KR20140107121A - Led 소자의 제조 방법, led 소자 제조용 웨이퍼 기재 및 led 소자의 제조 장치 - Google Patents

Abstract

(과제) 발광 효율이 우수한 LED 소자를 종래보다 확실하게 또한 용이하게 얻을 수 있는 LED 소자의 제조 방법 및 그것을 위한 장치를 제공한다.
(해결 수단) 각각이 1 개의 LED 소자를 구성하는 단위 패턴을 2 차원적으로 반복 형성하여 이루어지는 LED 패턴을 일방 주면 상에 형성한 웨이퍼를 격자상으로 형성된 분할 예정 영역에서 분할하고, 개편화함으로써 LED 소자를 제조하는 방법이, LED 패턴 형성 전의 웨이퍼의 분할 예정 영역을 따라 레이저 스크라이브를 실시하여 스크라이브 라인을 형성하는 스크라이브 공정과, 스크라이브 공정을 거친 웨이퍼의 주면에 LED 패턴을 형성하는 LED 패턴 형성 공정과, LED 패턴 형성 공정을 거친 웨이퍼를 스크라이브 라인을 따라 브레이크함으로써 개편화하여 복수의 LED 소자를 얻는 개편화 공정을 구비하도록 하였다.

Description

LED 소자의 제조 방법, LED 소자 제조용 웨이퍼 기재 및 LED 소자의 제조 장치{METHOD OF MANUFACTURING LED DEVICE, WAFER SUBSTRATE FOR MANUFACTURING LED DEVICE AND APPARATUS FOR MANUFACTURING LED DEVICE}

본 발명은, LED 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 기판 상에 LED 소자의 단위 패턴을 2 차원적으로 반복 배치하여 이루어지는 패턴이 형성된 기판을 분할함으로써 LED 소자를 얻는 LED 소자의 제조 방법 및 그것을 위한 장치에 관한 것이다.

LED 소자는, 개략 예를 들어 사파이어 단결정 등의 기판 (웨이퍼, 모기판) 상에 GaN 등의 Ⅲ 족 질화물 반도체층이나 금속 전극 등으로 이루어지는 LED 소자의 단위 패턴을 2 차원적으로 반복 형성하여 이루어지는 패턴이 형성된 기판 (LED 패턴이 형성된 기판) 을, 격자상으로 형성된 스트리트라고 칭해지는 분할 예정 영역에서 분할하고, 개편화 (칩화) 한다는 프로세스로 제조된다. 여기서, 스트리트란, 분할에 의해 LED 소자가 되는 2 개의 부분의 간극 부분인 폭이 좁은 영역이다.

패턴이 형성된 기판은, 웨이퍼 상에 모두 Ⅲ 족 질화물로 이루어지는 버퍼층, n 형 도전층 (n 형 클래드층, n 형 컨택트층 등이라고도 칭해진다), 발광층, p 형 도전층 (p 형 클래드층, p 형 컨택트층 등이라고도 칭해진다) 등을 적층한 후, p 형 도전층 상에 p 전극, n 형 도전층을 노출시켜 그 노출면에 n 전극을 형성함으로써 제조된다 (예를 들어, 특허문헌 1 내지 특허문헌 3 참조).

또, 분할을 위한 수법으로서, 펄스폭이 psec 오더의 초단펄스 광인 레이저 광을 개개의 단위 펄스 광의 피조사 영역이 가공 예정선을 따라 이산적으로 위치하는 조건에서 조사함으로써, 가공 예정선 (통상적으로는 스트리트 중심 위치) 을 따라 분할을 위한 기점을 형성하는 수법이 이미 공지되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 4 참조). 특허문헌 4 에 개시된 수법에 있어서는, 각각의 단펄스 광의 피조사 영역에 있어서 형성되는 가공흔의 사이에서 벽개나 열개에 의한 균열 진전 (크랙 진전) 이 발생하고, 이러한 균열을 따라 기판을 분할함으로써 (브레이크함으로써) 개편화가 실현된다.

또, LED 소자의 광 취출 효율을 향상시킬 목적으로, Ⅲ 족 질화물 반도체층을 형성하기 전의 웨이퍼의 표면에 요철 가공을 실시한 후 LED 소자 패턴을 형성하는 양태도 공지되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 2 및 특허문헌 3 참조). 특허문헌 2 에는, 포토리소그래피 프로세스와 RIE (Reactive Ion Etching) 를 실시함으로써, 사파이어 웨이퍼의 표면에 볼록부가 원뿔대상으로 하는 규칙적인 패턴을 형성하여 이루어지는 PSS (Patterned Sapphire Substrate) 를 사용하는 양태가 개시되어 있다. 특허문헌 3 에는, 사파이어 웨이퍼의 표면에 증착에 의해 Ni 나 Pd 등의 금속 미립자를 이산적으로 부착시킨 후, ICP-RIE (유도 결합 플라즈마형 반응성 이온 에칭 : Inductive Coupled Plasma Reactive Ion Etching) 를 실시함으로써, 웨이퍼의 표면에 랜덤한 삼각형상의 돌기를 형성하는 양태가 개시되어 이루어진다.

일본 공개특허공보 평10-200215호 일본 공개특허공보 2012-64811호 일본 공개특허공보 2010-225787호 일본 공개특허공보 2011-131256호

특허문헌 4 에 개시된 수법의 경우, 개편화는 웨이퍼 상에 LED 소자를 구성하는 단위 패턴이 형성된 패턴이 형성된 기판을 대상으로 실시된다. 개편화시의 균열 진전은 기판면에 대해 수직으로 발생시키는 것이 이상적이지만, 종래의 순서에 의하면, 분할시에 Ⅲ 족 질화물 반도체층에 경사 균열이 발생하여, 스트리트 이외의 소자 구성 부분의 Ⅲ 족 질화물 반도체층에 대해 데미지를 주는 경우가 있다. 이러한 데미지는 LED 소자의 발광 효율을 저하시키게 된다.

또, 제조 대상이 되는 LED 소자에 의해 칩 사이즈, 패턴이 형성된 기판의 층 구성 (재질, 두께 등), 스트리트폭 등은 각기 다르며, 게다가 분할은 각각의 층에 있어서 양호하게 이루어질 필요가 있는 점에서, 가공의 제약이 크고, 가공 조건의 설정이 어렵다는 문제가 있다.

또한 혹은, 특허문헌 4 에 개시된 수법은 통상, 웨이퍼의 단위 패턴의 형성면과는 반대면을 레이저 광의 피조사면으로 하여 실시되지만, 당해 피조사면에 금속 박막으로 ODR (전방위 반사기 : Omni-Directional Reflector) 이나 DBR (분포 브래그 반사기 : Distributed Bragg Reflector) 이 형성되어 이루어지는 경우, 양호한 분할을 실시하는 것이 어렵다는 문제도 있다.

본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 발광 효율이 우수한 LED 소자를 종래보다 확실하게 또한 용이하게 얻을 수 있는 LED 소자의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 1 의 발명은, 각각이 1 개의 LED 소자를 구성하는 단위 패턴을 2 차원적으로 반복 형성하여 이루어지는 LED 패턴을 일방 주면 상에 형성한 웨이퍼를 격자상으로 형성된 분할 예정 영역에서 분할하고, 개편화함으로써 LED 소자를 제조하는 방법으로서, 상기 LED 패턴을 형성하기 전의 웨이퍼 기재의 상기 분할 예정 영역을 따라 레이저 스크라이브를 실시하여 스크라이브 라인을 형성하는 스크라이브 공정과, 상기 스크라이브 공정을 거친 상기 웨이퍼 기재의 상기 주면에 LED 패턴을 형성하여 상기 웨이퍼를 얻는 LED 패턴 형성 공정과, 상기 LED 패턴 형성 공정에 의해 얻어진 상기 웨이퍼를 상기 스크라이브 라인을 따라 브레이크함으로써 개편화하여 복수의 LED 소자를 얻는 개편화 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.

청구항 2 의 발명은, 청구항 1 에 기재된 LED 소자의 제조 방법으로서, 상기 스크라이브 공정에 있어서 상기 스크라이브 라인이 형성된 상기 웨이퍼 기재의 상기 주면을 에칭하는 에칭 공정을 추가로 구비하고, 상기 LED 패턴 형성 공정에 있어서는, 상기 에칭 공정에 있어서 에칭된 상기 주면에 상기 LED 패턴을 형성하는 것을 특징으로 한다.

