剥离方法.pdf

本发明提供一种剥离方法，能够在不降低光器件的品质的情况下可靠地剥离外延基板。使用剥离方法将在外延基板的正面隔着缓冲层层叠了光器件层的光器件晶片的光器件层转移至移设基板，具有：复合基板形成工序，在光器件晶片的光器件层的正面借助于接合剂接合移设基板而形成复合基板；缓冲层破坏工序，从复合基板的外延基板的背面侧向缓冲层照射对外延基板照射具有透过性且对缓冲层具有吸收性的波长的激光光线，来破坏缓冲层；以及光器件层移设工序，剥离被实施了缓冲层破坏工序的复合基板的外延基板，将光器件层移设至移设基板，在缓冲层破坏工序中，对复合基板进行加热，缓和产生于外延基板和移设基板上的回弹，向缓冲层照射激光光线。

权利要求书1.  一种剥离方法，将在外延基板的正面隔着缓冲层层叠了光器件层的光器件晶片的光器件层转移至移设基板，该剥离方法的特征在于，包括：复合基板形成工序，在光器件晶片的光器件层的正面借助于接合剂接合移设基板而形成复合基板；缓冲层破坏工序，从复合基板的外延基板的背面侧向缓冲层照射对外延基板具有透过性且对缓冲层具有吸收性的波长的激光光线，来破坏缓冲层；以及光器件层移设工序，对被实施该缓冲层破坏工序后的复合基板的外延基板进行剥离，将光器件层移设至移设基板，在该缓冲层破坏工序中，对复合基板进行加热，缓和产生于外延基板和移设基板上的回弹，向缓冲层照射激光光线。2.  根据权利要求1所述的剥离方法，其中，在该缓冲层破坏工序中，对复合基板进行加热的温度被设定为100℃～500℃。

说明书剥离方法
技术领域
本发明涉及剥离方法，将在蓝宝石基板或碳化硅等的外延基板的正面隔着缓冲层层叠了光器件层的光器件晶片的光器件层转移至移设基板。
背景技术
在光器件制造工艺中，在呈大致圆板形状的蓝宝石基板或碳化硅等的外延基板的正面隔着缓冲层层叠了由n型半导体层和p型半导体层构成的光器件层，该n型半导体层和p型半导体层通过GaN(氮化镓)或INGaP(磷化铟镓)或ALGaN(氮铝化镓)构成，在由形成为格子状的多条切割道划分出的多个区域上形成发光二极管、激光二极管等的光器件并构成光器件晶片。然后，沿着切割道分割光器件晶片，从而制造出一个个光器件。
此外，下述专利文献1公开了一种被称作剥离的制造方法，以光器件的亮度的提升或冷却的提升为目的，将光器件晶片的光器件层移设至Mo、Cu、Si基板等的移设基板上。
剥离是如下一种技术，即，在光器件晶片的光器件层侧隔着AuSn(金锡)等的接合金属层接合移设基板，从外延基板的背面侧透过外延基板照射可被缓冲层吸收的波长(例如257nm)的激光光线并破坏缓冲层，将外延基板从光器件层剥离，从而将光器件层转移至移设基板上。
专利文献1日本特开2004-72052号公报
然而，在光器件晶片的光器件层侧隔着接合金属层接合移设基板并形成复合基板时，光器件晶片和移设基板被加热至250℃左右，因此由于构成光器件晶片的外延基板与移设基板的热膨胀系数之差，复合基板在常温下略微弯曲。因此，在照射激光光线破坏缓冲层时，由于外延基板和移设基板的回弹而在未被照射激光光线的区域产生剥离并使得光器件层破坏，存在降低光器件的品质的问题。
发明内容
本发明就是鉴于上述情况而完成的，其主要的技术课题在于，提供一种能够在不降低光器件的品质的情况下可靠地剥离外延基板的剥离方法。
为了解决上述主要技术课题，本发明提供一种剥离方法，将在外延基板的正面隔着缓冲层层叠了光器件层的光器件晶片的光器件层转移至移设基板，其特征在于，包括：复合基板形成工序，在光器件晶片的光器件层的正面借助于接合剂接合移设基板而形成复合基板；缓冲层破坏工序，从复合基板的外延基板的背面侧向缓冲层照射对外延基板具有透过性且对缓冲层具有吸收性的波长的激光光线，来破坏缓冲层；以及光器件层移设工序，对被实施了该缓冲层破坏工序的复合基板的外延基板进行剥离，将光器件层移设至移设基板，在该缓冲层破坏工序中，对复合基板进行加热，缓和产生于外延基板和移设基板上的回弹，并向缓冲层照射激光光线。
