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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-12-16
(45)【発行日】2022-12-26
(54)【発明の名称】リフトオフ方法
(51)【国際特許分類】
B23K 26/57 20140101AFI20221219BHJP
H01L 21/301 20060101ALI20221219BHJP
B23K 26/00 20140101ALI20221219BHJP
【ＦＩ】
B23K26/57
H01L21/78 Y
B23K26/00 N
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2018212063
(22)【出願日】2018-11-12
(65)【公開番号】P2020078808
(43)【公開日】2020-05-28
【審査請求日】2021-09-21
(73)【特許権者】
【識別番号】000134051
【氏名又は名称】株式会社ディスコ
(74)【代理人】
【識別番号】100075384
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 昂
(74)【代理人】
【識別番号】100172281
【弁理士】
【氏名又は名称】岡本 知広
(74)【代理人】
【識別番号】100206553
【弁理士】
【氏名又は名称】笠原 崇廣
(74)【代理人】
【識別番号】100189773
【弁理士】
【氏名又は名称】岡本 英哲
(74)【代理人】
【識別番号】100184055
【弁理士】
【氏名又は名称】岡野 貴之
(72)【発明者】
【氏名】小柳 将
【審査官】黒石 孝志
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－１０３４０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－１０７１２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－２０４３６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－１７３４６５（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１１／０１３２５４９（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２３Ｋ ２６／００ － ２６／７０
Ｈ０１Ｌ ２１／３０１
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板の表面上にバッファ層を形成するバッファ層形成ステップと、該バッファ層の上に光デバイス層を形成する光デバイス層形成ステップと、
該基板の表面上で、該バッファ層と、該光デバイス層と、を個々のデバイス毎に分割する分割ステップと、
個々のデバイス毎に分割された該光デバイス層の表面に移設部材を接合する移設部材接合ステップと、
該移設部材接合ステップを実施した後に、該基板に対しては透過性を有し該バッファ層に対しては吸収性を有する波長のパルスレーザを該基板の裏面側から該基板を透過させて該バッファ層に照射し、該バッファ層を破壊するバッファ層破壊ステップと、
該バッファ層破壊ステップを実施した後に、該光デバイス層を該基板から分離することで該光デバイス層を移設部材に移設する光デバイス層移設ステップと、を含み、
該バッファ層破壊ステップでは、該パルスレーザを該基板の該裏面よりも該バッファ層から離れた集光位置に集光し、該パルスレーザの１パルス当たりのエネルギー密度は１．０ｍＪ／ｍｍ２以上５．０ｍＪ／ｍｍ２以下であり、該パルスレーザは該光デバイス層と重なる該バッファ層のすべてに照射されるように走査されることを特徴とするリフトオフ方法。
【請求項2】
該バッファ層破壊ステップでは、該パルスレーザが複数回走査されることを特徴とする請求項１記載のリフトオフ方法。
【請求項3】
該移設部材は、エキスパンド性を有するテープであることを特徴とする請求項１又は２記載のリフトオフ方法。
【請求項4】
該バッファ層破壊ステップでは、該集光位置を該基板の該裏面から該基板の厚さの６倍～１７倍の距離だけ離間させることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のリフトオフ方法。