청구항 3 의 발명은, 청구항 1 에 기재된 LED 소자의 제조 방법으로서, 상기 스크라이브 공정에 있어서 상기 스크라이브 라인이 형성된 상기 웨이퍼 기재의 상기 주면을 에칭하여 요철면을 형성하는 에칭 공정을 추가로 구비하고, 상기 LED 패턴 형성 공정에 있어서는, 상기 요철면이 형성된 상기 주면에 상기 LED 패턴을 형성하는 것을 특징으로 한다.

청구항 4 의 발명은, 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 LED 소자의 제조 방법으로서, 상기 스크라이브 공정에 있어서는, 펄스폭이 psec 오더의 펄스 레이저 광을 상기 레이저 스크라이브에 사용하는 것을 특징으로 한다.

청구항 5 의 발명은, 청구항 4 에 기재된 LED 소자의 제조 방법으로서, 상기 스크라이브 공정에 있어서는, 상기 펄스 레이저 광의 개개의 단펄스 광의 피조사 영역이 이산적으로 됨으로써, 상기 스크라이브 라인이 서로 이간하는 복수의 가공흔의 열로서 형성되는 것을 특징으로 한다.

청구항 6 의 발명은, 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 LED 소자의 제조 방법으로서, 상기 스크라이브 공정에 있어서는, 펄스폭이 nsec 오더의 펄스 레이저 광을 상기 레이저 스크라이브에 사용하는 것을 특징으로 한다.

청구항 7 의 발명은, 청구항 6 에 기재된 LED 소자의 제조 방법으로서, 상기 스크라이브 공정에 있어서는, 상기 스크라이브 라인이 연속적으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

청구항 8 의 발명은, 청구항 2 또는 청구항 3 에 기재된 LED 소자의 제조 방법으로서, 상기 스크라이브 공정에 있어서는, 펄스폭이 nsec 오더의 펄스 레이저 광을 상기 레이저 스크라이브에 사용하고, 상기 에칭 공정에 있어서는, 상기 웨이퍼 기재의 상기 주면을 에칭함과 함께 상기 스크라이브 라인을 따라 형성된 변질 영역을 제거하는 것을 특징으로 한다.

청구항 9 의 발명은, 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 기재된 LED 소자의 제조 방법으로서, 상기 LED 패턴 형성 공정에 있어서는, 상기 웨이퍼 기재를 가열함으로써 상기 웨이퍼 기재에 응력을 발생시켜 상기 스크라이브 라인으로부터의 균열을 진전시키는 것을 특징으로 한다.

청구항 10 의 발명은, 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 기재된 LED 소자의 제조 방법으로서, 상기 LED 패턴을 형성하기 전의 상기 웨이퍼 기재의 상기 주면에 얼라이먼트 마크를 형성하는 얼라이먼트 마크 형성 공정을 추가로 구비하고, 상기 스크라이브 공정에 있어서는, 상기 얼라이먼트 마크 형성 공정에 의해 상기 얼라이먼트 마크가 형성된 상기 웨이퍼 기재의 상기 분할 예정 영역을 따라 상기 레이저 스크라이브를 실시하는 것을 특징으로 한다.

청구항 11 의 발명은, 각각이 1 개의 LED 소자를 구성하는 단위 패턴을 2 차원적으로 반복 형성하여 이루어지는 LED 패턴이 일방 주면 상에 형성된 후, 격자상으로 형성된 분할 예정 영역에서 분할됨으로써 LED 소자가 제조되는 LED 소자 제조용 웨이퍼 기재로서, 상기 웨이퍼 기재의 상기 주면이 요철면이고, 또한 상기 분할 예정 영역을 따라 분할할 때의 위치 결정에 사용하는 얼라이먼트 마크와, 레이저 스크라이브를 실시함으로써 상기 분할 예정 영역을 따라 형성된 스크라이브 라인을 상기 주면에 구비하는 것을 특징으로 한다.

청구항 12 의 발명은, 각각이 1 개의 LED 소자를 구성하는 단위 패턴을 2 차원적으로 반복 형성하여 이루어지는 LED 패턴을 일방 주면 상에 형성한 웨이퍼를 격자상으로 형성된 분할 예정 영역에서 분할하고, 개편화함으로써 LED 소자를 제조하기 위한 LED 소자의 제조 장치로서, 상기 LED 패턴을 형성하기 전의 웨이퍼 기재의 상기 분할 예정 영역을 따라 레이저 스크라이브를 실시하여 스크라이브 라인을 형성하는 스크라이브 수단과, 상기 스크라이브 수단에 의해 스크라이브 라인을 형성한 상기 웨이퍼 기재의 상기 주면에 LED 패턴을 형성하여 상기 웨이퍼를 얻는 LED 패턴 형성 수단과, 상기 LED 패턴 형성 수단에 의해 얻어진 상기 웨이퍼를 상기 스크라이브 라인을 따라 브레이크함으로써 개편화하여 복수의 LED 소자를 얻는 개편화 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

청구항 1 내지 청구항 12 의 발명에 의하면, 광 취출 효율이 우수한 LED 소자를 종래보다 높은 수율로 얻을 수 있다.

도 1 은, LED 소자 (10) 의 구조를 나타내는 모식 단면도이다.
도 2 는, LED 소자 (10) 의 제조 순서를 나타내는 도면이다.
도 3 은, LED 소자 (10) 의 제조 도중의 모습을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 4 는, 웨이퍼 (W) 의 표면 (Wa) 에 얼라이먼트 마크 (M) 가 형성된 모습을 예시하는 도면이다.
도 5 는, 레이저 가공 장치 (100) 의 구성을 예시하는 도면이다.
도 6 은, 레이저 가공 장치 (100) 를 사용한 레이저 스크라이브에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 7 은, 스크라이브 라인 (SL1) 의 청정화에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 8 은, 에피택셜 성장시의 웨이퍼 (W) 의 모습을 예시하는 도면이다.
도 9 는, 브레이크 장치 (200) 에 의한 개편화의 모습에 대해 개략적으로 나타내는 도면이다.

＜LED 소자와 그 제조 순서＞

도 1 은, 본 실시형태에 관련된 제법에 의한 제조 대상인 LED 소자 (10) 의 구조를 나타내는 모식 단면도이다. LED 소자 (10) 는, 사파이어 기판 (1) 상에 모두 GaN, AlN 혹은 InN, 혹은 이들의 혼정인 Ⅲ 족 질화물로 이루어지는, n 형 층 (2) 과, 발광층 (3) 과, p 형 층 (4) 을 이 순서로 에피택셜 성장시켜 이루어짐과 함께, n 형 층 (2) 의 일부를 노출시켜 이루어지는 전극 형성 영역 (5a) 에 n 형 전극 (5) 을 구비하고, p 형 층 (4) 상에 p 형 전극 (6) 을 구비한 구성을 갖는다. 또한, n 형 층 (2), 발광층 (3) 및 p 형 층 (4) 은 각각 단일층으로는 한정되지 않고, 복수의 층이 적층됨으로써 구성되어 있어도 된다. 예를 들어, n 형 층 (2) 은, 최하층이 버퍼층으로서 형성되고, 그 버퍼층 상에 컨택트층이나 클래드층 등이 형성되어 있어도 된다. 혹은, 발광층 (3) 은, 예를 들어 다중 양자 우물 구조를 갖도록 구성되어 있어도 된다. 나아가서는, p 형 층 (4) 은, 클래드층이나 컨택트층 등으로 구성되어 있어도 된다.

또, 본 실시형태에 관련된 LED 소자 (10) 는, 광 취출 효율의 향상을 목적으로 하여, 사파이어 기판 (1) 과 n 형 층 (2) 의 계면이 요철면 (C) 으로 되어 이루어지는 것으로 한다.

또, 사파이어 기판 (1) 의 상기 서술한 각 층이 형성되어 이루어지는 측의 주면과는 반대측의 주면에 금속 박막으로 이루어지는 ODR (전방위 반사기 : Omni-Directional Reflector) 이나 DBR (분포 브래그 반사기 : Distributed Bragg Reflector) 이 형성되는 양태여도 된다.