在上述缓冲层破坏工序中，对复合基板进行加热的温度被设定为100℃～500℃。
在本发明的剥离方法中，在缓冲层破坏工序中从复合基板的外延基板的背面侧向缓冲层照射对外延基板具有透过性且对缓冲层具有吸收性的波长的激光光线之前，实施复合基板加热工序，具体是对复合基板进行加热，缓和产生于构成常温下略微弯曲的复合基板的外延基板和移设基板上的回弹，因此不会产生外延基板和移设基板的回弹，因而能够可靠地破坏缓冲层。在剥离复合基板的外延基板，将光器件层移设至移设基板上的光器件层移设工序中，不会在未破坏缓冲层的区域剥离。因此，消除了在未破坏缓冲层的区域产生剥离而光器件层破坏，导致光器件的品质的降低的问题。
附图说明
图1是通过本发明的剥离方法转移至移设基板的形成光器件层的光器件晶片的立体图和要部放大截面图。
图2是本发明的剥离方法的复合基板形成工序的说明图。
图3是用于实施本发明的剥离方法的缓冲层破坏工序和光器件层移设工序的激光加工装置的立体图。
图4是设置于图3所示的激光加工装置上的卡盘台的截面图。
图5是表示设置于图3所示的激光加工装置上的卡盘台的其他实施方式的截面图。
图6是本发明的剥离方法的缓冲层破坏工序的说明图。
图7是本发明的剥离方法的光器件层移设工序的外延基板吸附工序的说明图。
图8是本发明的剥离方法的光器件层移设工序的剥离工序的说明图。
标号说明
2：光器件晶片
21：外延基板
22：光器件层
23：缓冲层
3：移设基板
4：接合金属层
200：复合基板
5：激光加工装置
6：卡盘台机构
66：卡盘台
662：多孔陶瓷加热器
663：电源电路
666：橡胶加热器
67：加工进给构件
7：激光光线照射单元支撑机构
72：可动支撑基座
8：激光光线照射构件
83：聚光点位置调整构件
84：聚光器
85：摄像构件
9：剥离机构
91：吸附构件
912a、912b、912c：吸引垫
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的剥离方法的优选实施方式。
图1的(a)和(b)示出通过本发明的剥离方法转移至移设基板上的形成光器件层的光器件晶片的立体图和要部放大截面图。
图1的(a)和(b)所示的光器件晶片2是如下形成的，在直径为50mm且厚度为600μm的呈圆板形状的由蓝宝石基板构成的外延基板21的正面21a上，通过外延成长法形成了由n型氮化镓半导体层221和p型氮化镓半导体层222构成的光器件层22。另外，在外延基板21的正面通过外延成长法层叠由n型氮化镓半导体层221和p型氮化镓半导体层222构成的光器件层22时，在外延基板21的正面21a与形成光器件层22的n型氮化镓半导体层221之间形成由氮化镓(GaN)构成且厚度例如为1μm的缓冲层23。如上构成的光器件晶片2在本实施方式中形成为光器件层22的厚度例如是10μm。另外，光器件层22如图1的(a)所示，在由被形成为格子状的多条切割道223划分出的多个区域上形成了光器件224。