【請求項5】
該バッファ層破壊ステップでは、該集光位置を該基板の該裏面から２．０ｍｍ～５．０ｍｍの距離だけ離間した位置に位置付けることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のリフトオフ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、基板と、基板上に形成された複数の光デバイス層と、基板及び複数の光デバイス層の間にそれぞれ設けられたバッファ層と、を備える光デバイスウェーハから光デバイス層を移設部材に移し替えるリフトオフ方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの光デバイスチップを形成する際には、例えば、サファイアやＳｉＣ等で形成された円板状の基板の表面に複数の交差する分割予定ラインを設定し、分割予定ラインによって区画された各領域に光デバイスを形成する。光デバイスは、例えば、ｐｎ接合を構成するｎ型半導体層及びｐ型半導体層を該基板の表面上にエピタキシャル成長させることにより形成される。その後、分割予定ラインに沿って基板を分割すると、光デバイスチップを形成できる。
【0003】
基板の分割には、切削装置やレーザ加工装置等の加工装置が使用される。例えば、レーザ加工装置を用いて基板を分割する場合、該基板に対して吸収性を有する波長のレーザビームを照射して分割予定ラインに沿ってアブレーション加工を実施し、レーザ加工溝を形成する（特許文献１参照）。基板が分割されて形成された個々の光デバイスチップは、所定の方法により個々にピックアップされ、電子機器や他の基板等に実装される。
【0004】
また、基板を分割せず光デバイスを基板から移設する方法として、ｎ型半導体層及びｐ型半導体層を含む光デバイス層を基板から分離する手法が知られている。例えば、基板の表面にバッファ層を設け、バッファ層の上にエピタキシャル成長により光デバイス層を形成した後、基板を透過する波長のレーザビームを基板の裏面側から照射する。レーザビームによりバッファ層を破壊すると、基板と、光デバイス層と、を分離できる（特許文献２参照）。
【0005】
そして、基板と、光デバイス層と、を分離する前に、光デバイス層の上面に移設部材を接合すると、分離により光デバイス層は移設部材上に移設される。この方法は、レーザリフトオフ法とも呼ばれる。基板から分離された光デバイス層は、後に各デバイスに分割される。
【0006】
なお、バッファ層と、基板と、の界面近傍において、レーザビームによりバッファ層を十分に破壊（変質）できなければ光デバイス層のリフトオフに失敗するため、従来、確実に破壊（変質）を生じさせる加工条件でレーザビームがバッファ層に照射されていた。また、加工に要する時間を短縮させるためにも、レーザビームの１パルス当たりのエネルギー密度は可能な限り高められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開平１０－３０５４２０号公報
【文献】特開２０１３－２１２２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
バッファ層上に形成された光デバイス層は、デバイス毎に分割されて使用される。バッファ層と、光デバイス層と、を基板上で予め個々の光デバイス毎に分割できると、光デバイス層を移設部材に移設した後に光デバイス層等を分割する必要がないため、光デバイスの形成が容易となる。
【0009】
しかし、分割により各光デバイス間でバッファ層と、光デバイス層と、が除去されていると、その後に基板の裏面側からレーザビームを照射したときに、個々の光デバイス間の隙間にもレーザビームが照射される。該隙間ではバッファ層が除去されておりレーザビームがバッファ層に吸収されないため、該隙間に照射されたレーザビームの熱的な影響により近傍の光デバイス層にチッピングやクラック等の損傷を生じさせるおそれがある。
