KR20190029453A - 발광소자의 제조 방법 - Google Patents

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KR20190029453A
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니치아 카가쿠 고교 가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 생산성을 향상시킬 수 있는 발광소자의 제조 방법을 제공한다.
[해결 수단] 실시형태에 의하면, 발광소자의 제조 방법은, 기판과 반도체 구조를 포함하는 웨이퍼의 기판에 레이저광을 조사하여, 기판 내부에 복수의 개질 영역을 형성하는 레이저광 조사 공정과, 레이저광 조사 공정 후에 웨이퍼를 복수의 발광소자로 분리하는 분리 공정을 포함한다. 레이저광 조사 공정은, 복수의 제1선을 따라 레이저광을 주사하는 제1 조사 공정을 포함한다. 복수의 제1선은, 제1면에 평행한 제1 방향으로 연장하고, 제1면에 평행하며 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열된다. 레이저광 조사 공정은, 제1 조사 공정 후에, 제2 방향으로 연장하는 제2선을 따라 레이저광을 주사하는 제2 조사 공정을 포함한다. 제1 조사 공정에 있어서, 레이저광은, 제1 방향을 따른 복수의 위치에 조사되며, 복수의 위치의 제1 조사 피치는, 2.5㎛ 이하이며, 복수의 제1선의 제2 방향에 있어서의 피치는, 0.7㎜ 이상이다.

Description

발광소자의 제조 방법{METHOD OF MANUFACTURING A LIGHT EMITTING ELEMENT}
본 발명은, 발광소자의 제조 방법에 관한 것이다.
기판상에 발광층으로서 기능하는 화합물 반도체를 적층한 발광소자를 제조하는 방법에 있어서, 기판에 레이저 조사함으로써, 소자 분리선을 형성하는 방법이 제안되어 있다. 발광소자의 제조 방법에 있어서, 생산성의 향상이 요구된다.
일본특허 제5119463호 공보 　
본 발명은, 생산성을 향상시킬 수 있는 발광소자의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 발광소자의 제조 방법은, 제1면 및 제2면을 가지는 기판과, 상기 제2면에 설치된 반도체 구조를 포함하는 웨이퍼의 상기 기판에 레이저광을 조사하여, 상기 기판 내부에 복수의 개질 영역을 형성하는 레이저광 조사 공정과, 상기 레이저광 조사 공정 후에 상기 웨이퍼를 복수의 발광소자로 분리하는 분리 공정을 포함한다. 상기 레이저광 조사 공정은, 복수의 제1선을 따라 상기 레이저광을 주사하는 제1 조사 공정을 포함한다. 상기 복수의 제1선은, 상기 제1면에 평행한 제1 방향으로 연장하고, 상기 제1면에 평행하며 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열된다. 상기 레이저광 조사 공정은, 상기 제1 조사 공정 후에, 상기 제2 방향으로 연장하는 제2선을 따라 상기 레이저광을 주사하는 제2 조사 공정을 포함한다. 상기 제1 조사 공정에 있어서, 상기 레이저광은, 상기 제1 방향을 따른 복수의 위치에 조사되며, 상기 제1 방향을 따른 상기 복수의 위치의 제1 조사 피치는, 2.5㎛ 이하이며, 상기 복수의 제1선의 상기 제2 방향에 있어서의 피치는, 0.7㎜ 이상이다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 생산성을 향상시킬 수 있는 발광소자의 제조 방법이 제공된다.
[도 1] 실시형태에 관한 발광소자의 제조 방법을 예시하는 흐름도이다.
[도 2] 실시형태에 관한 발광소자의 제조 방법에서 이용되는 웨이퍼를 예시하는 모식도이다.
[도 3] 실시형태에 관한 발광소자의 제조 방법에서 이용되는 웨이퍼를 예시하는 모식도이다.
[도 4] 실시형태에 관한 발광소자의 제조 방법의 일부를 예시하는 모식도이다.
[도 5] 실시형태에 관한 발광소자의 제조 방법의 일부를 예시하는 모식적 평면도이다.
[도 6] 실시형태에 관한 발광소자의 제조 방법의 일부를 예시하는 모식적 평면도이다.
[도 7] 실시형태에 관한 발광소자의 제조 방법의 일부를 예시하는 모식적 평면도이다.
[도 8] 실시형태에 관한 발광소자의 제조 방법의 일부를 예시하는 모식적 평면도이다.
[도 9] 발광소자의 제조 방법의 일부를 예시하는 모시적 단면도이다.
[도 10] 발광소자의 제조 방법에 관한 실험 결과를 예시하는 그래프도이다.
[도 11] 발광소자의 제조 방법에 관한 실험 결과를 예시하는 현미경 사진상이다.
[도 12] 발광소자의 제조 방법에 관한 실험 결과를 예시하는 현미경 사진상이다.
[도 13] 발광소자의 제조 방법에 관한 실험 결과를 예시하는 모식도이다.
[도 14] 실시형태에 관한 발광소자의 다른 제조 방법의 일부를 예시하는 모식도이다.
이하에, 본 발명의 각 실시형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.
또한, 도면은 모식적 또는 개념적인 것으로, 각 부분의 두께와 폭의 관계, 부분 간의 크기의 비율 등은, 반드시 현실의 것과 동일하다고는 할 수 없다. 또한, 같은 부분을 나타내는 경우이더라도, 도면에 따라 서로의 치수나 비율이 달리 나타내지는 경우도 있다.
또한, 본원 명세서에 있어서, 이미 설명한 도면에 관해 전술한 것과 마찬가지의 요소에는 동일한 부호를 부여하고 상세한 설명은 적절히 생략한다.