도 2 는, 상기 서술한 LED 소자 (10) 의 제조 순서를 나타내는 도면이다. 또, 도 3 은, LED 소자 (10) 의 제조 도중의 모습을 모식적으로 나타내는 단면도이다. 본 실시형태에 있어서는, 웨이퍼 (W) 상에 각각이 1 개의 LED 소자 (10) 를 구성하는 단위 패턴을 2 차원적으로 반복 형성하여 이루어지는 LED 패턴 (PT) 을 형성한 기판 (LED 패턴이 형성된 기판) 을 격자상으로 형성된 스트리트 (ST) (도 6 참조) 라고 칭해지는 분할 예정 영역에서 분할하고, 개편화 (칩화) 한다는 이른바 멀티 캐비티의 프로세스로 제조하는 것으로 한다.

이러한 양태로 LED 소자 (10) 를 제조함에 있어서는, 먼저 처음에 도 3(a) 에 나타내는 바와 같이 웨이퍼 (W) 를 준비한다 (단계 S1). 준비하는 웨이퍼 (W) 의 두께는 380 ㎛ ∼ 430 ㎛ 정도인 것이 바람직하다. 그리고, 이러한 웨이퍼 (W) 의 일방의 주면 (이하, 표면이라고도 칭한다) (Wa) 에 대해 얼라이먼트 마크 (M) 를 형성한다 (단계 S2).

얼라이먼트 마크 (M) 는, 후단의 개편화시의 웨이퍼 (W) 의 위치 결정에 사용된다. 도 4 는, 웨이퍼 (W) 의 표면 (Wa) 에 얼라이먼트 마크 (M) 가 형성된 모습을 예시하는 도면이다. 도 4 에 있어서는, 웨이퍼 (W) 의 표면 (Wa) 에 있어서, 오리엔테이션 플랫 (orientation flat) (OF) 에 평행하게 2 개의 얼라이먼트 마크 (M (M1, M2)) 를 이간 배치하고, 또한 오리엔테이션 플랫 (OF) 에 수직으로 2 개의 얼라이먼트 마크 (M (M3, M4)) 를 이간 배치시킨 경우를 예시하고 있다. 또, 개개의 얼라이먼트 마크 (M) 는 십자형으로 형성하여 이루어진다. 단, 웨이퍼 (W) 에 있어서의 얼라이먼트 마크 (M) 의 배치 위치나 배치 개수, 및 얼라이먼트 마크 (M) 의 형상은 이것에 한정되는 것은 아니고, 위치 결정에 적절한 양태로 얼라이먼트 마크 (M) 가 형성되면 된다.

얼라이먼트 마크 (M) 의 형성은, 이것에 계속해서 실시하는 레이저 스크라이브에 사용하는 레이저 가공 장치 (100) 에 있어서, 요컨대 얼라이먼트 마크 (M) 의 형성과 레이저 스크라이브를 연속적으로 실시하는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 얼라이먼트 마크 (M) 는 레이저 가공에 의한 가공흔으로서 형성된다. 단, 레이저 가공에 의한 얼라이먼트 마크 (M) 의 형성은 필수의 양태는 아니고, 적어도 개편화시에 이용 가능한 얼라이먼트 마크 (M) 를 형성 가능한 것이면, 그 형성 수단은 한정되지 않는다.

또한, 얼라이먼트 마크 (M) 의 형성 및 이것에 계속되는 레이저 스크라이브시의 웨이퍼 (W) 의 위치 결정은, 오리엔테이션 플랫 (OF) 을 사용하여 실시한다.

얼라이먼트 마크 (M) 의 형성에 계속해서, 레이저 스크라이브에 의한 스크라이브 라인 (SL) 의 형성을 실시한다 (단계 S3).

레이저 스크라이브는, 개편화에 있어서 브레이크의 기점이 되는 스크라이브 라인 (SL) 을 패턴이 형성된 기판에 형성하는 처리이다. 종래, 이러한 레이저 스크라이브는, LED 패턴의 형성 후에 실시되고 있었지만, 본 실시형태에 있어서는, 레이저 스크라이브를 LED 패턴 (PT) 의 형성에 선행하여 실시하는 점에서 특징적이다.

도 5 는, 레이저 스크라이브에 사용하는 레이저 가공 장치 (100) 의 구성을 예시하는 도면이다. 상기 서술한 바와 같이, 레이저 가공 장치 (100) 는, 얼라이먼트 마크 (M) 의 형성에도 사용할 수 있다.

레이저 가공 장치 (100) 는, 웨이퍼 (W) 를 그 위에 재치하는 스테이지 (101) 와, 레이저 가공 장치 (100) 의 여러 가지의 동작 (관찰 동작, 얼라이먼트 동작, 가공 동작 등) 을 제어하는 컨트롤러 (110) 를 주로 구비하고, 스테이지 (101) 에 재치된 웨이퍼 (W) 에 대해, 레이저 광원 (LS) 으로부터 출사한 펄스 레이저 광 (간단히 레이저 광이라고도 칭한다) (LB) 을 조사함으로써, 웨이퍼 (W) 에 대해 여러 가지의 가공을 실시할 수 있도록 구성되어 있다.

레이저 광원 (LS) 으로는, Nd : YAG 레이저를 사용하는 것이 바람직한 양태이다. 혹은, Nd : YVO₄ 레이저나 그 밖의 고체 레이저를 사용하는 양태여도 된다. 나아가서는, 레이저 광원 (LS) 은 Q 스위치가 형성된 것이 바람직하다.

레이저 광 (LB) 의 펄스폭은, 후술하는 바와 같이, 형성하고자 하는 스크라이브 라인 (SL) 의 종류에 따라 적절히 정해되면 된다. 예를 들어, nsec 오더의 값으로 정해지는 경우도 있고, psec 오더의 값으로 정해지는 경우도 있다. 레이저 광 (LB) 의 파장은, 펄스폭이 nsec 오더인 경우, 150 ㎚ ∼ 563 ㎚ 의 파장 범위에 속하는 것이 바람직하고, 그 중에서도 Nd : YAG 레이저를 레이저 광원 (LS) 으로 하는 경우에는, 그 3 배 고조파 (파장 약 355 ㎚) 를 사용하는 것이 바람직한 양태이다. 한편, 펄스폭이 psec 오더인 경우에는, 상기에 예시한 레이저의 기본파, 2 배파, 3 배파 중 어느 파장을 사용해도 되지만, 다중 반사막 (DBR) 이 형성된 웨이퍼 (W) 를 가공 대상으로 하는 경우에는, 기본파를 사용하는 것이 바람직한 양태이다. 또, 펄스의 반복 주파수는 10 ㎑ 이상 200 ㎑ 이하인 것이 바람직하다.

레이저 가공 장치 (100) 의 상세에 대해서는 후술한다.

도 6 은, 레이저 가공 장치 (100) 를 사용한 레이저 스크라이브에 대해 설명하기 위한 도면이다. 먼저, 도 6(a) 는, 웨이퍼 (W) 의 주면 (Wa) 의 부분 확대도이다. 보다 구체적으로는, 도 6(a) 에 있어서는, 웨이퍼 (W) 상에 LED 패턴 (PT) 이 형성되었을 때, 스트리트 (ST) 가 되는 위치를 나타내고 있다. 여기서, 스트리트 (ST) 란, 분할에 의해 LED 소자 (10) 가 되는 2 개의 부분의 간극 부분인 폭이 좁은 영역으로, 웨이퍼 (W) 의 주면 (Wa) 의 대략 전체면에 걸쳐 격자상으로 정해진다. 그리고, 각각의 스트리트 (ST) 의 폭방향의 대략 중앙 위치에 스크라이브 라인 (SL) 이 형성된다. 즉, 웨이퍼 (W) 에는, 직교하는 2 방향의 각각에 있어서 서로 평행한 복수의 스트리트 (ST) 가 미리 설정되고, 웨이퍼 (W) 는 각각의 스트리트 (ST) 의 부분에서 스크라이브 라인 (SL) 을 따라 분할된다.