【0010】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、分割された状態で基板上に載る光デバイス層を、損傷を与えることなく移設部材に移設できるリフトオフ方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明の一態様によると、基板の表面上にバッファ層を形成するバッファ層形成ステップと、該バッファ層の上に光デバイス層を形成する光デバイス層形成ステップと、該基板の表面上で、該バッファ層と、該光デバイス層と、を個々のデバイス毎に分割する分割ステップと、個々のデバイス毎に分割された該光デバイス層の表面に移設部材を接合する移設部材接合ステップと、該移設部材接合ステップを実施した後に、該基板に対しては透過性を有し該バッファ層に対しては吸収性を有する波長のパルスレーザを該基板の裏面側から該基板を透過させて該バッファ層に照射し、該バッファ層を破壊するバッファ層破壊ステップと、該バッファ層破壊ステップを実施した後に、該光デバイス層を該基板から分離することで該光デバイス層を移設部材に移設する光デバイス層移設ステップと、を含み、該バッファ層破壊ステップでは、該パルスレーザを該基板の該裏面よりも該バッファ層から離れた集光位置に集光し、該パルスレーザの１パルス当たりのエネルギー密度は１．０ｍＪ／ｍｍ２以上５．０ｍＪ／ｍｍ２以下であり、該パルスレーザは該光デバイス層と重なる該バッファ層のすべてに照射されるように走査されることを特徴とするリフトオフ方法が提供される。
【0012】
好ましくは、該バッファ層破壊ステップでは、該パルスレーザが複数回走査される。
【0013】
また、好ましくは、該移設部材は、エキスパンド性を有するテープである。また、好ましくは、該バッファ層破壊ステップでは、該集光位置を該基板の該裏面から該基板の厚さの６倍～１７倍の距離だけ離間させる。または、好ましくは、該バッファ層破壊ステップでは、該集光位置を該基板の該裏面から２．０ｍｍ～５．０ｍｍの距離だけ離間した位置に位置付ける。
【発明の効果】
【0014】
本発明の一態様に係るリフトオフ方法では、基板の上にバッファ層を介して光デバイス層を形成する。そして、バッファ層を破壊して光デバイス層をリストオフする前に、バッファ層と、光デバイス層と、を個々のデバイス毎に分割する。
【0015】
そして、本発明の一態様に係るリフトオフ方法では、該パルスレーザの１パルス当たりのエネルギー密度を１．０ｍＪ／ｍｍ２以上５．０ｍＪ／ｍｍ２以下とする。レーザビームの１パルス当たりのエネルギー密度がこの範囲であれば、デバイス間のバッファ層が除去された領域にレーザビームが照射されても、光デバイス層等に損傷を生じさせずにバッファ層を破壊して光デバイス層を移設できる。
【0016】
したがって、本発明により、分割された状態で基板上に載る光デバイス層を、損傷を与えることなく移設部材に移設できるリフトオフ方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図2】個々のデバイス毎に分割された光デバイス層が載る基板を模式的に示す斜視図である。
【図3】移設部材接合ステップの一例を模式的に示す斜視図である。
【図4】移設部材接合ステップの他の一例を模式的に示す斜視図である。
【図5】バッファ層破壊ステップを模式的に示す斜視図である。
【図6】バッファ層破壊ステップを模式的に示す断面図である。
【図7】リフトオフ方法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0018】
添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図７は、本実施形態に係るリフトオフ方法の一例を示すフローチャートである。該リフトオフ方法では、バッファ層形成ステップＳ１により基板上にバッファ層を形成し、光デバイス層形成ステップＳ２によりバッファ層の上に光デバイス層を形成する。そして、分割ステップＳ３を実施して基板の表面上で、バッファ層と、光デバイス層と、を個々のデバイス毎に分割する。
【0019】
その後、個々のデバイス毎に分割された光デバイス層の表面に移設部材を接合する移設部材接合ステップを実施する。次に、基板に対しては透過性を有しバッファ層に対しては吸収性を有する波長のパルスレーザを基板の裏面側から基板を透過させてバッファ層に照射し、バッファ層を破壊するバッファ層破壊ステップＳ５を実施する。さらに、光デバイス層を基板から分離することで光デバイス層を移設部材に移設する光デバイス層移設ステップＳ６を実施する。
【0020】
まず、バッファ層形成ステップＳ１及び光デバイス層形成ステップＳ２について説明する。図１（Ａ）は、バッファ層形成ステップＳ１と、光デバイス層形成ステップＳ２と、を模式的に示す断面図である。バッファ層形成ステップＳ１では、基板１の表面１ａ上にバッファ層３を形成する。そして、光デバイス層形成ステップＳ２では、バッファ層３の上に光デバイス層９を形成する。
【0021】
