビームの中心軸を法線とする配列面との間の角度を調整する調整機構を備えたことを特徴とする固定フレーム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ等に使用する高出力半導体レーザの、電子ビーム蒸着法による、端面コート時における膜厚の調整を行なう端面コート方法及びこの方法に使用する固定フレームに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体レーザの端面のコート方法として電子ビーム蒸着が用いられることがあった。
【０００３】
ところが、近年のように通信用及びストレージ用等の半導体レーザの需要が増大すると、製品化前に劈開面となる端面のコートを行なう際に、１回の作業において大量の半導体レーザに対してコート処理を行なうことにより作業効率を向上させることが必要となっている。
【０００４】
そこで、作業効率の向上を図るべく、電子ビーム蒸着装置に半導体レーザを配置する際に、一度に多量の半導体レーザを配列させて配置する方法が用いられており、例えば、縦ｍ列、横ｎ列からなるｍ×ｎのマトリックス状に配置したコ−トバッチのそれぞれに複数の半導体レーザの端面を配置する方法が採り入れられることがあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、一度に多量の半導体端面を配列して端面コートを行なう方法により、端面コートの作業効率の向上を図ることができる。
【０００６】
しかしながら、この電子ビーム蒸着による端面コートにおいて問題なのは、一度に多量の端面コートを行なった場合には、蒸着源からそれぞれのコートバッチへの蒸着ビームの各コートバッチにおける入射角度の差が大きくなり、蒸着完了後に形成される蒸着膜の厚みにバラツキが生じることである。
【０００７】
かかる蒸着膜の厚みのバラツキは、図１の蒸着材料Ａｌ2 Ｏ3 における端面コート膜厚と反射率との関係が示すように、半導体端面蒸着完了後の端面の反射率のバラツキとなって現れる。かかる反射率のバラツキは半導体レーザの特性に大きく影響を与える。
【０００８】
例えば、高出力半導体レーザでは、端面（レーザ出射面）の反射率が高いと発光寿命が短くなり、反射率が低いと所謂ＳＣＯＯＰ不良が発生することが知られている。このため、半導体レーザの端面コートを行なうにあたっては蒸着完了後の端面の反射率を所定の反射率（通常１３±２％程度）に合わせ込む必要がある。ここで、各半導体端面の配置される位置による蒸着完了後の反射率のバラツキを示したのが図２であるが、同図の場合では２段目中央のコ−トバッチＥを構成する半導体レーザ端面の反射率が上記所定の反射率の範囲外になり、この半導体レーザを製品として使用することはできなくなり、高いＧ／Ｗ歩留りを確保しようとする産業界の要請に反することになる。
【０００９】
この発明の目的は、半導体レーザの端面コートを行なう際に、電子ビーム蒸着装置に配列したすべての半導体レーザ端面の蒸着完了後の反射率のバラツキを所定範囲内に規制し、より高いＧ／Ｗ歩留りの確保を可能とする方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は以下の構成を備えている。
【００１４】
（１）蒸着ビームの中心軸を法線とする配列面上に、それぞれが複数の半導体レーザの端面によって構成される複数のコートバッチを配置して、電子ビーム蒸着によって半導体レーザの端面に対してコート材料をコートする半導体レーザ端面コート方法において、
それぞれのコートバッチへの蒸着ビームにより形成される膜厚が所定範囲内になるように、それぞれのコートバッチへの蒸着ビームの入射角を調整する角度調整工程を含むことを特徴とする。
【００１５】