도 6(a) 에 있어서는, 직교하는 2 방향으로 연장되는 스트리트 (ST) 의 1 개의 교점 근방의 위치를 파선으로 나타내고 있다. 또한, 확인적으로 말하면, 실제의 웨이퍼 (W) 에 있어서 이와 같은 스트리트 (ST) 가 형성되어 있는 것은 아니고, 어디까지나 패턴 설계상, 스트리트 (ST) 가 되는 위치가 정해져 있는 것에 불과하다.

레이저 가공 장치 (100) 를 사용한 스크라이브 라인 (SL) 의 형성은, 레이저 광 (LB) 의 피조사 위치가 스트리트 (ST) 를 따라 이동하도록, 바꾸어 말하면, 레이저 광 (LB) 에 의해 스트리트 (ST) 가 주사되도록, 레이저 광 (LB) 의 출사원과 웨이퍼 (W) 를 상대적으로 이동시킴으로써 실현된다.

단, 보다 상세하게 말하면, 스크라이브 라인 (SL) 의 형성 양태는 크게 2 개로 대별된다.

첫번째는, 도 6(b) 에 나타내는 바와 같이, 스트리트 (ST) 를 따른 연속적인 스크라이브 라인 (SL (SL1)) 을 형성하는 양태이다. 이것은, 레이저 광 (LB) 에 의한 주사시에 레이저 가공 장치 (100) 로부터 출사되는 레이저 광 (LB) 의 개개의 단펄스 광에 의한 가공 범위 (대체로 개개의 단펄스 광의 피조사 영역에 상당) 를 중복시킴으로써 실현된다. 이러한 연속적인 스크라이브 라인 (SL1) 을 형성하는 경우에는, 레이저 광 (LB) 의 펄스폭을 nsec 오더로 하는 것이 바람직하지만, 다른 크기의 펄스폭을 적용하는 양태여도 된다. 레이저 광 (LB) 의 펄스폭을 nsec 오더로 하는 경우에는, 50 nsec ∼ 300 nsec 로 하는 것이 바람직하다.

또한, 연속적인 스크라이브 라인 (SL1) 은, 도 3(b) 에 나타내는 바와 같이 단면에서 보았을 때 V 자상을 이루는 가공 홈으로서 형성되는 경우도 있고, 단면에서 보았을 때 V 자상의 변질 영역이 형성되는 (말하자면, 도 3(b) 에 나타내는 가공 홈이 변질 영역에서 메워진 상태가 되는) 양태로 형성되는 경우도 있다. 전자는 레이저 광 (LB) 의 피조사 영역에 존재하고 있었던 사파이어를 증발·비산시킴으로써 실현되고, 후자는 레이저 광 (LB) 의 조사에 의해 당해 피조사 영역에 있어서 사파이어를 융해 개질시킴으로써 실현된다. 이들은, 레이저 광 (LB) 의 조사 조건을 다르게 함으로써 선택적으로 실현할 수 있다. 또, 얼라이먼트 마크 (M) 를 형성하는 경우에도, 스크라이브 라인 (SL1) 과 동일한 가공 조건을 적용할 수 있다.

한편, 두번째는, 도 6(c) 에 나타내는 바와 같이, 스트리트 (ST) 를 따라 복수의 가공흔 (P) 을 이산적으로 형성하는 양태이다. 이 경우, 엄밀하게 말하면, 스트리트 (ST) 에는 라인상의 가공흔이 형성되어 있는 것은 아니지만, 본 실시형태에 있어서는, 이러한 양태에서의 가공흔의 열의 형성을 이산적인 스크라이브 라인 (SL (SL2)) 의 형성이라고 칭하는 것으로 한다.

이산적인 스크라이브 라인 (SL2) 의 형성은, 레이저 광 (LB) 에 의한 주사시에 레이저 가공 장치 (100) 로부터 출사되는 레이저 광 (LB) 의 개개의 단펄스 광의 피조사 영역을 이산시킴으로써 실현된다. 이러한 이산적인 스크라이브 라인 (SL2) 의 형성은, 레이저 광 (LB) 의 펄스폭을 psec 오더로 하고, 또한 레이저 광 (LB) 의 반복 주파수와, 웨이퍼 (W) 에 대한 상대 이동 속도를 적절히 조정함으로써 실현된다. 레이저 광 (LB) 의 펄스폭을 psec 오더로 하는 경우에는, 2 psec ∼ 40 psec 로 하는 것이 바람직하다. 또한, 개편화를 양호하게 실현하려면, 개개의 단펄스 광의 피조사 영역이 2 ㎛ ∼ 20 ㎛ 정도 멀어지는 조건에서 가공을 실시하는 것이 바람직하다.

또한, 이러한 양태로 이산적인 스크라이브 라인 (SL2) 을 형성한 경우, 각각의 가공흔 (P) 에 있어서는 사파이어의 용융·증발·비산이 발생함과 함께, 가공흔 (P) 끼리의 사이에는 양자를 잇는 균열이 발생한다.

한편, 웨이퍼 (W) 의 두께 방향에 있어서도, 스크라이브 라인 (SL) 의 하단부로부터 타방 주면 (이하, 이면이라고도 칭한다) (Wb) 을 향하여 균열은 진전할 수 있지만, 스크라이브 라인 (SL) 의 형성 깊이는 겨우 수십 ㎛ 정도인 점에서, 이러한 균열의 진전은 통상, 웨이퍼 (W) 를 분할하는 것까지는 도달하지 않는다. 또한, 이러한 두께 방향으로의 균열의 진전은, 연속적인 스크라이브 라인 (SL1) 을 형성하는 경우에도 일어날 수 있다.

스크라이브 라인 (SL) 의 형성에 계속해서, 주면 (Wa) 에 대한 에칭을 실시한다 (단계 S4). 이러한 에칭은, 주면 (Wa) 을 요철면 (C) 으로 하기 위해 실시하는 경우와 용융물을 제거하는 경우가 있다. 웨이퍼 (W) 를 PSS (Patterned Sapphire Substrate) 로 하기 위해 에칭을 실시하는 경우에는 용융물을 동시에 에칭할 수 있다.

예를 들어, 볼록부로 하는 부분이 마스크되도록 레지스트 마스크를 형성한 후, RIE (Reactive Ion Etching) 를 실시함으로써, 주면 (Wa) 에 규칙적인 볼록부를 형성하는 양태여도 된다. 혹은, 주면 (Wa) 에 증착에 의해 Ni 나 Pd 등의 금속 미립자를 마스크로 하여 이산적으로 부착시킨 후, ICP-RIE (유도 결합 플라즈마형 반응성 이온 에칭 : Inductive Coupled Plasma Reactive Ion Etching) 를 실시함으로써, 주면 (Wa) 에 랜덤한 삼각형상의 돌기를 형성하도록 해도 된다. 어느 경우에도, 마스크의 제조 조건 및 에칭 조건을 적절히 다르게 함으로써, 웨이퍼 (W) 의 주면 (Wa) 을 여러 가지의 형상의 요철면 (C) 으로 할 수 있다.

또한, 얼라이먼트 마크 (M) 의 형성 지점에 대해서는, 마스크를 하여 에칭되지 않도록 하는 양태여도 되고, 에칭으로 소실되지 않을 정도로 얼라이먼트 마크 (M) 가 형성되어 이루어지는 경우이면, 이러한 마스크를 실시하지 않아도 된다.

도 3(c) 에는, 에칭 처리 후의 웨이퍼 (W) 를 예시하고 있다. 또한, 도 3(c) 에 있어서는 볼록부가 단면에서 보았을 때 삼각형상으로 된 요철면 (C) 을 예시하고 있지만, 요철면의 형성 양태는 이것에는 한정되지 않고, 예를 들어, 특허문헌 1 에 개시되어 있는 바와 같이, 단면 사다리꼴상의 볼록부가 형성되는 양태여도 된다.

또한, 지금까지의 프로세스를 거침으로써, 주면 (Wa) 이 요철면 (C) 이 되어 있고, 또한 얼라이먼트 마크 (M) 와, 스크라이브 라인 (SL) 이 형성되어 이루어지는 LED 소자 제조용 웨이퍼 (W) 가 얻어졌다고도 할 수 있다.