基板１の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。例えば基板１として、半導体基板（シリコン基板、ＳｉＣ基板、ＧａＡｓ基板、ＩｎＰ基板、ＧａＮ基板など）、サファイア基板、セラミックス基板、樹脂基板、金属基板などを用いることができる。
【0022】
光デバイス層９は、正孔が多数キャリアとなるｐ型半導体によって構成されるｐ型半導体層５と、電子が多数キャリアとなるｎ型半導体によって構成されるｎ型半導体層７と、を備える。ｐ型半導体層５と、ｎ型半導体層７と、によってｐｎ接合が構成され、正孔と電子との再結合による発光が可能な光デバイスが得られる。
【0023】
バッファ層３は、後述のバッファ層破壊ステップＳ５でパルスレーザの照射によって破壊される層であり、基板１と、光デバイス層９と、を分離するための分離層として機能する。また、バッファ層３は、例えば基板１と、ｐ型半導体層５と、の間の格子不整合に起因する欠陥の発生を抑制する機能を有し、その材料は基板１の格子定数と、ｐ型半導体層５の格子定数と、に基づいて選択される。
【0024】
バッファ層３、ｐ型半導体層５、ｎ型半導体層７の材料に制限はなく、基板１上に光デバイスが形成できる材料が選択される。例えば、基板１としてサファイア基板、ＳｉＣ基板などを用い、基板１上にＧａＮからなるバッファ層３、ｐ型ＧａＮからなるｐ型半導体層５、ｎ型ＧａＮからなるｎ型半導体層７をエピタキシャル成長によって順次形成することができる。各層の成膜には、例えばＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法やＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法などを用いることができる。
【0025】
なお、図１（Ａ）ではｐ型半導体層５と、ｎ型半導体層７と、によって構成された光デバイス層９を示したが、光デバイス層９の構成はこれに限定されない。例えば、ｐ型半導体層５と、ｎ型半導体層７と、の間に発光層を備え、該発光層から光が放出される光デバイス層９を用いることもできる。
【0026】
本実施形態に係るリフトオフ方法では、次に、バッファ層３及び光デバイス層９を上述の分割予定ラインに沿って部分的に除去し、光デバイス層９等をデバイス毎に分割する分割ステップＳ３を実施する。図１（Ｂ）は、分割ステップＳ３を模式的に示す断面図である。バッファ層３及び光デバイス層９の除去は、例えば、反応性イオンエッチング（RIE;Reactive Ion Etching）装置や、誘導結合プラズマ（ICP;Inductively Coupled Plasma）エッチング装置等のドライエッチング装置が使用される。
【0027】
例えば、ドライエッチング装置に基板１を搬入する前に、予め基板１の表面１ａ上にレジスト膜を形成し、該分割予定ラインに沿って該レジスト膜を部分的に除去する。そして、ドライエッチング装置に基板１を搬入し、ドライエッチングを実施して、該レジスト膜の間に露出された光デバイス層９及びバッファ層３を除去する。その後、ドライエッチング装置から基板１を搬出して、レジスト膜を除去する。なお、使用されるエッチャントや加工条件は、バッファ層３及び光デバイス層９の材質に応じて適宜選択される。
【0028】
また、分割ステップＳ３は他の方法で実施してもよい。例えば、円環状の砥石部を備える切削ブレードが装着された切削装置において、該分割予定ラインに沿って基板１を切削することで実施してもよい。この場合、切削装置に基板１を搬入し、切削ブレードをその貫通孔の周りに回転させ、砥石部の下端が基板１の表面１ａに達する高さ位置となるように切削ブレードを下降させる。その後、基板１と、切削ブレードと、を相対的に移動させて、分割予定ラインに沿って基板１を切削加工させる。
【0029】
分割ステップＳ３を実施すると、図１（Ｂ）に示す通り、基板１の上にデバイス毎に分割されたｐ型半導体層５ａ及び分割されたｎ型半導体層７ａを含む分割された光デバイス層９ａと、分割されたバッファ層９ａと、が残る。図２は、個々のデバイス毎に分割された光デバイス層９ａが載る基板１を模式的に示す斜視図である。
【0030】
本実施形態に係るリフトオフ方法では、次に、移設部材接合ステップＳ４を実施する。図３は、移設部材接合ステップＳ４を模式的に示す斜視図である。移設部材接合ステップＳ４では、個々のデバイス毎に分割された光デバイス層９ａの表面に移設部材１３を接合する。移設部材１３は、例えば、後述の光デバイス層移設ステップＳ６を実施した後、個々のデバイスを支持するプレート状の部材である。
【0031】