도 1은, 실시형태에 관한 발광소자의 제조 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 2 및 도 3은, 실시형태에 관한 발광소자의 제조 방법에서 이용되는 웨이퍼를 예시하는 모식도이다. 도 2는, 도 3의 II－II선 단면도이다. 도 3은, 도 2의 화살표 AR로부터 본 평면도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 실시형태에 관한 발광소자의 제조 방법은, 레이저광 조사 공정(스텝 S110) 및 분리 공정(스텝 S120)을 포함한다. 레이저광 조사 공정은, 제1 조사 공정(스텝 S111) 및 제2 조사 공정(스텝 S112)을 포함한다. 분리 공정은, 제1 분리 공정(스텝 S121) 및 제2 분리 공정(스텝 S122)을 포함한다.
레이저 조사 공정에 있어서는, 웨이퍼에 레이저광을 조사한다. 이하, 웨이퍼의 예에 대해 설명한다.
도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(50W)는, 기판(50) 및 반도체 구조(51)를 포함한다. 기판(50)은, 제1면(50a) 및 제2면(50b)을 가진다. 제2면(50b)은, 제1면(50a)과는 반대측의 면이다. 반도체 구조(51)는, 예를 들어, 제2면(50b)에 설치된다.
반도체 구조(51)는, 예를 들어, n형 반도체층, 활성층 및 p형 반도체층을 포함한다. p형 반도체층과 기판(50)과의 사이에 n형 반도체층이 위치한다. p형 반도체층과 n형 반도체층과의 사이에 활성층이 위치한다. 반도체 구조(51)는, 예를 들어, InxAlyGa1 －x－ yN(0≤x, 0≤y, x＋y＜1) 등의 질화물 반도체를 포함한다. 활성층이 발하는 광의 피크 파장은, 예를 들어, 360㎚ 이상 650㎚ 이하이다.
제2면(50b)으로부터 제1면(50a)을 향하는 방향을 Z축 방향으로 한다. Z축 방향에 대해서 수직인 하나의 방향을 X축 방향으로 한다. Z축 방향 및 X축 방향에 대해 수직인 방향을 Y축 방향으로 한다. 제1면(50a) 및 제2면(50b)은, X-Y 평면을 따라 연장한다. Z축 방향은, 기판(50)의 두께 방향(예를 들어, 깊이 방향)에 대응한다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 반도체 구조(51)는, 예를 들어, 복수의 영역(51r)을 포함한다. 복수의 영역(51r) 각각이 1개의 발광소자에 대응한다. 복수의 영역(51r)은, 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)으로 배열된다.
제1 방향(D1)은, 제1면(50a)에 평행한 1개의 방향이다. 제2 방향(D2)은, 제1면(50a)에 평행이며, 제1 방향(D1)과 교차한다. 제2 방향(D2)은, 예를 들어, 제1 방향(D1)에 대해서 수직이다. 이 예에서는, 제1 방향(D1)은, X축 방향을 따른다. 제2 방향(D2)은, Y축 방향을 따른다.
기판(50)은, 예를 들어, 사파이어로 이루어진다. 기판(50)은, 예를 들어, 사파이어 기판(예를 들어, c면 사파이어 기판)이다. 기판(50)에 있어서, 제1면(50a)은, c면에 대해서 경사져 있어도 된다. 기판(50)이 사파이어 기판인 경우, 하나의 예에 있어서, 제1 방향(D1)은, 사파이어 기판의 m축을 따른다. 이 때, 제2 방향(D2)은, 사파이어 기판의 a축을 따른다.
기판(50)은, 오리엔테이션 플랫(55; orientation flat)을 가진다. 이 예에서는, 오리엔테이션 플랫(55)의 연장 방향은, 웨이퍼(50W)의 제1 방향(D1)을 따르고 있다. 실시형태에 있어서, 제1 방향(D1)과, 오리엔테이션 플랫(55)의 연장 방향과의 관계는, 임의이다. 제2 방향(D2)과, 오리엔테이션 플랫(55)의 연장 방향과의 관계는, 임의이다.
이와 같은 웨이퍼(50W)에 레이저광이 조사된다. 웨이퍼(50W)가 복수의 영역(51r)의 경계를 따라 분리된다. 복수의 영역(51r)으로부터 복수의 발광소자가 얻어진다.
도 4는, 실시형태에 관한 발광소자의 제조 방법의 일부를 예시하는 모식도이다.
도 4는, 레이저광의 조사를 예시하고 있다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(50W)의 기판(50)에, 레이저광(61)이 조사된다. 이 예에서는, 레이저광(61)은, 제1면(50a)으로부터 기판(50)에 입사한다.
레이저광(61)은, 펄스상으로 출사된다. 레이저 광원으로서, 예를 들어, Nd：YAG 레이저, 티탄 사파이어 레이저, Nd：YVO4 레이저, 또는, Nd：YLF 레이저 등이 이용된다. 레이저광(61)의 파장은, 기판(50)을 투과하는 광의 파장이다. 레이저광(61)은, 예를 들어, 800㎚ 이상 1200㎚ 이하의 범위에 피크 파장을 가지는 레이저광이다.
레이저광(61)은, X-Y 평면에 평행한 방향을 따라 주사된다. 예를 들어, 레이저광(61)과 기판(50)의 상대적인 위치가, X-Y 평면에 평행한 방향을 따라 변경된다. 레이저광(61)의 집광점의 Z축 방향을 따른 위치(기판(50)을 기준으로 했을 때의 위치)가 변경 가능해도 좋다.
예를 들어, 기판(50)의 제1면(50a)을 따른 하나의 방향을 따라서, 레이저광(61)이, 이산적으로 조사된다. 레이저광(61)이 조사된 복수의 위치는, 그 하나의 방향을 따라 서로 떨어져 있다. 레이저광(61)이 조사된 복수의 위치는, 하나의 피치(레이저 조사 피치(Lp))로 배열된다. 레이저 조사 피치(Lp)는, 레이저광(61)의 숏(shot)간 피치에 대응한다.