또한, nsec 오더의 펄스폭의 레이저 광 (LB) 으로 연속적인 스크라이브 라인 (SL1) 을 형성한 경우, 이들의 에칭 처리는, 스크라이브 라인 (SL1) 을 청정화시키는 효과를 겸비한다. 도 7 은, 이러한 스크라이브 라인 (SL1) 의 청정화에 대해 설명하기 위한 도면이다.

nsec 오더의 펄스폭의 레이저 광 (LB) 으로 연속적인 스크라이브 라인 (SL1) 을 형성한 경우, 도 7(a) 에 나타내는 바와 같이, 스크라이브 라인 (SL) 을 이루는 가공 홈에 증발 후에 재응고된 사파이어로 이루어지는 변질 영역 (AR) 이 형성되어 있는 경우가 있다. 혹은, 융해 개질을 발생시키는 가공 조건의 경우, 스크라이브 라인 (SL) 은 단면에서 보았을 때 V 자상의 변질 영역으로 되어 있다. 이들 변질 영역은, 주로 다결정이나 아모르퍼스의 사파이어로 이루어지는 점에서, 잔존하면 LED 소자 (10) 로부터의 광의 취출 효율을 저하시키는 요인이 된다. 그러나, 이들 변질 영역은, 웨이퍼 (W) 전체에 비해 역학적인 강도가 약해져 있는 점에서, 도 7(b) 에 나타내는 바와 같이, 상기 서술한 바와 같은 요철 형성을 위한 에칭을 실시하는 동안에 비교적 용이하게 증발·제거된다. 결과적으로, 도 7(c) 에 나타내는 바와 같이, 요철면 (C) 가 형성된 시점에서는, 스크라이브 라인 (SL) 의 청정화가 실현되어 있게 된다.

또한, psec 오더의 펄스 레이저 광 (LB) 에 의해 이산적인 스크라이브 라인 (SL2) 을 형성하는 경우에는, 원래 당해 스크라이브 라인 (SL2) 을 이루는 가공흔 (P) 에 사파이어가 잔존하기 어렵다. 그러나, 이러한 경우에 있어서, 상기 서술한 바와 같은 에칭에 의한 청정화를 실시하는 것을 제외하는 것은 아니다.

에칭이 실시되어 요철면 (C) 이 형성된 웨이퍼 (W) 의 주면 (Wa) 에 대해, 상기 서술한 LED 패턴 (PT) 이 형성된다 (단계 S5). 즉, n 형 층 (2), 발광층 (3) 및 p 형 층 (4) 이 되는 Ⅲ 족 질화물층의 에피택셜 성장과, n 형 전극 (5) 및 p 형 전극 (6) 의 형성이 실시된다. 도 3(d) 에는, 웨이퍼 (W) 의 요철면 (C) 상에 LED 패턴 (PT) 이 형성되어 이루어지는 모습을 예시하고 있다.

Ⅲ 족 질화물층의 에피택셜 성장에는, 여러 가지의 공지된 에피택셜 성장 수법을 적용할 수 있다. 예를 들어, MOCVD (유기 금속 화학적 기상 성장) 법이나, MBE (분자선 에피택시) 법 등의 수법으로 실시할 수 있다. 각각의 성장 수법을 사용한 경우의 실제 에피택셜 성장 조건 (웨이퍼 온도, 원료 조성, 원료 가스 유량, 원료 가스 압력, 성장 시간 등) 은, 형성하고자 하는 n 형 층 (2), 발광층 (3) 및 p 형 층 (4) 의 조성이나 두께 등에 따라 정해진다. 또, n 형 전극 (5) 및 p 형 전극 (6) 의 형성에는, 증착이나 스퍼터 등, 여러 가지의 박막 형성 수법을 바람직하게 사용할 수 있다. 전극 재료는, Ni, Pd, Pt, Au, Al 등과 같은 여러 가지의 금속 재료에서 적절히 선택되면 된다. 또한 혹은 n 형 전극 (5) 및 p 형 전극 (6) 은, 상이한 조성의 금속층이 적층된 다층 전극으로서 형성되어도 된다. 또한, n 형 전극 (5) 은 LED 패턴 (PT) 의 형성 후, 포토리소그래피 프로세스와 에칭과 의해 n 형 층 (2) 의 일부를 전극 형성 영역 (5a) 으로서 노출시킨 후에 실시한다.

도 8 은, 에피택셜 성장시의 웨이퍼 (W) 의 모습을 예시하는 도면이다. 본 실시형태에 있어서는, 도 8(a) 에 나타내는 바와 같은, 스크라이브 라인 (SL) 및 요철면 (C) 이 형성된 웨이퍼 (W) 가 에피택셜 성장 처리에 제공되고, 도 8(b) 에 나타내는 바와 같이, 에피택셜 성장시에 웨이퍼 (W) 는 가열된다. 그 때의 가열 온도는, 형성하고자 하는 층의 조성 등에 따라 상이하지만, 대체로 600 ℃ ∼ 1200 ℃ 정도이다. 이러한 양태로 웨이퍼 (W) 가 가열되면, 도 3(d) 에 있어서는 도시를 생략하였지만, 웨이퍼 (W) 에는 응력이 발생한다. 그리고, 이러한 응력이 작용함으로써, 스크라이브 라인 (SL) 으로부터 주면 (Wb) 을 향하여 균열 (CR) 이 진전한다. 이러한 균열 (CR) 의 진전은, 후단의 개편화시의 브레이크를 용이하게 하는 효과가 있다. 또한, 이러한 경우의 균열의 진전도, 스크라이브 라인 (SL) 의 형성시와 동일하게, 웨이퍼 (W) 를 분할하는 것까지는 도달하지 않는다. 혹은, 이 에피택셜 성장시의 가열에 의한 균열 (CR) 의 진전을 예측하여, 스크라이브 라인 (SL) 의 형성 깊이를 LED 패턴 (PT) 을 형성한 후에 스크라이브 라인 (SL) 을 형성하는 경우에 비해 작게 할 수도 있다.

레이저 스크라이브를 실시한 후, 웨이퍼 (W) 를 이면 (Wb) 의 측으로부터 원하는 두께로까지 연마 (단계 S6) 한다.

웨이퍼 (W) 의 연마는, 화학 기계 연마 (CMP) 로 실시하는 것이 바람직하다. 연마시에는, 웨이퍼 (W) 가 분단되지 않도록, 주면 (Wa) 의 측에 보호 시트가 첩부 (貼付) 된다. 이러한 연마에 의해 380 ㎛ ∼ 430 ㎛ 정도였던 웨이퍼 (W) 의 두께는, 80 ㎛ ∼ 200 ㎛ 정도가 된다. 도 3(e) 에는, 도 3(d) 에 나타낸 파선의 부분까지 연마를 실시한 웨이퍼 (W) 를 예시하고 있다.

연마의 종료 후, 마지막으로 스크라이브 라인 (SL) 을 따라 브레이크함으로써, LED 패턴이 형성된 기판을 개편화하여, 도 3(f) 에 나타내는 바와 같이, 다수의 LED 소자 (10) 를 얻는다 (단계 S7). 또한, LED 소자 (10) 에 ODR 이나 DBR 을 형성하는 경우에는, LED 패턴 (PT) 의 형성 후, 브레이크 전에 증착법 등의 공지된 수법에 의해 주면 (Wb) 에 대해 ODR 이나 DBR 이 되는 금속 박막을 형성하면 된다.

도 9 는, 브레이크 장치 (200) 에 의한 개편화의 모습에 대해 개략적으로 나타내는 도면이다. 브레이크 장치 (200) 는, 대상물을 3 점 지지의 수법으로 브레이크하는 장치이다. 브레이크 장치 (200) 는, 1 개의 상측 브레이크 바 (201) 와, 2 개의 하측 브레이크 바 (202) 를 구비한다. 상측 브레이크 바 (201) 는 단면 삼각형상 혹은 단면 등변 사다리꼴상을 이루는 기둥상의 부재이고, 하측 브레이크 바 (202) 는 판상의 부재이다.