移設部材１３は、例えば、シリコン（Ｓｉ）、銅（Ｃｕ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、またはモリブデン（Ｍｏ）等の材料で形成された部材であり、基板１と略同一の径を有する円板状の部材である。移設部材１３を基板１の表面１ａ側に形成された光デバイス層９ａの表面に接合する際には、例えば、接着剤またはワックス等を予め移設部材１３の接合面に塗布しておく。そして、移設部材１３を基板１の上に載せ、熱を加えながら移設部材１３を基板１へ押圧する。
【0032】
または、移設部材接合ステップＳ４で使用される移設部材は、半導体ウェーハを分割して個々の半導体デバイスチップを形成する際に用いられるダイシングテープと呼ばれるテープでもよい。該テープは、一方の面に接着層を備える。図４は、移設部材１７がテープである場合における移設部材接合ステップＳ４を模式的に示す斜視図である。この場合、移設部材１７の接着層が形成された貼着面の外周部には、金属等で形成された円環状のフレーム１５が貼着され、フレーム１５の開口部に移設部材１７の貼着面が露出する。
【0033】
そして、基板１の表面１ａ側をフレーム１５の開口部に露出した移設部材１７の貼着面に向け、基板１を移設部材１７に下降させて移設部材１７を基板１に貼着する。移設部材１７に基板１を貼着すると基板１の裏面１ｂ側が外側に露出される。以下、フレーム１５に貼着されたテープを移設部材１７とした場合を例に、本実施形態に係るリフトオフ方法の説明を続ける。
【0034】
本実施形態に係るリフトオフ方法では、移設部材接合ステップＳ４を実施した後に、バッファ層破壊ステップＳ５を実施する。バッファ層破壊ステップＳ５では、基板１に対しては透過性を有しバッファ層３ａに対しては吸収性を有する波長のパルスレーザを基板１の裏面１ｂ側から基板１を透過させてバッファ層３ａに照射し、バッファ層３ａを破壊する。
【0035】
なお、バッファ層３ａの破壊とは、例えば、バッファ層３ａを構成する材料の原子配列、分子構造等を変化させ、または、バッファ層３ａを状態変化させ、バッファ層３ａを脆化させることをいう。すなわち、バッファ層３ａを変質させることをいう。
【0036】
図５は、バッファ層破壊ステップＳ５を模式的に示す斜視図である。バッファ層破壊ステップＳ５は、例えば、基板１を保持するチャックテーブル４と、チャックテーブル４に保持された基板１にパルスレーザ８ａを照射するレーザ加工ユニット６と、を備えるレーザ加工装置２で実施される。
【0037】
チャックテーブル４は、例えば、基板１と同程度の径の多孔質部材を上面に備え、一端が該多孔質部材に通じた吸引路（不図示）を内部に備える。そして、該吸引路の他端には吸引源（不図示）が接続されており、基板１をチャックテーブル４の上に載せて該吸引源を作動させると、基板１に該吸引路を通じて負圧が作用して基板１がチャックテーブル４に吸引保持される。すなわち、チャックテーブル４の上面は、基板１の保持面となる。
【0038】
レーザ加工ユニット６は、基板１にパルスレーザ８ａを照射する加工ヘッド８と、基板１を撮像できるカメラユニット１０と、を備える。カメラユニット１０は、チャックテーブル４に吸引保持された基板１を撮像できる。カメラユニット１０を使用すると、基板１の予定された位置にパルスレーザ８ａが照射されるように基板１と、レーザ加工ユニット６と、の相対位置及び基板１の向きを調整できる。
【0039】
レーザ加工ユニット６についてさらに詳述する。図６には、レーザ加工ユニット６の構成例と、パルスレーザ８ａが照射される基板１の断面図と、が示されている。レーザ加工ユニット６は、パルスレーザ８ａを発振するレーザ発振器１２と、レーザ発振器１２により発振されたパルスレーザ８ａを所定の方向に反射させるミラー１４と、パルスレーザ８ａを所定の集光位置１８に集光させる集光レンズ１６と、を備える。
【0040】
レーザ発振器１２は、基板１に対しては透過性を有しバッファ層３ａに対しては吸収性を有する波長のパルスレーザ８ａを発振できる。例えば、基板１がサファイア基板であり、バッファ層３ａがＧａＮである場合、波長２５７ｎｍのレーザを発振できるレーザ発振器１２を使用できる。
【0041】
例えば、集光レンズ１６は加工ヘッド８に収容されている。レーザ加工ユニット６と、チャックテーブル４と、は高さ方向に沿って相対的に移動可能であり、集光レンズ１６の集光位置１８が所定の高さに位置付けられる。また、チャックテーブル４と、レーザ加工ユニット６と、はチャックテーブル４の該保持面に平行な方向に相対移動できる。繰り返し発振されるパルスレーザ８ａを基板１に照射しながらチャックテーブル４と、レーザ加工ユニット６と、を相対移動させると、パルスレーザ８ａを基板１に走査できる。