레이저광(61)의 조사에 의해, 기판(50)의 내부에, 복수의 개질 영역(53)이 형성된다. 레이저광(61)은 기판(50)의 내부에 집광된다. 기판(50) 내부의 특정 깊이의 위치에 있어서, 레이저광(61)에 의한 에너지가 집중한다. 이에 의해, 복수의 개질 영역(53)이 형성된다. 복수의 개질 영역(53)을 형성할 때에 있어서의 레이저광(61)의 집광점의 피치는, 레이저 조사 피치(Lp)에 대응한다. 개질 영역(53)은, 예를 들어, 기판(50) 내부에 있어서, 레이저 조사에 의해 취화된 영역이다.
복수의 개질 영역(53)으로부터, 예를 들어, 균열이 진전한다. 균열은, 기판(50)의 Z축 방향으로 신전한다. 균열은, 기판(50)의 분리의 개시 위치가 된다. 예를 들어, 후술하는 분리 공정에 있어서, 힘(예를 들어, 하중, 또는 충격 등)이 가해진다. 이에 의해, 균열에 기초하여, 기판(50)이 분리된다.
이와 같이, 레이저광 조사 공정(스텝 S110)에 있어서는, 기판(50)에 레이저광(61)을 조사하여, 기판(50) 내부에 복수의 개질 영역(53)을 형성한다. 레이저 조사가, 예를 들어, 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)을 따라 행해진다.
그리고, 분리 공정(스텝 S120)에 있어서는, 레이저광 조사 공정 후에, 웨이퍼(50W)를 복수의 발광소자로 분리한다. 예를 들어, 2개의 방향을 따른 분리를 행함으로써, 웨이퍼(50W)가 복수의 발광소자로 분리된다.
이하, 레이저광 조사 공정의 예에 대해 설명한다.
도 5는, 실시형태에 관한 발광소자의 제조 방법의 일부를 예시하는 모식적 평면도이다.
도 5는, 제1 조사 공정(스텝 S111)을 예시하고 있다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 제1 조사 공정에 있어서는, 복수의 제1선(L1)을 따라 레이저광(61)을 주사한다.
복수의 제1선(L1)은, 제1 방향(D1)으로 연장하고, 제2 방향(D2)으로 배열된다. 이미 설명한 바와 같이, 제1 방향(D1)은, 제1면(50a)에 평행이다. 제2 방향(D2)은, 제1면(50a)에 평행이며, 제1 방향(D1)과 교차한다. 복수의 제1선(L1)은, 제1 피치(P1)로 배열된다. 제1 피치(P1)는, 제2 방향(D2)에 있어서 인접하는 2개의 제1선(L1)이 제2 방향(D2)을 따른 거리이다. 실시형태에 있어서, 제1 피치(P1)는, 예를 들어, 0.7㎜ 이상이다. 제1 피치(P1)는, 바람직하게는 0.7㎜ 이상 3㎜ 이하, 보다 바람직하게는 0.9㎜ 이상 2.5㎜ 이하이고, 보다 더 바람직하게는 1㎜ 이상 2㎜ 이하이다.
복수의 제1선(L1)은, 예를 들어, 제2 방향(D2)으로 배열된 복수의 영역(51r)(도 3 참조) 사이의 경계를 따른다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 복수의 제1선(L1) 중 하나를 따른 레이저광(61)의 조사에 있어서, 레이저광(61)은, 복수의 제1 위치(61a)에 조사된다. 복수의 제1 위치(61a)는, 제1 방향(D1)을 따라 배열된다. 복수의 제1 위치(61a)의 피치는, 제1 조사 피치(Lp1)에 대응한다. 제1 조사 피치(Lp1)는, 제1 방향(D1)에 있어서 인접하는 2개의 제1 위치(61a)가 제1 방향(D1)을 따른다.
제1 조사 피치(Lp1)는, 예를 들어, 2.5㎛ 이하, 바람직하게는 2.0㎛ 이하, 보다 바람직하게는 1.5㎛ 이하이다.
도 6은, 실시형태에 관한 발광소자의 제조 방법의 일부를 예시하는 모식적 평면도이다.
도 6은, 제2 조사 공정(스텝 S112)을 예시하고 있다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 제2 조사 공정에 있어서는, 복수의 제2선(L2)을 따라 레이저광(61)을 주사 한다.
복수의 제2선(L2)은, 제2 방향(D2)으로 연장한다. 복수의 제2선(L2)은, 제1 방향(D1)에 있어서, 제2 피치(P2)로 배열된다. 제2 피치(P2)는, 제1 방향(D1)에 있어서 인접하는 2개의 제2선(L2)이 제1 방향(D1)을 따른 거리이다.
복수의 제2선(L2)은, 예를 들어, 제1 방향(D1)으로 배열된 복수의 영역(51r)(도 3 참조) 사이의 경계를 따른다.
제2 조사 공정에 있어서의 복수의 제2선(L2) 중 하나를 따른 레이저광(61)의 조사에 있어서, 레이저광(61)은, 복수의 제2 위치(61b)에 조사된다. 복수의 제2 위치(61b)는, 제2 방향(D2)을 따라 배열된다. 복수의 제2 위치(61b)의 피치는, 제2 조사 피치(Lp2)에 대응한다. 제2 조사 피치(Lp2)는, 제2 방향(D2)에 있어서 인접하는 2개의 제2 위치(61b)가 제2 방향(D2)을 따른다.
하나의 예에 있어서, 제1 조사 피치(Lp1)는, 제2 조사 피치(Lp2)보다 작다.
하나의 예에 있어서, 제1 피치(P1)(도 5 참조)는, 제2 피치(P2)(도 6 참조)보다 작다. 제1 피치(P1)를 제2 피치(P2)보다 크게 하여도 되고, 제1 피치(P1)와 제2 피치(P2)를 같게 하여도 된다.
이하, 분리 공정의 예에 대해 설명한다.