개편화시에는, 웨이퍼 (W) 상에 LED 패턴 (PT) 이 형성된 패턴이 형성된 기판을 LED 패턴 (PT) 이 하측이 되도록 수평 지지하고, 얼라이먼트 마크 (M) 에 의해 웨이퍼 (W) 의 위치 결정을 한 상태에서, 상측 브레이크 바 (201) 를 주면 (Wb) 의 상방으로서 스크라이브 라인 (SL) 의 형성 위치의 바로 위쪽의 위치에 스크라이브 라인 (SL) 과 평행하게 배치하고, 2 개의 하측 브레이크 바 (202) 를 LED 패턴 (PT) 의 하방으로서 스크라이브 라인 (SL) 의 형성 위치에 대해 대칭인 위치에 배치한다. 그리고, 상측 브레이크 바 (201) 를 스크라이브 라인 (SL) 의 형성 위치의 바로 위쪽에 있어서 주면 (Wb) 에 맞닿게 함과 함께, 2 개의 하측 브레이크 바 (202) 를 스크라이브 라인 (SL) 에 대해 대칭인 상태를 유지하면서 LED 패턴 (PT) 에 접촉시킨다. 이로써, 작용하는 응력에 의해 스크라이브 라인 (SL) 으로부터 진전하고 있던 균열이 주면 (Wb) 에까지 도달하여, 패턴이 형성된 기판을 스크라이브 라인 (SL) 을 따라 브레이크할 수 있다.

이러한 브레이크를 모든 스크라이브 라인 (SL) 에 대해 실시함으로써, 다수의 LED 소자 (10) 를 얻을 수 있다.

＜레이저 스크라이브를 선행하여 실시하는 것의 작용 효과＞

상기 서술한 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 LED 소자의 제조 방법에 있어서는, 얼라이먼트 마크 (M) 를 형성한 웨이퍼 (W) 에 레이저 스크라이브에 의해 스크라이브 라인 (SL) 을 형성한 후, 에칭에 의한 요철 가공과 LED 패턴 (PT) 의 형성을 실시하고, 그 후에 개편화를 실시하도록 하고 있다. 이하, 이러한 순서로 LED 소자를 제조하는 것의 작용 효과에 대해 설명한다.

첫째, 종래와 같이 LED 패턴 (PT) 을 형성한 후에 레이저 스크라이브를 실시하는 경우, 레이저 광 (LB) 에 의해 LED 패턴 (PT) 에 대해 데미지를 줄 가능성이 있었지만, 본 실시형태의 경우, LED 패턴 (PT) 이 형성되어 있지 않은 상태에서 레이저 스크라이브를 실시하므로, LED 패턴 (PT) 에 대해 데미지를 주는 경우가 없다.

둘째, 종래의 순서의 경우, LED 패턴 (PT) 에 대한 레이저 광 (LB) 의 영향을 가능한 한 피할 수 있도록, LED 패턴 (PT) 이 형성되어 이루어지는 주면 (Wa) 과는 반대의 주면 (Wb) 을 피조사면으로 하여 레이저 스크라이브를 실시하고 있었던 점에서, 브레이크시에 스크라이브 라인 (SL) 으로부터 진전하는 균열이 LED 패턴 (PT) 에 도달하여, 스트리트 (ST) 가 아니라 LED 패턴 (PT) 의 부분에서 분할이 이루어지는 경우가 있었지만, 본 실시형태의 경우에는, LED 패턴 (PT) 의 형성 전에 주면 (Wa) 의 측으로부터 레이저 스크라이브를 실시하므로, LED 패턴 (PT) 의 부분에서 분할이 이루어지는 경우가 없는 점에서, 높은 수율로 LED 소자 (10) 를 얻을 수 있다.

셋째, 종래의 순서의 경우, LED 패턴 (PT) 에 의해 스트리트 (ST) 가 폭이 좁은 영역으로서 물리적으로 구획된 상태에서 그 스트리트 (ST) 에 대해 레이저 광 (LB) 을 조사하게 되므로 가공 조건의 제약이 컸지만, 본 실시형태의 경우, 스트리트 (ST) 의 위치는 정해져 있기는 하지만, 실제 가공 대상은 LED 패턴 (PT) 이 존재하지 않는 웨이퍼 (W) 이므로, 가공 조건의 설정의 자유도가 높아, 보다 바람직한 조건에서의 레이저 스크라이브를 실시할 수 있다.

넷째, 상기 서술한 종래의 순서에 의해 금속 박막으로 이루어지는 ODR 이나 DBR 을 구비한 LED 소자를 제조하는 것은, 그 금속 박막이 레이저 광을 반사하기 때문에 곤란하였지만, 본 실시형태의 경우, 금속 박막을 형성하기 전에 레이저 스크라이브를 실시하므로, ODR 이나 DBR 을 구비하는 광 취출 효율이 우수한 LED 소자의 제조도 문제 없이 실시할 수 있다.

다섯째, nsec 오더의 펄스폭의 레이저 광 (LB) 으로 연속적인 스크라이브 라인 (SL1) 을 형성한 경우, 스크라이브 라인 (SL1) 의 부분에 변질 영역이 형성되지만, 그 후의 에칭에 의해 이것이 제거되므로, 결과적으로 LED 소자의 광 취출 효율을 향상시킬 수 있다.

여섯째, 레이저 스크라이브 후의 LED 패턴의 형성시에 웨이퍼 (W) 가 가열될 때, 스크라이브 라인 (SL) 으로부터 균열 (CR) 이 진전하는 점에서, 스크라이브 라인 (SL) 의 형성 깊이를 종래의 순서를 채용하는 경우에 비해 작게 할 수 있다.

일곱째, 얼라이먼트 마크의 형성, 레이저 스크라이브 나아가서는 에칭에 의한 요철 가공을 실시한 웨이퍼 (W) 가 LED 패턴 (PT) 의 형성에 제공되므로, 웨이퍼를 구입하여 LED 소자를 제조하는 제조 메이커가 얼라이먼트 마크의 형성이나 레이저 스크라이브를 실시할 필요가 없어진다. 이것은 결과적으로, LED 소자의 비용 저감으로 이어진다.

이상의 작용 효과가 얻어짐으로써, 본 실시형태에 의하면, 광 취출 효율이 우수한 LED 소자를 종래보다 높은 수율로 얻을 수 있다.

＜레이저 가공 장치의 상세 구성＞

마지막으로, 도 5 에 나타낸 레이저 가공 장치 (100) 의 상세한 구성에 대해 설명해 둔다. 상기 서술한 바와 같이, 레이저 가공 장치 (100) 는, 웨이퍼 (W) 를 그 위에 재치하는 스테이지 (101) 와, 레이저 가공 장치 (100) 의 여러 가지의 동작을 제어하는 컨트롤러 (110) 를 주로 구비한다.

스테이지 (101) 는, 이동 기구 (102) 에 의해 수평 방향으로 이동 가능하게 되어 이루어진다. 이동 기구 (102) 는, 도시되지 않은 구동 수단의 작용에 의해 수평면 내에서 소정의 XY 2 축 방향으로 스테이지 (101) 를 이동시킨다. 이로써, 레이저 광 조사 위치의 이동 등이 실현되어 이루어진다. 또한, 이동 기구 (102) 에 대해서는, 소정의 회전축을 중심으로 한, 수평면 내에 있어서의 회전 (θ 회전) 동작도 수평 구동과 독립적으로 실시할 수 있도록 되어 있다.

또, 레이저 가공 장치 (100) 에 있어서는, 도시되지 않은 촬상 수단을 통하여 그 웨이퍼 (W) 를 레이저 광이 조사되는 측 (본 실시형태에서는 주면 (Wa)) 으로부터 직접 관측하는 표면 관찰이나, 스테이지 (101) 에 재치된 측 (본 실시형태에서는 주면 (Wb)) 으로부터 그 스테이지 (101) 를 개재하여 관찰하는 이면 관찰 등을 실시할 수 있도록 되어 있다.

스테이지 (101) 는, 석영 등 투명한 부재로 형성되어 있지만, 그 내부에는 주면 (Wb) 에 점착 보호 시트 (AS) 가 첩부된 웨이퍼 (W) 를 흡착 고정시키기 위한 흡기 통로가 되는 도시되지 않은 흡인용 배관이 형성되어 이루어진다. 흡인용 배관은, 예를 들어, 스테이지 (101) 의 소정 위치를 기계 가공에 의해 삭공 (削孔) 함으로써 형성된다.

점착 보호 시트 (AS) 가 첩부된 웨이퍼 (W) 를 스테이지 (101) 상에 재치한 상태에서, 예를 들어 흡인 펌프 등의 흡인 수단 (103) 에 의해 흡인용 배관에 대해 흡인을 실시하고, 흡인용 배관의 스테이지 (101) 재치면측 선단에 형성된 흡인공에 대해 부압을 부여함으로써, 웨이퍼 (W) (및 점착 보호 시트 (AS)) 가 스테이지 (101) 에 고정되도록 되어 있다.