【0042】
または、レーザ加工ユニットは、ガルバノスキャナによりパルスレーザ８ａを走査し、テレセントリックｆθレンズを集光レンズに使用してパルスレーザ８ａを集光してもよい。この場合、レーザ加工ユニット６は、２枚のミラー１４を備えてよく、ミラー１４の向きを変えることにより集光位置１８をチャックテーブル４の保持面に平行な面内に走査できる。
【0043】
本実施形態に係るリフトオフ方法では、バッファ層破壊ステップＳ５を実施する前に分割ステップＳ３が実施されるため、バッファ層３と、ｐ型半導体層５及びｎ型半導体層７を含む光デバイス層９と、がデバイス毎に分割されている。すなわち、バッファ層破壊ステップＳ４を実施する際、基板１の表面１ａには、分割されたバッファ層３ａと、分割された光デバイス層９ａと、が形成されている。分割された光デバイス層９ａは、分割されたｐ型半導体層５ａ及びｎ型半導体層７ａを含む。
【0044】
バッファ層破壊ステップＳ５では、基板１の裏面１ｂ側からパルスレーザ８ａを照射し、基板１の表面１ａ側に形成されたバッファ層３ａのすべてにパルスレーザ８ａを走査する。このとき、パルスレーザ８ａは、分割されたバッファ層３ａの隙間にも照射される。該隙間にパルスレーザ８ａが照射されると、パルスレーザ８ａの熱的な影響により近傍の光デバイス層９ａにチッピングやクラック等の損傷が生じるおそれがある。
【0045】
したがって、加工条件が強すぎるとバッファ層３ａの隙間を進行するパルスレーザ８ａにより光デバイス層９ａに損傷が生じる。その一方で、加工条件が弱すぎるとバッファ層３ａを十分に破壊できず、後述の光デバイス層移設ステップＳ６において光デバイス層９ａを基板１から適切に剥離できない。そこで、本実施形態に係るリフトオフ方法では、光デバイス層９ａに損傷等を生じさせず、かつ、バッファ層３ａを破壊できる加工条件でパルスレーザ８ａを基板１の裏面１ｂ側から照射する。
【0046】
そして、本実施形態に係るリフトオフ方法では、基板１の裏面１ｂに照射されるパルスレーザ８ａの１パルス当たりのエネルギー密度が着目され、該エネルギー密度を１．０ｍＪ／ｍｍ２以上５．０ｍＪ／ｍｍ２以下とする。パルスレーザ８ａの１パルス当たりのエネルギー密度をこの範囲とすると、光デバイス層９ａに損傷等を生じさせず、かつ、バッファ層３ａを破壊できる。
【0047】
該エネルギー密度を当該範囲とするために、例えば、レーザ発振器１２に１パルス当たりのエネルギーが０．５μＪ～１０μＪのパルスレーザ８ａを発振させる。そして、集光レンズ１６の集光位置１８を基板１の裏面１ｂから上方に２．０ｍｍ～５．０ｍｍの位置に位置付ける。ここで、基板１の裏面１ｂから集光位置１８までの距離をデフォーカス量と呼ぶ。
【0048】
例えば、本実施形態に係るリフトオフ方法によらず、分割されていないバッファ層３が基板１の表面１ａの全域に形成されており、このバッファ層３を破壊しようとする場合、確実にバッファ層３を破壊できるように集光位置１８の高さが設定される。この場合、集光位置１８を基板１の裏面１ｂに合わせるか、または、基板１の裏面１ｂよりもバッファ層３に近づいた位置に集光位置１８の高さを設定する。
【0049】
これに対して、本実施形態に係るリフトオフ方法においては、パルスレーザ８ａの１パルス当たりのエネルギー密度を上述の範囲とするために、あえて集光位置１８を基板１の裏面１ｂから上方に大きく離間させる。例えば、基板１の裏面１ｂから基板１の厚さの６倍～１７倍の距離だけ高い位置に集光位置１８を位置付けてもよい。すなわち、デフォーカス量を２．０ｍｍ～５．０ｍｍの範囲内で設定してもよく、基板１の厚さの６倍～１７倍の範囲内で設定してもよい。
【0050】
バッファ層破壊ステップＳ５では、まず、外周部にフレーム１５が貼着された移設部材１７に貼着された基板１をレーザ加工装置２のチャックテーブル４の保持面の上に該移設部材１７を介して載せる。このとき、基板１の表面１ａ側を保持面に向け、裏面１ｂ側を上方に露出させる。次に、チャックテーブル４の吸引源を作動させ、基板１に吸引保持させる。
【0051】
そして、集光レンズ１６の集光位置１８を基板１の裏面１ｂの上方の所定の位置に位置づけ、パルスレーザ８ａを基板１の裏面１ｂ側から基板１を透過させてバッファ層３ａに照射する。そして、例えば、レーザ加工ユニット６がガルバノスキャナを備える場合、基板１の裏面１ｂ側のすべての領域にパルスレーザ８ａが照射されるようにパルスレーザ８ａを基板１の裏面１ｂに平行な方向に移動させてパルスレーザ８ａを走査する。このとき、基板１の裏面１ｂの中央から外周まで、らせん状に集光位置１８を移動させる。