도 7은, 실시형태에 관한 발광소자의 제조 방법의 일부를 예시하는 모식적 평면도이다.
도 7은, 제1 분리 공정을 예시하고 있다. 제1 분리 공정에 있어서는, 복수의 제1선(L1)을 따라, 웨이퍼(50W)를 복수의 바(52; bar)로 분리한다. 예를 들어, 블레이드를 이용하여, 하중을 제1선(L1)을 따라 웨이퍼(50W)에 가함으로써, 웨이퍼(50W)가, 복수의 바(52)로 분리된다. 실시형태에 있어서, 1개의 바(52)는, 복수의 영역(51r)이 제1 방향(D1)으로 배열된 상태이다.
도 8은, 실시형태에 관한 발광소자의 제조 방법의 일부를 예시하는 모식적 평면도이다.
도 8은, 제2 분리 공정을 예시하고 있다. 제2 분리 공정은, 제1 분리 공정 후에 행해진다. 제2 분리 공정은, 제1 분리 공정 후에, 복수의 제2선(L2)을 따라서, 바(52)를 복수의 발광소자(51e)로 분리한다. 예를 들어, 블레이드를 이용하여, 하중을 제2 방향(D2)을 따라서 바(52)(웨이퍼(50W))에 가함으로써, 바(52)가, 복수의 발광소자(51e)로 분리된다.
상기 분리는, 예를 들어, 할단(割斷)에 의해 실행된다.
이미 설명한 바와 같이, 하나의 예에 있어서, 제1 피치(P1)는, 제2 피치(P2)보다 작다. 상기 제조 방법에 의해 얻어지는 복수의 발광소자(51e) 중 하나에 있어서, 제1 방향(D1)을 따른 길이는, 제2 방향(D2)을 따른 길이보다 길다. 복수의 발광소자(51e) 중 하나는, 장변과 단변을 가진다. 장변의 길이가, 제2 피치(P2)에 실질적으로 대응한다. 단변의 길이는, 제1 피치(P1)에 대응한다.
상기한 바와 같이, 레이저광 조사 공정에서는, 제1 조사 공정(스텝 S111) 및 제2 조사 공정(스텝 S112)이 실시된다. 제1 조사 공정 후에 제2 조사 공정이 실시될 때, 소망하는 바가 아닌 상태에서 레이저광(61)이 기판(50)(웨이퍼(50W))에 조사되는 경우가 있음을 발견하였다. 이하, 이 예에 대해 설명한다.
도 9는, 발광소자의 제조 방법의 일부를 예시하는 모식적 단면도이다.
도 9는, 제1 조사 공정 후에 제2 조사 공정이 실시되었을 때의, 기판(50), 및, 레이저광(61)의 조사 상태를 예시하고 있다. 이 예에서는, 제1 조사 공정이 적절한 조건으로 행해지지 않았다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 제1 조사 공정에 있어서, 제1선(L1)을 따라 레이저광(61)이 조사된다. 이에 의해, 기판(50) 내부에, 복수의 개질 영역(53a)이 형성된다. 도 9에서는, 제2 방향(D2)과 Z축 방향을 포함하는 평면에 의한 단면이 도시되고 있다. 이 때문에, 복수의 개질 영역(53a) 중 하나가 도시되어 있다. 복수의 개질 영역(53a)은, 제1 방향(D1)을 따라 배열된다.
레이저광(61)의 조사의 조건이 적절한 경우에는, 기판(50)에 복수의 개질 영역(53a)이 형성되고, 기판(50)에 크랙(CR)이 생기지만, 기판(50)의 주면(예를 들어 제1면(50a))은, 연속하고 있고, 하나의 평면이다. 즉, 레이저광(61)을 조사하는 것만으로는, 기판(50)은 크랙(CR)을 기점으로 하여 분리되지 않는다. 크랙(CR)은, 복수의 개질 영역(53)을 기점으로 하여 발생한다.
한편, 레이저광(61)의 조사의 조건이 부적절한 경우에는, 기판(50)에 복수의 개질 영역(53a)이 형성되고, 기판(50)에 크랙(CR)이 생긴다. 크랙(CR)에 의해, 제1선(L1)을 경계로 하여, 기판(50)의 제1면(50a)이 분리되어 버린다. 분리되어 형성된 2개의 제1면(50a)은, 연속하지 않다. 2개의 제1면(50a)은, 서로 경사진다. 이와 같이, 레이저광(61)의 조사의 조건이 부적절한 경우에는, 기판(50)에 의도하지 않은 「갈라짐」이 생겨 버린다.
이 의도하지 않은 「갈라짐」에 의해, 기판(50)의 제1면(50a)은, 평탄하지 않게 된다. 「갈라짐」에 의해, 제1면(50a)이 경사진다. 이 상태에서, 제2 조사 공정이 실시되면, 기판(50) 내에 있어서, 레이저광(61)의 집광점의 깊이 위치가, 일정하지 않게 된다. 이 때문에, 제2 조사 공정에서 형성되는 복수의 개질 영역(53b)의 깊이 위치가 일정하지 않게 된다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 예를 들어, 크랙(CR)에 가까운 영역에서는, 개질 영역(53b)의 위치는 깊다. 한편, 크랙(CR)으로부터 먼 영역에서는, 개질 영역(53b)의 위치는 얕다. 이 때문에, 제2 조사 공정에 기초하는 분리(제2 분리 공정)를 소망하는 상태에서 실시하는 것이 곤란하게 된다. 예를 들어, 불량이 발생하기 쉬워져, 제품 수율이 저하되기 쉬워짐으로써, 생산성을 충분히 높이는 것이 곤란하게 된다. 크랙(CR)에 가까운 영역에서는, 레이저광(61)이 집광되는 위치가 반도체 구조(51)에 가깝게 된다. 이 때문에, 레이저광(61)에 의한 대미지가 반도체 구조(51)에 생겨 버린다.