보다 상세하게 말하면, 레이저 가공 장치 (100) 에 있어서는, 레이저 광원 (LS) 으로부터 레이저 광 (LB) 을 발하고, 도시를 생략하는 경통 내에 구비되는 다이크로익 미러 (104) 로 반사시킨 후, 그 레이저 광 (LB) 을 스테이지 (101) 에 재치된 웨이퍼 (W) 의 피가공 부위에서 합초 (合焦) 하도록 집광 렌즈 (105) 로 집광하고, 웨이퍼 (W) 에 조사한다. 레이저 광 (LB) 은, 집광 렌즈 (105) 를 직접적인 출사원으로 하여 웨이퍼 (W) 에 대해 출사된다. 이러한 레이저 광 (LB) 의 조사와 스테이지 (101) 의 이동을 조합함으로써, 레이저 광 (LB) 을 웨이퍼 (W) 에 대해 상대적으로 주사시키면서 웨이퍼 (W) 의 가공을 실시할 수 있도록 되어 있다.

또한, 레이저 가공 장치 (100) 에 있어서는, 가공 처리시 필요에 따라 합초 위치를 웨이퍼 (W) 의 표면으로부터 의도적으로 비켜 놓은 디포커스 상태에서, 레이저 광 (LB) 을 조사하는 것도 가능하게 되어 있다. 본 실시형태에 있어서는, 디포커스값 (웨이퍼 (W) 의 표면으로부터 내부를 향하는 방향에 대한 합초 위치의 어긋남량) 을 5 ㎛ 이상 40 ㎛ 이하의 범위로 설정하는 것이 바람직하다.

레이저 광원 (LS) 으로는, Nd : YAG 레이저를 사용하는 것이 바람직한 양태이다. 혹은, Nd : YVO₄ 레이저나 그 밖의 고체 레이저를 사용하는 양태여도 된다. 나아가서는, 레이저 광원 (LS) 은 Q 스위치가 형성된 것이 바람직하다.

또, 레이저 광원 (LS) 으로부터 발해지는 레이저 광 (LB) 의 파장이나 출력, 펄스의 반복 주파수, 펄스폭의 조정 등은, 컨트롤러 (110) 의 조사 제어부 (123) 에 의해 실현된다. 가공 모드 설정 데이터 (D2) 에 따른 소정의 설정 신호가 가공 처리부 (125) 로부터 조사 제어부 (123) 에 대해 발해지면, 조사 제어부 (123) 는, 그 설정 신호에 따라 레이저 광 (LB) 의 조사 조건을 설정한다.

레이저 광 (LB) 은, 집광 렌즈 (105) 에 의해 1 ㎛ ∼ 10 ㎛ 정도의 빔 직경으로 좁혀져 조사되는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 레이저 광 (LB) 의 조사에 있어서의 피크 파워 밀도는 대체로 1 GW/㎠ ∼ 10 GW/㎠ 가 된다.

또한, 레이저 광원 (LS) 으로부터 출사되는 레이저 광 (LB) 의 편광 상태는 원편광이어도 되고 직선 편광이어도 된다. 단, 직선 편광의 경우, 결정성 피가공 재료 중에서의 가공 단면의 구부러짐과 에너지 흡수율의 관점에서, 편광 방향이 주사 방향과 대략 평행에 있도록, 예를 들어 양자가 이루는 각이 ±1 °이내에 있도록 되는 것이 바람직하다. 또, 출사광이 직선 편광인 경우, 레이저 가공 장치 (100) 는 도시되지 않은 어테네이터를 구비하는 것이 바람직하다. 어테네이터는 레이저 광 (LB) 의 광로 상의 적절한 위치에 배치되고, 출사된 레이저 광 (LB) 의 강도를 조정하는 역할을 담당한다.

컨트롤러 (110) 는, 상기 서술한 각 부의 동작을 제어하고, 여러 가지의 양태로의 웨이퍼 (W) 의 가공 처리를 실현시키는 제어부 (120) 와, 레이저 가공 장치 (100) 의 동작을 제어하는 프로그램 (130P) 이나 가공 처리시에 참조되는 여러 가지의 데이터를 기억하는 기억부 (130) 을 추가로 구비한다.

제어부 (120) 는, 예를 들어 퍼스널 컴퓨터나 마이크로 컴퓨터 등의 범용의 컴퓨터에 의해 실현되는 것으로, 기억부 (130) 에 기억되어 있는 프로그램 (130P) 이 그 컴퓨터에 판독 입력되고 실행됨으로써, 여러 가지의 구성 요소가 제어부 (120) 의 기능적 구성 요소로서 실현된다.

구체적으로는, 제어부 (120) 는, 이동 기구 (102) 에 의한 스테이지 (101) 의 구동이나 집광 렌즈 (105) 의 합초 동작 등, 가공 처리에 관계된 여러 가지의 구동 부분의 동작을 제어하는 구동 제어부 (121) 와, 도시되지 않은 촬상 수단에 의한 웨이퍼 (W) 의 촬상을 제어하는 촬상 제어부 (122) 와, 레이저 광원 (LS) 으로부터의 레이저 광 (LB) 의 조사를 제어하는 조사 제어부 (123) 와, 흡인 수단 (103) 에 의한 스테이지 (101) 에 대한 웨이퍼 (W) 의 흡착 고정 동작을 제어하는 흡착 제어부 (124) 와, 부여된 가공 위치 데이터 (D1) 및 가공 모드 설정 데이터 (D2) 에 따라 가공 대상 위치에 대한 가공 처리를 실행시키는 가공 처리부 (125) 를 주로 구비한다.

기억부 (130) 는, ROM 이나 RAM 및 하드 디스크 등의 기억 매체에 의해 실현된다. 기억부 (130) 에는, 웨이퍼 (W) 에 있어서의 스크라이브 라인 (SL) 의 형성 위치를 기술한 가공 위치 데이터 (D1) 가 기억됨과 함께, 가공 양태에 따른 레이저 광의 개개의 파라미터에 대한 조건이나 스테이지 (101) 의 구동 조건 (혹은 그들의 설정 가능 범위) 등이 기술된 가공 모드 설정 데이터 (D2) 가 기억되어 있다. 또한, 기억부 (130) 는, 제어부 (120) 를 실현하는 컴퓨터의 구성 요소에 의해 실현되는 양태여도 되고, 하드 디스크의 경우 등, 그 컴퓨터와는 별체로 형성되는 양태여도 된다.

또한, 레이저 가공 장치 (100) 에 대해 오퍼레이터가 부여하는 여러 가지의 입력 지시는, 컨트롤러 (110) 에 있어서 실현되는 GUI 를 이용하여 실시되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 가공 처리부 (125) 의 작용에 의해 가공 처리용 메뉴가 GUI 로 제공된다.

이상과 같은 구성을 갖는 레이저 가공 장치 (100) 에 있어서는, 가공 처리부 (125) 가 가공 위치 데이터 (D1) 를 취득함과 함께 선택된 가공 모드에 대응하는 가공 조건을 가공 모드 설정 데이터 (D2) 로부터 취득하고, 당해 조건에 따른 동작이 실행되도록, 구동 제어부 (121) 나 조사 제어부 (123) 와 그 밖의 것을 통하여 대응하는 각 부의 동작을 제어함으로써, 여러 가지의 가공 모드에서의 가공을 선택적으로 실시할 수 있도록 되어 있다. 가공 모드는, 예를 들어, 가공 처리부 (125) 의 작용에 의해 컨트롤러 (110) 에 있어서 오퍼레이터에게 이용 가능하게 제공되는 가공 처리 메뉴에 따라 선택할 수 있는 것이 바람직하다.

구체적으로는, 레이저 광원 (LS) 로부터의 레이저 광 (LB) 의 조사 조건과 스테이지 (101) 를 이동시키는 것에 의한 웨이퍼 (W) 에 대한 레이저 광 (LB) 의 주사 조건의 조합을 다르게 함으로써, 연속적인 스크라이브 라인 (SL1) 의 형성이나 이산적인 스크라이브 라인 (SL2) 의 형성, 혹은 얼라이먼트 마크 (M) 의 형성 등과 같은 여러 가지의 가공을 적절한 가공 조건에서 실시할 수 있도록 되어 있다.