如上所述，为了将光器件晶片2的外延基板21从光器件层22剥离并移设至移设基板上，需要实施如下的复合基板形成工序：在光器件层22的正面22a接合移设基板而形成复合基板。即，如图2的(a)、(b)和(c)所示，在形成于构成光器件晶片2的外延基板21的正面21a的光器件层22的正面22a，借助于由金锡(AuSn)构成的作为接合剂的接合金属层4接合厚度为1mm的由铜基板构成的移设基板3。另外，作为移设基板3可使用钼(Mo)、铜(Cu)、硅(Si)等，此外，作为形成接合金属层4的接合金属可使用金(Au)、铂(Pt)、铬(Cr)、铟(In)、钯(Pd)等。在该复合基板形成工序中，在外延基板21的正面21a形成的光器件层22的正面22a或移设基板3的正面3a蒸镀上述接合金属，形成厚度为3μm左右的接合金属层4，将该接合金属层4与移设基板3的正面3a或光器件层22的正面22a面对地进行压接，从而在构成光器件晶片2的光器件层22的正面22a借助于接合金属层4接合移设基板3的正面3a而形成复合基板200。另外，在复合基板形成工序中，在外延基板21的正面21a形成的光器件层22的正面22a接合移设基板3而形成复合基板200时，外延基板21和移设基板3被加热至250℃左右，因此基于外延基板21与移设基板3之间的热膨胀系数之差，复合基板200在常温下略微弯曲。
如上所述，在构成光器件晶片2的光器件层22的正面22a借助于接合金属层4 接合移设基板3的正面3a而形成了复合基板200之后，实施缓冲层破坏工序，即，从复合基板200的外延基板21的背面侧向缓冲层23照射对外延基板21具有透过性且对缓冲层23具有吸收性的波长的激光光线，来破坏缓冲层23。在缓冲层破坏工序中，使用图3所示的激光加工装置来实施。图3所示的激光加工装置5具有：静止基座50；卡盘台机构6，其以能够在箭头X所示的加工进给方向(X轴方向)上移动的方式配设于该静止基座50上，用于保持被加工物；激光光线照射单元支撑机构7，其以能够在与上述X轴方向正交的箭头Y所示的分度进给方向(Y轴方向)上移动的方式配设于静止基座50上；以及激光光线照射构件8，其以能够在箭头Z所示的聚光点位置调整方向(Z轴方向)上移动的方式配设于该激光光线照射单元支撑机构7上。
上述卡盘台机构6具有：导轨61、61，其沿X轴方向平行地配设于静止基座50上；第1滑动块62，其以能够在X轴方向上移动的方式配设于该导轨61、61上；第2滑动块63，其以能够在Y轴方向上移动的方式配设于在该第1滑动块62的上表面配设的导轨621、621上；罩台65，其被圆筒部件64支撑于该第2滑动块63上；以及作为被加工物保持构件的卡盘台66。如图4所示，该卡盘台66由卡盘台主体661和作为吸引保持部件工作的多孔陶瓷加热器662构成，该多孔陶瓷加热器662配设于该卡盘台主体661的保持区域660上且具有透气性。卡盘台主体661由圆盘状的保持部661a和在该661a的下表面突出设置的旋转轴部661b构成，通过不锈钢等的金属材料或陶瓷等形成为一体。在保持部661a的上表面的保持区域660设有圆形的嵌合凹部661c。在该嵌合凹部661c设有环状的支撑架661d，该支撑架661d在底面的外周部放置多孔陶瓷加热器662。在形成卡盘台主体661的保持部611a和旋转轴部611b上设有在嵌合凹部661c开口的吸引通道611e。
上述作为吸引保持部件工作的多孔陶瓷加热器662嵌合于在卡盘台主体661的保持部661a的上表面形成的嵌合凹部661c且放置于环状的支撑架661d上，多孔陶瓷加热器662的外周面与嵌合凹部661a的内周面通过适当的接合剂进行了接合。这样，嵌合于在卡盘台主体661的保持部661a上设置的嵌合凹部661c的多孔陶瓷加热器662被构成为，其上表面与保持部661a的上表面形成同一个平面。
如上构成的卡盘台66的形成于卡盘台主体661上的吸引通道661e与未图示的吸引构件连接。因此，在配设于卡盘台主体661的保持区域660上的多孔陶瓷加热器 662上放置被加工物，启动未图示的吸引构件，从而负压隔着吸引通道661e作用于多孔陶瓷加热器662的上表面，在该多孔陶瓷加热器662的上表面吸引保持被加工物。
