JP5996254B2 - Lift-off method - Google Patents

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Description

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光デバイス層が積層された光デバイスウエーハの光デバイス層を、移設基板に移し替えるリフトオフ方法に関する。   The present invention relates to a lift-off method for transferring an optical device layer of an optical device wafer in which an optical device layer is laminated on a surface of an epitaxy substrate such as a sapphire substrate or silicon carbide via a buffer layer to a transfer substrate.

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GaN（窒化ガリウム）またはINGaP（インジウム・ガリウム・リン）若しくはALGaN（アルミニウム・窒化ガリウム）で構成される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。）   In the optical device manufacturing process, GaN (gallium nitride), INGaP (indium gallium phosphorus), or ALGaN (aluminum nitridation) is formed on the surface of a substantially disk-shaped epitaxial substrate such as a sapphire substrate or silicon carbide via a buffer layer. Optical devices such as light-emitting diodes and laser diodes are formed in multiple areas partitioned by multiple streets formed by laminating optical device layers consisting of n-type semiconductor layers and p-type semiconductor layers composed of gallium). An optical device wafer is formed. Each optical device is manufactured by dividing the optical device wafer along the street. (For example, refer to Patent Document 1.)

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AuSu（金錫）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エピタキシー基板を透過しバッファー層で吸収される波長（例えば２４８nm）のレーザー光線を照射してバッファー層を破壊し、エピタキシー基板を光デバイス層から剥離することにより、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。   In addition, as a technology for improving the brightness of optical devices, light consisting of an n-type semiconductor layer and a p-type semiconductor layer stacked on the surface of an epitaxial substrate such as a sapphire substrate or silicon carbide constituting an optical device wafer via a buffer layer The device layer is bonded through a bonding metal layer such as AuSu (gold tin), and the buffer layer is irradiated by irradiating a laser beam having a wavelength (for example, 248 nm) that is transmitted through the epitaxy substrate and absorbed by the buffer layer from the back side of the epitaxy substrate. Patent Document 2 below discloses a manufacturing method called lift-off in which an optical device layer is transferred to a transfer substrate by breaking and peeling the epitaxy substrate from the optical device layer.

特開平１０−３０５４２０号公報JP-A-10-305420 特開２００４−７２０５２号公報JP 2004-72052 A

而して、エピタキシー基板の裏面側からバッファー層に集光点を位置付けてレーザー光線を照射すると、バッファー層を構成するGaNまたはINGaP若しくはALGaNがGaとN2等のガスに分解することでバッファー層が破壊されるが、GaNまたはINGaP若しくはALGaNがGaとN2等のガスに分解する領域と、分解しない領域とが存在し、バッファー層の破壊にムラが生じてエピタキシー基板を適正に剥離することができないという問題がある。
また、光デバイスの品質を向上させるためにエピタキシー基板の表面に凹凸が形成されている場合には、レーザー光線が凹凸の壁に遮られてバッファー層の破壊が抑制されエピタキシー基板の剥離が困難になるという問題がある。 Thus, when the focal point is positioned on the buffer layer from the back side of the epitaxy substrate and irradiated with a laser beam, GaN or INGaP or ALGaN constituting the buffer layer decomposes into gases such as Ga and N 2, so that the buffer layer becomes Although it is destroyed, there are areas where GaN or INGaP or ALGaN decomposes into gases such as Ga and N 2 and areas that do not decompose, causing unevenness in the destruction of the buffer layer, and properly separating the epitaxy substrate There is a problem that you can not.
In addition, when unevenness is formed on the surface of the epitaxy substrate in order to improve the quality of the optical device, the laser beam is blocked by the uneven wall, so that the destruction of the buffer layer is suppressed and peeling of the epitaxy substrate becomes difficult. There is a problem.

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、エピタキシー基板を確実に剥離することができるリフトオフ方法を提供することである。   The present invention has been made in view of the above-described facts, and a main technical problem thereof is to provide a lift-off method capable of reliably peeling the epitaxy substrate.