이와 같이, 제1 조사 공정의 조건이 부적절하면, 의도하지 않은 「갈라짐」이 생겨 버리고, 그 결과, 제2 조사 공정을 적절한 조건에서 실시하기 곤란해짐을 발견하였다.
실시형태에 있어서는, 제1 조사 공정의 조건을 적절하게 한다. 이에 의해, 예를 들어, 의도하지 않은 「갈라짐」을 억제할 수 있다. 이에 의해, 제2 조사 공정을 적절한 조건에서 실시할 수 있다. 생산성을 향상시킬 수 있는 발광소자의 제조 방법을 제공할 수 있다.
이하, 제1 조사 공정의 조건에 관한 실험 결과에 대해 설명한다.
실험에 있어서는, 기판(50)으로서, 두께가 200㎛인 사파이어 기판을 이용했다. 시료의 평면 형상은, 변의 길이가 10.2㎜인 정방형이다. 시료의 중앙부에, 조사 조건을 변경한 레이저광(61)을 조사하였다. 레이저광(61)을, 사파이어 기판의 m축을 따라 조사하였다. 레이저광(61)의 조사 후에, 시료의 파단 강도를 측정했다. 파단 강도의 측정에 있어서, 시료에 가해지는 헤드의 프레싱 속도는, 0.05㎜/sec이다.
시료(SP11)에 있어서는, 레이저광(61)의 파워는, 3.5μJ이며, 레이저 조사 피치(Lp)는, 1.5㎛이다. 시료(SP11)에 있어서, 레이저 펄스폭은, 5.0ps이다.
시료(SP12)에 있어서는, 레이저광(61)의 파워는, 3.5μJ이며, 레이저 조사 피치(Lp)는, 2.0㎛이다. 시료(SP12)에 있어서, 레이저 펄스폭은, 5.0ps이다.
시료(SP13)에 있어서는, 레이저광(61)의 파워는, 3.5μJ이며, 레이저 조사 피치(Lp)는, 2.5㎛이다. 시료(SP13)에 있어서, 레이저 펄스폭은, 5.0ps이다.
시료(SP14)에 있어서는, 레이저광(61)의 파워는, 3.5μJ이며, 레이저 조사 피치(Lp)는, 3.0㎛이다. 시료(SP14)에 있어서, 레이저 펄스폭은, 5.0ps이다.
이와 같이, 시료(SP11~SP14)에 있어서, 레이저광(61)의 조사 조건 중, 파워, 레이저 펄스폭은 같은 값이며, 레이저 조사 피치의 값이 변경된다.
도 10은, 발광소자의 제조 방법에 관한 실험 결과를 예시하는 그래프도이다.
도 10의 종축은, 파단 강도 N1(뉴턴：N)이다. 도 10에는, 상기 시료(SP11~SP14)의 파단 강도 N1이 나타내어져 있다. 도 10에서 나타내는 시료(SP11~SP14)의 파단 강도 N1은, 각각의 시료(SP11~SP14)에 대해서 3회 측정을 행하고, 그들 측정에서 얻어진 값의 평균치이다. 시료(SP11)에 있어서의 파단 강도 N1은, 3.8N이였다. 시료(SP12)에 있어서의 파단 강도 N1은, 2.3N이였다. 시료(SP13)에 있어서의 파단 강도 N1은, 1.6N이였다. 시료(SP14)에 있어서의 파단 강도 N1은, 0.6N이였다.
도 10으로부터 알 수 있는 바와 같이, 파단 강도 N1은, 레이저 조사 피치(Lp)에 크게 의존한다. 레이저 조사 피치(Lp)를 작게 함으로써, 높은 파단 강도 N1이 얻어진다. 상기 실험에 있어서는, 레이저광(61)은, 사파이어 기판의 m축을 따라 조사된다. 예를 들어, 레이저광(61)이 사파이어 기판의 a축을 따라 조사되는 경우에 있어서도, 도 10과 마찬가지의 결과를 얻을 수 있다고 생각된다.
예를 들어, 시료(SP14)와 같이 파단 강도 N1이 비교적 작은 경우, 제1 조사 공정을 실시한 후의 기판(50)에 있어서, 의도하지 않은 「갈라짐」이 생긴다. 한편, 파단 강도 N1이 높은 경우에, 제1 조사 공정을 실시한 후의 기판(50)에 있어서, 의도하지 않은 「갈라짐」의 발생을 억제할 수 있다.
레이저 조사 피치(Lp)를 작게 함으로써, 높은 파단 강도 N1를 얻을 수 있다. 예를 들어, 레이저 조사 피치(Lp)가 1.5㎛ 이하일 때에는, 3.8N보다 높은 파단 강도 N1를 얻을 수 있다. 제1 조사 공정을 실시한 후의 기판(50)에 있어서, 의도하지 않은 「갈라짐」의 발생을 더욱 억제할 수 있다.
레이저 조사 피치(Lp)가 소정치보다 크게 설정되었을 경우, 형성되는 균열끼리가 연결되기 어려워져 기판(50)이 나뉘어지기 어려운 경향이 있었다. 이 때문에, 본 발명자 등은, 레이저 조사 피치(Lp)를 좁게 함으로써 기판(50)이 나뉘어지기 쉬워진다고 생각하고 있었다. 그러나, 상술한 바와 같이, 실제로는, 레이저 조사 피치(Lp)를 좁게 함으로써 파단 강도 N1이 상승하여, 기판(50)의 의도하지 않은 「갈라짐」이 억제되는 것을 발견하였다. 의도하지 않은 「갈라짐」이 억제된 이유로서는, 레이저광(61)의 주사선 상에 있어서의 기판(50) 내부에 복수의 개질 영역(53)이 조밀하게 형성되고, 그들이 서로 겹침으로써 기판(50)이 나뉘어지기 어려워졌기 때문이라고 생각된다.