此外，构成卡盘台66的多孔陶瓷加热器662与电源电路663连接。因此，多孔陶瓷加热器662从电源电路663施加电力，从而被加热至规定的温度。另外，多孔陶瓷加热器662的加热温度优选为100～500℃。
接着，参照图5说明卡盘台66的其他实施方式。图5所示的卡盘台66中，卡盘台主体661由上部部件664和下部部件665构成，在上部部件664与下部部件665之间配设橡胶加热器666。在上部部件664设有负压室664a，并且形成与该负压室664a连通且在上表面开口的多个吸引孔664b和在下表面开口的连通孔664c。此外，在下部部件665的下表面设有上述旋转轴部661b。另外，在橡胶加热器666的中心部设有连通通道666a，该连通通道666a与形成于上部部件664的连通孔664c和形成于下部部件665和旋转轴部661b的吸引通道661e连通。构成如上构成的卡盘台66的橡胶加热器666与上述图4所示的实施方式同样与电源电路连接，被加热至100～500℃。
参照图3继续进行说明，如上构成的卡盘台66凭借配设于圆筒部件64内的未图示的脉冲电动机而进行旋转。此外，卡盘台机构6具有使上述第1滑动块62沿着导轨61、61在X轴方向上移动的加工进给构件67、使第2滑动块63沿着导轨621、621在Y轴方向上移动的第1分度进给构件68。另外，加工进给构件67和第1分度进给构件68由公知的滚珠丝杠机构构成。
上述激光光线照射单元支撑机构7具有沿Y轴方向平行地配设于静止基座50上的一对导轨71、71、以能够在Y轴方向上移动的方式配设于该导轨71、71上的可动支撑基座72。该可动支撑基座72构成为具有以能够移动的方式配设于导轨71、71上的移动支撑部721、安装于该移动支撑部721的安装部722，且凭借由滚珠丝杠机构构成的第2分度进给构件73沿导轨71、71在Y轴方向上移动。
激光光线照射构件8具有单元支架81和安装于该单元支架81上的壳体82。单元支架81被支撑为能够沿着设置于上述可动支撑基座72的安装部722上的导轨723、723在Z轴方向上移动。如上被支撑为能够沿着导轨723、723移动的单元支架81凭借由滚珠丝杠机构构成的聚光点位置调整构件83在Z轴方向上移动。
激光光线照射构件8具有固定于上述单元支架81且实质上水平地延伸的圆筒形 状的壳体82。在壳体82内配设有脉冲激光光线振荡构件，该脉冲激光光线振荡构件具有未图示的脉冲激光光线振荡器和重复频率设定构件。在上述壳体82的前端部安装有聚光器84，该聚光器84对由脉冲激光光线振荡构件振荡出的脉冲激光光线进行会聚。在壳体82的前端部配设有摄像构件85，该摄像构件85对被上述激光光线照射构件8保持于上述卡盘台66上的被加工物进行摄像。该摄像构件85由显微镜和CCD相机等的光学构件构成，将摄像得到的图像信号发送给未图示的控制构件。
激光加工装置5具有剥离机构9，该剥离机构9用于将构成上述光器件晶片2的外延基板21从光器件层22剥离。剥离机构9构成为具有：吸附构件91，其在保持于上述卡盘台66上的光器件晶片2定位于剥离位置处的状态下吸附外延基板21；以及支撑构件92，其将该吸附构件91支撑为能够在上下方向移动，且该剥离机构9配设于卡盘台机构6的一侧。吸附构件91构成为具有保持部件911和安装于该保持部件911的下侧的多个(在图示的实施方式中为3个)的吸引垫912a、912b、912c，吸引垫912a、912b、912c与未图示的吸引构件连接。