【0052】
例えば、最初に基板１の裏面１ｂの中心にパルスレーザ８ａを照射し、レーザ発振器１２にパルスレーザ８ａの発振を繰り返させながら、基板１の径方向外側にパルスレーザ８ａの被照射領域を移動させつつ該中心の周りに回転させる。このとき、パルスレーザ８ａのオーバーラップ率を８０％～９５％程度とする。パルスレーザ８ａの走査中にオーバーラップ率が一定となるようにパルスレーザ８ａが基板１の外周に近づくにつれ、該被照射領域の回転の速度を低下させる。
【0053】
なお、バッファ層破壊ステップＳ５では、パルスレーザ８ａの走査を複数回実施してもよく、例えば、３回走査（３パス）する。パルスレーザ８ａの走査を複数回実施する場合、集光位置１８の高さ位置を変化させてもよく、また、変化させなくてもよい。
【0054】
バッファ層破壊ステップＳ５を実施してバッファ層３ａを破壊した後、光デバイス層９ａを該基板１から分離することで該光デバイス層９ａを移設部材１７に移設する光デバイス層移設ステップＳ６を実施する。光デバイス層移設ステップＳ６では、例えば、基板１を移設部材１７の上から除去することにより、光デバイス層９ａを基板１から分離する。そして、個々の光デバイス層９ａは、移設部材１７に上に残される。すなわち、光デバイス層９ａを基板１からリフトオフできる。
【0055】
移設部材１７にテープを使用している場合、光デバイス層移設ステップＳ６を実施した後に移設部材１７を径方向外側へ拡張する拡張ステップを実施してもよい。移設部材１７を径方向外側に拡張すると、移設部材１７に残された個々の光デバイス層９ａの間隔が広げられる。そのため、個々の光デバイス層９ａのピックアップが容易となる。
【0056】
本実施形態に係るリフトオフ方法では、光デバイス層９ａを基板１からリフトオフする前にデバイス毎に分割されているため、リフトオフの後に光デバイス９ａを分割する必要がない。また、バッファ層破壊ステップＳ５では、光デバイス層９ａの隙間にもバッファ層３ａを破壊するパルスレーザ８ａが照射されるが、１パルス当たりのエネルギー密度が上述の範囲であるため、光デバイス層９ａを損傷させることなくバッファ層３ａを破壊できる。
【実施例】
【0057】
本実施例では、複数の基板１に対して同じ条件でバッファ層形成ステップＳ１から移設部材接合ステップＳ４までを実施して複数のサンプルを作成した。そして、基板１に照射されるパルスレーザ８ａの照射条件をサンプル毎に変えてバッファ層破壊ステップＳ５を実施し、パルスレーザ８ａによりバッファ層３ａの破壊を試み、１パルス当たりのエネルギー密度と、加工結果と、の関係を調べた。
【0058】
本実施例では、基板１としてサファイア基板を使用した。まず、バッファ層形成ステップＳ１を実施して、それぞれの基板１の表面１ａ上にＧａＮからなるバッファ層３を形成した。次に、光デバイス層形成ステップＳ２を実施して、ｐ型ＧａＮからなるｐ型半導体層５と、ｎ型ＧａＮからなるｎ型半導体層７と、をエピタキシャル成長によって順次形成することにより、光デバイス層９を形成した。
【0059】
次に、分割ステップＳ３を実施して、バッファ層３及び光デバイス層９をデバイス毎に分割した。その後、移設部材接合ステップＳ４を実施して、基板１の表面１ａに載る光デバイス層９ａの上に移設部材１７としてダイシングテープと呼ばれるテープを貼着した。ここで、基板１の厚さは３００μｍ、バッファ層３の厚さは１μｍ、光デバイス層９の厚さは５μｍとした。各デバイスは１０μｍ角の矩形状とし、デバイス間の間隔を５μｍとした。
【0060】
次に、それぞれのサンプルに対してバッファ層破壊ステップＳ５を実施した。バッファ層破壊ステップＳ５は、図５に示すレーザ加工装置２を使用した。レーザ加工ユニット６により、波長２５７ｎｍのパルスレーザ８ａを基板１の裏面１ｂ側から照射した。波長２５７ｎｍは、基板１に対して透過性を有する（基板１を透過できる）波長であり、かつ、バッファ層３に対して吸収性を有する（バッファ層３が吸収できる）波長である。
【0061】
そして、それぞれのサンプルについて、集光位置１８の基板１の裏面１ｂからの高さ（デフォーカス量）を２．０μｍ～２．５μｍの間で設定し、裏面１ｂに照射されるパルスレーザ８ａのスポット径（円形の被照射領域の直径）を５０μｍ～６５μｍの範囲で設定した。また、パルスレーザ８ａの照射周期を５０ｋＨｚ～２００ｋＨｚの範囲で設定した。