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Gaを含むGa化合物からなるバッファー層を介して光デバイス層が積層された光デバイスウエーハの光デバイス層を、移設基板に移し替えるリフトオフ方法であって、
光デバイスウエーハの光デバイス層の表面に接合金属層を介して移設基板を接合する移設基板接合工程と、
移設基板が接合された光デバイスウエーハのエピタキシー基板の裏面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、エピタキシー基板とバッファー層との境界面にガス層を形成するガス層形成工程と、
該ガス層形成工程によってエピタキシー基板とバッファー層との境界面に形成されたガス層のうち最外側に位置するガス層の領域を検出するガス層検出工程と、
エピタキシー基板における該ガス層検出工程によって検出された最外側のガス層が位置する領域に吸引パッドを位置付けてエピタキシー基板を吸着するエピタキシー基板吸着工程と、
エピタキシー基板を吸着した該吸引パッドをエピタキシー基板から離反する方向に移動してエピタキシー基板を剥離し、光デバイス層を移設基板に移設する光デバイス層移設工程と、を含む、
ことを特徴とするリフトオフ方法が提供される。 In order to solve the above main technical problem, according to the present invention, an optical device layer of an optical device wafer in which an optical device layer is laminated on a surface of an epitaxy substrate through a buffer layer made of a Ga-containing compound is transferred to a transfer substrate. A lift-off method that transfers to
A transfer substrate bonding step of bonding the transfer substrate to the surface of the optical device layer of the optical device wafer via the bonding metal layer;
Epitaxy substrate is irradiated with a pulsed laser beam having a wavelength that is transparent to the epitaxy substrate and absorbing to the buffer layer from the back side of the epitaxy substrate of the optical device wafer to which the transfer substrate is bonded. A gas layer forming step of forming a gas layer on the interface between the buffer layer and
A gas layer detection step of detecting a region of the gas layer located on the outermost side of the gas layer formed on the boundary surface between the epitaxy substrate and the buffer layer by the gas layer formation step;
An epitaxy substrate adsorption step of adsorbing the epitaxy substrate by positioning a suction pad in a region where the outermost gas layer detected by the gas layer detection step in the epitaxy substrate is located;
An optical device layer transfer step of moving the suction pad that has adsorbed the epitaxy substrate in a direction away from the epitaxy substrate, peeling the epitaxy substrate, and transferring the optical device layer to the transfer substrate;
A lift-off method is provided.

本発明によるリフトオフ方法は上記移設基板接合工程とガス層形成工程とガス層検出工程とエピタキシー基板吸着工程および光デバイス層移設工程とを含み、光デバイス層移設工程においては、エピタキシー基板とバッファー層との境界面に形成された最外側に位置するガス層の領域を吸引パッドによって吸着してエピタキシー基板から離反する方向に移動してエピタキシー基板を剥離するので、最も剥離しやすい最外側に位置するガス層の領域から剥離されエピタキシー基板全体が円滑に剥離される。   The lift-off method according to the present invention includes the transfer substrate bonding step, the gas layer formation step, the gas layer detection step, the epitaxy substrate adsorption step, and the optical device layer transfer step. In the optical device layer transfer step, the epitaxy substrate, the buffer layer, The gas layer located on the outermost surface of the outermost layer is adsorbed by the suction pad and moved in a direction away from the epitaxy substrate to peel the epitaxy substrate. The entire epitaxy substrate is peeled off smoothly from the layer region.

本発明によるリフトオフ方法によって移設基板に移し替えられる光デバイス層が形成された光デバイスウエーハの斜視図および要部拡大断面図。The perspective view and principal part expanded sectional view of the optical device wafer in which the optical device layer transferred to a transfer board | substrate by the lift-off method by this invention was formed. 図１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。Explanatory drawing of the transfer board | substrate joining process which joins a transfer board | substrate to the surface of the optical device layer of the optical device wafer shown in FIG. 本発明によるリフトオフ方法におけるバッファー層破壊工程を実施するためのレーザー加工装置の斜視図。The perspective view of the laser processing apparatus for implementing the buffer layer destruction process in the lift-off method by this invention. 本発明によるリフトオフ方法のバッファー層破壊工程におけるGa層形成工程を示す説明図。Explanatory drawing which shows the Ga layer formation process in the buffer layer destruction process of the lift-off method by this invention. 図４に示すGa層形成工程が実施された光デバイスウエーハの要部を拡大して示す断面図。Sectional drawing which expands and shows the principal part of the optical device wafer in which the Ga layer formation process shown in FIG. 4 was implemented. 本発明によるリフトオフ方法におけるガス層検出工程の説明図。Explanatory drawing of the gas layer detection process in the lift-off method by this invention. 最外側に位置するガス層であると選定されたガス層の領域を撮像手段の直下に位置付けた状態を示す説明図。Explanatory drawing which shows the state which located the area | region of the gas layer selected as the gas layer located in the outermost side directly under an imaging means. 本発明によるリフトオフ方法におけるエピタキシー基板吸着工程の説明図。Explanatory drawing of the epitaxy board | substrate adsorption | suction process in the lift-off method by this invention. 本発明によるリフトオフ方法における光デバイス層移設工程の説明図。Explanatory drawing of the optical device layer transfer process in the lift-off method by this invention.