在实施缓冲层破坏工序、即使用上述激光加工装置5从复合基板200的外延基板21的背面侧向缓冲层23照射对外延基板21具有透过性且对缓冲层23具有吸收性的波长的激光光线，破坏缓冲层23时，需要在构成图4所示的卡盘台66的作为吸引保持部件工作的多孔陶瓷加热器662的上表面或构成图5所示的卡盘台66的卡盘台主体661的上部部件664的上表面放置上述复合基板200的移设基板3侧。然后，向构成卡盘台66的多孔陶瓷加热器662或橡胶加热器666施加功率并加热至100～500℃。其结果，吸引保持于卡盘台66上的复合基板200被加热至100～500℃(复合基板加热工序)。因此，产生于常温下略微弯曲的构成复合基板200的外延基板21和移设基板3上的回弹得以缓和。
在实施了上述复合基板加热工序之后，启动未图示的吸引构件，从而在卡盘台66上吸引保持复合基板200(晶片保持工序)。因此，吸引保持于卡盘台66上的复合基板200的构成光器件晶片2的外延基板21的背面21b成为上侧。如上，在卡盘台66上吸引保持了复合基板200之后，启动加工进给构件67，将卡盘台66移动至激光光线照射构件8的聚光器84所处的激光光线照射区域。然后，如图6的(a)所示，将保持于卡盘台66上的构成复合基板200的光器件晶片2的外延基板21的一端(图6的(a)中的左端)定位于激光光线照射构件8的聚光器84的正下方。接着，启动 激光光线照射构件8，从聚光器84向缓冲层23照射对蓝宝石具有透过性且对缓冲层23具有吸收性的波长的脉冲激光光线，并使卡盘台66在图6的(a)中箭头X1所示的方向上以规定的加工进给速度移动。然后，如图6的(c)所示，在外延基板21的另一端(图6的(c)中的右端)到达了激光光线照射构件8的聚光器84的照射位置时，停止脉冲激光光线的照射并停止卡盘台66的移动。在对应于缓冲层23的整个面的区域实施该缓冲层破坏工序。
另外，也可以如下实施上述缓冲层破坏工序，即，将聚光器84定位于外延基板21的最外周，旋转卡盘台66并使聚光器84朝中心移动，从而向缓冲层23的整个面照射脉冲激光光线。
上述缓冲层破坏工序的加工条件被如下设定。

基于上述加工条件实施缓冲层破坏工序，从而缓冲层23被破坏。在上述缓冲层破坏工序中，在启动激光光线照射构件8，从聚光器84向缓冲层23照射对蓝宝石具有透过性且对缓冲层23具有吸收性的波长的脉冲激光光线之前，实施复合基板加热工序，即，对吸引保持于卡盘台66上的复合基板200进行加热，缓和产生于常温下略微弯曲的构成复合基板200的外延基板21和移设基板3上的回弹，因此不会产生外延基板21和移设基板3的回弹，因而能够可靠地破坏缓冲层23。
在实施了上述缓冲层破坏工序之后，实施如下的光器件层移设工序：剥离复合基板200的外延基板21，将光器件层22移设至移设基板3上。即，将卡盘台66移动至配设剥离机构9的剥离位置，如图7的(a)所示，将保持于卡盘台66上的复合基板200定位于吸附构件91的正下方。然后，如图7的(b)所示，使吸附构件91下 降，使吸引垫912a、912b、912c接触到外延基板21的背面21b，启动未图示的吸引构件，从而凭借吸引垫912a、912b、912c吸附外延基板21的背面21b(外延基板吸附工序)。
在实施了上述外延基板吸附工序之后，实施剥离工序，即，使吸附了外延基板21的吸引垫912a、912b、912c向离开外延基板21的方向移动并剥离外延基板21，将光器件层22移设至移设基板3上。即，如上述图7的(b)所示，从实施了外延基板吸附工序的状态起，如图8所示，使吸附构件91向上方移动，从而外延基板21被从光器件层22上剥离。其结果，光器件层22转移至移设基板3上。被实施了由上述外延基板吸附工序和剥离工序组成的光器件层移设工序的复合基板200的缓冲层23在上述缓冲层破坏工序中被可靠地破坏，因此不会在缓冲层23未破坏的区域进行剥离。因此，消除了如下的问题：在缓冲层23未破坏的区域发生剥离而光器件层22被破坏，导致光器件的品质的降低。