＜변형예＞

상기 서술한 실시형태에서는, 얼라이먼트 마크의 형성 후, 레이저 스크라이브나 에칭 처리를 실시하고 있지만, 얼라이먼트 마크의 형성 타이밍은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 요철면 (C) 을 형성하기 위한 에칭시에 당해 에칭 처리에 의해 얼라이먼트 마크를 함께 형성하도록 해도 된다.

또, 오리엔테이션 플랫 (OF) 을 기준으로 하여 레이저 스크라이브를 실시하는 경우에는, 레이저 스크라이브 이후의 공정에서, 스크라이브 라인을 얼라이먼트 마크로서 사용할 수도 있기 때문에, 얼라이먼트 마크를 독립적으로 형성하지 않아도 된다.

LED 소자 (10) 에 있어서 사파이어 기판 (1) 과 n 형 층 (2) 의 계면을 요철면 (C) 으로 하는 것은 필수는 아니다. 그러므로, 단계 S5 에 있어서의 웨이퍼 (W) 의 에칭은 필수의 양태는 아니다. 단, 광 취출 효율을 높인다는 관점에서는, 당해 계면을 요철면 (C) 으로 하는 것이 바람직하다.

1 : 사파이어 기판
2 : n 형 층
3 : 발광층
4 : p 형 층
5 : n 형 전극
5a : 전극 형성 영역
6 : p 형 전극
10 : LED 소자
100 : 레이저 가공 장치
101 : 스테이지
102 : 이동 기구
103 : 흡인 수단
104 : 다이크로익 미러
105 : 집광 렌즈
110 : 컨트롤러
120 : 제어부
130 : 기억부
200 : 브레이크 장치
201 : 상측 브레이크 바
202 : 하측 브레이크 바
AR : 변질 영역
AS : 점착 보호 시트
C : 요철면
CR : 균열
D1 : 가공 위치 데이터
D2 : 가공 모드 설정 데이터
LB : 펄스 레이저 광 (레이저 광)
LS : 레이저 광원
M, M1, M2, M3, M4 : 얼라이먼트 마크
OF : 오리엔테이션 플랫
P : 가공흔
PT : LED 패턴
SL, SL1, SL2 : 스크라이브 라인
ST : 스트리트
W : 웨이퍼
Wa, Wb : (웨이퍼의) 주면

Claims (12)

1. 각각이 1 개의 LED 소자를 구성하는 단위 패턴을 2 차원적으로 반복 형성하여 이루어지는 LED 패턴을 일방 주면 상에 형성한 웨이퍼를 격자상으로 형성된 분할 예정 영역에서 분할하고, 개편화함으로써 LED 소자를 제조하는 방법으로서,
   상기 LED 패턴을 형성하기 전의 웨이퍼 기재의 상기 분할 예정 영역을 따라 레이저 스크라이브를 실시하여 스크라이브 라인을 형성하는 스크라이브 공정과,
   상기 스크라이브 공정을 거친 상기 웨이퍼 기재의 상기 주면에 LED 패턴을 형성하여 상기 웨이퍼를 얻는 LED 패턴 형성 공정과,
   상기 LED 패턴 형성 공정에 의해 얻어진 상기 웨이퍼를 상기 스크라이브 라인을 따라 브레이크함으로써 개편화하여 복수의 LED 소자를 얻는 개편화 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 LED 소자의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 스크라이브 공정에 있어서 상기 스크라이브 라인이 형성된 상기 웨이퍼 기재의 상기 주면을 에칭하는 에칭 공정을 추가로 구비하고,
   상기 LED 패턴 형성 공정에 있어서는, 상기 에칭 공정에 있어서 에칭된 상기 주면에 상기 LED 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 LED 소자의 제조 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 스크라이브 공정에 있어서 상기 스크라이브 라인이 형성된 상기 웨이퍼 기재의 상기 주면을 에칭하여 요철면을 형성하는 에칭 공정을 추가로 구비하고,
   상기 LED 패턴 형성 공정에 있어서는, 상기 요철면이 형성된 상기 주면에 상기 LED 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 LED 소자의 제조 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 스크라이브 공정에 있어서는, 펄스폭이 psec 오더의 펄스 레이저 광을 상기 레이저 스크라이브에 사용하는 것을 특징으로 하는 LED 소자의 제조 방법.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 스크라이브 공정에 있어서는, 상기 펄스 레이저 광의 개개의 단펄스 광의 피조사 영역이 이산적으로 됨으로써, 상기 스크라이브 라인이 서로 이간하는 복수의 가공흔의 열로서 형성되는 것을 특징으로 하는 LED 소자의 제조 방법.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 스크라이브 공정에 있어서는, 펄스폭이 nsec 오더의 펄스 레이저 광을 상기 레이저 스크라이브에 사용하는 것을 특징으로 하는 LED 소자의 제조 방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 스크라이브 공정에 있어서는, 상기 스크라이브 라인이 연속적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 LED 소자의 제조 방법.
8. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 스크라이브 공정에 있어서는, 펄스폭이 nsec 오더의 펄스 레이저 광을 상기 레이저 스크라이브에 사용하고,
   상기 에칭 공정에 있어서는, 상기 웨이퍼 기재의 상기 주면을 에칭함과 함께 상기 스크라이브 라인을 따라 형성된 변질 영역을 제거하는 것을 특징으로 하는 LED 소자의 제조 방법.
9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 LED 패턴 형성 공정에 있어서는, 상기 웨이퍼 기재를 가열함으로써 상기 웨이퍼 기재에 응력을 발생시켜 상기 스크라이브 라인으로부터의 균열을 진전시키는 것을 특징으로 하는 LED 소자의 제조 방법.
10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 LED 패턴을 형성하기 전의 상기 웨이퍼 기재의 상기 주면에 얼라이먼트 마크를 형성하는 얼라이먼트 마크 형성 공정을 추가로 구비하고,
    상기 스크라이브 공정에 있어서는, 상기 얼라이먼트 마크 형성 공정에 의해 상기 얼라이먼트 마크가 형성된 상기 웨이퍼 기재의 상기 분할 예정 영역을 따라 상기 레이저 스크라이브를 실시하는 것을 특징으로 하는 LED 소자의 제조 방법.
11. 각각이 1 개의 LED 소자를 구성하는 단위 패턴을 2 차원적으로 반복 형성하여 이루어지는 LED 패턴이 일방 주면 상에 형성된 후, 격자상으로 형성된 분할 예정 영역에서 분할됨으로써 LED 소자가 제조되는 LED 소자 제조용 웨이퍼 기재로서,
    상기 웨이퍼 기재의 상기 주면이 요철면이고, 또한,
    상기 분할 예정 영역을 따라 분할할 때의 위치 결정에 사용하는 얼라이먼트 마크와,
    레이저 스크라이브를 실시함으로써 상기 분할 예정 영역을 따라 형성된 스크라이브 라인
    을 상기 주면에 구비하는 것을 특징으로 하는 LED 소자 제조용 웨이퍼 기재.
12. 각각이 1 개의 LED 소자를 구성하는 단위 패턴을 2 차원적으로 반복 형성하여 이루어지는 LED 패턴을 일방 주면 상에 형성한 웨이퍼를 격자상으로 형성된 분할 예정 영역에서 분할하고, 개편화함으로써 LED 소자를 제조하기 위한 LED 소자의 제조 장치로서,
    상기 LED 패턴을 형성하기 전의 웨이퍼 기재의 상기 분할 예정 영역을 따라 레이저 스크라이브를 실시하여 스크라이브 라인을 형성하는 스크라이브 수단과,
    상기 스크라이브 수단에 의해 스크라이브 라인을 형성한 상기 웨이퍼 기재의 상기 주면에 LED 패턴을 형성하여 상기 웨이퍼를 얻는 LED 패턴 형성 수단과,
    상기 LED 패턴 형성 수단에 의해 얻어진 상기 웨이퍼를 상기 스크라이브 라인을 따라 브레이크함으로써 개편화하여 복수의 LED 소자를 얻는 개편화 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 LED 소자의 제조 장치.

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