以下、本発明によるリフトオフ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。   Hereinafter, preferred embodiments of a lift-off method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図１の(a)および(b)には、本発明によるリフトオフ方法によって移設基板に移し替えられる光デバイス層が形成された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１の(a)および(b)に示す光デバイスウエーハ２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２１の表面２１aにn型窒化ガリウム半導体層２２１およびp型窒化ガリウム半導体層２２２からなる光デバイス層２２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２１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２２１およびp型窒化ガリウム半導体層２２２からなる光デバイス層２２を積層する際に、エピタキシー基板２１の表面２１aと光デバイス層２２を形成するn型窒化ガリウム半導体層２２１との間には窒化ガリウム(GaN)からなる厚みが例えば１μmのバファー層２３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２は、図示の実施形態においては光デバイス層２２の厚みが例えば１０μmに形成されている。なお、光デバイス層２２は、図１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２２３によって区画された複数の領域に光デバイス２２４が形成されている。 FIGS. 1A and 1B show a perspective view and an enlarged cross-sectional view of an essential part of an optical device wafer on which an optical device layer transferred to a transfer substrate by a lift-off method according to the present invention is formed.
An optical device wafer 2 shown in FIGS. 1A and 1B includes an n-type gallium nitride semiconductor layer 221 and a surface 21a of an epitaxy substrate 21 made of a sapphire substrate having a disk shape with a diameter of 50 mm and a thickness of 600 μm. An optical device layer 22 made of a p-type gallium nitride semiconductor layer 222 is formed by an epitaxial growth method. When the optical device layer 22 including the n-type gallium nitride semiconductor layer 221 and the p-type gallium nitride semiconductor layer 222 is stacked on the surface of the epitaxy substrate 21 by the epitaxial growth method, the surface 21a of the epitaxy substrate 21 and the optical device layer 22 are formed. Between the n-type gallium nitride semiconductor layer 221 to be formed, a buffer layer 23 made of gallium nitride (GaN) and having a thickness of, for example, 1 μm is formed. In the optical device wafer 2 configured in this manner, the thickness of the optical device layer 22 is, for example, 10 μm in the illustrated embodiment. In the optical device layer 22, as shown in FIG. 1A, optical devices 224 are formed in a plurality of regions partitioned by a plurality of streets 223 formed in a lattice shape.

上述したように光デバイスウエーハ２におけるエピタキシー基板２１を光デバイス層２２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２２の表面２２a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２の(a)、(b)および(c)に示すように、光デバイスウエーハ２を構成するエピタキシー基板２１の表面２１aに形成された光デバイス層２２の表面２２aに、厚みが１ｍmの銅基板からなる移設基板３を金錫（AuSu）からなる接合金属層４を介して接合する。なお、移設基板３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４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２１の表面２１aに形成された光デバイス層２２の表面２２aまたは移設基板３の表面３aに上記接合金属を蒸着して厚みが３μm程度の接合金属層４を形成し、この接合金属層４と移設基板３の表面３aまたは光デバイス層２２の表面２２a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２を構成する光デバイス層２２の表面２２aに移設基板３の表面３aを接合金属層４を介して接合して複合基板２００を形成する。   As described above, in order to peel the epitaxy substrate 21 in the optical device wafer 2 from the optical device layer 22 and transfer it to the transfer substrate, a transfer substrate bonding step of bonding the transfer substrate to the surface 22a of the optical device layer 22 is performed. . That is, as shown in FIGS. 2 (a), (b) and (c), the surface 22a of the optical device layer 22 formed on the surface 21a of the epitaxy substrate 21 constituting the optical device wafer 2 has a thickness of 1 mm. The transfer substrate 3 made of a copper substrate is joined via a joining metal layer 4 made of gold tin (AuSu). The transfer substrate 3 can be made of molybdenum (Mo), silicon (Si) or the like, and the bonding metal forming the bonding metal layer 4 can be gold (Au), platinum (Pt), or chromium (Cr). Indium (In), palladium (Pd), or the like can be used. In the transfer substrate bonding step, the bonding metal is deposited on the surface 22a of the optical device layer 22 formed on the surface 21a of the epitaxy substrate 21 or the surface 3a of the transfer substrate 3 to form the bonding metal layer 4 having a thickness of about 3 μm. Then, the bonding metal layer 4 and the surface 3a of the transfer substrate 3 or the surface 22a of the optical device layer 22 are faced to each other and bonded to the surface 22a of the optical device layer 22 constituting the optical device wafer 2 by pressing. The composite substrate 200 is formed by bonding the surfaces 3a of the two through the bonding metal layer 4.