この構成においては、配列面上の配置されたそれぞれのコートバッチへの蒸着ビームにより形成される膜厚が所定範囲内になるように、それぞれのコートバッチの入射角を調整することから、それぞれのコートバッチに形成される蒸着膜によって影響される反射率も所定範囲内となり、電子ビーム蒸着装置内での配置場所の違いによる蒸着膜形成後の反射率のバラツキが生じることがない。
【００１６】
（２）蒸着ビームの中心軸を法線とする配列面上に、それぞれが複数の半導体レーザの端面によって構成される複数のコートバッチを配置して、電子ビーム蒸着によって半導体レーザの端面に対してコート材料をコートする半導体レーザ端面コート方法において、
配列面上で蒸着ビームの中心軸との対向位置上に位置するコートバッチへの蒸着ビームの入射角を第１の入射角とし、前記配列面上において蒸着ビームの入射角が最大となるコートバッチへの蒸着ビームの入射角を第２の入射角としたとき、第１の入射角と第２の入射角との角度差が所定範囲内になるように、少なくとも第１の入射角を調整する角度調整工程を含むことを特徴とする。
【００１７】
この構成においては、前記第１の入射角と前記第２の入射角との角度差が減少し所定の範囲内におさまるように第１の入射角を調整する角度調整工程を行なうことから、入射角度の差による単位時間における単位面積あたりの蒸着量の差も減少することになり、蒸着完了後のコートバッチ毎の膜厚のバラツキが抑制される。
【００１８】
（３）半導体レーザの電子ビ−ム蒸着による端面コートの際に、それぞれが複数のレーザバーを各端面が同一方向に面するように収容する複数のバー整列治具を配列する固定フレームであって、
各バー整列治具の固定フレームにおける蒸着ビームの中心軸を法線とする配列面との間の角度を調整する調整機構を備えたことを特徴とする。
【００１９】
この構成においては、蒸着ビームの中心軸を法線とする配列面に配列される固定フレームに、複数のレーザバーを収容するバー整列治具の固定フレームにおける蒸着ビームの中心軸を法線とする配列面との間の角度を調整する調整機構を備えたことにより、この固定フレームに配置される半導体レーザの端面への蒸着ビームの入射角の調整を、固定フレームにおいて行なうことになる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図３〜図５を用いて、本発明の第１の実施形態の構成を説明する。
【００２１】
図３は、半導体レーザの端面コートをするにあたって、半導体レーザを電子ビーム蒸着装置に投入する準備工程である半導体レーザの挿入方法についての説明図である。
【００２２】
ＧａＡｓ基板上にＤＨ構造を形成したウェハから帯板状に切断された半導体レーザ（以下レーザバーという。）１は、バー整列治具２に挿入される。
【００２３】
バー整列治具２は、ほぼコの字型の形状からなる部材により構成されており、この部材には互いに対向する位置に溝部１３ａ及び１３ｂが形成されている。また、少なくとも前面にはコの字型の切り欠き部１４が設けられており、このバー整列治具２に収容されるレーザバー１の端面３に入射する蒸着ビームがバー整列治具２を構成する部材によって遮られることがないようにしている。
【００２４】
溝部１３ａ及び１３ｂは、レーザバー１の長手方向と直交する方向の幅とほぼ同じ長さの幅を有しており、互いの対向面の間隔はレーザバー１の長手方向の長さとほぼ同じにされている。よって、レーザバー１をバー整列治具２に収容するには、レーザバーの長手方向の端部をそれぞれ溝部１３ａ及び１３ｂの内壁面に摺動させつつ挿入することになり、一度挿入されたレーザバー１は、溝部１３ａ及び１３ｂによって固定されるため脱離することがない。
【００２５】
ここで、図中の矢印Ａが電子蒸着装置内における蒸着源からの端面材料の入射方向を示している。よって、バー整列治具２にレーザバー１を挿入する際には、レーザバーの劈開面となる端面３ａ又は３ｂが蒸着源と対向するように配置する。
【００２６】