실시형태에 있어서는, 제1 조사 공정에 있어서의 레이저 조사 피치(Lp)(즉, 제1 조사 피치(Lp1))를 작게 한다. 예를 들어, 제1 조사 피치(Lp1)는, 2.5㎛ 이하이다. 이에 의해, 높은 파단 강도 N1를 얻을 수 있어, 의도하지 않은 「갈라짐」를 억제할 수 있다. 이에 의해, 예를 들어, 제2 조사 공정에 있어서의 레이저광(61)의 조사 상태(집광점의 깊이)가 안정된다.
실시형태에 있어서, 제1 조사 피치(Lp1)는, 1.0㎛ 이상이다. 이에 의해, 예를 들어, 레이저광 조사 공정에 있어서 레이저광에 의한 반도체 구조(51)에의 대미지를 억제할 수 있다. 또한, 레이저광 조사 공정에 필요로 하는 시간이 길어지는 것을 억제할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있다.
실시형태에 있어서, 예를 들어, 제1 조사 피치(Lp1)는, 제2 조사 피치(Lp2)보다 작은 것이 바람직하다. 이에 의해, 제1 조사 공정 후에 있어서 의도하지 않은 「갈라짐」을 억제할 수 있다.
예를 들어, 제2 조사 피치(Lp2)는, 5.0㎛ 이상 12.0㎛ 이하, 바람직하게는 5.0㎛ 이상 7.0㎛ 이하이다. 제2 조사 피치(Lp2)가 5.0㎛ 이상이면, 예를 들어, 기판의 분리 시에, 분리의 기점이 되는 선이 직선적으로 되기 쉬워진다. 제2 조사 피치(Lp2)가 12.0㎛ 이하이면, 예를 들어, 개질 영역(53)으로부터의 크랙(CR)끼리가 연결되기 어려워지는 것을 억제할 수 있어, 기판(50)의 분리가 용이하게 된다.
이미 설명한 바와 같이, 실시형태에 있어서는, 제1 피치(P1)(복수의 제1선(L1)의 제2 방향(D2)에 있어서의 피치)는, 0.7㎜ 이상이다. 제1 피치(P1)는, 바람직하게는 0.7㎜ 이상 3㎜ 이하, 보다 바람직하게는 0.9㎜ 이상 2.5㎜ 이하이며, 보다 더 바람직하게는 1㎜ 이상 2㎜ 이하이다. 제1 피치(P1)가 0.7㎜ 이상인 경우, 기판(50) 중 개질 영역(53)이 형성된 부분에 비교적 큰 힘이 작용하여, 의도하지 않은 「갈라짐」이 생기기 쉽다. 이는, 웨이퍼(50W)가 응력에 의한 휨을 갖고, 제1 피치(P1)가 커지게 되면, 인접하는 제1선(D1)들 사이 각각에 있어서의 휨량이 비교적 커지게 되어, 그 휨에 기인하는 것으로 생각된다. 그 결과, 제1 조사 공정을 행한 후, 혹은 제1 조사 공정을 행하고 있는 도중에, 개질 영역(53)이 형성된 부분에 의도하지 않은 「갈라짐」이 생기기 쉬운 경향이 있다고 생각된다. 본 실시형태에 있어서는, 제1 조사 피치(Lp1)를 좁게 하고 있다. 이에 의해, 파단 강도 N1이 커지게 되어, 제1 피치(P1)가 비교적 큰 경우이더라도 의도하지 않은 「갈라짐」을 억제할 수 있다.
상기한 바와 같이, 제1 조사 피치(Lp1)는, 제2 조사 피치(Lp2)보다 작은 것이 바람직하다. 이 때, 하나의 예에 있어서는, 제1선(L1)(제1 방향(D1))은 m축을 따르고, 제2선(L2)(제2 방향(D2))은 a축을 따른다. 다른 예에서는, 제1선(L1)(제1 방향(D1))은 a축을 따르고, 제2선(L2)(제2 방향(D2))은 m축을 따른다. 또 다른 예에서는, 제1선(L1)(제1 방향(D1))이 a축에 대해 경사지고, 제2선(L2)(제2 방향(D2))도 a축에 대해 경사져도 된다.
실시형태에 있어서, 제1 방향(D1)(제1선(L1))이 m축을 따라, 제2 방향(D2)(제2선(L2))이 a축을 따르는 것이 특히 바람직하다. 이것은, 이하에 설명하는 바와 같이, 레이저광(61)의 주사가 m축을 따라 행해짐으로써, 레이저 조사 피치(Lp)(제1 조사 피치(Lp1))를 작게 하여도, 분리의 기점이 되는 선(후술)이 직선적으로 되기 쉽기 때문이다.
이하, 레이저광(61)이 a축을 따라 주사될 때의 실험 결과의 예에 대해 설명한다.
도 11 및 도 12는, 발광소자의 제조 방법에 관한 실험 결과를 예시하는 현미경 사진상이다.
이들 도면에는, 시료(SP21), 시료(SP22) 및 시료(SP23)의 현미경 사진상이 나타내어져 있다. 이들 시료에 있어서, 레이저광(61)의 레이저 조사 피치(Lp)가 서로 다르다. 이들 시료에 있어서는, 레이저광(61)은, Y축 방향을 따라 주사되고 있다. 이 실험에서는, Y축 방향은, 사파이어 기판의 a축을 따른다. X축 방향은, 사파이어 기판의 m축을 따른다.
시료(SP21)에 있어서의 레이저 조사 피치(Lp)는, 12㎛이다. 시료(SP22)에 있어서의 레이저 조사 피치(Lp)는, 10㎛이다. 시료(SP23)에 있어서의 레이저 조사 피치(Lp)는, 8㎛이다. 도 11에 있어서, 사진의 포커스는, 개질 영역(53)의 깊이에 위치한다. 도 12에 있어서, 사진의 포커스는, 기판(50)(사파이어 기판)의 표면(이 예에서는, 제1면(50a))에 위치한다.