上述したように光デバイスウエーハ２を構成する光デバイス層２２の表面２２aに移設基板３の表面３aを接合金属層４を介して接合し複合基板２００を形成したならば、移設基板３が接合された光デバイスウエーハ２のエピタキシー基板２１の裏面側からバッファー層２３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、エピタキシー基板２１とバッファー層２３との境界面にガス層を形成するガス層形成工程を実施する。このガス層形成工程は、図３に示すレーザー加工装置を用いて実施する。図３に示すレーザー加工装置５は、静止基台５０と、該静止基台５０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６と、静止基台５０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７と、該レーザー光線照射ユニット支持機構７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８とを具備している。   As described above, if the composite substrate 200 is formed by bonding the surface 3a of the transfer substrate 3 to the surface 22a of the optical device layer 22 constituting the optical device wafer 2 via the bonding metal layer 4, the transfer substrate 3 is bonded. The buffer layer 23 is irradiated from the back side of the epitaxy substrate 21 of the optical device wafer 2 with a pulse laser beam having a wavelength that is transmissive to the epitaxy substrate and absorbable to the buffer layer. A gas layer forming step of forming a gas layer on the interface with the buffer layer 23 is performed. This gas layer forming step is performed using a laser processing apparatus shown in FIG. A laser processing apparatus 5 shown in FIG. 3 includes a stationary base 50 and a chuck table mechanism that is disposed on the stationary base 50 so as to be movable in a machining feed direction (X-axis direction) indicated by an arrow X and holds a workpiece. 6, a laser beam irradiation unit support mechanism 7 disposed on the stationary base 50 so as to be movable in an indexing feed direction (Y axis direction) indicated by an arrow Y orthogonal to the X axis direction, and the laser beam irradiation unit support mechanism 7 And a laser beam irradiation unit 8 disposed so as to be movable in the condensing point position adjustment direction (Z-axis direction) indicated by an arrow Z.

上記チャックテーブル機構６は、静止基台５０上にX軸方向に沿って平行に配設された案内レール６１、６１と、該案内レール６１、６１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６２と、該第１の滑動ブロック６２に上面に配設された案内レール６２１、６２１上にＹ軸方向に移動可能に配設された第２の滑動ブロック６３と、該第２の滑動ブロック６３上に円筒部材６４によって支持されたカバーテーブル６５と、被加工物保持手段としてのチャックテーブル６６を具備している。このチャックテーブル６６は多孔性材料から形成された吸着チャック６６１を具備しており、吸着チャック６６１の上面（保持面）に被加工物である例えば円板形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６６は、円筒部材６４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。また、図示のチャックテーブル機構６は、上記第１の滑動ブロック６２を案内レール６１、６１に沿ってX軸方向に移動せしめる加工送り手段６７と、第２の滑動ブロック６３を案内レール６２１、６２１に沿ってＹ軸方向せしめる第１の割り出し送り手段６８を具備している。なお、加工送り手段６７および第１の割り出し送り手段６８は、周知のボールスクリュー機構によって構成されている。   The chuck table mechanism 6 is disposed on the stationary base 50 in parallel along the X-axis direction, and guide rails 61 and 61 are disposed on the guide rails 61 and 61 so as to be movable in the X-axis direction. A first sliding block 62; a second sliding block 63 disposed on guide rails 621 and 621 disposed on the upper surface of the first sliding block 62 so as to be movable in the Y-axis direction; A cover table 65 supported by a cylindrical member 64 on the second sliding block 63 and a chuck table 66 as a workpiece holding means are provided. The chuck table 66 includes a suction chuck 661 formed of a porous material, and holds, for example, a disk-shaped semiconductor wafer as a workpiece on the upper surface (holding surface) of the suction chuck 661 by suction means (not shown). It is supposed to be. The chuck table 66 configured as described above is rotated by a pulse motor (not shown) disposed in the cylindrical member 64. The illustrated chuck table mechanism 6 includes a processing feed means 67 for moving the first slide block 62 in the X-axis direction along the guide rails 61 and 61, and a second slide block 63 for the guide rails 621 and 621. The first index feeding means 68 is provided along the Y axis direction. The processing feed means 67 and the first index feed means 68 are configured by a known ball screw mechanism.

上記レーザー光線照射ユニット支持機構７は、静止基台５０上にＹ軸方向に沿って平行に配設された一対の案内レール７１、７１と、該案内レール７１、７１上にＹ軸方向に移動可能に配設された可動支持基台７２を具備している。この可動支持基台７２は、案内レール７１、７１上に移動可能に配設された移動支持部７２１と、該移動支持部７２１に取り付けられた装着部７２２とからなっており、ボールスクリュー機構によって構成された第２の割り出し送り手段７３によって案内レール７１、７１に沿ってＹ軸方向に移動せしめられる。   The laser beam irradiation unit support mechanism 7 is movable in the Y-axis direction on a pair of guide rails 71, 71 disposed in parallel along the Y-axis direction on the stationary base 50. The movable support base 72 is provided. The movable support base 72 includes a moving support portion 721 movably disposed on the guide rails 71 and 71, and a mounting portion 722 attached to the moving support portion 721. By a ball screw mechanism. The second index feed means 73 configured is moved along the guide rails 71 and 71 in the Y-axis direction.