そして、パターン電極４の面上にレーザバー１をバー整列治具２内に重ねて挿入していき、バー整列治具２の所定の収容能力の限界までレーザバー１を収容すると次のバー整列治具２にレーザバー１を挿入する。このとき、１つのバー整列治具２に収容されるレーザバー１の端面３の集合を１まとまりの単位として、便宜上、コートバッチと呼ぶ。
【００２７】
こうして、レーザバー１をバー整列治具２に収容し、バー整列治具２の準備が出来ると、次は図４に示すように、固定フレーム５にバー整列治具２を挿入する。本実施の形態においては、３つのバー整列治具２を１つの固定フレーム５に収容する。そして、この固定フレーム５を３つ一組として、電子ビーム蒸着装置に投入する。
【００２８】
図５は、固定フレーム５を縦３列に重ねて、電子ビーム蒸着装置内に配置した状態を示している。同図に示すとおり、水平の左右方向にＸ軸をとり、垂直方向にＹ軸をとり、これらの軸に直交する方向にＺ軸をとり、以下の説明にあたって適宜これらの軸を用いる。
【００２９】
ここで、蒸着源６に配置される蒸着材料には、コート材料としてアルミナを用い、発振波長は７８０ｎｍとした。アルミナは電子ビームで加熱蒸発させられ、図に示すＸ−Ｙ平面上に固定フレーム５によって形成される配列面７に配置されたそれぞれのコートバッチに対して照射される。このとき、蒸着源６からそれぞれのコートバッチへと向かうアルミナを、蒸着ビーム８を呼ぶ。
【００３０】
本実施形態においては、蒸着源６から配列面までの距離Ｌ１は約６０ｃｍとし、図に示す配列面７上で蒸着ビームの中心との対向位置上に位置するコートバッチへの蒸着ビーム８ａと、配列面７上において蒸着ビームの入射角が最大となるコートバッチへの乗蒸着ビーム８ｄとのコートバッチへの入射位置のＸ軸上における距離Ｌ２は約６ｃｍである。
【００３１】
次に、同じく図５を用いて、本発明の動作について説明する。
【００３２】
上述の蒸着ビーム８により、蒸着が完了するとそれぞれのコートバッチには所定の厚さの蒸着膜が形成される。
【００３３】
ところが、図に示すコートバッチへの入射角が０°の蒸着ビーム８ａと、コートバッチへの入射角がαの蒸着ビーム８ｃ又は８ｂと、の間では単位時間に単位面積を通過して輸送される蒸着ビームの量、すなわちフラックスの差により、形成される蒸着膜の膜厚に差が生じる。フラックスが均一に分布しているとすれば、通常、上述の条件では蒸着ビーム８ａと蒸着ビーム８ｃとには入射角において約６°の差が生じる。又、このとき蒸着ビーム８ａによる第１の入射角と蒸着ビーム８ｄによる第２の入射角との入射角の差は約８°になる。実際には蒸着ビームは中心軸上が最もフラックス量が大きく、中心軸となす角が大きくなる程フラックス量が減少する。
【００３４】
本実施形態においては蒸着完了後の端面（劈開面）の反射率が１３±２％となるように、各コートバッチに形成される膜厚の目標値を１５９±５ｎｍとしているが、実際には、前記入射角の差により図２で示すように蒸着完了後において上記規定の反射率をオーバーするコートバッチが生じている。
【００３５】
通常、上述のフラックスの差により中央部分程反射率が高く、図において位置Ａのコートバッチ（位置Ｃ、位置Ｇ、及び位置Ｉの場合も同様。）と位置Ｅのコートバッチとの蒸着完了後の反射率は１〜２％の差が生じている。さらに、同一のコートバッチ内においても、各レーザバー１の工作精度等によるバラツキがあるため、同じ位置にバー整列治具２を配置しても、各端面３毎に±１．５％程度の反射率のバラツキが発生することがある。
【００３６】
本発明は、このような膜厚のバラツキにより生じる製品不良を、蒸着ビームの入射角を調整することにより防止するものである。そして、本実施形態では膜厚が１５９±５ｎｍの範囲内におさまるように、各コートバッチにおける入射ビームの入射角の角度差を最大５％の範囲内にすることを目的とするが、蒸着材料や半導体レーザの用途によってはこの数値に限定されることはない。
【００３７】