도 11로부터 알 수 있는 바와 같이, 레이저 조사 피치(Lp)가 큰 시료(SP21)에 있어서는, 복수의 개질 영역(53)을 직선적으로 연결하는 선(53L)이 관찰된다. 이 선(53L)은, 크랙(CR)(또는 크랙(CR)의 기원)에 대응한다고 생각된다. 레이저 조사 피치(Lp)가 중간 정도인 시료(SP22)에 있어서도, 복수의 개질 영역(53)의 일부에 있어서, 개질 영역(53)을 직선적으로 연결하는 선(53L)이 관찰된다. 그러나, 이 선(53L)은, 시료(SP21)와 비교하면, 구부러져 있다. 레이저 조사 피치(Lp)가 작은 시료(SP23)에 있어서는, 복수의 개질 영역(53)을 직선적으로 연결하는 선(53L)이 실질적으로 관찰되지 않는다. 시료(SP23)에 있어서는, 복수의 개질 영역(53)의 주위를 통과하는 곡선적인 선(53X)이 관찰된다.
도 12로부터 알 수 있는 바와 같이, 사파이어 기판의 표면(제1면(50a))에 있어서, 레이저 조사 피치(Lp)가 큰 시료(SP21)에 있어서는, 제1 방향(D1)을 따른 명확한 선(53L)이 관찰된다. 이 선(53L)은, 크랙(CR)(또는 크랙(CR)의 기원)에 대응한다고 생각된다. 레이저 조사 피치(Lp)가 중간 정도인 시료(SP22)에 있어서는, 이 선(53L)의 직선성이 낮아지게 되고, 선(53L)의 일부는, 제1 방향(D1)에 대해 경사진다. 레이저 조사 피치(Lp)가 작은 시료(SP23)에 있어서는, 선(53L)은, 더욱 불명확하게 되고, 선(53L)의 일부는, 제1 방향(D1)에 대해 크게 경사진다.
도 13은, 발광소자의 제조 방법에 관한 실험 결과를 예시하는 모식도이다.
도 13은, 도 11 및 도 12의 현미경 사진으로부터 추정되는 기판(50) 중의 선(53L) 및 선(53X)을 모식적으로 나타내고 있다.
도 13에 나타내는 바와 같이, 레이저 조사 피치(Lp)가 큰 시료(SP21)에 있어서는, 사파이어의 결정의 격자점(54)을 제2 방향(D2)을 따라 연결하는 선(53L)이 생긴다. 레이저 조사 피치(Lp)가 작은 시료(SP23)에 있어서는, 상기 선(53L) 외에, 사파이어의 결정의 격자점(54)을 지나 제2 방향(D2)에 대해 경사진 방향으로 연장하는 선(53X)이 생긴다고 생각된다. 레이저 조사 피치(Lp)가 중간인 시료(SP22)에 있어서는, 시료(SP21)와 시료(SP23)의 중간의 상태가 생긴다고 생각된다.
이와 같이, 레이저 조사 피치(Lp)가 큰 경우에는, 사파이어의 결정의 격자점(54)을 제2 방향(D2)을 따라 연결하는 선(53L)이 형성된다. 이에 대해서, 레이저 조사 피치(Lp)가 작은 경우에는, 제2 방향(D2)에 대해서 경사진 방향으로 연장하는 선(53X)이 생기기 쉬워진다. 선(53X)은, 사행(蛇行)한 선 형상이다. 사행한 선(53X)이 생기면, 예를 들어, 기판(50)을 분리했을 때에, 절단면이 직선적이지 않은 경우도 있다.
이와 같이, a축을 따라 레이저광(61)을 조사하는 경우에 있어서, 레이저 조사 피치(Lp)를 작게 하면, 사행한 선(53X)이 생기기 쉬워진다. 이것은, 육방정에 특유한 현상인 것으로 생각된다.
한편, m축을 따라 레이저광(61)을 조사하는 경우에는, 레이저 조사 피치(Lp)를 작게 했을 경우에도, 사행한 선(53X)은 생기기 어렵다.
상기한 바로부터, 실시형태에 있어서는, 레이저 조사 피치(Lp)가 작은 제1 조사 공정에 있어서는, a축이 아니라 m축을 따라 레이저광(61)이 주사되는 것이 바람직하다. 이 때, 제2 조사 공정에 있어서는, a축을 따라 레이저광(61)이 주사되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 레이저 조사 피치(Lp)를 작게 하여, 의도하지 않은 「갈라짐」을 억제할 수 있다. 나아가, 사행한 선(53X)의 발생을 억제할 수 있다. 그 결과, 생산성을 보다 향상시킬 수 있는 발광소자의 제조 방법을 제공할 수 있다.
실시형태에 있어서, 제1 조사 공정 및 제2 조사 공정에 있어서의 레이저광(61)의 출력은, 100mW 이상 300mW 이하, 바람직하게는 100mW 이상 150mW 이하인 것이 바람직하다. 출력이 300mW보다 높으면, 예를 들어, 반도체 구조(51)(예를 들어, 발광소자(51e))에 대미지가 생길 경우가 있다. 출력이 100mW보다 낮으면, 예를 들어, 개질 영역(53)이 형성되기 어려워지거나, 또는, 개질 영역(53)으로부터의 균열이 신전하기 어려워진다. 이 때문에, 기판(50)의 분리가 곤란하게 된다. 출력이 100mW 이상 300mW 이하일 때에, 예를 들어, 반도체 구조(51)에의 대미지를 억제하면서, 용이한 분리가 가능하게 된다.
도 14는, 실시형태에 관한 발광소자의 다른 제조 방법의 일부를 예시하는 모식도이다.