図示のレーザー光線照射ユニット８は、ユニットホルダ８１と、該ユニットホルダ８１に取り付けられたレーザー光線照射手段８２を具備している。ユニットホルダ８１は、上記可動支持基台７２の装着部７２２に設けられた案内レール７２３、７２３に沿ってZ軸方向に移動可能に支持される。このように案内レール７２３、７２３に沿って移動可能に支持されたユニットホルダ８１は、ボールスクリュー機構によって構成された集光点位置調整手段８３によってZ軸方向に移動せしめられる。   The illustrated laser beam irradiation unit 8 includes a unit holder 81 and laser beam irradiation means 82 attached to the unit holder 81. The unit holder 81 is supported so as to be movable in the Z-axis direction along guide rails 723 and 723 provided on the mounting portion 722 of the movable support base 72. Thus, the unit holder 81 supported so as to be movable along the guide rails 723 and 723 is moved in the Z-axis direction by the condensing point position adjusting means 83 constituted by a ball screw mechanism.

図示のレーザー光線照射手段８は、上記ユニットホルダ８１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８２を含んでいる。ケーシング８２内には図示しないパルスレーザー光線発振器や繰り返し周波数設定手段を備えたパルスレーザー光線発振手段が配設されている。上記ケーシング８２の先端部には、パルスレーザー光線発振手段から発振されたパルスレーザー光線を集光するための集光器８４が装着されている。ケーシング８２の前端部には、上記レーザー光線照射手段８によって上記チャックテーブル６６に保持された被加工物を撮像する撮像手段８５が配設されている。この撮像手段８５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。   The illustrated laser beam application means 8 includes a cylindrical casing 82 fixed to the unit holder 81 and extending substantially horizontally. In the casing 82, pulse laser beam oscillation means including a pulse laser beam oscillator and repetition frequency setting means (not shown) are arranged. A condenser 84 for condensing the pulse laser beam oscillated from the pulse laser beam oscillating means is attached to the tip of the casing 82. At the front end of the casing 82, an image pickup means 85 for picking up an image of the workpiece held on the chuck table 66 by the laser beam irradiation means 8 is disposed. The imaging means 85 is composed of optical means such as a microscope and a CCD camera, and sends the captured image signal to a control means (not shown).

図示のレーザー加工装置５は、上記光デバイスウエーハ２を構成するエピタキシー基板２１を光デバイス層２２から剥離するための剥離機構９を具備している。剥離機構９は、上記チャックテーブル６６に保持された光デバイスウエーハ２が剥離位置に位置付けられた状態でエピタキシー基板２１を吸着する吸着手段９１と、該吸着手段９１を上下方向に移動可能に支持する支持手段９２とからなっており、チャックテーブル機構６の一方の側に配設されている。吸着手段９１は、保持部材９１１と、該保持部材９１１の下側に装着された複数（図示の実施形態においては３個）の吸引パッド９１２a,９１２b,９１２cとからなっており、吸引パッド９１２a,９１２b,９１２cが図示しない吸引手段に接続されている。なお、上記３個の吸引パッドのうち、吸引パッド９１２aは、上記撮像手段８５とX軸方向における同一軸線上に配設されている。   The illustrated laser processing apparatus 5 includes a peeling mechanism 9 for peeling the epitaxy substrate 21 constituting the optical device wafer 2 from the optical device layer 22. The peeling mechanism 9 supports a suction means 91 that sucks the epitaxy substrate 21 in a state where the optical device wafer 2 held on the chuck table 66 is positioned at the peeling position, and the suction means 91 is movably supported in the vertical direction. It comprises support means 92 and is arranged on one side of the chuck table mechanism 6. The suction means 91 includes a holding member 911 and a plurality of (three in the illustrated embodiment) suction pads 912a, 912b, and 912c attached to the lower side of the holding member 911. The suction pads 912a, 912b and 912c are connected to suction means (not shown). Of the three suction pads, the suction pad 912a is disposed on the same axis line as the imaging means 85 in the X-axis direction.