本発明は、同一フラックスのコート材料が蒸着すべき端面３の面積を大きくすることにより単位面積あたりの蒸着量を低減して膜厚を薄くするのであるが、ここで図６を用いて、詳細に説明する。
【００３８】
同図はレーザバー１の端面３に蒸着により形成される蒸着膜９の状態を示している。この場合、同一のレーザバー１における端から端までの幅は、蒸着源からの距離に比べて微小であるとすると、端面３に形成される蒸着膜９の膜厚は蒸着ビーム８ａと平行な方向に均一となる。このときの蒸着ビーム８ａの中心軸方向の膜厚を９ａとし、端面３に垂直な膜厚を９ｂとすると、実際上この半導体レーザの性能を決定する要因となる膜厚は９ｂとなり同図に示すように９ｂは、
実際の膜厚９ｂ＝蒸着ビーム８ａの中心軸方向の膜厚９ａ×ｃｏｓβ
で表され、またこのとき、０≦ｃｏｓβ≦１
であることから、端面３をβ°傾けることにより、入射角０°における蒸着ビームの中心軸方向の膜厚９ａと比較して減少する。即ち、フラックスが均一に分布しているとすると、αが６°であればβを６〜８°とすれば良い。この場合、結果として図２に示すコートバッチＥの反射率を１５．３％（角度調整前）から１４．９％と所定の反射率に合わせ込むことができる。実際にはフラックスに分布があるため、中央部分のコートバッチの方が外側のコートバッチよりもフラックスの強度が大きいことを考慮して、β＞αとなるように角度を調整するとより適正な反射率を得ることができる。具体的には、αが６°のときβを９°とすることにより、図２に示すコートバッチＥの反射率を１５．３％（角度調整前）から１４．４％に低下させることができて、他のコートバッチとの差がほとんど生じない最適の値にすることができる。
【００３９】
よって、固定フレームにおけるレーザバー整列治具２の角度を自在に調整し得るようにすれば、当該レーザバー整列治具２に収容されているレーザバー１によって形成されるコートバッチの膜厚の調整を可能とすることができる。
【００４０】
ここで、図７を用いて、上述の固定フレーム５に設けられるレーザバー整列治具２の角度を調整する調整機構について説明する。図７（ａ）は固定フレーム５の斜視図であり、図７（ｂ）は固定フレーム５側面の断面図である。図７（ｂ）が示すように、固定フレーム５に収容されるバー整列治具２の断面は、固定フレーム５の断面よりも小さくなっているため、後述するバー整列治具２の固定フレーム５内での角度調整が可能となっている。
【００４１】
図７（ｂ）で示すように、固定フレーム５にはレーザバー整列治具２との当接量を調節する４本の当接ネジ１０（１０ａ〜１０ｄ）が螺入するためのネジ穴（１５ａ〜１５ｄ）が略対角位置に設けられている。それぞれの当接ネジ１０は、固定フレーム５に対する螺入量の調節により、バー整列治具２との当接量を自在に調整することができ、この当接量の調整によりレーザバー整列治具２の上部及び下部をそれぞれ相反する方向に押圧する押圧力の調整を可能にする。そして、これらの当接ネジ１０（１０ａ〜１０ｄ）のうち、当接ネジ１０ａ及び１０ｂはバー整列治具２の上部を前方から後方へ押圧し、当接ネジ１０ｃ及び１０ｄはバー整列治具２の下部をその逆方向に押圧することから、これらの押圧力の作用によりバー整列治具２は回転中心点１１を中心として回転する。
【００４２】
これにより、レーザバー整列治具２がそれぞれの当接ネジ１０（１０ａ〜１０ｄ）の押圧力により回転中心点１１を中心に回転する際の回転角度を調整することができ、このレーザバー整列治具２によって構成されるコートバッチの固定フレーム５における配列面７との間の角度を変化させることができる。
【００４３】
このとき、固定フレーム５は蒸着源の中心軸、つまり、図５における蒸着源６からＸ座標及びＹ座標が共に同一のまま、固定フレーム５へと向かう蒸着ビーム８ａを法線とする配列面上に配置されている。よって、固定フレーム５におけるレーザバー整列治具２の角度を調整することにより、このレーザバー整列治具２によって構成されるコートバッチへの蒸着ビームの入射角を調整し、膜厚の調整をすることができる。