도 14는, 레이저광(61)의 조사를 예시하고 있다. 이 예에서는, 레이저광(61)의 집광점은, 기판(50)의 복수의 깊이 위치에 있다. 예를 들어, 레이저광(61)이 복수회 주사되어 기판(50)에 조사된다. 예를 들어, 복수회의 주사에 있어서, 레이저광(61)의 집광점의 깊이 위치가 변경된다. 이에 의해, 예를 들어, 복수의 개질 영역(53)의 군과, 복수의 개질 영역(53A)의 군이 형성된다. 복수의 개질 영역(53)의 Z축 방향에 있어서의 위치는, 복수의 개질 영역(53A)의 Z축 방향의 위치와는 다르다.
이와 같이, 제1 조사 공정에 있어서, 레이저광(61)은, 제1면(50a)으로부터 제2면(50b)을 향하는 깊이 방향(Z축 방향)에 있어서의 복수의 위치에 조사되어도 좋다. 이에 의해, 예를 들어, 사행한 선(53X)의 발생을 보다 안정적으로 억제할 수 있다.
실시형태에 의하면, 생산성을 향상시킬 수 있는 발광소자의 제조 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본원 명세서에 있어서, 「수직」및 「평행」은, 엄밀한 수직 및 엄밀한 평행만이 아니라, 예를 들어 제조 공정에 있어서의 편차 등을 포함하는 것으로, 실질적으로 수직 및 실질적으로 평행이면 된다.
이상, 구체예를 참조하면서, 본 발명의 실시형태에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명은, 이들 구체예로 한정되는 것이 아니다. 예를 들어, 발광소자의 제조 방법에서 이용되는 웨이퍼, 기판, 반도체 구조, 발광소자 및 레이저 등의 각각의 구체적인 구성에 관해서는, 당업자가 공지의 범위로부터 적절히 선택함으로써 본 발명을 마찬가지로 실시하여, 마찬가지의 효과를 얻을 수 있는 한, 본 발명의 범위에 포함된다.
또한, 각 구체예로부터 어느 2개 이상의 요소를 기술적으로 가능한 범위에서 조합한 것도, 본 발명의 요지를 포함하는 한 본 발명의 범위에 포함된다.
그 외, 본 발명의 실시형태로서 상술한 발광소자의 제조 방법을 토대로 하여, 당업자가 적절히 설계 변경하여 실시할 수 있는 모든 발광소자의 제조 방법도, 본 발명의 요지를 포함하는 한, 본 발명의 범위에 속한다.
그 외, 본 발명의 사상의 범주에 있어서, 당업자라면, 각종의 변경예 및 수정예에 상도할 수 있는 것으로, 그들 변경예 및 수정예에 대해서도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해된다.
50: 기판
50W: 웨이퍼
50a: 제1면
50b: 제2면
51: 반도체 구조
51e: 발광소자
51r: 영역
52: 바(bar)
53, 53A: 개질 영역
53L, 53X: 선
53a, 53b: 개질 영역
54: 격자점
55: 오리엔테이션 플랫
61 :레이저광
61a, 61b: 제1, 제2 위치
AR: 화살표
CR: 크랙
D1, D2: 제1, 제2 방향
L1, L2: 제1, 제2선
Lp: 레이저 조사 피치
Lp1, Lp2: 제1, 제2 조사 피치
N1: 파단 강도
P1, P2: 제1, 제2 피치
SP11~SP14, SP21~SP23: 시료

Claims (6)

  1. 발광소자의 제조 방법으로서,
    제1면 및 제2면을 가지는 기판과, 상기 제2면에 설치된 반도체 구조를 포함하는 웨이퍼의 상기 기판에 레이저광을 조사하여, 상기 기판 내부에 복수의 개질 영역을 형성하는 레이저광 조사 공정과,
    상기 레이저광 조사 공정 후에 상기 웨이퍼를 복수의 발광소자로 분리하는 분리 공정
    을 구비하고,
    상기 레이저광 조사 공정은,
    복수의 제1선을 따라 상기 레이저광을 주사하는 제1 조사 공정으로서, 상기 복수의 제1선은, 상기 제1면에 평행한 제1 방향으로 연장하고, 상기 제1면에 평행하며 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열된, 제1 조사 공정과,
    상기 제1 조사 공정 후에, 상기 제2 방향으로 연장하는 제2선을 따라 상기 레이저광을 주사하는 제2 조사 공정
    을 포함하고,
    상기 제1 조사 공정에 있어서,
    상기 레이저광은, 상기 제1 방향을 따른 복수의 위치에 조사되며, 상기 제1 방향을 따른 상기 복수의 위치의 제1 조사 피치는, 2.5㎛ 이하이며,
    상기 복수의 제1선의 상기 제2 방향에 있어서의 피치는, 0.7㎜ 이상인,
    발광소자의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판은, 사파이어로 이루어지며,
    상기 제1 방향은, 상기 사파이어의 m축을 따르고,
    상기 제2 방향은, 상기 사파이어의 a축을 따르고,
    상기 제2 조사 공정에 있어서, 상기 레이저광은, 상기 제2 방향을 따른 복수의 위치에 조사되며, 상기 제2 방향을 따른 상기 복수의 위치의 제2 조사 피치는, 상기 제1 조사 피치보다 큰, 발광소자의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2면은, 상기 사파이어의 c면인, 발광소자의 제조 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제2 조사 피치는, 5.0㎛ 이상 12.0㎛ 이하인, 발광소자의 제조 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 조사 공정 및 상기 제2 조사 공정에 있어서의 상기 레이저광의 출력은, 100mW 이상 300mW 이하인, 발광소자의 제조 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 조사 공정에 있어서, 상기 레이저광은, 상기 제1면으로부터 상기 제2면을 향하는 깊이 방향에 있어서의 복수의 위치에 조사되는, 발광소자의 제조 방법.



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