上記レーザー加工装置５を用いて移設基板３が接合された光デバイスウエーハ２のエピタキシー基板２１の裏面側からバッファー層２３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、エピタキシー基板２１とバッファー層２３との境界面にガス層を形成するガス層形成工程を実施するには、チャックテーブル６６の上面に上記複合基板２００の移設基板３側を載置する。そして、図示しない吸引手段によってチャックテーブル６６上に複合基板２００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６６上に保持された複合基板２００は、光デバイスウエーハ２を構成するエピタキシー基板２１の裏面２１bが上側となる。このようにチャックテーブル６６上に複合基板２００を吸引保持したならば、加工送り手段６７を作動してチャックテーブル６６をレーザー光線照射手段８の集光器８４が位置するレーザー光線照射領域に移動する。そして、図４の（ａ）で示すようにチャックテーブル６６に保持された複合基板２００の光デバイスウエーハ２を構成するエピタキシー基板２１の一端（図４の（ａ）において左端）をレーザー光線照射手段８の集光器８４の直下に位置付ける。次にレーザー光線照射手段８を作動して集光器８４からバファー層２３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パルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル６６を図４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、図４の（c）で示すようにレーザー光線照射手段８の集光器８４の照射位置にエピタキシー基板２１の他端（図４の（c）において右端）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６６の移動を停止する。このレーザー光線照射工程をバファー層２３の全面に対応する領域に実施する。
なお、上記Ga層形成工程は、集光器８４をエピタキシー基板２１の最外周に位置付け、チャックテーブル６６を回転しつつ集光器８４を中心に向けて移動することによりバファー層２３の全面にパルスレーザー光線を照射してもよい。 From the back side of the epitaxy substrate 21 of the optical device wafer 2 to which the transfer substrate 3 is bonded using the laser processing apparatus 5, the buffer layer 23 is transparent to the epitaxy substrate and absorbable to the buffer layer. In order to perform a gas layer forming step of forming a gas layer on the interface between the epitaxy substrate 21 and the buffer layer 23 by irradiating a pulsed laser beam having a wavelength of Place 3 side. Then, the composite substrate 200 is sucked and held on the chuck table 66 by a suction means (not shown) (wafer holding step). Accordingly, in the composite substrate 200 held on the chuck table 66, the back surface 21b of the epitaxy substrate 21 constituting the optical device wafer 2 is on the upper side. When the composite substrate 200 is sucked and held on the chuck table 66 in this way, the processing feed means 67 is operated to move the chuck table 66 to the laser beam irradiation region where the condenser 84 of the laser beam irradiation means 8 is located. Then, as shown in FIG. 4A, one end of the epitaxy substrate 21 constituting the optical device wafer 2 of the composite substrate 200 held on the chuck table 66 (the left end in FIG. 4A) is connected to the laser beam irradiation means 8. It is positioned directly below the light collector 84. Next, the laser beam irradiating means 8 is operated to irradiate the buffer layer 23 with a pulsed laser beam having a wavelength that is transparent to sapphire and absorbable to gallium nitride (GaN). The chuck table 66 is moved at a predetermined processing feed speed in the direction indicated by the arrow X1 in FIG. When the other end of the epitaxy substrate 21 (the right end in FIG. 4C) reaches the irradiation position of the condenser 84 of the laser beam irradiation means 8 as shown in FIG. 4C, the pulse laser beam is irradiated. At the same time, the movement of the chuck table 66 is stopped. This laser beam irradiation step is performed on a region corresponding to the entire surface of the buffer layer 23.
In the Ga layer forming step, the light collector 84 is positioned on the outermost periphery of the epitaxy substrate 21, and the chuck table 66 is rotated toward the light collector 84 while rotating the chuck table 66 so that the entire surface of the buffer layer 23 is pulsed. You may irradiate a laser beam.

上記ガス層形成工程をエキシマレーザーを用いて実施する加工条件は、例えば次のように設定されている。
光源 ：エキシマレーザー
波長 ：１９３nmまたは２４８ｎｍ
繰り返し周波数 ：５０Ｈｚ
平均出力 ：０．０８W
パルス幅 ：１０ns
スポット形 ：４００μｍ□
加工送り速度 ：２０ｍｍ／秒 The processing conditions for performing the gas layer forming step using an excimer laser are set as follows, for example.
Light source: excimer laser wavelength: 193 nm or 248 nm
Repetition frequency: 50Hz
Average output: 0.08W
Pulse width: 10 ns
Spot type: 400μm
Processing feed rate: 20 mm / sec

また、上記ガス層形成工程をYAGレーザーを用いて実施する加工条件は、例えば次のように設定されている。
光源 ：YAGレーザー
波長 ：２５７nmまたは２６６ｎｍ
繰り返し周波数 ：２００kＨｚ
平均出力 ：１．０W
パルス幅 ：１０ns
スポット径 ：φ３０μｍ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／秒 Further, the processing conditions for performing the gas layer forming step using a YAG laser are set as follows, for example.
Light source: YAG laser Wavelength: 257 nm or 266 nm
Repetition frequency: 200 kHz
Average output: 1.0W
Pulse width: 10 ns
Spot diameter: φ30μm
Processing feed rate: 100 mm / sec

上記加工条件によってガス層形成工程を実施することにより、エピタキシー基板２１とバッファー層２３との境界面には、図５に示すように複数のガス層２３０が形成される。この複数のガス層２３０は、島状に形成される。   By performing the gas layer forming step under the above processing conditions, a plurality of gas layers 230 are formed on the boundary surface between the epitaxy substrate 21 and the buffer layer 23 as shown in FIG. The plurality of gas layers 230 are formed in an island shape.