【００４４】
次に、図８を用いて本発明の第２の実施形態について説明する。図８は図５に示した実施形態と同様に、縦３列×横３列にレーザバー整列治具２を配置し、電子ビーム蒸着装置に投入した状態を示している。
【００４５】
上述のように、形成される膜厚は蒸着ビーム８の入射角度によるフラックスによって決定される。そして、入射角度は蒸着源ビームの中心軸との対向位置１２からの距離に比例して大きくなる。つまり、対向位置１２から等距離に位置するコートバッチ上に形成される膜厚は等しくなり、本実施形態においてはこれを利用し、図示するＢ、Ｄ、Ｆ、Ｈの位置にのみレーザバー整列治具２を配置している。
【００４６】
また、図示はしていないが、Ａ、Ｃ、Ｇ、Ｉの位置にのみレーザバー整列治具２を配置しても同様の効果を奏する。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、
（１）配列面上の配置されたそれぞれのコートバッチへの蒸着ビームにより形成される膜厚が所定範囲内になるように、それぞれのコートバッチの入射角を調整することから、それぞれのコートバッチに形成される蒸着膜によって影響される反射率も所定範囲内となり、電子ビーム蒸着装置内での配置場所の違いによる蒸着膜形成後の反射率のバラツキが生じることを防止できる。
【００５０】
（２）前記第１の入射角と前記第２の入射角との角度差が減少し所定の範囲内におさまるように第１の入射角を調整する角度調整工程を行なうことから、入射角度の差による単位時間における単位面積あたりの蒸着量の差も減少させることができ、蒸着完了後のコートバッチ毎の膜厚のバラツキを抑制できる。
【００５１】
（３）蒸着ビームの中心軸を法線とする配列面に配列される固定フレームに、複数のレーザバーを収容するバー整列治具の固定フレームにおける蒸着ビームの中心軸を法線とする配列面との間の角度を調整する調整機構を備えたことにより、この固定フレームに配置される半導体レーザの端面への蒸着ビームの入射角の調整を、固定フレームにおいて行なうことができる。
【００５２】
よって、半導体レーザの端面コートを行なう際に、電子ビーム蒸着装置に配列したすべての半導体レーザ端面の蒸着完了後の反射率のバラツキを所定範囲内に規制し、歩留りを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】端面コートの膜厚と反射率との関係を示す図である。
【図２】蒸着完了後の各コートバッチにおける反射率を示す図である。
【図３】レーザバーをバー整列治具に収容する状態を示す図である。
【図４】バー整列治具を固定フレームに収容する状態を示す図である。
【図５】電子ビーム蒸着装置内での状態を示す図である。
【図６】本発明の角度調整による膜厚の変化を示す図である。
【図７】本発明の固定フレームの角度調整機構の１形態を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
１−レーザバー
２−バー整列治具
３（３ａ〜３ｂ）−端面（劈開面）
４−パターン電極
５−固定フレーム
６−蒸着源
７−配列面
８（８ａ〜８ｄ）−蒸着ビーム
９（９ａ〜９ｂ）−膜厚
１０（１０ａ〜１０ｄ）−当接ネジ
１１−回転中心点
１２−対向位置
１３（１３ａ〜１３ｂ）−溝部
１４−切り欠き部
１５（１５ａ〜１５ｄ）−ネジ穴
【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７】
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【図８】
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