【0062】
本実施例では、６サンプルを準備し、それぞれの加工条件でバッファ層破壊ステップＳ５を実施し、その後、光デバイス層移設ステップＳ６を実施した。それぞれのサンプルでは、バッファ層破壊ステップＳ５におけるパルスレーザ８ａの１パルス当たりのエネルギー密度は下記に示す表の通りであった。下記の表には、それぞれのサンプルの加工結果についても示されている。
【0063】
【表1】
【0064】
サンプル“比較例１”では、パルスレーザ８ａの１パルス当たりのエネルギー密度は約０．７５ｍＪ／ｍｍ２であった。“比較例１”では、光デバイス層移設ステップＳ６を実施した際に、光デバイス層９ａを該基板１から容易には剥離できず、光デバイス層９を剥離させるために比較的大きな力が必要となった。これは、バッファ層破壊ステップＳ５において、バッファ層３を十分に破壊できなかったためと考えられる。そして、大きな力が必要となった結果、光デバイス層９ａに損傷が生じた。
【0065】
また、サンプル“比較例２”では、バッファ層破壊ステップＳ５におけるパルスレーザ８ａの１パルス当たりのエネルギー密度は約５．２７ｍＪ／ｍｍ２であった。“比較例２”では、バッファ層破壊ステップＳ５においてパルスレーザ８ａが基板１の裏面１ｂ側から照射された際に、一部の光デバイス層９ａに損傷が生じた。これは、分割されたバッファ層３の隙間に照射されたパルスレーザ８ａの熱的な影響により光デバイス層９ａに損傷が生じたためと考えられる。
【0066】
サンプル“実施例１”、“実施例２”、“実施例３”、“実施例４”において、バッファ層破壊ステップＳ５におけるパルスレーザ８ａの１パルス当たりのエネルギー密度は、それぞれ、約１．２１ｍＪ／ｍｍ２、約１．５１ｍＪ／ｍｍ２、約３．３１ｍＪ／ｍｍ２、約４．９７ｍＪ／ｍｍ２であった。いずれのサンプルにおいても、パルスレーザ８ａの照射による光デバイス層９ａへの損傷が確認されなかった。また、光デバイス層移設ステップＳ６を実施した際に、光デバイス層９ａを該基板１から容易に剥離できた。
【0067】
本実施例により、パルスレーザ８ａの１パルス当たりのエネルギー密度を１．０ｍＪ／ｍｍ２以上５．０ｍＪ／ｍｍ２以下とすると、光デバイス層９ａを損傷させることなく、光デバイス層９ａを該基板１から容易に剥離できることが確認された。
【0068】
以上に説明する通り、本実施形態に係るリフトオフ方法によると、分割された状態で基板１上に載る光デバイス層９ａを、損傷を与えることなく移設部材１７に移設できるリフトオフ方法が提供される。すなわち、基板１の表面１ａ側に光デバイス層９を形成した後、まず光デバイス層９を分割し、次に分割された状態で基板１上に載る光デバイス層９ａを移設部材１７に移設できる。そのため、光デバイス層９ａを移設部材１７に移設した後に光デバイス層９等を分割する必要がないため、光デバイスの形成が容易となる。
【0069】
なお、本発明は上記実施形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態では光デバイス層９を基板１の上に形成し、この光デバイス層９を予め分割する場合について説明したが、本発明の一態様はこれに限定されない。例えば、基板１には光デバイス層以外のＩＣやＬＳＩを構成する半導体デバイス層を形成してもよい。
【0070】
上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。
【符号の説明】
【0071】
１ 基板
１ａ 表面
１ｂ 裏面
３，３ａ バッファ層
５，５ａ ｎ型半導体層
７，７ａ ｐ型半導体層
９，９ａ 光デバイス層
１１ 露出領域
１３ 移設部材
１５ 環状フレーム
１７ エキスパンドテープ
１９ フレームユニット
２ レーザ加工装置
４ 保持テーブル
６ レーザ加工ユニット
８ 加工ヘッド
８ａ パルスレーザビーム
１０ カメラユニット
１２ レーザ発振器
１４ ミラー
１６ 集光レンズ
１８ 集光点
１ａ 表面
１ｂ 裏面
３，３ａ バッファ層
５，５ａ ｎ型半導体層
７，７ａ ｐ型半導体層
９，９ａ 光デバイス層
１１ 露出領域
１３ 移設部材
１５ 環状フレーム
１７ エキスパンドテープ
１９ フレームユニット
２ レーザ加工装置
４ 保持テーブル
６ レーザ加工ユニット
８ 加工ヘッド
８ａ パルスレーザビーム
１０ カメラユニット
１２ レーザ発振器
１４ ミラー
１６ 集光レンズ
１８ 集光点
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