上述したガス層形成工程を実施したならば、ガス層形成工程によってエピタキシー基板２１とバッファー層２３との境界面に形成されたガス層２３０のうち最外側に位置するガス層の領域を検出するガス層検出工程を実施する。このガス層検出工程を実施するには、上記ガス層形成工程が実施された状態から複合基板２００を保持したチャックテーブル６６を撮像手段８５の撮像領域に移動し、図６に示すように複合基板２００の光デバイスウエーハ２を構成するエピタキシー基板２１の外周部を撮像手段８５の直下に位置付ける。そして、撮像手段８５を作動するとともにチャックテーブル６６を矢印６６aで示す方向に１回転させ、撮像手段８５はこの間に撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。図示しない制御手段は、撮像手段８５からの画像信号に基づいて最外側に位置するガス層の領域を検出する。図６に示す実施形態においては、ガス層２３０aが最外側に位置するガス層であると選定される。   If the gas layer forming process described above is performed, the gas for detecting the region of the gas layer located on the outermost side of the gas layer 230 formed on the boundary surface between the epitaxy substrate 21 and the buffer layer 23 by the gas layer forming process. A layer detection step is performed. In order to perform this gas layer detection step, the chuck table 66 holding the composite substrate 200 is moved to the imaging region of the imaging means 85 from the state where the gas layer formation step has been performed, and the composite substrate as shown in FIG. The outer peripheral portion of the epitaxy substrate 21 constituting the 200 optical device wafer 2 is positioned directly below the imaging means 85. Then, the image pickup means 85 is operated and the chuck table 66 is rotated once in the direction indicated by the arrow 66a, and the image pickup means 85 sends an image signal picked up during this time to a control means (not shown). A control unit (not shown) detects a gas layer region located on the outermost side based on an image signal from the imaging unit 85. In the embodiment shown in FIG. 6, the gas layer 230a is selected to be the outermost gas layer.

上述したガス層検出工程を実施することにより、エピタキシー基板２１とバッファー層２３との境界面に形成されたガス層２３０のうち最外側に位置するガス層２３０aの領域を検出したならば、チャックテーブル６６を回動して最外側に位置するガス層であると選定されたガス層２３０aの領域を、図７に示すように撮像手段８５の直下に位置付ける。この結果、最外側に位置するガス層２３０aの領域は、上記剥離機構９の吸着手段９１を構成する３個の吸引パッド９１２a,９１２b,９１２cにおける吸引パッド９１２aとX軸方向における同一軸線上に位置付けられたことになる。   If the region of the gas layer 230a located on the outermost side among the gas layers 230 formed on the boundary surface between the epitaxy substrate 21 and the buffer layer 23 is detected by performing the gas layer detection step described above, the chuck table is detected. The region of the gas layer 230a selected to be the outermost gas layer by rotating 66 is positioned immediately below the imaging means 85 as shown in FIG. As a result, the region of the gas layer 230a located on the outermost side is positioned on the same axis line in the X axis direction as the suction pads 912a of the three suction pads 912a, 912b, and 912c constituting the suction means 91 of the peeling mechanism 9. It will be.

次に、チャックテーブル６６を剥離機構９が配設された剥離位置に移動し、図８の(a)に示すようにチャックテーブル６６に保持されている複合基板２００の光デバイスウエーハ２を構成するエピタキシー基板２１とバッファー層２３との境界面に形成された最外側に位置するガス層２３０aの領域を吸引パッド９１２aの直下に位置付ける。そして、図８の(b)に示すように吸着手段９１を下降してエピタキシー基板２１の裏面２１bにおける最外側のガス層２３０aが位置する領域に吸引パッド９１２aを接触させて吸着するとともに、吸引パッド９１２bおよび９１２cによってエピタキシー基板２１の裏面２１bを吸着する（エピタキシー基板吸着工程）。   Next, the chuck table 66 is moved to the peeling position where the peeling mechanism 9 is disposed, and the optical device wafer 2 of the composite substrate 200 held by the chuck table 66 is configured as shown in FIG. The region of the outermost gas layer 230a formed at the boundary surface between the epitaxy substrate 21 and the buffer layer 23 is positioned directly below the suction pad 912a. Then, as shown in FIG. 8 (b), the suction means 91 is lowered to bring the suction pad 912a into contact with the region where the outermost gas layer 230a is located on the back surface 21b of the epitaxy substrate 21, and the suction pad. The back surface 21b of the epitaxy substrate 21 is adsorbed by 912b and 912c (epitaxy substrate adsorption step).

上述したエピタキシー基板吸着工程を実施したならば、エピタキシー基板２１を吸着した吸引パッド９１２a,９１２b,９１２cをエピタキシー基板２１から離反する方向に移動してエピタキシー基板２１を剥離し、光デバイス層２２を移設基板３に移設する光デバイス層移設工程を実施する。即ち、上記図８の(b)に示すようにエピタキシー基板吸着工程を実施した状態から、図９に示すように吸着手段９１を上方に移動することにより、エピタキシー基板２１は光デバイス層２２から剥離される。この結果、光デバイス層２２が移設基板３に移し替えられたことになる。この光デバイス層移設工程においては、エピタキシー基板２１とバッファー層２３との境界面に形成された最外側に位置するガス層２３０aの領域を吸引パッド９１２aによって吸着してエピタキシー基板２１から離反する方向に移動してエピタキシー基板２１を剥離するので、最も剥離しやすい最外側に位置するガス層２３０aの領域から剥離されエピタキシー基板２１全体が円滑に剥離される。   If the above-described epitaxy substrate adsorption process is performed, the suction pads 912a, 912b, and 912c that adsorb the epitaxy substrate 21 are moved away from the epitaxy substrate 21, the epitaxy substrate 21 is peeled off, and the optical device layer 22 is transferred. An optical device layer transfer step of transferring to the substrate 3 is performed. That is, the epitaxy substrate 21 is peeled from the optical device layer 22 by moving the adsorption means 91 upward as shown in FIG. 9 from the state where the epitaxy substrate adsorption step is performed as shown in FIG. Is done. As a result, the optical device layer 22 is transferred to the transfer substrate 3. In this optical device layer transfer step, the region of the gas layer 230a located on the outermost surface formed on the boundary surface between the epitaxy substrate 21 and the buffer layer 23 is adsorbed by the suction pad 912a and separated from the epitaxy substrate 21. Since the epitaxy substrate 21 is moved and peeled off, it is peeled off from the region of the gas layer 230a located on the outermost side that is most easily peeled off, and the entire epitaxy substrate 21 is smoothly peeled off.

２：光デバイスウエーハ
２１：エピタキシー基板
２２：光デバイス層
２３：バファー層
２３０：ガス層
３：移設基板
４：接合金属層
２００：複合基板
５：レーザー加工装置
６：チャックテーブル機構
６６：チャックテーブル
６７：加工送り手段
７：レーザー光線照射ユニット支持機構
７２：可動支持基台
８：レーザー光線照射ユニット
８３：集光点位置調整手段
８４：集光器
８５：撮像手段
９：剥離機構
９１：吸着手段
９１２a,９１２b,９１２c：吸引パッド 2: Optical device wafer 21: Epitaxy substrate 22: Optical device layer 23: Buffer layer 230: Gas layer 3: Transfer substrate 4: Bonding metal layer 200: Composite substrate 5: Laser processing device 6: Chuck table mechanism 66: Chuck table 67 : Processing feed means 7: Laser beam irradiation unit support mechanism 72: Movable support base 8: Laser beam irradiation unit 83: Focusing point position adjusting means 84: Light collector 85: Imaging means 9: Peeling mechanism 91: Adsorption means 912a, 912b 912c: Suction pad

Claims (1)

エピタキシー基板の表面にGaを含むGa化合物からなるバッファー層を介して光デバイス層が積層された光デバイスウエーハの光デバイス層を、移設基板に移し替えるリフトオフ方法であって、
光デバイスウエーハの光デバイス層の表面に接合金属層を介して移設基板を接合する移設基板接合工程と、
移設基板が接合された光デバイスウエーハのエピタキシー基板の裏面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、エピタキシー基板とバッファー層との境界面にガス層を形成するガス層形成工程と、
該ガス層形成工程によってエピタキシー基板とバッファー層との境界面に形成されたガス層のうち最外側に位置するガス層の領域を検出するガス層検出工程と、
エピタキシー基板における該ガス層検出工程によって検出された最外側のガス層が位置する領域に吸引パッドを位置付けてエピタキシー基板を吸着するエピタキシー基板吸着工程と、
エピタキシー基板を吸着した該吸引パッドをエピタキシー基板から離反する方向に移動してエピタキシー基板を剥離し、光デバイス層を移設基板に移設する光デバイス層移設工程と、を含む、
ことを特徴とするリフトオフ方法。 A lift-off method of transferring an optical device layer of an optical device wafer in which an optical device layer is laminated via a buffer layer made of a Ga compound containing Ga on the surface of an epitaxy substrate to a transfer substrate,
A transfer substrate bonding step of bonding the transfer substrate to the surface of the optical device layer of the optical device wafer via the bonding metal layer;
Epitaxy substrate is irradiated with a pulsed laser beam having a wavelength that is transparent to the epitaxy substrate and absorbing to the buffer layer from the back side of the epitaxy substrate of the optical device wafer to which the transfer substrate is bonded. A gas layer forming step of forming a gas layer on the interface between the buffer layer and the buffer layer;
A gas layer detection step of detecting a region of the gas layer located on the outermost side of the gas layer formed on the boundary surface between the epitaxy substrate and the buffer layer by the gas layer formation step;
An epitaxy substrate adsorption step of adsorbing the epitaxy substrate by positioning a suction pad in a region where the outermost gas layer detected by the gas layer detection step in the epitaxy substrate is located;
An optical device layer transfer step of moving the suction pad that has adsorbed the epitaxy substrate in a direction away from the epitaxy substrate, peeling the epitaxy substrate, and transferring the optical device layer to the transfer substrate;
A lift-off method characterized by that.
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